JP4859923B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

Description

この発明は、車両用交流発電機等の回転電機の固定子に関し、特に、少なくとも固定子に関する固有情報を積層鉄心に表示した回転電機の固定子に関する。

例えば、内燃機関の電磁式燃料噴射弁等の電磁弁の場合、その製品に関する機種型名、製造ロット番号、或いはシリアル番号等の固有の情報や、同一機種であっても個別に変更可能な内容の情報が、円筒状のケースの軸方向の一端に設けられた軸と直交する方向に延びる平坦部に、レーザ照射等の手段により形成したマーキングにより表示され、その上に防錆用メッキ処理が施される。（例えば、特許文献１参照）。このマーキングの表示内容の確認は、防錆用メッキを剥がして目視することにより行われるが、マーキングを施したケースの平坦部は外部に露出しているので、その表示の確認作業は容易である。

前記電磁弁のケースにマーキングを形成するのと同様の目的で、例えば車両用交流発電機のような回転電機の固定子にマーキングを形成する場合、固定子の積層鉄心の軸方向端部であって軸と直交する方向に延びる平坦面が前記電磁弁の円筒状のケースの一端の平坦面に対応することから、積層鉄心の軸方向端部の平坦面をマーキングを形成する部位とすれば、電磁弁のケースの平坦部にマーキングを形成する技術の応用として容易にマーキングを形成することができる。

特開２００５−２２６８０８号公報（図２）

しかしながら、車両用交流発電機等の回転電機の場合、固定子の積層鉄心は、軸方向端部がエンドフレームの端部の内周面に嵌合して支持される構成であり、回転電機として一旦組み込まれてしまうと、積層鉄心の軸方向端部の平坦面はエンドフレーム等に覆われることとなり、積層鉄心の軸方向端部の平坦部に形成されたマーキングは、回転電機の外部から確認することができない。そのため、マーキングを確認するためには回転電機を分解する必要がある。また、固定子の積層鉄心とエンドフレームとの嵌合精度が必要とされるので、積層鉄心の軸方向端部の平坦面にマーキングを施した場合、マーキング部のバリ処理等、品質保持の為の加工を施す必要があり、製造工数が増えてしまうという問題がある。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、回転電機を分解することなく確認することができる部位に、固有情報を表示するマーキングを備えた回転電機の固定子を提供することを目的とするものである。

この発明に係る回転電機の固定子は、内周面に固定子巻線を装着するスロットを有する積層鉄心と、前記積層鉄心の外周面の少なくとも一部を露出させて前記積層鉄心を固定する支持体と、を備えた回転電機の固定子であって、前記積層鉄心は、前記支持体により固定されて前記回転電機の固定子の一部として構成された後も外部に露出される外周面に、窪みにより形成されたマーキングを備え、前記マーキングは、前記回転電機が製造された後に前記回転電機の製品分析に用い得る、少なくとも前記固定子に関する固有情報を表示するものであることを特徴とする。

この発明に係る回転電機の固定子によれば、積層鉄心は、前記支持体により固定されて前記回転電機の固定子の一部として構成された後も外部に露出される外周面に、窪みにより形成されたマーキングを備え、前記マーキングは、前記回転電機が製造された後に前記回転電機の製品分析に用い得る、少なくとも前記固定子に関する固有情報を表示するようにしたので、交流発電機として組み込まれた後であっても回転電機を分解することなく、容易にマーキングにより回転電機若しくはその固定子の固有情報を参照することができる。

この発明の実施の形態１に係る固定子を有する回転電機の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る固定子の積層鉄心を構成する積層鉄心片の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る固定子の積層鉄心の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る固定子を、その外周面に樹脂皮膜を形成する前の状態で模式的に示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を、その外周面に樹脂皮膜を形成した後の状態で模式的に示すの斜視図である。 この発明に係る固定子の積層鉄心の外周囲面に樹脂皮膜を形成する塗装工程を説明する説明図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子を、その外周面に樹脂皮膜を形成した後の状態で模式的に示すの斜視図である。 この発明に係る回転電機の固定子の、積層鉄心の別の製作工程を示す説明図である。 この発明に係る回転電機の固定子の、積層鉄心の更に別の製作工程を示す説明図である。

