(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が複数の鉄心片の積層体である複数の分割鉄心を有し、前記複数の分割鉄心が互いに連結される電機子鉄心であって、
前記複数の分割鉄心の各々は、ヨーク部と、前記複数の鉄心片が積層される方向である第１の方向に垂直な第２の方向において前記ヨーク部から突出しているティース部と、を有し、
前記ヨーク部のうち前記ティース部が設けられている第１の面とは逆側の第２の面には、各々が前記第２の方向において凹んでいる第１の溝部および第２の溝部が設けられており、
前記積層体は、前記第１の溝部を構成する第１の部分と、前記第２の溝部を構成する第２の部分と、前記第１の方向において前記第１の部分と前記第２の部分との間に設けられている第３の部分と、を含み、
前記第３の部分は、前記第１の溝部の前記第１の方向における端を構成する面と、前記第２の溝部の前記第１の方向における端を構成する面とを含み、
前記第２の面のうち前記第１の溝部と前記第２の溝部との間には、前記第２の方向において凹んでいる第３の溝部が設けられており、
前記第１の方向と前記第２の方向とに垂直な第３の方向における前記第３の溝部の幅は、前記第１の溝部の前記第３の方向における幅よりも小さく、かつ、前記第２の溝部の前記第３の方向における幅よりも小さいことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項２】
前記第１の部分を構成する鉄心片は、前記第１の溝部を構成する切欠き部を有し、
前記第２の部分を構成する鉄心片は、前記第２の溝部を構成する切欠き部を有することを特徴とする請求項１に記載の電機子鉄心。
【請求項３】
前記第１の部分は、前記積層体のうち前記第１の方向における一方の端部であって、
前記第２の部分は、前記積層体のうち前記第１の方向における他方の端部であることを特徴とする請求項１または２に記載の電機子鉄心。
【請求項４】
前記第１の溝部の前記第１の方向における長さよりも、前記第２の溝部の前記第１の方向における長さのほうが長いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電機子鉄心。
【請求項５】
前記第３の部分は、前記積層体のうち前記第１の方向における中心部であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電機子鉄心。
【請求項６】
前記第３の部分を構成する鉄心片は、前記第３の溝部を構成する切欠き部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電機子鉄心。
【請求項７】
前記第１の溝部は、前記第３の方向における幅が前記第２の面から前記ティース部のほうへ向かうにしたがって拡大されている箇所を有する形状であって、
前記第２の溝部は、前記第３の方向における幅が前記第２の面から前記ティース部のほうへ向かうにしたがって拡大されている箇所を有する形状であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の電機子鉄心。
【請求項８】
前記第１の溝部および前記第２の溝部は、前記第２の面のうち、前記第３の方向における中心部に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の電機子鉄心。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の電機子鉄心を備えることを特徴とする電機子。
【請求項１０】
請求項９に記載の電機子と、
界磁子と、を備えることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の分割鉄心を有する電機子鉄心、電機子および電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の分割鉄心を環状に連結することによって構成された電機子鉄心が知られている。各分割鉄心は、電磁鋼板である複数の鉄心片を積層することにより構成される。分割鉄心は、磁束が通過するヨーク部と、ヨーク部から突出しているティース部とを有する。ティース部には、インシュレータが設置されてから線材が巻き付けられることによって、コイルが形成される。【０００３】
線材の巻き付けは、巻き付けの対象である分割鉄心が治具に保持されている状態において行われる。分割鉄心へ正確に線材を巻き付けるために、分割鉄心の正確な位置決めが可能であること、および、線材にかかる張力に対して安定して分割鉄心を保持可能であることが求められている。【０００４】
特許文献１には、環状に連結された複数の分割鉄心を有する電機子鉄心において、分割鉄心の外周面に溝部を設けることが開示されている。分割鉄心の外周面は、ヨーク部のうちティース部が突出している側とは逆の側へ向けられている面である。溝部は、ヨーク部のうち周方向における中心部において、積層方向に延びるように形成されている。溝部は、線材が巻き付けられる際における位置決めの基準として機能する。治具には、溝部と嵌合可能な嵌合部が設けられている。分割鉄心が治具に保持されている状態において、溝部へ嵌合部が嵌合することによって、分割鉄心の正確な位置決めが可能となり、かつ、分割鉄心を安定して保持することが可能となる。分割鉄心への線材の正確な巻き付けが可能となることで、線材の巻き付けにおける不良の発生を低減でき、高い生産性での電機子の製造が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１０４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溝部が設けられているヨーク部の体積は、溝部が設けられない場合におけるヨーク部の体積よりも減少している。ヨーク部の体積が減少するほど、ヨーク部を通過可能な磁束が減少することによって、電機子鉄心を備える電動機によって出力可能なトルクが減少する。この場合、電動機は、電動機へ流す電流を増加させたとしても、出力可能なトルクを増加させることができず、高い電気特性を得られないこととなる。このため、ヨーク部の体積減少をできるだけ抑えることが望まれる。【０００７】
特許文献１に開示される従来技術の場合、ヨーク部のうち積層方向における全体に溝部が形成されることによって、ヨーク部の体積が大幅に減少することとなる。なお、周方向における溝部の幅を小さくすることによってヨーク部の体積増加を試みたとしても、溝部の幅が小さくなるほど、治具における分割鉄心の安定した保持が困難となる。また、周方向における溝部の幅が小さくなるほど、溝部への嵌合部の嵌め込みが難しくなるため、分割鉄心を治具に取り付ける際における作業効率が悪くなる。さらに、溝部の幅が小さくなるほど、鉄心片の製造が困難となる。このため、周方向における溝部の幅を小さくすることによってヨーク部の体積を増加させることは困難である。このように、従来技術によると、高い生産性での電機子の製造が可能となる一方、ヨーク部の体積の減少によって高い電気特性を実現することが困難となるという問題があった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い生産性での電機子の製造が可能となり、かつ電機子を有する電動機において高い電気特性を実現可能とする電機子鉄心を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電機子鉄心は、各々が複数の鉄心片の積層体である複数の分割鉄心を有し、複数の分割鉄心が互いに連結される。複数の分割鉄心の各々は、ヨーク部と、複数の鉄心片が積層される方向である第１の方向に垂直な第２の方向においてヨーク部から突出しているティース部とを有する。ヨーク部のうちティース部が設けられている第１の面とは逆側の第２の面には、各々が第２の方向において凹んでいる第１の溝部および第２の溝部が設けられている。積層体は、第１の溝部を構成する第１の部分と、第２の溝部を構成する第２の部分と、第１の方向において第１の部分と第２の部分との間に設けられている第３の部分と、を含む。第３の部分は、第１の溝部の第１の方向における端を構成する面と、第２の溝部の第１の方向における端を構成する面とを含む。第２の面のうち第１の溝部と第２の溝部との間には、第２の方向において凹んでいる第３の溝部が設けられている。第１の方向と第２の方向とに垂直な第３の方向における第３の溝部の幅は、第１の溝部の第３の方向における幅よりも小さく、かつ、第２の溝部の第３の方向における幅よりも小さい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる電機子鉄心は、高い生産性での電機子の製造が可能となり、かつ電機子を有する電動機において高い電気特性を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる固定子を有する電動機の断面図
