用于制造层合铁芯的装置和方法与流程

本发明涉及用于制造通过层合多个铁芯层合片而形成的层合铁芯的装置和方法。

背景技术：

传统上，一般通过在连续模机器中冲切由电磁钢制成的卷材形式的钢板带，制作旋转电机的层合铁芯。在连续模机器中，钢板带被间歇性供给到一系列的模组件中，以顺序方式在其内形成导向孔、狭槽、内齿和外部轮廓，使得连续制作多个环形铁芯层合片。然后，一次在模具或挤压环中堆叠(和联接)预定数量的环状铁芯层合片。然而，在旋转电机的定子芯的情况下，将线圈绕组缠绕在从其内周向内径向突出的齿部上。然而，在这种情况下，由于定子芯的环状构造，不可有用于插入线圈缠绕机器的夹具的足够空间。

为了克服这个问题，已经提出了将均由一个片段或多个片段的堆叠(各片段由齿部和关联托架组成)组成的多个芯工件布置成单个线性行，使得毗邻芯工件借助窄连接部分相互连接，并且这些芯工件形成一连串相互连接的层合芯工件。根据这个提议，在线圈已经被缠绕到布置成单行的芯工件的齿部上之后，连接部分变形，使得芯工件被布置成环状，并且这一连串芯工件的相对端部被焊接或以其他方式相互连接，以形成环状层合铁芯。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP2003-235187A

技术实现要素：

本发明要实现的任务

根据专利文献1中提出的制造层合铁芯的传统方法，为了使当冲切钢板带时的材料的浪费最少，第一冲裁工位和第二冲裁工位沿着钢板带W的供给方向(图6中的 箭头F所指示的)以预定间隔设置，以在相互相反的取向上冲切出铁芯层合片。参见图6中示出的第一外部轮廓冲裁孔Ha0和第二外部轮廓冲裁孔Hb0。

更具体地，如图6中所示，被第二冲裁单元冲切的第二外部轮廓冲裁孔Hb0和在冲切第二外部轮廓冲裁孔Hb0时从上游侧毗邻第二外部轮廓冲裁孔Hb0的第一外部轮廓冲裁孔Ha0被布置成，使得各个铁芯层合片的齿部17a和17b的自由端部紧邻另一铁芯层合片的托架18a和18b，或者，换句话讲，铁芯层合片中的一个(或第一外部轮廓冲裁孔Ha1)的齿部插入另一铁芯层合片(或第二外部轮廓冲裁孔Hb0)的齿部之间。由此，第一冲裁单元和第二冲裁单元之间的间隔可减至最小。图6和图7中示出的现有技术与本发明不同，但为了有助于描述，铁芯层合片(或外部轮廓冲裁孔)的形状适形于本发明的铁芯层合片的形状，并且用类似标号指代对应于本发明的部件(诸如，图5中示出的部件)的部件。

在用于制造层合铁芯的传统方法中，如图7(A)中所示，从钢板带W保留的骨架部分(承载幅材)45在冲裁步骤期间经受剪切应力，并且其位于第一外部轮廓冲裁孔Ha1和第二外部轮廓冲裁孔Ha2之间的部分往往会变形。当骨架部分45存在这种变形时，骨架部分45的包围各个齿部17a的部分(翼片工件45a)可挤入下模组件2的模具D8的开口(模孔D8a)中，带来的结果是，会阻碍钢板带W的供给动作。这个问题可防止连续模机器的加工速度(冲压速度)增大，并且由于冲切操作不正确，会导致工件受损。

本发明是鉴于现有技术的这些问题作出的，并且本发明的主要目的是，提供一种通过从钢板带冲切出铁芯层合片来制造层合铁芯的装置和方法，各铁芯层合片包括布置成单行的多个片段，各片段包括基体部分和从基体部分延伸的至少一个延伸部，这使材料的浪费减至最小，并且防止了在冲裁步骤之后保留的钢板带材料挤入模孔中。

