(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のヨーク（２０、２１）とその内周面から中心軸方向に立設されたティース（３０、３１）とからなり、絶縁被膜の形成された鉄粉からなる圧粉磁心材料により形成される回転電機の固定子磁心の製造方法であって、
前記圧粉磁心材料を加圧して前記固定子磁心を成形する工程と、
成形された前記固定子磁心の全表面の少なくとも一部に、前記圧粉磁心材料の前記絶縁被膜が破壊され、前記鉄粉同士が接触して形成された導体被膜を、表面を粗面化することによって除去し、導体被膜除去部（４、５）を形成する工程と、
を有することを特徴とする回転電気の固定子磁心の製造方法。
【請求項２】
前記固定子磁心は、周方向に分割した分割磁心（１２）を円環状に並べたものであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子磁心の製造方法。
【請求項３】
前記導体被膜除去部を形成する工程は、前記導体被膜除去部（４、６、７、８）を前記ヨーク（２０、２１）の軸方向端面に形成する工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子磁心の製造方法。
【請求項４】
前記導体被膜除去部を形成する工程は、前記導体被膜除去部（５、１０）を前記ヨーク（２０、２１）の外周面に形成する工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子磁心の製造方法。
【請求項５】
前記導体被膜除去部を形成する工程は、前記導体被膜除去部（４、６、８）を前記ティース（３０、３１）の軸方向端面に形成する工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子磁心の製造方法。
【請求項６】
前記導体被膜除去部を形成する工程は、前記導体被膜除去部（９）を前記ティース（３１）の先端部軸方向側面に形成する工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子磁心の製造方法。
【請求項７】
前記導体被膜除去部を形成する工程は、前記導体被膜除去部（４〜１０）をエッチング、電解研磨又はショットブラストによって形成する工程であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転電機の固定子磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に用いる固定子の磁心の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子は、磁心と磁心に卷回されたコイルとからなる。コイルは回転駆動時の通電に基づく銅損によって発熱し、磁心はコイルの通電で生じた磁束による渦電流に基づく鉄損によって発熱する。
【０００３】
鉄損に基づく発熱による問題を解消するために、例えば、特許文献１に開示されるように、軟磁性体粉末に電気絶縁皮膜を施して圧縮した圧粉磁心を採用することが多くなっている。
【０００４】
特許文献１は、ステータ本体を圧粉磁心材料を成型して作製し、ステータ本体の外周面に１本の溝（例えば螺旋溝）を形成した冷媒通路を下部ケーシング内に収め、パイプを介して冷媒通路に水などの冷媒を流通させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２００５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術によれば、鉄損による発熱は効果的に冷却されるが、鉄損による発熱そのものが低減されることはない。すなわち、圧粉磁心の金型による成形時及び機械加工時には、表面の粉末粒子同士の絶縁が破壊され、圧粉磁心の表面に電気的短絡層が形成される。この電気的短絡層は渦電流損失を増大させ、渦電流損失が圧粉磁心における鉄損の過半を占めるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、圧粉磁心の表面に生ずる電気的短絡層の鉄損に対する影響を効果的に低減した固定子磁心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】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、円環状のヨーク（２０、２１）とその内周面から中心軸方向に立設されたティース（３０、３１）とからなり、絶縁被膜の形成された鉄粉からなる圧粉磁心材料により形成される回転電機の固定子磁心の製造方法であって、圧粉磁心材料を加圧して固定子磁心を成形する工程と、成形された固定子磁心の全表面の少なくとも一部に、圧粉磁心材料の絶縁被膜が破壊され、鉄粉同士が接触して形成された導体被膜を、表面を粗面化することによって除去し、導体被膜除去部（４、５）を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この方法によれば、固定子磁心の全表面の少なくとも一部において導体被膜が除去されているので、渦電流の流れる経路が寸断されることにより渦電流が減少し、固定子磁心の鉄損が低減するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を実施する固定子磁心を示す斜視図である。
