発電機および駆動機の固定子
【課題】周方向に沿って配置された板状部材により構成される固定子コアの製造時の作業効率を高める技術を提供する。
【解決手段】固定子コア４０は、軸線Ｏの周りに周方向に沿って配置された複数の板状部材４１〜４６により構成されている。複数の板状部材４１〜４６は、径方向の長さが異なっており、周方向に沿って径方向の長さの順（長い順または短い順）に繰り返し配置されている。隣接する板状部材は、径方向外周側において、径方向内周側の連結箇所または径方向外周側の連結箇所のいずれかの連結箇所で連結されている。また、径方向内周側の連結箇所と径方向外周側の連結箇所は、周方向に沿って交互に設けられている。連結箇所では、突部（４１Ａ１、４１Ａ２、４２Ａ、４３Ａ１、４３Ａ２、４４Ａ、４５Ａ１、４５Ａ２、４６Ａ）が孔部（４１Ｂ、４２Ｂ１、４２Ｂ２、４３Ｂ、４４Ｂ１、４４Ｂ２、４５Ｂ、４６Ｂ１、４６Ｂ２）に嵌め込まれている。
【解決手段】固定子コア４０は、軸線Ｏの周りに周方向に沿って配置された複数の板状部材４１〜４６により構成されている。複数の板状部材４１〜４６は、径方向の長さが異なっており、周方向に沿って径方向の長さの順（長い順または短い順）に繰り返し配置されている。隣接する板状部材は、径方向外周側において、径方向内周側の連結箇所または径方向外周側の連結箇所のいずれかの連結箇所で連結されている。また、径方向内周側の連結箇所と径方向外周側の連結箇所は、周方向に沿って交互に設けられている。連結箇所では、突部（４１Ａ１、４１Ａ２、４２Ａ、４３Ａ１、４３Ａ２、４４Ａ、４５Ａ１、４５Ａ２、４６Ａ）が孔部（４１Ｂ、４２Ｂ１、４２Ｂ２、４３Ｂ、４４Ｂ１、４４Ｂ２、４５Ｂ、４６Ｂ１、４６Ｂ２）に嵌め込まれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機あるいは駆動機の固定子に関し、特に、軸線の周りに周方向に沿って配置された複数の板状部材により構成される固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機や電動機は、固定子と、固定子に対して移動可能に配置されている可動子を有している。固定子は、固定子コアと、固定子コアに設けられている固定子巻線を有している。固定子コアは、通常、積層された複数の磁性を有する板状部材により構成される。特に、往復動型の発電機や電動機では、軸線（固定子の中心線）の周りに周方向に沿って配置された（積層された）複数の板状部材により構成される固定子コアを有する固定子と、永久磁石が設けられている可動子コアを有する可動子が用いられている（特許文献１参照）。特許文献１に記載されている固定子コアは、一方の面の外周側にスペーサ（突起）が形成されている複数の板状部材が、周方向に沿って配置されている。特許文献１に記載されている固定子コアは、スペーサによって、隣接する板状部材の間にくさび状の空間が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３２２９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている固定子の固定子コアは、製造時に、複数の板状部材が周方向に沿って配置された状態に仮保持するための保持部材が必要である。このため、製造時の作業効率がよくない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、複数の板状部材が周方向に沿って配置された状態に仮保持するための保持部材を不要とすることができ、それによって、固定子コアの製造時の作業効率を高めることができる技術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】
【０００５】
本発明の固定子は、複数の板状部材によって構成されている固定子コアを有している。複数の板状部材は、軸線の周りに周方向に沿って配置されている。固定子は、１つの固定子コアまたは複数の固定子コアによって構成される。板状部材としては、磁性を有する板状部材、典型的には、電磁鋼板が用いられる。なお、「軸線」は、固定子（固定子コア）の中心線を意味する。また、「周方向に沿って配置されている」という記載は、「周方向に沿って全周に配置されている（円に沿って配置されている）」構成や「周方向に沿った一部に配置されている（円弧に沿って配置されている）」構成を意味する。
本発明の固定子は、種々の型式の発電機あるいは駆動機の固定子として用いることができるが、好適には、往復動型の発電機あるいは駆動機の固定子として用いられる。なお、「駆動機」は、電動機を包含するものとして用いられている。
一つの発明の固定子では、周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側の領域において、径方向内周側の連結箇所または径方向外周側の連結箇所のいずれかの連結箇所で連結されている。さらに、径方向内周側の連結箇所と径方向外周側の連結箇所は、周方向に沿って交互に設けられている。隣接して配置されている板状部材が径方向内周側の連結箇所で連結されている場合には、隣接して配置されている板状部材を周方向に沿って配置すると、径方向外周側縁部の間の間隔が広がる。連結箇所での連結方法としては、カシメによる連結方法や溶接による連結方法等の種々の連結方法を用いることができる。一つの発明の固定子は、高い剛性を有する。
「径方向外周側の領域」は、固定子（固定子コア）の径方向長さの中心より外周側の領域、好適には、固定子巻線が収容されるスロットより外周側の領域が対応する。「径方向内周側の連結箇所」と「径方向外周側の連結箇所」は、径方向に沿って相対的に離れている連結箇所を意味する。「径方向内周側の連結箇所」と「径方向外周側の連結箇所」の径方向に沿った間隔、「径方向内周側の連結箇所」および「径方向外周側の連結箇所」の数や位置は、複数の板状部材を、連結した状態で軸線の周りに周方向に沿って配置することができるように設定される。
好適には、「径方向内周側の連結箇所」は、少なくとも軸線方向中央部に設けられており、「径方向外周側の連結箇所」は、少なくとも軸線方向一方側の端部および軸線方向他方側の端部に設けられる。これにより、複数の板状部材を、連結した状態で周方向に沿って配置する際に、径方向外周側の連結箇所に作用する応力を分散させることができる。
