JP2018174644A - Armature - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電機子に関する。 The present invention relates to an armature.
従来、電機子が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, an armature is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、複数のスロットを含む電機子コア(ステータコア)と、スロットに巻回されるコイルとを備える電機子が開示されている。この電機子では、コイルをスロット内に閉じ込めるように、スロットの開口領域に磁性楔部材ユニットが設けられている。磁性楔部材ユニットは、スロットの開口領域に配置される回転軸線方向に沿って延びる複数の棒状の磁性楔部材を含む。また、磁性楔部材ユニットは、複数の磁性楔部材の回転軸線方向の一方端を接続(連結)する第1環状枠体と、他方端を接続(連結)する第2環状枠体とを含む。なお、第1環状枠体および第2環状枠体は、複数の磁性楔部材とは別体として形成されている。また、複数の磁性楔部材も、各々別体として形成されている。磁性楔部材は、磁性粉を樹脂で固めることにより形成されている。また、第1環状枠体および第2環状枠体は、磁性楔部材と同一の材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。磁性楔部材は、空気よりも高い透磁率を有するとともに、コイル(積層鋼板)よりも高い電気抵抗を有する。 Patent Document 1 discloses an armature including an armature core (stator core) including a plurality of slots and a coil wound around the slots. In this armature, a magnetic wedge member unit is provided in the opening region of the slot so as to confine the coil in the slot. The magnetic wedge member unit includes a plurality of rod-shaped magnetic wedge members that extend along the rotation axis direction and are disposed in the opening region of the slot. The magnetic wedge member unit includes a first annular frame that connects (links) one end of the plurality of magnetic wedge members in the rotation axis direction, and a second annular frame that connects (links) the other end. The first annular frame and the second annular frame are formed separately from the plurality of magnetic wedge members. The plurality of magnetic wedge members are also formed separately from each other. The magnetic wedge member is formed by hardening magnetic powder with resin. The first annular frame and the second annular frame may be formed of the same material as the magnetic wedge member or may be formed of different materials. The magnetic wedge member has a magnetic permeability higher than that of air and a higher electric resistance than that of a coil (laminated steel plate).
また、磁性楔部材は、コイルが収納されたスロットの開口領域に配置される。これにより、ロータコアからコイルに侵入する磁束(漏れ磁束)が、電気抵抗(磁気抵抗)の高い磁性楔部材により遮断される。また、スロットの開口領域に空気よりも高い透磁率を有する磁性楔部材が配置されることにより、磁性楔部材が配置されていない場合と比べて、スロットの開口における磁束の大きさと、ティースにおける磁束の大きさとの差が小さくなる。すなわち、スロットの開口における部分とティースとの境界において磁束の大きさが急激に変化しない。これにより、スロットに起因する(磁束の大きさの急変に起因する)スロット高調波が低減される。 The magnetic wedge member is disposed in the opening area of the slot in which the coil is accommodated. Thereby, the magnetic flux (leakage magnetic flux) which penetrates into the coil from the rotor core is blocked by the magnetic wedge member having high electric resistance (magnetic resistance). In addition, since the magnetic wedge member having a higher magnetic permeability than air is disposed in the opening area of the slot, the magnitude of the magnetic flux in the slot opening and the magnetic flux in the teeth are compared with the case where the magnetic wedge member is not disposed. The difference with the size of is reduced. That is, the magnitude of the magnetic flux does not change abruptly at the boundary between the portion at the opening of the slot and the tooth. This reduces slot harmonics (due to sudden changes in the magnitude of the magnetic flux) due to the slots.
しかしながら、上記特許文献1の電機子では、別体として形成された複数の磁性楔部材が、磁性楔部材とは別体として形成された第1環状枠体および第2環状枠体に接続されて、磁性楔部材ユニットが構成されている。このため、ロータからの電磁力が、磁性楔部材ユニット(磁性楔部材、第1環状枠体、第2環状枠体)に作用した場合に、磁性楔部材と、第1環状枠体および第2環状枠体との接続が解除される場合がある(または、接続部分が緩む場合がある)と考えられる。また、磁性楔部材が磁性粉を樹脂で固めることにより形成されているため、異種(複数の種類)の材料が必要になり、異種の材料の混合の均一性を確保する等の対策が必要となる。 However, in the armature disclosed in Patent Document 1, a plurality of magnetic wedge members formed separately are connected to a first annular frame and a second annular frame formed separately from the magnetic wedge members. A magnetic wedge member unit is configured. Therefore, when the electromagnetic force from the rotor acts on the magnetic wedge member unit (magnetic wedge member, first annular frame, second annular frame), the magnetic wedge member, the first annular frame, and the second It is considered that the connection with the annular frame may be released (or the connection portion may be loosened). In addition, since the magnetic wedge member is formed by hardening magnetic powder with resin, different types (multiple types) of materials are required, and measures such as ensuring uniformity of mixing of different types of materials are required. Become.
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あり、この発明の1つの目的は、磁性楔部材の品質を担保しながら、磁性楔部材を確実に固定することが可能な電機子を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to securely fix the magnetic wedge member while ensuring the quality of the magnetic wedge member. Is to provide armature.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における電機子は、複数のスロットと、隣接するスロットの間に配置されるティースとを含む電機子コアと、スロットに配置されるコイルと、環状の複数の電磁鋼板が積層されて一体的に円筒形状に形成されているとともに、回転軸線方向から見て、コイルに対してスロットの開口部側に配置される磁性楔部材とを備え、磁性楔部材は、回転軸線方向から見て、ティースの径方向延長線上に位置する第1部分と、スロットの径方向延長線上に位置するとともに第1部分よりも磁束が通りにくい第2部分とを含む。なお、ティース(スロット)の径方向延長線とは、ティース(スロット)を径方向に沿って延長した先(線)を意味する。 In order to achieve the above object, an armature according to one aspect of the present invention includes an armature core including a plurality of slots, teeth disposed between adjacent slots, a coil disposed in the slot, A plurality of annular electromagnetic steel plates are laminated and integrally formed into a cylindrical shape, and a magnetic wedge member is disposed on the opening side of the slot with respect to the coil when viewed from the direction of the rotation axis. The wedge member includes a first portion located on the radial extension line of the teeth and a second portion located on the radial extension line of the slot and less likely to pass the magnetic flux than the first portion when viewed from the rotation axis direction. . The radial extension line of the teeth (slots) means a tip (line) obtained by extending the teeth (slots) along the radial direction.
