WO2015053221A1 - 回転電機のコア - Google Patents

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steel plate
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永田　孝一
大野　正明
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Denso Corp
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/187—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to inner stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores

Definitions

  • the present invention relates to a core of a rotating electric machine.
  • a technique for forming teeth by laminating steel plates in the circumferential direction is known in order to suppress a so-called magnetic flux short circuit.
  • a reluctance motor rotor is formed by laminating steel sheets having a substantially L-shaped cross section to form an L-shaped laminated unit, and salient poles (teeth) are formed by both sides of the L-shaped laminated unit.
  • a substantially L-shaped steel plate is superior in terms of material cost because it has fewer discarded portions than a steel plate provided so as to be laminated in the axial direction.
  • a core used for an outer see, for example, Patent Document 2
  • the superiority of material cost is more remarkable. become.
  • the demand for cost reduction is increasing, and there is a demand for further measures for reducing waste.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a core of a rotating electrical machine that can further reduce a waste portion when a steel plate is provided by punching with a press. .
  • the core of the rotating electrical machine of the present application includes a cylindrical yoke and a plurality of teeth protruding from the yoke to the outer peripheral side.
  • the steel plate used as a raw material is bent so as to have two sides that sandwich the bottom and the bottom, and a core skeleton is configured by combining a plurality of lamination units formed by laminating a plurality of steel plates.
  • a plurality of bottom laminated portions in which the bottom portions of the laminated units are stacked are combined to form a cylindrical portion on the inner peripheral side, and a side laminated portion in which the side portions are stacked protrudes to the outer peripheral side.
  • a plurality of stacked units are arranged in a ring shape.
  • the cylindrical portion of the skeleton forms all or part of the yoke, and the side laminated portion protruding to the outer peripheral side forms all or part of the teeth.
  • Some of the steel plates are deformed steel plates having protruding pieces that can be bent at the bottom and protrude toward the inner peripheral side of the yoke, and a hole penetrates the protruding pieces. Thereby, since a part of discard part can be included in a deformation
  • a protrusion piece can be utilized as an attachment piece at the time of attaching a core to another member.
  • the core 1 is a stator core used for the stator 3 of the generator 2 as a rotating electrical machine, for example, and the generator 2 is mounted on a vehicle, for example, and is driven to rotate by the output of the internal combustion engine. That is, the generator 2 includes a rotor 5 fixed to the crankshaft 4 and rotated by the output of the internal combustion engine, and a stator 3 to which a coil 6 is attached and disposed on the inner peripheral side of the rotor 5 (see FIG. 1). .) The generator 2 generates power by inducing an electromotive force in the coil 6 by the magnetic flux generated by the magnet 7 mounted on the rotor 5.
  • the core 1 includes a cylindrical yoke 9 and a plurality of teeth 10 protruding from the yoke 9 to the outer peripheral side and wound with a coil 6.
  • the steel plate 11 used as the raw material of the core 1 is provided as a material having a substantially U-shaped cross section by bending the material 11a after being punched by a press. That is, the steel plate 11 is bent so as to have a bottom portion 12 and two side portions 13 sandwiching the bottom portion 12. Then, a skeleton 15 of the core 1 is configured by combining a plurality of lamination units 14 formed by laminating a plurality of steel plates 11 (see FIGS. 2 to 6 and the like).
  • the lamination unit 14 includes a bottom lamination portion 17 in which the bottom portion 12 is stacked, and two side lamination portions 18 in which the side portions 13 are stacked.
  • the skeleton 15 is configured by arranging a plurality of stacked units 14 in a ring shape. At this time, a plurality of bottom laminated portions 17 are combined to form a cylindrical portion 19 on the inner peripheral side, and the side laminated portion 18 protrudes to the outer peripheral side.
  • one tooth 10 is constituted by two side laminated portions 18 that are adjacent to each other in the circumferential direction in a combination of two laminated units 14 that are adjacent in the circumferential direction. That is, in the combination of two adjacent lamination units 14, the side lamination part 18 located on the other circumferential side of the two side lamination parts 18 of the lamination unit 14 on the one circumferential side and the lamination on the other circumferential side. Of the two side laminated portions 18 of the unit 14, the side laminated portion 18 located on one side in the circumferential direction abuts in the circumferential direction to form one tooth 10.
  • the edge part 13 is provided with a collar part 20 that extends to both ends in the axial direction when incorporated as the skeleton 15 or the core 1, and the collar part 20 is also stacked similarly to the bottom part 12 and the side part 13.
  • the heel laminated portion 21 is configured.
