(57)【要約】【課題】分割構造の固定子鉄心および当該固定子鉄心を備えた固定子の寸法精度を向上する。【解決手段】略円筒形状のヨーク２１の径方向内側または径方向外側に複数のティース２２を組み付けて成る分割構造の固定子鉄心１１を備えた固定子１であって、前記ヨーク２１は、径方向内側または径方向外側に突出する凸部３２を有し、前記ティース２２は、前記凸部３２と嵌合可能な凹部４１を有して成る。【選択図】図２
2019050655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形状のヨークの径方向内側または径方向外側に複数のティースを組み付けて成る分割構造の固定子鉄心を備えた固定子であって、
前記ヨークは、径方向内側または径方向外側に突出する凸部を有するものであり、
前記ティースは、前記凸部と嵌合可能な凹部を有するものである
ことを特徴とする固定子。
【請求項２】
前記凸部は、径方向内側または径方向外側に向けて周方向の長さが漸増するように形成されたものである
ことを特徴とする請求項１に記載の固定子。
【請求項３】
前記ヨークは、径方向内側または径方向外側の面に臨む窪み部を有するものであり、
前記凸部は、前記窪み部に設けられるものである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固定子。
【請求項４】
前記窪み部は、前記ティースの組み付け代を含む周方向長さで形成されるものである
ことを特徴とする請求項３に記載の固定子。
【請求項５】
略円筒形状のヨークの径方向内側または径方向外側に複数のティースを組み付けて成る分割構造の固定子鉄心を備えた固定子の製造方法であって、
前記ヨークに、径方向内側または径方向外側に突出する凸部を設けると共に、前記ティースに、前記凸部と嵌合可能な凹部を設け、
前記ティースを熱膨張させた状態で前記ヨークに組み付ける
ことを特徴とする固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割構造の固定子鉄心を備えた固定子および当該固定子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータなどの回転電機における固定子は、固定子鉄心に固定子巻線が巻装されて成る。固定子鉄心は、略円筒形状のヨーク部と、このヨーク部の径方向内側または径方向外側へ向けて突出する複数のティース部とから概略構成されており、固定子巻線は、固定子鉄心の各ティース部に巻回された導線が所定の方法で結線されて成る。
【０００３】
ここで、製造上の観点から、固定子鉄心を分割構造とし、複数の分割鉄心部材を組み付けることによって当該固定子鉄心（固定子）を製造することがある。このような分割構造の固定子鉄心としては、例えば、径方向に分割した構造、すなわち、前述したヨーク部に相当する分割鉄心部材（ヨーク）と前述したティース部に相当する分割鉄心部材（ティース）とから概略構成され、ヨークの径方向内側または径方向外側に複数のティースが組み付けられて成るものがある（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４１８８９号公報
【特許文献２】特開２００１−２１８４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような径方向に分割した構造の固定子鉄心を製造する際には、一般に、ヨークに凹部を設けると共に、ティースに凸部を設け、これら凹部と凸部との嵌合によってヨークとティースとを組み付けている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。しかし、このような固定子鉄心の構造および製造方法においては、ヨークの凹部とティースの凸部との嵌合による歪みおよび寸法誤差等が、ヨーク（固定子鉄心）の周方向全体に亘って影響すると共に、ヨーク（固定子鉄心および固定子）の径寸法（内径および外径の寸法）ならびに真円度に大きく影響してしまう。
【０００６】
なお、周方向に分割した構造、すなわち、略扇台形状のヨーク部と当該ヨーク部の径方向内側または径方向外側へ向けて突出するティース部とを一体的に備えた分割鉄心部材を周方向に組み付けて成る固定子鉄心においても、周方向に隣接する分割鉄心部材の組み付け精度（角度）が、固定子鉄心および固定子の径寸法（内径および外径の寸法）ならびに真円度に大きく影響してしまう。