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発明の名称 固定子
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−20242(P2007−20242A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−195907(P2005−195907)
出願日 平成17年7月5日(2005.7.5)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 森岡 正之 / 松下 泰明 / 吉良 嘉洋 / 田村 真也
要約 課題
渦電流損が小さく、溶接やモールドを必要とせず、接合部における機械的強度と合体精度を確保した固定子を提供する。

解決手段
集中巻線を施した分割積層鉄心を環状に配置して接合する固定子において、継鉄部14aの接合部13で対向する凹部14bを有する分割鉄心14を接着積層した分割積層鉄心12と、分割積層鉄心12を環状に配置したときに対向する凹部14bで形成された空隙部16に嵌合する針状部材17とを備え、凹部14bの開口部14cは内部より狭く設定され、空隙部16に針状部材17を嵌合することで、分割積層鉄心12の接合部13が分離しようとする力を拘束保持する。
特許請求の範囲
【請求項1】
集中巻線を施した分割積層鉄心を環状に配置して接合する固定子において、接合部で対向する凹部を有する分割鉄心を接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部の開口部は内部より狭く設定され、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持することを特徴とする固定子。
【請求項2】
集中巻線を施した分割積層鉄心を環状に配置して接合する固定子において、分割鉄心の接合部にラジアル方向の移動を規制する凹凸係合部を設け、その凹凸係合部に凹部を対向するように設けて接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部は針状部材を嵌合したとき円周方向に負荷となる位置に設け、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持することを特徴とする固定子。
【請求項3】
集中巻線を施した分割積層鉄心を環状に配置して接合する固定子において、分割鉄心の接合部に円周方向の移動を規制する略N字係合部を設け、その略N字係合部に凹部を対向するように設けて接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部は針状部材を嵌合したときラジアル方向に負荷となる位置に設け、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持することを特徴とする固定子。
【請求項4】
接合部に凹部を有する分割鉄心Aを接着積層した分割積層鉄心Aと、前記凹部を外周まで切除した切欠部を有する分割鉄心Bを接着積層した分割積層鉄心Bと、分割積層鉄心Aを環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、分割積層鉄心Aと分割積層鉄心Bとを交互に配置した分割積層鉄心に集中巻線を施し、環状に配置したとき、前記分割積層鉄心Bの外周に設けた切欠部から前記分割積層鉄心Aの空隙部に針状部材を嵌合することで、分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の固定子。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層鉄心に起因する渦電流損を低減した接着積層鉄心の分割接合部における締結構造に関する。
【背景技術】
【0002】
小型で高効率のモータが要望されており、極歯単位に分割積層した分割鉄心に集中巻線することでスロット巻線の占積率を高め、巻線端部の省スペース化を図った小型高効率のモータが主流となっている。
【0003】
一方、この分割鉄心を積層固定する工法として、内外周面を積層方向にレーザー溶接する工法と、積層方向に半抜きした凸部と凹部とを嵌合して上下のコアを連結するパックコア方式と呼ばれる工法が知られている。
【0004】
レーザー溶接する工法では、特にマグネット対向面で渦電流損が発生するため、積層鉄心を樹脂成形する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。一方、パックコア方式も半抜きした凹凸部の嵌合部において、渦電流損が発生する。
【0005】
これらの渦電流損を低減するため、近年、プレス加工等の加工後に加圧・加熱(加熱圧着)により接着して用いられる接着鉄芯用電磁鋼板が注目されている(例えば、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開2000−333388号公報
【特許文献2】特開平11−162722号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
