JP2013240183A - 回転電機の積層鉄心及び回転子の積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる電動機の積層鉄心を得る。
【解決手段】円板状の磁性鋼板１５は、ティース１５ｂの端部に板厚方向に突出する突設部１５ｈと、ストレート部１５ｅが設けられた嵌合孔形成部１５ｇとを有し、複数の磁性鋼板１５を約９０度ずつ回転させ位置をずらしてかつティース１５ｂが重なるようにして必要枚数積層し、嵌合孔形成部１５ｇにシャフト１１を圧入し嵌合させるが、このとき、最初の磁性鋼板１５はストレート部１５ｅがシャフト１１に押されてティース１５ｂが図４（ａ）における左右方向に移動し、次の約９０度位置を回転させた磁性鋼板１５はストレート部１５ｅがシャフト１１に押されてティース１５ｂが上下方向に移動し、隣接する電磁鋼板１５の端部１５ｃ間に段差ｄが形成され、同時に突設部１５ｈによりティース１５ｂに積層方向間隙が確保され、隣接電磁鋼板１５を流れる渦電流損失が軽減される。
【選択図】図４

Description

この発明は、回転電機の積層鉄心及び回転子の積層鉄心の製造方法に関するものである。

従来の回転電機としての電動機の積層鉄心においては、積層方向において隣り合う電磁鋼板の端面間に段差を設けて層間接触を防止し、これによって渦電流損の発生を抑制して、電動機の性能向上を図るものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、空隙に面する電気鉄板（電磁鋼板）の歯部に周方向に走るスリットを形成して、渦電流損を低減した、高性能な電動機の積層鉄心が示されている（例えば、特許文献２）。

特開２０１０−２７３４１８号公報 特開平９−２３３７４０号公報

従来の回転電機としての電動機の積層鉄心は以上のように構成され、電磁鋼板の端面間に段差を設けているので、その端面の層間接触による渦電流損低減はできるが、隣接する電磁鋼板の端面以外の部分例えば回転子の積層鉄心における中心部に近い部分における層間接触による渦電流損失や隣り合う電磁鋼板表面間の絶縁が劣化した場合の渦電流損失は低減できないという問題があった。
また別の積層鉄心では、空隙に面する電気鉄板の歯部に周方向に走るスリットを形成することで渦電流損は低減できるが、スリット形成により磁路が狭くなり、磁束が流れにくくなるため電動機の性能を充分に向上できないおそれがあった。さらに、小型電動機では、使用している電磁鋼板が薄いため、スリット形成には加工費が膨大となるという問題もあった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ること及び回転子の積層鉄心の製造方法を提供することを目的としている。

この発明に係る回転電機の積層鉄心においては、
磁性を有する板材が積層された回転電機の積層鉄心であって、
前記板材は、前記積層され隣接する板材の端部間に段差が形成されるとともに前記隣接する板材相互間に前記板材の積層方向の間隙を確保する間隙確保部を有するものである。

この発明に係る回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法においては、
磁性を有し嵌合孔形成部が設けられた円板状の板材の前記嵌合孔形成部が回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有するものである。
・前記板材の前記嵌合孔形成部に突設部を形成する突設部形成工程。
・前記板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
・一の前記板材と別の前記板材とを前記一の板材の前記突設部に対して前記別の板材の前記突設部が異なる角度位置に位置するように角度位置をずらして積層する積層工程。
・積層された前記一の板材及び前記別の板材の前記嵌合孔形成部に前記回転軸を圧入し嵌合させ前記突設部の介在により前記板材を前記回転軸の径方向に変形させることにより隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成及び間隙確保工程。

そして、この発明に係る回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法においては、
磁性を有し嵌合孔形成部が設けられた円板状の板材の前記嵌合孔形成部が回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有するものである。
・前記回転軸に突設部を形成する回転軸突設部形成工程。
・前記板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
・一の前記板材の前記嵌合孔形成部と前記回転軸とを嵌合させ前記突設部の介在により前記板材を前記回転軸の径方向に変形させた後前記回転軸の軸方向の所定の位置に位置させる第１の嵌合工程と、別の前記板材の前記嵌合孔形成部と前記回転軸とを嵌合させ前記突設部の介在により前記別の板材を前記回転軸の径方向に変形させ変形させられた角度位置が前記一の板材が変形させられた角度方向と異なる角度位置に位置するようにして前記一の板材と隣接させて配置する第２の嵌合工程とにより前記板材を積層することにより、隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成及び間隙確保工程。

