(57)【要約】【目的】回転子鉄心板の偏心に起因して発生する作用力の低減が可能な回転電気機械用回転子の積層鉄心を提供する。【構成】この発明による積層鉄心１は、ハーフ積層鉄心部１９Ａ，１９Ｂ、回転軸７１、軸受７２Ａ，７２Ｂを備える。ハーフ積層鉄心部１９Ａ，１９Ｂは、所定の鉄心長Ｌの半数に相当する回転子鉄心板８をさらに２等分した枚数の回転子鉄心板８を板厚方向に積層することで回転子鉄心板８が互いに１８０度ずらされた合計２個の鉄心板積層ブロック１４，１５を得ると共に、鉄心長Ｌの中央の部位でその端面が互いに当接される当接面に合致する平面Ｙ−Ｙに関して鉄心板積層ブロック１４，１５の積層・配設位置が互いに面対称となる関係で組み合わされている。【選択図】        図５
2005312150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁性薄板材製の回転子鉄心板をこの回転子鉄心板の板厚方向に積層した回転電気機械用回転子の積層鉄心において、
前記複数の回転子鉄心板を半数毎に分割数２Ｎ（Ｎは１以上の自然数）でほぼ等しく分割して板厚方向に積層されたそれぞれの鉄心板積層ブロックを１８０度ずつ交互にずらすことで形成された２個のハーフ積層鉄心部が、回転子鉄心板の積層方向の端面で互いに当接または対峙されて組み合わされる部位に位置して前記端面に平行する平面に関して，互いに面対称となる関係で組み合わされることを特徴とする回転電気機械用回転子の積層鉄心。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電気機械用回転子の積層鉄心において、
前記分割数２Ｎと等しいかまたは分割数２Ｎよりも少ない４ｎ（ｎは１以上の自然数）の個数の鉄心板積層ブロックに限っては、互いに隣接ししかも互いに１８０度ずらされた２個の鉄心板積層ブロックでなる単位積層鉄心対がその回転子鉄心板の積層方向の端面が互いに当接または対峙される部位に位置して前記端面に平行する平面に関して，互いに面対称となる関係で交互に組み合わされることを特徴とする回転電気機械用回転子の積層鉄心。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電気機械用回転子の積層鉄心において、
前記分割数２Ｎが２であることを特徴とする回転電気機械用回転子の積層鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の磁性薄板材製の回転子鉄心板をこの回転子鉄心板の板厚方向に積層した回転電気機械用回転子の積層鉄心に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の磁性薄板材製の回転子鉄心板をこの回転子鉄心板の板厚方向に積層した従来技術の回転電気機械用回転子の積層鉄心では、回転子鉄心板の内外径の偏心や板厚の不均一などに起因する積層鉄心の不釣合の問題に対処するために、複数の回転子鉄心板を所定の鉄心長の半数部分で２分割して互いに１８０度ずらして組み合わせる構成などが採用されている（例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】実公昭５１−１４４１号公報  （第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述した従来技術による回転電気機械用回転子の積層鉄心では、磁性薄板材の板厚の不均一に起因する積層鉄心の不釣合の問題についてはかなり対処することができているが、磁性薄板材から回転子鉄心板を得る工程で発生する，回転子鉄心板の内径の中心位置と外径の中心位置との偏心に起因する不釣合モーメントによる作用に関しては、十分には対処することができていない。回転電気機械用回転子の積層鉄心の不釣合モーメントは積層鉄心の重量と偏心量との積に相当するものであり、回転電気機械の回転時に回転子に対して遠心力ｆを生じさせ、結果として回転子やこの回転子を用いる回転電気機械に振動が発生するなどの問題を生じさせる。図８，図９を用いて、前記偏心が原因で従来例の回転電気機械用回転子の積層鉄心に生じる不釣合モーメントが引き起こす作用について説明する。
ここで図８は従来の一例の回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図であり、図９は従来の異なる例の回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。図８，図９において、９Ａ，９Ｂはそれぞれ従来例の積層鉄心、７１は積層鉄心９Ａ，９Ｂの回転軸（図８，図９に実線Ｘ−Ｘで示す。）、７２Ａ，７２Ｂは積層鉄心９Ａ，９Ｂの回転子鉄心板の積層方向の外側で回転軸７１を支持する軸受で、この事例の場合の積層鉄心９Ａ，９Ｂを支持する支持点である。なお、図８，図９に例示した積層鉄心は、いわゆるインナーロータ形の回転子用の積層鉄心である。
【０００４】
積層鉄心９Ａ，９Ｂの回転子鉄心板は電磁鋼板などの磁性薄板材をプレス型により打ち抜いて作製されるのが一般的である。このプレス抜き作業時に、回転子鉄心板の外径を抜くプレス型のステーションと回転子鉄心板の内径を抜くプレス型のステーションとが異なっていると、回転子鉄心板の外径の中心位置と内径の中心位置の間には、それぞれのプレス型の位置決め精度と，磁性薄板材をプレス型の設置位置にまで搬送する際の位置決め精度の和に相当する偏心が発生する。この偏心の量は偏心量ｅと呼ばれている。さて、この偏心量ｅを持つ回転子鉄心板を積層して作製された積層鉄心９Ａ，９Ｂに生じる不釣合モーメントにより軸受７２Ａ，７２Ｂにそれぞれ作用する力Ｆａ，Ｆｂについて、図８，図９を用いて説明する。
