专利名称:旋转电机的定子铁心及其制造方法
技术领域:
本发明涉及一种车辆用交流发电机等的旋转电机的定子铁心及其制造方法,尤其涉及将多片形成有槽的规定长度的铁心片层叠而成的长方体的层叠体弯曲成圆筒状而制成的定子铁心及其制造方法。
背景技术:
以往的旋转电机的定子铁心的制造过程是将多片冲切加工而成的具有铁心基部和多个齿部的规定长度的带状磁性钢板层叠以制成长方体的层叠铁心,然后将层叠铁心卷绕在圆柱状的芯部件上并弯曲成圆筒状,然后使弯曲成圆筒状的层叠铁心的两端面对接而经焊接形成为一体(例如参照专利文献1)。利用该以往技术,在将层叠铁心弯曲成圆筒状时,层叠铁心的两端部的弯曲比其他部位小,因此针对对接面不一致的不利情况,可通过仅将层叠铁心的两端部以规定曲率弯曲后再将层叠铁心整体弯曲成圆筒状来解决。
另外,其它以往的旋转电机的定子铁心的制造过程是将冲切加工而成的磁性钢板层叠至规定厚度的一半厚度以制成2个长方体的分割层叠铁心,使2个分割层叠铁心在磁性钢板的冲切方向上相向地层叠以制成规定厚度的长方体的层叠铁心,最后将该层叠铁心弯曲成圆筒状(例如参照专利文献2)。利用该以往技术,针对冲切时产生的毛刺导致的定子绕组的绝缘膜受损,可通过使2个分割层叠铁心在磁性钢板的冲切方向上相向地层叠来解决。
另外,在轧制钢板的轧制过程中,由于无法避免轧制滚柱的挠曲,因此轧制钢板的宽度方向上或多或少地存在有板厚偏差。当对该存在有板厚偏差的轧制钢板进行冲切加工、将得到的圆环状圆形铁心板进行多片层叠时,所得到的圆筒状定子铁心的层叠方向上的厚度在圆周方向上存在偏差,圆周方向上的磁特性的偏差会对旋转电机的特性造成不利影响。
鉴于上述情况,逐片地将轧制钢板冲切而成的圆形铁心板改变角度后层叠,使定子铁心的层叠厚度在圆周方向上达到均一(例如参照专利文献3)。或者,将轧制钢板冲切而成的圆形铁心板层叠规定片数以制成多个圆形铁心板群,然后将多个圆形铁心板群改变角度后层叠,使定子铁心的层叠厚度在圆周方向上达到均一(例如参照专利文献4)。又或者,将轧制钢板冲切而成的圆形铁心板层叠至规定厚度的一半厚度以制成2个半铁心,然后使其中一个半铁心翻转并层叠在另一个半铁心上,使定子铁心的层叠厚度在圆周方向上达到均一(例如参照专利文献5)。
专利文献1日本专利特开2001-298885号公报专利文献2日本专利特开2003-37951号公报专利文献3日本专利特开平05-168178号公报专利文献4日本专利特开平09-117111号公报专利文献5日本专利特开昭58-159640号公报专利文献1、2所述的技术并未考虑到轧制钢板的板厚偏差所导致的不利情况。并且,如专利文献1、2所述,在将长方体的层叠铁心弯曲成圆筒状以制成定子铁心的技术中,使带状的磁性钢板的两端、即磁性钢板的相距最远的部位相互对接,因此使轧制钢板的宽度方向上的板厚偏差重叠而产生不可忽视的层叠厚度差。因此,定子铁心的对接部会产生较大的高低差异。在安装有此类定子铁心的旋转电机中,定子铁心的齿与转子铁心的磁极间的磁通的来往会因具有高低差异的齿而发生紊乱,从而导致磁路特性的降低,甚至于因磁通的畸变而引起电磁噪声,导致品质降低。
另外,专利文献3~5所述的技术中,将轧制钢板冲切而成的圆形铁心板层叠以制成定子铁心,从下述几点来看,将长方体的层叠铁心弯曲成圆筒状以制成定子铁心的技术很难适用。
第一,在专利文献1、2所述的定子铁心中,轧制钢板的板厚偏差会导致弯曲成圆筒状的层叠铁心的对接部产生高低差异。另一方面,在专利文献3~5所述的定子铁心中,轧制钢板的板厚偏差会导致板厚在圆周方向上产生偏差。这样,由于定子铁心的制造方法不同,因轧制钢板的板厚偏差而引起的不利情况也完全不同。