解決しようとする問題点は、接着工法で得られた積層鉄心を環状に接合して固定子を形成する際に、分割面である接合部を溶接することが困難な点である。すなわち、接着工法によって得られた分割積層鉄心の外周接合部を溶接すると、溶接熱で有機物である接着剤が焦げて炭化物が発生する。この炭化物は、固定子の溶接強度にばらつきを生じさせる。
【0007】
また、複数の接合部を順次溶接する際に、既に溶接された接合部と未だ溶接されていない接合部との間に拘束のアンバランスが生じ、結果として未だ溶接されていない接合部に隙間が生じ、隣り合う分割積層鉄心間が溶け合わず、溶接不良や隙間の発生による磁気抵抗が大きくなるなど、問題があった。
【0008】
一方、溶接を用いないで接合する方法、例えば、接合部を鍵と鍵穴状の構成にすると組立上、全ての積層鉄心は上下方向に移動させて組立てる制約が発生し、積層破断面を考慮すると全ての接合部にわずかな隙間を設ける必要があり、磁気抵抗が大きくなる。また、この接合方法では、積層鉄心間の連結は可能であるが固定子としての保形ができないため、モールド樹脂で固定する必要があった。
【0009】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、渦電流損が小さく、溶接やモールドを必要とせず、接合部における機械的強度と合体精度を確保した固定子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために本発明は、集中巻線を施した分割積層鉄心を環状に配置して
接合する固定子において、接合部で対向する凹部を有する分割鉄心を接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部の開口部は内部より狭く設定され、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持することを特徴とする固定子である。
【0011】
また、分割鉄心の接合部にラジアル方向の移動を規制する凹凸係合部を設け、その凹凸係合部に凹部を対向するように設けて接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部は針状部材を嵌合したとき円周方向に負荷となる位置に設け、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持する。
【0012】
また、分割鉄心の接合部に円周方向の移動を規制する略N字係合部を設け、その略N字係合部に凹部を対向するように設けて接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部は針状部材を嵌合したときラジアル方向に負荷となる位置に設け、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持する。
【0013】
さらに、接合部に凹部を有する分割鉄心Aを接着積層した分割積層鉄心Aと、前記凹部を外周まで切除した切欠部を有する分割鉄心Bを接着積層した分割積層鉄心Bと、分割積層鉄心Aを環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、分割積層鉄心Aと分割積層鉄心Bとを交互に配置した分割積層鉄心に集中巻線を施し、環状に配置したとき、前記分割積層鉄心Bの外周に設けた切欠部から前記分割積層鉄心Aの空隙部に針状部材を嵌合することで、分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持する固定子である。

【発明の効果】
【0014】
本発明の固定子によれば、接合部に設けた空隙部に針状部材を嵌合することで、接合部が円周方向とラジアル方向に分離しようとする力を拘束保持した固定子が得られる。また、環状配置の際に上下方向に移動させる必要がなく、ラジアル方向の移動のみで環状配置が可能となり組立作業が容易となる。さらに、溶接熱による熱歪みがないため、固定子の分割精度および真円精度を確保できる。
【0015】
また、接合部の形状に応じて特定方向に分離しようとする力を拘束する位置に凹部を設けることで、針状部材を丸ピンで構成することができる。
【0016】
さらに、積層方向の積厚寸法が大きく針状部材の連続的な嵌合が困難なとき、分割積層鉄心の外周に設けた切欠部から針状部材を複数段に分けて嵌合するため、締結力の分散化により固定子接合部の合体精度を確保することができる。
【0017】
したがって、溶接やモールドを必要とせず渦電流損が小さく、締結力と合体精度を確保した固定子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
分割鉄心の接合部にラジアル方向の移動を規制する凹凸係合部を設け、その凹凸係合部に凹部を対向するように設けて接着積層した分割積層鉄心と、前記分割積層鉄心を環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、前記凹部