この発明の一の局面における電機子では、上記のように、磁性楔部材は、環状の複数の電磁鋼板が積層されて一体的に円筒形状に形成されているとともに、回転軸線方向から見て、コイルに対してスロットの開口部側に配置される。これにより、円筒形状の磁性楔部材に、ロータコア側に引っ張られるように電磁力が働いた場合に、ロータコア側に引っ張られる磁性楔部材の部分と反対側(ロータコアの回転中心に対して反対側)の磁性楔部材の部分が電機子コアの部分(ティース)に当接する。すなわち、円筒形状の磁性楔部材の移動が、ティースによって規制される。これにより、磁性楔部材が径方向に脱落するのを防止することができる。また、磁性楔部材が環状の複数の電磁鋼板が積層されて一体的に円筒形状に形成されていることによって、電磁鋼板という1つの部材(材料)により磁性楔部材が形成されているので、磁性粉や樹脂などの異種の材料を混合して磁性楔部材を形成する場合と異なり、磁性楔部材の品質(均一性)を担保することができる。これらの結果、磁性楔部材の品質を担保しながら、磁性楔部材を確実に固定できる。 In the armature according to one aspect of the present invention, as described above, the magnetic wedge member is integrally formed in a cylindrical shape by laminating a plurality of annular electromagnetic steel plates, and viewed from the rotational axis direction, It arrange | positions with respect to a coil at the opening part side of a slot. As a result, when an electromagnetic force is applied to the cylindrical magnetic wedge member so as to be pulled to the rotor core side, the side opposite to the portion of the magnetic wedge member pulled to the rotor core side (the side opposite to the rotation center of the rotor core) The magnetic wedge member is in contact with the armature core portion (tooth). That is, the movement of the cylindrical magnetic wedge member is restricted by the teeth. Thereby, it is possible to prevent the magnetic wedge member from falling off in the radial direction. In addition, since the magnetic wedge member is formed by laminating a plurality of annular electromagnetic steel plates and integrally forming a cylindrical shape, the magnetic wedge member is formed by one member (material) called an electromagnetic steel plate. Unlike the case where the magnetic wedge member is formed by mixing different materials such as powder and resin, the quality (uniformity) of the magnetic wedge member can be ensured. As a result, the magnetic wedge member can be securely fixed while ensuring the quality of the magnetic wedge member.
また、磁性楔部材を、電磁鋼板という1種類の部材(材料)により形成することにより、部材(材料)の種類が増加することを防止することができる。 Further, by forming the magnetic wedge member with one type of member (material) called an electromagnetic steel plate, it is possible to prevent the number of types of members (materials) from increasing.
本発明によれば、上記のように、磁性楔部材の品質を担保しながら、磁性楔部材を確実に固定することができる。 According to the present invention, as described above, the magnetic wedge member can be reliably fixed while ensuring the quality of the magnetic wedge member.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
(ステータの構造)
図1〜図5を参照して、第1実施形態によるステータ1の構造について説明する。なお、ステータ1は、特許請求の範囲の「電機子」の一例である。
[First Embodiment]
(Structure of stator)
With reference to FIGS. 1-5, the structure of the stator 1 by 1st Embodiment is demonstrated. The stator 1 is an example of the “armature” in the claims.
本願明細書では、「回転軸線方向」とは、ステータ1として完成した状態のステータコア10の中心軸線(ロータコア20の回転軸線)に沿った方向(A方向、図1参照)を意味する。また、「周方向」とは、ステータ1として完成した状態のステータコア10の周方向(B方向、図1参照)を意味する。また、「径方向」とは、ステータ1として完成した状態のステータコア10の半径方向(C方向、図1参照)を意味する。また、「内径側」とは、ステータ1として完成した状態のステータコア10の中心に向かう方向(C1方向、図1参照)を意味する。また、「外径側」とは、ステータ1として完成した状態のステータコア10の外に向かう方向(C2方向、図1参照)を意味する。
In the present specification, the “rotation axis direction” means a direction (direction A, see FIG. 1) along the center axis of the stator core 10 (rotation axis of the rotor core 20) in a state completed as the stator 1. Further, the “circumferential direction” means the circumferential direction of the
図1に示すように、ステータ1は、ステータコア10を備えている。ステータコア10は、永久磁石(図示せず)が設けられるロータコア20と半径方向に対向するように配置されている。また、ステータコア10は、積層された電磁鋼板10aにより構成されている。電磁鋼板10aは、電気エネルギと磁気エネルギとの変換効率が比較的高い、ケイ素鋼などにより構成されている。なお、ステータコア10は、特許請求の範囲の「電機子コア」の一例である。
