特許 6248566 回転電機の固定子鉄心およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248566

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】回転電機の固定子鉄心およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/16 20060101AFI20171211BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/16 A

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-237783(P2013-237783)

(22)【出願日】2013年11月18日

(65)【公開番号】特開2015-100153(P2015-100153A)

(43)【公開日】2015年5月28日

【審査請求日】2016年1月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100080045

【弁理士】

【氏名又は名称】石黒 健二

(74)【代理人】

【識別番号】100124752

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷 真司

(72)【発明者】

【氏名】鴇沢 隆

【審査官】 服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−２４４２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３５９２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０４４３５３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−１３６５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１０１８１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭４７−０３３７０２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄心素材として磁性板（１００）からなる帯状のコアシート（１０）が用いられ、このコアシート（１０）が環状に折曲形成されるとともに軸方向に積層されることで、全体として円筒状の積層コア（１）が構成されており、
前記コアシート（１０）が、内周側に固定子コイル（Ｃ）を巻装するためのティース部（１１）およびスロット部（１２）を交互に有するとともに、外周側に前記ティース部（１１）および前記スロット部（１２）を所定のピッチで連ねるヨーク部（１３）を有している回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）において、
前記コアシート（１０）は、前記ティース部（１１）と前記スロット部（１２）との境界部分に深溝部（１７）を有しており、
前記深溝部（１７）は、前記コアシート（１０）の板厚方向に貫通していて、前記スロット部（１２）の底面（１２ａ）から外径方向に向かって先細り状に凹んで前記ヨーク部（１３）に食い込むように形成された三角形状を呈しており、しかも、
前記深溝部（１７）は、前記底面（１２ａ）側で内径方向に向かって開口する開口部（１７ａ）の円周方向の長さ（幅Ｗ）が前記固定子コイル（Ｃ）の素線の太さ（Ｃ１）より小さくされており、
前記固定子コイル（Ｃ）は、素線として矩形状断面の平角線が用いられていることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）。

【請求項2】

鉄心素材として磁性板（１００）からなる帯状のコアシート（１０）が用いられ、このコアシート（１０）が環状に折曲形成されるとともに軸方向に積層されることで、全体として円筒状の積層コア（１）が構成されており、
前記コアシート（１０）が、内周側に固定子コイル（Ｃ）を巻装するためのティース部（１１）およびスロット部（１２）を交互に有するとともに、外周側に前記ティース部（１１）および前記スロット部（１２）を所定のピッチで連ねるヨーク部（１３）を有している回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）において、
前記コアシート（１０）は、前記ティース部（１１）と前記スロット部（１２）との境界部分に深溝部（１７）を有しており、
前記深溝部（１７）は、前記コアシート（１０）の板厚方向に貫通していて、前記スロット部（１２）の底面（１２ａ）から外径方向に向かって先細り状に凹んで前記ヨーク部（１３）に食い込むように形成された三角形状を呈しており、しかも、
前記深溝部（１７）は、前記底面（１２ａ）側で内径方向に向かって開口する開口部（１７ａ）の円周方向の長さ（幅Ｗ）が前記固定子コイル（Ｃ）の素線の太さ（Ｃ１）より小さくされており、
さらに、前記深溝部（１７）は、前記スロット部（１２）の底面（１２ａ）の円周方向両側に付設されており、
一方の前記深溝部（１７）の開口縁から他方の前記深溝部（１７）の開口縁までの円周方向の最大幅は、前記スロット部（１２）の円周方向の幅と同じになっていることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）。

【請求項3】

鉄心素材として磁性板（１００）からなる帯状のコアシート（１０）が用いられ、このコアシート（１０）が環状に折曲形成されるとともに軸方向に積層されることで、全体として円筒状の積層コア（１）が構成されており、
前記コアシート（１０）が、内周側に固定子コイル（Ｃ）を巻装するためのティース部（１１）およびスロット部（１２）を交互に有するとともに、外周側に前記ティース部（１１）および前記スロット部（１２）を所定のピッチで連ねるヨーク部（１３）を有している回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）において、
前記コアシート（１０）は、前記ティース部（１１）と前記スロット部（１２）との境界部分に深溝部（１７）を有しており、
前記深溝部（１７）は、前記コアシート（１０）の板厚方向に貫通していて、前記スロット部（１２）の底面（１２ａ）から外径方向に向かって先細り状に凹んで前記ヨーク部（１３）に食い込むように形成された三角形状を呈しており、しかも、
前記深溝部（１７）は、前記底面（１２ａ）側で内径方向に向かって開口する開口部（１７ａ）の円周方向の長さ（幅Ｗ）が前記固定子コイル（Ｃ）の素線の太さ（Ｃ１）より小さくされており、
前記ヨーク部（１３）は、前記深溝部（１７）の最深部までの内周側が、前記ティース部（１１）の板厚と同一板厚を有する厚肉部（１４）をなすとともに、この厚肉部（１４）より外周側が、外径方向に向かうほど板厚が漸減していくテーパ状の薄肉部（１５）をなしていることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）。

【請求項4】

請求項１に記載の回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）において、
前記深溝部（１７）は、前記スロット部（１２）の底面（１２ａ）の円周方向両側に付設されており、
一方の前記深溝部（１７）の開口縁から他方の前記深溝部（１７）の開口縁までの円周方向の最大幅は、前記スロット部（１２）の円周方向の幅と同じになっていることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）。

