JP5240074B2 - 回転電機の固定子鉄心 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の固定子鉄心に関し、特に、ヘリカル積層コアに適用して好適である。

〔従来の技術〕
従来から、回転電機用の固定子鉄心として、鋼板をリング状に打ち抜き、多数枚を積層して円筒状に形成する積層コアに代わって、磁極ティース形状をプレス成形した帯状のコアシートを螺旋状（ヘリカル）に巻取りしつつ円筒状に多数枚を積層してなるヘリカル積層コアが、歩留り良好との理由から採用されている。

ヘリカル積層コア（以下、積層コア、または単にコアと呼ぶ）は、コアシートの反ティース側の背帯部のシート外周部の板厚方向を圧延ロール等によって薄くしつつ、シート外周部の巻取り周長を長くすることによってヘリカルに巻取るもの（以下、外周巻取式と呼ぶ）がある。また、コアシートのティース側の背帯部のシート内周部の板厚方向に三角形状の山型の折り曲げになるギャザーを設けてシート内周部の巻取り周長（ピッチ）を短くすることによって巻取るもの（以下、ギャザー式と呼ぶ）がある（例えば、特許文献１参照）。さらに、帯状のコアシートの幅方向片側を波状に変形して、１つの波状に膨張した部位の波高さを板厚まで押しつぶし、巻取り周長を長くして巻取るもの（以下、押しつぶし式と呼ぶ）もある（例えば、特許文献２参照）。

〔従来技術の不具合〕
ところで、近年、回転電機の高出力化、高効率化のニーズの高まりに伴い、低鉄損コアのニーズが高い。また、固定子鉄心の体格の大型化とともに渦電流による鉄損の低減を目的として鋼板薄板化が進められている。体格の大型化に伴い積層コアの背帯部が幅広化した場合、圧延ロール等による外周巻取式では、背帯部の内周側に比べ外周側のコアシート材の伸び方向への塑性変形がより増大する傾向となる。薄板化されたコアシートでは必要な材料流れが不足して、所定の曲率に巻取れないか、割れが生じる場合がある。

また、ギャザー式では、コアシートの背帯部にある折曲部の積層方向に沿った厚みは、積層方向に対し折曲部が傾斜しているので、折曲部以外の積層方向に垂直に配列されたコアシート積層厚みに比べ厚くなり、その結果、折曲部における積層方向に沿った隙間が発生し、この隙間の影響により、特に片側に自由端をもつティース部の剛性が低下して磁気音が増大する懸念がある。

特開２００５−２６９６９１号公報 特開昭５３−１００４０６号公報

コアシートの背帯部が幅広化して、かつ薄板化してヘリカル積層コアの製造が難しい条件下であっても、薄板化することにより折り曲げが容易となることから、ティース側にも折り曲げのギャザーを付設することで大幅な背帯部内外周側の周長差を設けてヘリカルに巻取り易くするとともに、折り曲げ形状によるティース部周方向のティース幅（断面積）を大きくして磁気抵抗を下げ、かつ片側に自由端をもつティース部の剛性をアップして変形がしにくくし、さらに積層方向間にティース部が互いに隙間を生じることなく積層して、磁気音が低減できる固定子鉄心を提供することが重要な課題となる。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コアシートの背帯部が幅広化して、かつ薄板化してヘリカル積層コアの製造が難しい条件下であっても、ヘリカル積層が容易であり、ティース幅を大きくして磁気抵抗を下げ、かつ剛性をアップして積層時にティース部等の隙間の発生をなくし、磁気音が低減できる固定子鉄心を低コストに提供することを目的とする。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の手段によれば、磁極を形成するティース部とティース部同士を等ピッチに連結する背帯部とがプレス成形された帯状のコアシートを、螺旋状に巻取り円筒状に積層して、コアシートの内周側のティース部間にスロット部を形成してなるヘリカル積層コアにあって、コアシートの内周側に配列されたスロット部において径方向に沿った向きに外径側を区画するスロット内奥部に、背帯部がコア径方向に沿って山型に折り曲げられた背帯折曲部が少なくとも１つ形成されており、背帯折曲部は、スロット部において背帯部との境界に隣接したスロット内奥部における幅が積層コアの所定のスロット幅となるとともに、背帯部の反スロット側外周部における長手方向の１スロットピッチ当りの長さが積層コアのコア外周部における１スロットピッチ当りの長さとなるように積層コアのコア径方向に沿って背帯部の内周側から外周側に向かうにつれて山型の折り曲げが小さくなるように形成され、かつ、ティース部においてもティース部並びに背帯部がコア径方向に沿って山型に折り曲げられたティース折曲部が形成され、このティース折曲部は、背帯折曲部と同一の曲げ角度で形成されるもので、ティース部のみを折り曲げた折曲部と背帯部に形成された折曲部との二つの折曲部からなり、当該両折曲部が連続して一直線状に形成されており、しかも、ティース部のみを折り曲げた折曲部がティース部と同じ幅を有しており、さらに、ティース折曲部は、ティース部の幅と背帯部のスロット側内周部におけるティース部間ピッチ並びにスロット部間ピッチが積層コアの所定の寸法値となるとともに、背帯部の反スロット側外周部における長手方向の１スロットピッチ当りの長さが積層コアのコア外周部における１スロットピッチ当りの長さとなるように背帯部の外周側に向かうにつれて山型の折り曲げが小さくなるように形成されることを特徴としている。

