(57)【要約】【課題】コギングトルクの低減を図ることが可能な回転電機の鉄心を提供することを目的とする。【解決手段】ティースコア片２を環状に配列した第１のコア部材３及び第２のコア部材４を積層してなる鉄心の両端部を突き合わせて接続した回転電機の鉄心において、第１及び第２のコア部材３，４のティースコア片２の配列方向の一端に凸状端面を形成し他端に凸状端面と嵌合する凹状端面を形成し、第１及び第２のコア部材のティースコア片２の凸状端面及び凹状端面の方向が互いに逆方向に配列されるようにし、かつ、凸状端面側の面が重なるようにし、突合せ部１０の両端に、第１及び第２のコア部材３，４が突出する突出部１１と突出部１１間の溝１３を形成し、突出部１１を溝１３に挿入することによって鉄心の両端部を接続する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のティースコア片を環状に配列した第１のコア部材及び第２のコア部材を交互に積層し、
上記第１のコア部材及び第２のコア部材のティースコア片の配列方向における一端に凸状端面を形成し、他端に上記凸状端面と嵌合する凹状端面を形成し、
上記第１のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面及び凹状端面の方向と上記第２のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面及び凹状端面の方向とが逆方向になるように配列し、かつ、上記第１のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面側の面と、上記第２のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面側の面とが重なるようにした鉄心の両端の突合せ部で接続する回転電機の鉄心において、
上記突合せ部の一端に、上記第１のコア部材のティースコア片が突出する複数の突出部と、上記第１のコア部材の突出部間に複数の第１の溝を形成し、
上記突合せ部の他端に、上記第２のコア部材のティースコア片が突出する複数の突出部と、上記第２のコア部材の突出部間に複数の第２の溝を形成し、
上記第１のコア部材の突出部を上記第２の溝に挿入するとともに、上記第２のコア部材の突出部を上記第１の溝に挿入することによって、上記第１のコア部材のティースコア片と上記第２のコア部材のティースコア片とが重なるように上記突合せ部を接続したことを特徴とする回転電機の鉄心。
【請求項２】
上記鉄心の両端において上記第１のコア部材のティースコア片と上記第２のコア部材のティースコア片とが重なる面積が、上記凸状端面側の面が重なる面積と略同一であることを特徴とする請求項１記載の回転電機の鉄心。
【請求項３】
上記突出部における上記第１のコア部材のティースコア片と上記第２のコア部材のティースコア片との重なり数が、上記凸状端面側の面における上記第１のコア部材のティースコア片と上記第２のコア部材のティースコア片との重なり数と略同一であることを特徴とする請求項１記載の回転電機の鉄心。
【請求項４】
上記突出部は、上記溝に上記突出部を挿入する機能を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機の鉄心。
【請求項５】
上記突出部に、上記溝の底面と対向する端面より突出する突起が形成され、上記溝の底面の上記突起と対向する位置に切り欠きが形成されて、上記突起が、上記溝に上記突出部を挿入する機能を備えていることを特徴とする請求項４記載の回転電機の鉄心。
【請求項６】
上記突起は先端に向かって漸次薄くなる傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機の鉄心。
【請求項７】
上記傾斜面は積層方向に対して同一方向を向いていることを特徴とする請求項６記載の回転電機の鉄心。
【請求項８】
上記突起は、面打ちにより薄く形成されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機の鉄心。
【請求項９】
上記突起は、上記ティースコア片の外周側に設けられたことを特徴とする請求項５記載の回転電機の鉄心。
【請求項１０】
上記突起は、上記ティースコア片の外周側に設けられ、面打ちにより寸法ｙだけ広がるように薄く形成され、上記切り欠きは、上記ティースコア片の外周側からの切り欠き深さｘを、ｘ＞ｙとなるように形成し、上記突起が上記ティースコア片の外周から突出しないようにされていることを特徴とする請求項５記載の回転電機の鉄心。
【請求項１１】
上記突起は、上記ティースコア片の外周より外側に設けられたことを特徴とする請求項５記載の回転電機の鉄心。
【請求項１２】
