JP2018046617A

JP2018046617A - 回転電機の固定子鉄心

Info

Publication number: JP2018046617A
Application number: JP2016178300A
Authority: JP
Inventors: 智中田; Satoshi Nakata; 橋本　昭; Akira Hashimoto; 昭橋本; 隆司梅田; Takashi Umeda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2036-09-13
Also published as: JP6818476B2

Abstract

【課題】この発明は、コア片の打ち抜き工程での材料歩留まりの低下を抑制しつつ、コイルの巻回後の組み立て工数を削減し、製造コストを低減する回転電機の固定子鉄心を得る。【解決手段】分割鉄心２は、第１コア片１０と第２コア片１５とを交互に積層して構成され、分割鉄心連結体が、第２コア片１５の第２バックヨーク部１６の第２端部１６ｂに形成された嵌合凸部１８を、第１コア片１０の第１バックヨーク部１１の第１端部１１ａに形成された嵌合穴１３に嵌合させて、複数の分割鉄心２を嵌合凸部１８周りに回転可能に連結して、構成されている。【選択図】図３

Description

この発明は、発電機、電動機などの回転電機の固定子鉄心に関し、特に、磁極ティースがバックヨークから径方向外方に突出している固定子鉄心の構造に関するものである。

電動機や発電機などの回転電機の固定子鉄心は、鉄損を低減するために、板状のコア片を積層して構成されていた。回転子が固定子の外周側に配設されるアウターロータ型の回転電機の固定子鉄心は、磁極ティースが円環状のバックヨークから径方向外方に突出している。そこで、電磁鋼板などのシート材から打ち抜かれた円環状のコア片を積層して固定子鉄心を作製する場合、コア片の円環状のバックヨークの内周側の鋼板部分は廃材となるので、材料の歩留まりが悪くなる。

また、固定子鉄心の磁極ティースには、絶縁材を介してコイルが巻回される。このとき、コイルは巻線ノズルにより磁極ティースに巻回されるので、巻線ノズルの通るスペースが必要となる。そこで、固定子鉄心が円環状のコア片の積層体である場合、巻線ノズルにより隣の磁極ティースとの干渉を避けつつ当該磁極ティースにコイルを巻回するので、コイルのターン数が減少し、回転電機の効率が低下してしまう。

このような状況を鑑み、１本の磁極ティースのみを有する分割鉄心を円環状に配列して構成された固定子鉄心が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１によれば、分割鉄心が１本の磁極ティースのみを有している。そこで、巻線ノズルにより隣の磁極ティースに干渉されることなく当該磁極ティースにコイルを巻回できるので、コイルのターン数を増やすことができ、回転電機の効率を向上させることができる。
また、分割鉄心を構成するコア片はＴ字状に構成されているので、電磁鋼板などのシート材からコア片を打ち抜く際の廃材となる鋼板部分が少なくなり、材料の歩留まりを向上させることができる。

特開２００７−１５９１７０号公報

しかしながら、特許文献１では、各分割鉄心の磁極ティースにコイルを巻回した後、分割鉄心を円環状に配列させる工程が必要となり、組み立て工数が増大し、製造コストが増大するという課題があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、それぞれ、１本の磁極ティースを有する、複数の分割鉄心を、軸方向をコア片の積層方向とする軸部周りに回転可能に連結された分割鉄心連結体として構成して、コア片の打ち抜き工程での材料歩留まりの低下を抑制しつつ、コイルの巻回後の組み立て工数を削減し、製造コストを低減する回転電機の固定子鉄心を得ることを目的とする。

この発明による回転電機の固定子鉄心は、それぞれ、バックヨークおよび前記バックヨークの周方向中央部から径方向外方に突出した磁極ティースを有する複数の分割鉄心を連結して円弧状に配列した分割鉄心連結体を複数有し、複数の前記分割鉄心連結体を円環状に配列して構成されている。前記バックヨークは、嵌合穴を有する周方向の一側の第１端部と、嵌合凸部を有する周方向の他側の第２端部と、を有し、前記分割鉄心は、交互に積層されている第１コア片と第２コア片により構成され、前記第１コア片は、第１バックヨーク部と第１磁極ティース部を有し、前記第２コア片は、前記第１バックヨーク部と交互に積層されて前記バックヨークを構成する第２バックヨーク部と、前記第１磁極ティース部と交互に積層されて前記磁極ティースを構成する第２磁極ティース部を有し、前記第１端部は、前記第１バックヨーク部が前記第２バックヨーク部に対して周方向の一側に突出しており、前記嵌合穴が、前記第１端部における前記第１バックヨーク部の突出部に形成され、前記第２端部は、前記第２バックヨーク部が前記第１バックヨーク部に対して周方向の他側に突出しており、前記嵌合凸部が、前記第２端部における前記第２バックヨーク部の突出部に形成され、複数の前記分割鉄心は、前記分割鉄心の前記第２端部の前記第２バックヨーク部の突出部が隣の前記分割鉄心の前記第１端部の前記第１バックヨーク部の突出部間に挿入され、かつ前記嵌合凸部が前記嵌合穴に嵌合されている状態で、前記嵌合凸部周りに回転可能に連結されている。

