JP6997697B2 - 回転電機、固定子および固定子の組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機、固定子および固定子の組み立て方法に関する。

回転電機は、通常、ロータシャフトおよびそれに取り付けられた回転子鉄心を有する回転子と、回転子鉄心の径方向外側に配された固定子鉄心およびそれを貫通する固定子巻線を有する固定子を備える。

回転子鉄心および固定子鉄心においては、運転中に生ずる渦電流等による鉄損が発熱の一因となり、効率の低下の要因となる。したがって、回転子鉄心および固定子鉄心それぞれの内部における渦電流の流れを低減することが、回転電機の効率確保の上でも、絶縁物の保護の上でも、有効である。

このため、回転電機における回転子鉄心および固定子鉄心には、それぞれ、強磁性体製で中央に開口を有する円板状の電磁鋼板を軸方向に積層した積層構造を用いることが一般に行われている。電磁鋼板には、たとえば、透磁率が比較的高く低価格であるケイ素鋼板などが用いられている（特許文献１参照）。

特開２０００－１１６０６０号公報

固定子鉄心においては、通常、その径方向内側表面に周方向に互いに間隔をおいて形成され、軸方向に貫通する複数のスロットが形成されており、固定子巻線が貫通している。スロットは、電磁鋼板に切り欠き部を形成し電磁鋼板が軸方向に積層されることにより形成される。また、電磁鋼板を結束する締め付けボルトの貫通用の孔あるいは切り欠き部も、同様に形成される。

一方、このスロットは、通常は、回転軸に平行に形成されているが、らせん状に形成されている場合がある。すなわち、同期機において、回転子巻線用のスロットを、通常は回転軸方向と平行な方向に形成するところを、斜め、すなわち、らせん状に形成して効率を向上させる場合がある。ここで、回転子側を永久磁石式とした場合は、回転子側をらせん状に形成できないため、固定子巻線側のスロットをらせん状に形成する場合がある。

このようなスロットは、電磁鋼板を積層する際に、積層方向に順次周方向の角度をずらしていくことにより形成することができる。この場合、電磁鋼板を結束する外側溝も、電磁鋼板の積層後にはらせん状に形成されることになる。

電磁鋼板の積層後の固定子鉄心は、新たに回転軸に垂直な方向に貫通用の孔あるいは溝を形成しない限り、電磁鋼板を結束するための締め付けボルト等による結束は困難である。このため、電磁鋼板の結束は、固定子鉄心の外表面に形成されたらせん状の溝に結束部材を配して、結束部材をこの外表面溝に溶接する方法が多く用いられている。

しかしながら、この場合、溶接機械や溶接材料が必要であり、また、溶接作業の際の火傷の危険性があった。また、かご型誘導電動機の場合、高周波電源による駆動方式が多く採用されているが、溶接部に周波数に比例した大きな渦電流が発生するという問題があった。

そこで、本発明は、電磁鋼板を積層してなる固定子鉄心において、運転中の発熱要因である溶接を用いることなく結束することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る回転電機は、軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に前記回転子鉄心を囲むように設けられ軸方向に積層され径方向外側を周方向に互いに間隔をおいて配された複数の結束部材により結束された複数の電磁鋼板からなる積層構造を有する円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記回転子鉄心を挟んで前記ロータシャフトの軸方向の両側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受と、を備える回転電機であって、前記複数の電磁鋼板のそれぞれは、中央に円形の開口を有する円板で、径方向外側には周方向に互いに間隔をあけて複数の切り欠きが形成されており、前記複数の電磁鋼板は、当該電磁鋼板の径をＲ、積層された隣接する２枚の電磁鋼板のうち一方の第１の電磁鋼板に対して他方の第２の電磁鋼板を周方向にずらす場合の変化角をΔΘ、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板の積層方向の厚みをｄ、前記第１の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第１の点とし、当該第１の点に対応する前記第２の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第２の点として、前記第１の電磁鋼板に対して前記第２の電磁鋼板を周方向に前記変化角ΔΘで周方向にずらす場合に、前記第２の点が移動した前記第２の電磁鋼板の前記一面側の外周上の点を第３の点として、前記第１の点と前記第２の点を結ぶ第１の線分と前記第１の点と前記第３の点を結ぶ第２の線分とがなす角度を傾斜角Φとした場合に、Ｒ・ΔΘ＝ｄ・ｔａｎΦの関係を満たすように、軸方向に互いに隣接する前記複数の電磁鋼板同士が変化角ΔΘずつずれるように積層され、前記複数の電磁鋼板の切り欠きは軸方向に貫通する複数の外側溝を形成し、前記複数の外側溝のそれぞれに、前記結束部材が配されて前記結束部材と前記複数の電磁鋼板とが互いの摩擦力により結合している、ことを特徴とする。