まず、図８に示した従来例は、複数の回転子鉄心板を所定の鉄心長Ｌの半数部分で２分割（図８では２Ｌ／４として示す。）して得られたハーフ積層鉄心部９１，９２を互いに１８０度ずらして組み合わせることで作製された、「特許文献１」による内容を持つ回転電気機械用回転子の積層鉄心９Ａである。なお、図８においてａは積層鉄心９Ａのハーフ積層鉄心部９１側の端面と軸受７２Ａの中心部との間隔であり、ｂは積層鉄心９Ａのハーフ積層鉄心部９２側の端面と軸受７２Ｂの中心部との間隔である。積層鉄心９Ａで回転子鉄心板が持つ偏心量ｅに起因して軸受７２Ａ，７２Ｂに作用する力Ｆａ，Ｆｂを、図８を参照して軸受７２Ａ，７２Ｂを支点とするモーメントの釣合を基にして求める。
【０００５】
ただし、偏心量ｅに起因して発生する遠心力ｆがｍｅω2｛ここで、ｍは対象物（この場合はハーフ積層鉄心部９１，９２である。）の質量、ωは対象物の回転数に従う角速度である。｝として求まり、ハーフ積層鉄心部９１，９２に遠心力ｆが作用する位置はハーフ積層鉄心部９１，９２の鉄心長Ｌ方向の中央位置であるとし、遠心力ｆが作用する方向は図８のハーフ積層鉄心部９１，９２内に矢印で示したとおりとする。まず、軸受７２Ｂを支点とするモーメントの釣合の関係から、式（１−１）が求まる。
【０００６】
（数１）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）−ｆ（ｂ＋３Ｌ／４）＋ｆ（ｂ＋Ｌ／４）＝０
……………………………（１−１）  式（１−１）のｆを含む項をまとめたうえで、右辺に移項して式（１−２）が求まり、式（１−２）を力Ｆａについて整理すると式（１−３）が求まる。
【０００７】
（数２）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）＝ｆ（Ｌ／２）    …………………………（１−２）∴  Ｆａ＝ｆＬ／｛２（ａ＋Ｌ＋ｂ）｝    …………………………（１−３）
次に、軸受７２Ａを支点とするモーメントの釣合の関係から、式（１−４）が求まる。
【０００８】
（数３）
Ｆｂ（ａ＋Ｌ＋ｂ）−ｆ（ａ＋Ｌ／４）＋ｆ（ａ＋３Ｌ／４）＝０
……………………………（１−４）  式（１−４）のｆを含む項をまとめたうえで、右辺に移項して式（１−５）が求まり、式（１−５）をＦｂについて整理すると式（１−６）が求まる。
【０００９】
（数４）
Ｆｂ（ａ＋Ｌ＋ｂ）＝−ｆ（Ｌ／２）  …………………………（１−５）
∴  Ｆｂ＝−ｆＬ／｛２（ａ＋Ｌ＋ｂ）｝  …………………………（１−６）
式（１−３）と式（１−６）とから、偏心量ｅを持つ回転子鉄心板を用いた積層鉄心９Ａでは、「特許文献１」による構成内容を持っているにもかかわらず、偏心量ｅに起因する不釣合モーメントが原因で、軸受７２Ａ，７２Ｂに式（１−３），式（１−６）に従う値を持つ力Ｆａ，Ｆｂがそれぞれ作用することが分かる。
また、図９に示した従来例は、α枚の回転子鉄心板８を１枚毎に互いに１８０度ずらして組み合わせることで作製された、「特許文献１」による構成方法を徹底させたような構成内容を持つ回転電気機械用回転子の積層鉄心９Ｂである。なお、図９においてａは積層鉄心９Ｂの軸受７２Ａ側の端面と軸受７２Ａの中心部との間隔であり、ｂは積層鉄心９Ｂの軸受７２Ｂ側の端面と軸受７２Ｂの中心部との間隔である。積層鉄心９Ｂで回転子鉄心板８の偏心量ｅに起因して軸受７２Ａ，７２Ｂに作用する力Ｆａ，Ｆｂを、図９を参照して軸受７２Ａ，７２Ｂを支点とするモーメントの釣合を基にして求める。
【００１０】
ただし、偏心量ｅに起因して発生する遠心力ｆに関しては、対象物が個々の回転子鉄心板８であることを除いては積層鉄心９Ａの場合と同一であり、遠心力ｆが作用する位置は個々の回転子鉄心板８の板厚の中央位置であるとし、遠心力ｆが作用する方向は図９の個々の回転子鉄心板８内に矢印で示したとおりとする。まず、軸受７２Ｂを支点とするモーメントの釣合の関係から、式（２−１）が求まる。なお、式（２−１）などではＬ／（２α）をΔＬと略記している。
【００１１】
（数５）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）−ｆ（ｂ＋Ｌ−ΔＬ）＋ｆ（ｂ＋Ｌ−３ΔＬ）
−ｆ（ｂ＋Ｌ−５ΔＬ）＋ｆ（ｂ＋Ｌ−７ΔＬ）
・・・−ｆ｛ｂ＋Ｌ−（２α−３）ΔＬ｝
＋ｆ｛ｂ＋Ｌ−（２α−１）ΔＬ｝＝０
……………………………（２−１）  式（２−１）のｆを含む項をまとめたうえで、右辺に移項して式（２−２）が求まり、式（２−２）を力Ｆａについて整理すると式（２−３）が求まる。
【００１２】
（数６）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）＝ｆ（２ΔＬ×α）＝ｆＬ    ……………（２−２）∴  Ｆａ＝ｆＬ／（ａ＋Ｌ＋ｂ）         …………………………（２−３）
次に、軸受７２Ａを支点とするモーメントの釣合の関係を基に式（２−１）〜式（２−３）の場合と同様な手順により、軸受７２Ｂに作用する力Ｆｂが式（２−４）のように求まる。
【００１３】
（数７）
Ｆｂ＝−ｆＬ／（ａ＋Ｌ＋ｂ）         …………………………（２−４）
式（２−３），式（２−４）から、偏心量ｅを持つ回転子鉄心板８を用いた積層鉄心９Ｂでは、軸受７２Ａ，７２Ｂに作用する力Ｆａ，Ｆｂは、積層鉄心９Ａと対比して倍増されてしまうことが分かる。そうして、従来例の積層鉄心９Ａ，９Ｂでは、偏心量ｅを持つ回転子鉄心板８を用いた場合に軸受７２Ａ，軸受７２Ｂなどの支持点に作用する力Ｆａ，Ｆｂが発生し、積層鉄心９Ａ，９Ｂおよび、これ等を用いる回転電気機械に振動が発生するなどの問題を引き起こしている。したがってこの発明の目的は、回転子鉄心板の偏心に起因して発生する作用力の低減が可能な回転電気機械用回転子の積層鉄心を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明では前述の目的は、