この発明によれば、固定子鉄心が複数の分割鉄心連結体を円環状に配列して構成されるので、分割鉄心を円環状に配列して固定子鉄心を構成する場合に比べて、磁極ティースにコイルを巻回した後の組み立て工数が削減され、製造コストを低減できる。
分割鉄心連結体は、複数の分割鉄心を嵌合凸部周りに回転可能に連結して構成されている。そこで、コイルの巻回工程では、隣り合う磁極ティース間が広がるように巻回対象の分割鉄心を嵌合凸部周りに回転させて、隣の磁極ティースに干渉されることなく当該磁極ティースにコイルを巻回できる。
分割鉄心が第１コア片と第２コア片により構成されているので、電磁鋼板などのシート材から円環状のコア片を打ち抜く場合に比べて、廃材が少なくなり、歩留まりが向上される。

この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子鉄心を示す平面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子鉄心の構成を説明する分解平面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体の構成を説明する分解斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体にコイルを巻回する方法を説明する図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子鉄心を示す平面図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を拡大位置として直線状に配列した状態を示す平面図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体にコイルを巻回する方法を説明する図である。この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を縮小位置として円弧状に配列した状態を示す平面図である。この発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を縮小位置として円弧状に配列した状態を示す平面図である。この発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を拡大位置として直線状に配列した状態を示す平面図である。この発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を縮小位置として円弧状に配列した状態を示す平面図である。この発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を拡大位置として直線状に配列した状態を示す平面図である。図１１に示される分割鉄心連結体の上端の第１コア片を取り除いた状態を示す正面図である。この発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子鉄心における第２コア片を示す正面図である。この発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子鉄心における第１コア片を示す正面図である。

以下、本発明による回転電機の固定子鉄心の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子鉄心を示す平面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子鉄心の構成を説明する分解平面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体の構成を説明する分解斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体にコイルを巻回する方法を説明する図である。

図１および図２において、固定子鉄心１００は、３つの分割鉄心連結体１を円環状に配列して構成されている。分割鉄心連結体１は、６つの分割鉄心２を嵌合凸部１８周りに回転可能に連結して円弧状に構成されている。分割鉄心２は、円弧状のバックヨーク３と、バックヨーク３の外周面の周方向中央部から径方向外方に突出する磁極ティース４と、を備えたＴ字状に作製されている。分割鉄心連結体１を構成する６つの分割鉄心２においては、一の分割鉄心２のバックヨーク３の周方向一側の第１端部３ａと、その周方向一側に位置する分割鉄心２のバックヨーク３の周方向他側の第２端部３ｂと、を、嵌合凸部１８で回転可能に連結されている。

つぎに、分割鉄心連結体１および分割鉄心２の構造について、図３を参照しつつ説明する。

分割鉄心２は、第１コア片１０と第２コア片１５とを交互に積層し、カシメなどにより一体化されて構成されている。

第１コア片１０は、円弧状の第１バックヨーク部１１と、第１バックヨーク部１１の外周面の周方向中央部から径方向外方に突出する第１磁極ティース部１２と、からなるＴ字状に構成されている。嵌合穴１３が第１バックヨーク部１１の周方向一側の第１端部１１ａの内径側の部位を貫通して形成されている。

第２コア片１５は、円弧状の第２バックヨーク部１６と、第２バックヨーク部１６の外周面の周方向中央部から径方向外方に突出する第２磁極ティース部１７と、からなるＴ字状に構成されている。嵌合凸部１８が第２バックヨーク部１６の周方向他側の第２端部１６ｂの内径側の部位に形成されている。

ここで、第１磁極ティース部１２と磁極ティース部２７は同一形状に形成されている。そこで、第１コア片１０と第２コア片１５とを交互に積層すると、第１磁極ティース部１２と磁極ティース部２７は積層方向に整列されて１列に配列され、磁極ティース４を構成する。

第１バックヨーク部１１と第２バックヨーク部１６は、第１端部１１ａ，１６ａおよび第２端部１１ｂ，１６ｂの形状が異なる点を除いて同一形状に形成されている。そこで、第１コア片１０と第２コア片１５とを交互に積層すると、第１バックヨーク部１１と第２バックヨーク部１６は、周方向の両端部を除いて、積層方向に整列されて１列に配列され、バックヨーク３を構成する。そして、第１バックヨーク部１１の第１端部１１ａが、第２バックヨーク部１６の第１端部１６ａに対して周方向一側に突出し、第２バックヨーク部１６の第２端部１６ｂが、第１バックヨーク部１１の第２端部１１ｂに対して周方向他側に突出している。

そこで、一の分割鉄心２の第２コア片１５の第２バックヨーク部１６の第２端部１６ｂが、周方向他側に位置する分割鉄心２の積層方向に隣り合う第１コア片１０の第１バックヨーク部１１の第１端部１１ａ間に挿入され、嵌合凸部１８が嵌合穴１３に嵌め込まれて、２つの分割鉄心２が連結される。このとき、嵌合凸部１８の外径が嵌合穴１３の内径より僅かに小径に形成され、２つの分割鉄心２が嵌合凸部１８を中心として、回転可能に連結される。このように、分割鉄心連結体１は、６つの分割鉄心２を嵌合凸部１８周りに回動可能に連結して構成される。

