JP6461381B2 - 回転電機の固定子、回転電機、および、回転電機の固定子の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、コイルの損傷を防止するとともに生産性に優れている回転電機の固定子、回転電機、および、回転電機の固定子の製造方法に関するものである。

近年、電動機や発電機などの回転電機において、低振動、高出力な回転電機が求められている。低振動、高出力なモータを実現するための１つの方法として、固定子のスロットの開口幅を狭める方法がある。スロットの開口幅を狭めると、固定子の突極性を減らして振動を抑制するとともに、磁束を発生させる面が増えるので、等価的に固定子と回転子の間のギャップを縮めて出力を上げることができる。しかしながら、スロットの開口幅は巻線を挿入する必要があるため、少なくともコイルの線径の２倍以上はあける必要があった。

これらの課題に対し、例えば特許文献１では、鉄心のティース先端の鍔部を連結しティース部とバックヨーク部を分割した内外分割コアを用い、外径側からコイルを挿入して構成する回転電機が提案されている。

また、例えば特許文献２では、ティースを分割し、開口部に後から取り付ける方法が提案されている。

特開平６−１７８４６８号公報 特開２０００−５０５４０号公報

従来の特許文献１に記載の鉄心は、コイルを挿入した後にティース同士を磁気的に接続するヨーク部を軸方向から挿入する必要がある。そのためにはコイルエンドやボビンを必要に応じて内径側に倒しておく必要があり、設計的な自由度が低減する。また、その後にロータを入れる工程がある場合は、内径側に倒したコイルエンドを外側に倒すといった工程が追加する必要があり、生産性が悪化するという問題点があった。

また、特許文献２に記載の方法では、生産性は改善されるものの、巻線を施した後にティース部を装着するため、ティースを挿入する際にヨーク部が変形して、コイルに損傷が発生する恐れがあるという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、コイルの損傷を防止するとともに生産性に優れている回転電機の固定子、回転電機、および、回転電機の固定子の製造方法を提供することを目的とする。

この発明の回転電機の固定子は、
鉄心には、環状に形成されるヨーク部と、
前記ヨーク部の内周側に周方向に間隔を隔てるとともに前記ヨーク部に対して径方向の内側に突出して形成される複数のティース部と、
隣接する前記ティース部の径方向の内側同士を連結する連結部とを有し、
各前記ティース部の間に形成されたスロットに設置されるコイルを備えた回転電機の固定子において、
前記鉄心は、前記ヨーク部を構成する外側鉄心と、
前記ティース部および前記連結部を構成する内側鉄心とにて形成され、
前記外側鉄心は、周方向において複数に分割して形成され、
複数に分割された前記外側鉄心のそれぞれと、複数の前記ティース部とには互いに嵌合するための第一嵌合部が複数形成され、
当該複数の前記第一嵌合部における径方向に添った軸方向に形成される前記外側鉄心および前記内側鉄心の嵌合面の全ては、
分割された前記外側鉄心の周方向における中心位置の径方向に添った軸方向に形成された面と平行な面にて形成される。

また、この発明の回転電機は、
上記に示した固定子と、
前記固定子に対して同心円状に配置される回転子とを備えた回転電機。

また、この発明の回転電機の固定子の製造方法は、
上記に示した回転電機の固定子の製造方法において、
前記内側鉄心の各前記スロットに前記コイルを設置する第一工程と、
前記内側鉄心の径方向の外側から分割された前記外側鉄心を挿入して前記第一嵌合部にて前記内側鉄心と前記外側鉄心とを前記嵌合面に対して平行に相対移動させて嵌合する第二工程とを備える。

この発明の回転電機の固定子、回転電機、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、
コイルの損傷を防止するとともに生産性に優れている。

