JP2005539478A - 固定子積層鉄心 - Google Patents

Abstract

電気機械のための固定子積層鉄心が提案されており、この固定子積層鉄心は、個別の積層された帯状の薄鋼鈑（１０）より成っている。この固定子積層鉄心（２９）は、歯（１５）及び溝（１６）を備えた側（Ｅ）を有しており、この側（Ｅ）は、積層された薄鋼鈑（１０）を固定するための少なくとも１つの溶接継ぎ目（２４）を有している。

Description

本発明は、請求項１の特徴部に記載した固定子積層鉄心に関する。ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４２１３９９号明細書によれば、重ね合わされ若しくは束ねられて固定子鉄心を形成する複数の薄鋼板より成る固定子積層鉄心が公知である。電気機械のための、安価に製造可能で、高い精度を有する固定子鉄心を得るために、複数の歯（凸部）の、半径方向で内方に向けられた面が溶接継ぎ目によって互いに結合されている。

また、特開平９−１０３０５２号公報によれば、複数の帯状の薄鋼板より成る固定子積層鉄心が公知である。薄鋼板を重ね合わせて、固定子巻線を挿入した後で、この固定子積層鉄心と巻線とから成る固定子巻線群は環状に曲げ成形される。この際に、個別の薄鋼鈑の、特に軸方向で外側に配置された薄鋼鈑の半径方向内方に向けられた歯（凸部）がほぼ軸方向に突き出すことになる。

請求項１に記載した特徴を有する本発明のよる環状の固定子積層鉄心は、少なくとも１つの溶接継ぎ目によって、積層された薄鋼鈑が固定されると共に、湾曲された固定子積層鉄心の半径方向内方に向けられた歯の拡開は十分に避けられる、という利点を有している。従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した固定子積層鉄心の有利な実施態様が可能である。

複数の溶接継ぎ目が互いに、τ_ｐのほぼ２倍の周期性に相当する間隔を保って配置されていれば、複数の溶接継ぎ目の特に好都合な配置が得られる。主磁束経路内の磁気的な非対称性（材料非均質性、幾何学的な非対称性、製作公差、組み立て誤差その他）に基づく種々異なる磁束によって補償磁束が生ぜしめられ、この補償磁束が、薄鋼鈑（巻条の各接線方向部分）と溶接結合部（巻条の各軸方向部分）とから成る巻条において電圧を誘導し、この電圧が再び、電気機械を熱的に負荷する循環電流を駆動するようになっている。この循環電流は、τ_ｐの２倍の周期性によって最小化され得る。

特に自動車に使用するための三相交流機器に関連して、少なくとも２つの溶接継ぎ目間の間隔が、６つの歯、及び付加的に最大で２つの歯の公差に相当している。このような形式の配置構成によって、一方では、ほぼ１２極（これに対応して３６〜７２の溝を有している）乃至１６極（これに対応して４８〜９６の溝を有している）の極数を有する構成のために、前記τ_ｐの２倍の周期性を満たすことができ、他方では、固定子積層鉄心が、この極数に対応した構造体積に基づいて機械的に確実に結合保持される、という利点が得られる。

本発明の別の実施態様によれば、少なくとも２つの帯状の薄鋼板の少なくとも両端部において互いに当接する継ぎ目箇所の両側の、それぞれ隣に位置する溝内においてそれぞれ１つの溶接継ぎ目が複数の薄鋼板を互いに結合している。まず帯状の固定子積層鉄心が、固定子積層鉄心の第１の溝若しくは最後の溝において溶接されると、まず帯状の薄鋼鈑積層体がその各端部において互いに「ばらばらに（franst）」なることはなく、それによって高い形状精度を有する高品質の継ぎ目箇所が得られる。特に、継ぎ目箇所の両側においてそれぞれ少なくとも１つの溶接継ぎ目が外側で、つまり固定子積層鉄心の、発電機的に作用する歯列（複数の歯）とは反対側で複数の薄鋼板を互いに結合していれば、固定子積層鉄心のさらなる改良が得られる。

溶接箇所において少なくとも１つの溶接継ぎ目が帯状の薄鋼板の外側に設けられていれば、固定子積層鉄心のさらなる改良が得られる。継ぎ目箇所は、運転中には弱い箇所を形成しているので、磁束の影響下にある固定子歯列と固定子積層鉄心とは振動する傾向にあるが、この振動は外側における相応の溶接継ぎ目によって減少され得る。同じ利点は、溶接継ぎ目の内側に設けられた溶接継ぎ目に関連しても得られる。

