JP4576729B2 - 回転機の積層コア及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚のシートコアを積層して構成される回転機の積層コアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回転機に用いられる電機子コアは、渦電流を流れ難くするために、表面に絶縁被膜が施された肉厚の薄い鉄板（シートコアと呼ぶ）を複数枚積層して構成されている。
積層された前後のシートコア同士は、例えば図５に示す様に、シートコア100 に設けられた連結部（凸部110 と凹部120 ）を圧入嵌合して連結される。あるいは、シートコア同士を溶接により接合して連結する方法もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の方法では、シートコア100 に連結部（凸部110 と凹部120 ）を形成する際に、連結部の絶縁被膜が破壊されるため、連結部でシートコア100 同士が電気回路として連結してしまう。また、溶接によって接合する場合でも、その接合部を通じてシートコア100 同士が電気回路として連結する。このため、電機子コアに渦電流が発生し、渦電流損による性能低下を生じるという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、渦電流損を低減できる回転機の積層コアを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
本発明の積層コアは、ｍ個の磁極部を有するシートコアを複数枚積層して構成され、隣接するシートコア同士が互いの磁極部分で締結されて、その締結箇所が磁極数ｍより少なく設定され、且つ、シートコアの周方向に隣合う磁極部間の機械角をθ（ｒａｄ）とした時に、積層方向にｎ枚目とその前のシートコア同士が締結される締結箇所と、ｎ枚目とその後のシートコア同士が締結される締結箇所とが、整数ａ×θ（ｒａｄ）だけ周方向へ全体にずれている。
また、隣接するシートコア同士は、各磁極部の表面に凹部、裏面に凸部がそれぞれ形成され、互いの凹部と凸部とが圧入により嵌合して締結される締結箇所と、互いの凹部と凸部とが隙間を有して嵌合する非締結箇所とを有し、締結箇所と非締結箇所とが周方向に交互にずれて設けられている。
【０００５】
この構成によれば、締結箇所と非締結箇所とを設けながらも、通孔を有する電機子鉄心（積層コア）に比べ、シートコアの全面に亘って全体の凹凸は、ほぼ均一となる。このため、この発明では、通孔を有する電機子鉄心において生じ易い、アンバランスの発生を著しく低減できる。この結果、高速回転により生じ易いアンバランスによる偏磨耗などの不具合を有効に防止でき、耐久性に優れた回転機の積層コアが実現できる。
また、この構成によれば、ｍ個の磁極部のうち、締結箇所を持たない磁極部、すなわち非締結箇所を有する磁極部が存在する。従って、ｎ枚目とその前後のシートコア同士の間で、それぞれの締結箇所が周方向へ全体にずれると、当然に締結箇所を持たない磁極部の位置も周方向にずれることになる。その結果、締結箇所を持たない磁極部（非締結箇所を有する磁極部）と締結箇所を有する磁極部とが積層方向に混在するため、積層方向全体に渦電流が流れることがなく、渦電流損を低減できる。
【０００６】
（請求項２の手段）
請求項１に記載した回転機の積層コアにおいて、
隣接するシートコア同士が締結される締結箇所が、積層方向全体で全周に均等に分布している。
この場合、隣接するシートコア同士が締結される締結箇所が磁極数ｍより少なく設定されても、締結箇所が積層方向全体で全周に均等に分布されることにより、積層コアの回転バランスを良好に保つことができる。
【０００７】
（請求項３の手段）
請求項２に記載した回転機の積層コアにおいて、
積層されるシートコアの総枚数をＮとした時に、
Ｎ＝整数ａ×磁極数ｍ
上記の関係が成立することを特徴とする。
この構成によれば、隣接するシートコア同士の締結箇所を積層方向全体で全周に均等に分布して配置することが可能である。
【０００８】
（請求項４の手段）
請求項１〜３に記載した何れかの回転機の積層コアにおいて、
シートコア１枚毎に締結箇所が整数ａ×θ(rad）だけ周方向へ全体にずれて設けられている。