第二,从轧制钢板上冲切长的磁性钢板时,若考虑到材料利用率的话,则磁性钢板的长度方向被限制为轧制钢板的宽度方向或轧制钢板的进给方向,因此与冲切圆形铁心板的情况相比,自由度极小。因此,在考虑轧制钢板的板厚偏差而改变磁性钢板的长度方向(姿势)的同时从轧制钢板上冲切磁性钢板是极其不现实的。而且,在使长的磁性钢板的2个层叠体翻转后层叠时,需要的作业空间是使层叠圆形铁心板而成的半铁心翻转时的约3倍,不可避免地会增加工序和成本,因此是不现实的。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的在于提供一种可抑制因轧制钢板的板厚偏差而使对接部处产生层叠厚度差(高低差异)、且可提高磁路特性及品质的旋转电机的定子铁心。
另外,本发明的目的在于提供一种能廉价且简单地制造出可抑制轧制钢板的板厚偏差而引起的磁路特性及品质降低的旋转电机的定子铁心的旋转电机的定子铁心的制造方法。
本发明的旋转电机的定子铁心的制造方法,包括将长边长度为铁心ASSY的长边长度的m分割(m为2以上的整数)的铁心片以长边与轧制钢板的宽度方向一致的形态沿其短边方向以规定间距进行冲切的工序;对应于每个m分割将铁心片以冲切方向一致的形态层叠至铁心ASSY的层叠厚度的2n等分(n为1以上的整数)厚度以制成2n个分割层叠铁心的工序;对应于每个m分割使一方分割层叠铁心翻转、以铁心片的冲切方向相反的形态层叠在另一方分割层叠铁心上以制成n组子铁心ASSY的工序;以及使每个m分割的n组子铁心ASSY层叠且沿长度方向排列并连结而形成为一体以制成铁心ASSY的工序。
采用本发明,对构成分割层叠铁心的铁心片以长边方向与轧制钢板的宽度方向一致的形态进行冲切。然后,使一方分割层叠铁心翻转,并以铁心片的冲切方向相反的形态层叠在另一方分割层叠铁心上以制成子铁心ASSY。因此,可消除轧制钢板的板厚偏差,使子铁心ASSY的长度方向两端的层叠厚度相等,以抑制对接部处产生层叠厚度差(高低差异)。因此,可提高定子铁心的磁路特性及品质。
图1是表示使用本发明实施例1的定子铁心制成的旋转电机的定子的立体图。
图2是说明本发明实施例1的定子铁心的制造方法中的压力冲切工序的图。
图3是表示轧制钢板冲切而成的铁心片的俯视图。
图4是说明本发明实施例1的定子铁心的制造方法中的制造铁心ASSY的工序的图。
图5是表示利用本发明实施例1的定子铁心的制造方法制成的铁心ASSY的分解立体图。
图6是表示利用本发明实施例1的定子铁心的制造方法制成的铁心ASSY的立体图。
图7是说明本发明实施例1的定子铁心的制造方法中的铁心ASSY的弯曲工序的图。
图8是说明本发明实施例2的定子铁心的制造方法中的压力冲切工序的图。
图9是表示使用本发明实施例3的定子铁心制成的旋转电机的定子的立体图。
图10是表示利用本发明实施例3的定子铁心的制造方法制成的铁心ASSY的分解立体图。
图11是表示利用本发明实施例3的定子铁心的制造方法制成的铁心ASSY的立体图。
(符号说明)3、3A定子铁心4a~4d分割铁心5、5A轧制钢板6铁心片
7A第1分割层叠铁心 7B第2分割层叠铁心8子铁心ASSY 9铁心ASSY13a~13h分割铁心14A第1分割层叠铁心14B第2分割层叠铁心 15子铁心ASSY16铁心ASSY具体实施方式
