JP2017169397A

JP2017169397A - 回転電機の絶縁積層板構造体およびその製造方法

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Publication number: JP2017169397A
Application number: JP2016053916A
Authority: JP
Inventors: 一利山添; Kazutoshi Yamazoe; 和彦朴; Kazuhiko Boku
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: JP6953110B2

Abstract

【課題】樹脂絶縁部が積層鉄心の表面から離れることを防ぐことができる回転電機の絶縁積層板構造体を得る。【解決手段】鋼板３１２が積層された積層鉄心３０１ａと、積層鉄心３０１ａの表面を覆う樹脂絶縁部３０２とを備えた回転電機の絶縁積層回転子１であって、積層鉄心３０１ａは、蟻溝３２０ａが側面に形成された切欠き鋼板３１３ａを有し、切欠き鋼板３１３ａにおける蟻溝３２０ａが形成されている側面は、樹脂絶縁部３０２に覆われている。【選択図】図９

Description

この発明は、回転電機の絶縁積層板構造体およびその製造方法に関する。

従来、プレス金型を用いて電磁鋼板を打ち抜くことによって形成される鋼板を複数枚積層することによって構成される積層鉄心に、コイルと積層鉄心との電気的導通を防止するための樹脂材料から構成される樹脂絶縁部を一体成形することで形成された回転電機の絶縁積層板構造体が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−９８４７３号公報

しかしながら、積層鉄心に樹脂絶縁部を一体成形した後に、樹脂が硬化する過程において、樹脂の収縮および変形によって樹脂絶縁部が積層鉄心の表面から離れてしまい、その結果、回転電機の絶縁積層板構造体の寸法精度が低下してしまうという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、樹脂絶縁部が積層鉄心の表面から離れることを防ぐことができる回転電機の絶縁積層板構造体およびその製造方法を提供するものである。

この発明に係る回転電機の絶縁積層板構造体は、鋼板が積層された積層鉄心と、積層鉄心の表面を覆う樹脂絶縁部とを備えた回転電機の絶縁積層板構造体であって、積層鉄心は、溝が側面に形成された切欠き鋼板を有し、切欠き鋼板における溝が形成されている側面は、樹脂絶縁部に覆われている。

この発明に係る回転電機の絶縁積層板構造体によれば、鋼板が積層された積層鉄心と、積層鉄心の表面を覆う樹脂絶縁部とを備えた回転電機の絶縁積層板構造体であって、積層鉄心は、溝が側面に形成された切欠き鋼板を有し、切欠き鋼板における溝が形成されている側面は、樹脂絶縁部に覆われているので、積層鉄心に樹脂絶縁部を一体成形した後に、樹脂が硬化する過程において、溝に流れ込んだ樹脂が樹脂抜け止め部となり、被覆絶縁部が積層鉄心の表面から離れることを防止することができる。

この発明の実施の形態１に係る絶縁積層回転子を示す斜視図である。図１の絶縁積層回転子を示す分解斜視図である。図１の積層鉄心を示す斜視図である。図３の鋼板を示す平面図である。図３の切欠き鋼板を示す平面図である。図１の絶縁積層回転子を示す平面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面を示す斜視図である。図１の絶縁積層回転子を示す側面図である。図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った矢視断面図である。図５の蟻溝の変形例を示す平面図である。図１０の蟻溝の変形例を示す平面図である。図１１の蟻溝の変形例を示す平面図である。図５の蟻溝の変形例を示す平面図である。図１３の蟻溝の変形例を示す平面図である。図１４の蟻溝の変形例を示す平面図である。図５の蟻溝の変形例を示す平面図である。図１６の蟻溝の変形例を示す平面図である。図１７の蟻溝の変形例を示す平面図である。図５の蟻溝の変形例を示す平面図である。図１９の蟻溝の変形例を示す平面図である。図１９の蟻溝の変形例を示す平面図である。図２０の蟻溝の変形例を示す平面図である。図１９の蟻溝の変形例を示す平面図である。図２０の蟻溝の変形例を示す平面図である。インシュレータ一体成形工程における樹脂注入位置および樹脂抜け止め部の断面を示す斜視図である。図３の積層鉄心の変形例を示す斜視図である。図２６の切欠き鋼板を示す平面図である。図１の絶縁積層回転子の変形例を示す平面図である。図２８のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿った断面を示す斜視図である。図２８の絶縁積層回転子を示す側面図である。図３０のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線に沿った矢視断面図である。図３の積層鉄心の変形例を示す斜視図である。図３２の切欠き鋼板を示す平面図である。図１の絶縁積層回転子の変形例を示す平面図である。図３４のＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ線に沿った断面を示す斜視図である。図３４の絶縁積層回転子を示す側面図である。図３６のＸＸＸＶＩＩ−ＸＸＸＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。この発明の実施の形態２に係る絶縁積層固定子の要部を示す斜視図である。図３８の絶縁分割積層鉄心を示す拡大図である。図３８の絶縁分割積層鉄心を示す斜視図である。図３８の分割積層鉄心を示す斜視図である。図４１の鋼板を示す平面図である。図４１の切欠き鋼板を示す平面図である。図４０の絶縁分割積層鉄心を示す平面図である。図４４のＸＬＶ−ＸＬＶ線に沿った断面を示す斜視図である。図４４の絶縁分割積層鉄心を示す側面図である。図４６のＸＬＶＩＩ−ＸＬＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。インシュレータ一体成形工程における樹脂注入位置および樹脂抜け止め部の断面を示す斜視図である。図４０の絶縁分割積層鉄心の変形例を示す斜視図である。図４９の分割積層鉄心を示す斜視図である。図５０の切欠き鋼板を示す平面図である。図４９の絶縁分割積層鉄心を示す平面図である。図５２のＬＩＩＩ−ＬＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。図４９の絶縁分割積層鉄心を示す側面図である。図５４のＬＶ−ＬＶ線に沿った矢視断面図である。図４０の絶縁分割積層鉄心の変形例を示す斜視図である。図５６の分割積層鉄心を示す斜視図である。図５７の切欠き鋼板を示す平面図である。図５７の絶縁分割積層鉄心を示す平面図である。図５９のＬＸ−ＬＸ線に沿った矢視断面図である。図５６の絶縁分割積層鉄心を示す側面図である。図６１のＬＸＩＩ−ＬＸＩＩ線に沿った矢視断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る絶縁積層回転子を示す斜視図である。この実施の形態１では、回転電機の絶縁積層板構造体として、絶縁積層回転子１を例に説明する。絶縁積層回転子１は、回転軸となるシャフト２と、シャフト２に固定される絶縁積層鉄心３とを備えている。

