(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一対の積層連結ヨーク部を備えた積層固定子鉄心において、
前記積層固定子鉄心を構成する１の層の鉄心部材は、
対向する一対のティース部及びそれぞれの前記ティース部の対向する両ティース基端部同士を連結する、一対の連結ヨーク部とが環状に一体形成された鉄心片と、
前記連結ヨーク部の外周側に周方向に延在するように付加する付加ヨーク部とを備え、
一対の前記連結ヨーク部の径方向の幅は、前記両ティース基端部の径方向の幅より小さい積層固定子鉄心。
【請求項２】
前記付加ヨーク部の前記積層固定子鉄心の外周面に相当する部分は、前記積層固定子鉄心を収納するフレームの内周面に沿う形状に形成されている請求項１に記載の積層固定子鉄心。
【請求項３】
前記付加ヨーク部の前記積層固定子鉄心の外周面に相当する部分には、前記積層固定子鉄心を収納するフレームとの間で、前記積層固定子鉄心の軸方向に延在する風路を構成する通風用凹部が形成されている請求項１に記載の積層固定子鉄心。
【請求項４】
前記付加ヨーク部を積層した積層付加ヨーク部と前記積層連結ヨーク部は、それぞれの外周面の積層方向に設けた凹凸部を互いに嵌合している請求項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】
前記凹凸部は、蟻溝と蟻桟である請求項４に記載の積層固定子鉄心。
【請求項６】
複数の前記凹凸部を有する請求項４又は請求項５に記載の積層固定子鉄心。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の積層固定子鉄心の製造方法であって、前記付加ヨーク部は、前記鉄心部材を切り出す電磁鋼板の前記連結ヨーク部の内側に相当する部分から切り出される積層固定子鉄心の製造方法。
【請求項８】
前記付加ヨーク部の外側となるべき部分を、前記連結ヨーク部の内側となるべき部分と接するように配置して、前記電磁鋼板から前記鉄心片と前記付加ヨーク部を切り出す請求項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鉄心部材の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、同時に１枚の鋼板から打ち抜かれる。
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、廃棄する部分から部品の一部を製造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、ティースの根本部分を延長して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のように、鉄心部材を完全に６分割してしまうと積層固定子鉄心の精度と剛性に問題が生じるという課題があった。
【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と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一対の積層連結ヨーク部を備えた積層固定子鉄心において、
前記積層固定子鉄心を構成する１の層の鉄心部材は、
対向する一対のティース部及びそれぞれの前記ティース部の対向する両ティース基端部同士を連結する、一対の連結ヨーク部とが環状に一体形成された鉄心片と、
前記連結ヨーク部の外周側に周方向に延在するように付加する付加ヨーク部とを備え、
一対の前記連結ヨーク部の径方向の幅は、前記両ティース基端部の径方向の幅より小さいものである。
【０００８】
また、この発明に係る積層固定子鉄心の製造方法は、
付加ヨーク部を、鉄心部材を切り出す電磁鋼板のヨーク部の内側から切り出すものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る積層固定子鉄心は、
対向する一対のティース部及びそれぞれのティース部の対向する両ティース基端部同士を連結する、一対の連結ヨーク部とが環状に一体形成された鉄心片と、
連結ヨーク部の外周側に周方向に延在するように付加する付加ヨーク部とを備え、
一対の連結ヨーク部の径方向の幅は、両ティース基端部の径方向の幅より小さいものなので、
生産性と使用材料の経済性の良い、低コストで、高性能な積層固定子鉄心を得ることができる。
【００１０】
また、この発明に係る積層固定子鉄心の製造方法は、
付加ヨーク部を、鉄心部材を切り出す電磁鋼板のヨーク部の内側から切り出すものなので、
