JP5659770B2

JP5659770B2 - 回転電機のコア及び回転電機のコアの製造方法

Info

Publication number: JP5659770B2
Application number: JP2010281405A
Authority: JP
Inventors: 憲泰廣田
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: JP2012130205A

Description

この発明は、モータ等の回転電機におけるロータコアやステータコア等のコア及びその製造方法に関するものである。

従来より、回転電機のコアであるステータコアとしては、複数の分割コアを互いに連結して円環状にしたものが知られている。分割コアを組み付ける際には、各分割コアを組み合わせて円環状にした後、金属製のリングを加熱して熱膨張させ、その熱膨張したリングを分割コアの外周に嵌合する、いわゆる焼き嵌めが一般的に行われる。加熱されたリングは、放熱に伴い収縮し、組み合わされた各分割コアをその外周面から押圧する。その結果、各分割コアの接合面が密着して連結される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−４４８０３号公報

ところが、上記工法においては、熱膨張されたリングは、その収縮過程において真円を保持するとは限らない。従って、コアの真円度が低くなりやすい。このため、ステータコア内に組み込まれるロータとの間のギャップが一定とならず、モータの特性が低下しやすい。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、回転電機特性を向上することができる回転電機のコア及び回転電機のコアの製造方法を提供することにある。

上記の目標を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の分割コアが円環状に連結された回転電機のコアにおいて、連結された前記各分割コアの外周を囲み、前記各分割コアを固定する連結部を複数有する固定板を備え、前記分割コアは、前記連結部に固定される固定部を外周面に備え、前記連結部は、前記固定板の内側面に凹設されて軸方向に延びるように形成され、前記固定部は、前記分割コアの外周面から径方向外方に突出して軸方向に延びるように形成され、前記固定部と前記連結部との嵌合により前記固定板に対して位置決めされることを要旨とする。

従って、この発明の回転電機のコアにおいては、固定板には、分割コアの固定部が固定される連結部が複数設けられている。このため、固定部を連結部に固定することにより分割コアを固定板に対して位置決めすることができる。即ち、コアの真円度が低下しがちな焼き嵌め工法を用いることなく、固定板に対して位置決めされた分割コアを円環状に連結することで、コアの真円度が向上し、良好な回転電機特性を得ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記分割コアは、隣接する前記分割コアとの接合面に凹凸の嵌合関係で対応する嵌合部を備え、互いに隣接する前記各分割コアの接合面に設けられた前記嵌合部が嵌合することにより前記分割コア同士が位置決めされることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記分割コアは、積層された複数の磁性鋼板からなり、前記固定板は、前記磁性鋼板の積層方向における位置決めを行う第３位置決め部を有することを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、複数の分割コアが円環状に連結された回転電機のコアにおいて、連結された前記各分割コアの外周を囲み、前記各分割コアを固定する連結部を複数有する固定板を備え、前記分割コアは、前記連結部に固定される固定部を外周面に備え、前記固定部と前記連結部との嵌合により前記固定板に対して位置決めされ、前記固定板のうち、前記各連結部の間の平板部の板厚が、前記連結部の板厚よりも薄いことを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の回転電機のコアの製造方法において、前記分割コアの前記固定部を、前記固定板の前記連結部に固定するとともに、前記分割コアの前記嵌合部を、隣接する前記分割コアの前記嵌合部に嵌合し、前記固定板の各側端を接合して円環状にすることを要旨とする。

従って、この回転電機のコアの製造方法に係る発明においては、分割コアの固定部を固定板の連結部に固定した状態で、分割コア同士を連結できるので、分割コアが径方向に位置ずれすることがなく、分割コアの位置精度を向上することができる。このため、ステータコアの内径の真円度が向上し、良好な回転電機特性を得ることができる。

以上のように、この発明によれば、回転電機特性を向上する回転電機のコア及び回転電機のコアの製造方法を提供することができるという効果を奏する。

この発明をモータのステータコアに具体化した第１実施形態を示す斜視図。同ステータコアの固定板の要部斜視図。同ステータコアを構成する分割コアの斜視図。同ステータコアの平面図。平板状の固定板に分割コアを組み付ける工程を説明する斜視図。同工程において固定板を曲げた状態を説明する斜視図。別例のステータコアの一部を示す平面図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
図１に示すように、ステータコア１０は、円環状に形成された固定板１１と分割コア２０とを備え、ステータコア１０は互いに連結された複数の分割コア２０によって構成されている。

