(57)【要約】【課題】低損失と、小型化および低コスト化をバランスよく成立させた面対向型の回転電機、回転電機の鉄心及び回転電機の鉄心の製造方法を提供する。【解決手段】面対向型の回転電機１００の鉄心３は、第一磁性薄板９ａが径方向に積層された第一積層体３ａと、第一磁性薄板と材質の異なる第二磁性薄板９ｂが径方向に積層された第二積層体３ｂとからなり、第一積層体３ａの外周側に、密着して第二積層体３ｂが配置され、第一積層体３ａを構成する第一磁性薄板９ａの飽和磁束密度が、第二積層体３ｂを構成する第二磁性薄板９ａの飽和磁束密度より高い。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面対向型の回転電機の鉄心であって、
前記鉄心は、第一磁性薄板が径方向に積層された第一積層体と、前記第一磁性薄板と材質の異なる第二磁性薄板が径方向に積層された第二積層体とからなり、
前記第一積層体の外周側に、密着して前記第二積層体が配置され、
前記第一積層体を構成する第一磁性薄板の飽和磁束密度が、前記第二積層体を構成する第二磁性薄板の飽和磁束密度より高い回転電機の鉄心。
【請求項２】
前記第一積層体は、帯状の前記第一磁性薄板がロール状に重ね巻きされ、
前記第二積層体は、帯状の前記第二磁性薄板がロール状に重ね巻きされている請求項１に記載の回転電機の鉄心。
【請求項３】
前記鉄心は、周方向に等間隔に配置された複数のティース部と、
複数の前記ティース部の軸方向の一端面を接続する円盤状のコアバック部からなる請求項２に記載の回転電機の鉄心。
【請求項４】
前記第一積層体は、
矩形状にカットされた前記第一磁性薄板が前記鉄心の径方向に積層され、
前記第二積層体は、
矩形状にカットされた前記第二磁性薄板が前記鉄心の径方向に積層されている請求項１に記載の回転電機の鉄心。
【請求項５】
前記第一磁性薄板は、電磁鋼板であり、
前記第二磁性薄板は、アモルファス薄板又は鉄基ナノ結晶軟磁性薄板である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の鉄心。
【請求項６】
前記第一磁性薄板は、前記鉄心の周方向より、軸方向に磁束が流れ易い特性を有する請求項１に記載の回転電機の鉄心。
【請求項７】
前記第二積層体の外側に、電磁鋼板を積層した第三積層体が配置された請求項５又は請求項６に記載の回転電機の鉄心。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機の鉄心としての固定子鉄心、及び前記固定子鉄心のティース部に巻装されるコイルとからなる固定子と、
前記固定子の軸方向の端面と空隙を介して対向して回転する円盤状の回転子とからなる回転電機。
【請求項９】
面対向型の回転電機の鉄心の製造方法であって、
帯状の第一磁性薄板を送出しながら、前記鉄心にコイルを巻装する部分となる第一凹部を間隔を開けて、連続して打ち抜く第一凹部打抜工程と、
前記第一凹部打抜工程を終えた前記第一磁性薄板を、径方向の両方、かつ軸方向の一方に開口する第一スロットを形成しながらロール状に巻き取って第一積層体を形成する第一磁性薄板巻取工程と、
帯状の第二磁性薄板を送出しながら、前記鉄心に前記コイルを巻装する部分となる第二凹部を間隔を開けて、連続して打ち抜く第二凹部打抜工程と、
前記第二凹部打抜工程を終えた前記第二磁性薄板を、径方向の両方、かつ軸方向の一方に開口し前記第一スロットと径方向に連通する第二スロットを形成しながらロール状に巻き取って、前記第一積層体の周囲に密着するように第二積層体を形成する第二磁性薄板巻取工程とを備えた回転電機の鉄心の製造方法。
【請求項１０】
前記第一凹部打抜工程及び前記第二凹部打抜工程の内の少なくとも一方は、スロット部を打ち抜く幅を変更可能である請求項９に記載の回転電機の鉄心の製造方法。
【請求項１１】
面対向型の回転電機の鉄心の製造方法であって、
帯状の第一磁性薄板を送出しながら、前記鉄心にコイルを巻装する部分となる第一矩形部を、間隔を開けて連続して打ち抜く第一矩形部打抜工程と、
前記第一矩形部打抜工程を終えた前記第一磁性薄板を、径方向の両方に開口する第一スロットを形成しながらロール状に巻き取って第一積層体を形成する第一磁性薄板巻取工程と、
