JP4291042B2 - 回転電機及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機の性能改善に関するものであり、コア片を積層した鉄心のコア片同士を固定するためのカシメによる磁気特性の悪化を改善することを目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機のステータコアは、一般的に、渦電流による発熱損失を抑制する目的で、表面に絶縁コーティングされた薄板からなるコア片を積層して積層方向の各コア片を絶縁する構成とする。この場合、組立の時に各コア片がバラバラになると扱いにくく生産性が低下するという問題があるので、コア片同士をカシメによって固定し、一体化して取扱いを容易にするという工夫がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
カシメの形状はＶ型、丸型等がある。いずれの形状も塑性変形によって板圧方向に突起と窪みを形成し、突起と窪みとをはめ合わせることによって、薄板同士を固定する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１９１５８８号公報（第４頁、第７頁、図１、図１６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の回転電機のステータコアは、カシメ部の突起と窪みを形成した際に、塑性変形によって絶縁コーティングが破られるので、カシメされた部分は積層間で電気的に短絡され、渦電流損が大きくなるという問題がある。
【０００６】
また、カシメ部は、塑性変形によって歪が発生し、薄板同士の間に空間が生じ、磁気抵抗が増え、渦電流損の増加と合わせて回転電機の性能を損なう要因になっているという問題がある。
【０００７】
また、アウターコアとインナーコアとに分割されたステータコアを有する回転電機においては、インナーコアは突極の複数のティースに分離しているので、積層方向の固定のために各ティースに１点または２点のカシメが設けられている。従って、アウターコアとインナーコアとを一体に成形したステータコアに比べて、カシメの数が増加し、回転電機の性能が悪化するという問題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、アウターコアとインナーコアとに分割されたステータコアを有する回転電機において、インナーコアのコア片同士を固定するカシメをなくして磁気特性を改善し、かつ、生産性を損なうことのないようにすることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転電機は、電磁鋼板からなるリング状のコア片を積層してなるアウターコアと、電磁鋼板からなるティースコア片を積層してなる複数個に分離したインナーコアとに分割されたステータコア、及び上記インナーコアのスロットに装着されたコイルを備えた回転電機において、
上記アウターコアのコア片はカシメ部と内周に溝を有し、上記アウターコアのコア片同士は上記カシメ部によって固定され、
上記インナーコアの上記ティースコア片は、カシメ部がなく、上記アウターコアのコア片の上記溝に嵌合されることによって、上記ティースコア片同士が固定され、
上記複数個に分離されたインナーコアは、上記コイルと上記インナーコアとを絶縁すると共に上記積層の方向において分割されている巻枠によって固定され、
上記巻枠は、上記複数個のインナーコアを円状に連結して一体化している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る回転電機のステータコアを示す平面図である。同図に示したように、ステータコア１は、アウターコア２とインナーコア３とを有し、アウターコア２及びインナーコア３はプレスによって打ち抜かれた薄板状の電磁鋼板からなるコア片を積層してなる。
【００１１】
アウターコア２は、突起と窪みとを嵌合してコア片同士を積層方向に固定するカシメ部２ａが設けられている。
【００１２】
インナーコア３は、カシメ部が設けられておらず、アウターコア２の内周側の溝に各ティースコア片が嵌合することによって、各ティースコア片が積層方向に固定されている。
【００１３】
図２は、図１に示したステータコアの製造工程を示す平面図である。コアシート５はパイロットピン６によってガイドされ、位置決めされる。各コア片は、コアシート５からプレス金型により、順次（ａ）ステージ１から（ｅ）ステージ５の加工工程を経て加工され、アウターコア２のコア片の内周側溝にインナーコア３のティースコア片が嵌合されたステータコア片が製作される。
