(57)【要約】【課題】渦電流損が小さく、溶接やモールドを必要とせず、接合部における機械的強度と合体精度を確保した固定子を提供する。【解決手段】集中巻線を施した分割積層鉄心を環状に配置して接合する固定子において、継鉄部１４ａの接合部１３で対向する凹部１４ｂを有する分割鉄心１４を接着積層した分割積層鉄心１２と、分割積層鉄心１２を環状に配置したときに対向する凹部１４ｂで形成された空隙部１６に嵌合する針状部材１７とを備え、凹部１４ｂの開口部１４ｃは内部より狭く設定され、空隙部１６に針状部材１７を嵌合することで、分割積層鉄心１２の接合部１３が分離しようとする力を拘束保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集中巻線を施した分割積層鉄心を環状に配置して接合する固定子において、接合部で対向する凹部を有する分割鉄心を接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部の開口部は内部より狭く設定され、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持することを特徴とする固定子。
【請求項２】
集中巻線を施した分割積層鉄心を環状に配置して接合する固定子において、分割鉄心の接合部にラジアル方向の移動を規制する凹凸係合部を設け、その凹凸係合部に凹部を対向するように設けて接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部は針状部材を嵌合したとき円周方向に負荷となる位置に設け、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持することを特徴とする固定子。
【請求項３】
集中巻線を施した分割積層鉄心を環状に配置して接合する固定子において、分割鉄心の接合部に円周方向の移動を規制する略Ｎ字係合部を設け、その略N字係合部に凹部を対向するように設けて接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部は針状部材を嵌合したときラジアル方向に負荷となる位置に設け、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持することを特徴とする固定子。
【請求項４】
接合部に凹部を有する分割鉄心Ａを接着積層した分割積層鉄心Ａと、前記凹部を外周まで切除した切欠部を有する分割鉄心Ｂを接着積層した分割積層鉄心Ｂと、分割積層鉄心Ａを環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、分割積層鉄心Ａと分割積層鉄心Ｂとを交互に配置した分割積層鉄心に集中巻線を施し、環状に配置したとき、前記分割積層鉄心Ｂの外周に設けた切欠部から前記分割積層鉄心Ａの空隙部に針状部材を嵌合することで、分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層鉄心に起因する渦電流損を低減した接着積層鉄心の分割接合部における締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型で高効率のモータが要望されており、極歯単位に分割積層した分割鉄心に集中巻線することでスロット巻線の占積率を高め、巻線端部の省スペース化を図った小型高効率のモータが主流となっている。
【０００３】
一方、この分割鉄心を積層固定する工法として、内外周面を積層方向にレーザー溶接する工法と、積層方向に半抜きした凸部と凹部とを嵌合して上下のコアを連結するパックコア方式と呼ばれる工法が知られている。
【０００４】
レーザー溶接する工法では、特にマグネット対向面で渦電流損が発生するため、積層鉄心を樹脂成形する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。一方、パックコア方式も半抜きした凹凸部の嵌合部において、渦電流損が発生する。
【０００５】
これらの渦電流損を低減するため、近年、プレス加工等の加工後に加圧・加熱（加熱圧着）により接着して用いられる接着鉄芯用電磁鋼板が注目されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３３３３８８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６２７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、接着工法で得られた積層鉄心を環状に接合して固定子を形成する際に、分割面である接合部を溶接することが困難な点である。すなわち、接着工法によって得られた分割積層鉄心の外周接合部を溶接すると、溶接熱で有機物である接着剤が焦げて炭化物が発生する。この炭化物は、固定子の溶接強度にばらつきを生じさせる。
【０００７】