【図２】実施の形態１にかかる固定子を構成する固定子鉄心の斜視図
【図３】図２に示すIII−III線における固定子鉄心の断面を示す図
【図４】図２に示すIV−IV線における固定子鉄心の断面を示す図
【図５】図３および図４に示す第１から第５の鉄心片群の平面構成を示す図
【図６】図３および図４に示す第１から第５の鉄心片群の横断面における構成を示す図
【図７】図３および図４に示す第１から第５の鉄心片群の縦断面における構成を示す図
【図８】図２に示す固定子鉄心を構成する分割鉄心へ線材が巻き付けられている様子を示す図
【図９】図８に示す分割鉄心への線材の巻き付けについて説明するための図
【図１０】図８に示す分割鉄心が保持機構によって保持されている様子を示す第１の図
【図１１】図８に示す分割鉄心が保持機構によって保持されている様子を示す第２の図
【図１２】図１１に示す保持機構を構成する治具を示す斜視図
【図１３】図１２に示す治具に鉄心片が嵌め込まれている様子を示す斜視図
【図１４】本発明の実施の形態２にかかる固定子を構成する固定子鉄心の斜視図
【図１５】図１４に示す固定子鉄心を構成する分割鉄心の平面図
【図１６】図１４に示す固定子鉄心の横断面を示す図
【図１７】図１４に示す固定子鉄心の縦断面を示す図
【図１８】図１６および図１７に示す第１から第５の鉄心片群の平面構成を示す図
【図１９】図１６および図１７に示す第１から第５の鉄心片群の縦断面における構成を示す図
【図２０】図１４に示す分割鉄心が搬送される様子を示す図
【図２１】図１４に示す分割鉄心への線材の巻き付けが行われている様子を示す図
【図２２】図２１に示す構成のうち第３の溝部と嵌合部とを含む部分の拡大図
【図２３】図２０に示す分割鉄心が搬送機構に挟持されている様子を示す図
【図２４】本発明の実施の形態３にかかる固定子を構成する分割鉄心の断面図
【図２５】実施の形態３における分割鉄心の第１の構成例を示す図
【図２６】図２５に示す分割鉄心が保持機構に保持されている様子を示す図
【図２７】実施の形態３における分割鉄心の第２の構成例を示す図
【図２８】図２７に示す分割鉄心について、第１の方向における長さが調整された状態を示す図
【図２９】図２８に示す調整後の分割鉄心が保持機構に保持されている様子を示す図
【図３０】実施の形態３の第１の比較例にかかる分割鉄心を示す図
【図３１】図３０に示す分割鉄心が保持機構に保持されている様子を示す図
【図３２】実施の形態３の第２の比較例にかかる分割鉄心を示す図
【図３３】図３２に示す分割鉄心が保持機構に保持されている様子を示す図
【図３４】実施の形態３の第３の比較例にかかる分割鉄心を示す図
【図３５】図３４に示す分割鉄心について、第１の方向における長さが調整された状態を示す図
【図３６】図３５に示す調整後の分割鉄心が保持機構に保持されている様子を示す図
【図３７】本発明の実施の形態４にかかる電機子を有するリニアモータの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態にかかる電機子鉄心、電機子および電動機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す図面では、図面を見易くするために、平面図においてハッチングを付す場合と、断面図においてハッチングを付さない場合とがある。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる固定子を有するモータの断面図である。電動機であるモータ１は、電機子である固定子２と、固定子２に囲まれており回転可能に設けられた界磁子である回転子３と、フレーム４とを有する。固定子２と回転子３との間には空隙が設けられている。
【００１４】
固定子２は、電機子鉄心である固定子鉄心５と、固定子鉄心５を絶縁するインシュレータ６と、回転磁界を発生させるコイル７とを有する。コイル７は、固定子鉄心５のうちインシュレータ６が設けられている部分に巻き付けられている。回転子３は、界磁子鉄心である回転子鉄心８と、回転子鉄心８の中心に設けられているシャフト９と、複数の永久磁石１０とを有する。回転子３は、シャフト９の軸線Ｃを中心に回転する。図１に示す断面は、軸線Ｃに垂直な断面である。なお、以下の説明において、軸線Ｃの方向を軸方向、軸線Ｃを中心とする円の円周に沿う方向を周方向、軸線Ｃを中心とする円の直径の方向を径方向、と称することがある。複数の永久磁石１０は、周方向に配列されている。
【００１５】
モータ１は、シャフト９を回転自在に保持する軸受と、軸受が嵌め込まれるブラケットとを有する。フレーム４は、固定子２の周囲を覆うとともに、軸受およびブラケットを介して回転子３を保持する。軸受およびブラケットの図示は省略する。
【００１６】
固定子鉄心５は、互いに連結された複数の分割鉄心１１を有する。複数の分割鉄心１１は、周方向に配列されている。複数の分割鉄心１１の各々は、複数の鉄心片の積層体である。複数の鉄心片の各々は、電磁鋼板である。複数の鉄心片は、軸方向である第１の方向において互いに積み重ねられている。
【００１７】
分割鉄心１１は、ヨーク部１２と、ヨーク部１２から突出しているティース部１３とを有する。ティース部１３は、径方向においてヨーク部１２から軸線Ｃへ向かうように突出している。ティース部１３のうち、径方向における軸線Ｃ側の端部は、ティース部１３のうち当該端部以外の部分に比べて周方向へ広げられている。周方向において互いに隣り合うティース部１３同士の間には、コイル７が配置される空間であるスロットが形成される。インシュレータ６は、ヨーク部１２のうちティース部１３が設けられている第１の面である内周面と、ティース部１３のうち周方向へ向けられた側面とを被覆する。
【００１８】
周方向において互いに隣り合う分割鉄心１１同士は、ヨーク部１２のうち周方向における端部に設けられている連結部１４によって回転自在に連結されている。分割鉄心１１の外周面１５は、ヨーク部１２のうちティース部１３が設けられている内周面とは逆側の第２の面である。外周面１５には、溝部１６が設けられている。互いに積み重ねられた鉄心片同士は、かしめ部１７において固定されている。分割鉄心１１には、３か所にかしめ部１７が設けられている。分割鉄心１１におけるかしめ部１７の数と、分割鉄心１１においてかしめ部１７が設けられる位置とは、適宜変更しても良い。
【００１９】
図２は、実施の形態１にかかる固定子を構成する固定子鉄心の斜視図である。図２において、矢印Ｄ１は、上記の第１の方向を表す。第１の方向は、各分割鉄心１１において複数の鉄心片が積層される方向である。矢印Ｄ２は、第１の方向に垂直な第２の方向を表す。矢印Ｄ３は、第１の方向と第２の方向とに垂直な第３の方向を表す。ティース部１３は、ヨーク部１２から第２の方向において突出している。
【００２０】
モータ１から固定子鉄心５が取り外されているときには、固定子鉄心５は、各連結部１４における分割鉄心１１同士の回転によって変形可能である。図２には、直線状に展開された状態の固定子鉄心５を示している。
【００２１】
図１に示すように固定子鉄心５が円環状であるとき、固定子鉄心５を構成する複数の分割鉄心１１のうち第３の方向における一方の端に位置する分割鉄心１１の端面１８は、複数の分割鉄心１１のうち第３の方向における他方の端に位置する分割鉄心１１の端面１９と接触する。図２に示す状態から、端面１８と端面１９とが互いに接触するように固定子鉄心５を変形させることによって、固定子鉄心５は円環状となる。
【００２２】
各分割鉄心１１の外周面１５には、２つの溝部１６が設けられている。第１の溝部１６ａは、外周面１５のうち第１の方向における一方の端の側に設けられている溝部１６である。第２の溝部１６ｂは、外周面１５のうち第１の方向における他方の端の側に設けられている溝部１６である。第１の溝部１６ａと第２の溝部１６ｂとの各々は、第２の方向において凹んでいる。なお、図２において、分割鉄心１１のうち第１の溝部１６ａが設けられている側の端を下端、分割鉄心１１のうち第２の溝部１６ｂが設けられている側の端を上端と称することがある。
【００２３】