１）複数の磁性薄板材製の回転子鉄心板をこの回転子鉄心板の板厚方向に積層した回転電気機械用回転子の積層鉄心において、
前記複数の回転子鉄心板を半数毎に分割数２Ｎ（Ｎは１以上の自然数）でほぼ等しく分割して板厚方向に積層されたそれぞれの鉄心板積層ブロックを１８０度ずつ交互にずらすことで形成された２個のハーフ積層鉄心部が、回転子鉄心板の積層方向の端面で互いに当接または対峙されて組み合わされる部位に位置して前記端面に平行する平面に関して，互いに面対称となる関係で組み合わされること、または、
２）前記１項に記載の手段において、前記分割数２Ｎと等しいかまたは分割数２Ｎよりも少ない４ｎ（ｎは１以上の自然数）の個数の鉄心板積層ブロックに限っては、互いに隣接ししかも互いに１８０度ずらされた２個の鉄心板積層ブロックでなる単位積層鉄心対がその回転子鉄心板の積層方向の互いの端面が当接または対峙される部位に位置して前記端面に平行する平面に関して，互いに面対称となる関係で交互に組み合わされること、さらにまたは、
３）前記１項に記載の手段において、前記分割数２Ｎが２であることにより達成される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による回転電機機械用回転子の積層鉄心では、前記課題を解決するための手段の項で述べた構成とすることで、次記の効果を得られる。
（１）前記課題を解決するための手段の項の第（１）項による構成とすることで、この発明による積層鉄心は偏心量ｅを持つ回転子鉄心板８を用いながら、偏心量ｅに起因する不釣合モーメントがハーフ積層鉄心部のそれぞれの内部で偶力として構成され、このような両ハーフ積層鉄心部が当接または対峙されるその端面に平行する平面に関して互いに面対称となる関係で組み合わせられることで、それぞれのハーフ積層鉄心部がそれぞれに持つ前記偶力を互いに相殺することができる。これにより、この積層鉄心を装着した回転軸を支持する軸受に作用する偏心量ｅに起因する力を、理論的に零にすることが可能になる。また、
（２）前記課題を解決するための手段の項の第（２）項による構成とすることで、前記（１）項による効果をそのまま保持しながら、両ハーフ積層鉄心部のそれぞれの４ｎの個数の鉄心板積層ブロックが関わる部位に関しても、総合して発生される不釣合モーメントを理論的に零にすることが可能になる。さらにまた、
（３）前記課題を解決するための手段の項の第（３）項による構成とすることで、前記（１）項による効果をそのまま保持しながら、この積層鉄心を構成する鉄心板積層ブロックの全個数を４個のみにできることで、前記（１）項による効果が得られる積層鉄心の製造原価を低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下この発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、図８，図９に示した従来例の回転電気機械用回転子の積層鉄心と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
『実施の形態１』図１はこの発明の実施の形態の一例による回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。図１において、１Ａはハーフ積層鉄心部１１Ａ，１１Ｂ、回転軸７１、軸受７２Ａ，７２Ｂを備えるこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心である。それぞれのハーフ積層鉄心部１１Ａ，１１Ｂは、この事例の場合には、所定の鉄心長Ｌの半数に相当する回転子鉄心板８をさらにほぼ４等分し，この枚数の回転子鉄心板８を板厚方向に積層することで得られる合計４個の鉄心板積層ブロック１４，１５を、回転子鉄心板８が互いに１８０度ずらされる関係で積層・配設されている。
【００１７】
したがって、それぞれ２個の鉄心板積層ブロック１４，１５は、回転子鉄心板８の積層長がこの事例の場合にはそれぞれほぼＬ／８であり、偏心量ｅの位置が回転軸７１に関して互いに反対位置になると共に、鉄心長Ｌの方向に交互に積層・配設される。また、それぞれのハーフ積層鉄心部１１Ａ，１１Ｂは鉄心長Ｌのほぼ中央の部位（図１ではＬ／２として示す。）で、回転子鉄心板８の積層方向の端面が互いに当接されて組み合わされるが、その際、当接面に合致する平面Ｙ−Ｙ（図１に一点鎖線で示す。）に関して鉄心板積層ブロック１４，１５の積層・配設位置が互いに面対称となる関係で組み合わされている。
前述の構成を持つこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心１Ａにつき、回転子鉄心板８が持つ偏心量ｅに起因して軸受７２Ａ，７２Ｂに作用する力Ｆａ，Ｆｂを、図１を参照して従来例の場合と同様に軸受７２Ａ，７２Ｂを支点とするモーメントの釣合を基にして求める。まず、軸受７２Ｂを支点とするモーメントの釣合の関係から、式（３−１）が求まる。
【００１８】
（数８）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）−ｆ（ｂ＋１５Ｌ／１６）＋ｆ（ｂ＋１３Ｌ／１６）
−ｆ（ｂ＋１１Ｌ／１６）＋ｆ（ｂ＋９Ｌ／１６）
＋ｆ（ｂ＋７Ｌ／１６）−ｆ（ｂ＋５Ｌ／１６）
