专利名称：用于旋转电机的芯、金属板层叠体及其层叠方法
技术领域：
本发明涉及用于例如马达等的旋转电机的例如转子芯或定子芯等的金属板层叠体，本发明还涉及用于该层叠体的层叠方法。
背景技术：
典型地，用于旋转电机的芯是金属板层叠体。通过使多个层叠的芯板接合到一起来构造芯。在日本特开平2-264411号公报和日本特开2006-166500号公报中公开了用于使这些层叠的芯板接合的结构。具体地，上述结构通过使各个芯板的突起部与形成于在层叠方向上相邻的芯板的凹部或孔接合而将层叠的芯板彼此接合。然而，由于传统结构仅通过突起部和对应的凹部或孔之间的接合使芯板接合，因此不能保证高的接合强度。为了解决这一问题，必须使用附加的部件将层叠的芯板固定到一起，从而使结构复杂。另外，如果所使用的突起部和凹部均具有三角形截面，则除非相邻的芯板的位置被正确地限定，否则突起部可能会沿着三角形凹部的倾斜壁表面发生偏移。结果，在相邻的芯板之间可以容易地形成间隙。这对芯的功能产生妨碍。
发明内容
因此，本发明的目的是提供金属板层叠体、用于旋转电机的芯以及用于层叠体的层叠方法，其能够使层叠的金属板以高强度彼此接合。为了实现前述目的，根据本发明的一个方面，提供通过层叠多个金属板形成的层叠体。层叠体包括设置于各个金属板的接合部，设置于各个接合部的固定片，设置于各个接合部的通孔，设置于各个接合部的接收部，以及设置于各个接合部的开口。各个接收部均与多个金属板中另一个金属板接合。各个固定片均沿金属板的层叠方向立起。多个金属板中对应的一个相邻金属板的各个固定片均穿过通孔。通过弯曲穿过通孔的固定片，使各个接收部均与多个金属板中的对应的一个相邻金属板接合。各个开口均接收在多个金属板中的另一个金属板的接收部上弯曲的固定片，从而避免与固定片干涉。
图1是示出根据本发明的第一实施方式的用于马达的定子芯的立体图；图2是示出定子芯的第一芯板的平面图；图3是示出在各个结合部的固定片被切割并立起之前的第一芯板的平面图；图4A是示出在固定片被切割并立起之前接合部邻近区域的放大平面图；图4B是示出在固定片被切割并立起之后接合部邻近区域的放大平面图；图5是沿图4B中的线5-5截取的局部剖视图；图6是示出第一芯板沿顺时针方向转动120度而得到的第二芯板的平面图；图7是示出第一芯板沿顺时针方向转动240度而得到的第三芯板的平面图；图8A、8B和8C是示出与第一芯板至第三芯板的接合部相对应的部分的平面图9是示出与第一芯板至第三芯板的接合部相对应的部分的平面图，以说明接合部的组装过程；图10是沿图9的(B)中的线10-10截取的局部剖视图；图11是沿图9的(C)中的线11-11截取的局部剖视图；图12是示出根据本发明的第二实施方式的定子芯的芯板的平面图；图13A是示出在固定片被切割并立起之前接合部邻近区域的放大平面图；图13B是示出在固定片被切割并立起之后接合部邻近区域的放大平面图；图14A、14B、14C和14D是示出芯板的接合部邻近区域的放大平面图，其中，相位以90度错位；图15是沿图14C中的线15-15截取的局部剖视图；图16是示出根据本发明的第三实施方式的定子芯的芯板中的接合部邻近区域的放大立体图；图17是示出芯板中的接合部的放大剖视图；图18A、18B和18C是分别示出与根据本发明的第四实施方式的定子芯的芯板中的接合部相对应的部分的立体图，以说明用于形成接合部的方法；图19是示出与固定片相对应的部分的剖视图，以说明当固定片被切割并立起时固定片的状态；图20是示出与固定片相对应的部分的剖视图，以说明当固定片被弯曲时固定片的状态；图21是示出根据本发明的第五实施方式的拼合式定子芯的芯板的平面图；以及图22是示出定子芯的一部分的侧视图。
具体实施例方式(第一实施方式)现在将参照图1至图11对根据本发明的第一实施方式的用作层叠体的马达用定子芯进行说明。如图1和图2所示，通过层叠多个均被用作金属板的芯板22来构造定子芯21。各个芯板22均包括环状磁轭部22a和多个配置于磁轭部22a的内周表面的齿部22b。形状相同的多个接合部23形成于各个芯板22的磁轭部22a并且按预定的角度隔开。接合部23使层叠的芯板22彼此接合。在第一实施方式中，各个芯板22均具有六个接合部23，该六个接合部23彼此以60度隔开。下文将对各个结合部23A、23B、23C、23D、23E以及23F的构造进行详细说明。