本發(fā)明涉及一種分割型疊片鐵芯及其制造方法。

背景技術：

疊片鐵芯為電動機的部件。將加工為指定形狀的多塊電磁鋼板(加工體)相互重疊并對它們進行緊固，從而形成疊片鐵芯。電動機具有分別包含疊片鐵芯的轉子(rotor)及定子(stator)，并經(jīng)過在定子上卷繞線圈(coil)的工序、和在轉子上安裝軸的工序等而完成。以往，采用疊片鐵芯的電動機被用作冰箱、空調、硬盤驅動器、電動工具等的驅動源，近年來，也被用作混合動力車的驅動源、電動式動力轉向裝置用的電動機等。

日本專利第4472417號公報公開了分割型疊片鐵芯的制造方法。參考日本專利第4472417號公報的圖7及圖8可得，通過剪切彎曲加工及復位而形成切口線(slit line)L(參考日本專利第4472417號公報的[0028]～[0032]段)。

技術實現(xiàn)要素：

在日本專利第4472417號公報的方法中，如日本專利第4472417號公報的圖5所示，在距切口線L一定距離的位置形成有型鍛部(a swaged portion)11C。觀察切口線L、通過剪切彎曲加工而形成的折彎線、和型鍛部11C的位置關系可得，折彎線形成于切口線L與型鍛部11C之間(參考日本專利第4472417號公報的圖6(a))。

圖10A為表示相鄰兩個疊片鐵芯片S1、S2中的切口線SL、折彎線B、和疊片鐵芯片S1的型鍛部C1的位置關系的圖。同圖所示，與日本專利第4472417號公報相同，折彎線B形成于切口線SL與型鍛部C1之間。應予說明，形成于疊片鐵芯片S2的型鍛部C2，與型鍛部C1構成一對，且切口線SL位于型鍛部C1與型鍛部C2之間大致中間的位置。雖然在此舉例說明了切口線SL形成于型鍛部C1與型鍛部C2之間大致中間的位置的情況，但也存在切口線SL形成于型鍛部C1與型鍛部C2之間并靠近其中一個型鍛部的位置的情況。

圖10B為沿圖10A所示的b-b線的截面圖，表示對通過復位工序及型鍛部形成工序制造的多個加工體進行層壓，并對在上下方向上分別排列的多個型鍛部C1、C2進行緊固的狀態(tài)。在采用該方式制造疊片鐵芯的情況下，如圖10B所示，在疊片鐵芯片S1、S2的連結部J處，彎曲加工部D(從折彎線B至切口線SL的部分)很容易在層壓方向上擴大。推測產(chǎn)生該情況的主要原因是由于即便實施復位也很難使全部加工體中的彎曲加工部D完全回到原位置，并且在該狀態(tài)下通過型鍛部C1對彎曲加工部D進行緊固。應予說明，在圖10B中，以虛線表示折彎線B的位置。

如果疊片鐵芯片S1、S2的連結部J為圖10B所示狀態(tài)，則與應于連結部J處連結的加工體之間完全連結的情況相比，連結部J的磁阻較大，因此，電動機轉矩有減小的傾向。再者，在分割型疊片鐵芯所具有的多個連結部J處，彎曲加工部D的擴大程度未必是一致的。即，產(chǎn)生了磁阻在圓周方向上不均衡的情況，因此，齒槽轉矩(cogging torque)有增大的傾向。

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠充分高水平地同時實現(xiàn)較大的電動機轉矩和較小的齒槽轉矩的分割型疊片鐵芯及其制造方法。

本發(fā)明的一種實施方式涉及一種分割型疊片鐵芯的制造方法。該制造方法包含以下工序。

(A)將從放卷機構中拉出的被加工板供給至連續(xù)模的工序。

(B)通過在連續(xù)模中的沖壓加工，得到由沿圓周方向排列的多個部件組成、且具有環(huán)狀部的加工體的工序。

(C)通過將多個加工體相互重疊，并對它們進行緊固而得到分割型疊片鐵芯的工序。

上述(B)工序包括：(b1)實施剪切彎曲加工，以形成橫穿形成上述環(huán)狀部的區(qū)域的切口線、和橫穿該區(qū)域的折彎線；(b2)通過復位使彎曲加工部回到原位置，上述彎曲加工部為從切口線到折彎線的部分；(b3)在彎曲加工部形成型鍛部。上述(C)工序包括(c1)通過型鍛部對多個加工體進行緊固。

