JP2013135543A - 積層鉄心 - Google Patents

Abstract

【課題】生産効率を向上すると共に、鉄損を抑制することのできる積層鉄心を提供する。
【解決手段】積層鉄心１は、複数の鉄心片１０を積層してなる。積層鉄心１は、円環状をなすバックヨーク部２と、該バックヨーク部２の内周側面から突出形成される複数のティース部３と、上記バックヨーク部２の外周側面に形成される複数の耳金部４とを備えている。バックヨーク部２の周方向の３箇所において積層方向にかしめられたかしめ部２１と、バックヨーク部２における外周側面の３箇所に形成された溶接部２２とによって、複数の鉄心片１０を積層固定してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の鉄心片を積層して形成された積層鉄心に関する。

モータや発電機等の回転電機に用いられる鉄心としては、磁性体からなる鉄心片を複数積層して形成された積層鉄心が知られている。この積層鉄心は、積層される複数の鉄心片の間を絶縁する絶縁層を設けることにより鉄損を低減し、回転電機の効率を向上することができる。

積層鉄心において、複数の鉄心片を積層固定する構造としては、かしめや溶接を用いた構造が知られている。また、特許文献１及び特許文献２には、複数の鉄心片をかしめにより積層固定した積層ブロックを形成し、この積層ブロックをさらに複数積み重ねると共に、積層ブロック同士を溶接により一体に固定してなる積層鉄心が示されている。

特開２００７−１５９３００号公報 特開２０１０−１５４５８９号公報

しかしながら、上述した積層鉄心においては以下の問題点がある。
複数の鉄心片をかしめのみにより積層固定して形成した積層鉄心は、鉄心片同士に所望の連結力を付与しようとした際に、積層鉄心の鉄損が増大するおそれがある。すなわち、かしめを施すことによって複数の鉄心片の間に形成された絶縁層の一部が破壊され、鉄心片同士が導通することにより鉄損が増大する。この鉄損はかしめの数が多いほど大きくなる傾向にある。また、積層鉄心における鉄心片同士の連結力を大きくするためには、かしめの数を増やす必要がある。したがって、鉄心片同士の連結力を増大するためにかしめの数を増やせば増やすほど、積層鉄心の鉄損が増大する。

また、複数の鉄心片を溶接のみにより積層固定する場合は、プレス工程において形成された複数の鉄心片よりなる溶接前の積層鉄心を、溶接工程まで移動して溶接を行う。この溶接工程までの移動の間に複数の鉄心片の間に位置ずれが生じることがある。そのため、溶接工程にて溶接を行う前に複数の鉄心片を周方向及び径方向に整列する必要がある。したがって、溶接のみによって積層固定する場合には、鉄心片の整列を行う作業を追加することにより、積層鉄心の生産工数が増大し生産効率が低下する。

一方、かしめと溶接固定の両方を採用することは、鉄心片同士の連結力向上、つまり積層固定の安定性向上に有効であるが、生産効率及び鉄損抑制を両立した上での積層固定の安定性向上を図るために最も適した構造については、未だ解明されていない。

本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、積層固定の安定性を確保した上で、生産効率を向上すると共に、鉄損を抑制することのできる積層鉄心を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、複数の鉄心片を積層してなる積層鉄心であって、
円環状をなすバックヨーク部と、
該バックヨーク部の内周側面から突出形成される複数のティース部と、
上記バックヨーク部の外周側面に形成される複数の耳金部とを備えており、
上記バックヨーク部の周方向の２〜４箇所において積層方向にかしめられたかしめ部と、上記バックヨーク部における外周側面の２〜４箇所に形成された溶接部とによって、上記複数の鉄心片を積層固定してあることを特徴とする積層鉄心にある（請求項１）。

上記積層鉄心は、上記かしめ部の数を２〜４箇所に制限し、かつ上記溶接部の数を２〜４箇所に制限している。これにより、積層固定の安定性、生産効率の向上及び鉄損の抑制の全てを実現することができる。

