JP5094257B2

JP5094257B2 - 回転電機の鉄心

Info

Publication number: JP5094257B2
Application number: JP2007192719A
Authority: JP
Inventors: 英和佐武; 昭橋本; 裕治中原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-07-25
Also published as: JP2009033810A

Description

この発明は、周方向に複数に分割されたコア片が回動可能に連結され、連結部を回動させることにより環状若しくは円弧状に形成し得る回転電機の鉄心に関する。

従来の回転電機の鉄心として、複数のコア片の端部同士を連結して環状に構成され、上記コア片は、上記連結方向に対してほぼ直角方向に磁極ティースが突出して形成され、上記端部のいずれか一端側に連結部が形成されるとともに、上記一端側の第１の端面は上記連結部を中心とした円弧状に形成され、他端側には相隣なるものの上記第１の端面と嵌合可能な第２の端面が形成され、上記コア片を上記両端面を介して帯状に配列してなる第１のコア部材と、上記コア片が上記第１のコア部材とは上記連結方向に互い違いに帯状に配列してなる第２のコア部材を、上記各コア片の積層方向に相隣なる端部同士が重なるように積層するとともに、上記連結部同士を回転自在に連結し上記磁極ティースを内側として上記環状に形成したコアにおいて、上記各コア片の第１および第２の端面の上記コアの外側の各角部に切り欠きがそれぞれ形成され、上記切り欠きが形成された部位と積層方向に対応する各コア片の部位が、上記切り欠きと同一の投影断面形状で切り欠かれていることを特徴とするコアがある（例えば特許文献１参照）。

特許第３７４９４４４号公報（４頁４３〜４５行、５頁２４〜２７行、６頁５行〜９行、図５、６、７、８）

上記のように構成された従来の回転電機の鉄心においては、コア片の外側の各角部にそれぞれ切欠きを形成することにより、巻線対象のコア片に隣接するコア片を円軌跡を描いて回転する巻線ヘッドと干渉しない位置まで回動し得るように構成しているが、必要な回動角度を確保するために外周面に切欠きを形成しているので、該切欠き部分のコア片の磁路面積が小さくなり、磁束の流れを阻害する要因となり、回転電機効率向上の妨げとなる課題があった。

この発明は、上記のような従来技術の課題を解消するためになされたものであり、切欠きをなくして磁路を拡大することにより回転電機効率の向上を図り、かつ巻線機で順次磁極ティースに巻線を施す際に円軌跡を描いて回転する巻線ヘッドと干渉しない位置まで、巻線対象のコア片に隣接するコア片を回動することができる回転電機の鉄心を得ることを目的としている。

この発明に係る回転電機の鉄心は、継鉄部を構成する外周部において円周方向に複数に分割して形成され該外周部から径方向内側に磁極ティースが突出されたコア片を積層してそれぞれ構成される複数の積層体相互が、上記外周部における円周方向の端部近傍に積層方向に設けられた枢軸のまわりに回動可能に連結され、巻線時に上記枢軸のまわりに回動させることで外側に開き得ると共に、略環状または円弧状に形成し得る回転電機の鉄心において、互いに連結される上記積層体の端部では上記積層体の一方を構成する上記コア片の端部が上記積層体の他方を構成する上記コア片の端部と交互に積層されるものであり、上記枢軸は、上記コア片の表面に形成された凸部と、この凸部の背面側に形成され、積層方向に隣接するコア片の凸部を受け入れて回動可能に係合し得る凹部からなり、上記凸部および凹部は積層された上記コア片の端部を相互に連結するものであって、上記枢軸の軸心は、該枢軸の外周面を形成する円弧の軌跡が上記継鉄部の外周部を構成する上記コア片の外周面の外側にはみ出る位置に設けられており、上記コア片に接している円弧の中心角が１８０度より大きく、３６０度未満であることを特徴とするものである。

この発明によれば、コア片を積層した積層体の端部近傍に積層方向に設けられ積層体の端部を回動可能に連結する枢軸の軸心を、該枢軸の外周面を形成する円弧の軌跡が継鉄部の外周部を構成するコア片の外周面の外側にはみ出る位置になるように設けたことにより、コア片の外周面に切欠きを形成することなく、円軌跡を描いて回転する巻線ヘッドと干渉しない位置まで巻線対象のコア片に隣接する他のコア片を回動できるため、巻線作業性の良さは従来と同じでありながら外周部に切欠きがないために、鉄心内を流れる磁束の磁路を広くでき、回転電機効率の向上を図れるとともに、コア片に形成され枢軸を構成する凸部および凹部が積層されたコア片の端部を相互に連結する機能をも果たすことにより、構成を簡潔にすることができる、という従来にない顕著な効果が得られる。

