JP6651268B2 - 回転電機の固定子鉄心およびその製造方法 - Google Patents
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Description
また、他の従来の回転電機の固定子鉄心では、ボルト穴を有する固定部が外周部に周方向に沿って複数設けられた磁性鋼板を積層して円環状に構成されていた(例えば、特許文献2参照)。
また、他の従来の回転電機の固定子鉄心では、積層された磁性鋼板同士がカシメ固定されていたので、鉄心の軸方向強度が小さくなるという課題があった。さらに、ボルト穴を有する固定部が磁性鋼板の外周部に周方向に沿って複数設けられていたので、磁性鋼板の歩留まりが低下し、コストが増大するという課題もあった。
上記複数のリブ部材のそれぞれは、内周面の周方向の両側部が上記積層鉄心の外周面に接する内周面形状に形成されており、上記内周面の周方向の両側部が上記積層鉄心の外周面に接している状態で上記積層鉄心に溶接固定されている。
また、塊状体のリブ部材が積層鉄心の外周面に接合されている。そこで、積層鉄心の軸方向の剛性が塊状体のリブ部材により高められる。さらに、固定子鉄心をケースなどの外部部品に取り付けるための取付機構を追加する必要がなく、部品点数の削減が図られ、コストを低減できる。
図1は、この発明の実施の形態1に係る回転電機を示す片側断面図、図2は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の要部を示す斜視図、図3は、この発明の実施の形態1に係る固定子鉄心を示す端面図、図4は、この発明の実施の形態1に係る固定子鉄心のリブ部材を示す斜視図、図5は、この発明の実施の形態1に係る固定子鉄心の積層鉄心を示す斜視図、図6は、この発明の実施の形態1に係る固定子鉄心を示す側面図、図7は、この発明の実施の形態1に係る固定子鉄心の実施態様を示す側面図である。なお、図2では、便宜上、固定子鉄心の外周面に固着されているリブ部材が省略されている。
ここで、リブ部材30の長さは、積層鉄心21の軸方向長さより長くすることが好ましい。そして、リブ部材30は、図6に示されるように、一端面を積層鉄心21の軸方向の一端面と面一とし、他端を積層鉄心21から軸方向他端側に突出するように積層鉄心21に取り付けられている。また、リブ部材30は、図7に示されるように、両端部を積層鉄心21の軸方向両側に突出するように積層鉄心21に取り付けられてもよい。
リブ部材30が単純なU字形状であるので、金属の塊状体からプレス成形などにより作製でき、低コスト化、高歩留まり化が図られる。
図8は、この発明の実施の形態2に係るリブ部材を示す斜視図、図9は、この発明の実施の形態2に係る固定子鉄心を示す端面図である。
実施の形態2では、リブ部材30Aの載置面となる接合部32の底面が積層鉄心21の外周面の面形状に適合する曲面形状となっている。そこで、接合部32の底面が積層鉄心21の外周面に接した安定した状態にリブ部材30Aを設置できるので、接合作業性が向上するとともに、安定した接合強度が得られる。
図10は、この発明の実施の形態3に係る積層鉄心を示す端面図である。
したがって、実施の形態3においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
実施の形態3によれば、位置決め用溝24が積層鉄心21Aの外周面に形成されているので、リブ部材30の位置決めが容易となる。さらに、位置決め用溝24の加工精度を高めることで、リブ部材30の設置位置の精度を高めることができる。
また、上記実施の形態3では、リブ部材30がレーザ溶接により積層鉄心21Aに取り付けられているが、リブ部材30は、位置決め用溝24に圧入固定して、あるいは位置決め用溝24に嵌合した後カシメ固定して、積層鉄心21Aに取り付けられてもよい。
さらに、リブ部材30を位置決め用溝24に圧入固定した後、あるいはリブ部材30を位置決め用溝24に嵌合し、カシメ固定した後、リブ部材30を積層鉄心21Aにレーザ溶接してもよい。これにより、積層鉄心21Aの軸方向の剛性がさらに高められる。また、レーザ溶接する際、リブ部材30が積層鉄心21Aに固定されており、接合作業性が向上するとともに、安定した接合強度が得られる。