なお、分割鉄心連結体１の周方向の一端に位置する分割鉄心２のバックヨーク３の第１端部３ａの端面は、積層方向に面一となっており、周方向他側に窪む凹面となっている。一方、分割鉄心連結体１の周方向の他端に位置する分割鉄心２のバックヨーク３の第２端部３ｂの端面は、積層方向に面一となっており、周方向他側に突出する凸面となっている。そして、一の分割鉄心連結体１の周方向一側に位置するバックヨーク３の第１端部３ａの凹面が、その周方向一側に位置する分割鉄心連結体１の周方向他側に位置するバックヨーク３の第２端部３ｂの凸面に嵌合し、３つの分割鉄心連結体１が円環状に配列される。

つぎに、分割鉄心連結体１の製造方法について説明する。
電磁鋼板などのシート材がプレス機に供給される。そして、６つの第２コア片１５が、円弧状に配列された状態で打ち抜かれる。ついで、シート材が所定のピッチだけ送られ、６つの第１コア片１０が、円弧状に配列された状態で打ち抜かれ、先に打ち抜かれた、円弧状に配列された第２コア片１５上に重ねられる。これにより、嵌合凸部１８が嵌合穴１３に嵌め込まれる。このように、シート材を所定のピッチで送りながら、第１コア片１０と第２コア片１５とを交互に打ち抜いて、第１コア片１０と第２コア片１５との積層体を作製する。ついで、第１コア片１０と第２コア片１５との積層体をカシメ固定することで、分割鉄心連結体１が作製される。

このように、分割鉄心連結体１の構成とすることで、６つの第１コア片１０および第２コア片１５を円弧状に配列した状態でシート材から打ち抜くことができるので、円環状のコア片を打ち抜く場合に比べて、プレス金型を小さくでき、設備費を削減できるとともに、材料歩留まりが向上され、材料費を削減できる。

分割鉄心連結体１においては、隣り合う分割鉄心２同士が嵌合凸部１８周りに回転可能となっている。そこで、図４に示されるように、隣り合う磁極ティース４間が広がるように分割鉄心２を嵌合凸部１８周りに回転させ、フライヤ８によりコイル９を磁極ティース４に巻回する。そこで、フライヤ８の軌道がコイル９を巻回している磁極ティース４の隣の磁極ティース４と干渉しないので、フライヤ８による自動巻線が可能となり、設備の自動化が可能となる。また、コイル９のターン数を増やすことができ、回転電機の効率を向上させることができる。

コイル９が各磁極ティース４に巻回された後、分割鉄心２を嵌合凸部１８周りに回転させ、分割鉄心連結体１を円弧状に成形する。ついで、３つの分割鉄心連結体１を円環状に配列し、樹脂などにより一体化し、固定子鉄心１００が作製される。このように作製された固定子鉄心１００は、電動機や発電機に用いられる、アウターロータ型の回転電機に適応される。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子鉄心を示す平面図、図６はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を拡大位置として直線状に配列した状態を示す平面図、図７はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体にコイルを巻回する方法を説明する図である。

図５および図６において、嵌合穴１９が第１コア片１０Ａの第１バックヨーク部１１の第１端部１１ａに周方向に延びる長穴にされている。分割鉄心２Ａは、第１コア片１０Ａと第２コア片１５とを交互に積層、一体化して構成されている。分割鉄心連結体１Ａは、嵌合凸部１８を嵌合穴１９に嵌合させて、６つの分割鉄心２Ａを嵌合凸部１８周りに回動可能に連結して構成されている。分割鉄心連結体１Ａは、嵌合凸部１８が嵌合穴１９内を嵌合穴１９の長さ方向に往復移動することで、嵌合凸部１８が嵌合穴１９の周方向の他端に接する縮小位置と、嵌合凸部１８が嵌合穴１９の周方向の一端に接する拡大位置と、をとるように構成されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された分割鉄心連結体１Ａでは、嵌合凸部１８を嵌合穴１９の周方向の他端に接する状態とすることで縮小位置となり、嵌合凸部１８を嵌合穴１９の周方向の一端に接する状態とすることで拡大位置となる。

そこで、分割鉄心連結体１Ａは、拡大位置とすることで、図６に示されるように、６つの分割鉄心２Ａを直線状に配列することができる。そこで、６つの第１コア片１０Ａと６つの第２コア片１５とを、それぞれ直線状に配列した状態で交互に打ち抜いて積層して、第１コア片１０Ａと第２コア片１５との積層体を作製する。ついで、第１コア片１０Ａと第２コア片１５との積層体をカシメ固定することで、分割鉄心連結体１Ａが作製される。

このように、実施の形態２によれば、６つの第１コア片１０Ａと６つの第２コア片１５とを、それぞれ直線状に配列した状態で打ち抜くことができるので、６つの第１コア片１０と６つの第２コア片１５とを、それぞれ円弧状に配列した状態で打ち抜いている実施の形態１に比べて、材料歩留まりを向上でき、材料費を削減できる。

本分割鉄心連結体１Ａにおいては、隣り合う分割鉄心２同士が嵌合凸部１８周りに回転可能となっているとともに、嵌合凸部１８が嵌合穴１９の長さ方向に移動可能となっている。そこで、図７に示されるように、分割鉄心連結体１Ａを拡大位置として直線状に配列させ、コイル９が巻回される分割鉄心２Ａを縮小位置として、隣り合う磁極ティース４間が広がるように嵌合凸部１８周りに回転させ、フライヤ８によりコイル９を磁極ティース４に巻回する。