【請求項5】

請求項２に記載の回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）において、
前記ヨーク部（１３）は、前記深溝部（１７）の最深部までの内周側が、前記ティース部（１１）の板厚と同一板厚を有する厚肉部（１４）をなすとともに、この厚肉部（１４）より外周側が、外径方向に向かうほど板厚が漸減していくテーパ状の薄肉部（１５）をなしていることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）。

【請求項6】

請求項３または請求項５に記載の回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）において、
前記固定子コイル（Ｃ）は、素線として矩形状断面の平角線が用いられていることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）。

【請求項7】

請求項３、請求項５または請求項６の内のいずれか１つに記載の回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）において、
前記ヨーク部（１３）は、外周面から内径方向に向かって凹む固定用切欠き（１６）を
備えており、
前記固定用切欠き（１６）の底面（１６ａ）は、前記厚肉部（１４）と前記薄肉部（１
５）との境界線付近に位置していることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）。

【請求項8】

請求項１ないし請求項７の内のいずれか１つに記載の回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）において、
前記コアシート（１０）が環状に折曲形成される際に前記コアシート（１０）の内周側および外周側に生じる塑性変形現象の領域を、それぞれ圧縮側変形領域および引張り側変形領域と呼び、この２つの領域の境界をなし圧縮も伸張もしない領域を中立線（１０Ｘ）と呼ぶとき、
前記深溝部（１７）の最深部を前記中立線（１０Ｘ）を含む内径側に位置するようにしたことを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）。

【請求項9】

請求項１ないし請求項８の内のいずれか１つに記載の回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）を製造する方法であって、
前記磁性板（１００）から前記ティース部（１１）、前記スロット部（１２）および前記ヨーク部（１３）を有する帯状の前記コアシート（１０）を作製する過程で、前記ティース部（１１）と前記スロット部（１２）との境界部分に位置させて、前記深溝部（１７）の中間形状として、前記開口部（１７ａ）が大きく拡開している三角形状の拡開溝部（１７Ｘ）を形成するコアシート作製工程と、
前記コアシート（１０）を前記ヨーク部（１３）が外周側となるように環状に折曲形成する過程で、前記拡開溝部（１７Ｘ）の開口部を円周方向から狭めることにより、前記スロット部（１２）の底面（１２ａ）側で内径方向に向かって開口する前記開口部（１７ａ）の円周方向の長さ（幅Ｗ）が前記固定子コイル（Ｃ）の素線の太さ（Ｃ１）より小さくされている前記深溝部（１７）を形成していく巻回工程とを備えることを特徴とする回転電機（Ｇ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機の固定子鉄心、とりわけ、自動車用交流発電機の固定子に好適な積層コア型の固定子鉄心とその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

〔従来の技術〕
従来より積層コア型の固定子鉄心としては種々の構成のものが実用に供されているが、近年においては、磁性板（例えば鋼板）から内周側にティース部およびスロット部を有するリング状板を打抜き、このリング状板を多数枚円筒状に積層して形成する積層コアに代わって、廃材が少なく材料歩留りが良いとの理由で、片側にティース部およびスロット部を打抜き形成した帯状のコアシートを、螺旋状（ヘリカル）に巻取りながら円筒状に複数層にわたって巻回積層してなる積層コア、所謂巻鉄心が、専ら採用されるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

さらに、この種の巻鉄心においては、付加的な機能構成として、例えば、環状に折曲形成する際に巻取りしやすくする等のために、各層のコアシートの外周側をテーパ状に形成したり、積層コアを軸方向から圧縮固定する等のために、積層コアの外周面に軸方向の全長にわたって固定用切欠きを設けたりしている。
そして、図９に示すように、素線Ｃ１として例えば平角線（矩形断面導体）を用いた固定子コイルＣがスロット部１２に収納（巻装）されている。以下の説明では、素線Ｃ１を導体Ｃ１とも呼ぶ。

【0004】

ところで、自動車用交流発電機のごとく搭載上の制約が厳しい回転電機においては年々より一層の小型化・高性能化が待望されており、とりわけ固定子側の課題としては固定子鉄心に対し如何に固定子コイルをできるだけ密に巻装して、固定子コイルの占積率を高めていくかが当業者の共通の命題である。

【0005】

〔従来技術の問題点〕
本発明者は、固定子コイルの占積率の更なる向上を目指し、数多の実験・研究を重ねてきたが、このたび固定子コイルの収納（巻装）状態を精査したところ、次のような問題点が内在していることを突き止めた。
（１）固定子コイルの素線（導体）として採用している例えば平角線は、矩形状断面を呈しており、密接して重ね合わせることができるため、高占積率を期待できるものとして賞用されてきたが、固定子コイルの最下層の導体とスロット部の底面との間に意外にも無視できないデッドスペースが確認された。
つまり、図９に示すように、積層コア１（固定子鉄心Ｄ）の各スロット部１２は全体としてＵ字形状をなしているが、スロット部１２の底面１２ａとティース部１１の側面１１ａとを繋ぐ角部１２Ｘが存在するため、この角部１２Ｘと固定子コイルＣ（導体Ｃ１）の一部とが干渉することによって上記のデッドスペース１２Ｙが生じるのである。
（２）また、上記干渉は、固定子コイルＣの最下層の導体Ｃ１とスロット部１２の角部１２Ｘとが局部的に摩擦する事象を招き、導体Ｃ１の絶縁被膜が損傷する等固定子コイルＣの信頼性が低下する虞がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭６２−２４４２４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、固定子コイルとスロット部とのデッドスペースや固定子コイルの局部摩擦を解消して、固定子コイルの高占積率・高信頼性を確保することができる固定子鉄心を提供すること、およびかかる固定子鉄心を経済的かつ高品位に製造できる製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の発明（回転電機の固定子鉄心）は、鉄心素材として磁性板からなる帯状のコアシートが用いられ、このコアシートが環状に折曲形成されるとともに軸方向に積層されることで、全体として円筒状の積層コアが構成されており、また、コアシートが、内周側に固定子コイルを巻装するためのティース部およびスロット部を交互に有するとともに、外周側にティース部およびスロット部を所定のピッチで連ねるヨーク部を有していることを基本構成としている。

