JP5579832B2 - 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、板状のコア片を積層一体化するとともに、端部同士を連結する構造の積層鉄心の特性と生産性改善に関するものである。

従来の回転電機の積層鉄心は、複数のコア片を積層してなる複数のコアブロックを円周方向に沿って連結して構成されている。また、このような積層鉄心を製造する際には、複数の第１のコア部材と複数の第２のコア部材とが交互に積層される。各第１のコア部材は、複数のコア片を一列に連結して構成される。また、各第２のコア部材は、第１のコア部材のコア片とは逆向きの複数のコア片を一列に連結して構成される。

各コア片は、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、バックヨーク部の一端部に設けられた円弧状の凸部と、バックヨーク部の他端部に設けられた円弧状の凹部と、円弧状の凸部に設けられた回転軸部とを有している。各コア片は、隣接するコア片の凹部に凸部を嵌合当接させることにより、隣接するコア片に回動可能に連結されている（例えば、特許文献１参照）。

また、コア片の凸部と凹部とは、金型内での打ち抜きと切り曲げ加工とによって形成される（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−２０１４５８号公報 特開２００２−１７１７２５号公報

上記のような従来の積層鉄心では、コア片の嵌合当接部を切り曲げ加工によって形成しているので、切り曲げ加工の曲げ支点に相当する部位に歪みが発生し、形状精度の低下や部分的な磁気歪により、回転電機の効率が低下したりトルク脈動が大きくなったりする問題があった。

また、特許文献１の図２には、コア片を直線状に配置された状態でプレス加工することによって、積層鉄心の材料歩留まりを向上させる方法が開示されているが、この場合、切り曲げ加工部とプレス加工部との境界部でプレス打ち抜き時に抜きかすが発生し、この抜きかすが積層鉄心の損傷やプレス金型損傷の要因となるという問題があった。

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、生産性を考慮してコア片の積層工程と連結工程とを同時に行える構成にすることができるとともに、コア片の加工歪みを低減して効率やトルク脈動などの特性向上を図ることができ、材料歩留まりが高く、製造時のトラブルを防止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、バックヨーク部の第１端部に設けられた凸部と、バックヨーク部の第２端部に設けられた凹部と、凸部に設けられた回転軸部とを有し、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、凸部は、周方向に隣接するコア片の凹部に突き合わされており、凸部が回転電機の回転方向の一方を向くコア片を順次配列してなる第１のコア部材と、凸部が回転電機の回転方向の他方を向くコア片を順次配列してなる第２のコア部材とが交互に積層連結されており、コア片が積層されてなる複数のコアブロックが回転軸部を中心として互いに回転可能に連結されており、回転軸部は、バックヨーク部の内周面よりも外周面に近付けて設けられており、バックヨーク部の第１及び第２端部の少なくともいずれか一方には、コア片を円環状又は円弧状に配列した状態で凸部の回転軸部近傍と凹部との間に隙間ができるように、切欠部が設けられており、バックヨーク部の第１端部及び第２端部は、磁極ティース部が互いに平行になるようにコア片を直線状に展開した状態で、隣接する凸部と凹部と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。

この発明の回転電機の積層鉄心は、隣接する凸部と凹部の回転軸部近傍に切欠部を設けて、各磁極ティース部が平行になるように直線状に展開した状態で隣接する凸部と凹部との間にバックヨーク部外周側から内周側に繋がる所定の隙間が生じるようにしているので、コア片を直線状に配列した状態で切り曲げ工法を用いずにプレス加工が可能となり、加工歪が低減し、効率やトルク脈動などの特性向上を図ることができる。また、抜きかすの発生を低減させ、生産性を向上させることが可能となる。さらに、コア片を金属シートに直線状に配列した状態でプレス加工が可能となるため、材料歩留まり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１の積層鉄心を示す斜視図である。 図１の積層鉄心の組立途中の状態を示す平面図である。 図４のコア片を拡大して示す平面図である。 図４の分割積層鉄心を直線状に展開した状態を示す平面図である。 図６の分割積層鉄心に含まれる第１のコア部材のプレス加工状態を示す平面図である。 図６の分割積層鉄心に含まれる第２のコア部材のプレス加工状態を示す平面図である。 図７の第１のコア部材の一部を拡大して示す平面図である。 この発明の実施の形態２による回転電機の積層鉄心の要部を示す平面図である。 この発明の実施の形態３による回転電機の積層鉄心の要部を示す平面図である。 図１１の分割積層鉄心を直線状に展開した状態を示す平面図である。 この発明の実施の形態４による回転電機の積層鉄心の製造途中の状態を示す平面図である。 図１３の要部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、図３は図１の積層鉄心３を示す斜視図、図４は図１の積層鉄心３の組立途中の状態を示す平面図である。積層鉄心３は、図４に示すように、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、複数（この例では９個）のコアブロック１２を互いに回転可能に連結して構成されている。各コアブロック１２は、複数のコア片１３を回転電機の軸方向に積層して構成されている。

