CN103138501A

CN103138501A - 电机用定子的制造方法以及电机用定子

Info

Publication number: CN103138501A
Application number: CN2012104690238A
Authority: CN
Inventors: 长滨贵也; 仲正美; 柴田由之; 长濑茂树; 影山孝
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-06-05
Also published as: JP2013115965A; EP2600506A2; US20130134827A1

Abstract

一种电机用定子的制造方法以及电机用定子，在对齿连结部（22）一边进行加热熔融、一边供给非磁性化元素，从而进行非磁性化处理之后，将环状齿部件（2）的内周部向径向外侧推压。能够使齿连结部（22）容易地塑性变形，并能够容易地将环状齿部件（2）与环状磁轭部件（3）嵌合组装。由此，能够提供减少漏磁通，并使电机具有良好的磁特性的电机的制造方法。

Description

电机用定子的制造方法以及电机用定子

技术领域

本发明涉及用于电机的定子的制造方法以及电机用定子。

背景技术

例如，在日本特开平2-307339号公报中记载有下述电机，即，将定子分割为环状的齿部件和环状的磁轭部件，并在相对于齿配置线圈后，将环状齿部件与环状磁轭部件进行嵌合组装而构成的电机。根据该定子，由于环状齿部件与环状磁轭部件分离，因此能够容易地进行线圈相对于齿的配置。另外，多个齿以相互连结的方式构成。该齿连结部优选形成为保证规定的机械强度的宽度，但若成为宽幅则引起所谓磁路径而减少磁通，从而使电机的特性恶化。因此在齿连结部的中央部附近，设置增加了磁阻的部分，由此能够使磁路径减少。

在日本特开平2-307339号公报中所记载的电机用的定子中，需要将环状齿部件与环状磁轭部件进行嵌合组装，但是一直以来难以以基于冲压加工的加工精度来进行该嵌合组装，所以不易实现该结构的电机。另外，作为增加磁阻的方法而采用以下的方法。即：通过激光照射来改变结晶取向而使微小磁区与磁的通过方向垂直的方法、使加工形变残存的方法、以及施加骤热骤冷的方法。但是，采用任何方法，增加磁阻的效果都较小而无法成为非磁性体，因此产生残留漏磁通、使转矩减少等电机的特征恶化。

发明内容

本发明提供一种电机用定子的制造方法以及电机用定子，该电机用定子能够容易地进行环状齿部件与环状磁轭部件的嵌合组装，具有良好的磁特性。

根据本发明的一个实施方式的特征，一种电机用定子的制造方法，其中，该电机用定子具备：具有多个齿和齿连结部的环状齿部件、以及设置有多个齿嵌合部的环状磁轭部件，该电机用定子的制造方法具备组装工序，即：将上述环状齿部件的内周部向径向外侧推压，使上述齿连结部塑性变形，由此使上述齿与上述齿嵌合部嵌合，从而将上述环状齿部件与上述环状磁轭部件进行组装。

根据本发明的一个实施方式的其它特征,该电机用定子的制造方法具备非磁性化工序，即：在上述组装工序之前，对上述环状齿部件的上述齿连结部的至少一部分进行加热熔融并供给非磁性化元素，从而进行非磁性化。

附图说明

以下通过参照附图对本发明的实施方式进行详细描述，本发明的上述以及其它部件、特征及优点会变得更加清楚，其中，对相同的元素标注相同的附图标记。

图1是电机用定子的俯视图。

图2是电机用定子的环状齿部件的俯视图。

图3是电机用定子的环状磁轭部件的俯视图。

图4是表示用于对定子的连接部进行非磁性化的第一加热熔融的方法的图。

图5是表示用于对定子的连接部进行非磁性化的第二加热熔融的方法的图。

图6是表示用于对与永久磁铁的非接触部进行非磁性化的第三加热熔融的方法的示意剖视图。

图7是表示用于对与永久磁铁的非接触部进行非磁性化的第三加热熔融的方法的示意立体图。

图8是用于说明定子的制造方法的流程图。

图9是表示从定子的连接部的熔融中心开始到熔融部端的导磁率的变化的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

