(57)【要約】環状のバックヨーク部（２）の周方向（Ｚ）に間隔を隔てて径方向Ｘに突出する複数のティース部（３）を有する鉄心（４）と、スロット（５）に絶縁部（６）を介したコイル（７）とを備え、ティース部（３）の先端部（３Ａ）には、スロット（５）側に突出する鍔部（１０）が、連結部（１１）と、周方向（Ｚ）に延在し、第一空隙部（８）を形成する屈曲部（１２）と、周方向（Ｚ）の先端側（１３Ａ）がスロット（５）側に突出し、屈曲部（１２）の径方向（Ｘ）の幅（Ｗ１）より長い径方向（Ｘ）の幅（Ｗ２）にて形成される停止部（１３）とを備え、屈曲部（１２）のティース部（３）の突出側（Ｘ１）と相反する側の周方向（Ｚ）側面のＲ寸法（Ｒ０）は、屈曲部（１２）の径方向（Ｘ）の幅（Ｗ１）以上である回転電機（１００）の固定子（１）。
2017122445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のバックヨーク部、および、前記バックヨーク部の周方向に間隔を隔てて径方向に突出する複数のティース部を有する鉄心と、
隣接する前記ティース部間の複数のスロットにそれぞれ絶縁部を介して設置されるコイルとを備えた回転電機の固定子において、
前記ティース部の径方向の突出側の先端部には、周方向において前記スロット側に突出する鍔部を有し、
前記鍔部は、前記ティース部と連結する連結部と、
前記連結部から周方向に延在するとともに、前記ティース部の先端部と離反する第一空隙部を形成する屈曲部と、
前記屈曲部から周方向に延在するとともに、周方向の先端側が前記スロット側に突出し、前記屈曲部の径方向の幅より長い径方向の幅の停止部とを備え、
前記屈曲部の前記ティース部の突出側と相反する側の周方向側面のＲ寸法は、前記屈曲部の径方向の幅以上である回転電機の固定子。
【請求項２】
前記第一空隙部は、径方向の幅が、周方向の幅より短い請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記停止部と前記ティース部の先端部とにて第二空隙部が構成される請求項１または請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記第二空隙部の径方向の幅は、前記第一空隙部の径方向の幅より短い請求項３に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記第二空隙部には、緩衝材が設置されている請求項３または請求項４に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記鍔部は、前記ティース部の周方向の一方のみに構成される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記屈曲部は、前記連結部側の径方向の幅と、前記停止部側の径方向の幅とが同一である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
前記屈曲部は、前記ティース部の突出側の周方向側面に凹部を備える請求項７に記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
前記屈曲部は、前記連結部側の径方向の幅が、前記停止部側の径方向の幅より長い請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１０】
前記鉄心は、複数の板材を軸方向に積層して構成された回転電機の固定子において、
前記屈曲部の径方向の幅は、前記板材の板厚以上である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１１】
前記鉄心は、複数の板材を軸方向に積層して構成された回転電機の固定子において、
前記板材は、珪素が含有された電磁鋼板にて形成されている請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１２】
前記鉄心が、周方向に分割された複数の分割鉄心にて構成された回転電機の固定子において、
各前記分割鉄心は、周方向の許容伸び量が、径方向の許容伸び量よりも大きい部材にて形成されている請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の回転電機の固定子と、
前記固定子に対して同心円状に配置される回転子とを備えた回転電機。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法において、
