(57)【要約】【課題】芯出しの精度が高まるとともに、締結力を高めることができる固定子を提供する。【解決手段】所定円周上に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心２と、隣合う前記ティース鉄心２，２間の外周側に設けられた複数のコアバック鉄心３とを備えた固定子である。ティース鉄心２およびコアバック鉄心３は、固定子の周方向における幅が内周側から外周側に向かい大きくなるテーパ形状に形成され、コアバック鉄心３のテーパ角度がティース鉄心２に対して大きくされている。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定円周上に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心と、隣合う前記ティース鉄心間の外周側に設けられた複数のコアバック鉄心とを備えた固定子において、
ティース鉄心およびコアバック鉄心は、固定子の周方向における幅が内周側から外周側に向かい大きくなるテーパ形状に形成され、コアバック鉄心のテーパ角度がティース鉄心に対して大きくされていることを特徴とする固定子。
【請求項２】
所定円周上に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心と、隣合う前記ティース鉄心間の外周側に設けられた複数のコアバック鉄心とを備えた固定子において、前記円周上に配置されたティース鉄心およびコアバック鉄心の少なくとも外周部をスピニング加工したことを特徴とする固定子。
【請求項３】
前記ティース鉄心および前記コアバック鉄心の少なくとも外周部をスピニング加工したことを特徴とする請求項１に記載の固定子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子に係り、特に、ティース鉄心とコアバック鉄心とを組み付けて構成される構造の固定子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機や発電機等の回転電機に使用される固定子として、複数のティース鉄心間にコアバック鉄心を配置してなる円環状のものが知られている。図８は従来における固定子を構成するティース鉄心とコアバック鉄心の断面図である。同図に示したように、固定子５０は所定円周上に配列された複数のティース鉄心５１とこれらの間に挿入配置されるコアバック鉄心５２とを備え、これらのティース鉄心５１とコアバック鉄心５２とを一体化して円環状の固定子５０を形成している。図９に示したように、前記ティース鉄心５１とコアバック鉄心５２とは、互いに接触する外周部分に溶接処理を行い、この溶接部分５３でティース鉄心５１とコアバック鉄心５２とを連結して一体化していた。特開平９−２１９９４１号公報、特開平１０−６６２８２号公報、特開２０００−１２５５１８号公報には、この種の固定子が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来における固定子では、コアバック鉄心を平面視略矩形状に形成しているため、ティース鉄心とコアバック鉄心との組み付け時に締結力が発生せず、溶接処理を行うと溶接箇所でティース鉄心とコアバック鉄心とが変形して位置ずれが発生し、成形性を損なうおそれがあるという問題があった。
加えて、ティース鉄心とコアバック鉄心とを一体化する際に内径や外径にバラツキが発生するため、磁気回路にギャップが発生し、固定子の性能向上に対する障害となっていた。
【０００４】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、締結力を高めることができる固定子を提供することを目的としている。
また、本発明は、芯出しの精度を上げることができる固定子を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、所定円周上に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心（例えば、後述する実施の形態におけるティース鉄心２）と、隣合う前記ティース鉄心間の外周側に設けられた複数のコアバック鉄心（例えば、後述する実施の形態におけるコアバック鉄心３）とを備えた固定子（例えば、後述する実施の形態における固定子１）において、ティース鉄心およびコアバック鉄心は、固定子の周方向における幅が内周側から外周側に向かい大きくなるテーパ形状に形成され、コアバック鉄心がティース鉄心に対してテーパ角度を大きく形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、前記ティース鉄心間に前記コアバック鉄心を圧入する際に、コアバック鉄心にくさび作用を発揮させることができ、圧入されたコアバック鉄心とティース鉄心との間に締結力を及ぼすことが可能となる。