上記突起は、先端が尖った形状であることを特徴とする請求項５記載の回転電機の鉄心。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電動機等の回転電機の固定子に適用される積層鉄心に係り、特に複数のコア片を帯状に配列してコア部材を形成し、このコア部材を積層した直列体の積層鉄心を環状に形成する際に突き合わせられる端部の接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、複数のコア片を薄肉部を介して連結してコア片を帯状に配列したコア部材をプレス打抜きによって形成し、コア部材を所定枚数積層して直列体の積層鉄心を形成し、この積層鉄心にコイルを巻回した後、コア片を連結する薄肉部を折曲させることによって直列体の積層鉄心を環状にし、コア片同士を突合せ、コア部材の両端を突き合わせて接続する製造方法があるが、この製造方法では、プレス打抜きの加工誤差や打抜き端面の表面粗さ等のためにコア片同士及びコア部材両端の突合せ面に隙間ができ、磁気抵抗が増大し、鉄心の磁気性能を低下させるという問題がある。
【０００３】
この問題に対して、コア片を帯状に配列した第１コア部材及び第２コア部材を形成し、第１コア部材のコア片の一部と第２コア部材のコア片の一部とを重ね合わせるようにした一対のコア部材を所定枚数積層し、第１コア部材のコア片の重ね合わせ部に設けた凸部と第２コア部材のコア片に設けた凹部によって積層方向のコア片同士を連結するとともに、配列方向で隣り合うコア片同士の屈曲を可能にし、両端におけるコア部材が階段状になるようにして、コア片同士及びコア部材両端の突合せ面における磁気抵抗を低減した鉄心の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３３１６７６２号公報（第３−４頁、図１，図５−６，図２１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機の鉄心は以上のように、コア片同士及びコア部材両端の突合せ面における磁気抵抗を低減しているが、コア片の重ね合わせ部における磁気抵抗と、コア部材両端の突合せ面における磁気抵抗とが異なるために、固定子鉄心内で磁束のアンバランスを生じ、コギングトルクが大きくなるという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、コギングトルクの低減を図ることが可能な回転電機の鉄心を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機の鉄心は、複数のティースコア片を環状に配列した第１のコア部材及び第２のコア部材４を交互に積層し、
上記第１のコア部材及び第２のコア部材のティースコア片の配列方向における一端に凸状端面を形成し、他端に上記凸状端面と嵌合する凹状端面を形成し、
上記第１のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面及び凹状端面の方向と上記第２のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面及び凹状端面の方向とが逆方向になるように配列し、かつ、上記第１のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面側の面と、上記第２のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面側の面とが重なるようにした鉄心の両端の突合せ部で接続する回転電機の鉄心において、
上記突合せ部の一端に、上記第１のコア部材のティースコア片が突出する複数の突出部と、上記第１のコア部材の突出部間に複数の第１の溝を形成し、
上記突合せ部の他端に、上記第２のコア部材のティースコア片が突出する複数の突出部と、上記第２のコア部材の突出部間に複数の第２の溝を形成し、
上記第１のコア部材の突出部を上記第２の溝に挿入するとともに、上記第２のコア部材の突出部を上記第１の溝に挿入することによって、上記第１のコア部材のティースコア片と上記第２のコア部材のティースコア片とが重なるように上記突合せ部を接続したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施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における回転電機の鉄心の構成を示す正面図、図２及び図３は、図１における回転電機の鉄心の第１のコア部材及び第２のコア部材を示す平面図、図４は、図１における回転電機の鉄心の第１のコア部材及び第２のコア部材両端における突合せ部を拡大して示す平面図、図５は、図４に示した突合せ部の斜視図である。
【０００９】
図１に示すように、回転電機の鉄心１は複数のテイースコア片２を環状に配列して形成される第１及び第２のコア部材３、４を、交互に複数枚積層して構成されている。
