JP5893396B2

JP5893396B2 - 積層鉄心

Info

Publication number: JP5893396B2
Application number: JP2011287275A
Authority: JP
Inventors: 巌明神; 豊志小田原
Original assignee: Mitsui High Tec Inc
Current assignee: Mitsui High Tec Inc
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP2013138532A

Description

本発明は、帯状に連続した複数のセグメント鉄心片を螺旋状に巻回して積層した積層鉄心に関する。

積層鉄心の製造において、金属条材から環状の鉄心片を打抜き形成する際、多くのスクラップとなる部分が発生し、材料歩留りが低下する問題がある。この対策として、金属条材から帯状に連なる複数のセグメント鉄心片を打抜き形成し、螺旋状に巻回して積層することで積層鉄心を製造する方法が知られている。

その製造方法では、円弧状の複数のセグメント鉄心片を、外周側に形成された連結部を介して直線状に延在する形状に金属条材から打抜き、連結部を折り曲げながら連続した複数のセグメント鉄心片を螺旋状に巻回して積層する（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−１９３７１５号公報

しかしながら、複数のセグメント鉄心片を螺旋状に巻回して環状に配置する際に、連結部を容易に折り曲げることができるよう、連結部の形状は許容される範囲において幅狭に形成されている。この連結部を折り曲げると、局所的に応力が集中することで、連結部の破断が発生する虞がある。破断部分は積層鉄心の外形から突出し、モータの性能低下や、組立工程での作業性低下を招く。また、連結部は折り曲げにより板厚方向に膨出するので、巻回する際に積層方向に隣り合うセグメント鉄心片の連結部が重なり合うと、積層鉄心の厚みにばらつきが発生し、モータの品質に悪影響を及ぼす。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、連結部の破断を抑制するとともに、破断が発生した場合でも積層鉄心の外形に影響を与えず、また、積層鉄心の厚みのばらつきを抑制する積層鉄心を提供することを目的とする。

前記目的に沿う請求項１の発明は、連結部を介して帯状に連なる複数のセグメント鉄心片を螺旋状に巻回して積層する積層鉄心において、
前記連結部の形状は、全体が該連結部より半径方向外側に中心を有する同心円の円弧形状になっており、前記連結部の外形ラインは前記セグメント鉄心片の外形ラインに交わる位置まで同一曲率の円弧状となって、しかも前記連結部の外形ラインが前記セグメント鉄心片の外形ラインよりも半径方向内側に配置されている。
さらに、請求項２の発明は、積層方向に隣り合う前記セグメント鉄心片の前記連結部の位置は、周方向にずれて積層されている。

請求項１に記載の積層鉄心は、連結部の形状全体を同心円の円弧形状とするので、局所的に応力が集中する部分がなくなる。これにより、連結部が破断することを抑制できる。また、連結部の外形ラインをセグメント鉄心片の外形ラインよりも半径方向内側にするので、連結部に破断が生じた場合でも破断部が積層鉄心の外形から突出することを防止できる。

請求項２に記載の積層鉄心は、積層方向に隣り合うセグメント鉄心片の連結部の位置を周方向にずれて積層されるため、連結部同士が積層方向で重なり合うことがなく、その結果、連結部を折り曲げることにより生じる膨出部により積層鉄心の厚みにばらつきが発生することを抑制できる。

本発明の一実施の形態に係る回転子積層鉄心の平面図である。同回転子積層鉄心における、連結部で連結された帯状のセグメント鉄心片の一部平面図である。同回転子積層鉄心における、セグメント鉄心片の連結部の詳細図である。本発明の一実施の形態に係る固定子積層鉄心の平面図である。同固定子積層鉄心における、連結部で連結された帯状のセグメント鉄心片の一部平面図である。同固定子積層鉄心における、セグメント鉄心片の連結部の詳細図である。

