(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のバックヨークと、前記バックヨークの内周壁面から径方向内方に突出した複数の磁極ティースとを有する回転電機の電機子鉄心であって、
前記複数の磁極ティースのそれぞれは、突出方向先端において、円周方向両側に広がる爪形状のシューを有しており、
円周方向両側に広がる前記シューは、前記磁極ティースと分割された別部品である第１シュー部品と第２シュー部品の２部品として構成されており、
前記バックヨークおよび前記磁極ティースを構成する部品と、前記２部品とは、薄板状の鋼板であるコア片を積層・連結して構成されており、
前記磁極ティースは、先端の突出部に第１軸部が設けられており、
前記第１シュー部品は、前記第１軸部と嵌め合わされる第２軸部が設けられており、
前記第２シュー部品は、前記第２軸部と嵌め合わされる長穴が前記磁極ティースの突出方向と直交する方向に設けられており、
前記第２シュー部品は、前記長穴に沿って、前記磁極ティースの突出方向と直交する方向において、前記第１シュー部品と接する位置である縮小位置と、前記第１シュー部品から離れる位置である拡大位置との間でスライド移動が可能であり、前記拡大位置にスライド移動後、互いに嵌め合わされた前記第１軸部および前記第２軸部を回転軸として回転動作が可能となり、
前記第１シュー部品は、前記第２シュー部品が前記拡大位置にスライド移動後、互いに嵌め合わされた前記第１軸部および前記第２軸部を回転軸として回転動作が可能となる
構造を備えた回転電機の電機子鉄心。
【請求項２】
円環状のバックヨークと、前記バックヨークの内周壁面から径方向内方に突出した複数の磁極ティースとを有する回転電機の電機子鉄心であって、
前記複数の磁極ティースのそれぞれは、突出方向先端において、円周方向両側に広がる爪形状のシューを有しており、
円周方向両側に広がる前記シューは、前記磁極ティースと一体構造として形成された第１シュー部品と、前記磁極ティースと分割された別部品である第２シュー部品の２部品として構成されており、
前記バックヨークおよび前記磁極ティースを構成する部品と、前記２部品とは、薄板状の鋼板であるコア片を積層・連結して構成されており、
前記磁極ティースは、先端の突出部に第１軸部が設けられており、
前記第２シュー部品は、前記第１軸部と嵌め合わされる長穴が前記磁極ティースの突出方向と直交する方向に設けられており、
前記第２シュー部品は、前記長穴に沿って、前記磁極ティースの突出方向と直交する方向において、前記第１シュー部品と接する位置である縮小位置と、前記第１シュー部品から離れる位置である拡大位置との間でスライド移動が可能であり、前記拡大位置にスライド移動後、前記第１軸部を回転軸として回転動作が可能となる
構造を備えた回転電機の電機子鉄心。
【請求項３】
隣接する前記磁極ティースの間に形成されるスロットに電機子コイルが挿入された後の状態で、前記スロットの開口部を塞ぐとともに、前記第２シュー部品を前記縮小位置で前記第１シュー部品と接するように位置決め固定するウェッジ
をさらに有する請求項１または２に記載の回転電機の電機子鉄心。
【請求項４】
前記縮小位置において、前記第１シュー部品と前記磁極ティースとの互いの当接面、または前記第２シュー部品と前記磁極ティースとの互いの当接面には、凹凸形状からなる第１嵌合部が設けられており、
前記第１嵌合部が設けられている前記第１シュー部品または前記第１嵌合部が設けられている前記第２シュー部品は、前記縮小位置において前記第１嵌合部により、前記磁極ティースに対して位置決め固定される
請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機の電機子鉄心。
【請求項５】
前記第１嵌合部は、圧入構造となっている
請求項４に記載の回転電機の電機子鉄心。
【請求項６】
前記縮小位置における前記第２シュー部品と前記第１シュー部品との互いの当接面には、凹凸形状からなる第２嵌合部が設けられており、
前記第２シュー部品は、前記縮小位置において前記第２嵌合部により、前記第１シュー部品に対して位置決め固定される
請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機の電機子鉄心。
【請求項７】
前記第２嵌合部は、圧入構造となっている
請求項６に記載の回転電機の電機子鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に用いられる電機子鉄心の構造に係り、回転電機の良好な動作特性を損なうことなく、電機子鉄心の生産性の向上を得る回転電機の電機子鉄心に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電機子鉄心の複数の磁極ティースに複数の電機子コイルを巻いて電機子を構成した回転電機が知られている。電機子鉄心は、円環状のバックヨーク部と、バックヨーク部から等間隔で突出した複数の磁極ティース部とを有している。各磁極ティースの間には、スロットと呼ばれる空間が形成されており、各スロットには、電機子コイルが収納されている。【０００３】
