JP2013038853A - 積層鉄心 - Google Patents

Abstract

【課題】各コア片回動時の摩擦を抑えるとともに、磁路抵抗を低減した積層鉄心を得る。
【解決手段】第１コア片２１Ａからなる第１コアシート２２Ａを１枚又は複数枚重ねて形成される第１コア部材２Ａと、第２コア片２１Ｂからなる第２コアシート２２Ｂを１枚又は複数枚重ねて形成される第２コア部材２Ｂとが、第１コア部材２Ａの各第１コア片２１Ａ間位置と第２コア部材２Ｂの各第２コア片２１Ｂ間位置とを長手方向にずらして、各第１、第２コア片２１Ａ、２１Ｂの積層方向に相隣る縁部２５Ａ、２５Ｂ同士が重なり合うように交互に積層され、縁部２５Ａ、２５Ｂに連結手段２６Ａ、２６Ｂを備えている。積層方向上下端側に配置される第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂを形成する第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂの枚数は、中央部に配置されるものよりも多い。
【選択図】図４

Description

この発明は、回転電機の固定子鉄心を構成する積層鉄心の構造に関し、特に積層鉄心の磁気特性や組立作業性の改善に関するものである。

従来の鉄心装置は、板状の第１コア片を複数個連続的に配列する第１コア部材と、板状の第２コア片を複数個連続的に配列する第２コア部材とが、積層方向に交互に、上記第１コア部材の各第１コア片間位置と上記第２コア部材の各第２コア片間位置とが長手方向にずれて、上記各コア片の積層方向に相隣る縁部同士が重なり合うように積層され、相隣る各コア片の縁部同士を連結する連結手段が設けられ、上記連結手段で上記各コア片を回動させることにより環状又は矩形状に形成されている。そして第１コア部材と第２コア部材とを１枚ずつ、または複数の同一枚数ずつ交互に積層している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２０１４５８号公報

上記従来の鉄心装置は、第１コア部材と第２コア部材を同一枚数ずつ交互に積層する構成である。例えば第１コア部材と第２コア部材とを１枚ずつ交互に積層する場合など、全ての第１コア部材と第２コア部材の枚数を等しく少なく積層した構造では、連結手段により各コア片を回動するときの摩擦が大きくなり、鉄心装置の寸法精度や組立作業性が悪化するという問題があった。また仮に、第１コア部材と第２コア部材の枚数を等しく多く積層すれば、磁路抵抗が増加し磁気特性が悪化するという問題が生じる。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、連結手段により各コア片を回動する際の摩擦を抑えるとともに、磁路抵抗を低減した積層鉄心を得ることを目的とする。

この発明に係る積層鉄心は、複数の板状の第１コア片を連続的に配列してなる第１コアシートを１枚又は複数枚重ねて形成される第１コア部材と、複数の板状の第２コア片を連続的に配列してなる第２コアシートを１枚又は複数枚重ねて形成される第２コア部材とが、上記第１コア部材の各第１コア片間位置と上記第２コア部材の各第２コア片間位置とを長手方向にずらして、上記各第１コア片と上記各第２コア片との積層方向に相隣る縁部同士が重なり合うように交互に積層され、上記第１、第２コア片の重なり合う縁部に上記縁部同士を回動自在に連結する連結手段を備えている。そして、上記第１、第２の各コア部材を形成する上記第１、第２コアシートの枚数は、上記各コア部材の積層位置によって異なる箇所がある。

この発明の積層鉄心は、複数の板状の第１コア片を連続的に配列してなる第１コアシートを１枚又は複数枚重ねて形成される第１コア部材と、複数の板状の第２コア片を連続的に配列してなる第２コアシートを１枚又は複数枚重ねて形成される第２コア部材とが、上記第１コア部材の各第１コア片間位置と上記第２コア部材の各第２コア片間位置とを長手方向にずらして、上記各第１コア片と上記各第２コア片との積層方向に相隣る縁部同士が重なり合うように交互に積層され、上記第１、第２コア片の重なり合う縁部に上記縁部同士を回動自在に連結する連結手段を備え、上記第１、第２の各コア部材を形成する上記第１、第２コアシートの枚数は、上記各コア部材の積層位置によって異なる箇所があるので、連結手段による各コア片の回動時の摩擦を抑制して積層鉄心の組立作業性を向上させるとともに、磁路抵抗を低減して磁気特性の高い積層鉄心を得ることができる。

