JP2011229312A - 積層鉄心 - Google Patents
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Abstract
【課題】条材から歩留りよく製造でき、製造コストの低減が図れる積層鉄心を提供する。
【解決手段】固定子鉄心11の内側に隙間を有して配置され、複数の円弧状のセグメント鉄心片17が環状に積層された回転子からなる積層鉄心10において、各セグメント鉄心片17は、その内周輪郭21を、その外周輪郭19の曲率半径R1と同一又は曲率半径R1よりも大きくし、各セグメント鉄心片17の条材22からの打抜きが、それぞれ隣り合うセグメント鉄心片17、17の内周輪郭21と外周輪郭19とを隣り合わせ、内周輪郭21の少なくとも中央部を外周輪郭19に隣接させた状態で行われた。
【選択図】図1
【解決手段】固定子鉄心11の内側に隙間を有して配置され、複数の円弧状のセグメント鉄心片17が環状に積層された回転子からなる積層鉄心10において、各セグメント鉄心片17は、その内周輪郭21を、その外周輪郭19の曲率半径R1と同一又は曲率半径R1よりも大きくし、各セグメント鉄心片17の条材22からの打抜きが、それぞれ隣り合うセグメント鉄心片17、17の内周輪郭21と外周輪郭19とを隣り合わせ、内周輪郭21の少なくとも中央部を外周輪郭19に隣接させた状態で行われた。
【選択図】図1
Description
本発明は、複数の円弧状のセグメント鉄心片を環状に積層した積層鉄心に関する。
従来、材料歩留りよく積層鉄心を製造する方法として、例えば、特許文献1に示す製造方法が知られている。具体的には、図19に示すように、最終形状が円環状になる鉄心片を、周方向に複数に分割された略扇状のセグメント鉄心片190として条材191から打抜き、その後、このセグメント鉄心片190を円環状に組み付ける方法である。なお、複数のセグメント鉄心片190は、条材191の長手方向に沿って、その内周輪郭192と外周輪郭193とを隣り合わせた状態で、条材191から打抜き形成される。
しかしながら、一般的なモータに使用される積層鉄心は円環状であり、この場合、セグメント鉄心片190の内周輪郭192を形成する内周円弧と、セグメント鉄心片190の外周輪郭193を形成する外周円弧とは、その軸心を同じとする同心円状に形成されるため、セグメント鉄心片190の内周円弧と外周円弧の曲率半径が異なる。
このため、条材191から各セグメント鉄心片190を打抜くに際しては、条材191の長手方向に隣り合って位置するセグメント鉄心片190の内周輪郭192と外周輪郭193との間に、三日月状の領域194が発生するが、この領域194は、積層鉄心の製造に使用されることなく、廃棄されるため、条材191の材料歩留りを低下させていた。
このため、条材191から各セグメント鉄心片190を打抜くに際しては、条材191の長手方向に隣り合って位置するセグメント鉄心片190の内周輪郭192と外周輪郭193との間に、三日月状の領域194が発生するが、この領域194は、積層鉄心の製造に使用されることなく、廃棄されるため、条材191の材料歩留りを低下させていた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、条材から歩留りよく製造でき、製造コストの低減が図れる積層鉄心を提供することを目的とする。
前記目的に沿う第1の発明に係る積層鉄心は、固定子鉄心の内側に隙間を有して配置され、複数の円弧状のセグメント鉄心片が環状に積層された回転子からなる積層鉄心において、
前記各セグメント鉄心片は、その内周輪郭を、その外周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも大きくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われている。
前記各セグメント鉄心片は、その内周輪郭を、その外周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも大きくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われている。
前記目的に沿う第2の発明に係る積層鉄心は、固定子鉄心の外側に隙間を有して配置され、複数の円弧状のセグメント鉄心片が環状に積層された回転子からなる積層鉄心において、
前記各セグメント鉄心片は、その外周輪郭を、その内周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも小さくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われている。
前記各セグメント鉄心片は、その外周輪郭を、その内周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも小さくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われている。
第2の発明に係る積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向外周部の一部には、前記条材で隣り合って位置する前記セグメント鉄心片の径方向内周部を形成するための凹部が形成され、該凹部の周方向の輪郭を前記セグメント鉄心片の前記外周輪郭とすることもできる。
また、第2の発明に係る積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向に直交する幅を前記条材の板幅に合わせ、該セグメント鉄心片の幅方向両端部に切欠き平行部を設けてもよい。
また、第2の発明に係る積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向に直交する幅を前記条材の板幅に合わせ、該セグメント鉄心片の幅方向両端部に切欠き平行部を設けてもよい。
前記目的に沿う第3の発明に係る積層鉄心は、回転子鉄心の内側に隙間を有して配置され、複数の円弧状のセグメント鉄心片が環状に積層された固定子からなる積層鉄心において、
前記各セグメント鉄心片は、その内周輪郭を、その外周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも大きくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われている。
前記各セグメント鉄心片は、その内周輪郭を、その外周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも大きくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われている。
第3の発明に係る積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向内周部の一部には、前記条材で隣り合って位置する前記セグメント鉄心片の径方向外周部を形成するための凹部が形成され、該凹部の周方向の輪郭を前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭とすることもできる。
前記目的に沿う第4の発明に係る積層鉄心は、回転子鉄心の外側に隙間を有して配置され、複数の円弧状のセグメント鉄心片が環状に積層された固定子からなる積層鉄心において、
前記各セグメント鉄心片は、その外周輪郭を、その内周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも小さくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われている。
前記各セグメント鉄心片は、その外周輪郭を、その内周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも小さくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われている。
第4の発明に係る積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向外周部の一部には、前記条材で隣り合って位置する前記セグメント鉄心片の径方向内周部を形成するための凹部が形成され、該凹部の周方向の輪郭を前記セグメント鉄心片の前記外周輪郭とすることもできる。
また、第4の発明に係る積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向に直交する幅を前記条材の板幅に合わせ、該セグメント鉄心片の幅方向両端部に切欠き平行部を設けてもよい。
また、第4の発明に係る積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向に直交する幅を前記条材の板幅に合わせ、該セグメント鉄心片の幅方向両端部に切欠き平行部を設けてもよい。
更に、第1〜第4の発明に係る積層鉄心において、周方向に隣り合う前記セグメント鉄心片の当接位置を、上下に隣接する層で周方向にずらすことが好ましい。
本発明に係る積層鉄心は、条材の長手方向に隣り合って位置するセグメント鉄心片の内周輪郭と外周輪郭とが隣接するように、積層鉄心の種類(例えば、回転子や固定子等)に応じて、各セグメント鉄心片の内周輪郭又は外周輪郭の形状を規定している。これにより、条材からセグメント鉄心片を打抜くに際しては、条材の長手方向に隣り合って位置するセグメント鉄心片の間隔を無くすか、又は狭くできる。このため、セグメント鉄心片1枚を製造するために必要な径方向の幅が、条材の長手方向に占める割合を従来よりも短くでき、条材の単位長さあたりのセグメント鉄心片の打抜き個数を多くできるので、条材の使用量を削減でき、製造コストの低減が図れる。