この発明の実施の形態１の回転電機の構成を示す図である。 図２は図１に示した回転電機の固定子の構成を示す斜視図である。 図２に示した固定子の鉄心の構成を示す斜視図である。 図３に示した鉄心の内側鉄心の構成を示す斜視図である。 図４に示した内側鉄心の構成を示す平面図である。 図３に示した鉄心の外側鉄心の構成を示す斜視図である。 図６に示した外側鉄心の構成を示す平面図である。 図２に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。 図２に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。 図２に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。 図２に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。 図２に示した回転電機の固定子の製造方法を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態２の回転電機の固定子の構成を示す斜視図である。 図１３に示した固定子の鉄心の構成を示す斜視図である。 図１４に示した鉄心の内側鉄心の構成を示す斜視図である。 図１５に示した内側鉄心の構成を示す平面図である。 図１４に示した鉄心の外側鉄心の構成を示す斜視図である。 図１７に示した外側鉄心の構成を示す平面図である。 図１３に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。 図１３に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。 図１３に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。 図１３に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。 この発明の実施の形態３の回転電機の固定子の構成を示す平面図である。 図２３に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。 図２３に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。 参考例の回転電機の固定子の製造方法を示す縦断面図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における回転電機の構成を示した片縦断面側面図である。図２は図１に示した回転電機の固定子の構成を示す斜視図である。図３は図２に示した固定子の鉄心の構成を示す斜視図である。図４は図３に示した鉄心の内側鉄心の構成を示す斜視図である。図５は図４に示した内側鉄心の構成を示す平面図である。図６は図３に示した鉄心の外側鉄心の構成を示す斜視図である。図７は図６に示した外側鉄心の構成を示す平面図である。

図８から図１１は図２に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。図１２は図２に示した回転電機の固定子の製造方法を示す縦断面図である。図８は内側鉄心にコイルを装着する前の状態を示した平面図である。図９は内側鉄心にコイルを装着した後の状態を示した平面図である。図１０は内側鉄心に外側鉄心を装着する前の状態を示した平面図である。図１１は内側鉄心に外側鉄心を装着した後の状態を示した平面図である。図１２は図１０に対応する内側鉄心に外側鉄心を装着する前の状態の軸方向の断面を模式的に示した縦断面図である。

図１において、回転電機１００は、固定子１と、この固定子１の環状内に配設された回転子１０１とを備えている。そして、回転電機１００は、有底円筒状のフレーム１０２と、このフレーム１０２の開口を塞口する端板１０３とを有するハウジング１０９内に収納されている。固定子１は、フレーム１０２の円筒部の内部に、嵌合状態にて固着されている。回転子１０１は、フレーム１０２の底部および端板１０３にベアリング１０４を介して回転可能に支持された回転軸１０６に固着されている。

回転子１０１は、軸心位置に挿通された回転軸１０６に固着された回転子鉄心１０７と、回転子鉄心１０７の外周面側に埋設されて周方向Ｚに所定の間隔で配列され、磁極を構成する永久磁石１０８とにて形成される。尚、ここでは、回転子１０１は永久磁石型にて示しているが、これに限られることはなく、絶縁被膜を施していない導体線をスロットに収納して、両側を短絡環で短絡したかご形の回転子や、絶縁被膜を施した導体線を回転子鉄心のスロットに装着した巻線形の回転子を用いてもよい。

図２において、固定子１は、鉄心４と、コイル７と、ボビン６とを備える。ボビン６は、コイル７の巻枠であり、コイル７と鉄心４とを電気的に絶縁する。固定子１は、コイル７を巻回したボビン６を鉄心４に設置して構成される。

図３において、鉄心４は、内側鉄心８と、外側鉄心９とにて構成される。外側鉄心９にて、ヨーク部２が、環状に形成される。外側鉄心９は、周方向Ｚにおいて複数に分割して形成される。内側鉄心８には、ティース部３および連結部１０が形成される。ティース部３は、磁極を構成するために、ヨーク部２の内周側に周方向Ｚに間隔を隔てるとともに、ヨーク部２に対して径方向Ｘの内側Ｘ１に突出して複数個形成される。連結部１０は、周方向Ｚにて隣接するティース部３の径方向Ｘの内側Ｘ１同士を連結する。また、内側鉄心８と外側鉄心９とを互いに嵌合するための第一嵌合部４０が、内側鉄心８および外側鉄心９に形成される。

本実施の形態１においては、内側鉄心８が、四分割にて形成される例を示している。そして、図４および図５は、この分割された１個の内側鉄心８を示している。図に示すように、本実施の形態１においては、全てのティース部３が連結部１０にて連結されているものではなく、１個の内側鉄心８において、３個のティース部３が連結部１０にて連結されている例を示している。

内側鉄心８は、軸方向Ｙに積層された磁性体の鋼板で構成される。内側鉄心８に形成されたカシメ部１１にて軸方向Ｙに連結される。連結部１０は、ティース部３の径方向Ｘの内側Ｘ１に形成される鍔部であり、薄肉部分にて構成される軸方向Ｙ箇所において、ティース部３を部分的に連結して構成する。

