JPWO2018168610A1 - 回転電機およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

回転電機の鉄心は、複数の分割鉄心が円弧状に配列される分割鉄心連結体を複数円環状に連結して構成される。各分割鉄心は、第１コア片と第２コア片とを積層して構成される。第１コア片は、第１腕部および第２腕部を有する。第２コア片は、第１肩部および第２肩部を有する。分割鉄心が円弧状に配列された際に、隣接する第１コア片の第１腕部と第２腕部とが係合すると共に、隣接する第２コア片の第１肩部と第２肩部とが係合する。各分割鉄心について、或る第１コア片に対して周方向に隣接する第１コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲と、当該或る第１コア片に積層される第２コア片に対して前記周方向に隣接する第１コア片に積層される第２コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲とは重ならない。

Description

本発明は，回転電機に用いられる鉄心の構造およびその製造方法に関する。

回転電機の鉄心の製造方法として、鉄損を低減するために板状のコア片を積層して構成する方法がある。ただし、鉄心の外周側にロータが配設されるアウターロータ型の回転電機では、コア片の材料である鋼板からコア片を一体で打ち抜く場合、コア片のバックヨーク部よりも内周側の鋼板は残材となるために材料歩留まりが悪くなる。磁極単位にコア片を分割すれば材料歩留まりを向上させることができるが、各コア片の間に隙間が生じると回転電機の効率が低下するため、各コア片を円環状に配列させた状態で固定できることが望ましい。従来、このような要請を満たす鉄心の製造方法としては、特許文献１，２が知られている。

特開２００３−１９９２７０号公報 特開２００７−１５９１７０号公報

しかしながら、特許文献１では、各コア片の間にリテーナを打込んで固定するため、材料費および加工費がかかる。また、特許文献２では，各コア片の間に設けられた溝と突起とを嵌合させて各コア片を固定するため、各コア片を積層方向において嵌合させる必要があり、加工費および設備費がかかる。

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、鉄心の材料費、加工費および設備費を低減することができる、回転電機のおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る回転電機は、複数の分割鉄心が円弧状に配列される分割鉄心連結体から構成される。分割鉄心は、第１コア片と第２コア片とを積層して構成される。第１コア片は、当該第１コア片の一方の端部に設けられて第１凸部および該第１凸部よりも内周側に窪む第１凹部によって形成される第１腕部、または当該第１コア片の他方の端部に設けられて前記第１凸部に係合する第２凹部および前記第１凹部に係合する第２凸部によって形成される第２腕部のいずれかまたは両方を有する。第２コア片は、当該第２コア片の一方の端部に設けられて周方向に突出する第３凸部によって形成される第１肩部、または当該第２コア片の他方の端部に設けられて前記第３凸部に係合する第３凹部によって形成される第２肩部のいずれかまたは両方を有する。分割鉄心が円弧状に配列された際に、隣接する第１コア片の第１腕部と第２腕部とが係合すると共に、隣接する第２コア片の第１肩部と第２肩部とが係合する。各分割鉄心について、或る第１コア片に対して周方向に隣接する第１コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲と、当該或る第１コア片に積層される第２コア片に対して前記周方向に隣接する第１コア片に積層される第２コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲とが重ならない。

本発明に係る別の回転電機は、複数の分割鉄心が円弧状に配列される分割鉄心連結体から構成される。分割鉄心は、第１コア片と第２コア片とを積層して構成される。第１コア片は、当該第１コア片の一方の端部に設けられて第１凹部および該第１凹部とは周方向について反対側に突出する第１凸部によって形成される第１腕部、または当該第１コア片の他方の端部に設けられて前記第１凹部に係合する第２凸部および前記第１凸部に係合する第２凹部によって形成される第２腕部のいずれかまたは両方を有する。第２コア片は、当該第２コア片の一方の端部に設けられて第３凸部および該第３凸部とは周方向について反対側に窪む第３凹部によって形成される第１肩部、または当該第２コア片の他方の端部に設けられて前記第３凸部に係合する第４凹部および前記第３凹部に係合する第４凸部によって形成される第２肩部のいずれかまたは両方を有する。分割鉄心が円弧状に配列された際に、隣接する第１コア片の第１腕部と第２腕部とが係合すると共に、隣接する第２コア片の第１肩部と第２肩部とが係合する。各分割鉄心について、或る第１コア片に対して周方向に隣接する第１コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲と、当該或る第１コア片に積層される第２コア片に対して前記周方向に隣接する第１コア片に積層される第２コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲とが重ならない。

本発明に係る回転電機およびその製造方法によれば、鉄心を構成する各分割鉄心を各コア片の形状によって固定することができ、各コア片の間にリテーナを打ちこんだり積層方向から各コア片を嵌合させたりする必要がないため、鉄心の材料費、加工費および設備費を低減することができる。

