JP3499983B2 - 回転機器用螺旋コア - Google Patents
回転機器用螺旋コアInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、回転機器用螺旋
コアに関する。螺旋コアは、電動機、発電機、センサな
どの回転子コアまたは固定子に関する。 【０００２】 【従来の技術】螺旋コアは、従来、自動車の交流発電機
等の回転機で使用されており、コア素材にＳＰＣＣなど
の無方向性電磁鋼板が使用されている。電磁鋼板を螺旋
状に形成するには、板幅方向の延長線上、またはそれに
近い点を曲率中心として、帯状の電磁鋼板を螺旋状に塑
性変形する。このようにして螺旋加工した電磁鋼板は、
螺旋の内径側は周方向に圧縮されて板厚が厚くなり、逆
に外径側は周方向に伸びて薄くなる。このため、螺旋加
工した電磁鋼板を積層すると、螺旋コアの内径側が外径
側より厚くなって厚さに不同を生じ、占積率が低下して
いた。したがって、打抜き鋼板を積層したコアよりも総
界磁磁束が減少し、回転機容量が小さかった。また、騒
音や振動も生じやすかった。 【０００３】最近、螺旋加工しても板厚が変化しない螺
旋コアが方向性電磁鋼板により可能になった。しかし、
この螺旋コアは、コアバック部の磁気特性が良くなかっ
た。したがって、回転機器の小型化およびコスト低減の
点から、鉄損などの磁気特性の一層の改良が望まれてい
る。また、螺旋加工での加工精度もあまり良くなく、螺
旋コアは一般に螺旋加工後に巻き付け、接合した状態で
使用されるが現状であり、螺旋加工後の形状修正もでき
ないので、加工精度では打抜きコアに劣っていた。特
に、方向性電磁鋼板は結晶粒度が大きいため、螺旋加工
自身の精度が低くなる可能性がある。このために、螺旋
コアの使用は回転子と固定子の間のギャップが比較的大
きい場合に限られるか、または螺旋加工した電磁鋼板を
研磨して寸法精度を高くする必要があった。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、磁気特性
に優れ、高い形状精度の回転機器用螺旋コアを提供する
ことを目的としている。 【０００５】 【課題を解決するための手段】この発明の回転機器用螺
旋コアは、方向性電磁鋼板を用いた回転機器用螺旋コア
で、前記螺旋コアのティースの方向が＜１００＞であ
り、螺旋コアのティース長さＬ、コアバック部平均直径
Ｄ、および界磁極数Ｐが下記の式を満足する関係にあ
る。Ｄ／（ＰＬ）＜１．５ ここで、コアバック部とはコアのうちティースを除いた
部分をいう。 【０００６】 この発明の方向性電磁鋼板の螺旋コアは
電動機その他の回転機に用いるが、螺旋コアのラジアル
方向を磁化容易軸である＜１００＞として、ティースの
長さ方向を＜１００＞とすることが望ましい。螺旋コア
のティース方向を＜１００＞として、その低鉄損、高透
磁率の磁気特性を活用するには、回転機が多極機であっ
て、ティースが長い方がよい。螺旋コアのティース長さ
Ｌ、コアバック部平均直径Ｄおよび界磁極数Ｐが上記の
式の関係にあると、次に述べるように螺旋コアの磁気特
性は向上する。 【０００７】 コアバック部は磁束が円周方向に正弦波
分布しているものとして有効磁路を計算した場合、１極
当たりのコアバック部の有効磁路２Ｄ／Ｐに対し、ティ
ースが２個対応するので、ティースに対するコアバック
比率はＤ／（ＰＬ）となる。２Ｄ／Ｐは次のように求め
たものである。コアバックの周長πＤと磁極数Ｐより、
一磁極あたりの磁路長はπＤ／Ｐとなる。界磁の着磁分
布が正弦波とすると、コアバックを流れる磁束密度も正
弦波になるので、磁束密度がＢである部分の実効磁路長
はピーク磁束密度ＢＭに対して実際の長さＢ／Ｂ Ｍ 倍と
すると、コアバック部の平均磁束密度は２Ｂ Ｍ ／πであ
るので、前記の実磁路長πＤ／Ｐは、実効磁路長ではπ
Ｄ／Ｐ×｛（２Ｂ Ｍ ／π）×Ｂ Ｍ ｝＝２Ｄ／Ｐとなる。
磁束が流れる回転機の固定子と回転子からなる磁気回路
では、磁束は一般に２つのティースを通るので、その磁
路長はティース長さＬとすれば２Ｌとなる。従って、テ
ィース長さに対するコアバック長の比率は（２Ｄ／Ｐ）
／（２Ｌ）＝Ｄ／（ＰＬ）となる。一方、方向性電磁鋼
板の＜１００＞方向の磁気特性は、無方向性電磁鋼板よ
りも磁気特性が優れており、たとえば鉄損は少なくとも
