JP2001359246A - 車両用回転電機の固定子、およびその製造方法 - Google Patents
車両用回転電機の固定子、およびその製造方法Info
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Abstract
の固定子を実現することを目的とする。 【解決手段】 ティース2は内周側先端に径方向突起2
01を有し、ティース2のコアバック3と連結する根元
部は周方向の両側に切り欠き21を有し、ティース2の
切り欠き21間の幅は、突起201の根元幅以上である
ことを特徴としている。かかる構成によると、ティース
2の磁路面積がコアバック3への途中で狭くなることに
よる磁気抵抗の増大がない。しかも、長尺の薄板鋼板1
0からティース2とコアバック3を持つ複数列の帯状鋼
板10を製作することができ、帯状鋼板10の材料歩留
まり向上と、帯状鋼板10の製造工数を低減するととも
に、切り欠き201により螺旋状に巻き取る時の加工性
も向上して工数低減が可能となる。
Description
に搭載される車両用回転電機に関し、例えば交流発電機
に関する。
るため、その主要部品である固定子の鉄心は、材料の歩
留まり向上と、製造スピードの向上のため、帯状鋼板を
螺旋状に巻き取り形成されるヘリカル型鉄心が一般的で
ある。また、近年の高出力化要求に対応して、固定子鉄
心のスロットに配置される導体コイルの高占積率化も求
められている。
流発電機では、以下に述べるような固定子の構造が採ら
れていた。
報に示されているように、まず長尺の薄板鋼板を打ち抜
きプレス加工によってティースとコアバックを持つ複数
列の帯状鋼板を、同時に製作する。この時、材料歩留ま
りを高めるために、一方の帯状鋼板のティースが他方の
帯状鋼板のスロット内に収まるように配置されて加工さ
れる。次にこの帯状鋼板を螺旋状に巻き取り、スロット
位置を合わせて必要厚さぶんまで積層した状態で、溶接
やかしめなどによって固定して形成される。以上によ
り、材料コストを低減すると共に、1度に複数列の帯状
鋼板を形成できるので製造工数も低減でき、低コスト化
を実現していた。
は、螺旋形に巻き込む時の鋼板への応力緩和のために、
ティース幅をコアバックに向かう途中から狭くして、つ
まりスロット幅を途中から広くするものが示されてい
る。これにより、螺旋状に巻き取る時の材料歪みを低減
して、精度よく円筒状の固定子鉄心を形成している。
外周と固定子内周間のエアギャップが最も磁気抵抗が大
きいので、この部位の磁気抵抗を低減すべく、固定子鉄
心の内周にあるティース先端は他のティースよりも磁路
面積を増やしている。具体的には、ティース先端の周方
向の幅を広くする突起を周方向両側に設けている。
対応した導体コイルの高占積率化に伴い、従来よりも狭
いスロット面積にして、そのぶんだけ磁気抵抗低減のた
めに磁路であるでティースの面積を広く設定するように
なった。よって、特開平11−299136号公報に示
されるように、一方の帯状鋼板のティースが他方の帯状
鋼板のスロット内に収まるように配置をすることが、特
に周方向幅の広いティース先端においてできなくなる。
以上により、材料コストおよび製造工数の低減を図るこ
とが困難となるという問題があった。
報のように、ティースの幅を途中から狭くしてあれば、
一方の帯状鋼板のティース先端部が他方の帯状鋼板のス
ロット内の広くなっている部分に配置することができる
ので、上記の問題点は解決できる。しかし、ここに示さ
れているように、ティースの磁路面積をティースの径方
向途中から狭くすると、磁気抵抗が大きく増加し、固定
子鉄心を流れる磁束が大幅に減少する。以上により、出
力が低下するという問題がある。
mの固定子鉄心を持つ車両用交流発電機において、積層
鋼板の厚さは0.5mmから1.0mmが用いられる
が、このような板厚の鋼板から打ち抜きプレスによって
ティースやスロットを形成するためには、打ち抜きしろ
(以下、「クリアランス」と称す)が必要となる。よっ
て、一方の帯状鋼板のティース先端を他方の帯状鋼板の
スロット内に配置することが、さらに困難となる。