また、本発明に係る固定子は、ロータシャフトと回転子鉄心とを有する回転子と、２つの軸受とを備える回転電機の固定子であって、軸方向に円筒状に積層され周方向に互いに間隔をおいて配された複数の結束部材により結束された複数の電磁鋼板からなる積層構造を有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線と、を具備し、前記複数の電磁鋼板のそれぞれは、中央に円形の開口を有する円板で、径方向外側には周方向に互いに間隔をあけて複数の切り欠きが形成されており、前記複数の電磁鋼板の径をＲ、積層された隣接する2枚の電磁鋼板のうち一方の第１の電磁鋼板に対して他方の第２の電磁鋼板を周方向にずらす場合の変化角をΔΘ、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板の積層方向の厚みをｄ、前記第１の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第１の点とし、当該第１の点に対応する前記第２の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第２の点として、前記第１の電磁鋼板に対して前記第２の電磁鋼板を周方向に前記変化角ΔΘで周方向にずらす場合に、前記第２の点が移動した前記第２の電磁鋼板の前記一面側の外周上の点を第３の点として、前記第１の点と前記第２の点を結ぶ第１の線分と前記第１の点と前記第３の点を結ぶ第２の線分とがなす角度を傾斜角Φとした場合に、Ｒ・ΔΘ＝ｄ・ｔａｎΦの関係を満たすように、軸方向に互いに隣接する前記複数の電磁鋼板同士が変化角ΔΘずつずれるように積層され、前記複数の電磁鋼板の切り欠きは軸方向に貫通する複数の外側溝を形成し、前記複数の外側溝のそれぞれに、前記結束部材が配されて前記結束部材と前記複数の電磁鋼板とが互いの摩擦力により結合している、ことを特徴とする。

また、本発明に係る固定子の組み立て方法は、径方向外側に切り欠きが形成された複数の電磁鋼板を製作する電磁鋼板製作ステップと、前記電磁鋼板製作ステップで製作された複数の電磁鋼板を積層し積層構造を形成する積層ステップと、前記積層ステップの後に、前記切り欠きにより前記積層構造に形成された複数の外側溝のそれぞれに結束部材を設置する設置ステップと、前記結束部材と前記外側溝とを前記結束部材のかしめによる摩擦力により結合を行う結合ステップと、を有し、前記積層ステップは、前記複数の電磁鋼板の径をＲ、積層された隣接する2枚の電磁鋼板のうち一方の第１の電磁鋼板に対して他方の第２の電磁鋼板を周方向にずらす場合の変化角をΔΘ、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板の積層方向の厚みをｄ、前記第１の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第１の点とし、当該第１の点に対応する前記第２の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第２の点として、前記第１の電磁鋼板に対して前記第２の電磁鋼板を周方向に前記変化角ΔΘで周方向にずらす場合に、前記第２の点が移動した前記第２の電磁鋼板の前記一面側の外周上の点を第３の点として、前記第１の点と前記第２の点を結ぶ第１の線分と前記第１の点と前記第３の点を結ぶ第２の線分とがなす角度を傾斜角Φとした場合に、Ｒ・ΔΘ＝ｄ・ｔａｎΦの関係を満たすように、軸方向に互いに隣接する前記複数の電磁鋼板同士が変化角ΔΘずつずれるように積層される、ことを特徴とする。