帯状の第二磁性薄板を送出しながら、前記鉄心に前記コイルを巻装する部分となる第二矩形部を、間隔を開けて連続して打ち抜く第二矩形部打抜工程と、
前記第二矩形部打抜工程を終えた前記第二磁性薄板を、径方向の両方に開口し前記第一スロットと径方向に連通する第二スロットを形成しながらロール状に巻き取って、前記第一積層体の周囲に密着するように第二積層体を形成する第二磁性薄板巻取工程と、
前記第一スロット及び前記第二スロットの軸方向の開口部を塞ぐように形成された接続部の中央を軸方向に切断して分離する、接続部分離工程とを備えた回転電機の鉄心の製造方法。
【請求項１２】
前記第一矩形部打抜工程及び前記第二矩形部打抜工程の内の少なくとも一方は、スロット部を打ち抜く幅を変更可能である請求項１１に記載の回転電機の鉄心の製造方法。
【請求項１３】
前記第一積層体を構成する前記第一磁性薄板の飽和磁束密度が、前記第二積層体を構成する前記第二磁性薄板の飽和磁束密度より高い請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の回転電機の鉄心の製造方法。
【請求項１４】
前記第一磁性薄板は、電磁鋼板であり、
前記第二磁性薄板は、アモルファス薄板又は鉄基ナノ結晶軟磁性薄板である請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載の回転電機の鉄心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アモルファス薄板を径方向に積層した鉄心構造を有する面対向型の回転電機、回転電機の鉄心及び回転電機の鉄心の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転電機の特性向上、特に鉄損低減のため、鉄心素材を、より損失の少ないアモルファス薄板に置き換える試みがなされている。面対向型の回転電機においても、アモルファスの薄板を積層したものがいくつか提案されている。
【０００３】
特許文献１では、回転子の回転軸と同軸に、連続したアモルファス薄板を巻いた鉄心構造を有する固定子が提案されており、また、特許文献２では、集中巻の巻線ごとに独立して、アモルファスの薄板を径方向に積層した鉄心を有する固定子が提案され、従来より大幅に鉄損を低減できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５１２０３５号公報（９頁、段落００２８〜００２９、図１、２）
【特許文献２】特開２０１０−１１５０６９号公報（６〜７頁、段落００３２〜００４３、図１〜５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アモルファス薄板は、その磁気特性として飽和磁束密度が１．６Ｔ程度と電磁鋼板の２．０Ｔ程度に比べて低く、かつ磁束密度が飽和する領域に達すると鉄損が急激に増加することが知られている（電磁鋼板は急激な変化を見せない）。一方、面対向型回転電機においては、鉄心の内周側で、外周側と比較して磁束密度が高くなる傾向があり、設計によっては数十％高くなる可能性がある。
【０００６】
アモルファス薄板の磁気飽和を避けようとすれば、内周側を１．５Ｔ以下程度の磁束密度に設計する必要がある。その場合、外周側の磁束密度は、場合によっては飽和磁束密度より数十％低くなってしまう。その結果、面対向部分の平均磁束密度が低くなり、回転電機のトルクが低下するため、これを補うために外径を大きくせざるを得ず、従来の同一トルクの回転電機と比較して、サイズおよび重量が大きくならざるを得ないという課題があった。また、アモルファス薄板はその硬さと薄さゆえに加工が難しく、そのサイズが大きくなるにつれ加工量も増えることになり、コストアップ要因になるという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、低損失と、小型化および低コスト化をバランスよく成立させた面対向型の回転電機、回転電機の鉄心及び回転電機の鉄心の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る回転電機の鉄心は、
面対向型の回転電機の鉄心であって、
前記鉄心は、第一磁性薄板が径方向に積層された第一積層体と、前記第一磁性薄板と材質の異なる第二磁性薄板が径方向に積層された第二積層体とからなり、