ンスを設けずにせん断によって帯状鋼板を形成できるも
のの、0.2mm以下にすると、剛性が低いためにせん
断加工の時に材料の端が引きずられ、特にティース先端
の突起は形状がだれて所望の突起長さを形成できず、よ
って回転子からの入り口部での磁路面積を確保できな
い。以上により、出力が低下するという問題があった。
出力化しつつ、低コストな車両用回転電機の固定子を実
現することを目的とする。
積層形成している帯状鋼板の材料歩留まりを向上させ、
帯状鋼板の製造工数を低減しつつ、固定子鉄心の磁気抵
抗の上昇の抑制と、固定子コイルの高占積率化を実現す
ることを目的とする。
に、請求項1に記載の発明では、コアバックと前記コア
バックに所定間隔で配置されたティースとを有する帯状
鋼板を、前記コアバックを外周側にし、前記ティースを
内周側にして螺旋状に巻き重ねて形成された固定子鉄心
と、前記固定子鉄心の隣接する前記ティースと前記コア
バックとによって形成されるスロット内に配置された導
体コイルとを有する車両用回転電機の固定子において、
前記ティースの内周側先端には周方向突起が、そして前
記ティースの前記コアバックと連結される根元部には周
方向の少なくとも一方に切り欠きが設けられ、前記ティ
ースの前記切り欠きに対応する周方向の幅は、前記突起
の根元部の周方向幅以上であることを特徴としている。
がコアバックへの途中でティース先端の突起の根元幅よ
り狭くなることによる磁気抵抗の増大がない。しかも、
長尺の薄板鋼板からティースとコアバックを持つ複数列
の帯状鋼板を製作することができ、帯状鋼板の材料歩留
まり向上と、帯状鋼板の製造工数を低減するとともに、
切り欠きにより螺旋状に巻き取る時の加工性も向上して
工数低減が可能となる。
の前記切り欠きは、前記帯状鋼板を螺旋状に巻き取る前
において前記突起と略同一形状であり、巻き取り後の前
記切り欠きが径方向に狭小化していることを特徴として
いる。かかる構成では、クリアランスを設けず加工を行
えるので材料歩留まりが向上するとともに、巻き取りに
よる切り欠きの狭小化によりティースからコアバックへ
の磁気抵抗を低減できる。
の周方向に対向している壁面は平行であることを特徴と
している。かかる構成では、スロット内の導体を整列し
て配置し易くして、高占積率化による高出力を実現でき
る。
内に配置された導体コイルは、スロット形状に沿った略
矩形断面を有することを特徴としている。これによれ
ば、スロット内の導体コイルの占積率を高くすることが
できる。
の厚さは0.2mmを越え、0.5mm未満であること
を特徴としているる。かかる構成では、クリアランスを
設けないプレスせん断加工を実施し易くなるのでコスト
低減ができると共に、薄くしすぎてティース先端の突起
の形状だれが生じることを防止できる。
は、長尺の薄板鋼板を2枚重ねて同時にプレス成形する
ことにより、前記コアバックによって連結される前記テ
ィースが形成されることを特徴としている。かかる構成
では、必要な積層数の帯状鋼板の製作時間を短縮でき、
製造コストの低減を図ることができる。
は、長尺の薄板鋼板をローラ間にはさみこみ、連続して
前記コアバックによって連結される前記ティースが形成
されることを特徴としている。かかる構成では、連続し
て高速に帯状鋼板を製作することができるので、必要な
積層数の帯状鋼板の製作時間を短縮でき、製造コストの
低減を図ることができる。
発電機あるいは電動機に利用することができる。例え
ば、エンジンに搭載固定されてエンジンによって回転駆
動される車両用交流発電機に利用できる。また、エンジ
ンに搭載固定されて、補助動力を供給する電動機にも利
用できる。以下、この発明の車両用回転電機を車両用交
流発電機に適用した実施例を図に基づいて説明する。
第一実施形態を示したもので、図1は固定子鉄心の軸方
向端面の部分拡大図、図2は一条の鋼板から積層用帯状
鋼板を形成する説明図、図3は帯状鋼板を曲げながら螺
旋状に巻き取る説明図、図4は帯状鋼板が積層された固
定子鉄心の斜視図、図5は固定子鉄心に導体コイルが巻
装された状態の部分断面図である。
結されたティース2を所定間隔で配置している厚さ0.
