定子芯体板制造方法、定子芯体板、定子芯体以及模具与流程

1.本发明涉及一种定子芯体板制造方法、定子芯体板、定子芯体以及模具。


背景技术：

2.作为制造马达的定子芯体的方法，已知，将通过冲压装置等将钢板冲裁成定子芯体的形状的多块定子芯体板沿厚度方向上层叠。在通过上述方法制造的定子芯体中，有时，在外周形成用于设置安装孔等的突出部。在该情况下，定子芯体板通过将钢板冲裁成具有突出部的定子芯体的形状的方式制造。
3.如上述具有突出部的定子芯体板那样，有时，当通过模具对钢板进行冲裁时，在外缘附近具有突出部的钣金构件的突出部会发生塑性变形。作为突出部变形的主要因素，能够列举当通过模具对钢板进行冲裁时，由于突出部与模具的接触等而引起的冲裁应力的分布的不均以及突出部的强度分布的不均等。
4.作为防止上述突出部的变形的制造方法，例如，如专利文献1公开的那样，已知一种在突出部的周围形成强度比突出部的强度低的部分的钣金构件的制造方法。在该制造方法中，在突出部的主体部侧冲裁出窗部后，形成包括突出部和主体部的整体的外形形状。也就是说，在主体部形成强度比突出部的强度低的部分后，形成整体的外形形状。由此，在形成整体的外形形状时，由于即使突出部与模具接触，也是强度比突出部的强度低的部分率先弹性变形，因此，能够防止突出部的塑性变形。现有技术文献专利文献
5.专利文献1：日本特开2017
‑
087279号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
6.如上述专利文献1公开的结构那样，在制造强度比突出部的强度低的部分的情况下，需要在主体侧形成冲孔等。然而，通过上述制造方法制造而成的定子芯体会在定子芯体的主体部产生阻碍磁通穿过的空间，因此，可能使定子芯体中产生的磁通密度降低。
7.本发明的目的在于提供一种定子芯体板的制造方法，能够在不在主体部形成使磁通密度降低的空间的情况下，防止突出部的塑性变形。解决技术问题所采用的技术方案
8.本发明一实施方式的定子芯体板制造方法是具有从圆盘状的主体部向径向外侧延伸的突出部的定子芯体板的制造方法。该定子芯体板的制造方法具有下述工序：突出部形成工序，按照包含所述突出部的外形的至少一部分的形状对钢板的一部分进行冲裁，形成所述突出部的外形的至少一部分；以及主体部形成工序，按照与形成于所述钢板的突出部的外形连续的形状对所述钢板进行冲裁，形成所述主体部。发明效果
9.根据本发明一实施方式的定子芯体板制造方法，能够在不在主体部形成使磁通密度降低的空间的情况下，防止突出部的塑性变形。
附图说明
10.图1是通过包含中心轴线的截面的方式示意性地表示实施方式的马达的概略结构的图。图2是表示定子芯体的概略结构的立体图。图3是表示定子芯体板的概略结构的俯视图。图4是表示定子芯体的制造方法的流程图。图5是表示形成有突出部的电磁钢板的俯视图。图6是突出部成型工序的图，(a)是表示用于突出部成型的模具的概略结构的俯视图，(b)是图6的(a)中的b箭头视向剖视图。图7是表示图5中的a部分的放大俯视图。图8是表示形成有极齿部的电磁钢板的俯视图。图9是主体部形成工序的图，(a)是表示用于主体部成型的模具的概略结构的俯视图，(b)是图9的(a)中的c部分的放大俯视图。图10是表示主体部形成工序后的定子芯体板的加工面的侧视图。图11是回退加工的图，(a)是示意性地表示使第一工具相对于第二工具移动的状态的图，(b)是示意性地表示使第一工具返回至原来位置的状态的图。
具体实施方式
11.以下参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对图中相同或相当的部分标注相同的符号，不再重复其说明。此外，各图中的结构构件的尺寸并未如实地表示出实际的结构构件的尺寸和各结构构件的尺寸比例等。