As shown in FIG. 1, the stator 1 includes a
また、ステータコア10には、複数のスロット11が設けられている。スロット11は、たとえば、48個設けられている。また、スロット11の、ステータコア10の周方向の幅W1(図3参照)は、ステータコア10の径方向に沿って略一定である。すなわち、スロット11は、オープンスロットと呼ばれる形式である。
The
また、隣接するスロット11の間には、ティース12が設けられている。ティース12の、ステータコア10の周方向の幅W2(図3参照)は、ステータコア10の内径側に向かって徐々に小さくなる。また、ティース12の幅W2は、ティース12のいずれの径方向の位置においても、スロット11の幅W1よりも大きい。
Further,
また、スロット11には、複数のコイル30が配置されている。コイル30は、平角導線が複数回巻回されることにより形成されている。たとえば、コイル30は、平角導線が同芯巻された同芯巻コイルからなる。複数のコイル30は、複数のコイル30が環状に配置(組み付け)されたコイルアッセンブリがステータコア10の内径側に配置された状態で、複数のコイル30を内径側から外径側に移動させることにより、スロット11に挿入される。なお、スロット11とコイル30との間には、図示しない絶縁紙が配置されている。なお、絶縁紙は、耐熱性の高い、たとえば、ポリイミド系またはポリアミド系の樹脂からなる。
A plurality of
また、ステータコア10には、磁性楔部材40が設けられている。磁性楔部材40は、ロータコア20からコイル30に侵入する漏れ磁束(ロータコア20の回転力に寄与しない磁束)を低減する機能を有する。また、磁性楔部材40は、コイル30に対してスロット11の開口部11a側(内径側、図3参照)に配置されている。
The
ここで、第1実施形態では、図2、図4および図5に示すように、磁性楔部材40は、環状の複数の電磁鋼板10aが積層されて一体的に円筒形状に形成されている。そして、図3に示すように、磁性楔部材40は、回転軸線方向から見て、ティース12の径方向延長線L1上に位置する第1部分41と、スロット11の径方向延長線L2上に位置するとともに第1部分41よりも磁束が通りにくい第2部分42とを含む。なお、「環状」とは、中央に略円状の開口部を有するとともに、360度一つながりになっている状態(円環状)を意味している。また、「一体的」とは、複数の電磁鋼板10aがカシメや溶接などにより互いに固定されていることを意味する。また、「円筒状」とは、中央に略円状の開口部を有する電磁鋼板40aが積層されて管状に形成されていることを意味している。また、ティース12の径方向延長線L1とは、ティース12を径方向に沿って延長した先(線)を意味する。また、スロット11の径方向延長線L2とは、スロット11を径方向に沿って延長した先(線)を意味する。
Here, in the first embodiment, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, the
また、第1部分41は、ティース12の内径側にティース12に連続するように配置されている。これにより、第1実施形態では、ティース12の径方向延長線L1上に位置する第1部分41は、ティース12として機能する。すなわち、ロータコア20からの磁束が、第1部分41およびティース12を通過するように流れる。
Further, the
また、第1実施形態では、第2部分42は、回転軸線方向から見て、スロット11外に配置されている。すなわち、第2部分42は、スロット11の内部(コイル30が配置されている部分)には、配置されていない。また、第2部分42は、スロット11の内径側の開口部11aを覆う(塞ぐ)ように設けられている。これにより、ロータコア20からの漏れ磁束の流れを第2部分42により抑制することが可能になる。また、第2部分42は、完全な非磁性体ではないので、ある程度磁束は流れる。これにより、スロット11の開口部11aにおける部分とティース12とにおいて磁束の大きさが急激に変化しないので、スロット高調波を低減することが可能になる。その結果、鉄損(渦電流)を低減することが可能になる。
In the first embodiment, the
また、第2部分42は、第1部分41と連続するように設けられている。すなわち、磁性楔部材40では、ステータコア10の周方向に、第1部分41と第2部分42とがこの順で連続して配置されている。そして、連続するように設けられている、第1部分41と、第2部分42と、第1部分41および第2部分42の境界部分43との、スロット11側とは反対側(内径側)の面44は、段差がない状態で連続した面44として構成されている。すなわち、磁性楔部材40は、中央に略円状の開口部を有する複数の電磁鋼板40aが、面44に段差が生じないように回転軸線方向に沿って積層されることにより形成されている。
The
また、第1実施形態では、ステータコア10は、積層された電磁鋼板10aにより構成されている。そして、磁性楔部材40は、ステータコア10と同一の材質からなる積層された電磁鋼板40aにより構成されている。すなわち、1枚の帯状の電磁鋼板(図示せず)が打ち抜かれることにより、ステータコア10用の電磁鋼板10aと、磁性楔部材40用の電磁鋼板40aとが形成される。なお、ステータコア10および磁性楔部材40の製造方法については、後述する。
Moreover, in 1st Embodiment, the
また、第1実施形態では、磁性楔部材40は、ティース12に係合する凸部45を含む。また、ティース12は、凸部45に係合する凹部13を含む。そして、凸部45および凹部13は、互いに係合した場合に、磁性楔部材40がステータコア10の径方向へ脱落するのを防止する形状に形成される。具体的には、磁性楔部材40は、回転軸線方向から見て、略台形形状の凸部45を含む。凸部45は、外径側に突出するように構成されている。また、凹部13は、回転軸線方向から見て、略台形形状を有する。凹部13は、外径側に窪む(凹む)ように構成されている。また、凸部45および凹部13は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1係合部」および「第2係合部」の一例である。
In the first embodiment, the
そして、第1実施形態では、凸部45は凹部13に引っかかる形状(部分45a)を含み、凹部13は凸部45に引っかかる形状(部分13a)を含む。具体的には、凸部45は、回転軸線方向から見て、略台形形状を有する。略台形形状の凸部45は、外径側に向かって周方向の幅W3が大きくなるように構成されている。また、略台形形状の凹部13は、外径側に向かって周方向の幅W4が大きくなるように構成されている。そして、略台形形状の凸部45の「脚」に相当する部分45a(上底と下底とを接続する部分)が、略台形形状の凹部13の「脚」に相当する部分13aに引っかかる。これにより、磁性楔部材40がステータコア10の径方向へ脱落するのを防止する形状(脱落防止構造)が形成されている。なお、凸部45の「脚」に相当する部分45aと、凹部13の「脚」に相当する部分13aとは、回転軸線方向から見て、径方向に交差するように形成されている。これにより、磁性楔部材40の径方向に沿った移動が、凸部45の「脚」に相当する部分45aと、凹部13の「脚」に相当する部分13aとによって規制される。なお、部分13aおよび部分45aは、特許請求の範囲の「引っかかり形状部」の一例である。
And in 1st Embodiment, the
また、凸部45と凹部13とは、互いに対応する台形形状を有しており、凸部45と凹部13とは、略隙間なく係合(嵌合)可能に構成されている。なお、凸部45と凹部13との間に隙間がある場合、コイル30をスロット11に固定するためのワニスがこの隙間に流れ込むことにより、磁性楔部材40のがたつきが抑制される。また、凸部45と凹部13とは、それぞれ、スロット11(ティース12)と同じ数設けられている。また、凸部45(凹部13)は、周方向に略等角度間隔で配置されている。
Moreover, the