更に、形状を規定したセグメント鉄心片の内周輪郭又は外周輪郭は、積層鉄心の保持部材(例えば、軸やハウジング)と当接するが、形状を規定した部分は真円ではないため、この当接部位を極めて小さく(例えば、点接触に)できる。このため、例えば、焼嵌め等により積層鉄心に外力が加わる場合、当接部位の応力影響領域も小さくなり、各セグメント鉄心片内に発生する応力歪みによる磁束流れの阻害を小さくでき、結果的に、モータとしての性能や効率を向上させることができる。
更に、形状を規定したセグメント鉄心片の内周輪郭又は外周輪郭は、積層鉄心の保持部材(例えば、軸やハウジング)と当接するが、形状を規定した部分は真円ではないため、この当接部位を極めて小さく(例えば、点接触に)できる。このため、例えば、焼嵌め等により積層鉄心に外力が加わる場合、当接部位の応力影響領域も小さくなり、各セグメント鉄心片内に発生する応力歪みによる磁束流れの阻害を小さくでき、結果的に、モータとしての性能や効率を向上させることができる。
また、各セグメント鉄心片の径方向外周部の一部に、これに隣り合うセグメント鉄心片の径方向内周部を形成するための凹部を、又は各セグメント鉄心片の径方向内周部の一部に、これに隣り合うセグメント鉄心片の径方向外周部を形成するための凹部を形成する場合、セグメント鉄心片1枚を製造するために必要な径方向の幅が、条材の長手方向に占める割合を従来よりも更に短くでき、条材の単位長さあたりのセグメント鉄心片の打抜き個数も更に多くできる。
そして、各セグメント鉄心片の径方向に直交する幅を条材の板幅に合わせ、セグメント鉄心片の幅方向両端部に切欠き平行部を設ける場合、条材の未使用部分の更なる低減が図れ、製造コストの低減が図れる。更に、切欠き平行部の部分は、積層鉄心の製造時に外気への露出面を形成するため、積層鉄心の使用時の冷却効果が向上する。
更に、周方向に隣り合うセグメント鉄心片の当接位置を、上下に隣接する層で周方向にずらす場合、積層鉄心の一体性が確保されるため、積層鉄心の製造作業が容易になると共に、製品品質も良好にできる。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1(A)、(B)、図2に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る積層鉄心10は、固定子鉄心(ステータ)11の内側に隙間を有して配置された回転子からなる積層鉄心(以下、単に回転子鉄心10ともいう)、いわゆるインナーロータ型に使用するロータである。以下、詳しく説明する。
図1(A)、(B)、図2に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る積層鉄心10は、固定子鉄心(ステータ)11の内側に隙間を有して配置された回転子からなる積層鉄心(以下、単に回転子鉄心10ともいう)、いわゆるインナーロータ型に使用するロータである。以下、詳しく説明する。
図1(A)に示すように、固定子鉄心11は、ヨーク部12と、その内側周囲に設けられた複数の磁極部13とを有するものである。なお、固定子鉄心の形状は、インナーロータ型に使用するものであれば、これに限定されるものではなく、例えば、磁極部の形状や個数を種々変更できる(以下の実施の形態においても同様)。
図2に示すように、回転子鉄心10は、環状の鉄心片14を複数積層することで構成され、軸孔15を有し、その径方向外側には、周方向に渡って均等のピッチで複数の磁石挿入孔16が設けられている。なお、磁石挿入孔の形状は、これに限定されるものではなく、種々変更できる(以下の実施の形態においても同様)。
図2に示すように、回転子鉄心10は、環状の鉄心片14を複数積層することで構成され、軸孔15を有し、その径方向外側には、周方向に渡って均等のピッチで複数の磁石挿入孔16が設けられている。なお、磁石挿入孔の形状は、これに限定されるものではなく、種々変更できる(以下の実施の形態においても同様)。
回転子鉄心10を構成する1層の環状の鉄心片14は、回転子鉄心10の軸心を中心として、鉄心片14を均等に分割した6個の円弧状のセグメント鉄心片17を、環状に並べて形成されるものである。ここで、セグメント鉄心片17の分割個数は、これに限定されるものではなく、3個以上の複数個(上限は、例えば、15個)でもよい(以下の実施の形態においても同様)。
また、図1(A)、(B)、図2に示すように、各セグメント鉄心片17には、磁石挿入孔16を構成する貫通孔18が2個ずつ設けられている。なお、貫通孔の個数は、これに限定されるものではなく、回転子鉄心の寸法や性能に応じて、3個以上の複数個(例えば、4個又は5個)にしてもよい(以下の実施の形態においても同様)。
また、図1(A)、(B)、図2に示すように、各セグメント鉄心片17には、磁石挿入孔16を構成する貫通孔18が2個ずつ設けられている。なお、貫通孔の個数は、これに限定されるものではなく、回転子鉄心の寸法や性能に応じて、3個以上の複数個(例えば、4個又は5個)にしてもよい(以下の実施の形態においても同様)。
図1(A)、図2に示すように、各セグメント鉄心片17の外周輪郭19の曲率半径R1は、回転子鉄心10の外周円(真円)20の半径R2と同一である。
一方、各セグメント鉄心片17の内周輪郭21の曲率半径r1は、外周輪郭19の曲率半径R1と同一である。このセグメント鉄心片17の径方向の幅は、その周方向中央部での幅W1を基準として設定しているため、セグメント鉄心片17の内周輪郭21の曲率半径r1を、外周輪郭19の曲率半径R1と同一とすると、周方向両端での径方向の幅W2が、周方向中央部での幅W1よりも狭くなる。なお、図1(A)には、セグメント鉄心片の径方向の幅を、その周方向に渡って一定とした従来のセグメント鉄心片についても、二点鎖線で示している。
一方、各セグメント鉄心片17の内周輪郭21の曲率半径r1は、外周輪郭19の曲率半径R1と同一である。このセグメント鉄心片17の径方向の幅は、その周方向中央部での幅W1を基準として設定しているため、セグメント鉄心片17の内周輪郭21の曲率半径r1を、外周輪郭19の曲率半径R1と同一とすると、周方向両端での径方向の幅W2が、周方向中央部での幅W1よりも狭くなる。なお、図1(A)には、セグメント鉄心片の径方向の幅を、その周方向に渡って一定とした従来のセグメント鉄心片についても、二点鎖線で示している。
これにより、複数のセグメント鉄心片17は、図1(B)に示すように、条材22の長手方向に沿って、それぞれ隣り合う一方のセグメント鉄心片17の内周輪郭21と、他方のセグメント鉄心片17の外周輪郭19とを隣り合わせ、しかも内周輪郭21の周方向中央部を含む全部を、外周輪郭19に隣接させた状態で、条材22から打抜き形成される。このため、セグメント鉄心片17を1枚製造するために必要な径方向の幅(以下、必要幅ともいう)が、条材の長手方向に占める割合を、従来よりも短くできる。更に、隣接するセグメント鉄心片17の径方向に隙間が形成されないので、条材22の長手方向のスクラップを、完全に無くすことができる(以下の実施の形態においても同様)。
ここで、隣接する一方のセグメント鉄心片17の内周輪郭21と、他方のセグメント鉄心片17の外周輪郭19とは、セグメント鉄心片17の形状に影響を及ぼさない間隔、即ち少なくとも打抜き代を確保できればよいが、従来の間隔よりも狭くできれば、その間隔が特に限定されるものではなく、例えば、図3(A)に示すように、条材23から、その長手方向に、1〜10mm程度の間隔D1を有するように打抜いてもよい。
ここで、隣接する一方のセグメント鉄心片17の内周輪郭21と、他方のセグメント鉄心片17の外周輪郭19とは、セグメント鉄心片17の形状に影響を及ぼさない間隔、即ち少なくとも打抜き代を確保できればよいが、従来の間隔よりも狭くできれば、その間隔が特に限定されるものではなく、例えば、図3(A)に示すように、条材23から、その長手方向に、1〜10mm程度の間隔D1を有するように打抜いてもよい。
また、各セグメント鉄心片の内周輪郭は、磁束の流れに影響が出ない領域(例えば、幅W2が幅W1の50%以上、好ましくは70%以上、更に好ましくは90%以上)の範囲内で、外周輪郭の曲率半径より大きく形成することもできる。例えば、図3(B)に示すように、各セグメント鉄心片24の内周輪郭25を、セグメント鉄心片24の周方向両端での幅(周方向中央部での幅でもよい)を基準として、曲率半径R1より大きくすることもできる。なお、内周輪郭25は、曲率半径R1よりも大きな曲率半径の円弧であるが、楕円弧、曲線、又は折れ線としてもよい。
この場合、条材26に形成される複数のセグメント鉄心片24は、条材26の長手方向に沿って、セグメント鉄心片24の内周輪郭25の周方向中央部が、このセグメント鉄心片24に隣り合うセグメント鉄心片24の外周輪郭19に隣接される。このため、上記した場合と同様、セグメント鉄心片24の製造のための必要幅が、条材の長手方向に占める割合を、従来よりも短くできる。
この場合、条材26に形成される複数のセグメント鉄心片24は、条材26の長手方向に沿って、セグメント鉄心片24の内周輪郭25の周方向中央部が、このセグメント鉄心片24に隣り合うセグメント鉄心片24の外周輪郭19に隣接される。このため、上記した場合と同様、セグメント鉄心片24の製造のための必要幅が、条材の長手方向に占める割合を、従来よりも短くできる。
続いて、本発明の第1の実施の形態に係る積層鉄心10の製造方法について説明する。
まず、図1(B)に示すように、厚みが、例えば、0.15〜0.5mm程度の電磁鋼板からなる条材22から、複数の円弧状のセグメント鉄心片17を打抜く。ここで、各セグメント鉄心片17は、その外周輪郭19の曲率半径R1を、回転子鉄心10の外周円20の半径R2と同一とし、その内周輪郭21の曲率半径r1を、外周輪郭19の曲率半径R1と同一にしている。