  • the eaves layer portion 21 reinforces the delivery of magnetic flux between the core 1 and the magnet 7, and the amount of protrusion in the axial direction is determined according to the axial length of the magnet 7.
  • some of the steel plates 11 are deformed steel plates 24 having protruding pieces 23 that can be bent toward the inner peripheral side of the yoke 9 by bending a part of the bottom 12. Further, a hole 25 passes through the protruding piece 23.
  • the protruding piece 23 is a portion that projects in the same plane perpendicular to the longitudinal direction in the material 11 a before bending.
  • two protruding pieces 23 are provided, and the two protruding pieces 23 are line-symmetric with respect to the longitudinal axis on both sides in the width direction of the material 11a.
  • the deformed steel plate 24 is disposed on the outermost periphery, and the protruding pieces 23 are disposed on the first end side and the second end side in the axial direction of the yoke 9.
  • the protruding piece 23 is bent vertically toward the inner peripheral side of the yoke 9 and protrudes toward the inner peripheral side of the yoke 9 on the first end side and the second end side in the axial direction of the yoke 9.
  • the laminated units 14A are incorporated at three locations so as to exist at an angular interval of 120 °.
  • a collar 27, which is a cylindrical member, is disposed between the two projecting pieces 23, and the inner periphery of the collar 27 constitutes a through hole 28 together with the hole 25 (see FIGS. 1 and 7).
  • the stator 3 is fitted into the cover 30 which is a member on the internal combustion engine side and is screwed.
  • the inner peripheral end of the protruding piece 23 constitutes the inner peripheral end of the core 1 and is externally fitted to a columnar portion 31 that is an attachment portion provided on the cover 30.
  • the stator 3 is mounted in a vehicle by carrying out the screw fastening to the through-hole 28 through the axial part 32a of the volt
  • the shaft portion 32 a is screwed into a screw hole 33 provided in the cover 30.
  • the steel plate 11 as a raw material is bent so as to have two sides 13 sandwiching the bottom 12 and the bottom 12, and a plurality of lamination units 14 formed by laminating a plurality of steel plates 11,
  • the skeleton 15 is configured by combining them. Further, the skeleton 15 is configured by arranging a plurality of laminated units 14 in an annular shape, and a plurality of bottom laminated parts 17 in which the bottoms 12 of the laminated units 14 are stacked together form a cylindrical portion 19 on the inner peripheral side.
  • the laminated portion 18 protrudes to the outer peripheral side.
  • the cylindrical portion 19 of the skeleton 15 forms the yoke 9, and the side laminated portion 18 forms the teeth 10.
  • some of the steel plates 11 are deformed steel plates 24 each having a protruding piece 23 that can be bent toward the inner peripheral side of the yoke 9 by bending a part of the bottom portion 12. is doing. Thereby, a part of the discarded portion generated by punching by the press can be included in the deformed steel sheet 24 as the protruding piece 23, so that the discarded portion can be reduced.
  • a collar 27 that is a cylindrical member is disposed between the two protruding pieces 23 after being bent. Thereby, when utilizing the protrusion piece 23 for the screw fastening to another member, it can reinforce with respect to fastening force. Further, the inner peripheral end of the projecting piece 23 is externally fitted to the cylindrical portion 31 on the internal combustion engine side. Thereby, when considering attaching the stator 3 by what is called an inlay, it is not necessary to provide another part for fitting.
  • the configuration of the core 1 is not limited to the embodiment, and various modifications can be considered.
  • the deformed steel plate 24 has two protruding pieces 23, and the two protruding pieces 23 are bent vertically so that the first end side in the axial direction of the yoke 9, the second Although it protrudes to the inner peripheral side of the yoke 9 on the end side, the form of the deformed steel plate 24 and the protruding piece 23 is not limited to the embodiment.
  • the deformed steel plate 24 is provided with only one protruding piece 23, and all the steel plates 11 included in the stacked unit 14 ⁇ / b> A are changed to the deformed steel plate 24 having only one protruding piece 23. It may be arranged on one end side and may protrude toward the inner peripheral side of the yoke 9 on the first axial end side of the yoke 9 (see FIG. 8).
  • the inner peripheral end of the protruding piece 23 is externally fitted to the cylindrical portion 31 on the internal combustion engine side, but the inlay aspect between the stator 3 and the member on the internal combustion engine side is as follows.
  • the present invention is not limited to the examples.
  • an inlay between the stator 3 and a member on the internal combustion engine side may be configured by fitting the outer periphery of the collar 27 to the cylindrical portion 31.
