(57)【要約】【課題】本発明によれば、外周部鉄心と、ひとつずつ別々に作成されたティース部鉄心からなる分割鉄心構造を用いた場合においても、外周部鉄心とティース部鉄心との結合部に大きな歪みが生じることがない固定子鉄心およびそれを備えるモータを提供する。【解決手段】本発明の固定子鉄心は、別個に形成されたティース部鉄心単体を、ティース先端部に付加された連結部材により環状に連結されており、かつ、隣接するティース先端部同士は直線部で密着しており、かつ、環状に連結されたティース部鉄心の外周部端部が嵌合するくぼみを有する外周部鉄心と、を備える。【選択図】図１
2012125081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に複数の凹部が設けられ、軸方向に積層された環状の外周部鉄心と、
前記軸方向に積層され、前記複数の凹部に一端部が収容されて環状に配置され、他端部が二股に形成された複数のティース部鉄心と、
隣接する前記他端部の間に配置された棒状の第１連結部材と当該複数のティース部鉄心の前記軸方向端面に配置された環状の第２連結部材とを含み当該他端部を環状に連結する連結部材と、
を含む固定子鉄心。
【請求項２】
前記複数のティース部鉄心の前記他端部が直線部を有しており、隣接する当該直線部同士が互いに突き当たる
ことを特徴とする請求項１記載の固定子鉄心。
【請求項３】
前記複数のティース部鉄心が、径方向に磁化容易方向を向けた方向性電磁鋼板からなる
ことを特徴とする請求項２記載の固定子鉄心。
【請求項４】
回転子と、
固定子鉄心にコイルを装着した固定子と、
を備えた回転電機であって、
前記固定子鉄心が、
内周部に複数の凹部が設けられ、軸方向に積層された環状の外周部鉄心と、
前記軸方向に積層され、前記複数の凹部に一端部が収容されて環状に配置され、他端部が二股に形成された複数のティース部鉄心と、
隣接する前記他端部の間に配置された棒状の第１連結部材と当該複数のティース部鉄心の前記軸方向端面に配置された環状の第２連結部材とを含み当該他端部を環状に連結する連結部材と、
を含む回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子鉄心および回転電機などに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、ティース部鉄心と外周部鉄心とに分割された構造の固定子鉄心を備えるモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この文献では、ティース部鉄心をひとつずつ別々に作成したものを、外周部鉄心の内側に連結しており、その連結のために鳩尾形のほぞが用いられている。また、ティース部鉄心に径方向に磁化容易方向が向くように方向性電磁鋼板を使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９００３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のものには、ティース部鉄心と外周部鉄心との連結に鳩尾形のほぞを用いているため、ほぞを連結後にほぞ周辺部に大きな歪みが生じ、その歪みが生じた鉄心部分の磁気特性が悪化するという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、外周部鉄心と、ひとつずつ別々に作成されたティース部鉄心からなる分割鉄心構造を用いた場合においても、外周部鉄心とティース部鉄心との結合部に大きな歪みが生じることがない固定子鉄心、および回転電機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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、内周部に複数の凹部が設けられ、軸方向に積層された環状の外周部鉄心と、前記軸方向に積層され、前記複数の凹部に一端部が収容されて環状に配置され、他端部が二股に形成された複数のティース部鉄心と、隣接する前記他端部の間に配置された棒状の第１連結部材と当該複数のティース部鉄心の前記軸方向端面に配置された環状の第２連結部材とを含み当該他端部を環状に連結する連結部材と、を含む固定子鉄心が適用される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、外周部鉄心とティース部鉄心との結合部に大きな歪みが生じることがない固定子鉄心および回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のモータの固定子鉄心の正面図
【図２】本発明の外周部鉄心の正面図
【図３】本発明のティース部鉄心のコア中央部での断面図
【図４】本発明のティース部鉄心の正面図
【図５】本発明のティース部鉄心の連結部の拡大図（図３のＡ部拡大図）
