金属板冲切方法和金属板冲切系统与流程

本发明涉及通过冲切金属板经由剪切来形成条状部的冲切方法和冲切系统，特别地，本发明涉及适用于形成窄的条状部的冲切方法和冲切系统。

背景技术：

永磁体同步马达的转子具有含有通孔的转子体。永磁体插在各通孔中。转子体通过使为多个磁钢板的芯板层叠而形成。在该结构中，为了减少漏磁通，永磁体优选配置于转子的要靠近定子的外周部。这改善了转子的运行效率。为了使永磁体配置于转子的外周部，必须使钢板的位于转子的通孔与外周之间的部分的宽度、即沿着转子的外周延伸的条状部的宽度最小化。

然而，该窄的条状部难以形成。通常地，通过加压经由剪切来加工芯板，以形成通孔。然而，由于窄的条状部将受到剪切压力而断裂，所以窄的条状部难以形成。如果试图通过激光束机加工来形成通孔以形成窄的条状部，则不仅会延长机加工时间，而且热还会极大可能使条状部断裂。

如果通过切割加工来形成通孔以形成窄的条状部，将要求比激光束机加工的情况长的时间。另外，切割刃的磨损会降低切割精度。

日本特开2012-115089号公报公开了被设计成在不形成窄的条状部的情况下通过减少漏磁通来改善运行效率的马达。所公开马达的结构包括具有作为本体(bulk body)的主体的转子芯。本体在外周上具有凹槽。各槽均容纳通过使与本体分离地形成的磁钢板层叠而形成的钢板层叠件。永磁体设置在本体与各钢板层叠件之间。

在日本特开2012-115089号公报公开的马达的构造中，转子芯由本体和与本体分离地形成的钢板层叠件构成。这会增加组成部件的数量，并且会使 结构复杂化。此外，本体与钢板层叠件在厚度方向上容易产生高度差。该高度差会引起致使马达效率降低的漏磁通。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种易于形成在减少漏磁通方面是有效的窄条状部的金属板冲切方法。

为了实现前述目的，根据本发明的一个方面，提供一种金属板冲切方法，所述金属板冲切方法用于通过冲切金属板经由剪切来形成条状部。所述方法包括：在前步骤，其用于通过冲切所述金属板来在所述金属板中形成所述条状部的第一边；以及在后步骤，其用于通过在保留所述第一边的同时冲切所述金属板来在所述金属板中形成所述条状部的第二边以形成所述条状部。

根据本发明的第二方面，提供一种金属板冲切系统，其用于执行上述金属板冲切方法，所述金属板冲切系统包括：第一冲切设备，其在所述金属板中冲切出所述孔；以及第二冲切设备，其从所述金属板中冲切出所述圆形板，其中所述第二冲切设备包括多个保留块，所述保留块在冲切出所述圆形板之前进入所述孔，由此保留所述条状部的第一边。

附图说明

图1是转子芯的分解立体图。

图2是图1的转子芯的局部平面图。

图3是示出了工件的被冲切状态的平面图。

图4是芯板的平面图。

图5是示出第一冲切设备的冲切开始状态的局部截面图。

图6是示出第一冲切设备的刚要冲切的状态的局部截面图。

图7是示出第一冲切设备的冲切结束状态的局部截面图。

图8是示出第二冲切设备的冲切开始状态的局部截面图。

图9是示出第二冲切设备的刚要冲切的状态的局部截面图。

图10是示出第二冲切设备的冲切结束状态的局部截面图。

图11是示出保留块与收纳孔之间的关系的截面图。

图12是示出保留块与条状部之间的关系的截面图。

具体实施方式

现在将参照附图说明本发明的一个实施方式。

首先，将说明转子芯21的结构。转子芯21使用在作为旋转电机的永磁体同步马达中。

如图1所示，转子芯21包括通过使芯板22层叠而成的芯体23。芯板22为圆形冲切产品并由磁钢板制成。如图4所示，各芯板22均具有第一孔24a和第二孔27a。第一孔24a沿着厚度方向延伸穿过芯板22并沿着周向配置。第二孔27a也沿着厚度方向延伸穿过芯板22，而配置在芯板22的中央。如图1所示，在使第一孔24a相对于层叠方向对准的情况下层叠芯板22，使得芯体23具有沿着厚度方向延伸穿过芯体23且沿着芯体23的周向配置的收纳孔24。各收纳孔24均收纳永磁体25。如图2所示，芯体23的各收纳孔24均充填有诸如环氧树脂等的热固性树脂26，以使永磁体25固定。此外，如图1所示，在使第二孔27a相对于层叠方向对准的情况下层叠芯板22，使得芯体23具有沿着厚度方向延伸穿过芯体23且容纳马达的旋转轴(未示出)的轴孔27。