【0009】

そして、本発明の固定子鉄心は、コアシートが、ティース部とスロット部との境界部分に、占積率向上手段として、次のごとき特徴を有する深溝部を備えている。
この深溝部は、板厚方向に貫通しており、スロット部の底面から外径方向に向かって凹んでヨーク部に食い込むように形成された先細り形状を呈している。しかも、この深溝部は、開口部の円周方向の長さ（幅）が固定子コイルの素線の太さより小さくされている。
さらに、固定子コイルは、素線として矩形状断面の平角線が用いられている。

【0010】

上記構成によれば、スロット部の底面とティース部の側面とを繋ぐ角部がなくなるため、固定子コイルと溝底面との間のデッドスペースをなくして、固定子コイルをスロット部に対し溝底面まで一杯に収納することができ、固定子コイルの占積率を向上する（高める）ことができる。

【0011】

また、深溝部の開口部は、円周方向の幅が固定子コイルの素線の太さより小さくされているため、この深溝部に固定子コイルの素線が嵌まり込むこともなく、上記の角部がなくなることと相俟って、固定子コイルとティース部およびスロット部との局部的な干渉や摩擦を防ぎ、素線の絶縁被膜が損傷する虞もなく、固定子コイルの信頼性を向上する（高める）ことができる。

【0012】

なお、上記深溝部は、磁路面積に比較的余裕のあるヨーク部のみに食い込んで形成されており、ティース部の磁路面積を一切犠牲にすることがないため、ティース部に高透磁率を確保し、高磁気性能の固定子鉄心を得ることができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、深溝部は、スロット部の底面の円周方向両側に付設されており、一方の深溝部の開口縁から他方の深溝部の開口縁までの円周方向の最大幅Ｖは、スロット部の円周方向の幅Ｘと同じになっている。
これによれば、深溝部は、ティース部（その磁路面積）に対して何ら影響しないため、固定子鉄心として高磁気性能を確保することができる。
さらに、請求項３に記載の発明によれば、ヨーク部は、深溝部の最深部までの内周側が、ティース部の板厚と同一板厚を有する厚肉部をなすとともに、この厚肉部より外周側が、外径方向に向かうほど板厚が漸減していくテーパ状の薄肉部をなしている。
これによれば、コアシートの各層は、ヨーク部の厚肉部によって上下の全面が密着し、深溝部がテーパ状薄肉部と何ら干渉しないため、この深溝部を介して、薄肉部間の隙間Ｓがスロット部の内部とつながることがない。よって、積層コア内への浸水（漏水）を防止することができる。

【0013】

〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の発明（回転電機の固定子鉄心の製造方法）によれば、上記固定子鉄心を製造するにあたり、磁性板からティース部、スロット部およびヨーク部を有する帯状のコアシートを作製する過程で、ティース部とスロット部との境界部分に位置させて、深溝部の中間形状として、開口部が大きく拡開している三角形状の拡開溝部を形成するコアシート作製工程と、このコアシートをヨーク部が外周側となるように環状に折曲形成する過程で、拡開溝部の開口部を円周方向から狭めながら所望の三角形状の深溝部を形成していく巻回工程とを備えていることを特徴としている。

【0014】

上記の製造方法によれば、深溝部のための特別な加工工程を要することなく所望の深溝部を簡単に形成することができるため、経済的である。また、拡開溝部を狭めて深溝部を形成する過程で、スロット部周辺の圧縮歪みを吸収することができるため、かかるスロット部周辺が板厚方向に膨張する事象を招くことがなく、コアシートの巻回工程において板厚に影響を及ぼすことなく円滑に環状に折曲形成することができる。したがって、積層コアとして軸方向に隙間なく密に積層し、かつ、各層の真円度が高い円筒状にすることができるため、高品位の固定子鉄心を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明を適用した固定子鉄心を備えた回転電機の基本構成の説明に供するもので、（ａ）は自動車用交流発電機の上半部の模式的断面図、（ｂ）は固定子鉄心の主要部の拡大平面図である（実施例１）。

【図2】上記固定子鉄心を構成する積層コアの基本構成および本発明方法の基本工程の説明に供するもので、製造過程を示しており、（ａ）、（ｂ）はコアシート作製工程で得られる帯状コアシートの平面図およびＡ−Ａ断面図、（ｃ）、（ｄ）は巻回工程で得られる帯状コアシートの平面図およびＢ−Ｂ断面図、（ｅ）、（ｆ）は積層コアの側面図およびＣ−Ｃ断面図である（実施例１）。

【図3】本発明を適用した固定子鉄心の第１実施形態の説明に供するもので、固定子コイルとの関係を示す主要部の模式的拡大図である（実施例１）。

【図4】本発明を適用した固定子鉄心の第２実施形態の説明に供するもので、（ａ）は比較例としての固定子鉄心の部分拡大平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）は第２実施形態における固定子鉄心の主要部の模式的拡大平面図、（ｄ）はそのＢ−Ｂ断面図である（実施例２）。