符号の説明

１ 回転電機、 ２ ケース、１１ 固定子、 １２ 固定子巻線、 １３ 固定子鉄心、 １４ 積層連結溶接部、 １５ 周方向連結溶接部、 １６

実施の形態１．
図１は、この発明の実施形態１に係る固定子を備えた回転電機の断面図である。図１に示す回転電機は、自動車に搭載される車両用交流発電機であって、回転子１と固定子２を備え、回転子１の外周面は固定子２の内周面と所定の間隙を介して対応している。回転子１は回転子軸３に固定され、回転子軸３に設けられたプーリ４に装着されたベルト（図示せず）を介して内燃機関（図示せず）により駆動される。

固定子２は、円環状に構成された積層鉄心２１を有する。この積層鉄心２１は、その軸方向に多数の磁性薄板を積層して構成され、内側に軸方向に延びる複数のスロットを備える。固定子巻線２２は、積層鉄心２１のスロットに収納されており、周知のように回転子１の回転による誘起電圧を発生する。積層鉄心２１の軸方向両端部２１１、２１２は、一対のエンドフレーム５１、５２の端部に当接している。

一対のエンドフレーム５１、５２は、ボルト６により互いの方向に締め付けられ、積層鉄心２１を挟持し固定している。これらの一対のエンドフレーム５１、５２は、積層鉄心２１を支持する支持体を構成する。積層鉄心２１の外周面のうち、一対のエンドフレーム５１、５２の存在しない部分は外部に露出しており、回転電機として組み立てられた後であっても、その外周面を目視することができる。

図２は、円環状の積層鉄心２１を構成する前の積層鉄心片２１０を示している。図２に於いて、積層鉄心片２１０は、磁性材料で形成された所定長さの磁性薄板を、図２に示すように所定枚数積層して直方体状に構成されている。夫々の磁性薄板は、その一方の側部に所定間隔で形成された所定数のテイ−ス２１１を備えており、これらが積層されて積層鉄心片２１０が構成されると、夫々のテイース２１１により所定数のスロット２１２が形成される。直方体状に積層された多数の磁性薄板は、相互に溶接されて固着された複数箇所の溶接部２１３、２１４、２１５を備える。

図３は、円環状に形成された固定子２の積層鉄心２１を示す。この積層鉄心２１は、図２に示す積層鉄心片２１０を、テイース２１１及びスロット２１２が内側となるように円環状に曲げ加工し、その両端面２１６、２１７を突き合わせ、その突き合わせ部を溶接して接合部２１８とする。

図４は、積層鉄心２１のスロット２１２に固定子巻線２２を装着した状態の固定子２を模式的に示している。固定子巻線２２は、図２に示す直方体状の積層鉄心片２１０のスロット２１２に装着された後、積層鉄心片２１０と共に円環状に曲げ加工される。図３により説明したように、積層鉄心片２１０は円環状に曲げ加工され、その両端部２１６、２１７が接合部２１８により一体に固着されて積層鉄心２１が構成される。

固定子巻線２２は、曲げ加工する前の直方体状の積層鉄心片２１０に装着されて後、積層鉄心片２１０と共に曲げ加工されるので、積層鉄心２１の接合部２１８の近辺には必ず固定子巻線２１の巻線終端部２２１が配置されることとなる。円環状に形成された積層鉄心２１は、その軸方向両端部が一対のエンドフレーム５１、５２の内周面に嵌め込まれ、図１に示したようにボルト６によりエンドフレーム５１、５２を介して締め付けられる。

図４に於いて、鎖線Ａは、積層鉄心２１の接合部２１８の部位を示し、鎖線Ｂは、積層鉄心２１の接合部２１８の部位Ａに対する点対称の位置を示す。つまり、接合部２１８の部位Ａと、位置Ｂとは、固定子２の軸心を介して１８０度隔てた位置にある。一対のエンドフレーム５１と５２との間にあって外部に露出している積層鉄心２１の外周面の所定位置に、固定子２の固有情報を表示するマーキング７が施されている。

固定子の固有情報は、例えば、どの工場のどの場所で製造されたか等、製品として使用の後、製造者が入手した場合の製品分析に用いるような情報であり、第三者に何らかの情報を伝えるものではない。マーキング７は、その固定子の固有情報を表示するもので、積層鉄心の外周面、即ち磁性薄板の積層側の面の所定位置に、レーザ光線により磁性薄板を溶融させて刻み込んだ窪みにより形成されている。マーキング７は、積層鉄心２１の外周面に窪みにより形成されるので、摩擦等により剥がれ落ちることがない。