これにより、スロット内奥部の背帯折曲部とティース折曲部との２式の折り曲げギャザーによる大幅な巻取りの周長差を得ることが可能となるので、背帯部の幅広化と、コアシートが薄板化するというヘリカル積層コアの製造困難条件下であっても、ヘリカル積層コアの巻取りが容易に、かつ高精度に製造することができる。

また、ティース部において、従来と同一のコア周方向幅寸法であっても折り曲げ形状となすことによってティース部周方向の断面積が拡大でき、磁気抵抗を低下させることが可能となり、さらに高効率な積層コアが得られ易い。また、ティース折曲部の折り曲げ角度は、背帯折曲部と同じとしたので、ティース部の軸方向高さは背帯部より突出することなく略同一に収まる。従って、積層方向にみた積層コア両端面における山部または谷部と回転子とのギャップが広くならないので透磁率を周方向断面積と併せ高められる設計的自由度を増すことが可能となる。さらに、ティース部の折り曲げによりティース部の曲げ剛性が高くなるとともに、このティース部の積層により積層コアの剛性も高くなって振動および騒音の増大を抑制することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の手段によれば、ヘリカル積層コアの互いに対向する各背帯部並びに各ティース部において、各背帯折曲部および各ティース折曲部は、それぞれ互いに接触して積層することを特徴としている。

これにより、コアシートが長手方向で厚み一定の場合、互いに密接して積層されるので、ティース折曲部の互いの積層コア間にも隙間が生じることなく、コア剛性が格段にアップして、振動、騒音の増大を大幅に抑制できるとともに、隙間による磁気抵抗の減少が可能となって、高効率な積層コアが得られる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の手段によれば、ヘリカル積層コアの背帯部の任意の半径以上の外周領域となる背帯周縁部であって、背帯周縁部は各折曲部がなく平坦状であることを特徴としている。

これにより、折り曲げにより積層コアを巻取るギャザー式と周方向引張り塑性変形により巻取り周長を長くして積層コアを巻取る従来外周巻取式とのいいとこ取りが可能となって、背帯部がさらに幅広化した回転電機の固定子鉄心にも対応が可能となり、しかも、ギャザー式の折り曲げの程度を最小限に抑えて構成することが可能となる。また、周方向に平坦状に延在できるので、折り曲げ形状に比べ、磁気反力のような周方向伸縮作用力に対して耐力が増加でき、よって、磁気音低減効果を奏することができる。また、軸方向に平面状に密接して積層されるので、軸方向の締結固定に際して十分な保持力が維持でき、また、簡単、かつ低コストに製造が可能となる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の手段によれば、ヘリカル積層コアの背帯部の背帯周縁部は、ヘリカル積層コアの軸方向に垂直な平面に対して径方向に向って傾斜して延在する背帯傾斜部を形成していることを特徴としている。
これにより、背帯傾斜部を傾斜させることで背帯周縁部の周長がより短くでき、背帯部の幅広な積層コアであっても外周引張り塑性変形による板厚減少量を小さくでき材料割れを防止できる。

〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の手段によれば、ヘリカル積層コアの互いに対向する各背帯部において、各背帯傾斜部は、互いに接触して積層されていることを特徴としている。
これにより、軸方向に平面状に密接して積層されるので、軸方向の締結固定に際して、十分な保持力が維持できる。

〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の手段によれば、磁極を形成するティース部とティース部同士を等ピッチに連結する背帯部とがプレス成形された帯状のコアシートを、螺旋状に巻取り円筒状に積層して、コアシートの内周側のティース部間にスロット部を形成してなるヘリカル積層コアにあって、コアシートの内周側に配列されたティース部において、ティース部並びに背帯部がコア径方向に沿って山型に折り曲げられたティース折曲部が形成され、このティース折曲部は、ティース部のみを折り曲げた折曲部と背帯部に形成された折曲部との二つの折曲部からなり、当該両折曲部が連続して一直線状に形成されており、しかも、ティース部のみを折り曲げた折曲部がティース部と同じ幅を有しており、さらに、ティース折曲部は、ティース部の幅と背帯部のスロット側内周部におけるティース部間ピッチ並びにスロット部間ピッチが積層コアの所定の寸法値となるとともに、背帯部の反スロット側外周部における長手方向の１スロットピッチ当りの長さが積層コアのコア外周部における１スロットピッチ当りの長さとなるように背帯部の外周側に向かうにつれて山型の折り曲げが小さくなるように形成されることを特徴としている。

