JP5424821B2 - Laminated iron core and armature using the same - Google Patents
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Description
この発明は、リニアモータを含む各種モータ、発電機等に使用される電機子と、この電機子に用いられ磁性材であるコア部材を積層した積層鉄心に関するものである。 The present invention relates to a laminated iron core in which an armature used for various motors including a linear motor, a generator, and the like, and a core member that is a magnetic material used in the armature are laminated.
積層鉄心を用いた電機子においては、電機子に他の部材を固定するために積層鉄心の側面に直接タップ加工を施すことがある。ここで積層鉄心の側面とは積層方向の両端面間を接続する面であり、各コア部材の板目が見える面のことをいう。このことによりタップ穴を有する別部材を用いる場合と比較すると、部品点数削減とスペース削減による小型・軽量化を図ることができる。 In an armature using a laminated iron core, the side surface of the laminated iron core may be directly tapped to fix other members to the armature. Here, the side surface of the laminated iron core is a surface connecting both end surfaces in the laminating direction, and refers to a surface where the grain of each core member can be seen. This makes it possible to reduce the number of parts and reduce the size and weight by reducing the space compared to the case of using another member having a tapped hole.
また単に積層鉄心にタップ加工を施しただけでは振動が加わるような環境下では取付が緩む可能性もあり、十分な強度を確保することが困難であるため、コア部材の表面に予め接着剤をコーティングし、これを接着固定して一体化することにより、コア部材間を強固に固定することができる。以上により、電機子の小型・軽量化とタップ穴の強度確保の両立を図っていた(例えば、特許文献1)。 In addition, simply tapping the laminated iron core may loosen the mounting in an environment where vibration is applied, and it is difficult to secure sufficient strength. The core members can be firmly fixed by coating, and fixing and integrating them. As described above, both the miniaturization and weight reduction of the armature and the securing of the strength of the tap hole have been achieved (for example, Patent Document 1).
積層鉄心の側面に設けたタップ穴にボルトを締め付けた場合には図14に示すようにボルトの軸力(F1)によりタップ穴のねじ山を押し広げる力(F2)が作用し、タップ穴の両側のコア部材(C1)には横方向に押し広げる力(F3)が作用する。タップ穴の両側に配置されたコア部材(C1)は断面図B−Bに示す通りタップ穴によって左右に分断されているため、上記F3によってタップ穴の右側に配置されたコア部材は右方向に、左側に配置されたコア部材は左方向に、各々折れ曲がろうとする変位が発生し、ボルトの軸力に抗することができなくなる。従って、これら分断されたコア部材(C1)と、この上方または下方に積層されている分断されていないコア部材(C2)とを接着により一体化することにより、F3に十分耐えるようにしておくことが必要である。 When a bolt is tightened in a tapped hole provided on the side surface of the laminated core, a force (F2) that pushes the thread of the tapped hole by the axial force (F1) of the bolt acts as shown in FIG. A force (F3) that spreads laterally acts on the core members (C1) on both sides. Since the core member (C1) arranged on both sides of the tap hole is divided into right and left by the tap hole as shown in the sectional view BB, the core member arranged on the right side of the tap hole by F3 is directed to the right. The core member disposed on the left side is displaced in the left direction so as to be bent, and cannot resist the axial force of the bolt. Therefore, the divided core member (C1) and the undivided core member (C2) laminated above or below are integrated by adhesion so as to sufficiently withstand F3. is necessary.
特許文献1に示された積層鉄心では、積層方向に加圧しながら加熱炉等に積層鉄心を設置して加熱することによりコア部材間を接着固定する。この場合に積層方向の加圧力や温度が場所によって不均一となった場合には、局所的に非接着箇所が発生する場合がある。特にこのような非接着箇所が、タップ穴の両側に配置されたコア部材C1間か、あるいはコア部材C1とC2の間のいずれかに生じると、コア部材C1が単独で横方向に押し広げる力F3を受けることとなり外側に折れ曲がってしまうため、ボルトの軸力に抗することができず十分なタップ穴強度を確保できないという問題があった。
In the laminated iron core shown in
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、積層鉄心の側面に設けたタップ穴における強度を確実に確保できる積層鉄心およびこれを用いた電機子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a laminated core capable of reliably ensuring the strength of the tap holes provided on the side surfaces of the laminated core and an armature using the same.
