JP6102779B2 - 回転電機の固定子鉄心 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の固定子鉄心、とりわけ、自動車用交流発電機の固定子に好適な積層コア型の固定子鉄心に関する。

〔従来の技術〕
従来より積層コア型の固定子鉄心としては種々の構成のものが実用に供されているが、近年においては廃材が少なく材料歩留りが良いとの理由で、巻鉄心タイプが賞用されている。この巻鉄心タイプは、例えば、片側にティース部およびスロット部を打抜き形成した帯状のコアシートを、一枚づつ環状に丸めて複数枚円筒状に積層するか、或いは連続的に螺旋状（ヘリカル）に巻取りながら円筒状に複数層にわたって巻回積層することによって、積層コア型とするものである（例えば、特許文献１、２参照）。

さらに、この種の巻鉄心においては、付加的な機能構成として、図８に示すように、ヨーク部１３０に対し、軸方向の全領域にわたって、その外周面から内径方向に向かって凹む切欠き溝１４０が設けられている。なお、図８において、１３０Ａは圧延されない板厚のままの領域（厚肉部）、１３０Ｂは圧延により板厚が薄くなった領域（薄肉部）、１３０Ｃは両領域の境界線を示している。
この切欠き溝１４０は、半円形状を呈していて、積層コア１固定用の構成要素をなすものである。つまり、例えば、積層コア１の各層を軸方向に固着して一体化するために、リベットや楔を嵌着するための溝（特許文献１参照）や、溶接するための溝（特許文献２参照）、或いは、積層コア１をハウジングに固定するための締付部材を挿通させるための溝（本願の図８参照）等として活用されている。

〔従来技術の問題点〕
ところで、自動車用交流発電機のごとく搭載上の制約が厳しい回転電機においては、毎年毎年より一層の小型化・高性能化が希求されており、とりわけ、固定子側の課題としては、積層コア型の特質を最大限に活かしながら如何にして固定子鉄心の小型化・高性能化を図っていくかが当業者の共通の命題である。

本発明者は、かかる命題に応えるべく、固定子鉄心の更なる小型化・高性能化の向上を目指し、数多の実験・研究を重ねて改良品を創案してきたが、このたび固定子鉄心の巻回状態を精査したところ、次のような問題点が内在していることを突き止めた。

（１）固定子鉄心の各巻きは、帯状のコアシートをティース部およびスロット部が内周側になるようにして環状に丸めることで形成されるものであり、外周側に設けられる切欠き溝はスロット部と協調して曲げやすさにも貢献しているものと考えられてきた。
（２）ところが、製品をつぶさに観察したところ、意外にも、切欠き溝のところで異常な変形・伸び等が生じ、積層コア（固定子鉄心）の真円度やスロット部の溝幅・配列位置（ピッチ）等に支障を来たす虞があり、固定子鉄心の一層の小型化・高性能化を阻害する一因であることが判明した。

（３）かかる問題点について、図９を参照しながら以下に概説する。
コアシート１０１を円滑に丸めるためには、例えば、外周側（ヨーク部１３０）を上下一対の圧延ローラＲＬ（通常シリンダ定圧式のもの）によって板厚方向に加圧（圧延）して周方向長を伸長させながら行う手法（巻回助長効能が得られる）が採用される。これにより、コアシート１０１は、図９（ａ）に示す切欠き溝１４０直前の状態から、図９（ｂ）、（ｃ）に示すごとく圧延が進行していくにつれて、切欠き溝１４０のところが半円形状に沿って順次圧延されていくことになる。
なお、図９中の上図は下図のＸ−Ｘに沿った断面を示すものであり、下図において、ｔ（ｔ０、ｔ１、ｔ２）は説明の都合上のサンプリングポイントで、一対の圧延ローラＲＬのローラ間距離が最小値になる点を示しており、圧延成形領域は、ポイントｔを境にして、図示左側が「圧延済」、図示左側が圧延途上もしくはそれに準ずる「圧延中」の領域を示している（後述する図４、６も同じ）。

上記の圧延過程を工程順にしたがって補足説明すると、まず、図９（ａ）に示すごとく、切欠き溝１４０の直前までの圧延成形領域では圧延面積が一定で圧下量も一定（したがって所定の伸び量α）である。続いて圧延が進行し、圧延成形領域が切欠き溝１４０の領域に差し掛かると、切欠き溝１４０の形状にしたがって圧延面積が漸減していく。そのため、ポイントｔ＝ｔ０から図９（ｂ）に示すポイントｔ＝ｔ１に至ると、一対の圧延ローラＲＬが所定位置（二点鎖線位置）から実線位置へと移動（ローラ間ギャップが縮小）し、圧下量が増加していくことにより、上記伸び量αに比して大きな伸び量βを呈することになる。さらに、次の圧延成形領域では、切欠き溝１４０の特に溝底面１４１付近が主体となるため、ポイントｔ＝ｔ１から図９（ｃ）に示すポイントｔ＝ｔ２に至ると、一対の圧延ローラＲＬが所定位置から実線位置へと大きく移動（ローラ間ギャップがさらに縮小）し、圧下量がさらに増加していくことによって、上記伸び量βよりさらに大きな伸び量γを呈することになる。