これにより、ティース部におけるティース折曲部の１式のみによって、必要にして十分な巻取りが可能となり、所定の曲率を有するヘリカル積層コアが、簡単、かつ低コストに製造できる。また、ティース部においても折り曲げ形状となすことによってティース部周方向の断面積がさらに増大でき、磁気抵抗を大幅に低下させることが可能となり、より高効率な積層コアが得られ易い。さらに、ティース部の折り曲げによりティース部の曲げ剛性が高くなるとともに、このティース部の積層により積層コアの剛性も高くなって振動および騒音の増大を抑制することができる。

固定子鉄心を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である（実施例１）。 固定子鉄心の製造手順の一部を示し、（ａ）はプレス成形されたコアシートの部分平面図と側面断面図であり、（ｂ）はスロット内奥部ギャザーを示す部分平面図と側面断面図であり、（ｃ）はティース部ギャザーを示す部分平面図と側面断面図であり、（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。（実施例１）。 図１のＤ部の拡大詳細斜視図であり、（ａ）はティース部ギャザーとスロット内奥部ギャザーを示し（実施例１）、（ｂ）はティース部ギャザーとスロット内奥部ギャザーを示し（実施例１の他の変形例）、（ｃ）はティース部ギャザーのみを示す（実施例１の変形例１）。 固定子鉄心を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である（実施例２）。 図４のＥ部の拡大詳細斜視図であり、（ａ）はティース部ギャザーとスロット内奥部ギャザーおよび背帯傾斜部を示し（実施例２）、（ｂ）はティース部ギャザーと背帯傾斜部を示す（実施例２の変形例２）。

この発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。

〔実施例１の構成〕
図１〜３は、本発明になる実施例１を示したもので、図１は本発明の固定子鉄心の全体構成を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図２は固定子鉄心の製造手順の一部を示したもので、（ａ）はプレス成形されたコアシートの部分平面図と側面断面図であり、（ｂ）はスロット内奥部ギャザーを示す部分平面図と側面断面図であり、（ｃ）はティース部ギャザーを示す部分平面図と側面断面図であり、（ｄ）はティース基端部でのＢ−Ｂ断面図である。図３は固定子鉄心のＤ部のギャザー構造を示す拡大詳細斜視図であり、（ａ）はティース部ギャザーとスロット内奥部ギャザーの２式のギャザー構造の、共に背帯部の全幅に至るまでギャザーが形成された場合を示し、（ｂ）はティース部ギャザーとスロット内奥部ギャザーの２式のギャザー構造の、共に背帯部の全幅を越えてギャザーが形成された場合を示し、（ｃ）はティース部ギャザーのみ１式のギャザー構造を示す。

固定子鉄心３は、図１に示すように、磁極となる複数のティース部４と各ティース部４を等ピッチに連結保持する背帯部５がプレス成形された帯状のコアシート７を螺旋状（ヘリカル）に巻取りしつつ円筒状に多数枚を積層したヘリカル積層コア６からなるものである。そして、そのヘリカル積層コア６の内周部には複数のスロット１２を構成し、各スロット１２内に図示しない導体巻線を挿着することで固定子となし、固定子は図示しないフレーム間に締結固定され、内部に界磁として働く図示しない回転子（ロータ）を収容して、例えば、車両用交流発電機等の回転電機を構成する。

ヘリカル積層コア（以下、積層コア、または単にコアと呼ぶ）６からなる固定子鉄心３の製造方法は、通常、４つの加工工程が採用される。まず、最初の工程として、図２（ａ）に示すように、帯状のコアシート７に磁極となるティース部４をプレス成形しつつ背帯部５を形成するプレス工程と、次に、ティース部４が成形された帯状のコアシート７をヘリカルに巻取りし易いように、帯状のコアシート７の背帯部５の反ティース側の周長を長くするか、あるいはティース側の周長を短くして円筒状に多数枚を積層する巻取り工程と、次に、図示しないが、この積層コア６の多数枚のそれぞれを径方向ならびに周方向に揃えてずれを許容範囲に微調整して整列させ、ずれが促進しないようにコア外周部を溶接にて固定する溶接工程と、そして、さらにコア外径の真円度、ならびにコア内径に対する同心度など所定の形状を保持するためのしごき成形による仕上げ工程とからなる。

このような一連の工程によって良好な固定子鉄心３が製造される。また、この製造方法は、歩留りと生産性が高く、コストダウンが図れるものである。なお、本実施例では、固定子鉄心３との呼称は、最終工程の仕上げ工程で所定の形状に仕上げられた完成品を指して呼び、途中の巻取り工程での半加工状態のものはその形態から積層コア６と呼ぶものである。よって、固定子鉄心３と積層コア６とは実体は同じものであるが、完成品か半加工品かの違いを単に呼び分けるものである。なお、加工または組付け精度の向上により、溶接工程や仕上げ工程が不要となる場合には、積層コア６がそのまま固定子鉄心３となるものであり、溶接工程や仕上げ工程は必要に応じて適用される工程である。