図２は図１の絶縁積層回転子１を示す分解斜視図である。絶縁積層鉄心３は、積層鉄心３０１ａと、積層鉄心３０１ａの表面に設けられた樹脂絶縁部３０２とを備えている。樹脂絶縁部３０２は、例えば、ＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＢＴ、ＰＯＭ、ＰＡ、ＰＥＴなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、または、ＢＭＣなどの熱硬化性樹脂から構成される。絶縁積層鉄心３は、積層鉄心３０１ａに樹脂絶縁部３０２が一体成形されることによって形成される。

絶縁積層回転子１を製造する方法としては、樹脂絶縁部３０２を積層鉄心３０１ａに一体成形した後にシャフト２を積層鉄心３０１ａに組み立てる方法と、積層鉄心３０１ａにシャフト２を組み立てた後に樹脂絶縁部３０２を積層鉄心３０１ａに一体成形する方法とが挙げられ、いずれの方法であってもよい。

樹脂絶縁部３０２には、図示しないコイルが取り付けられる。樹脂絶縁部３０２は、絶縁積層鉄心ティース先端部３０３と、絶縁積層鉄心ティース巻装部３０４と、絶縁積層鉄心ティース側面部３０５と、樹脂外周部３０６とを有している。図示しないコイルは、絶縁積層鉄心ティース巻装部３０４と、絶縁積層鉄心ティース側面部３０５とに巻き回される。絶縁積層鉄心３と図示しないコイルとは、樹脂絶縁部３０２を介して電気的に絶縁される。

図３は図１の積層鉄心３０１ａを示す斜視図である。積層鉄心３０１ａは、シャフト２が挿入される貫通孔が形成された積層鉄心中央部３０７と、積層鉄心中央部３０７から径方向外側に突出する積層鉄心ティース部３０８と、積層鉄心ティース部３０８の径方向外側端部に設けられ、周方向に突出する積層鉄心ティース先端部３０９とを有している。この例では、径方向とは絶縁積層鉄心３の軸線を中心とした径方向である。また、この例では、周方向とは絶縁積層鉄心３の軸線を中心とした周方向である。積層鉄心ティース部３０８は、周方向を向く一対の積層鉄心ティース側面部３１０を有している。積層鉄心ティース先端部３０９は、径方向外側を向く積層鉄心外周部３１１を有している。積層鉄心外周部３１１は、積層鉄心３０１ａの外周部を構成する。

積層鉄心３０１ａは、複数枚の鋼板３１２と、少なくとも一枚の切欠き鋼板３１３ａとが積層されることによって構成されている。図３では、積層鉄心３０１ａが一枚の切欠き鋼板３１３ａを備えている例を示している。切欠き鋼板３１３ａが鋼板３１２に挟まれて積層されることによって、積層鉄心ティース側面部３１０には、抜け止め溝３１４ａが形成されている。

図４は図３の鋼板３１２を示す平面図である。所望の形状に切り出される鋼板３１２は、シャフト２が挿入される貫通孔が形成された鋼板中央部３１５と、鋼板中央部３１５から径方向外側に突出する鋼板ティース部３１６と、鋼板ティース部３１６の径方向外側端部に設けられ、周方向に突出する鋼板ティース先端部３１７とを有している。鋼板ティース部３１６は、周方向を向く鋼板ティース側面部３１８を有している。鋼板ティース先端部３１７は、径方向外側を向く鋼板外周部３１９を有している。

図５は図３の切欠き鋼板３１３ａを示す平面図である。切欠き鋼板３１３ａは、一対の鋼板ティース側面部３１８のそれぞれに溝である蟻溝３２０ａが形成されている。鋼板ティース側面部３１８は、切欠き鋼板３１３ａにおけるティース側面部となる。切欠き鋼板３１３ａにおけるその他の構成は、鋼板３１２と同様である。蟻溝３２０ａは、例えば、凹み寸法が１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、幅寸法が２．０ｍｍとなっている。図３に示すように、複数枚の鋼板３１２および切欠き鋼板３１３ａを積層することによって、積層鉄心ティース側面部３１０に抜け止め溝３１４ａが形成された積層鉄心３０１ａが得られる。

図６は図１の絶縁積層回転子１を示す平面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面を示す斜視図である。樹脂絶縁部３０２は、複数枚の鋼板３１２と切欠き鋼板３１３ａとが積層されて形成される抜け止め溝３１４ａに設けられ、射出成形された樹脂が硬化して一体化した樹脂抜け止め部３２１ａを有している。