実施の形態１．
図１〜図４は本発明の実施の形態１に係る回転電機の鉄心を説明するもので、図１は斜視図、図２は図１に示された連結部を拡大して示す要部斜視図、図３は図１に示された連結部を拡大して示す要部平面図、図４は隣接するコア部材を枢軸の周りに回動させて開いたときの要部平面図である。なお、各図を通じて同一符号は同一または相当部分を示すものとする。図において、環状の鉄心１は継鉄部を構成する外周部１ａにおいて円周方向に複数（この例では８個）に分割して形成された所定数のコア片２の積層体１１、１２、１３、・・・、１８からなる。周方向に隣接する積層体１１と１２、積層体１２と１３、・・・、積層体１７と１８は、各隣接部分に設けられた枢軸３のまわりに回動可能に連結されており、矢印で示す当接部Ａで外側方向に開くことができるように構成されている。

各コア片２は、何れも円弧状の外周面１ｂが形成された継鉄部を構成する外周部１ａと、この外周部１ａから径方向内側に突出された磁極ティース４とを有する略Ｔ字状に形成された板状の磁性材料からなり、積層体１２〜１７を構成するコア片２は、隣接するコア片２を相互に連結すると共に回動可能とするための上記枢軸３を構成する凹凸３１（図２）が、一端部側（図１の上から見たときに、時計方向の始端部側）の外周部に設けられた第１のコア片２１と、他端部側（同じく、時計方向の終端部側）の外周部に設けられた第２のコア片２２とからなる。第１及び第２のコア片２１、２２の平面部には、積層時に平面方向に位置決めすると共に積層方向に互いに係合させるための凹凸（表面が凸のときその裏面が凹）からなる方形状の係合突起５が所定の３箇所にそれぞれ設けられている。なお、積層体１１、１８を構成するコア片２は当接部Ａ側の端部形状が、相互に当接したときに互いに密着し得る曲面状に形成されている他は他のコア片と略同様であるので詳細な説明は省略する。

上記第１のコア片２１の円周方向の一端面２１ａは略弓形状に突出形成され、周方向の他端面２１ｂは略同一の弓形状に凹んだ形状に形成されている。同様に上記第２のコア片２２の周方向の一端面２２ａは図２に説明用の破線で示すように、弓形状に凹んだ形状に形成され、周方向の他端面２２ｂは略同一の弓形状に突出形成され、第１のコア片２１と第２のコア片２２とは線対称的に形成されている。そして、積層方向には第１のコア片２１と第２のコア片２２が交互に配設され、円周方向には第１のコア片２１に対しては第１のコア片２１が、第２のコア片２２に対しては第２のコア片２２が隣接するようにそれぞれ配設されている。

そして、本発明の特徴部分である枢軸３は、この実施の形態１では第１及び第２のコア片２１、２２にそれぞれ形成された凹凸３１からなり、凹凸３１は表面側に形成された凸部３１ａと、この凸部３１ａの背面側に形成され、積層方向に隣接するコア片の凸部３１ａを受け入れて回動可能に係合し得る凹部３１ｂによって構成されており、しかもその軸心Ｏが、該枢軸３の外周面を形成する円弧３ａの軌跡が上記第１及び第２のコア片２１、２２の外周面１ｂの外側にはみ出る状態の位置に設けられている。即ち、枢軸３を構成する凹凸３１は、円弧部分の中心角θが、図３に示すように、
１８０°＜θ＜３６０°
を満たすように形成されており、平面または断面形状が大凡Ｄ字形状に形成されている。なお、積層方向最上部の第１のコア片２１の枢軸は、凸部３１ａが出っ張ると積層方向の寸法が大きくなるのと、ボビン装着の邪魔になるという実用上の理由から、図２に示すように、凹凸３１に変えて円弧状の切欠きからなる穴とした場合を例示している。

次に上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。まず、第１及び第２のコア片２１、２２を積層するには、第１のコア片２１と第２のコア片２２とを双方の凹凸３１部分で連結する。例えば図２の連結部分で順次上方に積層する場合について説明すれば、第２のコア片２２を下側に、第１のコア片２１を上側にして、第２のコア片２２の凸部３１ａが第１のコア片２１の凹部３１ｂに嵌合するように係合させて連結する。次に第２のコア片２２の上面に別の第１のコア片２１を載せ、互いの係合突起５を合致させて位置決めを行ない相互に圧着させることで積層方向に係合させる。同様にして、周方向及び積層方向に第１及び第２のコア片２１、２２を順次連結、積層し、両端部分に位置する積層体１１、１８（図１）については、コア片の端部に凹凸３１部分を持たない図示省略しているコア片を用いることで、積層体１１〜１８が帯状に連結され、図１に示す環状に曲げ得る鉄心１が得られる。