実施の形態１に係る分割鉄心連結体の斜視図である。 （Ａ）は実施の形態１に係る分割鉄心連結体の第１コア片の上面図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係る分割鉄心連結体の第２コア片の上面図である。 （Ａ）、（Ｃ）は実施の形態１に係る第１コア片の上面図であり、（Ｂ）、（Ｄ）は実施の形態１に係る第２コア片の上面図である。 実施の形態１に係る分割鉄心を外周側にずらそうとした図である。 実施の形態１に係る分割鉄心を反時計回りに回転しようとした図である。 実施の形態１に係る分割鉄心の相対的にずらすことのできる方向を説明する第１の図である。 実施の形態１に係る分割鉄心の相対的にずらすことのできる方向を説明する第２の図である。 実施の形態１に係る分割鉄心の嵌合状態を示す図である。 実施の形態１に係る分割鉄心の開放状態を示す図である。 実施の形態１に係る分割鉄心にマグネットワイヤを巻線する際の状態を示す図である。 実施の形態２に係る分割鉄心連結体の斜視図である。 実施の形態２に係る分割鉄心連結体の第２コア片の上面図である。 実施の形態２に係る複数の連結された分割鉄心を示す図である。 実施の形態２に係る第２コア片に設けられた孔部の詳細を示す図である。 実施の形態２に係る分割鉄心の突起部と孔部による連結状態を示す図である。 実施の形態２に係る分割鉄心にマグネットワイヤを巻線する際の状態を示す図である。 実施の形態３に係る分割鉄心連結体の斜視図である。 （Ａ）は実施の形態３に係る分割鉄心連結体の第１コア片の上面図であり、（Ｂ）は実施の形態３に係る分割鉄心連結体の第２コア片の上面図である。 （Ａ）、（Ｃ）は実施の形態３に係る第１コア片の上面図であり、（Ｂ）、（Ｄ）は実施の形態３に係る第２コア片の上面図である。 実施の形態３に係る分割鉄心の相対的にずらすことのできる方向を説明する第１の図である。 実施の形態３に係る分割鉄心の相対的にずらすことのできる方向を説明する第２の図である。 実施の形態３に係る分割鉄心にマグネットワイヤを巻線する際の状態を示す図である。 実施の形態３に係る複数の連結された分割鉄心を示す図である。 実施の形態３に係る第２コア片に設けられた孔部の詳細を示す図である。 実施の形態３に係る分割鉄心の突起部と孔部による連結状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る回転電機およびその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。ただし、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１，２に示されるように、本発明の実施の形態１に係る回転電機は、複数の分割鉄心１を円弧状に配列して構成される分割鉄心連結体１００を、円環状に組み合わせて構成されている。また、各分割鉄心１は、第１コア片２と第２コア片３とを交互に積層して構成されており、円環状の鉄心の内周側に設けられるバックヨーク部４と当該バックヨーク部４から外周側に向けて突出する磁極片部５とを有している。なお、以降の説明において、円環状の鉄心の内周側を単に「内周側」、円環状の鉄心の外周側を単に「外周側」と称する。

図３（Ａ）、（Ｃ）に示されるように、第１コア片２は、内周側に設けられるバックヨーク部６と、当該バックヨーク部６の中央から外周側に突出して設けられる磁極片部７とを有している。バックヨーク部６の一方の端部には、第１凸部８Ａおよび当該第１凸部８Ａよりも内周側に窪む第１凹部８Ｂによって第１腕部８が形成されている。また、他方の端部には、前記第１凸部８Ａに係合する第２凹部９Ａおよび前記第１凹部８Ｂに係合する第２凸部９Ｂによって第２腕部９が形成されている。

分割鉄心連結体１００は、６つの第１コア片２を円弧状に配列して構成される。この際、隣接する第１コア片２，２の第１腕部８と第２腕部９とが係合し、第１接触面Ｔ１で接触する。また、第１腕部８の内周側には、切欠部１０が形成されている。

図３（Ｂ）、（Ｄ）に示されるように、第２コア片３は、内周側に設けられるバックヨーク部１１と、当該バックヨーク部１１の中央から外周側に突出して設けられる磁極片部１２とを有している。バックヨーク部１１の一方の端部には、周方向に突出する第３凸部１３Ａによって第１肩部１３が形成されている。また、他方の端部には、前記第３凸部１３Ａに係合する第３凹部１４Ａによって第２肩部１４が形成されている。

分割鉄心連結体１００は、６つの第２コア片３を円弧状に配列して構成される。この際、隣接する第２コア片３，３の第１肩部１３と第２肩部１４とが係合し、第２接触面Ｔ２で接触する。また、第１肩部１３の内周側は円弧形状となっており、円弧部１５が形成されている。

次に、本発明の実施の形態１に係る回転電機の第１の作用について説明する。

前述したように、分割鉄心連結体１００において、各分割鉄心１が円弧状に配列された状態では、隣接する第１コア片２，２の第１腕部８と第２腕部９とは、第１接触面Ｔ１で接触する。また、隣接する第２コア片３，３の第１肩部１３と第２肩部１４とは、第２接触面Ｔ２で接触する。この状態においては、分割鉄心連結体１００を構成する各分割鉄心１において、積層方向に垂直な平面内で当該分割鉄心１に対して周方向に隣接する分割鉄心１が相対的にずれることができないことを以下に示す。

図４に示されるように、右側の分割鉄心１ｂが左側の分割鉄心１ａに対して外周側にずれようとすると、左側の第１コア片２ａの第１腕部８ａと、右側の第１コア片２ｂの第２腕部９ｂとが第１接触面Ｔ１において干渉する。その結果、右側の分割鉄心１ｂは、左側の分割鉄心１ａに対して外周側にずれることができない。

また、図５に示されるように、第１腕部８ａと第２腕部９ｂとが干渉することを避けるために、左側の分割鉄心１ａに対して右側の分割鉄心１ｂが自身を中心として反時計回りに回転しようとすると、左側の第２コア片３ａの第１肩部１３ａと、右側の第２コア片３ｂの第２肩部１４ｂとが第２接触面Ｔ２において干渉する。その結果、左側の分割鉄心１ａに対して右側の分割鉄心１ｂは、自身を中心として反時計回りに回転することができない。