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、分割構造の固定子鉄心および当該固定子鉄心を備えた固定子の寸法精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する第一の発明に係る固定子は、略円筒形状のヨークの径方向内側または径方向外側に複数のティースを組み付けて成る分割構造の固定子鉄心を備えた固定子であって、前記ヨークは、径方向内側または径方向外側に突出する凸部を有するものであり、前記ティースは、前記凸部と嵌合可能な凹部を有するものであることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第二の発明に係る固定子は、第一の発明に係る固定子において、前記凸部は、径方向内側または径方向外側に向けて周方向の長さが漸増するように形成されたものであることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第三の発明に係る固定子は、第一または第二の発明に係る固定子において、前記ヨークは、径方向内側または径方向外側の面に臨む窪み部を有するものであり、前記凸部は、前記窪み部に設けられるものであることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第四の発明に係る固定子は、第三の発明に係る固定子において、前記窪み部は、前記ティースの組み付け代を含む周方向長さで形成されるものであることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第五の発明に係る固定子の製造方法は、略円筒形状のヨークの径方向内側または径方向外側に複数のティースを組み付けて成る分割構造の固定子鉄心を備えた固定子の製造方法であって、前記ヨークに、径方向内側または径方向外側に突出する凸部を設けると共に、前記ティースに、前記凸部と嵌合可能な凹部を設け、前記ティースを熱膨張させた状態で前記ヨークに組み付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第一の発明に係る固定子によれば、ヨークとティースとの嵌合による歪みおよび寸法誤差等が、ヨーク（固定子鉄心）の周方向全体に亘って影響することはなく、ヨーク（固定子鉄心および固定子）の径寸法（内径および外径の寸法）ならびに真円度に大きく影響することはない。また、ヨークとティースとの組み付け精度が、固定子鉄心および固定子の径寸法（内径および外径の寸法）ならびに真円度に大きく影響することもない。よって、分割構造の固定子鉄心および当該固定子鉄心を備えた固定子の寸法精度を向上することができる。
【００１４】
第二の発明に係る固定子によれば、径方向におけるティースのヨークからの脱落を防止することができる。
【００１５】
第三の発明に係る固定子によれば、ヨークにおけるティースとの接合面を、当該ヨークの内周面または外周面とは別に設けることができる。
【００１６】
第四の発明に係る固定子によれば、ヨークに対してティースを容易に組み付けることができる。
【００１７】
第五の発明に係る固定子の製造方法によれば、ヨークの凹部およびティースの凸部の寸法誤差が、ヨーク（固定子鉄心）の全体に亘って影響することはなく、ヨーク（固定子鉄心および固定子）の径寸法（内径および外径の寸法）ならびに真円度に大きく影響することはない。また、ヨークとティースとの組み付け精度が、固定子鉄心および固定子の径寸法（内径および外径の寸法）ならびに真円度に大きく影響することもない。さらに、ヨークを加熱することがないので、ヨークの熱歪みを抑えることができる。よって、分割構造の固定子鉄心の寸法精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１に係る固定子の構造を示す説明図である。
【図２】実施例１に係る固定子の固定子鉄心における分割部分を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る固定子および固定子の製造方法の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施例は、本発明に係る固定子および固定子の製造方法を、円筒形状のヨークの径方向内側に複数のティースを組み付けて成る分割構造の固定子鉄心を備えた固定子および当該固定子の製造方法に適用したものである。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１に係る固定子の構造について、図１および図２を参照して説明する。なお、図２においては、本実施例における固定子（固定子鉄心）の製造方法の理解を容易にするために、部材の熱膨張状態などを誇張して示している。
【００２１】
図１に示すように、本実施例における固定子１は、電磁鋼板が多数枚積層されて成る固定子鉄心１１と、この固定子鉄心１１に巻装される固定子巻線１２とから概略構成されている。固定子鉄心１１は、径方向に分割された構造から成り、略円筒形状のヨーク２１と、このヨーク２１の径方向内側に組み付けられる複数（本実施例においては八つ）のティース２２とから概略構成されている。なお、ヨーク２１および複数のティース２２は、それぞれ所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を多数枚積層して成るものである。
【００２２】
図２に示すように、ヨーク２１の内周面（径方向内側の面）２１ａには、窪み部３１が設けられており、この窪み部３１の周方向略中央部には、径方向内側へ向けて突出する凸部３２が設けられている。そして、窪み部３１および凸部３２は、周方向において等間隔で複数（本実施例においては八つ）形成されている。つまり、ヨーク２１には、径方向内側へ向けて突出する凸部３２が等角度間隔で設けられると共に、凸部３２の周方向両側に位置して内周面２１ａから窪む窪み部３１が設けられている。