マーキング７は、積層鉄心２１の接合部２１８の部位Ａに対する点対称の位置Bから、所定の距離Ｌの位置から形成される。距離Ｌは、回転電機として組み立てられた後に、外部から目視可能な位置にマーキングが配置されるよう選定される。又、前記したように積層鉄心２１の接合部２１８の近辺には、必ず固定子巻線２２の巻線終端部２２１が配置されており、その巻線終端部２２１のほぼ中央部は積層鉄心２１の接合部２１８の部位Ａに対応することとなる。従って積層鉄心２１の外周面の位置Ｂは、巻線終端部２２１のほぼ中央部の位置に対しても点対称の位置となる。

尚、マーキング７による表示は、固定子の固有情報の他に、例えば回転電機全体に関する固有情報を含めるようにしてもよい。又、マーキング７は、レーザ光線の他に、例えば電気ペン等により、積層鉄心２１の外周面を溶融させることで窪みを形成して設けても良い。

固定子２の積層鉄心２１の外周面は、磁性薄板の積層体のままでもよいが、その場合、その外周面は磁性薄板を打ち抜いた加工面が集められて外に露出しているので、錆びる等、変質しやすくなっている。そこで、積層鉄心２１の外周面の変質を防止するために、積層鉄心２１の外周面に、防錆効果のある樹脂を塗布して樹脂皮膜８を形成する。この樹脂皮膜８の形成は、図４に示すように積層鉄心２１の外周面にマーキング７が施された後に行われる。従って、マーキング７は、図５に示すように樹脂皮膜８により覆われるが、樹脂皮膜８は透明若しくは半透明であり、外部から目視することができ、その解読も容易である。

図６は、積層鉄心２１の外周面に樹脂を塗布する作業工程の一例を示す。図６に示すように、円筒状の支持治具９の外周部に積層鉄心２１の内周部を嵌合することにより、積層鉄心２１及び固定子巻線２２を支持治具９に固定し、支持治具９をその軸心９１の周りに回転させながら、パイプ１０の先端に設けたノズル１１から、液状の樹脂１２を積層鉄心２１の外周面に均一に吹き付けて樹脂皮膜８を形成する。これにより、マーキング７を積層鉄心２１の外周面に刻み込むことによる積層鉄心の錆等による変質や不純物の付着が回避される。また、樹脂皮膜８により、積層鉄心２１の外周面に錆等による変質や経年劣化が生ずることを防止することができる。

実施の形態１による回転電機の固定子によれば、回転電機として完成した製品の状態で、固有情報を読み取ることができるので、固有情報を読み取るために回転電機を分解する手数が不要となり作業性を高めることができる。

実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子を模式的に示す斜視図である。この実施の形態２では、積層鉄心２１の外周面に、不透明の樹脂を塗布して樹脂皮膜８を形成している。回転電機及び固定子２のその他の構成、マーキング７の構成及びその形成の仕方、及び樹脂皮膜８の形成の仕方は、実施の形態１と同様である。

尚、図７では、説明のために樹脂皮膜８の一部分を剥がして積層鉄心２１の外周面に施されたマーキング７の一部を露出させた状態を示しているが、通常は、マーキング７は樹脂皮膜８により覆われており、外部から目視されることはない。

回転電機の製品として完成された後に、マーキング７を参照する時には、積層鉄心２１の外周面を被覆している不透明の樹脂皮膜８の一部分を剥離、若しくはふき取りにより除去し、マーキング７を露出させればよい。この場合、実施の形態１により説明したように、マーキング７は、積層鉄心２１の接合部の部位Ａに対して点対称となる位置Ｂから所定距離Ｌの位置に施されているので、接合部の部位Ａに対して点対称となる位置Ｂを基点として、容易にマーキングの位置を特定することができる。従って、マーキング７に対応する部位の樹脂皮膜８のみを特定して除去することができ、その他の部位の樹脂皮膜までふきとってしまう恐れがない。

又、積層鉄心２１の接合部２１８（図３参照）の位置には、実施の形態１で説明したように、必ず巻線終端部２２１が存在し、その巻線終端部２２１のほぼ中心位置が積層鉄心２１の接合部２１８に対応することとなる。従って、巻線終端部２２１のほぼ中心部を確認し、その位置に対して点対象となる位置Ｂを基点としてマーキング７の位置を特定するようにしても良い。

実施の形態２による回転電機の固定子によれば、樹脂皮膜８を不透明としたので、樹脂皮膜８を剥がさない限りマーキング７による表示を確認することができない。従って、例えば第三者に伝えたくない情報もマーキング７により表示させておくことができ、その表示の有無を確認することにより、その回転電機若しくは固定子が自社製品であるかどうか、つまり違法なコピー製品であるかどうかの判別を行うことが可能となり、ひいては違法なコピー製品の製造、販売を防止することができる。