＋ｆ（ｂ＋３Ｌ／１６）−ｆ（ｂ＋Ｌ／１６）＝０
……………………………（３−１）式（３−１）のｆを含む項をまとめたうえで、右辺に移項して式（３−２）が求まり、式（３−２）を力Ｆａについて整理すると式（３−３）が求まる。
【００１９】
（数９）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）＝ｆ（２Ｌ−２Ｌ）＝０  …………………（３−２）∴  Ｆａ＝０                            …………………………（３−３）
次に、軸受７２Ａを支点とするモーメントの釣合の関係を基に式（３−１）〜式（３−３）の場合と同様な手順により、軸受７２Ｂに作用する力Ｆｂが式（３−４）のように求まる。
【００２０】
（数１０）
Ｆｂ＝０                           …………………………（３−４）
式（３−３）および式（３−４）から、偏心量ｅを持つ回転子鉄心板８を用いながら、この発明による積層鉄心１Ａでは従来例の積層鉄心９Ａ，９Ｂとは異なって、軸受７２Ａ，７２Ｂには偏心量ｅに起因する力Ｆａ，Ｆｂが理論的には作用しないことが分かる。これは、鉄心板積層ブロック１４，１５のそれぞれに当然のことながら偏心量ｅに起因する不釣合モーメントが存在しているが、積層鉄心１Ａではハーフ積層鉄心部１１Ａ，１１Ｂのそれぞれを前述したように構成することで、不釣合モーメントをハーフ積層鉄心部１１Ａ，１１Ｂのそれぞれの内部で偶力として構成し、このハーフ積層鉄心部１１Ａ，１１Ｂを前述したように平面Ｙ−Ｙに関して互いに面対称となる関係で組み合わせることで、ハーフ積層鉄心部１１Ａ，１１Ｂがそれぞれに持つ前記偶力を互いに相殺するようにしていることで得ることができている。  なお、積層鉄心１Ａでは磁性薄板材の板厚の不均一に起因する積層鉄心の不釣合の問題に関しても、偏心量ｅに平行する方向に存在する板厚の不均一については、この影響をキャンセルすることができる。
『実施の形態２』図２はこの発明の実施の形態の異なる例による回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。なお、後記の『実施の形態３』以降の項を含む以下の説明においては、図１に示したこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心１Ａと同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図２において、１Ｂはハーフ積層鉄心部１１Ｃ，１１Ｄ、回転軸７１、軸受７２Ａ，７２Ｂを備えるこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心である。
【００２１】
それぞれのハーフ積層鉄心部１１Ｃ，１１Ｄは、この事例の場合には、所定の鉄心長Ｌの半数に相当する回転子鉄心板８をさらにほぼ４等分し、この枚数の回転子鉄心板８を板厚方向に積層することで得られる合計４個の鉄心板積層ブロック１４，１５が、互いに隣接するそれぞれ１組の鉄心板積層ブロック１４，１５で単位積層鉄心対１２Ａ，１２Ｂを形成するようにしている。それぞれの鉄心板積層ブロック１４，１５の回転子鉄心板８の積層長は、この事例の場合にはそれぞれほぼＬ／８である。
ハーフ積層鉄心部１１Ｃに属する単位積層鉄心対１２Ａ，１２Ｂの場合に、単位積層鉄心対１２Ａでは軸受７２Ａ側に鉄心板積層ブロック１４が積層・配設されるが、単位積層鉄心対１２Ｂでは軸受７２Ｂ側に鉄心板積層ブロック１４が積層・配設される。そうしてこの事例の場合には、単位積層鉄心対１２Ａの鉄心板積層ブロック１５と単位積層鉄心対１２Ｂの鉄心板積層ブロック１５とは、それぞれのハーフ積層鉄心部１１Ｃ，１１Ｄの鉄心長Ｌ／２の中央の部位（図２ではＬ／４として示す。）で、回転子鉄心板８の積層方向の端面が互いに当接されて組み合わされる。
【００２２】
その際、当接面に合致する平面Ｙｓ−Ｙｓ（図２に一点鎖線で示す。）に関して鉄心板積層ブロック１４，１５の積層・配設位置が互いに面対称となる関係で組み合わされている。そうして、この発明による積層鉄心１Ｂでは、それぞれのハーフ積層鉄心部１１Ｃ，１１Ｄ内で鉄心板積層ブロック１４，１５を前述したように組み合わせながら、この発明による積層鉄心１Ａと同様に、平面Ｙ−Ｙに関して鉄心板積層ブロック１４，１５の積層・配設位置が互いに面対称となる関係で組み合わされている。
前述の構成を持つこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心１Ｂにつき、回転子鉄心板８が持つ偏心量ｅに起因して軸受７２Ａ，７２Ｂに作用する力Ｆａ，Ｆｂを、図２を参照して「実施の形態１」の場合と同様に軸受７２Ａ，７２Ｂを支点とするモーメントの釣合を基にして求める。まず、軸受７２Ｂを支点とするモーメントの釣合の関係から、式（４−１）が求まる。
【００２３】
（数１１）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）−ｆ（ｂ＋１５Ｌ／１６）＋ｆ（ｂ＋１３Ｌ／１６）
＋ｆ（ｂ＋１１Ｌ／１６）−ｆ（ｂ＋９Ｌ／１６）
−ｆ（ｂ＋７Ｌ／１６）＋ｆ（ｂ＋５Ｌ／１６）
＋ｆ（ｂ＋３Ｌ／１６）−ｆ（ｂ＋Ｌ／１６）＝０
……………………………（４−１）式（４−１）のｆを含む項をまとめたうえで、右辺に移項して式（４−２）が求まり、式（４−２）を力Ｆａについて整理すると式（４−３）が求まる。
【００２４】
（数１２）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）＝ｆ（２Ｌ−２Ｌ）＝０  …………………（４−２）∴  Ｆａ＝０                            …………………………（４−３）
