JP6328263B2 - 電機子の積層鉄心と電機子 - Google Patents
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Description
環状ヨーク部としての外側鉄心と、前記環状ヨーク部の内周面に、軸方向に、等間隔に配置された嵌合部に嵌合され、前記嵌合部から径方向内側に突出する複数の積層ティースを有する内側積層鉄心とからなる電機子の積層鉄心において、
前記内側積層鉄心は、
第一鉄心片ティース部と、隣り合う前記第一鉄心片ティース部の内周側の先端部の周方向両端部を周方向に円環状に連結する連結部とを有する環状鉄心片と、
2つの前記環状鉄心片の前記第一鉄心片ティース部の間に積層され、前記第一鉄心片ティース部と同形状である第二鉄心片ティース部及び前記第二鉄心片ティース部の内周側先端から周方向両側に突出したツバ部とからなる鉄心片とを備え、
前記鉄心片は、周方向に隣り合う前記鉄心片と分離されており、
前記連結部は、径方向に均一な幅yを有し、
前記ツバ部の根元部は、径方向の幅yを有し、
前記ツバ部の先端部は、yより小さい幅xを有し、
前記ツバ部は、前記根元部から周方向に所定の長さ、径方向の幅yを備える箇所を有するものである。
また、この発明に係る電機子は、前記外側鉄心の内周面と前記内側積層鉄心の隣り合う積層ティースとの間に構成されるスロット内に絶縁被覆された複数のコイルを備えるものである。
また、隣り合う鉄心片ティース部と連結されていない鉄心片ティース部から、周方向に突出するティースのツバ部を、周方向の先端部に向かって細くすることにより、隣り合う積層ティース間を循環する漏れ磁束を抑制できる高性能な電機子の積層鉄心と電機子を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態1に係る電機子の積層鉄心および電機子について図を用いて説明する。本明細書中で、「周方向」、「径方向」、「軸方向」、「内側」、「外側」、「内周」、「外周」というときは、回転電機の電機子の「周方向」、「径方向」、「軸方向」、「内側」、「外側」、「内周」、「外周」をいうものとする。
図1は、回転電機の電機子10の斜視図である。
電機子10は、積層鉄心41と、積層鉄心41に装着されたコイル20と、コイル20と積層鉄心41とを電気的に絶縁するスロットセル42とを備えている。
積層鉄心41は、図に示すように、内側積層鉄心41aと外側鉄心41bとで構成され、内側積層鉄心41aの積層ティース43のティース分割部47を外側鉄心41bの嵌合部48に軸方向から圧入して構成されている。内側積層鉄心41aの隣り合う積層ティース43と、外側鉄心41bの内周面とで囲まれる部分は、コイル20が収納されるスロット46である。
図3(b)は、内側積層鉄心41aの一部拡大斜視図である。
図4(a)は、内側積層鉄心41aの同一の積層を構成する環状鉄心片30の平面図である。
図4(b)は、内側積層鉄心41aの同一の積層を構成する複数の鉄心片31の配置を示す平面図である。
内側積層鉄心41aは、図3(b)に示すように、磁性体の鋼板からなる環状鉄心片30と鉄心片31とから構成されている。
図5(b)は、鉄心片31の拡大平面図である。
図5(c)は、図5(a)、図5(b)に示した環状鉄心片30と鉄心片31とを積層して構成した内側積層鉄心41aの要部拡大平面図である。
図5(c)において、一番上に、実線で描かれている環状鉄心片30が積層されているものである。また、図5(c)において、破線で示した部分が、環状鉄心片30の下に積層されている隣り合う鉄心片31であり、破線で示した引き出し線も下層の鉄心片31の各部を指している。隣り合うツバ部31bは、接触せず、所定の開口幅dをもって周方向に離れている。
一方、図4(b)、図5(b)に示す鉄心片31は、環状鉄心片30の鉄心片ティース部30aと同形状の鉄心片ティース部31a(第二鉄心片ティース部)と、鉄心片ティース部31aの内周側先端の根元部Nから周方向両側に突出したツバ部31bからなる。図4(b)では、複数の鉄心片31を放射状に配置した状態を示している。
なお、本実施の形態において、鉄心片ティース部30aの周方向両端部Nと、鉄心片ティース部31aの根元部Nとは、積層方向において、同一箇所を示すものである。
鉄心片31は、1つずつバラバラで連結されていない。環状鉄心片30の鉄心片ティース部30a及び鉄心片31には、カシメ部44aが設けられている。
