JPH10234159A - 回転電機用鉄心の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋼板の利用率を向上し、磁気歪みの発生部位を
制限しコアの焼鈍を廃止するようにしてコスト面の上昇
を抑え、かつ磁気特性の優れた回転電機の鉄心を提供す
ることである。 【解決手段】所定間隔で長さ方向に配置されたスロット
およびブリッジ部で連絡する多数のティースを有すると
ともに、前記ティースの下端部のみを円弧状にしたティ
ース鉄心部材材を、幅方向に磁気方向性を持つ方向性電
磁鋼板から打ち抜き、一方、前記ティースが嵌合可能な
多数の係止部空間を有するとともに、前記係止部空間の
間に形成された突起部の下端部のみを円弧状にしたコア
バック鉄心部材材を、幅方向に磁気方向性を持つ方向性
電磁鋼板から打ち抜き、前記ティース鉄心部材材および
コアバック鉄心部材材を円形に折り曲げて積層するとと
もに、前記ティース鉄心部材材のティースを前記コアバ
ック鉄心部材材の係止部空間に嵌合し、両者を結合す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機用鉄心の
形成方法、特に誘導電動機に使用する鉄心の有効利用を
図る回転電機用鉄心の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機の鉄心は、薄板の電磁鋼板か
ら丸形の固定子及び回転子鉄心を打抜くと共に、スロッ
トやシャフト穴を打抜いたものを所定の長さだけ積層し
て構成される。そして、一次巻線や二次導体を形成さ
せ、誘導電動機として構成される。この方法ではスロッ
ト部分、シャフト部分及び板材から固定子外周を差し引
いた残部が廃材となり、鋼板の利用率が低いことが知ら
れている。

【０００３】このため、特開平7-298570号公報に記載の
ように、方向性電磁鋼板を用いた螺旋コアが提案されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、方
向性電磁鋼板を用いた螺旋コアで磁気特性の優れた回転
電機の鉄心を構成するものであるが、方向性電磁鋼板は
無方向性電磁鋼板に比べてコストが高くなる。また、螺
旋コアにしたときには、折り曲げ部に磁気歪みが発生す
るのでコアを焼鈍する必要があり、回転電機の鉄心材料
としてはコスト面から適用が難しかった。

【０００５】本発明の目的は、鋼板の利用率を向上し、
磁気歪みの発生個所を限定し、コアの焼鈍を廃止するよ
うにしてコスト面の上昇を抑え、かつ磁気特性の優れた
回転電機の鉄心を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、所定間隔で
長さ方向に交互に配置された複数のスロットおよび複数
のティースを有し、前記ティースの根元部がブリッジ部
により互いに連絡し、前記ティースの根元部端面を円弧
状にしたティース鉄心部材を、幅方向に磁気方向性を持
つ方向性電磁鋼板から打ち抜き、一方、前記ティースの
先端部が嵌合可能な複数の係止部空間を有するととも
に、前記係止部空間の両側に形成されたティース係止部
の根元部および先端部端面を円弧状にしたコアバック鉄
心部材を、幅方向に磁気方向性を持つ方向性電磁鋼板か
ら打ち抜き、前記ティース鉄心部材およびコアバック鉄
心部材を円形に折り曲げて積層するとともに、前記ティ
ース鉄心部材のティースを前記コアバック鉄心部材の係
止部空間に嵌合し、両者を結合することにより達成され
る。

【０００７】本発明によれば、ティース鉄心部材の板材
の特定部位、すなわちティース鉄心部材のティースを連
絡するブリッジ部のみを曲折して円形に成形させるよう
にしている。同様にコアバック鉄心部材も板材の特定部
位、すなわち、ティースが嵌合する係止部空間に対応す
る部位のみを折り曲げて円形に成形している。

【０００８】したがって、磁気歪みが発生する部位がス
ロット漏れ磁束の通路となってスロット漏れ磁束が減少
し、かつ磁気歪みによる損失増加が少なくなる。その結
果、焼鈍を廃止できるので、コスト面の上昇を抑え、か
つ磁気特性の優れた回転電機の鉄心が得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１な
いし図１５を用いて説明する。

