JP4867416B2 - Laminated core structure for rotating electrical machines - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機のロータコアやステータコアに用いられ、帯状に延在する薄板の電磁鋼板を巻き取ってなる渦巻き鋼板を備えた回転電機用積層コア構造体に関するものである。 The present invention relates to a laminated core structure for a rotating electrical machine, which is used for a rotor core and a stator core of a rotating electrical machine, and includes a spiral steel sheet wound by winding a thin electromagnetic steel sheet extending in a strip shape.
回転電機には、アキシャル（軸）方向に同軸或いはオフセットに配置され、このアキシャル方向のギャップに磁界を発生することにより回転を生起させるアキシャルギャップ型のモータがある。こうしたモータに採用されるロータコアやステータコアには、帯状に延在する薄板の電磁鋼板を巻き取って形成された渦巻き鋼板からなる積層コアがある（例えば、特許文献１参照。）。
図14 (a),(b)はそれぞれ、渦巻き鋼板を形成する際の巻取り開始状態を示す正面図及び、その断面図であり、図15(a),(b)はそれぞれ、渦巻き鋼板を形成する電磁鋼板の巻取り状態を示す正面図及び、その断面図である。 FIGS. 14 (a) and 14 (b) are a front view and a cross-sectional view showing a winding start state when forming a spiral steel sheet, respectively, and FIGS. 15 (a) and 15 (b) are respectively a spiral steel sheet. It is the front view which shows the winding state of the electromagnetic steel plate to form, and its sectional drawing.
図14,15において、符号1は、帯状に延在する薄板の電磁鋼板であり、符号41は、図示せぬ巻き取り装置に固定されたスピンドルである。スピンドル41は、電磁鋼板1を巻き付けるスピンドル軸42を一体に有し、このスピンドル軸42に巻き付けられた電磁鋼板1を保持する保持面43が形成されたディスク形状をしてなる。
14 and 15,
渦巻き鋼板10を形成するにあたっては、図14に示すように、電磁鋼板1の先端をスピンドル軸42の外径(点Po)に固定したのち、スピンドル41を矢印Dの方向に軸線O2周りに回転させて図15に示すように電磁鋼板1をスピンドル軸42に巻き付ける。これにより、スピンドルの保持面43上に渦巻き鋼板10が形成される。
In forming the
しかしながら、かかる構成では、電磁鋼板1がゼンマイ状に積層されるのみであるため、渦巻き鋼板10をスピンドル41から取り外して積層コアとして用いる場合、電磁鋼板1が径方向外側に広がる虞があり、積層コアの形態としては不安定である。
However, in such a configuration, the
即ち、上述した従来技術では、電磁鋼板を締め付けながら巻き取っているものの、渦巻き鋼板の最外層がその周方向に対して位置決めされていないため、巻き締め直後であっても緩みが生じてしまう虞がある。 That is, in the above-described prior art, the electromagnetic steel sheet is wound while being tightened, but the outermost layer of the spiral steel sheet is not positioned with respect to the circumferential direction, so that loosening may occur even immediately after winding. There is.
そのため、こうした従来技術では、電磁鋼板1に接着剤を塗布しながら巻き取ったり、或いは、カシメ金型を用いてカシメながら巻き取ったり、又は、積層コア11として巻き取った後に、取り扱いに注意しながらワニス含浸等により固定しなければならない。
Therefore, in such a conventional technique, care should be taken after winding the
本発明の解決すべき課題は、電磁鋼板を巻き取って渦巻き鋼板を形成したときに生じる緩みを防止することにある。 The problem to be solved by the present invention is to prevent loosening that occurs when a magnetic steel sheet is wound to form a spiral steel sheet.
本発明である回転電機の積層コア構造体は、帯状に延在する薄板の電磁鋼板を巻き取ってなる渦巻き鋼板を備えた回転電機用積層コア構造体であって、前記構造体は、電磁鋼板を巻き付けるシャフトを有し、このシャフトに巻き付けられた電磁鋼板を保持する保持面が形成されたディスク部材を備え、前記電磁鋼板は、その長手方向縁部に少なくとも渦巻き鋼板の最外層に位置する切り欠き又は突起を形成してなり、前記ディスク部材の保持面に、少なくとも前記渦巻き鋼板の最外層における位置にて、前記切り欠き又は前記突起と係合して当該電磁鋼板の巻き解きを規制する係合部を設け、当該係合部は、前記ディスク部材のシャフトから径方向に沿って放射状に延在する曲線に沿った形状をしてなり、前記切り欠き又は前記突起の案内として巻き取りに係る前記電磁鋼板を前記シャフト側に導く巻き込み方向に対して傾斜した突条又は条溝であることを特徴とするものである。
A laminated core structure of a rotating electrical machine according to the present invention is a laminated core structure for a rotating electrical machine including a spiral steel sheet obtained by winding a thin electromagnetic steel sheet extending in a strip shape, and the structure is an electrical steel sheet And a disk member formed with a holding surface for holding the electromagnetic steel sheet wound around the shaft, the electromagnetic steel sheet being cut at least at the outermost layer of the spiral steel sheet at its longitudinal edge. A notch or projection is formed, and the disc member is held on the holding surface at least at the position of the outermost layer of the spiral steel plate to engage with the notch or the projection to regulate unwinding of the electromagnetic steel plate. the engagement portion is provided, the engaging portion, the result was a shape along the curve that extends radially along the shaft of the disc member in a radial direction, and the guide of the notch or the projection Wherein according to the winding Te is characterized in that the magnetic steel sheets are inclined ridges or grooves with respect to winding direction leading to the shaft side.
