JPH07231587A - 回転機の磁性部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 板状磁性体片の積層によってティースを構成
する際の作業性を改善し、回転機の磁性部材の生産性を
向上させる。 【構成】 磁性部材３２を製造する際、ヨーク３１とテ
ィース２６とを別体に構成し、ヨーク３１にティース２
６を整列固定する。各ティース２６は、複数の板状磁性
体片３０を積層することによって形成される。板状磁性
体片３０の積層方向はヨーク３１の軸１００に対して直
交する面とほぼ平行な方向とする。板状磁性体片３０の
寸法が大きくなり、積層によりティース２６を製造する
際の作業性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機、発電機等の回
転機を構成するステータ、ロータ等の磁性部材に関し、
特にそのヨーク及びティースの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機、発電機等の回転機には、ロータ
をステータの内側に配設したインナーロータ型と、ロー
タをステータの外側に配設したアウターロータ型とがあ
る。また、ロータやステータは、通常、表面絶縁処理さ
れた硅素鋼板、電磁鋼板等の磁性体板をプレス等により
打ち抜き、打ち抜いて得られた板状磁性体片を所定方向
に積層することによって形成される 図７には、第１従来例に係る回転機の磁性部材の構造が
示されている。この図に示される磁性部材１０は、例え
ばインナーロータ型回転機のステータとして用いられる
構造であり、複数枚の板状磁性体片１２を図において一
点鎖線１００で示される軸方向に積層して構成されてい
る。また、各板状磁性体片１２は、円環状のヨーク部１
２ａ及びこのヨーク部１２ａの内側に軸１００方向に放
射状に配設された所定個数のティース部１２ｂから構成
されている。したがって、板状磁性体片１２の積層によ
り、ギャップを介してロータと対向する所定本数のティ
ースや、ティースと共に磁気回路を構成するヨークが形
成される。板状磁性体片１２を形成するためには、複雑
な形状のプレス型を準備する必要がある。

【０００３】図８には、第２従来例に係る回転機の磁性
部材１４の構成が示されている。この磁性部材１４は、
例えばアウターロータ型回転機のステータとして用いら
れる。磁性部材１４は、第１従来例における板状磁性体
片１２と同様、プレス等によって打ち抜き形成される板
状磁性体片１６を軸１００方向に沿って複数枚積層した
構成を有している。各板状磁性体片１６は、円環状のヨ
ーク部１６ａ及びこのヨーク部１６ａの外側に軸１００
から見て放射状に複数個配設されたティース部１６ｂか
ら構成されている。したがって、この従来例において
も、複雑な形状を有する型によりプレスを行う必要があ
る。

【０００４】これら第１及び第２従来例に共通する問題
点としては、上述のように、複雑な形状をプレス型で打
ち抜かねばならず、したがって回転機の外径やロータス
テータ間のエアギャップの設計変更等が生じた場合に新
たに高価なプレス型を再作成しなければならない点があ
る。これに加え、第１従来例には、ティース部１２ｂに
巻線を捲回する作業が困難であるという問題点もある。
第２従来例は、ティース部１６ｂがヨーク部１６ａの外
側に放射状に延びているため、第１従来例に比べ巻線捲
回の作業性はよい。しかし、第２従来例においても、例
えば各ティース部１２ｂを絶縁紙等で被覆しその上から
巻線を捲回する場合には、１ターン当たり巻き時間が長
くなるため、（１ターン当たり巻き時間）×（ターン
数）×（ティース部１６ｂの本数）で得られる巻き時間
が長くなる。また、第２従来例においてＦＲＰ等の絶縁
材で成形したボビンに巻線を捲回し、その後にボビンを
ティース部１６ｂに挿入装着することも可能であるが、
この場合であっても、捲回に伴うボビンの変形を防ぎ好
適な挿入装着を確保するためには、ボビンに対しある程
度の強度（厚さ）が必要とされてしまい、そのため、全
体形状の大型化やターン数の低減を余儀なくされてしま
う。また、第２従来例には、ヨーク部１６ａの外側に放
射状にティース部１６ｂが並んでいるため、硅素鋼板等
の磁性体板から板状磁性体片１６を打ち抜く場合に、硅
素鋼板の歩留まりを向上させるのが困難であるという問
題もある。