さらに、この発明に係る回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法においては、
磁性を有し円形嵌合孔形成部が設けられた円板状の板材の前記円形嵌合孔形成部が断面円形の回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有するものである。
・前記板材の前記円形嵌合孔形成部をその中心を前記板材の中心から偏心させて設ける円形嵌合孔形成部形成工程。
・前記板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
・一の前記板材と前記一の板材に対して所定角度回転させた別の前記板材とを積層し隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成積層工程。
・積層された前記一の板材及び前記別の板材の前記円形嵌合孔形成部に前記回転軸を圧入し嵌合させる嵌合工程。

また、この発明に係る回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法においては、
磁性を有し円形嵌合孔形成部が設けられた径の異なる円板状の第１及び第２の板材の前円形嵌合孔形成部が断面円形の回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有するものである。
・前記板材の前記円形嵌合孔形成部の中心を前記板材の中心と同心に設ける円形嵌合孔形成部形成工程。
・前記第１及び第２の板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
・前記第１及び第２の板材を積層し隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成積層工程。
・積層された前記第１及び第２の板材の前記円形嵌合孔形成部に前記回転軸を圧入し嵌合させる嵌合工程。

この発明に係る回転電機の積層鉄心においては、
磁性を有する板材が積層された回転電機の積層鉄心であって、
前記板材は、前記積層され隣接する板材の端部間に段差が形成されるとともに前記隣接する板材相互間に前記板材の積層方向の間隙を確保する間隙確保部を有するものであるので、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ることができる。

この発明に係る回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法においては、
磁性を有し嵌合孔形成部が設けられた円板状の板材の前記嵌合孔形成部が回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有するものであるので、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ることができる。
・前記板材の前記嵌合孔形成部に突設部を形成する突設部形成工程。
・前記板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
・一の前記板材と別の前記板材とを前記一の板材の前記突設部に対して前記別の板材の前記突設部が異なる角度位置に位置するように角度位置をずらして積層する積層工程。
・積層された前記一の板材及び前記別の板材の前記嵌合孔形成部に前記回転軸を圧入し嵌合させ前記突設部の介在により前記板材を前記回転軸の径方向に変形させることにより隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成及び間隙確保工程。

そして、この発明に係る回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法においては、
磁性を有し嵌合孔形成部が設けられた円板状の板材の前記嵌合孔形成部が回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有するものであるので、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ることができる。
・前記回転軸に突設部を形成する回転軸突設部形成工程。
・前記板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
・一の前記板材の前記嵌合孔形成部と前記回転軸とを嵌合させ前記突設部の介在により前記板材を前記回転軸の径方向に変形させた後前記回転軸の軸方向の所定の位置に位置させる第１の嵌合工程と、別の前記板材の前記嵌合孔形成部と前記回転軸とを嵌合させ前記突設部の介在により前記別の板材を前記回転軸の径方向に変形させ変形させられた角度位置が前記一の板材が変形させられた角度方向と異なる角度位置に位置するようにして前記一の板材と隣接させて配置する第２の嵌合工程とにより前記板材を積層することにより、隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成及び間隙確保工程。

さらに、この発明に係る回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法においては、
磁性を有し円形嵌合孔形成部が設けられた円板状の板材の前記円形嵌合孔形成部が断面円形の回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有するものであるので、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ることができる。
・前記板材の前記円形嵌合孔形成部をその中心を前記板材の中心から偏心させて設ける円形嵌合孔形成部形成工程。
・前記板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
・一の前記板材と前記一の板材に対して所定角度回転させた別の前記板材とを積層し隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成積層工程。
・積層された前記一の板材及び前記別の板材の前記円形嵌合孔形成部に前記回転軸を圧入し嵌合させる嵌合工程。

また、この発明に係る回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法においては、
磁性を有し円形嵌合孔形成部が設けられた径の異なる円板状の第１及び第２の板材の前円形嵌合孔形成部が断面円形の回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有するものであるので、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ることができる。
・前記板材の前記円形嵌合孔形成部の中心を前記板材の中心と同心に設ける円形嵌合孔形成部形成工程。
・前記第１及び第２の板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
・前記第１及び第２の板材を積層し隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成積層工程。
・積層された前記第１及び第２の板材の前記円形嵌合孔形成部に前記回転軸を圧入し嵌合させる嵌合工程。

