JP2012170246A - 螺旋コア形成用帯状金属板、回転電機の螺旋コア、及び螺旋コアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】螺旋コアの外周側と内周側との厚みの差の増大と、螺旋コアの内径の真円度の低下とを、可及的に簡単な構成で抑制する。
【解決手段】矩形状のヨーク部２２と、ヨーク部２２の幅方向の一端部に等間隔で形成されたティース部２３ａ〜２３ｅとを有し、ヨーク部２２のティース部２３ａ〜２３ｅが形成されている側の端部の位置であって、相互に隣接する各ティース部２３ａ〜２３ｅ間の中間の位置に、切欠部２４ａ〜２４ｄが形成された帯状鋼板２１を形成する。この切欠部２４ａ〜２４ｄには、帯状鋼板２１が螺旋状に加工される際に相互に合わさる凹部２４ｆ、凸部２４ｇを形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、螺旋コア形成用帯状金属板、回転電機の螺旋コア、及び螺旋コアの製造方法に関し、特に、回転電機が備えるコア（鉄心）として用いて好適なものである。

発電機や電動機等の回転電機のステータのコア（以下の説明では必要に応じて「ステータコア」と称する）は、電磁鋼板等の金属板を積層することにより形成され、周方向に延在するヨークと、ヨークの内周面から回転軸の方向に延在する複数のティースとを有する。このようなステータコアを製造するために、ヨーク及びティースの面方向の形状と同一の形状を有するコア片を金属板から打ち抜き、それらコア片を厚み方向に積層することが行われている。

このようにして製造されたステータコアは、その製造に際し、面方向における弾性変形が生じないため、その磁気特性は優れたものとなる。ところが、ヨークの外周形は円形であることに加え、ヨークよりも内周側はティースとなる部分を除いて開口する。したがって、このようにしてステータコアを製造すると、金属板に使用されない部分が多く発生する。よって、金属板の歩留まりが低下し、材料コストが増大してしまう。

そこで、自動車用の発電機等においては、螺旋コアがステータコアとして用いられている。螺旋コアは、ヨークとティースに対応する形に形成された帯状金属板を、板面内の曲げ加工により螺旋状にしながら積層することに形成される。ただし、帯状金属板に対して板面内の曲げ加工を行うと、帯状金属板のヨークとなる部分の外周側が内周側よりも伸び、帯状金属板の外周側の厚みが内周側の厚みよりも薄くなる虞がある。

このため、特許文献１では、帯状金属板のヨークとなる部分の外周側が内周側よりも伸びることによりコアの外周側に生じた隙間に磁性体粉を充填するようにしている。このようにすることにより、コアの磁気特性と剛性を回復させることができる。

また、特許文献２では、ヨークとティースに対応する形に形成された帯状金属板を、複数のコア片に分けるようにしている。各コア片の外周（ヨークとなる部分の外周）は、ヨークの形に合わせて扇状になっている。また、相互に隣接するコア片は、当該コア片の側端部の外周側に形成された連結部により相互に連結されており、当該連結部により相互に連結された各コア片は長手方向に延在している。このような複数のコア片を板面内の曲げ加工により螺旋状にすると、相互に隣接するコア片のヨークとなる部分の側面のうち連結部よりも内周側の領域が合わさると共に連結部が曲げ変形する。このようにすることにより、帯状金属板のヨークとなる部分の外周側が内周側よりも薄くなることを防止することができる。

特開２００５−１８５０１４号公報 特開２００９−１５３２６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、磁性体粉を充填する工程が必要になるため、螺旋コアのコストを十分に低減することが困難であった。
また、特許文献２に記載の技術では、各コア片の外周は扇状であると共に、各コア片の間は連結部となる部分を除いて不要となる。したがって、金属板の、ステータコアとして使用されない部分を必ずしも十分に低減しているとは言えない。すなわち、特許文献２に記載の技術では、ステータコアとして螺旋コアを使用しても、金属板の歩留まりを十分に低減しているとは言えない。また、特許文献２の記載の帯状金属板は複雑な形状を有する。以上のことから、特許文献２に記載の技術でも、螺旋コアのコストを十分に低減することが困難であった。

そこで、本発明者らは、ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０５１７３２において、ステータのヨークの内周側端部に対応する位置であって、相互に隣接するティースの中間に対応する位置のそれぞれに切欠部が形成されてなる螺旋コア形成用帯状金属板を提案した。この螺旋コア形成用帯状金属板を螺旋状に加工した際に、切欠部が塞がる（切欠部を構成する面が合わさること）により、螺旋コアの外周の長さと内周の長さとの差を補正することができる。これにより、螺旋状に加工した後に特別な処理を行ったり、螺旋状に加工される帯状鋼板の形状を複雑にしたりしなくても、螺旋コアのヨークの外周側の厚みが内周側の厚みよりも薄くなることを防止することができるので、螺旋コアのコストを低減することができる。
しかしながら、この技術では、切欠部の形状を三角形にしているので、螺旋状に加工する際や、螺旋状に加工された螺旋コアの外周を溶接する際に、切欠部の合わさっている面が径方向にずれやすくなり、ステータコアの内径の真円度が低くなる虞がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、螺旋コアの外周側と内周側との厚みの差の増大と、螺旋コアの内径の真円度の低下とを、可及的に簡単な構成で抑制することを目的とする。

