(57)【要約】【課題】磁極ティースの径方向と軸方向のずれを特殊な装置を用いることなく簡単な手段により作業性良く防止することができる回転電機の電機子を提供する。【解決手段】それぞれ周方向に延在する継鉄部と径方向に延在する歯部を備え上記継鉄部端部に設けられた第一の係合部を介して順次隣接配置される複数個の第一の磁極ティースと、径方向に延在する歯部を有しその根元部に上記第一の磁極ティースの第一の係合部と嵌合する第二の係合部を有する第二の磁極ティースとを備え、上記第一の磁極ティースの第一の係合部に上記第二の磁極ティースの第二の係合部を結合することにより上記電機子を一体に連結・組み立てるようにしたものにおいて、上記第一の磁極ティースと第二の磁極ティースとが互いに結合する係合部は上記第一及び第二の磁極ティースの積層方向の一部のみに形成されている。【選択図】図８
2008022603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ周方向に延在する継鉄部と径方向に延在する歯部を備え上記継鉄部端部に設けられた第１の係合部を介して順次隣接配置される複数個の第１の磁極ティースと、径方向に延在する歯部を有しその根元部に上記第１の磁極ティースの第１の係合部と嵌合する第２の係合部を有する第２の磁極ティースとを備え、上記第１の磁極ティースの第１の係合部に上記第２の磁極ティースの第２の係合部を結合することにより上記電機子を一体に連結・組み立てるようにしたものにおいて、上記第１の磁極ティースと第２の磁極ティースとが互いに結合する係合部は上記第１及び第２の磁極ティースの積層方向の一部のみに形成されていることを特徴とする回転電機の電機子。
【請求項２】
上記第一の磁極ティースの第一の係合部は、上記第一の磁極ティースの継鉄部の端部に設けられた切欠きと、当該切欠きの周方向端面に設けられた溝部で構成され、上記第二の磁極ティースの第二の係合部は、上記第二の磁極ティースの根元部の周方向端面に設けられた突起部で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子。
【請求項３】
上記第一の磁極ティースの第一の係合部は、上記第一の磁極ティースの継鉄部の端部に設けられた切欠きと、当該切欠きの周方向に設けられた突起部で構成され、上記第二の磁極ティースの第二の係合部は、上記第二の磁極ティースの根元部の周方向端面に設けられた溝部で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子。
【請求項４】
上記第１の磁極ティースと第２の磁極ティースとが互いに結合する係合部は、上記各ティースの積層方向上端からＮ枚、積層方向下端からＭ枚だけに切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転電機の電機子。
【請求項５】
上記第１の磁極ティースと第２の磁極ティースとが互いに結合する係合部は、上記各ティースの積層方向上端よりｎ枚目からＮ枚、積層方向下端よりｍ枚目からＭ枚だけに切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか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、回転電機の電機子に係り、特に、周方向に分割された鉄心を組み合わせて完成させるタイプの電機子において、その生産効率の改善とモータ効率の改善を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転電機の小型化、高出力化を目的として、周方向に分割された積層鉄心に巻線を施すことにより、巻線の密度を高めた電機子である固定子の構造が知られている。例えば、極歯単位毎に周方向に分割された磁極ティースのそれぞれに巻線を施し、各磁極ティースの端部を積層方向にレーザー溶接して各磁極ティースを連結固定している。（例えば、特許文献１を参照）
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１の回転電機の固定子では、隣接する磁極ティースをレーザー溶接により連結固定しているため、磁極ティースの数だけ手間のかかる連結固定作業が必要となり、生産性が良くないという問題点があった。
また、固定子の組み立てに高価なレーザ溶接の設備が必要になるという問題があると共に、溶接によって固定子が歪んでしまいコギングやトルクリップル等の回転電機の特性を劣化させる問題が生じる。
【０００４】
このような問題に対処するため、回転電機の電機子を、それぞれ周方向に延在する継鉄部と径方向に延在する歯部を備え上記継鉄部端部に設けられた第一の係合部を介して順次隣接配置される複数個の第一の磁極ティースと、径方向に延在する歯部を有しその根元部に上記第一の磁極ティースの第一の係合部と嵌合する第二の係合部を有する第二の磁極ティースとを備え、上記第一の磁極ティースの第一の係合部に上記第二の磁極ティースの第二の係合部を結合することにより上記電機子を一体に連結・組み立てるようにしたものが提案されている。（例えば特許文献２を参照）
