冲裁片的形成方法和使用由该冲裁片的形成方法形成的冲裁片制造层积体和层积铁芯的方法

摘要

一种从材料形成冲裁片的方法，其中，冲裁片包括具有通孔和在通孔的内侧突出的至少一个填缝连接区域的产品区域。该方法包括：以规定轮廓在材料中形成冲裁孔，将引导部件置于通孔中，其中，引导部件具有接触沿着冲裁孔的轮廓形成的材料的凸部的抵接部。该方法还包括：切割和分离材料，以向下冲裁或冲压填缝连接区域，推回填缝连接区域，并且将填缝连接区域临时连接于材料；并且从填缝连接区域临时连接到的材料冲裁或冲压产品区域的外部构造。

说明书

技术领域

发明涉及设计自由度高并且构造精度良好的冲裁片的形成方法以及使用由上述方法形成的冲裁片来制造层积体和层积铁芯的方法。

背景技术

电机通常用作冰箱、空调、硬盘驱动器、电动工具等的驱动源。近年来，电机还用作混合动力汽车的驱动源。以这样的方式形成分别形成作为电机的主要部件的转子和定子的层积铁芯：通过把薄电磁钢板冲裁或冲压成规定构造而制造铁芯片，将规定数量的铁芯片层积，并且将层积的铁芯片紧固且连接在一起。然后，对定子的层积铁芯施加绕组(winding)，将轴装接于转子的层积铁芯，并且将两个层积铁芯容纳在外壳中，从而完成电机。这里，作为用于将层积的铁芯片中的在垂直方向上相邻的铁芯片紧固并连接在一起的单元，从性价比和工作效率的角度出发使用了填缝或焊接方法。

另一方面，当在电机性能方面优选地考虑高转矩和低铁损时，利用使用树脂材料将铁芯片紧固且连接在一起的方法来代替填缝或焊接方法。例如，作为专利文献1的日本专利No.5357187公开了：在制造图7所示的分体式定子100时，通过层积而制造形成分体式定子100的单元层积铁芯101，并且将图8所示的铁芯片102紧固且连接在一起。这里，铁芯片102包括：产品片部103，其形成单元层积铁芯101；和产品夹具片部104，其通过推回而嵌合并且固定于产品片部103。图7示出绕组101a。此外，推回是指冲裁或冲压的冲头的移动半途停止的半冲裁状态的冲裁或冲压加工，或冲裁或冲压的冲头移动了电磁钢板的厚度的完全冲裁状态的冲裁或冲压工加工，以将冲裁或冲压的部分 从电磁钢板大致分离，并且然后，将冲裁或冲压部推回到形成在电磁钢板中的冲裁或冲压孔。

铁芯片102的产品片部103包括扇状的后轭片部105和从后轭片部105的内侧的中央部向径向内侧突出的齿片部106。在后轭片部105的外侧的中央部(与齿片部106相反的中央部)，设置了嵌合凹部107，产品夹具片部104嵌合并且固定到该嵌合凹部107。在后轭片部105的两端，分别设置有接合凹部108和接合凸部109，相邻的产品片部103与该接合凹部和接合凸部接合。

此外，铁芯片102的产品夹具片部104包括：嵌合凸部110，其嵌合并且固定于后轭片部105的嵌合凹部107；和把持凸部111，其设置成在嵌合凸部110上突出。为了减小后轭片部105的嵌合凹部107与嵌合部的接触面积，在嵌合凸部110的端部设置了脱离凹部112。在嵌合凸部110的两侧处设置了脱离凹部113和114。在后轭片部105的嵌合凹部107中，脱离凹部115、116和117分别设置成与嵌合且固定到那里的嵌合凸部110的脱离凹部112、113和114对置。此外，在产品夹具片部104的把持凸部111的中央部中，形成有前表面侧作为固定凹部118并且后表面侧作为固定凸部119的填缝连接部120，当在垂直方向上层积铁芯片102时，该填缝连接部120将在垂直方向上相邻的产品夹具片部104结合并且连接在一起。