電機子鉄心は、渦電流による鉄損増加を防ぐために、薄板状のコア片を積層した積層鋼板で構成されている。また、各磁極ティースの先端に左右に広がる爪状のシューを設けることで、回転電機の特性を向上できることも知られている。【０００４】
しかしながら、磁極ティース先端にシューを設けると、スロット幅に比べてスロット開口部の幅が狭くなる。このため、スロットに電機子コイルを収納する作業が煩雑となり、生産性が悪くなるという課題があった。【０００５】
この課題に対して、磁極ティースに対してシューを別部品化し、磁極ティースとシュー部品を回転軸となるピンを介して連結して、シュー部品を回転可能な構造とする手法が提案されている。この手法を採用することで、電機子コイルをスロット内に挿入するときにはシュー部品を軸心方向に回転させ、スロット開口幅を広げて作業性を良好とする電機子鉄心の構造が実現できる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８４７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
電機子コイルをスロットに挿入した後、回転電機の電機子として使用するためには、シュー部品を磁極ティースに対して位置決め固定する工程が必要になる。例えば、特許文献１では、電機子全体をモールドして固定している。さらに、特許文献１では、モールドのときにシュー部品の姿勢を仮固定するために、電機子鉄心内径側に通す軸芯棒のような治具も必要になる。【０００８】
すなわち、従来技術は、電機子コイルをスロットに挿入する作業性は、良好である一方で、シュー部品を固定する工程や治具が、別途、必要になる。【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、回転電機の動作特性を良好としながら、電機子の生産性を向上させることのできる回転電機の電機子鉄心を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る回転電機の電機子鉄心は、円環状のバックヨークと、バックヨークの内周壁面から径方向内方に突出した複数の磁極ティースとを有する回転電機の電機子鉄心であって、複数の磁極ティースのそれぞれは、突出方向先端において、円周方向両側に広がる爪形状のシューを有しており、円周方向両側に広がるシューは、磁極ティースと分割された別部品である第１シュー部品と第２シュー部品の２部品として構成されており、バックヨークおよび磁極ティースを構成する部品と、２部品とは、薄板状の鋼板であるコア片を積層・連結して構成されており、磁極ティースは、先端の突出部に第１軸部が設けられており、第１シュー部品は、第１軸部と嵌め合わされる第２軸部が設けられており、第２シュー部品は、第２軸部と嵌め合わされる長穴が磁極ティースの突出方向と直交する方向に設けられており、第２シュー部品は、長穴に沿って、磁極ティースの突出方向と直交する方向において、第１シュー部品と接する位置である縮小位置と、第１シュー部品から離れる位置である拡大位置との間でスライド移動が可能であり、拡大位置にスライド移動後、互いに嵌め合わされた第１軸部および第２軸部を回転軸として回転動作が可能となり、第１シュー部品は、第２シュー部品が拡大位置にスライド移動後、互いに嵌め合わされた第１軸部および第２軸部を回転軸として回転動作が可能となる構造を備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の回転電機の電機子鉄心は、磁極ティース突出方向と直交した方向のスライド動作が可能であり、かつスライド動作することで当接していた部品と離れた後に回転動作が可能なシュー部品を備えて構成されている。この結果、回転電機の動作特性を良好としながら、電機子の生産性を向上させることができる回転電機の電機子鉄心を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転電機を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子の一部拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子鉄心を構成する各コア片を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子鉄心を構成する各コア片を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子鉄心を構成する各コア片を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子鉄心のシュー部品の動作を説明する図であり、シュー部品をスライド動作させたときの図