そして、周方向Ｚにおいて隣接するティース部３の間にて、周方向Ｚにて区切られた複数のスロット５が形成される。そして、１個の内側鉄心８の周方向Ｚの両側のティース部３には、スロット５より径方向Ｘの外側Ｘ２に形成された第一嵌合部４０としての第一凸部３１が形成される。第一凸部３１の径方向Ｘには、嵌合面３１Ａが形成される。

次に、外側鉄心９について説明する。本実施の形態１においては、外側鉄心９が、四分割にて形成される例を示している。そして、図６および図７は、この分割された１個の外側鉄心９を示している。外側鉄心９は、内側鉄心８と同様に、軸方向Ｙに積層された磁性体の鋼板で構成される。外側鉄心９に形成されたカシメ部１２にて軸方向Ｙに連結される。この外側鉄心９の分割箇所Ｓは、図３および図１１に示すように、周方向Ｚにおいてスロット５が形成される箇所に形成される。

４個の外側鉄心９で、環状のヨーク部２が構成され、各ティース部３を磁気的に接続する。１個の外側鉄心９には、スロット５より径方向Ｘの外側Ｘ２に形成された第一嵌合部４０としての第一凹部２１が形成される。当然のことながら、第一凹部２１は、先に示した内側鉄心８の第一凸部３１と対応する箇所に形成される。第一凹部２１の径方向Ｘには、嵌合面２１Ａが形成される。

これら第一凹部２１は、先に示した内側鉄心８の第一凸部３１と嵌合する。そして、第一凹部２１および第一凸部３１により第一嵌合部４０が形成される。この際、第一凸部３１の嵌合面３１Ａと、第一凹部２１の嵌合面２１Ａとがそれぞれ当接する。１個の外側鉄心９の周方向Ｚの端部９Ａ、９Ｂには、分割された外側鉄心９の周方向Ｚの端部９Ａ、９Ｂ同士を嵌合するための第二嵌合部５０が形成される。

外側鉄心９の一端の端部９Ａには第二嵌合部５０としての第二凸部２２が形成される。外側鉄心９の他端の端部９Ｂに第二嵌合部５０としての第二凹部２３が形成される。１個の外側鉄心９の第二凸部２２と、隣接する他の外側鉄心９の第二凹部２３とが嵌合し、第二凸部２２および第二凹部２３により第二嵌合部５０が形成される。

内側鉄心８に形成された嵌合面３１Ａと、外側鉄心９に形成された嵌合面２１Ａとの形成方向について、図１１を用いて説明する。各嵌合面３１Ａおよび嵌合面２１Ａは、分割された外側鉄心９の周方向Ｚにおける中心位置Ｑの径方向Ｘに対して、平行となる平行位置Ｒの軸方向Ｙの面にてそれぞれ形成される。この、分割された外側鉄心９の周方向Ｚにおける中心位置Ｑの径方向Ｘとは、分割された外側鉄心９を径方向Ｘの外側Ｘ２から内側Ｘ１に挿入する際の挿入方向と一致する方向である。

次に上記のように構成された実施の形態１の回転電機の固定子の製造方法について図８から図１２に基づいて説明する。まず、図８に示すように、円柱状の芯金１３の外周に４個の内側鉄心８の径方向Ｘの内側Ｘ１の連結部１０を当接させて環状に配置する。よって、この状態においては、各ティース部３は放射状に形成され、隣接するティース部３間のスロット５が、径方向Ｘの外側Ｘ２において開放した状態となる。

次に、ボビン６に巻回したコイル７を、放射状に並んだティース部３に径方向Ｘの外側Ｘ２から内側Ｘ１に挿入する。よって、各ボビン６は、隣接するスロット５間に跨がって、図９に示すように設置される。そして、コイル７が、各スロット５に配置される。またこの際、第一凸部３１はコイル７が配置されるスロット５の領域よりも径方向Ｘの外側Ｘ２に突出している。

次に、コイル７を挿入した後、図１０から図１１、および、図１２に示すように、４個の外側鉄心９を径方向Ｘの外側Ｘ２から内側Ｘ１に挿入する。そして、内側鉄心８の第一凸部３１と、外側鉄心９の第一凹部２１とが嵌合して第一嵌合部４０を形成する。この際の各外側鉄心９の挿入方向は、分割された外側鉄心９の周方向Ｚにおける中心位置Ｑの径方向Ｘと同一方向となる。そして、内側鉄心８の第一凸部３１の嵌合面３１Ａと、外側鉄心９の第一凹部２１の嵌合面２１Ａとは、外側鉄心９の周方向Ｚにおける中心位置Ｑの径方向Ｘすなわち挿入方向に対して平行位置Ｒの軸方向Ｙの面にて形成されるため、内側鉄心８に対する外側鉄心９の挿入が容易となる。