他の発明の固定子では、周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側の領域において、軸線方向一方側の連結箇所または軸線方向他方側の連結箇所のいずれかの連結箇所で連結されている。さらに、軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所は、周方向に沿って交互に設けられている。隣接して配置されている板状部材が軸線方向一方側の連結箇所で連結されている場合には、隣接して配置されている板状部材を周方向に沿って配置すると、軸線方向他方側において、径方向外周側縁部の間の間隔が広がる。一方、隣接して配置されている板状部材が軸線方向他方側の連結箇所で連結されている場合には、隣接して配置されている板状部材を周方向に沿って配置すると、軸線方向一方側において、径方向外周側縁部の間の間隔が広がる。他の発明の固定子は、外径や内径を容易に変更することができる。
「径方向外周側の領域」は、固定子（固定子コア）の径方向長さの中心より外周側の領域、好適には、固定子巻線が収容されるスロットより外周側の領域が対応する。「軸線方向一方側」は、固定子（固定子コア）の軸線方向長さの中心より一方側、好適には、一方側の縁部を含む一方側の端部付近の領域が対応する。また、「軸線方向他方側」は、固定子（固定子コア）の軸線方向長さの中心より他方側、好適には、他方側の縁部を含む他方側の端部付近の領域が対応する。「軸線方向一方側の連結箇所」と「軸線方向他方側の連結箇所」は、軸線方向に沿って相対的に離れている連結箇所を意味する。「軸線方向一方側の連結箇所」と「軸線方向他方側の連結箇所」の軸線方向に沿った間隔、「軸線方向一方側の連結箇所」および「軸線方向他方側の連結箇所」の数や位置は、複数の板状部材を、連結した状態で軸線の周りに周方向に沿って配置することができるように設定される。
板状部材の厚さや固定子の径方向長さ等によっては、所望の寸法を有する固定子を、径方向長さが同じ板状部材を用いて形成することができない場合がある。
一つの発明および他の発明の固定子の他の形態は、径方向長さが異なる複数の板状部材により構成される。本形態の固定子では、複数の板状部材は、径方向長さが長い順または短い順の一方の順に周方向に沿って繰り返し配置されている。さらに、周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向長さが最も長い板状部材の径方向内側の縁部より径方向外周側に離れた箇所で重なるように配置されている。なお、径方向長さが長い順に繰り返し配置される場合には、径方向長さが最も長い板状部材から順に径方向長さが最も短い板状部材まで配置された後、径方向長さが最も長い板状部材が配置される。また、径方向長さが短い順に繰り返し配置される場合には、径方向長さが最も短い板状部材から順に径方向長さが最も長い板状部材まで配置された後、径方向長さが最も短い板状部材が配置される。
径方向長さが異なる複数の板状部材としては、例えば、径方向長さが異なる２種類の板状部材を用いることができる、あるいは、径方向長さが異なる３種類の板状部材を用いることができる。径方向長さがＲ１である第１の板状部材、径方向長さがＲ２（＜Ｒ１）である第２の板状部材、径方向長さがＲ３（＜Ｒ２）である３種類の板状部材を用いる場合には、好適には、第１の板状部材と第２の板状部材に、軸線方向に沿って、同じ形状（寸法）を有する切欠部が形成される。切欠部は、固定子巻線を収容するスロットを形成する。そして、第２の板状部材は、第２の板状部材の切欠部が第１の板状部材の切欠部に対向する位置に配置される。また、第３の板状部材は、第１の板状部材および第２の板状部材に形成されている切欠部より径方向外周側の領域において第１の板状部材および第２の板状部材と重なるように配置される。なお、第３の板状部材は、第１の板状部材および第２の板状部材の切欠部により形成されるスロットを阻害しないように形状および配置位置が設定される。
周方向に隣接して配置されている板状部材を連結する連結方法としては、突部と、突部が嵌め込まれる孔部を用いて連結する連結方法を用いるのが好ましい。突部と孔部を用いて連結する連結方法としては、典型的には、カシメによる連結方法が用いられる。
周方向に隣接して配置され、連結箇所で連結されている板状部材は、径方向外周側の縁部が揃えられていることが好ましい。
本発明は、前述した固定子を用いた駆動機または発電機として構成することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、複数の板状部材が周方向に沿って配置された状態に仮保持するための保持部材用いることなく、複数の板状部材が周方向に沿って配置された固定子コアを有する固定子、さらには、このような固定子を用いた駆動機または発電機を製造することができる。これにより、製造時の作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明を発電装置として構成した実施の形態の断面図である。
【図２】隣接する板状部材の連結方法の一実施の形態を説明する図である。
【図３】図２において、矢印ＩＩＩの方向から見た図である。
【図４】図２において、矢印ＩＶの方向から見た図である。
【図５】隣接する板状部材を一実施の形態の連結方法により連結して構成した固定子コアの斜視図である。
【図６】図５において、矢印ＶＩの方向から見た図である。
【図７】隣接する板状部材の連結方法の他の実施の形態を説明する図である。
【図８】図７において、矢印ＶＩＩＩの方向から見た図である。
【図９】図７において、矢印ＩＸの方向から見た図である。
【図１０】隣接する板状部材を他の実施の形態の連結方法により連結して構成した固定子コアの斜視図である。
【図１１】図１０において、矢印ＸＩの方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１には、本発明を往復動型発電機１０として構成した実施の形態の断面図が示されている。なお、本明細書では、「同じ」という記載を、「略等しい」概念を含むものとして用いている。また、「軸線方向」は、固定子コアの中心線Ｏの方向（図１、図２の上下方向）を意味し、「径方向」は、固定子コアの中心線Ｏに直交する方向（図１、図２の左右方向）を意味するものとして用いている。
本実施の形態の往復動型発電機１０は、固定子２０と可動子８０により構成されている。