図11は、この発明の実施の形態4に係るリブ部材を軸方向から見た端面図である。
ここで、径方向取付位置基準部としての第1平坦面35は、リブ部材30Bが積層鉄心21の外周面に溶接固定された状態において、積層鉄心21の軸心を中心とする円筒面に接する平面に形成されている。また、周方向取付位置基準部としての第2平坦面36は、リブ部材30Bが積層鉄心21の外周面に溶接固定された状態において、積層鉄心21の軸心を含む平面上に位置する平面に形成されている。
実施の形態4では、第1平坦面35が、積層鉄心21の軸心を中心とする円筒面に接している。そこで、第1平坦面35を基準面として固定子鉄心をケースなどの外部部材に取り付けることができるので、固定子鉄心の径方向における取り付け位置精度を高めることができる。
また、上記実施の形態4では、第1平坦面35および第2平坦面36が実施の形態1におけるリブ部材30に形成されているが、第1平坦面35および第2平坦面36を他の実施の形態におけるリブ部材に形成しても、同様の効果が得られる。
また、周方向取付基準部としての第2平坦面36が、リブ部材30D〜30Fの接合部32の周方向の両側面、又は一方の側面に形成されている。
図16は、この発明の実施の形態5に係るリブ部材を軸方向から見た端面図、図17は、この発明の実施の形態5に係るリブ部材を積層鉄心に溶接する方法を説明する要部断面図である。
なお、リブ部材30Gは、接合部角度θが鋭角となっている点を除いて、実施の形態1におけるリブ部材30と同様に構成されている。
図18は、この発明の実施の形態6に係る積層鉄心の位置決め用溝周りを軸方向から見た要部端面図、図19は、この発明の実施の形態6に係るリブ部材を軸方向から見た端面図、図20は、この発明の実施の形態6に係る固定子鉄心のリブ部材周りを軸方向から見た要部端面図である。
図21は、この発明の実施の形態7に係る積層鉄心の位置決め用溝周りを軸方向から見た要部端面図、図22は、この発明の実施の形態7に係るリブ部材を軸方向から見た端面図、図23は、この発明の実施の形態7に係る固定子鉄心のリブ部材周りを軸方向から見た要部端面図である。
図24は、この発明の実施の形態8に係る積層鉄心にリブ部材を取り付ける方法を説明する図、図25は、この発明の実施の形態8に係る固定子鉄心のリブ部材周りを軸方向から見た要部端面図である。
また、実施の形態8では、アリ溝形状の位置決め用溝24aを積層鉄心に形成しているが、長方形断面の位置決め用溝24を積層鉄心に形成してもよい。
図26は、この発明の実施の形態9に係る固定子を示す端面図である。
ここで、リブ部材30Jを、積層鉄心21を構成する円環状のコア片に一体に形成した場合、コア片からのリブ部材の飛び出し量が大きくなり、磁性鋼板の歩留まりが低下してしまう。実施の形態9では、リブ部材30Jがコア片と別部材で構成されているので、磁性鋼板の歩留まりの低下が抑制され、固定子10Aの低コスト化が図られる。
図27は、この発明の実施の形態10に係る固定子鉄心の溶接部を示す要部断面図である。
また、上記実施の形態10では、実施の形態1における積層鉄心21とリブ部材30との溶接部に適用したが、他の実施の形態における積層鉄心とリブ部材との溶接部に適用しても、同様の効果が得られる。
図28は、この発明の実施の形態11に係る積層鉄心の製造方法を説明する斜視図、図29は、この発明の実施の形態11に係る積層鉄心を示す斜視図、図30は、図29のA部拡大図、図31は、この発明の実施の形態11に係る固定子鉄心を示す端面図、図32は、この発明の実施の形態11に係る固定子鉄心を示す側面図である。
端板44の板厚が積層鉄心40を構成するコア片16より厚いので、固定子鉄心20Eの軸方向の剛性を高めることができる。
積層鉄心40が帯状のコア片16を螺旋状に積み重ね構成されているので、磁性鋼板の歩留まりを高めることができる。