すなわち、上記かしめ部と上記溶接部の両方を採用したことにより、まずは生産効率の向上を図ることができる。積層鉄心の製造過程において、先に上記かしめ部によって上記複数の鉄心片を積層固定することにより、その後の溶接工程への移動の間に、上記複数の鉄心片がばらけたり、ずれたりすることを防止することができる。また、上記複数の鉄心片のずれを防止することにより、上記溶接部を形成する前に、上記複数の鉄心片をあらためて整列する必要がなくなり、上記積層鉄心の生産効率を向上することができる。

また、上記鉄心片同士の連結力は、上記かしめ部の連結力と上記溶接部の連結力とを合わせたものとなる。そのため、上記かしめ部と上記溶接部の数を制限しても、積層固定の安定性を向上させることができる。さらに、上記かしめ部と上記溶接部とに連結力を分散することにより、上記かしめ部の数を低減することができる。それゆえ、上記積層鉄心の鉄損を低減することができる。

以上のごとく、上記積層鉄心によれば、積層固定の安定性を確保した上で、生産効率を向上すると共に、鉄損を抑制することのできる積層鉄心を提供することができる。

実施例１における、積層鉄心を示す説明図。 実施例１における、積層鉄心を示す平面図。 図２のＡ−Ａ線矢視相当の部分拡大断面図。 実施例２における、積層鉄心を示す平面図。 実施例３における、積層鉄心を示す平面図。

上記積層鉄心においては、上述したごとく、上記かしめ部の数を２〜４箇所に制限している。上記かしめ部の数が２箇所未満の場合には、上記かしめ部による上記鉄心片同士の連結力が小さく、上記溶接部を形成する前の状態の上記積層鉄心において、上記鉄心片がずれたり、ばらけたりするおそれがある。また、上記かしめ部の数が４箇所を超える場合には、上記積層鉄心の鉄損が大きくなるため好ましくない。

また、上述したごとく、上記溶接部の数を２〜４箇所に制限している。上記溶接部の数が２箇所未満の場合には、上記溶接部による上記鉄心片同士の連結力が小さく、完成状態の上記積層鉄心において、上記鉄心片がずれたり、ばらけたりするおそれがある。また、上記かしめ部と併用しているため、上記溶接部の数は４箇所で十分であり、これを超えても、上記鉄心片同士の連結力向上によるさらなる実質的効果は少ない。

また、上記かしめ部は、円周方向において等間隔に形成することができる（請求項２）。この場合には、上記積層鉄心の上記バックヨーク部上に、上記かしめ部を均等に配置することができる。これにより、上記かしめ部の連結力を上記積層鉄心上にバランスよく分配し、安定して積層固定することができる。

また、上記溶接部は、円周方向において等間隔に形成することができる（請求項３）。この場合には、上記積層鉄心の上記バックヨーク部上に、上記溶接部を均等に配置することができる。これにより、上記溶接部の連結力を上記積層鉄心上にバランスよく分配し、安定して積層固定することができる。

また、上記かしめ部は、上記耳金部の数と同数又は整数倍した数を形成することができる（請求項４）。この場合には、上記複数の鉄心片を所定枚数積層してなる積層ブロックを適宜、上記耳金部の配置に応じた角度だけ回転させてから積層する転積を行うことができる。したがって、上記鉄心片が幅方向の位置において厚さのばらつきがある場合でも上記積層鉄心全体の厚さを容易に均一化することができる。

また、上記溶接部は、上記耳金部の数と同数又は整数倍した数を形成することができる（請求項５）。上記積層鉄心においては、上記溶接部の溶け込みを向上するために上記バックヨーク部の外周側面に溶接溝を形成する場合がある。この溶接溝は、外周外形に凹部を形成した上記積層鉄心を複数枚積層し、凹部が積層方向に連なることによって形成される。このような場合においても、上記溶接部の数を上記のごとく耳金部の数と関連させることによって、上記積層鉄心の製造時に上記転積を採用することができる。したがって、上記鉄心片が幅方向の位置において厚さのばらつきがある場合でも上記積層鉄心全体の厚さを容易に均一化することができる。

