JPWO2012114428A1 - 回転電機のユニットコア - Google Patents

Abstract

直径の異なる回転電機を製造する場合に、新規に金型を作る必要がなく、製造コストが低い回転電機を提供する。回転電機のユニットコア１は、湾曲可能につなげられた複数のティースコア１１を備える。ティースコアそれぞれのコアバック部１７は、複数の曲率を有している。

Description

本発明は、回転電機のユニットコアに関するものである。

従来の分割コアを有する回転電機のステータコア構造としては、例えば、特許文献１（特許第３０１７０８５号公報）および特許文献２（特許第３３７９４６１号公報）に開示されたものがある。これらに開示の技術では、ユニットコアが、複数のティースコアが一体的に連結された状態で金型から取り出される。次に、複数のティースコアが直線状に連結されている状態もしくは逆円弧状に反らされた状態で各ティースに集中的に巻線を施した後、ユニットコアを丸く変形させて、ユニットコアをフレームに焼き嵌め固定している。

しかしながら、上述した従来のユニットコアの構造においては、コア直径が異なる回転電機を製造する場合、新規に金型を作る必要があり、製造コストが高いという問題があった。

特許第３０１７０８５号公報 特許第３３７９４６１号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、新規に金型を作ることを強いられずに、コア直径の異なる回転電機を製造することができる、回転電機のユニットコアを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明は、湾曲可能につなげられた複数のティースコアを備えた回転電機のユニットコアであって、前記ティースコアそれぞれのコアバック部は、複数の曲率を有している。

本発明のユニットコアによれば、直径の異なる回転電機を製造する場合に、新規に金型を作る必要がなく、製造コストが低い回転電機を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る回転電機のティースコアを示す図である。 複数のティースコアが連結されたユニットコアを示す図である。 図２のティースコアを含むステータの組立図である。 図２のユニットコアの金型レイアウトを示す図である。 実施の形態１に関し、より小径の構成に関する図１と同態様の図である。 実施の形態１に関し、より小径の構成に関する図２と同態様の図である。 実施の形態１に関し、より小径の構成に関する図３と同態様の図である。 実施の形態１に関し、より小径の構成に関する図４と同態様の図である。 実施の形態１に関し、より小径の構成に関する、スリット部近傍を示す図である。 実施の形態２のユニットコアに関し、ティースコア間の合わせ部が一方向を指向している配列パターンを示す図である。 ティースコア間の合わせ部が図１０と逆方向を指向している配列パターンを示す図である。 実施の形態２に関し、隣り合うティースコアの連結部近傍を示す図である。 実施の形態２に関し、より小径の構成に関する図１０と同態様の図である。 実施の形態２に関し、より小径の構成に関する図１１と同態様の図である。 実施の形態２に関し、より小径の構成に関する図１２と同態様の図である。

以下、本発明に係る回転電機の分割コアの実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る回転電機のティースコアを示す図である。図２は、複数のティースコアが連結されたユニットコアを示す図である。図３は、図２のティースコアを含むステータの組立図である。回転電機のユニットコア１は、湾曲可能につなげられた複数のティースコア１１を備えている。ユニットコア１は、当該ユニットコア１を一つ以上用いることで回転電機のステータを構成するものである。

ティースコア１１はそれぞれ、ベース部１３と、ティース部１５とを有している。本実施の形態では、ユニットコア１を構成する複数のティースコア１１が全て、ワンピースとして構成されている。

各ティース部１５は、対応するベース部１３におけるステータ径方向の内側から延びている。各ティースコア１１は、ベース部１３におけるティース部１５との反対側に位置したコアバック部１７を有している。ティースコア１１のそれぞれのコアバック部１７は、複数の曲率を有している。

コアバック部１７のそれぞれは、第１の曲部として一つの第１円弧部１ａと、第２の曲部としての一対の第２円弧部１ｂとを含んでいる。この一つの第１の曲部と、一対の第２の曲部とは、曲率が異なっている。第２円弧部１ｂの曲率は、第１円弧部１ａの曲率よりも大きくなっており、すなわち、第１円弧部１ａの曲率半径Ｒ１＞第２円弧部１ｂの曲率半径Ｒ２となっている。