図５は図４のコア片１３を拡大して示す平面図である。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。

積層鉄心３の円周方向におけるバックヨーク部１３ａの一端部である第１端部には、凸部１３ｃが設けられている。また、積層鉄心３の円周方向におけるバックヨーク部１３ａの他端部である第２端部には、凹部１３ｄが設けられている。凸部１３ｃは、周方向に隣接するコア片１３の凹部１３ｄに突き合わされている。

凸部１３ｃには、回転電機の軸方向へ突出した回転軸部１３ｅが設けられている。コアブロック１２は、回転軸部１３ｅを中心として互いに回転可能に連結されている。回転軸部１３ｅ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１３ｆが設けられている。積層されたコア片１３は、抜きかしめ部１３ｆで互いに固定されている。

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、隣接する凸部１３ｃの回転軸部１３ｅ近傍との間に隙間１４ができるように円弧状の切欠部１３ｇが設けられている。

図６は図４の分割積層鉄心１１を直線状に展開した状態を示す平面図である。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、隣接する凸部１３ｃと凹部１３ｄと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。

図７は図６の分割積層鉄心１１に含まれる第１のコア部材１５のプレス加工状態を示す平面図、図８は図６の分割積層鉄心１１に含まれる第２のコア部材１６のプレス加工状態を示す平面図、図９は図７の第１のコア部材１５の一部を拡大して示す平面図である。

分割積層鉄心１１においては、凸部１３ｃ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１５と、凸部１３ｃ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１６とが交互に積層連結されている。これらの第１及び第２のコア部材１５，１６は、図７及び図８に示すように、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材料をプレスして製造される。また、この例では、第１及び第２のコア部材１５，１６が２層ずつ交互に積層され、抜きかしめ部１３ｆにより積層方向に連結される。

なお、プレス金型の刃物の損傷等を抑制するためには、バックヨーク部１３ａの外周側から内周側に繋がる隙間の寸法をコア片１３（磁性材料）の厚さ寸法（例えば０．５ｍｍ程度）以上に設定することが好ましい。

このような回転電機の積層鉄心では、コア片１３に切欠部１３ｇを設けて、各磁極ティース部１３ｂが平行になるように直線状に展開した分割積層鉄心１１の製造状態で、隣接する凸部１３ｃと凹部１３ｄとの間にバックヨーク部１３ａの外周側から内周側に繋がる隙間１４を形成しているので、切り曲げ工法を用いずに分割積層鉄心１１のプレス加工が可能となり、加工歪が低減し、効率やトルク脈動などの特性向上を図ることができる。

また、抜きかすの発生を低減させ、生産性を向上させることが可能となる。さらに、コア片１３を電磁鋼板に直線状に配列した状態でプレス加工することができるため、材料歩留まりを向上させることができる。さらにまた、電磁鋼板に対してコア片１３の向きを一定方向にできるので、円弧状や環状の状態でプレス加工した場合に比べて電磁鋼板の磁気異方性の影響を低減でき、トルク脈動を低減することができる。

なお、実施の形態１では、凹部１３ｄに切欠部１３ｇを設けていたが、凸部１３ｃの回転軸部１３ｅ近傍に切欠部１３ｇを設けても同様の効果が得られる。
また、実施の形態１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。

実施の形態２．
次に、図１０はこの発明の実施の形態２による回転電機の積層鉄心の要部を示す平面図であり、実施の形態１の図９に対応する図である。また、実施の形態１と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明を省略する。

図において、回転電機の径方向外側に位置するバックヨーク部１３ａの外周面には、磁極ティース部１３ｂと直交する平坦部１３ｈが設けられている。各コア片１３の平坦部１３ｈは、磁極ティース部１３ｂが平行になるように分割積層鉄心１１を直線状に展開した状態、即ち実施の形態１における分割積層鉄心１１のプレス加工状態で、同一直線上に位置するように設けられている。

このような回転電機の積層鉄心では、バックヨーク部１３ａに平坦部１３ｈを設けたので、分割積層鉄心１１の寸法検査を行う際に平坦部１３ｈによって形成される面を管理基準面とすることができ、寸法検査を容易に行うことができ、信頼性の高い積層鉄心を得ることができる。

