JP5511956B2 - 回転電機の積層鉄心 - Google Patents

Description

この発明は、回転電機の積層鉄心の構造に係り、特に、積層鉄心の材料歩留まりと特性改善に関するものである。

従来の積層鉄心の製造方法においては、１枚の鋼板から複数の抜き板が打ち抜かれる。各抜き板は、帯状のバックヨークと、このバックヨークの一方の長辺部から直角に突出した複数のティースとを有している。また、抜き板は、２枚１組で打ち抜かれる。即ち、２枚の抜き板は、１つ目の抜き板のティース間に２つ目の抜き板のティースが位置するように、互いに逆向きに、かつ、ピッチをずらして打ち抜かれる（例えば、特許文献１参照）。

特許第３６８１４８７号公報

上記のような従来の積層鉄心の製造方法では、トルク脈動を低減しトルク性能を向上させるために磁極ティース部の先端の幅寸法を大きくした（スロット開口幅を小さくした）場合に、１つ目の抜き板のティース間に２つ目の抜き板のティースを配置することができなくなり、材料歩留まりが低下するという問題がある。逆に言うと、１つ目の抜き板のティース間に２つ目の抜き板のティースを配置するために、磁極ティース部の先端の幅寸法が制限されている。

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、磁極ティース部の先端の幅寸法を大きくした場合でも、材料歩留まりを向上させることができる回転電機の積層鉄心を得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機の積層鉄心は、バックヨーク部と、バックヨーク部から突出した磁極ティース部とを有し、円環状に配列され、かつ回転電機の軸方向に積層された複数のコア片を備え、各磁極ティース部は、中間部に設けられたティース主部と、バックヨーク部側端部に設けられ、ティース主部よりも幅寸法が小さい幅縮小部と、先端部に設けられ、ティース主部よりも幅寸法が大きい拡幅部とを有しており、互いに隣接するコア片同士は、回動可能に連結されており、磁極ティース部が平行になるようにコア片を直線状に並べた状態では、隣接する幅縮小部間の距離が拡幅部の幅寸法よりも大きい。

この発明の回転電機の積層鉄心は、磁極ティース部のバックヨーク部側端部に幅縮小部が設けられており、コア片を直線状に並べた状態では、隣接する幅縮小部間の距離が拡幅部の幅寸法よりも大きいので、磁極ティース部に拡幅部を設けた場合でも、複数のコア片を直線状に並べてなるコア部材をプレス加工する際に、磁極ティース部間に他のコア部材の磁極ティース部を配置した状態で２個のコア部材を打ち抜くことができ、材料歩留まり及び生産性を向上させることができる。

この発明の実施の形態１による回転電機を示す平面図である。 図１の積層鉄心を示す平面図である。 図２のコア部材のプレス加工状態を示す平面図である。 図３の要部拡大図である。 図４の磁極係合部材を回動させた状態を示す平面図である。 図５の磁極係合部材をさらに回動させて磁極切欠部に係合させた状態を示す平面図である。 この発明の実施の形態２による回転電機を示す平面図である。 図７の積層鉄心を示す平面図である。 図７のコア片を拡大して示す平面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機を示す平面図である。図において、円筒状のハウジング１内には、円筒状のステータ２が保持されている。ステータ２は、積層鉄心３と、積層鉄心３に巻回された駆動コイル４と、積層鉄心３と駆動コイル４との間に介在されたインシュレータ５とを有している。

ステータ２内には、ロータ６が配置されている。ロータ６は、ステータ２に対して回転可能にハウジング１に保持されている。ロータ６は、その外周部に固定されステータ２に対向する複数の永久磁石７を有している。

図２は図１の積層鉄心３を示す平面図である。積層鉄心３は、複数（この例では２つ）の円弧状の分割積層鉄心１１を円環状に組み合わせて構成されている。また、各分割積層鉄心１１は、帯状のコア部材１２を回転電機の軸方向に積層して構成されている。各コア部材１２は、円弧状に配列された複数（この例では９個）のコア片１３により構成されている。

各コア片１３は、積層鉄心３の円環状の継鉄部を形成するバックヨーク部１３ａと、バックヨーク部１３ａから積層鉄心３の径方向内側へ突出し駆動コイル４が巻回される磁極ティース部１３ｂとを有している。

バックヨーク部１３ａの中央及び磁極ティース部１３ｂの先端部近傍には、抜きかしめ部１３ｃが設けられている。積層されたコア片１３は、抜きかしめ部１３ｃで互いに固定されている。

磁極ティース部１３ｂの先端部の幅方向両端部は、積層鉄心３の周方向へ突出している。これにより、磁極ティース部１３ｂの先端部（径方向内側端部）には、拡幅部１３ｄが形成されている。拡幅部１３ｄの幅寸法は、拡幅部１３ｄのバックヨーク部１３ａ側に隣接する部分の幅寸法よりも大きい。

