(57)【要約】      （修正有）【課題】多くの材料の無駄を回避し、鉄心の製造コストを低減させる鉄心及びその組立方法を提供する。【解決手段】モータや発電器などの回転電気機械用の鉄心を組み立てる方法であって、鉄心板の外周、内周の一方側に沿ったコイルスロットと、他方側に沿った溶接リセスと、端面に設けられた位置決め用貫通穴とを形成するステップと、複数のアーチ形鉄心板を重ねて、所定厚さの積層ユニットを形成するステップと、各積層ユニットで環状部材を形成するステップと、少なくとも３層の環状部材を重ねて、１つの環状部材の隣接した積層ユニット間の突き合わせ接合部が別の環状部材の積層ユニット間の突き合わせ接合部から一定角度だけずれるようにして重ねるステップと、上記複数の環状部材内で垂直方向に整合した貫通穴内に締め付けねじボルトを挿入して、上記複数の環状部材を互いにしっかり締め付けるようにするステップとを含む方法。【選択図】図３
2007116886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心（１）の組み立て方法であって、
ステップ１：外側及び内側の円弧の両方が一定の半径を有する複数のアーチ形鉄心板（２０）であって、外周及び内周の一方側に沿った複数のコイルスロット（２１）と、外周及び内周の他方側に沿った複数の溶接リセス（２２）と、それぞれ端面の固定点に設けられた複数の貫通穴（２３）とを有する、前記アーチ形鉄心板を複数設けるステップと、
ステップ２：前記複数のアーチ形鉄心板（２０）を重ねて、所定厚さの積層ユニット（１０ａ）を形成するステップと、
ステップ３：前記各積層ユニット（１０ａ）の側部を同一群の隣接した前記積層ユニット（１０ａ）の側部と突き合わせることにより、同一群と定義されている幾つかの前記積層ユニット（１０ａ）で環状部材を形成するステップと、
ステップ４：複数の前記環状部材（１０）を重ねて、１つの前記環状部材（１０）の隣接した前記積層ユニット（１０ａ）の端部間の各突き合わせ接合部（Ｊ）が、重なり構造の隣接層の別の前記環状部材（１０）の隣接した前記積層ユニット（１０ａ）の端部間の対応の突き合わせ接合部（Ｊ）から一定角度だけずれるようにして重なり構造を形成するステップと、
ステップ５：それぞれ重なり構造の前記各環状部材（１０）内で垂直方向に整合した対応の貫通穴（２３）内に締め付けボルトを挿入して、それにより、前記重なり構造の環状部材（１０）を互いにしっかり締め付けるようにするステップと、
ステップ６：環状部材（１０）の前記重なり構造の形成後、各環状部材（１０）の溶接リセス（２２）によってこのように形成された線に沿って溶接して、一体型の鉄心を形成できるようにするステップと、
を有することを特徴とする鉄心（１）の組み立て方法。
【請求項２】
前記各環状部材（１０）は、少なくとも３つの積層ユニット（１０ａ）によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の鉄心（１）の組み立て方法。
【請求項３】
前記各アーチ形鉄心板（２０）は、１２０°の扇形部材であることを特徴とする請求項２に記載の鉄心（１）の組み立て方法。
【請求項４】
前記各アーチ形鉄心板（２０）は、少なくとも３つの位置決め用の前記貫通穴（２３）を有することを特徴とする請求項３に記載の鉄心（１）の組み立て方法。
【請求項５】
前記各アーチ形鉄心板（２０）は２つの遠位側部（２０ｃ）を有し、その各々は、それぞれの隣接貫通穴（２３）の中心線に対して２０°の角度をなすことを特徴とする請求項４に記載の鉄心（１）の組み立て方法。
【請求項６】
前記各アーチ形鉄心板（２０）の前記貫通穴（２３）は、互いに４０°の間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項５に記載の鉄心（１）の組み立て方法。
【請求項７】
前記各アーチ形鉄心板（２０）の各溶接リセス（２２）は、対応する前記貫通穴（２３）の中心線（Ｌ）に沿ってその前記貫通穴（２３）と整合していることを特徴とする請求項６に記載の鉄心（１）の組み立て方法。
【請求項８】
１つの前記環状部材（１０）の隣接した積層ユニット（１０ａ）間の突き合わせ接合部（Ｊ）は、同一の重なり構造の近接層の別の環状部材（１０）の隣接した積層ユニット（１０ａ）間の突き合わせ接合部（Ｊ）から４０°だけずれていることを特徴とする請求項６に記載の鉄心（１）の組み立て方法。