続いて、本発明の形態について図を参照して説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心は、外周部に形成された連結部１１を介して帯状に連なる複数のセグメント鉄心片１２を有し、連結部１１を折り曲げながら連続した複数のセグメント鉄心片１２を螺旋状に巻回して積層した回転子積層鉄心１０である。全体で２２極、即ち２２の永久磁石保持部１３を外周に有し、１つのセグメント鉄心片１２には４つの永久磁石保持部１３を有している。この永久磁石保持部１３に永久磁石を接着剤等により固定する。積層鉄心全体の永久磁石保持部１３の数が１つのセグメント鉄心片１２の永久磁石保持部１３の数の倍数でないので、巻回した場合に積層方向に隣り合うセグメント鉄心片１２の連結部１１は周方向にずれて重なり合うことはない。以下、詳しく説明する。

回転子積層鉄心１０は、厚みが例えば０．５ｍｍ以下程度の電磁鋼板から、連結部１１を介して帯状に連なる複数のセグメント鉄心片１２を金型で打抜き、打抜かれた連続したセグメント鉄心片１２を螺旋状に巻回して積層することで構成される。ここで、複数のセグメント鉄心片１２の積層方法としては、かしめ、溶接、及び接着のいずれか１つを適用することも、また、いずれか２つ以上を併用することもできる。本実施の形態においては、かしめ１４によるかしめ結合により積層している。

隣り合うセグメント鉄心片１２の間には、セグメント鉄心片１２を外周部で結合する連結部１１が設けられている。図３に示すように、この連結部１１の両端には、折り曲げ後に永久磁石保持部１３となる半径方向外側に突出する突出部１９が形成されており、突出部１９の先端は平坦になっている。連結部１１の折り曲げ前の半径方向の幅は幅狭に形成されている。連結部１１の形状は全体が同心円の円弧形状となっており、その中心１８は半径方向外側に設定されている。同心円の円弧形状にすることにより、折り曲げ時に連結部１１に発生する応力が局所的に集中することなく、連結部１１全体に分散されることにより、連結部１１の破断を抑制することができる。

連結部１１の半径方向の幅はセグメント鉄心片１２の板厚の１〜３倍に設定されており、この範囲を下回ると連結部１１の剛性が落ちて、搬送時や折り曲げ前に破断を起こし易くなる。また、この範囲を上回ると連結部１１の剛性が高くなり過ぎて折り曲げが困難になる。

連結部１１の半径方向外側には凹状切り欠き１７が設けられている。この凹状切り欠き１７は連結部１１を折り曲げてセグメント鉄心片１２を環状に配置した場合、半径方向外側に突出する部分（半径方向膨出部）が積層鉄心の外形から突出しないようにしている。しかも、連結部１１の外形ライン１５はセグメント鉄心片１２の外形ライン１６、具体的には突出部１９の先端の平坦部から直線状に延びる仮想線Ｌよりも半径方向内側に設定されている。これにより、折り曲げ時に連結部１１に破断が発生した場合でも、破断部が積層鉄心の外形から突出して、積層鉄心の外形に影響を及ぼすことを防止する。

本実施の形態においては、積層鉄心全体の永久磁石保持部１３の数が１つのセグメント鉄心片１２の永久磁石保持部１３の数の倍数でないので、１条の帯状板（即ち、連結部１１で帯状に連結されたセグメント鉄心片１２）を螺旋状に巻回して積層鉄心を製造しても、積層方向に隣り合うセグメント鉄心片１２の連結部１１は周方向にずれて重なり合うことはないが、複数条（例えば２条）の帯状板を螺旋状に巻回して積層鉄心を製造することも可能であり、積層速度が上がることにより生産性を向上させることができる。

本実施の形態では、回転子積層鉄心の半径方向外側表面に永久磁石を備える構造のものを例に説明したが、本発明は回転子積層鉄心の内部に永久磁石を備える構造のものにも適用することができる。

