(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の積層ティース部と、
それぞれの前記積層ティース部の対向する両基端部同士を連結する２つの積層ヨーク部を備えた積層固定子鉄心において、
各積層を構成する鉄心片は、対向する一対のティース部の中心を結ぶ線分で前記鉄心片を２分した時、ヨーク部の形状が非対称であり、
前記ヨーク部を長手方向に２分する線分で前記鉄心片を２分した時、
対向する一対の前記ティース部の形状が非対称であり、
一対の前記ティース部の対向するティース基端部の幅が、互いに異なり、
対向する一対の前記ティース部のうち、前記ティース基端部の幅が大きく形成されている方の前記ティース部の外周側に切り欠きが形成され、
前記積層固定子鉄心は、複数の前記鉄心片を、前記積層固定子鉄心の中心軸周りに所定の枚数ずつ交互に１８０度の位相差をもって、前記線分が重なるように積層され、一対の前記積層ティース部のそれぞれの外周側に軸方向に延在する溝がそれぞれ形成される積層固定子鉄心。
【請求項２】
前記鉄心片は、一対の前記ティース部の対向するティース基端部の一方同士を連結する１つの前記ヨーク部を有し、
他方の前記ティース基端部同士の間は開放されている請求項１に記載の積層固定子鉄心。
【請求項３】
前記鉄心片は、
一対の前記ティース部の対向するティース基端部の一方同士を連結する１つの前記ヨーク部と、
一対の前記ティース部の対向するティース基端部の他方同士を連結するもう１つの前記ヨーク部とを有し、
それぞれの前記ヨーク部の前記積層固定子鉄心の幅が異なる請求項１に記載の積層固定子鉄心。
【請求項４】
前記鉄心片の前記ヨーク部の外周側に付加する、付加鉄心片を有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の積層固定子鉄心。
【請求項５】
前記付加鉄心片は、前記鉄心片を切り出した同じ鋼板から切り出される部材である請求項４に記載の積層固定子鉄心。
【請求項６】
前記付加鉄心片は、前記鉄心片の内側から切り出される部材である請求項５に記載の積層固定子鉄心。
【請求項７】
対向する一対の積層ティース部と、
それぞれの前記積層ティース部の対向する基端部同士を連結する２つの積層ヨーク部を備えた積層固定子鉄心の製造方法において、
１つの鉄心片であって、対向する一対のティース部の中心を結ぶ線分で２分した時の２つのヨーク部の形状が非対称である複数の前記鉄心片を、１枚の鋼板から同じ向きに並べて連続してプレスで打ち抜く鉄心片打ち抜き工程と、
前記鉄心片打ち抜き工程で打ち抜いた前記鉄心片を、所定の枚数毎に１８０度ずつ回転させて、前記対向する一対のティース部の中心を結ぶ線分が重なるように積層する積層工程とを有し、
前記鉄心片は、一対の前記ティース部の対向するティース基端部の幅が、互いに異なり、対向する一対の前記ティース部のうち、前記ティース基端部の幅が大きく形成されている方の前記ティース部の外周側に切り欠きが形成され、
前記積層固定子鉄心は、一対の前記積層ティース部のそれぞれの外周側に軸方向に延在する溝がそれぞれ形成される積層固定子鉄心の製造方法。
【請求項８】
前記積層工程は、金型の下型のブランク部内でおこない、前記金型の前記下型を１８０度回転させて前記鉄心片を積層する請求項７に記載の積層固定子鉄心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータや発電機に用いられる固定子の積層固定子鉄心、積層固定子鉄心の製造方法に関し、特に積層固定子鉄心の分割構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気掃除機や電動工具に一般に用いられる整流子モータに使用する積層固定子鉄心として、回転子鉄心に対向するティース部と、ティース部間を接続するヨーク部を有するものが使用されている。
このような固定子鉄心は、薄板の電磁鋼板を高速プレスで打ち抜き、金型内で積層された構造体として製造する。
このようにして製造する積層固定子鉄心にコイルを巻装するには、先端から線材を引き出す巻線ニードルを積層固定子鉄心の中空部に配置し、これをカムの駆動によりティース部周りに旋回動作させ、積層固定子鉄心のスロットに巻線をおこなう。
【０００３】
回転子と固定子を構成する鉄心片は、１枚の鋼板から同時に打ち抜かれる。