１／４以下とすることができる。方向性電磁鋼板の＜１
１０＞方向の鉄損は、無方向性電磁鋼板と同程度の鉄損
を示す。したがって、方向性電磁鋼板を使用した場合の
コストアップを考慮すると、コア鉄損を３０％以上少な
くする必要がある。コアの鉄損を３０％少なくするに
は、（２Ｄ／Ｐ）／（２Ｌ）＜３／２である必要があ
る。すなわち、無方向性電磁鋼板のティ−ス部の鉄損を
無次元表示で１とすると、コアバック部の鉄損ｘはＤ／
（ＰＬ）となり、螺旋コアの全鉄損は１＋ｘとなる。一
方、方向性電磁鋼板の＜１００＞方向の鉄損を無方向性
電磁鋼板の１／４、＜１１０＞方向の鉄損を無方向性電
磁鋼板と同じとすると、方向性電磁鋼板のティース部の
鉄損は１×１／４、コアバック部の鉄損はｘ×１であ
り、全鉄損は１／４＋ｘとなる。したがって、コア鉄損
を３０％低減するという要請即ち（１／４＋ｘ）／（１
＋ｘ）＜０．７とするには、ｘ＝Ｄ／（ＰＬ）＜１．５
となる。Ｄ／（ＰＬ）は、小さいほど効果が大きいこと
は言うまでもないが、一般にティース長さＬはコアバッ
ク部平均直径Ｄの１／２以下であるので、Ｄ／（ＰＬ）
の下限は２／Ｐとなる。ここでは鉄損について述べた
が、他の磁気特性についても同様なことが言える。 【０００８】上記螺旋コアにおいて、重なり合う電磁鋼
板どうしを接合するか、または螺旋コアが一体として固
定部材で固定することが望ましい。 【０００９】この発明の回転機器用螺旋コアの製造方法
は、帯状方向性電磁鋼板の片側のエッジを螺旋コアの内
周側とし、電磁鋼板を螺旋状に成形する螺旋コアの製造
方法において、螺旋加工の内周側形状に応じた形状の螺
旋加工成形型の外周に、電磁鋼板の前記エッジが接する
ようにして電磁鋼板を巻き付けて螺旋加工する。 【００１０】方向性電磁鋼板は、主な板面方位が｛１１
０｝であり、磁化容易方向＜１００＞の集積度が高い通
常の電磁鋼板である。方向性電磁鋼板は、Ｓｉを含むも
の、Ｓｉ含有量が０．１％以下であるもの等の主成分が
Ｆｅであるものであるが、結晶構造が体心立方格子（ｂ
ｃｃ）である他の磁性材料であってもよい。 【００１１】電磁鋼板の螺旋巻き角は、３６０゜以上
（すなわち１巻き以上）、または３６０゜未満（たとえ
ば、９０゜、１８０゜、１２０゜）のいずれであっても
よい。螺旋加工後に、研磨、切断、焼鈍、または表面処
理などを行ってもよい。螺旋巻き角が３６０゜未満の場
合、加工した電磁鋼板を円周方向につなぎ合わせて螺旋
コアを形成する。螺旋加工成形後のスプリングバックを
考慮して螺旋加工し、螺旋加工後の応力フリーの状態で
目標の螺旋形状となるようにしてもよい。この場合、固
定部材を用いなくても、高精度の螺旋コアを作製するこ
とができる。スロットを有するコアの場合、スロット形
状に合わせた形状の成形型を用いると、高い寸法精度の
螺旋コアを得ることができる。複数の形状あるいは寸法
のセグメントを組み合わせて螺旋加工成形型を構成して
もよい。コアバック部、およびティースの寸法を前記の
ように規定した方向性電磁鋼板を用いた螺旋コア、ある
いは固定部材等で固定された方向性電磁鋼板を用いた螺
旋コアを、螺旋加工成形型により製造してもよい。 【００１２】螺旋加工した電磁鋼板は、重なり合うどう
しのものを接合、または重ね合わせて一体とする。螺旋
成形した方向性電磁鋼板の重なり合うものどうしをかし
めや溶接で接合したり、螺旋コアを固定部材で固定した
りすることにより、高い形状精度を得ることができる。
接合手段として、接合部材（たとえば、ねじ、ボルト・
ナットなど）、かしめ、溶接、ろう付けなどが用いられ
る。これら接合手段のいくつかを組み合わせて接合する
ようにしてもよい。かしめは、接合できれば螺旋コアの
どの部分でもよいが、螺旋加工で殆ど変形しないティー
スまたはティース近傍のコアバック部であることが好ま
しい。溶接またはろう付けは、最終形状に固定して、積
層面に行うとよい。回転機駆動時に、コアでの層間電流
が生じないように位置を選ぶことが望ましい。溶接はＴ
ＩＧ溶接、レーザ溶接などどの様なものでもよい。螺旋
加工しながら重なり合う電磁鋼板どうしを接合するよう
にしてもよい。螺旋コアを固定するには、固定部材（回
転機のケーシングなど）に固定する、あるいは固定部材
（ボルト等のコア固定棒など）を用いて固定する。固定