在这样的结构中，当将层积的铁芯片102填缝并且连接在一起时，如图9所示，填缝并且连接的产品夹具片部104形成固定夹具121，该固定夹具121将处于层积状态的层积的产品片部103临时接合并且连接在一起。当由固定夹具121临时接合并且连接的产品片部103通过模塑成型而由绝缘树脂122一体地成型时，临时接合的产品片部103能够切实地接合并且连接。然后，在将绕组101a施加于齿片部106被切实地接合且连接在一起的部位之后，使固定夹具121在铁芯片102的层积方向，例如，方向A上滑动。从而，不具有填缝部的单元层积 铁芯101能够与具有填缝连接部的固定夹具121分离。将通过填缝连接部120把在垂直方向上互相相邻的产品夹具片部104结合并且连接在一起的操作称为虚拟(dummy)填缝，并且将由虚拟填缝形成的固定夹具121称为虚拟填缝块。

专利文献1：日本专利No.5357187

发明内容

如图10所示，产品夹具片部104的嵌合凸部110的宽度形成为从把持凸部111侧朝着后轭片部105侧逐渐变大(锥状)。因此，产生了为了容易地脱离固定夹具121而需要加工嵌合部的接触面积减小的脱离凹部112至117的问题，并且产生用于脱离(滑动)固定夹具121的方向限于层积方向的问题。此外，当固定夹具121在铁芯片的层积方向上滑动时，产生了形成单元层积铁芯101的产品片部103翻转(turned over)的问题。图10图示出电磁钢板123、渐进地馈送电磁钢板123的定位孔124、和当冲裁或冲压铁芯片102的外部构造时形成的外部构造冲裁孔125。

从而，可以假设产品夹具片部的嵌合凸部形成为具有直线构造或小锥状角。具体地，如图11所示，当产品夹具片部126的嵌合凸部127形成为直线构造时，固定夹具能够相对于单元层积铁芯向径向外侧(方向B)滑动。从而，即使当固定夹具滑动时，也不产生形成单元层积铁芯的产品片部翻转的问题。然而，当产品夹具片部126的嵌合凸部127形成为直线构造时，出现了这样的问题：当进行推回操作时，产品夹具片部126向把持凸部128的外侧(方向B)移动。然后，在产品夹具片部126的位置(相应地，虚拟填缝的位置)移动的状态下，当冲裁或冲压铁芯片的外部构造以层积铁芯片时，固定夹具形成为该固定夹具倾斜的状态。因此，产生了这样的问题：产品片部在产品片部倾斜的状态下被临时接合并且连接，使得单元层积铁芯形成为单元层积铁芯倾斜。

为了防止当进行推回操作时产品夹具片部向把持凸部的外侧移动，即使产品夹具片部的嵌合凸部形成为直线构造，如图12所示，也认为在冲裁或冲压铁芯片的外部构造的同时形成产品夹具片部(形成外部构造冲裁孔125)。从而，当进行推回操作时，由于进行脱离的区域129(嵌合凸部侧的轮廓)的相反侧(形成把持凸部的一侧)连接于电磁钢板123，所以不产生产品夹具片部移动的问题。然而，在铁芯片的制造中，仅在冲裁或冲压铁芯片的外部构造的阶段，产品夹具片部能够形成在产品片部的外侧区域。因此，出现了这样的问题：虚拟填缝的位置或者用于冲裁或冲压铁芯片的或加工顺序受到限制，使得降低了层积铁芯的设计自由度。

通过考虑上述情况而设计了本发明，并且本发明的不受限制的目的是提供设计自由度高并且构造精度良好的冲裁片的形成方法以及使用通过上述方法形成的冲裁片的层积体和层积铁芯的制造方法。

