JP5968258B2 - 電機子鉄心、電機子、回転電機、及び電機子の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、磁極ティースの先端が外側を向いた構造の電機子鉄心、上記電機子鉄心を用いた電機子及び回転電機、並びに上記電機子の製造方法に関するものである。

近年、回転電機の小型軽量化、高効率化を実現するために、電機子鉄心に巻回されたコイル線を高密度化できる分割鉄心を用いた手法が提案されている。分割鉄心ではない一体化した鉄心にコイル線を巻線する場合は、各磁極ティース間のスロット内に巻線ノズルを挿入して巻回する必要があり、高速かつ高密度にコイル線を巻回することが困難であった。分割鉄心を使用する場合は、個々の分割鉄心の磁極ティースに予め高密度にコイル線を巻回した後、分割鉄心を組み立てることで、高密度なコイルが装着された電機子鉄心を得ることができる。

磁極ティースの先端が外側を向いた構造の電機子において分割鉄心を採用した例としては、下記の特許文献１及び特許文献２の技術があった。特許文献１では、固定子コアを円周方向に磁極毎に分割する構造とし、分割した複数個の分割コア片のそれぞれの内周側に凹部又は凸部を設け、その分割コア片の内周部に配置されるハウジングに各分割コア片と嵌合可能な凸部又は凹部を設け、各分割コア片とハウジングを嵌合するものが示されている。

また、特許文献２では、磁石が円環状に配設されてなる外側回転子と、外側回転子の内側に配設され、各々に巻線が巻回された複数の極部が外側へ放射状に突設されてなる内側固定子とを備える回転機であって、内側固定子は、所定の極部毎に分割された分割固定子が円環状に配設され、隣接する分割固定子が、少なくとも周方向の密接状態を維持するように係合されてなるものが示されている。

特開２００４−５６９３２号公報（図１） 特開２００７−１５９１７０号公報（図１）

しかしながら、上記特許文献１においては分割された複数の分割コア片、上記特許文献２においては分割された複数の分割固定子、をバラバラの状態で搬送やハンドリングを行う必要があり、取り扱い及び作業工程が煩雑となる問題があった。また、磁極ティース間を連続して巻線することは困難であり、そのため、コイル端末を接続する工程が別途付加され、工数や接続部材が余分にかかり、製品コストが上昇する問題があった。

この発明は、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、コイル線を高密度に巻線でき、分割鉄心の固着一体化が容易であり、また、搬送やハンドリングが容易で、コイル線を切らずに連続した巻線が可能になる電機子鉄心、電機子鉄心を用いた電機子及び回転電機、並びに電機子の製造方法を提供する。

この発明に係る電機子鉄心は、リング状の第１バックヨーク体と、上記第１バックヨーク体を周方向に沿い所定間隔を空けて磁極数個に分割した第２バックヨーク体と、を交互に積層して固着したバックヨーク体と、
磁極数個に分割され、その先端部が外側を向き、その基端部が上記第１バックヨーク体の外周部に当接する第１磁極ティース体と、磁極数個に分割され、その先端部が外側を向き、その基端部が隣接する上記第２バックヨーク体の間隔を通って上記バックヨーク体の内周部まで延びると共に、上記バックヨーク体の外周方向に引き出すことができる第２磁極ティース体と、を交互に積層して固着した磁極ティース体と、
上記バックヨーク体の内周部に設置され、上記第２磁極ティース体の基端部を上記バックヨーク体の内周側に固定する固定体を備えている。

この発明に係る電機子の製造方法は、リング状の第１バックヨーク体と、上記第１バックヨーク体を周方向に沿い所定間隔を空けて磁極数個に分割した第２バックヨーク体と、を交互に積層して固着したバックヨーク体と、
磁極数個に分割され、その先端部が外側を向き、その基端部が上記第１バックヨーク体の外周部に当接する第１磁極ティース体と、磁極数個に分割され、その先端部が外側を向き、その基端部が隣接する上記第２バックヨーク体の間隔を通って上記バックヨーク体の内周部まで延びると共に、上記バックヨーク体の外周方向に引き出すことができる第２磁極ティース体と、を交互に積層して固着した磁極ティース体と、
上記バックヨーク体の内周部に設置され、上記第２磁極ティース体の基端部を上記バックヨーク体の内周側に固定する固定体を備えた電機子鉄心を有する電機子の製造方法であって、
上記各磁極ティース体を外周方向に引き出してコイル線を巻回してコイルを形成すると共に、上記コイルが形成された上記全磁極ティース体を外周方向に引き出す工程と、
上記全磁極ティース体を同時に中心方向に押圧する工程と、
上記全磁極ティース体を中心方向に押圧した状態で上記固定体により上記全磁極ティース体を固定する工程とを有する。

この発明の電機子鉄心によれば、コイル線を高密度に巻線でき、分割鉄心の固着一体化が容易であり、また、搬送やハンドリングが容易で、コイル線を切らずに連続した巻線が可能になる。