次に、軸受７２Ａを支点とするモーメントの釣合の関係を基に式（４−１）〜式（４−３）の場合と同様な手順により、軸受７２Ｂに作用する力Ｆｂが式（４−４）のように求まる。
【００２５】
（数１３）
Ｆｂ＝０                           …………………………（４−４）
式（４−３）および式（４−４）から、この発明による積層鉄心１Ｂではこの発明による積層鉄心１Ａと同様に、偏心量ｅを持つ回転子鉄心板８を用いながら、軸受７２Ａ，７２Ｂには偏心量ｅに起因する力Ｆａ，Ｆｂが理論的には作用しないことが分かる。これは、ハーフ積層鉄心部１１Ｃ，１１Ｄの鉄心板積層ブロック１４，１５を平面Ｙ−Ｙに関して互いに面対称となる関係で組み合わせるというこの発明の特長的な構成による「実施の形態１」で述べた作用・効果によるものが基礎になっているが、積層鉄心１Ｂではこのことに加えて、ハーフ積層鉄心部１１Ｃ，１１Ｄのそれぞれを前述したように構成していることが、回転子鉄心板８の偏心量ｅに起因する不釣合モーメントに関する安全性を高めるのに貢献している。
【００２６】
すなわち、積層鉄心１Ｂでは回転子鉄心板８の偏心量ｅに起因する不釣合モーメントを単位積層鉄心対１２Ａ，単位積層鉄心対１２Ｂの内部で偶力として構成し、この単位積層鉄心対１２Ａ，１２Ｂを前述したように平面Ｙｓ−Ｙｓに関して互いに面対称となる関係で組み合わせることで、単位積層鉄心対１２Ａ，１２Ｂがそれぞれに持つ前記偶力を互いに相殺するようにしている。これにより、ハーフ積層鉄心部１１Ｃ，１１Ｄのそれぞれで総合して発生する不釣合モーメントを共に零にしているので、この点からも、積層鉄心１Ｂでは、軸受７２Ａ，７２Ｂには偏心量ｅに起因する力Ｆａ，Ｆｂが理論的に作用しないことになる。
さらに、ハーフ積層鉄心部１１Ｃ，１１Ｄのそれぞれで総合して発生する不釣合モーメントを共に零にしていることは、それぞれのハーフ積層鉄心部１１Ｃ，１１Ｄが装着されている部分の回転軸７１には、偏心量ｅに起因する不釣合モーメントが加わらないことになるので、回転軸７１の機械強度に関わる安全性を高めることなどにも有効である。なお、積層鉄心１Ｂが磁性薄板材の板厚の不均一に起因する積層鉄心の不釣合の問題に対して有効であることは、前述積層鉄心１Ａの場合と同様である。
『実施の形態３』図３はこの発明の実施の形態の異なる例による回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。なお、以下の説明においては、図２に示したこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心１Ｂと同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、以後の説明に用いる図中には、図１，図２で付した符号については、代表的な符号のみを記すことがある。
【００２７】
図３において、１Ｃはハーフ積層鉄心部１１Ｅ，１１Ｆ、回転軸７１、軸受７２Ａ，７２Ｂを備えるこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心である。それぞれのハーフ積層鉄心部１１Ｅ，１１Ｆは、この事例の場合には、所定の鉄心長Ｌの半数に相当する回転子鉄心板８をさらにほぼ６等分し、この枚数の回転子鉄心板８を板厚方向に積層することで得られる合計６個の鉄心板積層ブロック（前記鉄心板積層ブロック１４，１５と同一の構成内容を持つ。）の内の４個を用いて前述ハーフ積層鉄心部１１Ｃ，１１Ｆと同一の構成内容を持つ部分積層鉄心部１３を形成している。また、ハーフ積層鉄心部１１Ｅ，１１Ｆがそれぞれに持つ合計６個の鉄心板積層ブロックの内の残りの２個の鉄心板積層ブロックで前述単位積層鉄心対１２Ｂを構成している。したがって、ハーフ積層鉄心部１１Ｅ，１１Ｆのそれぞれは、部分積層鉄心部１３と単位積層鉄心対１２Ｂとを順次組み合わせて配設すると共に、単位積層鉄心対１２Ｂの反部分積層鉄心部１３側の回転子鉄心板８の積層方向の端面が互いに当接されて組み合わされるが、その際、当接面に合致する平面Ｙ−Ｙ（図３に一点鎖線で示す。）に関して鉄心板積層ブロックの積層・配設位置が互いに面対称となる関係で組み合わされている。
【００２８】
前述の構成を持つこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心１Ｃにつき、回転子鉄心板８が持つ偏心量ｅに起因して軸受７２Ａ，７２Ｂに作用する力Ｆａ，Ｆｂを、図３を参照して「実施の形態１」の場合と同様に軸受７２Ａ，７２Ｂを支点とするモーメントの釣合を基にして求める。まず、軸受７２Ｂを支点とするモーメントの釣合の関係から、式（５−１）が求まる。
【００２９】
（数１４）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）−ｆ（ｂ＋２３Ｌ／２４）＋ｆ（ｂ＋２１Ｌ／２４）
＋ｆ（ｂ＋１９Ｌ／２４）−ｆ（ｂ＋１７Ｌ／２４）
＋ｆ（ｂ＋１５Ｌ／２４）−ｆ（ｂ＋１３Ｌ／２４）
−ｆ（ｂ＋１１Ｌ／２４）＋ｆ（ｂ＋９Ｌ／２４）
−ｆ（ｂ＋７Ｌ／２４）＋ｆ（ｂ＋５Ｌ／２４）
＋ｆ（ｂ＋３Ｌ／２４）−ｆ（ｂ＋Ｌ／２４）＝０
……………………………（５−１）式（５−１）のｆを含む項をまとめたうえで、右辺に移項して式（５−２）が求まり、式（５−２）を力Ｆａについて整理すると式（５−３）が求まる。
【００３０】