【図２】本発明を実施する固定子磁心を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態を分割磁心で示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態を分割磁心で示す斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態を分割磁心で示す斜視図である。
【図６】本発明の第４実施形態を分割磁心で示す斜視図である。
【図７】本発明の第５実施形態を分割磁心で示す斜視図である。
【図８】本発明の第１参考形態を実施するための磁心の素材を示す斜視図である。
【図９】図８に示す素材を加工使用する第１参考形態を分割磁心で示す斜視図である。
【図１０】他の発明として他の手段による第２参考形態を分割磁心で示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
【００１４】
車両に用いる電動発電機などの回転電機は、固定子磁心で生ずる鉄損を低減するために、圧粉磁心による固定子磁心を有することが多い。
【００１５】
圧粉磁心は、微小鉄粉材料に電気絶縁性の被膜を施した後、加圧成形するものであり、絶縁材同士が圧着接合するためバルク材のようなブロックとして所望な形態をした製品を得ることができるものである。圧粉磁心材料による成型品は、全体が微小の鉄粉の集合体となっているため、任意の三次元形状を単体で形成することができる。
【００１６】
しかしながら、圧粉磁心を圧縮成形して金型から型抜きするときに、圧粉磁心の表面に露出した鉄粉の絶縁被膜が破壊され、鉄粉同士が直接的に接触する結果、圧粉磁心の表面には電気的短絡層としての導体被膜が形成される。この導体被膜は、圧粉磁心の圧縮成形後の機械加工時においても形成される。圧粉磁心の導体被膜は、渦電流や周回路電流を助長させるので、圧粉磁心の鉄損が増加するのである。
【００１７】
導体被膜を除去するには、除去する部分を除いてマスキングし、エッチング、電解研磨又はショットブラストなどにより表面を粗面化するのが効果的である。また、図８に示すように、導体被膜を除去したい部分に予め突起１６〜１９を設けるようにして成形した後、突起１６〜１９を根元から切除する方法がある。さらに、導体被膜部分を高速切削などで粗く機械加工することによっても実現される。
【００１８】
図１に示すのは、導体被膜除去部４を有する圧粉磁心の固定子磁心１である。固定子磁心１は、円環状のヨーク２０とその内周面から中心軸方向に等間隔に立設された複数のティース３０とからなり、ティース３０には図示しないコイルが卷回される。固定子磁心１は、圧粉磁心として一体で形成されるものとして図示したが、図３〜図７、図９に示す分割磁心１２、１４を円環状に積層したものであってもよい。図示しない回転子は、ティース３０の先端面から微小間隙を保つようにヨーク２０と同軸に軸支される。
【００１９】
コイルの通電電流によりヨーク２０とティース３０にはその周方向に磁束が発生する。発生した磁束の方向に垂直な面に渦電流が誘起され、その一部が流れる固定子磁心１の軸方向両端面又は一方の端面の導体被膜を導体被膜除去部４となして渦電流を寸断する。その結果、実施例によれば、鉄損が３６％軽減した。
【００２０】
図２に示すのは、導体被膜除去部５をヨーク２０の外周面に環状に設けた場合である。この場合も、ヨーク２０に流れる周方向の磁束に垂直な面に誘起される渦電流の一部が寸断されるので、鉄損が軽減される。導体被膜除去部５の幅寸法、設置位置及び設置数はヨーク２０の形状、寸法に応じて適宜に設定され得るものである。
【００２１】
図３は、導体被膜除去部の第１実施形態を分割磁心１２で説明するものである。導体被膜除去部６は、ヨーク２１及びティース３１それぞれの軸方向両端面又は一方の端面に設けられる。すなわち、固定子磁心を周方向に分割した分割磁心１２を円環状に積層すれば、図１に示す固定子磁心１の導体被膜除去部４となる。
【００２２】
図４は、導体被膜除去部の第２実施形態を分割磁心１２で説明するものである。導体被膜除去部７は、ヨーク２１の軸方向両端面又は一方の端面と外周面との角部近傍に設けられる。すなわち、分割磁心１２を円環状に積層すれば、図２に示す固定子磁心１の導体被膜除去部５又はそれに均等なものとなる。導体被膜除去部７の幅寸法は、費用対効果を考慮して適宜に設定され得るものである。
【００２３】
図５は、導体被膜除去部の第３実施形態を分割磁心１２で説明するものである。第３実施形態の導体被膜除去部８は、ヨーク２１及びティース３１それぞれの軸方向両端面又は一方の端面の外周端部に設けられる。導体被膜除去部８の幅寸法は、費用対効果を考慮して適宜に設定され得るものである。
【００２４】
図６は、導体被膜除去部の第４実施形態を第３実施形態とともに分割磁心１２で説明するものである。第４実施形態の導体被膜除去部９は、ティース３１の先端部軸方向両側面又は一方の側面に設けられる。また、導体被膜除去部９は、全てのティース３１に設けてもよいし任意のティース３１にのみ設けてもよい。導体被膜除去部９の幅寸法は、費用対効果を考慮して適宜に設定され得るものである。導体被膜除去部９は、渦電流が流れる方向に設けられ直接的に渦電流を寸断することから鉄損軽減に極めて効果的である。
【００２５】