实现任务的方式

为了实现此目的，本发明的第一方面提供了一种层合铁芯制造装置，所述层合铁芯制造装置用于通过从以间歇方式供给的钢板带(W)冲裁铁芯层合片(10)并且堆叠所述铁芯层合片来制造层合铁芯(11)，各铁芯层合片包括多个片段，所述多个片段被布置成在与所述钢板带的纵向方向交叉的第一方向上延伸的单行，各片段包括基体部分(18)和从所述基体部分延伸的至少一个延伸部(17)，所述层合铁芯制造装置包括：第一冲裁单元(37)，该第一冲裁单元用于从所述钢板带冲裁各铁芯层合片； 以及第二冲裁单元(38)，该第二冲裁单元设置在所述第一冲裁单元的相对于所述钢板带的供给方向的下游侧并且被构造成以与所述第一冲裁单元不同的布置从所述钢板带冲裁各铁芯层合片；其中，所述第一冲裁单元冲裁各铁芯层合片，使得各延伸部在第二方向上从对应的所述基体部分延伸，该第二方向与所述第一方向不同并且指向相对于所述钢板带的供给方向的上游方向；并且其中，所述第二冲裁单元冲裁各铁芯层合片，使得各延伸部在相对于所述钢板带的供给方向的下游方向上从对应的所述基体部分延伸，并且设置在由所述第一冲裁单元为冲切出所述延伸部而制作的一对相互毗邻的孔之间。

根据本发明的第一方面，因为位于第一冲裁单元的下游侧的第二冲裁单元冲裁各铁芯层合片，使得各延伸部在相对于钢板带的供给方向的下游方向上从对应的所述基体部分延伸，并且设置在由第一冲裁单元为冲切出延伸部而制作的一对相互毗邻的孔之间，所以当通过冲裁均包括布置成行的多个片段的铁芯层合片来制造层合铁芯时，可使材料的浪费减至最小，并且可避免钢板带的剩余材料挤入模孔中。

本发明的第二方面提供了：结合本发明的第一方面，所述第二冲裁单元包括冲头(P8)和用于冲裁各铁芯层合片的对应模具(D8)，以及在由所述第二冲裁单元冲裁所述铁芯层合片之后所述钢板带中剩余的材料形成有防止挤入部分(45a)，所述防止挤入部分包围冲裁而成的所述铁芯层合片的各延伸部，使得所述防止挤入部分的下游端部在所述模具的开口(D8a)的相对于所述钢板带的供给方向的下游边缘之外延伸。

根据本发明的第二方面，因为在冲裁铁芯层合片之后的钢板带中剩余的材料形成有包围各延伸部的防止挤入部分，使得防止挤入部分的下游端部在模具的开口(模孔D8a)的下游边缘之外延伸，所以当通过冲裁均包括布置成行的多个片段的铁芯层合片来制造层合铁芯时，可使材料的浪费减至最小，并且可避免钢板带的剩余材料挤入模孔中。

本发明的第三方面提供了：结合本发明的第一方面和第二方面，所述层合铁芯形成旋转电机的定子芯(11)，并且其中，各基体部分由形成所述定子芯的外周部分的托架(18)组成，并且对应的所述延伸部由从所述托架向内径向延伸的齿部(17)组成。

根据本发明的第三方面，当通过从钢板带冲裁均包括布置成行的多个片段(所述片段均包括托架和从托架延伸的的至少一个齿部)的铁芯层合片来制造旋转电机的定 子芯时，可使材料的浪费减至最小，并且可避免钢板带的剩余材料挤入模孔中。