本発明の実施の形態１である電動機の縦断面図である。 図１における電動機の切断面Ａ−Ａにおける断面図である。 本発明の実施の形態１である電磁鋼板の平面図及び断面図である。 本発明の実施の形態１である回転子の構成図である。 本発明の実施の形態１である回転子の製造工程を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１の効果の説明のための従来の一般的な積層鉄心の要部の断面図である。 本発明の実施の形態１である電磁鋼板の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態２である回転子の構成図である。 図８のシャフトの要部拡大図である。 図８のシャフトの製作工程を説明するための模式図である。 電磁鋼板を積層する工程を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態３である電磁鋼板の構成図である。 本発明の実施の形態４である回転子の断面図である。 本発明の実施の形態５である固定子の電磁鋼板の平面図である。

実施の形態１．
図１〜図７は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は、本発明の実施の形態１である電動機の縦断面図、図２は図１における電動機の切断面Ａ−Ａにおける断面図である。図３は、電磁鋼板の平面図及び断面図、図４は回転子の構成図である。図５は、回転子の製造工程を説明するための説明図、図６は効果の説明のための従来の一般的な積層鉄心の要部の断面図である。図７は、本発明の実施の形態１である電磁鋼板の変形例を示す平面図である。これらの図において、回転電機としての電動機１００は、いわゆるラジアルギャップ型のものであり、回転電機の固定子の積層鉄心としての固定子鉄心１と回転子１０とを有する。固定子鉄心１は、詳細の図示を省略しているが電磁鋼板を複数枚積層して構成されている（詳細は、後の実施の形態で説明する）。固定子鉄心１は、固定子ティース２を有し、固定子ティース２には固定子巻線３が施されており、固定子鉄心１の外周部にフレーム４が設けられている。固定子鉄心１の内周部には、空隙（径方向ギャップ）を介して回転子１０が配設されている。回転子１０は、断面円形の回転軸としてのシャフト１１とシャフト１１に固着された回転電機の回転子の積層鉄心としての鉄心１４とを有する。鉄心１４も後述の電磁鋼板１５（図３参照）を複数枚積層することで構成されている。鉄心１４のスロットには、回転子巻線６（図２）が施されている。なお、鉄心１４は、電磁鋼板１５を予め必要枚数積層しておき、各嵌合孔形成部１５ｇにシャフト１１を順次圧入しシャフト１１に締まり嵌めにて嵌合させて構成されている（詳細後述）。

次に回転子１０の詳細構成を説明する。まず、電磁鋼板１５について説明する。図３において、磁性を有する板材としての電磁鋼板１５は、帯状の珪素鋼帯を間歇的に送りながらプレスにより円板状に打ち抜いて製作されたものであり、平板部１５ａ、ティース１５ｂ、端部１５ｃ、図３（ａ）の左右２箇所の突設部としてのストレート部１５ｅと円形部１５ｆとが設けられた嵌合孔形成部１５ｇを有する。また、ティース１５ｂの先端部に間隙確保部及び突出部としての板厚方向に突出する第１突部１５ｈが、ティース１５ｂの根元の間（スロットの底部）に第２突部１５ｊが、シャフト１１の近くに第３突部１５ｋが設けられている。第１突部１５ｈ、第２突部１５ｊ及び第３突部１５ｋは、電磁鋼板１５を打ち抜くときに、電磁鋼板１５が所定寸法図３（ｂ）の上方へ円形に突出するように打ち出し加工される（図３（ｂ）の下方から打ち抜かれる、図３（ｂ）の端部拡大部Ｅ参照）。第１突部１５ｈ、第２突部１５ｊ及び第３突部１５ｋは、電磁鋼板１５を積層したときに、各部の変形や電磁鋼板１５の角度位置を変えて配置することによりその位置が重なり後述の積層された電磁鋼板１５間の間隙を確保できなくなることがないようにされている。第３突部１５ｋは、例えば正五角形配置である。突出寸法は、電磁鋼板１５を積層したときに占積率の大きな低下を招かないようにごく小さい値にされている。なお、第２突部１５ｊ及び第３突部１５ｋは、電磁鋼板１５を積層したときに電磁鋼板１５の傾きを防止するために設けられたものであるが、傾きは僅かであるので適宜省略することができる。

次に、回転子１０の製造方法について説明する。上記のようにして打ち抜かれた電磁鋼板１５を図５（ａ）に示した状態にしたものと、図５（ａ）の状態からほぼ９０度回転させすなわちストレート部１５ｅの角度位置をずらしながらかつティース１５ｂの位置が重なるように回転させた図５（ｂ）に示した状態にした電磁鋼板１５とを交互に所要枚数積層する。そして、このようにして積層された電磁鋼板１５の嵌合孔形成部１５ｇにシャフト１１を圧入し締まり嵌めにて嵌合させることにより図４に示す鉄心１４を形成する。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）の切断面Ｂ−Ｂにて切断した切断図であり（切断面Ｃ−Ｃにおいても同様になる）、図４（ｃ）は鉄心１４の端部の拡大図である。電磁鋼板１５の嵌合孔形成部１５ｇにシャフト１１を圧入するとき、電磁鋼板１５のストレート部１５ｅがシャフト１１に押されて電磁鋼板１５が塑性変形し、図５（ａ）の状態の電磁鋼板１５においては図４（ａ）における左右方向の端部１５ｃがそれぞれ図４（ｃ）に示すように所定寸法ｄ左右方向に突出する。図５（ｂ）の状態の電磁鋼板１５においては図４（ａ）における上下方向の端部１５ｃがそれぞれ図４（ｃ）に示すように所定寸法ｄ上下方向に突出する。