35mmの帯状鋼板10を積層して溶接やカシメなどの
機械的固定によって構成される。積層工程においては、
図3に示すように、帯状鋼板10のティース2の先端2
0が内周側になるように螺旋状に巻き取られる。
の間のスロット6内には、絶縁シート4を介して複数の
導体コイル5が配置され、図示しない界磁回転子からテ
ィース2へ流れ込む交番磁束によってこの導体コイル5
に起電力を生ずる。ティース2とコアバック3との連結
部には、周方向に切り欠き21が形成されている。ま
た、図1に示すように、切り欠き21に挟まれたティー
ス根元寸法Bは、ティース2の先端20の周方向突起2
01に挟まれた根元部の近傍の周方向最小幅寸法A以上
に設定してある。また、スロット6内のティース2によ
って形成される周方向の対向壁面23、24は、帯状鋼
板10を螺旋状に巻回した後は平行となっている。
ト6の切り欠き21を含む奥部210の形状と略同一で
ある。これは、図2に示すように、2本の帯状鋼板10
を長尺の薄板鋼板100から形成する時、一方の帯状鋼
板10のティース2の先端20と、他方の帯状鋼板10
の奥部210とがせん断によってクリアランスなしで打
ち抜き成形されるからである。なお、このせん断加工を
容易にするため、ティース2の側面部にはプレス打ち抜
きのためのクリアランス200を設けてある。
旋状に巻き取ることによって、図2の成形時に比べ、図
1、3に示すように径方向のギャップが狭くなる。
ィース先端20の突起201の根元部が最も狭い。即
ち、ティース先端20の突起201の根元部からコアバ
ック3に至る磁路面積が、突起201の根元部より狭く
ならない。しかも、巻き取りにより切り欠き21の径方
向のギャップが狭くなるので、この部分の磁気抵抗の増
加を抑制できる。さらに、帯状鋼板10の厚さを0.3
5mmにしているので、突起201の形状だれによる磁
気抵抗の増加を防止できる。
20の突起201と、他方の帯状鋼板10の奥部210
とをせん断によってクリアランスなしで打ち抜き成形す
ることが、0.35mmの薄板であることと相まって容
易となるので、材料歩留まりが向上し、材料のコスト低
減ができる。さらに、1枚の長尺の薄板鋼板100から
複数の帯状鋼板10を同時に成形できること、および切
り欠き21によって帯状鋼板10の巻き取り易さも向上
し、製造コストを低減できる。
平行とすることによって、図5に示すように導体コイル
の整列配置を容易にし、高占積率化による高出力化がで
きる。
成する車両用交流発電機の固定子を実現できる。
発明の他の実施形態を示している。
スロット形状に沿った矩形断面を持つものにしてもよ
い。これにより、スロット内における導体コイルをさら
に高占積率化できるので、さらなる出力向上が可能であ
る。
て、同時にプレス加工してもよい。これにより、所定の
積層数の帯状鋼板10の製作時間を短縮できるので、製
造コストを低減できる。もちろん、より薄い鋼板を3枚
以上に重ねてもよい。なお、鋼板を薄くすることによ
り、鉄損低減による高出力化の効果も得ることができ
る。
ーにパンチとダイを形成し、この間に薄板鋼板を挟み込
むことによって、連続して帯状鋼板10を成形してもよ
い。これにより、連続的に高速で帯状鋼板10を製作で
きるので、所定の積層数の帯状鋼板10の製作時間を短
縮でき、製造コストを低減できる。
を0.35mmとしたが、0.2mmを越え、0.5m
m未満であれば、クリアランスを設けずに複数の帯状鋼
板10を同時に成形してコスト低減し、しかもティース