本发明的第四方面提供了一种层合铁芯制造方法，所述层合铁芯制造方法用于通过从以间歇方式供给的钢板带(W)冲裁铁芯层合片(10)并且堆叠所述铁芯层合片来制造层合铁芯(11)，各铁芯层合片包括多个片段(13)，所述多个片段被布置成在与所述钢板带的纵向方向交叉的第一方向上延伸的单行，各片段包括基体部分(18)和从所述基体部分延伸的至少一个延伸部(17)，所述层合铁芯制造方法包括：第一冲裁步骤(步骤7)，该第一冲裁步骤用于从所述钢板带冲裁各铁芯层合片；以及第二冲裁步骤(步骤8)，该第二冲裁步骤是在所述第一冲裁步骤之后执行的并且使得以与所述第一冲裁步骤不同的布置从所述钢板带冲裁各铁芯层合片；其中，所述第一冲裁步骤包括：冲裁各铁芯层合片，使得各延伸部在第二方向上从对应的所述基体部分延伸，该第二方向与所述第一方向不同并且指向相对于所述钢板带的供给方向的上游方向；并且其中，所述第二冲裁步骤包括：冲裁各铁芯层合片，使得各延伸部在相对于所述钢板带的供给方向的下游方向上从对应的所述基体部分延伸，并且设置在通过所述第一冲裁步骤为冲切出所述延伸部而制作的一对相互毗邻的孔之间。

本发明的效果

因此，根据本发明，当通过从钢板带冲裁均由一连串片段组成的铁芯层合片(所述片段均包括基体部分和从基体部分延伸的至少一个延伸部)来制造层合铁芯时，可使材料的浪费减至最小，并且可避免钢板带的剩余材料挤入模孔中。

附图说明

图1示出实施本发明的连续模机器的整体结构；

图2是通过图1中示出的连续模机器冲裁的铁芯层合片的平面图；

图3是通过图1中示出的连续模机器制造的层合铁芯的平面图；

图4是与图1中示出的连续模机器关联的条布局；

图5是示出在图1中示出的连续模机器中冲裁铁芯层合片的工艺的示图；

图6示出与传统连续模机器关联的条布局；以及

图7是示出在传统连续模机器中冲裁铁芯层合片的工艺的示图。

具体实施方式

以下参照附图描述本发明的优选实施方式。

图1示出实施本发明的连续模机器的整体结构，图2是通过连续模机器冲裁的铁芯层合片的平面图，图3是通过连续模机器制造的层合铁芯的平面图，图4是与连续模机器关联的条布局。在图1中示出的连续模机器的用对应标号(1)至(8)指代的对应部分中，执行图4中的条布局中的各步骤(1)至(8)。

如图1中所示，连续模机器1通过对由电磁钢制成的卷材形式的钢板带W执行冲压处理冲切出铁芯层合片10(参见图2)。将预定数量的这些铁芯层合片10堆叠成层合铁芯11(参见图3)。连续模机器1基本上由能在竖直方向上移动的上模组件2和固定地附接到图中未示出的保持器的下模组件3组成。

上模组件2由从下模组件3延伸的导柱4以在在竖直方向上可移动的方式支承，并且支承用于冲切铁芯层合片10的多个冲头P1至P8。上模组件2另外包括脱模板5，脱模板5由脱模板引导件支承以便能与上模组件2在竖直方向上移动，并且被构造成在每次冲切之后将钢板带W与冲头P1至P8分开。下模组件3包括对应于各个冲头P1至P8的多个模具，但在图1中只示出分别对应于冲头P7至P8的模具D7和D8。在本公开内容中，为了方便描述，由冲头P1至P8进行的冲切工艺被描述为应用于铁芯层合片10，但更精确地，冲切工艺是应用于钢板带W的为了提供铁芯层合片10而待冲裁的部分。

在连续模机器1中，用供给装置(图中未示出)将钢板带W放置在上模组件2和下模组件3之间，并且在供给方向上间歇供给钢板带W。上模组件2与钢板带W的间歇供给同步地在竖直方向上往复，使得冲头P1至P8执行冲切操作。在冲切操作结束时，将铁芯层合片10堆叠和压接在一起，成为用于旋转电机(在这种情况下，旋转电机的定子芯)的独立的层合铁芯11，层合铁芯11均由预定数量的铁芯层合片10组成。