【請求項９】
前記各アーチ形鉄心板（２０）のコイルスロット（２１）は、それぞれのアーチ形鉄心板（２０）の外径縁部領域に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の鉄心（１）の組み立て方法。
【請求項１０】
前記各アーチ形鉄心板（２０）のコイルスロット（２１）は、それぞれのアーチ形鉄心板（２０）の内径縁部領域に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の鉄心（１）の組み立て方法。
【請求項１１】
回転電気機械用の鉄心（１）であって、
（ａ）該鉄心（１）は、垂直方向に重なる複数の環状部材（１０）を備え、前記各環状部材（１０）は、複数の積層ユニット（１０ａ）を互いに端と端を突き合わせた関係を有し、それにより隣接した積層ユニット（１０ａ）間に突き合わせ接合部（Ｊ）を形成しており、該突き合わせ接合部（Ｊ）はそれぞれ、重なり構造の近接層の別の環状部材（１０）の隣接した積層ユニット（１０ａ）間の対応する突き合わせ接合部（Ｊ）から一定角度だけずれており、
（ｂ）前記積層ユニット（１０ａ）の各々は、所定の厚さを生じるように互いに重ね合わされた複数のアーチ形鉄心板（２０）によって形成されており、
（ｃ）前記各アーチ形鉄心板（２０）は、内径縁部（２０ａ）と、外径縁部領域（２０ｂ）と、前記内径縁部領域（２０ａ）及び前記外径縁部領域（２０ｂ）の一方側に沿って配置された複数のコイルスロット（２１）と、前記内径縁部領域（２０ａ）及び前記外径縁部領域（２０ｂ）の他方側に沿って配置された複数の溶接リセス（２２）と、前記鉄心板（２０）の端面上の固定点に設けられた複数の位置決め用貫通穴（２３）とを有しており、さらに、
（ｄ）前記複数の環状部材（１０）の重なり構造は、複数の締め付けボルトを前記貫通穴（２３）に挿入して、前記複数の環状部材（１０）を互いに締め付けること、または各アーチ形鉄心板（２０）の溶接リセス（２２）によって形成される溶接線に沿って一体型の鉄心（１）を形成できるようにする溶接、のいずれか一方によって固定されること、
を特徴とする回転電気機械用の鉄心。
【請求項１２】
各前記アーチ形鉄心板（２０）は１２０°の扇形部材であることを特徴とする請求項１１に記載の鉄心。
【請求項１３】
各前記アーチ形鉄心板（２０）は少なくとも３つの位置決め用貫通穴（２３）を有することを特徴とする請求項１２に記載の鉄心。
【請求項１４】
各前記アーチ形鉄心板（２０）は２つの遠位側部（２０ｃ）を有し、その各々はそれぞれの隣接貫通穴（２３）の中心線に対して２０°の角度をなすことを特徴とする請求項１３に記載の鉄心。
【請求項１５】
各前記アーチ形鉄心板（２０）の貫通穴（２３）は、互いに４０°の間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の鉄心。
【請求項１６】
各前記アーチ形鉄心板（２０）の各溶接リセス（２２）は、対応する貫通穴（２３）の中心線（Ｌ）に沿ってその貫通穴（２３）と整合していることを特徴とする請求項１５に記載の鉄心。
【請求項１７】
１つの前記環状部材（１０）の突き合わせ接合部（Ｊ）は、重なり構造の近接層の別の隣接した環状部材（１０）から４０°だけずれていることを特徴とする請求項１５に記載の鉄心。
【請求項１８】
各前記アーチ形鉄心板（２０）のコイルスロット（２１）は、それぞれのアーチ形鉄心板（２０）の外径縁部領域（２０ｂ）に沿って離間配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の鉄心。
【請求項１９】
各前記アーチ形鉄心板（２０）のコイルスロット（２１）は、それぞれのアーチ形鉄心板（２０）の内径縁部領域（２０ａ）に沿って離間配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の鉄心。
【請求項２０】