本発明は、前記切り欠き又は前記突起を、前記電磁鋼板の長手方向縁部に沿って複数個形成すると共に、前記ディスク部材の保持面に、前記渦巻き鋼板の最外層と最内層との間の少なくとも一層における位置にて、前記切り欠き又は前記突起と係合して当該電磁鋼板の巻き解きを規制する係合部を設けることが好ましい。 In the present invention, a plurality of the notches or the protrusions are formed along a longitudinal edge of the electromagnetic steel plate, and the holding surface of the disk member is provided between the outermost layer and the innermost layer of the spiral steel plate. It is preferable to provide an engaging portion that engages with the notch or the protrusion and restricts the unwinding of the electromagnetic steel sheet at least at a position in one layer.
本発明において、前記係合部は、前記切り欠きの案内として巻き取りに係る前記電磁鋼板を前記シャフト側に導く突条としてなり、当該突条は、その巻き取り進行側の側面が、前記渦巻き鋼板の最内径から最外径までの間を前記電磁鋼板の巻き取り毎に変化する前記渦巻き鋼板の各外径を基礎円とするインボリュート曲線の包絡線に沿った形状としてなると共に、その巻き取り進行側と逆の側面が、前記渦巻き鋼板の最内径を基礎円とするインボリュート曲線に沿った形状としてなることが好ましい。 In the present invention, the engaging portion is a ridge that guides the electromagnetic steel sheet for winding to the shaft side as a guide for the notch, and the ridge has a side surface on the winding advance side that is the spiral. The inner diameter of the steel sheet changes from the outermost diameter to the outermost diameter each time the electromagnetic steel sheet is wound. It is preferable that the side surface opposite to the traveling side has a shape along an involute curve having the innermost diameter of the spiral steel plate as a basic circle.
本発明において、前記係合部は、前記突起の案内として巻き取りに係る前記電磁鋼板を前記シャフト側に導く条溝としてなり、当該条溝は、その巻き取り進行側の側面が、前記渦巻き鋼板の最内径を基礎円とするインボリュート曲線に沿った形状をしてなると共に、その巻き取り進行側と逆の側面が、前記渦巻き鋼板の最内径から最外径までの間を前記電磁鋼板の巻き取り毎に変化する前記渦巻き鋼板の各外径を基礎円とするインボリュート曲線の包絡線に沿った形状をしてなることが好ましい。 In the present invention, the engaging portion is a groove that guides the electromagnetic steel plate for winding to the shaft side as a guide for the protrusion, and the side surface of the winding progressing side is the spiral steel plate. And the side opposite to the winding progression side is between the innermost diameter and the outermost diameter of the spiral steel sheet. Preferably, the spiral steel plate has a shape along the envelope of an involute curve whose base circle is the outer diameter of each of the spiral steel plates that changes every time.
本発明は、前記係合部を周方向に沿って複数設け、当該係合部をそれぞれ、巻き取り方向に沿って同一ピッチで配置することが好ましい。また、本発明において、前記係合部は、前記切り欠き又は前記突起を係止するアンダーカット形状部を備えることが好ましい。更に、本発明は、前記係合部を、前記渦巻き鋼板の表面に径方向に沿って放射状に形成した凹溝の溝幅中心を通る軸線付近に設けることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that a plurality of the engaging portions are provided along the circumferential direction, and the engaging portions are arranged at the same pitch along the winding direction. Moreover, in this invention, it is preferable that the said engaging part is provided with the undercut shape part which latches the said notch or the said protrusion. Furthermore, in the present invention, it is preferable that the engaging portion is provided in the vicinity of an axis passing through a groove width center of a groove formed radially on the surface of the spiral steel plate along the radial direction.
本発明は、巻き取りに係る電磁鋼板が、その長手方向縁部に少なくとも渦巻き鋼板の最外層に位置する切り欠き又は突起を形成してなり、それを巻き取るシャフトを有したディスク部材の保持面に、少なくとも前記渦巻き鋼板の最外層における位置にて、前記切り欠き又は前記突起と係合して当該電磁鋼板の巻き解きを規制する係合部を有するため、電磁鋼板を巻き取るだけで、巻き取りが完了した直後であっても緩みの無い渦巻き鋼板を実現することができる。このため、本発明によれば、製品寸法誤差が小さく、効率的な磁気回路の形成を実現することができる。また、本発明によれば、従来のように、接着剤を塗布しながら巻き取って固定する煩雑さが無く、作業性を大幅に向上させることができる。 The present invention relates to a holding surface of a disk member having a shaft on which an electromagnetic steel sheet for winding is formed with a notch or a protrusion positioned at least on the outermost layer of the spirally-rolled steel sheet at its longitudinal edge. In addition, since it has an engaging portion that engages with the notch or the protrusion and restricts unwinding of the electromagnetic steel sheet at least at a position in the outermost layer of the spiral steel sheet, Even after the removal is completed, it is possible to realize a spiral steel plate without looseness. For this reason, according to the present invention, the product dimensional error is small, and an efficient magnetic circuit can be formed. Moreover, according to the present invention, unlike the conventional case, there is no trouble of winding and fixing while applying an adhesive, and workability can be greatly improved.