このようにして、図４（ｃ）に示すような電磁鋼板１５の端部１５ｃに図４（ａ）における鉄心１４の円周に沿って約９０度おきに４箇所（切断線Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃ）において最大寸法ｄとなる段差が形成される。また、同時に、隣り合う電磁鋼板１５のティース１５ｂの先端部付近に形成された第１突部１５ｈの位置もずれるので隣接する電磁鋼板１５間に間隙ｇ（図４（ｃ））が確保される。また、第２突部１５ｊ、第３突部１５ｋも若干位置がずれて電磁鋼板１５間に間隙ｇが確保される。これにより、電磁鋼板１５がシャフト１１の軸方向に所定枚数積層され、シャフト１１に固着された鉄心１４を有する回転子１０が製造される。なお、電磁鋼板１５の回転積層の角度ピッチは約９０度に限られず、ティースピッチの整数倍でもよい。また、電磁鋼板１５に形成する第１突部１５ｈ、第２突部１５ｊ、第３突部１５ｋは隣接する電磁鋼板１５同士の接触面積をこの発明の目的を損なわない範囲で減らすことができればよく、その位置や数はこの実施の形態で示したものに限定されるものではない。

ところで、電磁鋼板１５は、プレス金型による打ち抜き加工などにより所望の形状に切断した電磁鋼板を積層して製造するが、図６に示すように一般的な電磁鋼板９４において、切断面では電磁鋼板９４の絶縁層９４ａが剥がれた状態となる。また、切断面では、部分的にバリ９４ｂやダレ９４ｃが発生する。このため、隣接する電磁鋼板９４間が電気的に接触する（以下、層間接触と称する）可能性がある。バリ９４ｂやダレ９４ｃは、同じ位置に発生し易いため、積層時、バリ９４ｂやダレ９４ｃの位置が重なると、層間接触が起こりやすい。また、積層鉄心を製造する際に、積層する電磁鋼板間の異物噛み込みや積層方向の加圧により、鉄心を構成する電磁鋼板９４の絶縁層９４ａが破壊されるため層間短絡（層間接触）の可能性がある。このように、層間接触が発生すると、渦電流が増えるため、渦電流損が増大し、電動機の性能が低下する。

なお、鉄心は次のようにして製作することもできる。図７において、磁性を有する板材としての電磁鋼板１７は、１箇所のストレート部１５ｅと円形部１７ｆとを有する嵌合孔形成部１７ｇを有する。その他の構成については、図３に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。このような電磁鋼板１７をほぼ９０度ずつ回転させながらすなわちストレート部１５ｅの角度位置をずらしながらかつティース１５ｂが重なるようにして必要枚数積層する。次に、積層された電磁鋼板１７の嵌合孔形成部１７ｇに図４（ｂ）のシャフト１０と同様のシャフトを圧入し締まり嵌め状態で固定する。この場合もストレート部１５ｅがシャフト１１に押されて電磁鋼板１７が塑性変形し鉄心を図４（ａ）と同じように上方から見たとき円周に沿って約９０度おきに４箇所において最大となる段差が形成される。

なお、以上において、電磁鋼板１５，１７を所定の角度ずらしながら積層する例として、所定の角度がほぼ９０度であるものについて説明したが、これに限られるものではなく、有効な段差が形成される範囲内において適切な角度を選定することができる。また、電磁鋼板１５，１７は、１枚ずつ約９０度回転させながら積層するのではなく、２枚あるいは３枚以上まとめて約９０度回転させて積層するものであってもよい。
本実施の形態１では、積層された電磁鋼板１５，１７の端部１５ｃ間の段差を電磁鋼板１５あるい電磁鋼板１７の嵌合孔形成部１５ｇ，１７ｇにシャフト１１を圧入するときにストレート部１５ｅの介在による当該電磁鋼板の変形を利用して設けることができ、同時に電磁鋼板１５間の間隙ｇも確保できるため、隣り合う電磁鋼板１５の端部１５ｃ同士の接触防止、表面同士の接触防止、バリやダレの位置の重なりによる層間接触の低減が可能であるため、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ることができる。また、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転子の製造方法を提供することができる。