上記の図４，５を用いて説明したように、分割鉄心１が円弧状に配列された状態では、各分割鉄心１において、積層方向に垂直な平面内で当該分割鉄心１に対して周方向に隣接する分割鉄心１が相対的にずれることができない。

次に、分割鉄心連結体１００において、各分割鉄心１において、積層方向に垂直な平面内で当該分割鉄心１に対して周方向に隣接する分割鉄心１が相対的にずれることができないことを、上記とは別の方法によって以下に示す。

図６（Ａ）において、右側の分割鉄心１ｂが左側の分割鉄心１ａに対して相対的にずれることのできる条件について考える。まず、前述したように、隣接する第１コア片２ａ，２ｂの第１腕部８ａと第２腕部９ｂとは、第１接触面Ｔ１で接触している。また、隣接する第２コア片３ａ，３ｂの第１肩部１３ａと第２肩部１４ｂとは、第２接触面Ｔ２で接触している。また、隣接する第１コア片２ａ，２ｂ同士が第１腕部８ａの外周側で接触する面を第３接触面Ｔ３とする。

図６（Ａ）において、第１コア片２ａ，２ｂ同士が干渉しないためには、図６（Ｂ）に示されるように、第１接触面Ｔ１と第３接触面Ｔ３との間の第１角度範囲αに含まれる方向に、右側の第１コア片２ｂが左側の第１コア片２ａに対して相対的にずれる必要がある。

また、図６（Ａ）において、第２コア片３ａ，３ｂ同士が干渉しないためには、図６（Ｂ）に示されるように、第２接触面Ｔ２とそれに直交する面との間の第２角度範囲βに含まれる方向に、右側の第２コア片３ｂが左側の第２コア片３ａに対して相対的にずれる必要がある。

しかしながら、図６（Ｂ）に示されるように、第１角度範囲αと第２角度範囲βとには共通範囲が存在しない。そのため、右側の分割鉄心１ｂが左側の分割鉄心１ａに対して相対的にずれることは不可能となる。すなわち、各分割鉄心１が円弧状に配列された状態では、各分割鉄心１において、積層方向に垂直な平面内で当該分割鉄心１に対して周方向に隣接する分割鉄心１が相対的にずれることができない。

上記で説明した「第１コア片２が相対的にずれることのできる方向αと第２コア片３が相対的にずれることのできる方向βとに共通範囲が存在しない」ことの必要十分条件は、「第１接触面Ｔ１の延長と第２接触面Ｔ２の延長とが分割鉄心１の外周側で交わる」ことである。

仮に、第１接触面Ｔ１の延長と第２接触面Ｔ２の延長とが分割鉄心１の内周側で交わると、第１角度範囲αと第２角度範囲βとに共通範囲ができる。その場合、分割鉄心１は共通範囲に含まれる方向に相対的にずれることができるため、分割鉄心１において、積層方向に垂直な平面内で当該分割鉄心１に対して周方向に隣接する分割鉄心１が相対的にずれる。

以上説明したように、本発明の実施の形態１に係る回転電機では、各分割鉄心１が円弧状に配列された際に、隣接する第１コア片２，２の第１腕部８と第２腕部９とが係合すると共に、隣接する第２コア片３，３の第１肩部１３と第２肩部１４とが係合し、或る第１コア片２ａに対して周方向に隣接する第１コア片２ｂが積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲と、当該或る第１コア片２ａに積層される第２コア片３ａに対して前記周方向に隣接する第１コア片２ｂに積層される第２コア片３ｂが積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲とが重ならない。これにより、周方向に隣接する各コア片同士を各コア片の形状によって固定することができ、各コア片の間にリテーナを打ちこんだり積層方向から各コア片を嵌合させたりする必要がないため、回転電機の材料費、加工費および設備費を低減することができる。

次に、本発明の実施の形態１に係る回転電機の第２の作用について説明する。

前述したように、分割鉄心１において、第１コア片２の第１腕部８の内周側には、切欠部１０が形成されている（図３（Ａ））。また、第２コア片３の第１肩部１３の内周側には、円弧部１５が形成されている（図３（Ｂ））。そのため、図７（Ａ）に示されるように、右側の分割鉄心１ｂを左側の分割鉄心１ａに対して時計回りに回転させて、左側の分割鉄心１ａと右側の分割鉄心１ｂとの間の外周側を開いて内周側を閉じるようにすることができる。

この状態において、第１肩部１３ａと第２肩部１４ｂとが接触する面を第４接触面Ｔ４とすると、図７（Ｂ）に示されるように、第２角度範囲βの方向が第４接触面Ｔ４とそれに直交する面との間の方向に変わり、第１角度範囲αと第２角度範囲βとの共通範囲である第３角度範囲γができる。そのため、右側の分割鉄心１ｂを左側の分割鉄心１ａに対して第３角度範囲γの方向にずらして、左側の第１コア片２ａの第１腕部８ａと右側の第１コア片２ｂの第２腕部９ｂとを、接触させない状態にすることができる。

これ以降、分割鉄心１を円弧状に配列させて、図８に示されるように、隣接する第１コア片２，２の第１腕部８と第２腕部９とを接触させた状態を、分割鉄心１の「嵌合状態」と称する。