また、第1実施形態では、図4に示すように、回転軸線に沿った方向の第2部分42を構成する電磁鋼板40aの部分40bの厚みt1は、回転軸線に沿った方向の第1部分41を構成する電磁鋼板40aの部分40cの厚みt2よりも小さい(t1<t2)。具体的には、第2部分42(第2部分42を構成する電磁鋼板40aの部分40b)は、押圧(潰し加工)されることにより、部分40bの厚みt1が、部分40cの厚みt2よりも小さくされている。これにより、第2部分42は、磁路断面積が小さくなるとともに応力が残留している(残留応力)ので、第1部分41よりも磁束が通りにくくなる。
Moreover, in 1st Embodiment, as shown in FIG. 4, thickness t1 of the
また、電磁鋼板40aの部分40bの厚みt1が、電磁鋼板40aの部分40cの厚みt2よりも小さいので、積層された電磁鋼板40aの部分40bの近傍において隙間46が生じる。なお、隙間46には、電磁鋼板40aよりも透磁率の低い空気が存在するので、磁束は、隙間46を通りにくい。これにより、第2部分42の近傍において、磁束がより通りにくくなる。
Further, since the thickness t1 of the
(磁性楔部材(ステータ)の製造方法)
次に、図6を参照して、磁性楔部材40の製造方法について説明する。
(Method for manufacturing magnetic wedge member (stator))
Next, a method for manufacturing the
まず、ステップS1において、帯状の電磁鋼板(図示せず)が打ち抜かれることにより、環状の電磁鋼板40aが形成される。この際、凸部45も同時に形成される。
First, in step S1, a strip-shaped electromagnetic steel sheet (not shown) is punched to form an annular
次に、ステップS2において、電磁鋼板40aの第2部分42(第2部分42を構成する電磁鋼板40aの部分40b)が、押圧(潰し加工)されることにより、部分40bの厚みt1が、部分40cの厚みt2よりも小さくされる。この潰し加工により、第2部分42(部分40b)には、潰し加工の際に加えられた応力(残留応力)が残るとともに、厚みt1が小さい分、磁路断面積が小さくなる。これにより、第2部分42(部分40b)において、磁束が通りにくくなる。すなわち、第2部分42(部分40b)の磁気特性が劣化(改質)する。なお、磁気特性の劣化とは、透磁率が低くなること、および、飽和磁束密度が小さくなる(磁気飽和しやすくなる)ことを意味する。なお、ステップS1(打ち抜き)と、ステップS2(潰し加工)とは、別々に行ってもよいし、同時に行ってもよい。ステップS1(打ち抜き)とステップS2(潰し加工)とを同時に行うことにより、工程数を削減することができるので、磁性楔部材40の製造に要する時間を短縮することが可能になる。
Next, in step S2, the
次に、ステップS3において、電磁鋼板40aが積層される。ステップS1〜S3の工程を繰り返すことにより、積層された複数の電磁鋼板40aにより、磁性楔部材40が形成される。
Next, in step S3, the
同様に、帯状の電磁鋼板(図示せず)が打ち抜かれることにより、ティース12およびスロット11を含む環状の電磁鋼板10aが形成される。そして、複数の電磁鋼板10aを積層することにより、ステータコア10が形成される。そして、磁性楔部材40とステータコア10とを、回転軸方向に沿って相対的に移動させることにより、ティース12の凹部13に、磁性楔部材40の凸部45を係合(嵌合)する。また、ステータコア10に磁性楔部材40が係合された状態で、700℃〜750℃程度の温度で焼鈍が行われる。これにより、打ち抜き工程(および、改質工程)において、磁気特性が劣化していた部分(凸部45、凹部13など)の磁気特性が、ある程度回復する。その後、スロット11にコイル30を内径側から挿入することにより、ステータ1が完成する。
Similarly, an annular
[第2実施形態]
次に、図7を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、電磁鋼板140aの径方向の幅W11が幅W12よりも小さくなるように構成されている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the radial width W11 of the
ステータ100では、回転軸線方向から見て、磁性楔部材140の第2部分142を構成する電磁鋼板140aの部分140bの、ステータコア110の径方向の磁束が通る部分の幅W11は、第1部分141を構成する電磁鋼板140aの部分140cのステータコア110の径方向の磁束が通る部分(凸部以外の部分)の幅W12よりも小さい。なお、回転軸線に沿った方向の部分140bの厚みは、部分140cの厚みと略等しい。なお、ステータ100は、特許請求の範囲の「電機子」の一例である。また、ステータコア110は、特許請求の範囲の「電機子コア」の一例である。
In the
(磁性楔部材(電機子)の製造方法)
次に、図8を参照して、磁性楔部材140の製造方法について説明する。
(Method for manufacturing magnetic wedge member (armature))
Next, a method for manufacturing the
まず、ステップS11において、帯状の電磁鋼板(図示せず)が打ち抜かれることにより、環状の電磁鋼板140aが形成される。この際、第2部分142を構成する部分140bの幅W11が、第1部分141を構成する部分140cの幅W12よりも小さくなるように、帯状の電磁鋼板(図示せず)が打ち抜かれる。
First, in step S11, an annular
次に、ステップS12において、電磁鋼板140aが積層される。ステップS1〜S2の工程を繰り返すことにより、積層された複数の電磁鋼板140aにより、磁性楔部材140が形成される。なお、第2実施形態では、電磁鋼板140aの改質(潰し加工)は行われない。また、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
Next, in step S12, the
[第3実施形態]
次に、図9および図10を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、スロット211の幅W21は、ティース212の幅W22よりも大きい。なお、図9では、回転軸方向から見て円環状のステータコア210を、紙面の左右方向に延びる帯状に記載している。また、ステータコア210は、特許請求の範囲の「電機子コア」の一例である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. In the third embodiment, the width W21 of the
ステータ200では、回転軸線方向から見て、スロット211のステータコア10の周方向に沿った方向の幅W21は、ティース212のステータコア210の周方向に沿った方向の幅W22よりも大きい。これにより、図10に示すように、帯状の電磁鋼板250において、ステータコア210として打ち抜かれない部分の面積が比較的大きくなり、この部分から、磁性楔部材240の一部(第2部分242)を形成することが可能になる。すなわち、ステータコア210と、磁性楔部材240(第1部分241、第2部分242)とを、1枚の帯状の電磁鋼板250から共取りすることが可能になる。なお、ステータ200は、特許請求の範囲の「電機子」の一例である。
In the
(第1〜第3実施形態の効果)
第1〜第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effects of the first to third embodiments)
In the first to third embodiments, the following effects can be obtained.