  • the core 1 of the embodiment was used as a stator core of the generator 2, the core 1 may be used for an electric motor such as a synchronous motor, an induction motor, and a reluctance motor, and the core 1 is used as a rotor core. Also good.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

　コアの素材となる鋼板１１に関し、一部の鋼板１１は、底部１２の一部を折り曲げてヨークの内周側に突出させることができる突出片２３を有する変形鋼板２４であり、突出片２３には、穴２５が貫通している。これにより、プレスによる打ち抜きにより発生する廃棄部分の一部を突出片２３として変形鋼板２４に含ませることができるので、廃棄部分を低減することができる。

Description

回転電機のコア
　本発明は、回転電機のコアに関する。
　従来から、回転電機のコアでは、いわゆる磁束の短絡を抑制するため、周方向に鋼板を積層することでティースを構成する技術が知られている。また、このようなコアの一例として、リラクタンスモータの回転子において断面が略Ｌ字を呈する鋼板を積層してＬ字の積層単位を構成し、積層単位のＬ字の両辺により突極（ティース）を構成するものが公知である（例えば、特許文献１参照。）。
　ここで、鋼板をプレスによる打ち抜きで設ける場合、略Ｌ字の鋼板は、軸方向に積層するように設けられた鋼板に比べて、廃棄部分が少なくなり素材コストの点で優位である。特に、アウターに使用されるコアの場合（例えば、特許文献２参照。）、軸方向に積層するには、内周が空いた形状に鋼板を設ける必要があり、素材コストの優位性がより顕著になる。
　しかし、コストダウンの要求は高まる一方であり、更なる廃棄部分の低減策が求められている。
実用新案登録第２５９８３３６号公報 特開２０１３－０１３１８０号公報
　本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、鋼板をプレスによる打ち抜きで設ける場合に廃棄部分を更に低減することができる回転電機のコアを提供するにある。
　本願の回転電機のコアは、筒状のヨーク、および、ヨークから外周側に突出する複数のティースを具備する。また、素材となる鋼板は、底部および底部を挟む２つの辺部を有するように折れ曲がり、鋼板を複数枚積層してなる積層単位を、複数、組み合わせることでコアの骨格が構成される。また、骨格では、積層単位の内の底部が積み重なる底積層部が複数組み合わさって内周側で筒部分を形成するように、かつ、辺部が積み重なる辺積層部が外周側に突出するように、複数の積層単位が環状に配置される。そして、骨格の内、筒部分がヨークの全部または一部をなすとともに、外周側に突出する辺積層部がティースの全部または一部をなす。
　また、一部の鋼板は、底部の一部を折り曲げてヨークの内周側に突出させることができる突出片を有する変形鋼板であり、突出片には、穴が貫通している。
　これにより、廃棄部分の一部を突出片として変形鋼板に含ませることができるので、廃棄部分を低減することができる。なお、突出片は、コアを他部材に取り付ける際の取付片として利用することができる。
本発明の実施例に係るコアを備える回転電機を示す断面図である（実施例）。 鋼板の斜視図である（実施例）。 曲げ加工前の材料の平面図である（実施例）。 変形鋼板の斜視図である（実施例）。 （ａ）は鋼板が積層される様子を示す説明図であり、（ｂ）は積層単位の平面図である（実施例）。 骨格を示す平面図である（実施例）。 コアの要部を示す要部説明図である（実施例）。 コアの要部を示す要部説明図である（変形例）。
　実施形態の回転電機のコアを、実施例を用いて説明する。
　〔実施例の構成〕
　実施例のコア１の構成を、図１～図７を用いて説明する。
　コア１は、例えば、回転電機としての発電機２のステータ３に用いられるステータコアであり、発電機２は、例えば、車両に搭載されて内燃機関の出力により回転駆動される。
　すなわち、発電機２は、クランクシャフト４に固定されて内燃機関の出力により回転するロータ５と、コイル６が装着されてロータ５の内周側に配置されるステータ３とを備える（図１参照。）。そして、発電機２は、ロータ５に装着された磁石７が発生する磁束によりコイル６に起電力を誘導して発電する。