固定子２０は、ベース部材１１に取り付けられている。固定子２０は、固定子コア３０と、固定子コア３０のスロット３１に設けられている固定子巻線６０を有している。固定子コア３０は、軸線方向一方側（例えば、図１の上側）に配置される第１の固定子コア４０と、軸線方向他方側（例えば、図１の下側）に配置される第２の固定子コア５０に２分割されている。図１に示されている、軸線方向に沿った断面で見て、固定子コア３０はＣ字形状を有しており、第１の固定子コア４０は逆Ｕ字形状を有しており、第２の固定子コア５０はＵ字形状を有している。固定子コア３０（第１の固定子コア４０および第２の固定子コア５０）は、軸線Ｏの周りに周方向に沿って配置された複数の板状部材により構成されている。固定子コア３０（第１の固定子コア４０および第２の固定子コア５０）は、複数の板状部材が軸線Ｏの周りに周方向に沿って積層された積層体と言うこともできる。固定子コア３０（第１の固定子コア４０および第２の固定子コア５０）を構成する板状部材としては、磁性を有する板状部材が用いられる。本実施の形態では、電磁鋼板が用いられている。
可動子８０は、軸７０と、可動子コア８１と、永久磁石９０を有している。軸７０は、ベース部材１１に設けられている軸受１２に、軸線Ｏに沿って移動可能に取り付けられている。可動子コア８１は、軸７０に固定されており、永久磁石９０が取り付けられている。永久磁石９０は、固定子コア２０（固定子巻線６０が収容されているスロット３１）と対向する箇所に配置されている。永久磁石９０は、軸線Ｏに直交する方向（径方向）に着磁されている。これにより、永久磁石９０が軸線方向に往復動すると、固定子巻線６０に起電力が発生する。
【０００９】
次に、固定子コア３０の構成について説明する。本実施の形態では、固定子コア３０は、第１の固定子コア４０と第２の固定子コア５０に２分割されている。第１の固定子コア４０と第２の固定子コア５０は、軸線Ｏに沿った断面形状が線対称である。このため、以下では、第１の固定子コア４０の構成を、図２〜４を参照して説明する。図２には、第１の固定子コア４０を構成する板状部材と、隣接して配置される板状部材の連結方法が示されている。図３は、図２において、矢印ＩＩＩの方向から見た図である。また、図４は、図２において、矢印ＩＶの方向から見た図である。
【００１０】
第１の固定コア４０は、径方向長さが異なる複数の板状部材により構成されている。板状部材としては、図２および図３に示されているように、径方向長さがＲ１である板状部材４１（４４）と、径方向長さがＲ２（＜Ｒ１）である板状部材４２（４５）と、径方向長さがＲ３（＜Ｒ２）である板状部材４３（４６）の３種類の板状部材が用いられている。なお、図２および図４において、左右方向が径方向であり、左側が径方向外周側であり、右側が径方向内周側である。
板状部材４１（４４）は、径方向外周側に配置される縁部（以下、「径方向外周側縁部」という）４１ａ（４４ａ）、径方向内周側に配置される縁部（以下、「径方向内周側縁部」という）４１ｂ（４４ｂ）を有している。また、径方向内周側縁部４１ｂ（４４ｂ）と平行に延びている縁部４１ｃ（４４ｃ）および４１ｅ（４４ｅ）と、径方向内周側縁部４１ｂ（４４ｂ）と直交する方向に延びている縁部４１ｄ（４４ｄ）を有している。また、縁部４１ｆ（４４ｆ）、４１ｇ（４４ｇ）を有している。縁部４１ｃ〜４１ｅ（４４ｃ〜４４ｄ）によって切欠部４１ｈ（４４ｈ）が形成されている。切欠部４１ｈ（４４ｈ）は、径方向内周側縁部４１ｂ（４４ｂ）と平行に形成されており、固定子巻線６０を収容するスロット３１を形成する。
板状部材４２（４５）は、径方向外周側縁部４２ａ（４５ａ）、径方向内周側縁部４２ｂ（４５ｂ）を有している。また、縁部４２ｃ（４５ｃ）、４２ｄ（４５ｄ）、４２ｅ（４５ｅ）、４２ｆ（４５ｆ）、４２ｇ（４５ｇ）を有している。板状部材４２（４５）の縁部４２ｃ（４５ｃ）、４２ｄ（４５ｄ）、４２ｅ（４５ｅ）によって、板状部材４１（４４）の切欠部４１ｈ（４４ｈ）と同じ形状（寸法）を有する切欠部４２ｈ（４５ｈ）が形成されている。切欠部４２ｈ（４５ｈ）は、径方向内周側縁部４２ｂ（４５ｂ）と平行に形成されており、固定子巻線６０を収容するスロット３１を形成する。
板状部材４３（４６）は、径方向外周側縁部４３ａ（４６ａ）と、径方向内周側縁部４３ｂ（４６ｂ）を有している。また、縁部４３ｃ（４６ｃ）を有している。
本実施の形態では、図４に示されているように、板状部材４１〜４６の径方向外周側縁部４１ａ〜４６ａ、縁部４１ｃ〜４６ｃ、縁部４１ｆ〜４６ｆにより囲まれる部分の形状（寸法）は同じである。すなわち、径方向外周側縁部４１ａ〜４６ａの長さは同じであり、縁部４１ｃ〜４６ｃの長さは同じであり、縁部４１ｆ〜４６ｆの長さは同じである。また、スロット３１の開口を形成するために、縁部４１ｆ〜４６ｆは、縁部４１ｇ、４２ｇ、４４ｇ、４５ｇより軸線Ｏ（径方向内周側縁部４１ｂ、４４ｂ）の方向に沿って離れた位置に形成されている。
なお、切欠部４１ｈ（４４ｈ）、４２ｈ（４５ｈ）の形状は、図２および図４に示されている形状に限定されない。縁部４１ｃ（４４ｃ）、４１ｄ（４４ｄ）、４１ｅ（４４ｅ）、４２ｃ（４５ｃ）、４２ｄ（４５ｄ）、４２ｅ（４５ｅ）、４３ｃ（４６ｃ）の形状は、切欠部４１ｈ（４４ｈ）、４２ｈ（４５ｈ）の形状に応じて変更される。また、板状部材４３、４６の形状は、切欠部４１ｈ、４２ｈ、４４ｈ、４５ｈによって形成されるスロットの外形形状が阻害されないように設定される。
【００１１】
本実施の形態では、板状部材４１（４４）が本発明の「第１の板状部材」に対応し、板状部材４２（４５）または板状部材４３（４６）が本発明の「第２の板状部材」に対応する。あるいは、板状部材４１（４４）が本発明の「第１の板状部材」に対応し、板状部材４２（４５）が本発明の「第２の板状部材」に対応し、板状部材４３（４６）が本発明の「第３の板状部材」に対応する。
【００１２】
次に、第１の固定子コア４０を形成する方法を説明する。
先ず、板状部材４１〜４６が積層された積層体を形成する。
板状部材４１〜４６は、プレス加工機により打ち抜かれた後、順次積層される。例えば、図２に示されているように、下方から上方に、径方向長さＲ１を有する板状部材４１、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材４２、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材４３、径方向長さＲ１を有する板状部材４４、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材４５、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材４６の順（径方向長さが長い順）に繰り返し積層される。勿論、この逆の順（径方向長さが短い順）に繰り返し積層してもよい。
この時、板状部材４１〜４６は、図４に示されているように、径方向外周側縁部４１ａ〜４６ａが揃うように積層される。すなわち、板状部材４１〜４６の縁部４１ｃ〜４６ｃ（切欠部）より外周側の部分が重なるように積層される。