この発明の電機子の製造方法によれば、コイルが巻回された全ての磁極ティース体を中心方向に押圧することにより、コイルの膨らみを同時に矯正することができるため、コイル形状を成形する工程が容易となり、また、コイルに対して周方向に押圧できるため、コイル同士の擦れが少なくコイル線の被膜ダメージの少ない成形が可能となり、より高密度の巻線を施した電機子を提供することができる。

この発明の実施の形態１による電機子鉄心の構成部品を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１による磁極ティース体及びバックヨーク体を構成する磁性板の形状を示す平面図である。 この発明の実施の形態１による磁極ティース体をバックヨーク体から外周方向に引き出した状態の磁性板の形状を示す平面図である。 この発明の実施の形態１による磁極ティース体とバックヨーク体とを組み合わせて電機子本体を構成した斜視図である。 この発明の実施の形態１による固定体を構成する固定板の平面形状を示す。 この発明の実施の形態１による電機子鉄心本体にコイル線を巻線している状態を示す図である。 この発明の実施の形態１による電機子鉄心の組立の様子を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２による磁極ティース体及びバックヨーク体を構成する磁性板の形状を示す一部拡大平面図である。 この発明の実施の形態２による電機子鉄心の組立の様子を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３による磁極ティース体、バックヨーク体、及び固定体を構成する磁性板の形状を示す平面図である。 この発明の実施の形態３による電機子鉄心の組立の様子を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４による電機子鉄心を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４の電機子鉄心を用いたブラシ付き直流モータを示す図である。 この発明の実施の形態５による電機子鉄心を示す斜視図である。 この発明の実施の形態５による磁極ティース体及びバックヨーク体を構成する磁性板の形状を示す平面図である。 この発明の実施の形態６による回転電機を示す図である。 この発明の実施の形態７による電機子の製造方法を示す平面図である。 この発明の実施の形態７による他の例の電機子の製造方法を示す平面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電機子鉄心の構成部品を示す斜視図である。
本実施の形態１による電機子鉄心は、図１（ａ）に示す電機子鉄心本体３０と、図１（ｂ）に示す固定体４０を備える。
図１（ａ）に示す電機子鉄心本体３０は、その先端部が外周側を向きコイル線が巻回される磁極ティース体１０と、磁極ティース体１０の内周部に配置され、磁極ティース体１０を通過する磁束が折り返す通路となるバックヨーク体２０を備える。図１（ｂ）に示す固定体４０は、電機子鉄心本体３０の内周部に装着され、磁極ティース体１０とバックヨーク体２０を固定する役割を果たす。
後述するように、磁極ティース体１０は、第１磁極ティース体１１及び第２磁極ティース体１２を積層して固着することにより構成され、バックヨーク体２０は、第１バックヨーク体２１及び第２バックヨーク体２２を積層して固着することにより構成されている。

一般に、電機子鉄心は、薄板状の磁性板（一般的には電磁鋼板）を精密なプレスにより金型で鉄心形状に打ち抜き、打ち抜かれた磁性板を上記金型内で積層することにより製作する。本実施の形態の電機子鉄心も、同様に、薄板状の磁性板（一般的には電磁鋼板）をプレスにより金型で打ち抜き、打ち抜かれた磁性板を積層することにより製作する。
図２は、磁極ティース体１０の第１磁極ティース体１１及び第２磁極ティース体１２、及びバックヨーク体２０の第１バックヨーク体２１及び第２バックヨーク体２２を構成する４種類の磁性板の形状を示す。
図２（ａ）は、第１磁極ティース体１１を構成する第１磁極ティース板１１ａの形状と、第１バックヨーク体２１を構成する第１バックヨーク板２１ａの形状を示す。第１磁極ティース板１１ａは、磁極数個（図２の場合、１８個）に分割され、先端部は外周側を向いており、基端部は第１バックヨーク板２１ａの外周部と当接している。第１バックヨーク板２１ａは、分割されていない１枚のリング形状を成している。また、第１バックヨーク板２１ａの内周部には磁極数個の凸形状の係合部２３が設けられている。
図２（ｂ）は、第２磁極ティース体１２を構成する第２磁極ティース板１２ａの形状と、第２バックヨーク体２２を構成する第２バックヨーク板２２ａの形状を示す。第２磁極ティース板１２ａは、バックヨークの一部を含む形で磁極数個（図２の場合、１８個）に分割されており、磁極ティース幅を維持したまま第２バックヨーク板２２ａの内周側に延長され、その基端部に凸形状の係合部１３を有する。第２バックヨーク板２２ａは、第１バックヨーク板２１ａを周方向に沿い所定間隔を空けて磁極数個（図２の場合、１８個）に分割された形状を成しており、第２磁極ティース板１２ａ間に配置される。