本実施例では、上記した第２の巻取り工程において、ヘリカルに巻取る際に、スロット位置に折り曲げになるギャザーとティース位置にも折り曲げになるギャザーとの２式のギャザーを設けて背帯部５の内周側での巻取り周長（ピッチ長さ）を短くして巻取り易くすることを特徴とするものである。以下、図２に従って詳細に説明する。なお、以下の説明は、このスロット位置のギャザーとティース位置のギャザーとの２式のギャザーの構成を分かり易くするために、便宜的に２つのギャザーを独立に加工する手順に分けて説明するが、実際の作業は、一度に、かつ同時に加工するのが好ましい。従って、加工途中のギャザーの曲げ形状は、必ずしも以下に図示するような形状となるとは限らない場合もある。

図２（ａ）に示すように、コアシート７は、複数のティース部４と背帯部５とから構成される。各ティース部４はその自由端となるティース先端部４ａが先細りされた所定のティース形状を有して、予め、折り曲げられてヘリカルに積層される前の展開長さを有するようにティース幅とティース部間ピッチが広く、しかもティース先端部４ａ側に広がった幅広のスロット部１２を形成してプレス成形されている。

そして、各ティース部４はティース基端部４ｂにて背帯部５のシート内周部５ａに連結され、各ティース基端部４ｂとの間に背帯部５との境界となるシート内周部５ａに隣接したスロット内奥部１２ａが構成され、スロット内奥部１２ａは背帯部５の内周側でスロット部１２のコア径方向に沿った向きに外径側を区画する部分である。
また、背帯部５のシート内周部５ａの反スロット側はシート外周部５ｂを構成し、コアシート７がヘリカルに巻取られて円筒状に積層されたとき、積層コア６のコア外周部となるものである。

そして、図示しない折り曲げ装置によって、図２（ｂ）に示すように、まず、背帯部５のスロット内奥部１２ａ側が三角形状の山型に折り曲げられ背帯折曲部（以下、スロット内奥部ギャザー、または単にギャザーと呼ぶ）８が形成される。三角形状の山型はスロット内奥部１２ａ側で最も大きく、シート外周部５ｂ側に向うにつれ一様に小さくなり、背帯部５の幅方向の外周端となるシート外周部５ｂまで形成されて終了する。これにより、背帯部５のシート外周部５ｂとシート内周部５ａとに所定の周長差を形成するようにしている。

なお、ここで、シート外周部５ｂ側に向うにつれ一様に小さくなる三角形状の山型の折り曲げの終了位置は、背帯部５の全幅に至るシート外周部５ｂであっても、または全幅を越えてのち終了してもよく、巻取りの曲率に対し、シート外周部５ｂとシート内周部５ａとの必要な周長差に応じて適用されるものである（図３（ｂ）参照）。また、ギャザー８の付設個数は、１個に限ることなく、必要に応じて２個以上であってもよく、２個以上の場合には周長差をより大きくすることが可能となるが、逆に、１個の場合と同じ巻取りの周長差で済むのであれば、それぞれの折り曲げ高さは、低く設定することが可能となり、それぞれのコアシート基準からの突出量を小さくすることができる。

これらにより、展開幅を有した幅広のスロット部１２は、スロット内奥部ギャザー８によって積層コア６の所定のスロット幅を形成するとともに（厳密にいえば、所定のスロット幅が形成されるのは、次のティース部４の折り曲げ後となる）、背帯部５のスロット内奥部１２ａ側の周長（ピッチ長さ）がシート外周部５ｂ側の周長（ピッチ長さ）より短くなって、ヘリカルの巻取りが容易にできるようになる。

そして、次に、各ティース部４を山型に折り曲げることができる折り曲げ装置によって、図２（ｃ）に示すように、ティース部４と背帯部５が三角形状の山型に折り曲げられティース折曲部（以下、ティース部ギャザー、または単にギャザーと呼ぶ）１０が形成される。ティース部ギャザー１０は、ティース部４のみを山型に折り曲げた折曲部（以下、単にギャザーと呼ぶ）１１と、このギャザー１１が背帯部５に延在して背帯部５が山型に折り曲げられた折曲部（以下、単にギャザーと呼ぶ）９とが一直線状に連続して１式のギャザーを形成したものである。

ギャザー１１は、ティース部４の幅中心の山型の折り曲げにより形成され、ティース先端部４ａからティース基端部４ｂに向って一様に折り曲げられ、折り曲げ山部（頂部）が略水平（コア軸方向に垂直）に延在するように構成されている。

また、ギャザー９は、ギャザー１１が連続してティース基端部４ｂからシート外周部５ｂのコア径方向に沿うように、上記したギャザー８と同様に、三角形状の山型に折り曲げられており、背帯部５のシート内周部５ａに位置するティース基端部４ｂ側で最も大きく、シート外周部５ｂ側に向うにつれ一様に小さくなり、背帯部５の幅方向の外周端となるシート外周部５ｂまで形成されて終了している。