固定子側の鉄心部材には、巻線を収納するスロットなど、複雑な形状の部品を切り抜くために鋼板の無駄が多く、使用しない部分は捨てられていた。
そこで、例えば特許文献１に示すように、固定子の積層鉄心を分割してこのような問題を解決する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１７５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、固定子のヨーク部を分割して、従来は捨てられる材料の領域からヨーク部を打ち抜き、後で組み立てて固定子を得ることにより、鉄心部材の節約を図っている。
しかし、特許文献１のような複雑な形状の鉄心部材を使用すると、部材の総量は節約できても、多数に分割された鉄心片を組み立てる組立装置や鉄心部材を搬送する搬送装置が複雑となり、結局モータの製造コストは期待するほど減少しないという課題があった。
また、特許文献１に示すような鉄心構造では、組み立て後の固定子の剛性が低くなり、振動や騒音が発生する課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、材料の歩留まりがよく低コストで、剛性の高い積層固定子鉄心およびそ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】
【０００７】
この発明に係る積層固定子鉄心は、
対向する一対の積層ティース部と、
それぞれの前記積層ティース部の対向する両基端部同士を連結する２つの積層ヨーク部を備えた積層固定子鉄心において、
各積層を構成する鉄心片は、対向する一対のティース部の中心を結ぶ線分で前記鉄心片を２分した時、ヨーク部の形状が非対称であり、
前記ヨーク部を長手方向に２分する線分で前記鉄心片を２分した時、
対向する一対の前記ティース部の形状が非対称であり、
一対の前記ティース部の対向するティース基端部の幅が、互いに異なり、
対向する一対の前記ティース部のうち、前記ティース基端部の幅が大きく形成されている方の前記ティース部の外周側に切り欠きが形成され、
前記積層固定子鉄心は、複数の前記鉄心片を、前記積層固定子鉄心の中心軸周りに所定の枚数ずつ交互に１８０度の位相差をもって、前記線分が重なるように積層され、一対の前記積層ティース部のそれぞれの外周側に軸方向に延在する溝がそれぞれ形成されるものである。
【０００８】
また、この発明に係る、積層固定子鉄心の製造方法は、
対向する一対の積層ティース部と、
それぞれの前記積層ティース部の対向する基端部同士を連結する２つの積層ヨーク部を備えた積層固定子鉄心の製造方法において、
１つの鉄心片であって、対向する一対のティース部の中心を結ぶ線分で２分した時の２つのヨーク部の形状が非対称である複数の前記鉄心片を、１枚の鋼板から同じ向きに並べて連続してプレスで打ち抜く鉄心片打ち抜き工程と、
前記鉄心片打ち抜き工程で打ち抜いた前記鉄心片を、所定の枚数毎に１８０度ずつ回転させて、前記対向する一対のティース部の中心を結ぶ線分が重なるように積層する積層工程とを有し、
前記鉄心片は、一対の前記ティース部の対向するティース基端部の幅が、互いに異なり、対向する一対の前記ティース部のうち、前記ティース基端部の幅が大きく形成されている方の前記ティース部の外周側に切り欠きが形成され、
前記積層固定子鉄心は、一対の前記積層ティース部のそれぞれの外周側に軸方向に延在する溝がそれぞれ形成されるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る積層固定子鉄心は、
各積層を構成する鉄心片は、対向する一対のティース部の中心を結ぶ線分で前記鉄心片を２分した時、ヨーク部の形状が非対称であり、
前記ヨーク部を長手方向に２分する線分で前記鉄心片を２分した時、
対向する一対の前記ティース部の形状が非対称であり、
一対の前記ティース部の対向するティース基端部の幅が、互いに異なり、
対向する一対の前記ティース部のうち、前記ティース基端部の幅が大きく形成されている方の前記ティース部の外周側に切り欠きが形成され、
前記積層固定子鉄心は、複数の前記鉄心片を、前記積層固定子鉄心の中心軸周りに所定の枚数ずつ交互に１８０度の位相差をもって、前記線分が重なるように積層され、一対の前記積層ティース部のそれぞれの外周側に軸方向に軸方向に延在する溝がそれぞれ形成されることを特徴とするものなので、