以下、図面を参照して、本発明である回転電機用積層コア構造体を詳細に説明する。 Hereinafter, a laminated core structure for a rotating electrical machine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に従う積層コア構造体を製造するための装置を例示する模式斜視図である。また、図2(a),(b)はそれぞれ、後述のディスク部材21による電磁鋼板1の巻き取り開始状態を示す正面図及び、そのときのディスク部材21を示す断面図であり、図3(a),(b)はそれぞれ、ディスク部材21による電磁鋼板1の巻き取り状態を示す正面図及び、そのときのディスク部材21を示す断面図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating an apparatus for manufacturing a laminated core structure according to the present invention. 2 (a) and 2 (b) are respectively a front view showing a winding start state of the
図1において、符号1は、所定の幅に形成された帯状に延在する薄板の電磁鋼板である。電磁鋼板1は、巻重ねられたロールＲとして軸線Ｏ1周りに回転可能に軸支されている。
In FIG. 1,
ロールＲから引き出された電磁鋼板1は、後述のプレス装置30を介して巻き取り装置20に繋がる。巻き取り装置20は、軸線Ｏ2を中心に回転して電磁鋼板1をその長手方向に沿って巻き取って渦巻き鋼板（積層コア）11を形成すると共に積層コア11を保持するディスク部材21を有する。ディスク部材21は、図2に示すように、電磁鋼板1を巻き付けるシャフト22と、このシャフト22に巻き付けられた電磁鋼板1を保持する保持面23とを一体に有する。
The
ディスク部材21は、図1に示すように、図示せぬステップモータに着脱可能に駆動結合し、ＣＰＵ等を搭載したコントロールユニットＣＵにより回転制御される。これにより、巻き取り装置20は、ディスク部材21を軸線Ｏ2周りに回転させ、ロールＲから電磁鋼板1をシャフト22周りに環状又は筒状に巻き取ることができると共に、巻き取り後は、ディスク部材21を渦巻き鋼板11ごと、積層コア構造体として取り外せる。なお、巻き取り装置20は、ガイドローラGを有し、ディスク部材21に巻き取られる電磁鋼板1は、その長手方向に沿った縁部1aがガイドローラGによって保持面23に押し付けられて平坦な状態に均される。
As shown in FIG. 1, the
保持面23には、図2に示すように、後述のプレス装置30によって電磁鋼板1に形成した切り欠き2を係合させる2つのリブ(突条)24が設けられている。リブ24は、巻き取り方向Ｄに対して後側となる後側面24bが、シャフト22の外径部22aの外径寸法（以下、「積層コア最内径」という。）φ11(=2×半径r1)を基礎円S1とするインボリュート曲線Cb(1)に沿った形状としてなると共に、巻き取り方向Ｄに対して前側となる前側面24aが、積層コア最内径φ11から、ディスク部材21の外径部21aの外径寸法（以下、「積層コア最外径」という。）φ12(=2×半径r2)までの間を電磁鋼板1の巻き取り数n回毎に変化する積層コア11の各外径φn(=2×半径rn＋2×t×n)を基礎円Snとするインボリュート曲線Ca(n)の包絡線Eに沿った形状としてなる。
As shown in FIG. 2, the
一方、プレス装置30は、図1に示すように、電磁鋼板1の巻き取りに合わせた所定の間隔で電磁鋼板1を打ち抜いて、電磁鋼板1の長手方向の縁部1aに複数の空隙3を形成する。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
図4(a)は、プレス装置30による打ち抜き形状を例示する側面図である。空隙3は、電磁鋼板1の巻き取りに伴う重ね合わせにより積層コア11の径方向に沿って放射状に伸びる凹溝13の断面形状を形作る。また、空隙3の相互間に介在する残部4は、電磁鋼板1の巻き取りに伴う重ね合わせにより径方向に沿って放射状に伸びる側壁14を形成し、残部4に形成された突部5は、電磁鋼板1の巻き取りに伴う重ね合わせにより径方向に沿って放射状に伸びるアンダーカット部15を形成する。
FIG. 4 (a) is a side view illustrating a punched shape by the
同時にプレス装置30は、空隙3と共に、電磁鋼板1の巻き取り時において、ディスク部材21に設けた2つのリブ24に対応するように、電磁鋼板1の他方の長手方向縁部1bに複数の切り欠き2を形成する。切り欠き2は、残部4の相互間、即ち、空隙3の空隙ピッチL1の中心付近になるように形成される。
At the same time, the
切り欠き2及び空隙3の打ち抜き間隔を制御する具体例としては、コントロールユニットＣＵに予め電磁鋼板1の板厚tを入力しておく一方、ディスク部材21上にて巻き取り中の積層コア11の外径φnを計測し、この計測値をコントロールユニットＣＵに入力する。コントロールユニットＣＵは、電磁鋼板1の板厚t及び積層コア11の外径φnに応じた電磁鋼板1の空隙ピッチL1及び送りピッチ（打ち抜きピッチ）L2を演算し、この演算値を基にプレス装置30を制御する。
As a specific example of controlling the punching interval of the
打ち抜かれる空隙3は、シャフト22の外径部22aからディスク部材21の外径部21aに進むに従って、その幅が徐々に変化していくため、かかるプレス工程では、重ね抜きや、複数の金型組により形成される。切り欠き2も、空隙3と同様、電磁鋼板1の巻き取りがシャフト22の外径部22aからディスク部材21の外径部21aに進むに従って、後述のように、その幅w1がリブ24の幅に応じて徐々に減少するように形成される。
The width of the
これにより、プレス装置30は、電磁鋼板1の巻き取り量に応じて凹溝13の幅やリブ24の幅がシャフト22の外径部22aからディスク部材21の外径部21aに進むに従って徐々に変化しても、その幅変化に対応するように、切り欠き2の幅w1や、空隙3の空隙ピッチL1と打ち抜きピッチL2を適宜変更して打ち抜きを行うことができる。
Thus, the
即ち、切り欠き2は、プレス装置30により、電磁鋼板1が巻き取りによって積層されていく毎に、その前側面2aが、包絡線Eに沿った形状をなすリブ24の前側面24aに係合すると共に、その後側面2bも、インボリュート曲線Cb(1)に沿った形状をなすリブ24の後側面24bに係合するように形成される。従って、巻き取りが完了した状態では、積層コア11の最外層における位置にて、切り欠き2とリブ24とはそれぞれ、切り欠き2の前側面2aがリブ24の前側面24aと係合し、切り欠き2の後側面2bがリブ24の後側面24bと係合する。