如图2中所示，各铁芯层合片10包括十二个T形片段13(在图2中只示出其中五个)，这些片段13借助相应连接工件14相互连接。各片段13包括：齿部(延伸部分)17，所述齿部被设计成在层合之后将被缠绕线圈的磁工件；大体弧形的托架(基体部分)17，其用于在层合之后传导磁通量。各连接工件14被形成为钢板带W的材料的可容易变形的窄条，该窄条是在毗邻的托架18之间的区域被冲切掉之后留下的。

将预定数量的铁芯层合片10层合成被布置成单线性行的芯工件20(均由层合片 段13组成)，并且将线圈缠绕(或者将线圈组件装配)到各芯工件20的齿部上。此后，如图3中所示，通过将各个连接部分21(均由层合连接工件14组成)变形，将芯工件20形成为环状构造，并且通过例如焊接，将芯工件20的相对端部彼此固定连接，使得制作成环状层合铁芯。在图示实施方式中，通过将多个单片段13层合来形成各芯工件20，但是还可通过将多个多片段层合来形成各芯工件20。在后一种情况下，可能在每个毗邻对的芯工件20之间需要连接部分21。换句话讲，为形成公共芯工件20的每组多片段，设置连接工件14。

如图1和图4中所示，按以下给定次序，在连续模机器1的制作工艺中，执行以下步骤。在导向孔冲切步骤(1)中，孔冲切单元31的第一冲头P1针对各片段13在钢板带W中冲切出导向孔(定位孔)p。在第一间隙冲切步骤(2)中，第一间隙冲切单元32的第二冲头P2针对各片段13在毗邻片段13(参见图2)之间冲切出第一间隙(菱形开口)h1。在第二间隙冲切步骤(3)中，第二间隙冲切单元33的第三冲头P3在毗邻片段13(参见图2)之间冲切出第二间隙(与第一间隙连通的三角形开口)h2。在测量孔冲切步骤(4)中，测量孔冲切单元34的第四冲头P4针对各片段13冲切出一对测量孔k1。在端部形成步骤(5)中，端部形成单元35的第五冲头P5针对限定了各铁芯层合片10的纵向端部的外形的各片段13冲切出端部形成孔h3。在凸起工件形成步骤(6)中，凸起工件形成单元36的第六冲头P6通过对各片段13进行半冲裁形成一对凸起工件k2。在第一轮廓冲裁步骤(7)中，第一外部轮廓冲裁单元37的第七冲头P7冲切出第一外部轮廓冲裁孔Ha0。在第二轮廓冲裁步骤(8)中，第二外部轮廓冲裁单元38的第八冲头P8冲切出第二外部轮廓冲裁孔Hb0。

在第一轮廓冲裁步骤(7)和第二轮廓冲裁步骤(8)之后，通过在各个情况下将冲裁而成的铁芯层合片10堆叠在模具D7、D8和挤压环S7、S8中，分别在第一层合单元39和第二层合单元40中执行层合步骤(9)和(10)。

在测量孔冲切步骤(4)中，形成由用于压接目的的通孔组成的测量孔k1。在图示实施方式中，相同形状的两个测量孔k1在纵向方向上以相互间隔开的关系设置在各齿部17的任一侧，但测量孔的数量和位置可按各种不同方式来改变。尽管在附图中没有以任何具体细节示出，但第四冲头P4只有在最下部铁芯层合片处于待(被第四冲头P4)冲切位置时才移动到启动位置或向下位置，而在除了最下部铁芯层合片之外的铁芯层合片处于待冲切位置时停留在备用(向上)位置。

在凸起工件形成步骤(6)中，在除了最下部铁芯层合片10之外的各铁芯层合片10中，形成凸起工件(压接工件)k2(用于压接的不规则特征)。在图示实施方式的连续模机器1中，由第六冲头P6对各对应部分(凸起工件k2)进行半冲裁，使得在铁芯层合片10的各凸起工件k2的上表面侧形成凹形部分，并且在铁芯层合片10的凸起工件k2的下表面侧形成凸形部分。在这种情况下，在对应于两个测量孔k1的部分中形成两个相同形状的凸起工件k2。