なお、ティース部ギャザー１０は、背帯部５の幅方向の外周端となるシート外周部５ｂまで形成されることに限ることなく、ギャザー９の三角形状の山型の折り曲げの終了位置は、背帯部５の全幅を越えてのち終了してもよく、即ち、三角形状の山型折り曲げの山高さが最外周においても零にならないよう折り曲げを形成してもよく、シート外周部５ｂとシート内周部５ａとの所定の周長差に応じて、適時、適用されるものである（図３（ｂ）参照）。

これにより、予め展開長さを有したティース幅とティース部間ピッチは積層コア６の所定のティース幅とティース部間ピッチ並びにスロット部間ピッチを形成するとともに、背帯部５のシート内周部５ａの周長（ピッチ長さ）がシート外周部５ｂの周長（ピッチ長さ）よりさらに短くすることができ、より曲率の大きいヘリカルの巻取りが容易にできるようになる。このとき、ヘリカルの巻取りは各ティース部４毎にティース部ギャザー１０を形成したため、シート外周部５ｂが多角形を構成し、ヘリカルに巻取られた積層コア６も多角形筒状を構成する。

ここで、コア径方向の任意の半径位置におけるギャザー８とギャザー９との山型折り曲げの曲げ角度は、図２（ｄ）に示すように、同一となるよう形成している。これは、一方が大きく他方が小さくなるようにすることもできるが、両方の折り曲げ高さが略同等となることで、互いが積層コア６を巻取るのに必要な任意の半径位置におけるシート外周部５ｂの周長（ピッチ長さ）とシート内周部５ａの周長（ピッチ長さ）との周長差の半分ずつを受け持つこととなり、結果、折り曲げ高さとなるコアシート基準からの突出量を最小とするものであり、このことは積層コア６の全長を短く、コンパクト化するのに有効となる。

そして、図３（ａ）に示すように、所定の枚数巻取られて円筒状に積層された積層コア６が形成される。積層された積層コア６は、必要に応じ最終的にコア外径をしごき成形によって所定の形状に仕上げられる。しごき成形に際しては、背帯部５は、折り曲げにより各ギャザー８、９が形成されるため、従来外周巻取式とは異なって、板厚の減少はなく、従って、互いに密接し、各背帯部５の剛性がアップして、シート間隙間の発生のない高精度な積層コア６もしくは固定子鉄心３が製造できる。

〔実施例１の効果〕
本実施例では、背帯部５の内周側のスロット内奥部１２ａに、スロット内奥部１２ａにおける幅が積層コア６の所定のスロット幅となるとともに、反スロット側外周部におけるピッチ長さが積層コア６のコア外周部のピッチ長さとなるようにコア径方向に沿って山型の折り曲げが小さくなるように形成され、かつ、ティース部４においても、ティース部ギャザー１０がスロット内奥部ギャザー８と同一の曲げ角度で折り曲げられ、ティース幅と背帯部５の内周部におけるティース部間ピッチ並びにスロット部間ピッチが積層コア６の所定の寸法値になるとともに、反スロット側外周部におけるピッチ長さが積層コアのコア外周部のピッチ長さとなるように外周側に向かうにつれて山型の折り曲げが小さくなるように形成され、さらに、積層コアの対向する各背帯部並びに各ティース部において、それぞれ互いに接触して積層するようにしている。

これにより、背帯部５の幅広化と、コアシート７が薄板化するというヘリカル積層コア６の製造困難条件下であっても、単に折り曲げるのみのスロット内奥部ギャザー８およびティース部ギャザー１０を設けることで、大幅な巻取り周長差であっても簡単に構成でき、ヘリカル積層コア６の巻取りが容易に、かつ高精度に製造することができる。

また、背帯部５を単に折り曲げてギャザーとなしているので、背帯部５は剛性がアップするとともに非折曲部は平面状に延在し、しかも板厚変化が生じないので、軸方向に平面状に密接して積層されて、シート間隙間の発生のない高精度な積層コア６が可能となり、積層コア６の軸方向の締結固定に際して、十分な保持力が維持できる。

また、ティース部４において、折り曲げ形状となすことによってティース部周方向の断面積が拡大でき、磁気抵抗を低下させることが可能となり、さらに高効率な積層コア６が得られ易い。また、ティース部ギャザー１０の折り曲げ角度は、スロット内奥部ギャザー８と同一としたので、ティース部４の軸方向高さは背帯部５より突出することなく略同一に収まる。従って、ロータとのギャップが広くならないので透磁率を周方向断面積と併せ高められる設計的自由度を増すことが可能となる。そして、密接した積層が可能となるので、積層コア６の剛性が高くなって振動および騒音の増大を抑制することができる。

〔変形例１〕
実施例１では、スロット内奥部ギャザー８と、さらにティース部４のティース部ギャザー１０を加えた２式のギャザー構造タイプであって、スロット内奥部ギャザー８とティース部ギャザー１０の折り曲げ角度を略同一としたものであった。