【００１４】
（ａ）のステージ１では、ティースコア片３ｂの内径が打ち抜かれる。（ｂ）のステージ２では、コイルが装着されるスロット形状３ａ（ティースコア片３ｂを残して）が打ち抜かれる。（ｃ）のステージ３では、ティースコア片３ｂとアウターコア２のコア片２ｂとの嵌合部４がプッシュバック工法で加工され、ティースコア片３ｂが溝状の嵌合部４に嵌合した状態で、次のステージに送られる。（ｄ）のステージ４では、アウターコア２のカシメ部２ａの突起と窪みが形成される。（ｅ）のステージ５では、アウターコア２のコア片２ｂの外径が打ち抜かれ、打ち抜かれたアウターコア２のコア片２ｂは順次ダイの穴に積み重ねられ、同時にカシメ部２ａの突起と窪みがはまり合い、アウターコア２のコア片２ｂにインナーコア３のティースコア片３ｂが嵌合されたステータコア片１ａが積層方向に固定され、排出穴から取り出される。
【００１５】
図３は、プッシュバック工法を説明するための断面図である。同図において、コアシート５を下型７ａと上型７ｂとではさみ（ａ）、パンチ７ｃが嵌合部４を加工すると、ティースコア片３ｂが打ち抜かれる（ｂ）。打ち抜かれたティースコア片３ｂは、下型７ａに設けられたノックアウト７ｄとパンチ７ｃとの間に挟まれている。パンチ７ｃが上方に戻ると、ノックアウト７ｄがバネ７ｅの力で上方に戻り、ティースコア片３ｂは加工した嵌合部４に嵌合する（ｃ）。プレス打抜きの場合、打ち抜いたティースコア片３ｂの幅よりも、打ち抜かれたコアシート５の嵌合部の幅が数十μｍ小さくなるので、バネ７ｅの力でティースコア片３ｂが元の位置に戻ったときに、ティースコア片３ｂは嵌合部に圧入された状態で固定される。
【００１６】
図４は、インナーコアのスロット間にコイルを装着する巻線工程を示す平面図、図５はインナーコアに巻枠を取り付けた状態を示す断面図である。
【００１７】
図４に示したように、ステータコア片が積層されたステータコア（ａ）のインナーコア３に巻枠８を取り付ける（ｂ）。
【００１８】
巻枠８は、図５に示したように、各インナーコア３のティースコア片３ｂの積層方向から挿入するコ字形状部８ａとコ字形状部８ａの開口部を塞ぐ平板形状部８ｂとの２分割された絶縁部材からなるようにしたので、容易に巻枠８をインナーコア３に装着することができる。
【００１９】
また、巻枠８は、図４（ｂ）及び（ｃ）に示したように、各インナーコア３に設けられた絶縁部材をインナーコア３の内周側で連結することにより、一体化されている。
【００２０】
また、巻枠８は、ティースコア片３ｂの積層方向から挿入する２つのコ字形状部に分割してもよい。
【００２１】
また、巻枠８は、金型を用いた樹脂成形によって、インナーコア３及びアウターコア２と一体成形してもよい。
【００２２】
次に、アウターコア２とインナーコア３とを分離する（ｃ）。この時、アウターコア２のコア片同士はカシメ部２ａによって固定されているのでバラバラになることはない。また、各インナーコア３は巻枠８によって一体に固定されているので、バラバラになることはない。
【００２３】
次に、インナーコア３のスロット間にコイル９を装着して（ｄ）、再度インナーコア３をアウターコア２に嵌合する（ｅ）。
【００２４】
以上のように、アウターコア２のコア片とインナーコア３のティースコア片３ｂとを嵌合させるプッシュバック工法を利用することによって、インナーコア３にカシメ部を設けることなく、製造工程においてインナーコア３のティースコア片３ｂバラバラにならないようにすることができるので、生産性が向上する。
【００２５】
また、インナーコア３にカシメ部を設けていないので、インナーコア３のティースコア片３ｂ間の絶縁コーティングが破られて電気的に接触することがなく、鉄損の少ない効率のよい回転電機が得られる。また、空間が生じることもないので、磁気抵抗が増加することがなく、効率のよい回転電機が得られる。
【００２６】
また、アウターコア２に嵌合されたインナーコア３の各ティースコア片３ｂを巻枠８で固定した後、アウターコア２とインナーコア３とを分離するようにしたので、各インナーコア３がバラバラになることがなく、インナーコア３のスロットに容易に巻線９を装着することができる。
なお、図に示すコイルは複数のティースをまたぐ形状であるが、ティース毎にコイルを装着する集中巻きタイプであってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る回転電機は、電磁鋼板からなるリング状のコア片を積層してなるアウターコアと、電磁鋼板からなるティースコア片を積層してなる複数個に分離したインナーコアとに分割されたステータコア、及び上記インナーコアのスロットに装着されたコイルを備えた回転電機において、