由于结合部23A至23F的形状相同，以下的说明将集中在形成于第一芯板22A的接合部23A上。参照图4A、图4B和图5，接合部23A包括固定片24、通孔25和接收部26。固定片24沿芯板22A到22C的层叠方向立起。通孔25接收芯板22A到22C中的下方相邻的一个芯板的相应的固定片24。然后使在该通孔25中的固定片24弯曲以使接收部26与具有固定片24的芯板22A到22C接合。用于接收相应的固定片24的开口 27形成于接合部23A。具体地，开口 27接收在另一个相邻的芯板22A到22C的接收部26上弯曲的固定片24，通过这样的方式来防止固定片24的干涉。各个开口 27均从多个通孔25中的关联的一个通孔连续地形成。为了形成图3至图4A中所示的各个接合部23A至23F，通孔25、接收部26、开口27以及固定片24的具有拱形的外周曲线24a首先通过冲压形成。通孔25、固定片24以及接收部26形成于以120度隔开的区域。为了防止因为切割并立起各个固定片24而产生毛刺，使凹部28和孔29分别形成于固定片24的外周曲线24a的两相反侧。然后，参照图4B和图5，利用切割立起冲头30从芯板22上切割并立起固定片24。切割立起冲头30具有用于切割各个固定片24的外周曲线24a的切割刃30a和用于使固定片24的基部弯曲的倒圆部 30b ο接合部23按如下方式配置:接合部23关于芯板22A到22C的中心的转动角相位按60度偏移。因此，如图2清晰示出的，以120度隔开的三个接合部23A、23B、23C面向同一方向并且均以第一模式形成。以120度隔开的另外三个接合部23D、23E、23F均以面向与第一模式的方向不同的方向的第二模式形成。在层叠芯板22时，图6所示的第二芯板22B配置于图2所示的第一芯板22A的下方。图7所示的第三芯板22C配置于第二芯板22B的下方。尽管第一芯板22A到第三芯板22C构造相同，但是芯板22A到22C的接合部23A到23F的转动角相位以120度错位。具体地，图6所示的第二芯板22B的接合部23A到23F从第一芯板22A的接合部23A到23F沿顺时针方向以120度错位。图7所示的第三芯板22C的接合部23A到23F从第一芯板22A的接合部23A到23F沿顺时针方向以240度错位。随着第一芯板到第三芯板22A、22B、22C重复地层叠，在芯板22A到22C的每一对相邻的芯板中的、在层叠方向上位于对应位置的接合部23A到23F被接合到一起。结果，层叠的芯板22k到22C被固定到一起。下面将对利用接合部23A到23F在将芯板22A到22C旋转地层叠时将芯板22A到22C接合到一起的方法和定子芯21的操作进行说明。在第一实施方式中，芯板22A到22C在以120度转动的情况下层叠。如图2、图6和图7所示，当第一芯板22A到第三芯板22C在以120度转动的情况下连续地层叠时，各个芯板22A到22C的接合部23A到23F的转动角相位被配置为与芯板22A到22C中的在层叠方向上相邻的芯板的接合部23A到23F的转动角相位以120度错位。参照图8A到8C，在第一芯板22A下方的第二芯板22B的接合部23B和在第二芯板22B下方的第三芯板22C的接合部23C被配置在从位于上方位置的第一芯板22A的接合部23A以120度错位的位置。如图9的(A)所示，当第一芯板22A层叠于第二芯板22B时，第二芯板22B的接合部23B的固定片24穿过第一芯板22A的接合部23A的通孔25。如图9的(A)和图10所示，随后利用弯曲冲头31使第二芯板22B的接合部23B的固定片24从图9的(A)中的状态弯曲并层叠于第一芯板22A的接合部23A的接收部26。弯曲冲头31具有倾斜面31a和倒圆部31b。倾斜面31a按压固定片24并使固定片24弯曲。在通过倾斜面31a使固定片24弯曲之后继续通过倒圆部31b使固定片24弯曲，从而防止固定片24回弹。通过固定片24的这种弯曲，作为上方芯板22的第一芯板22A与作为下方芯板22的第二芯板22B在层叠状态下接合。然后,如图9的(C)所不，当第三芯板22C层叠于第一芯板22A时,第一芯板22A的接合部23A的固定片24穿过第三芯板22C的接合部23C的通孔25。然后第一芯板22A的固定片24弯曲到第三芯板22C的接合部23C的接收部26上。结果，第三芯板22C与第一芯板22A在层叠状态下接合。