この発明の実施の形態１における積層鉄心からなる回転電機の固定子鉄心の構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態１における積層鉄心の構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態１における積層鉄心を形成する第１コア部材と第２コア部材の構成を示す平面図である。 図２の積層鉄心のＸ−Ｘ線に沿う部分断面図である。 この発明の実施の形態２における積層鉄心からなる回転電機の固定子鉄心の構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態２における積層鉄心の展開した状態を示す平面図である。 図５の積層鉄心のＹ−Ｙ線に沿う部分断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における積層鉄心１からなる回転電機の固定子鉄心１００の構成を示す平面図、図２は積層鉄心１の構成を示す平面図、図３は積層鉄心１を形成する第１コア部材２Ａと第２コア部材２Ｂの構成を示す平面図、図４は図２の積層鉄心１のＸ−Ｘ線に沿う部分断面図であり、隣接するコア片の連結部分を示す。
図１に示すように、回転電機の固定子鉄心１００は、複数の積層鉄心１（ここでは６個）を環状に配置して形成されている。

このような積層鉄心１は、図２〜図４に示すように、複数の第１コア片２１Ａを連続的に配列してなる第１コアシート２２Ａを１枚又は複数枚重ねて形成される第１コア部材２Ａと、複数の第２コア片２１Ｂを連続的に配列してなる第２コアシート２２Ｂを１枚又は複数枚重ねて形成される第２コア部材２Ｂとが交互に積層されることにより形成されている。なお、図２は、図３に示す第１コア部材２Ａと第２コア部材２Ｂとを積層して形成した積層鉄心１の平面図であり、図面上には積層方向上端側に配置される第１コア部材２Ａが見えている。

第１コア片２１Ａはバックヨーク部２３Ａとバックヨーク部２３Ａの中央部から突出したティース部２４Ａとを備え、バックヨーク部２３Ａの一方側の縁部２５Ａ（図３中右側）の表面には連結手段２６Ａとしての凹部２６０Ａが形成され、裏面には連結手段２６Ａとしての凸部２６１Ａが形成されている。そして、縁部２５Ａの端面２７Ａは略凸円弧状に形成され、他方側の端面２８Ａは一方側の端面２７Ａと係合する略凹円弧状に形成されている。
このような第１コア片２１Ａを６個使用し、バックヨーク部２３Ａの各端面２７Ａ、２８Ａを介して連続的に配列することにより第１コアシート２２Ａは構成されている。第１コアシート２２Ａの両端となる第１コア片２１Ａの端面２９Ａは直線状に形成され、積層鉄心１の端部１１を形成している。

第２コア片２１Ｂは第１コア片２１Ａとほぼ同様の構成であるが、連結手段２６Ｂの配置が第１コア片２１Ａの場合とは逆である。すなわち、第２コア片２１Ｂはバックヨーク部２３Ｂとティース部２４Ｂとを備え、連結手段２６Ｂとしての凹部２６０Ｂおよび凸部２６１Ｂはバックヨーク部２３Ｂの他方側の縁部２５Ｂ（図３中左側）に設けられている。凹部２６０Ｂは縁部２５Ｂの表面に、凸部２６１Ｂは縁部２５Ｂの裏面に設けられている。そして、縁部２５Ｂの端面２７Ｂは略凸円弧状に形成され、一方側の端面２８Ｂは他方側の端面２７Ｂと係合する略凹円弧状に形成されている。
このような第２コア片２１Ｂを６個使用し、バックヨーク部２３Ｂの各端面２７Ｂ、２８Ｂを介して連続的に配列することにより第２コアシート２２Ｂは構成されている。第２コアシート２２Ｂの両端となる第２コア片２１Ｂの端面２９Ｂは直線状に形成され、積層鉄心１の端部１１を形成している。