前記第一積層体の外周側に、密着して前記第二積層体が配置され、
前記第一積層体を構成する第一磁性薄板の飽和磁束密度が、前記第二積層体を構成する第二磁性薄板の飽和磁束密度より高いものである。
また、この発明に係る回転電機は、上述の回転電機の鉄心としての固定子鉄心、及び前記固定子鉄心のティース部に巻装されるコイルとからなる固定子と、
前記固定子の軸方向の端面と空隙を介して対向して回転する円盤状の回転子とからなるものである。
また、この発明に係る回転電機の鉄心の製造方法は、
面対向型の回転電機の鉄心の製造方法であって、
帯状の第一磁性薄板を送出しながら、前記鉄心にコイルを巻装する部分となる第一凹部を間隔を開けて、連続して打ち抜く第一凹部打抜工程と、
前記第一凹部打抜工程を終えた前記第一磁性薄板を、径方向の両方、かつ軸方向の一方に開口する第一スロットを形成しながらロール状に巻き取って第一積層体を形成する第一磁性薄板巻取工程と、
帯状の第二磁性薄板を送出しながら、前記鉄心に前記コイルを巻装する部分となる第二凹部を間隔を開けて、連続して打ち抜く第二凹部打抜工程と、
前記第二凹部打抜工程を終えた前記第二磁性薄板を、径方向の両方、かつ軸方向の一方に開口し前記第一スロットと径方向に連通する第二スロットを形成しながらロール状に巻き取って、前記第一積層体の周囲に密着するように第二積層体を形成する第二磁性薄板巻取工程とを備えたものである。
また、この発明に係る回転電機の鉄心の製造方法は、
面対向型の回転電機の鉄心の製造方法であって、
帯状の第一磁性薄板を送出しながら、前記鉄心にコイルを巻装する部分となる第一矩形部を、間隔を開けて連続して打ち抜く第一矩形部打抜工程と、
前記第一矩形部打抜工程を終えた前記第一磁性薄板を、径方向の両方に開口する第一スロットを形成しながらロール状に巻き取って第一積層体を形成する第一磁性薄板巻取工程と、
帯状の第二磁性薄板を送出しながら、前記鉄心に前記コイルを巻装する部分となる第二矩形部を、間隔を開けて連続して打ち抜く第二矩形部打抜工程と、
前記第二矩形部打抜工程を終えた前記第二磁性薄板を、径方向の両方に開口し前記第一スロットと径方向に連通する第二スロットを形成しながらロール状に巻き取って、前記第一積層体の周囲に密着するように第二積層体を形成する第二磁性薄板巻取工程と、
前記第一スロット及び前記第二スロットの軸方向の開口部を塞ぐように形成された接続部の中央を切断して分離する、接続部分離工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る回転電機、回転電機の鉄心及び回転電機の鉄心の製造方法によれば、アモルファス薄板の積層体を用いた面対向型回転電機の鉄心であっても、内周側の鉄心磁気飽和を抑制した、鉄損抑制と小型化および低コスト化のバランスが取れた回転電機、回転電機の鉄心及び回転電機の鉄心の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転電機の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回転電機の分解側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の上面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る固定子を構成する固定子鉄心の上面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る固定子を構成する、１相分の分布巻きコイルの上面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子の上面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る集中巻コイルの上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子の上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る回転電機の側断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