外周部に少なくとも１２つの溶接継ぎ目が設けられており、これらの溶接継ぎ目が、ほぼτ_ｐの２倍の周期性に相当する間隔を互いに保って配置されていれば、別の利点が得られる。このような配置による利点は、電気機械を熱的に負荷する前記のような循環電流を減少させるという点にある。

図面
本発明による固定子積層鉄心の実施例が図面に示されている。

図１ａ〜図１ｅは、本発明の製造法の原理、
図２は、３６の溝を有する固定子積層鉄心の第１実施例、
図３は、４８の溝を有する固定子積層鉄心の第２実施例、
図４は、４８の溝を有する固定子積層鉄心の第３実施例、
図５は、４８の溝及び直径の拡大された中央薄鋼を有する固定子積層鉄心の第４実施例、
図６は、図５に示した実施例の変化実施例による固定子積層鉄心の第５実施例、
図７は、溝底部内に２つの溶接継ぎ目を備えた溝の断面図である。

図１ａ〜図１ｅには、本発明による固定子積層鉄心を製造するための本発明による方法の原理が示されている。

図１ａは、帯状の個別の薄鋼板１０を示しており、この薄鋼板１０は一方では、外側Ｒと、電磁的に有効な内側Ｅとを有している。外側Ｒは真っ直ぐに延びるヨーク部分１２より成っていて、このヨーク部分１２から一体的に、電磁的に有効な内側Ｅに向かって個別の複数の歯（凸部）１５が延在している。これらの歯１５の間に溝（凹部）１６が設けられている。帯状の薄鋼板１０は両端部を有しており、各端部に１つの終端歯１７が配置されている。帯状の薄鋼板１０の形状は、図１ａ〜図１ｅに示した真っ直ぐな形状に限定されるものではなく、例えば曲線形状又はアーチ形状であってもよいが、この場合は、ヨーク部分１２は真っ直ぐではない。複数の薄鋼板１０は、すべての歯１５若しくは溝１６が互いに重なり合うように（図１ｂ参照）、１回の方法段階で積み重ねて束ねられる。積み重ねて束ねられた複数の薄鋼板１０は、１つの積層した帯状積層薄鋼板体１９を形成する。本発明の固定子積層鉄心によれば、別の１回の方法段階で、少なくとも１つの溝底部２２内に、積層した薄鋼板１０を固定するための溶接継ぎ目２４が設けられている。図１ｃに示した実施例では、各溝底部２２内に溶接継ぎ目２４が設けられている。図１ｄに示した別の方法段階では、固定された帯状積層薄鋼板体１９が、概略的に示された巻線２６を備えている。概略的に示された導体部材は完全に溝１６内に配置されている。図１ｅに示した別の方法段階で、巻線２６を有する、前組み立てされた、積層された帯状積層薄鋼板体１９が、環状の固定子積層鉄心２９が得られるように異形成形される。図示していない別の方法段階によって、一般的な形式で、固定子積層鉄心２９が例えば溶接によって接合箇所３２に結合される。接合箇所３２は、終端歯１７がここで互いに当接し合うことによって形成される。