本発明の螺旋コア形成用帯状金属板は、回転電機が備えるコアとして螺旋コアを形成するための螺旋コア形成用帯状金属板であって、長手方向に延在し、幅方向における一端が直線状であるヨーク部と、前記ヨーク部の幅方向における他端に等間隔で形成された複数のティース部と、を有し、前記ヨーク部の幅方向における他端の位置であって、相互に隣接する前記ティース部の中間の位置には切欠部が形成され、前記切欠部は、最深部に位置する先端部と、前記ヨーク部の幅方向における他端に位置する一方の基端部とを両端とする第１の輪郭部と、前記先端部と、前記ヨーク部の幅方向における他端に位置する他方の基端部とを両端とする第２の輪郭部と、を有し、前記第１の輪郭部の少なくとも一部に少なくとも１つの凹部が形成され、前記第２の輪郭部の少なくとも一部に当該凹部に対応する少なくとも１つの凸部が形成され、螺旋状に加工されて、前記第１の輪郭部と前記第２の輪郭部とが相互に合わさる際に、当該第１の輪郭部に形成された凹部と、当該第２の輪郭部の当該凹部に対応する位置に形成された凸部とが相互に合うように、当該凹部と当該凸部とが形成されていることを特徴とする。
本発明の回転電機の螺旋コアは、帯状金属板をその板面方向に湾曲させて螺旋状に加工されてなる回転電機の螺旋コアであって、周方向に延在するヨークと、当該ヨークの内周側の端部から軸心の方向に延在し、当該ヨークの内周方向において略等間隔に位置する複数のティースと、を有し、前記ヨークの内周側の端部の位置であって、相互に隣接する２つの前記ティースの中間の位置に、前記ヨークの内周面から外周面に向かう切れ目が形成されており、前記切れ目の相互に対向する面は合わさっており、前記切れ目の、軸心に垂直な方向の形状は、当該切れ目の先端と基端とを相互に結ぶ直線に対し周方向に張り出した部分を有する形状であることを特徴とする。
本発明の螺旋コアの製造方法は、前記螺旋コア形成用帯状金属板を、その板面方向に湾曲させて螺旋状に加工することにより前記回転電機の螺旋コアを製造する螺旋コアの製造方法であって、帯状金属板を切断して前記螺旋コア形成用帯状金属板を形成する板面形状加工工程と、前記螺旋コア形成用帯状金属板を、その板面方向に湾曲させて螺旋状に加工する螺旋加工工程と、を有し、前記螺旋加工工程は、前記螺旋コア形成用帯状金属板を、その板面方向に湾曲させて螺旋状に加工して、前記第１の輪郭部と前記第２の輪郭部とを相互に合わせる際に、当該第１の輪郭部に形成された凹部と、当該第２の輪郭部の当該凹部に対応する位置に形成された凸部とを相互に合わせるようにすることを特徴とする。

本発明によれば、螺旋コアの外周側と内周側との厚みの差の増大と、螺旋コアの内径の真円度の低下とを、可及的に簡単な構成で抑制することができる。

本発明の第１の実施形態を示し、回転電機の構成の一例の概略を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し、螺旋状に加工される前の帯状鋼板の一例の概略を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し、螺旋コアの製造装置の構成の一例の概略を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し、矩形状の帯状鋼板から、ヨーク部と、ティース部の切欠部を除く部分とを形成する様子の一例の概略を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し、切欠部の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示し、回転電機の構成の一例の概略を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示し、螺旋状に加工される前の帯状鋼板の一例の概略を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、回転電機の構成の一例の概略を示す図である。具体的に図１は、回転電機を、その回転軸に垂直な方向から切った断面図を示している。
図１において、回転電機１０は、ステータ（固定子）１１と、ロータ（回転子）１２と、ケース１３と、回転軸１４と、を有している。尚、図１では、図示の都合上、コイル等についての図示を省略している。

ステータ１１は、回転電機の周方向に延在するヨークと、当該ヨークの内周側の端部から回転軸１４の方向（軸心の方向）に延在し、当該ヨークの内周方向において略等間隔に位置する複数のティースとを備えたステータコアを有する。ステータコアは螺旋コアである。尚、図１では、ティースの数が１２である場合を例に挙げて示しているが、ティースの数は、図１に示したものに限定されるものではない。