上記のように構成された鉄心１は、枢軸３の軸心Ｏが、該枢軸３の外周面を形成する円弧３ａの軌跡が第１及び第２のコア片２１、２２の外周面１ｂの外側にはみ出る位置に設けられ、枢軸３の円弧部分の中心角θが１８０°＜θ＜３６０°を満たす略Ｄ字形状に形成されているため、隣接する積層体を枢軸３のまわりに回動させて外側に開いたときに、磁極ティース４に直交する外周部１ａの底面２ａの延長線である図４の２点鎖線Ｂで示す位置を超えるまで回動させても、隣接する積層体１２の角部Ｃが当該積層体１３の外周面１ｂに干渉することがない。このため、円軌跡を描いて回転する巻線ヘッド（図示せず）によって各積層体の磁極ティース４に順次巻線を施していく際に、上記磁極ティース４のまわりに円軌跡を描いて回転する巻線ヘッドと隣接する積層体１２、及び図示していない積層体１４が干渉せずに容易に巻線を施すことができる。また、枢軸３は鉄心１の外周面１ｂからはみ出る位置に設けられているが、隣接するコア片に接している円弧の中心角θは１８０°＜θ＜３６０°を満たす略Ｄ字形状に形成されているため、隣接する積層体が鉄心の半径方向に外れない。

上記のように、実施の形態１によれば、枢軸３の軸心Ｏを、枢軸３の外周面を形成する円弧３ａの軌跡が第１及び第２のコア片２１、２２の外周面１ｂの外側にはみ出る位置に設けたことにより、第１及び第２のコア片２１、２２の外周面１ｂ部分に切欠きを設けなくても、底面２ａの延長線である図４の２点鎖線Ｂで示す位置を超えるまで隣接する積層体を回動することができる。このため、鉄心１内を流れる磁束の磁路を広くでき、回転電機効率の向上につながるという従来にない顕著な効果が得られる。更に、このような構成によれば組立も簡単であり、しかも連結手段を構成している枢軸３の円弧部の中心角θが、１８０°＜θ＜３６０°を満たすように形成されているため、連結部が外れ難く、コア片がばらばらになり難いという効果も得られる。また、枢軸３を第１及び第２のコア片２１、２２に設けた凹凸３１によって構成しているので、コア片２以外の部品を使うことなく連結手段を構成できる。

実施の形態２．
図５、図６は本発明の実施の形態２による回転電機の鉄心を説明するもので、図５は連結部を拡大して示す要部斜視図、図６は図５に示された連結部を示す要部平面図である。この実施の形態２の鉄心１Ａは、枢軸３Ａとして、コア片２Ａの積層方向に貫通された断面略Ｄ字形の棒状部材を用い、コア片２Ａとして、上記実施の形態１の凹凸３１と平面形状が同様に略Ｄ字形である円弧状の切欠きからなる穴３２を実施の形態１と同様の位置に設けた他は実施の形態１と同様の第１のコア片２１Ａ、及び第２のコア片２２Ａを用いたものである。上記穴３２の中心角θ１及び棒状の枢軸３Ａの円弧部の中心角θ２は、
１８０°＜θ１＜３６０°、
１８０°＜θ２＜３６０°、
を満たすように形成されている。なお、図示の例では枢軸３Ａの断面形状と穴３２の平面形状は略同一であり、θ１＝θ２に形成されている。また、枢軸３Ａは抜け落ち防止のために積層後、両端がかしめられている。その他の構成及び組立方法は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態２によれば、棒状の枢軸３Ａを介して連結部を回動させ、環状にして鉄心１Ａを構成するため、回動が更にスムーズで容易になり、組立精度を向上させることができるといった効果が得られる。また、棒状の枢軸３Ａが必要になるものの、コア片２Ａの表面に実施の形態１のような凹凸３１を形成する必要がないため、コア片２Ａの加工が容易となる他、第１のコア片２１Ａを裏返しにしたものが第２のコア片２２Ａと同一形状になるため、鉄心１Ａを構成するコア片２Ａの種類が削減できるという効果も得られる。その他、鉄心１Ａ内を流れる磁束の磁路を広くでき、連結部が外れにくいなど、実施の形態１と同様の効果が得られることはいうまでもない。
なお、棒状の枢軸３Ａは断面Ｄ字形状としたが、得られる鉄心１Ａの外周面に凹凸があっても差し支えない場合には、枢軸３Ａの断面形状を一般的な円形とし、枢軸３Ａの一部が鉄心１Ａの外周面から突出するようにしても良い。その場合には枢軸３ＡをＤ字形状に加工する必要がなくなるので、製造コストを下げることができる。