第１の溝部１６ａと第２の溝部１６ｂとは、外周面１５のうち、第３の方向における中心部に設けられている。外周面１５のうち、第１の方向における中心部には、溝部１６は設けられていない。第１の溝部１６ａと第２の溝部１６ｂとは、溝部１６が設けられていない部分である中心部を挟んで、それぞれ上端側と下端側とに分けられて配置されている。このように、溝部１６は、外周面１５のうち、第１の方向における中心部以外の部分に設けられている。
【００２４】
鉄心片の積層体である分割鉄心１１は、第１の溝部１６ａを構成する第１の部分と、第２の溝部１６ｂを構成する第２の部分と、第１の方向において第１の部分と第２の部分との間に設けられている第３の部分とを有する。第１の部分は、分割鉄心１１を構成する複数の鉄心片のうち第１の溝部１６ａを構成する鉄心片の積層体であって、分割鉄心１１の下端を含む。第２の部分は、分割鉄心１１を構成する複数の鉄心片のうち第２の溝部１６ｂを構成する鉄心片の積層体であって、分割鉄心１１の上端を含む。第３の部分は、分割鉄心１１を構成する複数の鉄心片のうち第１の溝部１６ａを構成する鉄心片および第２の溝部１６ｂを構成する鉄心片以外の鉄心片の積層体であって、上記の中心部を構成する。
【００２５】
図３は、図２に示すIII−III線における固定子鉄心の断面を示す図である。図４は、図２に示すIV−IV線における固定子鉄心の断面を示す図である。図３に示す断面は、第１の方向と第３の方向とに平行な断面であって、互いに連結されているヨーク部１２の横断面である。図４に示す断面は、第１の方向と第２の方向とに平行な断面であって、ヨーク部１２およびティース部１３の縦断面である。なお、以下の説明にて、右および左とは、図２に示すように直線状に展開されている固定子鉄心５をティース部１３の側から見た場合における右および左とする。端面１８は固定子鉄心５のうち左側の端面であって、端面１９は固定子鉄心５のうち右側の端面である。図３には、固定子鉄心５のうち端面１９を含む一部における断面を示している。図３および図４に示す構成は、固定子鉄心５の構成の一例であるものとする。
【００２６】
ここで、第３の方向へ配列されている複数の鉄心片を、鉄心片群と称する。固定子鉄心５を構成する複数の鉄心片群は、第１から第５の鉄心片群２１，２２，２３，２４，２５を含む。第１の鉄心片３１は、第１の鉄心片群２１を構成する鉄心片である。第２の鉄心片３２は、第２の鉄心片群２２を構成する鉄心片である。第３の鉄心片３３は、第３の鉄心片群２３を構成する鉄心片である。第４の鉄心片３４は、第４の鉄心片群２４を構成する鉄心片である。第５の鉄心片３５は、第５の鉄心片群２５を構成する鉄心片である。第１の鉄心片３１と、第２の鉄心片３２と、第３の鉄心片３３と、第４の鉄心片３４と、第５の鉄心片３５とは、互いに異なる構造を有する。
【００２７】
図３および図４に示す例では、分割鉄心１１は、１８個の鉄心片からなる積層体である。１８個の鉄心片には、１つの第１の鉄心片３１と、６つの第２の鉄心片３２と、５つの第３の鉄心片３３と、３つの第４の鉄心片３４と、３つの第５の鉄心片３５とが含まれる。
【００２８】
分割鉄心１１の下端には、第１の鉄心片３１が設けられている。第１の鉄心片３１の上には、第２の鉄心片３２、第３の鉄心片３３、第４の鉄心片３４および第５の鉄心片３５が、各鉄心片の構造に基づいて決められた順序で積み重ねられている。分割鉄心１１の上端には、第２の鉄心片３２が設けられている。
【００２９】
第１の鉄心片３１は、孔２６を有する。第２の鉄心片３２と、第３の鉄心片３３と、第４の鉄心片３４と、第５の鉄心片３５との各々は、突起部２７を有する。孔２６と突起部２７とは、連結部１４を構成する。
【００３０】
突起部２７は、鉄心片の円形部分を隆起させたものである。鉄心片のうち突起部２７が設けられている部分の裏側には、円形の窪みが形成されている。第２の鉄心片３２、第３の鉄心片３３、第４の鉄心片３４および第５の鉄心片３５の各々は、突起部２７を下方へ向けた状態で積層される。孔２６は、円形であって、突起部２７を嵌め込み可能に形成されている。第１の鉄心片３１に積み重ねられる第２の鉄心片３２に設けられている突起部２７は、孔２６へ嵌め込まれる。突起部２７は、孔２６に嵌め込まれている状態において回転可能とされている。第１の鉄心片３１以外の各鉄心片については、互いに積み重ねられる２つの鉄心片のうち、上にある一方の鉄心片に設けられている突起部２７が、下にある他方の鉄心片に設けられている窪みに嵌め込まれる。突起部２７は、窪みに嵌め込まれている状態において回転可能とされている。
【００３１】
各鉄心片群において、互いに隣り合う２つの鉄心片の間には、隙間３０が設けられている。第１の鉄心片群２１において、互いに隣り合う２つの第１の鉄心片３１の間に設けられている隙間３０は、連結部１４よりも右に位置している。第２の鉄心片群２２において、互いに隣り合う２つの第２の鉄心片３２の間に設けられている隙間３０は、連結部１４よりも左に位置している。第３の鉄心片群２３において、互いに隣り合う２つの第３の鉄心片３３の間に設けられている隙間３０は、連結部１４よりも右に位置している。第４の鉄心片群２４において、互いに隣り合う２つの第４の鉄心片３４の間に設けられている隙間３０は、連結部１４よりも左に位置している。第５の鉄心片群２５において、互いに隣り合う２つの第５の鉄心片３５の間に設けられている隙間３０は、連結部１４よりも右に位置している。固定子鉄心５には、連結部１４の右に隙間３０が設けられている鉄心片群と、連結部１４の左に隙間３０が設けられている鉄心片群とが交互に積層されている。
【００３２】
第１の鉄心片群２１において、孔２６は、互いに隣り合う２つの第１の鉄心片３１のうち左にある第１の鉄心片３１に設けられている。第２の鉄心片群２２において、突起部２７は、互いに隣り合う２つの第２の鉄心片３２のうち右にある第２の鉄心片３２に設けられている。第３の鉄心片群２３において、突起部２７は、互いに隣り合う２つの第３の鉄心片３３のうち左にある第３の鉄心片３３に設けられている。第４の鉄心片群２４において、突起部２７は、互いに隣り合う２つの第４の鉄心片３４のうち右にある第４の鉄心片３４に設けられている。第５の鉄心片群２５において、互いに隣り合う２つの第５の鉄心片３５のうち左にある第５の鉄心片３５に設けられている。
【００３３】
第１の鉄心片３１は、孔２８を有する。第２の鉄心片３２と、第３の鉄心片３３と、第４の鉄心片３４と、第５の鉄心片３５との各々は、突起部２９を有する。孔２８と突起部２９とは、かしめ部１７を構成する。
【００３４】
突起部２９は、鉄心片の矩形部分を隆起させたものである。鉄心片のうち突起部２９が設けられている部分の裏側には、矩形の窪みが形成されている。第２の鉄心片３２、第３の鉄心片３３、第４の鉄心片３４および第５の鉄心片３５の各々は、突起部２９を下方へ向けた状態で積層される。孔２８は、突起部２９が入り込み可能な矩形である。第１の鉄心片３１に積み重ねられる第２の鉄心片３２に設けられている突起部２９は、孔２８へ入り込んだ状態とされて、孔２８に締結されている。第１の鉄心片３１以外の各鉄心片については、互いに積み重ねられる２つの鉄心片のうち、上にある一方の鉄心片に設けられている突起部２９は、下にある他方の鉄心片に設けられている窪みへ入り込んだ状態とされて、窪みに締結されている。
【００３５】
図４に示すように、第１の溝部１６ａを構成する第１の部分２０ａは、５つの鉄心片の積層体である。第１の部分２０ａには、第１の鉄心片３１の上に第２の鉄心片３２と第３の鉄心片３３とが交互に積層されている。第２の溝部１６ｂを構成する第２の部分２０ｂは、７つの鉄心片の積層体である。第２の部分２０ｂには、第２の鉄心片３２と第３の鉄心片３３とが交互に積層されている。溝部１６が設けられていない第３の部分２０ｃは、６つの鉄心片の積層体である。第３の部分２０ｃには、第４の鉄心片３４と第５の鉄心片３５とが交互に積層されている。第１の部分２０ａは、分割鉄心１１である積層体の下端部、すなわち、分割鉄心１１のうち第１の方向における一方の端部である。第２の部分２０ｂは、分割鉄心１１である積層体の上端部、すなわち、分割鉄心１１のうち第１の方向における他方の端部である。第３の部分２０ｃは、分割鉄心１１である積層体のうち第１の方向における中心部である。第３の部分２０ｃは、第１の部分２０ａの上に積み重ねられている。第２の部分２０ｂは、第３の部分２０ｃの上に積み重ねられている。
【００３６】