部材を用いることにより、螺旋コアを高い寸法精度を有
する所定の形状に、矯正して固定することができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】図１〜３は、いずれも螺旋コアよ
りなる回転機固定子部（一部）を示している。螺旋コア
１、２、３はそれぞれコアバック部１ａ、２ａ、３ａと
ティース１ｂ、２ｂ、３ｂとからなり、方向性電磁鋼板
で作られている。ティース長さＬ、コアバック部平均直
径Ｄ、および界磁極数Ｐの関係が下記の式を満たすよう
に、各部の寸法が決められている。Ｄ／（ＰＬ）＜１．５ 【００１４】図１に示す螺旋コア１は、コア外周をケー
シング内周で保持し、螺旋コア１を一体としてケーシン
グ４に固定している。コア外周はケーシング内周で拘束
され、保持されているので、ティース先端の位置精度は
高い。 【００１５】図２に示す螺旋コア２は、重なり合う電磁
鋼板どうしをかしめ５で接合している。コアバック部２
ａの幅方向のほぼ中心の位置６で、重なり合う電磁鋼板
どうしをかしめているので、かしめ５による螺旋コアの
変形はほとんどなく、高い寸法精度で螺旋コアを製作す
ることができる。 【００１６】図３は、重なり合う電磁鋼板どうしをＴＩ
Ｇ溶接７で接合した例を示す。溶接位置は、コアバック
部外周とティース中心線との交点、およびティース先端
である。溶接位置は、回転機駆動時でも磁束による層間
電流は生じない位置となっている。 【００１７】図４は、螺旋コア製造装置全体の構成を模
式的に示している。帯状の方向性電磁鋼板８はパンチン
グ装置１１に導かれ、ここでコアバック部９ａとティー
ス９ｂととからなるティース付き電磁鋼板９に打ち抜か
れる。ついで、ティース付き電磁鋼板９は螺旋加工装置
１３に送られ、螺旋加工される。 【００１８】図５は螺旋加工装置の平面図、図６は図２
のａ−ａ断面図、図７は図２のｂ−ｂ断面図である。テ
ィース付き電磁鋼板９は、ガイドプレート１５とガイド
ローラ１６とに案内され、送り車１８とつめ車２１とで
挟み込まれて螺旋加工装置１３の成形部２３に送り込ま
れる。つめ車２１は回転駆動されており、つめ２２が重
なり合うティース９ｂの間にはめ合ってティース付き電
磁鋼板９を成形部２３に押し進める。 【００１９】成形部２３は、主として成形型２４と成形
ロール群２９とで構成されている。成形型２４はティー
ス９ｂの数だけのセグメント２７が型テーブル２６の外
周に沿って配置されている。型テーブル２６は、駆動装
置（図示しない）により回転駆動される。各セグメント
２７は断面が弧状をしており、エアシリンダ（図示しな
い）により独立して昇降される。セグメント２７の外周
側曲率半径はティース付き電磁鋼板９のコアバック部９
ａの内周側半径に等しく、また円周方向の長さはティー
ス間隔よりわずかに小さい。成形ロール群２９は円周溝
３１をもった成形ロール３０よりなっている。成形ロー
ル３０は、セグメント１個に対し２個の割合で、セグメ
ント２７の外側にほぼ３／４円周にわたって配置されて
いる。セグメント２７と成形ロール３０との間隔は、ほ
ぼティース付き電磁鋼板９のコアバック部９ａの幅とな
っている。各成形ロール３０も駆動装置（図示しない）
により、回転駆動される。成形ロール群２９の内側に、
環状の下押えプレート３３および上押えプレート３５が
配置されている。 【００２０】上記のように構成された螺旋加工装置にお
いて、型テーブル２５および成形ロール３０は回転駆動
される。成形部２３に送られてきたティース付き電磁鋼
板９は、下押えプレート３３および上押えプレート３５
で板厚方向を押さえられた状態で、成形型２４と成形ロ
ーラ群２９とにより、弧状に塑性変形される。成形部２
３の入口から１／４円周入った所で、螺旋加工はほぼ完
了する。セグメント２７のうち成形部２３の入口に来た
ものはエアシリンダで下降され、ティース９ｂに突き当
たらないように下方に退避する。螺旋加工されたティー
ス付き電磁鋼板９は、下押えプレート３３および上押え
プレート３５により螺旋軸方向に沿って上方に導かれ
る。上記のように螺旋加工成形型を用いることにより、
ティース間のスロットは高い形状精度で加工される。 【００２１】 【実施例】磁極数２４、ティース数３６の電機子コアを
螺旋コアで試作した。コアバック部の平均直径は１００
