JP6328272B2 - 固定子の製造方法、回転電機の製造方法、および鉄心ブロック - Google Patents

Description

本発明は、例えばスロット開口幅を狭めることが可能な固定子の製造方法、回転電機の製造方法および鉄心ブロックに関するものである。

近年、電動機や発電機等の回転電機は、小型高出力化が求められている。この要求を解決する手段として、固定子のスロット開口幅を狭めることが挙げられる。
すなわち、スロット開口幅を狭めると、磁気抵抗が減少し、回転電機の効率が向上するので、回転電機の小型高出力化が可能になる。
しかし、スロット開口幅を狭めると、スロットへのコイルの装着が困難になるとの問題があった。
このような問題を解決する固定子として、ティースが、ティース本体部とティース先端部とを備えており、コイル装着後に、ティース先端部を、周方向の外側であるスロット側に向けて、開くことによりシューの形状に加工し、スロット開口幅を狭めるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２３９７２１号公報（第４頁、第４図）

特許文献１に記載の固定子は、固定子コアにコイルを装着した後に、ティース先端部に配置したパンチを内側から径方向外側へ移動して、ティース先端部を、加圧することにより開き、周方向の外側に向けている。
特許文献１に記載の固定子コアは、ティース本体部とティース先端部との接続部に周方向に凹んだ切込みが設けられており、ティース先端部を開くと、ティース先端部が塑性変形しながら回動して、切込みのティース本体部側の面と切込みのティース先端部側の面とが接触する。

しかし、切込みのティース本体部側の面がティース本体部の周方向の側面となす角度が鈍角であるので、ティース本体部とティース先端部との接続部における折り曲げられる部分に、周方向への大きな引張応力が働き、ティース先端部が破断する恐れがあるとの問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ティース先端部である突起を、周方向に向かうように折り曲げて、シューの形状に加工しても、折り曲げにより発生する、ティース本体部とシューとの接続部に加わる引張応力を低減して、シューが破断するのを防止した固定子の製造方法、回転電機の製造方法、および鉄心ブロックを得ることである。

本発明に係る固定子の製造方法は、固定子鉄心と、上記固定子鉄心に装着されるコイルとを備えた固定子の製造方法であって、
上記固定子鉄心を形成する鉄心ブロックが、バックヨーク部と上記バックヨーク部から径方向に突出したティースとを備えており、
上記コイルが装着される前の上記鉄心ブロックは、上記ティースが、ティース本体部と上記ティース本体部の径方向の先端における周方向の縁部に設けられた突起部とを備えており、上記ティース本体部と上記突起部との境界部に周方向の内側に凹んだ溝であるティース溝が設けられており、
上記ティース本体部の周方向の側面であるティース本体部側面と、上記ティース溝の、上記ティース本体部側面から続く面であるティース本体部あて止め部とでなす角度が、直角または鋭角であり、
上記突起部は、上記突起部の周方向で最も外側になる外周側側面である突起部外側側面が、上記ティース本体部側面からの延長線の位置または上記延長線より周方向で内側の位置にあるようになっており、
上記コイルが装着された上記鉄心ブロックの上記突起部を周方向の外側に回動することにより、上記突起部の先端を周方向の外側に向けるとともに、上記突起部外側側面と上記ティース溝との間に位置する、上記突起部の外周側側面である突起部あて止め部を、上記ティース本体部あて止め部に密着させて、上記ティースにシューを形成し、
上記ティース溝が、上記ティース本体部あて止め部と、上記ティース本体部あて止め部から続く面であるティース本体部当接部と、上記ティース本体部当接部から続く面である突起部当接部とで形成されており、
上記突起部あて止め部が、上記突起部当接部から続く面であり、
上記コイルが装着された上記鉄心ブロックの上記突起部を周方向の外側に回動することにより、上記突起部当接部を上記ティース本体部当接部に密着させるものである。

本発明に係る回転電機の製造方法は、上記固定子に対して回転子を同心円状に配置する回転電機の製造方法であって、上記固定子を上記固定子の製造方法で製造するものである。

本発明に係る鉄心ブロックは、バックヨーク部と上記バックヨーク部から径方向に突出したティースとを備えた鉄心ブロックであって、
上記鉄心ブロックは、上記ティースが、ティース本体部と上記ティース本体部の径方向の先端における周方向の縁部に設けられた突起部とを備えており、上記ティース本体部と上記突起部との境界部に周方向の内側に凹んだ溝であるティース溝が設けられており、
上記ティース本体部の周方向の側面であるティース本体部側面と、上記ティース溝の、上記ティース本体部側面から続く面であるティース本体部あて止め部とでなす角度が、直角または鋭角であり、
上記突起部は、上記突起部の周方向で最も外側になる外周側側面である突起部外側側面が、上記ティース本体部側面からの延長線の位置または上記延長線より周方向で内側の位置にあるようになっており、
上記ティース溝が、上記ティース本体部あて止め部と、上記ティース本体部あて止め部から続く面であるティース本体部当接部と、上記ティース本体部当接部から続く面である突起部当接部と、上記突起部当接部から続く面である突起部あて止め部で形成されている。

本発明によれば、コイルが装着される前の鉄心ブロックが、ティース本体部の周方向の側面であるティース本体部側面と、ティース本体部側面から続くティース溝の面であるティース本体部あて止め部とでなす角度が、直角または鋭角であり、突起部あて止め部をティース本体部あて止め部に密着させてティースにシューが形成されているので、突起部を周方向の外側に折り曲げてシューに加工しても、折り曲げにより発生するティース本体部と突起部との接続部の引張応力を低減させて、シューが破断するのを防止することが可能である。