本发明的第一方面提供了一种从材料形成冲裁片的方法，所述冲裁片包括：产品区域，该产品区域在中央侧具有通孔；和至少一个填缝连接区域，该至少一个填缝连接区域在所述产品区域的所述通孔的内侧突出，其中，所述填缝连接区域的一部分嵌合到在所述产品区域的所述通孔的缘部中形成的嵌合部，以将所述填缝连接区域临时连接到所述产品区域，所述方法包括：在所述材料中形成冲裁孔，所述冲裁孔与如下构造具有相同的轮廓，该构造将所述通孔的内周的除去所述嵌合部的开口区域之外的部分的轮廓与在所述通孔的内侧突出的所述填缝连接区域的部分的轮廓组合；将引导部件置于所述冲裁孔中，所述引导部件具有与沿着所述冲裁孔的轮廓形成的所述材料的凸部的端侧进行接触的抵接部；沿着所述嵌合部的轮廓切割和分离所述材料，以向下冲裁或冲压所述填缝连接区域；将所述填缝连接区域推回在所述嵌合部与所述抵接部之间，并且将所述填缝连接区域临时连接于所述材料；和从所述填缝连接区域临时连接到的所述材料冲裁或冲压所 述产品区域的外部构造。

本发明的第二方面提供了一种层积体的制造方法，通过层积由本发明的第一方面中限定的方法所形成的冲裁片而形成该层积体，该方法包括利用通过填缝连接部而填缝连接的所述填缝连接区域临时固定所层积的所述产品区域。

本发明的第三方面提供了一种层积铁芯的制造方法，通过层积由本发明的第一方面中限定的方法形成的冲裁片而形成该层积铁芯，包括：其中，所述材料是电磁钢板，并且所述产品区域是构成所述层积铁芯的一部分的铁芯片，利用通过所述填缝连接部而填缝连接的所述填缝连接区域临时固定所层积的所述产品区域；和将临时固定的所述产品区域一体化以形成所述层积铁芯，并且然后，在与层积方向直角相交的方向上移动填缝连接在一起的所述填缝连接区域，以使所述填缝连接区域从一体化的所述产品区域脱离。

在根据本发明的第一方面的冲裁片的形成方法中，冲裁孔设置在材料中。引导部件具有与所述材料的沿着冲裁孔的轮廓形成的凸部的端侧进行接触的抵接部，将该引导部件件置于冲裁孔上，以沿着嵌合部的轮廓进行材料的切割和分离，从而从材料冲裁并且形成填缝连接区域。其后，由于将填缝连接区域推回形成在抵接部与材料中的嵌合部之间，所以能够将填缝连接区域临时地精确连接于材料。从而，消除了产品区域和填缝连接区域分别所需的并且需要根据产品区域和填缝连接区域各自的形成而顺次执行的其它冲裁或冲压加工，并且能够提高冲裁或冲压的设计自由度。此外，由于从填缝连接区域所临时精确地连接的材料冲裁或冲压产品区域的外部构造，所以能够稳定地得到构造精度良好的冲裁片。

在根据本发明的第二方面的层积体的制造方法中，由于层积的是构造精度良好的冲裁片，所以能够精确地形成使填缝连接区域层积的 填缝连接部，并且能够精确地临时固定所层积的产品区域。

在根据本发明的第三方面的层积铁芯的制造方法中，在一体化地形成通过被填缝连接的填缝连接区域而临时固定的层积的产品区域之后，使填缝连接在一起的填缝连接区域脱离。因此，填缝连接部不设置在形成有层积的产品区域的层积铁芯中，使得能够得到铁损小的层积铁芯。