ステータ、内部ロータ及び外部ロータのうちの１つに使用されることを特徴とする請求項１１に記載の鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電気機械用の鉄心及びその組み立て方法に関し、特に複数の環状部材によって形成された鉄心であって、環状部材の各々が互いに突き合わせた幾つかの積層ユニットを含み、各積層ユニットが複数の鉄心板を重ねることによって形成されていることを特徴とする回転電気機械用の鉄心及びその組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図７に示されているように、ステータ、外部ロータまたは内部ロータなどの回転電気機械用の鉄心は、積層状に配置された複数の環状ケイ素鋼板（図７に参照記号［３］によって表示）からなる。環状ケイ素鋼板は、平形ケイ素鋼板から打ち抜かれる。そのような環状ケイ素鋼板の製造は、多くのケイ素鋼板を無駄にしているという問題がある（図７に参照記号［１］及び［２］で表示された網掛け領域を参照）。さらに詳しく述べると、大規模な外部ロータを作製するとき、ケイ素鋼材料の約半分が無駄になり、結果的に製造コストが高くなっている。
【０００３】
図８及び図９は、台湾特許第１２３４９１７号に従った別の鉄心構造を示し、これは、上記廃棄材料の問題をなくすように構成されている。本構成によれば、鉄心（１'）は、半径方向に互いに結合された複数の鉄心部材（２'）を有する。各鉄心部材（２'）は、複数の第１板状鉄心構成部品（６'）と、複数の第２板状鉄心構成部品（１０'）とを有する。各第１板状鉄心構成部品（６'）は、扇形部分（３'）を一端部に有し、所定形状のベース（５'）を他端部に有する。各第２板状鉄心構成部品（１０'）は、扇形部分（３'）を一端部に有し、ヨーク（８'）を形成する結合部分（９'）を他端部に有する。結合部分（９'）は貫通穴（７'）を有する。鉄心部材（２'）の第１板状鉄心構成部品（６'）及び第２板状鉄心構成部品（１０'）は、１つの鉄心部材（２'）の第２板状鉄心構成部品（１０'）の結合部分（９'）が、別の鉄心部材（２'）の第１板状鉄心構成部品（６'）のベース（５'）に突き合わせられ、かつ鉄心部材（２'）の結合部分（９'）が積層状に並べられ、それぞれの貫通穴（７'）が一直線に並ぶようにして配置される。
【０００４】
複数の鉄心部材を半径方向に互いに結合することによって形成される上記鉄心は、廃棄材料スクラップを減少させることに役立つものである。しかしながら、第１及び第２の板状鉄心構成部品の高い精密さが要求されるため、関連の製造装置の精密度も重要であり、比較的高い技術レベルが必要とされる。
【０００５】
【特許文献１】台湾特許第１２３４９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、これらの状況を考慮して達成されたものである。本発明の主たる目的は、多くの材料の無駄を回避し、かつ鉄心の製造コストを低減させる鉄心及びその組み立て方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記及び他の目的を達成するために、鉄心組み立て方法は、
外側及び内側の円弧の両方が一定の半径を有する複数のアーチ形鉄心板であって、鉄心板の外周及び内周の一方側に沿った複数のコイル（ワイヤ）スロットと、鉄心板の外周及び内周の他方側に沿った複数の溶接リセスと、端面に設けられた複数の位置決め用貫通穴とを有するアーチ形鉄心板を複数設けるステップと、
アーチ形鉄心板を重ねて、所定厚さの積層ユニットを形成するステップと、
各積層ユニットの側部を同一群の隣接した積層ユニットの側部と突き合わせることにより、同一群と定義されている幾つかの積層ユニットで環状部材を形成するステップと、
複数の上記環状部材を重ねて、１つの環状部材の積層ユニット間の突き合わせ接合部が、重なり構造の上層または下層の隣接環状部材の積層ユニット間の突き合わせ接合部から一定角度だけずれるようにして重ねるステップと、
上記複数の環状部材内で垂直方向に整合した位置決め用貫通穴内に締め付けねじボルトを挿入して、上記複数の環状部材を互いにしっかり締め付けるようにするステップと、
別法として、各鉄心板の溶接リセスによって形成された線に沿って溶接して、一体型の鉄心を形成できるようにするステップと、
を有することを特徴としている。
【０００８】
