CN109075627B - 旋转电机和旋转电机的制造方法 - Google Patents

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Abstract

在旋转电机中的定子铁芯的铁芯片的接触面之间不易产生间隙。作为解决手段,旋转电机(1)具有:多个铁芯片(20),它们在周向的两端部具有沿着径向的接触面(24、26),构成定子铁芯(5);前端变细的形状的突出部(23),其设置在接触面(24)上,在径向的外侧和内侧具有第1倾斜面(23a、23b);以及凹部(25),其设置在接触面(26)上,在径向的外侧和内侧具有与第1倾斜面(23a、23b)接触的第2倾斜面(25a、25b),收纳相邻的铁芯片(20)的突出部(23),突出部(23)的截面形状是在圆(CA、CB)的内侧、第1倾斜面(23b、23a)的至少一部分与第2倾斜面(25b、25a)接触的形状,该圆(CA、CB)以接触面(24)的第1端部(A1、B1)为中心,以突出部23的第1倾斜面(23b、23a)的前端侧的第2端部(A3、B3)和第1端部(A1、B1)之间的距离(RA、RB)为半径。

Description

旋转电机和旋转电机的制造方法
技术领域
公开的实施方式涉及旋转电机和旋转电机的制造方法。
背景技术
在专利文献1中记载了形成有与相邻的层叠铁芯的抵接部相卡合的凹凸的旋转电机的定子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3430521号公报
发明内容
发明要解决的课题
在通过热压配合等将呈圆环状地连结多个铁芯片而构成的定子铁芯固定于框架内侧的旋转电机中,有时由于框架的内径、壁厚的偏差、铁芯片的外径的偏差等而在铁芯片的外周面、接触面上作用不均匀的压缩力。在定子铁芯的圆环形状根据该压缩力的强弱而产生弯折从而在铁芯片的接触面之间产生了间隙的情况下,妨碍通过定子铁芯的磁通。
上述现有技术的凹凸形状完全没有考虑防止这种间隙的产生。
本发明正是鉴于这样的问题而完成的,其目的在于提供一种能够使铁芯片的接触面之间不易产生间隙的旋转电机和旋转电机的制造方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,根据本发明的一个观点,应用一种旋转电机,该旋转电机具有:多个铁芯片,它们在绕旋转轴心的周向的一侧端部和另一侧端部具有沿着相对于所述旋转轴心的径向的接触面,构成定子铁芯;前端变细的形状的突出部,其设置在所述一侧端部的所述接触面上,在所述径向的外侧和内侧具有第1倾斜面;以及凹部,其设置在所述另一侧端部的所述接触面上,在所述径向的外侧和内侧具有与所述第1倾斜面接触的第2倾斜面,该凹部收纳相邻的所述铁芯片的所述突出部,所述突出部的与所述旋转轴心垂直的截面形状是在如下的圆的内侧、位于与所述接触面的所述径向的一侧的第1端部相反的一侧的所述第1倾斜面的至少一部分与所述第2倾斜面接触的形状,该圆以所述第1端部为中心,以所述突出部的位于与所述第1端部相反的一侧的所述第1倾斜面的前端侧的第2端部和所述第1端部之间的距离为半径。
此外,根据本发明的另一观点,应用一种旋转电机,该旋转电机具有:多个铁芯片,它们在绕旋转轴心的周向的一侧端部和另一侧端部具有沿着相对于所述旋转轴心的径向的接触面,构成定子铁芯;前端变细的形状的突出部,其设置在所述一侧端部的所述接触面上,在所述径向的外侧和内侧具有第1倾斜面;以及凹部,其设置在所述另一侧端部的所述接触面上,在所述径向的外侧和内侧具有与所述第1倾斜面接触的第2倾斜面,该凹部收纳相邻的所述铁芯片的所述突出部,在设所述突出部的基端部的所述径向的尺寸为L1、所述接触面的所述径向的一侧的第1端部与所述突出部之间的所述径向的间隔为L2、所述接触面的法线方向的所述突出部相对于所述接触面的突出尺寸为L3、所述突出部的位于与所述第1端部相反的一侧的所述第1倾斜面相对于所述法线方向的倾斜角度为θ的情况下,所述突出部的与所述旋转轴心垂直的截面形状为满足L3=(L1+L2)sin2θ的形状。
此外,根据本发明的又一观点,应用一种制造上述旋转电机的制造方法,具有以下工序:呈环状地连结多个铁芯片而形成定子铁芯;以及通过热压配合将框架固定于所述定子铁芯的外侧。
此外,根据本发明的又一观点,应用一种旋转电机,该旋转电机具有:多个铁芯片,它们在绕旋转轴心的周向的一侧端部和另一侧端部具有沿着相对于所述旋转轴心的径向的接触面,构成定子铁芯;前端变细的形状的突出部,其设置在所述一侧端部的所述接触面上,在所述径向的外侧和内侧具有第1倾斜面;凹部,其设置在所述另一侧端部的所述接触面上,在所述径向的外侧和内侧具有与所述第1倾斜面接触的第2倾斜面,收纳相邻的所述铁芯片的所述突出部;以及阻止单元,其阻止以所述接触面的所述径向的外侧或者内侧的第1端部为转动中心的、所述突出部相对于所述凹部的转动。
发明效果
根据本发明,能够使旋转电机中的定子铁芯的铁芯片的接触面之间不易产生间隙。
附图说明
图1是示出第1实施方式的旋转电机的整体结构的一例的轴向剖视图。
图2是示出第1实施方式的旋转电机的整体结构的一例的图1的II-II截面的横剖视图。
图3是提取定子铁芯的一部分而示出的说明图。
图4是示出铁芯片的突出部及凹部的与轴向垂直的截面形状的一例的说明图。
图5是示出在作用了弯曲应力时在以第1端部为中心的圆的内侧处突出部的第1倾斜面与凹部的第2倾斜面抵接的说明图。
图6是示出接触角度θ的设定条件的一例的说明图。
图7是示出第2实施方式中的铁芯片的突出部及凹部的与轴向垂直的截面形状的一例的说明图。
图8是示出在作用了弯曲应力时在以第1端部为中心的圆的内侧处突出部的第1倾斜面与凹部的第2倾斜面抵接的说明图。
图9是示出接触角度θ的设定条件的一例的说明图。
图10是示出第3实施方式中的铁芯片的突出部及凹部的与轴向垂直的截面形状的一例的说明图。
图11是示出在作用了弯曲应力时在以第1端部为中心的圆的内侧处突出部的第1倾斜面与凹部的第2倾斜面抵接的说明图。
图12是示出突出部为三角形的变形例中的铁芯片的突出部及凹部的与轴向垂直的截面形状的一例的说明图。
图13是示出在作用了弯曲应力时在以第1端部为中心的圆的内侧处突出部的第1倾斜面与凹部的第2倾斜面抵接的说明图。
图14是示出在接触面之间设置间隙的变形例中的铁芯片的突出部及凹部的与轴向垂直的截面形状的一例的说明图。
图15是提取第4实施方式中的定子铁芯的一部分而示出的说明图。
图16是示出铁芯片的突出部及凹部的与轴向垂直的截面形状的一例的说明图。
图17是示出在作用了弯曲应力时在以第1端部为中心的圆的内侧处突出部的第1倾斜面与凹部的第2倾斜面抵接的说明图。