在本發(fā)明中，型鍛部形成于彎曲加工部。即，相對以往型鍛部形成于距切口線一定距離的位置(參考圖10A)，在本發(fā)明中，型鍛部形成于距切口線更近的位置(彎曲加工部)。因此，假設通過復位不能使全部加工體的彎曲加工部完全回到原位置，也能夠通過利用型鍛部對彎曲加工部之間進行緊固，從而能夠充分抑制彎曲加工部沿層壓方向擴大。因此，通過該方法制造的分割型疊片鐵芯能夠充分高水平地同時實現(xiàn)較大的電動機轉矩和較小的齒槽轉矩。

應予說明，只要型鍛部形成于彎曲加工部即可，例如，也可形成于折彎線上。在(B)工序中，雖然可在實施(b1)前實施(b3)，但從可靠地防止型鍛部由于復位而被壓壞的觀點來看，優(yōu)選與(b2)同時或是在(b2)之后實施(b3)。

本發(fā)明的一種實施方式是提供一種分割型疊片鐵芯，該分割型疊片鐵芯由沿圓周方向排列的多個部件構成的，且由使分別具有環(huán)狀部的多個加工體相互緊固而形成。構成該分割型疊片鐵芯的加工體具有形成于彎曲加工部的型鍛部，上述彎曲加工部為從通過在加工體的制造過程中的剪切彎曲加工而形成于環(huán)狀部的切口線到折彎線的部分，多個加工體通過型鍛部而互相緊固。該分割型疊片鐵芯可通過上述方法制造，并能夠充分高水平地同時實現(xiàn)較大的電動機轉矩和較小的齒槽轉矩。

本發(fā)明中的型鍛部具有形成于加工體的一面的凹部、和形成于該加工體的另一面的凸部，與加工體的一面中的折彎線正交的方向上凹部的開口長度La長于與折彎線正交的方向上凸部頂部的長度Lb。通過在彎曲加工部形成具有該結構的型鍛部，即便彎曲加工部無法完全回到原位置，換言之，即使應相互嵌合的凹部與凸部的位置多少有些偏離，也能夠通過型鍛部更加牢固地對相互重合的加工體之間進行緊固。

本發(fā)明所涉及的分割型疊片鐵芯如上所述，齒槽轉矩十分小。因此，作為其用途的一個優(yōu)選的例子，可列舉尋求光滑的轉動的電動式動力轉向裝置用定子。在該情況下，分割型疊片鐵芯的外徑為50～100mm左右即可。

根據(jù)本發(fā)明，可提供一種能夠充分高水平地同時實現(xiàn)高電動機轉矩和較小的齒槽轉矩的分割型疊片鐵芯。

附圖說明

圖1為表示定子(stator)用的分割型疊片鐵芯一個例子的立體圖。

圖2為表示構成圖1所示的疊片鐵芯的分割型加工體的平面圖。

圖3為表示相鄰兩個疊片鐵芯片中的切口線SL、折彎線B和型鍛部C1的位置關系的平面圖。

圖4A為表示與折彎線正交的方向上型鍛部的凹部的開口長度La、以及型鍛部凸部的頂部的長度Lb的截面圖，圖4B表示沿圖3所示的b-b線的截面圖，圖4C表示沿圖3所示的c-c線的截面圖。

圖5為表示沖壓裝置一個例子的概略圖。

圖6A～圖6C為表示在連續(xù)模中實施沖壓加工的布局的前半部分的平面圖。

圖7A～圖7C為表示在連續(xù)模中實施沖壓加工的布局的后半部分的平面圖。

圖8為表示適于形成于彎曲加工部的型鍛部的其他例子的(交替型鍛部)截面圖。

圖9為表示適于形成于彎曲加工部的型鍛部的其他例子的(偏移型鍛部)截面圖。

圖10A為表示以往的疊片鐵芯片中切口線SL、折彎線B和型鍛部C1的位置關系的圖，圖10B為圖10A所示的b-b線中的截面圖。

具體實施方式

參照附圖，對本發(fā)明的多個實施方式進行詳細說明。應予說明，在以下的說明中，對相同的要素或具有相同功能的要素采用相同的符號，并省略重復的說明。附圖及相關技術只用于說明本發(fā)明的實施方式，對本發(fā)明的范圍不起限定作用。