12.另外，在下述说明中，将与转子的中心轴线平行的方向称为“轴向”，将与中心轴线正交的方向称为“径向”，将沿着以中心轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。不过，上述方向的定义并不意在限定本发明的马达在使用时的朝向。
13.此外，在以下说明中，“固定”、“连接”和“安装”等(以下称为“固定等”)表达不仅包括构件彼此直接固定等情况，还包括构件彼此经由其他构件固定等情况。即，在以下说明中，固定等的表达包括构件彼此直接和间接的固定等意思。
14.(马达的结构)在图1中表示出本发明实施方式的马达1的概略结构。马达1包括转子2、定子3、外壳4、盖板5。转子2以中心轴线p为中心相对于定子3旋转。在本实施方式中，马达1是转子2在筒状的定子3内配置成能够以中心轴线p为中心旋转的所谓内转子型的马达。
15.转子2包括轴20、转子芯体21和磁体22。转子2配置于定子3的径向内侧，能够相对于定子3旋转。
16.在本实施方式中，转子芯体21呈沿着中心轴线p延伸的圆筒状。转子芯体21是通过将多块形成为规定形状的电磁钢板沿厚度方向层叠的方式构成的。
17.沿着中心轴线p延伸的轴20以沿轴向贯穿的状态固定于转子芯体21。由此，转子芯
体21与轴20一起旋转。此外，在本实施方式中，在转子芯体21的外周面上，多个磁体22沿周向隔开规定的间隔配置。另外，磁体22也可以是在周向上相连的环形磁体。
18.定子3收容在外壳4内。在本实施方式中，定子3是筒状的，在其径向内侧配置有转子2。即，定子3以相对于转子2在径向上相对的方式配置。转子2在定子3的径向内侧配置成能够以中心轴线p为中心旋转。
19.定子3包括定子芯体31、定子线圈33、支架34。在本实施方式中，定子芯体31是沿轴向延伸的圆筒状。
20.如图2所示，定子芯体31具有从筒状的轭31a向径向内侧延伸的多个极齿31b。图1记载的定子线圈33卷绕在支架34上，支架34是由安装于定子芯体31的极齿31b上的绝缘性树脂材料等构成的。另外，支架34配置在定子芯体31的轴向的两端面上。此外，定子芯体31具有从筒状的轭31a向径向外侧延伸的多个凸缘31c。定子芯体31具有形成为规定形状且在厚度方向上层叠的多块定子芯体板32。
21.如图3所示，构成定子芯体31的定子芯体板32具有圆盘状的主体部32a、从主体部32a向径向外侧延伸的突出部32d。主体部32a具有构成定子芯体31的轭31a的轭部32b以及构成定子芯体31的极齿31b的极齿部32c。突出部32d构成定子芯体31的凸缘31c。突出部32d是通过从主体部32a的外周向径向外侧延伸的凸形以光滑曲线相连而成的。突出部32d形成有通孔32e。
22.如图2所示，外壳4是筒状的，且沿中心轴线p延伸。在本实施方式中，外壳4是内部具有能够收纳转子2以及定子3的内部空间的圆筒状。外壳4具有圆筒状的侧壁4a、覆盖侧壁4a的轴向的一端部的底部4b。外壳4的轴向的另一侧的开口被盖板5覆盖。外壳4以及盖板5例如通过含铁的材料构成。通过盖板5覆盖有底筒状的外壳4的开口，在外壳4的内部形成有内部空间。虽然没有特别图示，但盖板5例如可通过螺栓等与外壳4固定，也可通过压入或粘接等方法与外壳4固定。另外，外壳4以及盖板5不限于含铁的材料，也可由铝(包含铝合金)等其他材料构成。
23.(定子芯体31的制造方法)接着，使用图4至图9，对具有上述结构的定子芯体31的制造方法进行说明。
24.图4是表示定子芯体31的制造方法的一例的流程图。图5是表示形成有突出部的一部分的钢板40的俯视图。图6是表示形成包含突出部的外形的槽的模具的图。图7是表示形成于钢板的突出部的放大俯视图。图8是表示形成有极齿部的钢板40的俯视图。图9是形成主体部的模具的图。