本変形例は、これに限ることなく、一方が大きく他方が小さいギャザー構成を適用したものであり、例えば、スロット内奥部ギャザー８を小さくして、ティース部ギャザー１０は大きいままであってもよく、さらに、所定の周長差に対して、ティース部ギャザー１０のみにて十分適用が可能であるならば、スロット内奥部ギャザー８は限りなく小さくすることができ、このとき、スロット内奥部ギャザー８の付設は止めてティース部ギャザー１０のみで構成してもよい（図３（ｃ）参照）。

従って、背帯部５の幅広化やヘリカル巻取りの曲率の大小など対象に対して折り曲げ高さの設定の自由度が向上することとなる。そして、この場合であっても、少なくとも製造工程が簡単となるとともに、ティース部４の剛性アップと面積の増加が図れるので、振動および騒音を抑制して、磁気抵抗を減少した高効率な積層コア６が得られる。

〔実施例２の構成〕
本発明の実施例２を図４、図５に示す。図４は固定子鉄心を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。図５は図４のＥ部のギャザー構造を示す拡大詳細斜視図であり、（ａ）はティース部ギャザーとスロット内奥部ギャザーの２式のギャザー構造と背帯傾斜部を示し、（ｂ）はティース部ギャザーのみ１式のギャザー構造と背帯傾斜部を示す。実施例１と実質的に同一構成部分に同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

実施例１では、コアシート７の背帯部５の内周側のスロット内奥部１２ａに、山型に折り曲げられたスロット内奥部ギャザー８を形成し、スロット内奥部１２ａにおける幅は、積層コア６のスロット幅となるようコア径方向に沿って内周側から外周側に向うにつれて山型の折り曲げが小さくなるように形成し、かつ、ティース部４においてもコア径方向に沿って山型に折り曲げられたティース部ギャザー１０を形成し、ティース部ギャザー１０はスロット内奥部ギャザー８と同一の曲げ角度で山型に折り曲げられて、コアシート７のシート外周部５ｂにおけるピッチ長さが積層コア６のコア外周部におけるピッチ長さになるように形成し、さらに、積層コア６の対向する各背帯部５並びに各ティース部４において、それぞれ互いに接触して積層するようにしたものであった。

本実施例では、図４に示すように、実施例１で適用されたと同様に、背帯部５の内周側のスロット部１２のスロット内奥部１２ａに、山型に折り曲げられた背帯折曲部（以下、スロット内奥部ギャザー、または単にギャザーと呼ぶ）８を形成して、かつ、ティース部４においても径方向に沿って山型に折り曲げられたティース折曲部（以下、ティース部ギャザー、または単にギャザーと呼ぶ）１０を形成して、ティース幅と背帯部５の内周側のティース部間ピッチ並びにスロット部間ピッチが積層コア６の所定の寸法値となるように形成し、シート外周部５ｂにおけるピッチ長さがコア外周部における外周長さになるように山型の折り曲げを背帯部５の任意の半径位置の背帯周縁部まで形成して終了するところのギャザー式と、さらに、この背帯周縁部の周方向引張り塑性変形による巻取り周長を長くして積層コア６を巻取りする従来外周巻取式を併用することで、背帯部５の巻取り周長が所定のヘリカルの巻取り周長となるようにしてヘリカル積層コア６を製造することを特徴としている。

図４に示すように、固定子鉄心３は、磁極となるティース部４と各ティース部４を等ピッチに連結保持する背帯部５がプレス成形された帯状のコアシート７をヘリカルに巻取りしつつ円筒状に多数枚を積層したヘリカル積層コア６からなるものである。

ヘリカル積層コア６は、実施例１で説明したと同様に、図５（ａ）に示すように、背帯部５のスロット内奥部１２ａにスロット内奥部ギャザー８と、ティース部４にティース部ギャザー１０を形成して、スロット内奥部ギャザー８は、実施例１と同様に、スロット内奥部１２ａ側が三角形状の山型に折り曲げられ、スロット内奥部１２ａ側で最も大きく、シート外周部５ｂ側に向かうにつれ一様に小さくなり、背帯部５の任意の半径位置の背帯周縁部まで形成して終了している。これにより、積層コア６の所定のスロット幅を形成する。

また、ティース部ギャザー１０は、ティース部４のみを山型に折り曲げた折曲部（以下、単にギャザーと呼ぶ）１１と、このギャザー１１が背帯部５に延在して背帯部５が山型に折り曲げられた折曲部（以下、単にギャザーと呼ぶ）９とが一直線状に連続して１式のギャザーを形成しており、ギャザー９は、ギャザー１１が連続してティース基端部４ｂからシート外周部５ｂのコア径方向に沿うように、上記したギャザー８と同様に、三角形状の山型に折り曲げられており、背帯部５のシート内周部５ａに位置するティース基端部４ｂ側で最も大きく、シート外周部５ｂ側に向うにつれ一様に小さくなり、背帯部５の任意の半径位置の背帯周縁部まで形成して終了している。これにより、積層コア６の所定のティース幅とティース部間ピッチ並びにスロット部間ピッチを形成する。