mm、ティース長さは１０mmである。コア素材は０．５mm
厚さの方向性電磁鋼板であり、Ｄ／（ＰＬ）は０．４１
である。従来例として、０．５mm厚さの無方向性電磁鋼
板（ＪＩＳ Ｃ２５５２ ５０Ａ１３００）の螺旋コア
を作製した。方向性電磁鋼板の螺旋コアでは、ティース
方向が＜１００＞である。方向性電磁鋼板の螺旋コアの
鉄損は、従来例に比べ約１／４であった。 【００２２】 【発明の効果】この発明の回転機器用螺旋コアは、ティ
ース長さ、コアバック部平均直径および界磁極数が前記
のように特定の関係にあるので、螺旋コアの磁気特性は
向上する。また、重なり合う電磁鋼板どうしを接合する
か、または螺旋コアが一体として固定部材で固定するこ
とにより、高い形状精度を得ることができる。 【００２３】この発明の回転機器用螺旋コアの製造方法
は、螺旋加工の内周側形状に応じた形状の螺旋加工成形
型の外周に、電磁鋼板のエッジが接するようにして電磁
鋼板を巻き付けて螺旋加工する。このため、スロット部
を高い精度で螺旋加工することができ、また螺旋加工後
に形状修正する必要もない。 【００２４】上記のように、磁気特性に優れ、あるいは
高い形状精度の回転機器用螺旋コアを得ることができる
ので、回転機の小型軽量化、高効率化に大きく依存する
固定子と回転子の間のギャップを螺旋コアにて実現でき
る。また、この発明の螺旋コアの製造方法では、螺旋コ
ア製造ラインでの省ライン化が可能であり、螺旋コアの
低コスト化を図ることができる。
コアに関する。螺旋コアは、電動機、発電機、センサな
どの回転子コアまたは固定子に関する。 【０００２】 【従来の技術】螺旋コアは、従来、自動車の交流発電機
等の回転機で使用されており、コア素材にＳＰＣＣなど
の無方向性電磁鋼板が使用されている。電磁鋼板を螺旋
状に形成するには、板幅方向の延長線上、またはそれに
近い点を曲率中心として、帯状の電磁鋼板を螺旋状に塑
性変形する。このようにして螺旋加工した電磁鋼板は、
螺旋の内径側は周方向に圧縮されて板厚が厚くなり、逆
に外径側は周方向に伸びて薄くなる。このため、螺旋加
工した電磁鋼板を積層すると、螺旋コアの内径側が外径
側より厚くなって厚さに不同を生じ、占積率が低下して
いた。したがって、打抜き鋼板を積層したコアよりも総
界磁磁束が減少し、回転機容量が小さかった。また、騒
音や振動も生じやすかった。 【０００３】最近、螺旋加工しても板厚が変化しない螺
旋コアが方向性電磁鋼板により可能になった。しかし、
この螺旋コアは、コアバック部の磁気特性が良くなかっ
た。したがって、回転機器の小型化およびコスト低減の
点から、鉄損などの磁気特性の一層の改良が望まれてい
る。また、螺旋加工での加工精度もあまり良くなく、螺
旋コアは一般に螺旋加工後に巻き付け、接合した状態で
使用されるが現状であり、螺旋加工後の形状修正もでき
ないので、加工精度では打抜きコアに劣っていた。特
に、方向性電磁鋼板は結晶粒度が大きいため、螺旋加工
自身の精度が低くなる可能性がある。このために、螺旋
コアの使用は回転子と固定子の間のギャップが比較的大
きい場合に限られるか、または螺旋加工した電磁鋼板を
研磨して寸法精度を高くする必要があった。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、磁気特性
に優れ、高い形状精度の回転機器用螺旋コアを提供する
ことを目的としている。 【０００５】 【課題を解決するための手段】この発明の回転機器用螺
旋コアは、方向性電磁鋼板を用いた回転機器用螺旋コア
で、前記螺旋コアのティースの方向が＜１００＞であ
り、螺旋コアのティース長さＬ、コアバック部平均直径
Ｄ、および界磁極数Ｐが下記の式を満足する関係にあ
る。Ｄ／（ＰＬ）＜１．５ ここで、コアバック部とはコアのうちティースを除いた
部分をいう。 【０００６】 この発明の方向性電磁鋼板の螺旋コアは
電動機その他の回転機に用いるが、螺旋コアのラジアル
方向を磁化容易軸である＜１００＞として、ティースの
長さ方向を＜１００＞とすることが望ましい。螺旋コア
のティース方向を＜１００＞として、その低鉄損、高透
磁率の磁気特性を活用するには、回転機が多極機であっ
て、ティースが長い方がよい。螺旋コアのティース長さ
Ｌ、コアバック部平均直径Ｄおよび界磁極数Ｐが上記の