図８は図１の絶縁積層回転子１を示す側面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った矢視断面図である。積層鉄心ティース側面部３１０の抜け止め溝３１４ａに射出成形された樹脂が硬化することにより、樹脂抜け止め部３２１ａが形成される。抜け止め溝３１４ａは、蟻溝３２０ａの形状で切り出されているので、絶縁積層鉄心ティース側面部３０５の樹脂製薄膜と積層鉄心３０１ａの表面とが積層鉄心ティース側面部３１０の表面に対して垂直な方向に離れることがなく、これにより、絶縁積層鉄心ティース側面部３０５と積層鉄心３０１ａとの間に隙間３２２ａが生じることを防止することができる。この効果により、巻線領域３２３ａが抑制されることを防止することができ、高い性能を有する回転電機を得ることができる。なお、蟻溝３２０ａの形状は、図示する形状に限らない。

以下、切欠き鋼板３１３ａにおける蟻溝３２０ａの形状について説明する。図１０は図５の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。蟻溝３２０ａは、蟻溝３２０ａの開口部３２４の幅方向の寸法が切欠き鋼板３１３ａの板厚寸法と同等以上で、蟻溝３２０ａの開口部３２４の幅方向の寸法より大きい直径寸法の円形状部３２５を有することで、蟻溝３２０ａの開口部３２４に抜け止めの鍔部３２６を形成することができる。例えば、板厚寸法が０．５ｍｍの切欠き鋼板３１３ａの場合、蟻溝３２０ａの開口部３２４の幅方向の寸法が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ、円形状部３２５の直径寸法が１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ、鍔部３２６の幅寸法が０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍとなる。

開口部３２４の中心線と円形状部３２５の中心線とは必ずしも一致する必要はない。図１１は図１０の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。例えば、開口部３２４の中心線３２７から円形状部３２５の中心線３２８を０．２ｍｍだけオフセットして配置してもよい。図１２は図１１の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。例えば、円形状部３２５が開口部３２４の中心線３２７を中心として片側にのみ配置されるように、非対称な形状で円形状部３２５が配置されてもよい。

図１３は図５の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。蟻溝３２０ａは、矩形であっても同様の効果を得ることができる。蟻溝３２０ａの開口部３２９の幅方向の寸法が切欠き鋼板３１３ａの板厚寸法と同等以上で、蟻溝３２０ａの開口部３２９の幅方向の寸法より大きい矩形幅寸法の矩形状部３３０を有することで、蟻溝３２０ａの開口部３２９に抜け止めの鍔部３３１を形成することができる。例えば、板厚寸法が０．５ｍｍの切欠き鋼板３１３ａの場合、蟻溝３２０ａの開口部３２９の幅方向の寸法が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ、矩形状部３３０の幅方向の寸法が１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ、鍔部３３１の幅寸法が０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍとなる。

開口部３２９の中心線と矩形状部３３０の中心線とは必ずしも一致する必要はない。図１４は図１３の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。例えば、開口部３２９の中心線３３２から矩形状部３３０の中心線３３３を０．２ｍｍだけオフセットして配置してもよい。図１５は図１４の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。例えば、矩形状部３３０が開口部３２９の中心線３３２を中心として片側にのみ配置されるように、非対称な形状で矩形状部３３０が配置されてもよい。

図１６は図５の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。蟻溝３２０ａは、三角形であっても同様の効果を得ることができる。蟻溝３２０ａの開口部３３４の幅方向の寸法が切欠き鋼板３１３ａの板厚寸法と同等以上で、蟻溝３２０ａの開口部３３４の幅方向の寸法より大きい幅寸法の三角形状部３３５を有することで、蟻溝３２０ａの開口部３３４に抜け止めの鍔部３３６を形成することができる。例えば、板厚寸法が０．５ｍｍの切欠き鋼板３１３ａの場合、蟻溝３２０ａの開口部３３４の幅方向の寸法が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ、三角形状部３３５の幅方向の寸法が１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ、鍔部３３６の幅寸法が０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍである。

開口部３３４の中心線と三角形状部３３５の中心線とは必ずしも一致する必要はない。図１７は図１６の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。例えば、開口部３３４の中心線３３７から三角形状部３３５の中心線３３８を０．２ｍｍだけオフセットして配置してもよい。図１８は図１７の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。例えば、三角形状部３３５が開口部３３４の中心線３３７を中心として片側にのみ配置されるように、非対称な形状で三角形状部３３５が配置されてもよい。

蟻溝３２０ａは、切欠き鋼板３１３ａの輪郭を荒く切り出し、微細な突起または凹みを設けることによっても同様の効果を得ることができる。図１９は図５の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。積層鉄心ティース側面部３１０の表面に対して垂直な開口溝側面３３９の片方の面または両面に、半円形状の突起３４０ａを配置することで、抜け止め形状を形成することができる。例えば、板厚寸法が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍの切欠き鋼板３１３ａの場合、半円形状の突起３４０ａの直径寸法が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍとなる。図２０は図１９の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。積層鉄心ティース側面部３１０の表面に対して垂直な開口溝側面３３９の片方の面または両面に、半円形状の凹み３４１ａを配置することで抜け止め形状を形成することができる。例えば、板厚寸法が０．５ｍｍの切欠き鋼板３１３ａの場合、半円形状の凹み３４１ａの直径寸法が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍとなる。

図２１は図１９の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。突起３４０ｂは、半円形状に限らず、矩形であっても同様の効果を得ることができる。図２２は図２０の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。凹み３４１ｂは、半円形状に限らず、矩形であっても同様の効果を得ることができる。図２３は図１９の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。突起３４０ｃは、半円形状に限らず、三角形状であっても同様の効果を得ることができる。図２４は図２０の蟻溝３２０ａの変形例を示す平面図である。凹み３４１ｃは、半円形状に限らず、三角形状であっても同様の効果を得ることができる。また、突起３４０ａ、突起３４０ｂ、突起３４０ｃ、凹み３４１ａ、凹み３４１ｂ、凹み３４１ｃは、同一の開口溝側面３３９に複数設けられてもよい。