このように、実施の形態２においても、フライヤ８の軌道がコイル９を巻回している磁極ティース４の隣の磁極ティース４と干渉しないので、フライヤ８による自動巻線が可能となり、設備の自動化が可能となる。また、コイル９のターン数を増やすことができ、回転電機の効率を向上させることができる。直線状の分割鉄心２Ａを順送しているので、円弧状の分割鉄心を順送する場合に比べて、巻線の設備を製造する際の部材が安価であり、設備費を低減できる。さらに、大きさの異なる鉄心に対しても、同じ直線状の動作となるので、設備の流用が容易であり、多機種の生産の場合に、設備費を低減できる。

コイル９が各磁極ティース４に巻回された後、分割鉄心２Ａを嵌合凸部１８周りに回転させ、分割鉄心連結体１Ａを円弧状に成形する。ついで、３つの分割鉄心連結体１Ａを円環状に配列し、ハウジング(図示せず)を圧入して、円環状の固定子鉄心１００Ａが作製される。このように作製された固定子鉄心１００Ａは、電動機や発電機に用いられる、アウターロータ型の回転電機に適応される。なお、実施の形態１と同様に、樹脂を用いて円環状の固定子鉄心１１０Ａを一体化してもよい。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を縮小位置として円弧状に配列した状態を示す平面図である。

図８において、６つの分割鉄心２Ｂが、縮小位置とし、嵌合凸部１８周りに回転させて円弧状に配列された状態において、一の分割鉄心２Ｂのバックヨーク３の第１端部３ａと、その周方向一側に位置する分割鉄心２Ａのバックヨーク３の第２端部３ｂとの重なり領域を積層方向に貫通するピン挿入孔２０が形成されている。そして、固定ピン２１がピン挿入孔２０に圧入されて、分割鉄心連結体１Ｂを構成する６つの分割鉄心２Ｂが円弧状に配列された状態に保持される。

なお、実施の形態３は、隣り合う分割鉄心２Ｂの一方のバックヨーク３の第１端部３ａと他方のバックヨーク３の第２端部３ｂとの重なり領域を貫通するピン挿入孔２０を備え、固定ピン２１をピン挿入孔２９に差し込んで、隣り合う分割鉄心２Ｂが固定されている点を除いて、上記実施の形態２と同様に構成されている。

実施の形態３では、分割鉄心２Ｂが第１コア片と第２コア片とを交互に積層して構成されている。分割鉄心連結体１Ｂを構成する６つの分割鉄心２Ｂが嵌合凸部１８周りに回転可能に連結されている。さらに、嵌合凸部１８が嵌合穴１９にその長手方向に往復移動可能に嵌合され、分割鉄心２Ｂが隣の分割鉄心２Ｂに対して縮小位置と拡大位置とをとるように連結されている。したがって、実施の形態３においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。

実施の形態３によれば、分割鉄心連結体１Ｂの隣り合う分割鉄心２Ｂが、縮小位置で、円弧状に配列した状態で、固定ピン２１により固定されている。そこで、分割鉄心連結体１Ｂ内での分割鉄心２Ｂの位置が固定されるので、３つの分割鉄心連結体１Ｂを円環状に配列して構成された固定子鉄心内にハウジング（図示せず）を圧入しても、真円度の悪化が抑制される。また、固定子鉄心内にハウジングを圧入することで、固定子鉄心の径を拡大させる力が発生し、隣り合う分割鉄心２Ｂを離間させるように作用する。しかし、この隣り合う分割鉄心２Ｂ間を離間させる力が、固定ピン２１により受けられ、隣り合う分割鉄心２Ｂの離間が阻止される。

これにより、固定子鉄心の真円度が確保され、回転電機の効率を向上できる。また、隣り合う分割鉄心２Ｂ間に隙間が形成されないので、回転電機の動作時に、分割鉄心２Ｂの振動が抑制され、騒音の発生が抑えられる。さらに、固定子鉄心と回転子が同じハウジングに保持されるので、固定子鉄心と回転子との同心度が高められ、回転電機の動作時の振動の発生を一層抑制できる。

なお、上記実施の形態３では、実施の形態２による分割鉄心連結体が円弧状に配列している状態で、隣り合う分割鉄心を固定ピンにより固定しているが、実施の形態１による分割鉄心連結体が円弧状に配列している状態で、隣り合う分割鉄心を固定ピンにより固定してもよい。

実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を縮小位置として円弧状に配列した状態を示す平面図、図１０はこの発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を拡大位置として直線状に配列した状態を示す平面図である。

図９および図１０において、突起部２３が、第１コア片１０Ｃの第１バックヨーク部１１の第１端部１１ａの周方向側面から周方向一側に突出するように形成されている。突起部２３は、第１バックヨーク部１１の第１端部１１ａに形成された嵌合穴１９より外径側に位置している。窪み部２４が、第１コア片１０Ｃの第１バックヨーク部１１の第２端部１１ｂの周方向縁部に周方向一側に窪んで、突起部２３が嵌合可能な穴形状に形成されている。突起部２３は、突起部２３と同じ径方向位置に形成されている。ここで、径方向位置とは、固定子鉄心の軸心を中心とする当該軸心と直交する方向の位置である。

なお、実施の形態４は、突起部２３および窪み部２４を第１コア片１０Ｃに形成されている点を除いて、上記実施の形態２と同様に形成されている。

分割鉄心２Ｃは、第１コア片１０Ｃと第２コア片１５とを交互に積層、一体化して構成されている。分割鉄心連結体１Ｃは、嵌合凸部１８を嵌合穴１９に嵌合させて、６つの分割鉄心２Ｃを嵌合凸部１８周りに回動可能に連結して構成されている。隣り合う分割鉄心２Ｃは、嵌合凸部１８が嵌合穴１９内をその長手方向に往復移動し、縮小位置と拡大位置とをとるように連結されている。
したがって、実施の形態４においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。