さらに、第一凸部３１および第一凹部２１からなる第一嵌合部４０は、スロット５より径方向Ｘの外側Ｘ２に形成される。このため、第一凸部３１と第一凹部２１との嵌合時において、スロット５内に設置されているコイル７に対して応力が係ることが防止できる。

さらに、各外側鉄心９の周方向Ｚの端部９Ａ、９Ｂ同士においては、第二凸部２２と第二凹部２３とが嵌合し、第二嵌合部５０が形成される。各外側鉄心９を径方向Ｘの外側Ｘ２から内側Ｘ１に挿入して圧入する際に、第二凸部２２が第二凹部２３に押し込まれるようにして圧入され嵌合する。

その後、各ティース部３に配置したコイル７同士を所定の方法で結線し、回転電機１００の固定子１（電機子）として完成する。図１２に示したように、外側鉄心９を周方向Ｚに分割して形成しているため、径方向Ｘの外側Ｘ２から内側Ｘ１の移動により鉄心４の組み立てが可能となる。

図２６の参考例に、周方向Ｚに分割されていない環状の外側鉄心９０を、軸方向Ｙにて内側鉄心８０に挿入する場合を示した。この参考例においては、ボビン６０の径方向Ｘの外側Ｘ２の壁と、外側鉄心９０との干渉を考慮する必要があった。しかしながら、本実施の形態１は図１２に示すように、外側鉄心９を径方向Ｘの外側Ｘ２から内側Ｘ１に移動させて内側鉄心８に挿入する。このため、ボビン６の径方向Ｘの外側Ｘ２の壁と、外側鉄心９との干渉を考慮する必要がなく組み立てできる。

上記のように構成された実施の形態１の回転電機の固定子、回転電機、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、外側鉄心を周方向に分割されるとともに、第一嵌合部の嵌合面が外側鉄心の挿入方向と平行に形成されるため、外側鉄心を径方向の外側から圧入することにより、簡便な組み立てが可能となる。さらに、コイルのインシュレータの形状や、コイルエンドの形状等に影響されることなく組み立てが可能となる。

さらに、外側鉄心を内側鉄心に挿入するときの挿入力が軸方向に挿入する場合と比較して少なくてすむため、当該挿入力を小さくすることができ、設備の大型化の抑制、生産性の改善といった効果がある。また、第一嵌合部がコイルの径方向の外側に形成されるため、スロット内に設置されているコイルに対して応力が係ることが防止でき、コイルの損傷を防止するとともに生産性に優れている。

また、第一嵌合部は、外側鉄心の第一凹部および内側鉄心の第一凸部にて形成されるため、第一嵌合部をコイルより径方向の外側に容易に形成することができる。

また、外側鉄心の周方向の端部同士に形成された第二嵌合部にて外側鉄心が嵌合されるので、外側鉄心同士の嵌合を確実とし、剛性をあげることができる。

また、外側鉄心の分割箇所は、周方向においてスロットが形成される箇所に形成されるため、簡便に外側鉄心の分割を行うことができる。

また、コイルは、スロットに配置されるボビンに巻回して形成しているため、ボビンに対する外側鉄心の干渉を考慮する必要がない。

尚、上記実施の形態１においては、分割した１個の内側鉄心に３個のティース部を備える例を示しているが、これに限られることはなく、ティース部の数が他の複数個の場合の内側鉄心であっても、同様に形成することが可能であり、同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１においては、外側鉄心を周方向に四分割して形成する例を示したが、これに限られることはなく、二分割以上であり、ティース部の数以下であれば、上記実施の形態と同様に形成することができる。

また、上記実施の形態１では、分割した１個の内側鉄心に３個のティース部を備え、周方向において中央のティース部に第一嵌合部を形成しない例を示した。これは、周方向の両端のティース部に第一嵌合部を設けることが、内側鉄心と外側鉄心とを固定するための必要最小限とすることで低コストにて形成する例を示した。