また、分割鉄心１を回転させた後に移動させて、図９に示されるように、隣接する第１切片２，２の第１腕部８と第２腕部９とが接触しないようにした状態を、分割鉄心１の「開放状態」と称する。

周知のように、回転電機を製造する際には、分割鉄心１の磁極片部にマグネットワイヤを巻線する工程が存在する。この際、分割鉄心１の嵌合状態では、各分割鉄心１をずらすことができないために巻線ノズルを通すことが困難であるが、分割鉄心１を開放状態にして各分割鉄心１，１同士の間の距離を大きくすることにより、巻線ノズルを容易に通すことができる。

図１０（Ａ）には、分割鉄心１を開放状態にして、第１コア片２の磁極片部７にマグネットワイヤを巻線する際の状態が示されている。また、図１０（Ｂ）には、分割鉄心１を開放状態にして、第２コア片３の磁極片部１２にマグネットワイヤを巻線する際の状態が示されている。

また、１つの分割鉄心１の磁極片部にフライヤを用いて巻線するとき、バックヨーク部よりも外周側に他の分割鉄心１が存在する状態では、フライヤの軌道と他の分割鉄心１とが干渉するために巻線が困難となるが、分割鉄心１の開放状態では、各分割鉄心１が連結された状態のまま各分割鉄心１を回転させ、１つの分割鉄心１のバックヨーク部よりも外周側に他の分割鉄心１が存在しない状態にすることができる。この状態では、フライヤの軌道と他の分割鉄心１とが干渉しないため、これによっても、回転電機の製造を容易にすることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態１に係る回転電機では、第１コア片２の第１腕部８の内周側には切欠部１０が形成されると共に、第２コア片３の第１肩部１３の内周側には円弧部１５が形成される。これにより、分割鉄心１を回転させて開放状態にすることができるため、回転電機の製造を容易にすることができる。なお、マグネットワイヤの巻線の終了後、回転電機の軸に鉄心を挿入した状態では、各分割鉄心１を開放状態にすることはできないため、分割鉄心１が意図せずに開放状態となってしまうことはない。

実施の形態２．
次に、本発明の実親の形態２に係る回転電機について説明する。
実施の形態１に係る回転電機の鉄心では、隣接する分割鉄心１，１同士が連結されていないために、マグネットワイヤの巻線などの工程において、分割鉄心１，１同士が分離してしまう可能性がある。分割鉄心１は複数のコア片が積層されて構成されているため、一度分離してしまうと再度連結することが困難である。そのため、実施の形態２では、分割鉄心２０１，２０１同士が分離しない構造について示す。

図１１，１２に示されるように、分割鉄心２０１の第１コア片２０２の第２腕部２０９には、突起部２２１が設けられている。また、分割鉄心２０１の第２コア片２０３の第１肩部２１３には、孔部２２２が設けられている。そして、第２コア片２０３の孔部２２２に第１コア片２０２の突起部２２１が挿入されることによって、隣接する分割鉄心２０１，２０１同士が連結される。

このような構成によれば、隣接する分割鉄心２０１，２０１同士が分離しないため、回転電機の製造をさらに容易にすることができる。なお、第１コア片２０２の突起部２２１は、打ち抜きの際のカシメによるダボによって設けることができるため、特別な設備を用いること無く、容易に突起部２２１を設けることができる。

図１３には、複数連結された分割鉄心２０１の上面図が示されている。各コア片を製造する際、各コア片を円弧状に配列させて打ち抜くと、円弧の内周側が残材となってしまうが、各コア片を直線状に整列させて打ち抜くことで、各コア片の材料となる鋼板の材料歩留まりを向上させることができる。また、各磁極片部が突出する方向と鋼板が圧延される方向とのなす角度が各コア片において等しくなるため、各磁極片部の電磁的なばらつきが小さくなり、回転電機の効率が向上する。

また、アウターロータ型の回転電機の鉄心では、バックヨーク部の中央から外周側に磁極片部が突出しており、バックヨーク部の外周側の幅よりも内周側の幅のほうが狭い。そのため、各コア片を直線状に整列させて打ち抜くには、分割鉄心２０１を開放状態にしてさらに分割鉄心２０１，２０１同士の間の距離を大きくする必要がある。すなわち、鉄心の組立作業の際には、各分割鉄心２０１は複数の姿勢状態をとるが、すべての状態において孔部２２２に突起部２２１が挿入されて各分割鉄心２０１が接続されているため、回転電機の製造を容易にすることができる。

図１４には、第２コア片２０３の孔部２２２の詳細な構成が示されている。また、図１５には、第２コア片２０３の孔部２２２に第１コア片２０２の突起部２２１が挿入された状態の詳細が示されている。これらの図に示されるように、第２コア片２０３の孔部２２２は、円弧配列孔部２２３と、直線整列孔部２２４と、連結孔部２２５とを有している。円弧配列孔部２２３は、各コア片を円弧上に配列させた状態のときに、第１コア片２０２の突起部２２１が位置する。直線整列孔部２２４は、各コア片を直線状に整列させた状態のときに、第１コア片２０２の突起部２２１が位置する。連結孔部２２５は、円弧配列孔部２２３と直線整列孔部２２４とを連結する。