この場合、各セグメント鉄心片17の打抜きは、条材22の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片17の一方のセグメント鉄心片17の内周輪郭21と、他方のセグメント鉄心片17の外周輪郭19との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭21の周方向中央部を含む全部を外周輪郭19に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片17を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片17を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片17を打抜き形成してもよい。
まず、図1(B)に示すように、厚みが、例えば、0.15〜0.5mm程度の電磁鋼板からなる条材22から、複数の円弧状のセグメント鉄心片17を打抜く。ここで、各セグメント鉄心片17は、その外周輪郭19の曲率半径R1を、回転子鉄心10の外周円20の半径R2と同一とし、その内周輪郭21の曲率半径r1を、外周輪郭19の曲率半径R1と同一にしている。
この場合、各セグメント鉄心片17の打抜きは、条材22の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片17の一方のセグメント鉄心片17の内周輪郭21と、他方のセグメント鉄心片17の外周輪郭19との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭21の周方向中央部を含む全部を外周輪郭19に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片17を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片17を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片17を打抜き形成してもよい。
また、各セグメント鉄心片17の打抜きは、図3(A)に示すように、条材23の長手方向に沿って、隣り合うセグメント鉄心片17の一方のセグメント鉄心片17の内周輪郭21と、他方のセグメント鉄心片17の外周輪郭19とが、前記した間隔D1を有するように行ってもよい。
更に、図3(B)に示すように、各セグメント鉄心片24の内周輪郭25の曲率半径を、その外周輪郭19の曲率半径R1より大きくした場合、各セグメント鉄心片24の打抜きは、条材26の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片24の一方のセグメント鉄心片24の内周輪郭25の周方向中央部と、他方のセグメント鉄心片24の外周輪郭19との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭25の周方向中央部を外周輪郭19に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片24を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片24を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片24を打抜き形成してもよい。
更に、図3(B)に示すように、各セグメント鉄心片24の内周輪郭25の曲率半径を、その外周輪郭19の曲率半径R1より大きくした場合、各セグメント鉄心片24の打抜きは、条材26の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片24の一方のセグメント鉄心片24の内周輪郭25の周方向中央部と、他方のセグメント鉄心片24の外周輪郭19との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭25の周方向中央部を外周輪郭19に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片24を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片24を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片24を打抜き形成してもよい。
上記した方法で打抜かれたセグメント鉄心片17(セグメント鉄心片24も同様)を環状に配置し(鉄心片14が形成される)、予め設定した枚数積層することで、回転子鉄心10を製造できる。
ここで、複数のセグメント鉄心片17の積層方法には、かしめ、溶接、及び接着のいずれか1を適用することも、また、いずれか2以上を併用することもできる。
また、複数のセグメント鉄心片17を積層するに際しては、図2に示すように、周方向に隣り合うセグメント鉄心片17の当接位置を、上下に隣接する層で周方向にずらすのがよい。ここでは、1つのセグメント鉄心片17に2つの貫通孔18が形成されているため、貫通孔18を1個分ずつずらしているが、貫通孔の数に応じて2個以上の複数個分ずつずらすこともできる。なお、周方向に隣り合うセグメント鉄心片の当接位置は、積層方向で同一位置としてもよい。
ここで、複数のセグメント鉄心片17の積層方法には、かしめ、溶接、及び接着のいずれか1を適用することも、また、いずれか2以上を併用することもできる。
また、複数のセグメント鉄心片17を積層するに際しては、図2に示すように、周方向に隣り合うセグメント鉄心片17の当接位置を、上下に隣接する層で周方向にずらすのがよい。ここでは、1つのセグメント鉄心片17に2つの貫通孔18が形成されているため、貫通孔18を1個分ずつずらしているが、貫通孔の数に応じて2個以上の複数個分ずつずらすこともできる。なお、周方向に隣り合うセグメント鉄心片の当接位置は、積層方向で同一位置としてもよい。
このように構成した回転子鉄心10の各磁石挿入孔16に、磁石挿入孔16より断面が小さい無励磁の永久磁石(図示しない)を挿入する。
そして、使用にあっては、永久磁石を励磁し、回転子鉄心10の軸孔15に軸(シャフト)を挿通する。ここで、軸孔15の輪郭は、複数の内周輪郭21で構成されるため真円となっておらず、各セグメント鉄心片17と軸との接触を点接触にできる。このため、例えば、焼嵌め等により積層鉄心に外力が加わる場合、当接部位の応力影響領域も小さくなり、各セグメント鉄心片17内に発生する応力歪みによる磁束流れの阻害を小さくでき、結果的に、モータとしての性能や効率を向上させることができる。なお、各磁石挿入孔16には、励磁済みの永久磁石を挿入してもよい。
以上のことから、条材22から歩留りよく製造でき、製造コストの低減が図れる。
そして、使用にあっては、永久磁石を励磁し、回転子鉄心10の軸孔15に軸(シャフト)を挿通する。ここで、軸孔15の輪郭は、複数の内周輪郭21で構成されるため真円となっておらず、各セグメント鉄心片17と軸との接触を点接触にできる。このため、例えば、焼嵌め等により積層鉄心に外力が加わる場合、当接部位の応力影響領域も小さくなり、各セグメント鉄心片17内に発生する応力歪みによる磁束流れの阻害を小さくでき、結果的に、モータとしての性能や効率を向上させることができる。なお、各磁石挿入孔16には、励磁済みの永久磁石を挿入してもよい。
以上のことから、条材22から歩留りよく製造でき、製造コストの低減が図れる。
図4(A)、(B)、図5に示すように、本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心30は、固定子鉄心(ステータ)31の外側に隙間を有して配置された回転子からなる積層鉄心(以下、単に回転子鉄心30ともいう)、いわゆるアウターロータ型に使用するロータである。以下、詳しく説明する。
固定子鉄心31は、図4(A)に示すように、ヨーク部32と、その外側周囲に設けられた複数の磁極部33とを有するものである。また、回転子鉄心30は、図5に示すように、環状の鉄心片34を複数積層することで構成され、固定子鉄心31を配置する円柱状の空間部35を有し、その径方向内側には、周方向に渡って均等のピッチで複数の磁石挿入孔36が設けられている。
図4(A)、(B)、図5に示すように、回転子鉄心30を構成する1層の環状の鉄心片34は、回転子鉄心30の軸心を中心として、鉄心片34を均等に分割した6個の円弧状のセグメント鉄心片37を、環状に並べて形成されるものである。また、各セグメント鉄心片37には、磁石挿入孔36を構成する貫通孔38が2個ずつ設けられている。
図4(A)、(B)、図5に示すように、回転子鉄心30を構成する1層の環状の鉄心片34は、回転子鉄心30の軸心を中心として、鉄心片34を均等に分割した6個の円弧状のセグメント鉄心片37を、環状に並べて形成されるものである。また、各セグメント鉄心片37には、磁石挿入孔36を構成する貫通孔38が2個ずつ設けられている。
図4(A)、図5に示すように、各セグメント鉄心片37の内周輪郭39の曲率半径r3は、回転子鉄心30の内周円(真円)40の半径r4と同一である。
一方、各セグメント鉄心片37の外周輪郭41の曲率半径R3は、内周輪郭39の曲率半径r3と同一である。このセグメント鉄心片37の径方向の幅は、その周方向中央部での幅W3を基準として設定しているため、セグメント鉄心片37の外周輪郭41の曲率半径R3を、内周輪郭39の曲率半径r3と同一とすると、周方向両端での径方向の幅W4が、周方向中央部での幅W3よりも狭くなる。なお、図4(A)には、セグメント鉄心片の径方向の幅を、その周方向に渡って一定とした従来のセグメント鉄心片についても、二点鎖線で示している。