【図６】本発明のティース部鉄心単体の正面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の回転電機の一例としてのモータの固定子鉄心の正面図である。図２は、外周部鉄心の正面図であり、図３は、ティース部鉄心のコア中央部での断面図であり、図４は、ティース部鉄心の正面図であり、図５は、本発明のティース部鉄心の連結部の拡大図（図３のＡ部拡大図）であり、図６は、本発明のティース部鉄心単体の正面図である。
図１において、本発明の固定子鉄心１０は、外周部鉄心１１（図２参照）とティース部鉄心１２（図３参照）を備える。
【００１１】
図６のように、ティース部鉄心１２単体は、ティース部鉄心１２の長手方向を方向性電磁鋼板の磁化容易方向１６（図１参照）に合わせて打ち抜く。図１，３，４中の矢印は、方向性電磁鋼板の磁化容易方向を示している。また、ティース部鉄心１２の先端部には、直線部１５を備えている。このティース部鉄心１２単体を環状に連結したい訳であるが、その連結手段の具体的方法として、連結部材１４を用いる。この連結部材１４は、コア中央部とコア端面とで、異なる形状をしている。すなわち、コア中央部において、第１連結部材１４ａは、スロット内のティース先端部に密着するように、棒状の形状をしている。一方、コア端面において、第２連結部材１４ｂは、二股に形成されたティース部鉄心１２の先端部を一周分覆うように、リング状の形状をしている。ここで重要なことは、コア中央部とコア端面において、第１連結部材１４ａと第２連結部材１４ｂは異なる形状をしているが、両者は別個のものではなく、一体のものとして形成している点である。言い換えるならば、連結部材は、ちょうどティース先端部がほぼ嵌合するような形状の嵌合部を有しており、その嵌合部にティース部鉄心１２の先端部を嵌め込むことにより、ティース部鉄心１２単体を環状に連結しているわけである。なお、ティース部鉄心１２単体は、薄板状の方向性電磁鋼板を打ち抜いた物を必要な枚数だけ積層し、かしめ、接着、溶接等により、バラバラにならないように固定する。このようにして別個に作成されたティース部鉄心１２を連結部材１４を用いて環状に連結して、環状のティース部鉄心１２を形成することができる。図３、図４はこのようにして、最終的に得られたティース部鉄心１２を示している。このように、ティース部鉄心１２は、方向性電磁鋼板を軸方向に積層した積層コアにて形成されている。
【００１２】
このようにして、環状に連結されたて形成されたティース部鉄心１２の外側に、外周部鉄心１１を嵌合することにより、固定子鉄心１０が構成される。なお、外周部鉄心１１は、無方向性電磁鋼板を軸方向に積層した積層コアにて形成されている。なお、実際に外周部鉄心を嵌合させる前に、ティース部鉄心１２それぞれに、コイル１７を装着する。図中においては、コイル１７を一つだけ装着した図を示している。
【００１３】
ここで、ティース部鉄心１２の磁化容易方向について詳しく説明する。上記のように、ティース部鉄心１２を材料である方向性電磁鋼板から打ち抜く際に、その磁化容易方向１６をティースの長手方向に合わせていたため、環状に連結したティース部鉄心１２は、図３、図４に示すようにティース部鉄心１２の径方向に磁化容易方向が向いている。ティース部鉄心１２内に流れる磁束の方向は、モータの回転状態に関わらず、ティース部鉄心１２のほぼ径方向になるため、磁化容易方向が径方向に合わせてあることから、方向性電磁鋼板の一方向にのみ磁気特性が優れるという長所を最大限に生かせていることになる。ここで、磁気特性が優れるとは、磁束密度が高く、かつ鉄損が小さいという意味である。従って、ティース部鉄心１２の磁束密度を高くすることができるため、モータのトルクを大きくすることができる。また、鉄損を小さく抑えることができるため、モータの発熱を低く抑えることができる。
【００１４】
次に、図５を参照して、直線部１５について詳しく説明する。ティース部鉄心１２は、その先端部に直線部１５を有している。直線部１５は、ティース部鉄心１２を環状に折り曲げた後に、隣接するティース部鉄心１２の先端部同士が直線部１５で突き当たり、ほぼ密着するようになっている。ティース部鉄心１２の外側に外周部鉄心１１を嵌合させた時に、外周部鉄心１１からティース部鉄心１２の先端部を固定子鉄心の中心方向に押す力が働く。本発明では、隣接するティース部鉄心１２の先端部同士が直線部１５にて突き当たり、密着しているため、一周分のティース部鉄心１２の内周面が完全な円を成していることになる。したがって上記の外周部鉄心から押された力は、直線部１５にて力の向きが内周円の接線方向の力になり、かつティース部鉄心１２の内周面がほぼ完全な円を成していることから、いわばアーチ形状にて力を支えることができる。従って、ティース部鉄心１２に外周部鉄心を嵌合させてティース部鉄心１２に応力が働いても、ティース部鉄心１２の内周面には歪みよる変形がほとんど無く、従って固定子鉄心の内周面の真円度を極めて良くすることができる。
【００１５】
