马达的定子铁芯的制作方法

马达的定子铁芯的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种马达的定子铁芯，其能够抑制通过凸缘部而到达线圈的磁通的泄漏，并且能够不使部件件数增加，而使组装、部件管理极其容易。马达的定子铁芯(13)具备环状的轭部(15)以及在该轭部(15)的内周朝径向内侧突出的齿部(17)，上述马达的定子铁芯(13)的特征在于，在朝径向内侧突出的齿部(17)的前端具备沿径向与以卷绕方式形成于齿部(17)的线圈对置的凸缘部(21)，在该凸缘部(21)具有压缩残余应力部(M)。
【专利说明】马达的定子铁芯

【技术领域】
[0001] 本发明涉及马达的定子铁芯。

【背景技术】
[0002] 近年来，伴随着各种电气设备、电动汽车、复合动力车、机器人等新技术的进展，在 上述机器和设备中使用的马达、发电机所要求的性能逐渐高度化。例如，在工业用马达、电 动汽车、复合动力车等中要求高扭矩化、高输出化、省空间化等。
[0003] 在专利文献1中提出有为了响应上述高扭矩化、高输出化、省空间化的要求，而在 定子铁芯的齿部具备以集中卷绕的方式收纳于插槽部的定子线圈的埋入式永久磁铁同步 旋转电机。在该技术中，公开有齿间隔因集中卷绕而增大，其结果通过不参与与转子的磁作 用的插槽部的漏磁通增大，因此形成使缩小了至少位于线圈表面侧的线圈导线的导体截面 积的多个导线并列地连接的结构等，由此抑制因漏磁通而在线圈内产生的涡流。并且，该定 子铁芯由多片磁性钢板层叠形成，在各钢板的齿部的前端突出地设置有沿着转子旋转方向 (周向）的凸缘部，从而抑制来自转子的磁通直接到达线圈而产生涡流的问题。
[0004] 尽管如此，也存在从凸缘部的线圈侧边缘部21a通过线圈而到达齿部17边缘的 漏磁通，因此在该方法中，在提高马达效率的方面不充分。因此在具有凸缘部的定子中，为 了尽可能地避免从凸缘部边缘部通过线圈的漏磁通，而优选线圈以从凸缘部根部朝轭部15 侧尽可能地分离的方式卷绕于插槽部，但为此导致需要在凸缘部与线圈之间设置隔离物等 的部件件数、工时的增加、牺牲线圈匝数而确保空间，因此成为对定子的作为激励磁极的高 效率化以及马达的小型化的障碍。
[0005] 与此相对，专利文献2所记载的定子铁芯由使凸缘部从齿部的前端部沿朝向轭部 的方向层叠的多个磁性板构成。由此，各磁性板的表面与从转子流入的磁通的方向大致正 交，因此来自转子的磁通沿着各磁性板的表面被导入齿部，从而即使不在各磁性板的表面 与凸缘部之间设置空间，插槽区域的到达线圈的磁通也被减少。并且，通过齿部的磁通的量 增大，因此有助于扭矩的磁通的量也增大，从而能够有效地利用磁通，进而可获得能够使马 达实现高扭矩化、高输出化的高性能的定子。
[0006] 但是，被层叠的多个磁性板是与定子铁芯分体的结构，从需要在多个齿部的每一 个形成分体的磁性板的方面来看，存在部件件数显著地增大，组装、部件管理极其繁琐的问 题。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2004-208464号公报
[0010] 专利文献2 :日本特开2009-38904号公报


【发明内容】

[0011] 发明所要解决的课题
[0012] 所要解决的问题点如下：在抑制通过现有的凸缘部而到达线圈的磁通的泄漏的方 法中，需要确保凸缘部与线圈之间的空间，从而妨碍小型化，进而部件件数显著地增大，组 装、部件管理极其繁琐。
[0013] 本发明提供一种马达的定子铁芯，其能够抑制通过凸缘部而到达线圈的磁通的泄 漏，并且为了不使部件件数增大，而使组装、部件管理极其容易，而具备环状的轭部以及在 该轭部的内周朝径向内侧突出的齿部，上述马达的定子铁芯的特征在于，在朝上述径向内 侧突出的齿部的前端具备与以卷绕方式形成于上述齿部的线圈对置并沿着转子旋转方向 (周向）的凸缘部，在以层叠方式构成齿部的每个单板的凸缘部具有压缩残余应力部或者 非磁性部。
[0014] 发明的效果
[0015] 本发明的马达的定子铁芯为上述结构，因此通过凸缘部的压缩残余应力部或者非 磁性部能够抑制通过凸缘部而到达线圈的磁通的泄漏，从而可获得能够实现高扭矩化、高 输出化的高性能的定子铁芯，并且在凸缘部仅形成压缩残余应力部或者非磁性部，从而也 不需要确保凸缘部与线圈之间的空间，能够不使部件件数增大，而使组装、部件管理极其容 易。