図１に示すように、本実施形態では、各スロットの周方向における中央の位置（ヨークの内周側の端部の位置であって、相互に隣接する２つのティースの中間の位置）において、ステータ１１の内周面から外周面に向かう切れ目１５ａ〜１５ｌが形成されている。各切れ目１５ａ〜１５ｌの相互に対向する面は合わさっており、各切れ目１５ａ〜１５ｌには隙間が（ほとんど）ない。
本実施形態では、切れ目１５ａ〜１５ｌの軸心（回転軸１４）に垂直な方向の形状は、切れ目１５ａ〜１５ｌの先端（ヨークの外周側の端部）と基端（ヨークの内周側の端部）とを相互に結ぶ直線に対し周方向に張り出した部分と（図１の楔形の部分を参照）、当該直線に沿う部分と、を有する形状である。
ここで、切れ目１５ａ〜１５ｌの「軸心（回転軸１４）に垂直な方向の長さ」を「張出有輪郭長」と称する。また、軸心（回転軸１４）に垂直な方向の形状が、切れ目１５ａ〜１５ｌの先端と基端とを相互に結ぶ直線（径方向に沿う直線）であると仮定したときの切れ目の「軸心（回転軸１４）に垂直な方向の長さ」を「張出無輪郭長」と称する。詳細は後述するが、本実施形態では、磁気特性の低下の抑制及び加工の容易化を図るために、張出有輪郭長が、張出無輪郭長の２倍以下となるようにしている（凹凸有輪郭長及び凹凸無輪郭長の説明を参照）。
また、本実施形態では、切れ目１５ａ〜１５ｌよりもステータ１１の外周側の領域に応力を集中させるようにするので、各切れ目１５ａ〜１５ｌに生じる応力は、（当該領域に生じる応力よりも小さい範囲で）可及的に小さいのが好ましく、０であるのが最も好ましい。

また、切れ目１５の深さ（切れ目１５ａ〜１５ｌの先端と基端とを相互に結ぶ直線の長さ）は、後述するようにしてステータ１１を形成する際に、ステータ１１としての形状が損なわれない範囲で可及的に長くするのが好ましい。切れ目１５よりもステータ１１の外周側の領域を可及的に小さくする（すなわち切れ目１５を可及的に長くする）ことにより、当該領域（すなわち応力が集中している領域）が磁路に含まれることを防止できるからである。具体的に切れ目１５の深さは、少なくともヨークの径方向の長さの１／２倍以上、好ましくは、ヨークの径方向の長さの３／４倍以上、より好ましくは、ヨークの径方向の長さの４／５倍以上にする。ただし、切れ目１５の深さは、ヨークの径方向の長さ未満にする。

ロータ１２は、その外周面が、ステータ１１のティースの先端面（すなわちステータ１１の内周面）と所定の間隔を有して相互に対向する位置に配置される。また、ロータ１２の軸心（回転軸１４）は、ステータ１１の軸心と略一致している。尚、本実施形態ではステータ１１が特徴部分であるので、図１では、ロータ１２の構成を簡略化して示している。

ケース１３は、焼き嵌め等の組立加工が行われることにより、ステータ１１の周囲（外周）からステータ１１に密接し、ステータ１１を固定する場合もあるし、溶接、ボルト締めでケースに固定する場合もある。ケース１３は、例えば、軟鉄やステンレス鋼により構成される。

図２は、螺旋状に加工される前の帯状鋼板の一例の概略を示す図である。具体的に図２（ａ）は、帯状鋼板を、その板面に垂直な方向から見た図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）において破線で囲っている領域を拡大して示す図である。尚、鋼板は金属板の一例であり、その具体例としては電磁鋼板、冷延鋼板、熱延鋼板が挙げられる。

図２（ａ）に示すように、帯状鋼板２１には、ステータ１１のヨークに対応するヨーク部２２と、ステータ１１のティースに対応するティース部２３ａ〜２３ｅとが形成されている。ヨーク部２２には、切れ目１５に対応する切欠部２４ａ〜２４ｄが形成されている。尚、図２（ａ）ではティース部２３を５つしか示していないが、ステータ１１のティースの数と同数のティース部２３が帯状鋼板２１に形成される。また、図２（ａ）では、切欠部２４を４つしか示していないが、切れ目１５ａ〜１５ｌと同数の切欠部２４が帯状鋼板２１に形成される。