在这种状态下，参照图9的(C)和图11，第二芯板22B的接合部23B的固定片24弯曲到第一芯板22A的接合部23A的接收部26上，并由第三芯板22C的接合部23C的开口 27接收。这防止第二芯板22B的弯曲的固定片24和第三芯板22C之间发生干涉。结果，第三芯板22C和第一芯板22A相互层叠并彼此平行地延伸，而不会形成间隙。通过借助于接合部23A到23F使第一到第三芯板22A、22B、22C按上述方式层叠并接合来组装定子芯21。在这种状态下，定子芯21中最上方的一组芯板22A到22C的接合部23A到23C的固定片24不被切割或立起。特别地，这些固定片24在其基部被切割并从芯板22A到22C被移除。在定子芯21中，使六个接合部23A到23F的固定片24弯曲以固定在层叠状态下相邻放置的第一到第三芯板22A、22B、22C。换句话说，固定片24使在层叠方向上相邻的芯板22A到22C被牢固地保持。相应的开口 27接收弯曲的固定片24并防止该弯曲的固定片24妨碍芯板22A到22C的层叠。固定片24和接收部26的表面涂布有绝缘膜。这样即使在固定片24和接收部26彼此接触的时候也能够防止各固定片24和对应的接收部26之间的电连接。第一实施方式具有下述优势。(I)多个接合部23A到23C形成于各个芯板22A到22C以使芯板22A到22C在层叠状态下接合。各个接合部23A到23C均具有固定片24、通孔25、接收部26和开口 27。开口 27接收芯板22A到22C中的在层叠方向上相邻的一个芯板的固定片24。使穿过相应通孔25的固定片24弯曲以使接收部26与相邻的芯板22A到22C接合。以开口 27接收在芯板22A到22C中的另一个芯板的接收部26上弯曲的对应的固定片24的方式来防止与固定片24干涉。结果，通过使各个固定片24在对应的接收部26上弯曲，接收部26被保持在固定片24和芯板22A到22C之间。这使相邻的芯板22A到22C以提高了的强度接合到一起，从而不再需要使用用于将层叠的芯板22A到22C接合到一起的额外的部件。各个弯曲的固定片24由芯板22A到22C中的另一个芯板的相应开口 27接收。这防止了固定片24和芯板22A到22C之间的干涉，从而允许芯板22A到22C没有间隙地层叠并彼此精确平行地延伸。此外，由于各个弯曲的固定片24通过配置于固定片24的表面上的绝缘膜与对应的接收部26接触，所以降低了涡流损失。结果，获得构造简单的高强度且高效的用于旋转电机的芯。(2)各个开口 27从相关的通孔25连续地形成。这使通孔25和开口 27得以通过利用一套冲头和模具进行冲压而同时地形成。(第二实施方式)现在将参照图12至图15对根据本发明的第二实施方式的用于马达的定子芯进行描述。在此省略对第二实施方式中与第一实施方式的对应部件相同或相似的部件的详细说明。如图12所示，定子芯21由具有磁轭部32a的芯板32形成。磁轭部32a包括四个形状相同并以90度隔开的接合部33A、33B、33C和33D。接合部33A到33D中的每一个关于芯板32A到32C的中心的转动角相位相对于接合部33A到33D中的相邻的接合部按90度错位。
如图13B所示，接合部33A到33D中的每一个接合部均具有与第一实施方式的对应部件大致相同的固定片24、通孔25、接收部26、开口 27、凹部28和孔29。各个接合部33A到33D还包括用于在固定片24弯曲到对应的接收部26上时保持固定片24的保持部34。为了形成各个接合部33A到33D，通过冲压形成如图13A所示的通孔25、接收部26、开口 27、凹部28、孔29、保持部34和固定片24的具有拱形的外周曲线24a。通孔25、开口 27、保持部34和固定片24配置于以90度隔开的区域。然后，参照图13B，各个固定片24均被切割并在固定片24的基部附近被立起。按上述方式构造的芯板32A到32D以90度的错位相位相继地层叠。结果，如图14A到14D所示，将位于第一芯板32A下方的第二芯板32B的接合部33B、第三芯板32C的接合部33C以及第四芯板32D的接合部33D与第一芯板32A的接合部33A对应地配置，配置位置相对于彼此错位90度，其中第一芯板32A配置于其他芯板32B到32D的上方。如图14A至图14D中相应的点划线所表示的，当层叠第一芯板32A到第四芯板32D时，芯板32A到32D中的较下的一个芯板的各个接合部33A到33D的固定片24穿过芯板32A到32D中的较上的一个芯板的对应接合部33A到33D的通孔25。