積層鉄心１は、第１コア部材２Ａと第２コア部材２Ｂとが交互に積層されることにより形成されるが、その際、第１コア部材２Ａの各第１コア片２１Ａ間の位置（すなわち第１コア片２１Ａの端面２７Ａ、２８Ａ間の位置）と、第２コア部材２Ｂの各第２コア片２１Ｂ間の位置（すなわち第２コア片２１Ｂの端面２７Ｂ、２８Ｂ間の位置）とが長手方向にずらされ、第１コア片２１Ａと第２コア片２１Ｂとの積層方向に相隣る縁部２５Ａ、２５Ｂ同士が重なり合うように交互に積層される。
そして、第１コア片２１Ａと第２コア片２１Ｂとの重なり合う縁部２５Ａ、２５Ｂに設けられた凹部２６０Ａと凸部２６１Ｂとが、または凸部２６１Ａと凹部２６０Ｂとが嵌合されることにより、縁部２５Ａ、２５Ｂ同士が回動自在に連結される。すなわち、積層方向に相隣る第１コア片２１Ａと第２コア片２１Ｂとが連結手段２６Ａ、２６Ｂにより回動自在に連結される。
なお、各第１、第２コア片２１Ａ、２１Ｂのティース部２４Ａ、２４Ｂの表裏面には、図示しない結合用凹凸部が設けられており、積層方向上下の各コア片２１Ａ、２１Ｂの凹凸部を嵌め合うことで積層方向の固着を行っている。
また、複数枚の第１コアシート２２Ａから形成される第１コア部材２Ａでは、連結手段２６Ａとして設けられた凹部２６０Ａ、凸部２６１Ａを上下で嵌合させることで、第１コア部材２Ａ内の第１コア片２１Ａ同士の積層方向間の固着を図っている。同様に複数枚の第２コアシート２２Ｂから形成される第２コア部材２Ｂでは、連結手段２６Ｂとして設けられた凹部２６０Ｂと凸部２６１Ｂを上下で嵌合させることで、第２コア部材２Ｂ内の第２コア片２１Ｂ同士の積層方向間の固着を図っている。

積層鉄心１を構成する第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂをそれぞれ形成する第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂの枚数は、各コア部材２Ａ、２Ｂの積層位置によって異なる箇所がある。本実施の形態１では、積層方向上側から３枚の第１コアシート２２Ａを重ねた第１コア部材２Ａ、３枚の第２コアシート２２Ｂを重ねた第２コア部材２Ｂ、１枚の第１コアシート２２Ａからなる第１コア部材２Ａ、１枚の第２コアシート２２Ｂからなる第２コア部材２Ｂ、１枚の第１コアシート２２Ａからなる第１コア部材２Ａ、１枚の第２コアシート２２Ｂからなる第２コア部材２Ｂ、３枚の第１コアシート２２Ａを重ねた第１コア部材２Ａ、３枚の第２コアシート２２Ｂを重ねた第２コア部材２Ｂにより積層鉄心１が形成されている。

このように構成される積層鉄心１を６個使用し、これらの積層鉄心１の連結手段２６Ａ、２６Ｂを回動させて環状に配置し、隣接する積層鉄心１の端部１１同士を溶接等により接合して固定子鉄心１００が形成される。
なお、積層鉄心１を構成する第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂの積層数、第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂを構成する第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂの枚数、第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂを構成する第１、第２コア片２１Ａ、２１Ｂの数は上記構成に限られるものではなく、また、固定子鉄心１００を構成する積層鉄心１の数や、ティース部２４の数もこれに限られるものではない。
また、本実施の形態１では連結手段２６Ａ、２６Ｂは、凹部２６０Ａと凸部２６１Ｂとの嵌合、または凸部２６１Ａと凹部２６０Ｂとの嵌合による構成としたが、これに限られるものではなく、例えば縁部２５Ａ、２５Ｂに貫通孔を設けこの貫通孔にピン部材を挿入することにより連結する構成としてもよい。