図２から図６には、実際には巻線２６が配置されているが、概略的に巻線２６なしの状態の固定子積層鉄心２９が示されている。図２には、全部で３６の溝１６と、３６の歯１５とを有する固定子積層鉄心２９が示されている。この固定子積層鉄心２９は、１２極の形三相交流機器用に設けられている。図示の実施例では複数の溶接継ぎ目２４が設けられており、これらの溶接継ぎ目２４は互いに所定の間隔を保って配置されている。第１の溶接継ぎ目２４は符号１で示された溝１６内に形成されているか若しくは設けられている。その他の溶接継ぎ目２４は、符号７，１３，１９，２５及び３１で示された溝１６内に位置決めされている。符号１，７，１３，１９，２５及び３１で示された溝１６内の溶接継ぎ目２４間の間隔、つまりそれぞれ次に位置する（溝３６内の溶接継ぎ目２４を除いて）溶接継ぎ目に対する間隔は、磁極間隔の丁度２倍に相当する。換言すれば、符号１で示した溝１６内の溶接継ぎ目２４と、符号７で示した溝１６内の継ぎ目２４との間隔が、磁極ピッチτ_ｐの２倍に相当するともいえる。この値τ_ｐは磁極ピッチに相当する。強度の理由により、２つの溶接継ぎ目２４間の間隔を、必ずしも磁極ピッチτ_ｐの２倍に相当させる必要はない。符号１，７，１３で示した溝１６内の溶接継ぎ目２４に関連して、例えば符号１７で示した溝１６内に設けられた溶接継ぎ目２４は、最大で±２の溝分だけシフトさせることができるので、これまで符号７で示された溝内に設けられていた溶接継ぎ目２４を、符号５，６，８又は９で示した溝１６内に配置してもよい。同様のことは、符号１３，１９，２５及び３１で示した溝１６にもあてはまる。符号３６で示した溝１６内の溶接継ぎ目２４は、列から外れる。この溶接継ぎ目２４は、固定子積層鉄心２９を、これが環状に丸められる前に（図１ｃ及び図１ｅ参照）、積層された帯状積層薄鋼板体１９の端部において保持するために用いられる。これによって、少なくとも１つの短冊状若しくは帯状の薄鋼板１０の少なくとも両端部で互いに当接し合う継ぎ目箇所３２の両側でそれぞれ隣に位置する溝１６、ここでは符号１及び３６で示された溝１６内において複数の薄鋼板１０が互いに結合されている。さらにまた、継ぎ目箇所３２内で外側つまり固定子積層鉄心２９の外側Ｒに、少なくとも１つの溶接継ぎ目２４が設けられている。これと同じことは、継ぎ目箇所３２の半径方向内側のためにも当てはまる。つまり、継ぎ目箇所３２において少なくとも１つの溶接継ぎ目２４が、内側Ｅ（電磁的に有効な側）に設けられている。

図３に示した実施例では、全部で１６の極を有する三相交流機器のための固定子積層鉄心２９が設けられている。それに対応して、固定子積層鉄心２９はその半径方向の内側Ｅにおいて全部で４８の歯１５及び４８の溝１６を有している。ここでも前記と同様のことが当てはまる。つまり符号１，７，１３，１９，２５，３１，３７で示した溝１６内に溶接継ぎ目２４が設けられている。前記実施例と同様に、溝１６内若しくは溝底部２２（継ぎ目箇所３２の隣に位置する）内にそれぞれ１つの溶接継ぎ目２４が設けられている。この場合、符号４８で示した溝１６内に同様に溶接継ぎ目２４が設けられている。

図４の実施例では、図３に示したのと同じ固定子積層鉄心２９が示されている。図３に示した実施例との相違点は、この図４に示した実施例では、複数の外歯３５にそれぞれ１つの溶接箇所２４が設けられている、という点にある。外歯３５に設けられた溶接継ぎ目２４は、この溶接継ぎ目２４が、それぞれ符号１，７，１３，１９，２５，３１，３７，４３及び４８で示された溝１６の隣に位置する外歯３５に設けられるように配置されている。従って、継ぎ目箇所３２の両側において、それぞれ１つの溶接継ぎ目２４が複数の薄鋼板１０を外側Ｒで互いに結合するようになっている。

図５に示した実施例は、図３及び図４に示した実施例に対する変化実施例を示している。図５に示した実施例において固定子積層鉄心２９は異なる薄鋼板１０より成っている。固定子積層鉄心２９のほぼ中央、つまり軸方向で中央に、複数の外歯３５を有する薄鋼板１０が配置されており、この中央の薄鋼板１０の両側に、外歯３５を備えていない薄鋼板１０が配置されている。この場合、外歯３５を備えた中央の薄鋼板１０だけが、図４に示した実施例に記載した箇所に溶接継ぎ目２４を有している。その他の点では、外歯３５の溶接継ぎ目２４（図４及び図５参照）は、外歯３５に配置されており、これによって発生した継ぎ目変化が、ヨーク部分１２からできるだけ遠ざけて配置されるようになっている。

