JPWO2014162354A1 - Stator core of rotating electrical machine and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
略中空円板状の鉄心抜板5を複数枚積層し固着し、略中空円筒状とした回転電機の固定子鉄心において、各鉄心抜板5の円形外周上に90°、90°、60°、60°、60°の間隔の不等ピッチで複数の直線切り欠き2を設け、さらに等間隔の固定子スロット6を設け、各鉄心抜板5を1枚ごとに各直線切り欠き2間の角度である90°と60°の公約数に当たる角度であり、かつ固定子スロット6の間隔の倍数の角度ずつ回転させて積層する。In a stator core of a rotating electrical machine in which a plurality of substantially hollow disk-shaped iron cores 5 are stacked and fixed to form a substantially hollow cylindrical shape, 90 °, 90 °, 60 ° on the circular outer periphery of each core core 5 A plurality of straight cutouts 2 are provided at unequal pitches at intervals of 60 ° and 60 °, further, stator slots 6 are provided at regular intervals, and each core punching plate 5 is placed between the straight cutouts 2 one by one. The angles are equivalent to common divisors of 90 ° and 60 °, and the layers are rotated by an angle that is a multiple of the interval between the stator slots 6.
Description
この発明は、回転電機の固定子鉄心、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a stator core of a rotating electrical machine and a method for manufacturing the same.
回転電機の固定子鉄心は、一般に厚さ0.35〜0.6mmの帯状電磁鋼板を所要の形状で打抜き、これを積層して構成される。この鉄心には磁束が流れるが、その断面積が均一となるよう(磁束密度が一定となるよう)、鉄心外径は円形状であることが理想的である。しかしながら、鉄心抜板の使用量が多い場合には、生産性を上げるために、帯状電磁鋼板からの打ち抜きを2列に格子状に配置して同時に行うことがある。この際に、電磁鋼板の使用量を削減すべく、隣り合う鉄心抜板の中心間距離を鉄心抜板の直径よりも若干近づけるように、90°の等ピッチで4ヶ所の直線切り欠きを設けていた。この直線切り欠きは製造上必要なものでもなく、材料費との兼ね合いから設けられるものであるが、この直線切り欠きがある箇所では磁束密度が高くなり、特性が悪化する要因となる。従来の回転電機においては、直線切り欠きが等ピッチで配置される前提で、360°を直線切り欠きの個数より大きい整数で除した角度にて鉄心抜板を回転させながら回し積みすることで、直線切り欠きを固定子鉄心の円周上に均等に分布させ磁束密度を均一化していた(特許文献1参照)。 A stator iron core of a rotating electrical machine is generally formed by punching a strip-shaped electrical steel sheet having a thickness of 0.35 to 0.6 mm in a required shape and laminating them. Although the magnetic flux flows through the iron core, the outer diameter of the iron core is ideally circular so that the cross-sectional area is uniform (the magnetic flux density is constant). However, when a large amount of iron core punch is used, in order to increase productivity, punching from the strip-shaped electrical steel sheet may be arranged in two rows in a grid and performed simultaneously. At this time, in order to reduce the amount of electromagnetic steel sheet used, four straight notches are provided at an equal pitch of 90 ° so that the distance between the centers of adjacent iron cores is slightly closer than the diameter of the iron cores. It was. This straight notch is not necessary for manufacturing and is provided in consideration of the material cost. However, the magnetic flux density is increased at the location where the straight notch is present, which causes deterioration of characteristics. In the conventional rotating electrical machine, on the premise that the linear notches are arranged at an equal pitch, by rotating and rotating the core punched plate at an angle obtained by dividing 360 ° by an integer larger than the number of the linear notches, The linear notches were evenly distributed on the circumference of the stator core to make the magnetic flux density uniform (see Patent Document 1).