（実施例１）
積層鉄心にかかる実施例について、図１〜図３を参照して説明する。
積層鉄心１は、複数の鉄心片１０を積層してなる。積層鉄心１は、円環状をなすバックヨーク部２と、該バックヨーク部２の内周側面から突出形成される複数のティース部３と、上記バックヨーク部２の外周側面に形成される３つの耳金部４とを備えている。バックヨーク部２の周方向の３箇所において積層方向にかしめられたかしめ部２１と、バックヨーク部２における外周側面の３箇所に形成された溶接部２２とによって、複数の鉄心片１０を積層固定してなる。

以下、本例の積層鉄心１について、さらに詳細に説明する。
積層鉄心１は、図１〜図３に示すごとく、複数の鉄心片１０を積層して形成されており、円環状のバックヨーク部２と、バックヨーク部２の内周側面に突出して形成された複数のティース部３と、バックヨーク部２の外周側面に突出して形成された３つの耳金部４とを備えている。

鉄心片１０は、両面に絶縁膜を形成したシート状の電磁鋼板をプレス機によって打ち抜き加工することにより形成されている。鉄心片１０の外形は、図１及び図２に示すごとく、積層鉄心１の積層方向から見た外形と同形状をなしている。複数の鉄心片１０は、積層鉄心１におけるバックヨーク部２に形成されたかしめ部２１と溶接部２２とによって積層固定されている。尚、本例の積層鉄心１においては、鉄心片１０の積層枚数を４５０枚とした。

鉄心片１０は、１５０枚毎に第１積層ブロック〜第３積層ブロックの３つのブロックを設定し、第１積層ブロック〜第３積層ブロックを転積してある。第２積層ブロックの鉄心片１０は、その中心軸を回転中心とし、第１積層ブロックに対して１２０°回転して積層される。また、第３積層ブロックの鉄心片１０は、その中心軸を回転中心とし、第１積層ブロックに対して、第２積層ブロックの回転方向と同方向に２４０°回転して積層される。尚、本例においては、後述のごとく、鉄心片１０に形成されたダボ部１０１、溶接凹部１０５及び耳金部４は、それぞれ１２０°の間隔で等間隔に配されている。したがって、上記のごとく転積を行った場合においても、隣り合う鉄心片１０におけるダボ部１０１、溶接凹部１０５及び耳金部４の位置は、積層方向に連なって配されている。

図１及び図２に示すごとくバックヨーク部２は、略円環状をなしており、バックヨーク部上において積層方向にかしめられたかしめ部２１と、バックヨーク部２の外周側面に形成された溶接部２２とを有している。
かしめ部２１は、バックヨーク部２上に配された同一円周上の３箇所において、積層方向にかしめられて形成されている。周方向に隣り合うかしめ部２１は、互いに１２０°の角度で等間隔に形成されている。

また、かしめ部２１は、図１〜図３に示すごとく、鉄心片１０が有するダボ部１０１を用いて形成されている。図３に示すごとく、ダボ部１０１は、かしめ部２１に対応した位置にエンボス状に形成されており、嵌合凸部１０２と嵌合凹部１０３とを備えている。プレス装置（図示略）により成形された鉄心片１０は積層ダイ（図示略）へと送られ、位置合わせされながら積層される。このとき、積層方向に隣り合う鉄心片１０のダボ部１０１において、嵌合凸部１０２と嵌合凹部１０３とが対向するように配される。

積層ダイにおいて、鉄心片１０の積層枚数が所定の枚数となった後、プレス機によってダボ部１０１を押圧し、隣り合う鉄心片１０における嵌合凸部１０２と嵌合凹部１０３とを嵌合させることにより、かしめ部２１が形成される。なお、最下面に配される鉄心片１０においては、かしめ部２１に対応する位置に嵌合孔１０４を形成してあり、隣り合う鉄心片１０の嵌合凹部１０３が嵌合孔１０４と嵌合することによりかしめ部２１を形成しており、下面に嵌合凹部１０３が突出しない。
上記のごとく、３箇所にかしめ部２１を形成した積層鉄心１は、溶接工程へと移動され、溶接部２２が形成される。