また、上記実施の形態11では、端板44に固定部45を一体に形成しているが、端板44に固定部45を設けなくてもよい。この場合、端板44を積層鉄心40の軸方向の一端面に配設した後、端板44が配設された積層鉄心40にリブ部材30を溶接すればよい。このとき、リブ部材30は、一端が端板44の軸方向の一端面と面一とし、他端が積層鉄心40から軸方向の他側に突出するように、あるいは、両端を、端板44が配設された積層鉄心40から軸方向両側に突出するように、取り付ければよい。
また、上記実施の形態11では、リブ部材30を用いているが、他の実施の形態におけるリブ部材を用いて、同様の効果が得られる。
図33は、この発明の実施の形態12に係る固定子鉄心の外周側鉄心を示す端面図、図34は、この発明の実施の形態12に係る固定子鉄心を示す端面図、図35は、この発明の実施の形態12に係る固定子鉄心の組立方法を説明する斜視図である。
リブ部材30が、周方向の剛性が大きい外周側鉄心46に溶接されているので、リブ部材30を溶接することに起因する歪みの発生を抑制でき、外周側鉄心46の真円度の低下を抑えることができる。
また、上記実施の形態12では、リブ部材30を用いているが、他の実施の形態におけるリブ部材を用いて、同様の効果が得られる。
図36は、この発明の実施の形態13に係る固定子鉄心の製造方法を示すフローである。
図37は、この発明の実施の形態14に係る固定子鉄心の製造方法を示すフロー、図38は、この発明の実施の形態14に係る固定子鉄心の製造方法における矯正工程を説明する模式図である。
ついで、リブ部材30の長さ方向を軸方向として、リブ部材30を積層鉄心21の外周面に配置し、レーザ溶接により接合部32を積層鉄心21に接合する(ステップ202)。これにより、図3に示される固定子鉄心20が作製される。
図39は、この発明の実施の形態15に係る固定子鉄心の製造方法における矯正工程を説明する模式図である。
この矯正工程では、図39に示されるように、円柱状の真円度矯正ツール51を、リブ部材30が溶接された積層鉄心21に圧入する。これにより、積層鉄心21の内周面が、真円度矯正ツール51の外周面形状に倣うように変形し、溶接歪みにより悪化した積層鉄心21の真円度、すなわち固定子鉄心20の真円度が改善される。なお、真円度矯正ツール51の半径は、固定子鉄心20内周面の半径の設計値に設定される。
図40は、この発明の実施の形態16に係る固定子鉄心の製造方法における矯正工程を説明する模式図である。
この矯正工程では、図40に示されるように、設定された曲面形状に形成された押し当て面52aを有する真円度矯正ツール52を、周方向に移動させながら、リブ部材30が溶接された積層鉄心21の内周面に押し当てる。これにより、積層鉄心21の内周面が、真円度矯正ツール52の押し当て面52aに倣うように変形し、溶接歪みにより悪化した積層鉄心21の真円度、すなわち固定子鉄心20の真円度が改善される。なお、押し当て面52aは、固定子鉄心20の内周面の半径の設計値を曲率半径とする曲面に形成される。また、真円度矯正ツール52は、押し当て面52aが積層鉄心21の軸心から上述の半径の設定値に等しい距離となるまで径方向外方に移動される。
図41は、この発明の実施の形態17に係る固定子鉄心の製造方法を示すフローである。
ついで、リブ部材30の長さ方向を軸方向として、リブ部材30を積層鉄心21の外周面に配置し、レーザ溶接により接合部32を積層鉄心21に接合する(ステップ202)。これにより、図3に示される固定子鉄心20が作製される。
Claims (22)
- 複数のティースが、それぞれ、円環状のバックヨークの内周面から径方向内方に突出して、周方向に配列してなる積層鉄心と、
それぞれ、ボルト挿通部を有し、上記ボルト挿通部のボルト挿通方向を軸方向として、上記積層鉄心の外周面に接合されて、周方向に離間して配設された複数のリブ部材と、を備え、
上記複数のリブ部材のそれぞれは、内周面の周方向の両側部が上記積層鉄心の外周面に接する内周面形状に形成されており、上記内周面の周方向の両側部が上記積層鉄心の外周面に接している状態で上記積層鉄心に溶接固定されている回転電機の固定子鉄心。 - 上記複数のリブ部材の少なくとも1つのリブ部材の周方向の両側面、又は一方の側面が、上記積層鉄心の軸心を含む平面上に位置する平坦面を有している請求項1記載の回転電機の固定子鉄心。