この場合、渦電流をシートコア１枚毎に分断できるので、渦電流損を低減できる効果が大きい。
【０００９】
（請求項５の手段）
請求項１〜３に記載した何れかの回転機の積層コアにおいて、
連続して積層される所定枚数のシートコア群毎に締結箇所が整数ａ×θ(rad）だけ周方向へ全体にずれて設けられている。
この場合、シートコア１枚毎に締結箇所を周方向へずらす場合と比較して、サイクルタイムを短縮できるため、生産性を向上できる。
【００１０】
（請求項６の手段）
請求項１〜５に記載した何れかの回転機の積層コアの製造方法であって、
シートコアを１枚ずつ、または複数枚ずつ重ねて積層する際に、毎回あるいは定期的に、それまでに締結されているシートコアに対し、次に積層するシートコアの締結箇所が整数ａ×θ(rad）だけ周方向へずれる様に、両者を相対的に回転させて積層している。
【００１１】
これにより、締結箇所を持たない磁極部が積層方向に連続することがなく、周方向に分散するため、効果的に渦電流を遮断できる。
また、それまでに締結されているシートコアと次に積層するシートコアとを相対的に回転させて積層することにより、シートコアの肉厚の偏りを軽減できる。その結果、積層方向全体の厚さを全周で均一に設けることができるので、回転時のバランスが良好になり、振動及び異音の発生を軽減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は積層コア１の締結方法を示す模式図である。
本実施例の積層コア１は、直流電動機の電機子（回転子）に用いられるもので、図３に示す様な肉厚の薄いシートコア２を複数枚（例えば４８枚）積層して構成される。図２に積層コア１の正面形状（ａ）と側面形状（ｂ）を示す。
【００１３】
シートコア２は、予め表面に絶縁被膜が施された帯状の素材３（図１参照）からプレス成形され、図３に示す様に、中央部に回転軸（図示しない）を挿通するための丸孔２ａが開けられ、その周囲に複数のスロット部２ｂが打ち抜かれて、ｍ個（本実施例では８個）の磁極部２ｃが放射状に形成されている。また、プレス加工の前工程あるいは後工程で、各磁極部２ｃが形成される部位に連結部４が設けられる。
【００１４】
この連結部４は、図４に示す様に、表面にポンチ等で形成される凹部４ａと、その裏面に突出する凸部４ｂとで構成され、積層されるシートコア２同士の互いの凹部４ａと凸部４ｂとが圧入締結（圧入嵌合）される。但し、重ね合わされる他のシートコア２との間で、互いの凹部４ａと凸部４ｂとの圧入締結が可能な部位と圧入締結が不可能な部位とが周方向に交互に設けられている。具体的には、周方向に８箇所設けられる凸部４ｂの外径を１箇所おきに若干小さく形成し、他のシートコア２の凹部４ａに対し圧入不能（隙間が有る）に設けられている。
【００１５】
次に、積層コア１の製造方法を図１に基づいて説明する。
ａ）帯状の素材３からプレスによって打ち抜かれたシートコア２を下型５に形成された円筒内部に順次収納し、所定枚数（例えば３枚）収納された時点で上型６を押し込んで圧入締結する。
ｂ）続いて、次の所定枚数のシートコア２を下型５の円筒内部に収納する際に、既に締結されているシートコア２群に対し、圧入締結可能な部位が円周方向にずれる様に所定角度（本実施例では４５度）だけ回転させる。
【００１６】
ｃ）この後、上型６を押し込んで、既に締結されているシートコア２群に対し新たに積層された３枚のシートコア２群を圧入締結する。
ｄ）続いて、次の所定枚数のシートコア２を円周方向に回転させることなく、順次下型５の円筒内部に収納し、上型６を押し込んで圧入締結する。
ｅ）その後、上記ｂ）〜ｄ）の手順を繰り返し行い、全てのシートコア２を積層して圧入締結する。これにより、重ね合わされたシートコア２同士の凹部４ａと凸部４ｂとが圧入嵌合する圧入締結部Ａと、凹部４ａに対し外径の小さい凸部４ｂが嵌合する非締結部Ｂとが周方向に交互にずれて設けられる（図１参照）。
【００１７】
（本実施例の効果）
本実施例の積層コア１は、所定枚数（３枚）のシートコア２群毎に圧入締結部Ａが円周方向にずれて積層されている。これにより、周方向にある８箇所全ての磁極部２ｃにおいて積層方向に圧入締結部Ａが連続することがないので、渦電流損を大幅に低減できる。また、所定枚数毎にシートコア２を円周方向に回転させて積層することにより、１枚毎のシートコア２に生じる肉厚の偏りが累積されることを防止でき、積層方向全体の厚さ（軸方向のコア長さ）を全周で均一に設けることができる。その結果、回転時のバランスが良好になり、振動及び異音の発生を軽減できる効果がある。
