JP2003319578A - 回転電機のアーマチュアおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーマチュアを構成する複数のコア材に、コ
ア材間に隙間を形成するための打出し加工部を設けるに
あたり、該加工部の突部の突出量が少なくなるように構
成する。 【解決手段】 コア材３のボス部３ｂに形成され、コア
材３同志を固着するための第一の打ち出し加工部の突部
３ｄと凹部３ｅ、そして、隣接するアーマチュアコア３
同志のあいだに間隙を形成するするための第二の打ち出
し加工部の突部３ｆと凹部３ｇとを、それぞれ異なる周
回り方向のピッチで打出し形成し、コア材３を重合（積
層）したとき、第二打ち出し突部３ｆはコア材３の各加
工部以外の板面に当接するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータ等の回
転電機のアーマチュアおよびその製造方法の技術分野に
属するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種回転電機にけるアーマチ
ュアは、外周に複数のティースが形成された円板状のコ
ア材を複数枚積層したものをアーマチュア軸に一体的に
外嵌し、隣接するティース間に形成された軸方向に長い
スロットにコイルを巻装して構成されている。前記各コ
ア材は、それぞれのティースが周回り方向に位置合せさ
れた状態で積層する必要があるため、コア材に重合する
コア材同志を固着するための打ち出し加工部を設け、一
方の面側に形成された突部を、他方の面側に形成された
凹部に嵌合させるようにしてコア材を重合（積層）し、
これによって、隣接するコア材同志を固着するとともに
周回り方向の位置決めができるようにしている。しかる
に、このように形成されたアーマチュアは、各コア材同
志のあいだに隙間（間隙）のない状態で積層されている
ため、渦電流による鉄損が大きくなってしまい出力等の
モータ特性が低下するという問題があった。そこで、例
えば、特開平６−１４４８１号公報に示すように、各コ
ア材同志のあいだに間隙を設けるようにして、鉄損が少
なくなるようにしたものがある。このものは、コア材間
に間隙を設ける手段として、コア材に前記重合するコア
材同志を固着するための周回り方向複数の打ち出し加工
部とは別に、該固着用の加工部の突出量よりも大きく突
出する間隙形成用の打ち出し加工部を周回り方向に複数
形成し、これら両者の打ち出し加工部をそれぞれ嵌合さ
せることで、コア材同志の固着とコア材間の間隙を形成
するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記従来の
ものでは、固着用の打ち出し加工部と間隙形成用の打ち
出し加工部とが、それぞれ周回りに等ピッチで形成され
ており、隣接するコア材同志を積層したとき、両打ち出
し加工部の各突部と各凹部とがそれぞれ嵌合する構成と
なっている。そして、コア材の間隙形成用の打ち出し加
工部は、固着用打ち出し加工部よりも大きい打ち出し
量、つまり、間隙形成用の突部の突出量をコア材の板厚
よりも大きく形成しなければならない。このため、各コ
ア材間に必要な間隙量を確保するためには板厚を厚くし
なければならない一方で、板厚を厚くすると渦電流によ
る鉄損を防止することができず、渦電流による鉄損の防
止に限界があって問題がある。一方、板厚を厚くするこ
となく間隙を形成する手段としては、図６に示すよう
に、コア材１０に形成される間隙形成用の打ち出し加工
部において、打ち出し加工により形成される突部１０ａ
の外径が凹部１０ｂの外径よりも大きくなるように加工
し、コア材１０同志を積層したとき、一方の板面から突
出する突部１０ａの外周を、隣接するコア材１０の他方
の板面である凹部１０ｂの外周に当接させる構成とし、
突部１０ａの突出量Ｈ４がそのまま間隙寸法Ｈ４となる
ように構成することが提唱される。しかるに、この場
合、打ち出し加工に用いるパンチよりも大径のノックア
ウトを用いる必要があり、金型の強度が求められるう
え、歪み等による加工精度が低下し、さらには、間隙の
寸法設定にも自由度が少ないという問題があり、これら
に本発明が解決しようとする課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、外周に複数のティースが形成さ
れた複数のコア材を、アーマチュア軸に積層状に外嵌し
てなるアーマチュアであって、前記コア材に、重合する
コア材同志を固着するための第一の打ち出し加工部と、
コア材間に所定の間隙を形成するするための第二の打ち
出し加工部とを、それぞれ周回り方向に間隙を存して設
けるにあたり、前記第一打ち出し加工部と第二打ち出し
加工部とは、異なる周回り方向のピッチで設けられてい
るものである。そして、このようにすることにより、第
二打ち出し加工部の打ち出し量を少なくすることができ
て、板厚を薄くして渦電流による鉄損を防止できる。こ
のものにおいて、本発明の第一の打ち出し加工部は、第
二の打ち出し加工部よりも大きい打ち出し量に設定され
ているものとすることができる。さらに、このものにお
いて、本発明の隣接するコア材同志は、一方のコア材を
第一打ち出し加工部のピッチにあわせて回転して積層さ
れ、第二打ち出し加工部に形成される突部が隣接するコ
ア材の前記加工部以外の板面に当接しているものとする
ことができる。また、本発明は、外周に複数のティース
が形成された複数のコア材を、アーマチュア軸に積層状
に外嵌してなるアーマチュアの製造方法であって、前記
コア材に、重合するコア材同志を固着するための第一の
打ち出し加工部と、コア材間に所定の間隙を形成するす
るための第二の打ち出し加工部とを、異なる周回り方向
のピッチで複数設ける工程と、隣接するコア材同志を、
一方のコア材を前記第一打ち出し加工部のピッチにあわ
せて回転し、第二打ち出し加工部に形成される突部を隣
接するコア材の前記加工部以外の板面に当接させて積層
する工程とにより構成されているものである。そして、
このようにすることにより、第二打ち出し加工部の打ち
出し量を少なくすることができて、板厚を薄くして渦電
流による鉄損を防止できる。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の一つ
を図１〜図４の図面に基づいて説明する。図面におい
て、１は電動モータを構成するアーマチュアであって、
該アーマチュア１は、アーマチュア軸２に、後述する複
数枚の薄板状のコア材３を積層（重合）して形成される
アーマチュアコアを外嵌固定し、これらコア材３の外周
に形成されるコイル溝（スロット）３ａにコイル（図示
せず）を巻装することで構成されている。そして、コイ
ルの端部を、アーマチュア軸２の一端部に外嵌固定され
たコンミテータ４のライザ４ａに導通状に連結すること
により、図示しないモータヨーク側のブラシを介してコ
ンミテータ４、コイルに外部電源が供給されるように構
成されている。