随后通孔25中的固定片24弯曲到接收部26上以使层叠的芯板32A到32D在层叠状态下彼此接合。在这种状态下，各个弯曲的固定片24由芯板32A到32D中的位于该固定片24上方的最邻近的一个芯板的对应接合部33A到33D的开口 27接收。弯曲的固定片24还由芯板32A到32D中的位于该固定片24上方的第二邻近的一个芯板的对应接合部33A到33D的保持部34从上方保持。参照图15，第四芯板32D的接合部33D的固定片24在第三芯板32C的接合部33C的接收部26上弯曲，由第二芯板32B的接合部33B的开口 27接收，由第一芯板32A的接合部33A的保持部34从上方保持。这防止弯曲的固定片24和第二芯板32B之间出现干涉，并且保持固定片24不从接收部26分离。在第一实施方式的优点(I)和(2)之外，第二实施方式还具有下述优点。(3)在对应接收部26上弯曲的各个固定片24由对应保持部34保持。换句话说，保持部34保持弯曲的固定片24以防止该固定片24从接收部26分离。从而防止因为固定片24的这种分离而减小用于将芯板32A到32D接合到一起的力。还可以防止在芯板32A到32D中的相邻芯板之间形成间隙。(第三实施方式)现在将参照图16至图17对根据本发明的第三实施方式的用于马达的定子芯进行说明。在此省略对第三实施方式中与第一实施方式的对应部件相同或相似的部件的详细说明。参照图16和图17，芯板22A到22C分别具有接合部23A到23F，这一点与第一实施方式中的情形相同。在各个接合部23A到23F的固定片24的基部形成保持部37。保持部37沿与固定片24的弯曲方向相反的方向弯曲。在使固定片24弯曲以将对应的芯板22A到22C接合到一起并且将另一个芯板22A到22C层叠于已接合的芯板22A到22C之上，层叠的芯板22A到22C的保持部37与弯曲的固定片24的基部接触。结果，保持部37使固定片24保持在弯曲状态并且防止固定片24分离。第三实施方式具有与第二实施方式的优点基本相同的优点。
(第四实施方式)现在将参照图18A至图20对根据本发明的第四实施方式的用于马达的定子芯进行说明。在此省略对第四实施方式中与第一实施方式的对应部件相同或相似的部件的详细说明。如图18A到图20所示，各个芯板22A到22C均具有接合部23A到23F，这与第一实施方式的对应部分类似。各个接合部23A到23F均具有固定片24、通孔25、接收部26以及开口 27，这与第一实施方式中的各个接合部23A到23F的情况基本相同。为了形成各个接合部23A到23F，如图18A所示，通过冲压形成通孔25、接收部26、开口 27以及固定片24的具有梯形形状的外周曲线。然后，参照图18B和图19，利用柱状的切割立起冲头38和具有接收冲头用的孔的模具39，各个固定片24被切割并相对于固定片24的基部立起。如图18B所示，被切割和立起的固定片24相对于与固定片24被立起的方向交叉的平面弯曲。换句话说，固定片24的面向通孔25的内壁表面按拱形延伸。参照图18C，当层叠芯板22A到22C时，芯板22A到22C中的较下的一个芯板的接合部23A到23F的固定片24穿过芯板22A到22C中的较上的一个芯板的接合部23A到23F的通孔25。然后，如图18C和图20所示，利用弯曲冲头40和模具41使固定片24在对应的接收部26上弯曲以使层叠的芯板22A到22C接合。特别地，固定片24向外弯曲。换句话说，固定片24以平板状的形状弯曲并保持与位于固定片24下方的接收部26接触。在第一实施方式的优点(I)和(2 )之外，第四实施方式还具有下述优点。(4)各个接合部23A到23F的固定片24被切割并以拱形立起。然后固定片24穿过芯板22k到22C中的较上的一个芯板的对应接合部23A到23F的通孔25，并且在这种状态下，以平板状的形状弯曲到对应的接收部26上。这防止固定片24从弯曲的姿态恢复至立起的姿态。结果，芯板22A到22C保持为层叠状态。(第五实施方式)现在将参照图21至图22对根据本发明的第五实施方式的用于马达的定子芯进行说明。在此省略对第五实施方式中与第一实施方式的对应部件相同或相似的部件的详细说明。如图21和图22所示，定子芯21通过将多个拼合式芯板36接合到一起而被构造为环形。各个拼合式芯板36通过层叠多个芯板35A、35B构造而成。各个芯板35A、35B包括圆弧磁轭部36a和从磁轭部36a的内周表面突出的齿部36b。