JP5840071B2 - 電動機の積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、電動機に用いられる積層鉄心の製造方法に関し、積層鉄心の冷却効率の向上を目的とするものである。

従来の比較的大型の電動機の積層鉄心、例えば、軸方向長さ３００ｍｍ〜５００ｍｍ、直径３００ｍｍ〜５００ｍｍといった積層鉄心の場合、積層鉄心の発熱により巻線の絶縁が劣化する。また、発熱により電磁鋼板の磁気的な特性が劣化するという問題があるので積層鉄心の冷却は必須である。

例えば、特許文献１には、固定子鉄心コアプレートの内周側を切り欠いた円環状の複数のコアプレート、外周側を切り欠いた円環状の複数のコアプレート、貫通する開口部を持つ円環状の複数のコアプレートの三種類のコアプレートを積層し、円筒状の積層鉄心に円筒軸方向に連通する冷却のための連通孔を形成した積層鉄心が示されている。

また、例えば、特許文献２には、磁界巻線を装着する磁極胴部及び磁極胴部の先端の磁極頭部が二種類の幅を有する薄板を積層してなるもので、この二種類の幅の薄板を複数枚ずつ積層したものを交互に重ねることにより、通風路を形成し、冷却効果を高めているものが示されている。

特開２０１１−７８２６０号公報（第７頁−第９頁、図１−図５） 特開２００１−３３９８８３号公報（第３頁、図１−図２）

上記特許文献１に記載の電動機に用いられる積層鉄心では、積層鉄心に隙間を設け、ロータおよびステータを冷却しているが、隙間が小さく十分な冷却を行えない。また、電磁鋼板の形状を数種類用意する必要があるため、様々な種類の金型を準備する必要があり、費用が膨大となるという問題があった。

また、上記特許文献２に記載の電動機に用いられる積層鉄心では、通風ダクトの役割を果たす通風路を形成しているが、積層鉄心の端部から冷却しているので、積層鉄心の内部まで十分な冷却を期待できないという問題がある。また、二種類の電磁鋼板を使用するため、金型の費用がかかるという問題がある。

この発明に係る電動機の積層鉄心の製造方法は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、積層鋼板を１種類にすることで、製作費用を抑え、かつ、積層鉄心の十分な冷却ができるようにすることを目的とする。

本発明に係る電動機の積層鉄心の製造方法は、円筒形の固定子鉄心と上記固定子鉄心の内周に配置された回転子鉄心とを有し、上記固定子鉄心は、ヨーク部から径方向内方に突出する固定子ティース部を有する固定子鉄心単体の複数枚を積層してなり、上記回転子鉄心は、上記固定子鉄心と対向して径方向外方に突出する回転子ティース部を有する回転子鉄心単体の複数枚を積層してなる電動機の積層鉄心の製造方法において、
凸部が、一層と上記一層の次の層において異なった位置に一の積層方向に突出するように形成され、
上記凸部は、上記固定子ティース部及び回転子ティース部のいずれか一方または双方のティース部に形成され、
上記凸部は、上記ティース部の隣り合う周方向端部を９０°折り曲げることによって形成され、上記折り曲げられた周方向端部と反対側の周方向端部は折り曲げられておらず、
上記積層の一層の上記ティース部の折り曲げられた周方向端部と上記一層の次の層の上記ティース部の折り曲げられていない周方向端部とが重ね合わせられ、上記積層の一層の上記ティース部の折り曲げられていない周方向端部と上記一層の次の層の上記ティース部の折り曲げられた周方向端部とが重ね合わせられて積層されているものである。

また、円筒形の固定子鉄心と上記固定子鉄心の内周に配置された回転子鉄心とを有し、上記固定子鉄心は、ヨーク部から径方向内方に突出する固定子ティース部を有する固定子鉄心単体の複数枚を積層してなり、上記回転子鉄心は、上記固定子鉄心と対向して径方向外方に突出する回転子ティース部を有する回転子鉄心単体の複数枚を積層してなる電動機の積層鉄心の製造方法において、
凸部が、一層と上記一層の次の層において異なった位置に一の積層方向に突出するように形成され、
上記凸部は、上記固定子ティース部及び回転子ティース部のいずれか一方または双方のティース部に形成され、
上記ティース部は、先端が周方向に突出した周方向突出部を有し、
上記凸部は、一部の上記ティース部の上記周方向突出部を切除し、上記ティース部の周方向中心線を中心軸として９０度ねじり曲げることによって形成され、他部の上記ティース部はねじり曲げされておらず、
上記積層の一層の上記ねじり曲げによって形成された凸部と上記一層の次の層の上記ねじり曲げされていない上記ティース部とが重ね合わせられ、上記積層の一層のねじり曲げされていない上記ティース部と上記一層の次の層の上記ねじり曲げによって形成された凸部とが重ね合わせられて積層されているものである。