<疊片鐵芯及加工體>

圖1為構成定子的分割型疊片鐵芯S的立體圖。疊片鐵芯S的形狀為大致圓筒形。位于中央部的開口Sa為用于配置轉子(不圖示)的開口。疊片鐵芯S由多個加工體MS構成。疊片鐵芯S具有圓環(huán)狀的軛部Sy和從軛部Sy的內周側向中心方向延伸的齒部St。根據(jù)電動機的用途及性能，軛部Sy的寬度為2～40mm左右。疊片鐵芯S由合計12個鐵芯片Sd組成，每個鐵芯片Sd具有1個齒部St，因此共有12個齒部St。應予說明，構成一個疊片鐵芯S的鐵芯片Sd的個數(shù)齒部St的個數(shù))并不限定為12個。相鄰的齒部St之間形成被稱作“切槽”的空間(以下稱為“切槽Sl”)。在疊片鐵芯S為電動式動力轉向裝置用定子的情況下，疊片鐵芯S的外徑為50～100mm左右。

疊片鐵芯S通過對圖2所示的加工體MS進行相互重疊，并利用12對型鍛部C1、C2對它們進行緊固而制成。如圖2所示，從平面上看加工體MS與疊片鐵芯S的形狀相同。加工體MS具有構成開口Sa的貫通孔Ma、構成軛部Sy的環(huán)狀部My、以及構成齒部St的突出部Mt。加工體MS由合計12個部件Md組成，各部件Md具有1個突出部Mt，因此共計有12個突出部Mt。相鄰的突出部Mt之間形成構成切槽Sl的切槽孔Ml。

加工體MS的環(huán)狀部My具有以橫穿環(huán)狀部My的方式形成的多條切口線SL。切口線SL以凸部和凹部相互嵌合的方式形成。應予說明，切口線SL的形狀不限于圖1、圖2所示的凹凸狀，也可為直線狀(也可相對直徑方向傾斜)、曲線狀以及它們的組合。

型鍛部C1、C2以沿軛部Sy的圓周方向排列的方式形成。更具體而言，一對型鍛部C1、C2以12條切口線SL分別夾于其中的方式形成，上述12條切口線SL為將加工體MS分為多個部件的邊界線。應予說明，在通過型鍛部C1、C2進行緊固的基礎上，例如，還可通過設于其他部位(例如突出部Mt等)的型鍛部、焊接、粘合、或樹脂材料對加工體MS之間的緊固進行補強。

型鍛部C1形成于彎曲加工部D，上述彎曲加工部D為從形成于加工體MS環(huán)狀部My的切口線SL至折彎線B的部分。即，型鍛部C1形成于切口線SL與折彎線B之間。此處所述折彎線B指以橫穿在加工體MS的制造過程中，通過剪切彎曲加工形成切口線SL時成為環(huán)狀部My的區(qū)域的方式而形成的折痕。雖然彎曲加工部D可通過復位回到原位置，但是要使在連續(xù)制造的多數(shù)加工體MS上分別形成多個的彎曲加工部D全部完全回到原位置較為困難，因此存在殘留沒有完全回到原位置的彎曲加工部D的情況。

在本實施方式中，即使在應層壓的多個加工體MS中殘留有未完全回到原位置的彎曲加工部D，為了使連結部J不產(chǎn)生如圖10B所示的狀況，而在靠近切口線SL的位置(彎曲加工部D)形成型鍛部C1。即，通過型鍛部C1對應層壓的多個加工體MS的彎曲加工部D之間進行緊固，能夠充分抑制彎曲加工部D在層疊方向上的擴大。應予說明，只要能夠使型鍛部C1形成于彎曲加工部D，則盡可能縮短從切口線SL到折彎線B的距離即可。即，如果將切口線SL的位置中軛部Sy的寬度設為10，則該距離為在15以內即可，或也可在10以內。