スロット内奥部ギャザー８とティース部ギャザー１０は、ともに背帯部５の内周側の巻取りピッチ長さを短くして所定のスロット幅やティース幅およびピッチ長さに形成されて巻取りを容易にしてヘリカルに巻き取られるが、本実施例では、さらに、２式のスロット内奥部ギャザー８およびティース部ギャザー１０を折り曲げる前、または折り曲げと同時に、背帯部５の任意の半径位置の背帯周縁部の板厚を、例えば、圧延ローラ等の塑性変形によって薄くすることで、その分、巻取り周長を長く、平坦状にして、巻取りをより容易にしている。このとき、背帯周縁部の塑性変形を、コア軸方向と垂直な平面に対して径方向に向って一様に傾斜して円錐状に延在する背帯傾斜部５ｃを形成するように加工することにより、最外周が、傾斜したことによる最外周の外周ピッチ径が小さくなり、これにより、板厚減少は少なく、つまり圧下量が少なくて済むようになる。

従って、一定背帯全幅において背帯部５のスロット内奥部１２ａとティース基端部４ｂにそれぞれ形成されたギャザー８、９を背帯部５のシート内周部５ａに適用することで、内周側のピッチ長さを短くすることができるので外周側の背帯傾斜部５ｃの周長を長くする必要性が少なくなり、一方、ギャザー８、９の折り曲げの高さが低くても巻取りが容易となるものである。

このことは、背帯傾斜部５ｃにおける外周板厚減少が少なく、積層方向で各背帯傾斜部５ｃ間の隙間の発生が少なく、積層コア６の剛性を向上させるとともに、ギャザー８、９の内外周における周長差が少なく、山型高さを低くでき、コア端面におけるロータ間ギャップが大きくならず、性能が低下し難いという効果を奏する。つまり、背帯部５が幅広化して巻取りの曲率が大きくなった場合であっても、ギャザー式および従来外周巻取式のいいとこ取りが可能となって、共に高負荷加工することなく低負荷加工で高速な作業スピードが可能となり、生産性が向上するとともに生産コストの低下が可能となる。

また、図５（ａ）に示すように、背帯傾斜部５ｃは、積層コア６の軸方向に垂直な平面に対して径方向に向って一様に傾斜して円錐状に延在する平坦構造となる。従って、積層コア６に磁気反力が作用しても、積層コア６は径方向に外力が作用し、結果周方向に伸縮することとなり、このとき周方向に沿ったギャザー式の折り曲げ形状に比べ、円錐状に延在する平坦構造の方が伸縮に対して剛性を高くすることが可能となる。

また、従来外周巻取式の単独使用に比べれば背帯周縁部の板厚の減少は少なく、また、一様に傾斜して円錐状に延在する構成は、傾斜して円錐状にしないフラット状態の外周ピッチ径より小さくなり、外周側伸び量は小さくて済むため板厚減少は少なくて済む。これにより、積層コア６となしたとき各背帯傾斜部５ｃは完全に密接することはないが隙間を小さくさせることができ、剛性がアップするので、磁気音を低減させることが可能である。

〔変形例２〕
実施例２は、背帯部５の内周側の巻取りピッチ長さを短くして所定のスロット幅並びにスロット部間ピッチおよびティース幅並びにティース部間ピッチとなるよう山型の折り曲げを形成するギャザー式と、さらに、背帯部５の背帯周縁部の巻取り周長が長くなるように、背帯部５の背帯周縁部の板厚を薄くする従来外周巻取式を併用することで、ヘリカルに巻取りし易くしてヘリカル積層コア６を製造することを特徴としたものであった。

本変形例は、これに限ることなく、従来外周巻取式を併用することによる背帯部５の背帯周縁部の巻取り周長を長くし易いことから、背帯部５のシート内周部５ａの巻取り周長を短くするギャザー式の折り曲げ高さの程度を相対的に下げることが可能となり、２式のギャザーの両方の折り曲げ高さを低くするのではなく、一方が大きく他方が小さいギャザー構成となしたものであり、例えば、スロット内奥部ギャザー８を小さくして、ティース部ギャザー１０は大きいままであってもよく、さらに、所定の周長差に対して、ティース部ギャザー１０にて十分適用が可能であるならば、スロット内奥部ギャザー８の付設は止めてティース部ギャザー１０のみ１式で構成してもよい（図５（ｂ）参照）。

従って、背帯部５の幅広化やヘリカル巻取りの曲率の大小など対象に対して折り曲げ高さの設定の自由度が向上することとなる。そして、この場合であっても、少なくとも製造工程が簡単となるとともに、ティース部４の剛性アップと断面積の増加が図れるので、振動および騒音を抑制して、磁気抵抗を減少した高効率な積層コア６が得られる。また、両者のいいとこ取りが可能となって、実施例２と同様な作用効果を奏する。

〔他の実施例〕
上記実施形態では、本発明の回転電機の固定子鉄心を車両用交流発電機の適用した場合について説明したが、これに限ることなく、同様の固定子鉄心を持つ回転電機、例えば、高電圧駆動モータなどに適用してもよく、同様な作用効果を奏する。