次に、製造工程について説明する。まず、鉄心積層工程について説明する。本発明の積層鉄心３０１ａは、鋼板３１２と切欠き鋼板３１３ａとから構成される。珪素鋼板または電磁鋼板を、プレス金型を用いて打ち抜くことによって、所望の形状を有する鋼板３１２および切欠き鋼板３１３ａが得られる。また、ワイヤーカット放電加工機で切り出すことによっても所望の形状を有する鋼板３１２および切欠き鋼板３１３ａが得られる。

その後、複数枚の鋼板３１２に、切欠き鋼板３１３ａを少なくとも１枚挟んで積層することで、抜け止め溝３１４ａが形成された積層鉄心３０１ａが得られる。絶縁積層回転子１の機能に問題の無い範囲で、積層鉄心ティース側面部３１０に抜け止め溝３１４ａを複数設けてもよい。また、鋼板３１２および切欠き鋼板３１３ａは、蟻溝３２０ａを除く形状が同一であることから、鋼板ティース側面部３１８を打ち抜く部品を入れ替えることができるプレス金型を用意することで、鋼板３１２および切欠き鋼板３１３ａを連続的に打ち抜き、積層することができる。

次に、インシュレータ一体成形工程について説明する。図２５はインシュレータ一体成形工程における樹脂注入位置および樹脂抜け止め部３２１ａの断面を示す斜視図である。積層鉄心３０１ａおよびシャフト２を図示していない成形金型の内部に入れる。成形金型は、積層鉄心３０１ａの上面、下面、外周面、積層鉄心ティース部３０８の両側面を密閉する、図示しない金型内壁と樹脂注入孔３４２とから構成される。例えば、樹脂注入孔３４２は、絶縁積層鉄心ティース巻装部３０４を形成する位置などに任意に設けられ、樹脂注入孔３４２から成形樹脂が注入される。図中の矢印は、樹脂注入孔３４２から樹脂が流れる方向を示す。注入された成形樹脂は、図示していない金型内壁と積層鉄心３０１ａとの間の空間であるキャビティ部を流れ、積層鉄心３０１ａを覆い、硬化し一体化した樹脂絶縁部３０２を形成する。成形樹脂が絶縁積層鉄心ティース巻装部３０４を形成するキャビティ部を流れる過程で、積層鉄心ティース側面部３１０に設けられた抜け止め溝３１４ａに成形樹脂が充填され、硬化することで樹脂抜け止め部３２１ａが形成される。この樹脂抜け止め部３２１ａは、絶縁積層鉄心ティース巻装部３０４において、積層鉄心ティース側面部３１０の表面から積層鉄心ティース側面部３１０の表面に対して垂直な方向に樹脂絶縁部３０２が離れて隙間３２２ａが生じることを防止する。

次に、樹脂抜け止め部３２１ａの設置位置の変形例について説明する。図２６は図３の積層鉄心３０１ａの変形例を示す斜視図である。積層鉄心３０１ｂは、複数枚の鋼板３１２と、切欠き鋼板３１３ｂとを備え、それぞれを積層することによって構成されている。積層鉄心ティース先端部３０９における径方向内側面に抜け止め溝３１４ｂが形成されている。

図２７は図２６の切欠き鋼板３１３ｂを示す平面図である。切欠き鋼板３１３ｂは、鋼板ティース先端部３１７に蟻溝３２０ｂが形成されている。例えば、蟻溝３２０ｂは、凹み寸法が１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、幅寸法が２．０ｍｍである。鋼板３１２と切欠き鋼板３１３ｂとを積層することによって、積層鉄心ティース先端部３０９に抜け止め溝３１４ｂが形成された積層鉄心３０１ｂを得ることができる。

図２８は図１の絶縁積層回転子１の変形例を示す平面図、図２９は図２８のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿った断面を示す斜視図である。樹脂絶縁部３０２は、複数枚の鋼板３１２と切欠き鋼板３１３ｂとが積層されて形成される抜け止め溝３１４ｂに、射出成形された樹脂が硬化して一体化した樹脂抜け止め部３２１ｂを有している。

図３０は図２８の絶縁積層回転子１を示す側面図、図３１は図３０のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線に沿った矢視断面図である。積層鉄心ティース先端部３０９の抜け止め溝３１４ｂには、一体化し硬化した樹脂抜け止め部３２１ｂが存在する。抜け止め溝３１４ｂは、蟻溝３２０ｂの形状で切り出されているので、絶縁積層鉄心ティース先端部３０３の樹脂製薄膜と積層鉄心３０１ｂの表面とが積層鉄心ティース先端部３０９の表面に対して垂直な方向に離れることなく、これにより、隙間３２２ｂが生じることを防止することができる。この効果によって、巻線領域３２３ｂが抑制されることを防止することができ、効率の良い回転電機を得ることができる。なお、抜け止め溝３１４ｂの形状は、蟻溝形状に限らず、例えば、表面を荒く切り出すことで同様の効果が得られる。

図３２は図３の積層鉄心３０１ａの変形例を示す斜視図である。積層鉄心３０１ｃは、複数枚の鋼板３１２と、切欠き鋼板３１３ｃとを備え、それぞれを積層することによって構成されている。積層鉄心ティース先端部３０９における積層鉄心外周部３１１に抜け止め溝３１４ｃが形成されている。

図３３は図３２の切欠き鋼板３１３ｃを示す平面図である。切欠き鋼板３１３ｃは、鋼板ティース先端部３１７における径方向外側面である鋼板外周部３１９に蟻溝３２０ｃが形成されている。鋼板外周部３１９は、切欠き鋼板３１３ｃにおける外周部となる。例えば、蟻溝３２０ｃは、凹み寸法が１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、幅寸法が２．０ｍｍである。鋼板３１２と切欠き鋼板３１３ｃとを積層することによって、積層鉄心ティース先端部３０９における積層鉄心外周部３１１に抜け止め溝３１４ｃが形成された積層鉄心３０１ｃを得ることができる。