实施例1图1是表示使用本发明实施例1的定子铁心制成的旋转电机的定子的立体图,图2是说明本发明实施例1的定子铁心的制造方法中的压力冲切工序的图,图3是表示轧制钢板冲切而成的磁性钢板的俯视图,图4是说明本发明实施例1的定子铁心的制造方法中的制造层叠铁心的工序的图,图5是表示利用本发明实施例1的定子铁心的制造方法制成的层叠铁心的分解立体图,图6是表示利用本发明实施例1的定子铁心的制造方法制成的层叠铁心的立体图,图7是说明本发明实施例1的定子铁心的制造方法中的层叠铁心的弯曲工序的图。
图1中,定子1由定子绕组2和使规定片数的磁性钢板层叠而制成的圆筒状的定子铁心3构成。而且,定子铁心3上沿圆周方向例如等角间距地排列有在内径侧开口的槽3a,定子绕组2卷绕安装于槽3a内。另外,绝缘子(未图示)安装于各槽3a内,以确保定子绕组2与定子铁心3间的电绝缘。在此,定子铁心3在圆周方向上被二等分、且在轴向上被二等分,由4个分割铁心4a~4d构成。
另外,图1中,对接连结部11相当于使弯曲成圆筒状的后述铁心ASSY9的两端面对接并接合的部位,子铁心ASSY连结部12相当于使后述子铁心ASSY8的端面相互对接并接合的部位。而且,分割铁心4a~4d相当于将后述第1分割层叠铁心7A及第2分割层叠铁心7B弯曲成圆弧状形成的部件。
接下来,参照附图对定子铁心3的制造方法进行说明。在此,作为磁性钢板的轧制钢板5一般看作是宽度狭窄的钢板且具有板厚偏差。也就是说,轧制钢板5的宽度略大于后述铁心片6的长度,图2中,板厚具有以宽度的左端、中央、右端的顺序逐渐减薄的板厚偏差。
首先,如图3所示,轧制钢板5冲切而成的铁心片6是具有长方形的平面形状的薄板。另外,槽部6a在一方的长边上开口并沿长度方向以规定间距排列地形成在铁心片6上。另外,长度方向两端部的齿部6b的宽度是其它齿部6b的宽度的一半。该铁心片6的长度是定子铁心3的圆周方向长度的1/2。
如图2所示,使该铁心片6的长边方向与轧制钢板5的宽度方向一致,以略大于铁心片6的短边长的间距p进行冲切。另外,轧制钢板5的进给方向A与铁心片6的短边方向一致。
然后,如图4的(a)所示,将冲切而成的铁心片6以槽部6a及齿部6b排齐且冲切方向一致的形态层叠至定子铁心3的轴向厚度的一半厚度,通过铆接等形成为一体以制成长方体的第1分割层叠铁心7A。而且,槽部6a沿层叠方向相连而构成槽7a,齿部6b沿层叠方向重叠而构成齿7b。另外,因轧制钢板5的板厚偏差,该第1分割层叠铁心7A的厚度从长度方向的一端(厚度为S2)向另一端(厚度为S1)逐渐变薄。另外,图4是从铁心片6的与槽部侧相反的一侧看到的图。
同样地,将铁心片6以槽部6a及齿部6b排齐且冲切方向一致的形态层叠至定子铁心3的轴向厚度的一半,通过铆接等形成为一体以制成长方体的第2分割层叠铁心7B。因轧制钢板5的板厚偏差,该第2分割层叠铁心7B的厚度从长度方向的一端(厚度为S4)向另一端(厚度为S3)逐渐变薄。
这样,如图5所示,将长度为定子铁心3的圆周方向长度的1/2的铁心片6层叠,对应于每个分割,制成1组的第1分割层叠铁心7A和第2分割层叠铁心7B。
然后,如图4的(b)所示,以通过第2分割层叠铁心7B的长边方向及层叠方向的中点且与短边方向平行的轴为旋转中心,使第2分割层叠铁心7B旋转180°并层叠在第1分割层叠铁心7A上。此时,第2分割层叠铁心7B维持着槽7a的开口方向地翻转,其铁心片6的冲切方向与第1分割层叠铁心7A的铁心片6的冲切方向相反。
由第1分割层叠铁心7A和第2分割层叠铁心7B层叠而成的子铁心ASSY8构成长度为定子铁心3的圆周方向长度的一半、厚度与定子铁心3的轴向厚度相等的长方体。而且,如图4的(c)所示,子铁心ASSY8的长度方向一端的厚度为S1+S4,另一端的厚度为S2+S3。在此,铁心片6是长边方向与轧制钢板5的宽度方向一致地以间距p成一列地冲切制成的,因此各铁心片6的长边方向的板厚偏差相等,S1、S2分别与S3、S4相等。因此,子铁心ASSY8的长度方向两端的层叠厚度相等。