【図5】本発明を適用した固定子鉄心の第３実施形態の説明に供するもので、（ａ）は固定子鉄心の主要部の模式的拡大平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である（実施例３）。

【図6】本発明を適用した固定子鉄心の第４実施形態および本発明方法の一実施形態の説明に供するもので、（ａ）はコアシート巻回工程での製造過程を示す固定子鉄心の主要部の模式的拡大平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である（実施例４）。

【図7】（ａ）、（ｂ）は本発明方法におけるコアシート巻回工程での過程説明に供する模式図である（実施例４）。

【図8】従来の回転電機の固定子鉄心を示すもので、（ａ）は固定子鉄心の部分拡大図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である（従来技術）。

【図9】従来の固定子鉄心における固定子コイルとの関係を示す部分拡大図である（従来技術）。

【0016】

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例にしたがって詳細に説明する。

【実施例】

【0017】

各実施例は、本発明を適用する固定子鉄心の代表例として、自動車用交流発電機（オルタネータ）の固定子鉄心を示しており、以下の説明では、まず、自動車用交流発電機の基本構成を概説したのち、本発明の各実施例における特徴点について順次説明し、最後に本発明の特徴点毎の作用効果を要約列挙する。
なお、各実施例において、同一または均等部分には、同一符号を付し、重複説明を省略することとする。

【0018】

［実施例１］
本発明を適用する回転電機である交流発電機Ｇの全体構成について、図１および図２に基づいて説明する。

【0019】

〔交流発電機Ｇの基本構成〕
図１（ａ）に示すように、交流発電機Ｇは、エンジンにより駆動される回転軸Ｊに取付けられた回転子ＧＲと、一対のカップ（椀型）状のハウジング（フレームとも呼ぶ）Ｈに組立てボルトＢによって挟持固定された固定子ＧＳとを備えており、この固定子ＧＳには、固定子コイル（多相巻線）Ｃを装着する鉄心として、円筒状の積層コアからなる固定子鉄心（積層コア型固定子鉄心、巻鉄心）Ｄが用いられている。
また、この固定子鉄心Ｄは、一対のカップ状ハウジングＨで挟持固定されることにより、交流発電機Ｇの筺体の一部として利用され、厳しい外部環境に曝されるものでもある。

【0020】

〔積層コア１の基本構成〕
図１（ｂ）に示すように、固定子鉄心Ｄをなす積層コア１は、磁性板からなるコアシート１０を積層して構成されており、内周側に固定子コイルＣが巻かれる多数のティース（歯）部１１とスロット（溝）部１２とを交互に備え、外周側に各ティース部１１およびスロット部１２を所定のピッチで環状に連結するヨーク（継鉄）部１３を備えている。
環状のヨーク部１３は、固定子コイルＣが巻かれない非巻線部分であり、ティース部１１とスロット部１２との境界部分に、後で詳しく説明する占積率向上手段ＤＸが構築されている。
なお、固定子鉄心Ｄ（積層コア１）の外周には、組立てボルトＢを挿通させるために供する固定用切欠き１６が設けられている。

【0021】

積層コア１は、図２に示すように、鉄心素材として磁性板１００からなる帯状のコアシート１０が用いられている。このコアシート１０は、例えば、幅広の長尺状の磁性板からティース部およびスロット部が互い違いに配置されるように打抜くことにより、一対（２枚）の帯状コアシートとして作製されるもの、もしくは、幅狭の帯状の磁性板からその片側にティース部およびスロット部が交互に配置されるように打抜くことにより、１枚の帯状コアシートとして作製されるものである。
かくして、帯状のコアシート１０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、長さ方向の一辺側に固定子コイルＣを巻装するためのティース（歯）部１１およびスロット（溝）部１２を有するとともに、長さ方向の他辺側にこれらのティース部１１およびスロット部１２を所定のピッチで連結するヨーク（継鉄）部１３を有しており、さらに、ヨーク部１３にはティース部１１とスロット部１２との境界領域に占積率向上手段ＤＸが設けられている。
そして、このコアシート１０を、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、ヨーク部１３が外周側となるように環状に折曲形成しながら（螺旋状に巻取りながら）軸方向に複数層にわたって巻回積層することにより、図２（ｅ）、（ｆ）のごとく、円筒状の積層コア１とするものである。

【0022】

しかして、コアシート１０のヨーク部１３は、図２（ｄ）、（ｆ）に示すように、内周側が、ティース部１１の板厚と同一板厚を有する厚肉部１４をなすとともに、この厚肉部１４より外周側が、外径方向に向かうほど板厚が漸減していくテーパ状の薄肉部１５をなしている。この薄肉部１５は、「積層コア１を円筒状に巻回形成する過程」において塑性変形加工により形成されるものであって、積層コア１の外周側の実質的な巻取り周長を長くし、コアシート１０を螺旋状に巻取りし易くする機能を有している。

【0023】

ここで、「積層コア１を円筒状に巻回形成する過程」とは、コアシート１０を螺旋状に巻き取る前の段階（前工程）からコアシート１０が一層分巻回されるまでの工程を意味しており、当該過程での薄肉部１５の具体的形成手法としては大別すると次の２通りがある。第１の手法は、コアシート１０を螺旋状に巻取る際に、例えばコアシート１０を挟持する巻取りローラに圧延部を設けておき、薄肉部１５を形成しながら同時に螺旋状に巻取る方法であり、第２の手法は、図２（ａ）に示す帯状のコアシート１０の段階で、コアシート１０に対し、螺旋状に巻取る前工程として、例えばプレスにて薄肉部１５を圧延形成する方法である。