このような構成によれば、第１コア片２０２の突起部２２１が第２コア片２０３の直線整列孔部２２４に位置する状態で各コア片を打ち抜いた後、突起部２２１が直線整列孔部２２４または連結孔部２２５に位置する状態で磁極片部２０５に巻線し（図１６参照）、突起部２２１が円弧配列孔部２２３に位置する状態で回転電機の軸に複数の分割鉄心２０１から構成される鉄心を挿入することができる。これにより、各コア片を直線状に整列させた状態での打ち抜きから、マグネットワイヤの巻線、回転電機の軸への鉄心の挿入までを、分割鉄心２０１，２０１同士を分離させずにおこなうことができる。

実施の形態３．
図１７，１８に示されるように、本発明の実施の形態３に係る回転電機は、複数の分割鉄心３０１を円弧状に配列して構成される分割鉄心連結体３００を、円環状に組み合わせて構成されている。また、各分割鉄心３０１は、第１コア片３０２と第２コア片３０３とを交互に積層して構成されており、円環状の鉄心の内周側に設けられるバックヨーク部３０４と当該バックヨーク部３０４から外周側に向けて突出する磁極片部３０５とを有している。なお、以降の説明において、円環状の鉄心の内周側を単に「内周側」、円環状の鉄心の外周側を単に「外周側」と称する。

図１９（Ａ）、（Ｄ）に示されるように、第１コア片３０２は、内周側に設けられるバックヨーク部６と、当該バックヨーク部６の中央から外周側に突出して設けられる磁極片部７とを有している。バックヨーク部６の一方の端部には、第１凹部３０８Ａおよび当該第１凹部３０８Ａとは周方向について反対側に突出する第１凸部３０８Ｂによって第１腕部３０８が形成されている。また、他方の端部には、前記第１凹部３０８Ａに係合する第２凸部３０９Ａおよび前記第１凸部３０８Ｂに係合する第２凹部３０９Ｂによって第２腕部３０９が形成されている。

分割鉄心連結体３００は、６つの第１コア片３０２を円弧状に配列して構成される。この際、隣接する第１コア片３０２，３０２の第１腕部３０８と第２腕部３０９とが係合し、第１接触面Ｔ５で接触する。また、第１腕部３０８の内周側は円弧形状となっており、円弧部３１６が形成されている。

図１９（Ｂ）、（Ｄ）に示されるように、第２コア片３０３は、内周側に設けられるバックヨーク部１１と、当該バックヨーク部１１の中央から外周側に突出して設けられる磁極片部１２とを有している。バックヨーク部１１の一方の端部には、第３凸部３１３Ｂおよび当該第３凸部３１３Ｂとは周方向について反対側に窪む第３凹部３１３Ａによって第１肩部３１３が形成されている。また、他方の端部には、前記第３凹部３１３Ａに係合する第４凸部３１４Ａおよび前記第３凸部３１３Ｂに係合する第４凹部３１４Ｂによって第２肩部３１４が形成されている。

分割鉄心連結体３００は、６つの第２コア片３０３を円弧状に配列して構成される。この際、隣接する第２コア片３０３，３０３の第１肩部３１３と第２肩部３１４とが係合し、第２接触面Ｔ６で接触する。また、第１肩部３１３の内周側は円弧形状となっており、円弧部３１５が形成されている。

次に、本発明の実施の形態３に係る回転電機の第１の作用について説明する。

前述したように、分割鉄心連結体３００において、各分割鉄心３０１が円弧状に配列された状態では、隣接する第１コア片３０２，３０２の第１腕部３０８と第２腕部３０９とは、第１接触面Ｔ５で接触する。また、隣接する第２コア片３０３，３０３の第１肩部３１３と第２肩部３１４とは、第２接触面Ｔ６で接触する。この状態においては、分割鉄心連結体３００を構成する各分割鉄心３０１において、積層方向に垂直な平面内で当該分割鉄心３０１に対して周方向に隣接する分割鉄心３０１が相対的にずれることができないことを以下に示す。

図２０（Ａ）において、右側の分割鉄心３０１ｂが左側の分割鉄心３０１ａに対して相対的にずれることのできる条件について考える。まず、前述したように、隣接する第１コア片３０２ａ，３０２ｂの第１腕部３０８ａと第２腕部３０９ｂとは、第１接触面Ｔ５で接触している。また、隣接する第２コア片３０３ａ，３０３ｂの第１肩部３１３ａと第２肩部３１４ｂとは、第２接触面Ｔ６で接触している。

図２０（Ａ）において、第１コア片３０２ａ，３０２ｂ同士が干渉しないためには、図２０（Ｂ）に示されるように、第１接触面Ｔ５とそれに直交する面との間の第１角度範囲αに含まれる方向に、右側の第１コア片３０２ｂが左側の第１コア片３０２ａに対して相対的にずれる必要がある。

また、図２０（Ａ）において、第２コア片３０３ａ，３０３ｂ同士が干渉しないためには、図２０（Ｂ）に示されるように、第２接触面Ｔ６とそれに直交する面との間の第２角度範囲βに含まれる方向に、右側の第２コア片３０３ｂが左側の第２コア片３０３ａに対して相対的にずれる必要がある。

しかしながら、図２０（Ｂ）に示されるように、第１角度範囲αと第２角度範囲βとには共通範囲が存在しない。そのため、右側の分割鉄心３０１ｂが左側の分割鉄心３０１ａに対して相対的にずれることは不可能となる。すなわち、各分割鉄心３０１が円弧状に配列された状態では、各分割鉄心３０１において、積層方向に垂直な平面内で当該分割鉄心３０１に対して周方向に隣接する分割鉄心３０１が相対的にずれることができない。