图18是示出在接触面之间设置间隙的变形例中的铁芯片的突出部及凹部的与轴向垂直的截面形状的一例的说明图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明实施方式。另外,以下,为了便于说明旋转电机等的结构,有时适当使用上下左右前后等方向,但不限定旋转电机等的各结构的位置关系。
<1.第1实施方式>
对第1实施方式的旋转电机进行说明。
(1-1.旋转电机的整体结构)
使用图1和图2,对本实施方式的旋转电机1的整体结构的一例进行说明。图1是示出旋转电机1的整体结构的一例的轴向剖视图,图2是示出旋转电机1的整体结构的一例的图1的II-II截面的横剖视图。
如图1和图2所示,旋转电机1具有定子2、转子3、框架4、负载侧支架11和负载相反侧支架13。旋转电机1被用作马达或者发电机。
转子3具有轴10、设在轴10的外周的转子铁芯15和配置在转子铁心15上的多个永久磁铁(省略图示)。转子铁芯15是在轴向上层叠多个电磁钢板而构成的,配置成在径向上与定子2相对。
负载侧支架11固定于框架4的负载侧(图1中右侧),负载相反侧支架13固定于框架4的负载相反侧(图1中左侧)。利用设置在负载侧支架11上的负载侧轴承12和设置在负载相反侧支架13上的负载相反侧轴承14将轴10支承成绕旋转轴心AX旋转自如。
另外,在本说明书中,“负载侧”是负载安装于旋转电机1的方向、即,在该例子中是轴10突出的方向(图1中右侧),“负载相反侧”是负载侧的相反方向(图1中左侧)。
此外,在本说明书中,“轴向”是沿着轴10(转子3)的旋转轴心AX的方向,“周向”是绕旋转轴心AX的周向,“径向”是以旋转轴心AX为中心的径向。
定子2以在径向上与转子3相对的方式设置于框架4的内周侧。定子2具有:定子铁芯5,其设置于框架4的内周面;线圈骨架6,其安装于定子铁芯5;绕组7,其卷绕于线圈骨架6;以及树脂部8。为了对定子铁芯5和绕组7进行电绝缘,线圈骨架6由绝缘性材料构成。另外,线圈骨架6可以是片状的绝缘体。
如图2所示,定子铁芯5是在周向上组合多个(在图示的例子中为12个)铁芯片20(也称作分割铁芯)而构成的。各铁芯片20在轴向上层叠通过例如冲切加工而形成为规定形状的多个电磁钢板而构成。铁芯片20具有大致圆弧状的磁轭部21、以及与磁轭部21一体地设置的齿部22。齿部22具有:主体部22a,其设置成从磁轭部21向径向内侧突出;以及加宽部22b,其设置于主体部22a的内周侧前端,扩大了周向的宽度。在图2所示的例子中,相邻的加宽部22b彼此的前端可以在周向上分离,也可以接触。
在将线圈骨架6和绕组7安装于齿部22之后,各铁芯片20在周向上连结而形成定子铁芯5。然后,在通过压入或者热压配合等将该定子铁芯5固定于框架4的内周面之后,利用树脂进行模制。其结果,如图1所示,定子铁芯5(铁芯片20)、线圈骨架6、绕组7借助由树脂构成的树脂部8而固定为一体。
如图2所示,安装在各个齿部22上的绕组7被收纳于在周向上相邻的齿部22之间的槽部19中,绕组7的卷绕层的相对的侧部彼此隔着间隙19a配置。在间隙19a内,在模制时压入树脂,填充有树脂部8。
如图1所示,在树脂部8的负载侧端部和负载相反侧端部分别形成有大致圆环状的突出部8a、8b。这些突出部8a、8b分别与负载侧支架11以及负载相反侧支架13凹凸(in low)嵌合。
(1-2.铁芯片的概略结构)
接着,使用图3,对铁芯片20的概略结构的一例进行说明。图3是提取定子铁芯5的一部分而示出的说明图。另外,在图3中省略了线圈骨架6、树脂部8的图示。
如图3所示,铁芯片20具有圆弧状的磁轭部21和齿部22。齿部22具有主体部22a和加宽部22b。各铁芯片20在周向的两侧的端部分别具有与相邻的铁芯片20接触的沿着径向的接触面24、26。在周向的一侧(图3中左侧)的端部的接触面24上设置有突出部23,在周向的另一侧(图3中右侧)的端部的接触面26上设置有凹部25。在周向上相邻的铁芯片20的凹部25收纳相邻的铁芯片20的突出部23,在使接触面24、26相互接触的状态下进行连结。
(1-3.铁芯片的突出部和凹部的形状)
接着,使用图4和图5,对铁芯片20的突出部23和凹部25的形状的一例进行说明。图4是示出铁芯片20的突出部23及凹部25的与轴向垂直的截面形状的一例的说明图。图5是示出在作用了弯曲应力时突出部的第1倾斜面与凹部的第2倾斜面抵接的说明图。
如图4所示,突出部23和凹部25设置于磁轭部21的径向的中心位置。即,突出部23和凹部25的组合中心线CL1与作为磁轭部21的径向的中心线的磁轭中心线CL0大致一致。另外,组合中心线CL1是通过后述的第1倾斜面23a、23b(第2倾斜面25a、25b)的延长线交叉的基准位置P0并与接触面24、26的法线方向平行的线。
突出部23形成为径向的宽度朝向前端变小的前端变细的形状、在该例子中为等腰梯形形状,在径向的外侧和内侧具有第1倾斜面23a、23b。第1倾斜面23a、23b分别相对于组合中心线CL1倾斜接触角度θ。
凹部25为与突出部23大致相同形状的等腰梯形形状的凹部,在径向的外侧和内侧具有第2倾斜面25a、25b。第2倾斜面25a、25b分别相对于组合中心线CL1倾斜接触角度θ。铁芯片20的凹部25在使第2倾斜面25a、25b分别与突出部23的第1倾斜面23a、23b接触的状态下,收纳相邻的铁芯片20的突出部23。
如下设定突出部23的与轴向垂直的截面形状。即,如图4和图5所示,突出部23具有在圆CA的内侧、第1倾斜面23b与第2倾斜面25b接触的形状,该圆CA以接触面24的径向的外侧的第1端部A1为中心,以第1端部A1和突出部23的位于与第1端部A1相反的一侧的第1倾斜面23b的前端侧的第2端部A3之间的距离RA为半径。此外,突出部23具有在圆CB的内侧、第1倾斜面23a与第2倾斜面25a接触的形状,该圆CB以接触面24的径向的内侧的第1端部B1为中心、以突出部23的位于与第1端部B1相反的一侧的第1倾斜面23a的前端侧的第2端部B3和第1端部B1之间的距离RB为半径。
特别是,在该例子中,突出部23的第1倾斜面23b的基端侧的第3端部A2位于上述圆CA的圆周上。此外,突出部23的第1倾斜面23a的基端侧的第3端部B2位于上述圆CB的圆周上。
突出部23通过具有上述截面形状,构成为,即使在将突出部23与凹部25连结起来的状态下作用了以第1端部A1或者第1端部B1为支点的弯曲力的情况下,在相邻的铁芯片20的接触面24、26之间也不易产生间隙。以下,对上述截面形状更加具体地进行说明。
在突出部23与凹部25组合起来的结构中,相邻的铁芯片20的接触面24、26要打开时的支点是第1端部A1或第1端部B1。考虑要以第1端部A1为支点打开的情况,为了防止打开,满足以下的条件即可。