実施の形態２．
図８〜図１１は、実施の形態２を示すものであり、図８は回転子の構成図、図９は図８のシャフトの要部拡大図、図１０は図８のシャフトの製作工程を説明するための模式図、図１１は電磁鋼板を積層する工程を説明するための説明図である。図８及び図９において、回転子３０はシャフト３１とシャフト３１に嵌合された回転子の積層鉄心としての鉄心３４を有する。シャフト３１は図９に示すように突設部としてのナール３１ａ，３１ｂを有する。ナール３１ａ，３１ｂのシャフト３１の径方向の突出寸法はそれぞれｆで、軸方向の長さがｈとされており、寸法ｈは電磁鋼板３５（図８（ｂ）、後述）の厚さよりも若干小さくされている。このような寸法のナール３１ａ，３１ｂが図８（ａ）及び図９（ａ）においてシャフト３１の周方向に１８０度置きに電磁鋼板３５の厚さをｔとするときピッチ４ｔの弦巻線上に位置するようにして設けられている。

ナール３１ａ，３１ｂは、図１０（ａ）に示すようにナール加工型ＮＤをシャフト素材３２に押圧して図１０（ｂ）に示すようにシャフト素材３２を塑性変形させてナール３１ａ及び３１ｂを形成してシャフト３１を製作する。但し、この製作方法は模式的に説明したものであり、量産体制下では専用機を用いて然るべく自動化される。磁性を有する板材としての電磁鋼板３５は、図８（ｂ）に示すようにその中央部に円形の孔を形成する円形嵌合孔形成部としての嵌合孔形成部３５ｇを有する。その他の構成については、図３に示した電磁鋼板１５と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

次に、回転子３０の製造方法を図１１を参照しながら説明する。以下の説明に用いる電磁鋼板３５１〜３５４は、説明の便宜上電磁鋼板３５に通し番号をつけたものであり、同一の電磁鋼板である。まず、電磁鋼板３５１を図８（ａ）（図９（ａ））の上方からシャフト３１に挿入し押し下げ右方のナール３１ａにより電磁鋼板３５１の嵌合孔形成部（図８（ｂ）の嵌合孔形成部３５ｇに相当）を押圧し塑性変形させてティースを図８（ａ）の右方向に移動させ、さらに押し下げ、ナール３１ａを通り抜けさせる。このとき、ナール３１ａにより電磁鋼板３５１には凹部３５１ｑが形成され、図１１（ａ）の状態になる（凹部３５１ｑの位置が矢印Ｗの方向にある）。最初の右方のナール３１ａを通り抜けた電磁鋼板３５１は、シャフト３１を中心にして寸法的に回転可能であるので、１８０度回転させて左方の最初のナール３１ｂを通過させる。さらに、１８０度回転させて凹部３５１ｑを次の右方のナール３１ａを通過させる。

このように１８０度回転させながら凹部３５１ｑの位置を各ナール３１ａ，３１ｂの位置に合わせながら各ナール３１ａ，３１ｂを通過させて一番下まで挿入し、凹部３５１ｑを一番下のナール３１ｂと嵌合させる。次の電磁鋼板３５２も同様にシャフト３１に挿入し、一番上のナール３１ａにて凹部３５２ｑを形成し、さらに押し下げてナール３１ａを通過させ、以後１８０度回転させながら各ナール３１ｂ，３１ａを順次通過させて電磁鋼板３５１の上まで移動させ隣接させる。そして、凹部３５２ｑが図１１（ｂ）の矢印Ｗの方向に位置するようにする。次の電磁鋼板３５３も同様にシャフト３１に挿入し、凹部３５３ｑを形成し、電磁鋼板３５２の上まで移動させ、ナール３１ａと嵌合させ、図１１（ｃ）の状態にする。次の電磁鋼板３５４は、凹部３５４ｑが図１１（ｄ）の矢印Ｗの方向に位置するようにする。このようにして、順次電磁鋼板３５を約９０度ずつ回転させた状態に積層する。このとき、積層され隣接する電磁鋼板３５間には第１突部１５ｈ、第２突部１５ｊ、第３突部１５ｋにより必要な寸法の間隙（ｇ）が確保される。