前記鉄心を、前記鍔部が周方向において前記スロット側に突出していない状態にて形成する第一工程と、
前記鉄心の前記スロットに前記絶縁部を介して前記コイルを設置する第二工程と、
前記鍔部を周方向に屈曲させて前記スロット側に突出させる第三工程とを備えた回転電機の固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、応力集中を抑制し、疲労強度を向上することができる回転電機の固定子、回転電機、および回転電機の固定子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機や発電機等の回転電機は、小型高出力化、高効率化が求められている。この要求を解決する手段として、固定子のスロット開口幅を狭めることが挙げられる。スロット開口幅を狭めると、磁気抵抗が減少し、回転電機の効率が向上するので、回転電機の小型高出力化が可能になる。しかし、スロット開口幅を狭めると、スロットへのコイルの装着が困難になるとの問題点があった。【０００３】
このような問題を解決する従来の固定子として、ティースが、ティース本体部とティース先端部とを備えており、コイル装着後に、ティース先端部を、周方向の外側であるスロット側に向けて、開くことによりスロット開口幅を狭めるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
周方向に折り曲げられるティース部先端の屈曲部、Ｖ字状の切欠き部を設け、切欠き部先端のＲ寸法をコア材板厚の３０〜６０％に設定することで、固定子コアの軸方向への盛り上がりを抑制する効果があった。【０００５】
また、他の従来の回転電機としては、珪素鋼板により構成されコイルを巻き付けるためのティース部を有する第一部材と、前記珪素鋼板より珪素含有率が低く前記第一部材に対してステータの中心軸方向に積層されコイルを巻き付けるためのティース部と前記ティース部の先端に設けられてコイル挿入後に曲げられてコイルを位置決めする鍔部とを有する第二部材とを備えた、ステータの分割コアが提案されている（例えば、特許文献２参照）。【０００６】
珪素含有量が低く曲げ加工性のよい第二部材に折り曲げ部を設けることで、珪素含有量が高い第一部材部で高効率化を図りつつ、第二部材でコイルを保持する効果があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許５５３７９６４号公報
【特許文献２】特許５１１４３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示された従来の回転電機の固定子においては、切欠き部とティース内周部との間に形成される最も径方向に幅の薄い部分に応力が集中して屈曲部が形成される。一般的に金型でプレスして打抜く形状は最も薄い部分でも、金型寿命や精度の面で板厚よりも大きく形成することが一般的であり、この屈曲部においても少なくとも板厚以上の幅を設けることが望ましい。【０００９】
一方で、屈曲部の曲げ内側のＲ寸法は板厚の３０〜６０％に設定されているため、板厚以上の幅の屈曲部を板厚の３０〜６０％の内側のＲ寸法で曲げ加工すると、曲げ外周部に過大な歪みが生じて割れが発生してしまう問題点があった。【００１０】
そのため、高効率化を目的として珪素を添加することで許容歪み量が小さくなる珪素鋼板を用いると、許容歪みを超えて割れてしまい、これらを用いることができず効率が低下する問題点があった。【００１１】
また、鍔部に径方向の電磁力が作用した際に、径方向のＲが小さいため、応力集中して亀裂が進展してしまうため、十分な疲労強度が確保できない問題点があった。【００１２】
特許文献２に示された回転電機によれば、第一部材と第二部材とにて形成されているため、積層の際に材料を途中で交換する必要があるため、生産性が低下する問題点があった。【００１３】
また、鍔部を多く設けると、珪素含有量の少ない第二部材の比率が下がるため、効率が低下する問題点があった。【００１４】
一方で、鍔部を少なくすると、回転子の鉄損が増加し、効率が低下するとともに、回転子鉄損により磁石温度が上昇するため、高グレードの磁石を用いなければならず、材料費が増加する問題点があった。【００１５】