第３の部分２０ｃの下端である面２０ｃ１は、第１の溝部１６ａの上端に位置する面を構成する。第３の部分２０ｃの上端である面２０ｃ２は、第２の溝部１６ｂの下端を構成する。このように、第３の部分２０ｃは、第１の方向における第１の溝部１６ａの端を構成する面２０ｃ１と第１の方向における第２の溝部１６ｂの端を構成する面２０ｃ２とを含む。面２０ｃ１と面２０ｃ２との間には、溝部１６は設けられていない。
【００３７】
図５は、図３および図４に示す第１から第５の鉄心片群の平面構成を示す図である。図６は、図３および図４に示す第１から第５の鉄心片群の横断面における構成を示す図である。図７は、図３および図４に示す第１から第５の鉄心片群の縦断面における構成を示す図である。
【００３８】
図５には、第１の鉄心片群２１を構成する１２個の第１の鉄心片３１のうちの４つと、第２の鉄心片群２２を構成する１２個の第２の鉄心片３２のうちの４つと、第３の鉄心片群２３を構成する１２個の第３の鉄心片３３のうちの４つと、第４の鉄心片群２４を構成する１２個の第４の鉄心片３４のうちの４つと、第５の鉄心片群２５を構成する１２個の第５の鉄心片３５のうちの４つとを示している。図６には、図３と同じ横断面を示している。図７には、図４と同じ縦断面を示している。
【００３９】
第１の鉄心片群２１を構成する第１の鉄心片３１のうち、端面１８を構成する１つの第１の鉄心片３１以外の各第１の鉄心片３１には、孔２６が設けられている。第１の鉄心片３１において、孔２６は、ヨーク部１２のうち左側の端部３６に設けられている。第１の鉄心片群２１を構成する第１の鉄心片３１の各々には、３つの孔２８と、溝部１６を構成する切欠き部３８とが設けられている。
【００４０】
第２の鉄心片群２２を構成する第２の鉄心片３２のうち、端面１９を構成する１つの第２の鉄心片３２以外の各第２の鉄心片３２には、突起部２７が設けられている。第２の鉄心片３２において、突起部２７は、ヨーク部１２のうち右側の端部３７に設けられている。第２の鉄心片群２２を構成する第２の鉄心片３２の各々には、３つの突起部２９と、溝部１６を構成する切欠き部３８とが設けられている。
【００４１】
第３の鉄心片群２３を構成する第３の鉄心片３３のうち、端面１８を構成する１つの第３の鉄心片３３以外の各第３の鉄心片３３には、突起部２７が設けられている。第３の鉄心片３３において、突起部２７は、ヨーク部１２のうち左側の端部３６に設けられている。第３の鉄心片群２３を構成する第３の鉄心片３３の各々には、３つの突起部２９と、溝部１６を構成する切欠き部３８とが設けられている。
【００４２】
第４の鉄心片群２４を構成する第４の鉄心片３４のうち、端面１９を構成する１つの第４の鉄心片３４以外の各第４の鉄心片３４には、突起部２７が設けられている。第４の鉄心片３４において、突起部２７は、ヨーク部１２のうち右側の端部３７に設けられている。第４の鉄心片群２４を構成する第４の鉄心片３４の各々には、３つの突起部２９が設けられている。第４の鉄心片３４には、切欠き部３８は設けられていない。
【００４３】
第５の鉄心片群２５を構成する第５の鉄心片３５のうち、端面１８を構成する１つの第５の鉄心片３５以外の各第５の鉄心片３５には、突起部２７が設けられている。第５の鉄心片３５において、突起部２７は、ヨーク部１２のうち左側の端部３６に設けられている。第５の鉄心片群２５を構成する第５の鉄心片３５の各々には、３つの突起部２９が設けられている。第５の鉄心片３５には、切欠き部３８は設けられていない。
【００４４】
図５において、第１の鉄心片３１の外形は、端部３６，３７の形状が異なる以外は、第２の鉄心片３２の外形と同じである。第１の鉄心片３１の外形は、第３の鉄心片３３の外形と同じである。第２の鉄心片３２の外形は、切欠き部３８が設けられている以外は、第４の鉄心片３４の外形と同じである。第１の鉄心片３１の外形は、切欠き部３８が設けられている以外は、第５の鉄心片３５の外形と同じである。このように、第１から第５の鉄心片３１，３２，３３，３４，３５の各々は、端部３６，３７の部分と切欠き部３８の部分とのうちの少なくとも一方が互いに異なる以外は、互いに同じ形状である。また、第１から第５の鉄心片３１，３２，３３，３４，３５の各々は、いずれも同じ大きさをなしている。このような第１から第５の鉄心片３１，３２，３３，３４，３５が積層されていることによって、分割鉄心１１は、分割鉄心１１の体積を減少させるような凹凸を少なくすることができる。これにより、固定子鉄心５は、溝部１６が設けられている部分以外の部分においてできるだけ多くの磁束を通過させ、モータ１によって出力可能なトルクを増加させることができる。
【００４５】
第１の部分２０ａを構成する各鉄心片は、いずれも同じ位置に同じ形状の切欠き部３８が形成されており、鉄心片の外形のうち外周面１５を構成する稜線部分の形状がいずれも同じである。第２の部分２０ｂを構成する各鉄心片は、いずれも同じ位置に同じ形状の切欠き部３８が形成されており、鉄心片の外形のうち外周面１５を構成する稜線部分の形状がいずれも同じである。第３の部分２０ｃを構成する各鉄心片は、いずれも切欠き部３８が設けられておらず、鉄心片の外形のうち外周面１５を構成する稜線部分の形状がいずれも同じである。
【００４６】
分割鉄心１１は、端部３６に突起部２７が設けられている鉄心片と端部３７に突起部２７が設けられている鉄心片とが交互に積層されているものに限られない。分割鉄心１１には、端部３６に突起部２７が設けられている鉄心片同士が積層されている部分が含まれていても良く、端部３７に突起部２７が設けられている鉄心片同士が積層されている部分が含まれていても良い。
【００４７】
溝部１６は、線材であるマグネットワイヤが分割鉄心１１へ巻き付けられる際に、分割鉄心１１を保持する保持機構において分割鉄心１１の位置を固定するために使用される。図８は、図２に示す固定子鉄心を構成する分割鉄心へ線材が巻き付けられている様子を示す図である。分割鉄心１１への線材４１の巻き付けには、巻付機が使用される。巻付機は、線材４１を供給するノズル４０を分割鉄心１１の周囲にて旋回させることによって、線材４１を分割鉄心１１のティース部１３へ巻き付ける。
【００４８】
図８には、保持機構を構成する治具４６を示している。分割鉄心１１へ線材４１が巻き付けられる際、１つの分割鉄心１１が保持機構によって保持される。固定子鉄心５は、保持機構によって保持されている分割鉄心１１と、当該分割鉄心１１と隣り合う分割鉄心１１との間において折り曲げられた状態とされる。これにより、保持機構によって保持されている分割鉄心１１の周囲に、ノズル４０を旋回させるためのスペースが確保される。
【００４９】
内爪４２および外爪４３と、内爪４４および外爪４５とは、分割鉄心１１を搬送するための搬送機構を構成する。内爪４４および外爪４５は、保持機構へ投入される分割鉄心１１を搬送する。内爪４２および外爪４３は、保持機構から排出される分割鉄心１１を搬送する。線材４１が巻き付けられる前の分割鉄心１１は、互いに対向する内爪４４と外爪４５とに挟持された状態で、一列に並べられている。線材４１が巻き付けられた後の分割鉄心１１は、互いに対向する内爪４２と外爪４３とに挟持された状態で、一列に並べられている。
【００５０】
図９は、図８に示す分割鉄心への線材の巻き付けについて説明するための図である。図９には、図８に示すIX−IX線における断面において、ノズル４０が旋回している様子を示している。図９において、ノズル４０は、ティース部１３を中心に反時計回りに旋回するものとする。
【００５１】
ノズル４０が位置Ｐ１から位置Ｐ２まで旋回する間において、線材４１に印加されている張力は、ティース部１３の下端のうち右側の角５１に作用する。角５１に作用する張力の向きは、図９に示すように、矢印Ｆ１の向きから矢印Ｆ２の向きへ徐々に変化する。
【００５２】
ノズル４０が位置Ｐ２から位置Ｐ３まで旋回する間において、線材４１に印加されている張力は、ティース部１３の上端のうち右側の角５２に作用する。角５２に作用する張力の向きは、図９に示すように、矢印Ｆ２の向きから矢印Ｆ３の向きへ徐々に変化する。
【００５３】
ノズル４０が位置Ｐ３から位置Ｐ４まで旋回する間において、線材４１に印加されている張力は、ティース部１３の上端のうち左側の角５３に作用する。角５３に作用する張力の向きは、図９に示すように、矢印Ｆ３の向きから矢印Ｆ４の向きへ徐々に変化する。
【００５４】
ノズル４０が位置Ｐ４から位置Ｐ１まで旋回する間において、線材４１に印加されている張力は、ティース部１３の下端のうち左側の角５４に作用する。角５４に作用する張力の向きは、図９に示すように、矢印Ｆ４の向きから矢印Ｆ１の向きへ徐々に変化する。