また、円筒形の固定子鉄心と上記固定子鉄心の内周に配置された回転子鉄心とを有し、上記固定子鉄心は、ヨーク部から径方向内方に突出する固定子ティース部を有する固定子鉄心単体の複数枚を積層してなり、上記回転子鉄心は、上記固定子鉄心と対向して径方向外方に突出する回転子ティース部を有する回転子鉄心単体の複数枚を積層してなる電動機の積層鉄心の製造方法において、
複数の凸部が、一層と上記一層の次の層において所定の位置に一の積層方向に突出するように形成され、
上記凸部は、上記固定ティース部及び回転子ティース部のいずれか一方または双方の上記ティース部若しくは上記ヨーク部に、頂部から下部に向けて幅が広くなるダイを用いたプレスにより形成されているものである。

本発明に係る電動機の積層鉄心の製造方法によれば、回転子鉄心単体及び固定子鉄心単体のいずれか一方または双方を成形して一の積層方向に突出する凸部を設けて積層することによって積層間に隙間を形成し、隙間を設けた鉄心単体の全面に冷却風を流すことができ、回転子鉄心及び固定子鉄心のいずれか一方または双方を効率よく冷却することができる。

本発明に係る電動機の積層鉄心の実施の形態１を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における回転子鉄心単体の斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 本発明の実施の形態１における回転子鉄心の断面図（ａ）及び隙間部の拡大断面図（ｂ）である。 本発明に係る電動機の積層鉄心の実施の形態２を示す斜視図で、回転子鉄心単体を示した図である。 本発明の実施の形態２における回転子鉄心の断面図（ａ）及び隙間部の拡大断面図（ｂ）である。 本発明に係る電動機の積層鉄心の実施の形態３を示す斜視図（ａ）及び隙間部の拡大断面図（ｂ）である。 本発明の実施の形態３における固定子鉄心の溶接部を示した図である。 本発明に係る電動機の積層鉄心の実施の形態４を示す図であり、（ａ）は固定子鉄心単体の平面図、（ｂ）は固定子鉄心の斜視図（ｂ）である。 本発明の実施の形態４における固定子鉄心の隙間部を示す断面図である。 本発明に係る電動機の積層鉄心の実施の形態５の固定子鉄心単体の平面図（ａ）及び固定子鉄心の積層状態を示す断面図（ｂ）である。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る電動機の積層鉄心の実施の形態１を示す斜視図である。図１において、積層鉄心３０は、円筒形の固定子鉄心２と固定子鉄心２の内周に配置された回転子鉄心１とを有し、固定子鉄心２は、円筒形ヨーク部内周から径方向内方に突出し、先端が周方向に突出した周方向突出部を有する電磁鋼板の複数枚を積層してなる固定子ティース２ａを有し、回転子鉄心１は、固定子ティース２ａと対向し、先端が周方向に突出した周方向突出部を有する電磁鋼板の複数枚を積層してなる回転子ティース１ａを有する。また、固定子ティース２ａには固定子巻線（図示せず）が施される。回転子ティース１ａには回転子巻線（図示せず）が施され、回転子鉄心１の中心にはシャフト４が設けられている。回転子鉄心１とシャフト４は圧入により固定されている。

図２は、本発明の実施の形態１における回転子鉄心単体の斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。図２に示したように、回転子鉄心単体６において、径方向に対向する一部の回転子ティース部７には回転子ティース部７の一部を一の積層方向に突出させて凸部８を形成し、他部の径方向に対向する回転子ティース部７には凸部８を形成していない。

図３は、本発明の実施の形態１における回転子鉄心の断面図（ａ）及び隙間部の拡大断面図（ｂ）である。図３（ａ）に示したように、回転子鉄心１は、積層に際して、回転子鉄心単体６を回転して凸部８を形成していない他部の回転子ティース部７を凸部８を形成した一部の回転子ティース部７に重ね合わせて積層することで隙間９を形成することができる。