【００１３】
また、板状部材４１〜４６には、径方向外周側の領域において、隣接する板状部材とカシメにより連結するための突部および孔部が形成される。突部および孔部は、好適には、打ち抜き加工時に形成される。本実施の形態では、板状部材４１〜４６の突部および孔部は、隣接する板状部材との径方向外周側での連結と径方向内周側での連結が、積層方向に沿って交互に行われるように形成される。
「径方向外周側の領域」は、固定子コア３０（第１の固定子コア４０および第２の固定子コア５０）の径方向長さ（＝径方向長さが最も長い板状部材４１、４４の径方向長さＲ１）の中心Ｑより外周側（図５参照）の領域が対応する。好適には、板状部材４１〜４６の縁部４１ｃ〜４６ｃより外周側の領域（板状部材４１〜４６が重ねられている領域）が対応する。
【００１４】
図２では、板状部材４１には、下方に積層される板状部材４６と径方向内周側の連結箇所で連結するための凹部４１Ｂと、上方に積層される板状部材４２と径方向外周側の連結箇所で連結するための突部４１Ａ１および４１Ａ２が形成される。突部４１Ａ１および４１Ａ２は、それぞれ軸線方向一方側（図２では上側）および軸線方向他方側（図２では下側）に形成されている。凹部４１Ｂは、軸線方向中央部に形成されている。
なお、「軸線方向一方側」は、第１の固定子コア４０の軸線方向長さＬ（図５参照）の中心Ｐより一方側、好適には、一方側の縁部を含む一方側の端部の近傍の領域が対応する。また、「軸線方向他方側」は、第１の固定子コア４０の軸線方向長さＬの中心Ｐより他方側、好適には、他方側の縁部を含む他方側の端部の近傍の領域が対応する。また、「軸線方向中央部」は、第１の固定子コア４０の軸線方向長さＬの中心Ｐの近傍の領域が対応する。
板状部材４２には、下方に積層される板状部材４１と径方向外周側の連結箇所で連結するための凹部４２Ｂ１および４２Ｂ２と、上方に積層される板状部材４３と径方向内周側の連結箇所で連結するための突部４２Ａが形成される。凹部４２Ｂ１および４２Ｂ２は、それぞれ軸線方向一方側（図２では上側）および軸線方向他方側（図２では下側）で、板状部材４１の突部４１Ａ１および４１Ａ２と対向する箇所に形成されている。
板状部材４３には、下方に積層される板状部材４２と径方向内周側の連結箇所で連結するための凹部４３Ｂと、上方に積層される板状部材４４と径方向外周側の連結箇所で連結するための突部４３Ａ１および４３Ａ２が形成される。突部４３Ａ１および４３Ａ２は、それぞれ軸線方向一方側および軸線方向他方側に形成されている。凹部４３Ｂは、軸線方向中央部で、板状部材４２の突部４２Ａと対向する箇所に形成されている。
【００１５】
同様にして、板状部材４４には、下方に積層される板状部材４３と径方向外周側の連結箇所で連結するための凹部４４Ｂ１および４４Ｂ２と、上方に積層される板状部材４５と径方向内周側の連結箇所で連結するための突部４４Ａが形成される。凹部４４Ｂ１および４４Ｂ２は、それぞれ板状部材４３の突部４３Ａ１および４３Ａ２と対向する箇所に形成されている。
板状部材４５には、下方に積層される板状部材４４と径方向内周側の連結箇所で連結するための凹部４５Ｂと、上方に積層される板状部材４６と径方向外周側の連結箇所で連結するための突部４５Ａ１および４５Ａ２が形成される。凹部４５Ｂは、板状部材４４の突部４４Ａと対向する箇所に形成されている。
板状部材４６には、下方に積層される板状部材４５と径方向外周側の連結箇所で連結するための凹部４６Ｂ１および４６Ｂ２と、上方に積層される板状部材４１と径方向内周側の連結箇所で連結するための突部４６Ａが形成される。凹部４６Ｂ１および４６Ｂ２は、それぞれ板状部材４５の突部４５Ａ１および４５Ａ２と対向する箇所に形成されている。
板状部材４１〜４６が、積層されているとともに、径方向外周側の連結箇所または径方向内周側の連結箇所で連結されている状態が図３に示されている。図３は、軸線方向一方側（図２の上側）から見た図である。
【００１６】
以上のようにして、板状部材４１〜４６が上下方向に順次積層され、隣接する板状部材４１〜４６が、積層方向に沿って、径方向外周側の連結箇所と径方向内周側の連結箇所で交互に連結されている積層体が形成される。本実施の形態では、径方向長さが異なる３種類の板状部材が用いられ、径方向外周側の連結箇所と径方向内周側の連結箇所が積層方向に交互に設けられるため、第１のグループＭ１の積層体と第２のグループＭ２の積層体が交互に積層されている。
【００１７】
次に、板状部材４１〜４６が積層および連結されている積層体を用いて第１の固定子コア４０を形成する。例えば、板状部材４１〜４６が図３に示されているように積層されて連結されている状態で、図６に示されているように、積層体を構成している板状部材４１〜４６のうち、径方向長さが最も長い板状部材４１、４４の径方向内周側縁部４１ｂ、４４ｂが側面側で当接するように力を加える。この時、板状部材４１〜４６の径方向外周側縁部４１ａ〜４６ａには、隣接する径方向外周側縁部との間の間隔を広げる応力が作用する。本実施の形態では、隣接する板状部材は、径方向外周側での連結と径方向内周側での連結が積層方向に交互に行われているため、この応力によって、径方向内周側で連結されている板状部材の径方向外周側縁部の間の間隔が広くなる。本実施の形態では、図６に示されているように、径方向内周側で連結されている板状部材４２と４３の径方向外周側縁部の間の間隔、板状部材４４と４５の径方向外周側縁部の間の間隔、板状部材４６と４１の径方向外周側縁部の間の間隔が広くなる。これにより、図５に示されているように、板状部材４１〜４６は、軸線Ｏの周りに周方向に沿って配置される。
本実施の形態では、第１の固定子コア４０は、図５に示されているように、外周半径がＲ、径方向長さがＲ１（板状部材４１、４４の径方向長さ）、軸線方向長さがＬである円筒形状の積層体として形成される。
なお、第１の固定子コア４０を形成する際には、適宜の数の板状部材４１〜４６が上下方向に積層されて連結されている積層体を用いて、前記方法により、第１の固定子コア４０の一部のブロックを形成し、このようなブロックを複数組み合わせて第１の固定子コア４０を形成する方法を用いるのが好ましい。勿論、１回の処理で第１の固定子コア４０を形成する方法を用いることもできる。
【００１８】
同様の方法で、第２の固定子コア５０を形成する。そして、第１の固定子コア４０と第２の固定子コア５０を軸線Ｏ方向に沿って、それぞれの縁部４１ｇ、４２ｇ、４４ｇ、４５ｇが当接するように配置することにより固定子コア３０を形成する。なお、第１の固定子コア４０と第２の固定子コア５０を軸線Ｏ方向に沿って配置する前に、固定子巻線９０をスロット３１に収納しておくのが好ましい。