【０００５】
ところが、特許文献２のものは、高価なレーザー溶接の設備が必要なくなり、また溶接による固定子の歪みやコギングやトルクリップル等問題を減少させることができるが、電機子組立てにより磁極ティースの径方向のずれの発生は防止することができるものの軸方向へのずれは時間経過と共に避けることができなかった。また、上記第一及び第二の係合部には軸方向（積層方向）に複雑な凹凸部を形成しているため第一の磁極ティース間の接触面積が制約され継鉄部の磁気抵抗が大きくなりモータ損失が増大するという問題もあった。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３５５７００号公報（段落００１４、図１、図２）
【特許文献２】特開平２００６−３３９５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、磁極ティースの径方向と軸方向のずれを特殊な装置を用いることなく簡単な手段により作業性良く防止することができる回転電機の電機子を提供するものである。
またこの発明は、継鉄部の磁気抵抗が小さくモータ効率を向上させることが出来る回転電機の電機子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る回転電機の電機子は、それぞれ周方向に延在する継鉄部と径方向に延在する歯部を備え上記継鉄部端部に設けられた第一の係合部を介して順次隣接配置される複数個の第一の磁極ティースと、径方向に延在する歯部を有しその根元部に上記第一の磁極ティースの第一の係合部と嵌合する第二の係合部を有する第二の磁極ティースとを備え、上記第一の磁極ティースの第一の係合部に上記第二の磁極ティースの第二の係合部を結合することにより上記電機子を一体に連結・組み立てるようにしたものにおいて、上記第一の磁極ティースと第二の磁極ティースとが互いに結合する係合部は上記第一及び第二の磁極ティースの積層方向の一部のみに形成されていることを特徴とする回転電機の電機子。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の回転電機の電機子によれば、それぞれ周方向に延在する継鉄部と上記継鉄部中央から径方向に延在する歯部を備え上記継鉄部端部に設けられた第一の係合部を介して順次隣接配置される複数個の第一の磁極ティースと、径方向に延在する歯部を有しその根元部に上記第一の磁極ティースの第一の係合部と嵌合する第二の係合部を有する第二の磁極ティースとを備え、上記第一の磁極ティースの第一の係合部に上記第二の磁極ティースの第二の係合部を結合することにより上記電機子を一体に連結・組み立てるようにしたものにおいて、上記第一の磁極ティースと第二の磁極ティースとが互いに結合する係合部は積層方向の一部のみに形成されているので、磁極ティースの径方向のみならず軸方向のずれをも防止することができ、また、第一の磁極ティース継鉄部の接触面積を大きくできるので、継鉄部の磁気抵抗を減少しモータ損失が低減する効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機の電機子を示す平面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面を示す図である。ここでは、回転子軸３と一体に構成された回転子２に対して所定の空隙を介して配置された固定子として機能する回転電機の電機子１を例に挙げて説明する。なお、これとは反対に、回転子軸と一体に構成される回転子として機能する電機子であっても、この発明を同様に適用することができる。
【００１１】
図１及び図２において、電機子１は、回転電機の周方向に順次配列される複数個の第一の磁極ティース１１０と、これら第一の磁極ティース１１０の間に配置される第二の磁極ティース１２０と、第一の磁極ティース１１０の歯部１１１および第二の磁極ティース１２０の歯部１２１に巻回された駆動コイル６と、周方向に配列された第一の磁極ティース１１０の外周を保護するジャケット９を備えている。なお、固定子である電機子１の内側には、回転子軸３を有する回転子２が配置されている。
【００１２】
図３は図１の第一の磁極ティース１１０の構成を示す平面図、図４は図１の第二の磁極ティース１２０の構成を示す平面図である。まず、図３に示すように、第一の磁極ティース１１０は、周方向に延在する継鉄部１１２と、この継鉄部１１２の略中央位置から径方向内側に突出する歯部１１１とからなり、歯部１１１にはインシュレータ７を介して駆動コイル６が巻回されている。そして、継鉄部１１２の両端部１１３には、後述する第一の係合部１１７を構成する溝部１１５が設けられた切欠き１１４と、隣接する第一の磁極ティース１１０と当接する端面１１６が形成されている。また、図５に示すように、第一の磁極ティース１１０は、電磁鋼板等を所定枚数積層して抜きかしめ８により一体的に構成されている。