こうして、内側積層鉄心41aは、1つの環状鉄心片30のみで構成される積層と、複数の鉄心片31のみで構成される積層とを有する。
一方、図5(b)、図5(c)に示すように、鉄心片31のツバ部31bの径方向の幅は、鉄心片31の鉄心片ティース部31aの内周側先端の根元部Nではyである。そして、ツバ部31bの径方向の幅は、根元部Nから周方向の先端部Sに向かって直線状に次第に小さくなり、周方向の先端部Sではxとなる。なお、ツバ部31bの根元部Nの径方向の幅は、環状鉄心片30の連結部30bの径方向の幅と同じyである。ツバ部31bの外周部は根元部Nから先端部Sに向かって直線状である。
外側鉄心41bは、磁性体の鋼板からなる環状鉄心片32で構成されている。この環状鉄心片32を軸方向に積層してカシメ部44bでカシメることで、外側鉄心41bが形成される。外側鉄心41bは、内側積層鉄心41aの外周側に嵌合され、内側積層鉄心41aの各積層ティース43を磁気的に接続する環状ヨーク部となる。
なお、外側鉄心41bは、複数の枚数の環状鉄心片32を積層して形成するものに限られるものではなく、一枚の厚みを有する環状鉄心片にて構成するものでもよい。
外側鉄心41bの内周面には、軸方向に、等間隔に配置された嵌合部48が設けられている。そして、内側積層鉄心41aの外周面であるティース分割部47を、この嵌合部48に嵌合することにより、内側積層鉄心41aのティース分割部47と嵌合部48とが磁気的に接続される。
まず、内側積層鉄心41aのスロット46に、絶縁用のスロットセル42を取り付けたコイル20を挿入する。そして、内側積層鉄心41aに対して、外側鉄心41bを軸方向に相対移動させる。そして、内側積層鉄心41aのティース分割部47と外側鉄心41bの嵌合部48とを嵌合して、図1に示す電機子10を得る。
コイル20は、スロットセル42を介して、スロット46内に保持されていて、コイル20の内周側の端部は、連結部30bによって保持される構成となっている。このような構成とすることにより、コイル20が内側積層鉄心41aのスロット46内から内側へ飛び出すことを防止し、環状ヨーク部である外側鉄心41bや積層ティース43にコイル20を密着させることができるため、電機子10の放熱性を向上することができる。
次に、ツバ部31bの周方向の先端部Sにおける径方向の幅xを、根元部N及び連結部30bの径方向の幅yよりも小さく形成している理由について説明する。
電機子の内周側にロータを設けた回転電機において、ツバ部のロータに近い内周側を通る磁束は、ロータに流れる。しかし、ロータから遠いツバ部の外周側を通る磁束は、隣の積層ティースとの距離が近いため、漏れ磁束となってしまう。そこで、本実施の形態では、ツバ部31bの周方向の先端部Sにおける径方向の幅xを根元部N及び連結部30bの径方向の幅yよりも小さくすることによって漏れ磁束を低減している。
更に、このようにyをxより大きくすることで、連結部30bの断面係数が上がる。これにより、内側積層鉄心41aの製造中やハンドリング中における径方向への変形を抑制し、積層鉄心41の品質を確保することができる。
これまで説明したツバ部31bは、根元部Nから周方向の先端部Sまで、次第に径方向の幅が狭くなるように、平面図で見た時に直線的に周方向の幅が減少する形状となっていた。
これに対して、図9のツバ部31b2は、根元部Nでは連結部30bと同じ幅で周方向に突出しているが、周方向の先端部の外周側の角を面取りした面取り部34を設けている。
面取り部34を設ける構成とすることで、ツバ部31b2は、根元部Nから周方向に所定の長さL3分、径方向の幅yを備える箇所を有している。これにより、ツバ部31b2の根元部N側の剛性を向上することができる。さらに、根元部Nにおける磁気飽和を緩和して、高トルクを得ることができる。
これらのツバ部31b2、31a3のような形状であってもツバ部31bと同様の効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態2に係る電機子の積層鉄心と電機子について図を用いて実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図11は、内側積層鉄心241aの斜視図である。
図12は、内側積層鉄心241aの要部拡大平面図である。