この発明に係る積層鉄心は、磁性体でできたコア部材を積層して形成され、積層方向の両端面とこの両端面の間を接続する複数の側面とを有する。
また、前記複数の側面のうち少なくとも一面にボルトを締め付けるための、貫通穴でないタップ穴が形成され、コア部材の一部が積層方向に突出した凸部とこの凸部が嵌合する凹部とを有する嵌合部が、前記タップ穴によって左右に分断されたコア部材C1から、分断されていないコア部材C2にわたって形成されるとともに、前記タップ穴ごとに前記タップ穴の中心線を挟んで、前記タップ穴にボルトを締め付ける部分の両側に形成されていることを特徴とする。
The laminated iron core according to the present invention is formed by laminating core members made of a magnetic material, and has both end faces in the laminating direction and a plurality of side faces connecting the both end faces.
Further, a tapped hole that is not a through hole is formed on at least one of the plurality of side surfaces, and a protruding portion in which a part of the core member protrudes in the stacking direction and a recessed portion in which the protruding portion fits are provided. The fitting portion is formed from the core member C1 divided to the left and right by the tap hole to the core member C2 which is not divided, and the tap hole is sandwiched with the center line of the tap hole for each tap hole. It is characterized in that it is formed on both sides of the portion for tightening the bolt in the hole.
この発明に係る積層鉄心によると、積層方向に突出した凸部とこの凸部が嵌合する凹部とを有する嵌合部がボルトを締め付けるための、貫通穴でないタップ穴ごとに形成されるとともに、前記タップ穴によって左右に分断されたコア部材C1から、分断されていないコア部材C2にわたって形成されているため、仮にタップ穴の両側に配置されたコア部材C1間か、あるいはコア部材C1とC2の間の接着層のいずれかに非接着箇所が発生したとしても、各タップ穴のコア部材C1に作用する横方向に押し広げる力F3を嵌合する凸部と凹部とによって確実にコア部材C2に伝達することができる。また、この凸部と凹部はタップ穴の中心線を挟んで、前記タップ穴にボルトを締め付ける部分の両側に形成されており、嵌合部によってコア部材C1からC2に伝達された力F3はコア部材C2において左右逆向きに作用するため、コア部材C2及びこれに嵌合部を介して連結されたコア部材C1の変形を抑制することができる。 According to the laminated core according to the present invention, for fastening a fitting portion bolt the convex portion and the convex portion protruding in the stacking direction and a recess to be fitted, is formed for each tap hole is not a through hole Rutotomoni, Since it is formed from the core member C1 divided to the left and right by the tapped hole to the core member C2 which is not divided, it is temporarily between the core members C1 arranged on both sides of the tapped hole or between the core members C1 and C2. Even if a non-adhesive spot occurs in any of the adhesive layers between them, the core member C2 is surely attached to the core member C2 by the convex and concave portions that fit the laterally pushing force F3 acting on the core member C1 of each tap hole. Can communicate. Further, the convex portion and the concave portion are formed on both sides of the portion where the bolt is fastened to the tap hole across the center line of the tap hole, and the force F3 transmitted from the core member C1 to C2 by the fitting portion is the core. Since the member C2 acts in the opposite direction, the deformation of the core member C2 and the core member C1 coupled to the core member C2 via the fitting portion can be suppressed.
以上より、ボルト軸力F1に基づいて発生するコア部材を横方向に押し広げる力F3に抗することができ、積層鉄心の側面に設けたタップ穴における強度を確実に確保することができる。 From the above, it is possible to resist the force F3 that spreads the core member generated based on the bolt axial force F1 in the lateral direction, and it is possible to reliably ensure the strength at the tap hole provided on the side surface of the laminated core.