本発明の実施の形態１に係る電機子の斜視模式図である。 本発明の実施の形態１に係る固定子に用いられるコイルが装着される前の鉄心ブロックの斜視模式図である。 本発明の実施の形態１に係るコイルが装着される前の鉄心ブロックの正面模式図である。 図３の鉄心ブロックにおけるティースの先端側部分を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る鉄心ブロックにおける突起部が、径方向の外側の方向に折り曲げられる前の状態（ａ）と折り曲げられてシューになった状態（ｂ）とを説明する模式図である。 本発明の実施の形態１に係るコイルに取り付けられた鉄心ブロックにおけるティースの突起部に、突起部加工治具をセットした状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係るコイルに取り付けられた鉄心ブロックにおけるティースの突起部を周方向外側に回動させてシューにした状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る固定子におけるティースにシューが形成された鉄心ブロックを示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る固定子において、シューを形成したティースに発生する応力を説明する模式図である。 本発明の実施の形態１に係る固定子における突起部を回動させてシューを形成した時の、ティース本体部の面と突起部の面とが接した後に突起部が周方向の外側に移動する量を相対的に示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る固定子に用いられるコイルが装着される前の鉄心ブロックの斜視模式図である。 本発明の実施の形態２に係るコイルが装着される前の鉄心ブロック正面模式図である。 図１２の鉄心ブロックにおけるティースの先端側部分を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る鉄心ブロックにおける突起部が、径方向の外側の方向に折り曲げられる前の状態（ａ）と折り曲げられてシューになった状態（ｂ）とを説明する模式図である。 本発明の実施の形態２に係る固定子におけるシューが形成された鉄心ブロックのティースの先端側部分を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る固定子に用いられるコイルが装着される前の鉄心ブロックの斜視模式図である。 本発明の実施の形態３に係るコイルが装着される前の第１鉄心ブロックを、図１６の矢印Ｃの方向から見た模式図である。 本発明の実施の形態３に係るコイルが装着される前の第２鉄心ブロックを、図１６の矢印Ｃの方向から見た模式図である。 本発明の実施の形態３に係る固定子におけるシューが形成された第１鉄心ブロックのティースの先端側部分を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る固定子におけるシューが形成された第２鉄心ブロックのティースの先端側部分を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る固定子におけるシューが形成された鉄心ブロックの斜視模式図である。 本発明の実施の形態３に係る固定子におけるシューが形成された鉄心ブロックの正面模式図である。 本発明の実施の形態４に係る回転電機の斜視模式図である。 図２３の回転電機を矢印Ｄの方向から見た正面模式図である。

以下、本発明に係る固定子および回転電機について、図を用いて説明する。
本発明における、周方向、径方向、軸方向、の各々は、特に指定しない限り、固定子または回転電機における、周方向、径方向、軸方向、の各々を示すものとする。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る固定子の正面斜視模式図である。
本実施の形態では、固定子の軸方向の端面側を正面としている。
図１に示すように、本実施の形態の固定子２は、固定子鉄心２０と、固定子鉄心２０に装着されたコイル２１と、コイル２１と固定子鉄心２０との間に設置される絶縁紙２２とを備えている。

固定子鉄心２０は、複数の鉄心ブロック２３を周方向に円環状に配置して形成している、いわゆる、分割形固定子鉄心である。図１には、固定子鉄心２０がコイル２１に挿入されていない状態の、１個の鉄心ブロック２３も示している。
本実施の形態では、固定子鉄心２０は分割形固定子鉄心であるが、固定子鉄心は、径方向外側に形成しているバックヨークの部分で分割されていない一体形固定子鉄心であっても良い。
絶縁紙２２は固定子鉄心２０とコイル２１とを絶縁しており、絶縁紙２２は紙片でも良いが、折り曲げて形状を形成できる絶縁性の樹脂シートでも良く、例えば、全芳香族ポリアミドが用いられる。なお、材料が樹脂であっても、説明の上では絶縁紙と呼ぶことにする。

図２は、本発明の実施の形態１に係る固定子に用いられるコイルが装着される前の鉄心ブロックの斜視模式図である。
図２に示すように、本実施の形態のコイルが装着される前の鉄心ブロック２３は、バックヨーク部２３ａと、バックヨーク部２３ａから径方向の内側に突出した２本のティース２３ｂとを備えている。両ティース２３ｂの間および各ティース２３ｂと隣接する鉄心ブロック２３のティース２３ｂとの間がスロット２３ｃとなる。そして、スロット２３ｃにコイル２１が配設される。

また、鉄心ブロック２３は、複数の鉄心片２３０を軸方向で積層して形成されている。
鉄心片２３０には、主に電磁鋼板が使用されており、厚さが０．１から１．０ｍｍのものが多く用いられる。
本実施の形態では、１個の鉄心ブロック２３あたりティース２３ｂが２個ついているが、１個以上であれば良い。

図３は、本発明の実施の形態１に係るコイルが装着される前の鉄心ブロックの正面模式図である。
図３に示すように、鉄心ブロック２３において、ティース２３ｂは、ティース本体部６１と径方向の先端側にある突起部６２とで形成されている。そして、突起部６２は、ティース本体部６１の先端において、周方向の一方側および他方側の縁部の２箇所に設けられている。
また、ティース本体部６１と突起部６２との境界部には、周方向の内側に凹んだ溝（ティース溝と記す）２４ｂが設けられている。
また、スロット２３ｃの径方向の内側の先端が、スロット開口部となっている。

図４は、図３の鉄心ブロック２３におけるティースの先端側部分を示す模式図である。
図４に示すように、ティース溝２４ｂは、ティース本体部６１の周方向の側面であるティース本体部側面２３ｆから続く面であるティース本体部あて止め部２４ｃと、ティース本体部あて止め部２４ｃから続く面であるティース本体部当接部２４ｄと、ティース本体部当接部２４ｄから続く面である逃がし部２４ｅと、逃がし部２４ｅから続く面である突起部当接部２４ｇとで形成されている。

また、突起部当接部２４ｇから続く突起部６２の外周側側面が、突起部あて止め部２４ｆとなっている。
突起部６２における、突起部あて止め部２４ｆから続く外周側側面が、突起部外側側面２４ｈとなっている。そして、突起部外側側面２４ｈは、ティース本体部側面２３ｆからの延長線Ｍの位置上にある。