さらに、鍔部を少なくすると、コイルの保持強度が確保できない問題点があった。【００１６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、応力集中を抑制し、疲労強度を向上することができる回転電機の固定子、回転電機、および回転電機の固定子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明の回転電機の固定子は、
環状に形成されたバックヨーク部、および、前記バックヨーク部の周方向に間隔を隔てて径方向に突出して形成された複数のティース部を有する鉄心と、
隣接する前記ティース部間に形成された複数のスロットにそれぞれ絶縁部を介して設置されるコイルとを備えた回転電機の固定子において、
前記ティース部の径方向の突出側の先端部には、周方向において前記スロット側に突出する鍔部を有し、
前記鍔部は、前記ティース部と連結する連結部と、
前記連結部から周方向に延在するとともに、前記ティース部の先端部と離反する第一空隙部を形成する屈曲部と、
前記屈曲部から周方向に延在するとともに、周方向の先端側が前記スロット側に突出し、前記屈曲部の径方向の幅より長い径方向の幅にて形成される停止部とを備え、
前記屈曲部の前記ティース部の突出側と相反する側の周方向側面のＲ寸法は、前記屈曲部の径方向の幅以上である。【００１８】
また、この発明の回転電機は、上記固定子に対して同心円状に配置される回転子とを備えたものである。【００１９】
また、この発明の回転電機の固定子の製造方法によれば、
前記鉄心を、前記鍔部が周方向において前記スロット側に突出していない状態にて形成する第一工程と、
前記鉄心の前記スロットに前記絶縁部を介して前記コイルを設置する第二工程と、
前記鍔部を周方向に屈曲させて前記スロット側に突出させる第三工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の回転電機の固定子、回転電機、および回転電機の固定子の製造方法によれば、応力集中を抑制し、疲労強度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１の回転電機の構成を示す図である。
【図２】図１に示した回転電機の固定子の鉄心の構成を示す平面図である。
【図３】図２に示した固定子の鉄心の屈曲前の状態を示す平面図である。
【図４】図１に示した回転電機の固定子および回転子の構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示した回転電機の固定子の分割鉄心の構成を示す斜視図である。
【図６】図１に示した回転電機の固定子のコイルおよび絶縁部の構成を示す斜視図である。
【図７】図１に示した回転電機の固定子の製造方法を示す側面図である。
【図８】図１に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。
【図９】図１に示した回転電機の固定子の製造方法を示す斜視図である。
【図１０】図１に示した回転電機の固定子の製造方法を示す側面図である。
【図１１】図１に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。
【図１２】図１に示した回転電機の固定子の製造方法を示す斜視図である。
【図１３】図１１に示した固定子のＳにて示した部分の製造方法を示す平面図である。
【図１４】図１１に示した固定子のＳにて示した部分の製造方法を示す平面図である。
【図１５】実施の形態１の効果を説明するための比較例の固定子の構成を示した平面図である。
【図１６】実施の形態１の効果の原理を説明するための平面図である。
【図１７】実施の形態１の効果を説明するための比較例の原理を説明するための平面図である。
【図１８】この発明の実施の形態１の固定子の鉄心の他の例を示した平面図である。
【図１９】この発明の実施の形態２における固定子の鉄心の構成を示す平面図である。
【図２０】図１９に示した固定子の鉄心の屈曲前の状態を示す平面図である。
【図２１】この発明の実施の形態３における固定子の鉄心の構成を示す平面図である。
【図２２】図２１に示した固定子の鉄心の屈曲前の状態を示す平面図である。
【図２３】この発明の実施の形態４における固定子の鉄心の構成を示す平面図である。
【図２４】図２３に示した固定子の鉄心の屈曲前の状態を示す平面図である。