具体的には、本発明に従った鉄心は、１２０°の扇形部材であり、これにより、ケイ素鋼板上に打ち抜き処理で最小限の廃棄スクラップしか発生しない最適なレイアウトを達成できるようになり、原材料を最適に使用することができる。さらに、１つの環状部材の積層ユニット間の突き合わせ接合部Ｊは等間隔に配置され、かつ別の隣接した環状部材の積層ユニット間の突き合わせ接合部Ｊから４０°だけずれている。接合部のずれが存在しても、位置決め用貫通穴は、隣接した環状部材の層と垂直方向に整合することができ、それにより、締め付けボルトを穴に挿通して固定を行うことができる。さらに、各アーチ形鉄心板上の溶接リセスによって形成される溶接リセス線に沿ってＴＩＧ溶接が行われる。このように、本発明によって製造された鉄心は、材料を節約するだけでなく、十分な強度も有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明における鉄心用のアーチ形鉄心板の概略的な平面図である。図２は、本発明における１つのケイ素鋼板から形成される３つのアーチ形鉄心板を示す概略図である。図３は、本発明における構成された鉄心の分解図である。図４は、図３に示されている鉄心の組み立て斜視図である。図５は、本発明における鉄心の概略図を示し、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ部分の拡大図である。図６は、本発明に従ったケイ素鋼板の廃棄材料部分を示す概略図である。図７は、従来技術におけるケイ素鋼板の廃棄材料部分を示す概略図である。図８は、従来技術における別の鉄心構造の斜視図である。図９は、図８に示された鉄心の分解図である。
【００１０】
本発明は、ステータ、外部ロータまたは内部ロータなどの回転電気機械用の鉄心に関する。本発明の趣旨及び特徴を好適な実施形態によって説明する。しかしながら、以下に記載する実施形態は、本発明を説明することを目的とするためのものであって、これに限定する目的はないことを理解すべきである。
【実施例１】
【００１１】
図１〜図４を参照すると、本発明における鉄心１の組み立て方法は、
ステップ１：外側及び内側の円弧の両方が一定の半径を有する複数のアーチ形鉄心板２０であって、鋼板原材料から打ち抜かれ（図１参照）、鉄心板の外周に沿って離間配置された複数のコイル（ワイヤ）スロット２１と、内周縁部に沿って離間配置された複数の溶接リセス２２と、それぞれ溶接リセス２２に対応して配置された複数の位置決め用貫通穴２３とを有する、アーチ形鉄心板２０を複数設けるステップを含む。図２に示されているように、このタイプの鉄心板は通常、従来型打ち抜き装置による連続打ち抜き処理によって製造される。さらに、
ステップ２：複数のアーチ形鉄心板２０を重ねて、所定厚さの積層ユニット１０ａを形成するステップと、
ステップ３：各積層ユニット１０ａの側部を同一群の隣接した積層ユニット１０ａの端部と突き合わせることにより、同一群と定義されている幾つかの積層ユニット１０ａで環状部材１０を形成するステップ（図３参照）と、
ステップ４：複数の上記環状部材１０を重ねて、１つの環状部材１０の突き合わせ接合部Ｊが重なり構造の近接層の別の環状部材１０の突き合わせ接合部Ｊから一定角度だけずれるようにして重ねるステップと、
ステップ５：上記複数の環状部材１０の各々を通って垂直方向に整合した位置決め用貫通穴２３内に締め付けボルト（図示せず）を挿入して、（図４に示されているように）複数の環状部材１０を互いにしっかり締め付けるようにするステップと、
ステップ６：あるいは、各環状部材１０の溶接リセス２２によって形成された線に沿って溶接して、一体型の鉄心を形成できるようにするステップと、
を有することを特徴とする。
【００１２】
図１及び図５を参照すると、各環状部材１０は、少なくとも３つの積層ユニット１０ａの側部の端と端を突き合わせることによって形成される。好ましくは、各環状部材１０は、鉄心板２０の重ね合わせによって作られた３つの積層ユニット１０ａから形成される。本実施形態によれば、各環状部材１０は、鉄心板２０の重ね合わせによって作られた３つの積層ユニット１０ａから形成され、すなわち各鉄心板２０は１２０°の扇形部材である。この設計は、鋼板原材料を最適に利用し、その結果として（図２に示されているように）材料消費量を減少させる。さらに、コイルスロット２１は、鉄心板２０の外径縁部領域２０ｂまたは内径縁部領域２０ａに沿って配置することができ、それは、鉄心の設計、すなわち、ステータ、外部ロータまたは内部ロータによって決定される。さらに、各鉄心板２０は、少なくとも３つの位置決め用貫通穴２３を有する。本実施形態によれば、各鉄心板２０は、互いに４０°の間隔をおいた３つの位置決め用貫通穴２３を有する。各貫通穴２３の中心線Ｌは、対応の溶接リセス２３の中心と一致している。