一方のヨーク部及びヨーク部の内側で打ち抜いて捨てられる鋼板領域が少なくなり、少ない鋼板材料で積層固定子鉄心を製造できる。
【００１０】
また、この発明に係る、積層固定子鉄心の製造方法は、
１つの鉄心片であって、対向する一対のティース部の中心を結ぶ線分で２分した時の２つのヨーク部の形状が非対称である複数の前記鉄心片を、１枚の鋼板から同じ向きに並べて連続してプレスで打ち抜く鉄心片打ち抜き工程と、
前記鉄心片打ち抜き工程で打ち抜いた前記鉄心片を、所定の枚数毎に１８０度ずつ回転させて、前記対向する一対のティース部の中心を結ぶ線分が重なるように積層する積層工程とを有し、
前記鉄心片は、一対の前記ティース部の対向するティース基端部の幅が、互いに異なり、対向する一対の前記ティース部のうち、前記ティース基端部の幅が大きく形成されている方の前記ティース部の外周側に切り欠きが形成され、
前記積層固定子鉄心は、一対の前記積層ティース部のそれぞれの外周側に軸方向に延在する溝がそれぞれ形成されるものなので、
一方のヨーク部及びヨーク部の内側で打ち抜いて捨てられる鋼板領域が少なくなり、少ない鋼板材料で積層固定子鉄心を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る積層固定子鉄心の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る積層固定子鉄心を構成する１枚の鉄心片を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る積層固定子鉄心の積層工程を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る鉄心部材の鋼板レイアウトを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る積層固定子鉄心の積層工程を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る、フレームに圧入した積層固定子鉄心の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る鉄心片の鋼板レイアウトを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る積層固定子鉄心の平面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る、フレームに圧入した積層固定子鉄心の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る鉄心部材の鋼板レイアウトを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に積層固定子鉄心を構成する１枚の鉄心片を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る積層固定子鉄心の積層工程を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る積層固定子鉄心を構成する１枚の鉄心片を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る積層固定子鉄心の積層工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る積層固定子鉄心とその製造方法を、図を用いて説明する。
図１は、積層固定子鉄心１００の斜視図である。
積層固定子鉄心１００は、薄板状の鉄心部材を積層して構成されていて、一対の対向する積層ティース部１と、各積層ティース部１の対向する基端部Ｋ同士を連結する積層ヨーク部２とで構成されている。
積層ティース部１は、積層固定子鉄心１００の内側に突出し、積層固定子鉄心１００の内側に挿入される図示しない円柱状の回転子の外周に沿うように広がっている。
【００１３】
図２は、積層固定子鉄心１００を構成する１枚の鉄心片３を示す平面図である。
一般的に、１対のティース部を連結するヨーク部は、ティース部の両側のティース基端部に２本設けられているが、本実施の形態では、ヨーク部３２を片側のティース基端部３３に１本だけ設けている。
すなわち、鉄心片３は対向する一対のティース部３１の中心を結ぶ線に対してヨーク部３２が非対称な形状をしている。