如图2和图4所示，各第一孔24a的内壁与芯板22的外周壁之间均形成有窄的条状部29。条状部29的宽度为例如0.1毫米。在各芯板22中，各第一孔24a的内壁的一部分均构成对应的条状部29的第一边291。在芯板22的外周壁上，与第一边291对应的部分构成条状部29的第二边292。

以如下方式制造转子芯21。

如图3所示，带状工件28沿一个方向(图3中的箭头的方向)间歇地移动。当工件28停止时，经由剪切在工件28上的圆形区域中形成单个芯板22的第一孔24a。另外，经由剪切在第一孔24a的组的中央处形成第二孔27a。可以在冲切第一孔24a的同时冲切第二孔27a。可选地，可以在冲切第一孔24a之前或之后冲切第二孔27a。

随后，在位于第一孔24a的径向外侧且具有与第一孔24a的组的中央一致的中央的圆形区域经由剪切来冲切工件28，从而获得如图4所示的圆形芯板22。如图1所示，在第一孔24a和第二孔27a相对于层叠方向对准的情况下层叠芯板22，以形成具有收纳孔24和轴孔27的芯体23。然后，将永磁体25收纳在芯体23的各收纳孔24中，用热固性树脂26充填各收纳孔24。对收纳孔24中的热固性树脂26加热并使热固性树脂26硬化，以将永磁体25固定在收纳孔24中，从而完成转子芯21。

各芯板22的第一孔24a均通过利用图5至图7所示的构成金属板冲切系统的第一冲切设备31冲切工件28而形成。第一冲切设备31具有固定的下模32和能够升降的上模33。下模32具有模块(die block)35。模块35具有用于冲切第一孔24a的冲切孔34。上模33具有冲切头(punch)36和保持块37。各冲切头36均面对一个冲切孔34，并且被允许进入冲切孔34。保持块37将工件28保持在冲切头36周围的区域中。

如图5和图6所示，当工件28在间歇移动期间停止在模块35的上方时，上模33下降，并且通过保持块37保持工件28。然后，如图6和图7所示，冲切头36在工件28被保持块37保持的情况下下降，使得冲切头36冲切工件28并进入冲切孔34，以在工件28中形成第一孔24a。

在冲切第一孔24a之后，通过第二冲切设备41从工件28中冲切出芯板22。

具体地，如图8至图10所示，第二冲切设备41构成金属板冲切系统，并且包括固定的下模42和能够升降的上模43。下模42具有模块45。模块45具有 冲切孔44，冲切孔44的内周对应于芯板22的外周。模块45具有可上下移动的滑动块451，滑动块451与芯板22的外形对应并被诸如弹簧(未示出)等的施力部件向上施力。

上模43具有冲切头46和保持块47。冲切头46与芯板22的外形对应并被允许进入冲切孔44。保持块47位于冲切头46的外周侧。保留块(retaining block)48设置于冲切头46的底面的与被冲切好的第一孔24a对应的位置。如图11和图12所示，各保留块48均具有位于一侧(side)的保留面49和引导面50。保留面49被构造成将对应的第一孔24a的内表面(第一边291)保留在如下位置处：将在芯板22被冲切之后与芯板22的条状部29对应的位置，即将形成条状部29的位置。引导面50位于保留面49的下方并朝向下端向内倾斜。将引导面50相对于保留面49的倾斜角度θ设定成10度至30度。如图12所示，保留块48的除了保留面49以外的外表面部分与第一孔24a的内表面之间存在间隙α。将位于引导面50与保留块48的底面之间的角部51形成为圆弧状的曲面。