上述のごとく、圧延工程が切欠き溝１４０の領域に至ると、圧延面積が漸減した後漸増し、溝底面１４１の円周方向中心位置（最深部）付近で圧延面積が最小、加圧力が最大（圧下量増加）となるため、この切欠き溝領域では円周方向への伸びがその周辺に比して極端に大きくなる（β＋γ）。このように圧延面積の減少によるローラ荷重集中現象に起因して、コアシート１０１が不規則に伸びることで、コア曲率の歪み（いびつな変形）が生じ、コア内外径の真円度が悪化するとともに、コア内径側に配列するスロット部の溝幅やその配列位置（ピッチ）にバラツキを招くことが分かった。

（４）また、切欠き溝１４０は、ヨーク部１３０を有効活用してコア外径を大きくすることなく積層コア固定用の構成要素を構築できるため、今や必須の構成要素であり、かかる切欠き溝１４０を積極的に採用しながら固定子鉄心の一層の小型化・高性能化を図る手段が待望される。

特開昭６２−２４４２４８号公報 特開２０１２−１８２９１４号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、切欠き溝の形状を工夫することで、切欠き溝のところで異常な伸び・変形等が生じるのを防ぎ、積層コアの所望の真円度やスロット部の適正な配置等を確保して固定子の小型・高性能化に資する固定子鉄心を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の発明（回転電機の固定子鉄心）は、鉄心素材として磁性板からなる帯状のコアシートを用い、内周側に固定子コイルを巻装するためのティース部およびスロット部を有するとともに、外周側にヨーク部を有する円筒状の積層コアからなる基本構成を備えている。そして、ヨーク部には、積層コア固定用の構成要素として、外周面から内径方向に向かって凹む特殊な形状の切欠き溝を設けている。
この切欠き溝は、全体として矩形状を呈していて、円周方向に沿って外径方向に膨らむ円弧状をなす底面と、この底面の両端部分に形成された一対の面取りと、この一対の面取りから外径方向に向かって延び開口部を形成する一対の側面とで構成されており、側面には、切欠き溝の円周方向の幅を狭める逆テーパ形状をなす逆テーパ面が形成されていることを特徴としている。

上記構成の本発明によれば、切欠き溝の底面が円周方向に沿って外径方向に膨らむ円弧状をなしているため、この切欠き溝の領域を限りなく無圧延領域に近づけて実質的に所定の伸び量以下となるようにすることで、切欠き溝のところで異常な伸び・変形等が生じるのを防ぐことができる。よって、積層コアの所望の真円度やスロット部の適正な配置等を確保して固定子の小型・高性能化に資する固定子鉄心を提供することができる。
なお、ヨーク部の外周側に切欠き溝を設けているため、従前通り、ヨーク部を有効活用してコア外径を大きくすることなく積層コア固定用の構成要素を構築することができることは勿論である。

また、本発明の切欠き溝形状によれば、廃材（切欠き溝の残材＝カス）が逆テーパによる一種の鳩尾形状をなしているため、廃材自体が同形状をなすプレス抜き型のダイ穴より浮き上がる（所謂カス上がりが発生する）のを防ぐことができる。よって、コアシートとパンチとダイとの間に廃材が挟み込まれることによる諸問題を解消し、コアシートの品質向上やコアシートの製作速度（打抜き速度）の高速化を図ることができる。
さらに、本発明の切欠き溝は、逆テーパ形状を底面側に形成しているため、底面の円周方向長を長くしてそれだけ無圧延領域を拡大できる効果があり、加えて、開口部側がすぼまるため、ヨーク部の外周側の円周方向長を長くして有効磁路面積の確保を助長できる効果がある。

本発明の固定子鉄心を適用する自動車用交流発電機を模式的に示すもので、（ａ）は交流発電機の全体構成を示す上半部分の断面図、（ｂ）は固定子鉄心単体の形態を示す上半部分の正面図である（実施例１）。 上記固定子鉄心の基本構成およびその製作過程の説明に供するもので、（ａ）、（ｂ）はコアシート作製工程で得られる帯状コアシートの平面図およびＡ−Ａ断面図、（ｃ）、（ｄ）は巻回工程で得られる帯状コアシートの平面図およびＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は積層コアの斜視図である（実施例１）。 本発明を適用した固定子鉄心の第１実施形態の説明に供するもので、切欠き溝の構成を示す主要部の模式的拡大図である（実施例１）。 上記固定子鉄心の機能説明に供するもので、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は圧延過程における工程順の状態を示す切欠き溝周辺の模式的展開図である（実施例１）。 本発明を適用した固定子鉄心の第２実施形態の説明に供するもので、切欠き溝の構成を示す主要部の模式的拡大図である（実施例２）。 上記固定子鉄心の機能説明に供するもので、（ａ）、（ｂ）は圧延過程における工程順の状態を示す模式的展開図である（実施例２）。 本発明を適用した固定子鉄心の第３実施形態の説明に供するもので、（ａ）、（ｂ）はコアシート巻回工程での過程説明に供するモデル図、（ｃ）は切欠き溝の構成を示す主要部の模式的拡大図である（実施例３）。 従来の回転電機の固定子鉄心における切欠き溝構造を示す模式的拡大図である（従来技術）。 従来の回転電機の固定子鉄心の説明に供するもので、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は圧延過程における工程順の状態を示す切欠き溝周辺の模式的展開図である（従来技術）。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に示す３つの実施例に従って詳細に説明する。