分割鉄心連結体１Ｃでは、図１０に示されるように、嵌合凸部１８が嵌合穴１９の周方向の一端に接して、隣り合う分割鉄心２Ｃが拡大位置をとり、６つの分割鉄心２Ｃが直線状に配列された状態となる。また、図９に示されるように、嵌合凸部１８が嵌合穴１９の周方向の他端に接して、隣り合う分割鉄心２Ｃが縮小位置をとり、分割鉄心２Ｃを嵌合凸部１８周りに回動させて突起部２３が窪み部２４に嵌合させ、６つの分割鉄心２Ｃが円弧状に配列された状態となる。

このように、６つの分割鉄心２Ｃが円弧状に配列された状態では、分割鉄心連結体１Ｃ内での分割鉄心２Ｃの位置が固定される。そこで、３つの分割鉄心連結体１Ｃを円環状に配列して構成された固定子鉄心内にハウジング（図示せず）を圧入しても、真円度の悪化が抑制される。また、固定子鉄心内にハウジングを圧入することで発生する固定子鉄心の径を拡大させる力が、突起部２３と窪み部２４との嵌合部で受けられ、隣り合う分割鉄心２Ｃの離間が阻止される。これにより、固定子鉄心の真円度が確保され、回転電機の効率を向上できる。また、隣り合う分割鉄心２Ｃ間に隙間が形成されないので、回転電機の動作時に、分割鉄心２Ｃの振動が抑制され、騒音の発生が抑えられる。さらに、固定子鉄心と回転子が同じハウジングに保持されるので、固定子鉄心と回転子との同心度が高められ、回転電機の動作時の振動の発生を一層抑制できる。

なお、上記実施の形態４では、突起部が、第１コア片のバックヨーク部の第１端部に形成され、窪み部が、第１コア片のバックヨーク部の第２端部に形成されているが、突起部が、第１コア片のバックヨーク部の第２端部に形成され、窪み部が、第１コア片のバックヨーク部の第１端部に形成されてもよい。
また、上記実施の形態４では、突起部および窪み部が第１コア片のバックヨーク部に形成されているが、突起部および窪み部は、第２コア片のバックヨーク部に形成されてもよく、第１コア片と第２コア片のバックヨーク部に形成されてもよい。

また、上記実施の形態４では、実施の形態２による分割鉄心において、突起部および窪み部を第１コア片に形成しているが、実施の形態１による分割鉄心において、突起部および窪み部を第１コア片に形成してもよい。

実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を縮小位置として円弧状に配列した状態を示す平面図、図１２はこの発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子鉄心を構成する分割鉄心連結体を拡大位置として直線状に配列した状態を示す平面図、図１３は図１１に示される分割鉄心連結体の上端の第１コア片を取り除いた状態を示す正面図、図１４はこの発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子鉄心における第２コア片を示す正面図、図１５はこの発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子鉄心における第１コア片を示す正面図である。

なお、磁極である分割鉄心の磁極ティースの周方向幅の中心が磁極中心となる。隣り合う磁極中心間の中央が磁極間中心となる。磁極間中心を示す磁極間中心線は、固定子鉄心を分割鉄心の個数等分する直線である。図１４および図１５では、便宜的に、１磁極を明示する２つの磁極間中心線を第１磁極間中心線Ａ１と第２磁極間中心線Ａ２とした。

図１４において、第１窪み部６１が、第２コア片１５Ｄの第２バックヨーク部１６の第１端部１６ａに、後述する第２突起部７２が嵌合可能な穴形状に形成されている。第１窪み部６１の内周面が、第１円弧部５１を構成している。第１円弧部５１は、第２突起部７２が第１窪み部６１に嵌合された時の嵌合凸部１８の軸心を中心とする円弧面であり、半周以上の周長を有している。第１突起部７１が、第１窪み部６１の内径側に第１磁極間中心線Ａ１から周方向一側に突出するように形成されている。第３突起部７３が、第１窪み部６１の外径側に第１磁極間中心線Ａ１から周方向一側に突出するように形成されている。第３突起部７３の外径側の面が、第３円弧部５３を構成している。第３円弧部５３は、第２突起部７２が第１窪み部６１に嵌合された時の嵌合凸部１８の軸心を中心とする円弧面であり、第１磁極間中心線Ａ１から周方向一側に延びている。

第１突起部７１の内周面が、第５円弧部５５を構成している。第２バックヨーク部１６の第５円弧部を除く内周面が第６円弧部５６を構成している。第６円弧部５６は、固定子鉄心の軸心を中心とする円弧面である。第５円弧部５５は、第６円弧部５６の曲率半径より小さい曲率半径の円弧面であり、第６円弧部５６より内径側に位置している。