- 径方向取付位置基準部が、上記複数のリブ部材の少なくとも1つのリブ部材の頂部に形成されている請求項1又は請求項2記載の回転電機の固定子鉄心。
- 上記径方向取付位置基準部は、上記積層鉄心の軸心を中心とする円筒面に接する平坦面である請求項3記載の回転電機の固定子鉄心。
- 上記径方向取付位置基準部は、溝方向を軸方向とするV字状の切り欠きである請求項3記載の回転電機の固定子鉄心。
- 上記複数のリブ部材のそれぞれは、上記積層鉄心の軸方向長さより長く形成されており、軸方向一端が上記積層鉄心の軸方向一端と面一となるよう、又は軸方向の両端が上記積層鉄心から軸方向両側に突出するように、上記積層鉄心に接合されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機の固定子鉄心。
- 位置決め用溝が、上記複数の前記リブ部材のそれぞれの配設位置に対応して上記積層鉄心の外周面に形成されており、
上記複数のリブ部材のそれぞれが、上記位置決め用溝に嵌合した状態で、上記積層鉄心に接合されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機の固定子鉄心。 - 上記複数のリブ部材のそれぞれは、上記積層鉄心に軸方向に不連続に溶接固定されている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の回転電機の固定子鉄心。
- 上記積層鉄心は、帯状の磁性鋼板を螺旋状に積み重ねて円環状に構成されている請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の回転電機の固定子鉄心。
- 上記積層鉄心の軸方向一端に重ねて配置された端板を備え、
上記端板は、上記帯状の磁性鋼板より厚い1枚の円環状の磁性鋼板により構成されている請求項9記載の回転電機の固定子鉄心。 - 上記積層鉄心は、上記複数のティースが、それぞれ、円環状のバックヨーク部の内周面から径方向内方に突出して、周方向に配列してなる内周側鉄心と、上記内周側鉄心に接して上記内周側鉄心の外周側に配設され、上記バックヨーク部と協働して上記バックヨークを構成する円環状の外周側鉄心と、から構成されている請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の回転電機の固定子鉄心。
- 上記内周側鉄心が、周方向に複数に分割されている請求項11記載の回転電機の固定子鉄心。
- 上記外周側鉄心の周方向の剛性が、上記内周側鉄心の周方向の剛性より大きい請求項11又は請求項12記載の回転電機の固定子鉄心。
- 上記外周側鉄心を構成する磁性鋼板の厚みが、上記内周側鉄心を構成する磁性鋼板の厚みより厚い請求項13記載の回転電機の固定子鉄心。
- 上記外周側鉄心を構成する磁性鋼板のケイ素含有量が、上記内周側鉄心を構成する磁性鋼板のケイ素含有量より少ない請求項11又は請求項12記載の回転電機の固定子鉄心。
- 複数のティースが、それぞれ、円環状のバックヨークの内周面から径方向内方に突出して、周方向に配列してなる積層鉄心と、
それぞれ、ボルト挿通部を有し、上記ボルト挿通部のボルト挿通方向を軸方向として、上記積層鉄心の外周面に接合されて、周方向に離間して配設された複数のリブ部材と、を備え、
上記積層鉄心は、上記複数のティースが、それぞれ、円環状のバックヨーク部の内周面から径方向内方に突出して、周方向に配列してなる内周側鉄心と、上記内周側鉄心に接して上記内周側鉄心の外周側に配設され、上記バックヨーク部と協働して上記バックヨークを構成する円環状の外周側鉄心と、から構成され、
上記外周側鉄心の周方向の剛性が、上記内周側鉄心の周方向の剛性より大きい回転電機の固定子鉄心。 - 上記外周側鉄心を構成する磁性鋼板の厚みが、上記内周側鉄心を構成する磁性鋼板の厚みより厚い請求項16記載の回転電機の固定子鉄心。