【００５５】
このように、分割鉄心１１へ線材４１が巻き付けられているときに、線材４１の張力は、分割鉄心１１の下端を構成する第１の鉄心片３１と、分割鉄心１１の上端を構成する第２の鉄心片３２との各々に作用する。溝部１６は、分割鉄心１１の下端を含む第１の部分２０ａと、分割鉄心１１の上端を含む第２の部分２０ｂとに設けられている。保持機構は、上端部である第１の部分２０ａと下端部である第２の部分２０ｂとにおいて、分割鉄心１１を保持することができる。分割鉄心１１のうちの中心部である第３の部分２０ｃには溝部１６が設けられていない。固定子鉄心５は、分割鉄心１１の中心部を、トルク特性を向上するために利用することができる。
【００５６】
図１０は、図８に示す分割鉄心が保持機構によって保持されている様子を示す第１の図である。図１０には、図８に示すX−X線における断面を示している。保持機構は、互いに対向する２つの治具４６，４７を有する。保持機構は、２つの治具４６，４７により分割鉄心１１を挟持することによって、分割鉄心１１を保持する。治具４６は、分割鉄心１１のうち上端を構成する第２の鉄心片３２に接触する。治具４７は、分割鉄心１１のうち下端を構成する第１の鉄心片３１に接触する。
【００５７】
治具４６のうち治具４７と対向する面には、突起部４８が設けられている。治具４７には、治具４６と同様に、治具４６と対向する面に突起部４８が設けられている。治具４６に設けられている突起部４８と、治具４７に設けられている突起部４８とには、溝部１６へ嵌め込み可能な嵌合部４９が設けられている。
【００５８】
治具４６は、治具４７へ近づく向きと、治具４７から離れる向きとの往復が可能である。治具４７は、治具４６へ近づく向きと、治具４６から離れる向きとの往復が可能である。保持機構は、治具４６と治具４７との間に分割鉄心１１が置かれた状態において、治具４６と治具４７とが互いに近づくように治具４６と治具４７とを移動させることによって、分割鉄心１１を掴む。保持機構は、分割鉄心１１を保持している状態から、治具４６と治具４７とを互いに離れる向きに移動させることによって、掴んでいる分割鉄心１１を離す。
【００５９】
図１１は、図８に示す分割鉄心が保持機構によって保持されている様子を示す第２の図である。図１１には、図１０に示すXI−XI線における断面を示している。図１１には、保持機構によって保持されている分割鉄心１１の第１の溝部１６ａに、治具４７の嵌合部４９が嵌め込まれている状態を示している。保持機構によって保持されている分割鉄心１１の第２の溝部１６ｂには、図１１に示す場合と同様に、治具４６の嵌合部４９が嵌め込まれている。
【００６０】
図１１に示す断面において、第１の溝部１６ａは、いわゆるダブテイル形である。第３の方向における第１の溝部１６ａの幅は、外周面１５からティース部１３のほうへ向かうにしたがって拡大されている。嵌合部４９は、突起部４８のうち分割鉄心１１と接触する側の端部であって、第１の溝部１６ａの形状に合わせて左右に突出している部分である。なお、第１の溝部１６ａは、第３の方向における幅が外周面１５からティース部１３のほうへ向かうにしたがって拡大されている箇所を有する形状であればいかなる形状であっても良い。
【００６１】
図１２は、図１１に示す保持機構を構成する治具を示す斜視図である。図１３は、図１２に示す治具に鉄心片が嵌め込まれている様子を示す斜視図である。図１２に示す治具４７において、治具４６と対向する面５０に垂直な方向における突起部４８の長さはＬａである。第１の方向における第１の溝部１６ａの長さは、Ｌａよりも長い。
【００６２】
図１３には、分割鉄心１１の下端を構成する第１の鉄心片３１が治具４７に嵌め込まれている様子を示している。保持機構が分割鉄心１１を保持している状態において、面５０のうち嵌合部４９の左右に位置する領域５０ａが、第１の鉄心片３１に接触する。
【００６３】
第２の溝部１６ｂは、第１の溝部１６ａと同様の形状である。第３の方向における第２の溝部１６ｂの幅は、外周面１５からティース部１３のほうへ向かうにしたがって拡大されている。第２の溝部１６ｂは、第３の方向における幅が外周面１５からティース部１３のほうへ向かうにしたがって拡大されている箇所を有する形状であればいかなる形状であっても良い。図１０に示す治具４６は、図１１から図１３に示す治具４７と同様の構造を有する。治具４６に設けられている嵌合部４９が第２の溝部１６ｂへ嵌め込まれる態様は、治具４７に設けられている嵌合部４９が第１の溝部１６ａへ嵌め込まれる態様と同じである。
【００６４】
このように溝部１６と治具４６，４７とが構成されていることによって、溝部１６への嵌合部４９の嵌め込みと、溝部１６からの嵌合部４９の抜き取りとは、分割鉄心１１に対して治具４６，４７が第１の方向に平行な方向に動くことによって行われる。また、溝部１６へ嵌合部４９が嵌め込まれている状態において、治具４６，４７に対する第２の方向および第３の方向への分割鉄心１１の動きが抑制される。
【００６５】
保持機構による保持の対象となる分割鉄心１１には、積層方向における長さが互いに異なる分割鉄心１１が含まれることがある。仮に、保持機構は、１つの治具を用いて分割鉄心１１を保持する場合は、分割鉄心１１の積層方向における長さに合わせて治具を交換することになる。実施の形態１では、保持機構は、２つの治具４６，４７を用いて分割鉄心１１の上端と下端とを保持することから、積層方向における長さが互いに異なる分割鉄心１１を保持する場合に、共通の治具４６，４７を用いることができる。このように、保持機構は、分割鉄心１１の積層方向における長さがさまざまである場合において、共通の治具４６，４７を用いて分割鉄心１１を保持することができる。
【００６６】
上述するように、分割鉄心１１のうち張力が作用する上端部と下端部とに設けられている溝部１６が治具４６，４７によって固定されることによって、張力の作用による分割鉄心１１の動きがさらに抑制される。これにより、保持機構は、分割鉄心１１を正確に位置決めして、分割鉄心１１を保持することができる。また、保持機構は、分割鉄心１１を安定して保持することができる。
【００６７】
分割鉄心１１の正確な位置決めと、分割鉄心１１の安定した保持とが可能となることで、巻付機は、分割鉄心１１への線材４１の正確な巻き付けが可能となる。分割鉄心１１への線材４１の正確な巻き付けが可能となることによって、線材４１の巻き付けにおける不良の発生を低減でき、高い生産性での固定子２の製造が可能となる。
【００６８】
また、ヨーク部１２のうち第１の方向における中心部に溝部１６が設けられていないため、ヨーク部１２のうち第１の方向における全体に溝部１６が設けられる場合と比較して、ヨーク部１２の体積を増加させることができる。ヨーク部１２の体積が増加するほど、ヨーク部１２を通過可能な磁束が増加することによって、モータ１によって出力可能なトルクが増加する。このため、モータ１は、モータ１へ流す電流を増加させることによって、出力可能なトルクを増加させることができ、高い電気特性を得ることができる。
【００６９】
実施の形態１によると、固定子鉄心５において、分割鉄心１１は、第１の溝部１６ａを構成する第１の部分２０ａと、第２の溝部１６ｂを構成する第２の部分２０ｂと、第１の部分２０ａと第２の部分２０ｂとの間に設けられている第３の部分２０ｃとを含む。第３の部分２０ｃは、第１の溝部１６ａの端を構成する面２０ｃ１と、第２の溝部１６ｂの端を構成する面２０ｃ２とを含んでおり、第３の部分２０ｃには溝部１６は設けられていない。これにより、固定子鉄心５は、高い生産性での固定子２の製造が可能となり、かつ、固定子２を有する電動機において高い電気特性を実現できるという効果を奏する。
【００７０】
実施の形態２．
図１４は、本発明の実施の形態２にかかる固定子を構成する固定子鉄心の斜視図である。実施の形態２において、固定子鉄心５を構成する各分割鉄心１１の外周面１５には、第３の溝部６０が設けられている。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。
【００７１】
第３の溝部６０は、外周面１５のうち、第３の方向における中心に設けられている。また、第３の溝部６０は、外周面１５のうち、第１の方向における中心部に設けられている。第３の溝部６０は、分割鉄心１１のうち、第１の溝部１６ａが設けられている第１の部分と第２の溝部１６ｂが設けられている第２の部分との間の第３の部分に設けられている。第３の部分は、分割鉄心１１を構成する複数の鉄心片のうち第３の溝部６０を構成する鉄心片の積層体である。
【００７２】