【００２３】
ここで、窪み部３１は、ヨーク２１の内周面２１ａから径方向外側へ向けて略コ字形状に窪んだものである。よって、窪み部３１の周方向両側面３１ａは、互いに平行となるように、軸方向（図２においては、紙面と直交する方向）および略径方向（組み付けられるティース２２の延設方向であって、図２においては上下方向）に延びて形成されており、窪み部３１の底面（径方向外側端面）３１ｂは、周方向両側面３１ａと直交するように、軸方向および接線方向（組み付けられるティース２２の幅方向であって、図２においては左右方向）に延びて形成されている。
【００２４】
また、凸部３２は、窪み部３１の底面３１ｂから径方向内側へ向けて略台形形状に突出したものであり、その基端部（径方向外側の端部）が周方向において細く形成されると共に、その先端部（径方向内側の端部）が周方向において太く形成されて成る。言い換えると、凸部３２は、径方向外側から径方向内側へ向けて拡幅するように、すなわち、基端部から先端部へ向けてその幅（周方向長さ）が漸増するように形成されている。
【００２５】
よって、凸部３２の先端面（径方向内側端面）３２ａは、窪み部３１の底面３１ｂと平行であって、軸方向および接線方向（組み付けられるティース２２の幅方向）に延びて形成されており、凸部３２の周方向両側面３２ｂは、軸方向に延びて形成されると共に略径方向と交差する（窪み部３１の周方向両側面３１ａに対して傾斜する）ように形成されている。
【００２６】
一方、ティース２２には、ヨーク２１の凸部３２と嵌合可能な凹部４１が設けられている。凹部４１は、ティース２２の基端面（径方向外側の面）２２ａから径方向内側へ向けて凸部３２と略同じ寸法形状に窪んだものであり、その基端部（径方向外側の端部）が周方向において細く形成されると共に、その先端部（径方向内側の端部）が周方向において太く形成されて成る。言い換えると、凹部４１は、径方向外側から径方向内側へ向けて拡幅するように、すなわち、基端部から先端部へ向けてその幅（周方向長さ）が漸増するように形成されている。
【００２７】
ここで、ヨーク２１とティース２２とが組み付けられた状態（図２における実線部分参照）においては、凸部３２の先端面（径方向内側端面）３２ａと凹部４１の底面（径方向内側端面）４１ａとが密接（当接）し、凸部３２の周方向両側面３２ｂと凹部４１の周方向両側面４１ｂとが密接（当接）し、更に、窪み部３１の底面（径方向外側端面）３１ｂとティース２２の基端面（径方向外側端面）２２ａとが密接（当接）している。
【００２８】
このように、ヨーク２１とティース２２とが複数の面で密接（当接）して組み付けられることにより、これらヨーク２１とティース２２との間に組付けガタ等が生じることはなく、ヨーク２１とティース２２とが確実に固定されることとなる。
【００２９】
一方、ヨーク２１とティース２２とが組み付けられた状態において、窪み部３１の周方向両側面３１ａとティース２２の周方向両側面２２ｂとは密接（当接）しておらず、これら窪み部３１の周方向両側面３１ａとティース２２の周方向両側面２２ｂとの間には、所定の間隙空間Ｓが設けられている。
【００３０】
ここで、間隙空間Ｓは、ティース２２を加熱してヨーク２１に組み付ける際の組み付け代である。つまり、窪み部３１の幅（周方向長さであって、窪み部３１の周方向両側面３１ａ間の距離）Ｌ31は、ティース２２の幅（周方向長さであって、ティース２２の周方向両側面２２ｂ間の距離）Ｌ22Aとその膨張分α（ティース２２が周方向両側にそれぞれα／２ずつ熱膨張するものとする）とを合わせた長さ、すなわち、熱膨張したティース２２の幅（周方向長さであって、熱膨張したティース２２の周方向両側面２２ｂ間の距離）Ｌ22Bよりも長く設定されている（Ｌ31＞（Ｌ22A＋α）＝Ｌ22B）。
【００３１】
このように、間隙空間Ｓを設けることにより、ヨーク２１と熱膨張したティース２２（図２における二点鎖線部分参照）とを互いに干渉することなく容易に組み付けることができると共に、ヨーク２１の凸部３２とティース２２の凹部４１との嵌合による歪みおよび寸法誤差等が、ヨーク２１（固定子鉄心１１）の周方向全体に亘って影響することはなく、ヨーク２１（固定子鉄心１１および固定子１）の径寸法（内径および外径の寸法）ならびに真円度に大きく影響することもない。
【００３２】
本発明の実施例１に係る固定子の製造方法について、図１および図２を参照して説明する。
【００３３】
まず、ヨーク２１と複数のティース２２を製造する。具体的には、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を多数枚積層することにより、窪み部３１および凸部３２を有するヨーク２１と、凹部４１を有するティース２２とを製造する（図１および図２参照）。
【００３４】
次に、複数のティース２２にコイル５１をそれぞれ装着（巻回）する（図１参照）。