【０００６】さて、前記コア材３は平板リング状のボス
部３ｂの外周に、外径側に突出する基部と、該基部の先
端から周回り方向に長い先端部とで略Ｔ字状に形成され
たティース３ｃが放射状に形成されたものとなってお
り、これら隣接するティース３ｃ間に前記コイル溝３ａ
が形成されている。尚、本実施の形態のコア材３は、周
回り方向に八個のティース３ｃが等ピッチで（等角度を
存して）形成され、これによって、アーマチュア１の外
周には、軸方向に長い八個のコイル溝３ａが形成されて
いる。

【０００７】そして、各コア材３のボス部３ｂには、こ
れらを積層したとき、コア材３同志が固着するための第
一の打ち出し加工部が、周回り方向に９０度のピッチ、
即ち周回り方向に９０度の間隔を存して設けられてお
り、これによって、コア材３の一方の面には周回り方向
に四個の凹部３ｄが形成され、他方の面には、前記凹部
３ｄの溝深さ寸法Ｈ１と略同じ突出寸法Ｈ１に設定さ
れ、かつ、凹部３ｄと略同径に形成された突部３ｅが周
回り方向に四個形成されている。因みに、第一打ち出し
加工部のピッチは、周回り方向八個形成されたティース
３ｃに対応して９０度に設定されており、周回り方向に
隣接する第一打ち出し加工部同志のピッチは、何れの箇
所も同ピッチ（同角度）に設定されている。尚、第一打
ち出し加工部の凹部３ｄに突部３ｅを嵌合することによ
り、隣接コア材３同志の固着とともに、コイル溝３ａ位
置が軸方向に位置合せされ、周回り方向の位置決めがで
きるように構成されている。