式の関係にあると、次に述べるように螺旋コアの磁気特
性は向上する。 【０００７】 コアバック部は磁束が円周方向に正弦波
分布しているものとして有効磁路を計算した場合、１極
当たりのコアバック部の有効磁路２Ｄ／Ｐに対し、ティ
ースが２個対応するので、ティースに対するコアバック
比率はＤ／（ＰＬ）となる。２Ｄ／Ｐは次のように求め
たものである。コアバックの周長πＤと磁極数Ｐより、
一磁極あたりの磁路長はπＤ／Ｐとなる。界磁の着磁分
布が正弦波とすると、コアバックを流れる磁束密度も正
弦波になるので、磁束密度がＢである部分の実効磁路長
はピーク磁束密度ＢＭに対して実際の長さＢ／Ｂ Ｍ 倍と
すると、コアバック部の平均磁束密度は２Ｂ Ｍ ／πであ
るので、前記の実磁路長πＤ／Ｐは、実効磁路長ではπ
Ｄ／Ｐ×｛（２Ｂ Ｍ ／π）×Ｂ Ｍ ｝＝２Ｄ／Ｐとなる。
磁束が流れる回転機の固定子と回転子からなる磁気回路
では、磁束は一般に２つのティースを通るので、その磁
路長はティース長さＬとすれば２Ｌとなる。従って、テ
ィース長さに対するコアバック長の比率は（２Ｄ／Ｐ）
／（２Ｌ）＝Ｄ／（ＰＬ）となる。一方、方向性電磁鋼
板の＜１００＞方向の磁気特性は、無方向性電磁鋼板よ
りも磁気特性が優れており、たとえば鉄損は少なくとも
１／４以下とすることができる。方向性電磁鋼板の＜１
１０＞方向の鉄損は、無方向性電磁鋼板と同程度の鉄損
を示す。したがって、方向性電磁鋼板を使用した場合の
コストアップを考慮すると、コア鉄損を３０％以上少な
くする必要がある。コアの鉄損を３０％少なくするに
は、（２Ｄ／Ｐ）／（２Ｌ）＜３／２である必要があ
る。すなわち、無方向性電磁鋼板のティ−ス部の鉄損を
無次元表示で１とすると、コアバック部の鉄損ｘはＤ／
（ＰＬ）となり、螺旋コアの全鉄損は１＋ｘとなる。一
方、方向性電磁鋼板の＜１００＞方向の鉄損を無方向性
電磁鋼板の１／４、＜１１０＞方向の鉄損を無方向性電
磁鋼板と同じとすると、方向性電磁鋼板のティース部の
鉄損は１×１／４、コアバック部の鉄損はｘ×１であ
り、全鉄損は１／４＋ｘとなる。したがって、コア鉄損
を３０％低減するという要請即ち（１／４＋ｘ）／（１
＋ｘ）＜０．７とするには、ｘ＝Ｄ／（ＰＬ）＜１．５
となる。Ｄ／（ＰＬ）は、小さいほど効果が大きいこと
は言うまでもないが、一般にティース長さＬはコアバッ
ク部平均直径Ｄの１／２以下であるので、Ｄ／（ＰＬ）
の下限は２／Ｐとなる。ここでは鉄損について述べた
が、他の磁気特性についても同様なことが言える。 【０００８】上記螺旋コアにおいて、重なり合う電磁鋼
板どうしを接合するか、または螺旋コアが一体として固
定部材で固定することが望ましい。 【０００９】この発明の回転機器用螺旋コアの製造方法
は、帯状方向性電磁鋼板の片側のエッジを螺旋コアの内
周側とし、電磁鋼板を螺旋状に成形する螺旋コアの製造
方法において、螺旋加工の内周側形状に応じた形状の螺
旋加工成形型の外周に、電磁鋼板の前記エッジが接する
ようにして電磁鋼板を巻き付けて螺旋加工する。 【００１０】方向性電磁鋼板は、主な板面方位が｛１１
０｝であり、磁化容易方向＜１００＞の集積度が高い通
常の電磁鋼板である。方向性電磁鋼板は、Ｓｉを含むも
の、Ｓｉ含有量が０．１％以下であるもの等の主成分が
Ｆｅであるものであるが、結晶構造が体心立方格子（ｂ
ｃｃ）である他の磁性材料であってもよい。 【００１１】電磁鋼板の螺旋巻き角は、３６０゜以上
（すなわち１巻き以上）、または３６０゜未満（たとえ
ば、９０゜、１８０゜、１２０゜）のいずれであっても
よい。螺旋加工後に、研磨、切断、焼鈍、または表面処
理などを行ってもよい。螺旋巻き角が３６０゜未満の場
合、加工した電磁鋼板を円周方向につなぎ合わせて螺旋
コアを形成する。螺旋加工成形後のスプリングバックを
考慮して螺旋加工し、螺旋加工後の応力フリーの状態で
目標の螺旋形状となるようにしてもよい。この場合、固
定部材を用いなくても、高精度の螺旋コアを作製するこ
とができる。スロットを有するコアの場合、スロット形
状に合わせた形状の成形型を用いると、高い寸法精度の
螺旋コアを得ることができる。複数の形状あるいは寸法
のセグメントを組み合わせて螺旋加工成形型を構成して
もよい。コアバック部、およびティースの寸法を前記の
ように規定した方向性電磁鋼板を用いた螺旋コア、ある