図３は、積層固定子鉄心１００の積層工程を示す図である。
鉄心片３を順次１８０度回転させた状態で、それぞれの鉄心片３の一対のティース部３１の中心を結ぶ線が重なるように交互に積層し、積層固定子鉄心１００を形成する。
積層間の固定は、かしめ部４をかしめて行う。
かしめ部４は、鋼板の一部を丸状に突出するように半抜きし、お互いの凸部と凹部を嵌め合わせることで、積層間の鋼板を結合している。
また、かしめ部４の形状は、丸状でなくても良く、断面がＶ字状になるように半抜きされた突起を結合させても良い。
【００１４】
図４は、順次搬送される鉄心部材の鋼板レイアウトを示す図である。
鉄心片３は、鉄心片３の打ち抜き工程において、図４に示すように同一の鋼板から同じ向きに配置して打ち抜かれる。
金型内で鋼板から打ち抜いた鉄心片３は、図示しない下型のブランク部内で積層される。
一枚の鉄心片３を打ち抜く度に下型を、積層固定子鉄心１００の回転軸を中心として１８０度回転させる。
このようにして鉄心片３を順次積層していくことで、積層固定子鉄心１００を構成することができる。
【００１５】
図５は、本実施の形態に係る積層固定子鉄心の他の一例である積層固定子鉄心１１０の積層工程を示す図である。
積層固定子鉄心１１０と積層固定子鉄心１００との違いは、積層固定子鉄心１１０では、複数枚の鉄心片３を同じ向きに積層した鉄心片積層体３５を交互に積層して、積層固定子鉄心１１０を構成している点である。
鉄心片積層体３５を採用する場合は、下型のブランク部の回転を鉄心片３を打ち抜くたびに行わなくても良いので、製造時間を短縮できる利点がある。
このように形成された積層固定子鉄心１００、１１０は、一対の積層ティース部１を連結する両側の積層ヨーク部２が積層方向に、交互に一部の鋼板が抜けた構造となっている。
【００１６】
また、積層固定子鉄心１００は、積層ティース部１に関しては、従来の固定子と同様の形状をしている。
また、積層固定子鉄心１００の外周面も同じ形状であることから、従来の固定子に用いる巻線機と同じ巻線機で巻線することができる。
【００１７】
図６は、フレーム７に圧入した積層固定子鉄心１００の断面図である。
積層固定子鉄心１００は、フレーム７に圧入して組み立てられる。
積層固定子鉄心１００がフレーム７と接触し、内側方向の力を受ける部分は、従来の固定子鉄心と同様、矢印に示す４箇所となる。
従って、積層固定子鉄心１００は、安定してフレーム７内に固定される。
【００１８】
本発明の実施の形態１に係る積層固定子鉄心１００によれば、各積層を構成する鉄心片３にヨーク部３２を１本しか設けていない分、ヨーク部３２の内側で打ち抜いて捨てられる鋼板領域が少なくなり、少ない鋼板材料で積層固定子鉄心１００を製造できる。
また、得られる積層固定子鉄心１００は、鉄心が分割されておらず、剛性が高い利点がある。
また、積層ヨーク部２の露出する表面積が拡大することによって、放熱し易く、冷却効果の高い積層固定子鉄心１００を提供することができる。
【００１９】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る積層固定子鉄心とその製造方法を、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図７は、本実施の形態に係る積層固定子鉄心用の鉄心片２０３の鋼板レイアウトを示す図である。
図８は、積層固定子鉄心２００の平面図である。
【００２０】
鉄心片２０３のヨーク部２３２の外側に凹部２３４を設け、この凹部２３４に付加鉄心片２３６の凸部２３７を圧入している。
図７の鋼板レイアウトに示すように、本実施の形態では、実施の形態１で捨てていた鉄心片２０３のスロット部分の材料を用いて付加鉄心片２３６を製造している。
また、凹部２３４は、一つおきの鉄心片２０３に設けている
図９は、フレーム７に圧入した積層固定子鉄心２００の断面図である。
図９に示すように、付加鉄心片２３６は、鉄心片２０３の外周とフレーム７とで形成される隙間に配置できるような形状として設計されている。
凹部２３４は蟻溝状に形成され、凸部２３７はアリ型状に形成され、鉄心片２０３の積層方向から圧入することで、十分な固定強度が得られるように設計されている。
フレーム７に対する積層固定子鉄心２００の圧入、組み立ては、積層ティース部１に巻線を巻く前でも後でもよい。
【００２１】