　コア１は、円筒状のヨーク９、および、ヨーク９から外周側に突出してコイル６が巻かれる複数のティース１０を具備する。また、コア１の素材となる鋼板１１は、プレスによる打ち抜き後の材料１１ａに曲げ加工を施すことで、断面略Ｕ字を呈するものとして設けられる。すなわち、鋼板１１は、底部１２および底部１２を挟む２つの辺部１３を有するように折れ曲がっている。そして、鋼板１１を複数枚積層してなる積層単位１４を、複数、組み合わせることでコア１の骨格１５が構成される（図２～図６等参照）。
　ここで、積層単位１４は、底部１２が積み重なる底積層部１７、辺部１３が積み重なる２つの辺積層部１８からなる。そして、骨格１５は複数の積層単位１４が環状に配置されて構成される。このとき、底積層部１７は複数組み合わさって内周側で筒部分１９を形成し、辺積層部１８は外周側に突出する。
　そして、骨格１５の内、筒部分１９がヨーク９の一部をなす。
　また、周方向に隣り合う２つの積層単位１４の組合せにおいて周方向に隣り合って当接する２つの辺積層部１８により１つのティース１０が構成される。すなわち、隣り合う２つの積層単位１４の組合せにおいて、周方向一方側の積層単位１４の２つの辺積層部１８の内、周方向他方側に位置する辺積層部１８と、周方向他方側の積層単位１４の２つの辺積層部１８の内、周方向一方側に位置する辺積層部１８とが周方向に当接して１つのティース１０をなす。
　なお、辺部１３の先端には、骨格１５やコア１として組み入れられたときに軸方向両端に伸びる鍔部２０が設けられており、鍔部２０も底部１２や辺部１３と同様に積み重なって鍔積層部２１を構成する。ここで、鍔積層部２１は、コア１と磁石７との磁束の受渡を強化するものであり、磁石７の軸方向長さに応じて軸方向への突出量が決められている。
　さらに、コア１によれば、一部の鋼板１１は、底部１２の一部を折り曲げてヨーク９の内周側に突出させることができる突出片２３を有する変形鋼板２４である。また、突出片２３には、穴２５が貫通している。ここで、突出片２３は、図３に示すように、曲げ加工前の材料１１ａにおいて、長手方向に対し垂直に同一平面状に張り出す部分である。また、突出片２３は２つ設けられており、２つの突出片２３は、材料１１ａの幅方向両側に長手方向軸を対称軸として線対称をなす。
　また、変形鋼板２４が含まれる積層単位１４Ａでは最外周に変形鋼板２４が配置され、突出片２３は、ヨーク９の軸方向第一端側、第二端側に配置される。そして、突出片２３は、ヨーク９の内周側に向かって垂直に折り曲げられてヨーク９の軸方向第一端側、第二端側でヨーク９の内周側に突出する。
　ここで、積層単位１４Ａは、１２０°の角度間隔で存在するように３ヶ所に組み入れられる。そして、２つの突出片２３の間には円筒部材であるカラー２７が配置され、カラー２７の内周は穴２５とともに貫通穴２８を構成する（図１および図７参照。）。
　そして、ティース１０にコイル６を巻いてステータ３を構成した後、ステータ３を内燃機関側の部材であるカバー３０に嵌めてネジ締結する。ここで、突出片２３の内周端は、コア１の内周端をなし、カバー３０に設けられた取付部である円柱部３１に外嵌めされる。そして、コア１を円柱部３１に外嵌めした状態で貫通穴２８にボルト３２の軸部３２ａを通してネジ締結することで、ステータ３が車両に搭載される。なお、軸部３２ａは、カバー３０に設けられたネジ穴３３に螺合する。
　〔実施例の効果〕
　実施例のコア１によれば、素材となる鋼板１１は、底部１２および底部１２を挟む２つの辺部１３を有するように折れ曲がり、鋼板１１を複数枚積層してなる積層単位１４を、複数、組み合わせることで骨格１５が構成される。また、骨格１５は複数の積層単位１４が環状に配置されて構成され、積層単位１４の内の底部１２が積み重なる底積層部１７が複数組み合わさって内周側で筒部分１９を形成し、辺積層部１８が外周側に突出する。そして、骨格１５の内、筒部分１９がヨーク９をなすとともに、辺積層部１８がティース１０をなす。
　また、一部の鋼板１１は、底部１２の一部を折り曲げてヨーク９の内周側に突出させることができる突出片２３を有する変形鋼板２４であり、突出片２３には、穴２５が貫通している。
　これにより、プレスによる打ち抜きにより発生する廃棄部分の一部を突出片２３として変形鋼板２４に含ませることができるので、廃棄部分を低減することができる。
　また、折り曲げ後の２つの突出片２３の間には円筒部材であるカラー２７が配置される。
　これにより、突出片２３を他部材へのネジ締結に利用する場合に、締結力に対して補強することができる。
　さらに、突出片２３の内周端は、内燃機関側の円柱部３１に対して外嵌めされる。
　これにより、ステータ３をいわゆるインローにより組み付けることを考えた場合、嵌合用に別部位を設けなくてもよい。