【００１９】
本実施の形態の第１の固定子コア４０は、図５に示されているように、径方向の長さが異なる複数の板状部材４１〜４６が、軸線Ｏの周りに周方向に沿って径方向の長さの順に繰り返し配置されている。図５では、軸線Ｏの周りに反時計方向に沿って、径方向長さＲ１を有する板状部材４１、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材４２、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材４３、径方向長さＲ１を有する板状部材４４、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材４５、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材４６の順（径方向長さが長い順）に繰り返し配置されている。なお、図５では、軸線Ｏの周りに時計方向に沿って、径方向長さＲ３を有する板状部材４６、径方向長さＲ２（＞Ｒ３）を有する板状部材４５、径方向長さＲ１（＞Ｒ２）を有する板状部材４４、径方向長さＲ３を有する板状部材４３、径方向長さＲ２（＞Ｒ３）を有する板状部材４２、径方向長さＲ１（＞Ｒ２）を有する板状部材４１の順（径方向長さが短い順）に繰り返し配置されている。第１の固定子コア４０では、板状部材４１〜４６が、周方向に沿って径方向の長さの順に配置されていればよく、時計方向であるか反時計方向であるかは問わない。なお、第１の固定子コア４０を構成する板状部材の数は、径方向の長さが異なる板状部材の種類の数の倍数であるのが好ましいが、倍数でなくてもよい。
また、板状部材４１〜４６は、径方向外周側縁部４１ａ〜４６ａが揃うように配置されている。
また、板状部材４１〜４６は、固定子巻線６０が収容されるスロット３１を形成する切欠部４１ｈ、４２ｈ、４４ｈ、４５ｈより径方向外周側で重なるように配置されている。
また、板状部材４１〜４６のうち周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側の領域において、径方向外周側の連結箇所と径方向内周側の連結箇所のいずれか一方の連結箇所で連結されている。さらに、隣接する板状部材の径方向外周側の連結と径方向内周側の連結は、周方向に沿って交互に行われている。本実施の形態では、隣接する板状部材の径方向外周側の連結と径方向内周側の連結は、固定子巻線６０が収容されるスロット３１を形成する切欠部４１ｈ、４２ｈ、４４ｈ、４５ｈより径方向外周側の領域で行われている。
これにより、本実施の形態の第１の固定子コア４０は、従来例のように、複数の板状部材が周方向に沿って配置された状態に仮保持するための保持部材を用いる必要がない。したがって、固定子コア製造時の作業効率を高めることができる。また、固定子巻線６０が収容されるスロット３１を形成する切欠部４１ｈ、４２ｈ、４４ｈ、４５ｈより径方向外周側の領域で連結されているため、周方向に隣接して配置されている板状部材の径方向外周側縁部の間の間隔を狭くすることができ、第１の固定子コア４０の積層密度が向上する。これにより、磁束の集中が防止され、磁束の集中による鉄損の増加を抑制することができる。
また、周方向に隣接して配置されている板状部材が、周方向に沿って交互に設けられている径方向外周側の連結箇所と径方向内周側の連結箇所で連結されていることにより、板状部材が高い強度で連結される。すなわち、板状部材それぞれの変形が抑制される。これにより、第１の固定子コア４０の剛性を高めることができる。第１の固定子コア４０の剛性が高くなると、第１の固定子コア４０のねじれ（特に、軸線方向のねじれ）による寸法精度のバラツキを防止することができ、品質を向上させることができる。さらに、第１の固定子コア４０の製作時の取り扱いが容易となる。
【００２０】
以上の実施の形態では、周方向に隣接する板状部材を、径方向外周側の領域において、周方向外周側での連結と周方向内周側での連結を周方向に沿って交互に行ったが、周方向に隣接する板状部材の連結方法はこれに限定されない。周方向に隣接する板状部材を異なる方法で連結した他の実施の形態を以下に説明する。
以下に、図７〜９を参照して、第１の固定子コア１４０を形成する方法について説明する。
本実施の形態では、板状部材４１〜４６と同様の、径方向長さがＲ１である板状部材１４１（１４４）と、径方向長さがＲ２（＜Ｒ１）である板状部材１４２（１４５）と、径方向長さがＲ３（＜Ｒ２）である板状部材１４３（１４６）の３種類の板状部材が用いられている。
板状部材１４１〜１４６は、板状部材４１〜４６と同じ形状を有しており、連結方法のみが異なっている。したがって、以下では、板状部材１４１〜１４６の連結方法についてのみ説明する。
本実施の形態では、板状部材１４１（１４４）が本発明の「第１の板状部材」に対応し、板状部材１４２（１４５）または板状部材１４３（１４６）が本発明の「第２の板状部材」に対応する。あるいは、板状部材１４１（１４４）が本発明の「第１の板状部材」に対応し、板状部材１４２（１４５）が本発明の「第２の板状部材」に対応し、板状部材１４３（１４６）が本発明の「第３の板状部材」に対応する。
【００２１】
第１の固定子コア１４０を形成する方法を説明する。
先ず、板状部材１４１〜１４６が積層された積層体を形成する。
板状部材１４１〜１４６は、プレス加工機によって打ち抜かれた後、順次積層される。例えば、図７に示されているように、下方から上方に、径方向長さＲ１を有する板状部材１４１、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材１４２、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材１４３、径方向長さＲ１を有する板状部材１４４、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材１４５、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材１４６の順（径方向長さが長い順）に積層される。また、径方向外周側縁部１４１ａ〜１４６ａが揃うように積層される。すなわち、板状部材１４１〜１４６の縁部１４１ｃ〜１４６ｃ（切欠部１４１ｈ、１４２ｈ、１４４ｈ、１４５ｈ）より外周側で重なるように積層される。
なお、第１の固定子コア４０と同様に、径方向長さが短い順に繰り返し積層してもよい。
【００２２】