（数１５）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）＝ｆ（３Ｌ−３Ｌ）＝０  …………………（５−２）∴  Ｆａ＝０                            …………………………（５−３）
次に、軸受７２Ａを支点とするモーメントの釣合の関係を基に式（５−１）〜式（５−３）の場合と同様な手順により、軸受７２Ｂに作用する力Ｆｂが式（５−４）のように求まる。
【００３１】
（数１６）
Ｆｂ＝０                           …………………………（５−４）
次に、図４を用いてこの発明の実施の形態の異なる例による回転電気機械用回転子の積層鉄心を説明する。ここで図４は、この発明の実施の形態の異なる例による回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。図４において、１Ｄは図３に示したこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心１Ｃに対して、部分積層鉄心部１３とは独立して配設される単位積層鉄心対１２Ｂに替えて前述単位積層鉄心対１２Ａを用いるようにした回転電気機械用回転子の積層鉄心である。
【００３２】
前述の構成を持つこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心１Ｄにつき、回転子鉄心板８が持つ偏心量ｅに起因して軸受７２Ａ，７２Ｂに作用する力Ｆａ，Ｆｂを、図４を参照して「実施の形態１」の場合と同様に軸受７２Ａ，７２Ｂを支点とするモーメントの釣合を基にして求める。まず、軸受７２Ｂを支点とするモーメントの釣合の関係から、式（６−１）が求まる。
【００３３】
（数１７）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）−ｆ（ｂ＋２３Ｌ／２４）＋ｆ（ｂ＋２１Ｌ／２４）
＋ｆ（ｂ＋１９Ｌ／２４）−ｆ（ｂ＋１７Ｌ／２４）
−ｆ（ｂ＋１５Ｌ／２４）＋ｆ（ｂ＋１３Ｌ／２４）
＋ｆ（ｂ＋１１Ｌ／２４）−ｆ（ｂ＋９Ｌ／２４）
−ｆ（ｂ＋７Ｌ／２４）＋ｆ（ｂ＋５Ｌ／２４）
＋ｆ（ｂ＋３Ｌ／２４）−ｆ（ｂ＋Ｌ／２４）＝０
……………………………（６−１）式（６−１）のｆを含む項をまとめたうえで、右辺に移項して式（６−２）が求まり、式（６−２）を力Ｆａについて整理すると式（６−３）が求まる。
【００３４】
（数１８）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）＝ｆ（３Ｌ−３Ｌ）＝０  …………………（６−２）∴  Ｆａ＝０                            …………………………（６−３）
次に、軸受７２Ａを支点とするモーメントの釣合の関係を基に式（６−１）〜式（６−３）の場合と同様な手順により、軸受７２Ｂに作用する力Ｆｂが式（６−４）のように求まる。
【００３５】
（数１９）
Ｆｂ＝０                           …………………………（６−４）
回転電気機械用回転子の積層鉄心１Ｃ，１Ｄは前述積層鉄心１Ｂと積層鉄心１Ａの一部の鉄心板積層ブロックの対とを複合させたような構成内容を備えている。式（５−３），（５−４），（６−３）および（６−４）による演算結果は、このような構成であっても、回転子鉄心板８の積層方向のほぼ中央の部位の平面Ｙ−Ｙ（図３，４に一点鎖線で示す。）に関して回転子鉄心板８の積層・配設位置が互いに面対称となる関係とされた積層鉄心であるなら、偏心量ｅを持つ回転子鉄心板８を使用したとしても、軸受７２Ａ，７２Ｂには偏心量ｅに起因する力Ｆａ，Ｆｂが理論的には作用しないことを示している。
【００３６】
また、前記演算結果は、平面Ｙ−Ｙに関して回転子鉄心板８の積層・配設位置が互いに面対称となる関係とされているならば、積層鉄心１Ｂと組み合わされる鉄心板積層ブロックの対は、前述単位積層鉄心対１２Ａによる構成内容を持つものであっても、前述単位積層鉄心対１２Ｂによる構成内容を持つものであっても、全く同等の作用・効果を発揮することを示している。なお、積層鉄心１Ｃ，１Ｄが磁性薄板材の板厚の不均一に起因する積層鉄心の不釣合の問題に対して有効であることは、前述積層鉄心１Ａの場合と同様である。
『実施の形態４』図５はこの発明の実施の形態のさらに異なる例による回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。図６は図５に示す積層鉄心の回転子鉄心板の積層方法の一例を説明する説明図であり、図７は図６におけるＰ矢視図である。図５において、１はハーフ積層鉄心部１９Ａ，１９Ｂ、回転軸７１、軸受７２Ａ，７２Ｂを備えるこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心である。それぞれのハーフ積層鉄心部１９Ａ，１９Ｂは、この事例の場合には、所定の鉄心長Ｌの半数に相当する回転子鉄心板８をさらにほぼ２等分し，この枚数の回転子鉄心板８を板厚方向に積層することで得られる合計２個の鉄心板積層ブロック１４，１５では、回転子鉄心板８が互いに１８０度ずらされる関係で積層・配設されている。
【００３７】
したがって、それぞれのハーフ積層鉄心部１９Ａ，１９Ｂの鉄心板積層ブロック１４，１５では、回転子鉄心板８の積層長はこの事例の場合にはそれぞれほぼＬ／４であり、偏心量ｅの位置が回転軸７１に関して互いに反対位置になると共に、鉄心長Ｌの方向に交互に積層・配設される。また、それぞれのハーフ積層鉄心部１９Ａ，１９Ｂは鉄心長Ｌのほぼ中央の部位（図５ではＬ／２として示す。）で、回転子鉄心板８の積層方向の端面が互いに当接されて組み合わされるが、その際、当接面に合致する平面Ｙ−Ｙ（図５に一点鎖線で示す。）に関して鉄心板積層ブロック１４，１５の積層・配設位置が互いに面対称となる関係で組み合わされている。