【０００５】図９には、第３従来例に係る磁性部材１８
の構成が示されている。この図に示される構成は、第１
従来例と同様、インナーロータ型回転機のステータとし
て用い得るものであり、例えば特公昭５７−１２３７８
号公報に開示されている。

【０００６】磁性部材１８を製造するに当たっては、ま
ず、第１従来例におけるヨーク部１２ａと同様円環形状
を有する板状磁性体片２０を、硅素鋼板等の磁性体板か
らプレス等によって打ち抜く。同時に、やはり硅素鋼板
等の磁性体板から、第１従来例におけるティース部１２
ｂと同様の形状を有する板状磁性体片２２をプレス等に
より打ち抜く。このようにして得られた板状磁性体片２
０及び２２をそれぞれ所定枚数積層した上で、板状磁性
体片２２の積層体を板状磁性体片２０の内側に軸１００
に対して放射状となるよう、かつ板状磁性体片２２の積
層方向が軸１００と平行方向となるよう、整列配置固定
する。このようにすると、板状磁性体片２０の積層体か
らヨーク２４が、板状磁性体片２２の積層体からティー
ス２６が、それぞれ構成される。このような構成とした
場合、第１及び第２従来例に比べ単純な形状のプレス型
を使用するのみでよくなるとともに、製造コスト、開発
コストも低減できる。さらに、ティース２６に巻線を捲
回する作業を、板状磁性体片２２の積層体を板状磁性体
片２０の積層体に取り付ける以前に行うことが可能とな
るため、巻線捲回に係る作業性も向上する。その際、板
状磁性体片２２の積層体にボビンを装着した上で巻線を
捲回するようにすれば、ボビンの変形等を考慮する必要
がなくなるため、ボビンを薄肉化することができ、また
ターン数を増大させることができる。加えて、プレスに
よって板状磁性体片２０及び２２を硅素鋼板等の磁性体
板から打ち抜く際の歩留まりが向上する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第３従
来例のようにヨークとティースを別個の板状磁性体片の
積層体として構成した場合であっても、特にティース部
を構成する板状磁性体片の寸法が小さいためその積層作
業が困難であり、生産性向上の支障となっていた。特
に、この問題は、ティース本数が多い回転機において顕
著となる。

【０００８】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、ティースを積層構
成する板状磁性体片の形状をより大型なものとすること
により、回転機における磁性部材の生産性をより向上さ
せることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る回転機の磁性部材は、前記ティ
ースが複数の板状磁性体片をヨークの中心軸線に対する
円周方向に積層一体化して構成されていることを特徴と
する。

【００１０】また、本発明に係る磁性部材は、ティース
を構成する板状磁性体片が、板状磁性体を切断して形成
された板状磁性体片であることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明においては、板状磁性体の積層によって
構成されるティースが、当該板状磁性体片の積層方向が
円周方向となるよう、ヨークの表面に整列固定される。
したがって、ティースを構成する各板状磁性体片の寸法
は、当該板状磁性体片の積層方向をヨークの軸とほぼ平
行な方向とした場合に比べ大きくなり且つ枚数も減らせ
る。

【００１２】また、本発明においては、ティースを構成
する板状磁性体片が、板状磁性体、例えば硅素鋼板等の
磁性体板の切断によって形成される。すなわち、プレス
等による打抜きが不要となるため、使用する板状磁性体
の歩留まりが改善される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図７乃至図９に示される従来例
と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

【００１４】図１には、本発明の第１実施例に係る磁性
部材２８の構成が示されている。この図に示される磁性
部材２８は、第１及び第３従来例と同様インナーロータ
型回転機のステータとして用い得る構成である。磁性部
材２８は、第３従来例と同様、個別に積層形成された円
環状のヨーク２４及びこのヨーク２４の内側に整列固定
されたティース２６を有している。ティース２６は、ヨ
ーク２４の軸１００と平行な方向に沿って配置されると
ともに、この軸１００から見て放射状となるよう、ヨー
ク２４の内側に間隔配設されている。