对应于每个分割,制成该子铁心ASSY8。接着,如图4的(d)所示,使其中一个子铁心ASSY8的一端面与另一个子铁心ASSY8的另一端面对接并接合,以制成图6所示的长方体的铁心ASSY9。该铁心ASSY9的长度与定子铁心3的圆周方向长度相同,且厚度与定子铁心3的轴向厚度相同。另外,虽然未在图中表示,但在子铁心ASSY8的对接部及子铁心ASSY8的长度方向两端侧的与槽开口侧相反的一侧的外壁面上,从层叠方向的一端部至另一端部进行例如激光焊接,从而铁心ASSY9形成为一体。而且,也可在铁心ASSY9的与槽开口侧相反的一侧的外壁面的其它部位上从层叠方向的一端部至另一端部进行多条激光焊接。
接下来,如图7的(a)、(b)所示,将构成定子绕组2的绕组ASSY10安装于铁心ASSY9。然后,如图7的(c)所示,将安装有绕组ASSY10的铁心ASSY9弯曲为圆筒状,使铁心ASSY9的两端面对接并接合形成为一体,以制成定子铁心3。然后,对绕组ASSY10进行接线来构成定子绕组2,以制成定子1。
该实施例1中,使长边方向与轧制钢板5的宽度方向一致地以规定间距冲切制成铁心片6,将该铁心片6层叠至定子铁心3的轴向厚度的一半厚度以制成第1及第2分割层叠铁心7A、7B。然后,使第2分割层叠铁心7B翻转并层叠在第1分割层叠铁心7A上,以制成子铁心ASSY8。
因此,即使轧制钢板5的宽度方向上存在板厚偏差,通过使第2分割层叠铁心7B翻转后层叠在第1分割层叠铁心7A上,也可使板厚偏差相互抵消,使得子铁心ASSY8两端的层叠方向厚度相等。因此,可得到一种可抑制对接连结部11及子铁心ASSY连结部12在层叠方向上产生高低差异的定子铁心3。而且,可抑制对接连结部11及子铁心ASSY连结部12处的焊接可靠性降低。
另外,使铁心片6的长边方向与轧制钢板5的宽度方向一致地以规定间距进行冲切,因此可有效地进行下料,且实现低成本化。
另外,铁心片6冲切为定子铁心3的圆周方向长度的一半长度,因此可节省使第2分割层叠铁心7B翻转的作业空间,实现工序及成本的减少。而且,铁心片6具有等分定子铁心3的圆周方向长度的长度,因此铁心片6为同一种类,不会增加模具数,也可事先防止因子铁心ASSY8的混杂而造成误装。
因此,利用本实施例1的制造方法能可靠地降低制造设施费用、模具费用、制造成本。而且,通过使模具小型化,能使维护变得容易,并可降低维护成本,且使利用此方法制成的定子铁心的品质维护也变得容易。
如此制成的定子铁心3由将其在圆周方向上二等分且在轴向上二等分形成的4个分割铁心4a~4d构成。各分割铁心4a~4d通过分别使铁心片6与其冲切方向一致地层叠至定子铁心3的轴向厚度的一半厚度而构成。然后,使分割铁心4a、4b以铁心片6的冲切方向相反的形态层叠,使分割铁心4c、4d以铁心片6的冲切方向相反的形态层叠。因此,可抑制因轧制钢板的板厚偏差而使分割铁心4a、4b的层叠体与分割铁心4c、4d的层叠体间的对接部产生高低差异。
因此,即使将该定子铁心3应用在旋转电机上,定子铁心3与转子铁心间的磁通也不会产生紊乱,可得到优良的磁路特性,并且,可抑制因磁极数造成的磁噪声的产生,可得到优良的品质。
实施例2上述实施例1中,以采用一般看作是宽度狭窄的钢板且具有板厚偏差的轧制钢板5的情况为例进行了说明,而本实施例2中,采用一般看作是宽度宽阔的钢板且具有板厚偏差的轧制钢板5A。该轧制钢板5A的宽度略大于铁心片6的长度的2倍,图8中,板厚具有在宽度的中央部厚、在宽度的两端薄的板厚偏差。