第１円弧部１ａ及び第２円弧部１ｂはともに、ティース部１５と反対方向すなわちステータ径方向の外側に向けて突出するように曲っている。また、一対の第２円弧部１ｂは、一つの第１円弧部１ａの両側に振り分けて配置されている。より大きな視点で述べると、各コアバック部１７は、第１円弧部１ａ及び第２円弧部１ｂを含んだ全体がティース部１５と反対方向に突出するように曲っており、ティース部１５を中心として左右対称的に構成されている。

このような構成を有するユニットコア１は、図４に示されるような金型１９で打ち抜かれて、図２のように複数のティースコア１１が連結された一体の状態のコア片を積層して形成される。その後、ユニットコア１が図２に示されるような直線状のままの状態で、各ティース部１５に巻線２を巻きつけるか、もしくは、隣り合うティース先端を図２の状態よりも広げるようにユニットコア１を逆円弧状に反らせた状態で、各ティース部１５に巻線２を巻きつけ、その後、ユニットコア１を図３のように円弧状に変形させる。さらに、その後、円弧状のユニットコア１を、焼き嵌めにより、フレーム３に対して固定するか、あるいは、治具を用いコアバック部においてフレーム３に対し溶接固定する。焼き嵌めでは、コアバック部の少なくとも何れかの円弧部がフレームに当接され、溶接では、コアバック部の少なくとも何れかの円弧部が治具に当接される。

本実施の形態では、図３に示されるように、６つのユニットコア１を円環状になるようにつなぎあわせることで、一つのステータ１００を構成し、したがって、第１円弧部１ａの曲率半径Ｒ１による仮想円弧も、６つ合わせることで一つの円（直径Ｄ１の円）を構成する。よって、第１円弧部１ａの曲率も、そのような曲率に設定されている。

円環状のフレーム３の内径Ｄ１は、曲率半径Ｒ１である第１円弧部１ａと当接して固定される。ユニットコア１が円弧状に変形された時に、隣り合うティース部１５同士は、スリット部１ｃ同士が当接されることで磁路を形成する。スリット根元部１ｄは変形時に破損しないように円状に構成されている。

さらに、本実施の形態１に関し、上述した図１〜図４の態様よりも、ステータの直径が小さい回転電機に向けたユニットコア１’の構成について説明する。図５、図６、図７及び図８はそれぞれ、前述の図１、図２、図３及び図４と同態様の図である。また、図９は、このようなより小径のユニットコアにおけるスリット部近傍を示す図である。

より小径のユニットコア１’においても、コアバック部１７が、一つの曲率半径Ｒ１の第１円弧部１ａと、曲率半径Ｒ２の二つの第２円弧部１ｂとが設けられていることは同様である。前述のユニットコア１と、より小径のユニットコア１’との相違は、ユニットコア１’のスリット部１ｅの延びる角度方向が、ユニットコア１のスリット部１ｃの延びる角度方向と異なることである。すなわち、図９に最もよく示されているように、隣り合うスリット部１ｅの間が、前述のスリット部１ｃの間よりも広く開いている。また、同様に、ユニットコア１’における両端のティースコア１１の当接用端部１ｅ’の延びる角度方向も、ユニットコア１における当接用端部１ｃ’の角度方向と異なっている。

このようなより小径のユニットコア１’は、図９のＡ部に相当する金型のダイ及びパンチ（図示せず）を交換することにより、スリット部１ｃがスリット部１ｅに変更されたものとして、製造することができる。また、ユニットコア１’における当接用端部１ｅ’も、金型のダイ及びパンチ（図示せず）を交換することにより、当接用端部１ｃ’から変更されたものとして得られる。