25.如图5所示，在定子芯体31的制造方法中，首先从形成定子芯体板的电磁钢板40冲裁出圆形的中央孔40a。接着，冲裁出多个矩形孔40b，所述多个矩形孔40b将中央孔40a围住且包含构成转子芯体21的转子芯体板23的外形的一部分。该工序是图4所示的中央孔冲裁工序(步骤s1)。中央孔40a的中心与马达1的中心轴线p一致。在下文中，将电磁钢板40设为钢板40。
26.上述中央孔冲裁工序通过冲压加工进行。由于中央孔冲裁工序与现有的定子芯体31的制造方法相同，因此，省略详细说明。
27.下面，对定子芯体31的制造方法中的、具有从圆盘状的主体部32a向径向外侧延伸的突出部32d的定子芯体板32的制造方法、制造定子芯体板的方法及其模具进行详细说明。
作为定子芯体板32的制造方法，具有突出部形成工序(步骤s2)以及主体部形成工序(步骤s3)。
28.如上文所述，在形成有中央孔40a以及矩形孔40b的钢板40中，在中央孔40a的外周侧形成多个突出部32d。在形成突出部32d的工序中，在钢板40中，将中央孔40a的同心圆上的规定位置冲裁成包含突出部32d的外形x的至少一部分的形状。由此，在钢板40形成向径向外侧延伸的突出部32d的外形x的至少一部分。接着，在形成的突出部32d的径向内侧冲裁出用于安装定子芯体31的通孔32e。通过将钢板40的一部分冲裁成包含上述突出部32d的外形x的至少一部分的形状而形成突出部32d的外形x的至少一部分的工序是图4所示的突出部形成工序(步骤s2)。
29.如图6的(a)以及图6的(b)所示，通过使用了用于形成定子芯体板32的模具即突出部用冲头w1a以及突出部用冲模w1b的冲压加工，进行突出部形成工序的冲裁加工。在突出部形成工序中，通过突出部用冲头w1a以及突出部用冲模w1b，将配置在突出部冲模w1b上的钢板40的一部分冲裁成包含突出部32d的外形x的至少一部分的形状。由于钢板40被突出部用冲头w1a剪切并断裂，因此，突出部32d的外形x遵循突出部用冲头w1a的外形。
30.如图6的(b)所示，在通过突出部用冲头w1a对配置在突出部用冲模w1b上的钢板40的一部分进行冲裁而形成的突出部32d中，在外缘的冲裁加工面处，从突出部用冲头w1a侧开始依次形成剪切面sp1、断裂面fp1。
31.如图7所示，在突出部形成工序中，在突出部32d的外形部分形成凹部32f。凹部32f的突出部32d的外形部分的周向的两端部向径向内侧凹陷。也就是说，在突出部形成工序中，在钢板40冲裁出包含突出部32d的外形部分的至少一部分的形状、即使突出部32d的外形部分的周向的两端部朝径向内侧凹陷的形状。在完成冲裁加工后，钢板40从突出部用冲头w1a以及突出部用冲模w1b分离。
32.接着，如图8所示，以中央孔40a的中心轴线p为中心冲裁出转子芯体板23，以形成构成包含中央孔40a的转子芯体21的转子芯体板23。该工序是图4所示的转子芯体板冲裁工序(步骤s4)。
33.在转子芯体板冲裁工序之后，在中央孔40a的周围冲裁出多个切槽40c以将冲裁出转子芯体板23的中央孔40a围住而形成多个极齿部32c。该工序是图4所示的切槽冲裁工序(步骤s5)。
34.上述转子芯体冲裁工序以及切槽冲裁工序通过冲压加工进行。由于转子芯体板冲裁工序以及切槽冲裁工序与现有的定子芯体31的制造方法相同，因此，省略详细说明。
35.接着，如图9的(a)所示，在如上所述那样形成了中央孔40a、多个突出部32d以及多个极齿部32c的钢板40中，形成包含中央孔40a以及多个极齿部32c的主体部32a。在形成主体部32a的工序中，按照与突出部32d的外形x连续的形状，将钢板40冲裁成圆盘状。由此，包含中央孔40a以及多个极齿部32c的主体部32a和多个突出部32d由单一构件形成。通过将钢板40冲裁成与形成于该钢板40的突出部32d的外形x连续的形状而形成主体部32a的工序是图4所示的主体部形成工序(步骤s6)。