る固定子を構成する固定子鉄心の上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る固定子を構成する固定子鉄心の上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る、固定子鉄心の製造方法を示す概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係る固定子鉄心のスロットの形状の例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態５に係る固定子鉄心のスロットの形状の例を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態５に係る固定子鉄心のスロットの形状の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る回転電機及び回転電機の鉄心について、図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１００の側面図である。
図２は、回転電機１００の分解側面図（回転軸を除く）である。
図３は、回転電機１００の回転子２０の斜視図である。
図４は、回転電機１００の固定子３０の斜視図である。
図５は、固定子３０の上面図である。
図６は、固定子３０を構成する固定子鉄心３の上面図である。
図７は、固定子３０を構成する、１相分の分布巻きコイル６ａの上面図である。
この明細書中で、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内側」、「外側」、「内周面」、「外周面」、と言うときは、それぞれ、固定子鉄心の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内側」、「外側」、「内周面」、「外周面」を言うものとする。
図１に示すように、回転電機１００は、固定子３０と、回転子２０とからなり、固定子３０及び回転子２０は、回転子２０が、固定子３０と軸方向に空隙を介して対向して回転可能となるように図示しない軸受け付きのフレーム内に収容されている。
【００１２】
図５に示すように、固定子鉄心３は、アモルファス薄板を渦巻状に巻いて径方向に積層した積層体３ｂ（第二積層体）と、その内側に、電磁鋼板の薄板を渦巻状に巻いて径方向に積層した積層体３ａ（第一積層体）が配置されている。即ち、固定子鉄心３は、２つの積層体３ａ、３ｂが、径方向に密着して組み合わされた鉄心である。各図では、積層体３ａと積層体３ｂとの境界を示すために積層体３ａには、その積層を図示しているが、積層体３ｂについては省略している。
【００１３】
図６に示すように、積層体３ａ、３ｂには、それぞれコイル６を収納するスロット５ａ（第一スロット）、スロット５ｂ（第二スロット）が形成されており、スロット５ａ、５ｂは、それぞれ径方向の両方、かつ軸方向の一方に開口している。またスロット５ａ、５ｂは径方向に連通してスロット５を形成する。そして、２つのスロット５の間には、周方向に分離された形でティース部３１が周方向に１２個形成されている。
【００１４】
図２に示すように、スロット５は、固定子鉄心３の軸方向の一端面から、固定子鉄心３の軸方向に、固定子鉄心３の軸方向の厚みの概ね半分程度の範囲に形成されており、各ティース部３１を接続するような形で円盤状のコアバック部３２が形成されている。また、ティース部３１の周囲に、３つの相のコイル６ａ、６ｂ、６ｃからなる分布巻のコイル６が、固定子鉄心３とコイル６ａ、６ｂ、６ｃとの間に図示しない絶縁フィルムや樹脂成型部品などの絶縁体を介して挿入されている。
【００１５】
図３に示す円盤状の回転子２０は、回転子鉄心２１に装着された永久磁石２２と、回転子鉄心２１を保持する回転子鉄心固定板２３と、回転軸８とから構成され、固定子３０のティース部３１と永久磁石２２とが対向するように設置されている。
【００１６】