【专利附图】

【附图说明】
[0016] 图1是表示电动马达的简要的结构图。（实施例1)
[0017] 图2是表示定子铁芯的层叠的主要部分立体图。（实施例1)
[0018] 图3是定子铁芯的主要部分主视图。（实施例1)
[0019] 图4是图3的IV-IV线向视剖视图。（实施例1)
[0020] 图5是表示凸缘部的压溃加工的剖视图。（实施例1)
[0021] 图6是与马达壳体一同表示定子铁芯的主要部分主视图。（实施例2)
[0022] 图7是与马达壳体一同表示定子铁芯的主要部分主视图。（实施例3)

【具体实施方式】
[0023] 能够抑制通过凸缘部而到达线圈的磁通的泄漏，并且不使部件件数增大，而使组 装、部件管理极其容易的目的由下述马达的定子铁芯13来实现，S卩、一种马达的定子铁芯 13，具备环状的轭部15以及在该轭部15的内周朝径向内侧突出的齿部17，在朝径向内侧突 出的齿部17的前端具备与以卷绕方式形成于齿部17的线圈对置并沿着转子旋转方向（周 向）的凸缘部21，在以层叠方式构成齿部的每个单板的凸缘部21具有压缩残余应力部S或 者非磁性部M。
[0024] 实施例1
[0025] 图1是表示电动马达的简要的结构图，图2是表示定子铁芯的层叠的主要部分立 体图，图3是定子铁芯的主要部分主视图，图4是图3的IV-IV线向视剖视图。在以下的说 明中，周向以及径向意味着定子铁芯的周向以及径向。另外，周向也是转子旋转方向。
[0026] 如图1?图4所示，电动马达1具备转子5以及定子7。转子5安装于旋转轴9。 定子7配置为内周面与转子5的外周面对置，构成为三相交流电动机。
[0027] 转子5是层叠多片通过冲裁加工将电磁钢板形成为环状的部件的结构，并通过热 装或者花键嵌合等固定于旋转轴9。在转子5的外径侧安装有永久磁铁11。永久磁铁11 配置为磁力线朝向径向并且每隔一个使磁极的朝向反转。
[0028] 定子7由定子铁芯13与线圈（未图示）构成，并通过热装等以具有过盈量的方式 安装于马达壳体8。
[0029] 定子铁芯13是层叠形成多片例如通过冲裁加工将电磁钢板形成为环状的层叠体 的结构，并具备环状的轭部15以及在该轭部15的内周朝径向内侧突出的齿部17,利用邻接 的齿部17之间的插槽19将线圈卷绕于齿部17。
[0030] 在齿部17的前端具备有凸缘部21。该凸缘部21沿径向与以卷绕方式形成于齿部 17的线圈对置。
[0031] 在本发明的实施例中，在凸缘部21具有用于减少通过线圈而到达齿部17边缘的 漏磁通的压缩残余应力部S。压缩残余应力部S在线圈侧边缘21a侧对以层叠方式构成齿 部17的每个单板的凸缘部21的层叠方向一侧面进行压缩加工从而将剖面形成为楔形，并 构成为沿着线圈侧边缘21a倾斜。这样，在本实施例中，压缩残余应力部S仅沿着凸缘部21 的线圈侧边缘21a侧形成而不对凸缘部21的线圈相反侧边缘进行压缩加工，从而维持原来 的板厚。
[0032] 在凸缘部21的层叠方向且在线圈侧边缘21a侧之间，空间G以与压缩残余应力部 S对应的方式形成于各压缩残余应力部S之间。空间G以与压缩残余应力部S相反在线圈 侧成为最大的方式形成为楔形。
[0033] 图5是表示对凸缘部进行压缩加工的剖视图。
[0034] 如图5所示，通过冲头23以及模具25对凸缘部21进行压缩加工，从而在凸缘部 21形成压缩残余应力部S。压缩率以在线圈侧边缘21a至板厚t的1. 5倍的范围内从齿侧 上表面在线圈侧边缘21a成为50 %的方式倾斜加工，从而压缩残余应力部S形成于从图5 的凸缘部上表面的倾斜开起点至〇.5t(线圈侧边缘21a侧）的范围内。此外，压缩率不限 定于50%，在超过或者小于50%的范围内，能够在与凸缘部21的透磁率、强度、散热性的关 系中根据马达规格等任意地设定。
[0035] 基于冲头23以及模具25的压缩加工在对电磁钢板进行冲裁加工时，对定子铁芯 13 -片一片地进行。该加工也能够在依次装入金属模内从而形成最终轮廓前进行。