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子鉄心のシュー部品の動作を説明する図であり、シュー部品をスライド動作させた後、回転動作させたときの図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る回転電機を示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る回転電機の電機子の一部拡大図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る回転電機の電機子鉄心のシュー部品の動作を説明する図であり、シュー部品をスライド動作させたときの図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る回転電機の電機子鉄心のシュー部品の動作を説明する図であり、シュー部品をスライド動作させた後、回転動作させたときの図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る回転電機の電機子の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による回転電機の電機子鉄心の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１を示す平面図である。図１において、回転電機１は、回転子２と電機子５を備えて構成されている。回転子２は、ハウジング（図示せず）に回転可能に支持された回転軸４に固着され、ハウジング内に配設されている。一方、電機子５は、回転子２との間に一定の空隙を介して回転子２を囲繞するように。ハウジングに保持されている。
【００１５】
回転子２は、回転軸４と、軸心位置に挿入されて回転軸４に固着された回転子鉄心と、を備えている。さらに、磁石３が、回転子鉄心１１の外周面に周方向に等ピッチで複数配設されている。
【００１６】
電機子５は、電機子鉄心６と電機子コイル９とを備えて構成されている。電機子鉄心６は、磁極ティース８を有している。磁極ティース８は、円環状のバックヨーク７の内周壁面から径方向内方に突出して、周方向に等ピッチで複数本配設されている。なお、図１では、３６本の磁極ティース８が配設された電機子鉄心６を例示している。
【００１７】
一方、電機子コイル９は、磁極ティース８のそれぞれに、インシュレータ（図示せず）を介して導体線を巻回することで作製されたコイルとして構成されている。また、隣接する磁極ティース８の間には、スロット１０と呼ばれる空間があり、スロット１０に電機子コイル９が収められている。
【００１８】
図２は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１の電機子の一部拡大図である。また、図３〜図５は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１の電機子鉄心を構成する各コア片を示す斜視図である。図２〜図５に示す通り、電機子鉄心６は、薄板状の鋼板から形成されているバックヨークコア片７Ａ、７Ｂを積層して構成されている。また、積層された鋼板どうしは、カシメ１７で連結されている。
【００１９】
磁極ティース８の突出方向先端には、円周方向両側に延びる爪形状のシューが設けられている。磁極ティース８に対して円周方向一側のシューは、別部品化されたシュー部品８０に分割されている。ここで、シュー部品８０は、薄板状の鋼板から形成されるコア片８Ａ、８Ｃ、８Ｅから構成されている。
【００２０】
一方、円周方向他側のシューは、シュー部品８１に分割されている。ここで、シュー部品８１は、薄板状の鋼板から形成されるコア片８Ｂ、８Ｄ、８Ｆから構成されている。
【００２１】
次に、電機子鉄心６を構成する各コア片の配置を、図３〜図５を用いて説明する。図３に示す通り、バックヨークコア片７Ａの各磁極ティース８の突出方向先端には、角部１５が設けられている。ここで、角部１５には、軸部１４が設けられている。また、磁極ティース８の円周方向一側にコア片８Ｅが配置されており、円周方向他側にコア片８Ｆが配置されている。
【００２２】
さらに、図４で示す通り、バックヨークコア片７Ｂがバックヨークコア片７Ａに積層されている。そして、バックヨークコア片７Ａとバックヨークコア片７Ｂは、カシメ１７で連結されている。
【００２３】
また、バックヨークコア片７Ｂは、各磁極ティース８の突出方向先端の円周方向一側にコア片８Ｃが配置されており、円周方向他側にコア片８Ｄが配置されている。そして、コア片８Ｃは、コア片８Ｅに積層されており、コア片８Ｄは、コア片８Ｆに積層されている。また、コア片８Ｄは、軸部１３が設けられており、この軸部１３は、バックヨークコア片７Ａの角部１５に設けられた軸部１４と嵌め合わされて連結されている。
【００２４】