第1〜第3実施形態では、上記のように、磁性楔部材(40、140、240)は、環状の複数の電磁鋼板(40a、140a)が積層されて一体的に円筒形状に形成されているとともに、回転軸線方向から見て、コイル(30)に対してスロット(11、211)の開口部(11a)側に配置される。これにより、円筒形状の磁性楔部材(40、140、240)に、ロータコア(20)側に引っ張られるように電磁力が働いた場合に、ロータコア(20)側に引っ張られる磁性楔部材(40、140、240)の部分と反対側(ロータコア(20)の回転中心に対して反対側)の磁性楔部材(40、140、240)の部分がステータコア(10、110、210)の部分(ティース(12、212))に当接する。すなわち、円筒形状の磁性楔部材(40、140、240)の移動が、ティース(12、212)によって規制される。これにより、磁性楔部材(40、140、240)が径方向に脱落するのを防止することができる。また、磁性楔部材(40、140、240)が環状の複数の電磁鋼板(40a、140a)が積層されて一体的に円筒形状に形成されていることによって、電磁鋼板(40a、140a)という1つの部材(材料)により磁性楔部材(40、140、240)が形成されているので、磁性粉や樹脂などの異種の材料を混合して磁性楔部材(40、140、240)を形成する場合と異なり、磁性楔部材(40、140、240)の品質(均一性)を担保することができる。これらの結果、磁性楔部材(40、140、240)の品質を担保しながら、磁性楔部材(40、140、240)を確実に固定できる。 In the first to third embodiments, as described above, the magnetic wedge members (40, 140, 240) are integrally formed in a cylindrical shape by laminating a plurality of annular electromagnetic steel plates (40a, 140a). As seen from the direction of the rotation axis, the coil (30) is disposed on the opening (11a) side of the slot (11, 211). Thus, when an electromagnetic force is applied to the cylindrical magnetic wedge member (40, 140, 240) so as to be pulled toward the rotor core (20), the magnetic wedge member (40, 40) pulled toward the rotor core (20) side. 140, 240) (the opposite side to the rotation center of the rotor core (20)) of the magnetic wedge member (40, 140, 240) is the stator core (10, 110, 210) portion (tooth ( 12, 212)). That is, the movement of the cylindrical magnetic wedge members (40, 140, 240) is restricted by the teeth (12, 212). Thereby, it is possible to prevent the magnetic wedge members (40, 140, 240) from falling off in the radial direction. Further, the magnetic wedge member (40, 140, 240) is formed by laminating a plurality of annular electromagnetic steel plates (40a, 140a) and is integrally formed into a cylindrical shape. Since the magnetic wedge member (40, 140, 240) is formed by one member (material), the magnetic wedge member (40, 140, 240) is formed by mixing different materials such as magnetic powder and resin. Unlike the above, the quality (uniformity) of the magnetic wedge members (40, 140, 240) can be ensured. As a result, the magnetic wedge member (40, 140, 240) can be securely fixed while ensuring the quality of the magnetic wedge member (40, 140, 240).
また、磁性楔部材(40、140、240)を、電磁鋼板(40a、140a)という1種類の部材(材料)により形成することにより、部材(材料)の種類が増加することを防止することができる。 In addition, by forming the magnetic wedge member (40, 140, 240) from one type of member (material) called the electromagnetic steel plate (40a, 140a), it is possible to prevent the number of types of members (materials) from increasing. it can.
また、第1〜第3実施形態では、上記のように、磁性楔部材(40、140、240)は、ティース(12、212)に係合する凸部(45)を含み、ティース(12、212)は、凸部(45)に係合する凹部(13)を含み、凸部(45)および凹部(13)により、磁性楔部材(40、140、240)がステータコア(10、110、210)の径方向へ脱落するのを防止する脱落防止構造が形成されている。このように構成すれば、磁性楔部材(40、140、240)がティース(12、212)に係合される(機械的な嵌合により固定される)ので、磁性楔部材(40、140、240)が径方向に脱落するのをより防止することができる。すなわち、溶接などによって接合することなく、磁性楔部材(40、140、240)をティース(12、212)に固定することができる。これにより、ロータコア(20)からの電磁力によって溶接部分が外れることに起因する磁性楔部材(40、140、240)の脱落を防止することができる。 In the first to third embodiments, as described above, the magnetic wedge member (40, 140, 240) includes the convex portion (45) engaged with the teeth (12, 212), and the teeth (12, 212) includes a concave portion (13) engaged with the convex portion (45), and the magnetic wedge member (40, 140, 240) is formed in the stator core (10, 110, 210) by the convex portion (45) and the concave portion (13). ) Is prevented from falling off in the radial direction. With this configuration, the magnetic wedge members (40, 140, 240) are engaged with the teeth (12, 212) (fixed by mechanical fitting), so that the magnetic wedge members (40, 140, 240) can be further prevented from falling off in the radial direction. That is, the magnetic wedge members (40, 140, 240) can be fixed to the teeth (12, 212) without being joined by welding or the like. Accordingly, it is possible to prevent the magnetic wedge members (40, 140, 240) from falling off due to the welding portion being detached due to the electromagnetic force from the rotor core (20).
