叠片铁芯的制造方法与流程

本发明涉及一种叠片铁芯的制造方法，更具体而言，涉及一种将2种以上不同形状的铁芯片组合而构成的叠片铁芯的制造方法。

背景技术：

叠片铁芯为电动机的部件。将加工为指定形状的多片铁芯片相互重叠并对它们进行紧固，从而形成叠片铁芯。电动机具有分别由叠片铁芯制成的转子(rotor)及定子(stator)，并经过在定子上卷绕线圈(coil)的工序、和在转子上安装轴的工序等而完成。以往，采用叠片铁芯的电动机被用作冰箱、空调、硬盘驱动器、电动工具等的驱动源，近年来，也被用作混合动力车的驱动源。

在叠片铁芯的制造中一般使用连续模。在上述连续模中，从带状的铁芯材料连续地冲压铁芯片的同时，将多片铁芯片相互重叠至达到指定的层压厚度。要求从连续模中排出的层压体的层压厚度处于与应制造的叠片铁芯的厚度相对应的公差内。但是，由于带状的铁芯材料的板厚不一定均匀，即由于存在板厚偏差，因此如果只是对指定片数的铁芯片进行层压，则存在因板厚偏差的影响而导致层压体的层压厚度超出公差的情况。

日本专利特开昭52-156305号公报公开了一种通过事先测定所层压的铁芯片的厚度，并根据该数据对冲压装置进行控制，无论铁芯片厚度偏差如何，都能得到具有规定厚度的叠片铁芯的装置。

日本专利特开平11-55906号公报公开了一种具有阶梯孔(counter bore)的叠片铁芯的制造方法，即，将2种以上不同形状的铁芯片组合而构成的叠片铁芯的制造方法。在日本专利特开平11-55906号公报所述的制造方法中，利用一种控制程序，上述控制程序指定除了层压片数被指定的阶梯孔以外的阶梯孔中的一个，并对层压片数进行补正。应予说明，将2种以上不同形状的铁芯片组合而构成的叠片铁芯不限定于具有阶梯孔的方式，作为其它的例子还列举了在叠片铁芯的内部具有冷媒流路的方式(参考日本专利特开2010-263757号公报)。

技术实现要素：

如上所述，在日本专利特开平11-55906号公报所述的发明中，在制造将2种以上不同形状的铁芯片组合而构成的叠片铁芯时，采用了对特定部分的层压片数进行补正的控制程序。但是，近年来，例如像日本专利特开2010-263757号公报所述的具有冷媒流路的叠片铁芯一样，叠片铁芯的结构越趋复杂化，存在通过以往的控制程序所进行的层压片数的补正不足以应对的情况。

本发明是鉴于上述课题而完成的，本发明的目的在于提供一种对高效地制造将2种以上不同形状的铁芯片组合而构成的叠片铁芯有用的方法。

本发明的一种实施方式涉及将2种以上不同形状的铁芯片组合而构成的叠片铁芯的制造方法。上述制造方法包括：将带状的铁芯材料供给至连续模的工序；从铁芯材料冲压具有第1形状的铁芯片的工序；通过将多片具有第1形状的铁芯片重叠从而得到第1层压块体的工序；从铁芯材料冲压具有第2形状的铁芯片的工序；通过将多片具有第2形状的铁芯片重叠从而得到第2层压块体的工序；使包含第1层压块体和第2层压块体的层压体从连续模中排出的工序；更换构成层压体的层压块体的层压顺序的工序；和使更换层压块体的层压顺序后的层压体一体化的工序。

按照上述制造方法，在叠片铁芯的制造过程中，能够制造使多个层压块体以任意顺序相互重叠的层压体。然后，经过更换其层压顺序的工序而制造叠片铁芯。因此，能够适当选择即使层压厚度发生一定程度的变化也不会对叠片铁芯的性能带来较大影响的层压块体作为构成上述层压体的最后的层压块体。对上述最后的层压块体的层压厚度进行调整，同时，通过随后更换构成层压体的层压块体的层压顺序，能够高效地制造层压厚度在公差内的叠片铁芯。