生産性と使用材料の経済性の良い、低コストで、高性能な積層固定子鉄心を得ることができる。
【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最終組立工程を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る積層固定子鉄心の各積層を構成する鉄心部材の構成を示す図である。
【図３】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４】本発明の実施の形態１に係る積層固定子鉄心のコイルが配置されるスロット領域を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る積層固定子鉄心を筒状のフレームに圧入した後の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る積層固定子鉄心の各積層を構成する鉄心部材の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る積層固定子鉄心を筒状のフレームに圧入した後の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る積層固定子鉄心の各積層を構成する鉄心部材の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る積層固定子鉄心を筒状のフレームに圧入した後の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る積層固定子鉄心の各積層を構成する鉄心部材の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る積層固定子鉄心を筒状のフレームに圧入した後の断面図である。
【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の最終組立工程を示す図である。
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１ａと、各積層ティース部１ａの対向する基端部Ｋ同士を連結する積層連結ヨーク部１ｂとからなる積層鉄心１と、積層連結ヨーク部１ｂの外周側に積層方向に圧入された積層付加ヨーク部４とで構成されている。
積層ティース部１ａは、積層鉄心１の内側に突出し、積層鉄心１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（ａ）は、積層固定子鉄心１００の各積層を構成する鉄心部材の構成を示す図である。
図に示すように、対向する１対のティース部３１の対向するティース基端部３３を連結する連結ヨーク部３２の外周側に付加ヨーク部４１を付加して構成されている。
この付加ヨーク部４１と、ティース基端部３３の間を連結している連結ヨーク部３２の境界面には、鉄心片３と付加ヨーク部４１を勘合する凹凸部１１（蟻溝、蟻桟）が設けられ、積層固定子鉄心１００の積層方向から圧入されて両部材が固定されている。
連結ヨーク部３２の断面積が小さい場合、十分な磁束を流すことができず、モータの効率や出力が低下するが、連結ヨーク部３２と付加ヨーク部４１との断面積をあわせることにより、従来の積層固定子鉄心のヨーク部と同等の断面積を得るよう設計されている。
【００１４】
図２（ｂ）は、鉄心片３と付加ヨーク部４１を１枚の帯状の電磁鋼板から同時に鉄心プレスで打ち抜く時の、それぞれの部材のレイアウトを示す図である。
付加ヨーク部４１は、連結ヨーク部３２の内側（鉄心片３の中心側）に接する領域の電磁鋼板を利用して製作できるように、その形状が設定されている。
付加ヨーク部４１の外側の形状を、連結ヨーク部３２の内側の形状と一致させ、両者が接するように配置することで、無駄のない歩留まりのよい金型レイアウトを実現できる。
コイルを巻回するスロット８のスロット開口部８１の外周側は、付加ヨーク部４１が抜かれた後の形状となる。
【００１５】
図３は、順次搬送される本発明に係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、打ち抜き工程において、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及び付加ヨーク部４１は、図示しない下型のブランク部内でそれぞれ積層してかしめられ、積層鉄心１と積層付加ヨーク部４が別体として形成される。
【００１６】