【００１３】
次に、図４に示すように、第二の磁極ティース１２０は、第一の磁極ティース１１０の歯部１１１と同様の機能を有する歯部１２１と、後述する第二の係合部１２３を構成する歯部１２１の根元部に設けられた突起部１２２とからなり、歯部１２１にはインシュレータ７を介して駆動コイル６が巻回されている。また、第二の磁極ティース１２０は、電磁鋼板等を所定枚数積層して抜きかしめ８により一体的に構成されている。
【００１４】
図５は実施の形態１による第一及び第二の磁極ティースの積層構造を示す軸心方向から見た側面図である。図５(a)は第一の磁極ティース１１０の、図５(b)は第二の磁極ティース１２０のそれぞれ積層構造を示している。図３で説明した切欠き１１４は図５(a)で分かるように上端１１７からＮ枚、下端１１８からＭ枚だけ設けられている。この場合、全体の積層枚数は（Ｎ＋Ｍ）枚以上積層する必要がある。
【００１５】
更に、図４で説明した突起部１２２は、図５(b)に示すように、第二の磁極ティース１２０の上端１２４からＮ枚、下端１２５からＭ枚分だけ設けられている。この場合も全体の積層枚数は（Ｎ＋Ｍ）枚以上積層する必要がある。
【００１６】
次に、図６に実施の形態１による電機子の係合部を拡大して示しており、図において第一の磁極ティース１１０の継鉄部端部１１６に設けられた切欠き１１４と、この切欠き１１４に設けられた溝部１１５は、周方向に隣接する第一の磁極ティース１１０の端面１１６が当接することによって、第一の係合部１１７を形成する。そして、この第一の係合部１１７の溝部１１５に、第二の磁極ティース１２０の第二の係合部１２３を構成する突起部１２２が、周方向から当接される。
【００１７】
次に、本実施の形態の回転電機の電機子１の組み立て工程について説明する。まず、図３および図４に示すように、第一の磁極ティース１１０の歯部１１１および第二の磁極ティース１２０の歯部１２１にインシュレータ７を装着した後、駆動コイル６を巻回する。この場合、コイルの巻回作業は、いずれも単独の磁極ティースに対してなされるので、高密度の巻線が可能となる。
【００１８】
次に、図７に示すように、第一の磁極ティース１１０と第二の磁極ティース１２０とを交互に環状に配置して行く。つまり、第一の磁極ティース１１０の溝部１１５に第二の磁極ティース１２０の突起部１２２が当接されるように配置し、次に、第二の磁極ティース１２０の突起部１２２に第一の磁極ティース１１０の溝部１１５が当接するように配置し、順次このように周方向に配置して行く。
【００１９】
上記組み立て工程の詳細を更に図８(a)〜(c)を参照して説明する。すなわち、図８(a)から明らかなように、第一の磁極ティース１１０の継鉄部１１２の両端部１１３に設けられる切欠き１１４及び溝部１１５はその積層方向（上下方向）両端部にそれぞれ設けられ、一方、第二の磁極ティース１２０の突起部１２２は同じくその積層方向両端部に設けられており、上記第一及び第二の磁極ティース１１０、１２０を順次周方向に結合させていくとき、図８(b)(c)から明らかなように、上記第二の磁極ティース１２０の突起部１２２が上記第一の磁極ティース１１０に設けられる切欠き１１４及び溝部１１５にぴったりと嵌合するようになっている。
【００２０】
第一の磁極ティース１１０と第二の磁極ティース１２０を交互に周方向に配置して行くと、図９に示すように半円状のティース群１３０Ａになるまで組み立てる。次に同様の工程により、もう一組の半円状のティース群１３０Ｂを組み立てる。最後に、２組の半円状のティース群１３０Ａ、１３０Ｂを周方向から突き合わせ、一円にして電機子１を組み立てる。その後、図１に示すように外周をジャッケット９にて嵌合することにより、電機子１に圧力を加え強固に固定する。
【００２１】
以上のように、この発明の実施の形態１の回転電機の電機子によれば、それぞれ周方向に延在する継鉄部と上記継鉄部中央から径方向に延在する歯部を備え上記継鉄部端部に設けられた第一の係合部を介して順次隣接配置される複数個の第一の磁極ティースと、径方向に延在する歯部を有しその根元部に上記第一の磁極ティースの第一の係合部と嵌合する第二の係合部を有する第二の磁極ティースとを備え、上記第一の磁極ティースの第一の係合部に上記第二の磁極ティースの第二の係合部を結合することにより上記電機子を一体に連結・組み立てるようにしたものにおいて、上記第一の磁極ティースと第二の磁極ティースとが互いに結合する係合部は積層方向の一部のみに形成されているので、磁極ティースの径方向のみならず軸方向のずれをも防止することができ、また、第一の磁極ティース継鉄部の接触面積を大きくできるので、継鉄部の磁気抵抗を減少しモータ損失が低減する効果を有するものである。
【００２２】
なお、以上の説明では、第一の磁極ティース１１０および第二の磁極ティース１２０はともに鋼板を積層して一体化したものとしたが、これに限られることはなく、磁性粉体を焼結や射出成形などの手段で形成したものであっても、同様に適用することができる。
【００２３】
実施の形態２.