上述“不会对叠片铁芯的性能带来较大影响的层压块体”的一个例子是在构成层压体的层压块体中层压厚度比较厚的层压块体。即，例如，在构成层压体的层压块体中，如果第2层压块体为在连续模中最后形成的层压块体，则优选上述第2层压块体的层压厚度最厚或是具有第二厚的层压厚度。在该情况下，只要对第2层压块体的层压片数进行调整以使得叠片铁芯的层压厚度处于公差以内即可。

在本发明中，在构成层压体的层压块体中，如果第1层压块体为在连续模中最初形成的层压块体，则上述第1层压块体的层压厚度可为最厚或具有第二厚的层压厚度。在该情况下，如果第1层压块体通过型锻部(swaged portion)而一体化，则可取得能够使层压体稳定地从连续模中排出的效果(参考图8A及图8B)。

根据本发明，可提供一种对高效地制造将2种以上不同形状的铁芯片组合而构成的叠片铁芯有用的制造方法。

附图说明

图1为表示转子(rotor)用的叠片铁芯的一个例子的立体图。

图2为图1中所示的Ⅱ-Ⅱ线中的模式截面图。

图3为表示具有连续模的层压体制造装置的一个例子的概略图。

图4为表示用层压体制造装置制造的层压体的一个例子的模式截面图。

图5A～图5F为表示用于制造2种以上不同形状的铁芯片的冲压布局(layout)的一个例子的模式图。

图6为模式性地表示对铁芯片进行层压的机构、和使层压体从连续模中排出的机构的截面图。

图7为表示用层压体制造装置制造的层压体的其它例子的模式截面图。

图8A为表示支承体上升后的状态的模式截面图；图8B为表示支承体下降后的状态的模式截面图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的多个实施方式进行详细说明。应予说明，在以下的说明中，对相同的要素或具有相同功能的要素采用相同的符号，并省略重复的说明。附图及相关技术只用于说明本发明的实施方式，对本发明的范围不起限定作用。

<第一实施方式>

(转子用叠片铁芯)

图1及图2为本实施方式所涉及的转子用的叠片铁芯R的立体图及截面图。叠片铁芯R的形状为大致圆筒形。叠片铁芯R具有：由多片铁芯片构成的层压体10和位于层压体10的中央部并用于插入轴(不图示)的轴孔12。如图2所示，轴孔12为其两端部的内径阶段性地扩大的阶梯孔。即，轴孔12由形成于其两端部并且内径最大的第1扩径部12a、分别形成于其内侧的第2扩径部12b、和以连通两个第2扩径部12b的方式形成的轴孔主体部12c构成。

层压体10由与轴孔12的内径大小相对应的三对层压块体10a、10b、10c(共计6个)构成。如图2所示，层压体10从下起以层压块体10a、层压块体10b、层压块体10c、层压块体10c、层压块体10b、层压块体10a的顺序被层压。应予说明，为抑制铁芯材料的板厚偏差的影响，优选在各个层压块体之间进行旋转层压。此处所述旋转层压是指在对层压块体进行层压而得到层压体时，使已被相互重叠的层压块体的层压体和新重叠于该层压体的层压块体的角度相对错开。

层压块体10a构成第1扩径部12a，并具有与层压块体10b相同的层压厚度。构成层压块体10a的多片铁芯片通过型锻部1a相互紧固。层压块体10b构成第2扩径部12b。构成层压块体10b的多片铁芯片也通过型锻部1a相互紧固。层压块体10c构成轴孔主体部12c，是层压块体10a、10b、10c中层压厚度最厚的层压块体。在本实施方式中，层压块体10c相当于即使层压厚度发生一定程度的变化也不会对叠片铁芯R的性能带来较大影响的层压块体。构成层压块体10c的多片铁芯片也通过型锻部1a相互紧固。