作为电机所使用的定子，参照图1~图3对内齿轮电机的定子进行说明。此外在以下的说明中，“径向”及“轴向”是指定子的径向及轴向。

如图1~图3所示，定子1构成为具备：环状的齿部件2、环状的磁轭（yoke）部件3以及线圈9。

环状齿部件2例如通过层叠多张由电磁钢板构成的薄板环状的强磁性板4而构成。在环状齿部件2中，以等角度间隔突出设置有多个（在本例中为十二个）大致呈T字形的齿21，并使T字的底部（bottom side）朝向径向外侧。相邻的齿21的径向内侧边缘彼此之间分别通过齿连结部22而连接。在各齿21上配置有线圈9。

环状磁轭部件3通过层叠多张薄板环状的强磁性板5而构成，该强磁性板5由具有与环状齿部件2相同材质的电磁钢板构成。在环状磁轭部件3的内周部设置有十二个齿嵌合部31，这些齿嵌合部31能够与环状齿部件2的十二个齿21嵌合。

定子1被分割为环状的齿部件2与环状的磁轭部件3，通过将环状齿部件2的内周部向径向外侧推压而使齿连结部22塑性变形，并使各齿21与各齿嵌合部31嵌合，从而进行安装，但详细情况如后述。

对于环状齿部件2中的齿21之间的齿连结部22，通过一边进行加热熔融、一边供给非磁性化元素（锰或镍等），从而齿连结部22被非磁性化。而且在齿连结部22与齿21的边界、即在非磁性相与强磁性相的边界，通过以使导磁率缓慢地变化的方式来改变非磁性化元素的配合比例地进行供给，从而上述边界被非磁性化。

例如，如图4所示，通过对齿连结部22的外周部的周向中央照射激光L，而使齿连结部22的内周部的周向中央加热熔融，并如图示箭头所示对所供给的非磁性化元素23进行搅拌，从而使该齿连结部22非磁性化。另外，如图5所示，将齿连结部22在周向上分割为三个区域，通过一边对各分割区域22a、22b、22c照射激光L1、L2、L3而使各分割区域22a、22b、22c加热熔融，一边对中央的分割区域22b较多地供给非磁性化元素23、而对两侧的分割区域22a、22c较少地供给非磁性化元素23，从而使齿连结部22非磁性化。此外，分割区域不限定为三个，只要将其至少分割为两个即可。

另外，对于齿连结部22而言，也可以通过高密度地加热而形成键孔，并且通过在键孔的周围形成熔融池，并在熔融池配置非磁性化元素，从而进行非磁性化。这里，参照图6及图7对齿连结部22的非磁性化处理进行说明。非磁性化处理包括键孔形成工序和元素配置工序。键孔形成工序是通过从齿连结部22的内周部（环状齿部件2的内周部）侧对齿连结部22照射激光L来形成键孔6的工序。键孔6意味着通过激光L的照射而形成为从被激光L照射的齿连结部22的内周部贯通至外周部的圆孔。而且当形成键孔6时，产生蒸发金属，并在键孔6的周围因金属蒸发压和母材表面张力而形成熔融池7。

元素配置工序是在键孔6周围的熔融池7配置非磁性化元素81的工序。将由非磁性化元素81（作为非磁性化元素的锰或者镍等）形成的金属线8配置于齿连结部22的内周部的激光L照射位置周围。然后，使激光L照射位置相对于齿连结部22的内周部相对移动，并配合激光L照射位置使金属线8也相对移动。若激光L照射位置相对移动，则前照射位置的键孔6被熔融了的齿连结部22填埋。此外，在熔融池7的周围形成受到了热影响的热影响部A。

金属线8与熔融池7抵接而熔融，熔融的金属线8（即、非磁性化元素81）混入到熔融池7内并扩散。在熔融池7中易产生对流（参照图6箭头），因此非磁性化元素81沿齿连结部22的半径方向扩散，并从齿连结部22的外周部被供给至内周部。由此齿连结部22合金化而变化为非磁性体。

此外，在焊接的技术领域中，键孔是在激光焊接、电子束焊接以及电弧焊接等的焊接中产生的深狭孔。当焊接多个部件时，通过在一个部件上形成键孔，来将该一个部件与另一个部件焊接起来。详细而言，在对一个部件的表面照射激光等热源的情况下，通过在该一个部件上形成键孔，来将该一个部件的背面侧与另一个部件的表面侧焊接起来。另一方面，对于由非磁性化处理形成的键孔6而言，与用于焊接多层的键孔焊接不同，是对一层的齿连结部22形成键孔6，并与齿连结部22的厚度无关地，从齿连结部22的外周部到内周部均匀地进行磁性改性。这样，焊接的技术领域与磁性改性的技术领域完全不同。