しかし、さらに歩留まりの改善を図る場合には、直線切り欠きが不等ピッチで発生する場合がある。この場合、従来のように直線切り欠きの個数より大きい整数にて360°を除して角度を求め、この角度で鉄心抜板を回し積みすると、直線切り欠きが固定子鉄心の円周上に均等に分布せず、磁束密度が均一にならないという問題がある。 However, when further improving the yield, straight cutouts may occur at unequal pitches. In this case, the angle is obtained by dividing 360 ° by an integer larger than the number of straight notches as in the prior art, and when the iron core punches are rotated and stacked at this angle, the straight notches are placed on the circumference of the stator core. There is a problem that the magnetic flux density is not evenly distributed.
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、鉄心抜板に配置する直線切り欠きが不等ピッチに配置された場合でも、固定子鉄心の磁束密度を均一化することで、製品性能の悪化を防止することができる回転電機の固定子鉄心を得ることである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and even when the linear cutouts arranged on the core punching plate are arranged at unequal pitches, the magnetic flux density of the stator core is made uniform. It is to obtain a stator core of a rotating electrical machine that can prevent deterioration of product performance.
この発明にかかる固定子鉄心においては、抜板に直線切り欠きを不等ピッチで設け、この抜板を円周方向に不等ピッチの公約数となる角度ずつ回転させながら積層するものである。 In the stator iron core according to the present invention, the cutout plates are provided with linear notches at unequal pitches, and the cutout plates are laminated while being rotated in the circumferential direction by an angle that is a common divisor of the unequal pitches.
この発明は、抜板に直線切り欠きを不等ピッチで設け、この抜板を円周方向に不等ピッチの公約数となる角度ずつ回転させながら積層することにより、固定子鉄心の円周上に直線切り欠きが均等に分布し、磁束密度が均一化され特性を向上することができる。 The present invention provides a circumferential notch on the stator core by providing straight notches on the punched plate at unequal pitches, and laminating the punched plates while rotating them in the circumferential direction at an angle that is a common divisor of the unequal pitch. The straight cutouts are evenly distributed, the magnetic flux density is made uniform, and the characteristics can be improved.
実施の形態1.
図1は、回転電機の固定子鉄心の鉄心抜板1の材料取りを示す図である。鉄心抜板1は、長方形状で厚さ0.35〜0.6mm程度の帯状電磁鋼板3から打ち抜く。帯状電磁鋼板3から鉄心抜板1を打ち抜いた残りは、廃却部分4である。帯状電磁鋼板3の長手方向に沿って左右2列に材料取りを行い、左右の列の材料取りを千鳥状に配置すべく半ピッチ(隣り合う鉄心抜板の中心間の距離の半分の距離)ずらす。つまり、帯状電磁鋼板3の右側の列では、例えば鉄心抜板1Aにおいて、上側の隣り合う鉄心抜板との接点A点から時計回りに90°の箇所で帯状電磁鋼板3の長手方向の1辺に接し、そこから90°、60°、60°、60°の4箇所で隣の鉄心抜板1とそれぞれ接する。なお、帯状電磁鋼板3の左側の列では、例えば鉄心抜板1Bにおいて、上側の隣り合う鉄心抜板との接点B点から反時計回りに90°の箇所が帯状電磁鋼板3の長手方向のもう一つの1辺に接し、そこから90°、60°、60°、60°の位置4箇所が隣の鉄心抜板1とそれぞれ接する。また、廃却部分4の面積を小さくするために、隣り合う鉄心抜板1の中心間距離を、鉄心抜板1の直径よりも小さくする必要があり、帯状電磁鋼板3の長手方向の辺、または隣の鉄心抜板1との接する境は、点ではなく直線で設けている。この直線部分を、ここでは直線切り欠き2という。つまり、鉄心抜板1は、円形に対し、帯状電磁鋼板3の辺との境と、隣の鉄心抜板1との4つの境の合計5箇所に、90°、90°、60°、60°、60°の不等ピッチで直線切り欠き2が設けられた形状となる。
FIG. 1 is a view showing material removal of a core punched