図３では、積層全体に凸部８を設けているが、本発明では、積層全体に凸部８を設ける必要はなく、積層の複数個所で凸部８を設ければよい。

本実施の形態１によれば、回転子ティース部７を成形することによって回転子鉄心単体６間に隙間９を設け、隙間９における回転子鉄心単体６の全面を冷却するように冷却風を流すことができるので、回転子鉄心１を効率よく冷却することができる。

また、回転子鉄心１は単一の回転子鉄心単体６で構成されるため、金型の種類を多く持つ必要はない。そのため、金型費用を抑えることができる。

なお、本実施の形態１では、回転子鉄心１の例を示したが、本実施の形態１は、図１に示した固定子鉄心２の固定子ティース２ａを構成する固定子鉄心単体に同様の凸部を形成することによって、固定子鉄心２または回転子鉄心１と固定子鉄心２の双方にも同様に適用可能である。

実施の形態２．
図４は、本発明に係る電動機の積層鉄心の実施の形態２を示す斜視図で、回転子鉄心単体を示した図である。図５は、本発明の実施の形態２における回転子鉄心の断面図（ａ）及び隙間部の拡大断面図（ｂ）である。図４に示したように、回転子鉄心単体１０における回転子ティース部７のうちの隣り合う一対の回転子ティース部７に、一対の回転子ティース部７の隣り合う周方向端部を９０°折り曲げた凸部であるティース折り曲げ部１１が形成され、ティース折り曲げ部１１が形成された周方向端部と反対側の周方向端部にはティース折り曲げ部１１が形成されていない。そして、積層の一層のティース折り曲げ部１１と一層の次の層のティース折り曲げ部１１を形成していない周方向端部とが重ね合わせて積層されていることによって、図５に示したように、隙間１３を形成することができる。

図５では、積層全体に凸部８を設けているが、本発明では、積層全体に凸部８を設ける必要はなく、積層の複数個所で凸部８を設ければよい。

本実施の形態２によれば、回転子ティース部７を成形することによって回転子鉄心単体１０間に隙間９を設け、隙間９における回転子鉄心単体１０の全面を冷却するように冷却風を流すことができるので、回転子鉄心１を効率よく冷却することができる。

また、回転子鉄心単体１０に折り曲げ部長さ１２を大きくとることができ、回転子鉄心単体１０を支える箇所が大きくなり、回転子鉄心１の大きな強度を確保することができる。

なお、本実施の形態２では、回転子鉄心１の例を示したが、本実施の形態２は、図１に示した固定子鉄心２の固定子ティース２ａを構成する固定子鉄心単体に同様の折り曲げ部を形成することによって固定子鉄心２または回転子鉄心１と固定子鉄心２の双方にも適用可能である。

実施の形態３．
図６は、本発明に係る電動機の積層鉄心の実施の形態３を示す斜視図（ａ）及び隙間部の拡大断面図（ｂ）である。図７は、本発明の実施の形態３における固定子鉄心の溶接部を示した図である。図６に示したように、固定子鉄心単体１４の外周部の所定の箇所に、固定子鉄心単体１４の所定の複数個所を成形して第一凸部である逆Ｖ型凸部１６を設け、固定子鉄心単体１４の固定子ティース部１４ａの先端を成形して所定の高さの第二凸部１５を設けている。第二凸部１５は、設けなくてもよい。そして、一層の逆Ｖ型凸部１６の頂点１６ａに一層の次に積層する固定子鉄心単体１４の逆Ｖ型凸部１６の頂点１６ｂを重ね合わせることによって、図６（ｂ）に示したように、隙間１７を形成することができる。

図６では、積層全体に逆Ｖ型凸部１６を設けているが、本発明では、積層全体に逆Ｖ型凸部１６を設ける必要はなく、積層の複数個所で逆Ｖ型凸部１６を設ければよい。

本実施の形態３によれば、固定子鉄心単体１４を成形することによって固定子鉄心単体１４間に隙間１７を設け、隙間１７における固定子鉄心単体１４の全面を冷却するように冷却風を流すことができるので、固定子鉄心２を効率よく冷却することができる。

また、従来より、固定子鉄心単体同士の固定は溶接により行われているが、図７に示したように、逆Ｖ型凸部１６のＶ字頂点でそれぞれの固定子鉄心単体１４が直線上に接触するようにし、この接触部を溶接部１８とすることによって、固定子鉄心単体１４同士を容易に固定することができる。