積層ヨーク部は、一方の積層ティース部から、他方の積層ティース部に磁束を流す役割を果たす。
積層ヨーク部の断面積が小さい場合、流れる磁束密度が増え、そのため鉄損失が増大し、モータの効率低下、出力低下を引き起こす。
一方の積層ヨーク部を構成する鉄心片２０３のヨーク部２３２に付加鉄心片２３６を付加することにより、一方の積層ヨーク部の断面積を増やすことができる。
これにより、当該積層ヨーク部を通過する磁束密度が低くなり、モータの効率低下、出力低下を防ぐことができる。
また、実施の形態１で使用した鋼板と同じ幅の鋼板からこの付加鉄心片２３６を製造できるので材料を増やすことなく、製品の性能向上を達成できる効果がある。
【００２２】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る積層固定子鉄心とその製造方法を、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１０は、本実施の形態に係る積層固定子鉄心用の鉄心片３０３の鋼板レイアウトを示す図である。
図１１は、本実施の形態に係る積層固定子鉄心を構成する１枚の鉄心片３０３を示す平面図である。
【００２３】
図１１に示すように鉄心片３０３のティース部３３１ａとティース部３３１ｂはヨーク部３３２の長手方向に垂直な線分に対して非対称な形状をしていて、ティース部３３１ａのティース基端部の幅Ａがティース部３３１ｂのティース基端部の幅Ｂに比べて小さく、鉄心片３０３の寸法Ｈ２が、実施の形態１で使用した図２に示す鉄心片３の寸法Ｈ１より小さくなっている。
図１２は、積層固定子鉄心３００の積層工程を示す図である。
鉄心片３０３を順次１８０度回転させた状態で、それぞれの鉄心片３０３のティース部３３１ａとティース部３３１ｂの中心を結ぶ線が重なるように交互に積層し、積層固定子鉄心３００を形成する。
積層固定子鉄心３００の外形の大きさは実施の形態１と同じであるが、図１０に示す鋼板レイアウトのように鉄心片３０３を配置して生産することにより使用する鋼板材料を節約した軽量の積層固定子鉄心を得ることができる。
【００２４】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４に係る積層固定子鉄心とその製造方法を、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１３は、本実施の形態に係る積層固定子鉄心を構成する１枚の鉄心片４０３を示す平面図である。
本実施の形態に係る鉄心片４０３では、一方のヨーク部４３２ｂの幅を他方のヨーク部４３２ａの幅より小さくしている。
図１４は、積層固定子鉄心４００の積層工程を示す図である。
鉄心片４０３を順次１８０度回転させた状態で、それぞれの鉄心片４０３の一対のティース部４３１の中心を結ぶ線が重なるように交互に積層し、積層固定子鉄心４００を形成する。
【００２５】
本発明の実施の形態４に係る積層固定子鉄心４００によれば、実施の形態１ほどの材料削減の効果は得られないが、通常の固定子に比べると材料削減の効果が得られる。
また、各鉄心片４０３の形状が、Ｃ字状でなく、両側のヨーク４３２ａ、４３２ｂが連結されていることから、剛性が高い積層固定子鉄心４００を得ることができるという効果がある。
また、鉄心片４０３の一方のヨーク部４３２ａの外周側に、実施の形態３で採用した付加鉄心片２３６を付け加えることにより、磁束密度の増加を抑えてモータの効率の低下、出力の低下を防止することができる。
【００２６】
その他、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。
【符号の説明】
【００２７】
１００，１１０，２００，３００，４００  積層固定子鉄心、１  積層ティース部、
２  積層ヨーク部、３，２０３，３０３，４０３  鉄心片、
３１，３３１ａ，３３１ｂ，４３１  ティース部、
３２，２３２，３３２，４３２ａ，４３２ｂ  ヨーク部、３３  ティース基端部、
２３４  凹部、２３６  付加鉄心片、２３７  凸部、３５  鉄心片積層体、
４  かしめ部、７  フレーム、Ｋ  基端部。
【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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