図２に示すように、帯状鋼板２１のヨーク部２２の外側（ヨーク部２２の幅方向における一端側であり、ティース部２３が形成されていない側）の端部は直線状になっている。また、ティース部２３ａ〜２３ｅは、ヨーク部２２の内側（ヨーク部２２の幅方向における他端側であり、ヨーク部２２のティース部２３が形成されている側）の端部の位置に、略等間隔で形成されている。
切欠部２４は、ヨーク部２２の内側の端部の位置であって、相互に隣接するティース部２３の中間の位置に形成される。尚、切欠部２４は、スロットに対応する領域の全てに１つずつ形成されている。

図２（ｂ）において、切欠部２４は、最深部に位置する先端部２４ａと、ヨーク部２２の内側の端部に位置する一方の基端部２４ｂと、を両端とする第１の輪郭部２４ｄと、先端部２４ａと、ヨーク部２２の内側の端部に位置する他方の基端部２３ｃとを両端とする第２の輪郭部２４ｅと、を有する。

第１の輪郭部２４ｄには、凹部２４ｆが形成されており、第２の輪郭部２４ｅには、凹部２４ｆに対応する凸部２４ｇが形成されている。また、本実施形態では、凹部２４ｆと凸部２４ｇとが形成されていないと仮定したときの切欠部２４の板面方向の形状を、先端部２４ａを頂点とし、基端部２４ｂ、２４ｃを相互に繋いだ直線を底辺とする二等辺三角形又は正三角形としている（図２では、二等辺三角形とした場合を例に挙げて示している）。また、凹部２４ｆの形状及び大きさと、凸部２４ｇの形状及び大きさは略同じになるようにしている。また、後述するようにして帯状鋼板２１を螺旋状に加工した際に、凹部２４ｆと凸部２４ｂとが相互に合わさる位置に、凹部２４ｆと凸部２４ｂとが形成されている。

ここで、凹部２４ｆと凸部２４ｂとを形成しないと仮定したときの切欠部２４の輪郭の長さ（図２に示す例では、先端部２４ａと、基端部２４ｂ、２４ｃとを相互に繋いだ直線の和）を「凹凸無輪郭長」と称することとする。また、切欠部２４の輪郭の長さ（図２に示す例では、第１の輪郭部２４ｄ及び第２の輪郭部２４ｅを構成する辺の全長）を「凹凸有輪郭長」と称することとする。

本実施形態では、凹凸有輪郭長が凹凸無輪郭長の２倍以下となるようにしている。凹凸有輪郭長が凹凸無輪郭長の２倍を超えると、帯状鋼板２１を切断して切欠部２４を形成する際に帯状鋼板２１に導入される歪みが多くなるからである。また、凹凸有輪郭長が凹凸無輪郭長の２倍を超えるようにするには、凹部２４ｆと凸部２４ｂの数を多くしたり、凹部２４ｆと凸部２４ｂの大きさを大きくしたりする必要があるため、凹部２４ｆと凸部２４ｂの設計値に対する位置ずれが大きくなくても、後述するようにして帯状鋼板２１を螺旋状に加工した際に、凹部２４ｆと凸部２４ｂとを相互に合わせることが不可能又は困難になる虞があるからである。

ヨーク部２２の内側の端部における切欠部２４の幅（基端部２４ｂ、２４ｃを相互に結ぶ直線の長さ）Ｗは、ステータ１１の外周の長さと内周の長さとの差に応じた（比例した）値になる。また、切欠部２４の深さＤは、後述するようにしてステータ１１を形成する際に、ステータ１１としての形状が損なわれない範囲で可及的に長くするのが好ましい。前述したように、帯状鋼板２１を螺旋状に加工することにより発生する応力が集中する領域２５（図２（ｂ）を参照）を可及的に小さくするためである。具体的に切欠部２４の深さＤは、切れ目１５の径方向の長さに対応し、ヨーク部２２の幅方向の長さ（ヨーク部２２の内側の端部と外側の端部との間の長さ）の１／２倍以上、好ましくは、３／４倍以上、より好ましくは、４／５倍以上にする。ただし、切欠部２４の深さＤは、ヨーク部２２の幅方向の長さ未満にする。

以上のようにして帯状鋼板２１を構成することにより、ステータ１１の外周の長さと内周の長さとの差を切欠部２４により補正することができる。
図２（ａ）に示す帯状鋼板２１の板面の形状は、ロール刃によるスリッター切断加工、打ち抜き、又はレーザによる加工等によって得られる。これらの技術は、公知の技術であるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。

図３は、螺旋コア（ステータ１１のコア）の製造装置の構成の一例の概略を示す図である。尚、図３に示す白抜きの矢印は、帯状鋼板が移動する方向を示す。
図３において、螺旋コアの製造装置は、板面形状加工装置３１、３２と、螺旋加工装置３３とを有する。