在图4中,设突出部23的基端部的径向尺寸(第3端部B2、A2之间的尺寸)为L1、第1端部A1、B1与突出部23在径向上的间隔(第1端部A1与第3端部B2的间隔、第1端部B1与第3端部A2的间隔)为L2。即,L1+2L2成为磁轭部21的径向的厚度。另外,L1和L2为任意的长度。
首先,考虑以第1端部A1为顶点、1边为L1+L2的等腰三角形A1A2A3。使用上述接触角度θ,该等腰三角形的底边(线段A2A3)的长度L4成为下式。
L4=2(L1+L2)sinθ
当求等腰三角形A1A2A3的底边(线段A2A3)的与组合中心线CL1平行的尺寸,即接触面24、26的法线方向上的突出部23相对于接触面24、26的突出尺寸L3,成为下式。
L3=L4cosθ=2(L1+L2)sinθcosθ
=(L1+L2)sin2θ
该突出尺寸L3成为突出部23的高度的基本。另外,实际上,在突出部23的前端设置有由冲压模具形成的带圆角的角部,因此,突出部23的实际高度成为在上述L3上追加该角部的半径R后的尺寸。该情况下的突出尺寸L5成为下式。
L5=L3+αR=(L1+L2)sin2θ+αR。
这里,系数α是考虑了由于铁芯片20的钢板的层叠而引起的尺寸偏差的系数,优选加上半径R的几%~30%左右(例如α≥1.3)。
因此,在本说明书中,在称为“突出部相对于接触面的突出尺寸”的情况下,不仅包含上述突出尺寸L3,实质上还包含上述突出尺寸L5。
另一方面,在突出部23的前端部与凹部25的底部之间以第1倾斜面23a、23b与第2倾斜面25a、25b、以及接触面24与接触面26可靠地接触的方式设置有微小间隙(例如10μm左右)。因此,设上述间隙为ΔL,凹部25相对于接触面24、26的深度L6成为下式。
L6=L5+ΔL
另外,组合中心线CL1上的上述基准位置P0到接触面24、26的距离L7成为下式。
L7=(L1/2)/tanθ
这里,在以第1倾斜面23b的第2端部A3和第1端部A1之间的距离RA为半径、以第1端部A1为中心画圆CA时,该圆CA通过第1倾斜面23b(线段A2A3)的外侧,因此,第1倾斜面23b与凹部25的第2倾斜面25b抵接。因此,构成为,在将突出部23与凹部25组合时,相对于以第1端部A1为支点的弯曲应力,接触面24和接触面26不易打开。
此外,在本实施方式中,突出部23和凹部25的组合中心线CL1位于磁轭中心线CL0上,因此,相对于以第1端部B1为支点的弯曲应力,也与上述同样。即,在以第1倾斜面23a的第2端部B3和第1端部B1之间的距离RB为半径、以第1端部B1为中心画圆CB时,该圆CB通过第1倾斜面23a的外侧,因此,第1倾斜面23a与凹部25的第2倾斜面25a抵接。因此,构成为,相对于以第1端部B1为支点的弯曲应力,接触面24和接触面26也不易打开。
(1-4.接触角度θ的设定条件)
接着,使用图6,对接触角度θ的设定条件的一例进行说明。如上所述,为了使突出部23与凹部25的组合不会由于弯曲应力而脱开,优选以构成等腰三角形A1A2A3和等腰三角形B1B2B3的方式设定接触角度θ。
在图6所示的例子中,接触角度θ从图的右侧起依次为45°、40°、30°、27°、20°、17°、15°、10°、7°的线分别从第3端部B2、A2引出。如果以第1端部A1为支点的半径RA的圆CA以及以第1端部B1为支点的半径RB的圆CB与这些接触角度的线相交,则RA=RB=L1+L2,能够构成1边为L1+L2的等腰三角形A1A2A3和等腰三角形B1B2B3。
在图6中示出了以第1端部B1为支点的半径RB的圆CB。如图6所示,与圆CB交叉的接触角度θ为7°、10°、15°、17°、20°,在将第1倾斜面23a的接触角度θ设定为该角度范围7°~20°的情况下,能够构成等腰三角形B1B2B3。图6示出例如在将接触角度θ设定为15°的情况下的与圆CB的交点被设定于第2端部B3的情况。同样,通过将第1倾斜面23b的接触角度θ设定为该角度范围7°~20°,能够构成等腰三角形A1A2A3。
(1-5.基于钢板的摩擦系数的接触角度θ的设定条件)
如上所述,铁芯片20是层叠通过例如冲切加工而形成为规定形状的钢板而构成的。接触角度θ优选根据上述钢板的摩擦系数来设定。
具体而言,在例如使用了厚度0.3mm、0.35mm、0.5mm的硅钢板作为层叠钢板的情况下,本申请发明人等测量与硅钢板的层叠方向垂直的方向(面方向)的摩擦系数后,例如得到了0.167~0.308的范围的摩擦系数。
这里,斜面上的物体刚刚开始移动之前的物体的面与水平所成的角度、即最大摩擦角度θo表示为下式。
摩擦系数μ=tanθo
在将摩擦系数μ的实测值0.167~0.308代入到该式中时,成为下式。
μ=0.167~0.308=tan9.5°~tan17.2°
因此,最大摩擦角度θo=9.5°~17.2°。即,在第1倾斜面23a、23b以及第2倾斜面25a、25b的接触角度θ为9.5°~17.2°的范围的情况下,在第1倾斜面23a、23b与第2倾斜面25a、25b之间能够获得最大摩擦力。
在上述图6所示的例子中,半径RA的圆CA与距离RB的圆CB交叉的接触角度θ为7°~20°的范围,但是,在接触角度7°时,成为tan7°=0.1228的摩擦系数,为摩擦系数μ的实测值0.167(tan9.5°)以下。此外,在接触角度20°时,tan20°=0.364,为摩擦系数μ的实测值0.308(tan17.2°)以上。因此,在图6所示的例子中,优选将接触角度θ设定为10°~17°的范围(10°、15°、17°)。
根据以上内容,通过将接触角度θ设定为层叠硅钢板的摩擦系数对应的9.5°~17.2°的范围,能够在将框架4热压配合于呈圆环状地连结的铁芯片20之后,例如使突出部23与凹部25的嵌合部不易由于磁振动、冲击等而移动。
(1-6.旋转电机的制造方法)
本实施方式的旋转电机1大致如下这样组装。在将线圈骨架6和绕组7安装于齿部22之后,在周向上呈环状地连结各铁芯片20而形成定子铁芯5。然后,通过压入或者热压配合等,将框架4固定于该定子铁芯5的外侧。然后,利用树脂部8将定子铁芯5与安装于定子铁芯5的多个绕组7等一体化。这样地组装定子2。
接着,设置有轴10的负载侧支架11使轴10和转子3***到定子2的内侧,并且,固定于框架4的负载侧。然后,负载相反侧支架13使轴10压入到负载相反侧轴承14,并且,固定于框架4的负载相反侧。由此,旋转电机1组装完成。另外,组装负载侧支架11和负载相反侧支架13的顺序可以与上述顺序相反。
另外,以上所说明的形状的突出部23和凹部25相当于阻止以接触面的径向的外侧或者内侧的第1端部为转动中心的、突出部相对于凹部的转动的单元的一例。
(1-7.第1实施方式的效果)