固定子鉄心３のうち、外周側より相対的に磁束密度が高い内周側に、飽和磁束密度が高い電磁鋼板からなる積層体３ａを配置することにより、積層体３ｂの磁束密度がアモルファスの飽和磁束密度を越さない範囲に設定した場合は、内周側の電磁鋼板はそれよりも高い磁束密度に耐えられるため、固定子３０と回転子２０の対向面間にできる空隙の磁束密度を全体的に高めることができる。その結果、アモルファス積層体のみで構成した固定子鉄心を用いた回転電機と比較して、鉄損は若干増加するものの、トルクが向上した回転電機１００を得ることができる。なお、設計により積層体３ｂの磁束密度がアモルファスの飽和磁束密度を越す範囲に設定した場合でも、同様の効果を得られる。
【００１７】
目標値を超えるトルクが得られれば、その分回転電機のサイズを小さくすることができる。回転電機の固定子のサイズ低減は、特に加工に手間がかかるアモルファス薄板の積層体３ｂを小さくすることができるので、回転電機１００の製造コストの低減の効果も大きくなる。
【００１８】
なお、本発明の効果として、固定子鉄心３の耐用磁束密度の上限を高めたことにより、永久磁石２２として、フェライト磁石だけでなく、希土類ボンド磁石や希土類焼結磁石なども使用可能となる。
【００１９】
また、ティース部３１の周方向に沿った断面形状は矩形のものを例示したが、これは加工、組み立て工程の容易さを考慮したものになっている。コストより特性を考慮する場合は、ティース部３１の先端が周方向に伸びる突起をもつ形状であってもよい。
【００２０】
また、ティース部３１の軸方向に垂直な断面形状において、ティース部３１の内周側端部及び外周側端部の周方向の両角部にＲ加工を施している。これにより、コイル６をティース部３１の内周面、外周面、側面に沿うように配置でき、銅損の低減にも有効的な形状となっている。なお、銅損に余裕がある場合や加工コスト低減を優先する場合、Ｒを小さく設定したり、簡略化してＣ面取りとしても良く、さらにはエッジ処理を省略して樹脂フィルムや樹脂成型部品などの絶縁物でカバーしてもよい。
【００２１】
また、回転電機１００においては、固定子３０のスロット数が１２のものを例示したが、スロット数はこれに制限されるものではなく、２４スロットや３６スロットなど、多スロットの構成にも本発明は適用可能である。同様に、コイル６の形状は３相４極形状のものを示したが、これ以外にも、単相のコイルや、２極、６極などの極数のコイルにも適用可能である。
【００２２】
また、回転子２０においては、本実施の形態で示した表面磁石配置型だけでなく、磁石を鉄心内部に配置した磁石内包型や、磁石を使用せず２次導体を配置した誘導機にも適用可能である。
【００２３】
また、本実施の形態ではアモルファスの薄板の積層厚みと電磁鋼板の積層厚みの比が４：１のものを例示したが、比率はこれに限定されるものではない。さらに、回転子２０の鉄心においてもアモルファス薄板の積層体を適用する場合、本発明のように内周側に電磁鋼板の積層体を配置すればさらなる回転電機の低損失化と小型化、低コスト化が図れることは言うまでもない。
【００２４】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る回転電機及び回転電機の鉄心について、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図８は、本発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子２３０の上面図である。
図９は、集中巻のコイル２０６（２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ）の上面図である。
本実施の形態では、実施の形態１と同じ固定子鉄心３を使用する。実施の形態１と異なる部分は、コイル２０６の形状と固定子鉄心２０３を構成する積層体２０３ａ、２０３ｂの構成比である。一般的に集中巻コイルを備える固定子は、分布巻コイルを備える固定子に比べて磁束密度の分布に偏りが生じ易く、磁束密度が部分的に高くなる傾向がある。そこで、内周側の電磁鋼板からなる積層体２０３ａの比率を実施の形態１の固定子鉄心３の積層体３ａより高めることで、実施の形態１の固定子鉄心３よりも高い磁束密度に耐えられる固定子鉄心２０３を使用する。
【００２５】