実施の形態1.
図1から図8は実施の形態1に係る積層鉄心及び電機子の外形を示す図であり、図1aは積層鉄心の正面図、図1bは図1aにおけるA−A断面図、図2は積層鉄心の外形図、図3は嵌合部の断面図、図4は巻線を施した後の積層鉄心の外形図、図5は本実施の形態に係る電機子を適用したリニアモータの正面図、図6は本実施の形態に係る電機子を適用したリニアモータの部品分解図、図7、8は図3とは異なる方式の嵌合部の断面図と積層鉄心又はコア部材の外形図を示す。
1 to 8 are views showing the outer shapes of the laminated core and the armature according to the first embodiment. FIG. 1a is a front view of the laminated core, FIG. 1b is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1a, and FIG. 3 is a sectional view of the fitting portion, FIG. 4 is an outline view of the laminated core after winding, and FIG. 5 is a front view of a linear motor to which the armature according to the present embodiment is applied. 6 is an exploded view of parts of a linear motor to which the armature according to the present embodiment is applied. FIGS. 7 and 8 are sectional views of a fitting portion different from FIG. 3 and external views of a laminated core or core member. Show.
積層鉄心1はコア部材2の外形が所定の磁極形状を有するようにプレス機で打ち抜き、これを積層することによって構成されており、積層方向の両端面3a、3bとこの両端面の間を接続する複数の側面4が形成されている。コア部材2の打ち抜きの際には、図3に詳細断面を示すように積層方向の下面に突出した丸型の凸部5とこの凸部5に嵌合する凹部6も併せて形成され、本実施の形態ではこの凸部5と凹部6が嵌合する嵌合部7は、図1、図2に示すように、7a、7b、7cの3箇所に設けられている。
The laminated
電機子に使用される他の部品を固定するためのタップ穴8は上記複数の側面4のうちの一つに設けられており、凸部5と凹部6はタップ穴8ごとに、タップ穴8の中心線を挟んで両側に形成されている。このタップ穴8を加工する場合にコア部材2が積層方向にはがれるのを防止するために、万力等の固定具により積層方向に積層鉄心1を固定しながら行う必要がある。あるいは図4に示すように積層鉄心1に巻線9を施工した巻線後の積層鉄心10に対してタップ穴8を加工してもよい。この場合には巻線9の線材のテンションにより積層鉄心1が締め付けられているため、積層鉄心1のコア部材2が積層方向にはがれるのを防止するのに寄与する。
A
図4にて得られた巻線後の積層鉄心10を必要数準備しこれを直線状に配置することにより、図5に示すリニアモータ用の電機子11を得る。図6に示すように電機子11は取付板12に設けられた貫通穴13を通じて、ボルト14をタップ穴8にねじ込むことで巻線後の各積層鉄心10を一体化する。電機子11は磁気的空隙を介して、界磁ヨーク15に固定された永久磁石16と対向する位置に取り付けられる。ここで巻線9に電流を通電することにより電機子11と永久磁石16との間に電磁力が作用し、図5において左右方向に推進力を得ることができる。
A necessary number of the laminated
ここで、巻線後の積層鉄心10を取付板12に固定する際に、ボルト14をタップ穴8に締め付けたときには、タップ穴8の両側に配置され左右に分断されたコア部材2a(図1参照)には、図14にて説明したとおり積層面に平行に横方向の力が作用するが、本実施の形態に係る積層鉄心1においては、タップ穴8の両側の7aと7bの位置に嵌合部7が配置されているため、コア部材2aに作用する力を分断されていないコア部材2bに伝達することができ、コア部材2aが外側に折れ曲がるのを防ぐことができる。
Here, when the laminated