That is, the
次に、電磁鋼板1の巻き取り工程を説明する。
Next, the winding process of the
図5は、ディスク部材21上でシャフト22周りに電磁鋼板1の巻き取りを開始した直後の様子を示す斜視図である。また、図6,7はそれぞれ、電磁鋼板1の巻き取り工程を示す模式図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a state immediately after the winding of the
ディスク部材21での巻き取りを開始すると、電磁鋼板1は、矢印Ｄに沿って巻き取られるため、先ず、2つのリブ24のうちの1つのリブ24の後側面24bが、図5に示すように、切り欠き2の後側面2bと当接する。このとき、電磁鋼板1の端部は、図2(a)に示すように、積層コア最内径21aの点Poに固定されているため、電磁鋼板1がシャフト22に巻き取られる際は、切り欠き2の後側面2bは、図5に示すように、積層コア最内径φ11を基礎円S1としたときの当該基礎円S1の点b1を始点とするインボリュート曲線Cb(1)の軌跡を辿る一方、同様に、切り欠き2の前側面2aは、基礎円S1の点a1を始点とするインボリュート曲線Ca(1)の軌跡を辿る。
When the winding with the
これに対し、リブ24は、その後側面24bが、上述の軌跡と同様、基礎円S1の点b1を始点とするインボリュート曲線Cb(1)に沿った形状である一方、その前側面24aは、各層毎のインボリュート曲線Ca(n)の包絡線Eに沿った形状であるため、電磁鋼板1の巻き取りに際しては、切り欠き2の後側面2bは、リブ23の後側面23bに接しながらシャフト22の外径部22a上にある点b1に向かっていく一方、切り欠き2の前側面2aは、リブ24の前側面24aから離れたインボリュート曲線Ca(1)の軌跡を辿ってシャフト22の外径部22a上にある点a1に向かう。従って、1層目の電磁鋼板1は、図6(a)の二点鎖線で示すように、切り欠き2の前側面2aがリブ24の前側面24aに引っ掛かることなく、リブ24とシャフト22の外径部22aとの連結部にて嵌合するまでスムースに巻き取られる。これにより、1層目の電磁鋼板1は、緩みを生じることなくシャフト22の周りに巻き取られる。
On the other hand, the
電磁鋼板1を2層目として巻き取るときは、図6(b)に示すように、その2層目となる電磁鋼板1における切り欠き2の後側面2bが、1層目の電磁鋼板1を巻き取ったときの積層コア11の外径φ2(=φ11＋(2×t))を直径とする基礎円S2を基準とし2層目の電磁鋼板1における切り欠き2の径方向内側縁を始点b2として描かれるインボリュート曲線Cb(2)の軌跡を通ってリブ24の後側面24b上にある点b2に当接する一方、切り欠き2の前側面2aは、基礎円S2を基準とし1層目における切り欠き2の径方向外側縁を始点a2として描かれるインボリュート曲線Ca(2)を通り、リブ24の前側面24a上にある点a2に当接する。これにより、2層目の電磁鋼板1も、切り欠き2がリブ24に引っ掛かることなく、1層目の電磁鋼板1と接するまでスムースに巻き取られ、1層目の電磁鋼板1と接した時点で緩みを生じることなくリブ24によって固定される。
When winding the
電磁鋼板1を3層目として巻き取るときも、図7(a)に示すように、その3層目となる電磁鋼板1における切り欠き2の後側面2bが、2層目の電磁鋼板1を巻き取ったときの積層コア11の外径φ3(=φ11＋(2×t)＋(2×t))を直径とする基礎円S3を基準とし3層目の電磁鋼板1における切り欠き2の径方向内側縁を始点b3として描かれるインボリュート曲線Cb(3)の軌跡を通ってリブ24の後側面24b上にある点b3に当接する一方、切り欠き2の前側面2aは、基礎円S2を基準とし2層目における切り欠き2の径方向外側縁を始点a3として描かれるインボリュート曲線Ca(3)を通り、リブ24の前側面24a上にある点a3に当接する。これにより、3層目の電磁鋼板1も、切り欠き2がリブ24に引っ掛かることなく、2層目の電磁鋼板1と接するまでスムースに巻き取られ、2層目の電磁鋼板1と接した時点で緩みを生じることなくリブ24によって固定される。
When winding the
即ち、電磁鋼板1をn層目として巻き取るときは、図7(b)に示すように、そのn層目となる電磁鋼板1における切り欠き2の後側面2bが、(n-1)層目の電磁鋼板1を巻き取ったときの積層コア11の外径φnを直径とする基礎円Snを基準としn層目の電磁鋼板1における切り欠き2の径方向内側縁を始点bnとして描かれるインボリュート曲線Cb(n)の軌跡を通ってリブ24の後側面24b上にある点bnに当接する一方、切り欠き2の前側面2aは、基礎円S2を基準とし(n-1)層目における切り欠き2の径方向外側縁を始点anとして描かれるインボリュート曲線Ca(n)を通り、リブ24の前側面24a上にある点anに当接する。これにより、n層目の電磁鋼板1も、切り欠き2がリブ24に引っ掛かることなく、(n-1)層目の電磁鋼板1と接するまでスムースに巻き取られ、(n-1)層目の電磁鋼板1と接した時点で緩みを生じることなくリブ24によって固定される。なお、図面上、電磁鋼板1の板厚tを大きくしているが、実際の電磁鋼板は、極薄い板材であるため、インボリュート曲線Ca(n),Cb(n)の基準円Snや始点an,bnの設定は、電磁鋼板1の板厚tの中心を近似値にしてもよい。
That is, when winding the
電磁鋼板1の巻き取りは、この繰り返しにより行われるため、巻き取りが完了する積層コア11の最外層では、図7(b)に示すように、切り欠き2の前側面2aがリブ24の前側面24aに係合すると共に、切り欠き2の後側面2bは、リブ24の後側面24bに係合する。即ち、リブ24は、積層コア11の最外層にて、切り欠き2と係合して電磁鋼板11の巻き解きを規制する係合部と、積層コア11の最外層と最内層との間の各層における位置にて、切り欠き2と係合して電磁鋼板11の巻き解きを規制する係合部とを一体に構成してなる。
Since the winding of the
他方のリブ24も、同様に、電磁鋼板1の巻き取り動作によって次に送られて来る電磁鋼板1の切り欠き2に順次案内・係合し、これにより、積層コア11を、電磁鋼板1の巻き取りが完了するまで緩みなく積層していく。なお、リブ24は、シャフト22の外径部22aからディスク部材21の外径部21aまでの連続した形状であるが、少なくとも、積層コア1の最外層における位置にて、切り欠き2と係合すれば、シャフト22の外径部22aからディスク部材21の外径部21aまでの間を、電磁鋼板1の巻き取り位置に合わせて、間欠した不連続な形状であってもよい。
Similarly, the