実施の形態３．
次に、図１１はこの発明の実施の形態３による回転電機の積層鉄心の要部を示す平面図、図１２は図１１の分割積層鉄心１１を直線状に展開した状態を示す平面図であり、それぞれ実施の形態１の図５及び図９に対応する図である。また、実施の形態１、２と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明を省略する。

図において、バックヨーク部１３ａの第２端部には、コアブロック１２を円環状又は円弧状に閉じたときに凸部１３ｃに当接する保持突起部１３ｉが設けられている。保持突起部１３ｉは、切欠部１３ｇの外周側端部に設けられている。また、保持突起部１３ｉは、分割積層鉄心１１を直線状に展開したときには凸部１３ｃから離れる（凸部１３ｃと保持突起部１３ｉとの間の隙間は微小であるため、図１２では保持突起部１３ｉが凸部１３ｃに接触しているように見える）。

このような回転電機の積層鉄心では、分割積層鉄心１１を環状に閉じたときの状態を維持できるので、分割積層鉄心１１のマテハン時の安定性が良くなり、回転電機の組立作業性を向上させることができる。

実施の形態４．
次に、図１３はこの発明の実施の形態４による回転電機の積層鉄心の製造途中の状態を示す平面図であり、実施の形態１の図７に相当する図である。また、図１４は図１３の要部を拡大して示す平面図である。さらに、実施の形態１、２、３と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明を省略する。

図において、磁極ティース部１３ｂのバックヨーク部１３ａとの連結部近傍には、バックヨーク部１３ａとは反対側に隣接する部分よりも幅寸法が小さい幅縮小部１３ｊが設けられている。即ち、磁極ティース部１３ｂの根元部の幅方向両端には、磁極切欠部が設けられている。これにより、第１のコア部材１５の磁極ティース部１３ｂ間に、もう１つ第１のコア部材１５の磁極ティース部１３ｂを配置して、分割積層鉄心１１をプレス加工時に２個取りすることができる。

図１４に示すように、磁極ティース部１３ｂの先端部の幅寸法をＢｔ、隣接する幅縮小部１３ｊ間の幅寸法を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（磁性材料）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。

このような回転電機の積層鉄心では、分割積層鉄心１１をプレス加工時に２個取りできるようになり、材料歩留まりと生産性向上が図れる。

Claims (4)

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、上記バックヨーク部の第１端部に設けられた凸部と、上記バックヨーク部の第２端部に設けられた凹部と、上記凸部に設けられた回転軸部とを有し、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、
   上記凸部は、周方向に隣接する上記コア片の上記凹部に突き合わされており、
   上記凸部が上記回転電機の回転方向の一方を向く上記コア片を順次配列してなる第１のコア部材と、上記凸部が上記回転電機の回転方向の他方を向く上記コア片を順次配列してなる第２のコア部材とが交互に積層連結されており、
   上記コア片が積層されてなる複数のコアブロックが上記回転軸部を中心として互いに回転可能に連結されている回転電機の積層鉄心において、
   上記回転軸部は、上記バックヨーク部の内周面よりも外周面に近付けて設けられており、
   上記バックヨーク部の上記第１及び第２端部の少なくともいずれか一方には、上記コア片の上記凸部が上記凹部に突き合わされて上記凸部と上記凹部の内周側が所定の領域で当接した円環状又は円弧状に配列した状態で上記凸部の上記回転軸部近傍と上記凹部との間の一部に隙間ができるように、上記凸部若しくは上記凹部の一部に切欠部が設けられており、
   上記バックヨーク部の上記第１端部及び上記第２端部は、上記磁極ティース部が互いに平行になるように上記コア片を直線状に展開した状態で、隣接する上記凸部と上記凹部と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おり、
   上記磁極ティース部が互いに平行になるように上記コア片を直線状に展開した状態で、隣接する上記凸部と上記凹部との間に外周側から内周側に繋がる上記隙間の寸法は、上記コア片の厚さ寸法以上であることを特徴とする回転電機の積層鉄心。
2. 上記回転電機の径方向外側に位置する上記バックヨーク部の外周面には、上記磁極ティース部と直交する平坦部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の積層鉄心。
3. 上記バックヨーク部の上記第２端部には、上記コアブロックを円環状又は円弧状に閉じたときに上記凸部に当接する保持突起部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の積層鉄心。
4. 上記磁極ティース部の上記バックヨーク部との連結部近傍には、上記バックヨーク部とは反対側に隣接する部分よりも幅寸法が小さい幅縮小部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の積層鉄心。

Images