参照图8的流程图对定子1的制造方法进行说明。如图8所示，例如将电磁钢板设置在冲压装置上，分别将其冲裁成强磁性板4、5的形状（步骤S1）。被冲裁出的各强磁性板4、5落到金属模内被收容。然后，若规定张数的强磁性板4、5被冲裁出而在金属模内层叠（步骤S2），则分别沿轴向对层叠的多张强磁性板4、5进行冲压，通过对强磁性板4、5进行冲压成形，并通过敛缝（图略）进行固定，从而分别制作环状齿部件2及环状磁轭部件3（步骤S3）。

若在环状齿部件2的齿21上配置线圈（步骤S4，相当于本发明的“线圈配置工序”），则将环状齿部件2插入到环状磁轭部件3，并进行定位以使齿21的前端与齿嵌合部31的开口一致（步骤S5，相当于本发明的“定位工序”）。然后，通过对齿连结部22例如一边照射激光进行加热熔融、一边改变锰的配合比例地进行供给，从而使该齿连结部22非磁性化（步骤S6，相当于本发明的“加热工序”及“非磁性化工序”）。此时的齿连结部22的温度例如达到1600°C。

结束齿连结部22的非磁性化，并判断齿连结部22的温度例如是在500~700°C以上的规定温度以上还是在规定温度以下（步骤S7、S8），当在规定温度以下时，通过对桥接部22照射激光来进行加热（步骤S9）。若桥接部22的温度达到规定温度，则进行温热成形（步骤S10），即、将环状齿部件2的内周部向径向外侧推压而使齿连结部22塑性变形。然后，通过使齿21与齿嵌合部31嵌合，来对环状齿部件2与环状磁轭部件3进行组装（步骤S11、步骤S7~S11相当于本发明的“组装工序”）。由此完成定子1的制造。

此外，也可以不进行上述“加热工序”及“非磁性化工序”，而是将环状齿部件2的内周部向径向外侧推压，使齿连结部22塑性变形，而使齿21与齿嵌合部31嵌合，从而对环状齿部件2与环状磁轭部件3进行组装。另外，也可以不进行“非磁性化工序”，而只进行“加热工序”，向径向外侧推压环状齿部件2的内周部，使齿连结部22塑性变形，使齿21与齿嵌合部31嵌合，从而将环状齿部件2与环状磁轭部件3进行组装。

定子1被分割为环状齿部件2与环状磁轭部件3。由此，能够容易地对形成于环状齿部件2的齿21进行线圈的配置。另外，向径向外侧推压环状齿部件2的内周部，使齿连结部22塑性变形。由此能够容易地将环状齿部件2与环状磁轭部件3以嵌合组装。

另外，由于对齿连结部22进行加热，所以能够容易地使齿连结部22塑性变形。另外，通过对齿连结部22一边进行加热熔融、一边供给非磁性化元素，从而齿连结部22被非磁性化。在齿连结部22中，非磁性化元素合金化而进行非磁性化，但不是使齿连结部22整体均匀地非磁性化，而是如图9所示，随着从齿连结部22的熔融中心开始朝向周向的熔融端部，而从非磁性体向强磁性体缓慢地变化。因此能够降低电机在旋转过程中的齿槽转矩。

另外，通过在周向上改变非磁性化元素的配合比例地进行供给，而使齿连结部22非磁性化。详细而言，通过对齿连结部22的中央进行加热熔融而对非磁性化元素进行搅拌，由此齿连结部22被非磁性化。在齿连结部22中，在加热熔融的中心部，非磁性化元素因高温而合金化，从而进行非磁性化，但是随着从加热熔融的中心部离开使得温度降低，因此非磁性化元素变得难以合金化。由此在与齿连结部22的齿21的边界附近，能够可靠地从非磁性体向强磁性体缓慢地变化。