以上説明したように、本発明の実施の形態３に係る回転電機では、各分割鉄心３０１が円弧状に配列された際に、隣接する第１コア片３０２，３０２の第１腕部３０８と第２腕部３０９とが係合すると共に、隣接する第２コア片３０３，３０３の第１肩部３１３と第２肩部３１４とが係合し、或る第１コア片３０２ａに対して周方向に隣接する第１コア片３０２ｂが積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲と、当該或る第１コア片３０２ａに積層される第２コア片３０３ａに対して前記周方向に隣接する第１コア片３０２ｂに積層される第２コア片３０３ｂが積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲とが重ならない。これにより、周方向に隣接する各コア片同士を各コア片の形状によって固定することができ、各コア片の間にリテーナを打ちこんだり積層方向から各コア片を嵌合させたりする必要がないため、回転電機の材料費、加工費および設備費を低減することができる。

次に、本発明の実施の形態３に係る回転電機の第２の作用について説明する。

前述したように、分割鉄心３０１において、第１コア片３０２の第１腕部３０８の内周側には、円弧部３１６が形成されている（図１９（Ａ））。また、第２コア片３０３の第１肩部３１３の内周側には、円弧部３１５が形成されている（図１９（Ｂ））。そのため、図２１（Ａ）に示されるように、右側の分割鉄心３０１ｂを左側の分割鉄心３０１ａに対して時計回りに回転させて、左側の分割鉄心３０１ａと右側の分割鉄心３０１ｂとの間の外周側を開いて内周側を閉じるようにすることができる。

この状態において、第１肩部３１３ａと第２肩部３１４ｂとが接触する面を第４接触面Ｔ７とすると、図２１（Ｂ）に示されるように、第２角度範囲βの方向が第４接触面Ｔ７とそれに直交する面との間の方向に変わり、第１角度範囲αと第２角度範囲βとの共通範囲である第３角度範囲γができる。そのため、右側の分割鉄心３０１ｂを左側の分割鉄心３０１ａに対して第３角度範囲γの方向にずらして、左側の第１コア片３０２ａの第１腕部３０８ａと右側の第１コア片３０２ｂの第２腕部３０９ｂとを、接触させない状態にすることができる。

図１７，１８に示されるように、分割鉄心１の第１コア片３０２の第２腕部３０９には、突起部３２１が設けられている。また、分割鉄心１の第２コア片３０３の第１肩部３１３には、孔部３２２が設けられている。そして、第２コア片３０３の孔部３２２に第１コア片３０２の突起部３２１が挿入されることによって、隣接する分割鉄心３０１同士が連結される。

このような構成によれば、隣接する分割鉄心３０１同士が分離しないため、回転電機の製造をさらに容易にすることができる。なお、第１コア片３０２の突起部３２１は、打ち抜きの際のカシメによるダボによって設けることができるため、特別な設備を用いること無く、容易に突起部３２１を設けることができる。

図２２（Ａ）には、分割鉄心３０１を開放状態にして、第１コア片３０２の磁極片部７にマグネットワイヤを巻線する際の状態が示されている。また、図２２（Ｂ）には、分割鉄心３０１を開放状態にして、第２コア片３０３の磁極片部１２にマグネットワイヤを巻線する際の状態が示されている。

また、１つの分割鉄心３０１の磁極片部にフライヤを用いて巻線するとき、バックヨーク部よりも外周側に他の分割鉄心３０１が存在する状態では、フライヤの軌道と他の分割鉄心３０１とが干渉するために巻線が困難となるが、分割鉄心３０１の開放状態では、各分割鉄心３０１が連結された状態のまま各分割鉄心３０１を回転させ、１つの分割鉄心３０１のバックヨーク部よりも外周側に他の分割鉄心３０１が存在しない状態にすることができる。この状態では、フライヤの軌道と他の分割鉄心３０１とが干渉しないため、これによっても、回転電機の製造を容易にすることができる。

図２３には、複数連結された分割鉄心３０１の上面図が示されている。各コア片を製造する際、各コア片を円弧状に配列させて打ち抜くと、円弧の内周側が残材となってしまうが、各コア片を直線状に整列させて打ち抜くことで、各コア片の材料となる鋼板の材料歩留まりを向上させることができる。また、各磁極片部が突出する方向と鋼板が圧延される方向とのなす角度が各コア片において等しくなるため、各磁極片部の電磁的なばらつきが小さくなり、回転電機の効率が向上する。

図２４には、第２コア片３０３の孔部３２２の詳細な構成が示されている。また、図２５には、第２コア片３０３の孔部３２２に第１コア片３０２の突起部３２１が挿入された状態の詳細が示されている。これらの図に示されるように、第２コア片３０３の孔部３２２は、円弧配列孔部３２３と、直線整列孔部３２４と、連結孔部３２５とを有している。円弧配列孔部３２３は、各コア片を円弧上に配列させた状態のときに、第１コア片３０２の突起部３２１が位置する。直線整列孔部３２４は、各コア片を直線状に整列させた状態のときに、第１コア片３０２の突起部３２１が位置する。連結孔部３２５は、円弧配列孔部３２３と直線整列孔部３２４とを連結する。