【００１５】この実施例の特徴とするところは、ティー
ス２６が、軸１００と直交する面に平行な方向に沿って
積層された複数の板状磁性体片３０から構成されている
点である。形成すべきティース２６の軸１００方向長さ
はこれと直交する方向の厚みより小さいから、この実施
例における板状磁性体片３０は、第３従来例における板
状磁性体片２２よりも大きな寸法となる。したがって、
板状磁性体片３０を積層してティース２６を構成する作
業は第３従来例におけるそれに比べより作業性のよいも
のとなる。

【００１６】図２には、本発明の第２実施例に係る磁性
部材３２の構成が示されている。この図に示される磁性
部材３２は、第２従来例と同様アウタロータ型回転機の
ステータとして用い得るものであり、ヨーク３１の外側
に所定個数のティース２６を整列固定した構造を有して
いる。ティース２６の延長方向は軸１００と平行な方向
であり、また、各ティース２６は軸１００から見て放射
状に間隔配列されている。

【００１７】この実施例の特徴は、第１実施例と同様、
各ティース２６を板状磁性体片３０の積層により構成
し、これによりティース２６の積層に係る作業性を改善
した点にある。

【００１８】図３には、ティース２６の製造工程が示さ
れている。

【００１９】図３（ａ）に示されるように、第１又は第
２実施例に係るティース２６を製造するに当たっては、
まず、板状磁性体片３０が、硅素鋼板等の磁性体板から
の切断又はプレスによって複数枚形成される。板状磁性
体片３０を切断によって形成した場合、プレス使用時に
比べ硅素鋼板等の磁性体板の歩留まりがよくなる。これ
は、プレスによって板状磁性体片３０を打ち抜く場合に
は使用する硅素鋼板等の全面を使用できないのに対し、
切断の場合には使用できることによる。

【００２０】次に、図３（ｂ）に示されるように、切断
又はプレスによって得られた板状磁性体片３０が所定枚
数積層され、溶接等により一体化される。これによりテ
ィース２６が形成される。

【００２１】このようにして形成されたティース２６に
は、図３（ｃ）に示されるように、ボビン又は絶縁紙３
４が装着され、ボビン又は絶縁紙３４を介し巻線３６が
捲回される。巻線３６を捲回する際には、図３（ｄ）に
示されるように、一点鎖線２００で示される軸を中心に
してティース２６全体を回転させる。このようにする
と、巻線３６の捲回を非常に容易に行うことができる。

【００２２】さらに、部材３４としてボビンを使用した
場合、当該ボビン３４が巻線３６の捲回に先立ちティー
ス２６に装着されているため、巻線３６の捲回に伴うボ
ビン３４の歪みを考慮する必要がなくなり、ボビン３４
の肉厚を従来に比べ薄くすることができる。これによ
り、巻線３６のターン数を増大乃至確保することができ
る。

【００２３】このようにして得られたティース２６は、
図４に示されるような形状を有するヨーク３１に整列固
定される。そのため、ヨーク３１は、その外表面に溝３
１ａを有している。各ティース２６はこの溝３１ａとの
圧入乃至嵌合により整列固定される。その際には、溶接
又は樹脂モールドを行うのが好ましい。このような工程
を経て得られた磁性部材３２を、図５に示されるよう
に、その内側に所定個数の永久磁石３８が整列配置され
たロータ４０の内側に組み込むことにより、アウタロー
タ型の回転機４２を得ることができる。

【００２４】このように、本実施例によれば、板状磁性
体片３０を軸１００に直交する面とほぼ平行な方向に積
層することにより、ティース２６を構成するようにした
ため、ティース２６を構成する板状磁性体片３０の寸法
が大きくなり、したがって積層に係る作業性が向上す
る。また、板状磁性体片３０は、切断によって製造する
ことが可能であるため、板状磁性体片３０の素材たる磁
性体板、例えば硅素鋼板の歩留まりが向上し、製造コス
トが低減する。この効果は、ティース２６の個数が多い
ほど顕著になる。