図３４は図１の絶縁積層回転子１の変形例を示す平面図、図３５は図３４のＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ線に沿った断面を示す斜視図である。樹脂絶縁部３０２は、複数枚の鋼板３１２と切欠き鋼板３１３ｃとが積層されて形成される抜け止め溝３１４ｃに、射出成形された樹脂が硬化して一体化した樹脂抜け止め部３２１ｃを有している。

図３６は図３４の絶縁積層回転子１を示す側面図、図３７は図３６のＸＸＸＶＩＩ−ＸＸＸＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。積層鉄心ティース先端部３０９における積層鉄心外周部３１１の抜け止め溝３１４ｃには、一体化し硬化した樹脂抜け止め部３２１ｃが存在する。抜け止め溝３１４ｃは、蟻溝３２０ｃの形状で切り出されているので、樹脂外周部３０６の樹脂製薄膜と積層鉄心３０１ｃの表面とが積層鉄心外周部３１１の表面に対して垂直な方向に離れることなく、これにより、隙間３２２ｃが生じることを防止することができる。この効果によって、外径寸法が膨らむことを防止することができ、相対する固定子との間のエアギャップを小さくすることができ、回転電機の小型化および回転電機の性能向上の少なくとも何れか一方を得ることができる。なお、抜け止め溝３１４ｃの形状は、蟻溝形状に限らず、例えば、表面を荒く切り出すことで同様の効果を得られる。

なお、この実施の形態１に係る絶縁積層板構造体は、サーボモータ用、燃料噴射バルブ開閉タイミング制御ユニット用、空調機ファンモータ用、車載用燃料ポンプユニット用の回転電機の回転子に適用できる絶縁積層板構造体である。

実施の形態２．
図３８はこの発明の実施の形態２に係る絶縁積層固定子の要部を示す斜視図である。この実施の形態２では、回転電機の絶縁積層板構造体として、絶縁積層固定子４を例に説明する。絶縁積層固定子４は、互いに連結され円環状に配置された複数の絶縁分割積層鉄心４０１ａを備えている。図３８では、半周分である６個の絶縁分割積層鉄心４０１ａを示している。

図３９は図３８の絶縁分割積層鉄心４０１ａを示す拡大図である。絶縁分割積層鉄心４０１ａは、分割積層鉄心４０２ａと、分割積層鉄心４０２ａの表面に設けられた樹脂絶縁部４０３とを備えている。樹脂絶縁部４０３は、例えば、ＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＢＴ、ＰＯＭ、ＰＲＴなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ＢＭＣ、ＳＭＣなどの熱硬化性樹脂から構成される。樹脂絶縁部４０３は、射出成形によって分割積層鉄心４０２ａに一体成形される。絶縁分割積層鉄心４０１ａには、図示しないコイルが巻き回される。分割積層鉄心４０２ａとコイルとの間は、樹脂絶縁部４０３を介して絶縁される。

図４０は図３８の絶縁分割積層鉄心４０１ａを示す斜視図である。樹脂絶縁部４０３は、ティース先端突出部４０４と、ティース先端部４０５と、バックヨーク鍔部４０６と、ティース曲面巻装部４０７と、ティース側面巻装部４０８とを有している。図示しないコイルは、ティース曲面巻装部４０７と、ティース側面巻装部４０８とに巻き回される。

図４１は図３８の分割積層鉄心４０２ａを示す斜視図である。分割積層鉄心４０２ａは、分割積層鉄心バックヨーク部４０９と、分割積層鉄心バックヨーク部４０９から径方向内側に突出する分割積層鉄心ティース部４１０と、分割積層鉄心ティース部４１０の径方向内側端部に設けられ、周方向に突出する分割積層鉄心ティース突出部４１１とを有している。分割積層鉄心ティース部４１０は、周方向を向く分割積層鉄心ティース側面部４１２を有している。分割積層鉄心バックヨーク部４０９は、径方向外側を向く分割積層鉄心外周部４１３を有している。分割積層鉄心ティース突出部４１１は、径方向内側を向く分割積層鉄心ティース内周部４１４を有している。分割積層鉄心ティース内周部４１４は、切欠き鋼板４１６ａにおける内周部となる。

分割積層鉄心４０２ａは、複数枚の鋼板４１５と、少なくとも１枚の切欠き鋼板４１６ａとが積層されることによって構成されている。図４１では、分割積層鉄心４０２ａが一枚の切欠き鋼板４１６ａを備えている例を示している。切欠き鋼板４１６ａが鋼板３１２に挟まれて積層されることによって、分割積層鉄心ティース側面部４１２には、抜け止め溝４１７ａが形成されている。

図４２は図４１の鋼板４１５を示す平面図である。所望の形状に切り出される鋼板４１５は、鋼板バックヨーク部４１８と、鋼板バックヨーク部４１８の中央部から径方向内側に突出する鋼板ティース部４１９と、鋼板ティース部４１９の径方向内側端部に設けられ、周方向に突出する鋼板ティース先端部４２０とを有している。鋼板ティース部４１９は、周方向を向く鋼板ティース側面部４２１を有している。鋼板ティース先端部４２０は、径方向内側を向く鋼板内周部４２２を有している。

図４３は図４１の切欠き鋼板４１６ａを示す平面図である。切欠き鋼板４１６ａは、鋼板ティース側面部４２１に溝である蟻溝４２３ａが形成されている。切欠き鋼板４１６ａにおけるその他の構成は、鋼板４１５と同様である。蟻溝４２３ａは、例えば、凹み寸法が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、幅寸法が１．０ｍｍ〜５．０ｍｍとなっている。複数枚の鋼板４１５および切欠き鋼板４１６ａを積層することによって、分割積層鉄心ティース側面部４１２に抜け止め溝４１７ａが形成された分割積層鉄心４０２ａが得られる。