また、板状部材１４１〜１４６には、径方向外周側の領域において、周方向に隣接して配置されている板状部材とカシメにより連結するための突部および孔部が形成される。本実施の形態では、板状部材１４１〜１４６の突部および孔部は、隣接して配置されている板状部材の軸線方向一方側での連結と軸線方向他方側での連結が、積層方向に沿って交互に行われるように形成される。
図７では、板状部材１４１には、下方に積層される板状部材１４６と軸線方向一方側（例えば、図７の上側）の連結箇所で連結するための凹部１４１Ｂと、上方に積層される板状部材１４２と軸線方向他方側（例えば、図７の下側）の連結箇所で連結するための突部１４１Ａが形成される。
なお、「軸線方向一方側」は、第１の固定子コア１４０の軸線方向長さの中心より一方側、好適には、一方側の縁部を含む一方側の端部の近傍の領域が対応する。また、「軸線方向他方側」は、第１の固定子コア１４０の軸線方向長さの中心より他方側、好適には、他方側の縁部を含む他方側の端部の近傍の領域が対応する。また、「軸線方向中央部」は、第１の固定子コア１４０の軸線方向長さの中心の近傍の領域が対応する。
板状部材１４２には、下方に積層される板状部材１４１と軸線方向他方側（例えば、図７の下側）の連結箇所で連結するための凹部１４２Ｂと、上方に積層される板状部材１４３と軸線方向一方側（例えば、図７の上側）の連結箇所で連結するための突部１４２Ａが形成される。凹部１４２Ｂは、板状部材１４１の突部１４１Ａと対向する箇所に形成されている。
板状部材１４３には、下方に積層される板状部材１４２と軸線方向一方側の連結箇所で連結するための凹部１４３Ｂと、上方に積層される板状部材１４４と軸線方向他方側の連結箇所で連結するための突部１４３Ａが形成される。凹部１４３Ｂは、板状部材１４２の突部１４２Ａと対向する箇所に形成されている。
【００２３】
同様にして、板状部材１４４には、下方に積層される板状部材１４３と軸線方向他方側の連結箇所で連結するための凹部１４４Ｂと、上方に積層される板状部材１４５と軸線方向一方側の連結箇所で連結するための突部１４４Ａが形成される。凹部１４４Ｂは、板状部材１４３の突部１４３Ａと対向する箇所に形成されている。
板状部材１４５には、下方に積層される板状部材１４４と軸線方向一方側の連結箇所で連結するための凹部１４５Ｂと、上方に積層される板状部材１４６と軸線方向他方側の連結箇所で連結するための突部１４５Ａが形成される。凹部１４５Ｂは、板状部材１４４の突部１４４Ａと対向する箇所に形成されている。
板状部材１４６には、下方に積層される板状部材１４５と軸線方向他方側の連結箇所で連結するための凹部１４６Ｂと、上方に積層される板状部材１４１と軸線方向一方側の連結箇所で連結するための突部１４６Ａが形成される。凹部１４６Ｂは、板状部材１４５の突部１４５Ａと対向する箇所に形成されている。
板状部材１４１〜１４６が、積層されているとともに、軸線方向一方側の連結箇所または軸線方向他方側の連結箇所で連結されている状態が図８に示されている。図８は、図７を矢印ＶＩＩＩ方向（図７の左側）から見た図である。
【００２４】
以上のようにして、板状部材１４１〜１４６が上下方向に順次積層され、隣接する板状部材１４１〜１４６が、積層方向に沿って、軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所で交互に連結されている積層体が形成される。本実施の形態では、径方向長さが異なる３種類の板状部材が用いられ、軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所が積層方向に交互に設けられるため、第１のグループＭ１の積層体と第２のグループＭ２の積層体が交互に積層されている。
【００２５】
次に、板状部材１４１〜１４６が積層および連結されている積層体を用いて第１の固定子コア１４０を形成する。例えば、板状部材１４１〜１４６が図８に示されているように積層されて連結されている状態で、積層体を構成している板状部材１４１〜１４６のうち、径方向長さが最も長い板状部材１４１、１４４の径方向内周側縁部１４１ｂ、１４４ｂが側面側で当接するように力を加える（図１１参照）。この時、板状部材１４１〜１４６の径方向外周側縁部１４１ａ〜１４６ａには、隣接する径方向外周側縁部との間の間隔を広げる応力が作用する。本実施の形態では、隣接する板状部材１４１〜１４６は、軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所が積層方向に交互に設けられているため、この応力によって、軸線方向の連結箇所が設けられていない側において、径方向外周側縁部の間の間隔が広くなる。本実施の形態では、図１１に示されているように、板状部材１４１と１４２、板状部材１４３と１４４、板状部材１４５と１４６は、軸線方向一方側（図１１の上側）に連結箇所が設けられていないため、軸線方向一方側の間隔が広くなる。一方、板状部材１４２と１４３、板状部材１４４と１４５、板状部材１４６と１４１は、軸線方向他方側（図１１の下側）に連結箇所が設けられていないため、軸線方向他方側の間隔が広くなる。すなわち、径方向外周側から見て、隣接する板状部材の径方向外周側縁部が、周方向に沿ってＶ字状と逆Ｖ字状に交互に配置される。この場合、隣接する板状部材の径方向外周側縁の間の間隔は、周方向に沿って、軸線方向一方側と軸線方向他方側で交互に、均等に広くなる。これにより、図１０に示されているように、板状部材１４１〜１４６は、軸線Ｏの周りに周方向に沿って配置される。
本実施の形態では、第１の固定子コア１４０は、図１０に示されているように、外周半径がＲ、径方向長さがＲ１（板状部材４１、４４の径方向長さ）、軸線方向長さがＬである円筒形状の積層体として形成される。
なお、第１の固定子コア１４０を形成する際には、適宜の数の板状部材１４１〜１４６を上下方向に積層するとともに、隣接する板状部材を軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所で交互に連結した積層体を用いて、前記方法により、第１の固定子コア１４０の一部のブロックを形成し、複数のブロックを組み合わせて第１の固定子コア１４０を形成する方法を用いるのが好ましい。
【００２６】
本実施の形態の第１の固定子コア１４０は、図１０に示されているように、径方向の長さが異なる複数の板状部材１４１〜１４６が、軸線Ｏの周りに周方向に沿って径方向の長さの順に繰り返し配置されている。図１０では、軸線Ｏの周りに反時計方向に沿って、径方向長さが長い順に繰り返し配置されている。また、図１０では、軸線Ｏの周りに時計方向に沿って、径方向長さが短い順に繰り返し配置されている。