【００３５】
次に、ティース２２をヨーク２１の径方向内側に配置する。具体的には、ティース２２を加熱して熱膨張させた後、ティース２２の凹部４１内にヨーク２１の凸部３２が位置するように、ティース２２をヨーク２１の径方向内側に配置する（図２における二点鎖線部分参照）。
【００３６】
このとき、加熱によってティース２２が熱膨張することにより、ティース２２の凹部４１が拡幅されるので、干渉等によって妨げられることなく、ティース２２（凹部４１）をヨーク２１の径方向内側（凸部３２）に容易に配置することができる。
【００３７】
次に、ティース２２をヨーク２１に固定する。具体的には、ティース２２を冷却して（常温に戻して）熱収縮させることにより、ティース２２（凹部４１）とヨーク２１（凸部３２）とが略同一寸法となり、互いが密接（当接）して固定される（図２における実線部分参照）。
【００３８】
このとき、凸部３２および凹部４１が径方向外側から径方向内側へ向けて拡幅するように形成されているので、ティース２２は、ヨーク２１から径方向に（径方向内側へ向けて）脱落することなく、更に組み付けガタを生じることなく、確実に固定される。
【００３９】
次に、複数のティース２２に装着（巻回）されているコイル５１を結線し、固定子巻線１２を構成する。
【００４０】
以上のようにして、ヨーク２１と複数のティース２２とから成る分割構造の固定子鉄心１１および当該固定子鉄心１１を備えた固定子１を製造することができる。
【００４１】
本実施例に係る固定子および当該固定子の製造方法によれば、ヨーク２１とティース２２との嵌合による歪みおよび寸法誤差等が、ヨーク２１（固定子鉄心１１）の周方向全体に亘って影響することはなく、ヨーク２１（固定子鉄心１１および固定子１）の径寸法（内径および外径の寸法）ならびに真円度に大きく影響することはない。また、ヨーク２１とティース２２との組み付け精度が、固定子鉄心１１および固定子１の径寸法（内径および外径の寸法）ならびに真円度に大きく影響することもない。
【００４２】
よって、分割構造の固定子鉄心１１および当該固定子鉄心１１を備えた固定子１の外径寸法の精度を向上させることができるので、例えば、固定子１の径方向外側に図示しない筐体を嵌合する場合において、固定子１と図示しない筐体との嵌合精度を向上させることができる。
【００４３】
また、分割構造の固定子鉄心１１および当該固定子鉄心１１を備えた固定子１の内径寸法の精度を向上させることができるので、例えば、トルクリプルの悪化を防止し、さらに、コギングトルクの悪化を防止することができる。
【００４４】
もちろん、本発明における凸部は、本実施例のように、ヨーク２１の内周面２１ａに臨んで形成された窪み部３１の周方向略中央部に設けられるものに限定されない。例えば、ヨークに窪み部を形成せず、凸部をヨークの内周面から径方向内側へ向けて突出するように設けるようにしても良い。
【００４５】
また、本発明における凸部は、本実施例のように略台形形状に突出したものに限定されず、種々の形状とすることができる。ここで、本発明における凸部としては、凹部と径方向に引っ掛かり、ティースがヨークから径方向に脱落することのない形状とすることが好ましい。
【００４６】
さらに、本発明に係る固定子および当該固定子の製造方法は、本実施例のように円筒形状のヨーク２１の径方向内側に複数のティース２２を組み付けて成る分割構造の固定子鉄心１１を備えた固定子１および当該固定子１の製造方法に適用したものに限定されず、円筒形状のヨークの径方向外側に複数のティースを組み付けて成る分割構造の固定子鉄心を備えた固定子および当該固定子の製造方法に適用することもできる。
【００４７】
またさらに、本発明に係る固定子および当該固定子の製造方法は、本実施例のようにコイル５１が装着（巻回）されたティース２２をヨーク２１に組み付けて成る固定子１および当該固定子１の製造方法に適用したものに限定されず、円筒形状のヨークと複数のティースとを組み付けた後にコイルを巻回して成る固定子および当該固定子の製造方法に適用することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１      固定子
１１    固定子鉄心
１２    固定子巻線
２１    固定子鉄心のヨーク
２１ａ  ヨークの内周面
２２    固定子鉄心のティース
２２ａ  ティースの基端面（径方向外側端面）
２２ｂ  ティースの周方向両側面
３１    ヨークにおける窪み部
３１ａ  窪み部の周方向両側面
３１ｂ  窪み部の底面（径方向外側端面）
３２    ヨークにおける凸部
３２ａ  凸部の先端面（径方向内側端面）
３２ｂ  凸部の周方向両側面
４１    ティースにおける凹部
４１ａ  凹部の底面（径方向内側端面）
４１ｂ  凹部の周方向両側面
５１    コイル
Ｓ      間隙空間
Ｌ31    窪み部の幅（周方向長さ）
Ｌ22A    ティースの幅（周方向長さ）
Ｌ22B    熱膨張したティースの幅（周方向長さ）
【図１】
2019050655.tif 000003
【図２】
2019050655.tif 000004