固定子鉄心２０３の積層体２０３ａ、２０３ｂをこのような構成とすることにより、集中巻を採用した固定子２３０にも本発明が適用可能であり、鉄損低減と回転電機の小型化のバランスのとれた固定子を得ることができる。なお、本実施の形態においては、スロット５の数を１２としたが、これに限定されるものではなく、９スロットや６スロットなど、集中巻のどのようなスロット数のものにも適用可能であることは言うまでもない。
【００２６】
また、本実施の形態では、アモルファスの薄板の積層厚みと電磁鋼板の積層厚みの比が３：２のものを例示したが、比率はこれに限定されるものではない。
【００２７】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る回転電機及び回転電機の鉄心について、実施の形態１、２と異なる部分を中心に説明する。
図１０は、本発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子３３０の上面図である。
図１１は、本発明の実施の形態３に係る回転電機３００の側断面図（回転軸を除く）である。
図１２は、固定子３３０を構成する固定子鉄心３０３の上面図である。
【００２８】
図１１に示すように、本実施の形態においては、回転電機３００には、回転子２０が固定子３３０の軸方向の両側に１個ずつ、計２個配置されており、いわゆるダブルロータ型回転電機を構成している。また、各回転子２０には、永久磁石２２が装着されている。この場合、固定子３３０の固定子鉄心３０３は、図９に示すようにコアバック部を必要とせず、コイル６を巻装する複数のティース部３３１のみで構成されている。なお、各ティース部３３１は、内周側に電磁鋼板の矩形状にカットされた薄板を径方向に積層した積層体３０３ａを配置し、外周側にはアモルファスの矩形状にカットされた薄板を径方向に積層した積層体３０３ｂを積層体３０３ａに隣接して配置している。
【００２９】
さらに、図１０に示すように、コイルは、図８、９で示したものと同じ集中巻とし、図示しない絶縁フィルムや樹脂成型部品などの絶縁体を介してティース部３３１に設置している。
【００３０】
このように、アモルファス薄板を径方向に積層した積層体３０３ｂの内周側に隣接して、電磁鋼板を径方向に積層した積層体３０３ａを配置しているので、固定子鉄心をすべてアモルファス薄板の積層体で構成したものより固定子３３０と回転子２０の対向面間にできる空隙全体の磁束密度を高くすることができ、その結果、回転電機のトルクの向上や小型化を実現可能となる。
【００３１】
なお、固定子鉄心３０３の内周側に配置する電磁鋼板は、本実施の形態のようにコアバックを持たないティース部３３１の部分のみからなる構成の場合、方向性電磁鋼板を用い、磁気特性の高い圧延方向を軸方向に一致するよう配置することで、素材として無方向性電磁鋼板に比べて飽和磁束密度が高くかつ鉄損も低くなるため、さらに小型で高効率な回転電機の鉄心を得ることができる。
【００３２】
また、本実施の形態においては集中巻のコイルを巻装した固定子３３０を示したが、固定子鉄心３０３はそのままで分布巻のコイルを巻装することも可能である。さらに、本実施の形態においては、固定子のティース部３３１の数が１２のものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば集中巻ではティース部３３１の数が６、９など、また分布巻ではティース部３３１の数を２４、３６などに構成してもよい。
【００３３】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４に係る回転電機及び回転電機の鉄心について、実施の形態１〜３と異なる部分を中心に説明する。
図１３は、固定子を構成する固定子鉄心４０３の上面図である。
本実施の形態においては、アモルファス薄板を積層した積層体４０３ｂの内周側に隣接して電磁鋼板の積層体４０３ａを配置するだけでなく、積層体４０３ｂの外周側にも、隣接して電磁鋼板の積層体４０３ｃ（第三積層体）を配置している。
【００３４】
アモルファス薄板に比べて加工性の高い電磁鋼板を内周側だけでなく外周側にも配置することで、固定子鉄心４０３全体の加工性が向上するとともに、比較的剛性の低いアモルファス薄板の積層体４０３ｂを、比較的剛性の高い電磁鋼板の積層体４０３ａ、４０３ｃで挟んでいるため、固定子鉄心４０３全体の剛性を向上できる。
【００３５】