根据以上所说明的本实施方式的旋转电机1,实现以下的效果。即,在通过热压配合等将呈圆环状地连结多个铁芯片20而构成的定子铁芯5固定于框架4的内侧的旋转电机1中,有时由于框架4的内径、壁厚的偏差、铁芯片20的外径的偏差等而在铁芯片20的外周面、接触面上作用不均匀的压缩力。在定子铁芯5的圆环形状根据该压缩力的强弱而产生弯折从而在铁芯片20的接触面24、26之间产生了间隙的情况下,妨碍通过定子铁芯5的磁通。
在本实施方式中,各铁芯片20具有的突出部23和凹部25成为上述截面形状,由此,即使在突出部23与凹部25连结起来的状态下作用了以第1端部A1、B1为支点的弯曲力的情况下,突出部23的第1端部A1、B1相反侧的第1倾斜面23b、23a中的至少一部分也与凹部25的第2倾斜面25b、25a抵接。因此,能够实现在相邻的铁芯片20的接触面24、26之间不易产生间隙的构造。其结果,能够维持接触面24、26的接触,确保定子铁芯5的磁路。
此外,定子铁芯5的刚性提高,因此,能够将框架4与定子铁芯5的过盈量设定为适当的大小而不会使其过度地增大。由此,铁芯片20的接触面24、26不会大幅地挠曲,并且,能够高精度地确保定子2与转子3的间隙,能够减少齿槽效应、磁声。此外,还能够省略用于增强定子2的模制工序。并且,能够增大相邻的铁芯片20之间的磁轭部21的连接面积,因此,能够减少铁损。其结果,能够减少旋转电机的发热。
此外,在本实施方式中,特别是,突出部23的与轴向垂直的截面形状为如下的形状:突出部23的位于与第1端部A1、B1相反的一侧的第1倾斜面23b、23a的基端侧的第3端部A2、B2位于上述圆CA、CB的圆周上。
由此,即使在突出部23与凹部25连结起来的状态下作用了以第1端部A1、B1为支点的弯曲力的情况下,突出部23的与第1端部A1、B1相反的一侧的第1倾斜面23b、23a全部也与凹部25的第2倾斜面25b、25a抵接。因此,能够实现更不易产生相邻的铁芯片20的接触面24、26之间的间隙的构造。
此外,在本实施方式中,特别是,铁芯片20是层叠多个钢板而构成的,突出部23的与轴向垂直的截面形状是根据钢板的摩擦系数μ设定了第1倾斜面23a、23b相对于接触面24、26的法线方向的接触角度θ而得到的形状。
由此,能够增大突出部23的第1倾斜面23a、23b与凹部25的第2倾斜面25a、25b之间的摩擦力,因此,能够实现不易从将突出部23与凹部25连结起来的状态进一步移动的构造。因此,能够实现更不易产生相邻的铁芯片20的接触面24、26之间的间隙的构造。
<2.第2实施方式>
接着,对第2实施方式进行说明。第2实施方式是将突出部和凹部配置于比磁轭中心线CL0更靠近径向外侧的实施方式。
(2-1.铁芯片的突出部和凹部的形状)
使用图7和图8,对本实施方式的铁芯片20A的突出部33和凹部35的形状的一例进行说明。如图7和图8所示,本实施方式中的铁芯片20A在周向的一侧端部的沿着径向的接触面34上具有突出部33,在周向的另一侧端部的沿着径向的接触面36上具有收纳相邻的铁芯片20A的突出部33的凹部35。
与上述第1实施方式同样,突出部33形成为等腰梯形形状,在径向的外侧和内侧具有第1倾斜面33a、33b。第1倾斜面33a、33b分别相对于组合中心线CL1倾斜接触角度θ。另外,本实施方式中的组合中心线CL1是通过第1倾斜面33a、33b(第2倾斜面35a、35b)的延长线交叉的基准位置P0并与接触面34、36的法线方向平行的线。
凹部35是与突出部33大致相同形状的等腰梯形形状的凹部,在径向的外侧和内侧具有第2倾斜面35a、35b。第2倾斜面35a、35b分别相对于组合中心线CL1倾斜接触角度θ。铁芯片20A的凹部35在使第2倾斜面35a、35b分别与突出部33的第1倾斜面33a、33b接触的状态下,收纳相邻的铁芯片20A的突出部33。
本实施方式中的突出部33和凹部35配置于更靠近接触面34、36的径向外侧,突出部33和凹部35的组合中心线CL1位于比磁轭中心线CL0更靠径向外侧的位置。
在本实施方式中,如图7和图8所示,突出部33的与上述轴向垂直的截面形状是突出部33的位于径向外侧的第1倾斜面33a的基端侧的第3端部B2位于圆CB的圆周上的形状,该圆CB以接触面34、36的径向的内侧的第1端部B1为中心,以第1倾斜面33a的前端侧的第2端部B3和第1端部B1之间的距离RB为半径。
在这样结构的铁芯片20A中,相邻的铁芯片20A的接触面34、36要打开时的支点也是一个第1端部A1或者另一个第1端部B1。假设考虑要以第1端部A1为支点打开的情况,为了防止打开,满足以下的条件即可。
设突出部33的基端部的径向尺寸(第3端部B2、A2间的尺寸)为L1、第1端部A1与突出部33的径向的间隔为L2、第1端部B1与突出部33的径向的间隔为L8(L8>L2)。即,L1+L2+L8成为磁轭部21的径向的厚度。另外,L1、L2和L8为任意的长度。
考虑以第1端部A1为顶点、1边为L1+L2的等腰三角形A1A2A3。求该情况下的假想的突出部(在图7中用虚线图示)的突出尺寸L3a、L5a,与第1实施方式同样,成为下式。
L4a=2(L1+L2)sinθ
L3a=L4a×cosθ=2(L1+L2)sinθcosθ
=(L1+L2)sin2θ
L5a=L3a+αR=(L1+L2)sin2θ+αR
接着,考虑接触面34、36要以第1端部B1为支点打开的情况,同样地考虑等腰三角形B1B2B3,成为下式。
L4b=2(L1+L8)sinθ
L3b=(L1+L8)sin2θ
L5b=(L1+L8)sin2θ+αR。
在该情况下,上述基准位置P0到接触面34、36的距离L7与第1实施方式相同,为L7=(L1/2)/tanθ。
在该例子中,L2<L8,因此,L3a<L3b(L5a<L5b)。因此,如图8所示,以第1端部B1为支点、以距离RB为半径的圆CB的半径比以第1端部A1为支点、以距离RA为半径的圆CA的半径长。在本实施方式中,将能够维持该距离RB的尺寸的突出部33的突出高度L3b(或者L5b)设为突出部33的突出尺寸。在假设突出高度L3a(或者L5a)为突出尺寸的情况下,第1倾斜面33b全部进入以第1端部A1为中心、以距离RA为半径的圆CA的内侧,但是,仅第1倾斜面33a的一部分进入以第1端部B1为中心、以线段B1B3’为半径的圆(省略图示)的内侧。与此相对,在设突出高度L3b(或者L5b)为突出尺寸的情况下,第1倾斜面33b全部进入以第1端部A1为中心、以线段A1A3’为半径的圆(省略图示)的内侧,并且,第1倾斜面33a全部进入以第1端部B1为中心、以距离RB为半径的圆CB的内侧。因此,构成为,无论相对于以第1端部A1和第1端部B1中的哪一个为支点的弯曲应力,第1倾斜面33a、33b与第2倾斜面35a、35b、以及接触面34与接触面36也不易打开。
(2-2.接触角度θ的设定条件)