図8は、上述した方法により製造した積層コア構造体を巻き取り装置20から取り外した状態で示す斜視図である。この場合、積層コア11の裏面は、ディスク部材21の保持面23に設けたリブ24に電磁鋼板1の切り欠き2が係合することにより、積層コア11とディスク部材21とは一体物としてなる。そして、この積層コア構造体に設けた複数の凹溝13それぞれに、磁石17を組み付ければ、アキシャルギャップ型回転電機のロータコア又はステータコアとしてなる。
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the laminated core structure manufactured by the above-described method is detached from the winding
かかる積層コア構造体は、巻き取りに係る電磁鋼板1がその長手方向縁部1bに少なくとも積層コア11の最外層に位置する切り欠き2を形成してなり、それを巻き取るシャフト22を有したディスク部材21の保持面23に、図7(b)に示すように、渦巻き鋼板11の最外層における位置にて、切り欠き2と係合して当該電磁鋼板1の巻き解きを規制するリブ24を有するため、電磁鋼板1を巻き取るだけで、巻き取りが完了した直後であっても緩みの無い積層コア11を実現することができる。このため、かかる構成によれば、製品寸法誤差が小さく、効率的な磁気回路の形成を実現することができる。また、かかる構成によれば、従来のように、接着剤を塗布しながら巻き取って固定する煩雑さが無く、作業性を大幅に向上させることができる。
Such a laminated core structure has a
また、本形態では、図6(b),図7(a)に示すように、積層コア11の最外層と最内層との間の各層にても、リブ24が切り欠き2と係合して電磁鋼板1の巻き解きを規制するため、積層コア11を製造するに当たっての巻き取り中の緩みも各層毎に適宜防止することができる。
Further, in this embodiment, as shown in FIGS. 6 (b) and 7 (a), the
更に、本形態は、係合部を、切り欠き2の案内として巻き取りに係る電磁鋼板1をシャフト22側に導くリブ24としてなり、このリブ24の前側面24aを、電磁鋼板1を積層する毎に変化する積層コア11の各外径を基礎円Snとするインボリュート曲線Ca(n)の包絡線Eに沿った形状とすると共に、その後側面24bを、積層コア11の最内径を基礎円S1とするインボリュート曲線Cb(1)に沿った形状としたことにより、巻き取りに係る電磁鋼板1の緩みを防止しつつ、スムースな巻き取りが可能となる。このため、生産性の高い製品となる。
Further, in this embodiment, the engaging portion is formed as a
更に、切り欠き2及びリブ24の形状は、積層コア11の脱落等を防止するため、アンダーカット形状とすることが好ましい。
Further, the shape of the
図4(b),(c)はそれぞれ、電磁鋼板1に形成した切り欠き2の他の形状を例示する側面図である。図4(b)では、切り欠き2の前側面2a及び後側面2bを傾斜させることにより、切り欠き2を逆三角形状のアンダーカット形状部としている。同様に、図4(c)では、切り欠き2の前側面2a及び後側面2bの下端縁部2c,2dをそれぞれ、長手方向内側に突出させてアンダーカット形状部としている。
FIGS. 4B and 4C are side views illustrating other shapes of the
これに併せてリブ24の断面形状を、図4(b),(c)に示す切り欠き2と同様の形状とすれば、積層コア11はディスク部材21に強固に固定されるため、緩み防止に加え、軸線方向Ｏへの脱落を防止することができる。また、積層コア11の面方向剛性を高めることができるから、面剛性を確保するため、後工程でタガ状部材を組み付ける必要がない。
At the same time, if the cross-sectional shape of the
特に、切り欠き2(リブ24)を空隙ピッチL1の中心付近、即ち、積層コア11の凹溝13の溝幅中心を通る軸線付近に設ければ、積層コア構造体に磁石17を取り付けてロータコア又はステータコアとした場合、積層コア11内の磁束Φは、図4(c)に示すような経路を辿るので、切り欠き2を設けたことによる磁束への影響が少なく済む。
In particular, if the notch 2 (rib 24) is provided in the vicinity of the center of the gap pitch L1, that is, in the vicinity of the axis passing through the groove width center of the
また、本形態では、切り欠き2と、リブ24とをそれぞれ2つずつ設け、切り欠き2とリブ24との組をそれぞれ、巻き取り方向Ｄに沿って360度/2の等ピッチ（切り欠き2とリブ24との組がm個の場合は、360度/mの等ピッチ）、即ち、巻き取り方向Ｄに沿って同一ピッチで配置している。かかる構成によれば、積層コア構造体を回転要素として用いた場合、回転のバランスを崩すことなく安定した回転を実現することができる。
Further, in this embodiment, two
切り欠き2及びリブ24は、以下のように、電磁鋼板1に形成した突起7と、ディスク部材21に形成した条溝25に置き換えることもできる。
The
図9(a),(b)はそれぞれ、ディスク部材21による電磁鋼板1の巻き取り開始状態を示す正面図及び、そのときのディスク部材21を示す断面図である。また、図10(a),(b)はそれぞれ、ディスク部材21による電磁鋼板1の巻き取り状態を示す正面図及び、そのときのディスク部材21を示す断面図である。また、図11,12はそれぞれ、電磁鋼板1の巻き取り工程を示す模式図である。なお、図9〜12において、図1〜8と同一部分は同一符号をもってその説明を省略する。
FIGS. 9 (a) and 9 (b) are a front view showing a winding start state of the
この場合、保持面23には、図9,10に示すように、プレス装置30によって電磁鋼板1に形成した後述の突起7を係合させる1つの条溝25が設けられている。条溝25は、その前側面25aが、積層コア最内径φ11を基礎円S1とするインボリュート曲線Ca(1)に沿った形状としてなると共に、その後側面25bが、積層コア最内径φ11から積層コア最外径φ12までの間を電磁鋼板1の巻き取り毎に変化する積層コア11の各外径φnを基礎円Snとするインボリュート曲線Cb(n)の包絡線Eに沿った形状としてなる。
In this case, as shown in FIGS. 9 and 10, the holding
図13(a)は、プレス装置30による打ち抜き形状を例示する側面図である。なお、図13において、図1〜12と同一部分は同一符号をもってその説明を省略する。
FIG. 13 (a) is a side view illustrating a punched shape by the