【0024】

なお、積層コア１は、積層方向（軸方向）において、適宜の固着手段によって各層の相互間が固着されるものであり、固着手段としての楔を装填するため（特許文献１参照）、また、組立てボルトＢを挿通させるため（図１（ａ）参照）等に供する固定用切欠き１６が、積層コア１の外周面に軸方向に設けられている。

【0025】

〔積層コア１の特徴〕
本発明の特徴は、積層コア１のヨーク部１３において、ティース部１１とスロット部１２との境界部分に、占積率向上手段ＤＸを構築している点にある。
本実施例においては、占積率向上手段ＤＸとして、図３に示すごとき構造の深溝部１７が設けられている。

【0026】

図３において、深溝部１７は、次のような特徴を有している。
（１）深溝部１７は、コアシート１０において、ティース部１１とスロット部１２との境界部分のところに、スロット部１２の底面１２ａから外径方向に向かって凹んでヨーク部１３に食い込むように形成されている。
（２）深溝部１７は、板厚方向に貫通しており、開口部１７ａの円周方向の長さ（幅Ｗ）より径方向の長さ（深さ）の方が大きい先細り形状を呈している。より具体的には、深溝部１７は一辺がスロット部１２の底面１２ａから斜めにヨーク部１３に食い込み、他辺がティース部１１の側面１１ａ（スロット部１２の側面１２ｂ）から径方向に真っ直ぐに連なっていて、概略直角三角形状を呈している。なお、この三角形状（先細り）の頂点を最深部１７ｂと称する。
（３）深溝部１７は、すべてのティース部１１とスロット部１２との間に形成されており、したがって、各スロット部１２に対し、その底面１２ａの円周方向両側に付設されている。
（４）そして、各スロット部１２の円周方向両側に位置する一対の深溝部１７は、一方の深溝部１７の開口縁から他方の深溝部１７の開口縁までの円周方向の最大幅Ｖが、スロット部１２の円周方向の幅Ｘと同じになっている。したがって、深溝部１７は、ティース部１１（その磁路面積）に対して何ら影響を及ぼすことがない。
（５）また、各深溝部１７において、その開口部１７ａの幅Ｗ（円周方向の長さ）が固定子コイルＣの素線Ｃ１の太さＹより小さくされている。
固定子コイルＣは、本実施例では素線Ｃ１として矩形状断面の平角線（太線）が用いられており、素線Ｃ１の太さＹは相当太くなっているが、素線Ｃ１として線径の細い断面円形の丸線（細線）を用いるものも実用に供されている。本発明では、このような場合においても、上記深溝部１７の開口部幅Ｗは各丸線の線径より小さく設定される。したがって、深溝部１７に固定子コイルＣの素線Ｃ１が嵌まり込むことがない。

【0027】

〔実施例１の効果〕
上記構成によれば、ティース部１１とスロット部１２との境界部分にはスロット部１２の底面１２ａとティース部１１の側面１１ａ（スロット部１２の側面１２ｂ）とを繋ぐ角部（図９に示す角部１２Ｘ）がなくなるため、固定子コイルＣをスロット部１２に対し溝底面１２ａまで一杯に収納することができる。
かくして、固定子コイルＣとスロット部１２の底面１２ａとの間に図９に示すごときデッドスペース１２Ｙが生じるのを防ぎ、固定子コイルＣの占積率をその分高める（向上する）ことができる。

【0028】

また、深溝部１７の開口部１７ａは、幅Ｗが固定子コイルＣの素線Ｃ１の太さより小さくされているため、この深溝部１７に固定子コイルＣの素線Ｃ１が嵌まり込むこともなく、上記の角部がなくなることと相俟って、固定子コイルＣとティース部１１およびスロット部１２との局部的な干渉や摩擦を防ぐことができる。よって、固定子コイルＣ（素線Ｃ１）の絶縁被膜が損傷することがなく、固定子コイルＣの信頼性も向上する。

【0029】

［実施例２］
次に、本発明を適用した固定子鉄心Ｄの第２実施形態について図４を参照しながら説明する。
上記実施例１においても明らかなように、積層コア１は、外周面にテーパ状薄肉部１５による隙間Ｓ（図２（ｆ）参照）を有している。しかも、積層コア１は、交流発電機Ｇの筺体の一部として利用され、厳しい外部環境に曝されるため、外周面が被水する事態を避けることができない。

【0030】

したがって、図４（ａ）、（ｂ）に示す比較例のように、コアシート１０のヨーク部１３において、テーパ状薄肉部１５の径方向幅を、ヨーク部１３の径方向幅とほぼ同じ（実質的に厚肉部１４をなくする）まで大きく形成すると、深溝部１７がテーパ状薄肉部１５と干渉するため、この深溝部１７を介して隙間Ｓがスロット部１２の内部とつながり、積層コア１内への浸水（漏水）が危惧される。

【0031】

本実施例は、そのような問題をも解決すべく創案したもので、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、コアシート１０のヨーク部１３は、深溝部１７の最深部１７ｂまでの内周側が、全周にわたってティース部１１の板厚と同一板厚を有する厚肉部１４をなすとともに、この厚肉部１４より外周側が、全周にわたって外径方向に向かうほど板厚が漸減していくテーパ状の薄肉部１５をなしている。したがって、ヨーク部１３の内周側には、径方向に一定幅Ｚの厚肉部１４を備えていることになる。