このような構成によれば、第１コア片３０２の突起部３２１が第２コア片３０３の直線整列孔部３２４に位置する状態で各コア片を打ち抜いた後、突起部３２１が直線整列孔部３２４または連結孔部３２５に位置する状態で磁極片部５に巻線し（図２２参照）、突起部３２１が円弧配列孔部３２３に位置する状態で回転電機の軸に複数の分割鉄心３０１から構成される鉄心を挿入することができる。これにより、各コア片を直線状に整列させた状態での打ち抜きから、マグネットワイヤの巻線、回転電機の軸への鉄心の挿入までを、分割鉄心３０１，３０１同士を分離させずにおこなうことができる。

その他の実施の形態．
実施の形態１，２，３に係る回転電機の鉄心は、３つの分割鉄心連結体１００，２００，３００から構成されており、各分割鉄心連結体１００，２００，３００は６つの分割鉄心１，２０１，３０１から構成されていた。しかしながら、本発明において、分割鉄心連結体や分割鉄心の個数はこれらに限定されるものではない。すなわち、本発明は、任意の個数の分割鉄心連結体と分割鉄心とによって実施することができる。

また、実親の形態１，２，３に係る分割鉄心１，２０１，３０１では、第１コア片２，２０２，３０２と第２コア片３，２０３，３０３とが交互に積層されて構成されていたが、第１コア片と第２コア片との積層のしかたはこれに限定されるものではない。例えば、同種のコア片を複数連続して積層したものを交互に積層して構成してもよい。

また、実施の形態１，２，３に係る分割鉄心１，２０１，３０１では、積層方向に隣接するコア片同士を接着あるいはカシメなどの方法で連結する必要があるが、連結手段については特に限定しない。同様に、分割鉄心連結体１００，２００，３００同士を固定する手段についても、リテーナの打込みあるいは積層方向からの嵌合などが考えられるが、特に限定しない。

また、回転電機の軸に鉄心を挿入した後に、各分割鉄心連結体１００，２００，３００が一体となって周方向に回転する動きを抑制する手段としては、例えば１つの分割鉄心１，２０１，３０１のバックヨーク部にキー溝を設け、回転電機の軸に設けたキー溝とともにマシンキーを用いて固定することで、各分割鉄心連結体が一体となって周方向に回転する動きを抑制することができるが、これについても特に限定しない。

Claims (10)

