(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板から打ち抜いた複数のコア部材を圧延方向を揃えて積層して構成する積層コアにシャフトを装着してなる回転電機の電機子において、
前記シャフトは、当該シャフトの外周面上に、前記シャフトの軸方向に延在し、前記シャフトの軸に対して対称となる一組の凸部を有し、
前記電機子の軸方向に垂直な断面において、前記シャフトの中心を通って、それぞれの前記凸部を二分する直線が、前記圧延方向と平行にならないように、前記シャフトが、前記積層コアに圧入され、
前記電機子の軸方向に垂直な断面において、前記圧延方向の磁路に歪みを設けることにより磁気抵抗を調整し、前記圧延方向に向かう磁束の流れ易さと、前記圧延方向に対して垂直方向に向かう磁束の流れ易さのバランスを取る回転電機の電機子。
【請求項２】
前記電機子の軸方向垂直の断面において、前記シャフトの中心を通って、それぞれの前記凸部を二分する直線が、前記圧延方向と垂直になるように、前記シャフトが、前記積層コアに圧入されている請求項１に記載の回転電機の電機子。
【請求項３】
前記シャフトは、当該シャフトの外周面上に、前記シャフトの軸方向に延在し、前記シャフトの軸に対して対称となる前記一組の凸部より小さいもう一組の凸部を有し、
前記電機子の軸方向に垂直な断面において、前記シャフトの中心を通って、それぞれの前記もう一組の凸部を二分する直線が、前記圧延方向と平行になるように、前記シャフトが前記積層コアに圧入されている請求項２に記載の回転電機の電機子。
【請求項４】
前記コア部材は、前記シャフトの軸を対称軸とする位置に前記積層コアの積層間をかしめるカシメ部を有し、
前記電機子の軸方向に垂直な断面において、前記シャフトの中心を通って、それぞれの前記カシメ部を二分する直線が、前記圧延方向と平行にならないように、前記シャフトが前記積層コアに装着されている請求項１に記載の回転電機の電機子。
【請求項５】
前記電機子の軸方向に垂直な断面において、前記シャフトの中心を通って、それぞれの前記カシメ部を二分する直線が、前記圧延方向と垂直になるように、前記シャフトが前記積層コアに装着されている請求項４に記載の回転電機の電機子。
【請求項６】
前記コア部材は、前記コア部材の上下面に設けた、前記一組のカシメ部より小さいもう一組のカシメ部を有し、
前記電機子の軸方向に垂直な断面において、前記シャフトの中心を通って、それぞれの前記もう一組のカシメ部を二分する直線が、前記圧延方向と平行になるように、前記シャフトが前記積層コアに装着されている請求項５に記載の回転電機の電機子。
【請求項７】
前記積層コアに、前記シャフトを圧入して固定する前記電機子において、
前記コア部材に空けたシャフト圧入用の穴の縁の圧入代は、
前記穴の中心を通る前記圧延方向の両縁の方が、前記穴の中心を通る圧延方向に垂直な方向の両縁より小さい請求項１に記載の回転電機の電機子。
【請求項８】
前記積層コアに、軸方向に対して垂直な断面が楕円形状のシャフトを圧入して固定する前記電機子において、
前記コア部材に空けたシャフト圧入用の穴の縁の圧入代は、
前記穴の中心を通る前記圧延方向の両縁の方が、前記穴の中心を通る圧延方向に垂直な方向の両縁より小さい請求項１に記載の回転電機の電機子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層コアにシャフトを圧入固定した回転電機の電機子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁鋼板を打ち抜いたコア部材を積層した電機子として、電磁鋼板の圧延方向（ロール方向）を揃えて積層した複数の分割コアを、更にロール方向をずらして複数積層し、磁気抵抗のアンバランスを低減した電機子が示されている。
また、このようにして製造した電機子を用いることで、回転電機（電動機）のトルクむらやコギングトルクを低減した性能のよい回転電機が示されている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２１８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、従来の回転電機の電機子では、電磁鋼板の圧延に起因して発生する磁気異方性を考慮して、圧延方向を揃えて積層された磁束の通り易い複数の分割コアを、更に複数ずらして積層し、電機子鉄心の磁気抵抗のアンバランスの低減を図っている。
しかしながら、このような電機子鉄心では、電機子を構成するシャフトの圧入による影響や、電機子鉄心を構成する個々の電磁鋼板の積層間を固定するカシメ部の影響を考慮していないため、製造工程において磁気抵抗のアンバランスが発生する問題があった。
【０００５】