図１５は、図１４に示す固定子鉄心を構成する分割鉄心の平面図である。図１５には、分割鉄心１１の上端側における平面を示している。図１５に示す平面において、第３の溝部６０は、Ｖ形状である。第３の方向における第３の溝部６０の幅は、第３の方向における第２の溝部１６ｂの幅よりも小さい。また、第３の方向における第３の溝部６０の幅は、第３の方向における第１の溝部１６ａの幅よりも小さい。なお、第３の溝部６０の形状は、Ｖ形状に限られず、Ｖ形状以外の形状であっても良い。第３の溝部６０の形状は、矩形あるいは半円形などであっても良い。
【００７３】
図１６は、図１４に示す固定子鉄心の横断面を示す図である。図１７は、図１４に示す固定子鉄心の縦断面を示す図である。図１６には、図３に示す横断面と同様の横断面を示している。図１７には、図４に示す縦断面と同様の縦断面を示している。実施の形態２にかかる固定子鉄心５には、図３および図４に示す第４の鉄心片群２４および第５の鉄心片群２５の代わりに、第４の鉄心片群６１および第５の鉄心片群６２が設けられている。第４の鉄心片６４は、第４の鉄心片群６１を構成する鉄心片である。第５の鉄心片６５は、第５の鉄心片群６２を構成する鉄心片である。
【００７４】
図１７に示すように、第３の溝部６０を構成する第３の部分２０ｃは、６つの鉄心片の積層体である。第３の部分２０ｃには、第４の鉄心片６４と第５の鉄心片６５とが交互に積層されている。第２の方向における第３の溝部６０の深さは、第１の溝部１６ａの第２の方向における深さよりも浅く、かつ第２の溝部１６ｂの第２の方向における深さよりも浅い。第３の部分２０ｃは、第１の溝部１６ａの第１の方向における端を構成する面２０ｃ１と第２の溝部１６ｂの第１の方向における端を構成する面２０ｃ２とを含む。面２０ｃ１と面２０ｃ２との間には、第１の溝部１６ａおよび第２の溝部１６ｂの深さ以上の深さの溝部は設けられていない。
【００７５】
図１８は、図１６および図１７に示す第１から第５の鉄心片群の平面構成を示す図である。図１９は、図１６および図１７に示す第１から第５の鉄心片群の縦断面における構成を示す図である。
【００７６】
第４の鉄心片群６１を構成する第４の鉄心片６４の各々には、第３の溝部６０を構成する切欠き部６３が設けられている。また、第４の鉄心片６４には、実施の形態１の第４の鉄心片３４と同様に、突起部２７が設けられている。第５の鉄心片群６２を構成する第５の鉄心片６５の各々には、第３の溝部６０を構成する切欠き部６３が設けられている。また、第５の鉄心片６５には、実施の形態１の第５の鉄心片３５と同様に、突起部２７が設けられている。なお、第４および第５の鉄心片群６１，６２の横断面における構成は、図６に示す第４および第５の鉄心片群２４，２５の横断面における構成と同じである。
【００７７】
第１から第５の鉄心片３１，３２，３３，６４，６５の各々の形状は、端部３６，３７の形状および切欠き部３８，６３の形状のうちの少なくとも一方が互いに異なる以外は、互いに同じである。また、第１から第５の鉄心片３１，３２，３３，６４，６５の各々は、いずれも同じ大きさをなしている。第３の部分２０ｃを構成する各鉄心片は、いずれも同じ位置に同じ形状の切欠き部６３が形成されており、鉄心片の外形のうち外周面１５を構成する稜線部分の形状がいずれも同じである。
【００７８】
第３の溝部６０は、保持機構へ投入される分割鉄心１１を搬送する際と、保持機構から排出される分割鉄心１１を搬送する際において使用される。図２０は、図１４に示す分割鉄心が搬送される様子を示す図である。実施の形態２において、外爪４５と外爪４３とには、第３の溝部６０へ嵌め込み可能な突起部６６が設けられている。なお、図２０では、各要素の位置関係を表すために、ある要素と、当該要素の紙面奥に配置されている要素とがある場合において、紙面手前の要素にて紙面奥の要素が透けて見えるように示している部分がある。
【００７９】
分割鉄心１１への線材４１の巻き付けが行われている間、搬送機構は、図８に示す場合と同様に、内爪４４および外爪４５のうち治具４６の側とは逆側の端を上方へ持ち上げた姿勢をとる。また、分割鉄心１１への線材４１の巻き付けが行われている間、搬送機構は、図８に示すように、内爪４２および外爪４３のうち治具４６の側とは逆側の端を上方へ持ち上げた姿勢をとる。
【００８０】
図２１は、図１４に示す分割鉄心への線材の巻き付けが行われている様子を示す図である。図２２は、図２１に示す構成のうち第３の溝部と嵌合部とを含む部分の拡大図である。図２１には、分割鉄心１１の上面側における平面を示している。また、図２１のうち破線によって囲った部分には、分割鉄心１１と突起部４８との断面において、第１の溝部１６ａに嵌合部４９が嵌合している状態を示している。図２２では、図２１に示す領域XXIIを拡大して示している。
【００８１】
外爪４５の突起部６６は、内爪４４と外爪４５とにより挟持されている分割鉄心１１のうち治具４７の側の端に位置する分割鉄心１１に対向する位置に設けられている。突起部６６は、分割鉄心１１に設けられている第３の溝部６０に対向する。突起部６６は、第３の溝部６０へ嵌め込み可能な凸形状である。
【００８２】
図２１に示す外爪４３にも、図２２に示す突起部６６と同様の突起部６６が設けられている。外爪４３の突起部６６は、内爪４２と外爪４３とにより挟持されている分割鉄心１１のうち治具４７の側の端に位置する分割鉄心１１に対向する位置に設けられている。突起部６６は、分割鉄心１１に設けられている第３の溝部６０に対向する。外爪４３の突起部６６も、第３の溝部６０へ嵌め込み可能な凸形状である。
【００８３】
１つの分割鉄心１１における線材４１の巻き付けが終了すると、搬送機構は、図８に示す状態から、図２０のうち上から１段目に示すように、内爪４４と外爪４５により挟持されている分割鉄心１１と、保持機構に保持されている分割鉄心１１と、内爪４２と外爪４３とにより挟持されている分割鉄心１１とが直線状に並ぶように、姿勢を変化させる。
【００８４】
次に、図２０のうち上から２段目に示すように、内爪４２と外爪４３とは、互いに離れる向きに動く。内爪４２と外爪４３とは、内爪４２と外爪４３との間の分割鉄心１１から離れる。その後、内爪４２と外爪４３とは、保持機構に保持されている分割鉄心１１ａの上方に突起部６６が到達するまで移動する。
【００８５】
次に、内爪４２と外爪４３とは、互いに近づく向きに動く。図２０のうち上から３段目に示すように、内爪４２と外爪４３とは、内爪４２と外爪４３との間の分割鉄心１１に接触する。
【００８６】
図２３は、図２０に示す分割鉄心が搬送機構に挟持されている様子を示す図である。図２３には、図２１に示す断面に垂直な断面であって、第１の溝部１６ａと第２の溝部１６ｂと第３の溝部６０とを通る断面を示している。外爪４３の突起部６６は、保持機構に保持されている分割鉄心１１の第３の溝部６０に嵌め込まれる。その後、保持機構は、治具４６と治具４７とを互いに離れる向きに移動させることによって、掴んでいる分割鉄心１１を離す。
【００８７】
保持機構が分割鉄心１１を離した後、搬送機構は、分割鉄心１１を挟持している状態の内爪４２および外爪４３と、分割鉄心１１を挟持している状態の内爪４４および外爪４５とを、治具４６，４７に対して移動させる。内爪４２および外爪４３が移動することによって、図２０のうち上から４段目に示すように、保持機構に保持されていた分割鉄心１１ａが保持機構から排出される。また、内爪４４および外爪４５が移動することによって、次に巻き付けが行われる分割鉄心１１ｂが保持機構へ投入される。保持機構へ投入される分割鉄心１１ｂの溝部１６は、嵌合部４９の位置に位置決めされる。
【００８８】
その後、保持機構は、治具４６と治具４７とが互いに近づくように治具４６と治具４７とを移動させることによって、分割鉄心１１ｂを掴む。保持機構へ投入された分割鉄心１１ｂの溝部１６には、嵌合部４９が嵌め込まれる。これにより、保持機構は、保持機構へ投入された分割鉄心１１ｂを保持する。
【００８９】
次に、内爪４４と外爪４５とは、互いに離れる向きに動く。内爪４４と外爪４５とは、内爪４４と外爪４５との間の分割鉄心１１から離れる。その後、内爪４４と外爪４５とは、保持機構に保持されている分割鉄心１１ｂの右隣りの分割鉄心１１ｃに対向する位置に突起部６６が到達するまで移動する。その後、内爪４４と外爪４５とは、互いに近づく向きに動く。内爪４４と外爪４５とは、内爪４４と外爪４５との間の分割鉄心１１に接触する。外爪４５の突起部６６は、分割鉄心１１ｃの第３の溝部６０に嵌め込まれる。
【００９０】