板面形状加工装置３１は、矩形状の帯状鋼板３４に対して、ロール刃によるスリッター切断加工等を行い、図２に示したヨーク部２２と、ティース部２３の切欠部２４を除く部分とを形成する。
図４は、矩形状の帯状鋼板３４から、ヨーク部２２と、ティース部２３の切欠部２４を除く部分とを形成する様子の一例の概略を示す図である。

図４（ａ）に示すように、一方の帯状鋼板４１（４２）のティース部の先端側が他方の帯状鋼板４２（４１）のスロットとなる領域に位置するように（すなわち、一方の帯状鋼板４１（４２）のティース部２３と他方の帯状鋼板４２（４１）のティース部２３とが互い違いに位置するように）矩形状の帯状鋼板３４ａを加工することにより、帯状鋼板３４の不要な部分を可及的に少なくすることができ、帯状鋼板３４ａの歩留まりの低下を可及的に防止することができる。

ただし、必ずしも図４（ａ）に示すようにする必要はなく、例えば、図４（ｂ）に示すようにして帯状鋼板４３を形成するようにしてもよい。前述したようにヨーク部２２の外側の端部は直線状であるので、図４（ｂ）に示すようにしても、ヨーク部２２よりも外側の領域については、矩形状の帯状鋼板３４ｂの不要な部分を特許文献２に記載の技術よりも少なくすることが可能になる。

板面形状加工装置３２は、ヨーク部２２と、ティース部２３の切欠部２４を除く部分とが形成された帯状鋼板３５に対して打ち抜き等を行い、図２に示した切欠部２４を所定個数（１又は２以上）ずつ順次形成する。螺旋加工装置３３と干渉しない範囲で、帯状鋼板３６が螺旋状に加工される直前の位置で切欠部２４を形成するのが好ましい。切欠部２４が形成されてから螺旋状に加工されるまでの間の距離が長くなると、切欠部２４の存在によって、螺旋状に加工される前に帯状鋼板３６が撓んでしまう虞があるからである。特に、切欠部２４の長さＤが長ければ長いほど帯状鋼板３６が撓む可能性が高まるので、このようにするのが好ましい。

螺旋加工装置３３は、板面形状加工装置３２により切欠部２４が形成された部分から順に、帯状鋼板３６を、その板面方向に湾曲させながら螺旋状に加工して積層させる。具体的に、螺旋加工装置３３は、ヨーク部２２の外周の長さが、ヨーク部２２の内周の長さよりも長くなるように不均圧ロールで帯状鋼板３６を螺旋状に加工したり、帯状鋼板３６をガイドに沿わせて強制的に螺旋状に加工したりすることができる。このようにして帯状鋼板３６を螺旋状に加工することにより、第１の輪郭部２４ｄと第２の輪郭部２４ｅとが相互に合わさる。また、その際に、第１の輪郭部２４ｄに形成された凹部２４ｆと、第２の輪郭部２４ｅの凹部２４ｆに対応する位置に形成された凸部２４ｇも相互に合わさる。
螺旋状に加工された帯状鋼板３６は、例えば、カシメ、接着、溶接等によって結合される。以上のようにして螺旋状に加工された帯状鋼板３６の結合が終了し、必要に応じて所定の処理が行われることにより、ステータ１１が形成される。

以上のように本実施形態では、矩形状のヨーク部２２と、ヨーク部２２の幅方向の一端部に等間隔で形成されたティース部２３とを有し、ヨーク部２２のティース部２３が形成されている側の端部の位置であって、相互に隣接する２つのティース部２３の中間の位置に切欠部２４が形成された帯状鋼板２１を形成する。この切欠部２４の第１の輪郭部２３ｄ、第２の輪郭部２３ｅには、帯状鋼板２１が螺旋状に加工され、第１の輪郭部２３ｄと第２の輪郭部２３ｅとが相互に合わさる際に相互に合わさる凹部２４ｆ、凸部２４ｇを形成する。

したがって、帯状鋼板２１を螺旋状に加工する際や、螺旋状に加工された螺旋コアを結合する際に（例えば螺旋コアの外周を溶接する際に）、切欠部２４の合わさっている面（切れ目１５）が、回転電機１０の径方向にずれてしまうことを、凹部２３ｆ及び凸部２４ｇを形成しない場合に比べて抑制することができる。したがって、ステータ１１のヨークの外周側の厚みが内周側の厚みよりも薄くなることを防止することに加えて、ステータ１１のコア（螺旋コア）の内径の真円度の低下を抑制することも、簡単な構成で（螺旋状に加工した後に特別な処理を行ったり、螺旋状に加工される帯状鋼板の形状を複雑にしたりしなくても）実現することができる。また、図４（ａ）に示したようにして帯状鋼板４１を形成することができるので、矩形状の帯状鋼板３４ａの不要な部分をより一層少なくすることができ、螺旋コアのコストをより一層低減することができる。