図６には、図５の実施例の変化実施例が示されている。固定子積層鉄心２９の内側Ｅの溶接継ぎ目２４は、図３、図４及び図５に示した実施例におけるように、符号１，７，１３，１９，２５，３１，３７及び４３並びに符号４８で示した溝１６内に設けられている。前記実施例とは異なり、溶接継ぎ目２４は、固定子積層鉄心２９の内側に設けられた前記溶接継ぎ目２４とは半径方向で反対側の外側Ｒに設けられている。固定子積層鉄心２９の外歯３５若しくは外側Ｒにおける溶接継ぎ目２４のためには同様に、外側の溶接継ぎ目２４間の間隔がほぼ２倍のτ_ｐの周期性に相当する。外側Ｒにおける溶接継ぎ目２４のためにも、最大で２つの歯１５の公差が可能である。

図７には、固定子積層鉄心２９における溶接継ぎ目２４の配置を示す別の実施例が示されている。環状に曲げ成形する際に、固定子積層鉄心２９がさらに広がるのを避けるために、そもそも１つの溶接継ぎ目２４のために設けられた溝１６に２つの溶接継ぎ目２４が設けられており、これらの溶接継ぎ目２４は、溝底部２２が歯側面４０に移行する位置に配置されている。このように溝底部２２に溶接継ぎ目２４を一対形式で配置するためにも、前記設計規則が当てはまる。つまり、これまで１つの溶接継ぎ目２４が設けられていて、図７の実施例では２つの溶接継ぎ目２４が設けられている箇所において、一対の溶接継ぎ目２４が設計に従ってあたかも１つの溶接継ぎ目のように処理される、ということを意味する。

図１ａ〜図１ｅは、本発明の製造法の原理を示す概略図である。 ３６の溝を有する固定子積層鉄心の第１実施例を示す概略図である。 ４８の溝を有する固定子積層鉄心の第２実施例を示す概略図である。 ４８の溝を有する固定子積層鉄心の第３実施例を示す概略図である。 ４８の溝及び直径の拡大された中央薄鋼板を有する固定子積層鉄心の第４実施例を示す概略図である。 図５に示した実施例の変化実施例による固定子積層鉄心の第５実施例を示す概略図である。 溝底部内に２つの溶接継ぎ目を備えた溝の断面図である。

Claims (8)

1. 電気機械のための固定子積層鉄心（２９）であって、積層された個別の帯状の薄鋼板（１０）より成っている形式のものにおいて、
   固定子積層鉄心（２９）が、複数の歯（１５）及び溝（１６）を備えた内側（Ｅ）を有しており、少なくとも溝底部（２２）内に、積層された薄鋼板（１０）を固定するための少なくとも１つの溶接継ぎ目（２４）が設けられていることを特徴とする、固定子積層鉄心。
2. 複数の溶接継ぎ目（２４）が互いに、τ_ｐのほぼ２倍の周期性に相当する間隔を保って配置されている、請求項１記載の固定子積層鉄心。
3. 少なくとも２つの溶接継ぎ目（２４）間の間隔が６つの歯（１５）、及び付加的に最大で２つの歯（１５）の公差に相当する、請求項１又は２記載の固定子積層鉄心。
4. 少なくとも１つの帯状の薄鋼板（１０）の少なくとも両端部において互いに当接する継ぎ目箇所（３２）が設けられており、該継ぎ目箇所（３２）の両側のそれぞれ隣の溝（１６）内においてそれぞれ１つの溶接継ぎ目（２４）が複数の薄鋼板（１０）を互いに結合している、請求項１から３までのいずれか１項記載の固定子積層鉄心。
5. 少なくとも１つの帯状の薄鋼板（１０）の少なくとも両端部において互いに当接し合う継ぎ目箇所（３２）が設けられており、該継ぎ目箇所（３２）の両側においてそれぞれ少なくとも１つの溶接継ぎ目（２４）が帯状の薄鋼板（１０）の外側（Ｒ）で複数の薄鋼板（１０）を互いに結合している、請求項１から３までのいずれか１項記載の固定子積層鉄心。
6. 溶接箇所（３２）において少なくとも１つの溶接継ぎ目（２４）が帯状の薄鋼板（１０）の外側（Ｒ）に設けられている、請求項４又は５記載の固定子積層鉄心。
7. 継ぎ目箇所（３２）において少なくとも１つの溶接継ぎ目（２４）が帯状の薄鋼板（１０）の内側（Ｅ）に設けられている、請求項４又は５記載の固定子積層鉄心。
8. 外周部に少なくとも２つの溶接継ぎ目（２４）が設けられており、これらの溶接継ぎ目（２４）が、ほぼτ_ｐの２倍の周期性に相当する間隔を互いに保って配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の固定子積層鉄心。

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