実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３に係る回転電機の鉄心を示す斜視図である。この実施の形態３では、実施の形態１、２と同様の磁極ティース４を有する所定数のコア片２（２Ａ）が実施の形態１、２と同様の枢軸３（３Ａ）を介して周方向に３つ連結された円弧状の鉄心１Ｂとして構成されている。なお、鉄心１Ｂの周方向の端面１ｃ、１ｄは当接させたときに互いに密着し得る曲面状であり、同様の鉄心１Ｂを周方向に複数連結することで、環状に構成することができる。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
上記のように構成された実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られる他、鉄心１Ｂが円弧状に形成されているため、元々環状に構成された鉄心に比べてコンパクトで軽量となり、取り扱い性等、作業性が良いという効果が得られる。

なお、上記実施の形態の説明では、コア片２（または２Ａ）として外周部１ａの一端部側に枢軸３（または枢軸３Ａ用の穴３２）を有する第１のコア片２１（または２１Ａ）と、外周部の他端部側に枢軸３（または枢軸３Ａ用の穴３２）を有する第２のコア片２２（または２２Ａ）を用いて構成したものを例示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、外周部の両端部に枢軸（または枢軸用の穴）を有するコア片と、両端部の何れの側にも枢軸（または枢軸用の穴）をもたない長さを短くしたコア片（何れも図示省略）とを組み合わせて構成しても差し支えない。また、コア片を１枚ずつ交互に積層したが、複数枚毎に積層するようにしても差し支えない。その他、例えば磁極ティース４の数、係合突起５の形状や位置・個数、コア片の周方向の端面形状、当接部Ａの端面形状などは、何れもこの発明の範囲内で適宜変更し得るものであることはいうまでもない。

本発明の実施の形態１に係る回転電機の鉄心を示す斜視図。図１に示された連結部を拡大して示す要部斜視図。図１に示された連結部を拡大して示す要部平面図。隣接するコア部材を枢軸の周りに回動させて開いたときの要部平面図。本発明の実施の形態２による回転電機の鉄心の連結部を拡大して示す要部斜視図。図５に示された連結部を示す要部平面図。本発明の実施の形態３に係る回転電機の鉄心を示す斜視図。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ鉄心、１ａ外周部、１ｂ外周面、１１、１２、１３、・・・、１８積層体、２コア片、２ａ底面、２１、２１Ａ第１のコア片、２１ａ一端面、２１ｂ他端面、２２、２２Ａ第２のコア片、２２ａ一端面、２２ｂ他端面、３、３Ａ枢軸、３ａ円弧、３１凹凸、３１ａ凸部、３１ｂ凹部、３２穴、４磁極ティース、５係合突起、Ａ当接部、Ｃ角部、Ｏ軸心、 θ 中心角。

Claims

継鉄部を構成する外周部において円周方向に複数に分割して形成され該外周部から径方向内側に磁極ティースが突出されたコア片を積層してそれぞれ構成される複数の積層体相互が、上記外周部における円周方向の端部近傍に積層方向に設けられた枢軸のまわりに回動可能に連結され、巻線時に上記枢軸のまわりに回動させることで外側に開き得ると共に、略環状または円弧状に形成し得る回転電機の鉄心において、互いに連結される上記積層体の端部では上記積層体の一方を構成する上記コア片の端部が上記積層体の他方を構成する上記コア片の端部と交互に積層されるものであり、上記枢軸は、上記コア片の表面に形成された凸部と、この凸部の背面側に形成され、積層方向に隣接するコア片の凸部を受け入れて回動可能に係合し得る凹部からなり、上記凸部および凹部は積層された上記コア片の端部を相互に連結するものであって、上記枢軸の軸心は、該枢軸の外周面を形成する円弧の軌跡が上記継鉄部の外周部を構成する上記コア片の外周面の外側にはみ出る位置に設けられており、上記コア片に接している円弧の中心角が１８０度より大きく、３６０度未満であることを特徴とする回転電機の鉄心。
上記枢軸は、上記コア片の外周面の外側にはみ出した部分が切除された、断面大凡Ｄ字形状に形成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鉄心。
上記コア片は、周方向の一端面が弓形状に突出形成され、周方向の他端面が略同一の弓形状に凹んだ形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機の鉄心。