また、ティース本体部６１と突起部６２との接続部が折り曲げ部２４ｉとなっている。
また、ティース本体部あて止め部２４ｃと、ティース本体部当接部２４ｄと、突起部当接部２４ｇと、突起部あて止め部２４ｆとは、平面となっている。
また、突起部６２の先端である突起部先端２４ｍは、図では円弧状になっているが、円弧状に限定されない。

図５は、本発明の実施の形態１に係る鉄心ブロックにおける突起部６２が、径方向の外側の方向に折り曲げられる前の状態（ａ）と、突起部６２を折り曲げてシュー２６の形状に形成した後の状態（ｂ）とを説明する模式図である。
図５では、鉄心ブロック２３の１個のティースのみを示している。また、コイル２１と絶縁紙２２とは省略しており、図示していない。

図５に示すように、本実施の形態では、固定子鉄心２０にコイル２１を装着した後に、突起部６２を、折り曲げ部２４ｉの部分にある曲げ回転中心２４ｎを軸にして、周方向の外側へ回動させて、突起部６２をシュー２６の形状に形成する。
すなわち、突起部６２を、折り曲げ部２４ｉで、周方向の外側の方向に折り曲げると、突起部あて止め部２４ｆがティース本体部あて止め部２４ｃと密着するとともに、突起部当接部２４ｇがティース本体部当接部２４ｄと密着する。そして、突起部先端２４ｍが周方向の外側に向いて、突起部６２をシュー２６の形状に形成する。

また、突起部６２が、折り曲げられてシュー２６になると、突起部外側側面２４ｈが、シュー外側側面２６ａとなり、突起部先端２４ｍから続く、突起部６２の周方向の内側の側面である突起部内側側面２４ｊが、シュー内側側面２６ｂとなる。
そして、ティース本体部６１の軸方向の先端側の端面であるティース本体部先端側端面２４ｋと、ティース本体部先端側端面２４ｋと連なっている２個のシュー内側側面２６ｂとで、回転電機とした場合に内周側に配設される回転子の外周面と空隙を設けて対向する面である回転子対向面２６ｃが形成される。

次に、本実施の形態のティース溝２４ｂの構造について、説明する。
図５（ａ）に示すように、ティース本体部側面２３ｆとティース本体部あて止め部２４ｃとの接続辺２４ｏと、曲げ回転中心２４ｎとを通過するとともに、ティース２３ｂの軸方向の端面と平行な線を線Ｌ１とする。また、接続辺２４ｏの位置で線Ｌ１に対して垂直に形成されているとともに、ティース２３ｂの軸方向の端面と平行な線を線Ｌ２とする。
そして、線Ｌ２とティース本体部側面２３ｆとでなす角度を角度θ１とする。
本実施の形態では、曲げ回転中心２４ｎが、接続辺２４ｏより、径方向で内側であるとともに周方向でも内側であるので、角度θ１は０°より大きく９０°より小さい。

本実施の形態の鉄心ブロック２３におけるティース溝２４ｂは、ティース本体部側面２３ｆとティース本体部あて止め部２４ｃとでなす角度であるティース溝角θが、角度θ１以上で９０°以下となるようになっている。すなわち、ティース溝２４ｂは、ティース溝角θが、鋭角または直角となっている。
また、ティース本体部あて止め部２４ｃの長さと突起部あて止め部２４ｆの長さとが等しく、ティース本体部当接部２４ｄの長さと突起部当接部２４ｇの長さとが等しい。
また、ティース本体部あて止め部２４ｃとティース本体部当接部２４ｄとのなす角度と、突起部あて止め部２４ｆと突起部当接部２４ｇとのなす角度が等しい。

次に、本実施の形態の固定子の製造方法について、説明する。
第１に、磁性鋼板を所定の形状に打ち抜いて、鉄心片２３０を形成する。
第２に、鉄心片２３０を積層して、鉄心ブロック２３を形成する。
第３に、円筒状に組み立てたコイル２１に絶縁紙２２を取り付ける。
第４に、絶縁紙２２が取り付けられたコイル２１に、外周側から、ティース２３ｂを挿入する。そして、コイル２１にティース２３ｂを挿入した複数の鉄心ブロック２３を、周方向で連ねて、円環状にする。
第５に、各鉄心ブロック２３のティース２３ｂにおける突起部６２を加工して、シュー２６にして、固定子２を作製する。

次に、突起部６２を加工して、シュー２６を形成する方法について説明する。
図６は、本発明の実施の形態１に係るコイルに取り付けられた鉄心ブロックにおけるティースの突起部に、突起部加工治具をセットした状態を示す模式図である。
図７は、本発明の実施の形態１に係るコイルに取り付けられた鉄心ブロックにおけるティースの突起部を周方向外側に回動させてシューの形状に形成した状態を示す模式図である。
図６と図７では、コイル２１と絶縁紙２２とを省略して図示していない。
図６に示すように、鉄心ブロック２３の軸長と同等もしくは軸長より長い押し曲げ治具２５の径方向の外側の面を、突起部６２における突起部先端２４ｍに接触させる。
この時、４箇所の全ての突起部６２が、押し曲げ治具２５と接触している。

次に、曲げ治具２５を、矢印Ｂで示す径方向の外側に移動させて、突起部６２を周方向外側の方向に回動させる。
すると、図７に示すように、ティース２３ｂが、突起部６２の折り曲げ部２４ｉが塑性変形して、ティース本体部側面２３ｆより周方向の外側、すなわちスロット側に突出したシュー２６が形成される。このシュー２６が形成されたティースをシュー形成ティース６３と呼ぶ。
本実施の形態では、突起部６２と接触する面が円弧である押し曲げ治具で、鉄心ブロック２３の全ての突起部６２を同時に折り曲げている。しかし、鉄心ブロック２３に形成されている全ての突起部６２を同時に折り曲げるのではなく、個別に折り曲げても良い。