另外，齿连结部22被分割为三个区域，通过对各分割区域22a、22b、22c一边进行加热熔融、一边供给非磁性化元素而使齿连结部22被非磁性化。由此在与齿连结部22的齿21的边界附近，能够可靠地从非磁性体向强磁性体缓慢地变化。另外，通过对环状齿部件2的齿连结部22的至少一部分照射高密度能量来进行加热，从而因金属蒸发压和母材表面张力而形成键孔6，并通过在键孔6周围的熔融池7使非磁性化元素81固溶合金化，从而使齿连结部22非磁性化，因此能够抑制环状齿部件2的热变形。

在上述实施方式中，将由非磁性化元素81形成的金属线8配置于齿连结部22的内周部的激光L照射位置周围，并对形成于键孔6周围的熔融池7供给非磁性化元素81，来进行非磁性化处理，但是也可以通过以下的方法来进行非磁性化处理。即，也可以在齿连结部22的内周部配置非磁性化元素81的颗粒，通过冲压加工而将非磁性化元素81的颗粒压入齿连结部22的内周部，并对该非磁性化元素81的颗粒照射激光2，进行非磁性化处理。另外，也可以在齿连结部22的内周部配置非磁性化元素81的粉末、粗粒或者薄膜，并对该非磁性化元素81的粉末照射激光2，来进行非磁性化处理。另外，为了使齿连结部22熔融而使用了激光L，但是只要是能够照射高密度能量的方法即可，例如也可以是电子束。

Claims

1.一种电机用定子的制造方法，其特征在于，

所述电机用定子具备：

环状齿部件，其具有：突出设置于径向外侧且配置有线圈的多个齿、和将相邻的所述齿的径向内侧边缘彼此连结的齿连结部；和

环状磁轭部件，其形成为环状且在内周部设有能够与多个所述齿嵌合的多个齿嵌合部，

所述电机用定子的制造方法包括以下工序：

线圈配置工序，将线圈配置于所述环状齿部件的所述齿；

定位工序，将所述环状齿部件插入到所述环状磁轭部件，对所述齿和所述齿嵌合部进行定位；以及

组装工序，通过将所述环状齿部件的内周部向径向外侧推压，使所述齿连结部塑性变形，由此使所述齿与所述齿嵌合部嵌合，从而将所述环状齿部件与所述环状磁轭部件进行组装。

2.根据权利要求1所述的电机用定子的制造方法，其特征在于，

还具备加热工序，即：在所述组装工序之前，对所述齿连结部进行加热。

3.根据权利要求1所述的电机用定子的制造方法，其特征在于，

还具备非磁性化工序，即：在所述组装工序之前，通过对所述环状齿部件的所述齿连结部的至少一部分进行加热熔融并供给非磁性化元素，从而进行非磁性化。

4.根据权利要求3所述的电机用定子的制造方法，其特征在于，

在所述非磁性化工序中，通过在周向上改变所述非磁性化元素的配合比例地进行供给，从而进行非磁性化。

5.根据权利要求3所述的电机用定子的制造方法，其特征在于，

在所述非磁性化工序中，通过对所述齿连结部的中央进行加热熔融而对所述非磁性化元素进行搅拌，从而进行非磁性化。

6.根据权利要求3所述的电机用定子的制造方法，其特征在于，

在所述非磁性化工序中，通过将所述齿连结部分割为至少两个以上的区域，并对各分割区域一边进行加热熔融、一边供给非磁性化元素，从而进行非磁性化。

7.根据权利要求2~5中任一项所述的电机用定子的制造方法，其特征在于，

还具备非磁性化工序，即：在所述组装工序之前，通过对所述环状齿部件的所述齿连结部的至少一部分进行高密度地加热而形成键孔，并且在所述键孔的周围形成熔融池，并在所述熔融池配置非磁性化元素，从而进行非磁性化。

8.一种电机用定子，具备：

所述电机用定子的特征在于，

对于所述环状齿部件和所述环状磁轭部件，通过对所述环状齿部件的所述齿连结部的至少一部分进行加热熔融并供给非磁性化元素，从而进行非磁性化，并且通过将所述环状齿部件的内周部向径向外侧推压，使所述齿连结部塑性变形而使所述齿与所述齿嵌合部嵌合，从而将所述环状齿部件和所述环状磁轭部件进行组装。