しかしながらこれに限られることはなく、分割した１個の内側鉄心に３個のティース部の全てにおいて第一嵌合部、また、外側鉄心にも対応する第一嵌合部をそれぞれ形成してもよい。その場合、上記実施の形態１とは異なり、全てのティース部に第一嵌合部を形成されるため、内側鉄心と外側鉄心との固定をさらに強固とすることが可能である。

また、上記実施の形態１の固定子は分割された内側鉄心同士が、ティース部の連結部において非接触となる構成にて示しているが、これに限られることはなく、分割された内側鉄心同士が、ティース部の連結部において接触するように構成してもよい。その場合、コギングトルクの増加の要因が低減される。

また、上記実施の形態１は１個のティース部に１個のコイルが集中的に巻線される集中巻の構成を例に示しているが、これに限られることはなく、複数のティース部に跨がりコイルが配置される分布巻の構成であっても同様に形成することができ、同様の効果を奏することができる。

特に、分布巻の場合には、外側鉄心を軸方向から組み立てる必要がないため、軸方向の外側に膨らんだコイルエンドとの干渉が防止できる。従来ではこの干渉を避けるためにコイルエンドを径方向の内側に倒している。しかしこの場合、回転子を後から組み立てることができず、回転子を組み立てた状態でコイルの巻線を行う必要がある。よって、巻線機の構成や設計面で大きな制約があった。本実施の形態１によれば、外側鉄心を径方向の外側から内側に移動して組み立てるため、コイルエンドの軸方向の外側の膨らみと干渉することなく組み立てが可能となる。

尚、これらのことは、以下の実施の形態においても同様であるため、その説明は適宜省略する。

実施の形態２．
図１３はこの発明の実施の形態２における回転電機の固定子の構成を示す斜視図である。図１４は図１３に示した固定子の鉄心の構成を示す斜視図である。図１５は図１４に示した鉄心の内側鉄心の構成を示す斜視図である。図１６は図１５に示した内側鉄心の構成を示す平面図である。図１７は図１４に示した鉄心の外側鉄心の構成を示す斜視図である。図１８は図１７に示した外側鉄心の構成を示す平面図である。

図１９から図２３は図１３に示した回転電機の固定子の製造方法を示す平面図である。図１９は内側鉄心にコイルを装着する前の状態を示した平面図である。図２０は内側鉄心にコイルを装着した後の状態を示した平面図である。図２１は内側鉄心に外側鉄心を装着する前の状態を示した平面図である。図２２は内側鉄心に外側鉄心を装着した後の状態を示した平面図である。

図１５および図１６において、内側鉄心８の第一嵌合部４０としての第一凸部３１が、上記実施の形態１と同様に形成され、スロット５より径方向Ｘの外側Ｘ２に形成される。そして、第一凸部３１の径方向Ｘには、嵌合面３１Ｂ、嵌合面３１Ｃがそれぞれ形成される。

図１７および図１８において、外側鉄心９の第一嵌合部４０としての第一凹部２１が、上記実施の形態１と同様に形成され、スロット５より径方向Ｘの外側Ｘ２に形成される。そして、第一凹部２１の径方向Ｘには、嵌合面２１Ｂ、嵌合面２１Ｃがそれぞれ形成される。

本実施の形態２において、内側鉄心８および外側鉄心９は上記実施の形態１と同様に、周方向Ｚに四箇所に分割されるものの、上記実施の形態１とは異なり、外側鉄心９の分割箇所Ｓは、図１４および図２２に示すように、周方向Ｚにおいてティース部３が形成される箇所にて形成される。

そして、上記実施の形態１においては、分割された１個の外側鉄心９に対して、分割された１個の内側鉄心８が第一嵌合部４０にて嵌合する例を示したが、本実施の形態２においては、分割された１個の外側鉄心９に対して、分割された２個の隣接する同士の内側鉄心８の周方向Ｚの半分がそれぞれ跨がるようにして第一嵌合部４０にて嵌合される例を示す。

内側鉄心８の嵌合面３１Ｂ、嵌合面３１Ｃと、外側鉄心９に形成された嵌合面２１Ｂ、嵌合面２１Ｃとの形成方向について、図２２を用いて説明する。各嵌合面３１Ｂ、嵌合面３１Ｃおよび嵌合面２１Ｂ、嵌合面２１Ｃは、分割された外側鉄心９の周方向Ｚにおける中心位置Ｑの径方向Ｘに対して、平行となる平行位置Ｒの軸方向Ｙの面にてそれぞれ形成される。この、分割された外側鉄心９の周方向Ｚにおける中心位置Ｑの径方向Ｘとは、分割された外側鉄心９を径方向Ｘの外側Ｘ２から内側Ｘ１に挿入する際の挿入方向と一致する方向である。