図３は図２のコア部材１２のプレス加工状態を示す平面図、図４は図３の要部拡大図である。コア部材１２は、磁極ティース部１３ｂが平行になるように直線状に展開された状態で磁性板をプレスして製造される。また、コア部材１２は、磁極ティース部１３ｂ間に他のコア部材１２の磁極ティース部１３ｂが位置するようにプレス加工される。

互いに隣接するバックヨーク部１３ａ間には、薄肉連結部１４を残してＶ字状の切り込み部が設けられている。これにより、互いに隣接するバックヨーク部１３ａは、薄肉連結部１４で回動可能（屈伸可能）に連結されている。このような直線状のコア部材１２を積層し円弧状に湾曲させることにより、分割積層鉄心１１が形成される。

磁極ティース部１３ｂの根元部（バックヨーク部１３ａ側端部）の幅方向両側には、一対の台形の磁極切欠部１３ｅが設けられている。これにより、磁極ティース部１３ｂの根元部には、幅縮小部１３ｆが形成されている。磁極ティース部１３ｂの中間部、即ち幅縮小部１３ｆと拡幅部１３ｄとの間には、ティース主部１３ｇが形成されている。幅縮小部１３ｆの幅寸法は、ティース主部１３ｇの幅寸法よりも小さい。

プレス加工時、互いに隣接する磁極ティース部１３ｂの幅縮小部１３ｆ間には、他のコア部材１２のコア片１３の拡幅部１３ｄが位置している。このため、コア片１３を直線状に並べた状態で、拡幅部１３ｄの幅寸法をＢｔ、隣接する幅縮小部１３ｆ間の距離をＢｓとした場合、Ｂｓ＞Ｂｔとなっている。なお、プレス金型の刃物の損傷等を抑制するためには、コア片１３（磁性板）の板厚をＴとした場合、Ｂｓ≧（Ｂｔ＋２Ｔ）と設定することが好ましい。

各バックヨーク部１３ａの磁極ティース部１３ｂが突出している側には、一対の台形の磁極係合部材１５が設けられている。磁極係合部材１５は、磁極ティース部１３ｂの根元部の両側に設けられている。

また、図５に示すように、磁極係合部材１５は、その磁極ティース部１３ｂ側端部に設けられた薄肉連結部１６を介してバックヨーク部１３ａに回動可能に連結されている。図５の状態から磁極係合部材１５を磁極ティース部１３ｂ側へさらに回動させることにより、図６に示すように、磁極係合部材１５は磁極切欠部１３ｅに係合（嵌合）する。

磁極係合部材１５は、磁極ティース部１３ｂに駆動コイル４を巻回する際には、磁極切欠部１３ｅに係合され、磁極ティース部１３ｂの外周に設けられたインシュレータ５によって磁極切欠部１３ｅ内に保持される。

このような積層鉄心３では、磁極ティース部１３ｂの先端部に拡幅部１３ｄが設けられているので、トルク脈動を低減しトルク性能を向上させることができる。また、磁極ティース部１３ｂの根元部に幅縮小部１３ｆが設けられているので、磁極ティース部１３ｂに拡幅部１３ｄを設けても、コア部材１２をプレス加工する際に、磁極ティース部１３ｂ間に他のコア部材１２の磁極ティース部１３ｂを配置した状態で２個のコア部材１２を打ち抜くことができ、材料歩留まり及び生産性を向上させることができる。

また、組立後には磁極係合部材１５により磁極切欠部１３ｅが埋められているので、磁極切欠部１３ｅによる影響を低減し、トルクの低下を抑制することができ、良好な性能を得ることができる。
さらに、磁極係合部材１５がインシュレータ５によって保持されるので、部品点数を増やすことなく磁極係合部材１５を保持することができる。
さらにまた、プレス加工後には、磁極係合部材１５が薄肉連結部１６によってバックヨーク部１３ａに回動可能に連結されているので、磁極係合部材１５をコア部材１２と一体に扱うことができ、組立の際の搬送性に優れている。

実施の形態２．
次に、図７はこの発明の実施の形態２による回転電機を示す平面図、図８は図７の積層鉄心を示す平面図、図９は図７のコア片を拡大して示す平面図である。実施の形態１では、互いに隣接するコア片１３が薄肉連結部１４で連結されていたが、実施の形態２では、互いに隣接するコア片１３が、バックヨーク部１３ａに設けられた回動軸部１３ｈを中心として回動可能に連結されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