一方、各セグメント鉄心片37の外周輪郭41の曲率半径R3は、内周輪郭39の曲率半径r3と同一である。このセグメント鉄心片37の径方向の幅は、その周方向中央部での幅W3を基準として設定しているため、セグメント鉄心片37の外周輪郭41の曲率半径R3を、内周輪郭39の曲率半径r3と同一とすると、周方向両端での径方向の幅W4が、周方向中央部での幅W3よりも狭くなる。なお、図4(A)には、セグメント鉄心片の径方向の幅を、その周方向に渡って一定とした従来のセグメント鉄心片についても、二点鎖線で示している。
これにより、複数のセグメント鉄心片37は、図4(B)に示すように、条材42の長手方向に沿って、それぞれ隣り合う一方のセグメント鉄心片37の内周輪郭39と、他方のセグメント鉄心片37の外周輪郭41とを隣り合わせ、しかも内周輪郭39の周方向中央部を含む全部を、外周輪郭41に隣接させた状態で、条材42から打抜き形成される。
ここで、隣接する一方のセグメント鉄心片37の内周輪郭39と、他方のセグメント鉄心片37の外周輪郭41とは、例えば、図6(A)に示すように、条材43から、その長手方向に、1〜10mm程度の間隔D2を有するように打抜いてもよい。
ここで、隣接する一方のセグメント鉄心片37の内周輪郭39と、他方のセグメント鉄心片37の外周輪郭41とは、例えば、図6(A)に示すように、条材43から、その長手方向に、1〜10mm程度の間隔D2を有するように打抜いてもよい。
また、各セグメント鉄心片の外周輪郭は、磁束の流れに影響が出ない領域(例えば、幅W4が幅W3の50%以上、好ましくは70%以上、更に好ましくは90%以上)の範囲内で、内周輪郭の曲率半径より小さく形成することもできる。例えば、図6(B)に示すように、各セグメント鉄心片44の外周輪郭45を、セグメント鉄心片44の周方向両端での幅(周方向中央部での幅でもよい)を基準として、曲率半径r3より小さくすることもできる。なお、外周輪郭45は、曲率半径r3よりも小さな曲率半径の円弧であるが、楕円弧、曲線、又は折れ線としてもよい。
この場合、条材46に形成される複数のセグメント鉄心片44は、条材46の長手方向に沿って、セグメント鉄心片44の内周輪郭39の周方向中央部が、このセグメント鉄心片44に隣り合うセグメント鉄心片44の外周輪郭45に隣接される。このため、上記した場合と同様、セグメント鉄心片44の製造のための必要幅が、条材の長手方向に占める割合を、従来よりも短くできる。
この場合、条材46に形成される複数のセグメント鉄心片44は、条材46の長手方向に沿って、セグメント鉄心片44の内周輪郭39の周方向中央部が、このセグメント鉄心片44に隣り合うセグメント鉄心片44の外周輪郭45に隣接される。このため、上記した場合と同様、セグメント鉄心片44の製造のための必要幅が、条材の長手方向に占める割合を、従来よりも短くできる。
続いて、本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心30の製造方法について説明する。
まず、図4(B)に示すように、条材42(条材22と同一構成)から、複数の円弧状のセグメント鉄心片37を打抜く。ここで、各セグメント鉄心片37は、その内周輪郭39の曲率半径r3を、回転子鉄心30の内周円40の半径r4と同一とし、その外周輪郭41の曲率半径R3を、内周輪郭39の曲率半径r3と同一にしている。この場合、各セグメント鉄心片37の打抜きは、条材42の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片37の一方のセグメント鉄心片37の内周輪郭39と、他方のセグメント鉄心片37の外周輪郭41との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭39の周方向中央部を含む全部を外周輪郭41に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片37を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片37を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片37を打抜き形成してもよい。
まず、図4(B)に示すように、条材42(条材22と同一構成)から、複数の円弧状のセグメント鉄心片37を打抜く。ここで、各セグメント鉄心片37は、その内周輪郭39の曲率半径r3を、回転子鉄心30の内周円40の半径r4と同一とし、その外周輪郭41の曲率半径R3を、内周輪郭39の曲率半径r3と同一にしている。この場合、各セグメント鉄心片37の打抜きは、条材42の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片37の一方のセグメント鉄心片37の内周輪郭39と、他方のセグメント鉄心片37の外周輪郭41との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭39の周方向中央部を含む全部を外周輪郭41に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片37を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片37を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片37を打抜き形成してもよい。
また、各セグメント鉄心片37の打抜きは、図6(A)に示すように、条材43の長手方向に沿って、隣り合うセグメント鉄心片37の一方のセグメント鉄心片37の内周輪郭39と、他方のセグメント鉄心片37の外周輪郭41とが、前記した間隔D2を有するように行ってもよい。
更に、図6(B)に示すように、各セグメント鉄心片44の外周輪郭45の曲率半径を、その内周輪郭39の曲率半径r3より小さくした場合、各セグメント鉄心片44の打抜きは、条材46の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片44の一方のセグメント鉄心片44の内周輪郭39の周方向中央部と、他方のセグメント鉄心片44の外周輪郭45との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭39の周方向中央部を外周輪郭45に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片44を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片44を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片44を打抜き形成してもよい。
更に、図6(B)に示すように、各セグメント鉄心片44の外周輪郭45の曲率半径を、その内周輪郭39の曲率半径r3より小さくした場合、各セグメント鉄心片44の打抜きは、条材46の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片44の一方のセグメント鉄心片44の内周輪郭39の周方向中央部と、他方のセグメント鉄心片44の外周輪郭45との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭39の周方向中央部を外周輪郭45に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片44を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片44を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片44を打抜き形成してもよい。
上記した方法で製造した各セグメント鉄心片37(セグメント鉄心片44も同様)を、前記第1の実施の形態と同様の方法で積層することにより、回転子鉄心30を製造できる。
このように構成した回転子鉄心30の各磁石挿入孔36に、磁石挿入孔36より断面が小さい無励磁の永久磁石(図示しない)を挿入する。
そして、使用にあっては、永久磁石を励磁し、軸(シャフト)に回転子鉄心30の外周部を嵌め込んで装着する。なお、各磁石挿入孔36には、励磁済みの永久磁石を挿入してもよい。
このように構成した回転子鉄心30の各磁石挿入孔36に、磁石挿入孔36より断面が小さい無励磁の永久磁石(図示しない)を挿入する。
そして、使用にあっては、永久磁石を励磁し、軸(シャフト)に回転子鉄心30の外周部を嵌め込んで装着する。なお、各磁石挿入孔36には、励磁済みの永久磁石を挿入してもよい。
図7(A)、(B)、図8に示すように、本発明の第3の実施の形態に係る積層鉄心50は、回転子鉄心(ロータ)51の内側に隙間を有して配置された固定子からなる積層鉄心(以下、単に固定子鉄心50ともいう)、いわゆるアウターロータ型に使用するステータである。以下、詳しく説明する。
回転子鉄心51は、図7(A)に示すように、その径方向内側に、周方向に渡って均等のピッチで複数の磁石挿入孔52が設けられている。また、固定子鉄心50は、図7(A)、図8に示すように、複数の円弧状のセグメント鉄心片53を環状に積層することで構成され、ケーシング(図示しない)に取付けるための空間部54を備え、ヨーク部55と、その径方向外側に、周方向に渡って設けられた複数の磁極部56とを有するものである。