ただし、内側鉄心８に形成された嵌合面３１Ｂ、嵌合面３１Ｃとは、図２２に示すように、１個の外側鉄心９に対応する、周方向Ｚに隣接する２個の内側鉄心８である。よって、これら２個の内側鉄心８に形成された、嵌合面３１Ｂおよび嵌合面３１Ｃをそれぞれ指すものである。

また、外側鉄心９の周方向Ｚの端部９Ａ、９Ｂの箇所には、第二嵌合部５０としての第二凸部２２、第二凹部２３が形成されるとともに、第一嵌合部４０としての第一凹部２１が形成される。このように外側鉄心９の周方向Ｚの端部９Ａ、９Ｂに形成された第一凹部２１は、図１５および図１６に示した、内側鉄心８の中央のティース部３に形成された第一凸部３１に対応して嵌合する。

外側鉄心９の周方向Ｚの端部９Ａ、９Ｂに形成された第一凹部２１および第一凸部３１は、図２２に示すように、分割された外側鉄心９の周方向Ｚにおける中心位置Ｑから周方向Ｚにおいて一番離れた位置に形成される。よって、中心位置Ｑに対する平行位置Ｒの径方向Ｘに対する傾きが大きくなる。よって、外側鉄心９の周方向Ｚの端部９Ａ、９Ｂに形成された第一嵌合部４０の第一凸部３１および第一凹部２１の各嵌合面２１Ｂ、２１Ｃ、３１Ｂ、３１Ｃのテーパ形状は、上記実施の形態１の場合と比較して鋭角形状に形成され、この箇所の第一嵌合部４０は抜けにくい構造にて形成されることとなる。

次に上記のように構成された実施の形態２の回転電機の固定子の製造方法について図１９から図２２に基づいて説明する。まず、上記実施の形態１と同様に、図１９に示すように、円柱状の芯金１３の外周に４個の内側鉄心８を配置し、各ティース部３は放射状に形成して、隣接するティース部３間のスロット５が、径方向Ｘの外側Ｘ２において開放した状態とする。

次に、ボビン６に巻回したコイル７を、放射状に並んだティース部３に径方向Ｘの外側Ｘ２から内側Ｘ１に挿入する。よって、各ボビン６は、隣接するスロット５間に跨がって、図２０に示すように設置される。そして、コイル７が、各スロット５に配置される。またこの際、第一凸部３１はコイル７が配置されるスロット５の領域よりも径方向Ｘの外側Ｘ２に突出している。

次に、コイル７を挿入した後、図２０から図２１に示すように、４個の外側鉄心９を径方向Ｘの外側Ｘ２から内側Ｘ１に挿入する。この際、１個の外側鉄心９は、周方向Ｚに隣接する２個の内側鉄心８を跨がるように挿入される。そして、隣接する内側鉄心８の第一凸部３１と、外側鉄心９の第一凹部２１とがそれぞれ嵌合して第一嵌合部４０を形成する。この際の各外側鉄心９の挿入方向は、分割された外側鉄心９の周方向Ｚにおける中心位置Ｑの径方向Ｘと同一方向となる。

そして、隣接する内側鉄心８の第一凸部３１の嵌合面３１Ｂ、嵌合面３１Ｃと、外側鉄心９の第一凹部２１の嵌合面２１Ｂ、嵌合面２１Ｃとは、外側鉄心９の周方向Ｚにおける中心位置Ｑすなわち挿入方向に対して平行位置Ｒの軸方向Ｙの面にて形成されるため、内側鉄心８に対する外側鉄心９の挿入が容易となる。

さらに、外側鉄心９の周方向Ｚの端部９Ａ、９Ｂに形成された第一嵌合部４０は、第一凸部３１および第一凹部２１の各嵌合面３１Ｂ、３１Ｃ、２１Ｂ、２１Ｃのテーパ形状が鋭角形状に形成されるため、嵌合がより強固となる。

さらに、上記実施の形態１と同様に、第一凸部３１および第一凹部２１からなる第一嵌合部４０は、スロット５より径方向Ｘの外側Ｘ２に形成される。このため、第一凸部３１と第一凹部２１との嵌合時において、スロット５内に設置されているコイル７に対して応力が係ることが防止できる。