36.主体部形成工序的冲裁加工通过使用了主体部用冲头w2a以及主体部用冲模w2b的冲压加工进行。在主体部形成工序中，利用主体部用冲头w2a以及主体部用冲模w2b，并按照与形成于钢板40的突出部32d的外形x连续的形状，将钢板40冲裁成定子芯体板32的外形
中的、被突出部用冲模w1b以及突出部用冲头w1a冲裁掉的部分以外的外形y。
37.如图9的(b)所示，在主体部用冲模w2b的端部与形成于突出部32d的外形部分的凹部32f相对的状态下，主体部用冲头w2a对钢板40进行冲裁。也就是说，定子芯体板32在通过突出部形成工序形成的突出部32d的外形x与通过主体部形成工序形成的主体部32a的外形y的连接部分具有凹部32f。
38.如此一来，由于在突出部形成工序中，在突出部32d的外形x与主体部32a的外形y连接的部分预先形成有凹部32f，因此，在定子芯体板32中不会形成突出部32d的外形x与主体部32a的外形y的接缝。因此，能够分成冲裁出包含突出部32d的外形x的形状的突出部形成工序以及仅冲裁出主体部32a的外形y的形状的主体部形成工序这两个工序，从而形成定子芯体板32。由此，能够在定子芯体板32的制造过程中防止突出部32d的塑性变形。
39.此外，在主体部形成工序中，通过主体部用冲头w2a冲裁出的定子芯体板32中的突出部32d以外的部分与主体部用冲模w2b接触并被下压。也就是说，主体部用冲模w2b以及主体部用冲头w2a在钢板40处不与在突出部形成工序中形成的突出部32d接触。
40.如此一来，在主体部形成工序中，由于通过主体部用冲头w2a以及主体部用冲模w2b对由突出部用冲头w1a以及突出部用冲模w1b形成的突出部32d以外的部分进行冲裁，因此，在突出部32d不会产生由于主体部32a的冲裁而引起的冲裁应力以及由于与对主体部32a进行冲裁的模具接触而引起的外力。由此，能够在定子芯体板32的制造过程中防止突出部32d的塑性变形。
41.如图10所示，由于钢板40在主体部用冲头w2a的推压的作用下被主体部用冲模w2b剪切且断裂，因此主体部32a遵循主体部用冲头w2b的形状。由此，在通过主体部用冲头w2a对配置在主体部用冲头w2b上的钢板40的一部分进行冲裁而形成的主体部32a中，在外缘的冲裁加工面处，从主体部用冲模w2b侧开始依次形成剪切面sp2、断裂面fp2。
42.在以上述方式形成的定子芯体板32中，突出部32d的外缘的至少一部分中的断裂面fp1与剪切面sp1在厚度方向上的排列与主体部32a的外缘处的断裂面fp2与剪切面sp2在厚度方向上的排列不同。也就是说，对于定子芯体板32，由于分成冲裁出包含突出部32d的外形x的形状的工序以及冲裁出主体部32a的形状的工序这两个工序来形成定子芯体板32，因此，在突出部32d不会产生由于主体部32a的冲裁而引起的冲裁应力以及由于与对主体部32a进行冲裁的主体部用冲头wa2以及主体部用冲模w2b接触而引起的外力。由此，能够防止定子芯体板32的突出部32d的塑性变形。
43.如上所述那样，具有从圆盘状的主体部32a向径向外侧延伸的突出部32d的定子芯体板32的制造方法具有突出部形成工序和主体部形成工序，在突出部形成工序中，按照包含突出部32d的外形x的至少一部分的形状对钢板40的一部分进行冲裁，从而形成突出部32d的外形x的至少一部分，在主体部形成工序中，按照包含与形成于钢板40的突出部32d的外形x连续的外形y的形状对钢板40进行冲裁，从而形成主体部32a。
44.通过上述那样构成，由于在形成主体部32a的主体部形成工序的前道工序即突出部形成工序中冲裁出突出部32d，因此，在突出部32d不会产生由于主体部32a的冲裁而引起的冲裁应力以及与对主体部32a进行冲裁的模具接触而引起的外力。由此，能够在不在主体部32a形成使磁通密度降低的空间的情况下，防止突出部32d的塑性变形。
