JPH1118324A

JPH1118324A - 回転機及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1118324A
Application number: JP9162923A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nakamura; 雅之中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄心の強度を確保しつつ、漏れ磁束が回転機
の特性に与える影響を改善する。【解決手段】回転子鉄心１０のうち漏れ磁束が生じる
部分であるブリッジ部２０に透磁率を低下させる変質処
理を施す。この変質処理としては、たとえば、ローラ掛
けなどの歪みや転位を生じさせる処理や溶接がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転機及びその製造
方法に関し、特に、回転子又は固定子の鉄心に生じる漏
れ磁束が回転機に与える影響を改善する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動機や発電機などの回転機にお
いては、回転子や固定子の鉄心に自分自身の鉄心だけと
鎖交する磁束である、漏れ磁束が生じる。この磁束によ
る漏れインダクタンスは、直流機や交流整流子機では整
流作用を阻害し、交流機ではリアクタンスとして電圧降
下を生じ、回転機の特性に悪影響を与える。このため、
従来、漏れ磁束が生じる部分には鉄心の肉厚を減らすな
どの処置が施され、少しでもその磁気漏れが回転機に与
える影響を改善するよう工夫がなされている。

【０００３】図５は、内磁型回転子の回転子鉄心を軸方
向から見た図である。同図に示すほぼ円筒状の回転子鉄
心１０は積層電磁鋼板からなり、その外側面上に回転軸
と同方向にスリット１２が凹設されて、それらスリット
１２の間に軸方向に延びる大小複数の磁極部１４ａ，１
４ｂが形成されている。そして、一つ置きの磁極部１４
ａの基部には断面矩形状の永久磁石挿入用のスロット１
６が開設されている。

【０００４】このスロット１６に永久磁石１８を磁極の
向きが径方向に一致するようにして挿入した場合、その
磁極方向に対して垂直な方向にて該永久磁石と互いに接
する磁極部の一部分、すなわちブリッジ部２０には磁束
漏れが生じる。図６は、内磁型回転子の磁極部１４ａを
軸方向から見た拡大図である。同図に示すように、永久
磁石１８の側方のブリッジ部２０には回転子鉄心１０だ
けと鎖交する磁束、すなわち漏れ磁束２２が生じてい
る。そして、この内磁型回転子は、漏れ磁束２２が回転
機の特性に与える影響を少しでも改善するため、ブリッ
ジ部２０の肉厚をできるだけ減らして形成されている。

【０００５】また、図７は、固定子鉄心の軸方向正面図
である。同図に示す固定子鉄心２３は、内方に位置する
インナピース２４と、該インナピース２４が挿嵌される
中空円筒状のアウタピース２６と、を含んで構成されて
いる。このインナピース２４は、計１２個の磁極２８
が、互い隣り合う磁極２８の磁極片部３０の縁部にて、
一体的に連結されてなり、各磁極片部２８は内側に位置
する図示しない回転子に対向するようになっている。そ
して、このインナピース２４がアウタピース２６の内部
に挿嵌されて、隣り合う磁極２８とアウタピース２６の
内壁とに囲まれる部分にスロット３２が形成されてい
る。

【０００６】この固定子鉄心２３によれば、アウタピー
ス２６に挿嵌しない状態でインナピース２４の各磁極２
８に巻線を施し、その後にインナピース２４をアウタピ
ース２６に挿嵌することができる。この結果、各磁極２
８に巻線を容易に施すことができる。

【０００７】図８は、このインナピース２４の各磁極２
８の連結部分３４を軸方向から見た拡大図である。同図
に示すように、この固定子では、各スロット３２の周囲
に固定子鉄心２３だけと鎖交する漏れ磁束３６が生じて
いる。そして、この固定子は、漏れ磁束３６が回転機の
特性に与える影響を少しでも改善するため、磁極の連接
部分３４の肉厚をできるだけ減らして形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの回転
子や固定子において、漏れ磁束２２，３６が生じる部分
の肉厚を減らすと、回転機に必要な強度が確保できない
という問題がある。すなわち、図５に示す内磁型回転子
では、ブリッジ部２０の肉厚を減らすとスロット１６の
内部に挿嵌される永久磁石１８を保持することが困難に
なる。特に、回転子では、回転機の駆動時に永久磁石１
６が遠心力を受けるため、それを保持するためにブリッ
ジ部２０に十分な強度を与える必要がある。また、図７
に示す固定子では、磁極２８の連結部分３４の肉厚を減
らすとインナピース２４の一体形状を保持するために必
要な強度を確保できなくなる。