その後、搬送機構は、図８に示す姿勢と同様の姿勢に戻る。巻付機は、保持機構に保持されている分割鉄心１１への線材４１の巻き付けを開始する。保持機構と搬送機構とは、このような動作を繰り返すことによって、固定子鉄心５の各分割鉄心１１への線材４１の巻き付けを行う。
【００９１】
保持機構は、外爪４５の突起部６６が第３の溝部６０に嵌め込まれている状態において、溝部１６へ嵌合部４９を嵌め込ませて、分割鉄心１１を保持する。また、搬送機構は、嵌合部４９が溝部１６へ嵌め込まれている状態において、外爪４３の突起部６６を第３の溝部６０へ嵌め込ませて、保持機構から排出される分割鉄心１１を把持する。これにより、搬送機構は、分割鉄心１１の搬送における不具合を低減できる。例を挙げると、搬送機構は、分割鉄心１１の寸法のばらつきに起因する搬送ミスを低減できる。
【００９２】
実施の形態２によると、分割鉄心１１の第３の部分２０ｃには、溝部１６よりも幅が小さい第３の溝部６０が設けられている。実施の形態２においても、第１の方向における全体にわたって溝部１６が設けられる場合と比較して、ヨーク部１２の体積を増加させることができる。モータ１は、出力可能なトルクを増加させることができ、高い電気特性を得ることができる。また、分割鉄心１１に第１の溝部１６ａと第２の溝部１６ｂとが設けられていることにより、実施の形態１の場合と同様に、保持機構は、分割鉄心１１を正確に位置決めでき、かつ分割鉄心１１を安定して保持することができる。これにより、固定子鉄心５は、高い生産性での固定子２の製造が可能となり、かつ、固定子２を有する電動機において高い電気特性を実現できるという効果を奏する。また、固定子鉄心５は、搬送機構による分割鉄心１１の搬送における不具合を低減することができる。
【００９３】
実施の形態３．
実施の形態３では、第１の方向における第１の溝部１６ａと、第１の方向における第２の溝部１６ｂの長さとの関係について説明する。図２４は、本発明の実施の形態３にかかる固定子を構成する分割鉄心の断面図である。図２４には、図３に示す断面と同様の断面を示している。図２４に示す分割鉄心１１は、実施の形態２の分割鉄心１１と同様の構成を有する。実施の形態３の分割鉄心１１は、実施の形態１の分割鉄心１１と同様の構成を有しても良い。実施の形態３では、上記の実施の形態１および２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１および２とは異なる構成について主に説明する。
【００９４】
図２４において、Ｌ１は、第１の方向における第１の溝部１６ａの長さとする。Ｌ２は、第１の方向における第２の溝部１６ｂの長さとする。Ｌ３は、第１の方向における分割鉄心１１の長さ、すなわち分割鉄心１１の下端７２と分割鉄心１１の上端７３との間の長さとする。Ｌ４は、第１の方向における第１の溝部１６ａおよび第３の溝部６０の長さとする。実施の形態３において、Ｌ１＜Ｌ２が成り立つ。また、鉄心片の厚み７０のばらつきと鉄心片同士の間隔７１のばらつきとに起因して想定される長さの変動幅よりも、Ｌ２とＬ１との差が大きくなるように、Ｌ１とＬ２とは設定される。
【００９５】
次に、Ｌ１＜Ｌ２が成り立つことによる効果について説明する。積層されている鉄心片が多いほど、ばらつきに起因する変動幅が大きくなる。このため、「Ｌ１の変動幅＜Ｌ４の変動幅＜Ｌ３の変動幅」が成り立つ。また、Ｌ２＝Ｌ３−Ｌ４が成り立つことから、「Ｌ１の変動幅＜Ｌ２の変動幅」の関係が想定される。
【００９６】
ここで、図１０に示す治具４６，４７に設けられている突起部４８の第１の方向における長さをＬａとする。また、Ｌ１＝Ｌｂであるときに、長さがＬａである突起部４８を第１の溝部１６ａへ挿入するために必要となる間隔をＬｇとする。この場合に、Ｌｂ＝Ｌａ＋Ｌｇが成り立つ。
【００９７】
分割鉄心１１が製造された際に、Ｌ３が適正範囲よりも超える場合に、積層されている鉄心片の数を減らすことによってＬ３が調整され得る。この場合に、分割鉄心１１の上端側から鉄心片が除去される。上端側から鉄心片が除去される理由については後述する。Ｌ３＝ＬｄであるときにおけるＬ３の調整最大幅をＬｅとする。この場合に、Ｌ２＝Ｌｃであるとして、Ｌｃ＝Ｌｂ＋Ｌｅ＝Ｌａ＋Ｌｅ＋Ｌｇが成り立つ。また、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃの関係が成り立つ。以上の条件が成り立つ分割鉄心１１の仕様を、以下の説明において仕様１と称することがある。
【００９８】
図２５は、実施の形態３における分割鉄心の第１の構成例を示す図である。図２６は、図２５に示す分割鉄心が保持機構に保持されている様子を示す図である。第１の構成例は、上記仕様１の分割鉄心１１であって、かつ製造された分割鉄心１１においてＬ３が適正範囲内である場合の例とする。Ｌｄｍａｘは、適正範囲の最大値とする。Ｌｄｍｉｎは、適正範囲の最小値とする。この場合、図２６に示すように、治具４７の突起部４８が第１の溝部１６ａへ挿入され、かつ、治具４６の突起部４８が第２の溝部１６ｂへ挿入される。保持機構は、分割鉄心１１を正常に保持することができる。
【００９９】
図２７は、実施の形態３における分割鉄心の第２の構成例を示す図である。第２の構成例は、上記仕様１の分割鉄心１１であって、かつ製造された分割鉄心１１のＬ３が適正範囲を超える場合の例とする。図２７に示す場合において、Ｌ３はＬｄｍａｘよりも長い。この場合、製造された分割鉄心１１の上端側から鉄心片が除去されることによって、Ｌ３が適正範囲内となるように調整される。なお、Ｌ３がＬｄｍｉｎよりも短い場合、Ｌ３が適正範囲内となるような調整ができないため、製造された分割鉄心１１は廃棄される。
【０１００】
Ｌ３を調整する場合において、仮に、分割鉄心１１の下端側から鉄心片が除去されたとする。図２７に示す分割鉄心１１から、下端７２を構成する第１の鉄心片３１が除去された場合、下から２つ目の鉄心片に設けられている突起部２９が分割鉄心１１から突出した状態となる。このため、突起部２９が残る分、Ｌ３の減少量は少なくなる。また、分割鉄心１１の下端７２から突起部２９が突出した状態となることで、保持機構における分割鉄心１１の保持が不安定となる場合がある。一方、図２７に示す分割鉄心１１から、上端７３を構成する第２の鉄心片３２が除去される場合、突起部２９が分割鉄心１１から突出した状態とはならない。Ｌ３の減少量は、厚み７０に相当する量となる。また、分割鉄心１１の下端７２を平坦にできることで、保持機構において分割鉄心１１を安定して保持することができる。したがって、Ｌ３を調整する場合に、分割鉄心１１の上端側から鉄心片が除去される。
【０１０１】
図２８は、図２７に示す分割鉄心について、第１の方向における長さが調整された状態を示す図である。図２８に示す分割鉄心１１は、第２の構成例にかかる分割鉄心１１であって、図２７に示す状態から、上端７３を構成する第２の鉄心片３２が除去されたものである。図２８に示す分割鉄心１１の上端７３は、第３の鉄心片３３によって構成される。図２８に示すように、Ｌ３は適正範囲内に調整されている。
【０１０２】
図２９は、図２８に示す調整後の分割鉄心が保持機構に保持されている様子を示す図である。図２９に示すように、治具４７の突起部４８が第１の溝部１６ａへ挿入される。また、Ｌｃ＝Ｌａ＋Ｌｅ＋Ｌｇが成り立つことで、Ｌ３の調整によってＬ２からＬｅが差し引かれた場合であっても、Ｌ２には、第２の溝部１６ｂへ突起部４８を挿入可能な長さであるＬａ＋Ｌｇが確保される。このため、保持機構は、治具４６の突起部４８を第２の溝部１６ｂへ挿入させることができる。これにより、保持機構は、調整後の分割鉄心１１を正常に保持することができる。
【０１０３】
図３０は、実施の形態３の第１の比較例にかかる分割鉄心を示す図である。第１の比較例は、Ｌ１＜Ｌ２を満たさない場合の構成例である。図３０に示す分割鉄心１１において、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌｃ＝Ｌａ＋Ｌｅ＋Ｌｇが成り立つ。かかる条件が成り立つ分割鉄心１１の仕様を、以下の説明において仕様２と称することがある。第１の比較例は、仕様２の分割鉄心１１であって、かつ製造された分割鉄心１１においてＬ３が適正範囲内である場合の例とする。
【０１０４】