本発明によれば、電磁鋼板を積層してなる固定子鉄心において、運転中の発熱要因である溶接を用いることなく結束することができる。

実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。 実施形態に係る固定子の組み立て方法の手順を示すフロ－図である。 実施形態に係る固定子を構成する電磁鋼板を示す正面図である。 実施形態に係る固定子を構成する電磁鋼板の積層構造を示す斜視図である。 実施形態に係る固定子を構成する電磁鋼板の積層用の治具の例を示す斜視図である。 実施形態に係る固定子を構成する電磁鋼板の積層用の治具の変形例を示す斜視図である。 実施形態に係る固定子の固定子鉄心の外表面を周方向に展開した展開図である。 実施形態に係る固定子の固定子鉄心に形成された外側溝とこれに取り付ける結束部材のかしめ前の状態を示す図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線矢視部分横断面図である。 実施形態に係る固定子の固定子鉄心に形成された外側溝とこれに取り付けられたかしめ後結束部材を示す図７のＩＸ－ＩＸ線矢視部分横断面図である。 電磁鋼板の積層時の角度差と変化角との関係を説明する斜視図である。 実施形態に係る固定子の固定子鉄心に形成された外側溝とこれに取り付けられたかしめ後結束部材を示す図７のＸＩ－ＸＩ線矢視部分縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る回転電機、固定子および固定子の組み立て方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る回転電機の構成を示す立断面図である。回転電機２００は、回転子１０、固定子２０、２つの軸受３０、フレーム４０、および２つの軸受ブラケット４５を有する。

回転子１０は、ロータシャフト１１および回転子鉄心１２を有する。ロータシャフト１１は、水平方向に延びており、回転子鉄心１２の軸方向の両外側において軸受３０によって回転可能に支持されている。回転子鉄心１２は、円筒状であり、ロータシャフト１１の径方向外側に取り付けられている。

固定子２０は、円筒状の固定子鉄心１００、および複数の固定子巻線２２を有する。

固定子鉄心１００は、空隙１８を介して、回転子鉄心１２の径方向外側に回転子鉄心１２を囲むように設けられている。固定子鉄心１００は、軸方向に積層された強磁性体製の複数の電磁鋼板１１０を有する積層構造１２０（図４）および結束部材１３０（図７）を具備する。

固定子鉄心１００の径方向内側には、周方向に互いに間隔をおいて、固定子鉄心１００の内周面を切り欠くように軸方向に貫通する複数の固定子スロット１０２（図４）が形成されている。固定子巻線２２は、複数の固定子スロット１０２内を軸方向に貫通し、固定子鉄心１００の軸方向外側で互いに接続され、あるいは外部の配線と結線されている。

フレーム４０は、ほぼ筒状であって、回転子鉄心１２および固定子２０の径方向外側に配されて、これらを収納する。２つの軸受ブラケット４５は、フレーム４０の軸方向の端部を塞ぐようにフレーム４０の両端に接続し、それぞれ、軸受３０を静止支持する。

図２は、実施形態に係る固定子の組み立て方法の手順を示すフロ－図である。

図３は、実施形態に係る固定子を構成する電磁鋼板を示す正面図である。まず、複数の電磁鋼板１１０を製作する（ステップＳ０１）。

それぞれの電磁鋼板１１０は、中央に円形の開口１１０ａを有し、外縁１１０ｂが円形の板である。径方向の内側には、周方向に互いに間隔をあけて複数のスロット用切り欠き１１５が形成されている。スロット用切り欠き１１５は、径方向に延びたほぼ長方形であり径方向内側が開口に通じている。互いに隣接するスロット用切り欠き１１５により歯部１１６が形成されている。

また、それぞれの電磁鋼板１１０の径方向外側、すなわち外縁１１０ｂには、周方向に互いに間隔をおいて、複数の外側切り欠き１１１が形成されている。それぞれの外側切り欠き１１１は、ほぼ直線的に周方向に沿って形成された周方向辺部１１１ａと、周方向辺部１１１ａを挟んでほぼ直線的に径方向に沿って形成された２つの径方向辺部１１１ｂを有する。

次に、電磁鋼板１１０を、周方向に所定の角度ずつずらしながら、軸方向に積層し積層構造１２０を形成する（ステップＳ０２）。図４は、実施形態に係る固定子を構成する電磁鋼板の積層構造を示す斜視図である。

それぞれの電磁鋼板１１０に形成された複数のスロット用切り欠き１１５および複数の歯部１１６により、積層構造１２０には、軸方向に延びた複数の固定子スロット１０２および複数の固定子ティース１０１が形成されている。

また、それぞれの電磁鋼板１１０に形成された複数の外側切り欠き１１１により、積層構造１２０の径方向外側には、周方向に互いに間隔をおいて軸方向に延びた複数の外側溝１２１が形成されている。