電磁鋼板1の他方の縁部1bには、電磁鋼板1の巻取り時において、ディスク部材21に設けた1つの条溝25に対応する複数の突起7が形成されている。
On the other edge 1b of the
突起7は、図1〜7で説明したと同様、電磁鋼板1の巻き取りがシャフト22の外径部22aからディスク部材21の外径部21aに進むに従って、その幅w2が条溝25の幅に応じて徐々に増加するように形成される。
As described with reference to FIGS. 1 to 7, the
これにより、プレス装置3は、電磁鋼板1の巻き取り量に応じて凹溝13の幅や条溝25の幅がシャフト22の外径部22aからディスク部材21の外径部21aに進むに従って徐々に変化しても、その幅変化に対応するように、突起7の幅w2や、空隙3の空隙ピッチL1と打ち抜きピッチL2を適宜変更して打ち抜きを行うことができる。
Thus, the
即ち、突起7は、プレス装置30により、電磁鋼板1が巻き取りによって積層されていく毎に、その前側面7aがインボリュート曲線Cb(1)に沿った形状をなす条溝25の前側面25aに係合すると共に、突起7の後側面7bも、包絡線Eに沿った形状をなす条溝25の後側面25bに係合するように形成される。従って、巻き取りが完了した状態では、少なくとも、積層コア11の最外層における位置にて、突起7と条溝25とはそれぞれ、突起7の前側面7aが条溝25の前側面25aと係合し、突起7の後側面7bが条溝25の後側面25bと係合する。
That is, each time the
次に、電磁鋼板1の巻き取り工程を説明する。
Next, the winding process of the
この場合、ディスク部材21での巻き取りを開始すると、電磁鋼板1は、矢印Ｄの方向に向かって巻き取られるため、先ず、条溝25が、突起7の前側面7aと当接する。このとき、電磁鋼板1の端部は、図9(a)に示すように、積層コア最内径φ1の点Poに固定されているため、電磁鋼板1がシャフト22に巻き取られる際は、突起7の前側面7aは、図9に示すように、積層コア最内径φ1を基礎円S1としたときの当該基礎円S1の点a1を始点とするインボリュート曲線Ca(1)の軌跡を辿る一方、突起7の後側面7bは、積層コア最内径φ1を基礎円S1としたときの当該基礎円S1の点b1を始点とするインボリュート曲線Cb(1)の軌跡を辿る。
In this case, when the winding with the
これに対し、条溝25は、その前側面25aは、上述の軌跡と同様、基礎円S1の点a1を始点とするインボリュート曲線Ca(1)に沿った形状である一方、その後側面25bは、各層毎のインボリュート曲線Ca(n)の包絡線Eに沿った形状であるため、電磁鋼板1の巻き取りに際しては、突起7の前側面7aは、条溝25の前側面25aに接しながらシャフト22の外径部22a上にある点a1に向かっていく一方、突起7の後側面7bは、条溝25の後側面25bから離れたインボリュート曲線Cb(1)の軌跡を辿ってシャフト22の外径部22a上にある点b1に向かう。従って、1層目の電磁鋼板1は、図11(a)の二点鎖線で示すように、突起7の後側面7bが条溝25の後側面25bに引っ掛かることなく、突起7が条溝25とシャフト22の外径部22aとの連結部にて嵌合するまでスムースに巻き取られる。これにより、1層目の電磁鋼板1は、緩みを生じることなくシャフト22の周りに巻き取られる。
In contrast, the
電磁鋼板1を2層目として巻き取るときは、図11(b)に示すように、その2層目となる電磁鋼板1における突起7の前側面7aが、1層目の電磁鋼板1を巻き取ったときの積層コア11の外径φ2(=φ11＋(2×t))を直径とする基礎円S2を基準とし2層目の電磁鋼板1における突起7の径方向内側縁を始点a2として描かれるインボリュート曲線Ca(2)の軌跡を通って突起7の前側面25a上にある点a2に当接する一方、突起7の後側面7bは、基礎円S2を基準とし1層目における突起7の径方向外側縁を始点b2として描かれるインボリュート曲線Cb(2)を通り、条溝25の後側面25b上にある点b2に当接する。これにより、2層目の電磁鋼板1も、突起7が条溝25に引っ掛かることなく、1層目の電磁鋼板1と接するまでスムースに巻き取られ、1層目の電磁鋼板1と接した時点で緩みを生じることなく条溝25によって固定される。
When winding the
電磁鋼板1を3層目として巻き取るときも、図12(a)に示すように、その3層目となる電磁鋼板1における突起7の前側面7aが、2層目の電磁鋼板1を巻き取ったときの積層コア11の外径φ3(=φ11＋(2×t) ＋(2×t))を直径とする基礎円S3を基準とし3層目の電磁鋼板1における突起7の径方向内側縁を始点a3として描かれるインボリュート曲線Ca(3)の軌跡を通って突起7の前側面25a上にある点a3に当接する一方、突起7の後側面7bは、基礎円S3を基準とし2層目における突起7の径方向外側縁を始点b3として描かれるインボリュート曲線Cb(3)を通り、条溝25の後側面25b上にある点b3に当接する。これにより、3層目の電磁鋼板1も、突起7が条溝25に引っ掛かることなく、2層目の電磁鋼板1と接するまでスムースに巻き取られ、2層目の電磁鋼板1と接した時点で緩みを生じることなく条溝25によって固定される。
When winding the
即ち、電磁鋼板1をn層目として巻き取るときは、図12(b)に示すように、そのn層目となる電磁鋼板1における突起7の前側面7aが、(n-1)層目の電磁鋼板1を巻き取ったときの積層コア11の外径φnを直径とする基礎円Snを基準としn層目の電磁鋼板1における突起7の径方向内側縁を始点anとして描かれるインボリュート曲線Ca(n)の軌跡を通って突起7の前側面25a上にある点anに当接する一方、突起7の後側面7bは、基礎円Snを基準とし(n-1)層目における突起7の径方向外側縁を始点bnとして描かれるインボリュート曲線Cb(n)を通り、条溝25の後側面25b上にある点bnに当接する。これにより、n層目の電磁鋼板1も、突起7が条溝25に引っ掛かることなく、(n-1)層目の電磁鋼板1と接するまでスムースに巻き取られ、(n-1)層目の電磁鋼板1と接した時点で緩みを生じることなく条溝25によって固定される。なお、図面上、電磁鋼板1の板厚tを大きくしているが、実際の電磁鋼板は、極薄い板材であるため、インボリュート曲線Ca(n),Cb(n)の基準円Snや始点an,bnの設定は、電磁鋼板1の板厚tの中心を近似値にしてもよい。
That is, when winding the
電磁鋼板1の巻き取りは、この繰り返しにより行われるため、巻き取りが完了する積層コア11の最外層では、図12(b)に示すように、突起7の前側面7aが条溝25の前側面25aに係合すると共に、突起7の後側面7bは、条溝25の後側面25bに係合する。即ち、条溝25は、積層コア11の最外層にて、突起7と係合して電磁鋼板11の巻き解きを規制する係合部と、積層コア11の最外層と最内層との間の各層における位置にて、突起7と係合して電磁鋼板11の巻き解きを規制する係合部とを一体に構成してなる。