固定子鉄心50を構成する1層の環状の鉄心片57は、固定子鉄心50の軸心を中心として、鉄心片57を均等に分割した9個のセグメント鉄心片53を、環状に並べて形成されるものである。また、各セグメント鉄心片53には、磁極部56を構成する磁極片部58が9個ずつ設けられている。
固定子鉄心50を構成する1層の環状の鉄心片57は、固定子鉄心50の軸心を中心として、鉄心片57を均等に分割した9個のセグメント鉄心片53を、環状に並べて形成されるものである。また、各セグメント鉄心片53には、磁極部56を構成する磁極片部58が9個ずつ設けられている。
図7(A)、図8に示すように、各セグメント鉄心片53の各磁極片部58の先端輪郭を繋いで形成される外周輪郭59の曲率半径R5は、固定子鉄心50の各磁極部56の先端輪郭を繋いで形成される外周円(真円)60の半径R6と同一である。
一方、各セグメント鉄心片53の内周輪郭61の曲率半径r5は、外周輪郭59の曲率半径R5と同一である。このセグメント鉄心片53の径方向の幅は、その周方向中央部での幅W5を基準として設定しているため、セグメント鉄心片53の内周輪郭61の曲率半径r5を、外周輪郭59の曲率半径R5と同一とすると、周方向両端での径方向の幅W6が、周方向中央部での幅W5よりも狭くなる。なお、図7(A)には、セグメント鉄心片の径方向の幅を、その周方向に渡って一定とした従来のセグメント鉄心片についても、二点鎖線で示している。
一方、各セグメント鉄心片53の内周輪郭61の曲率半径r5は、外周輪郭59の曲率半径R5と同一である。このセグメント鉄心片53の径方向の幅は、その周方向中央部での幅W5を基準として設定しているため、セグメント鉄心片53の内周輪郭61の曲率半径r5を、外周輪郭59の曲率半径R5と同一とすると、周方向両端での径方向の幅W6が、周方向中央部での幅W5よりも狭くなる。なお、図7(A)には、セグメント鉄心片の径方向の幅を、その周方向に渡って一定とした従来のセグメント鉄心片についても、二点鎖線で示している。
これにより、複数のセグメント鉄心片53は、図7(B)に示すように、条材62の長手方向に沿って、それぞれ隣り合う一方のセグメント鉄心片53の内周輪郭61と、他方のセグメント鉄心片53の外周輪郭59とを隣り合わせ、しかも内周輪郭61の周方向中央部を含む全部を、外周輪郭59に隣接させた状態で、条材62から打抜き形成される。
ここで、隣接する一方のセグメント鉄心片53の内周輪郭61と、他方のセグメント鉄心片53の外周輪郭59とは、例えば、図9(A)に示すように、条材63から、その長手方向に、1〜10mm程度の間隔D3を有するように打抜いてもよい。
ここで、隣接する一方のセグメント鉄心片53の内周輪郭61と、他方のセグメント鉄心片53の外周輪郭59とは、例えば、図9(A)に示すように、条材63から、その長手方向に、1〜10mm程度の間隔D3を有するように打抜いてもよい。
また、各セグメント鉄心片の内周輪郭は、磁束の流れに影響が出ない領域(例えば、幅W6が幅W5の50%以上、好ましくは70%以上、更に好ましくは90%以上)の範囲内で、外周輪郭の曲率半径より大きく形成することもできる。例えば、図9(B)に示すように、各セグメント鉄心片64の内周輪郭65を、セグメント鉄心片64の周方向両端での幅(周方向中央部での幅でもよい)を基準として、曲率半径R5より大きくすることもできる。なお、内周輪郭65は、曲率半径R5よりも大きな曲率半径の円弧であるが、楕円弧、曲線、又は折れ線としてもよい。
この場合、条材66に形成される複数のセグメント鉄心片64は、条材66の長手方向に沿って、セグメント鉄心片64の内周輪郭65の周方向中央部が、このセグメント鉄心片64に隣り合うセグメント鉄心片64の外周輪郭59に隣接される。このため、上記した場合と同様、セグメント鉄心片64の製造のための必要幅が、条材の長手方向に占める割合を、従来よりも短くできる。
この場合、条材66に形成される複数のセグメント鉄心片64は、条材66の長手方向に沿って、セグメント鉄心片64の内周輪郭65の周方向中央部が、このセグメント鉄心片64に隣り合うセグメント鉄心片64の外周輪郭59に隣接される。このため、上記した場合と同様、セグメント鉄心片64の製造のための必要幅が、条材の長手方向に占める割合を、従来よりも短くできる。
続いて、本発明の第3の実施の形態に係る積層鉄心50の製造方法について説明する。
まず、図7(B)に示すように、条材62(条材22と同一構成)から、複数の円弧状のセグメント鉄心片53を打抜く。ここで、各セグメント鉄心片53は、その外周輪郭59の曲率半径R5を、固定子鉄心50の外周円60の半径R6と同一とし、その内周輪郭61の曲率半径r5を、外周輪郭59の曲率半径R5と同一にしている。この場合、各セグメント鉄心片53の打抜きは、条材62の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片53の一方のセグメント鉄心片53の内周輪郭61と、他方のセグメント鉄心片53の外周輪郭59との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭61の周方向中央部を含む全部を外周輪郭59に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片53を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片53を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片53を打抜き形成してもよい。
まず、図7(B)に示すように、条材62(条材22と同一構成)から、複数の円弧状のセグメント鉄心片53を打抜く。ここで、各セグメント鉄心片53は、その外周輪郭59の曲率半径R5を、固定子鉄心50の外周円60の半径R6と同一とし、その内周輪郭61の曲率半径r5を、外周輪郭59の曲率半径R5と同一にしている。この場合、各セグメント鉄心片53の打抜きは、条材62の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片53の一方のセグメント鉄心片53の内周輪郭61と、他方のセグメント鉄心片53の外周輪郭59との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭61の周方向中央部を含む全部を外周輪郭59に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片53を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片53を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片53を打抜き形成してもよい。
また、各セグメント鉄心片53の打抜きは、図9(A)に示すように、条材63の長手方向に沿って、隣り合うセグメント鉄心片53の一方のセグメント鉄心片53の内周輪郭61と、他方のセグメント鉄心片53の外周輪郭59とが、前記した間隔D3を有するように行ってもよい。
更に、図9(B)に示すように、各セグメント鉄心片64の内周輪郭65の曲率半径を、その外周輪郭59の曲率半径R5より大きくした場合、各セグメント鉄心片64の打抜きは、条材66の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片64の一方のセグメント鉄心片64の内周輪郭65の周方向中央部と、他方のセグメント鉄心片64の外周輪郭59との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭65の周方向中央部を外周輪郭59に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片64を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片64を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片64を打抜き形成してもよい。
更に、図9(B)に示すように、各セグメント鉄心片64の内周輪郭65の曲率半径を、その外周輪郭59の曲率半径R5より大きくした場合、各セグメント鉄心片64の打抜きは、条材66の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片64の一方のセグメント鉄心片64の内周輪郭65の周方向中央部と、他方のセグメント鉄心片64の外周輪郭59との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭65の周方向中央部を外周輪郭59に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片64を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片64を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片64を打抜き形成してもよい。
上記した方法で製造した各セグメント鉄心片53(セグメント鉄心片64も同様)を、前記第1の実施の形態と同様の方法で積層することにより、固定子鉄心50を製造できる。そして、使用にあっては、空間部54内に保持部材(図示しない)を装着する。
図10(A)、(B)、図11に示すように、本発明の第4の実施の形態に係る積層鉄心70は、回転子鉄心(ロータ)71の外側に隙間を有して配置された固定子からなる積層鉄心(以下、単に固定子鉄心70ともいう)、いわゆるインナーロータ型に使用するステータである。以下、詳しく説明する。