先端20の突起201の形状だれによる磁気抵抗の増大
を防止して高出力化を保持できる。
ル数を2分割し、各々の出力を合成して出力する様にし
てもよい。この構成では、薄板綱板の単位長さあたりの
スロット数が倍になるとともにスロットの幅が半分にな
る。これにより、切り欠き数が増えるので帯状鋼板をさ
らに精度よく螺旋状に巻き取ることができ、製造コスト
の低減が可能である。
きの為のクリアランス200aをティース2の一方に形
成してもよい。これにより、クリアランス200aの幅
を広く設定できるので、この部分のプレス打ち抜き加工
を容易にするとともに、その後の図8に示すローラー等
を使ったせん断加工によって、確実に2つの帯状鋼板を
製作できる。以上により、工程の容易化と加工ばらつき
の低減により、コスト低減を図ることができる。
根本部に切り欠きがなくなるまで、クリアランス200
bの幅をさらに広く設けてもよい。以上により、同様に
工程の容易化と加工ばらつきの低減により、さらなるコ
スト低減を図ることができる。
心の第一実施形態を示す軸方向端面の部分拡大図であ
る。
ら帯状鋼板を形成する説明図である。
がら螺旋状に巻き取る説明図である。
図である。
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 コアバックと前記コアバックに所定間隔
で配置されたティースとを有する帯状鋼板を、前記コア
バックを外周側にし、前記ティースを内周側にして螺旋
状に巻き重ねて形成された固定子鉄心と、 前記固定子鉄心の隣接する前記ティースと前記コアバッ
クとによって形成されるスロット内に配置された導体コ
イルとを有する車両用回転電機の固定子において、 前記ティースの内周側先端には周方向突起が、そして前
記ティースの前記コアバックと連結される根元部には周
方向の少なくとも一方に切り欠きが設けられ、 前記ティースの前記切り欠きに対応する周方向の幅は、
前記突起の根元部の周方向幅以上であることを特徴とす
る車両用回転電機の固定子。 - 【請求項2】 前記スロットの前記切り欠きは、前記帯
状鋼板を螺旋状に巻き取る前において前記突起と略同一
形状であり、巻き取り後の前記切り欠きが径方向に狭小
化していることを特徴とする請求項1に記載の車両用回
転電機の固定子。 - 【請求項3】 前記スロットの周方向に対向している壁
面は平行であることを特徴とする請求項1または2に記
載の車両用回転電機の固定子。 - 【請求項4】 前記スロット内に配置された導体コイル
は、スロット形状に沿った略矩形断面を有することを特
徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の車両用
回転電機の固定子。 - 【請求項5】 前記帯状鋼板の厚さは0.2mmを越
え、0.5mm未満であることを特徴とする請求項1か
ら4のいずれか1つに記載の車両用回転電機の固定子。 - 【請求項6】 前記帯状鋼板は、長尺の薄板鋼板を2枚
重ねて同時にプレス成形することにより、前記コアバッ
クによって連結される前記ティースが形成されることを
特徴とする請求項5に記載の車両用回転電機の固定子の
製造方法。 - 【請求項7】 前記帯状鋼板は、長尺の薄板鋼板をロー
ラ間にはさみこみ、連続して前記コアバックによって連
結される前記ティースが形成されることを特徴とする請
求項5に記載の車両用回転電機の固定子の製造方法。
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