各実施例は、本発明を適用する固定子鉄心の代表例として、自動車用交流発電機（オルタネータ）の固定子鉄心を示している。以下の説明では、まず、自動車用交流発電機の基本構成を概説する。そして、本発明の各実施例における特徴点および本発明の基本的機能について順次説明し、最後に本発明の特徴点ごとの作用効果を要約列挙する。
なお、各実施例において、同一または均等部分には、同一符号を付し、重複説明を省略することとする。

［実施例１］
本発明の実施例１について、図１および図２に基づいて説明する。

〔交流発電機Ｇの基本構成〕
交流発電機Ｇは、図１（ａ）に示すように、エンジンにより駆動される回転軸Ｊに取付けられた回転子ＧＲと、一対の椀型状のハウジングＨに組立てボルト（固定部材）Ｆによって挟持固定された固定子ＧＳとを備えている。この固定子ＧＳには、固定子コイル（多相巻線）Ｄを装着する鉄心として、図１（ｂ）に示すごとき円筒状の積層コアからなる固定子鉄心Ｅが用いられている。

固定子鉄心Ｅは、一対のハウジングＨで挟持固定されることにより、交流発電機Ｇの筺体の一部として利用されるものであって、内周側に固定子コイルＤが巻かれる多数のティース（歯）部Ｅ１とスロット（溝）部Ｅ２とを交互に備え、外周側に各ティース部Ｅ１およびスロット部Ｅ２を所定のピッチで環状に連結するヨーク（継鉄）部Ｅ３を備える円筒状の積層コア１で構成されている。環状のヨーク部Ｅ３は、固定子コイルＤが巻かれない非巻線部分であり、このヨーク部Ｅ３の外周側には後で詳しく形状説明する切欠き溝Ｅ４が、円周方向に複数（本実施例では４個）等分配置されている。
なお、この切欠き溝Ｅ４は、積層コア１の固定用に供する構成要素をなすもので、本実施例では組立てボルトＦを挿通するためのものであり、積層コア１の外周面に軸方向全域にわたって形成されている。

積層コア１は、図２に示すように、鉄心素材として鋼板のごとき磁性板１００からなる帯状のコアシート１０が用いられている。このコアシート１０は、例えば、幅広の長尺状の磁性板からティース部およびスロット部が互い違いに配置されるように打抜くことにより、一対（２枚）の帯状コアシートとして作製されるもの、もしくは、幅狭の帯状の磁性板からその片側にティース部およびスロット部が交互に配置されるように打抜くことにより、１枚の帯状コアシートとして作製されるものである。

帯状のコアシート１０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、長さ方向の一辺側に固定子コイルＤを巻装するためのティース部１１（Ｅ１）およびスロット部１２（Ｅ２）を有するとともに、長さ方向の他辺側にこれらのティース部１１およびスロット部１２を所定のピッチで連結するヨーク部１３（Ｅ３）を有しており、さらに、ヨーク部１３の外周側には切欠き溝１４（Ｅ４）が設けられている。

そして、このコアシート１０を、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、ヨーク部１３が外周側となるように環状に折曲形成しながら（螺旋状に巻取りながら）軸方向に複数層にわたって巻回積層することにより、図２（ｅ）のごとく、円筒状の積層コア１（Ｅ）とするものである。

しかして、コアシート１０のヨーク部１３は、図２（ｄ）に示すように、内周側が、ティース部１１の板厚と同一板厚を有する厚肉部１３Ａをなすとともに、外周側が、この厚肉部１３Ａより外径方向に向かうほど板厚が漸減していくテーパ状の薄肉部１３Ｂをなしている。この薄肉部１３Ｂは、「積層コア１を円筒状に巻回形成する過程」において塑性変形加工により形成されるものであって、コアシート１０の外周側を薄肉化することで実質的な巻取り周長を長くし、コアシート１０を螺旋状に巻取りし易くする機能を担っている。

ここで、「積層コア１を円筒状に巻回形成する過程」とは、コアシート１０を螺旋状に巻き取る前の段階（前工程）からコアシート１０が一層分巻回されるまでの工程を意味しており、当該過程での薄肉部１３Ｂの具体的形成手法としては大別すると次の２通りがある。第１の手法は、コアシート１０を螺旋状に巻取る際に、例えばコアシート１０を挟持するローラ手段として圧延ローラを備え、薄肉部１３Ｂを形成しながら同時に螺旋状に巻取る方法であり、第２の手法は、図２（ａ）に示す帯状のコアシート１０の段階で、コアシート１０に対し、螺旋状に巻取る前工程として、例えばプレスにて薄肉部１３Ｂを圧延形成する方法である。専ら、第１の手法が採用されており、本実施例においても、第１の手法を採用して説明することとする。