積層鉄心１の積層間は、かしめ部３４によって金型内で連結されている。
同様に、積層付加ヨーク部４の積層間は、かしめ部４４によって金型内で連結されている。
かしめ部３４、４４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３４、４４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。
【００１７】
金型から取り出された積層付加ヨーク部４は、同じ金型から取り出された積層鉄心１の積層連結ヨーク部１ｂの外側に、電磁鋼板の積層方向から圧入されて固定される。
圧入部のクリアランスは、金型の形状設計で任意に決めることができ、モータに必要な固定強度を満たすよう決められる。
【００１８】
図４（ａ）は、積層固定子鉄心１００のコイルが配置されるスロット領域を示す図である。
図４（ｂ）は、付加ヨーク部４１を切り出さないとした場合のスロット領域を示す図である。
図に示すように、スロット８のスロット開口部８１の外側を付加ヨーク部４１の形成に用いて広げることができるため、従来のスロットの領域に比べてスロット８の領域を大きく設定でき、多くの導線、またより太い導線をスロット８内に収納することができる。
【００１９】
図５は、積層固定子鉄心１００を筒状のフレーム７に圧入した後の断面図である。
付加ヨーク部４１は、フレーム７の内周面より内側に位置しており、フレーム７に干渉することなく配置されている。
また、積層固定子鉄心１００とフレーム７との間の隙間は、冷却風路としても機能する。
【００２０】
本実施の形態に係る鉄心部材の鋼板レイアウトによれば、付加ヨーク部４１を鉄心片３の内側の領域から作成するので、電磁鋼板の経済性が良く、低コストで積層固定子鉄心１００を製造することができる。
また、鉄心片３の連結ヨーク部３２の内側部分から、連結ヨーク部３２と同じ方向に付加ヨーク部４１を切り出しているので、鋼板の有する磁気特性が等しく、２つの部材を合わせてもスムーズな磁路を形成できる。
【００２１】
また、本実施の形態に係る鉄心部材は、ヨーク部を構成する部材が、連結ヨーク部３２と付加ヨーク部４１の２つに別れているが、先に積層付加ヨーク部４を組み立てて、積層鉄心１と一体化した後に巻線する場合も、巻線後に積層付加ヨーク部４を積層鉄心１に取り付ける場合も、従来の巻線方法を大きく変更することなく積層ティース部１ａに巻線でき、新たな設備投資の必要がない。
また、積層付加ヨーク部４は、積層鉄心１に、積層方向から圧入するだけで組み立てることができるので、溶接などの手段を用いる必要がなく、高価な組立装置を必要としない。
【００２２】
また、積層固定子鉄心１００は、積層鉄心１と積層付加ヨーク部４の２つの部材で構成されるが、特許文献１の積層鉄心のように、ヨーク部が磁束の流れる方向に垂直に完全に分離されている部分はない、これによって積層ティース部１ａの内周面は、常に一定の精度と十分な剛性を保持できる。
また、スロット８のスペースも十分に確保できるので、積層ティース部１ａの周囲に多くの導線を巻いたり、太い導線を巻くことが可能となる。
このように、生産性と使用材料の経済性の良い、低コストで、高性能な積層固定子鉄心１００とその製造方法を得ることができる。
【００２３】
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６（ａ）は、本実施の形態に係る積層固定子鉄心の各積層を構成する鉄心部材の構成を示す図である。
図６（ｂ）は、鉄心片３と付加ヨーク部２４１を１枚の帯状の電磁鋼板から同時に鉄心プレスで打ち抜く時の、それぞれの部材のレイアウトを示す図である。
図７は、積層固定子鉄心２００を筒状のフレーム７に圧入した後の断面図である。
鉄心片３は、実施の形態１と同じ物である。
付加ヨーク部２４１の形状が、実施の形態１の付加ヨーク部４１と異なっている。
付加ヨーク部２４１の外周面の形状は、フレーム７の内周面の形状に一致しており、フレーム７の内側に隙間なく積層固定子鉄心２００の外周面が接している。
このように、付加ヨーク部２４１外側の形状をフレーム７の内周面の軸方向断面形状に一致させることにより、フレーム７と一体化した時の固定子の剛性が向上し、振動の少ないモータを得ることができる。
【００２４】
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及び２と異なる部分を中心に説明する。
図８は、本実施の形態に係る積層固定子鉄心の各積層を構成する鉄心部材の構成を示す図である。