また、本実施形態では、螺旋状に加工される直前の位置で切欠部２４を形成するようにし、切欠部２４が形成された部分から順に帯状鋼板３６を螺旋状に加工するようにした。したがって、帯状鋼板３６が螺旋状に加工される前に、切欠部２４の存在によって、当該帯状鋼板３６が撓んでしまうことを可及的に防止することができる。このように、螺旋状に加工される直前の位置で切欠部２４を形成するのが好ましいが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、切欠部２４をその他の部分と同時に形成してもよい（例えば、帯状鋼板２１を１回のプレス成形で形成してもよい）。また、螺旋状に加工される直前の位置で、これらを同時に形成することもできる。

［変形例］
図５は、切欠部の変形例を示す図である。
図５（ａ）に示す切欠部５１は、図２に示した切欠部２４と、凹部と凸部の形状が異なる。図５（ａ）に示す例のように、凹部５１ｃと凸部５１ｄは、曲率を有する形状であってもよい。このようにする場合であっても、帯状鋼板が螺旋状に加工された際に、凹部５１ｃと凸部５１ｄとが相互に合うようにする。すなわち、帯状鋼板が螺旋状に加工された際に、凹部と凸部とが相互に合うようにしていれば、凹部と凸部の形状は限定されるものではない。

図５（ｂ）に示す切欠部５１は、図２に示した切欠部２４と、凹部と凸部の数が異なる。図５（ｂ）に示す例のように、凹部５２ａ、５２ｂと凸部５２ｃ、５２ｄの数は、複数であってもよい。このようにすれば、切欠部５１の相互に合わさっている面が径方向にずれることをより一層確実に抑制することができる。このようにする場合にあっても、帯状鋼板が螺旋状に加工された際に、相互に対応する凹部と凸部（図５（ｂ）に示す例では、凹部５２ａと凸部５２ｃ、凹部５２ｂと凸部５２ｄ）が相互に合うようにする。すなわち、帯状鋼板が螺旋状に加工された際に、対応する凹部と凸部とが相互に合うようにしていれば、凹部と凸部の数は限定されるものではない。図５（ｂ）に示すようにした場合、螺旋コアに形成される切れ目のそれぞれには、当該切れ目の先端と基端とを相互に結ぶ直線に対し周方向に張り出した部分が複数形成されることになる。

図５（ｃ）に示す切欠部５３では、図２に示した切欠部２４と、凹部と凸部を形成する範囲が異なる。図５（ｃ）に示す例のように、先端部５３ａと基端部５３ｂとを両端とする第１の輪郭部５３ｄの全体に凹部５３ｆが形成され、先端部５３ａと基端部５３ｃとを両端とする第２の輪郭部５３ｅの全体に凸部５３ｇが形成されるようにしてもよい。このようにする場合であっても、帯状鋼板が螺旋状に加工された際に、凹部５３ｆと凸部５３ｇとが相互に合うようにする。すなわち、帯状鋼板が螺旋状に加工された際に、凹部と凸部とが相互に合うようにしてれば、凹部と凸部を形成する範囲は限定されるものではない。図５（ｃ）のようにする場合、螺旋コアに形成される切れ目の、軸心に垂直な方向の形状は、当該切れ目の先端と基端とを相互に結ぶ直線に対し周方向に張り出した部分のみを有する形状になる。
尚、図５に示す例であっても、前述したように、凹凸有輪郭長が凹凸無輪郭長の２倍以下となるようにするのが好ましい。また、切欠部２４の深さＤは、ヨーク部２２の幅方向の長さ１／２倍以上にし、３／４倍以上にするのが好ましく、４／５倍以上にするのがより好ましい。
その他、本実施形態で説明した螺旋コアは、回転電機のステータのコアとしてではなく、ロータのコアとして用いるようにすることもできる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態は、前述した第１の実施形態に対し、切欠部の先端部の形状が異なるだけであり、その他の部分は同一である。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図５に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図６は、回転電機の構成の一例の概略を示す図である。図６は、図１に対応する図である。
図６において、回転電機５０は、ロータ６１と、ロータ１２と、ケース１３とを有している。
図６に示すように、本実施形態では、各スロットの周方向における中央の位置において、ロータ６１の内周面から外周に向かう切れ目６２ａ〜６２ｌが形成されており、且つ、切れ目６２ａ〜６２ｌの先端（外周側の端部）に円柱状又は楕円柱状の孔６３ａ〜６３ｌが形成されている。第１の実施形態と同様に、各切れ目６２ａ〜６２ｌの相互に対向する面は相互に合わさっており、当該面に生じる応力は、（当該領域に生じる応力よりも小さい範囲で）可及的に小さいのが好ましく、０であるのが最も好ましい。また、切れ目６２ａ〜６２ｌの（径方向の）長さは、ロータ６１を形成する際に、ロータ６１としての形状が損なわれない範囲で可及的に長くするのが好ましい。