これにより、ティース鉄心とコアバック鉄心とを成形する際に、ティース鉄心やコアバック鉄心が変位することを防止でき、変位によるクリアランスのゆがみが生じることを防止できる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、所定円周上に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心と、隣合う前記ティース鉄心間の外周側に設けられた複数のコアバック鉄心とを備えた固定子において、前記円周上に配置されたティース鉄心およびコアバック鉄心の少なくとも外周部をスピニング加工したことを特徴とする。
この発明によれば、ティース鉄心間にコアバック鉄心を配置した状態でスピニング加工を行うため、各コアバック鉄心の圧入度合いを調整することができ、軸対称に成形して芯出しの精度を向上することができる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載のものであって、前記ティース鉄心および前記コアバック鉄心の少なくとも外周部をスピニング加工したことを特徴とする。
この発明によれば、固定子の芯出しの精度を高めることができるとともに、ティース鉄心とコアバック鉄心との締結力を周方向に略均等に及ぼし合うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における固定子を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施の形態における固定子の斜視図である。同図に示したように、固定子１は、所定円周上に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心２と、隣合う前記ティース鉄心２，２間に設けられた複数のコアバック鉄心２とを備え、略円環状に形成されている。
【００１０】
図２は図１に示した固定子１を構成するティース鉄心２とコアバック鉄心３を示す平面図である。同図に示すように、ティース鉄心２は、平面視で長細形状に形成され、その外周側側面が継鉄部２Ｃとなり、内周側側面が巻線部２Ｄとなっている。継鉄部２Ｃは、コアバック鉄心３の継鉄部３Ｃと接触する部位であり、巻線部２Ｄは、固定子巻線５（図４参照）が巻装される部位である。
【００１１】
前記ティース鉄心２は、継鉄部２Ｃの外周側から巻線部２Ｄの内周側に向かって先細りとなるように形成され、継鉄部２Ｃにおける外周側の幅２Ｂよりも内周側の幅２Ｃが小さくなるようにテーパ形状に形成されている。そして、巻線部２Ｄも前記継鉄部２Ｃと同様にテーパ形状に形成されている。また、内周側の端部に周方向外側に突出する係止部４が設けられ、後述する固定子巻線５が径方向内方へ抜け落ちることを防止している。前記ティース鉄心２は、珪素鋼鈑等の方向性を有する電磁鋼鈑６が積層されてなり、例えば磁化容易方向が固定子１の径方向に設定されている。
【００１２】
また、前記コアバック鉄心３は、平面視で略台形状に形成され、その側面が継鉄部３Ｃとなっている。継鉄部３Ｃは、ティース鉄心２の継鉄部２Ｃと接触する部位である。コアバック鉄心３も、前記ティース鉄心２と同様に、継鉄部３Ｃの外周側から内周側に向かって先細りとなるように形成されているが、コアバック鉄心３のテーパ角度はティース鉄心２に対して大きくされている。
【００１３】
コアバック鉄心３の厚さは、例えばティース鉄心２の厚さと同等に形成されている。そして、前記コアバック鉄心３は、珪素鋼鈑等の方向性を有する電磁鋼鈑６が積層されてなる略直方体状に形成され、例えば磁化容易方向が固定子１の周方向に設定されている。
【００１４】
図３は図２に示したティース鉄心２とコアバック鉄心３とを組み付ける工程を示す説明図である。同図に示したように、内径部分を保持された状態（図５の保持部参照）で複数のティース鉄心２を所定円周上に配置して、これらのティース鉄心２，２間にコアバック鉄心３を矢印Ｍ方向に圧入する。上述したように、コアバック鉄心３がティース鉄心２に対してテーパ角度を大きく形成されているため、前記ティース鉄心２，２間に前記コアバック鉄心３を圧入する際に、コアバック鉄心３にくさび作用を発揮させることができる。このため、圧入されたコアバック鉄心３とティース鉄心２との間に矢印Ｎに示すように締結力を及ぼすことが可能となる。なお、コアバック鉄心３が圧入されるティース鉄心２、２間には、銅などの導電性線材からなる固定子巻線５が巻装されている（図４参照）が、これについては詳細を略す。