本実施の形態では、１枚の帯状の磁性板（一般的には電磁鋼板）から、図２（ａ）の第１磁極ティース板１１ａ及び第１バックヨーク板２１ａを金型により同時に打ち抜き、また、図２（ｂ）の第２磁極ティース板１２ａ及び第２バックヨーク板２２ａを金型により同時に打ち抜く。
そして、打ち抜かれた第１磁極ティース板１１ａ及び第１バックヨーク板２１ａを複数枚積み重ねると共に、積み重ねた第１磁極ティース板１１ａ及び第１バックヨーク板２１ａをそれぞれの表裏面に設けたカシメ用の凹凸部１１ｂ及び２１ｂにより一体化し、磁極数個の第１磁極ティース体１１と円筒状の第１バックヨーク体２１を製作する。
また、打ち抜かれた第２磁極ティース板１２ａ及び第２バックヨーク板２２ａを複数枚積み重ねると共に、積み重ねた第２磁極ティース板１２ａ及び第２バックヨーク板２２ａをそれぞれの表裏面に設けたカシメ用の凹凸部１２ｂ及び２２ｂにより一体化し、磁極数個の第２磁極ティース体１２と磁極数個の第２バックヨーク体２２を製作する。
さらに、積層一体化された第１磁極ティース体１１及び第２磁極ティース体１２を交互に積み重ね、それぞれの表裏面に設けたカシメ用の凹凸部１１ｂ及び１２ｂにより一体化して、磁極ティース体１０を構成すると共に、積層一体化された第１バックヨーク体２１及び第２バックヨーク体２２を交互に積み重ね、それぞれの表裏面に設けたカシメ用の凹凸部２１ｂ及び２２ｂにより一体化して、バックヨーク体２０を構成する。

上記のように、第１磁極ティース体１１及び第２磁極ティース体１２を交互に積み重ねて磁極ティース体１０を構成すると共に、第１バックヨーク体２１及び第２バックヨーク体２２を交互に積み重ねてバックヨーク体２０を構成した場合に、第１バックヨーク板２１ａの内周部に設けられた係合部２３と、第２磁極ティース板１２ａの基端部に設けられた係合部１３とは、同じ形状を成しかつ周方向に同じ位置になるように形成されている。なお、図２の場合、係合部１３及び２３はアリ状の凸形状を成している。

図３（ａ）、（ｂ）は、第１磁極ティース体１１及び第２磁極ティース体１２を交互に積み重ねて磁極ティース体１０を構成すると共に、第１バックヨーク体２１及び第２バックヨーク体２２を交互に積み重ねてバックヨーク体２０を構成した後に、第１磁極ティース体１１（第１磁極ティース板１１ａ）及び第２磁極ティース体１２（第２磁極ティース板１２ａ）を外周方向に引き出した状態を示す平面図である。第１磁極ティース体１１（第１磁極ティース板１１ａ）及び第２磁極ティース体１２（第２磁極ティース板１２ａ）が、第１バックヨーク体２１（第１バックヨーク板２１ａ）及び第２バックヨーク体２２（第２バックヨーク板２２ａ）から離れて同一面状で外周方向に移動できるようにするために、第２磁極ティース体１２（第２磁極ティース板１２ａ）の基端部の係合部１３は磁極ティースの幅の範囲内で形成され、第２バックヨーク体２２（第２バックヨーク板２２ａ）に干渉しない形状とする。

図４は、第１磁極ティース体１１及び第２磁極ティース体１２を一体化した磁極ティース体１０と、第１バックヨーク体２１及び第２バックヨーク体２２を一体化したバックヨーク体２０とを組み合わせて、電機子鉄心本体３０を構成したところを示す斜視図である。図４に示すように、各磁極ティース体１０は、当該磁極ティース体１０を構成する第２磁極ティース体１２がバックヨーク体２０との重なりを維持しながら、外周方向に引き出すことができる。

図５は、固定体４０を構成する固定板４０ａの平面形状を示す。固定板４０ａは中空のリング形状の薄板であり、その外周部に磁極数と同数の凹形状の係合部４１を有している。この凹形状の係合部４１は、第１バックヨーク板２１ａの内周部の凸形状の係合部２３及び第２磁極ティース板１２ａの基端部の凸形状の係合部１３と嵌合できる形状となっている。特に図５の場合、固定板４０ａの係合部４１は、第１バックヨーク板２１ａ及び第２磁極ティース板１２ａのアリ形状の係合部２３及び１３に対応したアリ溝形状の凹形状となっている。そして、複数枚の固定板４０ａを係合部４１の位置を同じくして積層し、それぞれの表裏面に形成した凹凸状のカシメ４２を用いて一体化することにより固定体４０を構成している。なお、固定板４０ａは、図２に示す第１磁極ティース板１１ａ、第１バックヨーク板２１ａ、第２磁極ティース板１２ａ及び第２バックヨーク板２２ａを打ち抜いた同一の磁性板（電磁鋼板）から、打ち抜くことができる。

図６は、本実施の形態１による電機子鉄心本体３０にコイル線を巻線している状態を示す図である。上記のように構成された電機子鉄心本体３０においては、図６に示すように、各磁極ティース体１０をバックヨーク体２０から外周方向に引き出すことができるので、隣接する磁極ティース体１０に干渉しない位置でコイル線５０を巻回することができる。そのため、高速に回転する巻線アーム５１を用いてコイル線５０を正確に磁極ティース体１０の所定位置に正確に高密度のコイル５２を形成することができる。磁極ティースを引き出せない従来の一体化電機子鉄心の場合、磁極ティースの先端部の隙間から巻線ノズルを挿入し、複雑な軌跡を描いて巻線する必要があったため、巻線速度を早められず、また、正確に位置決めした高密度のコイルを得ることが難しい問題があった。しかし、本実施の形態で提案した電機子鉄心では、巻線速度を高めて生産性を向上することができるとともに、高密度なコイルを形成した電機子鉄心を製作することができる。