図１及び図２に示すごとく、溶接部２２は、バックヨーク部２の外周側面において積層方向に沿って形成された３つの溶接溝２３上に形成されている。隣り合う溶接溝２３は、互いに１２０°の角度で等間隔に形成されている。溶接部２２は、溶接溝２３をＴＩＧ溶接によって線状に溶接して形成されている。
溶接溝２３は、鉄心片１０の外周において溶接溝２３と対応する位置に形成された溶接凹部１０５からなり、複数の鉄心片１０を積層して溶接凹部１０５を連ねることによって溝形状をなしている。

図１及び図２に示すごとく、バックヨーク部２の内周側には、櫛歯状に形成された複数のティース部３が形成されている。
また、同図に示すごとく、バックヨーク部２の外周側面には、３つの耳金部４が形成されている。隣り合う耳金部４は、互いに１２０°の角度で等間隔に形成されている。耳金部４は、バックヨーク部２の外周側面から外側に向かって突出して形成された略山型形状をなすと共に、積層方向に貫通したボルト挿通用の固定孔４１が形成されている。

次に、本例の作用効果について説明する。
積層鉄心１は、かしめ部２１の数を３箇所に制限し、かつ溶接部２２の数を３箇所に制限している。これにより、積層鉄心１における積層固定の安定性、生産効率の向上及び鉄損の抑制の全てを実現することができる。

すなわち、かしめ部２１と溶接部２２の両方を採用したことにより、まずは生産効率の向上を図ることができる。積層鉄心１の製造過程において、先にかしめ部２１によって複数の鉄心片１０を積層固定することにより、その後の溶接工程への移動の間に、複数の鉄心片１０がばらけたり、ずれたりすることを防止することができる。また、複数の鉄心片１０のずれを防止することにより、溶接部２２を形成する前に、複数の鉄心片１０をあらためて整列する必要がなくなり、積層鉄心１の生産効率を向上することができる。

また、鉄心片１０同士の連結力は、かしめ部２１の連結力と溶接部２２の連結力とを合わせたものとなる。そのため、かしめ部２１と溶接部２２の数を制限しても、積層固定の安定性を向上させることができる。さらに、かしめ部２１と溶接部２２とに連結力を分散することにより、かしめ部２１の数を低減することができる。それゆえ、積層鉄心１の鉄損を低減することができる。

積層鉄心１において、かしめ部２１は、円周方向において等間隔に形成してある。そのため、積層鉄心１のバックヨーク部上に、かしめ部２１を均等に配置することができる。これにより、かしめ部２１の連結力を積層鉄心１上にバランスよく分配し、安定して積層固定することができる。

また、溶接部２２は、円周方向において等間隔に形成してある。そのため、積層鉄心１のバックヨーク部上に、溶接部２２を均等に配置することができる。これにより、溶接部２２の連結力を積層鉄心１上にバランスよく分配し、安定して積層固定することができる。

また、かしめ部２１の数及び溶接部２２の数は、耳金部４の数と同数としてある。そのため、複数の鉄心片１０を所定枚数積層してなる積層ブロック（第１積層ブロック〜第３積層ブロック）を適宜、耳金部４の配置に応じた角度だけ回転させてから積層する転積を行うことができる。したがって、鉄心片１０が幅方向の位置において厚さのばらつきがある場合でも積層鉄心１全体の厚さを容易に均一化することができる。

以上のごとく、本例の積層鉄心によれば、積層固定の安定性を確保した上で、生産効率を向上すると共に、鉄損を抑制することのできる積層鉄心を提供することができる。

（実施例２）
本例の積層鉄心１は、かしめ部２１、溶接部２２及び耳金部４の配置を変更した例である。
図４に示すごとく、かしめ部２１は、バックヨーク部２上に配された同一円周上に４つが配されている。４つのうち２つのかしめ部２１は、積層鉄心１をその積層方向から見たとき、積層鉄心１の中心点を通り、内角が９０°をなす２本の直線と、円周との交点にそれぞれ配されている。