また、第1〜第3実施形態では、上記のように、凸部(45)および凹部(13)のうちの少なくとも一方は、凸部(45)および凹部(13)のうちの他方に引っかかる引っかかり形状部(13a、45a)を含む。このように構成すれば、凸部(45)と凹部(13)とが互いに引っかかるので、磁性楔部材(40、140、240)が径方向に脱落するのをさらに防止することができる。 In the first to third embodiments, as described above, at least one of the convex portion (45) and the concave portion (13) is caught by the other of the convex portion (45) and the concave portion (13). Includes shape parts (13a, 45a). If comprised in this way, since a convex part (45) and a recessed part (13) will be mutually caught, it can further prevent that a magnetic wedge member (40,140,240) falls out to radial direction.
また、第1〜第3実施形態では、上記のように、ティース(12、212)の径方向延長線(L1)上に位置する第1部分(41、141、241)は、ティース(12、212)として機能する。このように構成すれば、ロータコア(20)からの磁束を、第1部分(41、141、241)を介してティース(12、212)側に容易に流すことができる。 In the first to third embodiments, as described above, the first portions (41, 141, 241) positioned on the radial extension line (L1) of the teeth (12, 212) are the teeth (12, 212). If comprised in this way, the magnetic flux from a rotor core (20) can be easily flowed to the teeth (12, 212) side via a 1st part (41, 141, 241).
また、第1〜第3実施形態では、上記のように、第2部分(42、142、242)は、回転軸線方向から見て、スロット(11、211)外に配置されているとともに、第1部分(41、141、241)と連続するように設けられており、連続するように設けられている第1部分(41、141、241)と第2部分(42、142、242)と第1部分(41、141、241)および第2部分(42、142、242)の境界部分(43)との、スロット(11、211)側とは反対側の面(44)は、段差がない状態で連続した面(44)として構成されている。このように構成すれば、ステータコア(10、110、210)の内径側にロータコア(20)を配置した場合に、ロータコア(20)が磁性楔部材(40、140、240)の内径側の面(44)の段差に衝突して破損するのを防止することができる。 In the first to third embodiments, as described above, the second portion (42, 142, 242) is disposed outside the slot (11, 211) when viewed from the rotation axis direction, and The first part (41, 141, 241), the second part (42, 142, 242) and the second part are provided so as to be continuous with the first part (41, 141, 241). The surface (44) opposite to the slot (11, 211) side of the boundary portion (43) of the first portion (41, 141, 241) and the second portion (42, 142, 242) has no step. It is configured as a continuous surface (44) in the state. With this configuration, when the rotor core (20) is disposed on the inner diameter side of the stator core (10, 110, 210), the rotor core (20) is positioned on the inner diameter side surface (40, 140, 240) of the magnetic wedge member (40, 140, 240). 44) can be prevented from colliding with and being damaged.
また、第1および第3実施形態では、上記のように、回転軸線に沿った方向の第2部分(42、242)を構成する電磁鋼板(40a)の部分(40b)の厚み(t1)は、回転軸線に沿った方向の第1部分(41、241)を構成する電磁鋼板(40a)の部分(40c)の厚み(t2)よりも小さい。このように構成すれば、第2部分(42、242)における磁路断面積が小さくなるので、第2部分(42、242)を構成する電磁鋼板(40a)の部分(40b)において磁束を通りにくくすることができる。また、第1部分(41、241)の厚みt2と第2部分(42、142、242)の厚みt1との比を調整することにより、容易に、磁束の通り難さを調整する(所望の磁気特性を得る)ことができる。また、第2部分(42、142、242)に対して異種金属を当接させた状態で、レーザなどで異種金属を溶かして第2部分(42、142、242)を非磁性金属化する場合と異なり、容易に(少ない手間で)、磁束を通りにくくすることができる。 In the first and third embodiments, as described above, the thickness (t1) of the portion (40b) of the electromagnetic steel sheet (40a) constituting the second portion (42, 242) in the direction along the rotation axis is as follows. The thickness (t2) of the portion (40c) of the electromagnetic steel sheet (40a) constituting the first portion (41, 241) in the direction along the rotation axis is smaller. If comprised in this way, since the magnetic path cross-sectional area in a 2nd part (42, 242) will become small, it will pass magnetic flux in the part (40b) of the electromagnetic steel plate (40a) which comprises a 2nd part (42, 242). Can be difficult. Further, by adjusting the ratio between the thickness t2 of the first part (41, 241) and the thickness t1 of the second part (42, 142, 242), the difficulty of passing the magnetic flux can be easily adjusted (desired Magnetic properties). Further, in the state in which the dissimilar metal is in contact with the second part (42, 142, 242), the dissimilar metal is melted with a laser or the like to make the second part (42, 142, 242) non-magnetic metallized. Unlike this, it is easy (with little effort) to make it difficult to pass magnetic flux.
また、第1および第3実施形態では、上記のように、第2部分(42、242)は、押圧されることにより、第1部分(41、241)よりも磁束が通りにくくなるように構成されている。このように構成すれば、押圧された部分に残留応力として応力が残るので、押圧された部分の磁気特性を容易に劣化させることができる。 Further, in the first and third embodiments, as described above, the second portion (42, 242) is configured to be less likely to pass the magnetic flux than the first portion (41, 241) when pressed. Has been. If comprised in this way, since a stress remains as a residual stress in the pressed part, the magnetic characteristic of the pressed part can be deteriorated easily.