附图说明

在附图中：

图1是通过根据本发明的第一示例性实施例的冲裁片的形成方法形成的冲裁片的说明图；

图2是示出从电磁钢板P冲裁或冲压冲裁孔的说明图；

图3A是示出当冲裁或冲压填缝连接区域时的引导部件和模具的布置的平面图；

图3B是具有设置在上表面侧的引导部件的模具的透视图；

图4A是示出在电磁钢板P中进行沿着嵌合部的轮廓的切割和分离的说明图；

图4B是示出冲裁或冲压的填缝连接区域临时连接于电磁钢板P的状态的说明图；

图5A和5B是嵌合部的说明图；

图6A是示出以根据变形例的冲裁片的形成方法在电磁钢板P中进行沿着嵌合部的轮廓的切割和分离的说明图；

图6B是示出冲裁或冲压的填缝连接区域临时连接于电磁钢板的状态的说明图；

图7是根据常用例的分体式定子的平面截面图；

图8是用于形成分体式定子的铁芯片的说明图；

图9是通过层积铁芯片而形成的固定夹具和单元层积铁芯的说明图；

图10是铁芯片的形成方法的说明图；

图11是铁芯片的另一个形成方法的说明图；以及

图12是铁芯片的再一个形成方法的说明图。

具体实施方式

随后，下面将参考附图描述实施本发明的示例性实施例，以理解本发明。根据第一示例性实施例的冲裁片的形成方法是从电磁钢板P形成冲裁片14的方法。电磁钢板P是要冲裁或冲压的材料的一个实例，并且可以简称为材料。如图1所示，例如，冲裁片14具有与构成转子的铁芯片(在图中未示出)的平面构造相同的平面构造。冲裁片14包括：在中央侧设置有轴孔10的产品区域11，该轴孔10是通孔的一个实例；以及在轴孔10的内侧突出以互相对置的两个填缝连接区域12。在冲裁片14中，产品区域11以如下方式临时连接于填缝连接区域12：使得填缝连接区域12能够部分地临时嵌合于形成在产品区域11的通孔的缘部中的嵌合部13。下面将详细描述。

如图2所示，根据该示例性实施例的冲裁片的形成方法具有在电磁钢板P中形成冲裁孔16的过程，该冲裁孔16与如下构造具有相同的轮廓，该构造具有将轴孔10的内周的除去嵌合部3的开口区域的部分的轮廓与在轴孔10内侧突出的填缝连接区域12的部分的轮廓组合的组合轮廓。

此外，如图3A和3B所示，冲裁片的形成方法包括将引导部件19放置在用于冲裁或冲压所述填缝连接区域12的模具20的上表面侧上的过程，引导部件19具有进入形成在冲裁孔16中的凸部17的端侧的抵接部18。当冲裁或冲压所述填缝连接区域12时，首先使得引导部件19进入冲裁孔16，并且然后，降低冲裁冲头21以沿着嵌合部13的轮廓进行填缝连接区域12的切割和分离，如图4A和4B所示，并且从电磁钢板P向下冲裁或冲压该填缝连接区域12。然后，将填缝连接区域12推回到抵接部18与在冲裁或冲压填缝连接区域12之后形成在电磁钢板P中的嵌合部13之间，使得填缝连接区域12临时连接于从其冲 裁或冲压该填缝连接区域12的电磁钢板P。该方法还包括从临时连接了填缝连接区域12的电磁钢板P冲裁或冲压产品区域11的外部构造的过程。

固定销22设置成用于将模具20固定于在图中未示出的模具板。形成在模具20中的插入槽23构成固定销22的插入孔的一部分。容纳部24容纳向下冲裁或冲压的填缝连接区域12。脱模板25与冲裁冲头21一起上升和下降。

敲出冲头26抵接在包括端侧的凸部17的、形成填缝连接区域12的部位的下表面上，以支撑与由冲裁冲头21推动和下降的部位同步下降且从电磁钢板P切割和分离的填缝连接区域12，并且当冲裁冲头21上升以将填缝连接区域12推回到嵌合部13与抵接部18之间的部位时，敲出冲头26上升。弹簧部件27与冲裁冲头21的上升和下降移动一致地使敲出冲头26上升或下降。

如图4A所示，当从冲裁孔16中的凸部17冲裁或冲压填缝连接区域12时，由于引导部件19通过抵接部18设置在凸部17的端侧，所以在凸部17由电磁钢板P侧和引导部件19限制的状态下，冲裁或冲压该凸部17。然后，由于形成的填缝连接区域12在该填缝连接区域12安装在敲出冲头26上的状态下进入模具20的容纳部24，所以填缝连接区域12的水平移动受到容纳部24限制。

然后，当冲裁冲头21上升时，敲出冲头26也上升。从而，安装在敲出冲头26上的填缝连接区域12从模具20的容纳部24排出，并且进入由在冲裁或冲压填缝连接区域12之后形成在电磁钢板P中的嵌合部13和设置在模具20的上表面侧的抵接部18所围绕的空间部。然后，随着冲裁冲头21进一步上升，填缝连接区域12在该填缝连接区域12从嵌合部13和引导部件19(抵接部18)两侧被保持(限制)的状态下在空间部中上升。从而，填缝连接区域12的处于其上升方向上 的中央位置对应于当从电磁钢板P冲裁或冲压填缝连接区域12时形成的填缝连接区域12的中央位置。结果，填缝连接区域12的一部分能够被精确地推回到形成在电磁钢板P中的嵌合部13内，并且临时连接于电磁钢板P。然后，由于从填缝连接区域12精确地临时连接到的电磁钢板P冲裁或冲压产品区域11的外部构造，所以能够稳定地形成构造精度良好的冲裁片14。