- 複数のティースが、それぞれ、円環状のバックヨークの内周面から径方向内方に突出して、周方向に配列してなる積層鉄心と、
それぞれ、ボルト挿通部を有し、上記ボルト挿通部のボルト挿通方向を軸方向として、上記積層鉄心の外周面に接合されて、周方向に離間して配設された複数のリブ部材と、を備え、
上記積層鉄心は、上記複数のティースが、それぞれ、円環状のバックヨーク部の内周面から径方向内方に突出して、周方向に配列してなる内周側鉄心と、上記内周側鉄心に接して上記内周側鉄心の外周側に配設され、上記バックヨーク部と協働して上記バックヨークを構成する円環状の外周側鉄心と、から構成され、
上記外周側鉄心を構成する磁性鋼板のケイ素含有量が、上記内周側鉄心を構成する磁性鋼板のケイ素含有量より少ない回転電機の固定子鉄心。 - 上記内周側鉄心が、周方向に複数に分割されている請求項16から請求項18のいずれか1項に記載の回転電機の固定子鉄心。
- 複数のティースが、それぞれ、円環状のバックヨークの内周面から径方向内方に突出して、周方向に配列してなる積層鉄心と、
それぞれ、ボルト挿通部を有する塊状体であり、上記ボルト挿通部のボルト挿通方向を軸方向として、上記積層鉄心の外周面に接合されて、周方向に離間して配設された複数のリブ部材と、を備える回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
上記複数のリブ部材を上記積層鉄心の外周面に接合するリブ部材接合工程と、
上記複数のリブ部材が接合された上記積層鉄心の内周面および外周側の少なくとも一方を切削する切削工程と、を備え、
上記複数のリブ部材は、U字状の柱状体に作製され、
位置決め用溝が、上記積層鉄心の外周面の上記複数のリブ部材が配設される位置のそれぞれに、溝方向を軸方向として、軸方向の一端から他端に至るように形成されており、
上記リブ部材接合工程において、上記複数のリブ部材のそれぞれのU字状の一対の脚部間の間隔が狭まるように弾性変形させた状態で、上記一対の脚部を上記位置決め用溝のそれぞれに挿入し、上記一対の脚部が上記位置決め用溝の底部に接した後、上記一対の脚部の弾性変形を解放して、上記一対の脚部の復元力により上記リブ部材が上記位置決め用溝に固定される回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 複数のティースが、それぞれ、円環状のバックヨークの内周面から径方向内方に突出して、周方向に配列してなる積層鉄心と、
それぞれ、ボルト挿通部を有する塊状体であり、上記ボルト挿通部のボルト挿通方向を軸方向として、上記積層鉄心の外周面に接合されて、周方向に離間して配設された複数のリブ部材と、を備える回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
上記複数のリブ部材を上記積層鉄心の外周面に接合するリブ部材接合工程と、
上記複数のリブ部材が接合された上記積層鉄心の内周面にツールを押し当てて、上記積層鉄心の真円度を矯正する矯正工程と、を備え、
上記複数のリブ部材は、U字状の柱状体に作製され、
位置決め用溝が、上記積層鉄心の外周面の上記複数のリブ部材が配設される位置のそれぞれに、溝方向を軸方向として、軸方向の一端から他端に至るように形成されており、
上記リブ部材接合工程において、上記複数のリブ部材のそれぞれのU字状の一対の脚部間の間隔が狭まるように弾性変形させた状態で、上記一対の脚部を上記位置決め用溝のそれぞれに挿入し、上記一対の脚部が上記位置決め用溝の底部に接した後、上記一対の脚部の弾性変形を解放して、上記一対の脚部の復元力により上記リブ部材が上記位置決め用溝に固定される回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 上記矯正工程に引き続いて行われ、上記ツールが押し当てられた状態で上記積層鉄心を加熱する歪み取り焼鈍工程を備える請求項21記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法。
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