また、複数の接合部を順次溶接する際に、既に溶接された接合部と未だ溶接されていない接合部との間に拘束のアンバランスが生じ、結果として未だ溶接されていない接合部に隙間が生じ、隣り合う分割積層鉄心間が溶け合わず、溶接不良や隙間の発生による磁気抵抗が大きくなるなど、問題があった。
【０００８】
一方、溶接を用いないで接合する方法、例えば、接合部を鍵と鍵穴状の構成にすると組立上、全ての積層鉄心は上下方向に移動させて組立てる制約が発生し、積層破断面を考慮すると全ての接合部にわずかな隙間を設ける必要があり、磁気抵抗が大きくなる。また、この接合方法では、積層鉄心間の連結は可能であるが固定子としての保形ができないため、モールド樹脂で固定する必要があった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、渦電流損が小さく、溶接やモールドを必要とせず、接合部における機械的強度と合体精度を確保した固定子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、集中巻線を施した分割積層鉄心を環状に配置して
接合する固定子において、接合部で対向する凹部を有する分割鉄心を接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部の開口部は内部より狭く設定され、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持することを特徴とする固定子である。
【００１１】
また、分割鉄心の接合部にラジアル方向の移動を規制する凹凸係合部を設け、その凹凸係合部に凹部を対向するように設けて接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部は針状部材を嵌合したとき円周方向に負荷となる位置に設け、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持する。
【００１２】
また、分割鉄心の接合部に円周方向の移動を規制する略Ｎ字係合部を設け、その略N字係合部に凹部を対向するように設けて接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部は針状部材を嵌合したときラジアル方向に負荷となる位置に設け、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持する。
【００１３】
さらに、接合部に凹部を有する分割鉄心Ａを接着積層した分割積層鉄心Ａと、前記凹部を外周まで切除した切欠部を有する分割鉄心Ｂを接着積層した分割積層鉄心Ｂと、分割積層鉄心Ａを環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、分割積層鉄心Ａと分割積層鉄心Ｂとを交互に配置した分割積層鉄心に集中巻線を施し、環状に配置したとき、前記分割積層鉄心Ｂの外周に設けた切欠部から前記分割積層鉄心Ａの空隙部に針状部材を嵌合することで、分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持する固定子である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の固定子によれば、接合部に設けた空隙部に針状部材を嵌合することで、接合部が円周方向とラジアル方向に分離しようとする力を拘束保持した固定子が得られる。また、環状配置の際に上下方向に移動させる必要がなく、ラジアル方向の移動のみで環状配置が可能となり組立作業が容易となる。さらに、溶接熱による熱歪みがないため、固定子の分割精度および真円精度を確保できる。
【００１５】
また、接合部の形状に応じて特定方向に分離しようとする力を拘束する位置に凹部を設けることで、針状部材を丸ピンで構成することができる。
【００１６】
さらに、積層方向の積厚寸法が大きく針状部材の連続的な嵌合が困難なとき、分割積層鉄心の外周に設けた切欠部から針状部材を複数段に分けて嵌合するため、締結力の分散化により固定子接合部の合体精度を確保することができる。
【００１７】
したがって、溶接やモールドを必要とせず渦電流損が小さく、締結力と合体精度を確保した固定子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
分割鉄心の接合部にラジアル方向の移動を規制する凹凸係合部を設け、その凹凸係合部に凹部を対向するように設けて接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部
は針状部材を嵌合したとき円周方向に負荷となる位置に設け、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持する。また、積層方向の寸法が大きいとき、接合部に凹部を有する分割鉄心Ａを接着積層した分割積層鉄心Ａと、前記凹部を外周まで切除した切欠部を有する分割鉄心Ｂを接着積層した分割積層鉄心Ｂと、分割積層鉄心Ａを環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、分割積層鉄心Ａと分割積層鉄心Ｂとを交互に配置した分割積層鉄心に集中巻線を施し、環状に配置したとき、前記分割積層鉄心Ｂの外周に設けた切欠部から前記分割積層鉄心Ａの空隙部に針状部材を嵌合することで、分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持するようにしてもよい。