第２突起部７２が、第２コア片１５Ｄの第２バックヨーク部１６の第２端部１６ｂに、第１窪み部６１に嵌合可能な形状に形成されている。嵌合凸部１８が、第２突起部７２に形成され、その軸心が第２磁極間中心線Ａ２上に位置している。第２突起部７２の外周面が、第２円弧部５２を構成している。第２円弧部５２は、嵌合凸部１８の軸心を中心とする円弧面であり、半周以上の周長を有している。第２窪み部６２が、第２突起部７２の内径側に第２磁極間中心線Ａ２から周方向一側に窪んで、第１突起部７１が嵌合可能な穴形状に形成されている。さらに、第３窪み部６３が、第２突起部７２の外径側に第２磁極間中心線Ａ２から周方向一側に窪んで、第３突起部７３が嵌合可能な穴形状に形成されている。第３窪み部６３の外径側の面が、第４円弧部５４を構成している、第４円弧部５４は、嵌合凸部１８の軸心を中心とする円弧面であり、第２磁極間中心線Ａ２から周方向一側に延びている。

図１５において、第４突起部７４が、第１コア片１０Ｄの第１バックヨーク部１１の第１端部１１ａに形成されている。嵌合穴１９が、その周方向の他端に接する嵌合凸部１８の軸心が第１磁極間中心線Ａ１上に位置するように、第４突起部７４に形成されている。第４突起部７４の外周面の一部が、第７円弧部５７を構成している。第７円弧部５７は、嵌合穴１９の周方向の他端に接する嵌合凸部１８の軸心を中心とする円弧面である。第５窪み部６５が、第４突起部７４の外径側に第１磁極間中心線Ａ１から周方向他側に窪む形状に形成されている。第５窪み部６５の外径側の面が、第９円弧部５９を構成している、第９円弧部５９は、嵌合穴１９の周方向の他端に接する嵌合凸部１８の軸心を中心とする円弧面であり、第１磁極間中心線Ａ１から周方向他側に延びている。

第４窪み部６４が、第１コア片１０Ｄの第１バックヨーク部１１の第２端部１１ｂに、第２磁極間中心線Ａ２から周方向一側に窪んで、第４突起部７４が嵌合可能な穴形状に形成されている。第４窪み部６４の内周面の一部が、第８円弧部５８を構成している。第８円弧部５８は、第４突起部７４が第４窪み部６４に嵌合された時の、嵌合穴１９の周方向の他端に接する嵌合凸部１８の軸心を中心とする円弧面である。第５突起部７５が、第４窪み部６４の外径側に第２磁極間中心線Ａ２から周方向他側に突出して、第５窪み部６５に嵌合可能な形状に形成されている。第５突起部７５の外径側の面が、第１０円弧部６０を構成している。第１０円弧部６０は、第４突起部７４が第４窪み部６４に嵌合された時の、嵌合穴１９の周方向の他端に接する嵌合凸部１８の軸心を中心とする円弧面であり、第２磁極間中心線Ａ２から周方向他側に延びている。
なお、他の構成は、上記実施の形態２と同様に構成されている。

分割鉄心２Ｄは、第１コア片１０Ｄと第２コア片１５Ｄとを交互に積層、一体化して構成されている。分割鉄心連結体１Ｄは、嵌合凸部１８を嵌合穴１９に嵌合させて、６つの分割鉄心２Ｄを嵌合凸部１８周りに回動可能に連結して構成されている。隣り合う分割鉄心２Ｄは、嵌合凸部１８が嵌合穴１９内をその長手方向に往復移動し、縮小位置と拡大位置とをとるように連結されている。

分割鉄心連結体１Ｄでは、図１２に示されるように、嵌合凸部１８が嵌合穴１９の周方向の一端に接して、隣り合う分割鉄心２Ｄが拡大位置をとり、６つの分割鉄心２Ｄが直線状に配列された状態となる。また、図１１および図１３に示されるように、第２突起部７２を第１窪み部６１に嵌合させ、嵌合凸部１８が嵌合穴１９の周方向の他端に接して、隣り合う分割鉄心２Ｄが縮小位置をとる。そして、分割鉄心２Ｄを嵌合凸部１８周りに回転させて、第３突起部７３を第３窪み部６３に嵌合させ、かつ第５突起部７５を第５窪み部６５に嵌合させて、６つの分割鉄心２Ｄが円弧状に円弧状に配列される。円弧状に配列された３つの分割鉄心連結体１Ｄを円環状に配列し、固定子鉄心が得られる。
したがって、実施の形態５においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。

第１コア片１０Ｄにおいては、分割鉄心２Ｄが縮小位置に位置しているときに、第５突起部７５が第５窪み部６５に嵌合している。第２コア片１５Ｄにおいては、分割鉄心２Ｄが縮小位置に位置しているときに、第２突起部７２が第１窪み部６１に嵌合し、第１突起部７１が第２窪み部６２に嵌合する。この嵌合構造は、隣り合う分割鉄心２Ｄを周方向に離間させる力を受けることができる。このように、６つの分割鉄心２Ｄが円弧状に配列された状態では、分割鉄心連結体１Ｄ内での分割鉄心２Ｄの位置が固定される。

そこで、固定子鉄心をハウジング（図示せず）に圧入しても、固定子鉄心の真円度が確保され、回転電機の効率を向上できる。固定子鉄心内にハウジングを圧入することで発生する固定子鉄心の径を拡大させる力が、上述の嵌合構造で受けられ、分割鉄心２Ｄ間の隙間の発生が抑制される。これにより、隣り合う分割鉄心２Ｄの間に隙間が形成されないので、回転電機の動作時に、分割鉄心２Ｄの振動が抑制され、騒音の発生が抑えられる。さらに、固定子鉄心と回転子が同じハウジングに保持されるので、固定子鉄心と回転子との同心度が高められ、回転電機の動作時の振動の発生を一層抑制できる。また、分割鉄心２Ｄが縮小位置に位置する状態で、分割鉄心２Ｄを嵌合凸部１８周りに回転できるので、コイルを磁極ティース４に巻回した後、分割鉄心２Ｄを円弧状に配列させることができる。