【００１０】
第１のコア部材３は、図２に示したように、コイルが巻回される磁極ティース９を有するティースコア片２の、その配列方向における一端に円弧状の凸状端面７が形成され、他端には隣り合うティースコア片２の凸状端面７と嵌合する凹状端面８が形成されるとともに、ティースコア片２の凸状端面の表裏の面に凸状端面の円弧中心に凸部５及び凹部６が形成されている。また、図５に示したように、突合せ部（接合部）１０には、突合せ面３ｃが形成されている。
【００１１】
第２のコア部材４は、図３に示したように、第１のコア部材３のティースコア片２と同様の形状のティースコア片２であり、円弧状の凸状端面７及び凹状端面８の向きが第１のコア部材３とは逆向きに配列され、凸状端面の円弧中心に凸部５及び凹部６が形成されている。また、図５に示したように、突合せ部１０には、第１のコア部材３の突合せ面３ｃとラジアル方向に対して対称形の突合せ面４ｃが形成されている。
【００１２】
凸部５及び凹部６は、第１のコア部材３のティースコア片２と第２のコア部材４のティースコア片２との連結手段である。積層方向の第１のコア部材３のティースコア片２と第２のコア部材４のティースコア片２とは、凸状端面側で重なり合い、連結手段で係合されている。また、連結手段は、隣り合うティースコア片２が、凸状端面７及び凹状端面８の嵌合部で屈曲できるように連結している。
【００１３】
そして、第１のコア部材３及び第２のコア部材４を積層した鉄心１は、連結手段を介して、隣り合うティースコア片２同士を屈曲することによって環状に成形され、突合せ部１０において接続される。
【００１４】
第１のコア部材３及び第２のコア部材４は積層されて、図４及び図５に示したように、両端の突合せ部１０の一端側に、第１のコア部材３それぞれのティースコア片２が突出した突出部１１（第１の突出部）が形成され、突出部１１間に第２のコア部材４が挟まれて溝１３（第１の溝）が形成されている。また、突合せ部１０の他端側に、第２のコア部材４それぞれのティースコア片２が突出した突出部１１（第２の突出部）が形成され、突出部１１間に第１のコア部材３が挟まれて溝１３（第２の溝）が形成されている。
【００１５】
鉄心１を環状にして両端を突き合わせたときに、第１のコア部材３それぞれの突出部１１が第２の溝１３に挿入され、第２のコア部材４それぞれの突出部１１が第１の溝１３に挿入され、第１のコア部材３及び第２のコア部材４それぞれのティースコア片２が突合せ部１０で相互に重なり合うようにしている。
【００１６】
このように、第１のコア部材３及び第２のコア部材４それぞれのティースコア片２が突合せ部１０で相互に重なり合うようにすることによって、突合せ部１０のティースコア片における積層方向の重なり面積を、凸部５及び凹部６（連結手段）を設けた位置におけるティースコア片２の積層方向の重なり面積と同程度にすることができる。
【００１７】
このように突合せ部１０における重なり面積と連結手段における重なり面積とを同程度にし、突合せ部１０における磁気抵抗と連結手段における磁気抵抗とを同程度にすることによって、固定子鉄心内における磁束のアンバランスをなくすようにし、コギングトルクを低減することができる。
【００１８】
図４及び図５に示したように、突出部１１の先端には突起１２が形成されている。突起１２の先端は面打ちするので、塑性変形によって突起１２の面打ち部は端部から突出する。これを逃げるために、溝１３部にある第１のコア部材３及び第２のコア部材４のティースコア片２の突合せ面３ｃ，４ｃに切り欠き３ａ，４ａを設け、突起１２は切り欠き３ａ，４ａと対向する位置に形成する。
【００１９】
突起１２は、面打ちによる塑性変形等によって、先端に向けて漸次薄くなるように傾斜面３ｄ，４ｄが形成されている。突出部１１を溝１３に挿入する際には、突出部１１が反り等によって曲がっているような場合でも、第１のコア部材３及び第２のコア部材４の一方の傾斜面３ｄ，４ｄに突起１２の先端が当接し、傾斜面３ｄ，４ｄに沿ってガイドされ、このガイド機能によって、溝１３への突出部１１の挿入が容易に行われる。
【００２０】
また、面打ち等によって傾斜面３ｄ，４ｄが形成されると傾斜面３ｄ，４ｄで隙間ができ、磁性材料の密度が低くなるので磁気特性が悪くなるが、傾斜面３ｄ，４ｄがわずかな部分であるので、影響は少ない。さらに、磁路長が長くなる外周の方が磁束密度は低いので、図４及び図５に示したように、突起１２をティースコア片２の外周側に設けるのが、磁気特性に及ぼす影響を小さくできるという利点がある。
【００２１】
図６及び図７は、溝１３に突出部１１が挿入される様子を示すものであり、図６は平面図、図７は断面図である。
【００２２】