上記アウターコアのコア片はカシメ部と内周に溝を有し、上記アウターコアのコア片同士は上記カシメ部によって固定され、
上記インナーコアの上記ティースコア片は、カシメ部がなく、上記アウターコアのコア片の上記溝に嵌合されることによって、上記ティースコア片同士が固定され、
上記複数個に分離されたインナーコアは、上記コイルと上記インナーコアとを絶縁すると共に上記積層の方向において分割されている巻枠によって固定され、
上記巻枠は、上記複数個のインナーコアを円状に連結して一体化しているので、製造工程においてアウターコアのコア片及びティースコア片がバラバラになることがなく、生産性が向上するとともに、効率のよい回転電機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る回転電機のステータコアを示す平面図である。
【図２】 図１に示したステータコアの製造工程を示す平面図である。
【図３】 プッシュバック工法を説明するための断面図である。
【図４】 インナーコアのスロット間にコイルを装着する巻線工程を示す平面図である。
【図５】 インナーコアに巻枠を取り付けた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ステータコア、１ａ ステータコア片、２ アウターコア、
２ａ カシメ部、２ｂ，３ｂ コア片、３ インナーコア、３ａ スロット、
４ 嵌合部、５ コアシート、６ パイロットピン、７ａ 下型、７ｂ 上型、
７ｃ パンチ、７ｄ ノックアウト、７ｅ バネ、８ 巻枠、９ コイル。

Claims (2)

1. 電磁鋼板からなるリング状のコア片を積層してなるアウターコアと、電磁鋼板からなるティースコア片を積層してなる複数個に分離したインナーコアとに分割されたステータコア、及び上記インナーコアのスロットに装着されたコイルを備えた回転電機において、
   上記アウターコアのコア片はカシメ部と内周に溝を有し、上記アウターコアのコア片同士は上記カシメ部によって固定され、
   上記インナーコアの上記ティースコア片は、カシメ部がなく、上記アウターコアのコア片の上記溝に嵌合されることによって、上記ティースコア片同士が固定され、
   上記複数個に分離されたインナーコアは、上記コイルと上記インナーコアとを絶縁すると共に上記積層の方向において分割されている巻枠によって固定され、
   上記巻枠は、上記複数個のインナーコアを円状に連結して一体化していることを特徴とする回転電機。
2. 電磁鋼板からなるリング状のコア片を積層してなるアウターコアと、電磁鋼板からなるティースコア片を積層してなる複数個に分離したインナーコアとに分割されたステータコア、及び上記インナーコアのスロットに装着されたコイルを備えた回転電機の製造方法において、
   上記電磁鋼板のシートから上記アウターコアのリング状のコア片の内周及びこのコア片の内周から突出したティースコア片の外形を打ち抜く工程、
   上記ティースコア片を上記アウターコアのコア片の内周に溝を形成するように上記シートから打ち抜いた後、上記ティースコア片を上記シートの上記溝に戻して嵌合させるプッシュバック工法の工程、
   上記アウターコアのコア片の内周と外周との間にカシメ部を形成し、上記ティースコア片にカシメ部を形成しない工程、
   上記ティースコア片を上記シートの上記溝に嵌合したまま、上記アウターコアのコア片の外周を打ち抜き、上記アウターコアのコア片に上記ティースコア片が嵌合されたステータコア片を打ち抜く工程、
   上記ティースコア片が嵌合されたステータコア片を積層し、上記カシメ部を嵌合して、上記アウターコアと上記インナーコアとが一体化された上記ステータコアを形成する工程、
   上記ステータコアを形成した工程の後、上記コイルと上記インナーコア及びアウターコアとを絶縁すると共に上記積層の方向において分割されている巻枠を上記インナーコアに装着して、上記複数個のインナーコアを円状に連結して一体化する工程、
   上記インナーコアと上記アウターコアとを分離する工程、
   上記インナーコアのスロットに上記コイルを装着する工程、
   上記コイルが装着された上記インナーコアを上記アウターコアの上記溝に嵌合する工程を備えたことを特徴とする回転電機の製造方法。

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