【００１５】
本実施の形態においては、ティース鉄心２とコアバック鉄心３とをスピニング加工により成形している。図４は、図２のティース鉄心２とコアバック鉄心３とを成形する成形装置７の断面図である。図５は図４の成形装置７のＡＡ方向から見た断面図である。これらの図に示したように、成形装置７は略軸対象に形成され、装置本体８と、この装置本体８にセンタ９を介して装着されるホルダ部１０とを備えている。
【００１６】
装置本体８には、一方（図４の左側）に突出するように中心軸部１１が円柱状に形成され、他方（図４の右側）に突出するように内周部１２が前記中心軸部１１よりも拡径された円柱状に形成されている。また、前記内周部１２の前記中心軸部１１側には外周部１３が形成されている。外周部１３は、前記内周部１２よりもさらに拡径してなり、その先端部１３を前記内周部１２の軸心と平行となるように屈曲させた断面略逆コ字状に形成されている。
【００１７】
一方、前記ホルダ部１０は、前記装置本体８の外周部１０と略対称となるような、断面略コ字状に形成されている。ホルダ部１０はその軸心上にセンタ９が設けられ、前記装置本体８の内周部１２の軸芯上に形成されたセンタ孔１６に前記センタ９を嵌合させる。これによりホルダ部１０を装置本体８に一体的に取り付けることが可能となり、前記中心軸部１０に伝達される回転力（矢印Ｎ）により装置本体８とホルダ部１０とが一体的に回転する。このとき、ホルダ部１０の先端面１７ａが、前記装置本体８の先端面１３ａに間隔をあけた状態で対向するように配置される。前記センタ９はねじ機構を備えており、これによりホルダ部１０が装置本体８に対して接近および離反することを可能としている。
【００１８】
前記装置本体８の先端面１３ａと、ホルダ部１０の先端面１７ａとにより、ティース鉄心２とコアバック鉄心３とを両側から挟持している。各ティース鉄心２は、装置本体８の内周部１２側面に沿うように所定間隔ごとに配置されている。内周部１２の側面には、ティース鉄心２を保持するための保持部１４が形成されており、これによりティース鉄心２の抜け落ちを防止している。隣合うティース鉄心２間には、コアバック鉄心３が圧入されている。前記コアバック鉄心３はティース鉄心２に対してテーパ角度を大きく形成されているため、圧入されたコアバック鉄心３とティース鉄心２との間に締結力を及ぼすことが可能となり、ティース鉄心２とコアバック鉄心３とを締結する際に、位置ずれや変形の発生を防止している。また、ティース鉄心２間には、図４に示したように、固定子巻線５が巻装されている。なお、図５においては、固定子巻線５の図示を省略している。
【００１９】
そして、前記ティース鉄心２とコアバック鉄心３の外周面を覆うように保持用基材１５を配置する。前記保持用基材１５は、略円筒形状に形成され、その一端側が内径方向に向かって屈曲した形状となっている。前記保持用基材１５は、その幅方向の長さが前記ティース鉄心２およびコアバック鉄心３幅方向の長さＲよりも若干長くなるように形成されている。これにより、前記保持用基材１５の屈曲部分１８が前記ティース鉄心２およびコアバック鉄心３の周縁部を覆うとともに、前記保持用基材１５の内周面が前記ティース鉄心２およびコアバック鉄心３の外周面を覆うように配置することができる。
【００２０】
図６および図７は前記成形装置７による成形工程を示している。図６に示したように、成形装置７を矢印Ｎのように回転させた状態で、ティース鉄心２およびコアバック鉄心３外周の保持用基材１５に、押圧具２３で成形を行う。この押圧具はロッド２０の先端にローラ１９が回転可能に取り付けられ、該ローラ１９を保持用基材１５に押しつけてスピニング成形していく。この成形加工をスピニング加工といい、これにより、保持用基材１５を軸対称に成形することが可能となる。また、図５に示したように、保持用基材１５を介して突出したコアバック鉄心３を矢印Ｑに示すように圧入するため、保持用基材１５の内周側に当接する各コアバック鉄心３の圧入度合いを略均等となるように調整することが可能となる。したがって、ティース鉄心２とコアバック鉄心３とのクリアランスを一定に確保することができ、クリアランスのゆがみによる磁路の断絶を防止することができる。また、各コアバック鉄心３の圧入度合いを調整することにより、コアバック鉄心３とティース鉄心２とで及ぼし合う締結力を周方向に略均等とすることができる。
【００２１】