さらに、図５で示す通り、バックヨークコア片７Ｂがバックヨークコア片７Ｂに積層されており、バックヨークコア片７Ｂどうしも、カシメ１７で連結されている。図５に示したバックヨークコア片７Ｂは、各磁極ティース８の突出方向先端の円周方向一側にコア片８Ａが配置されており、円周方向他側にコア片８Ｂが配置されている。
【００２５】
そして、コア片８Ａは、コア片８Ｃに積層されており、コア片８Ｂは、コア片８Ｄに積層されている。また、コア片８Ａには、長穴１２が設けられており、軸部１３と嵌め合わされて連結されている。
【００２６】
コア片８Ａ、８Ｃ、８Ｅ、およびコア片８Ｂ、８Ｄ、８Ｆは、カシメ２１、溶接２２などで連結され、シュー部品８０、およびシュー部品８１を構成している。
【００２７】
次に、このような構成を備えたシュー部品８０、８１の動作について説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１の電機子鉄心のシュー部品の動作を説明する図であり、シュー部品８０をスライド動作させたときの図である。
【００２８】
また、図７は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１の電機子鉄心のシュー部品の動作を説明する図であり、シュー部品８０をスライド動作させた後、回転動作させたときの図である。図６、図７に示す通り、シュー部品８１は、軸部１３、１４を回転軸として磁極ティース８に対して回転動作が可能である。
【００２９】
また、図６、図７に示す通り、シュー部品８０は、軸部１３と長穴１２をガイドとして利用してスライド動作することができる。この結果、シュー部品８０は、シュー部品８１に近い位置（接する位置）に相当する縮小位置と、シュー部品８１から離れる位置に相当する拡大位置をとることができる。また、シュー部品８０は、軸部１３を回転軸として回転動作も行うことができる。
【００３０】
シュー部品８０は、縮小位置であるときには、シュー部品８１が邪魔になり、回転動作を行うことができない。同じく、シュー部品８１も、シュー部品８０が縮小位置であるときには、シュー部品８０が邪魔になり、回転動作を行うことができない。
【００３１】
その一方で、シュー部品８０を拡大位置にスライド動作させると、シュー部品８０、８１が互いに離れた位置に配置できる。このため、シュー部品８０が拡大位置であるときには、シュー部品８０、８１がお互いに邪魔することなく、回転動作を行うことができる。
【００３２】
これにより、図７で示す通り、スロット１０の開口幅を広げることができる。この結果、電機子コイル９をスロット１０に挿入しやすくなる。
【００３３】
電機子コイル９をスロット１０に挿入した後は、スロット１０の開口幅を広げるときと反対方向にシュー部品８０、８１を回転動作させる。その後、シュー部品８０を、縮小位置にスライド動作させ、シュー部品８０、８１を図２に示した元の状態に戻すことで、電機子コイル９をスロット１０内に収める。
【００３４】
さらに、図２に示したように、電機子コイル９がスロット１０から飛び出さないように、スロット１０の開口部を塞ぐようにウェッジ３０が挿入される。このとき、ウェッジ３０は、スロット１０の円周方向他側にあるシュー部品８０をシュー部品８１へ押し付けて固定し、かつ、スロット１０の円周方向一側にあるシュー部品８１をシュー部品８０に押し付けて固定する。
【００３５】
すなわち、電機子コイル９の固定を行うための部品であるウェッジ３０により、シュー部品８０、８１の固定も行うことができる。この結果、シュー部品８０、８１の位置決め固定のために、別途、モールド、溶接などの作業を行う必要がなく、電機子５の生産性を向上させることができる。
【００３６】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る回転電機１００を示す平面図である。図９は、本発明の実施の形態２に係る回転電機１００の電機子５の一部拡大図である。本発明の実施の形態２に係る回転電機１００は、嵌合部４０および嵌合部４１を有することを除いて、本発明の実施の形態１の回転電機１と同様の構造を有している。
【００３７】
具体的には、先の実施の形態１では、ウェッジ３０のみを用いてシュー部品８０、８１の位置決め固定を行っていた。これに対して、本実施の形態２では、シュー部品８０の凸部とシュー部品８１の凹部で構成される嵌合部４０と、磁極ティース８の凹部とシュー部品８０の凸部で構成される嵌合部４１をさらに用いて、シュー部品８０、８１の位置決め固定を行うことのできる構成となっている。
【００３８】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る回転電機１００の電機子鉄心６のシュー部品の動作を説明する図であり、シュー部品８０をスライド動作させたときの図である。また、図１１は、本発明の実施の形態２に係る回転電機１００の電機子鉄心６のシュー部品の動作を説明する図であり、シュー部品８０をスライド動作させた後、回転動作させたときの図である。
【００３９】