いは固定部材等で固定された方向性電磁鋼板を用いた螺
旋コアを、螺旋加工成形型により製造してもよい。 【００１２】螺旋加工した電磁鋼板は、重なり合うどう
しのものを接合、または重ね合わせて一体とする。螺旋
成形した方向性電磁鋼板の重なり合うものどうしをかし
めや溶接で接合したり、螺旋コアを固定部材で固定した
りすることにより、高い形状精度を得ることができる。
接合手段として、接合部材（たとえば、ねじ、ボルト・
ナットなど）、かしめ、溶接、ろう付けなどが用いられ
る。これら接合手段のいくつかを組み合わせて接合する
ようにしてもよい。かしめは、接合できれば螺旋コアの
どの部分でもよいが、螺旋加工で殆ど変形しないティー
スまたはティース近傍のコアバック部であることが好ま
しい。溶接またはろう付けは、最終形状に固定して、積
層面に行うとよい。回転機駆動時に、コアでの層間電流
が生じないように位置を選ぶことが望ましい。溶接はＴ
ＩＧ溶接、レーザ溶接などどの様なものでもよい。螺旋
加工しながら重なり合う電磁鋼板どうしを接合するよう
にしてもよい。螺旋コアを固定するには、固定部材（回
転機のケーシングなど）に固定する、あるいは固定部材
（ボルト等のコア固定棒など）を用いて固定する。固定
部材を用いることにより、螺旋コアを高い寸法精度を有
する所定の形状に、矯正して固定することができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】図１〜３は、いずれも螺旋コアよ
りなる回転機固定子部（一部）を示している。螺旋コア
１、２、３はそれぞれコアバック部１ａ、２ａ、３ａと
ティース１ｂ、２ｂ、３ｂとからなり、方向性電磁鋼板
で作られている。ティース長さＬ、コアバック部平均直
径Ｄ、および界磁極数Ｐの関係が下記の式を満たすよう
に、各部の寸法が決められている。Ｄ／（ＰＬ）＜１．５ 【００１４】図１に示す螺旋コア１は、コア外周をケー
シング内周で保持し、螺旋コア１を一体としてケーシン
グ４に固定している。コア外周はケーシング内周で拘束
され、保持されているので、ティース先端の位置精度は
高い。 【００１５】図２に示す螺旋コア２は、重なり合う電磁
鋼板どうしをかしめ５で接合している。コアバック部２
ａの幅方向のほぼ中心の位置６で、重なり合う電磁鋼板
どうしをかしめているので、かしめ５による螺旋コアの
変形はほとんどなく、高い寸法精度で螺旋コアを製作す
ることができる。 【００１６】図３は、重なり合う電磁鋼板どうしをＴＩ
Ｇ溶接７で接合した例を示す。溶接位置は、コアバック
部外周とティース中心線との交点、およびティース先端
である。溶接位置は、回転機駆動時でも磁束による層間
電流は生じない位置となっている。 【００１７】図４は、螺旋コア製造装置全体の構成を模
式的に示している。帯状の方向性電磁鋼板８はパンチン
グ装置１１に導かれ、ここでコアバック部９ａとティー
ス９ｂととからなるティース付き電磁鋼板９に打ち抜か
れる。ついで、ティース付き電磁鋼板９は螺旋加工装置
１３に送られ、螺旋加工される。 【００１８】図５は螺旋加工装置の平面図、図６は図２
のａ−ａ断面図、図７は図２のｂ−ｂ断面図である。テ
ィース付き電磁鋼板９は、ガイドプレート１５とガイド
ローラ１６とに案内され、送り車１８とつめ車２１とで
挟み込まれて螺旋加工装置１３の成形部２３に送り込ま
れる。つめ車２１は回転駆動されており、つめ２２が重
なり合うティース９ｂの間にはめ合ってティース付き電
磁鋼板９を成形部２３に押し進める。 【００１９】成形部２３は、主として成形型２４と成形
ロール群２９とで構成されている。成形型２４はティー
ス９ｂの数だけのセグメント２７が型テーブル２６の外
周に沿って配置されている。型テーブル２６は、駆動装
置（図示しない）により回転駆動される。各セグメント
２７は断面が弧状をしており、エアシリンダ（図示しな
い）により独立して昇降される。セグメント２７の外周
側曲率半径はティース付き電磁鋼板９のコアバック部９
ａの内周側半径に等しく、また円周方向の長さはティー
ス間隔よりわずかに小さい。成形ロール群２９は円周溝
３１をもった成形ロール３０よりなっている。成形ロー
ル３０は、セグメント１個に対し２個の割合で、セグメ
ント２７の外側にほぼ３／４円周にわたって配置されて
いる。セグメント２７と成形ロール３０との間隔は、ほ