【0032】

上記の構成によれば、コアシート１０の各層は、ヨーク部１３の厚肉部１４によって上下の全面が密着し、深溝部１７が最深部１７ｂに至るまでテーパ状薄肉部１５と何ら干渉しないため、この深溝部１７を介して隙間Ｓがスロット部１２の内部とつながることがない。よって、積層コア１内への浸水（漏水）を未然に防止することができる。
かくして、積層コア１内への浸水（漏水）が生じると、例えば、固定子コイルＣの腐食を誘引する虞があるが、かかる懸念を解消し、固定子コイルＣの信頼性を向上することができる。

【0033】

［実施例３］
次に、本発明を適用した固定子鉄心Ｄの第３実施形態について図５を参照しながら説明する。
上記実施例１においても明らかなように、積層コア１は積層方向（軸方向）において適宜の固着手段によって各層の相互間が固着される基本構成であるが、固着手段としての楔を装填するため、あるいはまた、組立てボルトＢを挿通させるため（図１（ａ）参照）等に供する固定用切欠き１６が、積層コア１の外周面に軸方向に設けられているタイプの固定子鉄心Ｄがある。
本実施例は、そのような固定用切欠き１６を有するタイプの固定子鉄心Ｄとして好適な一具体例を示すものである。

【0034】

図５（ａ）に示すように、コアシート１０のヨーク部１３には、内周側に厚肉部１４、外周側にテーパ状の薄肉部１５がそれぞれ設けられており、厚肉部１４と薄肉部１５とは境界線１３Ｘによって画されている。
固定用切欠き１６は、ヨーク部１３において、外周面から内径方向に向かって凹む半円形状の凹部を呈しており、その底面１６ａは厚肉部１４と薄肉部１５との境界線１３Ｘ付近（境界線１３Ｘの線上もしくはその内径側）に位置している。特に、本実施例では、固定用切欠き１６の底面１６ａは境界線１３Ｘより内径側、つまり、厚肉部１４に食い込んで設けられている。

【0035】

上記の構成によれば、固定用切欠き１６の底面１６ａ付近の板厚は、厚肉部１４であり、薄肉部１５のごとく板厚が減少していく引張り変形領域ではないため固定子鉄心Ｄの剛性低下を抑えられる。
なお、補足すれば、上記境界線１３Ｘを後述する中立線（中立線１０Ｘ）と一致させることにより、固定用切欠き１６の底面１６ａを、境界線１３Ｘを含む内径側に位置させる
ことで、切欠き１６の底面１６ａが圧縮側変形領域に存在するため、固定子鉄心Ｄの剛性低下を抑えられる。

【0036】

［実施例４］
次に、本発明を適用した固定子鉄心Ｄの第４実施形態および本発明方法の一実施形態について図６〜図８を参照しながら説明する。

【0037】

本実施例においても、例えば、上記の実施例１における図２に示すごときコアシート作製工程および巻回工程を基本工程とする構造および製法を採用している。
即ち、基本工程として、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、磁性板１００からティース部１１、スロット部１２、ヨーク部１３および占積率向上手段ＤＸ（深溝部１７）を有する帯状のコアシート１０を作製するコアシート作製工程と、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、テーパ状の薄肉部１５を形成しながら、コアシート１０をヨーク部１３が外周側となるように環状に折曲形成する巻回工程とを備えている。

【0038】

特に、本実施例は、構造面と方法面との両面について本発明の特徴の補足説明に供するもので、（１）構造面では、上述した各実施例における固定子鉄心Ｄについて塑性変形メカニズムを考慮して集大成した実施形態を示しており、また、（２）方法面では、上述した固定子鉄心Ｄを経済的かつ高品位に製造できる実施形態を示すものである。

【0039】

〔構造面での特徴〕
まず、構造面での特徴について説明すると、本実施例の特徴は、巻回工程において生じるコアシート１０の塑性変形現象を考慮して深溝部１７の配置を次のごとく特別な関係に設定している点にある。

【0040】

即ち、コアシート１０の塑性変形現象について考察すると、巻回工程においては、コアシート１０を、図７に示すごとき変形モデルに従って塑性変形させていくのが一般的である。 図７において、コアシート１０を、図７（ａ）に示す真っ直ぐな状態から矢印のごとく曲げ変形モーメントＭを加えて曲げることにより、図７（ｂ）のごとく、外周側には伸張しようとする塑性変形現象が生じ、内周側には逆に圧縮しようとする塑性変形現象が生じる。
このように、コアシート１０の内周側および外周側に生じる塑性変形現象の領域を、それぞれ圧縮側変形領域および引張り側変形領域と呼ぶとき、この２つの領域の境界をなし圧縮も伸張もしない領域が存在する。この領域が一点鎖線で示す部分で、これを中立線１０Ｘと呼ぶこととする。
本実施例では、図６に示すように、深溝部１７の最深部１７ｂを、中立線１０Ｘ付近（中立線１０Ｘの線上もしくは中立線１０Ｘより内径側）に位置するように設定していることを特徴とする。