図４４は図４０の絶縁分割積層鉄心４０１ａを示す平面図、図４５は図４４のＸＬＶ−ＸＬＶ線に沿った断面を示す斜視図である。樹脂絶縁部４０３は、複数枚の鋼板４１５と切欠き鋼板４１６ａとが積層されて形成された抜け止め溝４１７ａに設けられ、射出成形された樹脂が硬化して一体化した樹脂抜け止め部４２４ａを有している。

図４６は図４４の絶縁分割積層鉄心４０１ａを示す側面図、図４７は図４６のＸＬＶＩＩ−ＸＬＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。分割積層鉄心４０２ａの分割積層鉄心ティース側面部４１２に形成された抜け止め溝４１７ａに射出成形された樹脂が硬化することにより、ティース側面巻装部４０８に一体化した樹脂抜け止め部４２４ａが形成される。これにより、分割積層鉄心ティース側面部４１２を覆う樹脂製絶縁被覆が分割積層鉄心ティース側面部４１２から分割積層鉄心ティース側面部４１２の表面に対して垂直な方向に離れることがなく、これにより、ティース側面巻装部４０８と分割積層鉄心４０２ａとの間に隙間４２５ａが生じることを防止することができる。この効果により、巻線領域４２６が抑制されることを防止することができ、効率の良い回転電機を得ることができる。なお、切欠き鋼板４１６ａの蟻溝４２３ａは、図示する形状に限らず、例えば、実施の形態１と同様に、切欠き鋼板４１６ａに微細な突起を設けることで同様の効果が得られる。

次に、製造工程について説明する。まず、鉄心積層工程について説明する。本発明の分割積層鉄心４０２ａは、鋼板４１５と切欠き鋼板４１６ａとから構成される。珪素鋼板または電磁鋼板を、プレス金型を用いて打ち抜くことによって、所望の形状を有する鋼板４１５および切欠き鋼板４１６ａが得られる。また、ワイヤーカット放電加工機で切り出すことによっても所望の形状を有する鋼板４１５および切欠き鋼板４１６ａが得られる。

その後、複数枚の鋼板４１５に、切欠き鋼板４１６ａを少なくとも１枚挟んで積層することで、抜け止め溝４１７ａを有する分割積層鉄心４０２ａが得られる。絶縁積層固定子４の機能に問題の無い範囲で、分割積層鉄心ティース側面部４１２に抜け止め溝４１７ａを複数設けてもよい。また、鋼板４１５および切欠き鋼板４１６ａは、蟻溝４２３ａを除く形状が同一であることから、鋼板ティース側面部４２１を打ち抜く部品を入れ替えることができるプレス金型を用意することで、鋼板４１５および切欠き鋼板４１６ａを連続的に打ち抜き、積層することができる。

次に、インシュレータ一体成形工程について説明する。図４８はインシュレータ一体成形工程における樹脂注入位置および樹脂抜け止め部４２４ａの断面を示す斜視図である。分割積層鉄心４０２ａを図示していない成形金型の内部に入れる。成形金型は、分割積層鉄心４０２ａの上面、下面、外周面、ティース部の両側面を密閉する、図示しない金型内壁と樹脂注入孔４２７とから構成される。例えば、樹脂注入孔４２７は、ティース曲面巻装部４０７を形成する位置などに任意に設けられ、樹脂注入孔４２７から成形樹脂が注入される。図中の矢印は、樹脂注入孔４２７から樹脂が流れる方向を示す。注入された成形樹脂は、図示していない金型内壁と分割積層鉄心４０２ａとの間の空間であるキャビティ部を流れ、充填後に硬化することで、分割積層鉄心４０２ａを覆い、一体化した樹脂絶縁部４０３を形成する。成形樹脂がティース側面巻装部４０８を形成するキャビティ部を流れる過程で、分割積層鉄心ティース側面部４１２に設けられた抜け止め溝４１７ａに成形樹脂が充填され、硬化することで樹脂抜け止め部４２４ａが形成される。この樹脂抜け止め部４２４ａは、ティース側面巻装部４０８において、分割積層鉄心ティース側面部４１２の表面から分割積層鉄心ティース側面部４１２の表面に対して垂直な方向に樹脂絶縁部４０３が離れて隙間４２５ａが生じることを防止する。また、ティース毎に分割されているので、金型と設備を小形化することができる。

以下、樹脂抜け止め部４２４ａの設置位置の変形例について説明する。図４９は図４０の絶縁分割積層鉄心４０１ａの変形例を示す斜視図である。絶縁分割積層鉄心４０１ｂは、分割積層鉄心４０２ｂと、樹脂絶縁部４０３とを備え、それぞれを積層することによって構成されている。樹脂絶縁部４０３が、分割積層鉄心４０２ｂの径方向外側における外周面である分割積層鉄心外周部４１３に設けられた樹脂外周部４２８を有している点で、絶縁分割積層鉄心４０１ａと異なる。コイルをティース曲面巻装部４０７、ティース側面巻装部４０８に巻き回すことで、絶縁分割積層鉄心４０１ｂとコイルとの間は、樹脂絶縁部４０３を介して電気的に絶縁される。

図５０は図４９の分割積層鉄心４０２ｂを示す斜視図である。分割積層鉄心４０２ｂは、分割積層鉄心バックヨーク部４０９と、分割積層鉄心バックヨーク部４０９から径方向内側に突出する分割積層鉄心ティース部４１０と、分割積層鉄心ティース部４１０の径方向内側端部に設けられ、周方向に突出する分割積層鉄心ティース突出部４１１とを有している。分割積層鉄心ティース部４１０は、周方向を向く分割積層鉄心ティース側面部４１２を有している。分割積層鉄心バックヨーク部４０９は、径方向外側を向く分割積層鉄心外周部４１３を有している。分割積層鉄心ティース突出部４１１は、径方向内側を向く分割積層鉄心ティース内周部４１４を有している。