ここで、形成する第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂの枚数が多い第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂが配置される箇所では、枚数が少ない第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂが配置される場合に比べて、第１コア片２１Ａと第２コア片２１Ｂとを連結手段２６Ａ、２６Ｂにて回動させる際の積層間の摩擦が減少し、積層鉄心１を変形させる際に必要なトルクを小さくすることができ、組立作業性を向上させることができる。
また、第１コア片２１Ａと第２コア片２１Ｂとの重なり合う縁部２５Ａ、２５Ｂにおいては磁路が積層方向にも形成されるため、第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂの枚数が少ない第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂが配置される箇所では、コアシート２２Ａ、２２Ｂの枚数が多い第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂが配置される箇所に比べて磁路抵抗の増加が抑制され、磁気性能を向上させることができる。
本実施の形態１の積層鉄心１は、積層鉄心１を構成する全ての第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂを同一枚数の第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂから構成するのではなく、各コア部材２Ａ、２Ｂの積層位置によって各コア部材２Ａ、２Ｂを構成する第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂの枚数が異なる箇所があるため、各コア部材２Ａ、２Ｂを構成する第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂの枚数が多い場合と少ない場合の双方の効果を得ることができ、連結手段による第１、第２コア片２１Ａ、２１Ｂの回動時の摩擦を抑制して積層鉄心の組立作業性を向上させるとともに、磁路抵抗を低減して磁気特性の高い積層鉄心を得ることができる。

特に本実施の形態１では、積層鉄心１の積層方向上下端側に配置される第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂを形成する第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂの枚数を多くしたため（ここでは３枚）、積層間の割れや剥がれにより積層隙間が生じやすい上下端側の第１、第２コア片２１Ａ、２１Ｂにおいて、回動時の摩擦を小さくして積層隙間の発生を抑制することができる。これにより積層鉄心１の歪みを低減し寸法精度を向上させることができる。
また、積層鉄心１の寸法精度が向上するため端部１１にズレや歪みが生じることを防止できる。これにより、固定子鉄心１００を形成する際、隣接する積層鉄心１の端部１１同士を確実に突き合わせることができ、端部１１同士を溶接等により連結する時の作業性改善や溶接強度の向上を図ることができる。

また、本実施の形態１では、積層鉄心１の積層方向中央部に配置される第１、第２コア部材２Ａ、２Ｂを形成する第１、第２コアシート２２Ａ、２２Ｂの枚数を少なくしている（ここでは１枚）。積層鉄心１は、積層方向上下端側で磁束が漏れやすく、積層方向上下端よりも中央側の方が磁束量が増える。本実施の形態１の構成は、磁束量の多い積層鉄心１の積層方向中央部において磁束を効率よく利用でき、より磁気性能を向上させることができる。そして、磁束が漏れる積層鉄心１の上下端側では回動時の摩擦の減少を図ることができる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２における積層鉄心１０からなる回転電機の固定子鉄心１１０の構成を示す平面図、図６は積層鉄心１０を展開した状態を示す平面図であり、図７は図５の積層鉄心１０のＹ−Ｙ線に沿う部分断面図であり、隣接するコア片の連結部分を示す。
実施の形態１では６個の積層鉄心１を環状に配置することにより固定子鉄心１００を構成していたが、本実施の形態２では１個の積層鉄心１０により固定子鉄心１１０を構成している。また、第１、第２コア部材２０Ａ、２０Ｂを構成する第１、第２コアシート２２０Ａ、２２０Ｂの枚数、および第１、第２コアシート２２０Ａ、２２０Ｂを構成する第１、第２コア片２１Ａ、２１Ｂの個数が実施の形態１とは異なっている。なお、上記実施の形態１と同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。

積層鉄心１０は、９個の第１、第２コア片２１Ａ、２１Ｂを連続的に配列して構成された第１、第２コアシート２２０Ａ、２２０Ｂから形成される第１、第２コア部材２０Ａ、２０Ｂを交互に積層して構成されている。
そして、積層鉄心１０は積層方向上側から５枚の第１コアシート２２０Ａを重ねた第１コア部材２０Ａ、３枚の第２コアシート２２０Ｂを重ねた第２コア部材２０Ｂ、１枚の第１コアシート２２０Ａからなる第１コア部材２０Ａ、１枚の第２コアシート２２０Ｂからなる第２コア部材２０Ｂ、１枚の第１コアシート２２０Ａからなる第１コア部材２０Ａ、１枚の第２コアシート２２０Ｂからなる第２コア部材２０Ｂ、２枚の第１コアシート２２０Ａを重ねた第１コア部材２０Ａ、３枚の第２コアシート２２０Ｂを重ねた第２コア部材２０Ｂにより形成されている。