さらに、各外側鉄心９の周方向Ｚの端部９Ａ、９Ｂにおいては、第二凸部２２と第二凹部２３とが嵌合し、第二嵌合部５０が形成される。各外側鉄心９を径方向Ｘの外側Ｘ２から内側Ｘ１に挿入する際に、第二凸部２２が第二凹部２３に押し込まれるようにして嵌合する。以下、上記実施の形態１と同様であるためその説明は適宜省略する。

上記のように構成された実施の形態２の回転電機の固定子、回転電機、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、外側鉄心の周方向の端部の箇所において、第一嵌合部が形成されるため、内側鉄心と外側鉄心との嵌合がより強固となる。

実施の形態３．
図２３はこの発明の実施の形態２における回転電機の固定子の構成を示す平面図である。図２４および図２５は図２３に示した固定子の内側鉄心の製造方法を示す平面図である。図２４は内側鉄心を板材から打ち抜いた状態を示す平面図である。図２５は図２４に示した内側鉄心を丸めて環状に構成した状態を示す平面図である。

図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態３においては、内側鉄心８１は、図２４に示すように、板材を打ち抜くことにより、直線状に形成する。よって、図に示すように、内側鉄心８１は連結部１０において両端以外の全てのティース部３が連結されている。そして、図２５に示すように、直線状の内側鉄心８１を、連結部１０を塑性変形させながら丸めて環状に形成する。以後、上記各実施の形態と同様に回転電機の固定子を製造する。

上記のように構成された実施の形態３の回転電機の固定子の製造方法によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、内側鉄心を１個の部材にて形成することにより、部品数を低減することができ、生産性を改善することができる。また、内側鉄心を直線状に形成することにより、円弧と比較して歩留まりがよくなる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims (9)

1. 鉄心には、環状に形成されるヨーク部と、
   前記ヨーク部の内周側に周方向に間隔を隔てるとともに前記ヨーク部に対して径方向の内側に突出して形成される複数のティース部と、
   隣接する前記ティース部の径方向の内側同士を連結する連結部とを有し、
   各前記ティース部の間に形成されたスロットに設置されるコイルを備えた回転電機の固定子において、
   前記鉄心は、前記ヨーク部を構成する外側鉄心と、
   前記ティース部および前記連結部を構成する内側鉄心とにて形成され、
   前記外側鉄心は、周方向において複数に分割して形成され、
   複数に分割された前記外側鉄心のそれぞれと、複数の前記ティース部とには互いに嵌合するための第一嵌合部が複数形成され、
   当該複数の前記第一嵌合部における径方向に添った軸方向に形成される前記外側鉄心および前記内側鉄心の嵌合面の全ては、
   分割された前記外側鉄心の周方向における中心位置の径方向に添った軸方向に形成された面と平行な面にて形成される回転電機の固定子。
2. 前記第一嵌合部は、前記外側鉄心の第一凹部および前記内側鉄心の第一凸部にて形成される請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 分割された各前記外側鉄心は、前記外側鉄心の周方向の端部同士に形成された第二嵌合部にて嵌合される請求項１または請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記外側鉄心の分割箇所は、周方向において前記スロットが形成される箇所に形成される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
5. 前記外側鉄心の分割箇所は、周方向において前記ティース部が形成される箇所に形成され、
   前記第一嵌合部は、前記外側鉄心の周方向の端部の箇所に形成される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
6. 前記コイルは、前記ティース部に嵌合するとともに前記ティース部の隣接する両前記スロットに配置されるボビンに巻回され形成される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の固定子と、
   前記固定子に対して同心円状に配置される回転子とを備えた回転電機。
8. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法において、
   前記内側鉄心の各前記スロットに前記コイルを設置する第一工程と、
   前記内側鉄心の径方向の外側から分割された前記外側鉄心を挿入して前記第一嵌合部にて前記内側鉄心と前記外側鉄心とを前記嵌合面に対して平行に相対移動させて嵌合する第二工程とを備えた回転電機の固定子の製造方法。
9. 請求項８に記載の回転電機の固定子の製造方法において、
   前記第一工程の前に、
   上記内側鉄心を板材から直線状に打ち抜いて形成し、前記直線状の上記内側鉄心を丸めて環状に設置する工程を備えた回転電機の固定子の製造方法。

Images