分割積層鉄心４０２ｂは、複数枚の鋼板４１５と、少なくとも１枚の切欠き鋼板４１６ｂとが積層されることによって構成されている。切欠き鋼板４１６ｂが鋼板４１５に挟まれて積層されることによって、分割積層鉄心外周部４１３には、抜け止め溝４１７ｂが形成されている。

図５１は図５０の切欠き鋼板４１６ｂを示す平面図である。切欠き鋼板４１６ｂは、鋼板バックヨーク部４１８の径方向外側面に蟻溝４２３ｂが形成されている。鋼板バックヨーク部４１８は、切欠き鋼板４１６ｂにおける外周部となる。切欠き鋼板４１６ｂにおけるその他の構成は、鋼板４１５と同様である。蟻溝４２３ｂは、例えば、凹み寸法が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、幅寸法が１．０ｍｍ〜５．０ｍｍとなっている。複数枚の鋼板４１５および切欠き鋼板４１６ｂを積層することによって、分割積層鉄心外周部４１３に抜け止め溝４１７ｂが形成された分割積層鉄心４０２ｂが得られる。

図５２は図４９の絶縁分割積層鉄心４０１ｂを示す平面図、図５３は図５２のＬＩＩＩ−ＬＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。樹脂絶縁部４０３は、複数枚の鋼板４１５と切欠き鋼板４１６ｂとが積層されて形成された抜け止め溝４１７ｂに設けられ、射出成形された樹脂が流し込まれ硬化することでバックヨーク鍔部４０６における外周部に一体化した樹脂抜け止め部４２４ｂを有している。

図５４は図４９の絶縁分割積層鉄心４０１ｂを示す側面図、図５５は図５４のＬＶ−ＬＶ線に沿った矢視断面図である。分割積層鉄心４０２ｂにおける分割積層鉄心バックヨーク部４０９の分割積層鉄心外周部４１３に形成された抜け止め溝４１７ｂに射出成形された樹脂が硬化することにより、バックヨーク鍔部４０６における外周部である樹脂外周部４２８に一体化した樹脂抜け止め部４２４ｂが形成される。これにより、分割積層鉄心外周部４１３を覆う樹脂製絶縁被覆が分割積層鉄心外周部４１３から分割積層鉄心外周部４１３の表面に対して垂直な方向に離れ、隙間４２５ｂが生じることを防止することができる。この効果により、絶縁積層固定子４の内径寸法が安定化し、絶縁積層固定子４と回転子との径方向についての設計上のクリアランスを小さくすることができ、小型で効率が良い回転電機を得ることができる。なお、切欠き鋼板４１６ｂの蟻溝４２３ｂは、図５１に図示する形状に限らず、例えば、切欠き鋼板４１６ｂに微細な突起または凹みを設けることで同様の効果が得られる。

図５６は図４０の絶縁分割積層鉄心４０１ａの変形例を示す斜視図である。絶縁分割積層鉄心４０１ｃは、分割積層鉄心４０２ｃと、樹脂絶縁部４０３とを備え、それぞれを積層することによって構成されている。樹脂絶縁部４０３が、ティース先端部４０５における径方向内側面に設けられた樹脂内周部４２９を有している点で、絶縁分割積層鉄心４０１ｃと異なる。コイルをティース曲面巻装部４０７、ティース側面巻装部４０８に巻き回すことで、絶縁分割積層鉄心４０１ｃとコイルとの間は、樹脂絶縁部４０３を介して電気的に絶縁される。

図５７は図５６の分割積層鉄心４０２ｃを示す斜視図である。分割積層鉄心４０２ｃは、分割積層鉄心バックヨーク部４０９と、分割積層鉄心バックヨーク部４０９から径方向内側に突出する分割積層鉄心ティース部４１０と、分割積層鉄心ティース部４１０の径方向内側端部に設けられ、周方向に突出する分割積層鉄心ティース突出部４１１とを有している。分割積層鉄心ティース部４１０は、周方向を向く分割積層鉄心ティース側面部４１２を有している。分割積層鉄心バックヨーク部４０９は、径方向外側を向く分割積層鉄心外周部４１３を有している。分割積層鉄心ティース突出部４１１は、径方向内側を向く分割積層鉄心ティース内周部４１４を有している。

分割積層鉄心４０２ｃは、複数枚の鋼板４１５と、少なくとも１枚の切欠き鋼板４１６ｃとが積層されることによって構成されている。切欠き鋼板４１６ｃが鋼板３１２に挟まれて積層されることによって、分割積層鉄心ティース内周部４１４には、抜け止め溝４１７ｃが形成されている。

図５８は図５７の切欠き鋼板４１６ｃを示す平面図である。切欠き鋼板４１６ｃは、鋼板ティース先端部４２０の鋼板内周部４２２に蟻溝４２３ｃが形成されている。切欠き鋼板４１６ｃにおけるその他の構成は、鋼板４１５と同様である。蟻溝４２３ｃは、例えば、凹み寸法が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、幅寸法が１．０ｍｍ〜５．０ｍｍとなっている。なお、分割積層鉄心４０２ｃは、複数枚の鋼板で切欠き鋼板４１６ｃを挟まなくてもよい。例えば、分割積層鉄心４０２ｃは、複数枚の鋼板４１５と、切欠き鋼板４１６ｃとを隣り合わせて積層することで、分割積層鉄心４０２ｃの内周部に積層方向の一方向に開口する抜け止め溝４１７ｃを形成してもよいし、複数枚の鋼板４１５を含まずに切欠き鋼板４１６ｃだけ形成されてもよい。