【００１０】図１は本発明の一実施例を説明するための
固定子鉄心の形状を示すもので、固定子鉄心１は、固定
子ティース鉄心部材２と、固定子ティース鉄心部材２が
内側に嵌合、結合される固定子コアバック鉄心部材３と
からなっている。固定子ティース鉄心部材２には、多数
の固定子スロット４、固定子ティース５が交互に形成さ
れている。

【００１１】固定子鉄心１の材料には、幅方向に磁気方
向性を持つ方向性電磁鋼板が用いられる。固定子ティー
ス鉄心部材２と固定子コアバック鉄心部材３は、直線状
に方向性電磁鋼板である板材から打ち抜かれ、特定部位
を折り曲げて円形に成形された後、必要な厚さに積層さ
れる。このために、固定子ティース合わせ面６、固定子
コアバック合わせ面７が生じる。固定子ティース鉄心部
材２および固定子コアバック鉄心部材３は、１枚ずつ積
層しても良いし、連続して螺旋状に積層しても良い。

【００１２】図２は、固定子ティース鉄心部材２の展開
した打抜き形状を示すもので、図１と同一物は同一符号
を付してある。固定子ティース鉄心部材２は、固定子ス
ロット４の下部（奥部）に位置するブリッジ部９、根元
部端面１０をあらかじめティース鉄心部材２の内径に合
わせて円弧状にした固定子ティース５、固定子ティース
根元部端面１０に設けた円弧状に凹んだ空間部１２、固
定子ティース５の先端部に設けられ固定子コアバック鉄
心部材３と嵌合する固定子係止部１３を有し、幅方向に
方向性８を持つ方向性電磁鋼板製の板材１１から打ち抜
く。固定子ティース５および固定子スロット４は、所定
の間隔で長さ方向に交互に多数並び、各々の固定子ティ
ース５はブリッジ部９により根元部分２Ａ、２Ｂで互い
に連絡されている。固定子ティース５の方向は、方向性
電磁鋼板の方向８と一致している。

【００１３】図に示すように、同形状の固定子ティース
鉄心部材２を、各々の固定子スロット４内に固定子ティ
ース５が挿入した状態になるように上下方向からに向き
合わせ、電磁鋼板１１から打抜くと、廃材となるのは固
定子スロット４の空間から固定子ティース５の面積を差
し引いた部分と、固定子スロット４の底部、すなわち、
固定子ティース５の根元部端面１０の空間部１２のみと
なる。

【００１４】図３は、本発明の一実施例である固定子テ
ィース鉄心部材２の曲げ状況を示すもので、固定子ティ
ース鉄心部材２を円形に成形（螺旋コア）するための治
具１４の一部を示している。

【００１５】固定子ティース鉄心部材２を治具１４の外
周に沿って円形に成形すると、固定子スロット４の空間
が広がるように変形するのはブリッジ部９のみであり、
これを順次行うと図１に示した固定子ティース鉄心部材
２が得られる。

【００１６】図４に本発明の一実施例である固定子ティ
ース鉄心部材２の積層状況を示す。固定子ティース鉄心
部材２を積層したときの合わせ面６は、６１、６２、６
３、６４・・・・のように１ティースづつ移動している
ので、各ティースの特性は均一になり、合わせ面６のギ
ャップが磁気特性に与える影響を無視できる。

【００１７】図５に本発明の一実施例の固定子コアバッ
ク鉄心部材３の打抜き形状を示す。固定子コアバック鉄
心部材３は、固定子ティース５の先端に設けた固定子係
止部１３が嵌合する固定子係止部空間１５と、固定子テ
ィース係止部１６が交互に多数配列したもので、それを
方向性電磁鋼板１７から打ち抜く。

【００１８】この固定子コアバック鉄心部材３には、固
定子コアバック１８、固定子ティース係止部１６の根元
部端面に形成した円弧部１９、固定子コアバック直線部
２０、固定子ティース係止部１６の先端部に形成した円
弧部２１、固定子コアバック直線部２０上に形成される
空間部２２が設けられている。固定子コアバック鉄心部
材３を電磁鋼板１７から打抜き、円形に成形する際に廃
材となるのは、空間部２２と固定子係止部空間１５のみ
である。