45.然后，通过冲裁加工依次形成具有通过定子芯体板32的制造方法形成的多个突出
部32d以及多个极齿部32c的定子芯体板32，并沿厚度方向层叠。通过对层叠后的定子芯体板32进行铆接或焊接，从而得到图2所示的定子芯体31。在通过定子芯体板32的制造方法形成的定子芯体板32中，突出部32d的塑性变形得以防止，因此，能够得到将定子芯体板32沿厚度方向无间隙地层叠而成的定子芯体31。该工序是图4所示的层叠工序(步骤s7)。
46.(其他实施方式)以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过是用于实施本发明的示例。因此，并不限定于上述实施方式，能在不脱离其主旨的范围内对上述实施方式进行适当变形并实施。
47.在所述实施方式中，在主体部形成工序中，将通过冲裁加工形成的定子芯体板32层叠而得到定子芯体31。不过，除了冲裁加工，也可通过所谓的回退加工形成定子芯体板32，在回退加工中，按照定子芯体板32的形状沿厚度方向冲裁后，使该冲裁的部分返回至原来位置。
48.如图11所示，在钢板40中，使用第一工具w3和第二工具w4进行回退加工，其中，第一工具w3具有从主体部32a的内侧沿主体部32a的外形y在厚度方向上夹着的上下一对工具，第二工具w4具有从主体部32a的外侧沿主体部32a的外形y在厚度方向上夹着的上下一对工具。第一工具w3能够相对于第二工具w4在钢板40的厚度方向上移动。在本实施方式中，第一工具w3与定子芯体板32具有相同的形状。此外，第二工具w1具有将定子芯体板32的外形中除了通过突出部用冲模w1b以及冲头冲裁的部分以外的部分夹住的形状。
49.如图11的(a)所示，通过使第一工具w3相对于第二工具w4向钢板40的厚度方向的一侧移动，在钢板40中的被第一工具w3夹着的部分与被第二工具w4夹着的部分的边界进行剪切加工。另外，第一工具w3相对于第二工具w4的移动距离可以是使钢板40分离的移动距离，也可以是不使钢板40分离的移动距离。
50.然后，如图11的(b)所示，通过使第一工具w3相对于第二工具w4向钢板40的厚度方向的另一侧移动，使第一工具w3返回至原来位置。由此，在所述边界处，钢板40中被第一工具w3夹着的部分嵌入被第二工具w4夹着的部分。主体部32a通过摩擦保持于未被回退加工挤压出来的主体部32a周围的钢板40。
51.此处，如上所述那样通过回退加工形成主体部32a的工序与回退工序对应。
52.如上所述那样，在定子芯体板32的制造方法的主体部形成工序中，除了冲裁加工，也可通过回退加工形成主体部32a。通过回退加工使定子芯体板32成型，由此，抑制由于主体部32a处的加工而产生残留应力以及残留应变这一情况。如此一来，在定子芯体板32的制造方法中，无论主体部32a的加工方法如何，在突出部32d均不会产生由于主体部32a的冲裁而引起的冲裁应力以及由于与对主体部32a进行冲裁的模具接触而引起的外力。由此，能够在定子芯体板32的制造过程中防止突出部32d的塑性变形。
53.在上述实施方式中，马达是所谓的永磁体马达。在永磁体马达中，转子2具有磁体22。不过，马达1也可以是感应马达、磁阻马达、开关磁阻马达和绕组励磁型马达等不具有磁体22的马达。
54.在所述实施方式中，对马达1的定子芯体31的制造方法进行了说明，但不限于此，在制造具有钢板40的层叠体的结构体时，也可应用上述实施方式的制造方法。工业上的可利用性
本发明能够应用于具有从板圆盘状的主体部32a向径向外侧延伸的突出部32d的定子芯体板32的制造方法。符号说明
56.1马达；2转子；3定子；31定子芯体；32定子芯体板；32a主体部；32b轭部；32c极齿部；32d突出部；32e通孔；32f凹部；40钢板。