また、引き出した磁極ティース体１０はバックヨーク体２０と完全に離れずに、磁極ティース体１０の一部がバックヨーク体２０と重なりを維持した状態で巻線することができるため、巻線後は容易に磁極ティース体１０を元の位置に押し戻すことができる。そのため、コイル線５０を切らずに引き続き他の磁極ティース体１０に対して連続して巻線することが可能である。コイル線５０を切断することは、後工程において被膜の剥離や、ろう付け等のコイル線５０の接続処理が必要であり、工程数や新たな設備が増えて、製品のコストが上昇する問題があった。なお、図６では表記していないが、実際は磁極ティース体１０の表面に樹脂製のインシュレータや絶縁紙が装着され、コイル線５０と磁極ティース体１０を絶縁した状態で巻線する。

図７は、実施の形態１による電機子鉄心の組み立ての様子を示す斜視図である。コイル線の巻線を終えた磁極ティース体１０をバックヨーク体２０の方向に戻した状態の電機子鉄心本体３０に対して、その内周部に設けた係合部１３及び２３に固定体４０の係合部４１が嵌合するように、固定体４０を軸方向から圧入する。

このように、本実施の形態の電機子鉄心の構造によれば、技能を要する溶接プロセスを使用せずに、簡易な圧入作業のみにより電機子鉄心を組み立てることができるため、生産性に優れ、かつ歪の少ない精度のよい電機子鉄心を得ることができる。

また、磁極ティース体１０及びバックヨーク体２０を構成する同じ薄板状の磁性板（電磁鋼板）から固定体４０を構成することができるため、電機子鉄心の組立に別部材を必要とせず、低コストの電機子鉄心が得られる。

また、電機子鉄心本体３０は、磁極ティース体１０をバラバラにすることなく、磁極ティース体１０の一部がバックヨーク体２０と重なり合った状態で搬送やハンドリングすることができるため、搬送性やハンドリング性に優れ、生産性の向上を図ることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、コイル線を高密度に巻線でき、分割鉄心の固着一体化が容易であり、また、搬送やハンドリングが容易で、コイル線を切らずに連続した巻線が可能な電機子鉄心を提供することができる。

なお、上記説明では、第１バックヨーク体２１及び第２磁極ティース体１２の内周部の係合部２３及び１３としてアリ形状の凸部を、固定体４０の外周部の係合部４１としてアリ溝形状の凹部を形成したが、反対に、第１バックヨーク体２１及び第２磁極ティース体１２の内周部にアリ溝形状の凹部を、固定体４０の外周部にアリ形状の凸を形成しても良く、電機子鉄心本体３０に対して固定体４０を軸方向から圧入できる係合部の形状であるならば、同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、上記説明では、磁性板から打ち抜かれた第１磁極ティース板１１ａ及び第１バックヨーク板２１ａを複数枚積み重ねて、第１磁極ティース体１１及び第１バックヨーク体２１を製作し、さらに磁性板から打ち抜かれた第２磁極ティース板１２ａ及び第２バックヨーク板２２ａを複数枚積み重ねて、第２磁極ティース体１２及び第２バックヨーク体２２を製作していたが、第１磁極ティース板１１ａ及び第１バックヨーク板２１ａと、第２磁極ティース板１２ａ及び第２バックヨーク板２２ａとを、１枚ずつ交互に積み重ねることにより、第１磁極ティース体１１及び第１バックヨーク体２１と、第２磁極ティース体１２及び第２バックヨーク体２２を製作しても良い。この場合、１枚の第１磁極ティース板１１ａ及び第１バックヨーク板２１ａが、第１磁極ティース体１１及び第１バックヨーク体２１に相当し、１枚の第２磁極ティース板１２ａ及び第２バックヨーク板２２ａが、第２磁極ティース体１２及び第２バックヨーク体２２に相当することになる。
また、第１磁極ティース体１１及び第１バックヨーク体２１と、第２磁極ティース体１２及び第２バックヨーク体２２を、ブロックの磁性体で構成しても良い。

実施の形態２．
図８（ａ）、（ｂ）は、この発明の実施の形態２による第１磁極ティース板１１ａ及び第２磁極ティース板１２ａ及び第１バックヨーク板２１ａ及び第２バックヨーク板２２ａを示す一部拡大平面図である。
実施の形態２の電機子鉄心が、実施の形態１（図２）と相違するのは、第１バックヨーク板２１ａの内周部に設けた係合部の形状である。すなわち、図８（ｂ）に示す第２磁極ティース板１２ａの基端部の係合部１３ａの形状は、図２（ｂ）に示す係合部１３の形状と同様にアリ状の凸形状をしているが、図８（ａ）に示す第１バックヨーク板２１ａの内周部の係合部２３ａの形状は、図２（ａ）に示す係合部２３の形状と相違し、アリ状の凸形状ではなく矩形の凸形状とし、固定体４０のアリ溝状の係合部４１とは、若干の隙間を持って軸方向から嵌め合うことができるように設計されている。