なお、本実施の形態３では、逆Ｖ型凸部１６の例を示したが、円弧形凸部、あるいは、台形凸部等の頂部の長さ（図６の１６ｃに相当する長さ）が下部の長さより狭いダイを用いたプレスにより形成すればよい。また、この凸部は外周に限らず所定の箇所の複数個所に設ければよく、特に、３箇所以上に設けることによって、それぞれの固定子鉄心単体１４を安定した状態で積層することができる。

また、本実施の形態３では、固定子鉄心２の例を示したが、本実施の形態３は、回転子鉄心１または回転子鉄心１と固定子鉄心２の双方にも同様に適用可能である。この場合、逆Ｖ型凸部（第一凸部）１６は、図１に示した回転子ティース１ａに形成する。

実施の形態４．
図８は、本発明に係る電動機の積層鉄心の実施の形態４を示す図であり、図８（ａ）は固定子鉄心単体の平面図、図８（ｂ）は固定子鉄心の斜視図（ｂ）である。図９は、本発明の実施の形態４における隙間部の拡大断面図（ｂ）である。図８に示したよう、一部の固定子ティース部１４ａの先端部の周方向に突出した周方向突出部を切除し、固定子ティース部１４ａの周方向中心線を中心軸として９０度ねじることにより凸部であるティース折り曲げ部２０を形成する。そして、一層のティース折り曲げ部２０と一層の次の層の折り曲げていない固定子ティース部１４ａとが重ね合わせて積層され、一層の折り曲げていない固定子ティース部１４ａと一層の次の層のティース折り曲げ部２０とが重ね合わせて積層されることによって、図９に示したように、固定子鉄心２の固定子鉄心単体１９間に隙間２１を形成することができる。

本実施の形態４によれば、固定子鉄心単体１４を成形することによって固定子鉄心単体１９間に隙間２１を設け、隙間２１における固定子鉄心単体１４の全面を冷却するように冷却風を流すことができるので、固定子鉄心２を効率よく冷却することができる。

また、ティース折り曲げ部２０で固定子鉄心単体１９を支えるため、固定子鉄心２の大きな強度を確保できる。

なお、本実施の形態４では、固定子鉄心２の例を示したが、本実施の形態４は、図１に示した回転子鉄心１の回転子ティース１ａを構成する回転子鉄心単体６に同様の折り曲げ部を形成することによって、回転子鉄心１または回転子鉄心１と固定子鉄心２の双方にも同様に適用可能である。

実施の形態５．
図１０は、本発明に係る電動機の積層鉄心の実施の形態５の固定子鉄心単体の平面図（ａ）及び固定子鉄心の積層状態を示す断面図（ｂ）である。図１０に示したように、固定子鉄心２のそれぞれの固定子鉄心単体２２における固定子ティース部の周方向両端部を９０度よりも小さい角度で折り曲げたティース折り曲げ部２３を形成する。ティース折り曲げ部２３を形成した部分の断面は台形となっているので、固定子鉄心単体２２が重ね合わせて積層されることによって、図１０（ｂ）に示したように、隙間２４が形成される。

本実施の形態５によれば、固定子鉄心単体２２を成形することによって固定子鉄心単体２２間に隙間２４を設け、隙間２４における固定子鉄心単体２２の全面を冷却するように冷却風を流すことができるので、固定子鉄心２を効率よく冷却することができる。

なお、本実施の形態５では、固定子鉄心２の例を示したが、本実施の形態５は、図１に示した回転子鉄心１の回転子ティース１ａを構成する回転子鉄心単体６に同様の折り曲げ部を形成することによって回転子鉄心１または回転子鉄心１と固定子鉄心２の双方にも適用可能である。

また、回転子鉄心１が回転した場合、図１０に示したように、固定子ティース部１４ａを径方向からずれた斜め方向に形成することにより、冷却風の流れがよくなり、流量の損失なく固定子鉄心２を冷却することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