圖4A表示形成于彎曲加工部D的型鍛部C1的形態(tài)。如同圖所示，型鍛部C1由形成于加工體MS的一面F1的凹部Ca，及形成于加工體MS的另一面F2的凸部Cb構成。如同圖所示，型鍛部C1的凹部Ca的開口長度La優(yōu)選長于凸部Cb的頂部Ct的長度Lb。應予說明，凹部Ca的開口長度La以及凸部Cb的頂部Ct的長度Lb中的任一方都指與折彎線B(參考圖3)正交方向上各自的長度。

圖4B為沿圖3所示的b-b線的截面圖，表示經(jīng)層壓的加工體MS之間通過型鍛部C1進行緊固的狀態(tài)。圖中的虛線表示折彎線B的位置。通過在彎曲加工部D處形成上述結構的型鍛部C1，能夠更加牢固地對應相互嵌合的凹部Ca與凸部Cb進行緊固。這是由于即使應相互嵌合的凹部Ca的位置和凸部Cb的位置在與折彎線B正交的方向上互相有所偏離，也能夠滿足上述條件(長度La>長度Lb)，且傾斜部Cd、Ce起到引導的作用。

型鍛部C1在與折彎線B正交的方向上的縱截面中是連續(xù)的(參照圖4A)。即在該縱截面中，型鍛部C1由兩個傾斜部Cd、Ce以及形成于它們之間的平坦部Cf構成。通過這種結構來實現(xiàn)上述條件(長度La>長度Lb)。傾斜部Cd、Ce以及平坦部Cf可通過彎曲加工形成。應予說明，從滿足上述條件(長度La>長度Lb)的觀點來看，未必一定要形成平坦部Cf。

另一方面，如作為沿圖3所示的c-c線的截面圖的圖4C所示，型鍛部C1在與折彎線B的延伸方向平行的方向上的縱截面中是不連續(xù)的。如同圖所示，在該縱截面中，在型鍛部C1的側面形成有切斷面Cg。如圖4B及圖4C所示，在上下方向上相鄰的兩個加工體MS通過上方的加工體MS的凸部Cb嵌入下方的加工體MS的凹部Ca而相互緊固在一起。

應予說明，形成疊片鐵芯S的最下層的加工體MS形成有貫通孔h，以代替型鍛部C1。這是為了避免在連續(xù)制造疊片鐵芯S時，新制造的疊片鐵芯S由于型鍛部C1而緊固于已制造的疊片鐵芯S。

通過在彎曲加工部D形成上述結構的型鍛部C1，能夠抑制連結部J中彎曲加工部D的擴大(參考圖4B)。由此，疊片鐵芯S能夠充分高水平地同時實現(xiàn)較大的電動機轉矩和較小的齒槽轉矩。

型鍛部C2與型鍛部C1構成一對。型鍛部C2隔著切口線SL而形成于與形成有型鍛部C1的部件Md相鄰的部件Md。在本實施方式中，型鍛部C2由與上述型鍛部C1相同的結構組成。應予說明，形成有型鍛部C2的位置并非彎曲加工部D(參考圖2)。因此，關于型鍛部C2，并不存在優(yōu)選像型鍛部C1一樣滿足上述條件(長度La>長度Lb)的情況。因此，型鍛部C2的形態(tài)可與型鍛部C1的形態(tài)不同，作為型鍛部C2，也可采用如圓形型鍛部、平圓形型鍛部、平方形型鍛部等。

<沖壓裝置>

圖5為表示通過沖壓加工來制造構成疊片鐵芯S的加工體MS的沖壓裝置的一個例子的概要圖。同圖所示的沖壓裝置100具有：安裝有放卷機構C的展卷機110、從放卷機構C拉出的電磁鋼板(以下稱為“被加工板W”)的輸送裝置130、對被加工板W進行沖壓加工的連續(xù)模140、和使連續(xù)模140工作的壓機120。