より詳細には、バックヨーク部１３ａは、積層鉄心３の円周方向における一端部である第１端部と、他端部である第２端部とを有している。回動軸部１３ｈは、バックヨーク部１３ａの第１端部に、回転電機の軸方向へ突出するように形成されている。また、回動軸部１３ｈは、バックヨーク部１３ａの内周面よりも外周面に近付けて設けられている。バックヨーク部１３ａの第１端部は、隣接するコア片１３のバックヨーク部１３ａの第２端部に突き合わされている。

バックヨーク部１３ａの第２端部には、コア片１３を円環状又は円弧状に配列した状態で、隣接する第１端部との間に隙間１７ができるように円弧状の切欠部１３ｉが設けられている。バックヨーク部１３ａの第１端部及び第２端部は、磁極ティース部１３ｂが互いに平行になるようにコア片１３を直線状に展開した状態で、両者の間に外周側から内周側に繋がる所定の隙間が生じるように構成されている。

実施の形態２の分割積層鉄心１１においては、バックヨーク部１３ａの第１端部が回転電機の回転方向の一方を向くコア片１３を順次配列してなる第１のコア部材と、バックヨーク部１３ａの第１端部が回転電機の回転方向の他方を向くコア片１３を順次配列してなる第２のコア部材とが例えば２層ずつ交互に積層連結されている。

このように、コア片１３の連結構造が実施の形態１と異なる場合であっても、磁極ティース部１３ｂの根元部に幅縮小部１３ｆが設けられているので、磁極ティース部１３ｂに拡幅部１３ｄを設けても、コア部材をプレス加工する際に、磁極ティース部１３ｂ間に他のコア部材の磁極ティース部１３ｂを配置した状態で２個のコア部材を打ち抜くことができ、材料歩留まり及び生産性を向上させることができる。

また、組立後には磁極係合部材１５により磁極切欠部１３ｅが埋められているので、磁極切欠部１３ｅによる影響を低減し、トルクの低下を抑制することができ、良好な性能を得ることができる。

なお、実施の形態１、２では、磁極係合部材１５を薄肉連結部１６によってバックヨーク部１３ａに連結したが、薄肉連結部１６は、コア部材１２から分離した状態でプレス加工した後、磁極切欠部１３ｅに組み合わせてもよい。
また、磁極係合部材１５は、例えば、磁性粉を焼結して製作したり、磁性粉に樹脂がコーティングされたものを加熱成形して製作したりしてもよい。即ち、磁極係合部材１５は、コア片１３と同じ又は類似の磁性材料で構成することができる。
さらに、実施の形態１、２では、２個の分割積層鉄心１１を組み合わせて積層鉄心３を構成したが、積層鉄心３は分割せずに一体で構成したり、３個以上に分割された分割積層鉄心１１の組み合わせで構成したりしてもよい。
さらにまた、磁極切欠部１３ｅ及び磁極係合部材１５の形状は、台形とすることにより係合を容易にできるが、必ずしも台形に限定されるものではない。

Claims (5)

1. バックヨーク部と、上記バックヨーク部から突出した磁極ティース部とを有し、円環状に配列され、かつ回転電機の軸方向に積層された複数のコア片を備えた回転電機の積層鉄心であって、
   上記各磁極ティース部は、中間部に設けられたティース主部と、上記バックヨーク部側端部に設けられ、上記ティース主部よりも幅寸法が小さい幅縮小部と、先端部に設けられ、上記ティース主部よりも幅寸法が大きい拡幅部とを有しており、
   上記幅縮小部は、上記磁極ティース部の幅方向に磁極切欠部を設けることにより形成されており、
   上記コア片には、上記磁極切欠部に係合可能な磁極係合部材が回動可能に連結されており、
   上記磁極係合部材は、上記磁極ティース部に駆動コイルが巻回された状態では上記磁極切欠部に係合し、
   互いに隣接する上記コア片同士は、回動可能に連結されており、
   上記磁極ティース部が平行になるように上記コア片を直線状に並べた状態では、隣接する上記幅縮小部間の距離が上記拡幅部の幅寸法よりも大きい回転電機の積層鉄心。
2. 上記幅縮小部は、上記磁極ティース部の幅方向両側に一対の上記磁極切欠部を設けることにより形成されている請求項１記載の回転電機の積層鉄心。
3. 上記磁極係合部材は、その端部に設けられた薄肉連結部を介して上記バックヨーク部に回動可能に連結されている請求項１記載の回転電機の積層鉄心。
4. 上記磁極ティース部の外周に設けられ、上記磁極係合部材を上記磁極切欠部内に保持するインシュレータをさらに備えている請求項１記載の回転電機の積層鉄心。
5. 上記磁極切欠部及び上記磁極係合部材の形状は台形である請求項１又は請求項２に記載の回転電機の積層鉄心。

Images