【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、鉄心の強度を確保しつつ、漏れ磁
束が回転機の特性に与える影響を改善することのできる
回転機及びその製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る回転機は、回転子及び固定子の少なく
とも一方の鉄心のうちの、漏れ磁束が生じる部分に、透
磁率を低下させる変質処理が施されたことを特徴とす
る。

【００１１】本発明によれば、回転機の鉄心のうちの漏
れ磁束が生じる部分には、歪みや転位や応力を生じさせ
る加圧処理や、加熱などの透磁率を低下させる変質処理
がなされる。こうすれば、鉄心の強度を確保しつつ、漏
れ磁束が回転機の特性に与える影響を改善することがで
きる。

【００１２】また、本発明に係る回転機は、鉄心に永久
磁石が内設された回転子を含む回転機であって、前記永
久磁石の磁極方向に対して垂直な方向にて、該永久磁石
と互いに接する前記鉄心の少なくとも一部分に、透磁率
を低下させる変質処理が施されたことを特徴とする。

【００１３】このように、永久磁石の磁極方向に対して
垂直な方向にて該永久磁石と互いに接する鉄心の部分に
は、この鉄心だけと鎖交し、回転軸のトルクに寄与しな
い漏れ磁束が生じる。そうして、本発明では、この部分
の少なくとも一部に前記変質処理が施されている。この
ため、鉄心の強度を確保しつつ、漏れ磁束が回転機の特
性に与える影響を改善することができる。

【００１４】また、本発明に係る回転機は、回転子の外
側に回転軸の軸方向と同方向に配される複数の磁極が回
転子側の縁部で互いに連結された固定子鉄心を備える回
転機であって、その連結部分に透磁率を低下させる変質
処理が施されたことを特徴とする。

【００１５】このように、固定子鉄心において、磁極が
回転子側で連結されていれば、それらの磁極を渡って固
定子鉄心だけと鎖交する漏れ磁束が生じる。本発明で
は、この連結部分に前記変質処理を施しているため、鉄
心の強度を確保しつつ、漏れ磁束が回転機の特性に与え
る影響を改善することができる。

【００１６】なお、以上の透磁率を低下させる前記変質
処理としては、レーザ溶接等の溶接を採用することがで
きる。この変質処理によれば、鉄心の中の不純物を微細
化させ、それらを分散して析出させることができる。こ
の結果、磁壁の移動を阻害させて漏れ磁束が生じる部分
の透磁率を低下させることができる。また、鉄心が積層
電磁鋼板からなる場合には、全ての葉を溶着させてそれ
らを一体化させることもできる。

【００１７】また、透磁率を低下させる前記変質処理と
しては、ローラにより加圧する等の、材料に歪み又は転
位の少なくとも一方を生じさせる処理を採用することも
できる。この変質処理によれば、鉄心中の磁壁の移動を
阻害させて漏れ磁束が生じる部分の透磁率を低下させる
ことができる。さらに、鉄心の一部を塑性変形させて歪
みや転位を生じさせた場合には、その部分の材料強度を
向上させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。

【００１９】実施の形態１．図１（ａ）は、実施の形態
１に係る回転機の内磁型回転子の回転子鉄心を示す一部
斜視図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の一点鎖線で囲
む部分を拡大して示す図である。同図に示す回転子鉄心
１０は、既に図５，６に示した回転子鉄心１０と同じも
ので、電磁鋼板等の材質からなる各葉３８が積層されて
ほぼ円筒状に形成されている。そして、その回転子鉄心
１０には、中央に回転軸を取り付けるための軸穴４０が
設けられ、外側面上に回転軸と同方向のスリット１２が
凹設されている。そして、それらスリット１２の間に軸
方向に延びる大小複数の磁極部１４ａ，１４ｂが形成さ
れている。さらに、一つ置きの磁極部１４ａの基部には
断面矩形状の永久磁石挿入用のスロット１６が開設され
ている。そして、これらのスロット１６には、径方向に
磁極方向が向くようにしてそれぞれ永久磁石が取り付け
られる。