〔積層コア１の特徴〕
本発明の特徴は、積層コア１（ヨーク部１３）の外周側に積層コア１の固定用に供する構成要素として設ける切欠き溝１４を、特殊な形状にしている点にある。
本実施例においては、かかる切欠き溝１４として、図３に示すごとき形状の切欠き溝１４が設けられている。

図３において、切欠き溝１４は、次のような特徴を有している。
（１）切欠き溝１４は、ヨーク部１３において、外周面から内径方向に向かって凹むように形成されており、しかも、組立てボルトＦを遊嵌状態で挿通することができるように、全体として、組立てボルトＦの直径より大きな幅を有する矩形状を呈している。
（２）矩形状の切欠き溝１４は、円周方向に沿って外径方向に膨らむ円弧状をなす底面１４Ａと、この底面１４Ａの両端部分に形成された一対の面取り（Ｒ面）１４Ｂと、この一対の面取り１４Ｂから外径方向に向かって延び開口部１４Ｃを形成する一対の側面１４Ｄとで構成されている。
なお、底面１４Ａは、図２（ａ）段階では円弧状でなく実質的に直線状を呈していて、図２（ｃ）段階で円弧状に形成されるようにしても良いことは勿論である。
（３）そして、切欠き溝１４は、最深部に位置する底面１４Ａが、厚肉部１３Ａと薄肉部１３Ｂとの境界領域（境界線１３Ｃ）に沿って円周方向に長く延展している。
（４）また、切欠き溝１４の各側面１４Ｄには、底面１４Ａ側から開口部１４Ｃ側に向けて切欠き溝１４の円周方向の幅を狭める逆テーパ形状（逆台形状）を形成する逆テーパ面１４Ｅが設けられている。特に、本実施例では、各側面１４Ｄにおいて、底面１４Ａから開口部１４Ｃに至る全領域を直線状の逆テーパ面１４Ｅで形成している。つまり、側面１４Ｄ＝逆テーパ面１４Ｅの関係になっている。

〔実施例１の効果〕
上記構成によれば、固定子鉄心Ｅは、次のような作用効果を奏する。
（Ａ）上記構成（１）のごとく、ヨーク部１３の外周側に切欠き溝１４を設けているため、従前通り、ヨーク部１３を有効活用してコア外径を大きくすることなく積層コア１固定用の構成要素を構築することができる。

（Ｂ）上記構成（４）のごとく、切欠き溝１４は、底面１４Ａ側が幅広となる逆台形状をなしているため、切欠き溝１４を良好に打抜き形成することができる。
つまり、従前のごとく、溝形状を半円形状にした場合には、廃材（切欠き溝の残材＝「カス」）も同形状を呈するが、プレス抜き型のダイ穴より浮き上がる所謂カス上がりが発生し易い。この「カス上がり」現象とは、周知のごとく、ダイ穴に排出された「カス」が、ダイ穴に巌入されていたパンチが高速で解除されることで生じる負圧により吸引されて浮上することで、この「カス」がコアシート１０とパンチとダイとの間に挟まる事態を招く。そして、かかる事態が発生すると、コアシート１０に打痕が生じ、品質低下（歩留まりの低下）を来たす他、パンチやダイの損傷を招来することにもなりかねず、これらの諸問題のために、コアシート１０の製作速度（打抜き速度）の高速化が制約される傾向にあった。
本実施例の溝形状によれば、「カス」が鳩尾形状を呈し、ダイ穴も同形状を呈しているので、かかる形状効果により「カス」がダイ穴の内壁面に引っ掛かり易くなる（あるいは内壁面との摩擦が増加する）ため、「カス上がり」現象を抑制することができる。したがって、「カス」がコアシート１０とパンチとダイとの間に挟まる事態を防いで、コアシート１０の高品質化やコアシート１０の製作速度（打抜き速度）の高速化に大きく貢献することができる。

（Ｃ）さらに、底面１４Ａと逆テーパ面１４Ｅとを結ぶ箇所には、角（ピン角）のない面取り１４Ｂを施しているため、環状に巻取るときに切欠き溝１４の角部に亀裂が発生するのを防止できる。

（Ｄ）上記構成（２）、（３）のごとく、切欠き溝１４は、全体として逆テーパの矩形状をなしており、かつ、最深部の底面として円周方向に沿って外径方向に膨らむ円弧状をなす底面１４Ａを有しているため、この切欠き溝１４のすべての領域を限りなく無圧延領域に近づけて実質的に所定の伸び量以下となるようにすることができる。

かかる効果については、以下に、コアシート１０の圧延過程における工程順を示す図４を参照しながら補足説明する。
コアシート１０を環状に丸めるにあたり、ヨーク部１３の外周側を上下一対の圧延ローラＲＬ（例えばシリンダ定圧式）によって板厚方向に所定の加圧力で圧延していく。これにより、コアシート１０は、図４（ａ）に示す切欠き溝１４直前の状態から、図４（ｂ）、（ｃ）に示すごとく圧延が進行していくにつれて、切欠き溝１４のところが逆テーパの矩形形状に沿って順次圧延されていくことになる。