[0036] 此处，公知有基于压缩变形时的加工硬化的强度的增加与透磁率的降低的关系， 变形度越增加透磁率越降低，从而强度增加。在本发明实施例中，为了通过压缩加工降低线 圈侧边缘21a侧的透磁率，而使凸缘部21的剖面朝向线圈侧边缘21a侧呈楔形逐渐变薄， 但强度增加。线圈侧边缘21a侧在构造上成为凸缘部21的自由端，因此通过压缩加工增加 强度在承受扭矩变动等时成为有利的构造。并且越进一步接近线圈的线圈侧边缘21a侦牝 透磁率越降低。
[0037] S卩，能够在从转子流入的磁通的方向相对于线圈侧空间可靠地降低透磁率，并且 提高通过压缩加工变薄的线圈侧边缘21a侧的强度。并且，通过线圈侧边缘21a的薄板化 与空隙G使定子铁芯的散热性良好，从而也能够抑制定子整体的温度上升。
[0038] 因此，能够抑制来自转子的磁通直接到达线圈而产生涡流的问题，从而从抑制温 度上升的方面来看，能够使铜损以及铁损的减少协同，并且也能够与高速旋转、扭矩变动适 应。
[0039] 并且，压缩残余应力部S沿着线圈侧边缘21a从凸缘部21的前端形成至齿部17 侧的基部，因此沿从转子流入的磁通的方向整体交叉，并且比压缩残余应力部S更靠径向 的内侧的线圈相反侧边缘侧维持凸缘部21的原来的板厚。因此，在比压缩残余应力部S更 靠径向的内侧的线圈相反侧边缘，能够将从转子流入的磁通导入沿着凸缘部21的转子旋 转方向（周向），从而能够更加可靠地抑制来自转子的磁通直接到达线圈。
[0040] 此外，线圈侧边缘21a的压缩残余应力部S从周向的前端朝向基部向齿部17并朝 径向外侧倾斜，因此能够将从转子流入的磁通容易地导入齿部17。
[0041] 并且，凸缘部21的通过压缩加工而产生的空间G中的空气的透磁率非常小，因此 磁阻因空间G的产生而增加。并且，空间G的越直至线圈侧边缘21a越增大的剖面形成为 楔形，从而使在线圈侧边缘21a之间的磁阻增加。根据上述方面，也能够更加可靠地抑制来 自转子的磁通直接到达线圈。
[0042] 这样，利用凸缘部21的压缩残余应力部S能够抑制通过凸缘部21而到达线圈的 磁通的泄漏，从而通过减少线圈的涡流损失能够抑制线圈温度上升。并且，利用线圈侧边缘 21a的薄板化与空间G，也能够抑制散热性上升而使定子整体的温度上升，从而通过由线圈 温度上升引起的线圈电阻的增加而产生的铜损的减少、线圈的涡流损失的减少，可获得能 够实现高扭矩化、高输出化的高性能的定子铁芯13。
[0043] 并且，仅在凸缘部21形成压缩残余应力部S，能够不使部件件数增大，而使组装、 部件管理极其容易。
[0044] 实施例2
[0045] 图6涉及实施例2,且是定子铁芯的主要部分主视图。此外，基本的结构与实施例 1相同，从而对相同构成部分标注相同附图标记，对于对应的构成部分标注而言，对相同附 图标记标注A，并省略重复的说明。
[0046] 在本实施例的定子7A的定子铁芯13A中，在凸缘部21的线圈侧21a形成非磁性 部M。非磁性部Μ是碳钢中的在高温条件下稳定的相因迅速冷却在室温条件下残余的所谓 的残余奥氏体相，在对成为目标的位置以外的表面涂覆渗碳防止剂后，通过气体渗碳淬火 而形成。另外，在目标位置涂覆固体渗碳剂从而在非氧化性气氛中通过淬火而形成。并且， 也可以在目标位置涂覆固体渗碳剂后或者在渗碳性气体中，通过在成为目标的区域局部地 配置的感应加热线圈的高频感应加热、激光加热而形成。另外，在上述的渗碳淬火中，通过 渗碳浓度而使组织变态成马氏体相，从而也能够通过该部分的相变态膨胀而形成为从周围 承受压缩力的压缩残余应力部S。换句话说，凸缘部通过渗碳淬火也可以使非磁性（残余奥 氏体相）部Μ与压缩残余应力部S混合。
[0047] 通过形成上述的非磁性部Μ、或者非磁性部Μ以及压缩残余应力部S，能够起到与 实施例1相同的作用效果。
[0048] 渗碳淬火对定子铁芯13Α -片一片地进行，或者也能够应用于作为层叠体而进行 的任一个。