また、前記実施の形態と同様に、本発明は固定子積層鉄心にも適用できる。図４、図５に示すように、環状に配置されたヨーク部２３から半径方向内側にティース部２４が突出した形状の固定子積層鉄心２０は、外周部に形成された連結部２１を介して帯状に連なる複数のセグメント鉄心片２２を、連結部２１を折り曲げながら螺旋状に巻回して積層することで構成される。本実施の形態においては、かしめ２５によるかしめ結合により積層されているが、かしめ、溶接、及び接着のいずれか１つを適用することも、また、いずれか２つ以上を併用することもできる。

図６に示すように、連結部２１の形状は全体が同心円の円弧形状となっており、その中心は半径方向外側に設定されている。連結部２１の外形ラインはセグメント鉄心片２２の外形ラインよりも半径方向内側に設定されている。連結部２１の形状は全体が同心円の円弧形状となっており、その中心２９は半径方向外側に設定されている。同心円の円弧形状にすることにより、折り曲げ時に連結部２１に発生する応力が局所的に集中することなく、連結部２１全体に分散されることにより、連結部２１の破断を抑制することができる。

連結部２１の半径方向外側には凹状切り欠き２６が設けられている。この凹状切り欠き２６は連結部２１を折り曲げてセグメント鉄心片２２を環状に配置した場合、半径方向外側に突出する部分（半径方向膨出部）が積層鉄心の外形から突出しないようにしている。しかも、連結部２１の外形ライン２７はセグメント鉄心片２２の外形ライン２８、具体的にはセグメント鉄心片２２の外形から直線状に延びる仮想線Ｍよりも半径方向内側に設定されている。これにより、折り曲げ時に連結部２１に破断が発生した場合でも、破断部が積層鉄心の外形から突出して、積層鉄心の外形に影響を及ぼすことを防止する。

本実施の形態においては、積層鉄心全体のティース部２４の数が１つのセグメント鉄心片２２当たりのティース部２４の数の倍数となっているため、１条の帯状板（即ち、連結部２１で帯状に連結されたセグメント鉄心片２２）を螺旋状に巻回して積層鉄心を製造すると、積層方向に隣り合うセグメント鉄心片２２の連結部が重なり合うことになる。しかし、複数条（例えば２条）の帯状板を螺旋状に巻回して積層鉄心を製造することで、積層鉄心の厚みにばらつきが発生することを回避できる。

本発明で提示した実施の形態においては、１条の帯状板又は複数条の帯状板を螺旋状に巻回して積層鉄心を製造したが、帯状に連結されたセグメント鉄心片１２、２２を積層鉄心１層分の長さに切断し、巻回して１層ずつ積層していくという方法も可能である。

本発明は前記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。

１０：回転子積層鉄心、１１：連結部、１２：セグメント鉄心片、１３：永久磁石保持部、１４：かしめ、１５：連結部の外形ライン、１６：セグメント鉄心片の外形ライン、１７：凹状切り欠き、１８：同心円中心、１９：突出部、２０：固定子積層鉄心、２１：連結部、２２：セグメント鉄心片、２３：ヨーク部、２４：ティース部、２５：かしめ、２６：凹条切り欠き、２７：連結部の外形ライン、２８：セグメント鉄心片の外形ライン、２９：同心円中心、Ｌ、Ｍ：仮想線

Claims

連結部を介して帯状に連なる複数のセグメント鉄心片を螺旋状に巻回して積層する積層鉄心において、
前記連結部の形状は、全体が該連結部より半径方向外側に中心を有する同心円の円弧形状になっており、前記連結部の外形ラインは前記セグメント鉄心片の外形ラインに交わる位置まで同一曲率の円弧状となって、しかも前記連結部の外形ラインが前記セグメント鉄心片の外形ラインよりも半径方向内側に配置されていることを特徴とする積層鉄心。
請求項１記載の積層鉄心において、積層方向に隣り合う前記セグメント鉄心片の前記連結部の位置は、周方向にずれて積層されていることを特徴とする積層鉄心。