【００２５】加えて、ティース２６をヨーク２４又は３
１と別体に構成しているため、特に図３（ｄ）に示され
るようにティース２６を回転させながら巻線３６を捲回
でき、巻線捲回に係る工数を低減することができる。さ
らに、ボビン３４の変形を考慮する必要がないためその
肉厚を薄くすることができる。また、設計変更への対処
も容易である。

【００２６】さらに、これらの実施例のようにティース
２６を構成する板状磁性部材３０の積層方向を第３従来
例と異なる方向としても、回転機４２の特性上の問題は
生じない。特に、ヨーク２４とティース２６の接触面を
磁束が通過することにより板状磁性体片３０の端面に発
生する渦電流は、ほとんど変化しない。これは、発生す
る渦電流の規模が板状磁性体片３０の肉厚によって定ま
るためである。

【００２７】加えて、以上説明した各実施例において
は、ティース２６を構成する板状磁性体片とヨーク２４
を構成する板状磁性体片２０とは、別の素材から形成す
ることが可能となる。すなわち、ヨーク２４に比べ磁束
が集中しやすいティース２６についてより磁束を通しや
すい一般に高価な素材を用いることが可能となり、これ
によって磁気飽和を回避することができる。

【００２８】図６には、本発明の第３実施例に係る回転
機の磁性部材の構造、特にそのティース２６の他の構造
の例が示されている。この図に示されるティース２６に
おいては、板状磁性体片３０の積層体の左右両側に、上
部がＬ字状に屈曲した板状部材４４が例えば溶接等によ
り固定されている。この部材４４の上部の屈曲部は、テ
ィース２６のつばとして機能する。このようなつばを有
するティース２６を使用することにより、対向する磁性
部材（ティース２６をステータのティースとして用いる
場合にはロータ）において使用する磁石が強力でない場
合にも対処可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ティースを構成する板状磁性部材の積層方向を、ヨーク
の軸と直交する面にほぼ平行な方向としたため、ティー
スを構成する板状磁性体片の寸法を大型化することがで
き、積層によるティースの組み立てに係る作業性が向上
する。また、本発明によれば、板状磁性体を切断するこ
とにより、ティースを構成する板状磁性体片を形成する
ようにしたため、例えばプレス等により打ち抜きを行っ
た場合に比べ、高価なプレス金型が不要となる為大幅な
コスト低減が図れる他使用する板状磁性体（例えば硅素
鋼板）の歩留まりが向上し、板状磁性体の無駄を発生さ
せずしたがって材料コストの良好な構造が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る磁性部材の構成を示
す斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る磁性部材の構成を示
す斜視図である。

【図３】ティースの製造工程を示す図であり、特に
（ａ）は切断又はプレスによる板状磁性体片の形成工程
を、（ｂ）は溶接等による板状磁性体片の積層工程を、
（ｃ）はボビン又は絶縁紙の装着工程を、（ｄ）は巻線
捲回工程を、それぞれ示す図である。

【図４】第２実施例において使用されるヨークの形状を
示す平面図である。

【図５】第２実施例に係る磁性部材をアウタロータ型の
回転機のステータとして使用した場合の回転機の構成を
示す軸直交方向断面図である。

【図６】本発明の第３実施例に係る磁性部材におけるテ
ィースの形状を示す斜視図である。

【図７】第１従来例に係る磁性部材の構成を示す斜視図
である。

【図８】第２従来例に係る磁性部材の構成を示す斜視図
である。

【図９】第３従来例に係る磁性部材の構成を示す斜視図
である。

【符号の説明】

２４，３１ ヨーク ２６ ティース ２８，３２ 磁性部材 ３０ ティースを構成する板状磁性体片 ３４ ボビン又は絶縁紙 ３６ 巻線 ４２ 回転機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材からなる円柱形状のヨークと、該
   ヨークと別体に且つ該ヨークの外周面あるいは内周面上
   に径方向に突出して固着されたティースと、を備えた回
   転機の磁性部材であって、 前記ティースが複数の板状磁性体片をヨークの中心軸線
   に対する円周方向に積層一体化して構成されていること
   を特徴とする回転機の磁性部材。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁性部材において、 ティースを構成する板状磁性体片が、板状磁性体を切断
   して形成された板状磁性体片であることを特徴とする磁
   性部材。