図８は、本発明の実施の形態１に係る固定子におけるティースにシューが形成された鉄心ブロックを示す模式図である。
図８も、コイル２１と絶縁紙２２とを省略して図示していない。
図８に示すように、形成されたシュー２６を有するシュー形成ティース６３は、ティース本体部あて止め部２４ｃと突起部あて止め部２４ｆとが接触しているあて止め部接触面２７ａが形成されている。
そして、ティース本体部当接部２４ｄと突起部当接部２４ｇとが接触している当接部接触面２７ｂが形成されている。

また、一方のシュー内側側面２６ｂとティース本体部先端側端面２４ｋと他方のシュー内側側面２６ｂとが、同一円周上に並んで、回転子対向面２６ｃになっている。
また、逃がし部２４ｅは、シュー２６を形成する時に、折り曲げ部２４ｉに発生する引張応力を低減させる形状となっているが、シュー２６の形成後は、磁路を確保するために、極力小さくなっている。
また、ティースにシューが形成されたシュー形成鉄心ブロック６４は、隣接するシュー２６の周方向の間隔であるシュー間隔Ｗ２が、スロット開口部の幅Ｗ１より狭くなっており、スロット２３ｃからコイル２１と絶縁紙２２とが外れない間隔となっている。さらに、シュー形成ブロック６４が形成されると、シュー２６はティース本体部側面２３ｆの周方向に、かつシュー間隔Ｗ２が狭くなる側に張り出されている。

次に、本実施の形態の固定子２の効果について説明する。
図９は、本発明の実施の形態１に係る固定子において、シューを形成したティースに発生する応力を説明する模式図である。
本実施の形態の固定子２は、鉄心ブロック２３の突起部６２に力を加え、周方向の外側に回動させてシュー２６の形状に形成すると、折り曲げ部２４ｉの、径方向内側では引張応力σｔが働き、径方向外側では圧縮応力σｃが働く。

また、ティース本体部あて止め部２４ｃと突起部あて止め部２４ｆとが接触して形成されたあて止め部接触面２７ａには、この面２７ａに対する垂直方向への反力Ｆが加わる。
ティース溝角θが鋭角の場合は、反力Ｆの、径方向成分Ｆｙは径方向の内側方向に向いており、周方向成分Ｆｘは、ティース本体部側面２３ｆから周方向の内側方向に向いている。この場合は、折り曲げ部２４ｉの、径方向内側の引張応力σｔが減少し、径方向外側の圧縮応力σｃが増加するので、シュー２６が破断するのを防止する効果が向上する。
すなわち、固定子の製造歩留まりが向上するので、固定子および回転電機の、さらなる、生産性向上と低コスト化とが図れる。

また、本実施の形態の固定子２における折り曲げ部２４ｉに発生する応力の効果について、先行技術文献１に記載の固定子と比較して説明する。
図１０は、本発明の実施の形態１に係る固定子における突起部６２を回動させてシュー２６を形成した時の、ティース本体部の面と突起部の面とが接した後に突起部が周方向の外側に移動する量を相対的に示すグラフである。
図１０において、Ｓ１は本実施の形態の固定子２のデータであり、Ｓ２は比較のための先行技術文献１に記載の固定子のデータである。

図１０に示すように、先行技術文献１の固定子における突起部の移動量が平均で０．０１８７ｍｍであるのに対して、本実施の形態の固定子２における突起部の移動量は平均で０．００１５ｍｍであり、かなり小さくなっている。これは、本実施の形態の固定子２のティース溝角θが、鋭角または直角であることに起因している。

また、突起部の移動量は、折り曲げ部２４ｉのひずみとなるので、折り曲げ部２４ｉの応力と相関がある。すなわち、本実施の形態の固定子２は、先行技術文献１の固定子に比べて、突起部の移動量が小さいので、折り曲げ部２４ｉに発生する応力が小さく、この点からも、シュー２６が破断するのを防止できる。
また、突起部の移動量が小さいので、形成されたシュー２６の位置のバラツキを小さくできる。

また、本実施の形態の固定子２は、シュー２６を形成することでシュー２６の間隔Ｗ２がスロット開口部の幅Ｗ１より狭くなるので、スロット２３ｃからコイル２１と絶縁紙２２とが外れるのを防止できるとともに、コイルの鎖交磁束を多く拾うことが可能となる。
本実施の形態では、突起部当接部２４ｇとティース本体部当接部２４ｄとが密着しているが、突起部あて止め部２４ｆとティース本体部あて止め部２４ｃとが密着していれば、突起部当接部２４ｇとティース本体部当接部２４ｄとが密着していなくても良い。
また、突起部外側側面２４ｈが、延長線Ｍの位置にあるが、この延長線Ｍより周方向で内側の位置であっても良い。この場合は、絶縁紙を装着したコイルにティース２３ｂを挿入する時の挿入性が向上する。
また、ティース溝２４ｂに逃がし部２４ｅが設けられているが、逃がし部２４ｅがなくても良い。

本実施の形態では、ティース本体部あて止め部２４ｃとティース本体部当接部２４ｄと突起部当接部２４ｇと突起部あて止め部２４ｆとは、平面となっているが、曲面であっても良い。この場合は、ティース本体部側面２３ｆとティース本体部あて止め部２４ｃの接続辺２４ｏでの接線とがなす角度を、ティース本体部側面２３ｆとティース本体部あて止め部２４ｃとでなす角度であるティース溝角θとしている。

実施の形態２．
本実施の形態の固定子は、鉄心ブロックのティース先端部の形状が異なる以外、実施の形態１の固定子２と同様である。
図１１は、本発明の実施の形態２に係る固定子に用いられるコイルが装着される前の鉄心ブロックの斜視模式図である。
図１２は、本発明の実施の形態２に係るコイルが装着される前の鉄心ブロック正面模式図である。
図１１に示すように、本実施の形態のコイルが装着される前の鉄心ブロック３３は、複数の鉄心片３３０を軸方向で積層して形成されている。