積層鉄心の変形例
図８は、この発明に係る回転電機の固定子の、積層鉄心２１の別の製作工程を説明する説明図である。この例では、１側部に所定間隔で形成された多数のテイース２１１を有する長尺の磁性薄板２００を、治具１３と治具１４とが対抗する空間内に連続して巻き込むことより、積層鉄心２１を形成する。

このようにして形成した積層鉄心の場合、スロット２１２に装着される固定子巻線（図示せず）の巻線終端部の位置を目印とし、その位置に対して点対象となる位置から所定距離にある位置にマーキングを施すようにすれば、回転電機として組み立てられた後に、マーキングの位置を容易に特定することができる。尚、回転電機及びその固定子のその他の構成は、実施の形態１及び２と同様である。又、樹脂皮膜は、実施の形態１のように透明としてもよく、或いは実施の形態２のように不透明としても良い。

図９は、この発明に係る回転電機の固定子の、積層鉄心２１の更に別の製作工程を説明する説明図である。この例では、内側に所定数のテイース２１１とこのテイース２１１により形成される所定数のスロット２１２を備えた環状の磁性薄板２０１を所定枚数積み重ねることにより、積層鉄心２１を形成する。

このようにして形成した積層鉄心の場合、図８の積層鉄心の場合と同様に、スロット２１２に装着される固定子巻線（図示せず）の巻線終端部の位置を目印とし、その位置に対して点対象となる位置から所定距離にある位置にマーキングを施すようにすれば、回転電機として組み立てられた後に、マーキングの位置を容易に特定することができる。尚、回転電機及びその固定子のその他の構成は、実施の形態１及び２と同様である。又、樹脂皮膜は、実施の形態１のように透明としてもよく、或いは実施の形態２のように不透明としても良い。

又、図示していないが、直方体状に形成した積層鉄心片を曲げ加工して円弧化し、この円弧化した複数の積層鉄心片を複数個突き合わせて溶接により接合して一つの円筒状の積層鉄心を構成するものとしてもよい。この場合の積層鉄心は、複数個の接合部が存在するので、そのどれかの接合部の位置を目印としてマーキングが施されている位置を特定するようにすればよく、或いは固定子巻線の巻線終端部の位置を目印としてマーキングの位置を特定するようにしても良い。

尚、この発明に係る回転電機の固定子の積層鉄心は、前述した各実施の形態、並びに積層鉄心の変形例で示した積層鉄心以外の積層鉄心であってもよいことは勿論である。

この発明に係る回転電機の固定子は、車両に搭載される交流発電機等の回転電機の分野は勿論のこと、他のあらゆる分野で使用される回転電機に適用できるものである。

Claims (8)

1. 内周面に固定子巻線を装着するスロットを有する積層鉄心と、前記積層鉄心の外周面の少なくとも一部を露出させて前記積層鉄心を固定する支持体と、を備えた回転電機の固定子であって、
   前記積層鉄心は、前記支持体により固定されて前記回転電機の固定子の一部として構成された後も外部に露出される外周面に、窪みにより形成されたマーキングを備え、
   前記マーキングは、前記回転電機が製造された後に前記回転電機の製品分析に用い得る、少なくとも前記固定子に関する固有情報を表示するものである、
   ことを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記積層鉄心は、複数の磁性薄板を積層して形成した複数個の積層体片を前記固定子の周方向に接合して形成したものであり、前記マーキングは、前記積層鉄心の前記接合した部位以外の前記外周面に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記積層鉄心は、長さ方向と直交するように延設されたティースが長さ方向に所定の間隙を持って複数形成された帯状磁性薄板を複数枚積層し且つ前記長さ方向と直交する方向に曲げ成形した少なくとも１つの積層鉄心片を、前記固定子の周方向に接合して円筒状に形成したものであることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記マーキングは、前記積層鉄心の前記接合した部位に対する点対称位置に基づいて定まる所定の位置に施されたことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
5. 前記マーキングは、前記積層鉄心に装着された前記固定子巻線の巻線終端部に対応する前記積層鉄心の外周面の部位に対する点対称位置に基づいて定まる前記外周面の所定の位置に施されたことを特長とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
6. 前記積層鉄心の外周面は、樹脂皮膜により被覆されており、前記マーキングは、前記樹脂皮膜により被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
7. 前記樹脂皮膜は、不透明であることを特徴とする請求項６に記載の回転電機の固定子。
8. 前記マーキングを形成する窪みは、レーザ光線により前記積層鉄心の外周面を溶融させて形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。

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