また、嵌合部7に形成された凸部5の外径寸法は、凹部6の内径寸法よりわずかに大きく形成され、これを図3の下側に示したように両者を嵌合させて積層させてゆくと、凸部5と凹部6の間に摩擦力が作用することとなる。タップ穴8にボルト14を締め付けた時には、積層方向にコア部材2を引き剥がすような力も作用するが、凸部5と凹部6との間の摩擦力によって、この積層方向の力にも抗してコア部材2が変形するのを抑制することができる。更に本実施の形態では積層鉄心1の周囲には巻線9が設けられているため、この巻線9の線材のテンションにより積層鉄心1が締め付けられているため、前述の積層方向の力を受けることができ、更に大きなボルト締め付け力に耐えることができるようになる。
Further, the outer diameter dimension of the convex part 5 formed in the fitting part 7 is formed slightly larger than the inner diameter dimension of the
尚、本実施の形態においては、凸部5と凹部6が形成された丸型の嵌合部7を適用した例を示したが、図7aに示すように断面がV字型をした凸部5aと凹部6aを有する嵌合部17a、17bがタップ穴8の中心線を挟んで両側に配置するようにしてもよい。尚、ボルト14をタップ穴8に締め付ける時にコア部材2aが外側に折れ曲がるのを防ぐためには、タップ穴8の両側に配置された分断されたコア部材2aがその積層面内で滑るのを防止する必要があることから、図7bに示すようにV字型の断面がタップ穴8の中心線に平行となるように配置するのが好ましい。
In the present embodiment, an example is shown in which the round fitting portion 7 in which the convex portion 5 and the
更に、図8に示すように片梁部を積層面外に折り曲げて形成した凸部5bと、この凸部5bに対応する位置に配置され凸部5bが嵌合する形状を有する凹部6bとによって嵌合部18を構成してもよい。この凸部5bと凹部6bの位置がコア部材2の中心線をはさんで対称の位置に設けられており、図8bに示すコア部材と図8cに示すコア部材を図8aに示すように交互に積層することにより積層鉄心1を形成する。この場合もタップ穴8の両側に配置された分断されたコア部材2aがその積層面内で滑るのを防止するために、図8b、図8cに示すように、片梁部がタップ穴8の中心線に平行となるように配置するのが好ましい。
Further, as shown in FIG. 8, a
以上のとおり本実施の形態に係る積層鉄心1によると、積層方向に突出した凸部5とこの凸部5が嵌合する凹部6とがタップ穴8ごとに形成されているため、各タップ穴8のコア部材2aに作用する横方向に押し広げる力を嵌合する凸部5と凹部6とによって確実にコア部材2bに伝達することができる。また、この凸部5と凹部6はタップ穴8の中心線を挟んで両側に形成されており、嵌合部7によってコア部材2aから2bに伝達された力はコア部材2bにおいて左右逆向きに作用するため、コア部材2b及びこれに嵌合部を介して連結されたコア部材2aの変形を抑制することができる。
As described above, according to the
従ってボルト軸力に基づいて発生するコア部材2aを横方向に押し広げる力に抗することができ、積層鉄心1の側面4に設けたタップ穴8における強度を確実に確保することができる。
Therefore, it is possible to resist the force that spreads the
また、本実施の形態に係る電機子11は、ボルト14をタップ穴8に直接締結することにより、取付板12を介して複数の積層鉄心10が強固に固定されて構成されている。従って、ボルト14を締結するための別部品が不要であるため部品点数の削減ができて、製造コストの低減を図ることがでると同時に、別部品を固定するスペースを削減することもできて、小型・軽量化が可能となる。
Further, the
本実施の形態においてはコア部材2の表面に接着剤をコーティングした接着鋼板を使用してもよいが、ボルト14のサイズや用途によっては凸部5と凹部6との間の摩擦力と巻線9の線材のテンションによる締め付け力のみによって、タップ穴8にボルト14を締め付けた時に作用する積層方向にコア部材2を引き剥がすような力に耐えうる場合もある。このような場合には、高価な接着鋼板を用いる必要はなく、あるいは、通常の鋼板に対して接着剤を塗布するような工程を省略することができるため、製造コストを低減できると同時に、加熱炉等の製造設備を不要とし、製造時のエネルギー削減の効果も期待できる。
In the present embodiment, an adhesive steel plate coated with an adhesive on the surface of the
実施の形態2.