また、板状部材１４１〜１４６は、径方向外周側縁部１４１ａ〜１４６ａが揃うように配置されている。
また、板状部材１４１〜１４６は、径方向長さが最も長い板状部材１４１、１４４の径方向内周側縁１４１ｂ、１４４ｂより径方向外周側に離れた箇所で重なるように配置されている。本実施の形態では、板状部材１４１〜１４６は、固定子巻線６０が収容されるスロット３１を形成する切欠部１４１ｈ、１４２ｈ、１４４ｈ、１４５ｈより径方向外周側で重なるように配置されている。
また、板状部材１４１〜１４６のうち周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側において、軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所のいずれか一方の連結箇所で連結されている。さらに、隣接して配置されている板状部材の軸線方向一方側の連結と軸線方向他方側の連結が、周方向に沿って交互に行われている。本実施の形態では、隣接して配置されている板状部材の軸線方向一方側の連結と軸線方向他方側の連結は、固定子巻線６０が収容されるスロット３１を形成する切欠部１４１ｈ、１４２ｈ、１４４ｈ、１４５ｈより径方向外周側で行われている。
これにより、本実施の形態の第１の固定子コア１４０は、従来例のように、複数の板状部材が周方向に沿って配置された状態に仮保持するための保持部材を用いる必要がない。したがって、固定子コア製造時の作業効率を高めることができる。また、周方向に隣接して配置されている板状部材の径方向外周側縁部の間の間隔が均等に開き、大きく開くことがない。したがって、第１の固定子コア１４０の積層密度が向上して磁束の集中が防止され、磁束の集中による鉄損の増加を抑制することができる。
また、周方向に隣接して配置されている板状部材が、周方向に沿って交互に設けられている軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所で連結されていることにより、隣接する板状部材の、連結箇所が設けられていない側の径方向外周側縁部の間の間隔が広い範囲に亘って変更可能である。これにより、周方向に沿って交互に配置された複数の板状部材により構成される第１の固定子コア１４０の径方向内周側の径（内径）や径方向外周側の径（外形）を容易に変更することができる。
【００２７】
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の変更、追加、削除が可能である。
断面形状がＣ字形状の固定子コアを用いたが、固定子コアとしては、種々の断面形状の固定子コアを用いることができる。また、第１の固定子コアおよび第２の固定子コアの断面形状（第１の固定子コアおよび第２の固定子コアを構成する板状部材の形状）は、固定子の断面形状に応じて適宜変更される。
また、固定子コアは、１つの固定子コアによって構成することもできるし、３以上の固定子コアによって構成することもできる。
また、軸線の周りに周方向全周に沿って配置された板状部材によって固定子コアを構成したが、周方向に沿った一部に配置された板状部材によって固定子コアを構成することもできる。
径方向長さが異なる３種類の板状部材により固定子コアを構成したが、固定子コアは、径方向長さが同じ板状部材（１種類の板状部材）、径方向長さが異なる２種類あるいは４種類以上の板状部材によって構成することもできる。径方向長さが異なる板状部材の種類の数や各板状部材の径方向長さは、板状部材の厚さや固定子コアの径方向長さ等に応じて選択される。
周方向に隣接して配置される板状部材を連結する方法として突部を孔部に嵌め込むカシメによる連結方法を用いたが、カシメ以外の方法で突部を孔部に嵌め込む連結方法や、他の公知の連結方法（例えば、溶接や接合）を用いることもできる。
隣接して配置される板状部材を連結する連結箇所の位置や数は、実施の形態で説明した位置や数に限定されない。
実施の形態では、本発明の固定子を往復動型の発電機の固定子として用いたが、回転型の発電機の固定子として用いることもできる。また、往復動型の電動機や回転型の電動機を含む種々の構成の駆動機の固定子として用いることもできる。
【符号の説明】
【００２８】
１０ 発電機
１１ ベース部材
１２ 軸受
２０ 固定子
３０ 固定子コア
３１ スロット
４０、１４０ 第１の固定子コア
５０ 第２の固定子コア
６０ 固定子巻線
７０ 軸
８０ 可動子
８１ 可動子コア
９０ 永久磁石
４１〜４６、１４１〜１４６ 電磁鋼板（板状部材）
４１Ａ１、４１Ａ２、４２Ａ、４３Ａ１、４３Ａ２、４４Ａ、４５Ａ１、４５Ａ２、４６Ａ、１４１Ａ〜１４６Ａ 突部
４１Ｂ、４２Ｂ１、４２Ｂ２、４３Ｂ、４４Ｂ１、４４Ｂ２、４５Ｂ、４６Ｂ１、４６Ｂ２、１４１Ｂ〜１４６Ｂ 孔部
４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａ、１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ、１４４ａ、１４５ａ、１４６ａ 縁部（径方向外周側縁部）
４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、１４１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂ、１４４ｂ、１４５ｂ、１４６ｂ 縁部（径方向内周側縁部）
４１ｃ〜４１ｇ、４２ｃ〜４２ｇ、４３ｃ、４３ｆ、４４ｃ〜４４ｇ、４５ｃ〜４５ｇ、４６ｃ、４６ｅ、１４１ｃ〜１４１ｇ、１４２ｃ〜１４２ｇ、１４３ｃ、１４３ｅ、１４４ｃ〜１４４ｇ、１４５ｃ〜１４５ｇ、１４６ｃ、１４６ｅ 縁部