図９は、コイル線が巻線された電機子鉄心本体３０（ただし、図９ではコイルを図示していない）の各磁極ティース体１０を固定化するために、固定体４０を軸方向から圧入する様子を示す。固定体４０の係合部４１は、第２磁極ティース体１２のアリ状の係合部１３ａに圧入により嵌め合うことができるようにアリ溝状に設計している。

実施の形態２においては、固定体４０を電機子鉄心本体３０に圧入する場合、第１バックヨーク板２１ａの係合部２３ａと固定体４０の係合部４１の間では圧入力を発生させないため、実施の形態１と比較して全体の圧入力を軽減することができる。そのため、軸長の長い電機子鉄心や、より多くの磁極を有する電機子鉄心の場合でも、多大な圧入力により電機子鉄心が変形することを避けることができ、また、多大な圧入力を必要とするプレス装置が必要でなくなる利点がある。

なお、第１バックヨーク板２１ａの係合部２３ａと固定体４０の係合部４１の係合においては、若干の隙間が発生する。バックヨーク体２０として磁束を流す領域に隙間が生じた場合、モータの磁気特性に影響があり、トルクが下がる等、回転電機の性能を劣化させる場合がある。その場合は、例えば、磁極ティース体及びバックヨーク体の係合部を回転電機の中心に近い内周部に配置する設計に変更したり、また、第１バックヨーク板２１ａの係合部２３ａの形状を矩形状でなく、実施の形態１と同様のアリ形状として、締め代を第２磁極ティース板１２ａの係合部１３ａに比べて小さく設定することで、圧入力を下げると共に、隙間を生じさせない設計とすることができる。

なお、本実施の形態２では、電機子鉄心本体３０の内周側に設けた係合部１３ａ及び２３ａの形状を変化させて圧入力を低減したが、第２磁極ティース板１２ａの係合部１３ａと固定体４０の係合部４１が嵌め合っていたならば、他の係合部同士は圧入されていなくとも、分割した磁極ティース体１０をバックヨーク体２０に一体化することは可能である。磁気特性に影響を与えない範囲内ならば、例えば、固定体４０の外周部に設けた係合部４１の上記嵌め合う層以外の一部の層の形状を変えることで同様の圧入力の低減の効果を得ることが可能である。

実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３による磁極ティース体、バックヨーク体、及び固定体を構成する磁性板の形状を示す平面図である。すなわち、図１０（ａ）、（ｂ）は、磁極ティース体１０を構成する第１磁極ティース板１１ａ及び第２磁極ティース板１２ａ、並びにバックヨーク体２０を構成する第１バックヨーク板２１ａ及び第２バックヨーク板２２ａを示す一部拡大平面図である。また、図１０（ｃ）、（ｄ）は、固定体４０を構成する第１固定体４５の第１固定板４５ａ、及び第２固定体４６の第２固定板４６ａを示す平面図である。

本実施の形態の固定体４０は、第１固定板４５ａを所定枚数積層して構成した第１固定体４５と、第２固定板４６ａを所定枚数積層して構成した第２固定体４６とを交互に積み重ねて形成している。第１固定体４５の積層高さは、固定体４０を電機子鉄心本体３０に圧入した場合に、同じ層となる第１バックヨーク体２１の積層高さと同じになるように、また、第２固定体４６の積層高さは、同じく圧入した場合に、同じ層となる第２磁極ティース体１２の積層高さと同じになるように形成されている。

図１０（ａ）に示すように、第１バックヨーク板２１ａの内周部には係合部を設けず、円周形状２３ｂとしている。また、図１０（ｃ）に示すように、第１バックヨーク板２１ａと同じ層となる第１固定板４５ａの外周部には係合部を設けず、円周形状４５ｂとしている。一方、図１０（ｂ）に示すように、第２磁極ティース板１２ａの基端部の係合部１３ｂの形状は、図２（ｂ）に示す係合部１３の形状と同様にアリ状の凸形状をしている。また、図１０（ｄ）に示すように、第２磁極ティース板１２ａと同じ層となる第２固定板４６ａの外周部には、第２磁極ティース板１２ａの係合部１３ｂに圧入する係合部４６ｂとして一対の突起部を磁極数個設けている。

図１０（ａ）に示す第１バックヨーク板２１ａの内周部の半径ｒａは、図１０（ｄ）に示す第２固定板４６ａの外周部の係合部４６ｂの最外径ｒｄより大きく設定する。また、図１０（ｃ）に示す第１固定板４５ａの外周部の半径ｒｃは、図１０（ｂ）に示す第２磁極ティース板１２ａの内周部の係合部１３ｂの最内径ｒｂより小さく設定する。そして、図１０（ｄ）に示すように、第２固定板４６ａの係合部４６ｂである一対の突起部の間隔は第２磁極ティース板１２ａの係合部１３ｂが嵌合する長さとし、隣り合う係合部４６ｂの間は、第２磁極ティース板１２ａの係合部１３ｂの幅ｈｂより大きい幅ｈｄを有する凹部４８を有している。