由于设置了引导部件19，所以能够防止填缝连接区域12的水平移动，并且将填缝连接区域12精确地推回嵌合部13内。因此，例如，嵌合部的宽度通常形成为朝着嵌合部的开口侧变小，使得填缝连接区域的一部分可以与嵌合部接合，并且可以防止填缝连接区域由当将填缝连接区域的一部分推回到嵌合部时产生的摩擦力推出到嵌合部外。然而，在该示例性实施例中，能够自由地决定嵌合部13的构造。例如，如图5A所示，可以使得嵌合部13的宽度朝着嵌合部13的开口侧逐渐变大。可选择地，如图5B所示，嵌合部13可以形成为具有恒定宽度。

此外，由于填缝连接区域12的一部分能够被精确地推回到形成在电磁钢板P中的嵌合部13内，并且临时连接于电磁钢板P，所以平面图中的临时连接于电磁钢板P的填缝连接区域12的构造与平面图中的形成在电磁钢板P的冲裁孔16中的凸部17的构造相对应。因此，分别施加于产品区域11和填缝连接区域12的其它冲裁或冲压加工，例如，设置在填缝连接区域12中的填缝连接部15的加工和设置在产品区域11中的磁体插入孔28的加工，能够分别在下面的任意阶段中进行：(1)形成冲裁孔16的过程之前的阶段，(2)形成冲裁孔16的过程与填缝连接区域12临时连接于电磁钢板P的过程之间的阶段，和(3)填缝连接区域12临时连接于电磁钢板P的过程与冲裁或冲压产品区域11的外部构造的过程之间的阶段。结果，能够对填缝连接区域12和材料进一步分别进行冲裁或冲压加工。从而，能够提高冲裁模具的设计自由度。

在根据第一示例性实施例的冲裁片的形成方法中，引导部件19设置在模具20的上表面侧。然而，如图6A和6B所示，具有与凸部17的端侧进行接触的抵接部29的引导部件30可以设置在用于冲裁或冲压填缝连接区域12的脱模板25的下表面侧。如图6A所示，当从冲裁孔16中的凸部17冲裁或冲压填缝连接区域12时，脱模板25随着冲裁冲头21下降而下降。然后，设置在脱模板25的下表面侧的引导部件30进入冲裁孔16。引导部件30通过抵接部29存在于(present)凸部17的端侧。包括端侧的凸部17的、形成填缝连接区域12的部位在该部位受到电磁钢板P侧和引导部件30限制的状态下被冲裁和冲压。然后，在填缝连接区域12安装于敲出冲头26上的状态下，形成的填缝连接区域12进入模具20的容纳部24。

然后，当冲裁冲头21上升时，敲出冲头26也上升。安装在敲出冲头26上的填缝连接区域12从模具20的容纳部24进入由形成在电磁钢板P中的嵌合部13和设置在脱模板25的下表面侧的引导部件30(抵接部29)所围绕的空间部。然后，随着冲裁冲头21进一步上升，填缝连接区域12在该填缝连接区域12从嵌合部13和引导部件30两侧被保持(限制)的状态下在空间部中上升。当脱模板25从电磁钢板P脱离时，即，当脱模板25从填缝连接区域12脱离时，填缝连接区域12的一部分被推回到形成在电磁钢板P中的嵌合部13内，并且填缝连接区域12临时连接于电磁钢板P。设置在脱模板25的下表面侧的引导部件30的作用效果与设置在模具20的上表面侧的引导部件19的作用效果相同，并且省略其描述。