図３１は、図３０に示す分割鉄心が保持機構に保持されている様子を示す図である。第１の溝部１６ａの長さと第２の溝部１６ｂの長さとの各々は、突起部４８を挿入可能な長さであるＬａ＋ＬｇよりもＬｅの分だけ長い。治具４７の突起部４８が第１の溝部１６ａへ挿入され、かつ、治具４６の突起部４８が第２の溝部１６ｂへ挿入されるため、保持機構は、分割鉄心１１を正常に保持することができる。但し、第１の溝部１６ａの上端と、治具４７の突起部４８の上端との間には、Ｌｅに相当する無駄な間隔７４が生じる。図２６に示す場合と比較すると、間隔７４の分だけヨーク部１２の体積が減少することから、モータ１によって出力可能なトルクが減少することとなる。
【０１０５】
図３２は、実施の形態３の第２の比較例にかかる分割鉄心を示す図である。第２の比較例は、Ｌ１＜Ｌ２を満たさない場合の構成例である。図３２に示す分割鉄心１１において、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌｂ＝Ｌａ＋Ｌｇが成り立つ。かかる条件が成り立つ分割鉄心１１の仕様を、以下の説明において仕様３と称することがある。第２の比較例は、仕様３の分割鉄心１１であって、かつ製造された分割鉄心１１においてＬ３が適正範囲内である場合の例とする。
【０１０６】
図３３は、図３２に示す分割鉄心が保持機構に保持されている様子を示す図である。治具４７の突起部４８は、第１の溝部１６ａへ挿入される。また、治具４６の突起部４８は、第２の溝部１６ｂへ挿入される。保持機構は、分割鉄心１１を正常に保持することができる。
【０１０７】
図３４は、実施の形態３の第３の比較例にかかる分割鉄心を示す図である。第３の比較例は、上記仕様３の分割鉄心１１であって、かつ製造された分割鉄心１１のＬ３が適正範囲を超える場合の例とする。図３４に示す場合において、Ｌ３はＬｄｍａｘよりも長い。この場合、図２７に示す第２の構成例の場合と同様に、製造された分割鉄心１１の上端側から鉄心片が除去されることによって、Ｌ３が適正範囲内となるように調整される。
【０１０８】
図３５は、図３４に示す分割鉄心について、第１の方向における長さが調整された状態を示す図である。図３５に示す分割鉄心１１は、第３の比較例にかかる分割鉄心１１であって、図３４に示す状態から、上端７３を構成する第２の鉄心片３２が除去されたものである。図３５に示す分割鉄心１１の上端７３は、第３の鉄心片３３によって構成される。図３５に示すように、Ｌ３は適正範囲内に調整されている。
【０１０９】
図３６は、図３５に示す調整後の分割鉄心が保持機構に保持されている様子を示す図である。Ｌ１であるＬｂについて、第１の溝部１６ａへ突起部４８を挿入可能な長さであるＬａ＋Ｌｇが確保されているため、治具４７の突起部４８が第１の溝部１６ａへ挿入される。一方、Ｌ２＝Ｌｂ＝Ｌａ＋Ｌｇが成り立っている場合において、Ｌ３の調整によってＬ２からＬｅが差し引かれると、Ｌ２は、第１の溝部１６ａへ突起部４８を挿入可能な長さであるＬａ＋Ｌｇよりも短くなる。このため、保持機構において、分割鉄心１１の上端７３と治具４６との間に隙間７５が生じる。隙間７５が生じることで、保持機構による分割鉄心１１の保持が不十分となる。このように、仕様３では、Ｌ３の調整が必要となった場合に、保持機構における分割鉄心１１の正確な位置決めと、保持機構による分割鉄心１１の安定した保持とが困難となる。
【０１１０】
実施の形態３によると、固定子鉄心５は、第１の方向における第１の溝部１６ａの長さよりも第２の方向における第２の溝部１６ｂの長さが長いことによって、保持機構における分割鉄心１１の正確な位置決めと、保持機構による分割鉄心１１の安定した保持とが可能となる。また、モータ１は、高い電気特性を得ることができる。これにより、固定子鉄心５は、高い生産性での固定子２の製造が可能となり、かつ、固定子２を有する電動機において高い電気特性を実現できるという効果を奏する。
【０１１１】
実施の形態１から３にかかる固定子２が設けられる電動機は、モータ１に限られない。固定子２は、モータ１以外の電動機に設けられても良い。実施の形態４では、モータ１以外の電動機の１つであるリニアモータに固定子２が設けられる場合について説明する。
【０１１２】
実施の形態４．
図３７は、本発明の実施の形態４にかかる電機子を有するリニアモータの断面図である。実施の形態４では、上記の実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる構成について主に説明する。電動機であるリニアモータ８０は、互いに対向する電機子８１と界磁子８２とを有する。実施の形態４において、電機子８１は可動子であって、界磁子８２は固定子である。
【０１１３】
電機子８１は、電機子鉄心８３と、電機子鉄心８３を絶縁するインシュレータ６と、磁界を発生させるコイル７とを有する。電機子鉄心８３は、互いに連結された複数の分割鉄心１１を有する。電機子鉄心８３は、実施の形態１の固定子鉄心５と同様の構成を有する。電機子鉄心８３は、実施の形態２または３の固定子鉄心５と同様の構成を有していても良い。
【０１１４】
界磁子８２は、板状の界磁子鉄心８４と、界磁子鉄心８４上に配置された複数の永久磁石８５とを有する。リニアモータ８０は、コイル７へ電流が流れることによって磁界を発生させ、界磁子８２に対して電機子８１を相対移動させる。電機子８１は、複数の永久磁石８５が配列されている方向へ移動する。なお、リニアモータ８０は、固定子である電機子８１と、可動子である界磁子８２とを有するものであっても良い。
【０１１５】
電機子鉄心８３において、分割鉄心１１は、第１の溝部１６ａを構成する第１の部分２０ａと、第２の溝部１６ｂを構成する第２の部分２０ｂと、第１の部分２０ａと第２の部分２０ｂとの間に設けられている第３の部分２０ｃとを含む。第３の部分２０ｃは、第１の溝部１６ａの端を構成する面２０ｃ１と、第２の溝部１６ｂの端を構成する面２０ｃ２とを含む。実施の形態３によると、電機子鉄心８３は、実施の形態１の固定子鉄心５の場合と同様に、高い生産性での電機子８１の製造が可能となり、かつ、電機子８１を有する電動機において高い電気特性を実現できるという効果を奏する。
【０１１６】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  モータ、２  固定子、３  回転子、４  フレーム、５  固定子鉄心、６  インシュレータ、７  コイル、８  回転子鉄心、９  シャフト、１０，８５  永久磁石、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  分割鉄心、１２  ヨーク部、１３  ティース部、１４  連結部、１５  外周面、１６  溝部、１６ａ  第１の溝部、１６ｂ  第２の溝部、１７  かしめ部、１８，１９  端面、２０ａ  第１の部分、２０ｂ  第２の部分、２０ｃ  第３の部分、２０ｃ１，２０ｃ２，５０  面、２１  第１の鉄心片群、２２  第２の鉄心片群、２３  第３の鉄心片群、２４，６１  第４の鉄心片群、２５，６２  第５の鉄心片群、２６，２８  孔、２７，２９，４８，６６  突起部、３０，７５  隙間、３１  第１の鉄心片、３２  第２の鉄心片、３３  第３の鉄心片、３４，６４  第４の鉄心片、３５，６５  第５の鉄心片、３６，３７  端部、３８，６３  切欠き部、４０  ノズル、４１  線材、４２，４４  内爪、４３，４５  外爪、４６，４７  治具、４９  嵌合部、５０ａ  領域、５１，５２，５３，５４  角、６０  第３の溝部、７０  厚み、７１，７４  間隔、７２  下端、７３  上端、８０  リニアモータ、８１  電機子、８２  界磁子、８３  電機子鉄心、８４  界磁子鉄心。
【要約】
電機子鉄心である固定子鉄心（５）は、各々が複数の鉄心片の積層体である複数の分割鉄心（１１）を有する。複数の分割鉄心（１１）の各々は、ヨーク部（１２）と、第１の方向に垂直な第２の方向においてヨーク部（１２）から突出しているティース部（１３）とを有する。ヨーク部（１２）のうち第１の面とは逆側の第２の面である外周面（１５）には、各々が第２の方向において凹んでいる第１の溝部（１６ａ）および第２の溝部（１６ｂ）が設けられている。積層体は、第１の溝部（１６ａ）を構成する第１の部分と、第２の溝部（１６ｂ）を構成する第２の部分と、第１の方向において第１の部分と第２の部分との間に設けられている第３の部分と、を含む。第３の部分は、第１の溝部（１６ａ）の第１の方向における端を構成する面と、第２の溝部（１６ｂ）の第１の方向における端を構成する面とを含む。【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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