【実施例１】
【００１９】
実施例１は、分割鉄心の接合部両端に凹部を設けたもので、全ての接合形状に適応できるように、凹部の開口部は内部より狭く設定する。このため、接合部において凹部が対向して形成される空隙部は中央がくびれた瓢箪形状となり、針状部材の断面も空隙部と同形状にする。
【００２０】
図１において、１１は固定子、１２は分割積層鉄心、１３は分割面で構成した接合部、１４は分割鉄心、１５は巻線、１６は空隙部、１７は針状部材である。
【００２１】
実施例１の分割積層鉄心１２は、固定子鉄心の継鉄部１４ａを円周方向に１２分割した分割鉄心１４を所定枚数だけ接着工法で積層して構成される。分割鉄心１４の継鉄部１４ａ両端には凹部１４ｂを設けており、この凹部１４ｂの開口部１４ｃは、内部より小さく設定する。
【００２２】
この分割積層鉄心１２のスロット内壁を包み込むように絶縁処理を施したあと、マグネットワイヤを集中巻回した巻線１５を有する分割積層鉄心１２を１２個環状配置すると、接合部１３において凹部１４ｂ同士が対向して瓢箪状の空隙部１６が１２個形成される。この空隙部１６の全てに空隙部１６と同形の断面形状をした針状部材１７を嵌合させることで円周方向とラジアル方向に拘束され、分割積層鉄心１２の接合部１３が密着保持した固定子１１となる。また、接合部１３の延長線が固定子１１の中心を通るようにを設定することで、分割精度の再現性が高くなり真円精度の高い固定子が得られる。
【００２３】
このように、分割積層鉄心を接着工法で構成するため渦電流損を小さくすることができ、また、接合部を溶接しないため熱変形がなく、接合部における分割精度と締結力を保持した固定子が得られる。
【００２４】
また、分割積層鉄心１２を環状配置するとき、固定子内径面を基準とする治具（図示せず）にラジアル方向から分割積層鉄心１２を装着する。分割積層鉄心１２の底面も治具で受けるため、外周面を拘束した状態で針状部材１７を空隙部１６の真上から嵌合する。
【００２５】
なお、１２分割した分割鉄心で説明したが分割数に特段の限定はない。また、分割空隙部を構成する凹部の位置は、継鉄部における磁気損失を最小限にするために、インナーロータ型の固定子では外周付近に配置し、空隙部および針状部材の断面積は固定子を機械的に拘束保持する最小限のものでも良い。さらに、針状部材の長さ寸法は、必ずしも積層鉄心と同一長さである必要はなく、後述する実施例４に示すように複数段に分けて嵌合してもよい。
【実施例２】
【００２６】
実施例１の針状部材は、円周方向とラジアル方向に分離しようとする両方の力を同時に拘束できる反面、中央がくびれた瓢箪形状にする必要があり、加工性と入手性に難点があ
る。これに対して、実施例２は丸ピンなど入手性の容易な針状部材を適用可能にしたものである。
【００２７】
図２において、実施例１と異なる分割鉄心の分割形状（接合部形状）、凹部を設ける位置を中心に説明する。それ以外の分割積層鉄心を絶縁処理し、集中巻回のあと環状に配置し、隣り合う凹部にて形成された空隙部に針状部材を嵌合させる点は実施例１と同一であり、詳細な説明は省略する。
【００２８】
まず、分割鉄心２４について説明する。継鉄部２４ａで分割した分割鉄心２４の接合部２３の途中に設ける凹凸係合部２４ｃは、片方の継鉄部２４ａに凹部、反対側の継鉄部２４ａに凸部を設けて、環状配置したとき凹部と凸部の凹凸係合によりラジアル方向の移動が規制される。さらに、凹凸係合部２４ｃの円周方向に負荷となる位置に凹部２４ｂを設ける。この凹部２４ｂ同士が対向して形成される空隙部２６が円形となるように凹部２４ｂの形状は半円形にする。
【００２９】
より具体的には、凹凸係合部２４ｃには円周方向に直線部を設け、この直線部上に凹部２４ｂを設ければよく、凹凸係合部２４ｃの全体形状は、この制約を満足すればよく、空隙部２６の形状も円形に限らず四角形でもよく、いずれも針状部材の加工性、入手性が容易となりコストを低減できる。
【００３０】
なお、実施例１と同様に継鉄部２４ａにおける磁気損失を最小限にするため、凹凸係合部２４ｃおよび凹部２４ｂは外周付近に設ける方がよい。また、図３に示すように針状部材の嵌合によってラジアル方向の塑性変形を防止するように、継鉄部２４ａの両端にそれぞれ凹凸部２４ｄを設けて係合させてもよい。
【実施例３】
【００３１】
実施例２が分割接合部に設けた凹凸係合部によってラジアル方向の移動を規制したのに対して、実施例３では、分割面である接合部に略Ｎ字係合部を設けて円周方向の移動を規制したものである。
【００３２】