このようなより小径のユニットコア１’の場合も、ユニットコア１と同様な手順・工法で、図７に示されるようなステータ１００が最終的に得られる。ただ、図７の態様では、４つのユニットコア１’を円環状になるようにつなぎあわせることで、一つのステータ１００を構成し、円環状のフレーム３の内径Ｄ２（Ｄ２＜Ｄ１）は、曲率半径Ｒ２である第２円弧部１ｂと当接して固定される。したがって、第２円弧部１ｂの曲率半径Ｒ２による仮想円弧も、４つ合わせることで一つの円（直径Ｄ２の円）を構成する。すなわち、第２円弧部１ｂの曲率も、そのような曲率に設定されていた。

このように本実施の形態１のユニットコアによれば、ティースコアそれぞれのコアバック部に複数の曲率が設けられているので、円形にするのに使用するユニットコアの数を変更し、ユニットコアが設けられる対象の内側にあてがうコアバック部の円弧部を変更することで、複数の直径のコアの構成に対応することができる。よって、直径の異なる回転電機に対して、金型を新規に製作することなく、部分的な変更だけで済むので、金型コストの低減が可能であり、ひいては低コストで回転電機を製造することができる。

実施の形態２．
本実施の形態２のユニットコアは、複数のティースコアが、ワンピースではなく関節部で連結されている点が上記実施の形態１と異なり、他の部分については実施の形態１と同様であるものとする。図１０及び図１１は共に、本実施の形態２に関するユニットコアを積層により構成するコア片を示す図であり、より詳細には、図１０は、ティースコア間の合わせ部が一方向を指向している配列パターンを示し、図１１は、ティースコア間の合わせ部が逆方向を指向している配列パターンを示す。また、図１２は、隣り合うティースコアの連結部近傍を示す図である。

本実施の形態２のユニットコア５のティースコア５１それぞれのコアバック部１７にも、曲率半径Ｒ１の一つの第１円弧部１ａと、曲率半径Ｒ２の二つの第２円弧部１ｂとが含まれている。ユニットコア５は、刃物によって図１０のパターンに打ち抜かれたものと図１１のパターンに打ち抜かれたものとを向きが交互になるように積層することによって、得られる。上記の積層を経て形成されたユニットコア５では、隣り合うティースコア５１は関節部５３によって連接されており、すなわち、隣り合うティースコア５１同士はダボ部分５ｄによって相互に回動可能に連結されている。

このようなユニットコア５においても、ユニットコア１の場合と同様、直線状のままの状態で、各ティース部１５に巻線２を巻きつけるか、もしくは、隣り合うティース先端を広げてユニットコア５を逆円弧状に反らせた状態で、各ティース部１５に巻線２を巻きつけ、その後、ユニットコア５を円弧状に変形させる。さらに、その後、円弧状のユニットコア１を、焼き嵌め又は溶接によってフレーム３に対して固定する。

本実施の形態２でも、６つのユニットコア５を円環状になるようにつなぎあわせることで、一つのステータ１００を構成し、したがって、第１円弧部１ａの曲率半径Ｒ１による仮想円弧も、６つ合わせることで一つの円（直径Ｄ１の円）を構成する。フレーム３には、曲率半径Ｒ１である第１円弧部１ａが当接される。また、ユニットコア５においても、ユニットコア５が円弧状に変形された時に、隣り合うティース部１５同士は、スリット部５ｃ同士が当接されることで磁路が形成される。

本実施の形態２に関しても、上述した図１０〜図１２の態様よりも、ステータの直径が小さい回転電機に向けたユニットコア５’の構成について説明する。図１３〜図１５はそれぞれ、前述の図１０〜図１２と同態様の図である。

より小径のユニットコア５’では、図１５に示されるように、ユニットコア５’のスリット部５ｅの延びる角度方向が、ユニットコア５のスリット部５ｃの延びる角度方向と異なり、隣り合うスリット部５ｅの間が、前述のスリット部５ｃの間よりも広く開いている。また、同様に、ユニットコア５’における両端のティースコア５１の当接用端部５ｅ’の延びる角度方向も、ユニットコア５における当接用端部５ｃ’の角度方向と異なっている。