【００１９】図６は、本発明の一実施例の固定子コアバ
ック鉄心部材３の曲げ状況を示すもので、固定子コアバ
ック鉄心部材３を円形に成形（螺旋コア）するときの治
具２３の一部が示されている。

【００２０】固定子コアバック鉄心部材３を治具２３の
外周に沿って円形に成形すると、係止部空間１５の入口
部が狭くなるように変形するのは固定子コアバック１８
のみであり、これを順次行うと図１に示した固定子コア
バック鉄心部材３が得られる。また、固定子係止部空間
１５の上部（奥部）Ａは円弧状となる。

【００２１】図７は、本発明の一実施例を説明するため
の固定子コアバック鉄心部材３の積層状況を示す図であ
る。固定子コアバック鉄心部材３を積層したときの合わ
せ面７は、７１、７２、７３、７４・・・・のように１
スロットづつ移動しているので、各スロットの特性は均
一となり、合わせ面７のギャップが磁気特性に与える影
響を無視できる。

【００２２】次に、固定子ティース鉄心部材２の固定子
スロット４内に巻線を施した後、固定子コアバック鉄心
部３の固定子係止部空間１５に固定子ティース鉄心部材
２の固定子係止部１３が合致するように嵌め込んで組み
立てれば固定子が完成する。

【００２３】図８は本発明の一実施例を説明するための
回転子鉄心の形状を示す図である。回転子鉄心２４は、
回転子ティース鉄心部材２５、回転子コアバック鉄心部
材２６、回転子スロット２７、回転子コアバック鉄心部
材２６に嵌合結合する回転子ティース２８、回転子ティ
ース合わせ面２９、回転子コアバック合わせ面３０から
なっている。

【００２４】図において、回転子鉄心２４は方向性電磁
鋼板を用い、回転子ティース鉄心部材２５と回転子コア
バック鉄心部材２６を板材から特定部位を折り曲げて円
形に成形させているため、回転子ティース合わせ面２
９、回転子コアバック合わせ面３０が生じる。

【００２５】図９は、本発明の一実施例を説明するため
の回転子ティース鉄心部材２４の打抜き形状を示す図
で、図８と同一物は同一符号を付してある。

【００２６】回転子ティース鉄心部材２４は、先端部３
６をあらかじめ回転子ティース鉄心部材２の外径に合わ
せて円弧状にした回転子ティース２８、回転子スロット
２７の奥部に位置し、回転子ティース２８の根元部分を
互いに連結する回転子ブリッジ部３３を備えている。

【００２７】回転子ティース２８の先端部３６は、あら
かじめ回転子コアバック鉄心部材２６の外径に合わせて
円弧に形成されるとともに、回転子コアバック鉄心部材
２６と嵌合する回転子係止部３７を有している。一方、
回転子ティース２８根元部分１０には空間部３５を持っ
ている。上記のような回転子ティース鉄心部材２４を、
幅方向に方向性をもつ方向性電磁鋼板３１から打ち抜
く。

【００２８】図に示すように、二つの回転子ティース鉄
心部材２５を上下方向から向き合わせて、各々の回転子
スロット２７に回転子ティース２８が互いに位置するよ
うに電磁鋼板３１から打抜くと、廃材となるのは回転子
スロット２７の空間から回転子ティース２８の面積を差
し引いた部分と、回転子スロット上部の空間部３５のみ
となる。

【００２９】図１０は、本発明の一実施例である回転子
ティース鉄心曲げ状況を示す図で、回転子ティース鉄心
部材２５を円形に成形（螺旋コア）するときの治具３８
の一部が示されている。回転子ティース鉄心部材２５を
治具３８の外周に沿って円形に成形すると、回転子スロ
ット２７の空間が狭くなるように変形するのは回転子ブ
リッジ３３のみであり、これを順次行うと図８に示した
回転子ティース鉄心部材２５が得られる。

【００３０】図１１は、この回転子ティース鉄心２５の
積層状況を示す。回転子ティース鉄心部材２５を積層し
たときの合わせ面２９は、２９１、２９２、２９３、２
９４・・・・のように１ティースづつ移動しているの
で、各ティースの特性は均一化し、合わせ面２９のギャ
ップが磁気特性に与える影響を無視できる。