図2は、鉄心抜板1の積み上げ方向を示す斜視図である。鉄心抜板1は、帯状電磁鋼板3から図1のように打ち抜く前に、空円板状にそれぞれ中央部を打ち抜いておく。固定子鉄心5は鉄心抜板1を積み上げて構成され、回転機1台分の鉄心抜板1の枚数は100枚を超える。鉄心抜板1は30°ずつ回転した状態で積層され、その結果固定子鉄心5全体で見た場合には、直線切り欠き2の影響は鉄心抜板1の外周に対し等間隔に分散され、磁束が流れる断面積は均一に近づき、局所的に磁束密度が高くなることが無くなる。なお、積層した鉄心抜板1を固定する手段は例えば溶接等である。
FIG. 2 is a perspective view showing the stacking direction of the iron
図3の鉄心抜板を30°ずつ回転させて積層する構成について、以下詳細に説明する。図3は鉄心抜板1を円周方向に30°ずつ、直線切り欠き2を含む部分と含まない部分に12分割した図である。中空円板状の鉄心抜板1に図2では省略した固定子スロット6が中空円の外側に等間隔で36個設けられている。固定子スロット6は鉄心抜板1を積層後、図示しない固定子巻線を挿入するためのものである。なお、図3においては、中心角30°の扇形の円弧の中心角30°分全てが直線切り欠き2となるように図示したが、帯状電磁鋼板3に配置された各鉄心抜板1の中心間距離によっては、扇形の円弧の一部が直線切り欠き2の場合もある。図3においては、12分割されたそれぞれの領域についてA、a、b、B,c、d、C,・・gと記号をつけている。ここで、大文字A,B,・・Eは直線切り欠き2が存在している領域を示し、小文字a、b、c、・・gは円弧のみの領域を示す。次に以下の表1は鉄心抜板1を30°ずつ回転させながら積層した際の直線切り欠き2の分散状況を示す。
The structure in which the iron core punches in FIG. 3 are stacked by being rotated by 30 ° will be described in detail below. FIG. 3 is a diagram in which the
縦の列は1層目から13層目までを示し、横の行は円を12分割した領域を示す。1層目には図3に示す鉄心抜板がこの向きで配置され、2層目には図3の鉄心抜板を反時計回りに30°回転させたものが積層され、3層目には、2層目の鉄心抜板を反時計回りに30°回転させたものが積層される。表1の横の列は360°を12分割した領域を示す。例えば領域1は、12時の方向の領域を指し、領域2は、領域1の反時計回りに30°隣の領域で11時の方向の領域を指す。例えば1層目では、12時の方向の領域1にはAの直線切り欠き、11時の方向の領域2にはaの円弧、・・1時の方向の領域12はgの円弧が配置される。2層目は図3の鉄心抜板を30°反時計回りに回転させるので、12時の方向の領域1にはgの円弧、11時の方向の領域2にはAの直線切り欠き、・・1時の方向の領域12はEの直線切り欠きが配置される。
The vertical column indicates the first to thirteenth layers, and the horizontal row indicates an area obtained by dividing the circle into twelve. 3 is arranged in this direction in the first layer, the second layer is obtained by rotating the iron core in FIG. 3 by 30 ° counterclockwise, and the third layer is A second layer core punched plate rotated 30 ° counterclockwise is laminated. The horizontal column of Table 1 shows a region obtained by dividing 360 ° into 12 parts. For example, the
鉄心抜板は30°ずつ回転させるため、13層目で1層目と同じパターンとなるので、12層毎に直線切り欠き2の現れるパターンが繰り返されることになる。このように積層させていくと、領域1から12のそれぞれにおいて(1)直線切り欠き、(2)円弧、(3)直線切り欠き、(4)円弧、(5)直線切り欠き、(6)円弧、(7)直線切り欠き、(8)円弧、(9)円弧、(10)直線切り欠き、(11)円弧、(12)円弧の12層周期で積層されることになる。この1パターン(1〜12層分)では、直線切り欠きの数、円弧の数は、領域1〜領域12全ての領域でそれぞれ5つ、7つとなる。つまり、このように周期的に積層することにより、鉄心抜板1は真円ではないにもかかわらず、回転機の固定子鉄心は円柱状に近くなるため磁束密度を一定にすることができる。なお、鉄心の積層方法は、接着鉄心等でかまわない。さらに、既述のとおり回転電機1台分の鉄心抜板枚数は100枚を超えることがほとんどであるため、回転電機1台分の鉄心抜板枚数は必ずしも12の倍数とする必要はなく、これから外れる枚数であっても、本発明の効果を得ることができる。
Since the core punching plate is rotated by 30 °, the 13th layer has the same pattern as the 1st layer. Therefore, the pattern in which the
なお、積層の回転方向については全ての層で方向が統一されていれば、時計回り、反時計回りどちらでもよい。なお、本実施の形態では、鉄心抜板1の直線切り欠き2を不等ピッチで設け、直線切り欠き2間の角度を90°、90°、60°、60°、60°とし、鉄心抜板1の回し積み時の回転角度を30°としたが、回転角度は90°、60°の公約数であればよく、これらの値に限られるものではない。例えば、10°とすることもできる。なお、この場合には36層で1パターンとなる。また、積層の回転角度は、固定子スロットの間隔の倍数とすれば問題なく固定子巻線を挿入することができる。ただし、積層の回転角度が、固定子スロットの間隔の倍数でない場合であっても、積層後に鉄心抜板の層を貫通するように固定子スロットを設けても良い。