如下文中将描述的，在第一轮廓冲裁步骤(7)和第二轮廓冲裁步骤(8)中，冲裁而成的铁芯层合片的取向(相对于图4中的横向方向)是相反的。将导向孔冲切步骤(1)至凸起工件形成步骤(6)应用至将在第一轮廓冲裁步骤(7)中冲裁的铁芯层合片10(在有需要时，可被称为“第一铁芯层合片”)。尽管在图1和图4中的图示中被省去，但针对将在第二轮廓冲裁步骤(8)中被第八冲头P8冲切的铁芯层合片10(在有需要时，可被称为“第二铁芯层合片”)，在第一轮廓冲裁步骤(7)和第二轮廓冲裁步骤(8)之间提供与导向孔冲切步骤(1)至凸起工件形成步骤(6)相同的一系列步骤。因此，连续模机器1另外设置有对应于(用于处理第一铁芯层合片的)冲头P1至P6的冲头和用于处理第二铁芯层合片的对应模具。

在第一轮廓冲裁步骤(7)中，执行冲切步骤，使得第一铁芯层合片10的各片段13的托架18(参见图2)相对于钢板带W的供给方向(基本上)横向延伸，并且齿部17(参见图3)在与钢板带W的供给方向(基本上)相反的方向上从托架18的中心部分居中延伸。在第二轮廓冲裁步骤(8)中，执行冲切步骤，使得铁芯层合片10的各片段13的托架18相对于钢板带W的供给方向(基本上)横向延伸，并且齿部17(参见图3)在与钢板带W的供给方向(基本上)相同的方向上从托架18的中心部分居中延伸。

在第一轮廓冲裁步骤(7)和第二轮廓冲裁步骤(8)中，将片段13冲裁成在至少与钢板带W的纵向方向交叉的第一方向(图5中的线A0)上延伸的串。将齿部17冲裁成托架18的延伸部，该延伸部沿着钢板带W的供给方向在上游方向或下游方向上在与第一方向不同(例如，垂直)的第二方向(图5中的线B0)上延伸。

冲裁而成的齿部17和托架18的构造和布局不受以上给出的示例限制，但可按各种方式修改，只要将在第二轮廓冲裁步骤(8)中冲裁的齿部17设置在之前在第一冲裁步骤(9)中被冲切而成的齿部17之间。例如，被冲切而成的片段13可不沿着垂 直于钢板带W的纵向方向的方向布置，但可指向与钢板带W的纵向方向倾斜交叉的第三方向(图5中的线A1)。在该情况下，待冲切而成的齿部将在与第三方向不同的第四方向(图5中的线B1)上延伸。

在层合步骤(9)和(10)中，已经被冲裁的各铁芯层合片10堆叠在已经被冲裁并且堆叠在对应模具D7、D8中的一堆铁芯层合片10上，并且以顺序方式被推入模具D7、D8正下方设置的挤压环S7、S8中。此时，在竖直方向上毗邻的各对铁芯层合片10相互压接，其中铁芯层合片10中的一个的凸起部分被装配到另一铁芯层合片10的对应凹形部分中(并且在最下部的铁芯层合片10的情况下，装配到对应的测量孔k1中)。

图5是示出在连续模机器1中冲裁铁芯层合片的工艺的示图。如图5的(A)中所示，被第八冲头P8冲切而成的第二外部轮廓冲裁孔Hb0和在第二外部轮廓冲裁孔Hb0的(相对于钢板带W的供给方向的)正下游部分的被第七冲头P7冲切而成的第一外部轮廓冲裁孔Ha1被布置成，使得各个外部轮廓冲裁孔Hb0和Ha1的齿部17a和17b的自由端部分别位于对应外部轮廓冲裁孔Hb0和Ha1的相对托架18a和18b附近。换句话讲，一个铁芯层合片的齿部(齿部孔)插在另一个铁芯层合片的齿部(齿部孔)之间。