図9と図10は本発明の実施の形態2に係る積層鉄心の構造を示すものであり、図9は積層鉄心の正面図、図10は積層鉄心の外形図を示す。
実施の形態1と異なる点は、嵌合部19a、19b、19cのうち、タップ穴8の中心線を挟んで両側に配置された嵌合部19aと19bとが、タップ穴8が設けられる積層鉄心1の側面4の近傍に設けられている点である。ここで側面4の近傍とは、鉄心の側面に外形歪が生じない程度に嵌合部19aと19bを側面4に極力近接させた状態のことを言い、例えば図3に示すような丸型の凸部5と凹部6を形成する場合には、経験的に嵌合部19a、19bと側面4との最近接距離を1.5t(tはコア部材2の板厚)とすることができる。
9 and 10 show the structure of the laminated core according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a front view of the laminated core, and FIG. 10 is an external view of the laminated core.
The difference from the first embodiment is that, of the
実施の形態1において説明したとおり、タップ穴8にボルト14を締めこんだ場合には、タップ穴8の両側に配置され左右に分断されたコア部材2a(図1参照)には、図9の矢印20a、20bに示すような方向の力が作用する。従って、コア部材2aはタップ穴8によって分断された根元部分であって図9で符号21により示した部分を中心として、両側に広がろうとするような回転モーメントを受けることになるが、コア部材2aが矢印20a、20bに示す方向に変形させないようにするためには、この回転モーメントを嵌合部19a、19bに作用する反力でバランスさせる必要がある。
As described in the first embodiment, when the
本実施の形態に係る積層鉄心1によると、タップ穴8の中心線を挟んで両側に配置された嵌合部19a、19bが、タップ穴8が設けられた積層鉄心1の側面4近傍に配置されているため、嵌合部19a、19bに作用する反力による回転モーメントのうでの長さ(力20a、20bの作用する方向と直角方向における嵌合部19a、19bと回転中心21との距離)を最大にできる。従って、嵌合部19a、19bに作用する反力を極力小さくすることができ、コア部材2aに対する変形の影響も極めて小さいものとすることができる。従って、タップ穴8の強度、並びに締結に対する信頼性を向上することができる。
According to the
また、嵌合部19a、19bは打ち抜きによって形成されこのときの機械的な歪のため磁気特性の劣化が問題となるところ、本実施の形態に係る積層鉄心1によると、この嵌合部19a、19bが側面4の近傍に配置されているため、この側面4の近傍では鉄心中の磁束密度が低いため、この部分の磁気特性の劣化がリニアモータとしての特性に与える影響(モータの出力低下、等)を軽微なものに抑えることができるという効果もある。
In addition, the
実施の形態3.
図11と図12は本発明の実施の形態3に係る電機子の構造を示すものであり、図11は巻線後の積層鉄心を複数並べた外形図、図12は樹脂によるモールド固定後の電機子の外形図を示す。本実施の形態に係る電機子23は、図11に示すように巻線9を施された積層鉄心10を必要数並べ、図12のように積層鉄心10の外周が樹脂22によってモールド固定されている。
Embodiment 3 FIG.
FIGS. 11 and 12 show the structure of the armature according to the third embodiment of the present invention. FIG. 11 is an outline view showing a plurality of laminated cores after winding, and FIG. The outline drawing of an armature is shown. In the armature 23 according to the present embodiment, as shown in FIG. 11, a necessary number of
以上のように本実施の形態に係る電機子によると、樹脂22によって積層鉄心10の外周部が固定されているため、タップ穴8の中心線を挟んで両側に配置された嵌合部の作用と併せて、タップ穴8の両側に配置された分断されたコア部材2a(図1参照)の積層面内における変形を抑制することができる。また、この樹脂22によってコア部材2a、2b(図1参照)の積層方向の変形も抑えることができる。以上よりタップ穴8の強度を更に向上することが可能となる。
As described above, according to the armature according to the present embodiment, since the outer peripheral portion of the
また、樹脂22によるモールド固定後にタップ穴8を加工を施すことにより、タップ穴8の切削加工時に発生する切削粉が巻線9の隙間に混入して短絡する原因となることもないため、絶縁不良に対する信頼性も向上することができるという効果がある。
Further, since the
実施の形態4.