電磁鋼板１１０は、軸方向に積層されるが、この際、互いに隣接する電磁鋼板１１０同士の周方向の角度を順次同じ方向に所定の値（変化角ΔΘ）だけずらしながら積層されている。この結果、図４に示すように、固定子スロット１０２、固定子ティース１０１、および外側溝１２１は、らせん状に形成されている。

図５は、電磁鋼板の積層用の治具の例を示す斜視図である。積層用治具１５０は、円柱部１５０ａと、円柱部１５０ａの径方向外側表面に設けられて軸方向に延びた突起である１本のらせん状ガイド１５０ｂを有する。

円柱部１５０ａの外径は、電磁鋼板１１０の開口１１０ａの内径に対して、わずかに小さく形成されている。複数のらせん状ガイド１５０ｂは、円柱部１５０ａの長手方向に沿って傾斜角Φ（図７）だけ傾斜しながららせん状に設けられている。らせん状ガイド１５０ｂの断面形状は、積層構造１２０に形成される複数の固定子スロット１０２の一部に対応する。

図５で示す積層用治具１５０は、一体に形成されている場合を示した。この場合、積層用治具１５０の外側に電磁鋼板１１０が積層され積層が形成された後に、積層用治具１５０を傾斜角Φ分だけに回転させながら引き出すことになる。なお、積層用治具１５０は、分割可能に形成されていてもよい。すなわち積層構造１２０が形成された後に、積層用治具１５０を、積層構造１２０の内側に置いたまま、取り出しやすい単位に分割した後に、個別に取り出すことでもよい。

図６は、電磁鋼板の積層用の治具の変形例を示す斜視図である。積層用治具１６０は、内側ガイド１６１および複数の外側ガイド１６２を有する。この変形例においては、たとえば、電磁鋼板１１０を積層した場合に、重量が大きくなるなどにより、各電磁鋼板１１０の中心を合わせることが人力では難しい場合に、さらに、治具の要素を追加する場合を示している。また、同様の理由で、極力、それぞれの電磁鋼板１１０の積層段階で、中心を合わせるために、らせん状の外側ガイド１６２も複数としている。

内側ガイド１６１は、円柱部１６１ａと、円柱部１６１ａの径方向外側表面に設けられ軸方向に伸びた突起である複数のらせん状ガイド１６１ｂを有する。らせん状ガイド１６１ｂは、周方向に互いに間隔をおいて配されている。

円柱部１６１ａの外径は、電磁鋼板１１０の開口１１０ａの内径に対して、わずかに小さく形成されている。複数のらせん状ガイド１６１ｂは、円柱部１６１ａの長手方向に沿って傾斜角Φ（図７）だけ傾斜しながららせん状に設けられている。また、複数のらせん状ガイド１６１ｂは、周方向に互いに間隔をあけて設けられており、その形状は、積層構造１２０に形成される複数の固定子スロット１０２の一部に対応する。

図６では、２つのらせん状ガイド１６１ｂが設けられている場合を例にとって示しているが、これに限定されない。３つ以上であってもよい。ただし、積層作業をスムーズに運ぶには、数が多すぎるのは好ましくない。

複数の外側ガイド１６２は、それぞれ円筒を周方向に分割した形状であり、内側面１６２ａは、電磁鋼板１１０の外縁１１０ｂに密着するように形成されている。図５では、外側ガイド１６２が２つの場合を例にとって示しているが、３つ以上でもよい。電磁鋼板１１０を積層し、内側ガイド１６１を取り出した後に、外側ガイド１６２が用いられる。すなわち、全ての外側ガイド１６２を、積層された電磁鋼板１１０に押しつけて、電磁鋼板１１０同士の芯ずれを矯正する。なお、複数の外側ガイド１６２を電磁鋼板１１０に押し付けたときに、外側ガイド１６２が全周をカバーせず、ある方位には外側ガイド１６２が存在していなくとも、芯ずれを矯正可能な配置であればよい。

内側ガイド１６１は、一体に形成されている場合を示した。この場合、内側ガイド１６１の外側に電磁鋼板１１０が積層され積層が形成された後に、内側ガイド１６１を傾斜角Φ分だけに回転させながら引き出すことになる。なお、内側ガイド１６１は、同様に、分割可能に形成されていてもよい。

次に、結束部材１３０を、外側溝１２１内に設置する（ステップＳ０３）。

図７は、実施形態に係る固定子の固定子鉄心の外表面を周方向に展開した展開図である。外側溝１２１は、軸方向に対して傾斜角Φだけ傾いている。ここで、傾斜角Φは、大きいほど外側溝１２１の長さが長くなり、後述する摩擦力による結束力が増大する。