さらに剛性が高く、加工性も高い電磁鋼板の積層体４０３ａ、４０３ｃ部分では、スロットの径方向端のエッジ部分にＲ処理を施しやすくなり、コイルの被膜をエッジで傷つける危険性が減るとともに、Ｒ処理部に沿ってコイルを配置できるため、コイルの全長を短くでき、銅損も低減した固定子を得ることが容易になる。
【００３６】
なお、図１３では積層体４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃの積層厚みの比率を４：５：１としたが、この比率に限定されるものではない、また、外周側の積層体４０３ｃは、剛性や加工性の確保できる範囲で最小限の厚みに構成するほうがよい。なぜなら、中層に配置されたアモルファス薄板の積層体４０３ｂの磁束密度の制約により、外周側の積層体４０３ｃは、電磁鋼板であっても磁束密度を上げにくく、トルク特性にはあまり寄与せずに鉄損が増えることが予想されるためである。
【００３７】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５に係る回転電機の鉄心の製造方法を説明する。
図１４は、本発明の実施の形態５に係る固定子鉄心の製造方法を示す概略図である。
巻鉄心製造装置４０は、帯状の磁性薄板を送り出す磁性薄板送出機４１と、磁性薄板から、スロットとなる部分を打ち抜くプレス機４２と、スロット５となる部分を間隔を開けて、凹状に、連続して打ち抜き去った磁性薄板を中空のロール状に巻き取る巻取機４３と、接着剤塗布装置４４とからなる。
まず、磁性薄板送出機４１に、電磁鋼板を必要な幅に切断してロール状に巻いた磁性薄板９ａをセットする。次に、磁性薄板送出機４１により磁性薄板９ａ（第一磁性薄板）を送り出し、スロット５ａとなる凹部（第一凹部）をプレス機４２で打ち抜き、（第一凹部打抜工程）巻取機４３にて磁性薄板９ａの巻き取り角度を調整しながら中空のロール状に巻取る（第一磁性薄板巻取工程）。これにより、スロット位置が整列した積層体３ａを得る。
【００３８】
積層体３ａを巻き取り終えると、次に、同じ幅に予めカットしたアモルファス薄板からなる磁性薄板９ｂ（第二磁性薄板）を磁性薄板送出機４１にセットし、磁性薄板９ａと同様にスロット５ｂとなる凹部（第二凹部）をプレス機４２で打ち抜き（第二凹部打抜工程）、積層体３ａの周囲にアモルファス薄板の積層体３ｂを所定の積層厚みで密着させて巻き取る（第二磁性薄板巻取工程）。
【００３９】
磁性薄板の積層体が２層であればこれで終了し、３層であれば磁性薄板を磁性薄板９ａに交換して、電磁鋼板の積層体を更に外周側に形成する。
【００４０】
本発明の実施の形態５に係る回転電機の鉄心の製造方法によれば、各積層体３ａ、３ｂ、（３ｃ）の間の隙間を最小限に抑制した巻鉄心の製造が可能となり、固定子鉄心の高特性化と小型化を両立した巻鉄心が得られる。
【００４１】
なお、このとき、積層体３ａ、３ｂ（、３ｃ）の固定については、巻取機４３で鉄心を巻き取る際、接着剤塗布装置４４で接着剤を塗布しながら巻取機４３で巻き取ることにより、各積層体３ａ、３ｂ（、３ｃ）のそれぞれの積層間及び積層体３ａ、３ｂ（、３ｃ）間の固定が可能となる。
【００４２】
なお、積層間の固定は上述の方法に限るものではなく、例えば、巻取機で薄板の端部のみを接着固定したり、溶接固定してもよい。また、スロット位置は、スロットに治具を挿入して位置を合わせ、その後、２層もしくは３層の積層体の積層間に樹脂を含浸させて固定してもよい。さらに、図２に示すような固定板７を有する固定子を製造する場合は、固定板７に開けた穴を介して固定板と固定子鉄心の裏側を溶接固定してもよい。さらには、溶接固定と樹脂固定を併用してもよい。
【００４３】
図１５（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、固定子鉄心のスロットの形状の例を示す図である。
スロットの各凹部打抜工程においては、図１５（Ａ）に示すような矩形状のスロット５１であれば各スロット５１を打ち抜く際は１回のプレス抜きでよいが、図１５（Ｂ）に示す、径方向端でティース部３１のエッジがＲ処理されるスロット５２のような形状の場合、各凹部打抜工程において、打ち抜き位置を搬送方向に向かって前後２箇所に調整して、同一金型で２回連続して打ち抜くことでスロット幅を適宜変更することが可能である。