図１１（ａ）〜（ｃ）は実施の形態３による電機子鉄心の組立の様子を示す斜視図である。まず、図１１（ａ）に示すように、固定体４０を電機子鉄心本体３０に対して電機子鉄心の中心回りに少し回転位相をずらして、第２磁極ティース体１２の内周部の係合部（アリ状の凸部）１３ｂと第２固定体４６の外周部の係合部（一対の突起部）４６ｂが干渉することなく、つまり係合部１３ｂが係合部４６ｂの間の凹部４７を通過するように、固定体４０を電機子鉄心本体３０の内周部に挿入する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、固定体４０を電機子鉄心本体３０の最後まで挿入するのではなく、その途中で固定体４０の回転位相を元の位置に戻し、嵌合すべき第２磁極ティース体１２の内周部の係合部（アリ状の凸部）１３ｂと、固定体４０の外周部の係合部（一対の突起部）４６ｂの位置を合わせる。
最後に、図１１（ｃ）に示すように、固定体４０に対して軸方向から圧入力を加えて、第２磁極ティース体１２の内周部の係合部１３ｂと、固定体４０の外周部の係合部４６ｂの嵌合を行う。

本実施の形態の電機子鉄心によれば、上記のような組み立てにより、固定体４０と電機子鉄心本体３０との圧入に必要なストロークが短くなり、圧入の際の係合部１３ｂと４６ｂ同士の擦れる距離が短くなるため、固定体４０と電機子鉄心本体３０とが摩耗して電機子鉄心の形状精度が悪化することを防止することができる。

実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４による電機子鉄心を示す斜視図である。
本実施の形態の電機子鉄心の特徴は、固定体４０の中央部にシャフト５を圧入する軸穴４７を設けたことにある。なお、図１２において、各磁極ティース体１０にはコイル線が巻線されている。その他の構成は、実施の形態１と同様であるので説明は省略する。

上記実施の形態１〜３で説明したように、各磁極ティース体１０を電機子鉄心本体３０に固定するために固定体４０を軸方向から圧入するが、本実施の形態によるシャフト５の固定体４０の軸穴４７への圧入は、各磁極ティース体１０を固定する工程の前後どちらでもよい。固定体４０の中央部にシャフト５を固定することにより、磁極ティース体１０の先端が外周方向を向いた回転子として用いることができる。

図１３は本実施の形態の電機子鉄心を用いたブラシ付き直流モータを示す図であり、図（ａ）はモータの側面断面図、図（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
図１３において、コイル６が巻線された複数の磁極ティース体１０が固定体４０によりバックヨーク体２０に固定されており、固定体４０の軸穴４７にシャフト５が圧入されている。シャフト５はフレーム１００に設けられた軸受１０１により回転自在に支持され、シャフト５の回転とともに電機子鉄心が回転する。フレーム１００の内周部には永久磁石１０２が設置されており、この永久磁石１０２は磁極ティース体１０の先端部と対向する位置に所定のギャップを介して配置されている。また、シャフト５には、磁極ティース体１０に装着したコイル６に電流を流すための整流子１１０が圧入固定され、整流子１１０にはコイル６の端末部が接続されている。整流子１１０の外周にはブラシ１１１が設置され、ブラシ１１１から直流電流が整流子１１０に供給され、コイル６に流れる電流が回転と共に切り替えられて回転が続けられる。

以上のように、本実施の形態によれば、磁極ティースの先端が外側を向いた電機子鉄心を回転子として備えた回転電機を製作することができる。

実施の形態５．
図１４は、この発明の実施の形態５による電機子鉄心を示す斜視図である。
本実施の形態の電機子鉄心の特徴は、磁極ティース体１０に対してコイル線を巻線した後、磁極ティース体１０の基端部から内周側から突出した係合部を樹脂材４０Ｂにより一体成形する。この場合、シャフト５も同時に一体成形させることができる。その他の構成は、実施の形態１と同様であるので説明は省略する。

磁極ティース体１０を樹脂材４０Ｂにより固定する場合、磁極ティース体１０に形成した係合部が樹脂材４０Ｂにより強く固着するためには、図１５に示す形状を有する磁性板により電機子鉄心本体を構成することが好ましい。
図１５（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態による磁極ティース体１０の第１磁極ティース体１１及び第２磁極ティース体１２、並びにバックヨーク体２０の第１バックヨーク体２１及び第２バックヨーク体２２を構成する４種類の磁性板の形状を示す。
図１５（ｂ）は、第２磁極ティース体１２を構成する第２磁極ティース板１２ａの形状と、第２バックヨーク体２２を構成する第２バックヨーク板２２ａの形状を示す。図において、第２磁極ティース板１２ａの基端部には、鉤形状の係合部１３ｃが形成されている。その他の構成は図２（ｂ）と同様である。第２磁極ティース板１２ａの鉤形状の係合部１３ｃの奥部に樹脂材４０Ｂが回り込んで強く固着される。

また、図１５（ａ）は、第１磁極ティース体１１を構成する第１磁極ティース板１１ａの形状と、第１バックヨーク体２１を構成する第１バックヨーク板２１ａの形状を示す。図において、第１バックヨーク板２１ａの内周部には係合部を設けず、円周形状２３ｃとしている。このように構成すれば、図１５（ｂ）に示す第２磁極ティース板１２ａの鉤形状の係合部１３ｃの周りを樹脂材４０Ｂで覆うことができる。