【0041】

従来では、コアシート１０には本発明のごとき占積率向上手段ＤＸが何ら設けられておらず、巻回工程において図８に示すごとき事象が生じる。
即ち、図８において、コアシート１０は、図８（ａ）に示すように、スロット部１２が破線のごとく拡開状態にあり、これを巻回工程で実線のごとく狭めることになるが、そのとき、上述のごとく、中立線１０Ｘより内周側に圧縮変形が生じるため、図８（ｂ）のごとくスロット部１２の底部付近の板厚が膨張する。
この板厚の膨張により、コアシート１０を密に積層することができず、磁気性能が低下する、漏水が生じる等の種々な問題を招く。
これに対し、本実施例では、図６に示すように、スロット部１２の円周方向の両側において、深溝部１７を、その最深部１７ｂが中立線１０Ｘ付近（中立線１０Ｘの線上もしくはその内径側）に位置するようにして配設している。

【0042】

〔構造面での効果〕
上記構成によれば、コアシート１０の巻回工程において、図６（ａ）に示すように、スロット部１２を破線の拡開状態から実線のごとく狭めても、深溝部１７の溝幅が円周方向に縮小するだけで、板厚に何ら影響しない（図６（ｂ）参照）。
つまり、深溝部１７は、開口部１７ａから最深部１７ｂに至るまでの深さ領域全域が、コアシート１０の圧縮側変形領域に位置しているため、この深溝部１７をコアシート１０の円周方向への圧縮変形の逃げ領域として活用し、この深溝部１７が幅方向に縮小されることで全体の歪みを相殺（吸収）することができる。よって、材料自体に圧縮歪みが生じないため、コアシート１０が板厚方向に膨張するのを防ぐことができる。
かくして、コアシート１０の巻回工程では、コアシート１０を密に巻回・積層することができ、高品位の積層コア１を得ることができる。

【0043】

〔方法面での特徴〕
次に、方法面での特徴について説明する。
本実施例においては、前述のごとく、基本工程として、図２（ａ）に示すように、磁性板１００からティース部１１、スロット部１２、ヨーク部１３および占積率向上手段ＤＸを有する帯状のコアシート１０を作製するコアシート作製工程と、図２（ｂ）に示すように、テーパ状の薄肉部１５を形成しながら、コアシート１０をヨーク部１３が外周側となるように環状に折曲形成する巻回工程とを備えている。
本実施例の方法面での特徴は、占積率向上手段ＤＸとして、上述した各実施例のごとき深溝部１７を設けるにあたり、（１）まず、コアシート作製工程において、図６（ａ）の破線で示すように、深溝部１７の中間形状として開口部が大きく拡開している拡開溝部１７Ｘを形成しておき、（２）続く巻回工程において、コアシート１０をヨーク部１３が外周側となるように環状に折曲形成する過程で、拡開溝部１７Ｘの開口部を狭めながら実線のごとく所望の深溝部１７を形成していく点にある。

【0044】

〔方法面での効果〕
かかる本発明方法によれば、深溝部１７の中間形状をなす拡開溝部１７Ｘは、任意の大きさで設けることができる単純なＶ字形状をなしており、コアシート１０の作製時にティース部１１およびスロット部１２とともに、容易にかつ同時に打ち抜き加工できるため、拡開溝部１７Ｘ、したがって深溝部１７を設けるための特別な工程を要しない。
また、コアシート１０の巻回工程では、拡開溝部１７Ｘの溝幅を狭めながら、つまり圧縮歪みを解消しながらコアシート１０を環状に折曲形成（巻回）していくため、各巻回層には所望の真円度を確保することができ、高真円度の積層コア１を得ることができる。
かくして、上述した固定子コイルＣの高占積率・高信頼性を実現することができる固定子鉄心Ｄを、経済的、かつ、高品位に製造することができる。

【0045】

〔変形例〕
以上本発明を４つの実施例について詳述してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変形することが可能であり、その変形例を例示する。

【0046】

（１）各実施例おいて、コアシート１０には、外周側の薄肉部１５として全周にわたって上下両面がテーパ面をなすテーパ状薄肉部１５を設けたが、上下のいずれかの片面のみをテーパ面とする片面テーパ状薄肉部としても良い。
もっとも、製品側としての諸元、例えば、積層コア１の直径（曲率）、コアシート１０の径方向幅、や製造側の条件、例えば、曲げ加工手段等を総合勘案して、同一板厚のまま（薄肉部１５を設けることなく）環状に折曲げるタイプの固定子鉄心Ｄにも、占積率向上手段ＤＸとして深溝部１７を適用して固定子コイルＣの占積率の向上を図れることは勿論である。

【0047】

（２）また、各実施例おいては、深溝部１７を、スロット部１２の円周方向の両側に付設したが、圧縮歪みの吸収度合いに応じて、スロット部１２の片側のみに深溝部１７を設けても良い。
（３）また、深溝部１７の形状は三角形状に限定されることなく、深さと幅Ｗとの寸法関係も実施例のごとき関係（深さ＞幅Ｗ）に限定されることなく、種々な先細り形状を採択することができる。深溝部１７は、圧縮歪みを吸収する付帯機能を有しているため、最深部１７ｂの底面ができるだけ小なる平面（ここで大きな圧縮歪みが生じないようにするため）をなしていることが肝要で、開口部１７ａから最深部１７ｂに至るまでの形態は自由に選定することができる。
なお、製作面（加工面）を考慮すれば、深溝部１７の最深部１７ｂの底面形状は、鋭角面ではなく、円形など所謂Ｒ面に形成するとか、最深部１７ｂの底面に型抜き用の円形穴連接するようにしても良い。
（４）また、深溝部１７は、上記付帯機能を犠牲にしない範囲で開口部１７ａの幅Ｗをできるだけ小さくすることが可能で、最終的な形状として、密接することのない僅かな隙間があれば良い。ちなみに、外径１３０ｍｍ、内径１００ｍｍの固定子鉄心Ｄの場合、上記の幅Ｗは、０．３５〜０．５０ｍｍ、深さは、１．０〜１．５ｍｍ程度である。