展卷機110以使放卷機構C可自由旋轉的方式對其進行保持。構成放卷機構C的電磁鋼板的長度例如為500～10000m。構成放卷機構C的電磁鋼板的厚度為0.1～0.5mm左右即可，從使疊片鐵芯S的磁力特性更優(yōu)異的觀點來看，也可為0.1～0.3mm左右。電磁鋼板(被加工板W)的寬度為50～500mm左右即可。

輸送裝置130具有從上下將被加工板W夾入的一對輥130a、130b。被加工板W經(jīng)由輸送裝置130而被導入連續(xù)模140。連續(xù)模140為用于對被加工板W連續(xù)實施沖壓加工、剪切彎曲加工、復位等操作的機構。

<疊片鐵芯的制造方法>

下面對疊片鐵芯S的制造方法進行說明。疊片鐵芯S經(jīng)過如下工序而被制造：制造加工體MS的工序(下述(A)工序和(B)工序)、和將多個加工體MS制成疊片鐵芯S的工序(下述(C)工序)。更具體而言，疊片鐵芯S的制造方法具有以下工序。

(A)將從放卷機構C拉出的被加工板W供給至連續(xù)模140的工序。

(B)通過在連續(xù)模140中實施的沖壓加工，而得到由沿圓周方向排列的多個部件Md組成、并且具有環(huán)狀部My的加工體MS的工序。

(C)通過將多個加工體MS相互重疊，并通過型鍛部C1、C2使其緊固而得到疊片鐵芯S的工序。

首先，準備電磁鋼板的放卷機構C，并將其安裝于展卷機110。將從放卷機構C中拉出的電磁鋼板(被加工板W)供給至連續(xù)模140((A)工序)。

通過在連續(xù)模140中對被加工板W實施沖壓加工來連續(xù)地制造加工體MS((B)工序)。本實施方式的(B)工序在通過對加工體MS的外周進行沖壓而形成加工體MS之前，包括以下工序。

(b1)實施剪切彎曲加工以形成橫穿形成環(huán)狀部My的區(qū)域的切口線SL、和橫穿該區(qū)域的折彎線B。

(b2)通過復位使彎曲加工部D回到原位置，上述彎曲加工部D為從切口線SL至折彎線B的部分。

(b3)在彎曲加工部D中形成型鍛部C1。

應予說明，雖然在(B)工序中，也可以在實施(b1)前實施(b3)，但從可靠地防止由于復位而導致型鍛部被壓壞的觀點來看，優(yōu)選與(b2)同時或在(b2)后實施(b3)。

參考圖6A～圖6C以及圖7A～圖7C對(B)工序進行說明。圖6A～圖6C為表示在連續(xù)模中實施的沖壓加工的布局(layout)的前半部分的平面圖，圖7A～圖7C為表示在連續(xù)模中實施的沖壓加工的布局的后半部分的平面圖。應予說明，沖壓加工的布局不限于這些圖中所示的布局，例如還可增加為了取得沖壓載荷(stamping load)的平衡的步驟。

B1步驟為對形成有定位孔P的被加工板W形成共計12個開口H1的工序(參考圖6A)。開口H1為在后述B3步驟中用于使剪切彎曲加工易于實施的結構。雖然未必一定要形成有開口H1，但通過在圖6A所示的位置形成開口H1，能夠抑制在剪切彎曲加工中使用的凸模的磨耗。

B2步驟為對加工板W形成共計12個切槽孔Ml的工序(參考圖6B)。在此，雖然例示了在形成開口H1(B1步驟)后再形成切槽孔Ml(B2步驟)的情況，但也可在形成切槽孔Ml后再形成開口H1。

B3步驟為通過剪切彎曲加工形成切口線SL和折彎線B((b1)工序)，然后通過復位使彎曲加工部D回到原位置((b2)工序)的工序(參考圖6C)的工序。

B4步驟為形成貫通孔Ma的工序(參考圖7A)。通過實施該工序，使12個切槽孔Ml和貫通孔Ma形成相互連接的狀態(tài)。

B5步驟為在彎曲加工部D形成型鍛部C1((b3)工序)的同時，形成與型鍛部C1成對的型鍛部C2的工序(參考圖7B)。應予說明，在構成疊片鐵芯S的最下層的加工體MS中，形成貫通孔h以代替型鍛部C1、C2。在此，雖然例示了在形成貫通孔Ma(B4步驟)后再形成型鍛部C1、C2(B5步驟)的情況，但也可在形成型鍛部C1、C2后再形成貫通孔Ma。