本発明に係る電動機の積層鉄心の製造方法は、電気掃除機等のモーター部に有効に利用することができる。

１ 回転子鉄心、１ａ 回転子ティース、２ 固定子鉄心、２ａ 固定子ティース、
４ シャフト、６，１０ 回転子鉄心単体、７ 回転子ティース部、８，１５ 凸部、
９，１３，１７、２４ 隙間、１０ 回転子鉄心単体、
１１，２０，２３ ティース折り曲げ部、１２ 折り曲げ部長さ、
１４，１９，２２ 固定子鉄心単体、１４ａ 固定子ティース部、１６ 逆Ｖ型凸部、
１６ａ，１６ｂ 頂点、１８ 溶接部、３０ 積層鉄心。

Claims (5)

1. 円筒形の固定子鉄心と上記固定子鉄心の内周に配置された回転子鉄心とを有し、上記固定子鉄心は、ヨーク部から径方向内方に突出する固定子ティース部を有する固定子鉄心単体の複数枚を積層してなり、上記回転子鉄心は、上記固定子鉄心と対向して径方向外方に突出する回転子ティース部を有する回転子鉄心単体の複数枚を積層してなる電動機の積層鉄心の製造方法において、
   凸部が、一層と上記一層の次の層において異なった位置に一の積層方向に突出するように形成され、
   上記凸部は、上記固定子ティース部及び回転子ティース部のいずれか一方または双方のティース部に形成され、
   上記凸部は、上記ティース部の隣り合う周方向端部を９０°折り曲げることによって形成され、上記折り曲げられた周方向端部と反対側の周方向端部は折り曲げられておらず、
   上記積層の一層の上記ティース部の折り曲げられた周方向端部と上記一層の次の層の上記ティース部の折り曲げられていない周方向端部とが重ね合わせられ、上記積層の一層の上記ティース部の折り曲げられていない周方向端部と上記一層の次の層の上記ティース部の折り曲げられた周方向端部とが重ね合わせられて積層されていることを特徴とする電動機の積層鉄心の製造方法。
2. 円筒形の固定子鉄心と上記固定子鉄心の内周に配置された回転子鉄心とを有し、上記固定子鉄心は、ヨーク部から径方向内方に突出する固定子ティース部を有する固定子鉄心単体の複数枚を積層してなり、上記回転子鉄心は、上記固定子鉄心と対向して径方向外方に突出する回転子ティース部を有する回転子鉄心単体の複数枚を積層してなる電動機の積層鉄心の製造方法において、
   凸部が、一層と上記一層の次の層において異なった位置に一の積層方向に突出するように形成され、
   上記凸部は、上記固定子ティース部及び回転子ティース部のいずれか一方または双方のティース部に形成され、
   上記ティース部は、先端が周方向に突出した周方向突出部を有し、
   上記凸部は、一部の上記ティース部の上記周方向突出部を切除し、上記ティース部の周方向中心線を中心軸として９０度ねじり曲げることによって形成され、他部の上記ティース部はねじり曲げされておらず、
   上記積層の一層の上記ねじり曲げによって形成された凸部と上記一層の次の層の上記ねじり曲げされていない上記ティース部とが重ね合わせられ、上記積層の一層のねじり曲げされていない上記ティース部と上記一層の次の層の上記ねじり曲げによって形成された凸部とが重ね合わせられて積層されていることを特徴とする電動機の積層鉄心の製造方法。
3. 円筒形の固定子鉄心と上記固定子鉄心の内周に配置された回転子鉄心とを有し、上記固定子鉄心は、ヨーク部から径方向内方に突出する固定子ティース部を有する固定子鉄心単体の複数枚を積層してなり、上記回転子鉄心は、上記固定子鉄心と対向して径方向外方に突出する回転子ティース部を有する回転子鉄心単体の複数枚を積層してなる電動機の積層鉄心の製造方法において、
   複数の凸部が、一層と上記一層の次の層において所定の位置に一の積層方向に突出するように形成され、
   上記凸部は、上記固定子ティース部及び回転子ティース部のいずれか一方または双方のティース部若しくは上記ヨーク部に、頂部から下部に向けて幅が広くなるダイを用いたプレスにより形成されていることを特徴とする電動機の積層鉄心の製造方法。
4. 上記凸部が、逆Ｖ字形状をした逆Ｖ型凸部であり、上記逆Ｖ型凸部は上記ヨーク部及び上記回転子鉄心単体のティース部いずれかまたは双方の外周に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電動機の積層鉄心の製造方法。
5. 上記凸部は、上記ティース部それぞれの周方向両端部が９０度よりも小さい角度で折り曲げられて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電動機の積層鉄心の製造方法。

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