固定板１１は、平板状の金属板又は樹脂板を長尺状に打ち抜き加工等することにより形成され、ステータコア１０の組み付け工程の際に、板全体を曲げ、且つその各側端１１ａ，１１ｂを後述するようにロール状にかしめることで円環状に形成されている。

固定板１１には、プレス成型により連結部１２が等間隔に形成されている。図２に示すように、連結部１２は、固定板１１を円環状にした際に内側となる内側面１１ｃに凹設されており、平面視（図３中Ｚ軸方向）において台形状に形成され、平板状の固定板１１の短手（幅）方向である、高さ方向（図３中Ｚ軸方向）に延びている。この連結部１２は、各分割コア２０を固定板１１に対して位置決めするために設けられ、本実施形態では分割コア２０の個数に合わせて１２箇所に形成されている。

また、固定板１１のうち、連結部１２の間の平板部１５は、その厚さＴ２が、連結部１２の板厚Ｔ１よりも薄くなるようにプレス成型等により加工されている。これにより、平板部１５が曲げやすくなり、固定板１１全体を真円に近い曲率で容易に曲げることができる。

また、固定板１１の短手方向における端部である図２の上端１１ｄ及び下端１１ｅには、第３位置決め部を構成する位置決め片１３が形成されている。この位置決め片１３は、各連結部１２にそれぞれ設けられ、本実施形態では１２個の位置決め片１３が等間隔に形成されている。位置決め片１３は、固定板１１を打ち抜く際に、その固定板１１の本体と一体に打ち抜かれている。そして、固定板１１に分割コア２０を組み付ける際には、図１に示すように、位置決め片１３が、固定板１１の径方向、即ち円環状に形成された固定板１１の円中心に向かって折り曲げられる。

さらに図１に示すように、固定板１１の図２における上端１１ｄには、ステータコア１０をエンジンルーム内の設置部等の外部の部材に固定するための締結部１７が設けられている。締結部１７は、ボルト等を通すための孔１７ａを有し、本実施形態では固定板１１の周方向に等間隔に３つ設けられている。

次に、分割コア２０について説明する。図３に示すように、分割コア２０は、所定の形状に打ち抜かれた薄板状の磁性鋼板Ｐを所定枚数（例えば２００〜５００枚）積層することにより構成されている。具体的には、分割コア２０は、平面視において略扇状の形状をなし、ヨーク部２１と、ヨーク部２１から突出する１対のティース２２とを備えている。各ティース２２の間には隙間が設けられ、各ティース２２は、各分割コア２０を環状に連結した際に、径方向において内側となる方向にそれぞれ突出している。

また、ヨーク部２１には、固定部としての第１位置決め部２３が、外周面２０ａから突出形成されている。第１位置決め部２３は、分割コア２０の外周面２０ａにおける周方向の中央に設けられ、磁性鋼板Ｐの積層方向（Ｚ軸方向）に平行に延びている。また、第１位置決め部２３は、扇状であって、固定板１１の連結部１２に嵌合可能な大きさ及び形状に形成されている。

この分割コア２０は、ヨーク部２１の一方の側面２１ａ及び他方の側面２１ｂを、隣接する各分割コア２０との接合面２０ｊとしている。この側面２１ａ,２１ｂには、凹凸の嵌合関係で対応する嵌合部としての第２位置決め部２５がそれぞれ形成されている。側面２１ａに形成された第２位置決め部２５は、側面２１ａに対して凹設された嵌合凹部２６である。嵌合凹部２６は、磁性鋼板Ｐの主面と平行な面における横断面において長方形状をなす。また、分割コア２０の上面２０ｂと底面２０ｃとで開口し、磁性鋼板Ｐの積層方向に延びている。

側面２１ｂに形成された第２位置決め部２５は、側面２１ｂから突出した嵌合突部２７である。嵌合突部２７の横断面形状は長方形状であって、嵌合突部２７の長手方向は磁性鋼板Ｐの積層方向に延びている。嵌合突部２７は、嵌合凹部２６に嵌合可能な形状及び大きさに形成されている。