図１０はこの発明の実施の形態２による回転電機の電機子の係合部を示す平面図である。上記実施の形態１では、第一の磁極ティース１１０の第一の係合部１１７を溝部１１５で、第二の磁極ティース１２０の第二の係合部１２３を突起部１２２で構成したが、本実施の形態では、図１０に示すように、第一の磁極ティース１１０の第一の係合部１１７を、切欠き１１４に設けた突起部１１９で、第二の磁極ティース１２０の第二の係合部１２３を、根元部に設けた溝部１２６で構成した。
【００２４】
そして、周方向に隣接する第一の磁極ティース１１０の端面１１６が当接することによって形成された第一の係合部の突起部１１９に、第二の係合部の溝部１２６が周方向から当接され得るように構成されている。その他の構成および組立工程は、実施の形態１で説明したものと同様である。
【００２５】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、第一の磁極ティース１１０の突起部１１９と第二の磁極ティース１２０の溝部１２６が係合しているので、磁極ティースの径方向と軸方向のずれを防止できる。また第一の磁極ティース１１０の突起部１１９と第二の磁極ティース１２０の溝部１２６が設けてある分の積層枚数は全積層枚数の一部としており、第一の磁極ティース１１０の端面１１６の接触面積を大きくとれるため磁気抵抗を低下させることができ、損失を低減できる。また、全積層枚数に対する溝部と突起部の積層枚数を少なくすれば、第一の磁極ティース１１０の端面１１６の接触面積がより大きくなり、磁気抵抗をさらに低下でき、損失を低減できる。
【００２６】
また、上記の説明にて、第一の磁極ティース１１０の切欠き１１４または第二の磁極ティース１２０の突起部１２２の厚みが板厚偏差により差が生じた場合、係合部での摩擦が大きくなり係合するための力が大きくなり組立が困難になる。このときには係合部で接触する側の積層枚数を減らし、組立時に係合部で接触する面の摩擦力を減少させることで組立を容易にすることができる。
【００２７】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３による第一及び第二の磁極ティースの積層構造を示す軸心方向から見た側面図である。図１１(a)は第一の磁極ティース１１０の、図１１(b)は第二の磁極ティース１２０のそれぞれ積層構造を示している。図３で説明した切欠き１１４は図１１(a)で分かるように上端１１７からｎ枚目からＮ枚、下端１１８からｍ枚目からＭ枚だけ設けられている。この場合、全体の積層枚数は（ｎ＋Ｎ＋ｍ＋Ｍ）枚以上積層する必要がある。
【００２８】
このようにしても、磁極ティースの径方向のみならず軸方向のずれをも防止することができ、また、第一の磁極ティース継鉄部の接触面積を大きくできるので、継鉄部の磁気抵抗を減少し、モータ損失を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１による回転電機の電機子を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による第一の磁極ティースを示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による第二の磁極ティースを示す平面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による磁極ティースの積層構造を示す側面図であり、(a)は第一の磁極ティースの積層構造を、(b)は第二の磁極ティースの積層構造を示している。
【図６】この発明の実施の形態１による回転電機の電機子の係合部を示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態１による回転電機の電機子の組立工程を示す平面図である。
【図８】この発明の実施の形態１による回転電機の電機子の組み立て工程を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態１による回転電機の電機子の組み立て工程の最終段階を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態２による回転電機の電機子の係合部を示す平面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による磁極ティースの積層構造を示す側面図であり、(a)は第一の磁極ティースの積層構造を、(b)は第二の磁極ティースの積層構造を示している。
【符号の説明】
【００３０】
１  電機子、２  回転子、３  回転子軸、
１１０  第一の磁極ティース、１２０  第二の磁極ティース、
１１４  切欠き、１１５  溝部、１１７  第一の係合部、１１８  上端、
１１９  下端、１２２  突起部、１２３  第二の係合部、
１２４  上端、１２５  下端。
【図１】
2008022603.tif 000003
【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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