図７は、導体被膜除去部の第５実施形態を第３実施形態及び第４実施形態とともに分割磁心１２で説明するものである。第５実施形態の導体被膜除去部１０は、ヨーク２１の外周面にヨーク２１の軸方向に設けられる。導体被膜除去部１０の幅寸法と設置位置は、費用対効果を考慮して適宜に設定され得るものである。
【００２６】
図８は、導体被膜除去部の第１参考形態を示す図９の分割磁心１４の素材としての分割磁心１３を示すものである。分割磁心１３は、ヨーク２２の外周面にヨーク２２の軸方向に延在しヨーク２２の放射方向に突出する突起１６と、ヨーク２２の外周面角部にヨーク２２の周方向に延在し軸方向に突出する突起１７と、ティース３２の軸方向端面で側面の延長上に軸方向に突出しヨーク２２の端面まで延在して突出する突起１８と、ティース３２の先端部軸方向側面でヨーク２２の周方向に突出する突起１９とを有する。突起１６〜１９は、分割磁心１３の成形時にヨーク２２及びティース３２と共に一体で形成される。
【００２７】
図９は、導体被膜除去部の第１参考形態を分割磁心１４で説明するものである。分割磁心１４は、分割磁心１３における突起１６〜１９をその根元から切除して形成される。したがって、導体被膜は突起１６〜１９とともに除去され、分割磁心１４は、各突起１６〜１９に対応した位置に各導体被膜除去部４１〜４４を備えることになる。導体被膜除去部４１〜４４は、機械加工しないので比較的大きな凹凸を有する。しかしながら、導体被膜除去部４１は他の分割磁心１４との当接面にはなく、導体被膜除去部４２，４３はヨーク２２の開放された端面にあり、導体被膜除去部４４は回転子と対向しないティース３２の先端部軸方向側面に位置する。それ故、導体被膜除去部４１〜４４に比較的大きな凹凸があっても問題はないのである。なお、突起１６〜１９の幅と高さは分割磁心１３の形状と寸法に応じて適宜に設定され得るものである。
【００２８】
ところで、導体被膜の鉄損への影響を軽減する手段として導体被膜を除去する手段について上述したが、次に、導体被膜の鉄損への影響を軽減する他の手段について説明する。
【００２９】
図１０は、導体被膜の鉄損への影響を軽減する第２参考形態を分割磁心１５で説明するものである。分割磁心１５は、ヨーク２３部分を図１に示すように円環状に積層して固定子磁心になす。ティース３３は、円環状のヨーク２３の内周面から中心軸方向に等間隔に立設するように設けられる。ヨーク２３の軸方向端面及び外周面の双方又はいずれか一方には、突条２４，２５が設けられている。突条２４はヨーク２３の軸方向の両端面に設けることが好ましいが、一方の端面にのみ設けてもよい。突条２４，２５は、山と谷を有し、その方向はヨーク２３の周方向に平行な方向となっている。突条２４，２５の幅、高さ及び数は、成形性と経済性を考慮して適宜に設定され得るものである。このように構成されているので、ヨーク２３の周方向に流れる磁束に垂直な面に発生する渦電流は、突条２４，２５の山と谷を経由する高電気抵抗の経路により低減されて流れる。そのため、導体被膜を除去することなく鉄損を軽減させることが可能となる。なお、図１０には、第４実施形態の導体被膜除去部９を記載したが、これは、第２参考形態が他の実施形態として例示する第４実施形態とともに実施可能であることを示すものである。
【００３０】
以上詳述したことから明らかなように、第１乃至第５実施形態、及び、第１参考形態によれば、その全表面の少なくとも一部に導体被膜が除去された導体被膜除去部４〜１０、４１〜４４を備えるので、固定子磁心表面の導体被膜が効果的に寸断され、渦電流が減少して固定子磁心の鉄損が低減するという優れた効果を奏する。
【００３１】
また、第２参考形態によれば、ヨーク２３の軸方向端面及び外周面の双方又はいずれか一方に突条２４，２５を備え、ヨーク２３の周方向に流れる磁束に垂直な面に発生する渦電流は、突条２４，２５の山と谷を経由する高電気抵抗の経路によって低減されるので、固定子磁心の鉄損が軽減するという優れた効果を奏する。
【００３２】
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【００３３】
例えば、導体被膜除去部は第１実施形態から第５実施形態、及び、第１参考形態までの各形態を単独で実施できることは当然であり、各形態を任意に組み合わせて実施することも可能である。また、他の発明である第２参考形態を単独で実施するのみならず、第１実施形態から第５実施形態、及び、第１参考形態までの各形態又はそれらを任意に組み合わせたものと共に実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３４】
１    固定子磁心
４〜１０    導体被覆除去部
１２〜１５    分割磁心
１６〜１９    突起
２０〜２３    ヨーク
２４，２５    突条
３０〜３３    ティース
４１〜４４    導体被覆除去部
【図１】
0005833970.tif 000002
【図２】
0005833970.tif 000003
【図３】
0005833970.tif 000004
【図４】
0005833970.tif 000005
【図５】
0005833970.tif 000006
【図６】
0005833970.tif 000007
【図７】
0005833970.tif 000008
【図８】
0005833970.tif 000009
【図９】
0005833970.tif 000010
【図１０】
0005833970.tif 000011