如图2所示，在分别构成层压块体10a、10b、10c的最下层的铁芯片形成穿孔1b以代替型锻部1a。通过在构成最下层的铁芯片形成穿孔1b，当在叠片铁芯R的制造过程中对层压块体重叠其它的层压块体时，能够防止它们相互紧固。应予说明，构成叠片铁芯R的多个层压块体通过焊接或粘合而最终被一体化。也可在各个铁芯片形成树脂填充用的开口(不图示)，通过在上述开口中填充树脂而使多个层压块体一体化。

(层压体制造装置)

图3为表示用于通过冲压加工2种以上不同形状的铁芯片而制造层压体的装置的一个例子的概要图。通过上述层压体制造装置100可制造图4所示的层压体20。虽然层压体20在由层压块体10a、10b、10c构成这一点上与图2所示的层压体10相同，但这些层压块体的层压顺序不同。如图4所示，层压体20从下起以层压块体10b(第1层压块体)、层压块体10a、层压块体10a、层压块体10b、层压块体10c、层压块体10c(第2层压块体)的顺序被层压。通过更换构成层压体20的层压块体的顺序可得图1中所示的层压体10。

层压体制造装置100具有：安装有放卷机构C的展卷机110、从放卷机构C拉出的带状的铁芯材料(以下称为“被加工板W”)的输送装置130、对被加工板W进行冲压加工的连续模140和使连续模140工作的压机120。

展卷机110以使放卷机构C可自由旋转的方式对其进行支承。构成放卷机构C的电磁钢板的长度例如为500～10000m。构成放卷机构C的电磁钢板的厚度为0.1～0.5mm左右即可，从使叠片铁芯R的磁力特性更优异的观点来看，也可为0.1～0.3mm左右。电磁钢板(被加工板W)的宽度为50～500mm左右即可。

输送装置130具有从上下将被加工板W夹入的一对辊130a、130b。被加工板W经由输送装置130而被导入连续模140。连续模140为用于对被加工板W连续实施冲压加工、复位等操作的机构。

图5A～图5F为表示用于制造构成层压体20的铁芯片的冲压布局的模式图。图5A所示工序为在被加工板W上形成定位孔Hp以及根据需要形成穿孔1b的工序。图5B所示工序为在被加工板W上根据需要形成型锻部1a的工序。图5C～图5E为在被加工板W上形成开口5c、开口5b以及开口5a中的任意一个的工序。应予说明，开口5a构成第1扩径部12a，开口5b构成第2扩径部12b，开口5c构成轴孔主体部12c。分别用于形成穿孔1b和型锻部1a，以及开口5a、开口5b和开口5c的凸模(punch)(不图示)的突出长度是可变的，根据所应制造的铁芯片的形态，在被加工板W上适当形成穿孔1b或型锻部1a，以及开口5a、开口5b或开口5c。图5F所示工序为对铁芯片的外周进行冲压的工序(形成开口5d的工序)。

连续模140具有通过将冲压加工所制得的铁芯片依次重叠而制造层压体20的功能和将所制造的层压体20排出的功能。如图6所示，在进行铁芯片的外周冲压的凸模P的下方配置有凹模(die)141，在凹模141的下方配置有压实环(squeeze ring)141a。压实环141a具有比铁芯片的外径小一圈的内径。凸模P所冲压的铁芯片被压入至凹模141的压实环141a的上侧开口中。通过型锻部1a而相互紧固的铁芯片之间通过凸模P的按压力、支承体142的反作用力以及与压实环141a的内侧面的摩擦力而被相互紧固。另一方面，铁芯片被缓慢地从压实环141a的下侧开口推出。一旦在支承体142上形成层压体20，支承体142就移动至下方并与载物台143成为同一平面。在该状态下，位于侧面的推杆145进行工作，将层压体20向下一工序输送。

(转子用叠片铁芯的制造方法)