図13は本発明の実施の形態4に係る電機子24の構造を示すものであるが、本実施の形態では、複数の磁極が一体となった一体型の積層鉄心25を採用しているものである。実施の形態1ないし3においては、磁極ごとに分割された積層鉄心1を用いたものであったが、本実施の形態のように一体型の積層鉄心25を用いた場合であっても、側面26にタップ穴27を設ける場合には、そのタップ穴27の中心線を挟んで両側に嵌合部28a、28bを各タップ穴27に対して設けることにより、実施の形態1に示したものと同じ効果を奏することができる。また、本実施の形態に係る電機子24は積層鉄心25が一体型となっているため、高精度な積層鉄心が得られると同時に、組立作業を省略でき生産性を向上することができるという効果もある。
FIG. 13 shows the structure of an
1 積層鉄心
2 コア部材
3a、3b 端面
4 側面
5、5a、5b 凸部
6、6a、6b 凹部
7 嵌合部
8 タップ穴
9 巻線
11 電機子
17、17a、17b 嵌合部
18 嵌合部
19a、19b 嵌合部
22 樹脂
23 電機子
24 電機子
25 一体型積層鉄心
26 側面
27 タップ穴
28a、28b 嵌合部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数の側面のうち少なくとも一面にボルトを締め付けるための、貫通穴でないタップ穴が形成され、
前記コア部材の一部が積層方向に突出した凸部とこの凸部が嵌合する凹部とを有する嵌合部が、前記タップ穴によって左右に分断されたコア部材C1から、分断されていないコア部材C2にわたって形成されるとともに、前記タップ穴ごとに前記タップ穴の中心線を挟んで、前記タップ穴にボルトを締め付ける部分の両側に形成されていることを特徴とする積層鉄心。 A laminated core formed by laminating core members made of a magnetic material, and having both end surfaces in the stacking direction and a plurality of side surfaces connecting between both end surfaces,
A tapped hole that is not a through hole is formed to tighten a bolt on at least one of the plurality of side surfaces,
A core that is not divided from a core member C1 in which a part of the core member has a convex part protruding in the stacking direction and a concave part into which the convex part is fitted is divided into left and right by the tap hole. A laminated iron core formed over the member C2 and formed on both sides of a portion for fastening a bolt to the tap hole with the center line of the tap hole interposed between the tap holes.
前記複数の側面のうち対向する二面と前記両端面の周囲に線材を巻き付けて形成された巻線とを備えた電機子であって、
前記二面以外の前記複数の側面のうち少なくとも一面にボルトを締め付けるための、貫通穴でないタップ穴が形成され、
前記コア部材の一部が積層方向に突出した凸部とこの凸部が嵌合する凹部とを有する嵌合部が、前記タップ穴によって左右に分断されたコア部材C1から、分断されていないコア部材C2にわたって形成されるとともに、前記タップ穴ごとに前記タップ穴の中心線を挟んで、前記タップ穴にボルトを締め付ける部分の両側に形成されていることを特徴とする電機子。 A laminated iron core formed by laminating core members made of a magnetic material, and having both end faces in the laminating direction and a plurality of side faces connecting the both end faces;
An armature including two opposing surfaces of the plurality of side surfaces and a winding formed by winding a wire around the both end surfaces,
A tap hole that is not a through hole is formed to tighten a bolt on at least one of the plurality of side surfaces other than the two surfaces,
A core that is not divided from a core member C1 in which a part of the core member has a convex part protruding in the stacking direction and a concave part into which the convex part is fitted is divided into left and right by the tap hole. The armature, wherein the armature is formed over the member C2 and is formed on both sides of a portion where a bolt is fastened to the tap hole with a center line of the tap hole interposed between the tap holes.
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