接着,使用图9,对接触角度θ的设定条件的一例进行说明。在图9所示的例子中,与上述图6同样,接触角度θ从图的右侧起依次为45°、40°、30°、27°、20°、17°、15°、10°、7°的线分别从第3端部B2、A2引出。如果以第1端部A1为支点的半径RA(=L1+L2)的圆CA以及以第1端部B1为支点的半径RB(=L1+L8)的圆CB与这些接触角度的线相交,则能够构成1边为L1+L2的等腰三角形A1A2A3、以及1边为L1+L8的等腰三角形B1B2B3。在图9所示的例子中,圆CA以及圆CB均在7°、10°、15°、17°、20°的情况下交叉。即,通过将第1倾斜面33a、33b的接触角度θ设定为该角度范围7°~20°,能够构成等腰三角形A1A2A3和等腰三角形B1B2B3。另外,在图9中,例如,将接触角度θ设定为15°的情况下的、与圆CA的交点被表示为第2端部A3,与圆CB的交点被表示为第2端部B3。在本实施方式中,如上所述,第2端部B3位置成为突出部33的突出尺寸的基准。
另外,铁芯片20A的上述以外的结构与上述铁芯片20相同。此外,在以上内容中,说明了将突出部33和凹部35配置于比磁轭中心线CL0靠近径向外侧的情况,但也可以配置于更靠近径向内侧的位置。
(2-3.第2实施方式的效果)
根据以上所说明的第2实施方式,实现以下的效果。即,一般而言,通过铁芯片20A的磁轭部21的磁通的密度在径向内侧比径向外侧高。因此,通过将突出部33和凹部35配置于更靠近接触面34、36的径向外侧,能够扩大磁路,能够提高铁损的降低效果。
在该情况下,以接触面34的径向内侧的第1端部B1为中心的圆CB的半径比以接触面34的径向外侧的第1端部A1为中心的圆CA的半径大。在本实施方式中,突出部33成为上述截面形状,由此,成为与半径较大的圆CB对应的形状。由此,在作用了以径向外侧的第1端部A1为支点的弯曲力的情况和作用了以径向内侧的第1端部B1为支点的弯曲力的情况下,都能够实现第1倾斜面33b、33a全部在圆(以第1端部A1为中心、以线段A1A3’为半径的圆、以第1端部B1为中心、以距离RB为半径的圆CB)的内侧与凹部35的第2倾斜面35b、35a抵接的构造。因此,能够实现不易产生相邻的铁芯片20A的接触面34、36之间的间隙的构造。其结果,能够维持接触面34、36的接触,确保定子铁芯5的磁路。
<3.第3实施方式>
接着,对第3实施方式进行说明。第3实施方式是如下实施方式:将突出部和凹部配置于比磁轭中心线CL0更靠近径向外侧,并且,比上述第2实施方式减少突出部的突出尺寸。
(3-1.铁芯片的突出部和凹部的形状)
使用图10和图11,对本实施方式的铁芯片20B的突出部43和凹部45的形状的一例进行说明。如图10和图11所示,本实施方式中的铁芯片20B在周向的一侧端部的沿着径向的接触面44上具有突出部43,在周向的另一侧端部的沿着径向的接触面46上具有收纳相邻的铁芯片20B的突出部43的凹部45。
突出部43形成为梯形,在径向的外侧和内侧具有第1倾斜面43a、43b。第1倾斜面43a相对于组合中心线CL1倾斜接触角度θc,第1倾斜面43b相对于组合中心线CL1倾斜接触角度θ。另外,本实施方式中的组合中心线CL1是通过第1倾斜面43a、43b(第2倾斜面45a、45b)的延长线交差的基准位置P0并与接触面44、46的法线方向平行的线。
凹部45是与突出部43大致相同形状的梯形的凹部,在径向的外侧和内侧具有第2倾斜面45a、45b。第2倾斜面45a相对于组合中心线CL1倾斜接触角度θc,第2倾斜面45b相对于组合中心线CL1倾斜接触角度θ。铁芯片20B的凹部45在使第2倾斜面45a、45b分别与突出部43的第1倾斜面43a、43b接触的状态下,收纳相邻的铁芯片20B的突出部43。
本实施方式中的突出部43和凹部45配置于靠近接触面44、46的径向外侧,突出部43和凹部45的组合中心线CL1位于比磁轭中心线CL0靠径向外侧的位置。
在本实施方式中,如图10和图11所示,突出部43的与上述轴向垂直的截面形状是位于突出部43的径向外侧的第1倾斜面43a的接触角度θc比位于突出部43的径向内侧的第1倾斜面43b的接触角度θ小的形状。
在这样结构的铁芯片20B中,相邻的铁芯片20B的接触面44、46要打开时的支点也是一个第1端部A1或者另一个第1端部B1。考虑以第1端部A1为顶点的等腰三角形A1A2A3(顶角2θ)和以第1端部B1为顶点的等腰三角形B1B2B3c(顶角2θc)。
根据等腰三角形A1A2A3算出的尺寸L3a、L5a与图7的情况相同。另一方面,关于以第1端部B1为顶点的等腰三角形B1B2B3c,尺寸L1、L8与图7的情况相同,接触角度为θc<θ,因此,突出部43的突出尺寸L3c、L5c按照与图7的情况相同的计算式,成为下式。
L4c=2(L1+L8)sinθc
L3c=L4c×cosθ=2(L1+L8)sinθc×cosθc
=(L1+L8)sin2θc
L5c=(L1+L8)sin2θc+αR
由于θ>θc,因此,成为sin2θ>sin2θc。因此,如图11所示,与图7的突出部33的突出尺寸L3b(L5b)相比,突出部43的突出尺寸L3c(L5c)为L3c<L3b(L5c<L5b)。即,能够比图7的突出部33的情况缩小突出部43的突出尺寸。这样,通过改变第1倾斜面43a的接触角度θc,能够调整突出部43的前端的位置。因此,例如,也可以是,以使突出尺寸L3c(L5c)与突出尺寸L3a(L5a)相等的方式设定θc。
这时,当设上述基准位置P0到接触面44、46的距离为L7c时,成为下式。
L7c=L1/(tanθ+tanθc)
该情况下的距离L7c大于图7的情况下的L7=(L1/2)/tanθ。
(3-2.接触角度θ的设定条件)
接着,使用上述图9,对接触角度θ的设定条件的一例进行说明。如之前的图9所示,相对于接触面44、46,第2端部B3位于比第2端部A3靠前端侧的位置。其示出了图7的状态。在想比图7的突出部33缩小突出尺寸的情况下,采用图10的铁芯片20B的结构即可。在上述图9所示的例子中,在与第2端部A3大致相同的突出位置,接触角度10°的线与圆CB相交,其中,该第2端部A3是接触角度15°的线与圆CA的交点。因此,通过将接触角度θc设定为大约10°左右,能够使突出尺寸L3c(L5c)与突出尺寸L3a(L5a)大致相等。
另外,铁芯片20B的上述以外的结构与上述铁芯片20A相同。
(3-3.第3实施方式的效果)
根据以上所说明的第3实施方式,实现以下的效果。即,有时想根据铁芯片20B的结构的情况(例如铁芯片20B与磁轭部21的径向尺寸的比例等),将突出部43相对于接触面44、46的突出尺寸限制为规定尺寸以内。