前述の構成を持つこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心１につき、回転子鉄心板８が持つ偏心量ｅに起因して軸受７２Ａ，７２Ｂに作用する力Ｆａ，Ｆｂを、図５を参照して「実施の形態１」の場合と同様に軸受７２Ａ，７２Ｂを支点とするモーメントの釣合を基にして求める。まず、軸受７２Ｂを支点とするモーメントの釣合の関係から、式（７−１）が求まる。
【００３８】
（数２０）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）−ｆ（ｂ＋７Ｌ／８）＋ｆ（ｂ＋５Ｌ／８）
＋ｆ（ｂ＋３Ｌ／８）−ｆ（ｂ＋Ｌ／８）＝０
……………………………（７−１）式（７−１）のｆを含む項をまとめたうえで、右辺に移項して式（７−２）が求まり、式（７−２）を力Ｆａについて整理すると式（７−３）が求まる。
【００３９】
（数２１）
Ｆａ（ａ＋Ｌ＋ｂ）＝ｆ（Ｌ−Ｌ）＝０    …………………（７−２）∴  Ｆａ＝０                            …………………………（７−３）
次に、軸受７２Ａを支点とするモーメントの釣合の関係を基に式（７−１）〜式（７−３）の場合と同様な手順により、軸受７２Ｂに作用する力Ｆｂが式（７−４）のように求まる。
【００４０】
（数２２）
Ｆｂ＝０                           …………………………（７−４）
回転電気機械用回転子の積層鉄心１は、偏心量ｅを持つ回転子鉄心板８が用いられることで、鉄心板積層ブロック１４，１５のそれぞれに当然のことながら偏心量ｅに起因する不釣合モーメントが存在しているが、ハーフ積層鉄心部１９Ａ，１９Ｂのそれぞれを前述したように構成することで、不釣合モーメントをハーフ積層鉄心部１９Ａ，１９Ｂのそれぞれの内部で偶力として構成し、このハーフ積層鉄心部１９Ａ，１９Ｂを前述したように平面Ｙ−Ｙに関して互いに面対称となる関係で組み合わせることで、ハーフ積層鉄心部１９Ａ，１９Ｂがそれぞれに持つ前記偶力を互いに相殺されるようにしている。
【００４１】
これにより、積層鉄心１では、式（７−３）および式（７−４）に示したように、軸受７２Ａ，７２Ｂには偏心量ｅに起因する力Ｆａ，Ｆｂが理論的には作用しない。したがって、積層鉄心１および積層鉄心１を用いた回転電気機械は、前述積層鉄心１Ａ，１Ｂ，１Ｃおよび１Ｄの場合と同様に、回転子鉄心板８が持つ偏心量ｅに起因しての振動発生の問題を抑制することができる。しかも積層鉄心１は、この発明による積層鉄心１Ａ，１Ｂ，１Ｃおよび１Ｄと対比して、この発明による前記作用・効果を得るのに当たり、鉄心板積層ブロック１４，１５の合計個数が最も少ない４個で済むことで、製造原価を最も安価にすることができる。なお、積層鉄心１が磁性薄板材の板厚の不均一に起因する積層鉄心の不釣合の問題に対しても有効であることは、前述積層鉄心１Ａの場合と同様である。
次に、図６，図７も合わせ用いて、この発明による積層鉄心１の回転子鉄心板８の積層方法の一例を説明する。この回転子鉄心板８の積層には、例えば、組立シャフト４などを用いて行われる。この事例の場合には、組立シャフト４は回転子鉄心板８の内径と嵌り合う外径を持つ円柱状体であり、その外径部には相対してガイド体５と嵌り合う溝形状を持つ溝４１，４１が形成されている。ガイド体５は断面形状が溝４１と嵌り合える等脚台形状であり、組立シャフト４と同等の長さを有している。
【００４２】
回転子鉄心板８は前述のとおりインナーロータ形回転子用の鉄心板であるので、回転子鉄心板８の積層作業時の位置合わせに用いるリマーク（不図示）がその内径部に形成されている。このリマークの形状は、例えば、ガイド体５に外接する半円形や、ガイド体５としゅう動自在に嵌り合える等脚台形状などにすることができる。積層鉄心１に対する回転子鉄心板８の積層作業は、例えば、まず、Ｌ／４の積層長を持つハーフ積層鉄心部１９Ａの鉄心板積層ブロック１４の部分から開始される（図６の〔１段目〕を参照。）。次に、ハーフ積層鉄心部１９Ａの鉄心板積層ブロック１５の部分およびハーフ積層鉄心部１９Ｂの鉄心板積層ブロック１５の部分の回転子鉄心板８の積層が一体に行われる。
この部分の積層長は合わせてＬ／２である。そうして、この部分の積層時には回転子鉄心板８を１８０度ずらす必要があることから、ガイド体５を溝４１からいったん引き抜き、他方の溝４１に装着し直す。この状態で、Ｌ／２の積層長を持つ部分に対する回転子鉄心板８の積層が行われる（図６の〔２段目〕を参照。）。最後に、Ｌ／４の積層長を持つハーフ積層鉄心部１９Ｂの鉄心板積層ブロック１４の部分に対する積層作業が行われる（図６の〔３段目〕を参照。）。この場合にも、回転子鉄心板８を１８０度ずらす必要があることから、ガイド体５の別の溝４１への差し替えが再び行われたうえで、回転子鉄心板８の積層が行われる。
【００４３】
図６の〔３段目〕の作業が終了することで、この事例の場合の積層鉄心１の回転子鉄心板８の積層作業は完了である。そうして、この積層作業に使用される組立シャフト４およびガイド体５が持つ構造は、ガイド体５が組立シャフト４に一体加工された外径側に狭い等脚台形状の溝４１に挿入されることから、ガイド体５が組立シャフト４の径方向に外れることがないので、回転子鉄心板８のリマークがガイド体５に確実にガイドされる。これにより、回転子鉄心板８の積層作業が容易であり、しかも、回転子鉄心板８を１８０度ずらして積層する作業も容易になる。