図１１と図１２とに示すように、鉄心ブロック３３は、バックヨーク部３３ａと、バックヨーク部３３ａから径方向の内側に突出した２本のティース３３ｂとを備えている。両ティース３３ｂの間および各ティース３３ｂと隣接する鉄心ブロック３３のティース３３ｂとの間がスロット３３ｃとなる。

図１２に示すように、ティース３３ｂは、ティース本体部７１と径方向の先端側にある突起部７２とで形成されている。そして、突起部７２は、ティース本体部７１の先端において、周方向の一方側と他方側との縁部の２箇所に設けられている。
また、ティース本体部７１と突起部７２との境界部には、周方向の内側に凹んだ溝であるティース溝３４ｂが設けられている。
また、スロット３３ｃの径方向の内側の先端が、スロット開口部となっている。

図１３は、図１２の鉄心ブロックにおけるティースの先端側部分を示す模式図である。
図１３に示すように、ティース溝３４ｂは、ティース本体部７１の周方向側の側面であるティース本体部側面３３ｆから続く面であるティース本体部あて止め部３４ｃと、ティース本体部あて止め部３４ｃから続く面であるティース本体部当接部３４ｄと、ティース本体部当接部３４ｄから続く面である逃がし部３４ｅと、逃がし部３４ｅから続く面である突起部当接部３４ｇとで形成されている。

また、突起部当接部３４ｇから続く突起部７２の外周側側面が、突起部あて止め部３４ｆとなっている。
突起部７２における、突起部あて止め部３４ｆから続く外周側側面が、突起部外側側面３４ｈとなっている。
そして、ティース本体部あて止め部３４ｃとティース本体部当接部３４ｄと突起部当接部３４ｇと突起部あて止め部３４ｆとは、平面になっている。

また、ティース本体部７１は、ティース本体部側面３３ｆとティース本体部あて止め部３４ｃとの接続部が、円弧面であるティース本体部円弧部３８ａとなっている。
また、突起部７２は、突起部あて止め部３４ｆと突起部外側側面３４ｈとの接続部が、円弧面である突起部円弧部３８ｂとなっている。
そして、突起部円弧部３８ｂの半径は、ティース本体部円弧部３８ａの半径より大きくなっている。

また、突起部外側側面３４ｈは、ティース本体部側面３３ｆからの延長線Ｎと平行になっているが、延長線Ｎより周方向で内側の位置にあれば、平行になっていなくても良い。
また、突起部外側側面３４ｈが、延長線Ｎより周方向の内側の位置にあるが、延長線Ｎの位置にあっても良い。
また、突起部外側側面３４ｈが、延長線Ｎより周方向の内側の位置にある場合は、突起部外側側面３４ｈと延長線Ｎとの間には、間隙３８ｃが形成されている。
また、ティース本体部７１と突起部７２との接続部が折り曲げ部３４ｉとなっている。
また、突起部７２の先端である突起部先端３４ｍの形状は、円弧状になっているが、円弧状に限定されない。

図１４は、本発明の実施の形態２に係る鉄心ブロックにおける突起部７２が径方向の外側の方向に折り曲げられる前の状態（ａ）と、突起部７２を折り曲げてシュー３６の形状にした後の状態（ｂ）とを説明する模式図である。
図１４は、鉄心ブロック３３の１個のティースのみを示している。また、コイル２１と絶縁紙２２とは省略しており、図示していない。

図１４に示すように、本実施の形態では、突起部７２を、折り曲げ部３４ｉの部分にある曲げ回転中心３４ｎを軸にして、周方向の外側へ回動させて、突起部７２をシュー３６の形状に加工している。
すなわち、突起部７２を、折り曲げ部３４ｉで、周方向の外側の方向に折り曲げると、突起部あて止め部３４ｆがティース本体部あて止め部３４ｃと密着するとともに、突起部当接部３４ｇがティース本体部当接部３４ｄと密着する。そして、突起部先端３４ｍが周方向の外側に向いて、突起部７２がシュー３６の形状に成形される。

また、突起部７２が、折り曲げられてシュー３６の形状に成形されると、突起部外側側面３４ｈが、シュー外側側面３６ａに形成され、突起部先端３４ｍから続く、突起部７２の周方向の内側の側面である突起部内側側面３４ｊが、シュー内側側面３６ｂに形成される。
そして、ティース本体部７１の軸方向の先端側の端面であるティース本体部先端側端面３４ｋと、ティース本体部先端側端面３４ｋと連なっている２個のシュー内側側面３６ｂとで、回転電機とした場合に内周側に配設される回転子の外周面と空隙を設けて対向する面である回転子対向面３６ｃが形成される。

次に、本実施の形態のティース溝３４ｂの構造について、説明する。
図１４（ａ）に示すように、ティース本体部側面３３ｆの延長面とティース本体部あて止め部２４ｃの延長面とが交差する交差部３４ｏと曲げ回転中心３４ｎとを通過するとともに、ティース３３ｂの軸方向の端面と平行な線を線Ｌ３とする。また、交差部３４ｏの位置で線Ｌ３に対して垂直に形成されているとともに、ティース３３ｂの軸方向の端面と平行な線を線Ｌ４とする。
そして、線Ｌ４とティース本体部側面３３ｆとでなす角度を角度θ２とする。
本実施の形態では、曲げ回転中心３４ｎが、交差部３４ｏより径方向で内側であるとともに周方向で内側であるので、角度θ２は０°より大きく９０°より小さい。

本実施の形態の鉄心ブロック３３におけるティース溝３４ｂは、ティース本体部側面３３ｆとティース本体部あて止め部３４ｃとでなす角度であるティース溝角θが、角度θ２以上で９０°以下となるようになっている。すなわち、ティース溝３４ｂは、ティース溝角θが鋭角または直角となっている。
また、ティース本体部当接部３４ｄの長さと突起部当接部３４ｇの長さとが等しく、ティース本体部当接部３４ｄの長さと突起部当接部３４ｇの長さとが等しい。
さらに、ティース本体部あて止め部３４ｃとティース本体部当接部３４ｄとのなす角度と、突起部あて止め部３４ｆと突起部当接部３４ｇとのなす角度とが等しい。