は針状部材を嵌合したとき円周方向に負荷となる位置に設け、前記空隙部に針状部材を嵌合することで、前記分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持する。また、積層方向の寸法が大きいとき、接合部に凹部を有する分割鉄心Aを接着積層した分割積層鉄心Aと、前記凹部を外周まで切除した切欠部を有する分割鉄心Bを接着積層した分割積層鉄心Bと、分割積層鉄心Aを環状に配置したときに対向する凹部で形成された空隙部に嵌合する針状部材とを備え、分割積層鉄心Aと分割積層鉄心Bとを交互に配置した分割積層鉄心に集中巻線を施し、環状に配置したとき、前記分割積層鉄心Bの外周に設けた切欠部から前記分割積層鉄心Aの空隙部に針状部材を嵌合することで、分割積層鉄心の接合部が分離しようとする力を拘束保持するようにしてもよい。
【実施例1】
【0019】
実施例1は、分割鉄心の接合部両端に凹部を設けたもので、全ての接合形状に適応できるように、凹部の開口部は内部より狭く設定する。このため、接合部において凹部が対向して形成される空隙部は中央がくびれた瓢箪形状となり、針状部材の断面も空隙部と同形状にする。
【0020】
図1において、11は固定子、12は分割積層鉄心、13は分割面で構成した接合部、14は分割鉄心、15は巻線、16は空隙部、17は針状部材である。
【0021】
実施例1の分割積層鉄心12は、固定子鉄心の継鉄部14aを円周方向に12分割した分割鉄心14を所定枚数だけ接着工法で積層して構成される。分割鉄心14の継鉄部14a両端には凹部14bを設けており、この凹部14bの開口部14cは、内部より小さく設定する。
【0022】
この分割積層鉄心12のスロット内壁を包み込むように絶縁処理を施したあと、マグネットワイヤを集中巻回した巻線15を有する分割積層鉄心12を12個環状配置すると、接合部13において凹部14b同士が対向して瓢箪状の空隙部16が12個形成される。この空隙部16の全てに空隙部16と同形の断面形状をした針状部材17を嵌合させることで円周方向とラジアル方向に拘束され、分割積層鉄心12の接合部13が密着保持した固定子11となる。また、接合部13の延長線が固定子11の中心を通るようにを設定することで、分割精度の再現性が高くなり真円精度の高い固定子が得られる。
【0023】
このように、分割積層鉄心を接着工法で構成するため渦電流損を小さくすることができ、また、接合部を溶接しないため熱変形がなく、接合部における分割精度と締結力を保持した固定子が得られる。
【0024】
また、分割積層鉄心12を環状配置するとき、固定子内径面を基準とする治具(図示せず)にラジアル方向から分割積層鉄心12を装着する。分割積層鉄心12の底面も治具で受けるため、外周面を拘束した状態で針状部材17を空隙部16の真上から嵌合する。
【0025】
なお、12分割した分割鉄心で説明したが分割数に特段の限定はない。また、分割空隙部を構成する凹部の位置は、継鉄部における磁気損失を最小限にするために、インナーロータ型の固定子では外周付近に配置し、空隙部および針状部材の断面積は固定子を機械的に拘束保持する最小限のものでも良い。さらに、針状部材の長さ寸法は、必ずしも積層鉄心と同一長さである必要はなく、後述する実施例4に示すように複数段に分けて嵌合してもよい。
【実施例2】
【0026】
実施例1の針状部材は、円周方向とラジアル方向に分離しようとする両方の力を同時に拘束できる反面、中央がくびれた瓢箪形状にする必要があり、加工性と入手性に難点があ
る。これに対して、実施例2は丸ピンなど入手性の容易な針状部材を適用可能にしたものである。
【0027】
図2において、実施例1と異なる分割鉄心の分割形状(接合部形状)、凹部を設ける位置を中心に説明する。それ以外の分割積層鉄心を絶縁処理し、集中巻回のあと環状に配置し、隣り合う凹部にて形成された空隙部に針状部材を嵌合させる点は実施例1と同一であり、詳細な説明は省略する。
【0028】
まず、分割鉄心24について説明する。継鉄部24aで分割した分割鉄心24の接合部23の途中に設ける凹凸係合部24cは、片方の継鉄部24aに凹部、反対側の継鉄部24aに凸部を設けて、環状配置したとき凹部と凸部の凹凸係合によりラジアル方向の移動が規制される。さらに、凹凸係合部24cの円周方向に負荷となる位置に凹部24bを設ける。この凹部24b同士が対向して形成される空隙部26が円形となるように凹部24bの形状は半円形にする。
【0029】
より具体的には、凹凸係合部24cには円周方向に直線部を設け、この直線部上に凹部24bを設ければよく、凹凸係合部24cの全体形状は、この制約を満足すればよく、空隙部26の形状も円形に限らず四角形でもよく、いずれも針状部材の加工性、入手性が容易となりコストを低減できる。
【0030】
なお、実施例1と同様に継鉄部24aにおける磁気損失を最小限にするため、凹凸係合部24cおよび凹部24bは外周付近に設ける方がよい。また、図3に示すように針状部材の嵌合によってラジアル方向の塑性変形を防止するように、継鉄部24aの両端にそれぞれ凹凸部24dを設けて係合させてもよい。
【実施例3】
【0031】