上記実施の形態１で記載の通り、積層方向上下端側では積層間の割れや剥がれにより積層隙間が生じやすいが、上端側と下端側を比較すると、下端側は割れや剥がれが生じても上に積み重なった第１、第２コア片２１Ａ、２１Ｂの荷重により加圧され積層隙間の発生が軽減され、上端側は積層隙間の発生が著しい。そして、上端側に積層隙間が発生すると再度加圧する等の手直し作業が必要となり作業性が悪くなる。
本実施の形態２の積層鉄心１０は、積層方向上端側に配置される第１コア部材２０Ａを形成するコアシート２２０Ａの枚数（ここでは５枚）が、積層方向下端側に配置される第２のコア部材２０Ｂを形成するコアシート２２０Ｂの枚数（ここでは３枚）よりも多いので、上記実施の形態１の効果に加え、積層隙間がより発生しやすい上端側での積層隙間の発生をより抑制し、手直し作業をなくして生産性を向上できる。

また、本実施の形態２では固定子鉄心１１０は１個の積層鉄心１０を一円にして構成されているため歪みが一箇所に片寄って表れ、実施の形態１の場合よりも積層鉄心１０の端部１１の歪みやズレが顕著である。しかし、積層方向上下端側に配置される第１、第２コア部材２０Ａ、２０Ｂを形成する第１、第２コアシート２２０Ａ、２２０Ｂの枚数を多くすることによる積層鉄心１０の寸法精度の向上により、端部１１の歪みやズレを防止することができる。これにより端部１１同士をきれいに揃えて突き合わせることができ、端部１１同士を溶接等により連結する際の作業性改善や溶接強度の向上を図ることができる。

なお、積層鉄心１０を構成する第１、第２コア部材２０Ａ、２０Ｂの積層数、第１、第２コア部材２０Ａ、２０Ｂを構成する第１、第２コアシート２２０Ａ、２２０Ｂの枚数、第１、第２コアシート２２０Ａ、２２０Ｂを構成する第１、第２コア片２１Ａ、２１Ｂの数は上記構成に限られるものではなく、また、固定子鉄心１１０を構成するティース部２４の数もこれに限られるものではない。

１，１０ 積層鉄心、２Ａ 第１コア部材、２Ｂ 第２コア部材、
２０Ａ 第１コア部材、２０Ｂ 第２コア部材、２１Ａ 第１コア片、
２１Ｂ 第２コア片、２２Ａ 第１コアシート、２２Ｂ 第２コアシート、
２５Ａ，２５Ｂ 縁部、２６，２６Ａ，２６Ｂ 連結手段、２２０Ａ 第１コアシート、
２２０Ｂ 第２コアシート、２６０Ａ，２６０Ｂ 凹部、２６１Ａ，２６１Ｂ 凸部。

Claims (4)

1. 複数の板状の第１コア片を連続的に配列してなる第１コアシートを１枚又は複数枚重ねて形成される第１コア部材と、複数の板状の第２コア片を連続的に配列してなる第２コアシートを１枚又は複数枚重ねて形成される第２コア部材とが、上記第１コア部材の各第１コア片間位置と上記第２コア部材の各第２コア片間位置とを長手方向にずらして、上記各第１コア片と上記各第２コア片との積層方向に相隣る縁部同士が重なり合うように交互に積層され、
   上記第１、第２コア片の重なり合う縁部に上記縁部同士を回動自在に連結する連結手段を備え、
   上記第１、第２の各コア部材を形成する上記第１、第２コアシートの枚数は、上記各コア部材の積層位置によって異なる箇所があることを特徴とする積層鉄心。
2. 上記積層鉄心を構成する上記第１、第２の各コア部材のうち、積層方向上下端側に配置されるコア部材を形成する上記第１、第２コアシートの枚数は、積層方向中央部に配置されるコア部材を形成する上記第１、第２コアシートの枚数よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の積層鉄心。
3. 上記積層鉄心を構成する上記第１、第２の各コア部材のうち、積層方向上端側に配置されるコア部材を形成する上記第１、第２コアシートの枚数は、積層方向下端側に配置されるコア部材を形成する上記第１、第２コアシートの枚数よりも多いことを特徴とする請求項１または２に記載の積層鉄心。
4. 上記連結手段は、上記第１、第２コア片の縁部の重なり合う面にそれぞれ設けられ互いに嵌合される凹部および凸部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層鉄心。

Images