本実施の形態の固定子の製造方法は、鉄心片の形状が異なるが、実施の形態１と同様である。
また、固定子鉄心にコイルを装着後に、突起部７２を加工して、シュー３６を形成する方法も、実施の形態１と同様である。

図１５は、本発明の実施の形態２に係る固定子におけるシューが形成された鉄心ブロックのティースの先端側部分を示す模式図である。
図１５も、コイル２１と絶縁紙２２とを省略して図示していない。
図１５に示すように、シュー３６が形成されたシュー形成ティース７３には、ティース本体部あて止め部３４ｃと突起部あて止め部３４ｆとが接触した面であるあて止め部接触面３７ａが形成されている。そして、ティース本体部当接部３４ｄと突起部当接部３４ｇとが接触した面である当接部接触面３７ｂが形成されている。

また、一方のシュー内側側面３６ｂとティース本体部先端側端面３４ｋと他方のシュー内側側面３６ｂとが、同一円周上に並んで、回転子対向面３６ｃになっている。
また、逃がし部３４ｅは、シュー３６を形成する時に、折り曲げ部３４ｉに発生する引張応力を低減させる形状となっているが、シュー３６の形成後は、磁路を確保するために、極力小さくなっている。

また、ティース本体部円弧部３８ａと突起部円弧部３８ｂとの接触部である円弧部接触部３９は、磁路を確保するため、極力隙間がない構造となっている。
また、シュー３６を形成した後のシュー形成鉄心ブロック７４は、隣接するシュー３６の周方向の間隔であるシュー間隔Ｗ４が、スロット開口部の幅Ｗ３より狭くなっており、スロット３３ｃからコイルと絶縁紙とが外れない間隔となっている。

次に、本実施の形態の固定子の効果について説明する。
本実施の形態の固定子も、ティース溝角θが鋭角の場合、あて止め部接触面３７ａに、実施の形態１の固定子と同様な反力が作用するので、折り曲げ部３４ｉの、径方向内側の引張応力σｔが減少し、径方向外側の圧縮応力σｃが増加して、シュー３６が破断するのを防止できる効果が向上する。
すなわち、固定子の製造歩留まりが向上するので、固定子および回転電機の、生産性向上と低コスト化とが図れる。

また、ティース溝角θが、鋭角または直角であるので、突起部移動量が小さくなる。すなわち、形成されたシュー３６の位置のバラツキが小さくなる。さらに、折り曲げ部３４ｉに発生する応力が小さくなり、この点からも、シュー３６が破断するのを防止できる。
シューの間隔がスロット開口部の幅より狭いので、コイルの鎖交磁束を多く拾うことが可能となる。

また、図１３に示すように、本実施の形態の固定子において、突起部外側側面３４ｈが、ティース本体部側面３３ｆからの延長線Ｎより周方向の内側に寄っている場合、絶縁紙を装着したコイルにティース３３ｂを挿入する時の挿入性が向上する。
また、ティース本体部７１にティース本体部円弧部３８ａが設けられており、突起部７２に突起部円弧部３８ｂが設けられているので、絶縁紙を装着したコイルにティース３３ｂを挿入する時に、絶縁紙又はコイルが傷つく可能性を低減させている。

本実施の形態では、突起部当接部３４ｇとティース本体部当接部３４ｄとが密着しているが、突起部あて止め部３４ｆとティース本体部あて止め部３４ｃとが密着していれば、突起部当接部３４ｇとティース本体部当接部３４ｄとが密着していなくても良い。
また、ティース溝３４ｂに逃がし部３４ｅが設けられているが、逃がし部３４ｅがなくても良い。

本実施の形態では、ティース本体部あて止め部３４ｃとティース本体部当接部３４ｄと突起部当接部２４ｇと突起部あて止め部２４ｆとは、平面となっているが、曲面であっても良い。この場合は、ティース本体部側面３３ｆとティース本体部あて止め部３４ｃの周方向の外側端部での接線とがなす角度を、ティース本体部側面３３ｆとティース本体部あて止め部３４ｃとでなす角度であるティース溝角θとしている。

実施の形態３．
本実施の形態の固定子は、鉄心ブロックのティース先端部の形状が異なる以外、実施の形態１の固定子２と同様である。
図１６は、本発明の実施の形態３に係る固定子に用いられるコイルが装着される前の鉄心ブロックの斜視模式図である。
図１６に示すように、本実施の形態のコイルが装着される前の鉄心ブロック４３は、バックヨーク部４３ａと、バックヨーク部４３ａから径方向の内側に突出した２本のティース４３ｂとを備えている。両ティース４３ｂの間および各ティース４３ｂと隣接する鉄心ブロック４３のティース４３ｂとの間がスロット４３ｃとなっている。

また、図１６に示すように、鉄心ブロック４３は、軸方向の両側にある第１鉄心ブロック５３と軸方向の中間にある第２鉄心ブロック５４とで構成されている。
そして、第１鉄心ブロック５３は、鉄心片５３０を軸方向に積層して、形成されている。第２鉄心ブロック５４は、鉄心片５４０を軸方向に積層して、形成されている。
鉄心片５４０は、鉄心片５３０を裏返して用いても良い。
図１７は、本発明の実施の形態３に係るコイルが装着される前の第１鉄心ブロックを、図１６の矢印Ｃの方向から見た模式図である。
図１８は、本発明の実施の形態３に係るコイルが装着される前の第２鉄心ブロックを、図１６の矢印Ｃの方向から見た模式図である。

図１７に示すように、コイルが装着される前の第１鉄心ブロック５３において、ティース５３ｂは、ティース本体部８１と径方向の先端側にある突起部８２とを備えている。しかし、突起部８２は、ティース本体部８１の周方向の一方側（図１７の紙面の左側）の縁部にのみ設けられている。
そして、ティース本体部８１と突起部８２との境界部には、周方向の内側に凹んだ溝であるティース溝５４ｂが設けられている。
また、ティース本体部８１の周方向の外側の側面であるティース本体部側面５３ｆにおける他方側（図１７の紙面の右側）は、ティース本体部８１の軸方向の先端側の端面であるティース本体部先端側端面５４ｋと、直結している。
また、スロット４３ｃの径方向の内側の先端が、スロット開口部となっている。