この圧延過程を工程順にしたがって詳説すると、まず、図４（ａ）に示すごとく、切欠き溝１４の直前までの圧延成形領域では圧延面積が一定で圧下量も一定（したがって所定の伸び量α）である。続いての圧延では、圧延成形領域が切欠き溝１４の領域に差し掛かるが、切欠き溝１４は逆テーパの矩形状を呈している。したがって、切欠き溝１４の領域に差し掛かった直後の図４（ｂ）のポイントｔ＝ｔ１付近においては、圧延面積としては逆テーパ部分（側面１４Ｄ）と面取り１４Ｂ部分とが関与するために微減に留まる。これにより、一対の圧延ローラＲＬは所定位置（二点鎖線位置）から実線位置へと僅かに移動（ローラ間ギャップが縮小）し、圧下量が微増するだけで、実質的に伸びる長さ（伸び増加分）は僅少となる。そして、ポイントｔ＝ｔ１を過ぎると、圧延中の領域は実質的に切欠き溝１４の溝底面１４Ａになる。切欠き溝１４は、圧延されない板厚のままの厚肉部１３Ａと圧延により形成されるテーパ状薄肉部１３Ｂとの境界線１３Ｃ上に底面１４Ａが位置している。よって、ポイントｔ＝ｔ１以降は、例えば、図４（ｃ）に示すポイントｔ＝ｔ２に代表されるように、一対の圧延ローラＲＬが所定位置（二点鎖線位置）から実線位置へと大幅に移動しローラ間ギャップが最小化（ギャップ＝０）しても、圧延ローラＲＬがコアシート１０に実質的に触れることがなく、コアシート１０が何ら圧延されない（材料圧下がない）わけで、圧下量＝伸び量＝０である。

かくして、切欠き溝１４のすべての領域を限りなく無圧延領域に近づけて実質的に所定の伸び量以下となるようにすることができるため、切欠き溝１４のところで異常な伸びや変形等を生じるのを防ぐことができる。
よって、積層コア１の所望の真円度やスロット部１２の適正な配置等を確保して固定子ＧＳの小型・高性能化に資する固定子鉄心Ｅを提供することができる。

（Ｅ）なお、切欠き溝１４は、底面１４Ａ側が幅広となる逆台形状をなしているため、底面１４Ａの円周方向長を長くしてそれだけ無圧延領域を拡大できる効果があり、加えて、開口部１４Ｃ側がすぼまるため、ヨーク部１３の外周側の実質的な円周方向長を長くして有効磁路面積の確保を助長できる効果がある。

［実施例２］
次に、本発明を適用した固定子鉄心Ｅの第２実施形態について図５および図６を参照しながら説明する。

〔実施例２の特徴〕
上述した実施例１においては、切欠き溝１４の形状を、側面１４Ｄが全領域にわたって逆テーパ面１４Ｅで形成されている逆台形状の矩形状にしたが、本実施例では、ヨーク部１３の有効磁路面積がより一層増大するように溝形状を工夫したもので、切欠き溝１４の形状を、底面１４Ａ側の逆台形状と開口部１４Ｃ側の半欠円形状とを組み合わせた異形の矩形状（カップ型形状）にしたものである。

図５において、切欠き溝１４は、実施例１同様、積層コア１取付用の固定部材をなす組立てボルトＦを挿通するためのものであって、全体として、底面１４Ａ側の逆台形状と開口部１４Ｃ側の半欠円形状とを組み合わせたカップ型形状を呈しており、底面１４Ａの円周方向長が短く、開口部１４Ｃの円周方向長が長くなっている。

切欠き溝１４の底面１４Ａは、円周方向長が短いものの、実施例１同様、円周方向に沿って外径方向に膨らむ円弧状をなしているとともに、厚肉部１３Ａと薄肉部１３Ｂとの境界線１３Ｃ上に位置している。
また、この底面１４Ａの両端側には面取り１４Ｂを介して側面１４Ｄが形成されているが、この側面１４Ｄは、底面１４Ａ側に形成された逆台形状をなす逆テーパ面１４Ｅと、この逆テーパ面１４Ｅより外径側に幅広く形成され半欠円形状の開口部１４Ｃをなす開口面１４Ｆとで構成されている。
そして、開口面１４Ｆが、組立てボルトＦの外径より若干大きい内径を有する円弧面を有している。したがって、切欠き溝１４に対して、組立てボルトＦを遊嵌状態で挿通できるようになっている。

〔実施例２の効果〕
上記構成の本実施例によれば、次のような作用効果を奏する。
（Ａ）切欠き溝１４の底面１４Ａは、円周方向に沿って外径方向に膨らむ円弧状をなしており、かつ、図６（ｂ）に示すように、圧延ローラＲＬによる圧延時には圧延されない板厚のままの厚肉部１３Ａと圧延により形成される薄肉部１３Ｂとの境界線１３Ｃ上に底面１４Ａが位置することになるため、この底面１４Ａに対して圧延ローラＲＬが触れることはない（圧延されることがない）。
したがって、切欠き溝１４の底面部の領域を無圧延領域にすることができるため、実施例１と同様、切欠き溝１４のところで異常な伸びや変形等を生じるのを防ぐことができる。