３ 固定子鉄心
４ ティース部
５ 背帯部
５ａ シート内周部
５ｂ シート外周部
５ｃ 背帯傾斜部
６ 積層コア（コア、ヘリカル積層コア）
７ コアシート
８ ギャザー（スロット内奥部ギャザー、背帯折曲部）
９ ギャザー（折曲部）
１０ ギャザー（ティース部ギャザー、ティース折曲部）
１１ ギャザー（折曲部）
１２ スロット部
１２ａ スロット内奥部

Claims (6)

1. 磁極を形成するティース部と前記ティース部同士を等ピッチに連結する背帯部とがプレス成形された帯状のコアシートを、螺旋状に巻取り円筒状に積層して、前記コアシートの内周側の前記ティース部間にスロット部を形成してなるヘリカル積層コアにあって、
   前記コアシートの内周側に配列された前記スロット部において径方向に沿った向きに外径側を区画するスロット内奥部に、前記背帯部がコア径方向に沿って山型に折り曲げられた背帯折曲部が少なくとも１つ形成されており、
   前記背帯折曲部は、前記スロット部において前記背帯部との境界に隣接した前記スロット内奥部における幅が前記積層コアの所定のスロット幅となるとともに、
   前記背帯部の反スロット側外周部における長手方向の１スロットピッチ当りの長さが前記積層コアのコア外周部における１スロットピッチ当りの長さとなるように前記積層コアのコア径方向に沿って前記背帯部の内周側から外周側に向かうにつれて山型の折り曲げが小さくなるように形成され、
   かつ、前記ティース部においても前記ティース部並びに前記背帯部がコア径方向に沿って連続して山型に折り曲げられたティース折曲部が形成され、
   前記ティース折曲部は、前記背帯折曲部における曲げ角度と同一の曲げ角度で折り曲げられるもので、前記ティース部のみを折り曲げた折曲部と前記背帯部に形成された折曲部との二つの折曲部からなり、当該両折曲部が連続して一直線状に形成されており、
   しかも、前記ティース部のみを折り曲げた折曲部が前記ティース部と同じ幅を有しており、
   前記ティース折曲部は、前記ティース部の幅と前記背帯部のスロット側内周部におけるティース部間ピッチ並びにスロット部間ピッチが前記積層コアの所定の寸法値となるとともに、
   前記背帯部の反スロット側外周部における長手方向の１スロットピッチ当りの長さが前記積層コアのコア外周部における１スロットピッチ当りの長さとなるように前記背帯部の外周側に向かうにつれて山型の折り曲げが小さくなるように形成されることを特徴とする回転電機の固定子鉄心。
2. 請求項１に記載の回転電機の固定子鉄心において、
   前記ヘリカル積層コアの互いに対向する前記各背帯部並びに前記各ティース部において、
   前記各背帯折曲部および前記各ティース折曲部は、それぞれ互いに接触して積層することを特徴とする回転電機の固定子鉄心。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転電機の固定子鉄心において、
   前記ヘリカル積層コアの前記背帯部の任意の半径以上の外周領域となる背帯周縁部であって、前記背帯周縁部は前記各折曲部がなく平坦状であることを特徴とする回転電機の固定子鉄心。
4. 請求項３に記載の回転電機の固定子鉄心において、
   前記ヘリカル積層コアの前記背帯部の前記背帯周縁部は、前記ヘリカル積層コアの軸方向に垂直な平面に対して径方向に向って傾斜して延在する背帯傾斜部を形成していることを特徴とする回転電機の固定子鉄心。
5. 請求項４に記載の回転電機の固定子鉄心において、
   前記ヘリカル積層コアの互いに対向する前記各背帯部において、前記各背帯傾斜部は、それぞれ互いに接触して積層されていることを特徴とする回転電機の固定子鉄心。
6. 磁極を形成するティース部と前記ティース部同士を等ピッチに連結する背帯部とがプレス成形された帯状のコアシートを、螺旋状に巻取り円筒状に積層して、前記コアシートの内周側の前記ティース部間にスロット部を形成してなるヘリカル積層コアにあって、
   前記コアシートの内周側に配列された前記ティース部において、前記ティース部並びに前記背帯部がコア径方向に沿って山型に折り曲げられたティース折曲部が形成され、
   前記ティース折曲部は、前記ティース部のみを折り曲げた折曲部と前記背帯部に形成された折曲部との二つの折曲部からなり、当該両折曲部が連続して一直線状に形成されており、
   しかも、前記ティース部のみを折り曲げた折曲部が前記ティース部と同じ幅を有しており、
   前記ティース折曲部は、前記ティース部の幅と前記背帯部のスロット側内周部におけるティース部間ピッチ並びにスロット部間ピッチが前記積層コアの所定の寸法値となるとともに、
   前記背帯部の反スロット側外周部における長手方向の１スロットピッチ当りの長さが前記積層コアのコア外周部における１スロットピッチ当りの長さとなるように前記背帯部の外周側に向かうにつれて山型の折り曲げが小さくなるように形成されることを特徴とする回転電機の固定子鉄心。

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