【００１８】
なお、本実施例では、８個の磁極部２ｃに対し、圧入締結が可能な部位と圧入締結が不可能な部位とを周方向に交互に設けているため、所定枚数のシートコア２を１回置きに周方向に回転させて圧入締結しているが、必ずしも上述した実施例の手順に従う必要はない。
つまり、シートコア２の周方向に隣合う磁極部２ｃ間の機械角をθ(rad）（図３参照）とした時に、積層方向にｎ枚目とその前のシートコア２同士が締結される圧入締結部Ａと、ｎ枚目とその後のシートコア２同士が締結される圧入締結部Ａとが、整数ａ×θ(rad）だけ周方向へ全体にずれていれば良い。
【００１９】
但し、圧入締結部Ａが積層方向全体で全周に均等に配置されるためには、以下の関係▲１▼を満足する必要がある。
積層されるシートコア２の総枚数をＮとした時に、
Ｎ＝整数ａ×磁極数ｍ…………▲１▼
この関係が成り立てば、シートコア２を整数ａ×θ(rad）だけ周方向へ回転させて圧入締結部Ａをずらした場合、最終的に必ず圧入締結部Ａが全周に均等に配置されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層コアの締結方法を示す模式図である。
【図２】積層コアの軸方向正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図３】シートコアの正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図４】シートコアの連結部（凹部と凸部）を示す拡大断面図である。
【図５】積層コアの締結方法を示す模式図である（従来技術）。
【符号の説明】
１ 積層コア
２ シートコア
２ｃ 磁極部
Ａ 圧入締結部（締結箇所）
θ 磁極部間の機械角

Claims (6)

1. ｍ個の磁極部を有するシートコアを複数枚積層して構成され、隣接する前記シートコア同士が互いの磁極部分で締結されて、その締結箇所が前記磁極数ｍより少なく設定され、且つ、前記シートコアの周方向に隣合う前記磁極部間の機械角をθ（ｒａｄ）とした時に、積層方向にｎ枚目とその前のシートコア同士が締結される締結箇所と、前記ｎ枚目とその後のシートコア同士が締結される締結箇所とが、整数ａ×θ（ｒａｄ）だけ周方向へ全体にずれている回転機の積層コアにおいて、
   隣接する前記シートコア同士は、各磁極部の表面に凹部、裏面に凸部がそれぞれ形成され、互いの前記凹部と前記凸部とが圧入により嵌合して締結される前記締結箇所と、互いの前記凹部と前記凸部とが隙間を有して嵌合する非締結箇所とを有し、前記締結箇所と前記非締結箇所とが周方向に交互にずれて設けられていることを特徴とする回転機の積層コア。
2. 請求項１に記載した回転機の積層コアにおいて、
   隣接する前記シートコア同士が締結される締結箇所が、積層方向全体で全周に均等に分布していることを特徴とする回転機の積層コア。
3. 請求項２に記載した回転機の積層コアにおいて、
   積層される前記シートコアの総枚数をＮとした時に、
   Ｎ＝整数ａ×磁極数ｍ
   上記の関係が成立することを特徴とする回転機の積層コア。
4. 請求項１〜３に記載した何れかの回転機の積層コアにおいて、
   前記シートコア１枚毎に前記締結箇所が整数ａ×θ(rad）だけ周方向へ全体にずれて設けられていることを特徴とする回転機の積層コア。
5. 請求項１〜３に記載した何れかの回転機の積層コアにおいて、
   連続して積層される所定枚数のシートコア群毎に前記締結箇所が整数ａ×θ(rad）だけ周方向へ全体にずれて設けられていることを特徴とする回転機の積層コア。
6. 請求項１〜５に記載した何れかの回転機の積層コアの製造方法であって、
   前記シートコアを１枚ずつ、または複数枚ずつ重ねて積層する際に、毎回あるいは定期的に、それまでに締結されているシートコアに対し、次に積層するシートコアの締結箇所が整数ａ×θ（ｒａｄ）だけ周方向へずれる様に、両者を相対的に回転させて積層していることを特徴とする回転機の積層コアの製造方法。

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