ここで、かかる効果について、上記の切欠き溝１４領域における圧延過程を示す図６を参照しながら補足説明する。
図６（ａ）において、例えば、ポイントｔ＝ｔ０からｔ＝ｔ１までの圧延成形領域では、半欠円形状の開口部１４Ｃをなす開口面１４Ｆ付近を含むため、圧延面積が減少するものの、欠円形状により円周方向の幅が小さく全体として比較的大きな面積を確保できる。よって、この部分での実質的な伸び（伸び増加分）を図９（ｂ）に示す伸び量β以下に抑えることができる。続いての圧延においては、図６（ｂ）に示すように、切欠き溝１４の特に溝底面１４Ａとなる。切欠き溝１４は、圧延されない板厚のままの厚肉部１３Ａと圧延により形成されるテーパ状薄肉部１３Ｂとの境界線１３Ｃ上に底面１４Ａが位置しているため、ポイントｔ＝ｔ２で例示するごとく、一対の圧延ローラＲＬが所定位置（二点鎖線位置）から実線位置へと大幅に移動しローラ間ギャップが最小化（ギャップ＝０）しても、圧延ローラＲＬがコアシート１０に実質的に触れることがなく、コアシート１０が圧延されない（材料圧下がない）わけで、厚下量＝伸び量＝０である。
かくして、実施例１と同様に、切欠き溝１４の領域を限りなく無圧延領域に近づけて実質的に所定の伸び量以下となるようにすることができる。

（Ｂ）切欠き溝１４は、底面１４Ａ側が面積の小さい逆台形状をなし、開口部１４Ｃ側が面積の大きい半欠円形状をなしている。したがって、図５において、仮想線で示す実施例１の切欠き溝との対比で明らかなごとく、半欠円形状部分と面積を小さくした逆台形状部分とで形成される余肉部分（ハッチング部分）を磁路面積として活用することができ、ヨーク部１３の有効磁路面積を実施例１より大きく確保することができる。

［実施例３］
次に、本発明を適用した固定子鉄心Ｅの第３実施形態について図７を参照しながら説明する。

本実施例は、製作過程における塑性変形メカニズムを巧みに活用して、切欠き溝１４の配設位置を特定したものである。なお、切欠き溝１４の溝形状としては、上述の両実施例１、２で詳説したいずれの形状であっても採用可能であるが、本実施例では、実施例１の形状を採用した実施態様について説明する。

本発明で対象とする巻鉄心型の固定子鉄心Ｅは、そもそも、実施例１で詳述した図２に示すごとき製作過程、とりわけ、コアシート作製工程および巻回工程を基本工程とする構造である。
つまり、基本工程として、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、磁性板１００からティース部１１、スロット部１２、ヨーク部１３および切欠き溝１４を有する帯状のコアシート１０を作製するコアシート作製工程と、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、ヨーク部１３の一部を圧延（テーパ状の薄肉部１３Ｂを形成）しながら、コアシート１０をヨーク部１３が外周側となるように環状に折曲形成する巻回工程とを備えている。

〔実施例３の特徴〕
本実施例の特徴は、巻回工程において生じるコアシート１０の塑性変形現象を考慮して切欠き溝１４の配置を次のごとく特別な関係に設定している点にある。

即ち、コアシート１０の塑性変形現象について考察すると、巻回工程においては、コアシート１０を、図７に示すごとき変形モデルに従って塑性変形させていくのが一般的である。 図７において、コアシート１０を、図７（ａ）に示す真っ直ぐな状態から矢印のごとく曲げモーメントＭを加えて曲げることにより、図７（ｂ）のごとく、外周側には伸張しようとする塑性変形現象が生じ、内周側には逆に圧縮しようとする塑性変形現象が生じる。

このように、コアシート１０の内周側および外周側に生じる塑性変形領域を、それぞれ圧縮側変形領域および引張り側変形領域と呼ぶとき、この２つの領域の境界をなし圧縮も伸張もしない領域が存在する。この領域が一点鎖線で示す部分で、これを中立線１０Ｘと呼ぶこととする。
本実施例の切欠き溝１４は、図７（ｃ）に示すように、切欠き溝１４の底面１４Ａを、中立線１０Ｘ付近（中立線１０Ｘの線上もしくは中立線１０Ｘより外径側）に位置するようにしている点が特徴である。

〔実施例３の効果〕
上記構成によれば、コアシート１０の巻回工程において、図７（ｃ）に示すように、切欠き溝１４およびその周辺部分は開口部１４Ｃがより拡開すべく引張り側変形状態に移行するにもかかわらず、底面１４Ａは中立線１０Ｘ付近に位置しているため、何ら影響を受けない。
したがって、切欠き溝１４には、上記巻回工程において底面１４Ａ側に塑性変形が生じるのを極力防ぐことができる。
なお、切欠き溝１４の底面１４Ａの位置を中立線１０Ｘより内径側にすると、底面１４Ａ側が圧縮側変形領域に位置することになるため、上記巻回工程において底面１４Ａ側に圧縮歪みが生じる虞がある。

［変形例］
以上本発明を３つの実施例について詳述してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変形することが可能であり、その変形例を例示する。