図１８に示すように、コイルが装着される前の第２鉄心ブロック５４においても、ティース５５ｂは、ティース本体部８３と径方向の先端側にある突起部８４とを備えている。しかし、突起部８４は、ティース本体部８３の周方向の他方側（図１８の紙面の右側）の縁部にのみ設けられている。
そして、ティース本体部８３と突起部８４との境界部には、周方向の内側に凹んだ溝（ティース溝と記す）５６ｂが設けられている。
また、ティース５５ｂのティース本体部側面５５ｆにおける一方側（図１８の紙面の左側）は、ティース本体部８３の軸方向の先端側の端面であるティース本体部先端側端面５５ｋと、直結している。
また、スロット４３ｃの径方向の内側の先端が、スロット開口部となっている。

本実施の形態における、第１鉄心ブロック５３のティース溝５４ｂと第２鉄心ブロック５４のティース溝５６ｂの形状は、実施の形態１のティース溝２４ｂの形状と同様である。また、突起部８２と突起部８４との形状も、実施の形態１の突起部６２の形状と同様である。
本実施の形態においても、固定子鉄心にコイルを装着後に、実施の形態１と同様にして、突起部８２と突起部８４とを折り曲げている。

図１９は、本発明の実施の形態３に係る固定子におけるシューが形成された第１鉄心ブロックのティースの先端側部分を示す模式図である。
実施の形態１と同様にして、第１鉄心ブロック５３の突起部８２を周方向の外側に回動させることによりティース溝５４ｂを変形させる。すると、図１９に示す、一方のティース本体部側面５３ｆから周方向の外側にシュー４６が突出した、シュー形成第１鉄心ブロック５５が得られる。
そして、シュー形成第１鉄心ブロック５５は、シュー４６と隣接するティース本体部側面５３ｆとの周方向の間隔であるシュー間隔Ｗ６が、スロット開口部の幅Ｗ５より狭くなっている。すなわち、スロット開口部の周方向の一方側（図１９の紙面の左側）を狭くしている。

図２０は、本発明の実施の形態３に係る固定子におけるシューが形成された第２鉄心ブロックのティースの先端側部分を示す模式図である。
実施の形態１と同様にして、第２鉄心ブロック５６の突起部８４を周方向の外側に回動させることによりティース溝５６ｂを変形させる。すると、図２０に示す、他方のティース本体部側面５５ｆから周方向の外側にシュー４７が突出した、シュー形成第２鉄心ブロック５６が得られる。
そして、シュー形成第２鉄心ブロック５６は、シュー４７と隣接するティース本体部側面５５ｆとの周方向の間隔であるシュー間隔Ｗ８が、スロット開口部の幅Ｗ７より狭くなっている。すなわち、スロット開口部の周方向の他方側（図２０の紙面の右側）を狭くしている。

本実施の形態の固定子は、鉄心ブロック４３を構成する第１の鉄心ブロック５３と第２の鉄心ブロック５４とが、上記のような構造であるので、実施の形態１の固定子と同様な効果を有する。

図２１は、本発明の実施の形態３に係る固定子におけるシューが形成された鉄心ブロックの斜視模式図である。
図２２は、本発明の実施の形態３に係る固定子におけるシューが形成された鉄心ブロックの正面模式図である。
図２１と図２２とでは、コイル２１と絶縁紙２２とを省略して図示していない。

図２１と図２２とに示すように、本実施の形態のシューが形成された鉄心ブロック（シュー形成鉄心ブロック）８５は、スロット開口部の周方向の一方側を狭くしているシュー形成第１鉄心ブロック５５が軸方向の両側に配置されており、スロット開口部の周方向の他方側を狭くしているシュー形成第２鉄心ブロック５６が軸方向の中間に配置されているので、固定子鉄心がスキュー形状を有することになり、トルクリップルとコギングトルクとの低減が可能な回転電機を実現できる。

また、図２２に示すように、シュー４６のシュー内側側面４６ｂと、シュー４７のシュー内側側面４７ｂと、シュー形成第１鉄心ブロック５５のティース本体部先端側端面５４ｋと、シュー形成第２鉄心ブロック５６のティース本体部先端側端面５５ｋとで、回転子対向面が形成されている。

本実施の形態の、シュー形成鉄心ブロック８５は、シュー形成第１鉄心ブロック５５を軸方向の両側に配置しており、シュー形成第２鉄心ブロック５６を軸方向の中間に配置しているが、これに限定されず、シュー形成第１鉄心ブロック５５とシュー形成第２鉄心ブロック５６とが、軸方向に配置されていれば良い。
本実施の形態では、突起部８２と突起部８４およびティース溝５４ｂとティース溝５６ｂは、実施の形態１の突起部６２およびティース溝２４ｂと同じであるが、実施の形態２の突起部７２およびティース溝３４ｂと同じであっても良い。

実施の形態４．
図２３は、本発明の実施の形態４に係る回転電機の斜視模式図である。
図２４は、図２３の回転電機を矢印Ｄの方向から見た正面模式図である。
図２３と図２４とに示すように、本実施の形態の回転電機１は、外周側の実施の形態１の固定子２と、固定子２の内周側に、固定子２の内周面と所定の空隙５を設けて、同心円状に配設された回転子３と、回転子３の軸心位置を貫通して回転子３を保持するシャフト４とを備えている。そして、固定子２と回転子３との空隙５の間隔は、例えば、０．１から２．５ｍｍである。