本実施の形態２に係る回転電機１００の電機子鉄心６は、上述したように、嵌合部４０および嵌合部４１を有している以外は、先の実施の形態１と同様の構造を備えている。従って、本実施の形態２も、図１０に示すように、先の実施の形態１と同様に、シュー部品８０が、長穴１２と軸部１３の嵌め合わせをガイドとして、シュー部品８１から離れた拡大位置へスライド動作することができる。
【００４０】
シュー部品８０が拡大位置にスライドした後、シュー部品８０、８１は、図１１に示すように、軸部１３、１４を回転軸として回転動作することができる。この結果、スロット１０の開口幅を広げることができ、電機子コイル９の挿入作業性を良好とすることができる。
【００４１】
電機子コイル９をスロット１０に挿入した後は、スロット１０の開口幅を広げるときと反対方向にシュー部品８０、８１を回転動作させる。その後、シュー部品８０を、縮小位置にスライド動作させ、シュー部品８０、８１を図９に示した元の状態に戻す。
【００４２】
ここで、本実施の形態２では、元の状態に戻すスライド動作を行う際に、嵌合部４０、４１を嵌め合わせることで、シュー部品８０が縮小位置にあるときに、シュー部品８０、８１の回転動作を固定することができる。さらに、ウェッジ３０がシュー部品８０、８１を押さえることで、シュー部品８０のスライド動作も固定することができる。この結果、シュー部品８０、８１を位置決め固定することができる。
【００４３】
また、嵌合部４０、４１を、単なる隙間嵌めではなく、軽圧入とすることで、ウェッジ３０に頼ることなしに、嵌合部４０、４１のみでも、シュー部品８０、８１を固定することができる。
【００４４】
すなわち、本実施の形態２のような構成を採用することで、電機子コイル９の挿入作業を簡単に行うことができるとともに、シュー部品８０、８１の固定もモールド・溶接などの作業を別途行う必要がない。このため、電機子５の生産性を向上させることができる。
【００４５】
なお、上述した本実施の形態２では、シュー部品８０に凸部、シュー部品８１に凹部を設けて嵌合部４０を構成したが、シュー部品８０に凹部、シュー部品８１に凸部を設けて嵌合部４０を構成しても良い。
【００４６】
また、図９〜１１では、嵌合部４０、４１をコア片８Ａ、８Ｂに設けているが、コア片８Ｃ、８Ｄに設けて良く、また、バックヨークコア片７Ａの磁極ティース８先端側の角部１５とコア片８Ｅに設けても良い。
【００４７】
また、図９〜１１では、嵌合部４１をバックヨークコア片７Ｂとコア片８Ａに設けているが、バックヨークコア片７Ｂとコア片８Ｂもしくは８Ｄに設けても良く、また、バックヨークコア片７Ａ、コア片８Ｆの当たり面２０に設けても良い。
【００４８】
実施の形態３．
先の発明の実施の形態１、２では、シュー部品８０、８１がともに、磁極ティース８とは別部品である場合について説明した。これに対して、本実施の形態３では、スライド動作をしないシュー部品８１を、磁極ティース８と一体構造とした場合について説明する。
【００４９】
図１２は、本発明の実施の形態３に係る回転電機１００の電機子５の一部拡大図である。図１２に示す通り、スライド動作をしないシュー部品８１は、磁極ティース８と一体の構造であってもシュー部品８０は回動でき、先の実施の形態１、２と同様の効果を得ることができる。このとき、コア片８Ｂ、８Ｄは、コア片７Ｂと一体の構造となり、コア片８Ｆは、コア片７Ａと一体の構造となり、さらに、軸部１３、１４が、コア片７Ａ、７Ｂに設けられている構造となる。
【００５０】
なお、上述した実施の形態１〜３では、一例として図５に示した通り、電機子鉄心６は、バックヨークコア片７Ａ〜７Ｂ、コア片８Ａ〜８Ｆを積層して構成されている場合を説明した。しかしながら、本発明は、このような積層構造には限定されず、バックヨークコア片７Ａ〜７Ｂ、コア片８Ａ〜８Ｆを各１枚以上使用していれば、積層は、３枚以上であっても、同様の機構、効果を得ることができる。
【００５１】
また、上述した実施の形態１〜３では、回転電機がインナーローター型である場合について説明した。しかしながら、アウターローター型、アキシャルギャップローター型の回転電機の電機子鉄心でも、磁極ティースの突出方向先端側に、円周方向両側に広がる爪形状のシューを設けることは一般的である。このため、種々のタイプの回転電機の電機子鉄心に対しても、本発明を用いることで、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１００  回転電機、６  電機子鉄心、７  バックヨーク、８  磁極ティース、９  電機子コイル、１０  スロット、１２  長穴、１３  軸部、１４  軸部、３０ウェッジ、４０  嵌合部、４１  嵌合部、８０  シュー部品、８１  シュー部品。
【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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