（１）各実施例おいて、コアシート１０には、ヨーク部１３の外周側に薄肉部として全周にわたって上下両面がテーパ面をなすテーパ状の薄肉部１３Ｂを設けたが、上下のいずれかの片面のみをテーパ面とする片面テーパ状の薄肉部としても良い。なお、テーパ面は直線状に限定されることなく、適当な曲率を有する凹面状や凸面状であっても良い。
もっとも、製品側としての諸元、例えば、積層コア１の直径（曲率）、コアシート１０の径方向幅、や製造側の条件、例えば、曲げ加工手段等を総合勘案して、実質的に同一板厚のまま（特別に薄肉部を設けることなく）環状に折曲げるタイプの固定子鉄心Ｅにも、本発明を適用して、切欠き溝１４付近における異常な変形を防止できることは勿論である。

（２）また、各実施例おいては、実施例１に代表されるように、巻鉄心型の積層コアとして、帯状のコアシート１０を連続的に螺旋状（ヘリカル）に巻取りながら円筒状に複数層にわたって巻回積層してなる積層コア１を例示したが、帯状のコアシート１０から一枚づつ環状に丸めた環状板を作製し、これを複数枚に積層するタイプの円筒状巻鉄心にも、同様に適用することができる。

（３）また、各実施例において、切欠き溝１４の形状は、全体として矩形状を呈していて、円周方向に沿って外径方向に膨らむ円弧状をなす底面１４Ａと、側面１４Ｄの少なくとも一部が底面１４Ａ側から開口部１４Ｃ側に向けて切欠き溝１４の円周方向の幅を狭める逆テーパ面１４Ｅを備えていることが肝要であって、この逆テーパ面１４Ｅは直線状に限定されることなく、適当な曲率を有する凹面状や凸面状であっても良い。
また、底面１４Ａと逆テーパ面１４Ｅとを結ぶ面取り１４Ｂの形状も、例示のＲ面１４Ｂに限定されることなく、直線的な所謂Ｃ面であっても良い。

（４）以上の実施形態では、本発明を適用する切欠き溝１４として、積層コア１取付用の固定部材をなす組立てボルトＦを挿通するための構成要素で代表したが、例えば、積層コア１の各層を軸方向に固着して一体化するために、リベットや楔などの固定部材を嵌合するための溝（特許文献１参照）や、溶接するための溝（特許文献２参照）についても、本発明を適用し同様の作用効果を奏することができる。なお、切欠き溝１４の数や配置間隔は、目的に応じて選択できることは勿論である。

（５）また、以上の実施形態では、本発明を自動車用交流発電機（オルタネータ）の固定子鉄心に適用した場合について説明したが、これに限ることなく、鉄心素材として磁性板からなる巻鉄心型の固定子鉄心を持つ回転電機、例えば高電圧駆動モータに適用し、同様の作用効果を奏することができる。

以上詳述してきた本発明の特徴点および特記すべき作用効果を、特許請求の範囲において従属項（請求項２〜５）として記載した各手段にしたがって要約列挙すれば、次の通りである。

（特徴点１＝請求項２の手段）
請求項１に記載の回転電機（交流発電機Ｇ）の固定子鉄心Ｅにおいて、ヨーク部１３は、内周側が、ティース部１１の板厚と同一板厚を有する厚肉部１３Ａをなすとともに、この厚肉部１３Ａより外周側が、外径方向に向かうほど板厚が漸減していくテーパ状の薄肉部１３Ｂをなしており、切欠き溝１４の底面１４Ａが、厚肉部１３Ａと薄肉部１３Ｂとの境界領域に沿って円周方向に延展していることを特徴としている（実施例１、２）。
上記手段によれば、切欠き溝１４の底面１４Ａが、圧延部（薄肉部１３Ｂ）の境界領域に沿って円周方向に延展しているため、切欠き溝１４の底面１４Ａ（圧延領域の減少域に該当する）全域を実質的に圧下量＝０の無圧延領域とすることができ、テーパ状の薄肉部１３Ｂによる巻回助長効能と相俟って、積層コア１の所望の真円度やスロット部１２の適正な配置等の確保に一層貢献することができる。

（特徴点２＝請求項３の手段）
請求項１または２に記載の回転電機（交流発電機Ｇ）の固定子鉄心Ｅにおいて、切欠き溝１４は、側面１４Ｄが底面１４Ａから開口部１４Ｃに至る全領域にわたって逆テーパ形状をなす逆テーパ面１４Ｅで形成されていることを特徴としている（実施例１）。
上記手段によれば、切欠き溝１４の全域において実質的に圧下量＝０の無圧延領域を実現することができる。

（特徴点３＝請求項４の手段）
請求項１または２に記載の回転電機（交流発電機Ｇ）の固定子鉄心Ｅにおいて、切欠き溝１４は、積層コア１取付用の固定部材（組立てボルトＦ）を挿通するためのものであって、側面１４Ｄが、底面１４Ａ側に形成された逆テーパ状のテーパ面１４Ｅと、このテーパ面１４Ｅより外径側に拡開して形成された半欠円形状の開口面１４Ｆとで構成されており、この開口面１４Ｆに固定部材（組立てボルトＦ）が嵌合していることを特徴としている（実施例２）。
上記手段によれば、切欠き溝１４を、底面１４Ａ側が面積の小さい逆台形状、開口部１４Ｃ側が面積の大きい半欠円形状として構成できるため、半欠円形状部分を、固定部材（組立てボルトＦ）の外形形状に合致させた最小限の大きさに留めて、切欠き溝１４の側面１４Ｄ側に余肉部分を確保することができるため、ヨーク部１３の有効磁路面積をより大きくすることができる。