図２４に示すように、本実施の形態の回転子３は、シャフト４に固定された回転子鉄心３０と、回転子鉄心３０に設置された磁石６とを備えている。
本実施の形態の回転子３は、磁石が設置された永久磁石型回転子であるが、これに限定されず、界磁型回転子またはかご型回転子であっても良い。
図示しないが、シャフト４はフレーム等に回転可能に保持されている。
回転子鉄心３０は、例えば、電磁鋼板を打ち抜いて作製した回転子鉄心片を積層して形成される。しかし、回転子鉄心片の作製は、電磁鋼板の打ち抜きに限定されない。
本実施の形態の回転電機の固定子には、実施の形態１の固定子２が用いられているが、実施の形態２の固定子または実施の形態３の固定子を用いても良い。

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。

本発明の固定子の製造方法、回転電機の製造方法および鉄心ブロックは、生産性向上と低コスト化とが要求される産業用機器に利用することができる。

Claims (11)

1. 固定子鉄心と、上記固定子鉄心に装着されるコイルとを備えた固定子の製造方法であって、
   上記固定子鉄心を形成する鉄心ブロックが、バックヨーク部と上記バックヨーク部から径方向に突出したティースとを備えており、
   上記コイルが装着される前の上記鉄心ブロックは、上記ティースが、ティース本体部と上記ティース本体部の径方向の先端における周方向の縁部に設けられた突起部とを備えており、上記ティース本体部と上記突起部との境界部に周方向の内側に凹んだ溝であるティース溝が設けられており、
   上記ティース本体部の周方向の側面であるティース本体部側面と、上記ティース溝の、上記ティース本体部側面から続く面であるティース本体部あて止め部とでなす角度が、直角または鋭角であり、
   上記突起部は、上記突起部の周方向で最も外側になる外周側側面である突起部外側側面が、上記ティース本体部側面からの延長線の位置または上記延長線より周方向で内側の位置にあるようになっており、
   上記コイルが装着された上記鉄心ブロックの上記突起部を周方向の外側に回動することにより、上記突起部の先端を周方向の外側に向けるとともに、上記突起部外側側面と上記ティース溝との間に位置する、上記突起部の外周側側面である突起部あて止め部を、上記ティース本体部あて止め部に密着させて、上記ティースにシューを形成し、
   上記ティース溝が、上記ティース本体部あて止め部と、上記ティース本体部あて止め部から続く面であるティース本体部当接部と、上記ティース本体部当接部から続く面である突起部当接部とで形成されており、
   上記突起部あて止め部が、上記突起部当接部から続く面であり、
   上記コイルが装着された上記鉄心ブロックの上記突起部を周方向の外側に回動することにより、上記突起部当接部を上記ティース本体部当接部に密着させる固定子の製造方法。
2. 上記ティース本体部当接部と上記突起部当接部との間に、逃がし部が設けられている、請求項１に記載の固定子の製造方法。
3. 上記ティース本体部は、上記ティース本体部側面と上記ティース本体部あて止め部との接続部が円弧面であるティース本体部円弧部になっている、請求項１または請求項２に記載の固定子の製造方法。
4. 上記突起部は、上記突起部あて止め部と上記突起部外側側面との接続部が円弧面である突起部円弧部となっており、上記突起部円弧部の半径は、上記ティース本体部円弧部の半径より大きくなっている、請求項３に記載の固定子の製造方法。
5. 上記鉄心ブロックが、第１鉄心ブロックと上記第１鉄心ブロックと軸方向で重ねられる第２鉄心ブロックとで構成されており、
   上記コイルが装着される前の上記第１鉄心ブロックは、上記突起部が、ティース本体部の周方向の一方側の縁部にのみ設けられており、
   上記コイルが装着される前の上記第２鉄心ブロックは、上記突起部が、ティース本体部の周方向の他方側の縁部にのみ設けられている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の固定子の製造方法。
6. 上記固定子に対して回転子を同心円状に配置する回転電機の製造方法であって、上記固定子を請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の固定子の製造方法で製造する回転電機の製造方法。
7. バックヨーク部と上記バックヨーク部から径方向に突出したティースとを備えた鉄心ブロックであって、
   上記鉄心ブロックは、上記ティースが、ティース本体部と上記ティース本体部の径方向の先端における周方向の縁部に設けられた突起部とを備えており、上記ティース本体部と上記突起部との境界部に周方向の内側に凹んだ溝であるティース溝が設けられており、
   上記ティース本体部の周方向の側面であるティース本体部側面と、上記ティース溝の、上記ティース本体部側面から続く面であるティース本体部あて止め部とでなす角度が、直角または鋭角であり、
   上記突起部は、上記突起部の周方向で最も外側になる外周側側面である突起部外側側面が、上記ティース本体部側面からの延長線の位置または上記延長線より周方向で内側の位置にあるようになっており、
   上記ティース溝が、上記ティース本体部あて止め部と、上記ティース本体部あて止め部から続く面であるティース本体部当接部と、上記ティース本体部当接部から続く面である突起部当接部と、上記突起部当接部から続く面である突起部あて止め部で形成されている鉄心ブロック。
8. 上記ティース本体部当接部と上記突起部当接部との間に、逃がし部が設けられている、請求項７に記載の鉄心ブロック。
9. 上記ティース本体部は、上記ティース本体部側面と上記ティース本体部あて止め部との接続部が円弧面であるティース本体部円弧部になっている、請求項７または請求項８に記載の鉄心ブロック。
10. 上記突起部は、上記突起部あて止め部と上記突起部外側側面との接続部が円弧面である突起部円弧部となっており、上記突起部円弧部の半径は、上記ティース本体部円弧部の半径より大きくなっている、請求項９に記載の鉄心ブロック。
11. 上記鉄心ブロックが、第１鉄心ブロックと上記第１鉄心ブロックと軸方向で重ねられる第２鉄心ブロックとで構成されており、
    上記第１鉄心ブロックは、上記突起部が、ティース本体部の周方向の一方側の縁部にのみ設けられており、
    上記第２鉄心ブロックは、上記突起部が、ティース本体部の周方向の他方側の縁部にのみ設けられている、請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の鉄心ブロック。

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