ぼティース付き電磁鋼板９のコアバック部９ａの幅とな
っている。各成形ロール３０も駆動装置（図示しない）
により、回転駆動される。成形ロール群２９の内側に、
環状の下押えプレート３３および上押えプレート３５が
配置されている。 【００２０】上記のように構成された螺旋加工装置にお
いて、型テーブル２５および成形ロール３０は回転駆動
される。成形部２３に送られてきたティース付き電磁鋼
板９は、下押えプレート３３および上押えプレート３５
で板厚方向を押さえられた状態で、成形型２４と成形ロ
ーラ群２９とにより、弧状に塑性変形される。成形部２
３の入口から１／４円周入った所で、螺旋加工はほぼ完
了する。セグメント２７のうち成形部２３の入口に来た
ものはエアシリンダで下降され、ティース９ｂに突き当
たらないように下方に退避する。螺旋加工されたティー
ス付き電磁鋼板９は、下押えプレート３３および上押え
プレート３５により螺旋軸方向に沿って上方に導かれ
る。上記のように螺旋加工成形型を用いることにより、
ティース間のスロットは高い形状精度で加工される。 【００２１】 【実施例】磁極数２４、ティース数３６の電機子コアを
螺旋コアで試作した。コアバック部の平均直径は１００
mm、ティース長さは１０mmである。コア素材は０．５mm
厚さの方向性電磁鋼板であり、Ｄ／（ＰＬ）は０．４１
である。従来例として、０．５mm厚さの無方向性電磁鋼
板（ＪＩＳ Ｃ２５５２ ５０Ａ１３００）の螺旋コア
を作製した。方向性電磁鋼板の螺旋コアでは、ティース
方向が＜１００＞である。方向性電磁鋼板の螺旋コアの
鉄損は、従来例に比べ約１／４であった。 【００２２】 【発明の効果】この発明の回転機器用螺旋コアは、ティ
ース長さ、コアバック部平均直径および界磁極数が前記
のように特定の関係にあるので、螺旋コアの磁気特性は
向上する。また、重なり合う電磁鋼板どうしを接合する
か、または螺旋コアが一体として固定部材で固定するこ
とにより、高い形状精度を得ることができる。 【００２３】この発明の回転機器用螺旋コアの製造方法
は、螺旋加工の内周側形状に応じた形状の螺旋加工成形
型の外周に、電磁鋼板のエッジが接するようにして電磁
鋼板を巻き付けて螺旋加工する。このため、スロット部
を高い精度で螺旋加工することができ、また螺旋加工後
に形状修正する必要もない。 【００２４】上記のように、磁気特性に優れ、あるいは
高い形状精度の回転機器用螺旋コアを得ることができる
ので、回転機の小型軽量化、高効率化に大きく依存する
固定子と回転子の間のギャップを螺旋コアにて実現でき
る。また、この発明の螺旋コアの製造方法では、螺旋コ
ア製造ラインでの省ライン化が可能であり、螺旋コアの
低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ケーシングに固定された螺旋コア（回転機固定
子）を示す図面である。 【図２】重なり合う電磁鋼板コアを、かしめで接合した
例を示す図面である。 【図３】重なり合う電磁鋼板を、溶接で接合した例を示
す図面である。 【図４】螺旋コア製造設備を模式的に示す全体図であ
る。 【図５】図４に示す螺旋コア製造設備に設けられた螺旋
加工装置の平面図である。 【図６】図５のａ−ａ線断面図である。 【図７】図５のｂ−ｂ線断面図である。 【符号の説明】 １ 螺旋コア ２ 螺旋コア ３ 螺旋コア ４ ケーシング ５ かしめ ６ 溶接 ８ 帯状方向性電磁鋼板 ９ ティース付き方向性電磁鋼板 ９ａ コアバック部 ９ｂ ティース １１ パンチング装置 １３ 螺旋加工装置 ２３ 成形部 ２４ 成形型 ２７ セグメント ２９ 成形ロール群 ３０ 成形ロール ３３ 下押えプレート ３５ 上押えプレート
子）を示す図面である。 【図２】重なり合う電磁鋼板コアを、かしめで接合した
例を示す図面である。 【図３】重なり合う電磁鋼板を、溶接で接合した例を示
す図面である。 【図４】螺旋コア製造設備を模式的に示す全体図であ
る。 【図５】図４に示す螺旋コア製造設備に設けられた螺旋
加工装置の平面図である。 【図６】図５のａ−ａ線断面図である。 【図７】図５のｂ−ｂ線断面図である。 【符号の説明】 １ 螺旋コア ２ 螺旋コア ３ 螺旋コア ４ ケーシング ５ かしめ ６ 溶接 ８ 帯状方向性電磁鋼板 ９ ティース付き方向性電磁鋼板 ９ａ コアバック部 ９ｂ ティース １１ パンチング装置 １３ 螺旋加工装置 ２３ 成形部 ２４ 成形型 ２７ セグメント ２９ 成形ロール群 ３０ 成形ロール ３３ 下押えプレート ３５ 上押えプレート