Since the winding of the
これにより、積層コア11は、電磁鋼板1の巻き取りが完了するまで緩みなく積層されていく。なお、条溝25は、シャフト22の外径部22aからディスク部材21の外径部21aまでをインボリュート関数に基づく連続した形状であるが、少なくとも、積層コア11の最外層における位置にて、突起7と係合すれば、シャフト22の外径部22aからディスク部材21の外径部21aまでの間を、インボリュート関数に基づく形状で連続させる必要はない。
Thereby, the
かかる積層コア構造体は、巻き取りに係る電磁鋼板1がその長手方向縁部1bに少なくとも積層コア11の最外層に位置する突起7を形成してなり、それを巻き取るシャフト22を有したディスク部材21の保持面23に、積層コア11の最外層における位置にて、突起7と係合して当該電磁鋼板1の巻き解きを規制する条溝25を有するため、第1形態と同様、電磁鋼板1を巻き取るだけで、巻き取りが完了した直後であっても緩みの無い積層コア11を実現することができる。このため、かかる構成によっても、製品寸法誤差が小さく、効率的な磁気回路の形成を実現することができる。また、かかる構成によっても、従来のように、接着剤を塗布しながら巻き取って固定する煩雑さが無く、作業性を大幅に向上させることができる。
Such a laminated core structure is a disk having a
また、本形態でも、図11(b),図12(a)に示すように、積層コア11の最外層と最内層との間の各層にても、条溝25が突起7と係合して電磁鋼板1の巻き解きを規制するため、積層コア11を製造するに当たっての巻き取り中の緩みも各層毎に適宜防止することができる。
Also in this embodiment, as shown in FIGS. 11 (b) and 12 (a), the
更に、本形態は、係合部を、突起7の案内として巻き取りに係る電磁鋼板1をシャフト22側に導く条溝25としてなり、このリブ25の前側面25aを、積層コア11の最内径を基礎円とするインボリュート曲線C1に沿った形状とすると共に、その後側面25bを、電磁鋼板1を積層する毎に変化する積層コア11の各外径を基礎円Snとするインボリュート曲線Cnの包絡線Eに沿った形状としたことにより、巻き取りに係る電磁鋼板1の緩みを防止しつつ、スムースな巻き取りが可能となる。このため、生産性の高い製品となる。
Further, in this embodiment, the engaging portion is formed as a
更に、突起7及び条溝25の形状も、積層コア11の脱落等を防止するため、アンダーカット形状とすることが好ましい。
Further, the shape of the
図13(b),(c)はそれぞれ、電磁鋼板1に形成した突起7の他の形状を例示する側面図である。図13(b)では、突起7の前側面7a及び後側面7bを傾斜させることにより、突起7を三角形状のアンダーカット形状部としている。同様に、図13(c)では、突起7の前側面7a及び後側面7bの下端縁部7c,7dをそれぞれ、長手方向外側に突出させてアンダーカット形状部としている。これに併せて条溝25の断面形状を、図13(b),(c)に示す突起7と同様の形状とすれば、積層コア11はディスク部材21に強固に固定されるため、ゆるみ防止に加え、軸線方向Ｏへの脱落を防止することができる。また、積層コア11の面方向剛性を高めることができるから、面剛性を確保するため、後工程でタガ状部材を組み付ける必要がない。
13B and 13C are side views illustrating other shapes of the
また本形態では、突起7と、条溝25とをそれぞれ1つ設けたのみであるが、この突起7と条溝25との組み合せも複数にすることができる。この場合も、突起7と条溝25との組がm個であれば、巻取り進行方向Ｄに沿って360度/mの等ピッチで配置することが好ましい。
In this embodiment, only one
上述したところは、本発明の好適な形態であるが、請求の範囲内において、種々の変更を加えることができる。例えば、本形態の積層コア構造体は、切り欠き2や突起7の幅W1,W2をそれぞれ、電磁鋼板1の巻き取りに併せて適宜変更しているが、この幅W1,W2はそれぞれ、その幅を一定値としてもよい。また、本形態の積層コア構造体は、その凹溝13にアンダーカット形状部15を有するため、磁石17を取り付けた場合、積層コア11のゆるみ防止に更なる効果を奏するが、凹溝13の断面形状はアンダーカット形状部15を設けない矩形形状にする等、適宜変更することができる。また、上述した各形態で説明した構成要素はそれぞれ、用途等に併せて様々に組み合わせることができる。
The above is a preferred embodiment of the present invention, but various modifications can be made within the scope of the claims. For example, in the laminated core structure of the present embodiment, the widths W1 and W2 of the
１ 電磁鋼板
２ 切り欠き
３ 空隙
４ 残部
５ 突部
11 積層コア
13 凹溝
14 壁部
15 アンダーカット部
20 巻取り装置
21 ディスク部材
22 シャフト
23 保持面
24 リブ（突条）
24a 前側面(アンダーカット形状部)
24b 後側面(アンダーカット形状部)
24c アンダーカット形状部
24d アンダーカット形状部
25 条溝
25a 前側面(アンダーカット形状部)
25b 後側面(アンダーカット形状部)
25c アンダーカット形状部
25d アンダーカット形状部
C1 インボリュート曲線
C2 インボリュート曲線の包絡線
CU コントロールユニット
DESCRIPTION OF
11 laminated core
13 groove
14 Wall
15 Undercut section
20 Winding device
21 Disc material
22 Shaft
23 Holding surface
24 ribs
24a Front side (undercut shape)
24b Rear side (undercut shape)
24c Undercut shape
24d undercut shape
25 groove
25a Front side (undercut shape)
25b Rear side (undercut shape)
25c Undercut shape
25d undercut shape
C1 involute curve
C2 Involute curve envelope
CU control unit
Claims (7)