【００３１】図１２は、本発明の回転子コアバック鉄心
の打抜き形状を示す図である。回転子コアバック鉄心部
材２６は、回転子係止部空間４３、回転子ティース係止
部４２、方向性電磁鋼板３９、回転子コアバック４０、
回転子コアバック円弧部４４、回転子コアバック直線部
４５、回転子ティース係止部４２の円弧部４１、電磁鋼
板３９から回転子コアバク鉄心部材２６を打抜いたとき
に廃材となる空間部４６を備えている。図に示すよう
に、回転子コアバック鉄心部材２６を電磁鋼板３９から
打抜くと、廃材となるのは空間部４６と回転子係止部空
間４３のみとなる。

【００３２】図１３は、本発明の一実施例に係る回転子
コアバック鉄心曲げ状況を示すもので、回転子コアバッ
ク鉄心部材２６を円形に成形（螺旋コア）するときの治
具４７の一部が示されている。回転子コアバック鉄心部
材２６を治具４７の外周に沿って円形に成形すると、回
転子係止部空間４３が広くなるように変形するのは回転
子コアバック４０のみであり、これを順次行うと図８に
示した回転子コアバック鉄心部材２６が得られる。ま
た、回転子係止部空間４３の奥部Ｂは円弧状となる。

【００３３】図１４に本発明の一実施例に係る回転子コ
アバック鉄心の積層状況を示す。回転子コアバック鉄心
部材２６を積層したときの合わせ面３０は、３０１、３
０２、３０３、３０４・・・・のように１スロットづつ
移動しているので、合わせ面３０のギャップが磁気特性
に与える影響を無視できる。

【００３４】次に、回転子ティース鉄心部材２５の回転
子係止部３７を回転子コアバック鉄心部材２６の回転子
係止部空間４３に嵌め込み合致するように組み立てれば
回転子鉄心が完成する。そして、回転子ティース鉄心部
材２５の回転子スロット２７内に導体を形成すれば回転
子が完成する。

【００３５】図１５は本発明の一実施例に係る鉄心合わ
せ面形状を示す。図に示すように、合わせ面６（７、２
９、３０）には、段差部４８が設けられ、鉄心を螺旋コ
アに成形したとき、段差部４８が係止部となって螺旋コ
アの変形を防止するので、コアの積層が容易となる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
固定子もしくは回転子鉄心をティース鉄心部材とコアバ
ック鉄心部材に分割し、一方のティース鉄心部材のスロ
ット位置にもう一方のティース鉄心部材のティースを配
置して打抜くことにより、スロット部の廃材を減少さ
せ、シャフト部の廃材を廃止することができる。

【００３７】また、ティース鉄心部材の板材の特定部
位、すなわち固定子ティース鉄心部材のスロット下部あ
るいは固定子ティース鉄心部材のスロット上部を曲折し
て円形に成形させるようにしているので、磁気歪みが発
生する部位がスロット漏れ磁束の通路となってスロット
漏れ磁束が減少し、かつ磁気歪みによる損失増加が少な
くなる。この結果、コスト高の方向性電磁鋼板を使用し
ても廃材が少ないのでコスト増加を避け、かつ焼鈍を廃
止できるので、コスト面の上昇を抑え、かつ磁気特性の
優れた回転電機の鉄心を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る固定子鉄心形状
である。