図４に示すように、各分割コア２０が連結された状態では、側面２１ａの嵌合凹部２６は、隣接する分割コア２０の嵌合突部２７を嵌合する。また、側面２１ｂの嵌合突部２７は、隣接する分割コア２０の嵌合凹部２６に嵌合される。このように各分割コア２０を、接合面全体を当接させ、且つ嵌合凹部２６及び嵌合突部２７を嵌合させて連結すると、１２個の分割コア２０は全体として円環状をなす。従って、分割コア２０を連結する際には、隣接する分割コア２０から接合面２０ｊを介して押圧力を受けても、分割コア２０が、ステータコア１０の径方向における内側又は外側に位置ずれすることはない。

次に、ステータコア１０の組み付け方法について説明する。
まず図５に示すように、平板状の固定板１１の内側面１１ｃと分割コア２０の外周面２０ａとを対向させ、固定板１１の連結部１２に、分割コア２０の第１位置決め部２３を嵌合する。これにより、分割コア２０は固定板１１に対して位置決め且つ固定される。この際、第１位置決め部２３が中央に形成されているため、外周面２０ａが湾曲した分割コア２０を固定板１１に対して位置決めしやすくなる。

このように分割コア２０を固定板１１に対して固定した後、例えば図６に示すように、分割コア２０のティース２２の先端に、外形が真円をなす治具５０をあてがう。そして、固定板１１の平板部１５を円曲状に曲げながら、隣接する各分割コア２０の接合面２０ｊを互いに近づけていく。そして、嵌合凹部２６に嵌合突部２７を嵌合して、各分割コア２０の接合面２０ｊ全体を当接させる。

この際、固定板１１に分割コア２０を予め固定した状態で分割コア２０を連結させていくので、分割コア２０がステータコア１０の径方向に位置ずれしないとともに、分割コア２０同士の連結を容易に行うことができる。

さらに、分割コア２０が固定されていない連結部１２に、新たな分割コア２０を治具５０をあてがいながら固定する工程と、固定板１１のうち、その分割コア２０が固定された部分を曲げるといった工程を繰り返し、円環状のステータコア１０を製作する。或いは、固定板１１に１２個の分割コア２０を固定した後、固定板１１を曲げつつ、分割コア２０の嵌合凹部２６と嵌合突部２７とを連結させてその接合面２０ｊを当接させるようにしてもよい。そして、固定板１１に締結部１７を等間隔に溶接等により接合する。尚、締結部１７は、固定板１１に予め設けるようにしてもよいし、平板状の固定板１１を打ち抜き成型する際に一体に形成し、径方向外側に折り曲げてもよい。

このようにして各分割コア２０を結合させ、１２個の分割コア２０を円環状に連結する。このとき、上記したように、嵌合凹部２６及び嵌合突部２７の嵌合により、分割コア２０を固定板１１に保持してその分割コア２０の位置精度を保ちながら連結していくことができるので、円環状の分割コア２０の内径をほぼ真円にすることができる。

また、１２個全ての分割コア２０を連結した後、又は分割コア２０を固定板１１に固定した後、各位置決め片１３を分割コア２０の上面２０ｂ及び底面と当接するように折り曲げる。即ち、分割コア２０は、その上面２０ｂ及び底面において位置決め片１３によって固定されるため、磁性鋼板Ｐの積層方向における位置ずれを防止することができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ステータコア１０は、分割コア２０を固定する連結部１２が複数形成され、連結された各分割コア２０の外周を囲む円環状の固定板１１を備える。また、分割コア２０は、その外周面２０ａに形成され連結部１２に固定されて固定板１１に対する位置決めを行う第１位置決め部２３と、隣接する分割コア２０との接合面２０ｊに形成され他の分割コア２０に対して位置決めを行う第２位置決め部２５とを備える。第２位置決め部２５は、分割コア２０の一方の接合面２０ｊに形成された嵌合凹部２６と、分割コアの他方の接合面２０ｊに形成され、隣接する分割コア２０の嵌合凹部２６に嵌合する嵌合突部２７とから構成されている。このため、連結部１２と第１位置決め部２３との嵌合によって、固定板１１の周方向に対して分割コア２０を位置決めすることができる。また、複数の分割コア２０を円環状に連結しても、嵌合凹部２６と嵌合突部２７との嵌合により、分割コア２０はステータコア１０の径方向に位置ずれすることがない。このため、コアの真円度が低下しがちな焼き嵌め工法を用いることなく、各分割コア２０間、及び分割コア２０と固定板１１とを強固に固定することができる。従って、ステータコアの内径の真円度が向上し、良好なモータ特性を得ることができる。