以上のように、この実施の形態によれば、電磁鋼板３５の端部１５ｃ間の段差をシャフト３１に電磁鋼板３５の嵌合孔形成部３５ｇを嵌合させるときに形成することができ、かつ第１突部１５ｈにて積層された電磁鋼板３５の端部１５ｃ間の間隙を確保できるため、隣り合う電磁鋼板３５の端部１５ｃ同士の接触防止、表面の接触防止、バリやダレの位置の重なりによる層間接触の低減が可能であるため、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ることができる。また、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転子の製造方法を提供することができる。

実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３である電磁鋼板の構成図である。図１２において、磁性を有する板材としての電磁鋼板４５は、電磁鋼板４５の中心Ｃ０に対して電磁鋼板４５の中央部の円形の孔を形成する円形嵌合孔形成部としての嵌合孔形成部４５ｇの中心Ｃ１を図１２における左方へ寸法ｅだけ偏心させたものである。その他の構成については、図３に示した電磁鋼板１５と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。このような電磁鋼板４５を、図３の電磁鋼板１５と同様にして約９０度ピッチで回転させかつティース１５ｂが重なるように位置決めしながら順次シャフト１１に圧入して回転積層し固定して、鉄心が形成される。鉄心を構成する電磁鋼板４５の嵌合孔形成部４５ｇの中心Ｃ１を電磁鋼板４５の中心Ｃ０と異なる位置に設けているため、シャフト１１に圧入時に、電磁鋼板４５はシャフト１１にならい移動するため寸法ｅの段差が発生する。この場合は、電磁鋼板４５をシャフト１１に圧入するとき電磁鋼板４５を図３の電磁鋼板１５のように大きく塑性変形させる必要がないので、シャフト１１に必要な強度で固着される程度の締まり嵌めで充分である。

なお、図１２には、図示していないが、鉄心を構成する電磁鋼板４５に形成した同様の第１〜第３突部がずれることで、電磁鋼板４５間に間隙が発生する。なお、回転積層の角度ピッチは、上記９０度に近い角度ではなくティースピッチの整数倍でもよい。

以上のように、この実施の形態によれば、積層された電磁鋼板４５間の間隙ｇと電磁鋼板３５の端部１５ｃ間の段差を、シャフト３１に電磁鋼板４５を圧入するときに同時に形成することができるため、隣り合う電磁鋼板４５の端部１５ｃ同士の接触防止、表面の接触防止、バリやダレの位置の重なりによる層間接触の低減が可能であるため、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ることができる。また、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転子の製造方法を提供することができる。

実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４である回転子の断面図である。図１３において、回転子５０は、シャフト１１とシャフト１１に固着された回転子の積層鉄心としての鉄心５４を有する。鉄心５４は、磁性を有する板材としての直径Ｄの電磁鋼板５５と、同じく磁性を有する板材としての直径Ｄ＋２ｅの電磁鋼板５６とが交互に必要枚数積層され、その嵌合孔形成部５５ｇ，５６ｇ（後述）にシャフト１１が圧入されて固定されている。電磁鋼板５５，５６は，同じ径の円形の嵌合孔を形成する円形嵌合孔形成部としての嵌合孔形成部５５ｇ，５６ｇをそれぞれ有する。電磁鋼板５５，５６は，ティースの長さは上述のように寸法ｅだけ異なるが、スロットの底部を構成する根元の部分の寸法は同じ寸法にされている。また、電磁鋼板５５は中央部に嵌合孔形成部５５ｇが同心に設けられていること以外は、図３に示した電磁鋼板１５と同様のものである。電磁鋼板５５よりも径が２ｅだけ大ききい電磁鋼板５６は、中央部に嵌合孔形成部５６ｇが同心に設けられていること及びティースの長さが電磁鋼板１５のティースの長さよりほぼ寸法ｅだけ長いこと以外は、図３に示した電磁鋼板１５と同様のものである。この場合も、詳細は図示しないが、図３の電磁鋼板１５に設けられたのと同様の第１突部〜第３突部により間隙が形成される。なお、電磁鋼板５５と電磁鋼板５６とを重ねたとき、それぞれに設けられた第１突部〜第３突部は重ならない位置に設けられている。

以上のようにこの実施の形態によれば、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ることができる。また、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転子の製造方法を提供することができる。