【図２５】図２４に示した固定子の鉄心の屈曲前の状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１の回転電機の構成を示した片縦断面側面図である。図２は図１に示した回転電機の固定子の鉄心のティース部の構成を示した平面図である。図３は図２に示した固定子の鉄心のティース部の鍔部の屈曲前の状態を示す平面図である。図４は図１に示した回転電機の固定子および回転子の構成を示す斜視図である。図５は図４に示した回転電機の固定子の分割鉄心の構成を示す斜視図である。
【００２３】
図６は図１に示した回転電機の固定子のコイルおよび絶縁部の構成を示す斜視図である。図７は図１に示した回転電機の固定子の製造方法を示す側面図である。図８は図７に示したＱ−Ｑ線における回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。図９は図７および図８と同一時の回転電機の固定子の製造方法を示す斜視図である。図１０は図８の次工程における回転電機の固定子の製造方法を示す側面図である。図１１は図１０に示したＰ−Ｐ線における回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。図１２は図１０および図１１と同一時の回転電機の固定子の製造方法を示す斜視図である。
【００２４】
図１３は図１１に示した固定子のＳにて示した部分の製造方法を示す平面図である。図１４は図１３の次工程における図１１に示した固定子のＳにて示した部分の製造方法を示す平面図である。図１５は実施の形態１の効果を説明するための比較例の固定子の構成を示した平面図である。図１６は実施の形態１の効果の原理を説明するための平面図である。図１７は実施の形態１の効果を説明するための比較例の原理を説明するための平面図である。図１８はこの発明の実施の形態１の固定子の鉄心の他の例を示した平面図である。
【００２５】
図１において、回転電機１００は、固定子１と、この固定子１の環状内に配設された回転子１０１とを備えている。そして、回転電機１００は、有底円筒状のフレーム１０２と、このフレーム１０２の開口を塞口する端板１０３とを有するハウジング１０９内に収納されている。固定子１は、フレーム１０２の円筒部の内部に、嵌合状態にて固着されている。回転子１０１は、フレーム１０２の底部および端板１０３にベアリング１０４を介して回転可能に支持された回転軸１０６に固着されている。
【００２６】
回転子１０１は、軸心位置に挿通された回転軸１０６に固着された回転子鉄心１０７と、回転子鉄心１０７の外周面側に埋設されて周方向Ｚに所定の間隔で配列され、磁極を構成する永久磁石１０８とにて形成されている。尚、ここでは、回転子１０１は永久磁石型にて示しているが、これに限られることはなく、絶縁被膜を施していない導体線をスロットに収納して、両側を短絡環で短絡したかご形の回転子や、絶縁被膜を施した導体線を回転子鉄心のスロットに装着した巻線形の回転子を用いてもよい。
【００２７】
固定子１は、鉄心４とコイル７とから構成される。鉄心４は、環状に形成されたバックヨーク部２と、バックヨーク部２の内周の周方向Ｚに、等間隔を隔てて径方向Ｘの内側Ｘ１に突出して形成された複数のティース部３とを有する。コイル７は、隣接するティース部３間に形成された複数のスロット５にそれぞれ絶縁部６を介して設置される。このようにスロット５は、軸方向Ｙに貫通して構成されている。そして、バックヨーク部２は各ティース部３を磁気的に接続している。
【００２８】
そして鉄心４は、ここでは周方向Ｚに分割された、図５に示すような分割鉄心４１が複数個環状に接続されて形成されている。１つの分割鉄心４１には、２つのティース部３が形成されている。そして、コイル７は、複数のティース部３にまたがって巻線される分布巻や、１つのティース部３に巻線される集中巻などの構造が適用可能である。但し、本実施の形態１においては、分布巻を例に説明する。
【００２９】
また、鉄心４は、例えば、珪素が含有された電磁鋼板の板材をプレス等で打抜いて、その板材４０を軸方向Ｙに複数枚積層して形成されている。そして、板材４０はカシメや溶接、接着などの固定手段により軸方向Ｙの積層間が固定され形成されている。尚、ここでは、絶縁部６を鉄心４と別々に構成する例を示しているが、絶縁部６と鉄心４とを射出成型などの固定手段により一体化して構成する場合であってもよい。
【００３０】
そして、ティース部３の径方向Ｘの突出側、ここでは径方向Ｘの内側Ｘ１の先端部３Ａには、周方向Ｚにおいてスロット５側に突出する鍔部１０が周方向Ｚの両側にそれぞれ形成されている。尚、径方向Ｘの突出側と相反する側、ここでは径方向Ｘの外側Ｘ２とする。
【００３１】