発明者らは前記したこの発明による回転電気機械用回転子の積層鉄心１の総合された不釣合モーメントの低減度を評価するために、鋼材を内径と外径とを偏心させて機械加工して所定の偏心量ｅを持たせた模擬積層鉄心ブロックを回転軸に焼嵌めて、図５に示した積層鉄心１による構成内容を持つ本発明品の模擬鉄心を製作してバランスマシンを用いて評価実験を実施した。模擬鉄心の主要部の寸法や回転軸等を含む総質量は、外径が１３３ｍｍ、鉄心長Ｌが９３ｍｍ、総質量が１３．４ｋｇである。所定の偏心量ｅについては、回転軸に対する偏心量ｅとして、０．２ｍｍのものと，０．３５ｍｍのものの２種類を準備した。
【００４４】
また、評価に用いたバランスマシンは、メーカー：株式会社  長浜製作所、型式：２０Ｂ型、試験質量：３０ｋｇのものである。その評価実験結果を表１に示す。模擬鉄心に対する前記バランスマシンによる実測データは、表１には実測不釣合モーメントとして記載されている。なお、表１中の計算不釣合モーメントは、鉄心長Ｌの全長にわたって偏心量ｅが等しい、いわば不釣合モーメントの低減対策を行わない非対策模擬鉄心の計算により求めた不釣合モーメントである。この表１を視察することにより、本発明品模擬鉄心は非対策模擬鉄心に対して、不釣合モーメントを「１／３０」程度〜「１／２５」程度に大幅に低減できていることが分かる。
【００４５】
（表１）
表１  不釣合モーメント評価実験結果
┌─────────┬──────────┬───────────┐
│   実験対象物     │計算不釣合モーメント│実測不釣合モーメント  │
〔偏心量ｅ（ｍｍ）〕│   （ｇ・ｍｍ）     │     （ｇ・ｍｍ）     │
├─────────┼──────────┼───────────┤
│     ０．２       │   ２０１９．６     │       ６９．４       │
├─────────┼──────────┼───────────┤
│    ０．３５      │   ３５３４．８     │      １４４．８      │
└─────────┴──────────┴───────────┘
前述の説明では、この発明による積層鉄心が適用される回転電気機械用回転子はインナーロータ形であるとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、アウターロータ形であってもよい。また、前述の説明では、この発明による積層鉄心の２個のハーフ積層鉄心部（ハーフ積層鉄心部１１Ａ〜１１Ｈ，１９Ａ，１９Ｂ）は、回転子鉄心板の積層方向の端面で互いに当接されるとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、エアダクトなどを介して互いに対峙される場合であってもよい。さらにまた、前述の説明では、図９に示したα枚の回転子鉄心板８を１枚毎に互いに１８０度ずらして組み合わせることで作製される積層鉄心９Ｂは、式（２−１）〜（２−４）で示したところにより、軸受７２Ａ，７２Ｂに作用する力Ｆａ，Ｆｂが発生し、積層鉄心９Ｂおよびこれ等を用いる回転電気機械に振動が発生するなどの問題を引き起こすと説明したが、α枚の回転子鉄心板８の使用枚数を４Ｎ（Ｎは１以上の自然数）枚に設定すれば、この発明の「課題を解決するための手段」の項の第（１）項に従う構成とすることができるので、この場合には軸受７２Ａ，７２Ｂに作用する力Ｆａ，Ｆｂを、理論的に零にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態の一例による回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。
【図２】この発明の実施の形態の異なる例による回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。
【図３】この発明の実施の形態の異なる例による回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態の異なる例による回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態のさらに異なる例による回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。
【図６】図５に示す積層鉄心の回転子鉄心板の積層方法の一例を説明する説明図である。
【図７】図６におけるＰ矢視図である。
【図８】従来の一例の回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。
【図９】従来の異なる例の回転電気機械用回転子の積層鉄心の概略構成およびこれに発生する不釣合モーメントが引き起こす作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１      積層鉄心
１４     鉄心板積層ブロック
１５    鉄心板積層ブロック
１９Ａ  ハーフ積層鉄心部
１９Ｂ  ハーフ積層鉄心部
７１    回転軸
７２Ａ  軸受
７２Ｂ  軸受
８    回転子鉄心板
【図１】
2005312150.tif 000003
【図２】
2005312150.tif 000004
【図３】
2005312150.tif 000005
【図４】
2005312150.tif 000006
【図５】
2005312150.tif 000007
【図６】
2005312150.tif 000008
【図７】
2005312150.tif 000009
【図８】
2005312150.tif 000010
【図９】
2005312150.tif 000011