1. 複数の分割鉄心が円弧状に配列される分割鉄心連結体から構成される回転電機であって、
   前記分割鉄心は、第１コア片と第２コア片とを積層して構成され、
   前記第１コア片は、該第１コア片の一方の端部に設けられて第１凸部および該第１凸部よりも内周側に窪む第１凹部によって形成される第１腕部、または該第１コア片の他方の端部に設けられて前記第１凸部に係合する第２凹部および前記第１凹部に係合する第２凸部によって形成される第２腕部のいずれかまたは両方を有し、
   前記第２コア片は、該第２コア片の一方の端部に設けられて周方向に突出する第３凸部によって形成される第１肩部、または該第２コア片の他方の端部に設けられて前記第３凸部に係合する第３凹部によって形成される第２肩部のいずれかまたは両方を有し、
   前記分割鉄心が円弧状に配列された際に、隣接する前記第１コア片の前記第１腕部と前記第２腕部とが係合すると共に、隣接する前記第２コア片の前記第１肩部と前記第２肩部とが係合し、
   各分割鉄心について、或る第１コア片に対して周方向に隣接する第１コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲と、当該或る第１コア片に積層される第２コア片に対して前記周方向に隣接する第１コア片に積層される第２コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲とが重ならない、回転電機。
2. 前記第１コア片の前記第１腕部の内周側には切欠部が形成されると共に、前記第２コア片の前記第１肩部の内周側には円弧部が形成される、請求項１に記載の回転電機。
3. 複数の分割鉄心が円弧状に配列される分割鉄心連結体から構成される回転電機であって、
   前記分割鉄心は、第１コア片と第２コア片とを積層して構成され、
   前記第１コア片は、該第１コア片の一方の端部に設けられて第１凹部および該第１凹部とは周方向について反対側に突出する第１凸部によって形成される第１腕部、または該第１コア片の他方の端部に設けられて前記第１凹部に係合する第２凸部および前記第１凸部に係合する第２凹部によって形成される第２腕部のいずれかまたは両方を有し、
   前記第２コア片は、該第２コア片の一方の端部に設けられて第３凸部および該第３凸部とは周方向について反対側に窪む第３凹部によって形成される第１肩部、または該第２コア片の他方の端部に設けられて前記第３凸部に係合する第４凹部および前記第３凹部に係合する第４凸部によって形成される第２肩部のいずれかまたは両方を有し、
   前記分割鉄心が円弧状に配列された際に、隣接する前記第１コア片の前記第１腕部と前記第２腕部とが係合すると共に、隣接する前記第２コア片の前記第１肩部と前記第２肩部とが係合し、
   各分割鉄心について、或る第１コア片に対して周方向に隣接する第１コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲と、当該或る第１コア片に積層される第２コア片に対して前記周方向に隣接する第１コア片に積層される第２コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲とが重ならない、回転電機。
4. 前記第１コア片の前記第１腕部の内周側には切欠部が形成されると共に、前記第２コア片の前記第１肩部の内周側には円弧部が形成される、請求項３に記載の回転電機。
5. 前記第１コア片の前記第２腕部には突起部が設けられると共に、前記第２コア片の前記第１肩部には孔部が設けられ、前記第２コア片の前記孔部に前記第１コア片の前記突起部が挿入されることによって、隣接する前記分割鉄心同士が連結される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機。
6. 前記第２コア片の前記孔部は、前記分割鉄心を円弧上に配列させた状態のときに前記第１コア片の前記突起部が位置する円弧配列孔部と、前記分割鉄心を直線状に整列させた状態のときに前記第１コア片の前記突起部が位置する直線整列孔部と、前記円弧配列孔部と前記直線整列孔部とを連結する連結孔部とを有することを特徴とする、請求項５に記載の回転電機。
7. 複数の分割鉄心が円弧状に配列される分割鉄心連結体から構成される回転電機の製造方法であって、
   前記分割鉄心は、第１コア片と第２コア片とを積層して構成され、
   前記第１コア片は、該第１コア片の一方の端部に設けられて第１凸部および該第１凸部よりも内周側に窪む第１凹部によって形成される第１腕部、または該第１コア片の他方の端部に設けられて前記第１凸部に係合する第２凹部および前記第１凹部に係合する第２凸部によって形成される第２腕部のいずれかまたは両方を有し、
   前記第２コア片は、該第２コア片の一方の端部に設けられて周方向に突出する第３凸部によって形成される第１肩部、または該第２コア片の他方の端部に設けられて前記第３凸部に係合する第３凹部によって形成される第２肩部のいずれかまたは両方を有し、
   前記分割鉄心が円弧状に配列された際に、隣接する前記第１コア片の前記第１腕部と前記第２腕部とが係合すると共に、隣接する前記第２コア片の前記第１肩部と前記第２肩部とが係合し、
   各分割鉄心について、或る第１コア片に対して周方向に隣接する第１コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲と、当該或る第１コア片に積層される第２コア片に対して前記周方向に隣接する第１コア片に積層される第２コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲とが重ならず、
   前記第１コア片の前記第１腕部の内周側には切欠部が形成されると共に、前記第２コア片の前記第１肩部の内周側には円弧部が形成され、
   前記第１コア片の前記第２腕部には突起部が設けられると共に、前記第２コア片の前記第１肩部には孔部が設けられ、前記第２コア片の前記孔部に前記第１コア片の前記突起部が挿入されることによって、隣接する前記分割鉄心同士が連結され、
   前記第２コア片の前記孔部は、前記分割鉄心を円弧上に配列させた状態のときに前記第１コア片の前記突起部が位置する円弧配列孔部と、前記分割鉄心を直線状に整列させた状態のときに前記第１コア片の前記突起部が位置する直線整列孔部と、前記円弧配列孔部と前記直線整列孔部とを連結する連結孔部とを有し、
   前記第１コア片の前記突起部は、打ち抜きの際のカシメによるダボによって設けられる、回転電機の製造方法。
8. 複数の分割鉄心が円弧状に配列される分割鉄心連結体から構成される回転電機の製造方法であって、
   前記分割鉄心は、第１コア片と第２コア片とを積層して構成され、
   前記第１コア片は、該第１コア片の一方の端部に設けられて第１凹部および該第１凹部とは周方向について反対側に突出する第１凸部によって形成される第１腕部、または該第１コア片の他方の端部に設けられて前記第１凹部に係合する第２凸部および前記第１凸部に係合する第２凹部によって形成される第２腕部のいずれかまたは両方を有し、
   前記第２コア片は、該第２コア片の一方の端部に設けられて第３凸部および該第３凸部とは周方向について反対側に窪む第３凹部によって形成される第１肩部、または該第２コア片の他方の端部に設けられて前記第３凸部に係合する第４凹部および前記第３凹部に係合する第４凸部によって形成される第２肩部のいずれかまたは両方を有し、
   前記分割鉄心が円弧状に配列された際に、隣接する前記第１コア片の前記第１腕部と前記第２腕部とが係合すると共に、隣接する前記第２コア片の前記第１肩部と前記第２肩部とが係合し、
   各分割鉄心について、或る第１コア片に対して周方向に隣接する第１コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲と、当該或る第１コア片に積層される第２コア片に対して前記周方向に隣接する第１コア片に積層される第２コア片が積層方向に垂直な平面内で相対的にずれることのできる方向の範囲とが重ならず、
   前記第１コア片の前記第１腕部の内周側には円弧部が形成されると共に、前記第２コア片の前記第１肩部の内周側には円弧部が形成され、
   前記第１コア片の前記第２腕部には突起部が設けられると共に、前記第２コア片の前記第１肩部には孔部が設けられ、前記第２コア片の前記孔部に前記第１コア片の前記突起部が挿入されることによって、隣接する前記分割鉄心同士が連結され、
   前記第２コア片の前記孔部は、前記分割鉄心を円弧上に配列させた状態のときに前記第１コア片の前記突起部が位置する円弧配列孔部と、前記分割鉄心を直線状に整列させた状態のときに前記第１コア片の前記突起部が位置する直線整列孔部と、前記円弧配列孔部と前記直線整列孔部とを連結する連結孔部とを有し、
   前記第１コア片の前記突起部は、打ち抜きの際のカシメによるダボによって設けられる、回転電機の製造方法。
9. 前記第１コア片の前記突起部が前記第２コア片の前記直線整列孔部に位置する状態で、前記第１コア片および前記第２コア片を打ち抜く、請求項７または８に記載の回転電機の製造方法。
10. 前記第１コア片の前記突起部が前記第２コア片の前記直線整列孔部あるいは前記連結孔部に位置する状態で、前記分割鉄心の磁極片部にマグネットワイヤを巻線する、請求項７〜９のいずれか一項に記載の回転電機の製造方法。

Images