そして、前記外周部１３側からホルダ部１０側に向けて前記ローラ１９により保持用基材１５の成形を行い、この基材１５の先端部を矢印Ｓ（図６参照）のように折り曲げて、ティース鉄心２とコアバック鉄心３の周縁部に押しつける。これにより、保持用基材１５は、図７に示したように断面略コ字状に保持用部材２１となる。これにより、ティース鉄心２とコアバック鉄心３を構成する積層鋼鈑６の両側から矢印Ｐ（図５参照）のように締結力を及ぼすことができる。本実施の形態においては、この保持用部材２１の外側に、外周リング２２をはめ込んで固定子１の剛性を高めている。尚、ロッド２０の先端にローラ１９を設けた押圧具２３の替わりにローラ１９のない棒状で先端が略球面に形成された押圧具によりスピニング加工してもよい。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態における固定子１は、コアバック鉄心３のテーパ角度をティース鉄心２に対し大きくしたため、コアバック鉄心３を挿入する際に生じるティース鉄心２の外径方向への移動を抑えることができ、ティース鉄心２とコアバック鉄心３の締結力を向上させることが可能である。これにより、各ティース鉄心２とコアバック鉄心３とのクリアランスを確保することができ、クリアランスのゆがみによる磁路の断絶を防止でき、またティース鉄心２とコアバック鉄心３との変形を防止することによりトルク低下や効率低下などの性能低下要因を抑制することができる。また、締結金具等の継鉄を目的とする部品が不要であり、溶接等の追加工程も不要となるため、コストアップを防止することが可能となる。
【００２３】
なお、実施の形態においては、ティース鉄心およびコアバック鉄心の成形をスピニング加工により行ったが、本発明はこれに限らず溶接で行ってもよい。また、実施の形態においては、ティース鉄心よりもコアバック鉄心のテーパ角度を大きくした場合について説明したが、スピニング加工により成形を行う場合にはテーパ角度は上述したものに限られない。また、実施の形態においては、ティース鉄心２の巻線部２Ｄも継鉄部２Ｃと同様のテーパ形状に形成したが、巻線部２Ｄはテーパ形状でなくてもよく、また巻線部２Ｄは継鉄部２Ｃと異なるテーパ形状であってもよい。そして、巻線部２Ｄの先端部には係止部４を形成したが、係止部４を設けなくてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によれば、ティース鉄心とコアバック鉄心とで互いに締結力を及ぼし合うため、ティース鉄心とコアバック鉄心とを成形する際に、変位することを防止でき、変位によるクリアランスのゆがみが生じることを防止できる。これにより、ティース鉄心とコアバック鉄心との磁路の断絶を防止することが可能となる。
【００２５】
また、請求項２に記載した発明によれば、ティース鉄心間にコアバック鉄心を配置した状態でスピニング加工を行うため、各コアバック鉄心の圧入度合いを調整することができ、軸対称に成形して芯出しの精度を向上することができる。これにより、固定子を備えた電動機（モータ）の性能向上に寄与することが可能となる。
【００２６】
また、請求項３に記載した発明によれば、固定子の芯出しの精度を高めることができるとともに、ティース鉄心とコアバック鉄心との締結力を周方向に略均等に及ぼし合うことができるため、品質を大幅に高めることが可能となる。また、締結金具等の継鉄を目的とする部品が不要であり、溶接等の追加工程も不要となるため、コストアップを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固定子の斜視図である。
【図２】図１の固定子を構成するティース鉄心とコアバック鉄心の平面図である。
【図３】図２に示したティース鉄心とコアバック鉄心とを組み付ける工程を示す説明図である。
【図４】図２のティース鉄心とコアバック鉄心とを成形する成形装置の断面図である。
【図５】図４の成形装置のＡＡ矢視図である。
【図６】図４の成形装置による成形工程を示した説明図である。
【図７】図４の成形装置による成形工程を示した説明図である。
【図８】従来における固定子を構成するティース鉄心とコアバック鉄心を一体化する工程を示す説明図である。
【図９】図８のティース鉄心とコアバック鉄心を一体化する工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１　固定子
２　ティース鉄心
３　コアバック鉄心
７　スピニング成形装置
【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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