本実施の形態では、鉄心片231のツバ部231bの外周面に、径方向の幅を急激に小さくする段部36を設けている。ツバ部231bは、段部36を挟んで、ツバ部231bの周方向の先端側の径方向幅の小さい薄肉部T1と、根元側の厚肉部T2とに分かれる。なお、環状鉄心片30は実施の形態1と同じ物である。ツバ部231bの根元部N及び連結部30bの幅yは、連結部30bによってコイル20の内周側を保持できるように、コイル20の径方向の幅に応じて調節している。さらに、ツバ部231bの周方向の先端部S3における径方向の幅x2よりも大きい。
以下、本発明の実施の形態3に係る電機子の積層鉄心と電機子について図を用いて実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図13(a)は、内側積層鉄心341aの斜視図である。
図13(b)は、内側積層鉄心341aの一部拡大斜視図である。
図14(a)は、内側積層鉄心341aの同一の積層を構成する環状鉄心片30の平面図である。
図14(b)は、内側積層鉄心341aの同一の積層を構成する複数の鉄心片331(第一鉄心片)の配置を示す平面図である。
鉄心片331は、鉄心片ティース部331aの内周側先端から周方向に突出する2つのツバ部331b1とツバ部331b2とを有し、それぞれのツバ部331b1、331b2の周方向の長さは異なる。ツバ部331b2の根元部Nからの、長さL1の方が、ツバ部331b1の根元部Nからの長さL2より長い。
図14(b)に示すように、同一の積層を構成する鉄心片は、全て同じ種類の鉄心片331を用いる。
鉄心片332は、鉄心片ティース部332aの内周側先端から周方向に突出する2つのツバ部332b1とツバ部332b2とを有し、それぞれのツバ部332b1、332b2の周方向の長さは異なる。ツバ部332b1の根元部Nからの、長さL1の方が、ツバ部332b2の根元部Nからの長さL2より長い。
図14(c)に示すように、同一の積層を構成する鉄心片は、全て同じ種類の鉄心片332を用いる。
鉄心片331と鉄心片332は、一方を裏返せば、カシメ部の344a、344bの突出方向が違うだけで同じ外形形状となる。
Claims (6)
- 環状ヨーク部としての外側鉄心と、前記環状ヨーク部の内周面に、軸方向に、等間隔に配置された嵌合部に嵌合され、前記嵌合部から径方向内側に突出する複数の積層ティースを有する内側積層鉄心とからなる電機子の積層鉄心において、
前記内側積層鉄心は、
第一鉄心片ティース部と、隣り合う前記第一鉄心片ティース部の内周側の先端部の周方向両端部を周方向に円環状に連結する連結部とを有する環状鉄心片と、
2つの前記環状鉄心片の前記第一鉄心片ティース部の間に積層され、前記第一鉄心片ティース部と同形状である第二鉄心片ティース部及び前記第二鉄心片ティース部の内周側先端から周方向両側に突出したツバ部とからなる鉄心片とを備え、
前記鉄心片は、周方向に隣り合う前記鉄心片と分離されており、
前記連結部は、径方向に均一な幅yを有し、
前記ツバ部の根元部は、径方向の幅yを有し、
前記ツバ部の先端部は、yより小さい幅xを有し、
前記ツバ部は、前記根元部から周方向に所定の長さ、径方向の幅yを備える箇所を有する電機子の積層鉄心。 - 前記ツバ部の先端の外周側は、円弧状のR部を有する請求項1に記載の電機子の積層鉄心。
- 前記ツバ部の外周部は、前記根元部から前記ツバ部の前記先端部までの間に、前記ツバ部の径方向の幅が小さくなる段部を有する請求項1または請求項2に記載の電機子の積層鉄心。
- 前記鉄心片は、前記第二鉄心片ティース部の内周側先端から周方向両側に突出する2つの前記ツバ部の周方向の長さがそれぞれ異なる第一鉄心片と第二鉄心片の二種類が存在し、
同一の積層を構成する前記鉄心片の種類は全て同じであり、
前記第二鉄心片は、前記第一鉄心片の表裏を反転させた形状と同一形状を有する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電機子の積層鉄心。 - 2つの前記環状鉄心片の間に積層される前記鉄心片は、所定の複数層を備え、
前記所定の複数層の全ての前記鉄心片は、前記第一鉄心片又は前記第二鉄心片のいずれか一方であり、1つの前記環状鉄心片を挟んで積層される前記鉄心片は前記種類が異なる請求項4に記載の電機子の積層鉄心。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電機子の積層鉄心と、前記外側鉄心の内周面と前記内側積層鉄心の隣り合う積層ティースとの間に構成されるスロット内に絶縁被覆された複数のコイルとを備える電機子。
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