B6步驟為對加工體MS的外周進行沖壓(形成開口H2的工序)的工序(參考圖7C)。開口H2位于比開口H1更靠近內側的位置，上述開口H1以在與開口H2同心的圓上排列的方式配置。

將通過上述B1～B6工序而得到的加工體MS(圖2)按所定個數(shù)互相重疊，并通過型鍛部C1、C2對它們進行緊固而得到疊片鐵芯S((C)工序)。應予說明，如果采用的連續(xù)模140具有對加工體MS的外周進行沖壓，同時將該加工體MS依次緊固于已制作完畢的加工體MS的層壓體的功能，則從連續(xù)模140中排出處于緊固狀態(tài)的疊片鐵芯S。

根據(jù)本實施方式，通過將型鍛部C1設于彎曲加工部D，能夠抑制連結部J中的彎曲加工部D的擴大(參考圖4B)，由此，能夠得到可充分高水平地同時實現(xiàn)較大的電動機轉矩和較小的齒槽轉矩的疊片鐵芯S。

以上對本發(fā)明的一種實施方式進行了詳細說明，但本發(fā)明不限于上述實施方式。例如，在上述實施方式中，雖然例示了在彎曲加工部D形成如圖4A～圖4C所示形態(tài)的型鍛部C1的情況，但也可在彎曲加工部D形成如圖8所示形態(tài)的型鍛部C3以代替型鍛部C1。圖8所示的型鍛部C3構成交替型鍛部。相對于上述實施方式中的型鍛部C1在與折彎線B正交的方向上的縱截面中連續(xù)的情況(參考圖4B)，構成交替型鍛部的型鍛部C3在正交方向上的縱截面中，其一部分被切斷。如圖8所示，型鍛部C3也滿足上述條件(長度La>長度Lb)。

在上述實施方式中，雖然例示了與折彎線B正交的方向與其長度方向一致的型鍛部C1，但型鍛部也可以形成以疊片鐵芯S的軸線為中心的圓的圓弧的方式延伸。例如，亦可在彎曲加工部D形成圖9所示形態(tài)的型鍛部C4以代替圖4所示形態(tài)的型鍛部C1。圖9所示的型鍛部C4構成偏斜型鍛部。在此所述的“偏斜”是指錯開一定角度(例如5°)而對加工體MS進行緊固(參考日本專利第4472417號公報的圖1)。型鍛部C4由沿以疊片鐵芯S的軸線為中心的圓延伸的圓弧部C4a，以及形成于該圓弧部C4a的一端部的開口部C4b構成。如圖9所示，型鍛部C4也滿足上述條件(長度La>長度Lb)。通過使型鍛部C4形成于彎曲加工部D，能夠抑制連結部J中的彎曲加工部D的擴大，并且，由于偏移而使連結部J在圓周方向具有寬度，因此能夠進一步減小齒槽轉矩。

在上述實施方式中，雖然例示了1個鐵芯片Sd具有1個齒部St的情況，但1個鐵芯片Sd也可具有多個齒部St。

在上述實施方式中，雖然例示了制造具有從軛部Sy的內周側向中心方向延伸的齒部St的疊片鐵芯S的情況，但本發(fā)明所涉及的方法也適用于齒部St沿外側延伸的疊片鐵芯S(例如外轉子)的制造。

在上述實施方式中，雖然例示了從對1塊被加工板W只沖壓得到加工體MS的情況，但也可從1塊被加工板沖壓得到加工體MS以及轉子用的加工體。在這種情況下，優(yōu)選在B4步驟(參考圖7A)之前的工序中，從形成貫通孔Ma的部分沖壓得到轉子用的加工體。再者，也可設為使多塊被加工板W相互重疊并沖壓得到加工體的方式。