外側溝１２１に沿って、結束部材１３０が設置され、結束部材１３０の両端は電磁鋼板１１０より軸方向外側に突出している。

図８は、実施形態に係る固定子の固定子鉄心に形成された外側溝とこれに取り付ける結束部材のかしめ前の状態を示す図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線矢視部分横断面図である。

外側溝１２１は、周方向に拡がる周方向表面１２１ａと、これを挟んで互いに対向するように径方向に沿って形成された２つの径方向側面１２１ｂにより形成され軸方向に延びた溝である。

結束部材１３０は、長く延びた板状であり、幅方向の中央で折り曲げられるように形成されている。すなわち、幅方向中央の稜部１３１を挟んで２つの平板部１３２が互いに同一平面状にはなく幅方向に隣接している。この状態で、結束部材１３０は、外側溝１２１内に設置される。

次に、結束部材１３０を、外側溝１２１内でかしめる（ステップＳ０４）。

図９は、外側溝とこれに取り付けられたかしめ後結束部材を示す図７のＩＸ－ＩＸ線矢視部分横断面図である。かしめ後結束部材１４０は、結束部材１３０（図８）にたとえば打撃を加える等により、結束部材１３０の幅方向中央の稜部１３１（図８）を径方向外側から径方向内側に向けて押し込み、２つの平板部１３２（図８）が互いになす角度を小さくし、全体が平板に近づくようにつぶされたものである。

このような状態においては、かしめ後結束部材１４０の溝内部１４１（図１１）すなわち固定子鉄心１２０の軸方向長さの範囲内において、かしめ後結束部材１４０の幅方向の両側と、外側溝１２１の両方の径方向側面１２１ｂの間には、互いに圧縮力が働いている。この結果、径方向側面１２１ｂとかしめ後結束部材１４０との間には静的な摩擦力が生じている。

この摩擦力の結果、電磁鋼板１１０どうしの結合力、すなわち、積層された電磁鋼板１１０を結束させる力が確保される。傾斜角Φが大きなほど、かしめ後結束部材１４０と外側溝１２１の両側の径方向側面１２１ｂとの接触面積は大きくなり、摩擦力も大きくなる。

図１０は、電磁鋼板の積層時の変化角と傾斜角との関係を説明する斜視図である。図１０中の円板は１枚の電磁鋼板１１０を示す。Ｃ１は、この第１の電磁鋼板１１０の表側の表面の中心を示す。今、互いに隣接する電磁鋼板１１０は、互いに密着しているものとする。すると、隣接する第２の電磁鋼板１１０の同様の中心は、Ｃ２となり、これは、第１の電磁鋼板１１０の裏側の表面の中心と同じ位置にある。

今、第１の電磁鋼板１１０の表側の外周のある点をＰ１とする。これに対応する第２の電磁鋼板１１０の表側の外縁上の点はＰ２０である。今、第２の電磁鋼板１１０を第１の電磁鋼板１１０に対して時計回りに変化角ΔΘだけ回転させる。この場合、点Ｐ２０の位置は、点Ｐ２に移動する。電磁鋼板１１０の厚みｄに対して線分Ｐ２０－Ｐ２分移動し、この角度が傾斜角Φとなる。

したがって、電磁鋼板１１０を積層する際の変化角ΔΘ、すなわち、互いに隣接する電磁鋼板１１０同士の角度差と、傾斜角Φとの関係は以下の式（１）のように示される。
Ｒ・ΔΘ＝ｄ・ｔａｎΦ ・・・（１）

たとえば、電磁鋼板１１０の径が３００ｍｍとするとき、１０ｍｍの厚さに積層された電磁鋼板１１０について生じた変化角ΔΘが２度であれば、Φは約２８度程度である。この場合、外側溝１２１の長さは、傾斜角Φが０の場合に比べて、約１３％増加する。したがって、外側溝１２１において、かしめ後結束部材１４０と各電磁鋼板１１０との摩擦力は有意に増加し、積層構造１２０の電磁鋼板１１０の結束力の確保上有効である。