前記構造体は、電磁鋼板を巻き付けるシャフトを有し、このシャフトに巻き付けられた電磁鋼板を保持する保持面が形成されたディスク部材を備え、
前記電磁鋼板は、その長手方向縁部に少なくとも渦巻き鋼板の最外層に位置する切り欠き又は突起を形成してなり、
前記ディスク部材の保持面に、少なくとも前記渦巻き鋼板の最外層における位置にて、前記切り欠き又は前記突起と係合して当該電磁鋼板の巻き解きを規制する係合部を設け、
当該係合部は、前記ディスク部材のシャフトから径方向に沿って放射状に延在する曲線に沿った形状をしてなり、前記切り欠き又は前記突起の案内として巻き取りに係る前記電磁鋼板を前記シャフト側に導く巻き込み方向に対して傾斜した突条又は条溝であることを特徴とする回転電機用積層コア構造体。 A laminated core structure for a rotating electrical machine comprising a spiral steel sheet obtained by winding a thin electromagnetic steel sheet extending in a strip shape,
The structure has a shaft around which an electromagnetic steel sheet is wound, and includes a disk member on which a holding surface for holding the electromagnetic steel sheet wound around the shaft is formed,
The electromagnetic steel sheet is formed by forming a notch or a protrusion located at least in the outermost layer of the spiral steel sheet at the longitudinal edge thereof,
On the holding surface of the disk member, at least at a position in the outermost layer of the spiral steel plate, an engagement portion that engages with the notch or the protrusion to regulate unwinding of the electromagnetic steel plate is provided ,
The engaging portion has a shape along a curved line extending radially from the shaft of the disk member along the radial direction, and the electromagnetic steel plate for winding as the guide of the notch or the protrusion is A laminated core structure for a rotating electrical machine, characterized in that it is a ridge or a groove inclined with respect to the winding direction leading to the shaft side .
その巻き取り進行側と逆の側面が、前記渦巻き鋼板の最内径を基礎円とするインボリュート曲線に沿った形状としてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機用積層コア構造体。 The ridge is an involute whose side surface on the winding progression side is based on each outer diameter of the spiral steel sheet that changes every time the electromagnetic steel sheet is wound between the innermost diameter and the outermost diameter of the spiral steel sheet. As it becomes a shape along the envelope of the curve,
3. The laminated core structure for a rotating electrical machine according to claim 1, wherein a side surface opposite to the winding progression side has a shape along an involute curve having the innermost inner diameter of the spiral steel plate as a base circle. .
その巻き取り進行側と逆の側面が、前記渦巻き鋼板の最内径から最外径までの間を前記電磁鋼板の巻き取り毎に変化する前記渦巻き鋼板の各外径を基礎円とするインボリュート曲線の包絡線に沿った形状をしてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機用積層コア構造体。 The groove has a shape along the involute curve whose side surface on the winding progression side is based on the innermost diameter of the spiral steel sheet,
The side opposite to the winding progression side is an involute curve based on each outer diameter of the spiral steel sheet that changes from the innermost diameter to the outermost diameter of the spiral steel sheet each time the electromagnetic steel sheet is wound. The laminated core structure for a rotating electrical machine according to claim 1 or 2, wherein the laminated core structure has a shape along an envelope.
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