実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５である固定子の電磁鋼板の平面図である。図１４（ａ）において、磁性を有する板材としての電磁鋼板９１は、円形の空間を形成するように上下方向に対向配置された突極部９１ａ、この突極部９１ａを磁気的に連結する矩形状の連結部９１ｂを有する。また、突極部９１ａの先端部に間隙確保部及び突出部としての第４突部９１ｈが、連結部９１ｂには第５突部９１ｋがそれぞれ板厚方向に突出して設けられている。図１４（ｂ）において、電磁鋼板９２は、円形の空間を形成するように上下方向に対向配置された突極部９２ａ、この突極部９２ａを磁気的に連結する矩形状の連結部９２ｂを有する。また、突極部９２ａの先端部に間隙確保部及び突出部としての第６突部９２ｈが、連結部９２ｂには第７突部９２ｋがそれぞれ板厚方向に突出して設けられている。なお、電磁鋼板９１と電磁鋼板９２とを重ねたとき、第４突部９１ｈと第６突部９２ｈとは重ならず、第５突部９１ｋと第７突部９２ｋとは重ならない位置に設けられている。

電磁鋼板９１，９２は、帯状の珪素鋼帯を間歇的に送りながらプレス金型により矩形額縁状に打ち抜いて製作される。第４突部９１ｈ、第５突部９１ｋ、第６突部９２ｈ、第７突部９２ｋは、電磁鋼板９１，９２を打ち抜くときに、図１４の紙面に垂直な方向に所定寸法突出するように打ち出される。このような電磁鋼板９１，９２を１枚ずつ交互に所定枚数積層して、積層された突極部９１ａ及び突極部９２ａにより固定子ティース２が形成された固定子鉄心１が製造される。なお、図１４には、図示していないが、電磁鋼板９１に形成された第４突部９１ｈ、第５突部９１ｋ、電磁鋼板９２に形成された第６突部９２ｈ、第７突部９２ｋにより、積層される電磁鋼板９２間に間隙が形成される。積層された電磁鋼板９１，９２は、フレーム４（図２）に締まり嵌め状態で圧入されフレーム４に固定される。あるいは、積層された電磁鋼板９１，９２を外周部の数カ所にて溶接して一体化した後同様にフレーム４に締まり嵌め状態で圧入するようにしてもよい。また、電磁鋼板９１，９２にそれぞれ数カ所ボルト用孔を設けて、積層された電磁鋼板９１，９２の当該ボルト用孔に通しボルトを通して締め付けて固定することもできる。

上記実施の形態において、電磁鋼板９１，９２は、１枚ずつ交互に積層するのではなく、２枚あるは３枚以上まとめて交互に積層するものであってもよい。
また、電動機は、固定子鉄心１と回転子１０の鉄心１４が径方向に間隙を設けて対向するラジアルギャップ型のものについて説明したが、例えば本願の先行技術文献として記載した特開２０１０−２７３４１８号公報に示された固定子鉄心と回転子の鉄心とが回転子の軸方向に間隙を設けて対向するアキシャルギャップ型電動機であっても、同様の効果を奏する。

以上の実施の形態１，３，４においては、電磁鋼板１５，１７，４５，５５，５６を所定枚数積層しておいて当該電磁鋼板の貫通孔形成部にシャフト１１を圧入するものを示したが、これに限られるものではなく、例えば電磁鋼板１５，１７，４５，５５，５６を１枚あるいは複数枚を単位にして順次その嵌合孔形成部をシャフト１１に嵌合させて積層して回転子を製造するようにしてもよい。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。

以上のようにこの発明によれば、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転電機の積層鉄心を得ることができる。また、価格の増大を招くことなく渦電流損を低減できる回転子の製造方法を提供することができる。

１ 固定子鉄心、１０ 回転子、１１ シャフト、１４ 鉄心、１５ 電磁鋼板、
１５ｃ 端部、１５ｅ ストレート部、１５ｇ 嵌合孔形成部、１５ｈ 第１突部、
１７ 電磁鋼板、１７ｇ 嵌合孔形成部、３０ 回転子、３１ シャフト、
３１ａ ナール、３４ 鉄心、３５（３５１〜３５４） 電磁鋼板、
３５ｇ 嵌合孔形成部、４５ 電磁鋼板、４５ｇ 嵌合孔形成部、５０ 回転子、
５４ 鉄心、５５，５６ 電磁鋼板、５５ｇ，５６ｇ 嵌合孔形成部、９１ 電磁鋼板、
９１ｈ 第４突部、９２ 電磁鋼板、９２ｈ 第６突部。

Claims (9)