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、電機子鉄心を構成するコア部材の、圧延に起因する磁気抵抗のアンバランスを低減できる回転電機の電機子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機の電機子は、
電磁鋼板から打ち抜いた複数のコア部材を圧延方向を揃えて積層して構成する積層コアにシャフトを装着してなる回転電機の電機子において、
前記シャフトは、当該シャフトの外周面上に、前記シャフトの軸方向に延在し、前記シャフトの軸に対して対称となる一組の凸部を有し、
前記電機子の軸方向に垂直な断面において、前記シャフトの中心を通って、それぞれの前記凸部を二分する直線が、前記圧延方向と平行にならないように、前記シャフトが、前記積層コアに圧入され、
前記電機子の軸方向に垂直な断面において、前記圧延方向の磁路に歪みを設けることにより磁気抵抗を調整し、前記圧延方向に向かう磁束の流れ易さと、前記圧延方向に対して垂直方向に向かう磁束の流れ易さのバランスを取るものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る回転電機の電機子は、
電機子の軸方向に垂直な断面において、圧延方向の磁路が、圧延方向に対して垂直方向の磁路より狭いものなので、
電磁鋼板の圧延によって起因する磁気異方性が引き起こす、電機子鉄心４の回転位相による磁気抵抗のアンバランスを、故意に設けたコア部材の歪を利用して修正することができる。
これにより、トルクむらやコギングトルクを低減できる性能の良い回転電機の電機子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転電機の縦断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、図１のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は図１のシャフトの斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る電機子の断面を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る電機子の断面を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るカシメ部の他の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るカシメ部の他の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るカシメ部の他の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る電機子の断面を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る電機子の断面を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る電機子の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を、図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る電機子１０を使用する回転電機１００の縦断面図である。
図２（ａ）、図２（ｂ）は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
回転電機１００は、フレーム１の中に界磁鉄心２を収容し、界磁鉄心２の対抗する界磁歯部３ａと界磁歯部３ｂの内周面に空隙を介して回転可能に電機子鉄心４が取り付けられている。
【００１０】
界磁鉄心２は、電磁鋼板を打ち抜いた複数のコア部材を積層して構成されている。また、界磁歯部３ａ、３ｂには、界磁巻線５が施されている。
電機子鉄心４は、電磁鋼板を打ち抜いたコア部材を、電機鋼板の圧延方向が同じ向きになるように揃えて複数枚数積層して構成する積層コアである。
電機子鉄心４のスロットには、電機子巻線６が施されており、電機子鉄心４の円形に打ち抜かれた中心部分には、シャフト７が圧入されて電機子１０を構成する。
図２（ｃ）は、シャフト７の斜視図である。
シャフト７には、電機子鉄心４とシャフト７を強固に固定するために、ナール加工による凸部８を設けている。
【００１１】
この凸部８は、シャフト７の外周面に、シャフト７の軸方向と平行に施されたナールとして形成されている。
また凸部８は、シャフト７の軸を中心として１８０度の位相差をもった２本の凸部であって、２本で一組となる。
【００１２】
通常、圧延方向を揃えて積層された電機子鉄心は、電磁鋼板の圧延に起因する磁気異方性のため、圧延方向に磁束が通り易い（磁気抵抗が低い）という特性を有する。
そのため、電機子の回転による位相の違いによって、電機子鉄心の磁気抵抗にアンバランスが発生し、回転電機のトルクむらが発生し、コギングトルクが増大する要因になる。