【0048】

（５）以上の実施形態では、本発明を自動車用交流発電機（オルタネータ）の固定子鉄心に適用した場合について説明したが、これに限ることなく、鉄心素材として磁性板からなる積層コア型の固定子鉄心を持つ回転電機、例えば高電圧駆動モータに適用し、同様の作用効果を奏することができる。

【0049】

以上詳述してきた本発明の特徴点および特記すべき作用効果を、特許請求の範囲において従属項（従属項６を除く）として記載した各手段にしたがって要約列挙すれば、次の通りである。

【0050】

（特徴点１＝請求項２の手段）
請求項１に記載の回転電機の固定子鉄心Ｄにおいて、
深溝部１７は、スロット部１２の底面１２ａの円周方向両側に付設されており、一方の深溝部１７の開口縁から他方の深溝部１７の開口縁までの円周方向の最大幅Ｖは、スロット部１２の円周方向の幅Ｘと同じになっていることを特徴としている（実施例１〜４）。
上記手段によれば、深溝部１７は、ティース部１１（その磁路面積）に対して何ら影響しないため、固定子鉄心Ｄとして高磁気性能を確保することができる。

【0051】

（特徴点２＝請求項３の手段）
請求項１または２に記載の回転電機の固定子鉄心Ｄにおいて、
ヨーク部１３は、深溝部１７の最深部１７ｂまでの内周側が、ティース部１１の板厚と同一板厚を有する厚肉部１４をなすとともに、この厚肉部１４より外周側が、外径方向に向かうほど板厚が漸減していくテーパ状の薄肉部１５をなしていることを特徴としている（実施例１〜４）。
上記手段によれば、コアシート１０の各層は、ヨーク部１３の厚肉部１４によって上下の全面が密着し、深溝部１７がテーパ状薄肉部１５と何ら干渉しないため、この深溝部１７を介して隙間Ｓがスロット部１２の内部とつながることがない。よって、積層コア１内への浸水（漏水）を防止することができる。

【0052】

（特徴点３＝請求項４の手段）
請求項３に記載の回転電機の固定子鉄心Ｄにおいて、
ヨーク部１３は、外周面から内径方向に向かって凹む固定用切欠き１６を備えており、固定用切欠き１６の底面１６ａは、厚肉部１４と薄肉部１５との境界線付近に位置していることを特徴としている（実施例３）。
上記手段によれば、固定用切欠き１６の底面１６ａ付近の板厚は、厚肉部１４であり、薄肉部１５のごとく板厚が減少していく引張り変形領域ではないため固定子鉄心Ｄの剛性低下を抑えられる。

【0053】

（特徴点４＝請求項５の手段）
請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転電機の固定子鉄心Ｄにおいて、
コアシート１０が環状に折曲形成される際にコアシート１０の内周側および外周側に生じる塑性変形現象の領域を、それぞれ圧縮側変形領域および引張り側変形領域と呼び、この２つの領域の境界をなし圧縮も伸張もしない領域を中立線１０Ｘと呼ぶとき、
深溝部１７の最深部１７ｂを中立線１０Ｘを含む内径側に位置するようにしたことを特徴としている（実施例３、４）。
上記手段によれば、深溝部１７が圧縮歪みを吸収する付帯機能して作用するため、コアシート１０が板厚方向に膨張するのを防ぐことができ、コアシート１０を密に巻回・積層して高品位の積層コア１（固定子鉄心Ｄ）を得ることができる。

【0054】

（特徴点５＝請求項６の手段）
請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転電機の固定子鉄心Ｄを製造する方法であって、磁性板１００からティース部１１、スロット部１２、ヨーク部１３および深溝部１７の中間形状をなす拡開溝部１７Ｘを有する帯状のコアシート１０を作製するコアシート作製工程と、
コアシート１０をヨーク部１３が外周側となるように環状に折曲形成する過程で、拡開溝部１７Ｘの開口部を狭めながら深溝部１７を形成していく巻回工程とを備えることを特徴としている（実施例４）。
上記手段によれば、深溝部１７の中間形状をなす拡開溝部１７Ｘを、コアシート１０の作製時にティース部１１およびスロット部１２とともに、容易にかつ同時に打ち抜き加工できるため、拡開溝部１７Ｘ、したがって深溝部１７を設けるための特別な工程を要しない。また、コアシート１０の巻回工程では、拡開溝部１７Ｘの溝幅を狭めながら、つまり圧縮歪みを解消しながらコアシート１０を環状に折曲形成（巻回）していくため、各巻回層には所望の真円度を確保することができ、高真円度の積層コア１を得ることができる。
したがって、上述した固定子コイルＣの高占積率・高信頼性を得ることができる固定子鉄心Ｄを、経済的、かつ、高品位に製造することができる。

【符号の説明】

【0055】

１…積層コア、１０…コアシート、１１…ティース部、１２…スロット部、１２ａ…底面、１３…ヨーク部、１７…深溝部、１７ａ…開口部、１００…磁性板、Ｇ…自動車用交流発電機（回転電機）、Ｃ…固定子コイル、Ｃ１…素線、Ｄ…固定子鉄心、Ｗ…幅。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】