【００１３】
さらに、１つの環状部材１０の２つの隣接した積層ユニット１０ａ間の突き合わせ接合部Ｊは、重なり構造の異なる層の上に配置される別の環状部材１０の２つの隣接した積層ユニット１０ａ間の突き合わせ接合部Ｊから４０°だけずれており、そのずれは、２つの位置決め用貫通穴２３のピッチに等しい。したがって、１つの環状部材１０の２つの隣接した積層ユニット１０ａ間の突き合わせ接合部Ｊは等間隔に配置され、かつ別の環状部材１０の２つの隣接した積層ユニット１０ａ間の突き合わせ接合部Ｊからずれている。環状部材１０を積層状に配置した後、それぞれ垂直方向に整合している位置決め用貫通穴２３にねじボルトを挿入することができる。別法として、溶接リセス２２はそれぞれ、ＴＩＧ溶接によって垂直方向に互いに溶接される。この場合、位置決めピン（図示せず）を位置決め用貫通穴に挿入し、溶接の完了後に貫通穴から抜き取ることができる。この鉄心組み立て方法は、材料の消費量を節約しかつ高い構造強度を確実に与える。
【００１４】
材料の消費量の節約における本発明の利点は、図６を従来技術の図７と比較することによって十分に理解されるであろう。図６は、本発明の技術（Ｂ）を示し、網掛け領域がスクラップ材料を表す。図７は、従来技術（Ａ）を示し、網掛け領域がスクラップ材料を表す。本発明に従って作られた外径φ５２０及び内径φ３００の鉄心を、従来技術に従って作られた外径φ５２０及び内径φ３００の鉄心と比較すると以下の通りである。
（Ａ）ケイ素鋼板材料の面積：[１]２８０９００、
φ５２０の面積：[３]２１２３７１．６６、
φ３００の面積：[２]７０６８５．８３、
スクラップ：[１]−[３]＋[２]＝１３９２１４．１７、
スクラップ率＝スクラップ／総面積
＝１３９２１４．１７／２８０９００＝約４９．５％
（Ｂ）ケイ素鋼板材料の面積：[５]２３２６７２．７６、
アーチ形鉄心板の面積：[６]４７２２８．１６×３＝１４１６８５．８３、
スクラップ：[５]−[６]＝９０９８６．９３、
スクラップ率＝スクラップ／総面積
＝９０９８６．９３／２３２６７２．７６＝約３９．１％
上記計算によれば、従来技術設計（Ａ）のスクラップ率は、本発明（Ｂ）より約１０．４％高い。
【００１５】
説明のために本発明の特定の実施形態を詳細に記載してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない限り、さまざまな変更及び改善を加えることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲以外によっては制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明における鉄心用のアーチ形鉄心板の概略的な平面図である。
【図２】図２は、本発明における１つのケイ素鋼板から形成される３つのアーチ形鉄心板を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明における構成された鉄心の分解図である。
【図４】図４は、図３に示されている鉄心の組み立て斜視図である。
【図５】図５は、本発明における鉄心の概略図を示し、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ部分の拡大図である。
【図６】図６は、本発明に従ったケイ素鋼板の廃棄材料部分を示す概略図である。
【図７】図７は、従来技術におけるケイ素鋼板の廃棄材料部分を示す概略図である。
【図８】図８は、従来技術における別の鉄心構造の斜視図である。
【図９】図９は、図８に示された鉄心の分解図である。
【符号の説明】
【００１７】
１      本発明の鉄心
１０    環状部材
１０ａ  積層ユニット
２０    アーチ形鉄心板
２０ａ  鉄心板の内周縁部
２０ｂ  鉄心板の外周縁部
２０ｃ  鉄心板の遠位側部
２１    コイルスロット
２２    溶接リセス
２３    位置決め用貫通穴
Ｊ      突き合わせ接合部
Ｌ      貫通穴の中心線
【図１】
2007116886.tif 000003
【図２】
2007116886.tif 000004
【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】
2007116886.tif 000011