Note that the rotation direction of the stack may be either clockwise or counterclockwise as long as the direction is unified in all layers. In the present embodiment, the
次に直線切り欠き2の深さについて詳細に説明する。直線切り欠き2の深さkは図3のように、直線切り欠き2がない箇所の半径の長さD1と、直線切り欠きがある箇所の鉄心抜板の半径D2を用いて以下の式で表される。
k=D1−D2 ・・(1)
鉄心抜板1の直線切り欠きが大きすぎる場合には、30°の回し積みでは全く円弧が現れない箇所が発生する。そこで、直線切り欠きの深さは下記式(2)にすることが望ましい。
k<D1*(1―COS15°) ・・(2)
式(2)は、直線切り欠き2の各端部と鉄心抜板1の中心とを結んだ2本の線分がなす角度が30°未満である、との条件から導き出したものである。すなわち、中心角30°の扇形の円弧全てが直線切り欠き2となる場合が、直線切り欠き2の長さの上限であるという意味である。直線切り欠き2の深さを上記とすることで、30°ずつ回し積みしても、円弧の部分が必ず現れるため、磁束密度を一定とすることができる。なお、本実施の形態では回転角度が30°としたが、この値に限られるものではない。鉄心抜板1の回転角度をθとすると、直線切り欠きの深さkは下記式(3)を満たせばよい。
k<D1*(1−COS(θ/2))・・(3)Next, the depth of the
k = D1-D2 (1)
When the straight cutout of the iron
k <D1 * (1-COS15 °) (2)
Expression (2) is derived from the condition that the angle formed by the two line segments connecting the end portions of the
k <D1 * (1-COS (θ / 2)) (3)
次にこのように、鉄心抜板1に不等ピッチの直線切り欠き2を設けた場合の効果について述べる。図4は、従来の固定子鉄心の鉄心抜板における回転電機の材料取りを示す図である。従来の鉄心抜板1は、直線切り欠き2が90°ごとに4箇所設けられている。なお、図1と同じ部分を表す箇所については同一の記号を付している。この材料取りでは、鉄心抜板1の直径をD1とすると、1つの鉄心抜板1を打ち抜くのに必要な帯状電磁鋼板3の面積A1は以下の式(4)で表される。なお、計算を簡略化するために、直線切り欠きが無く、隣り合う鉄心抜板が点で接触している場合について計算を行った。
A1=(2*D1)2=4・D12 ・・(4)
一方、今回の発明による材料取りでは、1つの鉄心抜板1を打ち抜くのに必要な帯状電磁鋼板3の面積A2は、以下の式(5)で表される。なお、式(4)同様に、隣り合う鉄心抜板が点で接触している場合について計算を行った。
A2=(2+√3)・D12≒3.73・D12 ・・(5)
つまり、今回の発明による材料取りでは、固定子鉄心を製造するのに7%程度帯状電磁鋼板3が少なくてすむ。上記では、直線切り欠き2が無い状態を仮定して計算を行ったが、直線切り欠き2が存在していても、ほぼ同程度の結果が得られる。Next, the effect when the iron core blank 1 is provided with the
A1 = (2 * D1) 2 = 4 · D1 2 ·· (4)
On the other hand, in the material removal according to the present invention, the area A2 of the strip-shaped electromagnetic steel sheet 3 necessary for punching one
A2 = (2 + √3) · D1 2 ≈3.73 · D1 2 ·· (5)
That is, with the material picking according to the present invention, the strip-shaped electrical steel sheet 3 can be reduced by about 7% to manufacture the stator core. In the above description, the calculation is performed on the assumption that the
本発明では、例えばさらなる歩留まり改善を行うべく、直線切り欠き2が不等ピッチで発生した場合でも、固定子鉄心内の磁束密度を均一に保つことができ製品性能の悪化を防止することができる。もちろん、歩留まり改善以外の目的においても、直線切り欠き2が不等ピッチで発生した場合に、本発明を適用する事で特性が向上できることはいうまでもない。
In the present invention, for example, in order to further improve the yield, even when the
1 鉄心抜板
2 直線切り欠き1
【0002】
大きい整数にて360°を除して角度を求め、この角度で鉄心抜板を回し積みすると、直線切り欠きが固定子鉄心の円周上に均等に分布せず、磁束密度が均一にならないという問題がある。
[0005]
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、鉄心抜板に配置する直線切り欠きが不等ピッチに配置された場合でも、固定子鉄心の磁束密度を均一化することで、製品性能の悪化を防止することができる回転電機の固定子鉄心を得ることである。
