轴向间隙型旋转电机以及该电机用定子铁芯的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及与旋转轴垂直的面成为转矩传递面的轴向间隙型旋转电机以及轴向间隙型旋转电机用定子铁芯的制造方法。
【背景技术】
[0002]在径向间隙型旋转电机中，以旋转轴为中心轴的圆筒面成为转矩传递面，磁通在与旋转轴正交的二维截面内流动，因而，采用通过将薄板的电磁钢板在轴向层积而构成的定子铁芯，由此抑制涡电流的产生，降低了因涡电流导致的损失。对此，对于与旋转轴垂直的相向面成为转矩传递面的轴向间隙型旋转电机，由于磁通在齿中沿轴向流动，因而，若采用通过将薄板的电磁钢板在轴向层积而构成的定子铁芯，则会产生涡电流，因涡电流导致的损失显著增大。
[0003]鉴于这样的状况，提出了卷绕铁芯，其由薄板的电磁钢板的带状体冲裁槽用开口部而形成齿部和芯背部，将形成有齿部和芯背部的带状体呈同心状平面卷绕于盘部件而制作得到。该卷绕铁芯通过将由电磁钢板构成的带状体在径向层积而构成，齿部在轴向、即磁通流动的方向延伸，所以，抑制了涡电流的产生，能够降低因涡电流导致的损失。
[0004]为了将应用了这样的卷绕铁芯的轴向间隙型旋转电机作为汽车用设备使用，卷绕铁芯的制造方法就成为了课题。例如提出了现有的马达的制造方法，通过一并制造定子铁芯和转子铁芯而使冲裁部共通化来降低生产成本(例如参照专利文献1)。另外，提出了卷绕铁芯的制造方法，其对于电磁钢板的带状体和卷绕该带状体的盘部件，分别形成突起和切口，在将带状体卷绕到盘部件上时借助突起与切口的嵌合来防止开卷，从而提高生产效率(例如参照专利文献2)。
[0005]专利文献1:日本特开2010 - 233324号公报
[0006]专利文献2:日本特开2007 - 259557号公报
[0007]在专利文献1、2的制造方法中，由于从电磁钢板的带状体冲裁槽开口部，所以，冲裁部的材料部分相对于作为背轭部以及齿部被使用的材料部分的比例变大。因此，电磁钢板的利用率降低，卷绕铁芯的生产成本上升，存在轴向间隙型旋转电机的价格上涨这样的课题。
[0008]另外，在专利文献1、2中虽没有言及卷绕铁芯的同一直径处的齿宽度与槽宽度的关系，但一般来讲，卷绕铁芯存在制作成为同一直径处的齿宽度大于槽宽度的倾向。并且，在采用了同一直径处的齿宽度大于槽宽度的卷绕铁芯的情况下，若为了利用磁铁的起磁力而增大磁铁面积，则一个齿与N极和S极这两极相向的面积变大，存在损失增加这样的课题。
【发明内容】
[0009]本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于获得轴向间隙型旋转电机用定子铁芯的制造方法，可减小冲裁部的材料部分相对于作为背轭部以及齿部被使用的材料部分的比例，提高电磁钢板的利用率，降低生产成本。
[0010]另外，本发明的目的在于获得轴向间隙型旋转电机，可使定子铁芯的同一直径处的齿宽度小于槽宽度，减小一个齿与N极和S极这两极相向的面积，降低损失。
[0011]本发明的轴向间隙型旋转电机用定子铁芯的制造方法具备:芯板冲裁工序，从按恒定宽度在长度方向延伸的由磁性材料构成的带状体分别冲裁出齿部平行且在芯背部的长度方向排列成一列的带状的第一芯板以及第二芯板，上述第一芯板以及第二芯板为反向配置状态，以便使上述第一芯板的上述齿部进入上述第二芯板的上述齿部间；以及卷绕铁芯制作工序，将从上述带状体冲裁出的上述第一芯板以及上述第二芯板分别以板厚方向作为径向地绕轴卷绕，使上述芯背部在径向层积，并且使上述齿部在径向层积，制作出卷绕铁芯；在上述芯板冲裁工序中，在搬送方向输送上述带状体的同时，对上述第一芯板的上述芯背部与上述第二芯板的上述齿部之间、上述第二芯板的上述芯背部与上述第一芯板的上述齿部之间以及上述第一芯板的上述齿部与上述第二芯板的上述齿部之间的反S字状的第一冲裁部，和上述第一芯板的上述芯背部与上述第二芯板的上述齿部之间、上述第二芯板的上述芯背部与上述第一芯板的上述齿部之间以及上述第一芯板的上述齿部与上述第二芯板的上述齿部之间的S字状的第二冲裁部交替地进行冲裁。
[0012]根据本发明，在将齿部平行且在芯背部的长度方向排列成一列的带状的第一芯板和第二芯板反向配置以便使第一芯板的齿部进入第二芯板的齿部间的状态下，从按恒定宽度在长度方向延伸的由磁性材料构成的带状体进行冲裁，所以，能够使被冲裁部分的材料部分相对于芯背部以及齿部所使用的材料部分的比例变小，提高电磁钢板的利用率，降低生产成本。
【附图说明】
[0013]图1是说明本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的构成的主要部分立体图。
[0014]图2是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子的立体图。
[0015]图3是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的主要部分立体图。
[0016]图4是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的主要部分立体图。
[0017]图5是表示比较例的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的主要部分立体图。
[0018]图6是说明本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的制造方法的图。