また、分割鉄心２Ｄが縮小位置に位置しているときに、第３突起部７３が第３窪み部６３に嵌合する。この嵌合構造は、第１円弧部５１および第２円弧部５２の曲率変形が小さい場合でも、隣り合う分割鉄心２Ｄを周方向に離間させるのを阻止するように機能するので、分割鉄心２Ｄ間の隙間の発生が抑制される。回転電機の動作時に、分割鉄心２Ｄの振動が抑制され、騒音の発生が抑えられる。

第５円弧部５５がバックヨーク３の内周面を構成する第６円弧部より内径側に位置している。そこで、固定子鉄心をハウジング（図示せず）に圧入した場合、第１突起部７１が外径側に変位し、第２突起部７２と第１窪み部６１との嵌合強度が高められ、分割鉄心２Ｄ間の離間が抑制される。

第１コア片１０Ｄにおいては、分割鉄心２Ｄが縮小位置に位置しているときに、第４突起部７４が第４窪み部６４に嵌合する。この嵌合構造によれば、第１コア片１０Ｄおよび第２コア片１５Ｄを直線状に配列した状態で打ち抜いて得られる分割鉄心２Ｄが拡大位置となる分割鉄心連結体を、分割鉄心２Ｄが縮小位置となる分割鉄心連結体に容易に変位させることができる。また、縮小位置に位置している分割鉄心２Ｄを嵌合凸部１８周りに回転させることができる。

また、分割鉄心２Ｄが縮小位置に位置しているときに、第５突起部７５が第５窪み部６５に嵌合する。この嵌合構造によれば、第１コア片１０Ｄの第３突起部７３と第２コア片１５Ｄの第５突起部７５とが交互に積層されるので、隣り合う分割鉄心２Ｄ間の積層方法のずれが抑制される。

なお、上記各実施の形態では、分割鉄心連結体が６つの分割鉄心を嵌合凸部周りに回転可能に連結して構成されているが、分割鉄心連結体を構成する分割鉄心の個数は６個に限定されない。
また、上記各実施の形態では、固定子鉄心が１８個の分割鉄心により構成されているが、固定子鉄心を構成する分割鉄心の個数は、１８個に限定されない。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ分割鉄心連結体、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ分割鉄心、３バックヨーク、３ａ第１端部、３ｂ第２端部、４磁極ティース、１０，１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｄ第１コア片、１１第１バックヨーク部、１２第１磁極ティース部、１３，１９嵌合穴、１５，１５Ｄ第２コア片、１６第２バックヨーク部、１７第２磁極ティース部、１８嵌合凸部、２０ピン挿入孔、２１固定ピン、２３突起部、２４窪み部、５１第１円弧部、５２第２円弧部、５３第３円弧部、５４第４円弧部、５７第７円弧部、５８第８円弧部、５９第９円弧部、６０第１０円弧部、６１第１窪み部、６２第２窪み部、６３第３窪み部、６４第４窪み部、６５第５窪み部、７１第１突起部、７２第２突起部、７４第４突起部、７５第５突起部。