このように、傾斜角Φは、電磁鋼板１１０の積層時の変化角ΔΘの値により設定される。変化角ΔΘは、積層用治具１５０により設定される。

次に、かしめ後結束部材１４０の長手方向の両側の端部を折り曲げる（ステップＳ０５）。図１１は、外側溝とこれに取り付けられたかしめ後結束部材を示す図７のＸＩ－ＸＩ線矢視部分縦断面図である。かしめ後結束部材１４０は、固定子鉄心１２０の軸方向長さの範囲内の部分である溝内部１４１より軸方向に外側の部分である端部１４２が固定子鉄心１２０の軸方向の両側に存在するので、この部分を折り曲げる。

かしめ後結束部材１４０の端部が折り曲げられた結果、軸方向の端部近傍の電磁鋼板１１０は、軸方向に締め付けられ、結束力確保に寄与する。

次に、固定子スロット１０２に固定子巻線２２を設置し、固定子鉄心１００の軸方向外側の端末を接続する（ステップＳ０６）。すなわち、固定子鉄心１００の軸方向外側において、固定子巻線２２の導体同士の接続等を行う。

以上のように、本実施形態による固定子２０および固定子２０の組み立て方法は、電磁鋼板１１０を積層してなる固定子鉄心を、運転中に加熱する要因を生ずることなく結束することができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態では、ロータシャフト１１が水平方向に延びた横型の回転電機の場合を例にとって示しているが、これに限定されない。ロータシャフトが鉛直方向に延びた立形の回転電機であってもよい。

また、実施形態では、固定子スロット１０２および外側溝１２１がらせん状に形成されている場合を例にとって示したが、軸方向に沿って直線状に形成されている場合でもよい。また、軸方向に角度を持って直線状に延びている場合でもよい。すなわち、軸方向に対して傾きを有する仮想的な平面と、固定子鉄心のない週面および外周面それぞれとの交線に沿って形成されている場合でもよい。

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…回転子、１１…ロータシャフト、１２…回転子鉄心、１８…空隙、２０…固定子、２２…固定子巻線、３０…軸受、４０…フレーム、４５…軸受ブラケット、１００…固定子鉄心、１０１…固定子ティース、１０２…固定子スロット、１１０…電磁鋼板、１１０ａ…開口、１１０ｂ…外縁、１１１…外側切り欠き、１１１ａ…周方向辺部、１１１ｂ…径方向辺部、１１５…スロット用切り欠き、１１６…歯部、１２０…積層構造、１２１…外側溝、１２１ａ…周方向表面、１２１ｂ…径方向側面、１３０…結束部材、１３１…稜部、１３２…平板部、１４０…かしめ後結束部材、１４１…溝内部、１４２…端部、１５０…積層用治具、１５０ａ…円柱部、１５０ｂ…らせん状ガイド、１６０…積層用治具、１６１…内側ガイド、１６１ａ…円柱部、１６１ｂ…らせん状ガイド、１６２…外側ガイド、１６２ａ…内側面、２００…回転電機

Claims (6)