また、第2実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、第2部分(142)を構成する電磁鋼板(140a)の部分(140b)のステータコア(110)の径方向の磁束が通る部分(140b)の幅W11は、第1部分(141)を構成する電磁鋼板(140a)の部分(140c)のステータコア(110)の径方向の磁束が通る部分の幅W12よりも小さい。このように構成すれば、第2部分(142)の磁路断面積が小さくなるので、容易に、第2部分(142)を構成する電磁鋼板(140a)の部分(140b)において磁束を通りにくくすることができる。また、第1部分(141)の幅W12と第2部分(142)の幅W11との比を調整することにより、容易に、磁束の通り難さを調整する(所望の磁気特性を得る)ことができる。 In the second embodiment, as described above, the magnetic flux in the radial direction of the stator core (110) of the part (140b) of the electromagnetic steel sheet (140a) constituting the second part (142) is viewed from the rotational axis direction. The width W11 of the passing part (140b) is smaller than the width W12 of the part through which the radial magnetic flux of the stator core (110) of the part (140c) of the electromagnetic steel sheet (140a) constituting the first part (141) passes. If comprised in this way, since the magnetic path cross-sectional area of a 2nd part (142) will become small, it will be difficult to pass a magnetic flux easily in the part (140b) of the electromagnetic steel plate (140a) which comprises a 2nd part (142). can do. Further, by adjusting the ratio of the width W12 of the first part (141) and the width W11 of the second part (142), the difficulty of passing the magnetic flux can be easily adjusted (to obtain desired magnetic characteristics). Can do.
また、第1〜第3実施形態では、上記のように、ステータコア(10、110、210)は、積層された電磁鋼板(10a)により構成されているとともに、磁性楔部材(40、140、240)は、ステータコア(10、110、210)と同一の材質からなる積層された電磁鋼板(40a、140a)により構成されている。このように構成すれば、比較的調達しやすい電磁鋼板(40a、140a)により磁性楔部材(40、140、240)が構成されるので、磁性楔部材(40、140、240)を容易に形成することができる。 In the first to third embodiments, as described above, the stator core (10, 110, 210) is composed of laminated electromagnetic steel plates (10a) and magnetic wedge members (40, 140, 240). ) Is composed of laminated electromagnetic steel plates (40a, 140a) made of the same material as the stator core (10, 110, 210). If comprised in this way, since a magnetic wedge member (40,140,240) is comprised by the electromagnetic steel plate (40a, 140a) which is comparatively easy to procure, a magnetic wedge member (40,140,240) is formed easily. can do.
また、第3実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、スロット(211)のステータコア(210)の周方向に沿った方向の幅W21は、ティース(212)のステータコア(210)の周方向に沿った方向の幅W22よりも大きい。このように構成すれば、帯状の電磁鋼板250において、ステータコア(210)として打ち抜かれない部分の面積が比較的大きくなるので、この部分から磁性楔部材(240)の一部を共取りすることができる。
In the third embodiment, as described above, the width W21 in the direction along the circumferential direction of the stator core (210) of the slot (211) when viewed from the rotational axis direction is the stator core (210) of the tooth (212). It is larger than the width W22 in the direction along the circumferential direction. If comprised in this way, in the strip | belt-shaped
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、コイルが平角導線から形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コイルが丸線などから形成されていてもよい。 For example, in the first to third embodiments, the example in which the coil is formed from a flat wire is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the coil may be formed from a round wire or the like.
また、上記第1〜第3実施形態では、磁性楔部材に凸部が設けられ、ティースに凹部が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図11に示す第1変形例のステータ300のように、磁性楔部材340の第1部分341に凹部341aを設けて、ティース312に凸部312aを設けてもよい。なお、ステータ300は、特許請求の範囲の「電機子」の一例である。また、凹部341aおよび凸部312aは、それぞれ、特許請求の範囲の「第1係合部」および「第2係合部」の一例である。
Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the convex part was provided in the magnetic wedge member and the recessed part was provided in the teeth, this invention is not limited to this. For example, like the
また、上記第1〜第3実施形態では、平面視において、磁性楔部材の凸部およびティースの凹部が略台形形状である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図12に示す第2変形例のステータ400のように、回転軸線方向から見て、磁性楔部材440に、径方向に延びた後、周方向に折れ曲がる凸部445を設けて、ティース412に周方向に窪む凹部413を設けてもよい。なお、ステータ400は、特許請求の範囲の「電機子」の一例である。また、凸部445および凹部413は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1係合部」および「第2係合部」の一例である。
In the first to third embodiments, the example in which the convex portion of the magnetic wedge member and the concave portion of the tooth are substantially trapezoidal in plan view is shown, but the present invention is not limited thereto. For example, like the
また、上記第1〜第3実施形態では、ステータコアの内径側にロータが配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ステータコアの外径側にロータが配置されていてもよい。また、ロータとしての電機子に第1〜第3実施形態の構成を適用してもよい。 In the first to third embodiments, the example in which the rotor is disposed on the inner diameter side of the stator core is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the rotor may be disposed on the outer diameter side of the stator core. Moreover, you may apply the structure of 1st-3rd embodiment to the armature as a rotor.
また、上記第1実施形態の構成と、上記第2実施形態の構成とを組み合わせてもよい。すなわち、第2部分(第2部分を構成する電磁鋼板の部分)の回転軸線に沿った方向の厚み、および、径方向の幅が共に、第1部分(第1部分を構成する電磁鋼板の部分)の回転軸線に沿った方向の厚み、および、径方向の幅よりも小さくてもよい。 Moreover, you may combine the structure of the said 1st Embodiment and the structure of the said 2nd Embodiment. That is, both the thickness in the direction along the rotation axis of the second part (the part of the electrical steel sheet constituting the second part) and the width in the radial direction are both the first part (the part of the electrical steel sheet constituting the first part). ) In the direction along the rotation axis and the width in the radial direction may be smaller.