（特徴点４＝請求項５の手段）
請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転電機（交流発電機Ｇ）の固定子鉄心Ｅにおいて、コアシート１０が環状に折曲形成される際にコアシート１０の内周側および外周側に生じる塑性変形領域を、それぞれ圧縮側変形領域および引張り側変形領域と呼び、この２つの領域の境界をなし圧縮も伸張もしない領域を中立線１０Ｘと呼ぶとき、切欠き溝１４の底面１４Ａが中立線１０Ｘを含む外径側に位置するようにしたことを特徴としている（実施例３）。
上記手段によれば、コアシート１０の巻回工程における塑性変形現象（圧延には関係しない）に対しても、切欠き溝１４の底面１４Ａ付近に歪みが生じるのを防ぐことができ、積層コア１の所望の真円度やスロット部１２の適正な配置等の確保に一層貢献することができる。

１…積層コア、１０…コアシート、１１…ティース部、１２…スロット部、１３…ヨーク部、１４…切欠き溝、１４Ａ…底面、１４Ｂ…面取り、１４Ｃ…開口部、１４Ｄ…側面、１４Ｅ…テーパ面、１００…磁性板、Ｅ…固定子鉄心、Ｇ…自動車用交流発電機（回転電機）。

Claims (5)

1. 鉄心素材として磁性板（１００）からなる帯状のコアシート（１０）が用いられ、このコアシート（１０）が環状に折曲形成されるとともに軸方向に積層されることで、全体として円筒状の積層コア（１）が構成されており、
   前記コアシート（１０）が、内周側に固定子コイル（Ｄ）を巻装するためのティース部（１１）およびスロット部（１２）を交互に有するとともに、外周側に前記ティース部（１１）および前記スロット部（１２）を所定のピッチで連ねるヨーク部（１３）を有している回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｅ）において、
   前記ヨーク部（１３）は、前記積層コア（１）の固定用に供する構成要素として、外周面から内径方向に向かって凹む切欠き溝（１４）を備えており、
   前記切欠き溝（１４）は、全体として矩形状を呈していて、円周方向に沿って外径方向に膨らむ円弧状をなす底面（１４Ａ）と、この底面（１４Ａ）の両端部分に形成された一対の面取り（１４Ｂ）と、この一対の面取り（１４Ｂ）から外径方向に向かって延び開口部（１４Ｃ）を形成する一対の側面（１４Ｄ）とで構成されており、
   前記側面（１４Ｄ）には、前記底面（１４Ａ）側から前記開口部（１４Ｃ）側に向けて前記切欠き溝（１４）の円周方向の幅を狭める逆テーパ形状をなす逆テーパ面（１４Ｅ）が形成されていることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｅ）。
2. 請求項１に記載の回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｅ）において、
   前記ヨーク部（１３）は、内周側が、前記ティース部（１１）の板厚と同一板厚を有する厚肉部（１３Ａ）をなすとともに、この厚肉部（１３Ａ）より外周側が、外径方向に向かうほど板厚が漸減していくテーパ状の薄肉部（１３Ｂ）をなしており、
   前記切欠き溝（１４）の底面（１４Ａ）が、前記厚肉部（１３Ａ）と前記薄肉部（１３Ｂ）との境界領域に沿って円周方向に延展していることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｅ）。
3. 請求項１または２に記載の回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｅ）において、
   前記切欠き溝（１４）は、前記側面（１４Ｄ）が前記底面（１４Ａ）から前記開口部（１４Ｃ）に至る全領域にわたって逆テーパ形状をなす逆テーパ面（１４Ｅ）で形成されていることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｅ）。
4. 請求項１または２に記載の回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｅ）において、
   前記切欠き溝（１４）は、前記積層コア（１）取付用の固定部材（Ｆ）を挿通するためのものであって、
   前記側面（１４Ａ）が、前記底面（１４Ａ）側に形成された前記逆テーパ面（１４Ｅ）と、この逆テーパ面（１４Ｅ）より外径側に拡開して形成された半欠円形状の開口面（１４Ｆ）とで構成されており、
   前記開口面（１４Ｆ）に前記固定部材（Ｆ）が嵌合していることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｅ）。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｅ）において、
   前記コアシート（１０）が環状に折曲形成される際に前記コアシート（１０）の内周側および外周側に生じる塑性変形領域を、それぞれ圧縮側変形領域および引張り側変形領域と呼び、この２つの領域の境界をなし圧縮も伸張もしない領域を中立線（１０Ｘ）と呼ぶとき、
   前記切欠き溝（１４）の前記底面（１４Ａ）が前記中立線（１０Ｘ）を含む外径側に位置するようにしたことを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｅ）。

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