実施の形態６．
図１６は、この発明の実施の形態６による回転電機を示す図であり、図（ａ）は回転電機の側面断面図、図（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図である。
図１６において、コイル６が巻線された複数の磁極ティース体１０が固定体４０によりバックヨーク体２０に固定されており、固定体４０は回転電機の固定ベース２１０に固着されている。一方、シャフト５Ａには回転ベース２００が装着されており、回転ベース２００の内周部であって磁極ティース体１０の先端部と対向する位置には、永久磁石２０２が配置されている。シャフト５Ａは固定ベース２１０に軸受２０１を介して回転自在に支持されている。図６は、外転型回転子構造（アウターロータ型）の回転電機と呼ばれるものであり、コイル６に流れた電流が発生する磁界と永久磁石２０２が発生する静磁界の間の相互作用により、固定ベース２１０に対して回転ベース２００が回転する。

このように、上記実施の形態で説明した電機子鉄心を外転型回転子構造（アウターロータ型）の回転電機に適用することができる。

また、実施の形態５で説明した樹脂材４０Ｂを用いて電機子鉄心の各磁極ティース体１０を固定する方法を、図１６に示す回転電機に採用することができる。すなわち、固定ベース２１０を樹脂材で構成する場合は、固定ベース２１０の樹脂成形と同時に電機子鉄心の各磁極ティース体１０を樹脂成形で固定することができる。この場合、回転電機の製造工程を簡略化及び削減することができ、また固定体を準備する必要がなくなるため、電機子鉄心を製造する金型を安価にすることができる。

実施の形態７．
図１７は、この発明の実施の形態７による電機子の製造方法を示すものであり、上記実施の形態の電機子鉄心を用いた新しい電機子鉄心の製造方法である。
図１７では、実施の形態１による電機子鉄心を用いた製造方法について説明する。
まず、図１７（ａ）に示すように、各磁極ティース体１０を外周方向に引き出してコイル線を巻回してコイル６を形成すると共に、コイル６が形成された全磁極ティース体１０を外周方向に引き出す。
次に、図１７（ｂ）、（ｃ）に示すように、コイル６を形成した全磁極ティース体１０を同時に中心方向に押圧する。各磁極ティース体１０にコイル６を巻回したとき、コイル６の外周方向に膨らみが発生する。コイル６を巻回した各磁極ティース体１０を順次個々に中心方向に押し戻そうとすると、隣り合う磁極ティース体１０に巻回されたコイル６が干渉して、引き出した磁極ティース体１０が完全に元に戻らない場合がある。また、磁極ティース体１０を無理に押し戻すとコイル６同士が擦れてコイル６の被膜等にダメージが発生する。コイル６の膨らみによる上記影響を減らすために、巻線数を減らしたり、コイル線径を細くする等、回転電機の性能を落として対応することが考えられる。しかしながら、本実施の形態の電機子鉄心の製造方法によると、全磁極ティース体１０を同時に中心方向に押圧し、隣り合うコイル６の膨らみ同士をその周方向から互いに押圧することにより、コイルの膨らみを矯正することができる。
最後に、図１７（ｄ）に示すように、全磁極ティース体１０を中心方向に押圧した状態で固定体４０を軸方向から圧入して、分割した磁極ティース体１０をバックヨーク体２０に固定する。

本実施の形態の電機子の製造方法によれば、コイルが巻回された全ての磁極ティース体を中心方向に押圧することにより、コイルの膨らみを同時に矯正することができるため、コイル形状を成形する工程が容易となり、また、コイルに対して周方向に押圧できるため、コイル同士の擦れが少なくコイル線の被膜ダメージの少ない成形が可能となり、より高密度の巻線を施した電機子を提供することができる。

また、図１７では、各磁極ティース体１０に集中巻きされたコイル６を形成した場合を説明した。本実施の形態の製造方法は、複数の磁極ティース体に渡って巻かれる分布巻きされたコイルに対しても同様に適用することが可能となる。
図１８は、上記実施の形態で説明した磁極ティース体１０の先端が外側を向いた構造の電機子鉄心に対して、分布巻きのコイルを巻線する工程を示す図である。
まず、図１８（ａ）に示すように、全ての磁極ティース体１０を若干引き出してスロットの面積を増す。
次に、図１８（ｂ）に示すように、巻線ガイド６０を巻線を行う磁極ティース体１０の外周に配置して、巻線アーム５１ａを回転させ巻線ガイド６０に沿ってコイル線５０をスロット内に導いて巻線する。
そして、図１７（ｂ）〜（ｄ）と同様に、分布巻きを実施した全磁極ティース体１０を同時に中心方向に押圧し、固定体４０を軸方向から圧入して分割した磁極ティース体１０をバックヨーク体２０に固定する。