与第二实施方式的接合部33A到33D相同的接合部33A到33D形成于各个芯板35A、35B的磁轭部36a的中心。特别地，待被层叠的四个芯板35A、35B被定义为一套。图14A到图14D所示的接合部33A到33D连续地形成于各个芯板35A、35B。使接合部33A到33D接合到一起以保持芯板35A、35B处于层叠状态。参照图21和图22，各个芯板35A的长度均与各个芯板35B的长度不同。芯板35A、35B沿各个拼合式芯板36的周向方向交替配置。结果，各个芯板35B的各个相反端与周向相邻的芯板35B重叠。第五实施方式具有和第一、第二实施方式的优点基本相同的优点。 已说明的实施方式可以变型为下述形式。在各个已说明的实施方式中，可以改变接合部的数量。例如，优选地，在第一实施方式中将接合部的数量改为三的倍数，在第二实施方式中将接合部的数量改为四的倍数。
本发明可以表现为用于马达的转子芯。本发明可以表现为用于变压器的芯。
权利要求
1.一种层叠体，其通过层叠多个金属板而形成，其特征在于，所述层叠体包括: 接合部，其被设置于各个所述金属板，所述接合部与所述多个金属板中的另一个金属板相接合； 固定片，其被设置于各个所述接合部，所述固定片沿所述多个金属板的层叠方向立起; 通孔，其被设置于各个所述接合部，所述多个金属板中对应的一个相邻金属板的所述固定片穿过所述通孔； 接收部，其被设置于各个所述接合部，通过弯曲穿过所述通孔的所述固定片，使所述接收部与所述多个金属板中的对应的一个相邻金属板接合；以及 开口，其被设置于每一个所述接合部，所述开口接收在所述多个金属板中的另一个金属板的所述接收部上弯曲的所述固定片，从而避免与所述固定片干涉。
2.根据权利要求1所述的层叠体，其特征在于，各个所述开口与关联的所述通孔连续地形成。
3.根据权利要求1或2所述的层叠体，其特征在于，所述层叠体包括形成于各个所述金属板的保持部，所述保持部保持弯曲到对应的所述接收部上的所述固定片。
4.根据权利要求1或2所述的层叠体，其特征在于，通过使所述固定片的面对所述通孔的内壁表面在与所述固定片立起的方向交叉的平面内弯曲来形成所述固定片。
5.根据权利要求1或2所述的层叠体，其特征在于，所述金属板以各个所述金属板的相位相对于所述多个金属板中的相邻的金属板以预定角度错位的方式层叠。
6.根据权利要求5所述的层叠体，其特征在于， 所述接合部以与所述预定角度相对应的节距隔开，并且 所述接合部的取向以所述预定角度错开。
7.一种用于旋转电机的芯，其特征在于，通过根据权利要求1或2所述的金属板的层叠体形成所述芯。
8.一种用于通过层叠多个金属板而形成层叠体的方法，其特征在于，所述方法包括: 在各个所述金属板中形成固定片，使所述固定片从所述金属板立起；并且 通过使各个所述固定片穿过形成于所述多个金属板中对应的一个相邻金属板的通孔并随后使所述固定片弯曲到所述相邻金属板的接收部上，将所述金属板接合到一起。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述金属板以各个金属板的相位相对于所述多个金属板中的相邻的金属板以预定角度错位的方式层叠。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于: 使各个所述固定片的面对所述通孔的内壁表面在与所述固定片立起的方向交叉的平面内弯曲；并且 使各个弯曲的所述固定片向外弯曲到对应的所述接收部上。
全文摘要
用于旋转电机的芯、金属板层叠体及其层叠方法。通过层叠多个芯板形成芯。各个芯板均包括用于使芯板以层叠状态接合到一起的接合部。各个接合部均包括固定片(24)、通孔(25)、接收部(26)和开口(27)。各个固定片(24)均沿芯板层叠的方向立起。各个通孔(25)均接收多个芯板中对应的一个相邻芯板的固定片(24)。在通孔(25)中的固定片(24)弯曲以使接收部(26)与相邻的芯板接合。各个开口(27)均接收固定片(24)中的对应的一个固定片以避免与弯曲到另一个芯板的接收部(26)上的固定片(24)干涉。
文档编号H02K15/02GK103138426SQ201210487710
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月26日 优先权日2011年11月30日
发明者平田和之 申请人:丰田纺织株式会社