回転子鉄心71は、図10(A)に示すように、その径方向外側に、周方向に渡って均等のピッチで複数の磁石挿入孔72が設けられている。また、固定子鉄心70は、図10(A)、図11に示すように、複数の円弧状のセグメント鉄心片73を環状に積層することで構成され、回転子鉄心71を配置する円柱状の空間部74を備え、ヨーク部75と、その径方向内側に、周方向に渡って設けられた複数の磁極部76とを有するものである。
固定子鉄心70を構成する1層の環状の鉄心片77は、固定子鉄心70の軸心を中心として、鉄心片77を均等に分割した9個のセグメント鉄心片73を、環状に並べて形成されるものである。また、各セグメント鉄心片73には、磁極部76を構成する磁極片部78が12個ずつ設けられている。
固定子鉄心70を構成する1層の環状の鉄心片77は、固定子鉄心70の軸心を中心として、鉄心片77を均等に分割した9個のセグメント鉄心片73を、環状に並べて形成されるものである。また、各セグメント鉄心片73には、磁極部76を構成する磁極片部78が12個ずつ設けられている。
図10(A)、図11に示すように、各セグメント鉄心片73の各磁極片部78の先端輪郭を繋いで形成される内周輪郭79の曲率半径r7は、固定子鉄心70の各磁極部76の先端輪郭を繋いで形成される内周円(真円)80の半径r8と同一である。
一方、各セグメント鉄心片73の外周輪郭81の曲率半径R7は、内周輪郭79の曲率半径r7と同一である。このセグメント鉄心片73の径方向の幅は、その周方向中央部での幅W7を基準として設定しているため、セグメント鉄心片73の外周輪郭81の曲率半径R7を、内周輪郭79の曲率半径r7と同一とすると、周方向両端での径方向の幅W8が、周方向中央部での幅W7よりも狭くなる。なお、図10(A)には、セグメント鉄心片の径方向の幅を、その周方向に渡って一定とした従来のセグメント鉄心片についても、二点鎖線で示している。
一方、各セグメント鉄心片73の外周輪郭81の曲率半径R7は、内周輪郭79の曲率半径r7と同一である。このセグメント鉄心片73の径方向の幅は、その周方向中央部での幅W7を基準として設定しているため、セグメント鉄心片73の外周輪郭81の曲率半径R7を、内周輪郭79の曲率半径r7と同一とすると、周方向両端での径方向の幅W8が、周方向中央部での幅W7よりも狭くなる。なお、図10(A)には、セグメント鉄心片の径方向の幅を、その周方向に渡って一定とした従来のセグメント鉄心片についても、二点鎖線で示している。
これにより、複数のセグメント鉄心片73は、図10(B)に示すように、条材82の長手方向に沿って、それぞれ隣り合う一方のセグメント鉄心片73の内周輪郭79と、他方のセグメント鉄心片73の外周輪郭81とを隣り合わせ、しかも内周輪郭79の周方向中央部を含む全部を、外周輪郭81に隣接させた状態で、条材82から打抜き形成される。
ここで、隣接する一方のセグメント鉄心片73の内周輪郭79と、他方のセグメント鉄心片73の外周輪郭81とは、例えば、図12(A)に示すように、条材83から、その長手方向に、1〜10mm程度の間隔D4を有するように打抜いてもよい。
ここで、隣接する一方のセグメント鉄心片73の内周輪郭79と、他方のセグメント鉄心片73の外周輪郭81とは、例えば、図12(A)に示すように、条材83から、その長手方向に、1〜10mm程度の間隔D4を有するように打抜いてもよい。
また、各セグメント鉄心片の外周輪郭は、磁束の流れに影響が出ない領域(例えば、幅W8が幅W7の50%以上、好ましくは70%以上、更に好ましくは90%以上)の範囲内で、内周輪郭の曲率半径より小さく形成することもできる。例えば、図12(B)に示すように、各セグメント鉄心片84の外周輪郭85を、セグメント鉄心片84の周方向両端での幅(周方向中央部での幅でもよい)を基準として、曲率半径r7より小さくすることもできる。なお、外周輪郭85は、曲率半径r7よりも小さな曲率半径の円弧であるが、楕円弧、曲線、又は折れ線としてもよい。
この場合、条材86に形成される複数のセグメント鉄心片84は、条材86の長手方向に沿って、セグメント鉄心片84の内周輪郭79の周方向中央部が、このセグメント鉄心片84に隣り合うセグメント鉄心片84の外周輪郭85に隣接される。このため、上記した場合と同様、セグメント鉄心片84の製造のための必要幅が、条材の長手方向に占める割合を、従来よりも短くできる。
この場合、条材86に形成される複数のセグメント鉄心片84は、条材86の長手方向に沿って、セグメント鉄心片84の内周輪郭79の周方向中央部が、このセグメント鉄心片84に隣り合うセグメント鉄心片84の外周輪郭85に隣接される。このため、上記した場合と同様、セグメント鉄心片84の製造のための必要幅が、条材の長手方向に占める割合を、従来よりも短くできる。
続いて、本発明の第4の実施の形態に係る積層鉄心70の製造方法について説明する。
まず、図10(B)に示すように、条材82(条材22と同一構成)から、複数の円弧状のセグメント鉄心片73を打抜く。ここで、各セグメント鉄心片73は、その内周輪郭79の曲率半径r7を、固定子鉄心70の内周円80の半径r8と同一とし、その外周輪郭81の曲率半径R7を、内周輪郭79の曲率半径r7と同一にしている。この場合、各セグメント鉄心片73の打抜きは、条材82の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片73の一方のセグメント鉄心片73の内周輪郭79と、他方のセグメント鉄心片73の外周輪郭81との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭79の周方向中央部を含む全部を外周輪郭81に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片73を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片73を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片73を打抜き形成してもよい。
まず、図10(B)に示すように、条材82(条材22と同一構成)から、複数の円弧状のセグメント鉄心片73を打抜く。ここで、各セグメント鉄心片73は、その内周輪郭79の曲率半径r7を、固定子鉄心70の内周円80の半径r8と同一とし、その外周輪郭81の曲率半径R7を、内周輪郭79の曲率半径r7と同一にしている。この場合、各セグメント鉄心片73の打抜きは、条材82の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片73の一方のセグメント鉄心片73の内周輪郭79と、他方のセグメント鉄心片73の外周輪郭81との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭79の周方向中央部を含む全部を外周輪郭81に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片73を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片73を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片73を打抜き形成してもよい。
また、各セグメント鉄心片73の打抜きは、図12(A)に示すように、条材83の長手方向に沿って、隣り合うセグメント鉄心片73の一方のセグメント鉄心片73の内周輪郭79と、他方のセグメント鉄心片73の外周輪郭81とが、前記した間隔D4を有するように行ってもよい。
更に、図12(B)に示すように、各セグメント鉄心片84の外周輪郭85の曲率半径を、その内周輪郭79の曲率半径r7より小さくした場合、各セグメント鉄心片84の打抜きは、条材86の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片84の一方のセグメント鉄心片84の内周輪郭79の周方向中央部と、他方のセグメント鉄心片84の外周輪郭85との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭79の周方向中央部を外周輪郭85に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片84を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片84を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片84を打抜き形成してもよい。
更に、図12(B)に示すように、各セグメント鉄心片84の外周輪郭85の曲率半径を、その内周輪郭79の曲率半径r7より小さくした場合、各セグメント鉄心片84の打抜きは、条材86の長手方向に沿って、初めに、隣り合うセグメント鉄心片84の一方のセグメント鉄心片84の内周輪郭79の周方向中央部と、他方のセグメント鉄心片84の外周輪郭85との隣り合わせの輪郭を、内周輪郭79の周方向中央部を外周輪郭85に隣接させた状態で行われる。その後、それ以外の輪郭が打抜かれ、セグメント鉄心片84を形成する。
ここで、上記した方法では、2回にわけてセグメント鉄心片84を打抜き形成したが、1回でセグメント鉄心片84を打抜き形成してもよい。
上記した方法で製造した各セグメント鉄心片73(セグメント鉄心片84も同様)を、前記第1の実施の形態と同様の方法で積層することにより、固定子鉄心70を製造できる。そして、使用にあっては、ケーシング(図示しない)に固定子鉄心70の外周部を嵌め込んで装着する。
次に、本発明の第5〜第8の実施の形態に係る積層鉄心について説明する。