根据本发明的第二示例性实施例的层积体的制造方法是通过层积由根据第一示例性实施例的冲裁片的形成方法所形成的冲裁片14的层积体的制造方法。这里，在根据第一示例性实施例的冲裁片的形成方法中，由于填缝连接区域12被精确地推回到形成在电磁钢板P中的嵌合部13，所以通过从填缝连接区域12临时连接到的电磁钢板P冲裁或冲压产品区域11的外部构造而形成的冲裁片14总是具有相同的构造。 因此，当层积冲裁片14时，两个填缝连接区域12和产品区域11分别在垂直方向上精确地彼此叠置，以形成层积体。这里，填缝连接区域12分别通过填缝连接部15填缝并且接合，以形成填缝连接块。然后，由于填缝连接块分别布置在通过层积设置在冲裁片14的中央侧的轴孔10而形成的通孔中，所以填缝连接区域12临时连接到的层积产品区域11所层积的部分由两个填缝连接块临时固定。

根据本发明的第三示例性实施例的层积铁芯的制造方法是通过层积由根据第一示例性实施例的冲裁片的形成方法所形成的冲裁片14的构成转子的一部分的层积铁芯的制造方法。这里，层积铁芯的制造方法包括下面的过程：层积冲裁片14的过程，并且在通过层积设置在冲裁片14的中央侧的轴孔10而形成的通孔中，形成填缝连接块，在冲裁片14的轴孔10中突出并且在垂直方向上彼此叠置的两个填缝连接区域12利用该填缝连接块通过填缝连接部15填缝并且接合，使得通过嵌合部13临时连接于填缝连接区域12的产品区域11(即，铁芯片)所层积的部分由两个填缝连接块临时固定；将临时固定的产品区域层积部(临时固定的铁芯片层积部)一体化，以形成层积铁芯的过程；和使填缝连接块在与层积方向直角相交的方向上移动并且从层积铁芯脱离的过程。

在以填缝连接区域12临时连接于铁芯片的方式形成的冲裁片14中，通过沿着嵌合部13的轮廓进行切割和分离而形成的填缝连接区域12被精确地推回到嵌合部13内。因此，当层积冲裁片14时，填缝连接区域12和铁芯片在垂直方向上分别精确地彼此叠置。从而，填缝连接块的轴向与冲裁片14的层积方向分别平行。由两个填缝连接块临时固定的铁芯片层积部也与冲裁片14的层积方向平行。结果，通过一体地形成临时固定的铁芯片层积部而得到的层积铁芯的轴向与层积方向平行。这里，为了一体化临时固定的铁芯片层积部，例如，通过注塑成型利用绝缘树脂一体地成型临时固定的铁芯片层积部。从而，当将永磁体插入到形成在临时固定的铁芯片层积部中的磁体插入部(通过 层积磁体插入孔28而形成)并且利用树脂密封时，或者当将树脂注入到通过层积预先形成在铁芯片中的树脂注入孔而形成的树脂注入部时，能够将铁芯片层积部一体化。

由于将填缝连接区域12临时连接到铁芯片的嵌合部13具有例如如图5A所示的嵌合部13的宽度朝着嵌合部13的开口侧逐渐增大的构造，或者如图5B所示的嵌合部13的宽度恒定的构造，所以填缝连接块能够在与层积方向直角相交的方向上从层积铁芯移动。从而，当填缝连接块从层积铁芯脱离时，不产生形成层积铁芯的铁芯片翻转的问题。此外，由于在层积铁芯中不存在填缝连接部，所以能够得到高转矩和低铁损的层积铁芯。

以上已经参考示例性实施例描述了本发明。然而，本发明不限于在上述示例性实施例中描述的结构，并且可以包括在权利要求中描述的事项的范围内的其它示例性实施例或变形例。此外，分别包括在本发明的示例性实施例中的构成要素的组合，其它示例性实施例或变形例也可以包括在本发明中。例如，布置了两个填缝连接区域，该两个填缝连接区域突出从而在产品区域的通孔的内侧对置。然而，可选择地，可以根据产品区域的构造或尺寸而设置一个或三个以上的填缝连接区域。此外，在图6A和6B中，引导部件设置在脱模板的下表面侧。然而，引导部件可以直接设置在冲裁冲头中。此外，在该示例性实施例中，作为产品区域的通孔的实例，描述了轴孔。然而，填缝连接区域可以布置成在磁体插入孔或轻量孔的内侧突出。