在本实施方式中,突出部43成为上述截面形状,由此,在作用了以径向外侧的第1端部A1为支点的弯曲力的情况和作用了以径向内侧的第1端部B1为支点的弯曲力的情况下,都能够实现第1倾斜面43b、43a全部在圆(以第1端部A1为中心、以距离RA为半径的圆CA、以第1端部B1为中心、以距离RB为半径的圆CB)的内侧与凹部45的第2倾斜面45b、45a抵接的构造。因此,能够实现在相邻的铁芯片20B的接触面44、46之间不易产生间隙的构造。其结果,能够维持接触面44、46的接触,确保定子铁芯5的磁路。并且,通过调整接触角度θc,能够调整突出部43的前端的位置(突出尺寸),因此,能够减少突出部43相对于接触面44、46的突出尺寸。因此,能够应对上述需求。
<4.变形例>
另外,公开的实施方式不限于上述内容,能够在不脱离其主旨和技术思想的范围内进行各种变形。以下,说明这样的变形例。
(4-1.突出部和凹部为三角形的情况)
在以上内容中,以突出部和凹部是大致梯形的情况为一例进行了说明,但也可以将突出部和凹部的形状设为大致三角形。使用图12和图13,对本变形例中的铁芯片的突出部和凹部的形状的一例进行说明。
如图12所示,本变形例中的铁芯片120在周向的一侧端部的沿着径向的接触面124上具有突出部123,在周向的另一侧端部的沿着径向的接触面126上具有收纳相邻的铁芯片120的突出部123的凹部125。突出部123和凹部125设置于磁轭部121的径向的中心位置。即,组合中心线CL1与磁轭中心线CL0大致一致。
突出部123形成为大致等腰三角形,在径向的外侧和内侧具有第1倾斜面123a、123b。第1倾斜面123a、123b分别相对于组合中心线CL1倾斜接触角度θ。
凹部125是与突出部123大致相同形状的等腰三角形的凹部,在径向的外侧和内侧具有第2倾斜面125a、125b。第2倾斜面125a、125b分别相对于组合中心线CL1倾斜接触角度θ。铁芯片120的凹部125在使第2倾斜面125a、125b分别与突出部123的第1倾斜面123a、123b接触的状态下,收纳相邻的铁芯片120的突出部123。
如下设定突出部123的与轴向垂直的截面形状。即,如图12和图13所示,突出部123具有在圆CA的内侧、第1倾斜面123b与第2倾斜面125b接触的形状,该圆CA以接触面124的径向的外侧的第1端部A1为中心,以第1端部A1和突出部123的位于与第1端部A1相反的一侧的第1倾斜面123b的前端侧的第2端部A3之间的距离RA为半径。此外,突出部123具有在圆CB的内侧、第1倾斜面123a与第2倾斜面125a接触的形状,该圆CB以接触面124的径向的内侧的第1端部B1为中心,以突出部123的位于与第1端部B1相反的一侧的第1倾斜面123a的前端侧的第2端部B3和第1端部B1之间的距离RB为半径。
特别是,在该例子中,突出部123的第1倾斜面123b的基端侧的第3端部A2位于上述圆CA的圆周上。此外,突出部123的第1倾斜面123a的基端侧的第3端部B2位于上述圆CB的圆周上。
突出部123具有上述截面形状,由此,即使在突出部123与凹部125连结起来的状态下作用了以第1端部A1或者第1端部B1为支点的弯曲力的情况下,也能够实现在相邻的铁芯片120的接触面124、126之间不易产生间隙的构造。
另外,本变形例中的用于防止接触面124、126的打开的各尺寸L1~L7的关系与上述第1实施方式相同,因此,省略说明。此外,在本变形例中,与上述的第2以及第3实施方式同样,也可以将突出部123和凹部125配置于比磁轭中心线CL0靠近径向外侧或者靠近内侧。
(4-2.在接触面之间设置间隙的情况)
在以上内容中,以相邻的铁芯片20的接触面24与接触面26接触的情况为一例进行了说明,但是,也可以是在接触面24与接触面26之间设置微小间隙从而缓和作用于接触面的压缩力的结构。使用图14,对本变形例中的铁芯片的突出部和凹部的形状的一例进行说明。
如图14所示,在本变形例中,在相邻的铁芯片20C的接触面24与接触面26之间设置有微小间隙(例如几10μm左右)。即,本说明书中的“接触面”并不一定限于接触的面,还包含这样隔着微小间隙而配置的面,是可能接触的面的意思。另一方面,突出部23的前端部与凹部25的底部接触。设上述间隙为ΔL,凹部25到接触面26的深度L6成为下式。
L6=L5-ΔL
优选根据将框架4热压配合于呈圆环状地连接的铁芯片20C的情况下的过盈量的大小、框架4的内径的圆度、齿部22的前端形状等,将上述间隙ΔL(上述图4等所示的ΔL也同样)设定为适当的值。
另外,本变形例中的各尺寸L1~L7(除了L6)的关系与上述第1实施方式相同,因此,省略说明。
根据本变形例,即使在突出部23与凹部25连结起来的状态下作用了以第1端部A1或者第1端部B1为支点的弯曲力的情况下,也能够实现相邻的铁芯片20C的接触面24、26之间的间隙ΔL不易变动的构造。此外,预先设置了间隙ΔL,因此,能够缓和作用于接触面24、26的压缩力。
(4-3.其他)
在以上内容中,对以构成等腰三角形A1A2A3、等腰三角形B1B2B3的方式设定接触角度θ的情况进行了说明,但突出部和凹部的形状不限定于此。即使在不构成这样的等腰三角形的情况下,只要突出部23的截面形状是在以第1端部A1为中心、以距离RA为半径的圆CA的内侧、第1倾斜面23b的至少一部分与第2倾斜面25b接触的形状,则也能够实现相对于以第1端部A1为支点的弯曲力、在相邻的铁芯片20的接触面24、26之间不易产生间隙的构造。此外,只要突出部23的截面形状是在以第1端部B1为中心、以距离RB为半径的圆CB的内侧、第1倾斜面23a的至少一部分与第2倾斜面25a接触的形状,则也能够实现相对于以第1端部B1为支点的弯曲力、在相邻的铁芯片20的接触面24、26之间不易产生间隙的构造。
<5.第4实施方式>
接着,对第4实施方式进行说明。第4实施方式是通过在各铁芯片上设置多个突出部和凹部而增大了各铁芯片之间的接触面积的实施方式。
(5-1.铁芯片的概略结构)
使用图15,对本实施方式的铁芯片220的概略结构的一例进行说明。图15是提取定子铁芯5的一部分而示出的说明图。另外,在图15中省略了线圈骨架6、树脂部8的图示。
如图15所示,铁芯片220具有圆弧状的磁轭部221和齿部222。齿部222具有主体部222a和加宽部222b。各铁芯片220在周向的两侧的端部分别具有与相邻的铁芯片220接触的沿着径向的接触面224、226。在周向的一侧(图15中左侧)的端部的接触面224上设置有2个突出部223,在周向的另一侧(图15中右侧)的端部的接触面226上设置有2个凹部225。相邻的铁芯片220的2个突出部223分别收纳于2个凹部225,在使接触面224、226相互接触的状态下连结周向上相邻的铁芯片220。
(5-2.铁芯片的突出部和凹部的形状)
接着,使用图16和图17,对铁芯片220的突出部223和凹部225的形状的一例进行说明。