[0019]图7是说明本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的制造方法的图。
[0020]图8是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的制造方法所使用的落料模的主视图。
[0021]图9是说明本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的制造方法中的依靠落料模的冲裁状态的主视图。
[0022]图10是说明本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的制造方法中的芯板的卷绕状态的图。
[0023]图11是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机中的按La> Lb制作的定子铁芯的主要部分立体图。
[0024]图12是说明图11所示的定子铁芯的制造方法中的依靠落料模的冲裁状态的主视图。
[0025]图13是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机中的按La= Lb制作的定子铁芯的主要部分立体图。
[0026]图14是说明图13所示的定子铁芯的制造方法中的依靠落料模的冲裁状态的主视图。
[0027]图15是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机中的按La< Lb制作的定子铁芯的主要部分立体图。
[0028]图16是说明图15所示的定子铁芯的制造方法中的依靠落料模的冲裁状态的主视图。
[0029]图17是图11所示的定子铁芯的主要部分放大图。
[0030]图18是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机中的按la> lb制作的定子铁芯的主要部分立体图。
[0031]图19是说明图18所示的定子铁芯的制造方法中的依靠落料模的冲裁状态的主视图。
[0032]图20是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机中的按la= lb制作的定子铁芯的主要部分立体图。
[0033]图21是说明图20所示的定子铁芯的制造方法中的依靠落料模的冲裁状态的主视图。
[0034]图22是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机中的按la< lb制作的定子铁芯的主要部分立体图。
[0035]图23是说明图22所示的定子铁芯的制造方法中的依靠落料模的冲裁状态的主视图。
[0036]图24是说明现有的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的冲裁方法的图。
[0037]图25是说明本发明的实施方式2所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的制造方法的图。
[0038]图26是表示本发明的实施方式3所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的立体图。
[0039]图27是表示本发明的实施方式4所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的立体图。
【具体实施方式】
[0040]实施方式1.
[0041]图1是说明本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的构成的主要部分立体图，图2是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子的立体图，图3是表示本发明的实施方式1所涉及的轴向间隙型旋转电机的定子铁芯的主要部分立体图。另外，在图2中，为了方便说明，仅表示出一个集中缠绕线圈。
[0042]在图1至图3中，轴向间隙型旋转电机100具备:转子1，转子1具有通过不锈钢等的块状非磁性体制作的、同轴地固定于旋转轴(未图示)的圆环状的转子支撑部件2，以及分别贯通转子支撑部件2的外周侧地配设并在周向等间隔排列的构成磁极的永磁铁3 ;定子5，定子5具有齿6b分别从构成为圆环状平板的芯背6a的一面垂直地在轴向突出并且在径向延伸、在周向等角间距地配设的定子铁芯6，以及绕装于定子铁芯6的定子绕组7。
[0043]永磁铁3在旋转轴的轴向被磁化成两面分别为N极和S极，排列成旋转轴的轴向一侧的表面的极性在周向交替地为N极和S极。并且，转子1以可旋转的方式支撑于旋转轴，配设在由非磁性材料制作的壳体(未图示)内。
[0044]定子铁芯6如后述那样，是将电磁钢板的带状体以其板厚方向作为径向而绕轴卷绕、卷绕成所谓平面卷绕形式而制作出来的卷绕铁芯。定子绕组7分别由将导体线集中缠绕于一个齿6b而制作的多个集中缠绕线圈构成。定子5以使齿6b朝向转子1的方式与转子1相向地同轴配置，将芯背6a的另一面固定于壳体并保持于壳体。
[0045]在该轴向间隙型旋转电机100中，定子5使齿6b朝向转子1，同轴且隔开恒定的间隙地与转子1相向地配设，与轴向正交的面成为转矩传递面。在此，永磁铁3由于在同心圆上按等角间距排列，所以制作成周向尺寸越往径向外侧就越大的大致扇形形状，所产生的磁通越往径向外侧就越多。