図６及び図７に示したように、突合せ部１０で突起１２を対向させ（ａ）、突起１２先端の三角形状の尖った部分（一点）が相互に挿入し始め（ｂ）、突起１２先端の尖った部分が相互に傾斜面に沿ってガイドされ、突出部１１は溝１３へ円滑に挿入され（ｃ）、面打によって端部から突出した突起１２の先端は切り欠き３ｂ，４ｂへ逃がされると共に、突出部１１の端面と溝１３底部の端面とが接する（ｄ）。このように、突起１２先端を一点とすることで、突起１２は相互に溝１３に挿入しやすくなり、一点が挿入されれば、あとは全体が挿入されるようになる。
【００２３】
面打ち等によって形成された傾斜面３ｄ，４ｄの向きは、第１及び第２コア部材３，４で同一の向きとすることにより、第１及び第２コア部材３，４の突出部１１に反り等が発生し突起１２の位置が上下方向にずれるような場合、その位置ずれの許容値が広がる。
【００２４】
図８は、第１及び第２コア部材３，４をプレス打抜きによって作製する工程の一部を示す平面図、図９及び図１０は、突起を形成する面打ち工程を説明する平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
図８に示したように、帯状の板を用い、斜線部を打ち抜いてマッチング穴１４及び内径１５を形成し（ａ）、第１及び第２のコア部材３，４用のティースコア（図では１個のみ示しているが２個ある）を形成する（ｂ）。この時のティースコア外周部の打抜き穴形状は、図９に示したように、逃げ穴１６と、この後の工程で形成するスリット１７の外周部に切り欠き３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを有する形状とする。
【００２６】
次に、スリット加工により、一方の向きに凸状端面を有するスリット１７を形成して第１のコア部材３を形成し（ｃ）、他方の向きに凸状端面を有するスリット１７を形成して第２のコア部材４を形成する（ｄ）。この時、スリット１７の１つが突合せ部１０における突合せ面３ｃ，４ｃとなるようにする。
【００２７】
次に、図９に斜線部で示したティースコア２の外周先端部を面打ちする。したがって、面打ちはプレス打抜きと同一の方向（上方から下方）に行うのがよい。面打ちによって、図１０（ｂ）に示したように、先端方向に漸次薄くなる形状になり、図１０（ａ）の斜線部の面積だけ広がった突起１２が形成される。
【００２８】
面打ちによって突起１２は、ティースコア２の外周方向にｙだけ広がるので、突起１２が外周方向に突出しないように、切り欠き３ｂ，４ｂの深さｘは、ｘ＞ｙとする。
【００２９】
次に、ティースコア２の凸状端面７側に連結手段として用いる凹部及び凸部５，６を形成した後（図８（ｅ），（ｆ））、第１及び第２のコア部材３，４を打ち抜く。
【００３０】
なお、本実施の形態において、突合せ面３ｃ，４ｃをプレス打抜き工程で行う例を示したが、別工程としてもよく、また、スリット加工に限るものではない。
【００３１】
また、突合せ面３ｃ，４ｃを半径線に対して対称の位置に形成したが、非対称の位置でもよく、さらに、半径線の位置でもよい。
【００３２】
実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２における回転電機の鉄心の構成を示す正面図、図１２は、図１１における回転電機の鉄心の第１のコア部材及び第２のコア部材の突合せ部を拡大して示す平面図、図１３は、図１１における回転電機の鉄心の第１のコア部材及び第２のコア部材を示す平面図、図１４は、図１２に示した突合せ部の断面図である。
【００３３】
上記実施の形態１では、ガイド機能を有する突起１２をティースコア片２の外周より内側に設ける場合を示したが、本実施の形態においては、図１１ないし図１３に示したように、突起１２をティースコア片２の外周よりも外側に設けている。
【００３４】
突起１２は、図１４に示したように、実施の形態１と同様、面打ち等によって先端方向に漸次薄くなる傾斜面３ｄ，４ｄを有する。突起１２は、突出部１１を溝１３に挿入する際に、先端が傾斜面３ｄ，４ｄに沿ってガイドされ、突出部１１が溝１３に容易に挿入されるようにするガイド機能を有する。
【００３５】
突起１２の傾斜面３ｄ，４ｄの向きを同一方向とすることによって、第１及び第２コア部材３，４の突出部１１に反り等が発生し突起１２の位置が上下方向にずれるような場合、その位置ずれの許容値が広がる。
【００３６】
ティースコア片２の磁極ティース９にコイルを巻回し、コイルに電流を流して磁界を発生させた場合、前述のように、磁束密度はティースコア片２の内周側より外周側が小さくなるので、上記実施の形態１ではティースコア片２の外周側に突起を設けて、磁気特性に対する影響が小さくなるようにした。
【００３７】