[0049] 实施例3
[0050] 图7是定子铁芯分割体的主视图。此外，基本的结构与实施例1相同，对相同构成 部分标注相同附图标记，对于对应的构成部分而言，对相同附图标记标注Β，并省略重复的 说明。
[0051] 本实施例的定子7B的定子铁芯13B以对定子铁芯分割体27进行接合的方式配置 为环状。
[0052] 各定子铁芯分割体27具备轭部构成部29以及齿部31，且是层叠形成多片例如通 过冲裁加工将电磁钢板形成为环状的层叠体的结构。轭部构成部29成为对环状的轭部15B 沿周向以规定间隔进行分割的结构。对多个该定子铁芯分割体27沿周向进行接合而形成 为环状，从而通过热装等并以具有过盈量的方式安装于马达壳体8。
[0053] 该定子铁芯分割体27的齿部31与上述相同地形成于凸缘部21，并与实施例2相 同地通过渗碳淬火形成非磁性部M、压缩残余应力部（S)。
[0054] 通过形成上述的非磁性部Μ或者压缩残余应力部（S)，能够起到与实施例1相同的 作用效果。
[0055] 实施例4
[0056] 本实施例进行实施例2的处理，或者在实施例3进行与实施例2相同的处理，然后 进行了实施例1的压缩加工。其结果，利用在渗碳淬火中硬化的作用，能够形成与实施例 1?3相比具有更大的值并涉及非硬化部或者非压缩加工部的大范围的压缩残余应力部S。 由此能够更进一步抑制通过凸缘部21而到达线圈的磁通的泄漏。
[0057] [其他]
[0058] 在上述各实施例中，沿着凸缘部21的线圈侧边缘21a在整个边缘部形成非磁性部 M、或者非磁性部Μ以及压缩残余应力部S，但也能够局部地形成于线圈侧边缘21a的长度方 向，也能够形成于凸缘部21整体。
[0059] 凸缘部21的线圈侧边缘21a也能够形成为不朝向齿部17朝径向外侧倾斜的形 状。
[0060] 符号的说明
[0061] 13、13A、13B-定子铁芯，15、15B-轭部，17、31-齿部，21-凸缘部，27-定子铁芯 分割体，29-轭部构成部，S-压缩残余应力部，Μ-非磁性部。
【权利要求】
1. 一种定子铁芯，是具备环状的轭部以及在该轭部的内周朝径向内侧突出的齿部的马 达的定子铁芯，其特征在于， 在朝上述径向内侧突出的齿部的前端具备与以卷绕方式形成于上述齿部的线圈对置 并沿着周向的凸缘部， 在以层叠方式构成上述齿部的每个单板的凸缘部具有压缩残余应力部或者非磁性部。
2. 根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于， 上述压缩残余应力部通过对上述凸缘部进行压缩加工而形成。
3. 根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其特征在于， 上述压缩残余应力部或者非磁性部通过对上述凸缘部进行渗碳淬火而形成。
4. 根据权利要求1?3中任一项所述的定子铁芯，其特征在于， 上述压缩残余应力部或者非磁性部在对上述凸缘部进行渗碳淬火后，通过压缩加工而 形成。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的定子铁芯，其特征在于， 将在多个轭部构成部分别具备上述齿部的定子铁芯分割体接合并配置为环状而成。
6. 根据权利要求1?5中任一项所述的定子铁芯，其特征在于， 上述压缩残余应力部或者非磁性部仅沿着上述凸缘部的线圈侧边缘侧形成。
7. 根据权利要求6所述的定子铁芯，其特征在于， 上述线圈侧边缘从周向的前端朝向基部向上述齿部延伸并朝径向外侧倾斜。
【文档编号】H02K1/14GK104126265SQ201380009153
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年2月14日 优先权日:2012年2月14日
【发明者】龟田洋平, 岩田一夫, 大仓健, 小野芳树 申请人:日本发条株式会社