図７は、螺旋状に加工される前の帯状鋼板の一例の概略を示す図である。図７は、図２に対応する図である。
図７（ａ）に示すように、帯状鋼板７１には、ステータ６１のヨークに対応するヨーク部７２と、ステータ６１のティースに対応するティース部２３ａ〜２３ｅとが形成されており、ヨーク部７２には、切れ目６２及び孔６３に対応する切欠部７３ａ〜７３ｄが形成されている。
第１の実施形態と同様に、切欠部７３は、ヨーク部７２の内側（ヨーク部７２のティース部２３が形成されている側）の端部の位置であって、相互に隣接するティース部２３の中間の位置に形成される。尚、切欠部７２は、スロットに対応する領域の全てに１つずつ形成されている。

図７（ｂ）において、切欠部７３は、最深部に位置する先端部７３ａと、ヨーク部７２の内側の端部（ヨーク部７２の幅方向における他端）に位置する一方の基端部７３ｂとを両端とする第１の輪郭部７３ｄと、先端部７３ａと、ヨーク部７２の内側の端部（ヨーク部７２の幅方向における他端）に位置する他方の基端部２３ｃとを両端とする第２の輪郭部７３ｅと、を有する。

第１の輪郭部７３ｄには、凹部７３ｆが形成されており、第２の輪郭部７３ｅには、凸部７３ｇが形成されている。また、本実施形態では、凹部７３ｆと凸部７３ｇとが形成されていないと仮定したときの切欠部７３の板面方向の形状は、基端部７３ｂ、７３ｃを相互に繋いだ直線を底辺とする二等辺三角形又は正三角形の頂角の領域を円弧状又は楕円弧状とした形状である（図７では、二等辺三角形の頂角の領域を円弧状とした形状とした場合を例に挙げて示している）。また、凹部７３ｆの形状及び大きさと、凸部７３ｇの形状及び大きさは略同じになるようにしている。さらに、帯状鋼板７１を螺旋状に加工した際に、凹部７３ｆと凸部７３ｂとが相互に合わさる位置に、凹部７３ｆと凸部７３ｂとが形成されている。

図７に示す例では、前述した「凹凸無輪郭長」は、先端部７３ａの円弧状の領域の輪郭の長さと、当該円弧状の領域の一方の下端７３ｈと基端部７３ｂとを相互に繋いだ直線の長さと、当該円弧状の領域の他方の下端７３ｉと基端部７３ｂとを相互に繋いだ直線の長さとの和となる。一方、「凹凸有輪郭長」は、切欠部７３の輪郭の長さ（第１の輪郭部７３ｄ及び第２の輪郭部７３ｅを構成する辺の全長）となる。そして、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、凹凸有輪郭長が凹凸無輪郭長の２倍以下となるようにしている。ただし、円弧状の領域の輪郭の長さを「凹凸無輪郭長」及び「凹凸有輪郭長」に含めなくてもよい。

また、ヨーク部７２の内側の端部における切欠部７３の幅（基端部７３ｂ、７３ｃを相互に結ぶ直線の長さ）Ｗは、ステータ７１の外周の長さと内周の長さとの差に応じた（比例した）値になる。また、切欠部７３の深さＤは、ステータ７１を形成する際に、ステータ７１としての形状が損なわれない範囲で可及的に長くするのが好ましい。具体的には、第１の実施形態と同様に、切欠部７３の深さＤを規定することができる。
以上のようにして切欠部７３を形成しても、第１の実施形態で説明した効果を得ることができる。

尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０ 回転電機
１１ ステータ
１２ ロータ
１３ ケース
１４ 回転軸
１５ 切れ目
２１ 帯状鋼板
２２ ヨーク部
２３ ティース部
２４、５１〜５３、７３ 切欠部
２４ａ、５３ａ、７３ａ 先端部
２４ｂ、２４ｃ、５３ｂ、５３ｃ、７３ｂ、７３ｃ 基端部
２４ｄ、５３ｄ、７３ｄ 第１の輪郭部
２４ｅ、５３ｅ、７３ｅ 第２の輪郭部
２４ｆ、５１ａ、５２ａ、５２ｂ、５３ｆ、７３ｆ 凹部
２４ｇ、５１ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５３ｇ、７３ｇ 凸部
３１、３２ 板面形状加工装置
３３ 螺旋加工装置

Claims (10)