そこで、本実施の形態に係る電機子１０では、図２（ａ）に示すように、２つの凸部８は、電機子鉄心４の材料である電磁鋼板の製造時の圧延方向と垂直方向にシャフト７から突出するように設けられている。
【００１３】
シャフト７を電機子鉄心４に圧入するとき、凸部８の周辺のコア部材には、圧入による歪が生じる。
これにより、電機子鉄心４が図２（ａ）のような位置にあるときは、凸部８の周辺のコア部材（磁路）に生じた歪は、圧延方向（図の上下方向）に向かう回転電機１００の駆動時の磁束の流れを阻害することになる。
【００１４】
図２（ｂ）は、電機子鉄心４が、図２（ａ）の状態から９０度回転した状態を示している。
図２（ｂ）では、電機子鉄心の圧延方向は図の横方向である。
この状態では、界磁歯部３ａ、３ｂ間の磁束の流れは、磁束が圧延方向に流れる場合に比べて悪くなる。
一方、電機子鉄心４がこの回転位置にある時は、シャフトの凸部８は、磁束の流れに対してシャフトの表側と裏側に位置し、元々、シャフト７によって磁束が流れ難い場所にある。従って、先述の凸部周辺での圧入による歪は、磁束の流れに影響を殆ど与えない。
【００１５】
以上のように、電機子鉄心４の圧延方向に流れる磁束の流れを調整することで、電機子鉄心４の回転位置に関係なく磁束の流れ易さの均一化を図る。
この実施の形態では、凸部８を、シャフト７から電機子鉄心４を構成するコア部材の圧延方向と垂直に突出するように配置したが、必ずしも垂直方向である必要は無く、磁束が圧延方向に向かって流れる時にその流れを調整できれば良い。
【００１６】
本発明の実施の形態１によれば、電磁鋼板の圧延によって起因する磁気異方性が引き起こす、電機子鉄心４の回転位相による磁気抵抗のアンバランスを、故意に設けたコア部材の歪を利用して修正することができるので、トルクむらやコギングトルクを低減できる性能の良い回転電機の電機子を提供することができる。
【００１７】
また、ナール加工は、シャフト７と電機子鉄心４の固定を強固にするためのものを利用し、その位置を調整するだけでよいので、製造コストを上昇させることなく、性能の良い回転電機を提供することができる。
【００１８】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２に係る回転電機の電機子２１０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３は、電機子２１０の断面を示す図である。
シャフト２０７の外周面上、軸方向に、電機子鉄心２０４とシャフト２０７を強固に固定するための、ナール加工による一組の凸部２０８ａが設けられている。これは、先に説明した実施の形態１と同じである。
【００１９】
本実施の形態では、シャフト２０７の外周面上に、ナール加工によるもう一組の凸部２０８ｂを設けている。
凸部２０８ｂの構造は凸部２０８ａと同じである。
凸部２０８ａと凸部２０８ｂの違いは、大きさとその配置された位置にある。
まず、一組の凸部２０８ｂは、凸部２０８ａより小型である。
また、一組の凸部２０８ｂは、シャフト２０７の外周面から、電機子鉄心２０４を構成するコア部材の圧延方向に向かって突出するように配置されている。
これにより、一組の凸部２０８ａは、実施の形態１と同様に機能し、凸部２０８ｂはシャフト２０７と電機子鉄心２０４との結合を強固にするために機能し、かつ、全体としての磁束の流れの均一化の調整に利用することができる。
【００２０】
実施の形態１では、圧延方向に向かう磁束の流れ易さを調整することによってのみ全体の磁束の流れ易さのバランスを取っていたが、圧延方向に垂直な方向でも磁路を微調整できるので、きめ細かい調整が可能となる。
【００２１】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３に係る回転電機の電機子３１０を、図を用いて説明する。
図４は、電機子３１０の断面を示す図である。
電機子３１０の電機子鉄心３０４は、電磁鋼板を打ち抜いたコア部材を、電機鋼板の圧延方向が同じ向きになるように揃えて複数枚数積層して構成する積層コアである。
積層間の固定は、コア部材の上下面に設けた凹凸部を相互にかしめて結合するカシメ部１２によっておこなう。
【００２２】
カシメ部１２周辺では、カシメ部１２が無い部分に比べて磁束の流れがコア部材に生じた歪みによって阻害される。
実施の形態１では、シャフト７に設けた凸部８がコア部材に及ぼす歪みによって、磁束の流れを均一化させていたが、この実施の形態３では、カシメ部１２によって同じ効果を得ようとするものである。
そこで、カシメ部１２は、図４に示すように、圧延方向に対する磁路を制限するように、圧延方向に垂直方向に、シャフト３０７を挟むように２箇所に配置する。
本実施の形態の電機子鉄心３０４によれば、磁束が流れ易い圧延方向の磁路をカシメ１２の成形による加工歪で制限し、電機子鉄心３０４を構成するコア部材の圧延に起因する磁気異方性による磁気抵抗のアンバランスを軽減できる。