【００２０】また、このスロット１６の短辺の側部、す
なわちブリッジ部２０にはレーザ溶接が施されている。
すなわち、本回転子を製造する際には、回転子鉄心１０
の各葉３８を積層した状態で、それらを図示しない所定
の治具により固定し、その後、ブリッジ部２０の側方に
位置するスリット１２の内壁４２にレーザ光を照射し、
その照準を軸方向に上下して全葉にわたって直線状に移
動させる。こうすれば、各葉３８のレーザ光照射部分を
溶融させて全葉を一体化することができる。そして、本
回転子では、ブリッジ部２０にレーザ光を照射して加熱
しているため、該ブリッジ部２０を透磁率を低下させる
よう変質させることができる。これは、鉄心の中の不純
物が微細化し、分散して析出するために、磁壁の移動が
困難になるためである。

【００２１】このように、本内磁型回転子では、永久磁
石の側方の漏れ磁束が生じる部分であるブリッジ部２０
にレーザ光を照射して加熱処理を施しているので、この
部分の透磁率を他の部分に比して低くすることに成功し
ている。このため、このブリッジ部２０の肉厚を減らせ
ることなく、漏れ磁束の回転機の特性への影響を改善す
ることができる。さらに、本内磁型回転子では、回転子
鉄心１０の各葉３８をレーザ溶接により溶着しているた
め、かしめや通しボルト等によらず、各葉３８を一体化
することができる。

【００２２】なお、以上の回転子は種々の変形実施が可
能である。たとえば、上記説明では、回転子鉄心１０の
ブリッジ部分２０にレーザ溶接を施したが、単にブリッ
ジ部２０を加熱する処理を施すことでも同様に透磁率を
低下させることができる。

【００２３】また、上記回転子では、特にかしめ等の積
層した回転子鉄心１０を一体化させるための構成を設け
なかったが、かしめや通しボルト等の構成を別途加えて
もよい。

【００２４】さらに、上記説明に係る回転子では、回転
子鉄心１０のブリッジ部２０にレーザ溶接を施したが、
これに加えて、或いはこれに替えて、ブリッジ部２０に
歪みや転位を生じさせる処理を施すことにしてもよい。

【００２５】図２は、この処理を説明する図であり、ブ
リッジ部２０を中心に内磁型回転子の回転子鉄心１０を
拡大して示す図である。まず、同図（ａ）に示すよう
に、スロット１６の内壁の角部に比較的小さな二つのロ
ーラ４４を、同図中の矢印方向に加圧しつつ軸方向に移
動させて、ローラ掛けを行ってもよい。こうすれば、ブ
リッジ部２０に歪みや転位、或いは応力を生じさせるこ
とができ、この結果、磁壁の移動を阻害させて、透磁率
を低下させることができる。

【００２６】この変形例に係る回転子によれば、ブリッ
ジ部２０の肉厚を減らすことなく、漏れ磁束の回転機の
特性への影響を改善することができる。さらに、スロッ
ト１６の内部にローラを掛けるため、鉄心の各葉３８の
端面を均して寸法公差を詰めることができる。また、各
葉３８の端部同士を塑性変形させて、それらを互いに係
着させて回転子鉄心１０の各葉の一体化の効果を得るこ
ともできる。また、ローラ掛けによって鉄心に塑性変形
を与えれば、回転子鉄心１０の材料強度を局部的に向上
させることができる。

【００２７】さらに、同図（ｂ）（ｃ）は、内磁型回転
子のさらに別の変形例である。すなわち、同図（ｂ）に
示すように、内磁型回転子のスロット１６のブリッジ部
２０に面した内壁に幅広の円筒状のローラ４６を図中矢
印方向に加圧しつつ掛けてもよい。或いは、同図（ｃ）
に示すように、ブリッジ部２０の外側面から、すなわち
スリット１２からローラ４８を入れて、この部分にロー
ラを掛けてもよい。

【００２８】こうしても、ブリッジ部２０に歪みや転
位、或いは応力を生じさせることができ、磁壁の移動を
阻害させて、透磁率を低下させることができる。この結
果、ブリッジ部２０の肉厚を減らすことなく、漏れ磁束
の回転機の特性への影響を改善することができる。ま
た、ローラ掛けにより鉄心に塑性変形を与えれば、回転
子鉄心１０の材料強度を向上させることができる。

【００２９】実施の形態２．図３は、実施の形態２に係
る回転機の固定子を構成するインナピースを示す一部斜
視図である。同図に示すインナピース２４は、既に図
７，８に示した固定子鉄心２３のインナピース２４と同
じもので、複数の磁極２８が互い隣り合う磁極の磁極片
部３０の縁部にて一体的に連結されていて、各磁極片部
３０は内側に位置する図示しない回転子に対向するよう
になっている。