また、上記第2実施形態では、回転軸線方向から見て、第2部分を構成する電磁鋼板の部分の径方向の幅が、第1部分を構成する電磁鋼板の径方向の幅よりも小さくなる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図13に示す第3変形例のステータ500のように、磁性楔部材540の第2部分542に孔部542aを設けてもよい。これにより、第2部分542を構成する電磁鋼板540aの部分の径方向の磁束が通る部分の幅(W31+W32)は、第1部分541を構成する電磁鋼板540aの部分のステータコア10の径方向の磁束が通る部分の幅W33よりも小さくなる。なお、ステータ500は、特許請求の範囲の「電機子」の一例である。
Moreover, in the said 2nd Embodiment, the width | variety of the radial direction of the part of the electromagnetic steel plate which comprises a 2nd part becomes smaller than the width | variety of the radial direction of the electromagnetic steel plate which comprises a 1st part seeing from a rotating shaft direction. Although an example is shown, the present invention is not limited to this. For example, a
また、上記第1実施形態では、打ち抜き工程(ステップS1)の後に、改質工程(ステップS2)が行われる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図14に示す第1実施形態の変形例による製造方法のように、改質工程(ステップS21)の後に、打ち抜き工程(ステップS22)を行ってもよい。 Moreover, in the said 1st Embodiment, although the modification process (step S2) was shown after the punching process (step S1), this invention is not limited to this. For example, the punching process (step S22) may be performed after the reforming process (step S21) as in the manufacturing method according to the modification of the first embodiment shown in FIG.
また、上記第1〜第3実施形態では、第2部分の厚み(幅)を小さくすることにより、第2部分を第1部分よりも磁束を通りにくくする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第2部分を非磁性金属化(改質)することにより、第2部分を第1部分よりも磁束を通りにくくしてもよい。たとえば、第2部分に対応する電磁鋼板の部分にクロム(chromium)などの異種金属のトーチを当接させた状態でレーザを照射することにより異種金属を溶かすことによって、第2部分に対応する電磁鋼板の部分が非磁性金属化される。 Further, in the first to third embodiments, the example in which the second portion is less likely to pass the magnetic flux than the first portion by reducing the thickness (width) of the second portion has been shown. Not limited to. For example, the second part may be made harder to pass the magnetic flux than the first part by non-metallizing (modifying) the second part. For example, the electromagnetic wave corresponding to the second part is melted by irradiating a laser in a state where a torch of a different metal such as chromium is in contact with the part of the electromagnetic steel sheet corresponding to the second part. The part of the steel plate is non-magnetic metallized.
また、上記第1〜第3実施形態では、潰し加工(打ち抜き)により第2部分を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ショットブラストにより第2部分を形成してもよい。また、第2部分の厚み(幅)を小さくせずに、押圧のみにより第2部分の磁気特性を劣化させてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the example which forms a 2nd part by crushing (punching) was shown, this invention is not limited to this. For example, the second portion may be formed by shot blasting. Further, the magnetic characteristics of the second portion may be deteriorated only by pressing without reducing the thickness (width) of the second portion.
1、100、200、300、400、500 ステータ(電機子)
10、110、210 ステータコア(電機子コア)
10a 電磁鋼板
11、211 スロット
11a 開口部
12、212、312、412 ティース
13 凹部(第2係合部)
13a 部分(引っかかり形状部)
30 コイル
40、140、240、340、440、540 磁性楔部材
40a、140a、540a 電磁鋼板
41、141、241,341、541 第1部分
42、142、242、542 第2部分
43 境界部分
44 面
45 凸部(第1係合部)
45a 部分(引っかかり形状部)
312a 凸部(第2係合部)
341a 凹部(第1係合部)
413 凹部(第2係合部)
445 凸部(第1係合部)
1, 100, 200, 300, 400, 500 Stator (armature)
10, 110, 210 Stator core (armature core)
10a
13a part (hook shape part)
30
45a part (hook part)
312a Convex part (second engaging part)
341a Concave portion (first engaging portion)
413 Concave portion (second engaging portion)
445 Convex part (first engaging part)
Claims (10)
前記スロットに配置されるコイルと、
環状の複数の電磁鋼板が積層されて一体的に円筒形状に形成されているとともに、回転軸線方向から見て、前記コイルに対して前記スロットの開口部側に配置される磁性楔部材とを備え、
前記磁性楔部材は、回転軸線方向から見て、前記ティースの径方向延長線上に位置する第1部分と、前記スロットの径方向延長線上に位置するとともに前記第1部分よりも磁束が通りにくい第2部分とを含む、電機子。 An armature core including a plurality of slots and teeth disposed between the adjacent slots;
A coil disposed in the slot;
A plurality of annular electromagnetic steel plates are laminated and integrally formed in a cylindrical shape, and a magnetic wedge member disposed on the opening side of the slot with respect to the coil when viewed from the rotational axis direction. ,
The magnetic wedge member is located on a radial extension line of the teeth and a radial extension line of the slot and is less likely to pass magnetic flux than the first part when viewed from the rotational axis direction. An armature including two parts.
前記ティースは、前記第1係合部に係合する第2係合部を含み、
前記第1係合部および前記第2係合部により、前記磁性楔部材が前記電機子コアの径方向へ脱落するのを防止する脱落防止構造が形成されている、請求項1に記載の電機子。 The magnetic wedge member includes a first engagement portion that engages with the teeth,
The teeth include a second engagement portion that engages with the first engagement portion,
2. The electric machine according to claim 1, wherein the first engagement portion and the second engagement portion form a drop-off prevention structure that prevents the magnetic wedge member from dropping in a radial direction of the armature core. Child.
前記第2係合部は、前記凸部および前記凹部のうちの他方を含み、
前記凸部および前記凹部は、互いに係合される、請求項2に記載の電機子。 The first engaging portion includes one of a convex portion and a concave portion,
The second engaging portion includes the other of the convex portion and the concave portion,
The armature according to claim 2, wherein the convex portion and the concave portion are engaged with each other.
連続するように設けられている前記第1部分と前記第2部分と前記第1部分および前記第2部分の境界部分との、前記スロット側とは反対側の面は、段差がない状態で連続した面として構成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電機子。 The second part is disposed outside the slot when viewed from the direction of the rotation axis, and is provided to be continuous with the first part,
The surfaces of the first part, the second part, the boundary part of the first part and the second part, which are provided to be continuous, on the opposite side to the slot side are continuous without a step. The armature according to claim 1, wherein the armature is configured as a finished surface.
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