図４に示すごとく、溶接部２２は、バックヨーク部２の外周側面に４つ形成されている。溶接部２２は、積層鉄心１をその積層方向から見たとき、積層鉄心１の中心点を通り、内角が６０°をなす２本の直線と、積層鉄心１をその積層方向から見た外形線との交点にそれぞれ形成されている。
耳金部４は、バックヨーク部２の外周側面から外側に向かって４つ突出形成されている。耳金部４は、積層鉄心１をその積層方向から見たとき、積層鉄心１の中心点を通り、内角が６０°をなす２本の直線と、円周との交点に形成されている。

本例の積層鉄心１においては、鉄心片１０の積層枚数を２３０枚とした。鉄心片１０は、隣接して配される１１５枚毎に第１積層ブロック及び第２積層ブロックの２つの積層ブロックを設定し、転積してある。第２積層ブロックの鉄心片１０は、その中心軸を回転中心とし、第１積層ブロックに対して１８０°回転して積層される。尚、本例においては、鉄心片１０に形成されたダボ部１０１、溶接凹部１０５及び耳金部４は、１８０°の角度において点対称となるように配されている。したがって、上記のごとく転積を行った場合においても、隣り合う鉄心片１０におけるダボ部１０１、溶接凹部１０５及び耳金部４の位置は、積層方向に連なって配されている。
その他の構成は実施例１と同様である。
本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

（実施例３）
本例は、実施例２に対して、耳金部４の数及び配置を変更した例である。
図８に示すごとく、耳金部４は、バックヨーク部２の外周側面から外側に向かって２つ突出形成されている。耳金部４は、円周に等分に形成されている。
その他の構成は実施例２と同様である。
本例においても実施例２と同様の作用効果を得ることができる。

上記の実施例１〜実施例３に示すかしめ部２１、溶接部２２及び耳金部４の配置は、一例であり、少なくともかしめ部２１の数を２〜４箇所に制限すると共に、溶接部２２の数を２〜４箇所に制限することを前提として、種々の配置により積層鉄心１を形成することができる。また、かしめ部２１、溶接部２２及び耳金部４は、積層方向から見たとき、中心点に対して転積角度で点対称となる位置に配してあることが好ましい。この場合には、転積を行った場合にも、隣り合う鉄心片１０におけるダボ部１０１、溶接凹部１０５及び耳金部４の位置を、積層方向に連なって配することができる。したがって、転積を容易とすると共に、均一な厚さの積層鉄心１を得ることができる。

１ 積層鉄心
１０ 鉄心片
２ バックヨーク部
２１ かしめ部
２２ 溶接部
３ ティース部
４ 耳金部

Claims (5)

1. 複数の鉄心片を積層してなる積層鉄心であって、
   円環状をなすバックヨーク部と、
   該バックヨーク部の内周側面から突出形成される複数のティース部と、
   上記バックヨーク部の外周側面に形成される複数の耳金部とを備えており、
   上記バックヨーク部の周方向の２〜４箇所において積層方向にかしめられたかしめ部と、上記バックヨーク部における外周側面の２〜４箇所に形成された溶接部とによって、上記複数の鉄心片を積層固定してあることを特徴とする積層鉄心。
2. 請求項１に記載の積層鉄心において、上記かしめ部は、円周方向において等間隔に形成されていることを特徴とする積層鉄心。
3. 請求項１又は２に記載の積層鉄心において、上記溶接部は、円周方向において等間隔に形成されていることを特徴とする積層鉄心。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層鉄心において、上記かしめ部は、上記耳金部の数と同数又は整数倍した数が形成されていることを特徴とする積層鉄心。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層鉄心において、上記溶接部は、上記耳金部の数と同数又は整数倍した数が形成されていることを特徴とする積層鉄心。

Images