【０００８】さらに、コア材ボス部３ｂには、これら第
一打ち出し加工部の周回り方向ピッチとは異なるピッチ
で第二の打ち出し加工部が設けられ、これによって、コ
ア材３の一方の面には周回り方向に四個の凹部３ｆが形
成され、他方の面には、前記凹部３ｆの溝深さ寸法Ｈ２
と略同じ突出寸法Ｈ２に設定され、かつ、凹部３ｆと略
同径Ｓ２に形成された突部３ｇが周回り方向に四個形成
されている。ここで、第二打ち出し加工部のピッチは、
図２（Ａ）の図面に示すように、左右に位置する第一打
ち出し加工部の凹部３ｄ（突部３ｅ）の周回り方向両側
において、第一打ち出し加工部のピッチ（角度９０度）
とは異なる角度βを存した位置にそれぞれ設けられてい
る。これによって、第二打ち出し加工部のピッチ（角度
βまたは角度γ）は、第一打ち出し加工部のピッチとは
異なるように設定されている。さらに、前記第二打ち出
し加工部の凹部３ｆの溝深さ寸法Ｈ２は、第一打ち出し
加工部の凹部３ｄの溝深さ寸法Ｈ１よりも小さく（溝浅
であって、Ｈ２＜Ｈ１）設定されており、従って、第二
打ち出し加工部突部３ｇの突出寸法Ｈ２も第一打ち出し
加工部突部３ｅの突出寸法Ｈ１よりも小さく設定されて
いる。

【０００９】また、前記第一、第二打出し加工部におけ
る加工行程において、各加工は、図３に示すように、凹
部３ｄ、３ｆ形成用の治具であるパンチ５と、突部３
ｅ、３ｇ形成用の治具であるノックアウト６とは同径の
ものを用いて実施するように設定されている。

【００１０】そして、このようにして形成された各コア
材３は、隣接するコア材３の一方のものを、他方のもの
に対して第一打ち出し加工部の１ピッチ分に相当する角
度（９０度）だけ回転させて積層させる設定となってい
る。これによって、隣接コア材３の第一打ち出し加工部
同志については、互いに同位置となって第一打ち出し加
工部凹部３ｄに第一加工部突部３ｅが嵌合し、コア材３
同志が固着されるとともに位置合せがなされるように設
定されている。一方、隣接コア材３の第二打ち出し加工
部同志については、互いに位置ズレして、図２（Ｂ）に
示すように、一方のコア材３の第二打ち出し加工部突部
３ｇが、他方のコア材３の各加工部が設けられない板面
（ボス部３ｂ）に当接するように設定されており、これ
によって、隣接コア材３同志のあいだに、第二打ち出し
加工部突部３ｇの突出寸法Ｈ２に相当する間隙が形成さ
れるように設定されている。

【００１１】尚、図４に示すグラフ図は、本発明を実施
することによりコア材３間に間隙を設けたアーマチュア
１を用いた電動モータと、板厚寸法よりも突出寸法の大
きい突部を形成し、該突部を、これに対応して打出し形
成された凹部に嵌合することでコア材間に間隙を設けた
アーマチュアを用いた電動モータとにおいて、それぞれ
回転数、トルク曲線、仕事効率とを測定した結果が示さ
れている。そして、該グラフ図からも明らかなように、
本発明のアーマチュア１を用いた電動モータの仕事率は
従来のものに比して上回っており、モータ特性の向上が
確認された。

【００１２】叙述の如く構成された本発明の実施の形態
において、アーマチュア１のコイル溝３ａに巻装される
図示しないコイルに通電することで、コイルが励磁して
アーマチュア１の回転（モータ駆動）がなされるが、こ
のものでは、アーマチュア１を構成する複数のコア材３
は、それぞれ隣接するものとのあいだに、第二打ち出し
加工部突部３ｇの突出寸法Ｈ２に相当する間隙が形成さ
れているため、渦電流による鉄損が低減されて出力等の
モータ特性が向上する。そして、この場合に、コア材３
に形成される第一、第二打ち出し加工部は、それぞれ異
なる周回り方向のピッチで形成されており、隣接するコ
ア材３の一方を、第一打出し加工部のピッチに相当する
９０度回転させた状態で積層することで、隣接するコア
材３の第二打ち出し加工部同志の配設位置が周回り方向
に位置ズレして、第二打ち出し加工部突部３ｇが隣接す
るコア材３の板面に当接することにより間隙が形成され
ている。この結果、第二打ち出し加工部突部３ｇの突出
寸法を、そのままコア材３間の間隙寸法とすることがで
きるので、従来の、板厚寸法よりも突出寸法の大きい突
部を形成し、該突部を、これに対応して打出し形成され
た凹部に嵌合するもののように、板厚を厚くしなければ
ならないような不具合がなく、渦電流による鉄損の低減
を効果的に行うことができる。