如图8、图9和图11所示，当第二冲切设备41的上模43下降以冲切工件28时，各保留块48均进入对应的第一孔24a。此时，如图12所示，第一孔24a的内表面与保留块48的部分外表面之间存在间隙α，具体地，第一孔24a的内表面与保留块48的不面对第一孔24a的将形成条状部29的内表面部分的外表面部分之间存在间隙α。换言之，第一孔24a的内表面与保留块48的不面对条状部29的第一边291的部分之间存在间隙α。因而，具有间隙α的部分将不与第一孔24a的内表面接触。保留块48的面对第一孔24a的将形成条状部29的内表面部分的部分，即保留块48的面对第一边291的部分由保留面49、被形成为曲面的角部51以及连接保留面49和角部51的倾斜引导面50构成。因而，引导面50朝向第一孔24a的将形成条状部29的内表面部分、即朝向第一边291平滑地引导保留面49。如图9所示，保留面49与第一孔24a的对应于将形成条状部29的部分的内表面部分、即条状部29的第一边291接触并保留(retain)第一 边291，以限制工件28的将形成条状部29的部分的移动。

随后，如图10和图12所示，上模43下降，使得冲切头46将与第一孔24a的内周略微间隔开的外周部冲切成圆形形状。这形成了条状部29的第二边292。因而，形成了具有条状部29的芯板22。此时，即使当冲切第一孔24a的外周部时，也通过保留面49保留条状部29。因而，条状部29既不会断裂，也不会变形，而是恰当地形成在芯板22中。

因此，在芯板22的外周壁与第一孔24a的内壁之间形成了窄的条状部29。

因此，本实施方式实现了如下优点：

(1)在通过保留块48的保留面49保留条状部29的第一边291的情况下，从工件28中冲切出芯板22，以形成条状部29的第二边292。因而，当冲切出芯板22时，防止了将形成条状部29的部分移动。因此，即使条状部29是窄的，条状部29也不会弯曲、扭曲或断裂。这允许从工件28中冲切出具有高形状精度的条状部29的芯板22。由于永磁体25收纳在使用芯板22的芯21的收纳孔24中，所以减少了漏磁通(leakage flux)，从而获得了高效运行的马达。与日本特开2012-115089号公报的马达不同，本实施方式的马达不由芯体和与芯体分离形成的组成部件构成。因而，组成部件的数量不会增加。

(2)条状部29是通过加压形成的。因而，与可能会使条状部29受热断裂的激光束机加工或切割工具的磨损可能会降低机加工精度的切割加工不同，能够通过冲切以高的精度和效率形成具有条状部29的芯板22。

(3)由于条状部29是在在前步骤和在后步骤这两个单独步骤中形成的，所以形成(forming)设备无需具有用于形成条状部29的窄模具。即，如果以单一的冲切步骤形成条状部29，则形成设备需要具有与条状部29对应的窄模具，并且该模具能够被容易地损坏。在本实施方式中，形成设备无需具有该窄模具。因而，形成设备能够由具有高强度的模具构成。

(4)在在前步骤中，在工件28上的圆形区域中冲切出第一孔24a。在在 后步骤中，通过在留下条状部29的宽度的同时，冲切包围第一孔24a的组的区域来形成圆形的芯板22。结果，在第一孔24a的内壁与芯板22的外周壁之间形成了条状部29。因而，形成了具有相同宽度的条状部29的用于转子芯21的芯板22。

(5)各保留块48均具有位于保留面49的下方且与保留面49连续的引导面50。引导面50朝向下端在第一孔24内向内侧倾斜。因此，在防止受到工件28干涉的同时，保留面49被朝向第一孔24a的将形成条状部29的内表面部分、即朝向条状部29的第一边291引导。另外，能够恰当地保留第一孔24a的与将形成条状部29的位置对应的内表面部分、即条状部29的第一边291。这有效地防止了被冲切好的条状部29变形或断裂。

本发明不限于以上实施方式，而是可以按如下变型。

在上述实施方式中，第一孔24a形成在工件28中，冲切位于第一孔24a的外侧的区域以形成条状部29。然而，各条状部29可以通过在工件28的将形成条状部29的部分的两侧冲切出凹部而形成。

在上述实施方式中，本发明应用于马达用的转子芯21。然而，本发明可以应用于定子芯。可选地，本发明可以应用于发电机用的转子芯或定子芯。

在上述实施方式中，条状部29形成在转子芯21所使用的芯板22中。然而，本发明可以应用于除了芯板22以外的物品，例如，本发明可以应用于电源熔断丝(power fuse)的窄熔融部。在这种情况下，工件可以为除了磁钢板以外的金属板，例如，工件可以为铜板或铝板。

在上述实施方式中，条状部29是在在前步骤和在后步骤这两个冲切步骤中形成的。然而，条状部29可以通过三个或更多个冲切步骤形成。例如，可以冲切工件28两次，以形成第一孔24a。