図１８に示すように、分布巻きコイルが巻回された電機子の製造方法においても、分布巻きコイルが巻回された全ての磁極ティース体を中心方向に押圧することにより、コイルの膨らみを同時に矯正することができるため、コイル形状を成形する工程が容易となり、また、コイルに対して周方向に押圧できるため、コイル同士の擦れが少なくコイル線の被膜ダメージの少ない成形が可能となり、より高密度の巻線を施した電機子を提供することができる。

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、省略することができる。

５ シャフト、６ コイル、１０ 磁極ティース体、１１ 第１磁極ティース体、
１１ａ 第１磁極ティース板、１２ 第２磁極ティース体、
１２ａ 第２磁極ティース板、２０ バックヨーク体、２１ 第１バックヨーク体、
２１ａ 第１バックヨーク板、２２ 第２バックヨーク体、
２２ａ 第２バックヨーク板、３０ 電機子鉄心本体、４０ 固定体、
４５ 第１固定体、４５ａ 第１固定板、４６ 第２固定体、４６ａ 第２固定板、
１３ 係合部、２３ 係合部、４１ 係合部 １０２ 永久磁石、２０２ 永久磁石。

Claims (10)

1. リング状の第１バックヨーク体と、上記第１バックヨーク体を周方向に沿い所定間隔を空けて磁極数個に分割した第２バックヨーク体と、を交互に積層して固着したバックヨーク体と、
   磁極数個に分割され、その先端部が外側を向き、その基端部が上記第１バックヨーク体の外周部に当接する第１磁極ティース体と、磁極数個に分割され、その先端部が外側を向き、その基端部が隣接する上記第２バックヨーク体の間隔を通って上記バックヨーク体の内周部まで延びると共に、上記バックヨーク体の外周方向に引き出すことができる第２磁極ティース体と、を交互に積層して固着した磁極ティース体と、
   上記バックヨーク体の内周部に設置され、上記第２磁極ティース体の基端部を上記バックヨーク体の内周側に固定する固定体を備えた電機子鉄心。
2. 上記第２磁極ティース体の基端部に凹凸状の第１係合部を設け、上記固定体の外周部に上記第１係合部と嵌合する凸凹状の第２係合部を設けた請求項１に記載の電機子鉄心。
3. 上記第１バックヨーク体の内周部に、上記固定体の上記第２係合部に嵌合する凹凸状の第３係合部を設けた請求項２に記載の電機子鉄心。
4. 上記第１バックヨーク体の上記第３係合部と上記固定体の上記第２係合部とは、その間に一部隙間を有して嵌合している請求項３に記載の電機子鉄心。
5. 上記固定体は第１固定体と第２固定体を積層して成り、上記第１固定体の軸方向高さは同層となる上記第１バックヨーク体の高さと同じで、上記第２固定体の軸方向高さは同層となる上記第２磁極ティースの高さと同じで、上記第２磁極ティース体の基端部に凸状の係合部を設け、上記第２固定体の外周部に上記凸状の係合部と嵌合する一対の突起部を設け、上記第１バックヨーク体の内周部は上記第２固定体の上記一対の突起部と干渉しない円周形状であり、上記第１固定体の外周部は上記第２磁極ティース体の凸状の係合部と干渉しない円周形状であり、
   上記固定体を上記バックヨーク体に軸方向から挿入する場合に、上記第２磁極ティース体の上記凸状の係合部が上記第２固定体の上記一対の突起部と干渉しないように通過できるようにした請求項１に記載の電機子鉄心。
6. 上記第２磁極ティース体の基端部に係合部を設け、上記固定体として樹脂材を使用し、上記樹脂材の樹脂成形により上記第２磁極ティース体の基端部を上記バックヨーク体の内周側に固定する請求項１に記載の電機子鉄心。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電機子鉄心の上記磁極ティース体にコイル線が巻線されている電機子。
8. 請求項７に記載の電機子を回転子とし、上記電機子の外周に固定子が配置された回転電機。
9. 請求項７に記載の電機子を固定子とし、上記固定子の外周に回転子が配置された回転電機。
10. リング状の第１バックヨーク体と、上記第１バックヨーク体を周方向に沿い所定間隔を空けて磁極数個に分割した第２バックヨーク体と、を交互に積層して固着したバックヨーク体と、
    磁極数個に分割され、その先端部が外側を向き、その基端部が上記第１バックヨーク体の外周部に当接する第１磁極ティース体と、磁極数個に分割され、その先端部が外側を向き、その基端部が隣接する上記第２バックヨーク体の間隔を通って上記バックヨーク体の内周部まで延びると共に、上記バックヨーク体の外周方向に引き出すことができる第２磁極ティース体と、を交互に積層して固着した磁極ティース体と、
    上記バックヨーク体の内周部に設置され、上記第２磁極ティース体の基端部を上記バックヨーク体の内周側に固定する固定体を備えた電機子鉄心を有する電機子の製造方法であって、
    上記各磁極ティース体を外周方向に引き出してコイル線を巻回してコイルを形成すると共に、上記コイルが形成された上記全磁極ティース体を外周方向に引き出す工程と、
    上記全磁極ティース体を同時に中心方向に押圧する工程と、
    上記全磁極ティース体を中心方向に押圧した状態で上記固定体により上記全磁極ティース体を固定する工程とを有する電機子の製造方法。

Images