【図２】図２に本発明の一実施例に係る固定子ティース
鉄心打抜き形状である。

【図３】図３に本発明の一実施例に係る固定子ティース
鉄心曲げ状況である。

【図４】図４に本発明の一実施例に係る固定子ティース
鉄心積層状況である。

【図５】図５に本発明の一実施例に係る固定子コアバッ
ク鉄心打抜き形状である。

【図６】図６に本発明の一実施例に係る固定子コアバッ
ク鉄心曲げ状況である。

【図７】図７に本発明の一実施例に係る固定子コアバッ
ク鉄心積層状況である。

【図８】図８は本発明の一実施例に係る回転子鉄心形状
である。

【図９】図９に本発明の一実施例に係る回転子ティース
鉄心打抜き形状である。

【図１０】図１０に本発明の一実施例に係る回転子ティ
ース鉄心曲げ状況である。

【図１１】図１１に本発明の一実施例に係る回転子ティ
ース鉄心積層状況である。

【図１２】図１２に本発明の一実施例に係る回転子コア
バック鉄心打抜き形状である。

【図１３】図１３に本発明の一実施例に係る回転子コア
バック鉄心曲げ状況である。

【図１４】図１４に本発明の一実施例に係る回転子コア
バック鉄心積層状況である。

【図１５】図１５は本発明の一実施例に係る鉄心合わせ
面形状である。

【符号の説明】

１…固定子鉄心、２…固定子ティース鉄心部材、３…固
定子コアバック鉄心部材、４…固定子スロット、５…固
定子ティース、６…固定子ティース合わせ面、７…固定
子コアバック合わせ面、８…方向性電磁鋼板の方向性、
９…ブリッジ部、１０…固定子ティース下部、１１…電
磁鋼板、１２…空間部、１３…固定子係止部、１４…固
定子コアバック鉄心部材、１５…固定子係止部空間、１
６…固定子係止部空間、１７…方向性電磁鋼板、１８…
固定子コアバック、１９…固定子コアバック円弧部、２
０…固定子コアバック直線部、２１…固定子ティース係
止部の円弧部、２２…空間部、２３…治具、２４…回転
子鉄心、２５…回転子ティース鉄心部材、２６…回転子
コアバック鉄心部材、２７…回転子スロット、２８…回
転子ティース、２９…回転子ティース合わせ面、３０…
回転子コアバック合わせ面、３１…方向性電磁鋼板、３
２…回転子ティース上部、３３…回転子ブリッジ部、３
４…方向性電磁鋼板の方向性、３５…空間部、３６…回
転ティース下部、３７…回転子係止部、３８…治具、３
９…方向性電磁鋼板、４０…回転子コアバック、４１…
円弧部、４２…回転子ティース係止部、４３…回転子係
止部空間、４４…回転子コアバック円弧部、４５…回転
子コアバック直線部、４６…空間部、４７…治具、４８
…合わせ面の段差部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 身佳 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 佐藤 和雄 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 妹尾 正治 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定間隔で長さ方向に交互に配置された
   複数のスロットおよび複数のティースを有し、前記ティ
   ースの根元部がブリッジ部により互いに連絡し、前記テ
   ィースの根元部端面を円弧状にしたティース鉄心部材
   を、幅方向に磁気方向性を持つ方向性電磁鋼板から打ち
   抜き、一方、前記ティースの先端部が嵌合可能な複数の
   係止部空間を有するとともに、前記係止部空間の両側に
   形成されたティース係止部の根元部および先端部端面を
   円弧状にしたコアバック鉄心部材を、幅方向に磁気方向
   性を持つ方向性電磁鋼板から打ち抜き、前記ティース鉄
   心部材およびコアバック鉄心部材を円形に折り曲げて積
   層するとともに、前記ティース鉄心部材のティースを前
   記コアバック鉄心部材の係止部空間に嵌合し、両者を結
   合することを特徴とする回転電機用鉄心の形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ティース鉄心部
   材の折り曲げる部位を前記ティース間に構成されるスロ
   ットの下部のみとし、前記コアバック鉄心部材の折り曲
   げる部位を前記係止部空間が設けられた部分のみとした
   回転電機用鉄心の形成方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記ティース鉄心部
   材の特定部位を曲折したとき、及び前記コアバック鉄心
   部の特定部位を曲折したときの合わせ面に段差を設けた
   回転電機用鉄心の形成方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記ティース鉄心部
   の特定部位を曲折したとき、及び前記コアバック鉄心部
   の特定部位を曲折したときの合わせ面を円周方向にずら
   し、鉄心積層毎に一致させないようにした回転電機用鉄
   心の形成方法。
5. 【請求項５】 請求項１において、同形上の二つの前記
   ティース鉄心部材を向き合わせて、各々のスロット内に
   ティースが互いに位置するように電磁鋼板３１から打抜
   く回転電機用鉄心の形成方法。