Claims

それぞれ、バックヨークおよび前記バックヨークの周方向中央部から径方向外方に突出した磁極ティースを有する複数の分割鉄心を連結して円弧状に配列した分割鉄心連結体を複数有し、複数の前記分割鉄心連結体を円環状に配列して構成される回転電機の固定子鉄心において、
前記バックヨークは、嵌合穴を有する周方向の一側の第１端部と、嵌合凸部を有する周方向の他側の第２端部と、を有し、
前記分割鉄心は、交互に積層されている第１コア片と第２コア片により構成され、
前記第１コア片は、第１バックヨーク部と第１磁極ティース部を有し、
前記第２コア片は、前記第１バックヨーク部と交互に積層されて前記バックヨークを構成する第２バックヨーク部と、前記第１磁極ティース部と交互に積層されて前記磁極ティースを構成する第２磁極ティース部を有し、
前記第１端部は、前記第１バックヨーク部が前記第２バックヨーク部に対して周方向の一側に突出しており、
前記嵌合穴が、前記第１端部における前記第１バックヨーク部の突出部に形成され、
前記第２端部は、前記第２バックヨーク部が前記第１バックヨーク部に対して周方向の他側に突出しており、
前記嵌合凸部が、前記第２端部における前記第２バックヨーク部の突出部に形成され、
複数の前記分割鉄心は、前記分割鉄心の前記第２端部の前記第２バックヨーク部の突出部が隣の前記分割鉄心の前記第１端部の前記第１バックヨーク部の突出部間に挿入され、かつ前記嵌合凸部が前記嵌合穴に嵌合されている状態で、前記嵌合凸部周りに回転可能に連結されている回転電機の固定子鉄心。
前記嵌合穴は、周方向に延びる長穴形状に形成され、
前記分割鉄心は、隣接する前記分割鉄心に対して、前記嵌合凸部が前記嵌合穴の周方向の一端に接する拡大位置と、前記嵌合凸部が前記嵌合穴の周方向の他端に接する縮小位置と、の間を変位可能に構成されている請求項１記載の回転電機の固定子鉄心。
前記第１端部の前記第１バックヨーク部の突出部と前記第２端部の前記第２バックヨーク部の突出部との重なり領域を積層方向に貫通するピン挿入孔と、
前記ピン挿入孔に挿入されて隣り合う前記分割鉄心を固定する固定ピンと、を備える請求項１又は請求項２記載の回転電機の固定子鉄心。
前記第１端部の前記第１バックヨーク部と前記第２バックヨーク部の少なくとも一方のバックヨーク部の前記嵌合凸部より径方向外側に形成された突起部と、
前記第２端部の、前記突起部が形成された前記バックヨーク部の前記嵌合凸部より径方向外側に形成された窪み部と、を備え、
隣り合う前記分割鉄心が、前記突起部が前記窪み部に嵌合されている状態で、縮小位置に保持されている請求項１又は請求項２記載の回転電機の固定子鉄心。
前記第２コア片の前記第２バックヨーク部の周方向の他側の端部に形成された第２突起部と、
軸心を第２磁極間中心線上に位置させて前記第２突起部に形成された前記嵌合凸部と、
前記第２突起部の外周面の一部により構成され、半周以上の周長を有し、前記第２突起部に形成された前記嵌合凸部の軸心を中心とする円弧面の第２円弧部と、
前記第２突起部の内径側に形成され、前記第２磁極間中心線から周方向の一側に窪む第２窪み部と、
前記第２コア片の前記第２バックヨーク部の周方向の一側の端部に形成され、第１磁極間中心線から周方向の他側に窪む第１窪み部と、
前記第１窪み部の内周面により構成され、半周以上の周長を有し、前記第２突起部が前記１窪み部に嵌合されたときの前記嵌合凸部の軸心を中心とする円弧面の第１円弧部と、
前記第１窪み部の内径側に形成され、前記第１磁極間中心線から周方向一側に突出する第１突起部と、を備え、
前記固定子鉄心が、隣の前記固定子鉄心に対して縮小位置に位置しているときに、前記第２突起部が前記第１窪み部に嵌合し、第１突起部が第２窪み部に嵌合する請求項２記載の回転電機の固定子鉄心。
前記第１窪み部の外径側に形成され、前記第１磁極間中心線から周方向一側に突出する第３突起部と、
前記第３突起部の外径側の面により構成され、前記第２突起部が前記第１窪み部に嵌合されたときの前記嵌合凸部の軸心を中心とする円弧面であり、前記第１磁極間中心線から周方向一側に延びている第３円弧部と、
前記第２突起部の外径側に形成され、前記第２磁極間中心線から周方向一側に窪む第３窪み部と、
前記第３窪み部の外径側の面により構成され、前記第２突起部に形成された前記嵌合凸部の軸心を中心とする円弧面であり、前記第２磁極間中心線から周方向一側に延びている第４円弧部と、を備え、
前記固定子鉄心が、隣の前記固定子鉄心に対して縮小位置に位置しているときに、前記第３突起部が前記第３窪み部に嵌合する請求項５記載の回転電機の固定子鉄心。
前記第１突起部の内周面が前記第１バックヨーク部の内周面より内径側に位置している請求項５又は請求項６記載の回転電機の固定子鉄心。
前記第１コア片の前記第１バックヨーク部の周方向の一側の端部に形成された第４突起部と、
前記第４突起部に形成され、前記嵌合凸部が周方向の他端に接したときに、前記嵌合凸部の軸心が前記第１磁極間中心線上に位置する前記嵌合穴と、
前記第４突起部の外周面の一部により構成され、前記嵌合穴の周方向の他端に接した前記嵌合凸部の軸心を中心とする円弧面の第７円弧部と、
前記第１コア片の前記第１バックヨーク部の周方向の他側の端部に形成され、前記第２磁極間中心線から周方向の一側に窪む第４窪み部と、
前記第４窪み部の内周面の一部により構成され、前記第４突起部が前記第４窪み部に嵌合されたときの前記嵌合穴の周方向の他端に接した前記嵌合凸部の軸心を中心とする円弧面の第８円弧部と、を備え、
前記固定子鉄心が、隣の前記固定子鉄心に対して縮小位置に位置しているときに、前記第４突起部が前記第４窪み部に嵌合する請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機の固定子鉄心。
前記第４突起部の外径側に形成され、前記第１磁極間中心線から周方向の他側に窪む第５窪み部と、
前記第５窪み部の外径側の面により構成され、前記嵌合穴の周方向の他端に接した前記嵌合凸部の軸心を中心とする円弧面であり、前記第１磁極間中心線から周方向の他側に延びている第９円弧部と、
前記第４窪み部の外径側に形成され、前記第２磁極間中心線から周方向の他側に突出する第５突起部と、
前記第５突起部の外径側の面により構成され、前記第４突起部が前記第４窪み部に嵌合されたときの前記嵌合穴の周方向の他端に接した前記嵌合凸部の軸心を中心とする円弧面であり、前記第２磁極間中心線から周方向の他側に延びている第１０円弧面と、を備え、
前記固定子鉄心が、隣の前記固定子鉄心に対して縮小位置に位置しているときに、前記第５突起部が前記第５窪み部に嵌合する請求項８記載の回転電機の固定子鉄心。