次に、隣接するティース部鉄心１２の先端部の直線部１５の漏れ磁束について詳しく説明する。通常、２分割鉄心構造においては、ティース部鉄心１２の先端部の漏れ磁束を少なくするために、ティース部鉄心１２の連結部分の幅はなるべく狭くなるようにしている。本発明においては、漏れ磁束の経路として、直線部１５が存在する。しかし、直線部１５については、漏れ磁束としての経路が、方向性電磁鋼板の磁化容易方向と直角方向、すなわち磁化困難方向になるため、ある程度広い幅で密着していても、磁気抵抗は大きくなる。従って、直線部１５を通る漏れ磁束も、極めて少なくなる。
【００１６】
次に、外周部鉄心のくぼみ（凹部）の働きについて説明する。本発明においては、外周部鉄心１１の内周面にほぼ等間隔に形成された複数のくぼみ１３を有している。環状に連結されたティース部鉄心１２の外側に外周部鉄心１１を嵌合させたときに、ティース部鉄心１２の外周側端部がくぼみ１３に嵌合するようにしている。従来の無方向性電磁鋼板を用いて環状に一体で形成されたティース部鉄心と異なり、本発明のティース部鉄心１２は最初別個に形成されたティース部鉄心１２の単体を環状に連結させて形成しているため、ティース部鉄心１２が横にずれることが懸念される。その対策として、環状の連結された直線部のそれぞれをレーザースポット溶接して接合する方法も考えられるが溶接時に歪みが生じる場合がある。一方、上記のように、ティース部鉄心１２の外周側端部がくぼみ１３に嵌合するようにすると、切れ目を特に接合していなくても、くぼみ１３に嵌合させることによりティース部鉄心１２がくぼみにはまり、安定し、ティース部鉄心１２が横にずれることを防ぐことができる。したがって、直線部１５のそれぞれが精度良く密着させることができる。したがって、固定子鉄心１０の内周面の真円度の精度を高めることができる。
【００１７】
最後に、連結部材１４について、さらに詳しく説明する。連結部材１４の材質としては、非磁性かつ絶縁物が望ましい。その理由は、まず磁性体であると隣接するティース部鉄心１２の先端部の漏れ磁束の経路となり、発生するトルクが低下するためである。また、絶縁物を用いる理由は、スロット内とはいえ、多少の漏れ磁束が鎖交するため、導電性材料であると、その内部に渦電流が生じ、発熱の要因となるためである。さらに、連結部材１４は、従来、巻線を巻装していないティース部鉄心１２の先端部に付加しているため、巻線を巻く領域を減少させることがない。さらに、連結部材１４は、スロット内部およびコア端面に付加されているため、回転子（図示していない）の回転に干渉しないため、取り外す必要がない。そのため、巻線モールド時に、巻線と一緒にモールドすることができる。また、連結部材１４は、非磁性かつ絶縁体の材料を用いているため、スロット内に残留しても、モータ特性に悪影響を及ぼすことがない。さらに、連結部材１４は、コイル１７をティースに装着する際に、コイル１７を位置決めする位置決め部材として利用することができる。
【００１８】
以上に述べたように、本発明によれば、ティース部鉄心１２と外周部鉄心１１からなる固定子鉄心を用いたので、ティース部鉄心１２の外側から巻線を装着できるため、巻線占積率を非常に高くすることができ、一体形鉄心を用いる方式と比べるとモータ特性を格段に向上させることができる。また、ティース部鉄心１２と外周部鉄心１１からなる２分割構造の固定子鉄心を用いたため、ティース部鉄心に、磁気特性が無方向性電磁鋼板に比べ格段に優れた方向性電磁鋼板を適用でき、鉄心の磁気特性を大幅に向上させることができることから、モータの性能を大幅に向上させることができる。また、歪みによる磁気特性の低下も抑えることもできる。具体的には、磁束密度が向上することによりモータの発生トルクが大きくなり、かつ鉄損特性が向上することにより鉄損が低減し、モータの発熱を小さくすることができる。また、固定子鉄心を備えたモータにおいては、コギングトルクを低減することができる。
【００１９】
以上、本発明の実施形態について説明した。ただし、いわゆる当業者であればこの実施形態から適宜変更が可能であることは言うまでも無く、このような変更が施された場合でも、本発明の技術的範囲に含まれることも付言しておく。
例えば、図１〜６において連結部材１４のコア中央部（第１連結部材１４ａ）の断面形状の一例として略菱形を示しているが、連結部材１４ａの断面形状は菱形に限定されるものではなく、三角形、四角形などの角形およびその他の形状でも同様の働きをすることは勿論である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  固定子鉄心
１１  外周部鉄心
１２  ティース部鉄心
１３  くぼみ
１４  連結部材
１５  直線部
１６  磁化容易方向
１７  コイル
【図１】
2012125081.tif 000003
【図２】
2012125081.tif 000004
【図３】
2012125081.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012125081.tif 000007
【図６】
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