【００４４】
また、スロットの形成方法は必ずしもプレスに限定されるものではなく、例えばプレス機４２を省略して、ロール状の巻鉄心を製造してから、接着や溶接などで各積層体及び積層間を固定した上でスロットを切削加工などで形成してもよい。その延長で、各ティース部３１を分離加工して、図１２のような鉄心を得ることも可能である。
【００４５】
図１６（Ａ）は、固定子鉄心のスロットの形状の他の例を示す図である。
図１６（Ａ）に示すように、ティース部２３１の先端に周方向に突出する突起２３１ｂを設ける場合は、巻鉄心製造装置４０のプレス機４２による第一、第二凹部打抜工程に代えて第一、第二矩形部打抜工程を実施し、図１６（Ｂ）に示すような突起２３１ｂが繋がった状態の接続部３１ａを有する固定子鉄心をまず製造し、固定子鉄心の積層体及び積層間を接着や溶接などで固定した後、切削などの方法により、スロット５３の軸方向の開口部を塞ぐように形成された接続部３１ａの中央を径方向に切断して２つの突起２３１ｂを得ることができる（接続部分離工程）。
【００４６】
図１７（Ａ）は、固定子鉄心のスロットの形状の他の例を示す図である。
同様に、図１７（Ａ）に示すように、スロット５４の径方向両端部で、ティース部６３１にＲ処理を施したうえで、さらにティース部６３１の先端に周方向に突出する突起６３１ｂを設ける場合は、図１７（Ｂ）に示すようにティース部６３１の周方向突起が繋がった状態の接続部３１ａを有する固定子鉄心をまず製造する。
【００４７】
そのためには、スロット５４の孔部分では、径方向両端部のＲ処理部６３１Ｒでは、各磁性薄板の巻取り角度を調整しながら２回、プレス機４２で打ち抜いて孔幅を広げて打ち抜き、接着や溶接などで固定子鉄心の積層間を接着や溶接などで固定した後、切削などの方法により接続部３１ａを切断、Ｒ加工して２つの突起６３１ｂを得ることができる。なお、上述のＲ処理はＣ面処理で代用してもよい。
【００４８】
以上の各実施の形態においては、アモルファス薄板を用いた積層体を有することを前提としたが、アモルファス薄板と類似の磁気特性、加工性を有する他の素材、例えばＮＡＮＯＭＥＴのような鉄基ナノ結晶軟磁性薄板を素材とする積層体を利用しても同様の効果を奏する。鉄基ナノ結晶軟磁性薄板もアモルファス薄板と同レベルの低鉄損材料で、飽和磁束密度は、１．８Ｔ程度とアモルファスよりは高いものの、電磁鋼板の飽和磁束密度の２．０Ｔに比べて低い。
【００４９】
また、各実施の形態においてはスロットが径方向に整列状態のものを例示したが、径方向に対して角度を有する、スキューしたスロットを形成すれば、振動や騒音を抑制することが可能となる。また、各実施の形態においてはスロットの周方向の断面形状が長方形のものを例示したが、これに限定されるものではなく、例えばスロットの角をＲ処理することでプレス金型の摩耗が少なくなり金型の長寿命化が可能となる。また、変形例として、スロットのコアバック側が単一のＲ形状で形成されるようにすると、金型の摩耗をさらに抑制することができる。
【００５０】
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１００，３００  回転電機、２０  回転子、２１  回転子鉄心、２２  永久磁石、
２３  回転子鉄心固定板、３０，２３０，３３０  固定子、
３，２０３，３０３，４０３  固定子鉄心、
３１，２３１，３３１，６３１  ティース部，２３１ｂ，３３１ｂ  突起、
３３１Ｒ  処理部、３１ａ  接続部、３２  コアバック部、
３ａ，３ｂ，３ｃ，２０３ａ，２０３ｂ，３０３ａ，３０３ｂ，４０３ａ，４０３ｂ  積層体、
５，５ａ，５ｂ，５１〜５４  スロット、
６，６ａ，６ｂ，６ｃ、２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ  コイル、７  固定板、
９ａ，９ｂ  磁性薄板、４０  巻鉄心製造装置、４１  磁性薄板送出機、
４２  プレス機、４３  巻取機、４４  接着剤塗布装置。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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