実施例2が分割接合部に設けた凹凸係合部によってラジアル方向の移動を規制したのに対して、実施例3では、分割面である接合部に略N字係合部を設けて円周方向の移動を規制したものである。
【0032】
接合部の形状、凹部を設ける位置以外(接着工法による分割積層鉄心、分割積層鉄心に絶縁処理を施し集中巻回して環状配置する点)は、実施例1と同様であり説明を省略する。
【0033】
図4を用いて説明する。実施例3の分割鉄心34は、継鉄部34aの内周と外周の間に略N字係合部34cを設けて略放射状に分割しており、環状配置したとき略N字係合部34cによって円周方向の移動が規制される。具体的には、内周側の分割面は固定子の中心を通るように設定するが、外周側の分割面は固定子の中心を通るように設定する必要はなく、環状配置が容易な形状に設定する。
【0034】
そして、略N字係合部34cの外周方向に向かう接合部33上に凹部34bを設け、集中巻回した分割積層鉄心を環状配置したとき、凹部34bで形成される円形の空隙部36に針状部材37を嵌合する。
【0035】
ところが、この略N字係合のままでは、ラジアル方向の特に中心を通る分割面以外で構成される略V字方向の範囲に移動可能であり、針状部材37の嵌合では接合部33が分離する可能性がある。
【0036】
そこで、凹部34bを設ける外周付近の接合部33を図4に示すように、片方の継鉄部34aに設ける凹部34bを半円より大きく設けてラジアル方向に負荷となるように設定
する。さらに、ラジアル方向からの環状配置を容易にするため接合部33の外周付近には隙間を設けている。
【0037】
このように接合部33上に略N字係合部34cを設けて円周方向の移動を規制し、その略N字係合部34c上に設けた凹部34bで円形の空隙部36を構成し、円形の針状部材37を嵌合させることで、接合部33が円周方向とラジアル方向に分離しようとする力を拘束保持することができる。
【実施例4】
【0038】
実施例1から実施例3は分割積層鉄心の積厚寸法が小さい固定子に有効であるが、積厚寸法が大きくなると、空隙部に針状部材を嵌合するのが困難となる。そこで、実施例4は積厚寸法が大きい固定子にも適用できるように、2種類の分割鉄心を用いる。
【0039】
図5を用いて2種類の分割鉄心および分割積層鉄心について説明する。まず、実施例4の分割鉄心Aは、実施例2の分割鉄心24と同じである。実施例4の分割積層鉄心Aは、実施例2の分割積層鉄心22と積厚寸法が異なるだけで、説明を省略する。分割鉄心B44は、上述の分割鉄心24の凹凸係合部24c上に設けた凹部24bを外周まで切除した切欠部44dを設けたもので、所定枚数を接着工法で積層して分割積層鉄心Bを構成する。 分割積層鉄心42は、2つの分割積層鉄心Aと1つの分割積層鉄心Bを積層方向に交互に接着配置したものである。
【0040】
実施例1と同様に分割積層鉄心42のスロット内壁を包み込むように絶縁処理を施し、集中巻回する。巻線を施した分割積層鉄心42を環状に配置して接合部43を密着させると、図6に示すように、固定子41の各接合部43の外周には、切欠部44dにより構成された1つの切欠凹部48が形成される。この切欠凹部48から分割積層鉄心Aの凹部24bで形成された空隙部26に針状部材47を嵌合する。最上部の空隙部26には実施例1と同様に真上から針状部材47を嵌合する。
【0041】
なお、分割積層鉄心Bの段数は、分割積層鉄心42の積層方向の寸法に応じて針状部材47による拘束力を考慮して決定すればよく、嵌合個所が分散されるため、固定子の接合部における合体精度と締結力を確保できる。また、針状部材47を短くできるため嵌合時の変形がなく嵌合作業が容易となる。
【0042】
このように本発明によれば、接着工法で積層するため渦電流損が小さく、接合部を溶接しないため熱変形がなく、接合部に形成した空隙部に針状部材を嵌合するため、合体精度と締結力を確保した固定子が得られる。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明の固定子は、接着方式の分割積層鉄心に最適であり、インナーロータ型固定子などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明の実施例1の固定子における要部説明図
【図2】本発明の実施例2の固定子における要部説明図
【図3】本発明の実施例2の固定子における他の説明図
【図4】本発明の実施例3の固定子における要部説明図
【図5】本発明の実施例4の分割積層鉄心における要部説明図
【図6】本発明の実施例4の固定子における針状部材嵌合の説明図
【符号の説明】
【0045】
11,41 固定子
12,22,32,42 分割積層鉄心
13,23,33,43 接合部
14,24,34,44 分割鉄心
14a,24a,34a 継鉄部
14b,24b,34b 凹部
14c 開口部
15 巻線
16,26,36 空隙部
17,27,37,47 針状部材
24c 凹凸係合部
24d 凹凸部
34c 略N字係号部
44d 切欠部
48 切欠凹部




 

 


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