鍔部１０は、連結部１１と、屈曲部１２と、停止部１３とから構成されている。連結部１１は、ティース部３の先端部３Ａの周方向Ｚの中央部分にて連結して形成される。屈曲部１２は、連結部１１から周方向Ｚの両側にそれぞれ延在して形成される。屈曲部１２は、ティース部３の先端部３Ａと離反する第一空隙部８を形成する。当該第一空隙部８は、径方向Ｘの幅Ｗ３が、周方向Ｚの幅Ｗ４より短く形成されている。そして、屈曲部１２のティース部３の突出側（外側Ｘ２）と相反する側（内側Ｘ１）の周方向側面１２ＡのＲ寸法Ｒ０は、図２に示すように周方向Ｚに鍔部１０を屈曲させた後の滑らかな曲線である半径を示し、屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１以上にて形成される。また、屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１は一定に形成されている。そして、屈曲部１２の内側Ｘ１の周方向側面１２Ｂには凹部１４が形成されている。
【００３２】
停止部１３は、屈曲部１２から周方向Ｚの両側にそれぞれ延在して形成される。停止部１３は、周方向Ｚの先端側１３Ａがそれぞれのスロット５側に突出して形成される。停止部１３は、径方向Ｘの幅Ｗ２が屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１より長く形成されている。  また、停止部１３とティース部３の先端部３Ａとにて第二空隙部９が形成されている。そして、第二空隙部９の径方向Ｘの幅Ｗ５は、第一空隙部８の径方向Ｘの幅Ｗ３より短く形成されている。
【００３３】
次に上記のように構成された実施の形態１の回転電機の固定子の製造方法について説明する。まず、図６に示すように、所望の形状に巻回されたコイル７の所定の箇所に絶縁部６を設置する。また、図３および図５に示すように、鍔部１０が周方向Ｚにおいてスロット５側に突出していない状態にて分割鉄心４１を形成する（第一工程）。次に、図７、図８、図９に示すように、絶縁部６が設置されたコイル７の外周側に分割鉄心４１を配置する。
【００３４】
次に、図１０、図１１、図１２に示すように、分割鉄心４１を径方向Ｘの内側Ｘ１に移動させ、分割鉄心４１にコイル７を装着する（第二工程）。このように、複数の分割鉄心４１が連結されて、鉄心４が構成されるとともに、環状のバックヨーク部２が構成される。そして、複数の分割鉄心４１のティース部３によりスロット５が構成される。そして、スロット５内に先の工程にて形成されたコイル７および絶縁部６が配置されることとなる。但し、図１０、図１１、図１２においては、絶縁部６の図示は省略している。
【００３５】
次に、図１３に示すように、鉄心４の径方向Ｘの内側Ｘ１の、鍔部１０の形成位置に対向するように治具１７を設置する。次に、図１４に示すように、鉄心４の位置を固定した状態とし、治具１７を径方向Ｘの外側Ｘ２に移動して、鍔部１０に押し当てる。これにより、鍔部１０は屈曲部１２が変形して屈曲され、停止部１３がティース部３の先端部３Ａ側に移動する。この図１３から図１４に至るまでの、鍔部１０の曲げ角度θは、図３に示すような角度となる。そして、停止部１３の先端側１３Ａは、周方向Ｚにおいてスロット５側に突出する（第三工程）。
【００３６】
そして、鍔部１０は、周方向Ｚにおいてスロット５側に突出して形成されるため、スロット５の径方向Ｘの内側Ｘ１（スロット５の開口側）の周方向Ｚの幅Ｗ１１が、スロット５の径方向Ｘの外側Ｘ２の周方向Ｚの幅Ｗ１０よりが小さく形成される。このため、スロット５の径方向Ｘの内側Ｘ１（スロット５の開口側）の周方向Ｚの幅と、スロット５の径方向Ｘの外側Ｘ２の周方向Ｚの幅とが同じ場合と比較して、回転子損失を低減して高効率化の効果がある。さらに、回転子損失を低減することで磁石温度が下がるため、低グレードの磁石を使用することが可能となり低コストとなる。
【００３７】
さらに、屈曲部１２の周方向側面１２ＡのＲ寸法Ｒ０は、屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１以上にて形成される。そして、屈曲部１２と、ティース部３の先端部３Ａとが離反する第一空隙部８が形成される。この第一空隙部８は、径方向Ｘの幅Ｗ３が、周方向Ｚの幅Ｗ４より短く形成されているため、屈曲部１２の周方向側面１２Ａを滑らかな曲面とするＲ寸法Ｒ０を容易に確保することが可能となる。また、屈曲部１２の周方向側面１２Ａが滑らかなＲ寸法Ｒ０のＲ形状にて形成され、連結部１１および停止部１３に接続して形成されているため、屈曲時の応力集中が発生せず、均等に応力が発生するため、割れが発生しにくくなる効果がある。