（２）上記実施形態では、分割コア２０は、積層された複数の磁性鋼板Ｐからなり、固定板１１は、磁性鋼板Ｐの積層方向における位置決めを行う位置決め片１３を有する。このため、固定板１１の周方向だけでなく、磁性鋼板Ｐの積層方向においても位置決めすることができるので、分割コア２０を固定板１１に強固に固定することができる。

（３）上記実施形態では、固定板１１のうち、各連結部１２の間の平板部１５の板厚を、連結部１２の板厚よりも薄くした。このため、平板部１５を曲げやすくすることができるので、ステータコア１０の内径の真円度が向上されやすくなる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・上記実施形態では、全ての分割コア２０に嵌合凹部２６と嵌合突部２７とを設けたが、図７に示すように、ヨーク部２１の側面２１ａ及び側面２１ｂに各嵌合凹部２６をそれぞれ設けた分割コア２０Ａと、側面２１ａ及び側面２１ｂに各嵌合突部２７とをそれぞれ設けた分割コア２０Ｂとからステータコア１０を構成してもよい。そして、嵌合凹部２６を備えた分割コア２０Ａと嵌合突部２７を備えた分割コア２０Ｂとを交互に配置して、各分割コア２０Ａ，２０Ｂを互いに連結してもよい。

・連結部１２は、分割コア２０の個数と同数にしたが、分割コア２０の個数よりも多くてもよい。例えば、１つの分割コア２０に対して、２つの連結部１２を固定板１１に設け、分割コア２０の外周面２０ａに２つの第１位置決め部２３を設けてもよい。

・上記実施形態では、モータコアをステータコアに具体化したが、複数の分割コアを有するロータコアに具体化してもよい。
・分割コア２０の第２位置決め部２５は省略してもよい。

・本発明の回転電機のコアは、発電機のロータコアやステータコアに具体化してもよい。

Ｐ…磁性鋼板、Ｔ１，Ｔ２…板厚、１０…モータコアとしてのステータコア、１１…固定板、１１ａ，１１ｂ…側端、１２…連結部、１３…第３位置決め部としての位置決め片、１５…平板部、２０，２０Ａ，２０Ｂ…分割コア、２０ａ…外周面、２０ｊ…接合面、２３…固定部としての第１位置決め部、２５…嵌合部としての第２位置決め部、２６…嵌合凹部、２７…嵌合突部。

Claims

複数の分割コアが円環状に連結された回転電機のコアにおいて、
連結された前記各分割コアの外周を囲み、前記各分割コアを固定する連結部を複数有する固定板を備え、
前記分割コアは、前記連結部に固定される固定部を外周面に備え、
前記連結部は、前記固定板の内側面に凹設されて軸方向に延びるように形成され、
前記固定部は、前記分割コアの外周面から径方向外方に突出して軸方向に延びるように形成され、
前記固定部と前記連結部との嵌合により前記固定板に対して位置決めされることを特徴とする回転電機のコア。
前記分割コアは、隣接する前記分割コアとの接合面に凹凸の嵌合関係で対応する嵌合部を備え、互いに隣接する前記各分割コアの接合面に設けられた前記嵌合部が嵌合することにより前記分割コア同士が位置決めされる請求項１に記載の回転電機のコア。
前記分割コアは、積層された複数の磁性鋼板からなり、
前記固定板は、前記磁性鋼板の積層方向における位置決めを行う位置決め部を有する請求項１又は２に記載の回転電機のコア。
複数の分割コアが円環状に連結された回転電機のコアにおいて、
連結された前記各分割コアの外周を囲み、前記各分割コアを固定する連結部を複数有する固定板を備え、
前記分割コアは、前記連結部に固定される固定部を外周面に備え、前記固定部と前記連結部との嵌合により前記固定板に対して位置決めされ、
前記固定板のうち、前記各連結部の間の平板部の板厚が、前記連結部の板厚よりも薄いことを特徴とする回転電機のコア。
請求項２〜４のいずれか１項に記載の回転電機のコアの製造方法において、
前記分割コアの前記固定部を、前記固定板の前記連結部に固定するとともに、前記分割コアの嵌合部を、隣接する前記分割コアの前記嵌合部に嵌合し、前記固定板の各側端を接合して円環状にすることを特徴とする回転電機のコアの製造方法。