1. 軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
   前記回転子鉄心の径方向外側に前記回転子鉄心を囲むように設けられ軸方向に積層され径方向外側を周方向に互いに間隔をおいて配された複数の結束部材により結束された複数の電磁鋼板からなる積層構造を有する円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
   前記回転子鉄心を挟んで前記ロータシャフトの軸方向の両側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受と、
   を備える回転電機であって、
   前記複数の電磁鋼板のそれぞれは、中央に円形の開口を有する円板で、径方向外側には周方向に互いに間隔をあけて複数の切り欠きが形成されており、
   前記複数の電磁鋼板は、
   当該電磁鋼板の径をＲ、積層された隣接する2枚の電磁鋼板のうち一方の第１の電磁鋼板に対して他方の第２の電磁鋼板を周方向にずらす場合の変化角をΔΘ、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板の積層方向の厚みをｄ、前記第１の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第１の点とし、当該第１の点に対応する前記第２の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第２の点として、前記第１の電磁鋼板に対して前記第２の電磁鋼板を周方向に前記変化角ΔΘで周方向にずらす場合に、前記第２の点が移動した前記第２の電磁鋼板の前記一面側の外周上の点を第３の点として、前記第１の点と前記第２の点を結ぶ第１の線分と前記第１の点と前記第３の点を結ぶ第２の線分とがなす角度を傾斜角Φとした場合に、
   Ｒ・ΔΘ＝ｄ・ｔａｎΦの関係を満たすように、軸方向に互いに隣接する前記複数の電磁鋼板同士が変化角ΔΘずつずれるように積層され、
   前記複数の電磁鋼板の切り欠きは軸方向に貫通する複数の外側溝を形成し、
   前記複数の外側溝のそれぞれに、前記結束部材が配されて前記結束部材と前記複数の電磁鋼板とが互いの摩擦力により結合している、
   ことを特徴とする回転電機。
2. 前記結束部材は、前記外側溝内で、押しつぶされた状態となっていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記結束部材は、前記積層構造の軸方向の最端部の前記電磁鋼板の軸方向の両外側で、折り曲げられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. ロータシャフトと回転子鉄心とを有する回転子と、２つの軸受とを備える回転電機の固定子であって、
   軸方向に円筒状に積層され周方向に互いに間隔をおいて配された複数の結束部材により結束された複数の電磁鋼板からなる積層構造を有する固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線と、
   を具備し、
   前記複数の電磁鋼板のそれぞれは、中央に円形の開口を有する円板で、径方向外側には周方向に互いに間隔をあけて複数の切り欠きが形成されており、
   前記複数の電磁鋼板の径をＲ、積層された隣接する2枚の電磁鋼板のうち一方の第１の電磁鋼板に対して他方の第２の電磁鋼板を周方向にずらす場合の変化角をΔΘ、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板の積層方向の厚みをｄ、前記第１の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第１の点とし、当該第１の点に対応する前記第２の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第２の点として、前記第１の電磁鋼板に対して前記第２の電磁鋼板を周方向に前記変化角ΔΘで周方向にずらす場合に、前記第２の点が移動した前記第２の電磁鋼板の前記一面側の外周上の点を第３の点として、前記第１の点と前記第２の点を結ぶ第１の線分と前記第１の点と前記第３の点を結ぶ第２の線分とがなす角度を傾斜角Φとした場合に、
   Ｒ・ΔΘ＝ｄ・ｔａｎΦの関係を満たすように、軸方向に互いに隣接する前記複数の電磁鋼板同士が変化角ΔΘずつずれるように積層され、
   前記複数の電磁鋼板の切り欠きは軸方向に貫通する複数の外側溝を形成し、
   前記複数の外側溝のそれぞれに、前記結束部材が配されて前記結束部材と前記複数の電磁鋼板とが互いの摩擦力により結合している、
   ことを特徴とする固定子。
5. 径方向外側に切り欠きが形成された複数の電磁鋼板を製作する電磁鋼板製作ステップと、
   前記電磁鋼板製作ステップで製作された複数の電磁鋼板を積層し積層構造を形成する積層ステップと、
   前記積層ステップの後に、前記切り欠きにより前記積層構造に形成された複数の外側溝のそれぞれに結束部材を設置する設置ステップと、
   前記結束部材と前記外側溝とを前記結束部材のかしめによる摩擦力により結合を行う結合ステップと、
   を有し、
   前記積層ステップは、
   前記複数の電磁鋼板の径をＲ、積層された隣接する2枚の電磁鋼板のうち一方の第１の電磁鋼板に対して他方の第２の電磁鋼板を周方向にずらす場合の変化角をΔΘ、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板の積層方向の厚みをｄ、前記第１の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第１の点とし、当該第１の点に対応する前記第２の電磁鋼板の一面側の外周上の点を第２の点として、前記第１の電磁鋼板に対して前記第２の電磁鋼板を周方向に前記変化角ΔΘで周方向にずらす場合に、前記第２の点が移動した前記第２の電磁鋼板の前記一面側の外周上の点を第３の点として、前記第１の点と前記第２の点を結ぶ第１の線分と前記第１の点と前記第３の点を結ぶ第２の線分とがなす角度を傾斜角Φとした場合に、
   Ｒ・ΔΘ＝ｄ・ｔａｎΦの関係を満たすように、軸方向に互いに隣接する前記複数の電磁鋼板同士が変化角ΔΘずつずれるように積層される、
   ことを特徴とする固定子の組み立て方法。
6. 前記積層ステップは、円筒の径方向の外表面に周方向に互いに間隔をおいて配された少なくとも一つのらせん状の突起を有する積層用治具の径方向外側に、前記複数の電磁鋼板のスロット用切り欠きを合わせて順次積層するステップを有することを特徴とする請求項５に記載の固定子の組み立て方法。

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