本实施例2中,如图8所示,使铁心片6的长边方向与轧制钢板5A的宽度方向一致、以略大于铁心片6的短边长的间距p并排2列地进行冲切。
然后,采用在1列中冲切成的铁心片6,与上述实施例1相同地制成定子铁心3。也就是说,在1列中冲切成的铁心片6具有与上述实施例1相同的板厚偏差,各铁心片6的长边方向的板厚偏差相等。因此,通过使铁心片6层叠而成的第2分割层叠铁心7B翻转并层叠在第1分割层叠铁心7A上,可使板厚偏差相互抵消,使得子铁心ASSY8两端的层叠方向厚度相等。
另外,在另一列中冲切成的铁心片6也同样地制成定子铁心3。
因此,利用本实施例2也可得到与上述实施例1相同的效果。
实施例3上述实施例1中,定子铁心3由将圆周方向长度二等分且将轴向厚度二等分形成的4个分割铁心4a~4d构成,然而,本实施例3中,如图9所示,定子铁心3A由将圆周方向长度四等分且将轴向厚度二等分形成的8个分割铁心13a~13h构成。
图9中,对接连结部11相当于使弯曲成圆筒状的后述铁心ASSY16的两端面对接并接合的部位,子铁心ASSY连结部12相当于使后述子铁心ASSY15的端面相互对接并接合的部位。而且,分割铁心13a~13h相当于将后述第1分割层叠铁心14A及第2分割层叠铁心14B弯曲成圆弧状形成的部件。
另外,本实施例3中,除了铁心片的长度为定子铁心3A的圆周方向长度的1/4这一点外,其它结构与上述实施例1相同。
本实施例3中,铁心片的长度为定子铁心3A的圆周方向长度的1/4,使长度方向与轧制钢板的宽度方向一致地进行冲切。而且,对应于每个分割,使铁心片层叠至定子铁心3A的轴向厚度的1/2厚度以制成第1分割层叠铁心14A和第2分割层叠铁心14B。因此,如图10所示,可制成4组第1分割层叠铁心14A和第2分割层叠铁心14B。而且,在各组中,使第2分割层叠铁心14B维持着槽开口方向地翻转并层叠在第1分割层叠铁心14A上,以制成子铁心ASSY15。使制成的4个子铁心ASSY15沿长度方向成一列地连结,以制成图11所示的铁心ASSY16。然后,虽然在图中未表示,但将绕组ASSY安装于铁心ASSY16,并弯曲成圆筒状,使两端面对接并接合,以制成定子铁心3A。然后,对绕组ASSY进行接线来构成定子绕组2,以制成定子1A。
本实施例3中,通过使铁心片层叠而成的第2分割层叠铁心翻转并层叠在第1分割层叠铁心上,可使板厚偏差相互抵消,使得子铁心ASSY两端的层叠方向厚度相等。因此,利用本实施例3也可得到与上述实施例1相同的效果。
另外,上述各实施例中,使铁心片的冲切方向相反地使第1分割层叠铁心和第2分割层叠铁心层叠以制成子铁心ASSY。然而,从避免定子绕组的绝缘膜损伤的观点出发,最好使铁心片的冲切方向相向地将第1分割层叠铁心和第2分割层叠铁心层叠。
另外,上述各实施例中,使铁心片的长边方向与轧制钢板的宽度方向一致地并排一列或2列地进行冲切,然而,冲切列数并不限定于此,在使铁心片的长边方向与轧制钢板的宽度方向一致的条件下,可考虑铁心片的长边长度、轧制钢板的宽度及轧制钢板的板厚偏差而做适当的设定。
另外,上述各实施例中,以铁心片的长度为定子铁心的圆周方向长度(铁心ASSY的长度)的1/2或1/4的情况为例进行了说明,然而分割数并不限定于2、4,且没有必要进行等分。例如,在铁心ASSY的长度为10时,可冲切成长度为2、3、5的3种铁心片,并制成长度为2、3、5的3种子铁心ASSY。此时,这3种铁心片的长度为将铁心ASSY的长度分成三份形成的长度。