　〔変形例〕
　コア１の構成は、実施例に限定されず、種々の変形例を考えることができる。
　例えば、実施例のコア１によれば、変形鋼板２４は２つの突出片２３を有しており、２つの突出片２３は、垂直に折り曲げられてヨーク９の軸方向第一端側、第二端側でヨーク９の内周側に突出するものであったが、変形鋼板２４や突出片２３の態様は実施例に限定されない。
　例えば、変形鋼板２４に突出片２３を１つだけ設け、積層単位１４Ａに含まれる鋼板１１を、全て、突出片２３を１つだけ有する変形鋼板２４とし、突出片２３をヨーク９の軸方向第一端側に配置するとともにヨーク９の軸方向第一端側でヨーク９の内周側に突出させてもよい（図８参照。）。
　また、実施例のコア１によれば、突出片２３の内周端が内燃機関側の円柱部３１に対して外嵌めされていたが、ステータ３と内燃機関側の部材とのインローの態様は実施例に限定されない。
　例えば、カラー２７の外周を円柱部３１に対して外嵌めすることで、ステータ３と内燃機関側の部材とのインローを構成してもよい。
　さらに、実施例のコア１は、発電機２のステータコアとして利用されていたが、同期モータ、誘導モータおよびリラクタンスモータ等の電動機にコア１を利用してもよく、ロータコアとしてコア１を利用してもよい。
　１　コア
　２　発電機（回転電機）
　９　ヨーク
　１０　ティース
　１１　鋼板
　１２　底部
　１３　辺部
　１４、１４Ａ　積層単位
　１５　骨格
　１７　底積層部
　１８　辺積層部
　１９　筒部分
　２３　突出片
　２４　変形鋼板
　２５　穴

Claims (6)

  1. 　筒状のヨーク（９）、および、このヨーク（９）から外周側に突出する複数のティース（１０）を具備する回転電機（２）のコア（１）において、
    　素材となる鋼板（１１）は、底部（１２）およびこの底部（１２）を挟む２つの辺部（１３）を有するように折れ曲がり、
    　前記鋼板（１１）を複数枚積層してなる積層単位（１４、１４Ａ）を、複数、組み合わせることで前記コア（１）の骨格（１５）が構成され、
    　この骨格（１５）では、前記積層単位（１４、１４Ａ）の内の前記底部（１２）が積み重なる底積層部（１７）が複数組み合わさって内周側で筒部分（１９）を形成するように、かつ、前記辺部（１３）が積み重なる辺積層部（１８）が外周側に突出するように、複数の前記積層単位（１４、１４Ａ）が環状に配置され、
    　前記骨格（１５）の内、前記筒部分（１９）が前記ヨーク（９）の全部または一部をなすとともに、外周側に突出する前記辺積層部（１８）が前記ティース（１０）の全部または一部をなし、
    　一部の前記鋼板（１１）は、前記底部（１２）の一部を折り曲げて前記ヨーク（９）の内周側に突出させることができる突出片（２３）を有する変形鋼板（２４）であり、
    　前記突出片（２３）には、穴（２５）が貫通していることを特徴とする回転電機（２）のコア（１）。
  2. 　請求項１に記載の回転電機（２）のコア（１）において、
    　前記変形鋼板（２４）が含まれる前記積層単位（１４、１４Ａ）では、この積層単位（１４、１４Ａ）最外周に前記変形鋼板（２４）が配置されることを特徴とする回転電機（２）のコア（１）。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の回転電機（２）のコア（１）において、
    　１つの前記変形鋼板（２４）には、折り曲げ後の前記突出片（２３）が前記ヨーク（９）の軸方向第一端側、第二端側の２か所で突出するように２つ設けられていることを特徴とする回転電機（２）のコア（１）。
  4. 　請求項３に記載の回転電機（２）のコア（１）において、
    　折り曲げ後の２つの前記突出片（２３）の間には、円筒部材（２７）が配置されることを特徴とする回転電機（２）のコア（１）。
  5. 　請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つの回転電機（２）のコア（１）において、
    　前記コア（１）はステータコアであり、前記ティース（１０）にコイル（６）が巻かれることを特徴とする回転電機（２）のコア（１）。
  6. 　請求項５に記載の回転電機（２）のコア（１）において、
    　前記回転電機（２）は、内燃機関の出力により回転駆動される発電機（２）であり、
    　前記突出片（２３）の内周端は、前記内燃機関側に設けられた取付部（３１）に対して外嵌めされることを特徴とする回転電機（２）のコア（１）。
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