【００２３】
また、カシメ１２の位置を調整することで、トルクむらやコギングトルクを更に低減でき、性能のよい回転電機の電機子を得ることができる。
図５乃至図７は、カシメ部のバリエーションを示す図である。
図５に示すように、電機子鉄心３０４の圧延方向にシャフト３０７を挟んで小さいカシメ部１３を配置することで、電機子鉄心３０４の圧延に起因する磁気抵抗のアンバランスを更に細かく調整できる。
【００２４】
更に、図６に示すように、カシメ部１４を長方形（例えばＶカシメなど）とする場合は、カシメ部１４の圧延方向に垂直な辺の長さを調整することで、磁気抵抗のアンバランスを微調整（図４よりも調整量が増える）できる。
図７は、カシメ部１２を４箇所に配置した例である。
図７のカシメ部１２は全て同じ大きさであるが、磁束が圧延方向に流れる時は、カシメ部１２の長辺が磁束の流れの抵抗となり、電機子３１０が９０度回転し、磁束が圧延方向に垂直な方向に流れる場合は、カシメ部１２の短辺が抵抗となる。
このような配置とすることで、磁束の流れを電機子の回転位置に関係なく均一にすることができ、同時に積層間の固定を確保できる。
【００２５】
本実施の形態に係る回転電機の電機子によれば、積層間の固定に利用するカシメ部の位置と大きさを調整するだけで、容易に電機子の回転位相に関係なく磁束の流れを均一に調整し、トルクむらや、コギングトルクを低減できる回転電機の電機子を提供することができる。
【００２６】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を、図を用いて説明する。
図８は、実施の形態４に係る電機子４１０の断面を示す図である。
シャフト７の圧入時、凸部８によって発生する歪部と電機子鉄心を構成するコア部材の上下面に設けた凹凸部を相互にかしめて結合するカシメ部１２による加工歪部の両方で磁気抵抗のアンバランスを調整するものである。
磁束の流れを調整するパラメータが増えるため、磁気抵抗のアンバランスの調整代が増え、細かい調整が可能となる。
【００２７】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を、図を用いて説明する。
図９は、本実施の形態に係る電機子５１０の断面を示す図である。
図９は、極端な例として描いているが、断面円形のシャフトを圧入する嵌合穴１５の直径をコア部材の圧延方向には圧入代が小さくなるよう、圧延方向に垂直な方向には圧入代が大きくなるように開けている。
【００２８】
嵌合穴１５をこのような形状とすることで、シャフトの圧入代の大きい、図９に示す嵌合穴１５の左右の縁部分に歪が大きく発生する。
この歪によって、これまで説明した各実施の形態に係る電機子鉄心と同様に、圧延に起因する磁気抵抗のアンバランスを調整できる。
【００２９】
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６を、図を用いて説明する。
図１０は、本実施の形態に係る電機子６１０の断面を示す図である。
本実施の形態では、実施の形態５とは反対に、嵌合穴６１５を円形とし、嵌合するシャフトを、断面が楕円形状の楕円シャフト６０７とする。
【００３０】
楕円シャフト６０７を円形の嵌合穴６１５に、楕円シャフト６０７の短軸方向が電機子鉄心６０４のコア部材の圧延方向と一致する方向に圧入する。
これにより、圧入による歪は、これまで説明した実施の形態と同じように、圧延方向の磁束の流れを阻害する位置（図１０では嵌合穴６１５の左右の縁部分）に発生し、圧延に起因する磁気抵抗のアンバランスを調整できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  フレーム、２  界磁鉄心、３ａ，３ｂ  界磁歯部、
４，２０４，３０４，６０４  電機子鉄心、５  界磁巻線、６  電機子巻線、
７，２０７，３０７  シャフト、６０７  楕円シャフト、
８，２０８ａ，２０８ｂ  凸部、
１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０  電機子、
１２，１３，１４  カシメ部、１５，６１５  嵌合穴、１００  回転電機。
【図１】
0005679323.tif 000002
【図２】
0005679323.tif 000003
【図３】
0005679323.tif 000004
【図４】
0005679323.tif 000005
【図５】
0005679323.tif 000006
【図６】
0005679323.tif 000007
【図７】
0005679323.tif 000008
【図８】
0005679323.tif 000009
【図９】
0005679323.tif 000010
【図１０】
0005679323.tif 000011