【００３８】
そして、治具１７での鍔部１０の成形時には、停止部１３をティース部３の先端部３Ａと当接させることで、安定的に鍔部１０を成形することができ、トルクリップルおよびコギングトルクを低減する効果がある。成形時に、停止部１３は治具１７にてティース部３の先端部３Ａに当接されるものの、その後、治具１７を取り除くと、停止部１３とティース部３の先端部３Ａとには第二空隙部９が形成される。
【００３９】
また、屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１が、停止部１３の径方向Ｘの幅Ｗ２より短く形成されているため、屈曲部１２には、塑性変形する部分が集中する。このため、小さい力で屈曲することが可能となり、安価に製造する効果がある。
【００４０】
本実施の形態の屈曲部１２の周方向側面１２ＡのＲ寸法Ｒ０における効果の原理を説明する。そのために、本実施の形態と、比較例との差異を簡易的かつ相対的に比較した構成を図１６および図１７に基づいて説明する。図１６は本実施の形態の屈曲部の例を示すものである。また、図１７は比較例の例を示すものである。
【００４１】
図１５に示すように、比較例においては、屈曲部と、Ｒとの関係については明示されていないが、本実施の形態における、屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１で言えば、金型プレスで打抜く場合には精度の関係から最小幅となる部分が少なくとも板厚以上とすることが望ましい。よって、ここでは板厚を１ｍｍとした場合について、本実施の形態の例を図１６に、比較例を図１７にそれぞれ比較して示す。具体的には、屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１を１ｍｍとし、曲げ角度を６０°、屈曲部１２の中立軸は径方向Ｘの幅の４０％の位置であると仮定して計算した。尚、屈曲部の中立軸の位置は、径方向の幅の約４０％前後となることが経験的に知られている。
【００４２】
そして、図１６には、本実施の形態の屈曲部１２のＲ寸法Ｒ０の下限値にあたる、板厚と同じであるＲ半径を有するＲ１＝１ｍｍの場合について示す。図１７には、比較例である、板厚の３０％であるＲ半径を有するＲ２＝０．３ｍｍの場合について示す。これらの歪み量を比較した結果を示す。図１７に示すように比較例においては、外周部が８６．３％（＝１．３６÷０．７３）の歪みが生じている。これに対して、図１６に示すように本実施の形態においては、外周部が４３．２％（＝２．０９÷１．４６）の歪みしか生じていない。このように、同じ角度を曲げた場合、歪みは約半分に抑制できることが分かる。
【００４３】
また、このように歪みが小さくできるため、板材４０として、歪みに対する許容量の小さい、珪素含有率の大きい（例えば、１％以上）珪素鋼板を使用することができ、高効率化とすることができる。屈曲部１２の周方向側面１２ＡのＲ寸法Ｒ０、屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１、曲げ角度θ、の３つのパラメータは、板材４０がＲ０≧Ｗ１となる範囲で、板材４０の許容伸び量に応じて任意に設定することができる。具体的には、屈曲部１２の周方向側面１２ＡのＲ寸法Ｒ０、屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１、曲げ角度θ、の３つのパラメータを調整し、屈曲部１２に生じる歪みを板材４０の許容伸び量以下とすることで、鍔部１０を折り曲げる際の破断のリスクが低減して、信頼性の高い回転電機を得ることができる。
【００４４】
また、鉄心４が、周方向Ｚに分割された複数の分割鉄心４１にて構成されているため、各分割鉄心４１を、周方向Ｚの許容伸び量が、径方向Ｘの許容伸び量よりも大きい部材を使用することが考えられる。これは径方向Ｘに突出する鍔部１０を周方向Ｚに折り曲げた際に、鍔部１０は主に周方向Ｚに伸びが生じるためである。このため、分割鉄心４１として、径方向Ｘの許容伸び量に対して、周方向Ｚの許容伸び量を大きい部材を用いることで、鍔部１０を折り曲げる際の破断のリスクが低減して、信頼性の高い回転電機を得ることができる。尚、ここで言う”許容伸び量”とは、部材が破断するまでに伸びる量のことを示す。