図８に示すように、電磁鋼板から切り出す付加ヨーク部３４１と連結ヨーク部３３２の分割面３３７の形状を鉄心片３０３の中心部方向に向かって凸形状とする曲線とした。
これにより、付加ヨーク部３４１の連結ヨーク部３３２に対向する面は凹形状となる。
【００２５】
図９は、本実施の形態に係る積層固定子鉄心３００を筒状のフレーム７に圧入した後の断面図である。
図８のような形状の付加ヨーク部３４１と鉄心片３０３を組み合わせると、積層付加ヨーク部の外側において、フレーム７と積層固定子鉄心の間に、積層方向に連通する隙間６（通風用凹部）を設けることができる。
【００２６】
連結ヨーク部３３２の中央部は積層固定子鉄心の中心側に凸形状であるので、回転子に近づきすぎると、この凸部から磁束が回転子側に流れて出力が落ちる場合があり、また巻線時の巻線ニードルと干渉する場合もある。
よって、それらの問題が出ない程度に凸部の形状を設計する。
【００２７】
また、本例では連結ヨーク部３３２の内周側で中心部を凸形状としたが、巻線を巻装するスロット８の領域は従来の固定子以上に確保されており、またヨーク部全体の断面積も同等に確保できており、実施の形態１の利点は同様に満足されている。
【００２８】
本実施の形態に係る、積層固定子鉄心とその製造方法によれば、フレーム７と積層固定子鉄心の間に風路となる隙間６を確保することができる。
この風路に風を流すことにより、積層固定子の風下側に配置された図示しない整流子やブラシなどの他のモータ部品を容易に冷却することができる。
【００２９】
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乃至３と異なる部分を中心に説明する。
図１０（ａ）は、積層固定子鉄心の各積層を構成する鉄心部材の構成を示す図である。
図１０（ｂ）は、鉄心片４０３と付加ヨーク部４４１を１枚の帯状の電磁鋼板から同時に鉄心プレスで打ち抜く時の、それぞれの部材のレイアウトを示す図である。
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態では、付加ヨーク部４４１と連結ヨーク部４３２を圧入固定する凹凸部４１１を両部材の境界面上に各３箇所設けている。
【００３０】
図１１は、本実施の形態に係る積層固定子鉄心４００を筒状のフレーム７に圧入した後の断面図である。
図１１に示すように、フレーム７に積層固定子鉄心４００を圧入すると、フレーム７との接触部分から積層固定子鉄心４００を固定する力として、積層固定子鉄心４００の内側に向く力が作用する。
この時、連結ヨーク部４３２に対しては、その長手方向の両端から中心に向けて圧縮する力が働くことになり、積層連結ヨーク部が薄い場合は、全体が座屈し、積層連結ヨーク部の中心部が積層固定子鉄心の内側に変形する恐れがある。
積層連結ヨーク部が変形すると、フレーム７との固定力が弱まりモータが震動する等の不具合が発生する。
そこで、図１１のように複数の凹凸部４１１を設けることにより、付加ヨーク部４４１と連結ヨーク部４３２の結合力を強め、剛性の高い積層固定子鉄心４００を得ることができる。
これにより、フレーム７と積層固定子鉄心４００との固定力も強くなる効果がある。
【００３１】
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。
【符号の説明】
【００３２】
１００，２００，３００，４００  積層固定子鉄心、１  積層鉄心、
１ａ  積層ティース部、１ｂ  積層連結ヨーク部、１１，４１１  凹凸部、
３，３０３，４０３  鉄心片、３１  ティース部、
３２，３３２，４３２  連結ヨーク部、３３  ティース基端部、３４，４４  かしめ部、３３７  分割面、４  積層付加ヨーク部、
４１，２４１，３４１，４４１  付加ヨーク部、６  隙間、７  フレーム、
８  スロット、８１  スロット開口部、Ｋ  基端部。
【図１】
0005738228.tif 000002
【図２】
0005738228.tif 000003
【図３】
0005738228.tif 000004
【図４】
0005738228.tif 000005
【図５】
0005738228.tif 000006
【図６】
0005738228.tif 000007
【図７】
0005738228.tif 000008
【図８】
0005738228.tif 000009
【図９】
0005738228.tif 000010
【図１０】
0005738228.tif 000011
【図１１】
0005738228.tif 000012