【００１３】しかも、本発明が実施されたものでは、第
二打ち出し加工部突部３ｇが当接するのは、隣接するコ
ア材ボス部３ｂの第二打ち出し加工部ではない板面であ
り、従来のもののように、間隙用打出し加工部の突部の
外径を凹部の外径よりも大きくする必要がない。このた
め、パンチよりも大径のノックアウトを用いて加工する
必要がなく、もって、金型の強度についても従来通りで
よいことになるうえ、歪み等による加工精度の低下がな
く、さらには、コア材３間の間隙の寸法設定についても
第二打ち出し加工部突部３ｇの突出寸法の設定を変える
ことで自由に行うことができる。

【００１４】尚、本発明は前記実施の形態に限定されな
いことは勿論であって、第一打ち出し加工部のピッチ
は、ティースの数に応じて適宜設定されるものであり、
これに対応する状態で、第二打ち出し加工部のピッチを
第一打ち出し加工部とは異なるピッチに設定することで
本発明を実施することができる。つまり、隣接コア材の
一方を第一打ち出し加工部の例えば１ピッチに相当する
分だけ回転させたとき、コア材の第二打ち出し加工部が
互いに位置ズレする構成であればよい。また、一方のコ
ア材を回転させるときの回転量は、ティースの数に基づ
いて一ピッチ分であったり、二ピッチ分であったり、適
宜設定することができる。

【００１５】さらに、図５に示す第二の実施の形態のよ
うにすることもできる。このものでは、位置決め用の第
一打ち出し加工部の突部７ａと間隙用の第二打ち出し加
工部の突部８ａとが同じ突出量Ｈ３、しかも、同じ外径
で形成されている。そして、一方のコア材９を回転した
とき、第一打ち出し加工部は突部７ａは第一打ち出し加
工部凹部７ｂに嵌合するが、第二打ち出し加工部の突部
７ａは板面に当接するように位置ズレしており、前記各
突部７ａ、８ａの突出量Ｈ３がそのままコア材９間の間
隙寸法となっている。この場合では、第一、第二打出し
加工部の加工作業を同様にすることができて、簡略かつ
容易になるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】アーマチュアの側面図である。

【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれコア材の正面
図、アーマチュアの断面図である。

【図３】打ち出し加工を説明する断面図である。

【図４】本発明のアーマチュアを用いた電動モータと従
来の電動モータとの比較を説明するグラフ図である。

【図５】第二の実施の形態におけるコア材の積層状態を
説明する要部の断面図である。

【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来例における
コア材の正面図、アーマチュアの断面図である。

【符号の説明】

１ アーマチュア ２ アーマチュア軸 ３ コア材 ３ａ コイル溝 ３ｃ ティース ３ｄ 第一の打ち出し加工部凹部 ３ｅ 第一の打ち出し加工部突部 ３ｆ 第二の打ち出し加工部凹部 ３ｇ 第二打ち出し加工部突部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA03 AA07 AB01 AC08 AE08 5H615 AA01 BB01 BB04 BB14 PP02 PP07 SS03 SS05 SS19 TT04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に複数のティースが形成された複数
   のコア材を、アーマチュア軸に積層状に外嵌してなるア
   ーマチュアであって、前記コア材に、重合するコア材同
   志を固着するための第一の打ち出し加工部と、コア材間
   に所定の間隙を形成するするための第二の打ち出し加工
   部とを、それぞれ周回り方向に間隙を存して設けるにあ
   たり、前記第一打ち出し加工部と第二打ち出し加工部と
   は、異なる周回り方向のピッチで設けられている回転電
   機のアーマチュア。
2. 【請求項２】 請求項１において、第一の打ち出し加工
   部は、第二の打ち出し加工部よりも大きい打ち出し量に
   設定されている回転電機のアーマチュア。
3. 【請求項３】 請求項２において、隣接するコア材同志
   は、一方のコア材を第一打ち出し加工部のピッチにあわ
   せて回転して積層され、第二打ち出し加工部に形成され
   る突部が隣接するコア材の前記加工部以外の板面に当接
   している回転電機のアーマチュア。
4. 【請求項４】 外周に複数のティースが形成された複数
   のコア材を、アーマチュア軸に積層状に外嵌してなるア
   ーマチュアの製造方法であって、前記コア材に、重合す
   るコア材同志を固着するための第一の打ち出し加工部
   と、コア材間に所定の間隙を形成するするための第二の
   打ち出し加工部とを、異なる周回り方向のピッチで複数
   設ける工程と、隣接するコア材同志を、一方のコア材を
   前記第一打ち出し加工部のピッチにあわせて回転し、第
   二打ち出し加工部に形成される突部を隣接するコア材の
   前記加工部以外の板面に当接させて積層する工程とによ
   り構成されている回転電機のアーマチュアの製造方法。