本実施の形態では、突起１２をティースコア片２の外周より外側に設けたので、磁気特性に及ぼす突起１２の影響を更に小さくすることができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態１及び２においては、第１のコア部材３と第２のコア部材４を１枚の板で構成した場合を示したが、図１５の断面図に示すように、第１のコア部材３及び第２のコア部材４をそれぞれ複数枚の板を重ね合わせた構成としてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
この発明に係る回転電機の鉄心によれば、複数のティースコア片を環状に配列した第１のコア部材及び第２のコア部材４を交互に積層してなる鉄心の両端の突合せ部を突き合わせて接続し、
上記第１のコア部材及び第２のコア部材のティースコア片の配列方向における一端に凸状端面を形成し、他端に上記凸状端面と嵌合する凹状端面を形成し、
上記第１のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面及び凹状端面の方向と上記第２のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面及び凹状端面の方向とが逆方向になるように配列し、かつ、上記第１のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面側の面と、上記第２のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面側の面とが重なるようにした鉄心の両端の突合せ部で接続する回転電機の鉄心において、
上記突合せ部の一端に、上記第１のコア部材のティースコア片が突出する複数の突出部と、上記第１のコア部材の突出部間に複数の第１の溝を形成し、
上記突合せ部の他端に、上記第２のコア部材のティースコア片が突出する複数の突出部と、上記第２のコア部材の突出部間に複数の第２の溝を形成し、
上記第１のコア部材の突出部を上記第２の溝に挿入するとともに、上記第２のコア部材の突出部を上記第１の溝に挿入することによって、上記第１のコア部材のティースコア片と上記第２のコア部材のティースコア片とが重なるように上記突合せ部を接続したものであるので、鉄心の突合せ部におけるティースコア片の積層方向の重なり面積を、第１のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面側の面と、第２のコア部材のティースコア片に形成した凸状端面側の面とが重なる重なり面積と同程度にすることができるので、固定子鉄心内における磁束のアンバランスをなくし、コギングトルクを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機の鉄心の構成を示す正面図である。
【図２】図１における回転電機の鉄心の第１のコア部材を示す平面図である。
【図３】図１における回転電機の鉄心の第２のコア部材を示す平面図である。
【図４】図１における回転電機の鉄心の第１のコア部材及び第２のコア部材両端における突合せ部を拡大して示す平面図である。
【図５】図４に示した突合せ部の斜視図である。
【図６】溝に突出部が挿入される様子を示す平面図である。
【図７】溝に突出部が挿入される様子を示す断面図である。
【図８】第１及び第２コア部材をプレス打抜きによって作製する工程の一部を示す平面図である。
【図９】突起を形成する面打ち工程を説明する平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図１０】突起を形成する面打ち工程を説明する平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図１１】この発明の実施の形態２における回転電機の鉄心の構成を示す正面図である。
【図１２】図１１における回転電機の鉄心の第１のコア部材及び第２のコア部材の突合せ部を拡大して示す平面図である。
【図１３】図１１における回転電機の鉄心の第１のコア部材及び第２のコア部材を示す平面図である。
【図１４】図１２に示した突合せ部の断面図である。
【図１５】この発明の他の実施の形態における突合せ部の断面図である。
【符号の説明】
１  鉄心、２  テイースコア片、３  第１のコア部材、
３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂ  切り欠き、４  第２のコア部材、５  凹部、
６  凸部、７  凸状端面、８  凹状端面、９  磁極テイース、１０  突合せ部、
１１  突出部、１２  突起、１３  溝、１４  マーキング、１５  内径、
１６  逃げ溝、１７  スリット加工。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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