【００３０】そして、本実施の形態に係る印ピーダンス
２４は、特に、この各磁極２８の連結部分３４に、積層
鉄心の全葉にわたるレーザ溶接５０が施されている。す
なわち、このインナピース２４を製造する際には、積層
された電磁鋼板を所定の治具により固定し、その後、イ
ンナピース２４の側壁のうち、磁極２８の連結部分３４
にレーザ光を上下して照射する。こうすれば、各葉のレ
ーザ光照射部分が溶融するため、全葉を一体化すること
ができる。また、このようにレーザ光を照射すれば磁極
の連結部分が加熱されるため、この部分を透磁率が低下
させるよう変質させることができる。

【００３１】このように、本インナピース２４は、漏れ
磁束が生じる部分（連結部分３４）にレーザ光が照射さ
れて加熱処理が施されているので、この部分の肉厚を減
らすことなく、漏れ磁束が回転機の特性へ与える影響を
改善させることができる。また、積層電磁鋼板の各葉を
レーザ溶接５０により溶着しているため、かしめや通し
ボルト等によらず、簡易に鉄心の各葉を一体化すること
ができる。

【００３２】なお、以上の回転子は上述の実施の形態１
と同様に種々の変形実施が可能である。たとえば、上記
説明では、磁極２８の連結部分３４にレーザ溶接５０を
施したが、単にその連結部分３４を加熱する処理を施す
ことでも同様にその部分の透磁率を低下させることがで
きる。

【００３３】また、上記説明に係る固定子のインナピー
ス２４では、磁極２８の連結部分３４にレーザ溶接５０
を施したが、これに加えて、或いはこれに替えて、連結
部分３４に歪みや転位を生じさせる処理を施してもよ
い。具体的には、同図（ａ）に示すように磁極２８の連
結部分３４に内側からローラ５２を掛けるか、同図
（ｂ）に示すように外側からローラ５４を掛ければよ
い。こうすれば、連結部分３４に歪みや転位、或いは応
力を生じさせることができ、この結果、磁壁の移動を阻
害させて、透磁率を低下させることができる。こうし
て、この変形例に係るインナピース２４によれば、磁極
２８の連結部分３４の肉厚を減らすことなく、漏れ磁束
の回転機の特性への影響を改善することができる。ま
た、鉄心の各葉の端部を塑性変形させてそれらを互いに
係着させ、積層鉄心の一体化の効果を得ることもでき
る。さらに、ローラ掛けにより鉄心に塑性変形を与えれ
ば、鉄心の材料強度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る回転機の回転子
鉄心を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る回転子鉄心の変
形例を説明する図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係る回転機の固定子
鉄心の一部を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態２に係る固定子鉄心の変
形例を説明する図である。

【図５】従来の回転子を示す図である。

【図６】従来の回転子における磁極部分を拡大して示
す図である。

【図７】従来の固定子を示す図である。

【図８】従来の固定子における磁極の連結部分を拡大
して示す図である。

【符号の説明】

１０回転子鉄心、１２スリット、１４ａ，１４ｂ，
２８磁極、１６，３２スロット、１８永久磁石、
２０ブリッジ部、２３固定子鉄心、２４インナピー
ス、２６アウタピース、３４連結部分、４４，４
６，４８，５２，５４ローラ、５０レーザ溶接。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子及び固定子の少なくとも一方の鉄
心のうちの、漏れ磁束が生じる部分に、透磁率を低下さ
せる変質処理が施されたことを特徴とする回転機。
【請求項２】鉄心に永久磁石が内設された回転子を含
む回転機において、前記永久磁石の磁極方向に対して垂
直な方向にて、該永久磁石と互いに接する前記鉄心の少
なくとも一部分に、透磁率を低下させる変質処理が施さ
れたことを特徴とする回転機。
【請求項３】回転子の外側に回転軸の軸方向と同方向
に配される複数の磁極が回転子側の縁部で互いに連結さ
れた固定子鉄心を備える回転機において、その連結部分
に透磁率を低下させる変質処理が施されたことを特徴と
する回転機。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の回転
機において、透磁率を低下させる前記変質処理として、
溶接がなされること特徴とする回転機。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の回転
機において、透磁率を低下させる前記変質処理として、材料に歪み又
は転位の少なくとも一方を生じさせる処理が施されるこ
とを特徴とする回転機。
【請求項６】回転子及び固定子の少なくとも一方の鉄
心のうちの、漏れ磁束が生じる部分に、透磁率を低下さ
せる変質処理を施すことを特徴とする回転機の製造方
法。