【００４５】
また、鍔部１０に繰返し径方向Ｘの電磁力が作用した際に、屈曲部１２には応力が作用する。このとき屈曲部１２の周方向側面１２ＡのＲ寸法Ｒ０が大きいため、応力集中を抑制し、疲労強度を向上する効果がある。また、軸方向Ｙの全領域に渡って鍔部１０が形成されているので、固定子１の鉄損を抑制し、効率を向上する効果がある。また、磁石温度が上昇しにくくなるため、磁石の保持力を向上させるために磁石に添加するジスプロシウムやテルビウムなどの使用量を削減することができるので、省資源化効果がある。
【００４６】
また、軸方向Ｙの鍔部１０を全領域に渡って形成しているため、コイル７をスロット５内確実に保持する効果がある。また、屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１は鉄心４を構成する板材４０の厚さ以上とすることが望ましい。このように幅とすることで、幅精度が安定し、トルクリップルおよびコギングトルクを抑制する効果がある。
【００４７】
また、屈曲部１２の径方向Ｘの幅Ｗ１を一定とし、屈曲部１２の周方向側面１２Ｂに凹部１４を設けているため、屈曲部１２に生じる歪みを平均化して最大歪みを低減する効果がある。
【００４８】
また、歪みを抑制することで、屈曲部１２の内周部の軸方向Ｙへの膨らみを小さくすることができる。よって、比較例と比較して本実施の形態が軸方向Ｙへの膨らみをより小さくする効果がある。
【００４９】
また、停止部１３とティース部３の先端部３Ａとにて第二空隙部９を形成する。また、第二空隙部９の径方向Ｘの幅Ｗ５は、第一空隙部８の径方向Ｘの幅Ｗ３より短い。
当該第二空隙部９を形成することで、鍔部１０が電磁力により振動した際に、鍔部１０とティース部３との接触により生じる騒音が低減し、低騒音化の効果がある。
【００５０】
また、第一空隙部８の幅Ｗ３より、第二空隙部９の幅Ｗ５が短く形成されているため、磁束は径方向Ｘの磁気抵抗の大きい屈曲部１２を通る径方向Ｘの磁束が減少し、ティース部３の連結部１１および停止部１３を通る磁束が増加する。このように、加工により劣化した屈曲部１２を通る磁束が減少するため、高効率化の効果がある。
【００５１】
また、図１８に示すように、第二空隙部９に緩衝材１６を設置してもよい。このように、緩衝材１６を設けることで、鍔部１０が振動した際に減衰作用が生じるため、共振した際の共振倍率を低減して疲労強度を向上する効果がある。尚、緩衝材１６には、エポキシ系やアクリル系などの熱硬化性の樹脂を用いることが望ましい。これらの樹脂を用いることで、液体の状態で第二空隙部９に充填させることができるので、容易に緩衝材１６を設置することができる。
【００５２】
また、緩衝材１６は第二空隙部９の全てに設置する必要はなく、第二空隙部９の少なくとも一部に緩衝材１６が設置されていればよい。
【００５３】
上記のように構成された実施の形態１の回転電機の固定子、回転電機、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、屈曲部のＲ寸法を屈曲部の径方向の幅以上としたので、応力集中を抑制し、疲労強度を向上する効果がある。
また、周方向においてスロット側に突出する鍔部を軸方向の全長に渡って設けるので、回転子鉄損を抑制し、効率を向上する効果がある。
そのことにより、磁石温度が上昇しにくくなるため、低グレードの磁石を用いることができ、安価となる効果がある。
さらに、鍔部により、コイルをスロット内に確実に保持する効果がある。
また、第一空隙部の周方向の幅を長く、径方向の幅を短く形成するため、応力を緩和するとともに歪みを抑制し、さらに、磁気抵抗を抑制し、高出力化の効果がある。
【００５４】
また、停止部とティース部との間には第二空隙部が形成されているので、停止部が電磁力により振動した際に、停止部とティース部の先端部とが接触して騒音が生じることが低減され、低騒音化の効果がある。
【００５５】
また、第二空隙部の径方向の幅が、第一空隙部の径方向の幅より短く形成されているため、径方向の磁気抵抗の大きい屈曲部を通る径方向の磁束が減少し、ティース部の周方向における中央部分および鍔部を通る磁束が増加する。このように、加工により劣化した屈曲部を通る磁束が減少するため、高効率化の効果がある。
【００５６】
また、第二空隙部には緩衝材が設置されているので、振動および騒音を低減する効果がある。
【００５７】