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 1/02
H01F 3/02
H01F 41/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 方向性電磁鋼板を用いた回転機器用螺旋
コアで、前記螺旋コアのティースの方向が＜１００＞で
あり、螺旋コアのティース長さＬ、コアバック部平均直
径Ｄ、および界磁極数Ｐが下記の式を満足することを特
徴とする回転機器用螺旋コア。Ｄ／（ＰＬ）＜１．５
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24408495A JP3499983B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 回転機器用螺旋コア |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24408495A JP3499983B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 回転機器用螺旋コア |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992561A JPH0992561A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3499983B2 true JP3499983B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=17113503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24408495A Expired - Lifetime JP3499983B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 回転機器用螺旋コア |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3499983B2 (ja) |
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| JP5751534B2 (ja) * | 2012-12-14 | 2015-07-22 | 株式会社デンソー | 回転電機の固定子鉄心の製造方法 |
| JP6409521B2 (ja) * | 2014-11-17 | 2018-10-24 | 新日鐵住金株式会社 | らせん巻きコア用電磁鋼板およびその製造方法、らせん巻きコア、らせん巻きコアの製造方法 |
| JP6633025B2 (ja) * | 2016-07-21 | 2020-01-22 | 株式会社デンソー | コア板の製造方法 |
| WO2018016475A1 (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 株式会社デンソー | コア板の製造方法 |
| JP2019030074A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
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| JP6851948B2 (ja) | 2017-10-05 | 2021-03-31 | 株式会社デンソー | コア板及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-09-22 JP JP24408495A patent/JP3499983B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0992561A (ja) | 1997-04-04 |
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