図５９は図５７の絶縁分割積層鉄心４０１ｃを示す平面図、図６０は図５９のＬＸ−ＬＸ線に沿った矢視断面図である。樹脂絶縁部４０３は、分割積層鉄心４０２ｃの分割積層鉄心ティース内周部４１４に形成された抜け止め溝４１７ｃに設けられ、射出成形された樹脂が流し込まれて硬化することで、ティース先端部４０５における樹脂内周部４２９に一体化した樹脂抜け止め部４２４ｃを有している。

図６１は図５６の絶縁分割積層鉄心４０１ｃを示す側面図、図６２は図６１のＬＸＩＩ−ＬＸＩＩ線に沿った矢視断面図である。分割積層鉄心４０２ｃにおける分割積層鉄心ティース内周部４１４に形成された抜け止め溝４１７ｃに射出成形された樹脂が硬化することにより、ティース先端部４０５における樹脂内周部４２９に一体化した樹脂抜け止め部４２４ｃが形成される。これにより、分割積層鉄心ティース内周部４１４を覆う樹脂製絶縁被覆が分割積層鉄心ティース内周部４１４から分割積層鉄心ティース内周部４１４の表面に対して垂直な方向に離れ、隙間４２５ｃが生じることを防止することができる。この効果により、絶縁積層固定子４の内径寸法が安定化し、絶縁積層固定子４と回転子との径方向についての設計上のクリアランスを小さくすることができ、小型で効率が良い回転電機を得ることができる。なお、切欠き鋼板４１６ｃの蟻溝４２３ｃは、図５８に図示する形状に限らず、例えば、切欠き鋼板４１６ｃに微細な突起または凹みを設けることで同様の効果が得られる。

なお、この実施の形態２に係る絶縁積層固定子４は、サーボモータ用、燃料噴射バルブ開閉タイミング制御ユニット用、空調用ファンモータ、車載用燃料ポンプユニット、巻上機用の回転電機の固定子に適用できる絶縁積層板構造体である。

１絶縁積層回転子、２シャフト、３絶縁積層鉄心、４絶縁積層固定子、３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ積層鉄心、３０２樹脂絶縁部、３０３絶縁積層鉄心ティース先端部、３０４絶縁積層鉄心ティース巻装部、３０５絶縁積層鉄心ティース側面部、３０６樹脂外周部、３０７積層鉄心中央部、３０８積層鉄心ティース部、３０９積層鉄心ティース先端部、３１０積層鉄心ティース側面部、３１１積層鉄心外周部、３１２鋼板、３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃ切欠き鋼板、３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ抜け止め溝、３１５鋼板中央部、３１６鋼板ティース部、３１７鋼板ティース先端部、３１８鋼板ティース側面部、３１９鋼板外周部、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ蟻溝、３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ樹脂抜け止め部、３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ隙間、３２３ａ、３２３ｂ巻線領域、３２４開口部、３２５円形状部、３２６鍔部、３２７中心線、３２８中心線、３２９開口部、３３０矩形状部、３３１鍔部、３３２中心線、３３３中心線、３３４開口部、３３５三角形状部、３３６鍔部、３３７中心線、３３８中心線、３３９開口溝側面、３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ突起、３４１ａ、３４１ｂ、３４１ｃ凹み、３４２樹脂注入孔、４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ絶縁分割積層鉄心、４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ分割積層鉄心、４０３樹脂絶縁部、４０４ティース先端突出部、４０５ティース先端部、４０６バックヨーク鍔部、４０７ティース曲面巻装部、４０８ティース側面巻装部、４０９分割積層鉄心バックヨーク部、４１０分割積層鉄心ティース部、４１１分割積層鉄心ティース突出部、４１２分割積層鉄心ティース側面部、４１３分割積層鉄心外周部、４１４分割積層鉄心ティース内周部、４１５鋼板、４１６ａ、４１６ｂ、４１６ｃ切欠き鋼板、４１７ａ、４１７ｂ、４１７ｃ抜け止め溝、４１８鋼板バックヨーク部、４１９鋼板ティース部、４２０鋼板ティース先端部、４２１鋼板ティース側面部、４２２鋼板内周部、４２３ａ、４２３ｂ、４２３ｃ蟻溝、４２４ａ４２４ｂ、４２４ｃ樹脂抜け止め部、４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃ隙間、４２６巻線領域、４２７樹脂注入孔、４２８樹脂外周部、４２９樹脂内周部。

Claims

鋼板が積層された積層鉄心と、前記積層鉄心の表面を覆う樹脂絶縁部とを備えた回転電機の絶縁積層板構造体であって、
前記積層鉄心は、溝が側面に形成された切欠き鋼板を有し、
前記切欠き鋼板における前記溝が形成されている側面は、前記樹脂絶縁部に覆われている回転電機の絶縁積層板構造体。
前記溝は、前記切欠き鋼板におけるティース側面部に形成されている請求項１に記載の回転電機の絶縁積層板構造体。
前記溝は、前記切欠き鋼板における外周部に形成されている請求項１に記載の回転電機の絶縁積層板構造体。
前記溝は、前記切欠き鋼板における内周部に形成されている請求項１に記載の回転電機の絶縁積層板構造体。
前記溝の形状は、蟻溝形状である請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の回転電機の絶縁積層板構造体。
前記溝の内周面には、突起または凹みが形成されている請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の回転電機の絶縁積層板構造体。
鋼板が積層された積層鉄心の表面に樹脂を一体成形する絶縁積層板構造体の製造方法であって、
側面に溝が形成された切欠き鋼板を前記積層鉄心に含めることで、前記積層鉄心の側面に抜け止め溝を形成し、前記積層鉄心の表面に樹脂を一体成形する際に、前記抜け止め溝に流れ込んだ樹脂により樹脂抜け止め部を形成する回転電機の絶縁積層板構造体の製造方法。