如图16所示,2个突出部223分别具有相同的形状和相同的大小,以磁轭中心线CL0为中心在径向上对称地配置。同样,2个凹部225也分别具有相同的形状和相同的大小,以磁轭中心线CL0为中心在径向上对称地配置。以下,为了方便说明,也将位于径向外侧的突出部223和凹部225称作“外侧突出部223”和“外侧凹部225”,将位于径向内侧的突出部223和凹部225称作“内侧突出部223”和“内侧凹部225”。
在图16中,设外侧突出部223以及内侧突出部223的基端部的径向尺寸(第3端部B2、A2间的尺寸)分别为L1、第1端部A1、B1与各突出部223的径向间隔(第1端部A1与外侧突出部223的第3端部B2之间的间隔、以及第1端部B1与内侧突出部223的第3端部A2之间的间隔)分别为L2、外侧突出部223与内侧突出部223的径向间隔为L8。即,2(L1+L2)+L8成为磁轭部221的径向的厚度。另外,L1和L2为任意的长度。
另外,在该例子中,使外侧突出部223与内侧突出部223为相同的形状和相同的大小,以磁轭中心线CL0为中心在径向上对称地配置,但是,也可以设为不同的形状和不同的大小,以磁轭中心线CL0为中心在径向上非对称地配置。
首先,对外侧突出部223的截面形状进行说明。考虑以第1端部A1为顶点、1边为L1+L2的等腰三角形A1A2A3。使用上述接触角度θ,该等腰三角形的底边(线段A2A3)的长度L4成为下式。
L4=2(L1+L2)sinθ
求等腰三角形A1A2A3的底边(线段A2A3)的与组合中心线CL1平行的尺寸、即接触面224、226的法线方向上的外侧突出部223相对于接触面224、226的突出尺寸L3,成为下式。
L3=L4cosθ=2(L1+L2)sinθcosθ
=(L1+L2)sin2θ
该突出尺寸L3成为外侧突出部223的高度的基本。另外,实际上,在外侧突出部223的前端设置有由冲压模具形成的带圆角的角部,因此,外侧突出部223的实际高度成为在上述L3上追加该角部的半径R后的尺寸。该情况下的突出尺寸L5成为下式。
L5=L3+αR=(L1+L2)sin2θ+αR
这里,系数α是考虑了由于铁芯片220的钢板的层叠而引起的尺寸偏差的系数,优选加上半径R的几%~30%左右(例如α≥1.3)。
另一方面,在外侧突出部223的前端部与凹部225的底部之间,以第1倾斜面223a、223b与第2倾斜面225a、225b、以及接触面224与接触面226可靠地接触的方式设置有微小间隙(例如10μm左右)。因此,设上述间隙为ΔL,凹部225到接触面224、226的深度L6成为下式。
L6=L5+ΔL
另外,组合中心线CL1上的上述基准位置P0到接触面224、226的距离L7为下式。
L7=(L1/2)/tanθ
如图17所示,在以第1倾斜面223b的第2端部A3和第1端部A1之间的距离RA为半径、以第1端部A1为中心画圆CA时,该圆CA通过第1倾斜面223b(线段A2A3)的外侧,因此,第1倾斜面223b与凹部225的第2倾斜面225b抵接。因此,在将外侧突出部223与外侧凹部225组合时,构成为,相对于以第1端部A1为支点的弯曲应力,接触面224和接触面226不易打开。
接着,对内侧突出部223的截面形状进行说明。如上所述,内侧突出部223和外侧突出部223具有相同的形状和相同的大小。因此,考虑以第1端部B1为顶点、1边为L1+L2的等腰三角形B1B2B3,内侧突出部223的尺寸关系与上侧突出部223相同。即,如图17所示,在以第1倾斜面223a的第2端部B3和第1端部B1之间的距离RB为半径、以第1端部B1为中心画圆CB时,该圆CB通过第1倾斜面223a的外侧,因此,第1倾斜面223a与凹部225的第2倾斜面225a抵接。因此,构成为,相对于以第1端部B1为支点的弯曲应力,接触面24和接触面26也不易打开。
(5-3.接触角度θ的设定条件)
接着,使用上述图6,对接触角度θ的设定条件的一例进行说明。如上所述,为了使外侧突出部223与外侧凹部225、以及内侧突出部223与内侧凹部225的组合不会由于弯曲应力而脱开,优选以构成等腰三角形A1A2A3和等腰三角形B1B2B3的方式设定接触角度θ。
在图6所示的例子中,接触角度θ从图的右侧起依次为45°、40°、30°、27°、20°、17°、15°、10°、7°的线分别从第3端部B2、A2引出。如果以第1端部A1为支点的半径RA的圆CA以及以第1端部B1为支点的半径RB的圆CB与这些接触角度的线相交,则RA=RB=L1+L2,能够构成1边为L1+L2的等腰三角形A1A2A3和等腰三角形B1B2B3。
在图6中示出了以第1端部B1为支点的半径RB的圆CB。如图6所示,与圆CB交叉的接触角度θ为7°、10°、15°、17°、20°,在将第1倾斜面223a的接触角度θ设定为该角度范围7°~20°的情况下,能够构成等腰三角形B1B2B3。图6示出例如在将接触角度θ设定为15°的情况下的与圆CB的交点被设定于第2端部B3的情况。同样,通过将第1倾斜面223b的接触角度θ设定为该角度范围7°~20°,能够构成等腰三角形A1A2A3。
另外,在本实施方式中,也与上述第1实施方式同样,通过将接触角度θ设定为层叠硅钢板的摩擦系数对应的9.5°~17.2°的范围,能够在将框架4热压配合于呈圆环状地连结的铁芯片220之后,例如使突出部223与凹部225的嵌合部不易由于磁振动、冲击等而移动。
(5-4.第4实施方式的效果)
根据以上所说明的第4实施方式,实现以下的效果。即,当旋转电机的小型化进步且定子铁芯5的磁轭部221变薄时,相邻的铁芯片220彼此的接触面积减少,因此,可能导致磁路的减少。根据本实施方式,能够在各铁芯片220上分别设置2个突出部223和2个凹部225来增大接触面积,因此,能够扩大定子铁芯5的磁路。并且,即使在作用了以第1端部A1、B1为支点的弯曲力的情况下,也能够实现不易产生相邻的铁芯片220的接触面224、226之间的间隙的构造。如上所述,本实施方式的结构在小型(小容量)的旋转电机中是有效的,但在径向上设置2个突出部223和2个凹部225的结构的方面,优选定子铁芯5的磁轭部221具有某种程度的厚度的情况,特别适用于中型至大型(中容量至大容量)的旋转电机。
另外,在以上内容中,构成为在各铁芯片220上分别设置2个突出部223和凹部225,也可以构成为设置3个以上。在该情况下,能够进一步提高磁路的扩大效果。
<6.变形例>
另外,公开的实施方式不限于上述内容,能够在不脱离其主旨和技术思想的范围内进行各种变形。以下,说明这样的变形例。
(6-1.在接触面之间设置间隙的情况)
在以上内容中,以相邻的铁芯片220的接触面224与接触面226接触的情况为一例进行了说明,但是,也可以是在接触面224与接触面226之间设置微小间隙从而缓和作用于接触面的压缩力的结构。使用图18,对本变形例中的铁芯片的突出部和凹部的形状的一例进行说明。