課題を解決するための手段
[0006]
この発明にかかる固定子鉄心においては、各鉄心抜板の円形外周上に不等ピッチで複数の直線切り欠きを設け、各鉄心抜板を1枚ごとに各直線切り欠き間の角度の公約数に当たる角度ずつ回転させて積層し、各直線切り欠きの各両端部と鉄心抜板の中心とをそれぞれ結んだ2本の線分がなす角度が、全て、鉄心抜板を積層する際に回転させる角度以下にするものである。
発明の効果
[0007]
この発明は、抜板に直線切り欠きを不等ピッチで設け、この抜板を円周方向に不等ピッチの公約数となる角度ずつ回転させながら積層することにより、固定子鉄心の円周上に直線切り欠きが均等に分布し、磁束密度が均一化され特性を向上することができる。
図面の簡単な説明
[0008]
[図1]この発明の実施の形態1における回転電機の固定子鉄心の鉄心抜板の材料取りを示す図である。
[図2]この発明の実施の形態1における回転電機の固定子鉄心の鉄心抜板の積み上げ方向を示す斜視図である。
[図3]この発明の実施の形態1における回転電機の固定子鉄心の鉄心抜板を12分割した図である。
[図4]従来の固定子鉄心の鉄心抜板における回転電機の材料取りを示す図である。
発明を実施するための形態
[0009]
実施の形態1.[0002]
When the angle is obtained by dividing 360 ° by a large integer, and the iron core is rotated and stacked at this angle, the linear notches are not evenly distributed on the circumference of the stator core, and the magnetic flux density is not uniform. There's a problem.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and even when the linear cutouts arranged on the core punching plate are arranged at unequal pitches, the magnetic flux density of the stator core is made uniform. It is to obtain a stator core of a rotating electrical machine that can prevent deterioration of product performance.
Means for Solving the Problems [0006]
In the stator core according to the present invention, a plurality of straight cutouts are provided at unequal pitches on the circular outer periphery of each core punched plate, and the common divisor of the angle between the straight cutouts for each core punched plate. The angle formed by the two line segments connecting each end of each straight notch and the center of the core punched plate is rotated when stacking the core punched plates. The angle is set below.
Effects of the Invention [0007]
The present invention provides a circumferential notch on the stator core by providing straight notches on the punched plate at unequal pitches, and laminating the punched plates while rotating them in the circumferential direction at an angle that is a common divisor of the unequal pitch. The straight cutouts are evenly distributed, the magnetic flux density is made uniform, and the characteristics can be improved.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0008]
FIG. 1 is a diagram showing material removal of a core punched plate of a stator core of a rotating electric machine according to
FIG. 2 is a perspective view showing the stacking direction of the core punches of the stator core of the rotating electric machine according to
FIG. 3 is a view showing a core punched plate of a stator core of a rotating electric machine according to
FIG. 4 is a diagram showing material removal of a rotating electric machine in a conventional core punching of a stator core.
MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [0009]
この発明にかかる固定子鉄心においては、抜板に直線切り欠きを不等ピッチで設け、この抜板を円周方向に不等ピッチの公約数となる角度ずつ回転させながら積層し、各直線切り欠きの各両端部と鉄心抜板の中心とをそれぞれ結んだ2本の線分がなす角度が、全て、鉄心抜板を積層する際に回転させる角度未満であり、各直線切り欠きの深さをkとし、各鉄心抜板の各直線切り欠きがない箇所の半径の長さをD1としたとき、各直線切り欠きの深さは、k<D1*(1―COS15°)の関係を満たすものである。 In the stator core according to the present invention, the cutout plates are provided with straight cutouts at unequal pitches, and the cutout plates are stacked while being rotated by the angle that is a common divisor of the unequal pitches in the circumferential direction. The angle formed by the two line segments connecting each end of the notch and the center of the core core is less than the angle rotated when the core core is stacked, and the depth of each straight notch Is k, and the length of the radius of each iron core punch without a straight cut is D1, the depth of each straight cut satisfies the relationship k <D1 * (1−COS15 °). Is.
Claims (5)
前記各鉄心抜板の円形外周上に不等ピッチで複数の直線切り欠きを設け、
前記各鉄心抜板を1枚ごとに前記各直線切り欠き間の角度の公約数に当たる角度ずつ回転させて積層したこと
を特徴とする回転電機の固定子鉄心。In a stator core of a rotating electric machine having a substantially hollow cylindrical shape, a plurality of substantially hollow disk-shaped core punches are laminated and fixed,
A plurality of straight cutouts are provided at unequal pitches on the circular outer periphery of each iron core punch,
A stator core for a rotating electrical machine, wherein each of the core punched plates is laminated by being rotated by an angle corresponding to a common divisor of the angles between the linear notches one by one.
前記鉄心抜板を回転させる角度は、前記固定子スロットの間隔の倍数であること
を特徴とする請求項1に記載の回転電機の固定子鉄心。Each iron core punch is provided with equally spaced stator slots;
2. The stator core of the rotating electrical machine according to claim 1, wherein an angle at which the iron core punch is rotated is a multiple of an interval between the stator slots.
を特徴とする請求項1または2に記載の回転電機の固定子鉄心。The angles formed by the two line segments that connect the both ends of each straight notch and the center of the core core are all equal to or less than the angle that is rotated when the core cores are stacked. A stator core for a rotating electrical machine according to claim 1 or 2.
各鉄心抜板を90°、及び60°との公約数の角度ずつ回転させて積層することを特徴とする請求項1から3に記載の回転電機の固定子鉄心。Five straight cutouts are provided on the circular outer periphery of the core punched plate at intervals of 90 °, 90 °, 60 °, 60 °, 60 °,
The stator core of a rotating electrical machine according to claim 1, wherein each core punching plate is laminated by rotating by an angle of a common divisor of 90 ° and 60 °.
前記鉄心抜板を中空円状に打ち抜く工程と、
前記材料取りした鉄心抜板を、90°、及び60°との公約数の角度ずつ回転させて鉄心抜板を積層する工程
とを含む回転電機の固定子鉄心の製造方法。Half of the distance between the centers of the iron core punches adjacent to each other in the longitudinal direction of the electromagnetic steel sheet is shifted in the longitudinal direction in left and right rows orthogonal to the longitudinal direction, the iron core punches are arranged in a staggered manner, and the iron core punches A process of removing the material,
A step of punching the core punched plate into a hollow circle,
A method of manufacturing a stator core of a rotating electrical machine, including the step of rotating the steel core punched from the material at an angle of a common divisor of 90 ° and 60 ° and laminating the core punched plates.
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2013
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