図13に示す本発明の第5の実施の形態に係る積層鉄心を構成するセグメント鉄心片90は、前記した本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心30を構成するセグメント鉄心片37の径方向外周部の形状のみが異なるため、同一部材には同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図13に示すように、各セグメント鉄心片90の径方向外周部の一部(周方向両端部を除く部分)には、条材91(条材22と同一構成)で隣り合って位置するセグメント鉄心片90の径方向内周部を形成するための凹部92が形成されている。
図13に示す本発明の第5の実施の形態に係る積層鉄心を構成するセグメント鉄心片90は、前記した本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心30を構成するセグメント鉄心片37の径方向外周部の形状のみが異なるため、同一部材には同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図13に示すように、各セグメント鉄心片90の径方向外周部の一部(周方向両端部を除く部分)には、条材91(条材22と同一構成)で隣り合って位置するセグメント鉄心片90の径方向内周部を形成するための凹部92が形成されている。
このため、凹部92内の周方向の輪郭が、セグメント鉄心片90の外周輪郭93となる。この各セグメント鉄心片90の外周輪郭93の曲率半径R9は、内周輪郭39の曲率半径r3と同一である。
なお、各セグメント鉄心片の外周輪郭は、内周輪郭の曲率半径より小さく形成することもできる。この場合、それぞれ隣り合うセグメント鉄心片の外周輪郭と内周輪郭との間に発生する不要部分は廃棄する。
上記した凹部92は、磁束の流れに影響が出ない領域、例えば、セグメント鉄心片の径方向での最大幅W9の0を超え50%以下、好ましくは30%以下、更に好ましくは10%以下の範囲内に形成する。これにより、性能面での低下もほとんどない(以下の実施の形態においても同様)。
なお、各セグメント鉄心片の外周輪郭は、内周輪郭の曲率半径より小さく形成することもできる。この場合、それぞれ隣り合うセグメント鉄心片の外周輪郭と内周輪郭との間に発生する不要部分は廃棄する。
上記した凹部92は、磁束の流れに影響が出ない領域、例えば、セグメント鉄心片の径方向での最大幅W9の0を超え50%以下、好ましくは30%以下、更に好ましくは10%以下の範囲内に形成する。これにより、性能面での低下もほとんどない(以下の実施の形態においても同様)。
図14(A)に示す本発明の第6の実施の形態に係る積層鉄心を構成するセグメント鉄心片100は、前記した本発明の第3の実施の形態に係る積層鉄心50を構成するセグメント鉄心片53の径方向内周部の形状のみが異なるため、同一部材には同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図14(A)に示すように、各セグメント鉄心片100の径方向内周部の一部(周方向両端部を除く部分)には、条材101(条材22と同一構成)で隣り合って位置するセグメント鉄心片100の径方向外周部、即ち磁極片部58を形成するための凹部102が、複数形成されている。
図14(A)に示すように、各セグメント鉄心片100の径方向内周部の一部(周方向両端部を除く部分)には、条材101(条材22と同一構成)で隣り合って位置するセグメント鉄心片100の径方向外周部、即ち磁極片部58を形成するための凹部102が、複数形成されている。
このため、各凹部102の周方向の輪郭が、セグメント鉄心片100の内周輪郭103となる。この各セグメント鉄心片100の内周輪郭103の曲率半径r10は、外周輪郭59の曲率半径R5と同一である。
なお、各セグメント鉄心片の内周輪郭は、外周輪郭の曲率半径より大きく形成することもできる。この場合、隣り合うセグメント鉄心片の外周輪郭と内周輪郭との間に発生する不要部分は廃棄する。
なお、各セグメント鉄心片の内周輪郭は、外周輪郭の曲率半径より大きく形成することもできる。この場合、隣り合うセグメント鉄心片の外周輪郭と内周輪郭との間に発生する不要部分は廃棄する。
図14(B)に示す本発明の第7の実施の形態に係る積層鉄心を構成するセグメント鉄心片110は、前記した本発明の第4の実施の形態に係る積層鉄心70を構成するセグメント鉄心片73の径方向外周部の形状のみが異なるため、同一部材には同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図14(B)に示すように、各セグメント鉄心片110の径方向外周部の一部(周方向両端部を除く部分)には、条材111(条材22と同一構成)で隣り合って位置するセグメント鉄心片110の径方向内周部、即ち磁極片部78を形成するための凹部112が、複数形成されている。
図14(B)に示すように、各セグメント鉄心片110の径方向外周部の一部(周方向両端部を除く部分)には、条材111(条材22と同一構成)で隣り合って位置するセグメント鉄心片110の径方向内周部、即ち磁極片部78を形成するための凹部112が、複数形成されている。
このため、凹部112の周方向の輪郭が、セグメント鉄心片110の外周輪郭113となる。この各セグメント鉄心片110の外周輪郭113の曲率半径R11は、内周輪郭79の曲率半径r7と同一である。
なお、各セグメント鉄心片の外周輪郭は、内周輪郭の曲率半径より小さく形成することもできる。この場合、隣り合うセグメント鉄心片の外周輪郭と内周輪郭との間に発生する不要部分は廃棄する。
なお、各セグメント鉄心片の外周輪郭は、内周輪郭の曲率半径より小さく形成することもできる。この場合、隣り合うセグメント鉄心片の外周輪郭と内周輪郭との間に発生する不要部分は廃棄する。
図15に示す本発明の第8の実施の形態に係る積層鉄心を構成するセグメント鉄心片120は、回転子鉄心(ロータ)の外側に隙間を有して配置された固定子からなる積層鉄心(以下、単に固定子鉄心ともいう)、いわゆるインナーロータ型に使用するステータを構成するものである。
セグメント鉄心片120は、複数の円弧状のヨーク片部121と、このヨーク片部121の径方向内側に設けられた複数の磁極片部122とを有し、ヨーク片部121を環状に積層することで、固定子鉄心が構成される。
セグメント鉄心片120は、複数の円弧状のヨーク片部121と、このヨーク片部121の径方向内側に設けられた複数の磁極片部122とを有し、ヨーク片部121を環状に積層することで、固定子鉄心が構成される。
各セグメント鉄心片120の磁極片部122の先端輪郭で形成される内周輪郭123の曲率半径r12は、固定子鉄心の各磁極部の先端輪郭を繋いで形成される内周円(真円)の半径と同一である。
また、各セグメント鉄心片120の径方向外周部の一部(周方向両端部を除く部分)には、条材124(条材22と同一構成)で隣り合って位置するセグメント鉄心片120の径方向内周部、即ち磁極片部122を形成するための凹部125が形成されている。
また、各セグメント鉄心片120の径方向外周部の一部(周方向両端部を除く部分)には、条材124(条材22と同一構成)で隣り合って位置するセグメント鉄心片120の径方向内周部、即ち磁極片部122を形成するための凹部125が形成されている。
このため、凹部125の周方向の輪郭が、セグメント鉄心片120の外周輪郭126となる。この各セグメント鉄心片120の外周輪郭126の曲率半径R12は、内周輪郭123の曲率半径r12と同一である。
なお、各セグメント鉄心片の外周輪郭は、内周輪郭の曲率半径より小さく形成することもできる。この場合、隣り合うセグメント鉄心片の外周輪郭と内周輪郭との間に発生する不要部分は廃棄する。
なお、各セグメント鉄心片の外周輪郭は、内周輪郭の曲率半径より小さく形成することもできる。この場合、隣り合うセグメント鉄心片の外周輪郭と内周輪郭との間に発生する不要部分は廃棄する。
続いて、本発明の第9、第10の実施の形態に係る積層鉄心130、140について説明する。
図16(A)、(B)に示す本発明の第9の実施の形態に係る積層鉄心130を構成するセグメント鉄心片131は、前記した本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心を構成するセグメント鉄心片37の周方向両端部の形状のみが異なるため、同一部材には同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図16(A)、(B)に示すように、各セグメント鉄心片131は、径方向に直交する幅を条材132(条材22より幅狭)の板幅に合わせ、セグメント鉄心片131の幅方向両端部に切欠き平行部133、134を設けたものである。
図16(A)、(B)に示す本発明の第9の実施の形態に係る積層鉄心130を構成するセグメント鉄心片131は、前記した本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心を構成するセグメント鉄心片37の周方向両端部の形状のみが異なるため、同一部材には同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図16(A)、(B)に示すように、各セグメント鉄心片131は、径方向に直交する幅を条材132(条材22より幅狭)の板幅に合わせ、セグメント鉄心片131の幅方向両端部に切欠き平行部133、134を設けたものである。
これにより、複数の円弧状のセグメント鉄心片131を環状に積層して回転子からなる積層鉄心130を製造することで、図16(A)に示すように、その周方向に隣り合うセグメント鉄心片131の間に、外側に向けて開放した切欠き部分135が形成される。
この切欠き平行部133、134は、磁束の流れに影響が出ない領域、例えば、セグメント鉄心片の径方向での最大幅の0を超え50%以下、好ましくは30%以下、更に好ましくは10%以下の範囲内で形成する。