如图18所示,在本变形例中,在相邻的铁芯片220的接触面224与接触面226之间设置有微小间隙(例如几10μm左右)。另一方面,2个突出部223的前端部与2个凹部225的底部分别接触。设上述间隙为ΔL,凹部225到接触面226的深度L6成为下式。
L6=L5-ΔL
优选根据将框架4热压配合于呈圆环状地连接的铁芯片220的情况下的过盈量的大小、框架4的内径的圆度、齿部222的前端形状等,将上述间隙ΔL设定为适当的值。
另外,本变形例中的各尺寸L1~L8(除了L6)的关系与上述第4实施方式相同,因此,省略说明。
根据本变形例,即使在突出部223与凹部225连结起来的状态下作用了以第1端部A1或者第1端部B1为支点的弯曲力的情况下,也能够实现相邻的铁芯片220的接触面224、226之间的间隙ΔL不易变动的构造。此外,预先设置了间隙ΔL,因此,能够缓和作用于接触面224、226的压缩力。
(6-2.其他)
在以上内容中,以各铁芯片220具有1个齿部222的情况为一例进行了说明,但是,例如在对绕组进行分布卷绕的情况下,也可以是各铁芯片220具有2个以上的齿部222的结构。通过将以上所说明的连接形状还应用于这样的铁芯片,能够获得与各实施方式等相同的效果。
另外,在以上的说明中,当存在“垂直”“平行”“平面”等记载时,其不是严格意义上的记载。即,这些“垂直”“平行”“平面”允许设计上、制造上的公差和误差,是“实质上垂直”“实质上平行”“实质上平面”的意思。
此外,在以上的说明中,当存在外观上的尺寸、大小、形状、位置等“同一”“相同”“相等”“不同”等记载时,其不是严格意义上的记载。即,这些“同一”“相等”“不同”允许设计上、制造上的公差、误差,是“实质上同一”“实质上相同”“实质上相等”“实质上不同”的意思。
此外,除了以上已经叙述的以外,还可以适当组合上述实施方式、各变形例的方法来利用。另外,虽然没有一一例示,但上述实施方式和各变形例可在不脱离其主旨的范围内施加各种变更来实施。
标号说明
1:旋转电机;4:框架;5:定子铁芯;20:铁芯片;20A:铁芯片;20B:铁芯片;20C:铁芯片;23:突出部;23a、23b:第1倾斜面;24:接触面;25:凹部;25a、25b:第2倾斜面;26:接触面;33:突出部;33a、33b:第1倾斜面;34:接触面;35:凹部;35a、35b:第2倾斜面;36:接触面;43:突出部;43a、43b:第1倾斜面;44:接触面;45:凹部;45a、45b:第2倾斜面;46:接触面;120:铁芯片;123:突出部;123、123b:第1倾斜面;124:接触面;125:凹部;125a、125b:第2倾斜面;126:接触面;220:铁芯片;223:突出部;223a、223b:第1倾斜面;224:接触面;225:凹部;225a、225b:第2倾斜面;226:接触面;A1、B1:第1端部;AX:旋转轴心;A2、B2:第3端部;A3、B3:第2端部;CA、CB:圆;
RA、RB:距离;μ:摩擦系数;θ:接触角度(倾斜角度):θc:接触角度(倾斜角度)。

Claims (7)

1.一种旋转电机,其特征在于,该旋转电机具有:
多个铁芯片,它们在绕旋转轴心的周向的一侧端部和另一侧端部具有沿着相对于所述旋转轴心的径向的接触面,构成定子铁芯;
前端变细的形状的突出部,其设置在所述一侧端部的所述接触面上,在所述径向的外侧和内侧具有第1倾斜面;以及
凹部,其设置在所述另一侧端部的所述接触面上,在所述径向的外侧和内侧具有与所述第1倾斜面接触的第2倾斜面,该凹部收纳相邻的所述铁芯片的所述突出部,
所述突出部的与所述旋转轴心垂直的截面形状是在如下的圆的内侧、位于与所述接触面的所述径向的一侧的第1端部相反的一侧的所述第1倾斜面的至少一部分与所述第2倾斜面接触的形状,且是所述突出部的位于与所述第1端部相反的一侧的所述第1倾斜面的基端侧的第3端部位于所述圆的圆周上的形状;该圆以所述第1端部为中心,以所述突出部的位于与所述第1端部相反的一侧的所述第1倾斜面的前端侧的第2端部和所述第1端部之间的距离为半径。
2.根据权利要求1所述的旋转电机,其特征在于,
所述突出部和所述凹部配置成靠近所述接触面的所述径向的外侧,
所述突出部的所述截面形状是所述突出部的位于所述径向的外侧的所述第1倾斜面的基端侧的所述第3端部位于所述圆的圆周上的形状,该圆以所述接触面的所述径向的内侧的所述第1端部为中心,以所述突出部的位于所述径向的外侧的所述第1倾斜面的前端侧的所述第2端部和所述第1端部之间的距离为半径。
3.根据权利要求1所述的旋转电机,其特征在于,
所述突出部和所述凹部配置成靠近所述接触面的所述径向的外侧,
所述突出部的所述截面形状是所述突出部的位于所述径向的外侧的所述第1倾斜面相对于所述接触面的法线方向的倾斜角度小于所述突出部的位于所述径向的内侧的所述第1倾斜面相对于所述法线方向的倾斜角度的形状。
4.根据权利要求1所述的旋转电机,其特征在于,
所述铁芯片是层叠多个钢板而构成的,
所述突出部的所述截面形状是根据所述钢板的摩擦系数设定了所述第1倾斜面相对于所述接触面的法线方向的倾斜角度而得到的形状。
5.一种旋转电机,其特征在于,该旋转电机具有:
多个铁芯片,它们在绕旋转轴心的周向的一侧端部和另一侧端部具有沿着相对于所述旋转轴心的径向的接触面,构成定子铁芯;
前端变细的形状的突出部,其设置在所述一侧端部的所述接触面上,在所述径向的外侧和内侧具有第1倾斜面;以及
凹部,其设置在所述另一侧端部的所述接触面上,在所述径向的外侧和内侧具有与所述第1倾斜面接触的第2倾斜面,该凹部收纳相邻的所述铁芯片的所述突出部,
在设所述突出部的基端部的所述径向的尺寸为L1、所述接触面的所述径向的一侧的第1端部与所述突出部之间的所述径向的间隔为L2、所述接触面的法线方向的所述突出部相对于所述接触面的突出尺寸为L3、所述突出部的位于与所述第1端部相反的一侧的所述第1倾斜面相对于所述法线方向的倾斜角度为θ的情况下,所述突出部的与所述旋转轴心垂直的截面形状为满足L3=(L1+L2)sin2θ的形状。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的旋转电机,其特征在于,
在所述一侧端部的所述接触面上设置有2个以上的所述突出部,
在所述另一侧端部的所述接触面上设置有2个以上的所述凹部,该2个以上的所述凹部分别收纳相邻的所述铁芯片的所述2个以上的突出部。
7.一种制造权利要求1至6中的任意一项所述的旋转电机的制造方法,其特征在于,具有以下步骤:
呈环状地连结多个铁芯片而形成定子铁芯;以及
通过热压配合将框架固定于所述定子铁芯的外侧。
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