また、屈曲部の径方向の幅が、板材の板厚以上にて形成されているため、屈曲部の成形の精度が安定し、トルクリップルおよびコギングトルクを抑制する効果がある。
【００５８】
また、鉄心を構成する板材を、珪素が含有された電磁鋼板にて形成されているので、高効率化になるという効果を奏する。さらに、鍔部を折り曲げる際の破断のリスクが低減して、信頼性の高い回転電機を得ることができる。
【００５９】
また、鉄心が、周方向に分割された複数の分割鉄心にて構成され、各分割鉄心は、周方向の許容伸び量が、径方向の許容伸び量よりも大きい部材にて形成されているため、鍔部を折り曲げる際の破断のリスクが低減して、信頼性の高い回転電機を得ることができる。
【００６０】
また、鍔部は、コイルをスロットに挿入する前（第一工程）には、スロット側に突出していないため、コイルは鍔部に干渉されることなくスロットに組み立てることができる。
【００６１】
尚、本実施の形態においては周方向Ｚに分割された分割鉄心を用いる例を示したが、これに限られることはなく、一体型の鉄心にて構成することも同様に可能である。また、内転型に限らず外転型の回転電機にも適用可能である。これらのことは以下の実施の形態においても同様であるためその説明は適宜省略する。
【００６２】
実施の形態２．
図１９はこの発明の実施の形態２における回転電機の固定子のティース部の先端部の構成を示す平面図である。図２０は図１９に示したティース部の鍔部を屈曲させる前の状態を示す平面図である。
【００６３】
図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態２においては、屈曲部１２には、上記実施の形態１と異なり凹部１４を形成しないものである。但し、屈曲部１２の連結部１１側の径方向Ｘの幅Ｗ６と、停止部１３側の径方向Ｘの幅Ｗ７とは同一にて形成するものである。よって、鍔部１０を屈曲させた後は、鍔部１０の周方向Ｚの径方向Ｘの内側Ｘ１の周方向側面１０Ａはほぼ直線状に形成されている。
【００６４】
上記のように構成された実施の形態２の回転電機の固定子によれば、上記実施の形態１と同様な効果を奏するのはもちろんのこと、屈曲部に上記実施の形態１に示したような凹部が形成されていないため、磁気抵抗を低減し、高出力化の効果を有することができる。
【００６５】
実施の形態３．
図２１はこの発明の実施の形態３における回転電機の固定子のティース部の先端部の構成を示す平面図である。図２２は図２１に示したティース部の鍔部を屈曲させる前の状態を示す平面図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。屈曲部１２は、連結部１１側の径方向Ｘの幅Ｗ６が、停止部１３側の径方向Ｘの幅Ｗ７より長く形成されている。
【００６６】
上記のように構成された実施の形態３の回転電機の固定子によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんこと、治具で径方向に加圧して屈曲部を屈曲させる際に、連結部側に大きなモーメントがかかる。このとき、連結部側の幅が、停止部側の幅よりも長いので、屈曲部における歪みが一定となって、より最大歪みを低減する効果がある。
【００６７】
実施の形態４．
上記各実施の形態においては、停止部１３を、ティース部３の両周方向Ｚにそれぞれ形成する例を示したが、これに限られることはなく、本実施の形態４においては、停止部１３を、ティース部３の周方向Ｚに一方のみに形成する場合ついて説明する。図２３はこの発明の実施の形態４における固定子の鉄心の構成を示す平面図である。図２４は図２３に示した固定子の鉄心の屈曲前の状態を示す平面図である。図２５は図２４に示した固定子の鉄心の屈曲前の状態を示す平面図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
上記のように構成された実施の形態４の回転電機の固定子は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、停止部をティース部の周方向の一方のみに形成したので、両側に設けた場合と比較して屈曲部から鍔部の先端までの距離を大きくすることができるので、曲げ角度を小さくすることができる。そのため、歪みを抑制する効果がある。
【００６９】
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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