接下来对叠片铁芯R的制造方法进行说明。该制造方法按如下顺序包含以下工序：

·将被加工板W供给至连续模140的工序。

·通过连续模140，从被加工板W冲压得到形成有开口5b的铁芯片3b的工序。

·通过将多片铁芯片3b重叠而得到层压块体10b的工序。

·通过连续模140，从被加工板W冲压得到形成有开口5a的铁芯片3a的工序。

·通过将多片铁芯片3a重叠而得到层压块体10a的工序。

·通过连续模140，从被加工板W冲压得到形成有开口5a的铁芯片3a的工序。

·通过将多片铁芯片3a重叠而得到层压块体10a的工序。

·通过连续模140，从被加工板W冲压得到形成有开口5b的铁芯片3b的工序。

·通过将多片铁芯片3b重叠而得到层压块体10b的工序。

·通过连续模140，从被加工板W冲压得到形成有开口5c的铁芯片3c的工序。

·通过将多片铁芯片3c重叠而得到层压块体10c的工序。

·通过连续模140，从被加工板W冲压得到形成有开口5c的铁芯片3c的工序。

·通过将多片铁芯片3c重叠而得到层压块体10c的工序。

·使具有如图4所示结构的层压体20从连续模140中排出的工序。

·通过更换构成层压体20的层压块体的层压顺序而得到层压体10的工序。

上述工序例如可通过机械臂自动地实施，也可通过手工操作实施。

·通过焊接或粘合等使构成层压体10的层压块体一体化的工序。

如上所述，在本实施方式中，即使层压块体10c的层压厚度稍微变动也不会对叠片铁芯R的性能带来较大的影响。因此，在层压体20的制造中对最后制造的层压块体10c(第2层压块体)的层压厚度进行调整，以使最终得到的叠片铁芯R的层压厚度处于公差内即可。例如，如果层压体20的层压厚度比目标层压厚度更薄，则在层压块体10c添加一片或多片铁芯片3c即可，如果层压体20的层压厚度比目标层压厚度更厚，则从层压块体10c拆除一片或多片铁芯片3c即可。按照本实施方式，即使不采用复杂的控制程序也能够高效地制造将2种以上不同形状的铁芯片组合而构成的叠片铁芯。

以上，虽然对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明不限定于上述实施方式。例如，在上述实施形式中，虽然例示了制造图4所示的层压顺序的层压体20的情况，但例如也可以图7所示的层压顺序对多个层压块体进行层压。图7所示的层压体30从下起以层压块体10c(第1层压块体)、层压块体10b、层压块体10a、层压块体10a、层压块体10b、层压块体10c(第2层压块体)的顺序被层压。即，在构成层压体30的多个层压块体中，在层压体制造装置100中首先形成层压厚度最厚的层压块体。通过采用这样的结构，可取得使层压体30能够稳定地从连续模140中排出的效果。其理由如下所述。如图8A及图8B所示，如果为了使制造完毕的层压体30从连续模140排出而使支承体142移动至下方，则其上方的层压体30成为不被支承体142支承的状态。如果位于层压体30的最下方的层压块体10c的层压厚度足够厚，即使成为图8B所示状态，也能够有效地抑制层压块体10c从压实环141a落下。

在上述实施方式中，虽然例示了制造在内部具有阶梯孔的叠片铁芯R的情况，但本发明也适用于制造在内部具有冷媒流路的叠片铁芯。另外，构成层压体的层压块体的数量也不限定于6个，只要为2个以上即可，优选为4～6个，也可为6～10个。

在上述实施形式中，虽然例示了制造转子用的叠片铁芯R的情况，但本发明也适用于制造定子用的叠片铁芯。另外，在上述实施方式中，虽然例示了从一块被加工板W冲压铁芯片的情况，但也可使多块被加工板重叠并冲压铁芯片。在该情况下，在同时使用多块被加工板W的情况下，也可对种类、厚度和/或宽度不同的被加工板进行组合并使用。再者，也可从一块被加工板W冲压得到转子用的铁芯片和定子用的铁芯片。另外，在上述实施方式中，虽然例示了通过型锻部1a以及穿孔1b而被一体化的层压块体，但为使型锻部不残留于作为最终制品的叠片铁芯，也可采用临时相互固定部分(temporarily-interlocking portion)。应予说明，“临时相互固定部分”是指用于使冲压加工所制造的多片铁芯片临时一体化而使用，并且在制造制品(叠片铁芯)的过程中能够被除去的型锻部。