1. 磁性を有する板材が積層された回転電機の積層鉄心であって、
   前記板材は、前記積層され隣接する板材の端部間に段差が形成されるとともに前記隣接する板材相互間に前記板材の積層方向の間隙を確保する間隙確保部を有するものである
   回転電機の積層鉄心。
2. 前記間隙確保部は、前記板材にその厚さ方向に突出された突出部である請求項１に記載の回転電機の積層鉄心。
3. 前記回転電機の積層鉄心は、前記板材が嵌合孔形成部を有し当該嵌合孔形成部が回転軸に嵌合された回転電機の回転子の積層鉄心であって、
   前記板材が、前記板材の前記嵌合孔形成部または前記回転軸に設けられた突設部により変形させられることにより前記段差が形成されたものである請求項１または請求項２に記載の回転電機の積層鉄心。
4. 前記回転電機の積層鉄心は、前記板材が嵌合孔形成部を有し当該嵌合孔形成部が回転軸に嵌合された回転電機の回転子の積層鉄心であって、
   前記板材は、前記嵌合孔形成部が円形の嵌合孔を形成する円形嵌合孔形成部であって前記円形嵌合孔形成部の中心が前記板材の中心から偏心して設けられたものであり、
   前記回転軸に嵌合され隣接する前記板材は相互に所定角度回転させて嵌合されることにより前記段差が形成されたものである請求項１または請求項２に記載の回転電機の積層鉄心。
5. 前記回転電機の積層鉄心は、前記板材が嵌合孔形成部を有し当該嵌合孔形成部が回転軸に嵌合された回転電機の回転子の積層鉄心であって、
   前記板材は、径の異なる第１及び第２の板材を有するものであって、前記第１及び第２の板材の前記嵌合孔形成部が円形の嵌合孔を形成する円形嵌合孔形成部であって前記円形嵌合孔形成部の中心が前記板材の中心と同心に設けられたものであり、
   前記回転軸に嵌合され隣接する前記第１及び第２の板材により前記段差が形成されたものである請求項１または請求項２に記載の回転電機の積層鉄心。
6. 磁性を有し嵌合孔形成部が設けられた円板状の板材の前記嵌合孔形成部が回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有する回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法。
   ・前記板材の前記嵌合孔形成部に突設部を形成する突設部形成工程。
   ・前記板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
   ・一の前記板材と別の前記板材とを前記一の板材の前記突設部に対して前記別の板材の前記突設部が異なる角度位置に位置するように角度位置をずらして積層する積層工程。
   ・積層された前記一の板材及び前記別の板材の前記嵌合孔形成部に前記回転軸を圧入し嵌合させ前記突設部の介在により前記板材を前記回転軸の径方向に変形させることにより隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成及び間隙確保工程。
7. 磁性を有し嵌合孔形成部が設けられた円板状の板材の前記嵌合孔形成部が回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有する回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法。
   ・前記回転軸に突設部を形成する回転軸突設部形成工程。
   ・前記板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
   ・一の前記板材の前記嵌合孔形成部と前記回転軸とを嵌合させ前記突設部の介在により前記板材を前記回転軸の径方向に変形させた後前記回転軸の軸方向の所定の位置に位置させる第１の嵌合工程と、別の前記板材の前記嵌合孔形成部と前記回転軸とを嵌合させ前記突設部の介在により前記別の板材を前記回転軸の径方向に変形させ変形させられた角度位置が前記一の板材が変形させられた角度方向と異なる角度位置に位置するようにして前記一の板材と隣接させて配置する第２の嵌合工程とにより前記板材を積層することにより、隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成及び間隙確保工程。
8. 磁性を有し円形嵌合孔形成部が設けられた円板状の板材の前記円形嵌合孔形成部が断面円形の回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有する回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法。
   ・前記板材の前記円形嵌合孔形成部をその中心を前記板材の中心から偏心させて設ける円形嵌合孔形成部形成工程。
   ・前記板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
   ・一の前記板材と前記一の板材に対して所定角度回転させた別の前記板材とを積層し隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成積層工程。
   ・積層された前記一の板材及び前記別の板材の前記円形嵌合孔形成部に前記回転軸を圧入し嵌合させる嵌合工程。
9. 磁性を有し円形嵌合孔形成部が設けられた径の異なる円板状の第１及び第２の板材の前円形嵌合孔形成部が断面円形の回転軸に嵌合され積層された回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法であって、次の工程を有する回転電機の回転子の積層鉄心の製造方法。
   ・前記板材の前記円形嵌合孔形成部の中心を前記板材の中心と同心に設ける円形嵌合孔形成部形成工程。
   ・前記第１及び第２の板材にその板厚方向に突出する突出部を形成する突出部形成工程。
   ・前記第１及び第２の板材を積層し隣接する前記板材の端部間に段差を形成するとともに前記突出部により前記板材の積層方向に間隙を確保する段差形成積層工程。
   ・積層された前記第１及び第２の板材の前記円形嵌合孔形成部に前記回転軸を圧入し嵌合させる嵌合工程。

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