另外,上述各实施例中,对使铁心片层叠至铁心ASSY的层叠厚度的一半以制成第1分割层叠铁心和第2分割层叠铁心的情况进行了说明,然而第1分割层叠铁心和第2分割层叠铁心的层叠厚度并不限定于铁心ASSY的层叠厚度的一半,只要是铁心ASSY的层叠厚度的2n等分(n为1以上的整数)的厚度即可。
也就是说,铁心ASSY只要是由将铁心ASSY的长度分成m份(m为2以上的整数)、且将轴向厚度进行n等分(n为1以上的整数)的形状的(m×n)个子铁心ASSY形成为一体而构成即可。
此时,例如对应于每个m分割来层叠n个子铁心ASSY,使层叠而成的m组子铁心ASSY群排列成一列,使(m×n)个子铁心ASSY连结形成一体以制成铁心ASSY。或者,对应于每个m分割逐个地将子铁心ASSY排成一列,将排列而成的m个子铁心ASSY层叠为n层,使(m×n)个子铁心ASSY连结形成一体以制成铁心ASSY。
权利要求
1.一种旋转电机的定子铁心的制造方法,将由轧制钢板冲切形成的长方形铁心片层叠而成的长方体铁心ASSY弯曲成圆筒状,使弯曲成圆筒状的该铁心ASSY的两端面对接,将其对接部接合而制成旋转电机的定子铁心,其特征在于,包括将长边长度为所述铁心ASSY的长边长度的m分割(m为2以上的整数)的所述铁心片以长边与所述轧制钢板的宽度方向一致的形态沿其短边方向以规定间距进行冲切的工序;对应于每个m分割将所述铁心片以冲切方向一致的形态层叠至所述铁心ASSY的层叠厚度的2n等分(n为1以上的整数)厚度以制成2n个分割层叠铁心的工序;对应于每个m分割使一方所述分割层叠铁心翻转、以所述铁心片的冲切方向相反的形态层叠在另一方所述分割层叠铁心上以制成n组子铁心ASSY的工序;以及使每个m分割的n组所述子铁心ASSY层叠且沿长度方向排列并连结而形成为一体以制成所述铁心ASSY的工序。
2.如权利要求1所述的旋转电机的定子铁心的制造方法,其特征在于,所述铁心片被冲切成所述铁心ASSY的长边长度的m等分长度。
3.一种旋转电机的定子铁心,是将由轧制钢板冲切形成的长方形铁心片层叠而成的长方体铁心ASSY弯曲成圆筒状、使弯曲的该铁心ASSY的两端面对接并将其对接部接合而制成的,其特征在于,所述定子铁心是由将所述定子铁心的圆周方向长度进行m分割(m为2以上的整数)、且将轴向厚度进行n等分(n为1以上的整数)的形状的(m×n)个分割铁心形成为一体而构成的,将所述铁心片以冲切方向一致的形态层叠至轴向厚度的2等分厚度而制成第1分割铁心和第2分割铁心,通过将所述第1分割铁心和第2分割铁心以所述铁心片的冲切方向相反的形态层叠来构成所述各个分割铁心。
全文摘要
本发明提供一种可抑制对接部处产生层叠厚度差、且可提高磁路特性及品质的旋转电机的定子铁心及其制造方法。将长边长度为铁心ASSY(9)的长边长度的一半长度的铁心片(6)以长边与轧制钢板的宽度方向一致的形态沿其短边方向以规定间距进行冲切。然后,将铁心片(6)以冲切方向一致的形态层叠至铁心ASSY(9)的层叠厚度的一半厚度以制成4个第1及第2分割层叠铁心(7A、7B)。然后,使第2分割层叠铁心(7B)翻转,以铁心片(6)的冲切方向相反的形态层叠在第1分割层叠铁心(7A)上,以制成2个子铁心ASSY(8)。然后,将2个子铁心ASSY(8)沿长度方向排列并连结而形成为一体,以制成铁心ASSY(9)。
文档编号H02K1/12GK101026325SQ20071008409
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月16日 优先权日2006年2月17日
发明者原田佳浩, 柏原利昭 申请人:三菱电机株式会社