1. 回転電機が備えるコアとして螺旋コアを形成するための螺旋コア形成用帯状金属板であって、
   長手方向に延在し、幅方向における一端が直線状であるヨーク部と、
   前記ヨーク部の幅方向における他端に等間隔で形成された複数のティース部と、を有し、
   前記ヨーク部の幅方向における他端の位置であって、相互に隣接する２つの前記ティース部の中間の位置には切欠部が形成され、
   前記切欠部は、最深部に位置する先端部と、前記ヨーク部の幅方向における他端に位置する一方の基端部とを両端とする第１の輪郭部と、前記先端部と、前記ヨーク部の幅方向における他端に位置する他方の基端部とを両端とする第２の輪郭部と、を有し、
   前記第１の輪郭部の少なくとも一部に少なくとも１つの凹部が形成され、前記第２の輪郭部の少なくとも一部に当該凹部に対応する少なくとも１つの凸部が形成され、
   前記一方の基端部と、前記他方の基端部との間の長さは、前記螺旋コアの外周の長さと内周の長さとの差に応じた長さを有し、
   螺旋状に加工されて、前記第１の輪郭部と前記第２の輪郭部とが相互に合わさる際に、当該第１の輪郭部に形成された凹部と、当該第２の輪郭部の当該凹部に対応する位置に形成された凸部とが相互に合うように、当該凹部と当該凸部とが形成されていることを特徴とする螺旋コア形成用帯状金属板。
2. 前記第１の輪郭部には、複数の凹部が形成され、前記第２の輪郭部には、前記第１の輪郭部に形成された凹部と同数の凸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の螺旋コア形成用帯状金属板。
3. 前記切欠部の輪郭の長さである凹凸有輪郭長は、前記凹部と前記凸部とを形成しないと仮定したときの前記切欠部の輪郭の長さである凹凸無輪郭長の２倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の螺旋コア形成用帯状金属板。
4. 前記切欠部の深さは、前記ヨーク部の幅方向における長さの４／５倍以上であり、且つ、前記ヨーク部の幅方向における長さ未満であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の螺旋コア形成用帯状金属板。
5. 帯状金属板をその板面方向に湾曲させて螺旋状に加工されてなる回転電機の螺旋コアであって、
   周方向に延在するヨークと、当該ヨークの内周側の端部から軸心の方向に延在し、当該ヨークの内周方向において略等間隔に位置する複数のティースと、を有し、
   前記ヨークの内周側の端部の位置であって、相互に隣接する２つの前記ティースの中間の位置に、前記ヨークの内周面から外周面に向かう切れ目が形成されており、
   前記切れ目の相互に対向する面は合わさっており、
   前記切れ目の、軸心に垂直な方向の形状は、当該切れ目の先端と基端とを相互に結ぶ直線に対し周方向に張り出した部分を有する形状であることを特徴とする回転電機の螺旋コア。
6. 前記切れ目の、軸心に垂直な方向の形状は、当該切れ目の先端と基端とを相互に結ぶ直線に対し周方向に張り出した部分を複数有する形状であることを特徴とする請求項５に記載の回転電機の螺旋コア。
7. 前記切れ目の、軸心に垂直な方向の長さである張出有輪郭長は、軸心に垂直な方向の形状が前記切れ目の先端と基端とを相互に結ぶ直線であると仮定したときの切れ目の、軸心に垂直な方向の長さである張出無輪郭長の２倍以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載の回転電機の螺旋コア。
8. 前記切れ目の深さは、前記ヨークの径方向の長さの４／５倍以上であり、且つ、前記ヨークの径方向の長さ未満であることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の回転電機の螺旋コア。
9. 請求項１〜４の何れか１項に記載の螺旋コア形成用帯状金属板を、その板面方向に湾曲させて螺旋状に加工することにより請求項５〜８の何れか１項に記載の回転電機の螺旋コアを製造する螺旋コアの製造方法であって、
   帯状金属板を切断して前記螺旋コア形成用帯状金属板を形成する板面形状加工工程と、
   前記螺旋コア形成用帯状金属板を、その板面方向に湾曲させて螺旋状に加工する螺旋加工工程と、を有し、
   前記螺旋加工工程は、前記螺旋コア形成用帯状金属板を、その板面方向に湾曲させて螺旋状に加工して、前記第１の輪郭部と前記第２の輪郭部とを相互に合わせる際に、当該第１の輪郭部に形成された凹部と、当該第２の輪郭部の当該凹部に対応する位置に形成された凸部とを相互に合わせるようにすることを特徴とする螺旋コアの製造方法。
10. 前記板面形状加工工程は、前記ヨーク部と前記複数のティース部とを形成する工程と、
    前記ヨーク部と前記複数のティース部とが形成された後に、前記凹部と前記凸部とを有する前記切欠部を所定個数ずつ形成する工程と、を有し、
    前記螺旋加工工程は、前記切欠部が形成された部分から順に前記螺旋コア形成用帯状金属板を螺旋状に加工することを特徴とする請求項９に記載の螺旋コアの製造方法。

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