このようなより小径のユニットコア５’は、図１５のＢ部に相当する金型のダイ及びパンチ（図示せず）を交換することにより、スリット部５ｃがスリット部５ｅに変更されたものとして、製造することができる。また、ユニットコア５’における当接用端部５ｅ’も、金型のダイ及びパンチ（図示せず）を交換することにより、当接用端部５ｃ’から変更されたものとして得られる。

このようなより小径のユニットコア５’の場合も、４つのユニットコア５’を円環状になるようにつなぎあわせることで、一つのステータ１００を構成し、第２円弧部１ｂの曲率半径Ｒ２による仮想円弧も、４つ合わせることで一つの円（直径Ｄ２の円）を構成する。円環状のフレーム３は、曲率半径Ｒ２である第２円弧部１ｂと当接される。

このように本実施の形態２のユニットコアによっても、ティースコアそれぞれのコアバック部に複数の曲率が設けられているので、円形にするのに使用するユニットコアの数を変更し、ユニットコアが設けられる対象の内側にあてがうコアバック部の円弧部を変更することで、複数の直径のコアの構成に対応することができる。よって、直径の異なる回転電機に対して、金型を新規に製作することなく、部分的な変更だけで済む。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

上記実施の形態では、各コアバック部は、一つの第１の曲部と、二つの第２の曲部だけから構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。よって、各コアバック部は、少なくとも一つの第１の曲部と、少なくとも一つの第２の曲部とを含んでいればよく、３種類以上の曲率を有していてもよく、それによって、３種類以上の直径の回転電機を低コストで製造するようにすることもできる。また、第１の曲部、第２の曲部の数や位置は、適宜改変することができる。

上記実施の形態では、６個のティースコアが一体的に連結された金型レイアウトで説明したが、本発明は、それ以外の個数のティースコアが連結された金型レイアウトで実施することもでき、例えば９個や１２個などのティースコアが連結された金型にも適用できる。

また、上記実施の形態では、複数の円弧状に曲げられたユニットコアをつなげることでステータを構成していたが、本発明はこれに限定されず、必要なティースコアを全て含む一つのユニットコアを円環状に曲げることでステータを構成する態様も含む。

１，１’，５，５’ ユニットコア、 １ａ 第１円弧部、 １ｂ 第１円弧部、１ｃ，５ｃ スリット部、 １ｃ’，５ｃ’ 当接用端部、 １ｄ スリット根元部、１ｅ，５ｅ スリット部、 １ｅ’，５ｅ’ 当接用端部、２ 巻線、 ３、フレーム、１１，５１ ティースコア。１００ ステータ。

Claims (5)

1. 湾曲可能につなげられた複数のティースコアを備えた回転電機のユニットコアであって、
   前記ティースコアそれぞれのコアバック部は、複数の曲率を有している
   回転電機のユニットコア。
2. 前記ティースコアはそれぞれ、ベース部と、ティース部とを有しており、
   前記コアバック部は、前記ベース部における前記ティース部との反対側に位置しており、
   前記コアバック部のそれぞれは、少なくとも一つの第１の曲部と、少なくとも一つの第２の曲部とを含み、
   前記第１の曲部と前記第２の曲部とは曲率が異なっており、
   前記第１の曲部及び前記第２の曲部はともに、前記ティース部と反対方向に突出している
   請求項１の回転電機のユニットコア。
3. 前記第１の曲部は一つ形成され、前記第２の曲部は一対形成されており、
   前記一対の第２の曲部の曲率は、前記第１の曲部の曲率よりも大きく、
   前記一対の第２の曲部は、前記第１の曲部の両側に振り分けて配置されている
   請求項２の回転電機のユニットコア。
4. ワンピースとして構成された複数の前記ティースコアが含まれる請求項１乃至３の何れか一項の回転電機のユニットコア。
5. 関節部で連接された複数の前記ティースコアが含まれる請求項１乃至３の何れか一項の回転電機のユニットコア。

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