接合部の形状、凹部を設ける位置以外（接着工法による分割積層鉄心、分割積層鉄心に絶縁処理を施し集中巻回して環状配置する点）は、実施例１と同様であり説明を省略する。
【００３３】
図４を用いて説明する。実施例３の分割鉄心３４は、継鉄部３４ａの内周と外周の間に略Ｎ字係合部３４ｃを設けて略放射状に分割しており、環状配置したとき略Ｎ字係合部３４ｃによって円周方向の移動が規制される。具体的には、内周側の分割面は固定子の中心を通るように設定するが、外周側の分割面は固定子の中心を通るように設定する必要はなく、環状配置が容易な形状に設定する。
【００３４】
そして、略Ｎ字係合部３４ｃの外周方向に向かう接合部３３上に凹部３４ｂを設け、集中巻回した分割積層鉄心を環状配置したとき、凹部３４ｂで形成される円形の空隙部３６に針状部材３７を嵌合する。
【００３５】
ところが、この略Ｎ字係合のままでは、ラジアル方向の特に中心を通る分割面以外で構成される略Ｖ字方向の範囲に移動可能であり、針状部材３７の嵌合では接合部３３が分離する可能性がある。
【００３６】
そこで、凹部３４ｂを設ける外周付近の接合部３３を図４に示すように、片方の継鉄部３４ａに設ける凹部３４ｂを半円より大きく設けてラジアル方向に負荷となるように設定
する。さらに、ラジアル方向からの環状配置を容易にするため接合部３３の外周付近には隙間を設けている。
【００３７】
このように接合部３３上に略Ｎ字係合部３４ｃを設けて円周方向の移動を規制し、その略Ｎ字係合部３４ｃ上に設けた凹部３４ｂで円形の空隙部３６を構成し、円形の針状部材３７を嵌合させることで、接合部３３が円周方向とラジアル方向に分離しようとする力を拘束保持することができる。
【実施例４】
【００３８】
実施例１から実施例３は分割積層鉄心の積厚寸法が小さい固定子に有効であるが、積厚寸法が大きくなると、空隙部に針状部材を嵌合するのが困難となる。そこで、実施例４は積厚寸法が大きい固定子にも適用できるように、２種類の分割鉄心を用いる。
【００３９】
図５を用いて２種類の分割鉄心および分割積層鉄心について説明する。まず、実施例４の分割鉄心Ａは、実施例２の分割鉄心２４と同じである。実施例４の分割積層鉄心Ａは、実施例２の分割積層鉄心２２と積厚寸法が異なるだけで、説明を省略する。分割鉄心Ｂ４４は、上述の分割鉄心２４の凹凸係合部２４ｃ上に設けた凹部２４ｂを外周まで切除した切欠部４４ｄを設けたもので、所定枚数を接着工法で積層して分割積層鉄心Ｂを構成する。  分割積層鉄心４２は、２つの分割積層鉄心Ａと１つの分割積層鉄心Ｂを積層方向に交互に接着配置したものである。
【００４０】
実施例１と同様に分割積層鉄心４２のスロット内壁を包み込むように絶縁処理を施し、集中巻回する。巻線を施した分割積層鉄心４２を環状に配置して接合部４３を密着させると、図６に示すように、固定子４１の各接合部４３の外周には、切欠部４４ｄにより構成された１つの切欠凹部４８が形成される。この切欠凹部４８から分割積層鉄心Ａの凹部２４ｂで形成された空隙部２６に針状部材４７を嵌合する。最上部の空隙部２６には実施例１と同様に真上から針状部材４７を嵌合する。
【００４１】
なお、分割積層鉄心Ｂの段数は、分割積層鉄心４２の積層方向の寸法に応じて針状部材４７による拘束力を考慮して決定すればよく、嵌合個所が分散されるため、固定子の接合部における合体精度と締結力を確保できる。また、針状部材４７を短くできるため嵌合時の変形がなく嵌合作業が容易となる。
【００４２】
このように本発明によれば、接着工法で積層するため渦電流損が小さく、接合部を溶接しないため熱変形がなく、接合部に形成した空隙部に針状部材を嵌合するため、合体精度と締結力を確保した固定子が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の固定子は、接着方式の分割積層鉄心に最適であり、インナーロータ型固定子などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１の固定子における要部説明図
【図２】本発明の実施例２の固定子における要部説明図
【図３】本発明の実施例２の固定子における他の説明図
【図４】本発明の実施例３の固定子における要部説明図
【図５】本発明の実施例４の分割積層鉄心における要部説明図
【図６】本発明の実施例４の固定子における針状部材嵌合の説明図
【符号の説明】
【００４５】
１１，４１  固定子
１２，２２，３２，４２  分割積層鉄心
１３，２３，３３，４３  接合部
１４，２４，３４，４４  分割鉄心
１４ａ，２４ａ，３４ａ  継鉄部
１４ｂ，２４ｂ，３４ｂ  凹部
１４ｃ  開口部
１５  巻線
１６，２６，３６  空隙部
１７，２７，３７，４７  針状部材
２４ｃ  凹凸係合部
２４ｄ  凹凸部
３４ｃ  略Ｎ字係号部
４４ｄ  切欠部
４８  切欠凹部
【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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