由于铁芯层合片的这个冲裁图案，在骨架部分(承载负载)45即第二外部轮廓冲裁单元38执行的冲裁步骤之后钢板带W的剩余部分中，如图5的(B)中所示，(在这种情况下，从三侧)包围被第一外部轮廓冲裁单元37冲切而成的各齿部17a的翼片工件45a在下游方向上在下模组件3的模具D8的开口(模孔D8a)之外延伸。因此，即使当由于因第二外部轮廓冲裁单元38进行的冲裁操作而形成的剪切应力而导致骨架部分45应该经受变形时，也防止了翼片工件45a或与其关联的任何部分挤入模具D8的开口(模孔D8a)中。被构造成不挤入模具D8的开口(模孔D8a)中的这个防止挤入部分或翼片工件45a不受图示构造限制，而是可在数量、形状和/或布置上有修改，只要防止挤入部分的下游端在下游方向上在模具D8的开口(模孔D8a)之外延伸。

因此，在图示的连续模机器1和用于制造层合铁芯11的方法中，第一外部轮廓冲裁单元37在第一轮廓冲裁步骤(7)中从卷材形式的钢板带W冲裁铁芯层合片(第一铁芯层合片)10，第二外部轮廓冲裁单元38在第二轮廓冲裁步骤(8)中以与第一 外部轮廓冲裁单元37的布置不同的布置从卷材形式的钢板带W冲裁铁芯层合片(第二铁芯层合片)10，使得通过第一外部轮廓冲裁单元37形成的齿部17a在与钢板带W的供给方向相反的方向上从对应托架18a延伸，并且通过第二外部轮廓冲裁单元38形成的齿部17b在与钢板带W的供给方向相同的方向上从对应托架18a延伸，并且插在第一外部轮廓冲裁单元37形成的齿部17a之间。

由此，当通过用钢板带W冲裁均包括一连串片段13的铁芯层合片以形成均通过堆叠独立铁芯层合片的对应片段而形成的一连串芯工件来制造层合铁芯时，可使材料的浪费减至最小，并且可避免钢板带的剩余材料(骨架部分45)挤入模孔D8a中。结果，连续模机器1的处理速度(冲压速度)可增加，并且可避免由于第二外部轮廓冲裁单元38中剩余材料挤入模孔D8a中而导致冲切不正确和冲头(顶端)受损。

已经依据具体实施方式描述了本发明，但本发明不受这种示例性实施方式限制。例如，通过本发明的装置或方法制造的层合铁芯不限于定子芯，而是可以是任何类型的层合铁芯，只要通过均由均包括基体部分和从基体部分延伸的至少一个延伸部的一连串片段组成的铁芯层合片来形成层合铁芯即可。如有需要，各片段可不通过连接工件连接(或者可被独立冲裁)。形成各铁芯层合片的个体片段的各种部分(诸如，托架和齿部)的构造可被修改成不再是图示实施方式中示出的构造。可修改和/或省去连续模机器中执行的各种步骤，和/或可添加新步骤，只要以顺序方式采用第一外部轮廓冲裁单元37(第一轮廓冲裁步骤)和第二外部轮廓冲裁单元38(第二轮廓冲裁步骤)即可。以上实施方式中包括的制造层合铁芯的装置和方法的各种组件对本发明不一定是必要的，并且可在不脱离本发明的精神的情况下进行修改和省略。

术语的词汇表

1 连续模机器(层合芯制造装置)

2 上模组件

3 下模组件

10 铁芯层合片

11 层合铁芯

13 片段

14 连接工件

17 齿部(延伸部分)

19 托架(基体部分)

20 芯工件

21 连接部分

37 第一轮廓冲裁单元

38 第二轮廓冲裁单元

45 骨架部分

45a 翼片工件(防止挤入部分)

D7 模具

D8 模具

Ha0、Ha1 第一外部轮廓冲裁孔

Hb0 第二外部轮廓冲裁孔

P7 第七冲头

P8 第八冲头

W 卷材形式的金属板带(钢板带)