なお、ここでは、条材132の両端を、切欠き平行部133、134の両端としたが、例えば、セグメント鉄心片131を打抜いた場合に、条材がめくれ上がらないように、条材の幅方向両側に、僅少の打抜き代(例えば、1〜5mm程度)を設けてもよい(以下の実施の形態においても同様)。
この切欠き平行部133、134は、磁束の流れに影響が出ない領域、例えば、セグメント鉄心片の径方向での最大幅の0を超え50%以下、好ましくは30%以下、更に好ましくは10%以下の範囲内で形成する。
なお、ここでは、条材132の両端を、切欠き平行部133、134の両端としたが、例えば、セグメント鉄心片131を打抜いた場合に、条材がめくれ上がらないように、条材の幅方向両側に、僅少の打抜き代(例えば、1〜5mm程度)を設けてもよい(以下の実施の形態においても同様)。
図17(A)、(B)、図18に示す本発明の第10の実施の形態に係る積層鉄心140を構成するセグメント鉄心片141は、前記した本発明の第4の実施の形態に係る積層鉄心70を構成するセグメント鉄心片73の周方向両端部の形状のみが異なるため、同一部材には同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図17(B)に示すように、各セグメント鉄心片141は、径方向に直交する幅を条材142(条材22より幅狭)の板幅に合わせ、セグメント鉄心片141の幅方向両端部に切欠き平行部143、144を設けたものである。
図17(B)に示すように、各セグメント鉄心片141は、径方向に直交する幅を条材142(条材22より幅狭)の板幅に合わせ、セグメント鉄心片141の幅方向両端部に切欠き平行部143、144を設けたものである。
これにより、複数の円弧状のセグメント鉄心片141を環状に積層して固定子からなる積層鉄心140を製造することで、図18に示すように、その周方向に隣り合うセグメント鉄心片141の間に、外側に向けて開放した切欠き部分145が形成される。
この切欠き平行部143、144は、磁束の流れに影響が出ない領域、例えば、セグメント鉄心片の径方向での最大幅の0を超え50%以下、好ましくは30%以下、更に好ましくは10%以下の範囲内で形成する。
この切欠き平行部143、144は、磁束の流れに影響が出ない領域、例えば、セグメント鉄心片の径方向での最大幅の0を超え50%以下、好ましくは30%以下、更に好ましくは10%以下の範囲内で形成する。
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の積層鉄心を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、本発明の効果は、条材の長手方向に沿ってセグメント鉄心片の内周輪郭と外周輪郭とを隣り合わせた際に、その間隔が大きくなるセグメント鉄心片の形状、即ち積層鉄心の1層を構成する鉄心片の分割角度が大きくなるほど、より顕著になる。具体的には、積層鉄心の軸心を中心とする分割角度が、30度以上、更には40度以上、更に好ましくは90度以上の場合である。一方、上限値は、セグメント鉄心片を環状に配置することを考慮すれば、180度以下、更には120度以下である。
また、本発明の効果は、条材の長手方向に沿ってセグメント鉄心片の内周輪郭と外周輪郭とを隣り合わせた際に、その間隔が大きくなるセグメント鉄心片の形状、即ち積層鉄心の1層を構成する鉄心片の分割角度が大きくなるほど、より顕著になる。具体的には、積層鉄心の軸心を中心とする分割角度が、30度以上、更には40度以上、更に好ましくは90度以上の場合である。一方、上限値は、セグメント鉄心片を環状に配置することを考慮すれば、180度以下、更には120度以下である。
10:積層鉄心、11:固定子鉄心、12:ヨーク部、13:磁極部、14:鉄心片、15:軸孔、16:磁石挿入孔、17:セグメント鉄心片、18:貫通孔、19:外周輪郭、20:外周円、21:内周輪郭、22、23:条材、24:セグメント鉄心片、25:内周輪郭、26:条材、30:積層鉄心、31:固定子鉄心、32:ヨーク部、33:磁極部、34:鉄心片、35:空間部、36:磁石挿入孔、37:セグメント鉄心片、38:貫通孔、39:内周輪郭、40:内周円、41:外周輪郭、42、43:条材、44:セグメント鉄心片、45:外周輪郭、46:条材、50:積層鉄心、51:回転子鉄心、52:磁石挿入孔、53:セグメント鉄心片、54:空間部、55:ヨーク部、56:磁極部、57:鉄心片、58:磁極片部、59:外周輪郭、60:外周円、61:内周輪郭、62、63:条材、64:セグメント鉄心片、65:内周輪郭、66:条材、70:積層鉄心、71:回転子鉄心、72:磁石挿入孔、73:セグメント鉄心片、74:空間部、75:ヨーク部、76:磁極部、77:鉄心片、78:磁極片部、79:内周輪郭、80:内周円、81:外周輪郭、82、83:条材、84:セグメント鉄心片、85:外周輪郭、86:条材、90:セグメント鉄心片、91:条材、92:凹部、93:外周輪郭、100:セグメント鉄心片、101:条材、102:凹部、103:内周輪郭、110:セグメント鉄心片、111:条材、112:凹部、113:外周輪郭、120:セグメント鉄心片、121:ヨーク片部、122:磁極片部、123:内周輪郭、124:条材、125:凹部、126:外周輪郭、130:積層鉄心、131:セグメント鉄心片、132:条材、133、134:切欠き平行部、135:切欠き部分、140:積層鉄心、141:セグメント鉄心片、142:条材、143、144:切欠き平行部、145:切欠き部分
Claims (10)
- 固定子鉄心の内側に隙間を有して配置され、複数の円弧状のセグメント鉄心片が環状に積層された回転子からなる積層鉄心において、
前記各セグメント鉄心片は、その内周輪郭を、その外周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも大きくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われたことを特徴とする積層鉄心。 - 固定子鉄心の外側に隙間を有して配置され、複数の円弧状のセグメント鉄心片が環状に積層された回転子からなる積層鉄心において、
前記各セグメント鉄心片は、その外周輪郭を、その内周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも小さくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われたことを特徴とする積層鉄心。 - 請求項2記載の積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向外周部の一部には、前記条材で隣り合って位置する前記セグメント鉄心片の径方向内周部を形成するための凹部が形成され、該凹部の周方向の輪郭を前記セグメント鉄心片の前記外周輪郭としたことを特徴とする積層鉄心。
- 請求項2又は3記載の積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向に直交する幅を前記条材の板幅に合わせ、該セグメント鉄心片の幅方向両端部に切欠き平行部を設けたことを特徴とする積層鉄心。
- 回転子鉄心の内側に隙間を有して配置され、複数の円弧状のセグメント鉄心片が環状に積層された固定子からなる積層鉄心において、
前記各セグメント鉄心片は、その内周輪郭を、その外周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも大きくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われたことを特徴とする積層鉄心。 - 請求項5記載の積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向内周部の一部には、前記条材で隣り合って位置する前記セグメント鉄心片の径方向外周部を形成するための凹部が形成され、該凹部の周方向の輪郭を前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭としたことを特徴とする積層鉄心。
- 回転子鉄心の外側に隙間を有して配置され、複数の円弧状のセグメント鉄心片が環状に積層された固定子からなる積層鉄心において、
前記各セグメント鉄心片は、その外周輪郭を、その内周輪郭の曲率半径と同一又は該曲率半径よりも小さくし、該各セグメント鉄心片の条材からの打抜きが、それぞれ隣り合う前記セグメント鉄心片の前記内周輪郭と前記外周輪郭とを隣り合わせ、該内周輪郭の少なくとも中央部を該外周輪郭に隣接させた状態で行われたことを特徴とする積層鉄心。 - 請求項7記載の積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向外周部の一部には、前記条材で隣り合って位置する前記セグメント鉄心片の径方向内周部を形成するための凹部が形成され、該凹部の周方向の輪郭を前記セグメント鉄心片の前記外周輪郭としたことを特徴とする積層鉄心。
- 請求項7又は8記載の積層鉄心において、前記各セグメント鉄心片の径方向に直交する幅を前記条材の板幅に合わせ、該セグメント鉄心片の幅方向両端部に切欠き平行部を設けたことを特徴とする積層鉄心。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の積層鉄心において、周方向に隣り合う前記セグメント鉄心片の当接位置を、上下に隣接する層で周方向にずらしたことを特徴とする積層鉄心。
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