４１ｈ、４２ｈ、４４ｈ、４５ｈ、１４１ｈ、１４２ｈ、１４４ｈ、１４５ｈ 切欠部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機あるいは駆動機の固定子に関し、特に、軸線の周りに周方向に沿って配置された複数の板状部材により構成される固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機や電動機は、固定子と、固定子に対して移動可能に配置されている可動子を有している。固定子は、固定子コアと、固定子コアに設けられている固定子巻線を有している。固定子コアは、通常、積層された複数の磁性を有する板状部材により構成される。特に、往復動型の発電機や電動機では、軸線（固定子の中心線）の周りに周方向に沿って配置された（積層された）複数の板状部材により構成される固定子コアを有する固定子と、永久磁石が設けられている可動子コアを有する可動子が用いられている（特許文献１参照）。特許文献１に記載されている固定子コアは、一方の面の外周側にスペーサ（突起）が形成されている複数の板状部材が、周方向に沿って配置されている。特許文献１に記載されている固定子コアは、スペーサによって、隣接する板状部材の間にくさび状の空間が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３２２９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている固定子の固定子コアは、製造時に、複数の板状部材が周方向に沿って配置された状態に仮保持するための保持部材が必要である。このため、製造時の作業効率がよくない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、複数の板状部材が周方向に沿って配置された状態に仮保持するための保持部材を不要とすることができ、それによって、固定子コアの製造時の作業効率を高めることができる技術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】
【０００５】
本発明の固定子は、複数の板状部材によって構成されている固定子コアを有している。複数の板状部材は、軸線の周りに周方向に沿って配置されている。固定子は、１つの固定子コアまたは複数の固定子コアによって構成される。板状部材としては、磁性を有する板状部材、典型的には、電磁鋼板が用いられる。なお、「軸線」は、固定子（固定子コア）の中心線を意味する。また、「周方向に沿って配置されている」という記載は、「周方向に沿って全周に配置されている（円に沿って配置されている）」構成や「周方向に沿った一部に配置されている（円弧に沿って配置されている）」構成を意味する。
本発明の固定子は、種々の型式の発電機あるいは駆動機の固定子として用いることができるが、好適には、往復動型の発電機あるいは駆動機の固定子として用いられる。なお、「駆動機」は、電動機を包含するものとして用いられている。
一つの発明の固定子では、周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側の領域において、径方向内周側の連結箇所または径方向外周側の連結箇所のいずれかの連結箇所で連結されている。さらに、径方向内周側の連結箇所と径方向外周側の連結箇所は、周方向に沿って交互に設けられている。隣接して配置されている板状部材が径方向内周側の連結箇所で連結されている場合には、隣接して配置されている板状部材を周方向に沿って配置すると、径方向外周側縁部の間の間隔が広がる。連結箇所での連結方法としては、カシメによる連結方法や溶接による連結方法等の種々の連結方法を用いることができる。一つの発明の固定子は、高い剛性を有する。
「径方向外周側の領域」は、固定子（固定子コア）の径方向長さの中心より外周側の領域、好適には、固定子巻線が収容されるスロットより外周側の領域が対応する。「径方向内周側の連結箇所」と「径方向外周側の連結箇所」は、径方向に沿って相対的に離れている連結箇所を意味する。「径方向内周側の連結箇所」と「径方向外周側の連結箇所」の径方向に沿った間隔、「径方向内周側の連結箇所」および「径方向外周側の連結箇所」の数や位置は、複数の板状部材を、連結した状態で軸線の周りに周方向に沿って配置することができるように設定される。
好適には、「径方向内周側の連結箇所」は、少なくとも軸線方向中央部に設けられており、「径方向外周側の連結箇所」は、少なくとも軸線方向一方側の端部および軸線方向他方側の端部に設けられる。これにより、複数の板状部材を、連結した状態で周方向に沿って配置する際に、径方向外周側の連結箇所に作用する応力を分散させることができる。
他の発明の固定子では、周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側の領域において、軸線方向一方側の連結箇所または軸線方向他方側の連結箇所のいずれかの連結箇所で連結されている。さらに、軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所は、周方向に沿って交互に設けられている。隣接して配置されている板状部材が軸線方向一方側の連結箇所で連結されている場合には、隣接して配置されている板状部材を周方向に沿って配置すると、軸線方向他方側において、径方向外周側縁部の間の間隔が広がる。一方、隣接して配置されている板状部材が軸線方向他方側の連結箇所で連結されている場合には、隣接して配置されている板状部材を周方向に沿って配置すると、軸線方向一方側において、径方向外周側縁部の間の間隔が広がる。他の発明の固定子は、外径や内径を容易に変更することができる。
「径方向外周側の領域」は、固定子（固定子コア）の径方向長さの中心より外周側の領域、好適には、固定子巻線が収容されるスロットより外周側の領域が対応する。「軸線方向一方側」は、固定子（固定子コア）の軸線方向長さの中心より一方側、好適には、一方側の縁部を含む一方側の端部付近の領域が対応する。また、「軸線方向他方側」は、固定子（固定子コア）の軸線方向長さの中心より他方側、好適には、他方側の縁部を含む他方側の端部付近の領域が対応する。「軸線方向一方側の連結箇所」と「軸線方向他方側の連結箇所」は、軸線方向に沿って相対的に離れている連結箇所を意味する。「軸線方向一方側の連結箇所」と「軸線方向他方側の連結箇所」の軸線方向に沿った間隔、「軸線方向一方側の連結箇所」および「軸線方向他方側の連結箇所」の数や位置は、複数の板状部材を、連結した状態で軸線の周りに周方向に沿って配置することができるように設定される。
板状部材の厚さや固定子の径方向長さ等によっては、所望の寸法を有する固定子を、径方向長さが同じ板状部材を用いて形成することができない場合がある。
一つの発明および他の発明の固定子の他の形態は、径方向長さが異なる複数の板状部材により構成される。本形態の固定子では、複数の板状部材は、径方向長さが長い順または短い順の一方の順に周方向に沿って繰り返し配置されている。さらに、周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向長さが最も長い板状部材の径方向内側の縁部より径方向外周側に離れた箇所で重なるように配置されている。なお、径方向長さが長い順に繰り返し配置される場合には、径方向長さが最も長い板状部材から順に径方向長さが最も短い板状部材まで配置された後、径方向長さが最も長い板状部材が配置される。また、径方向長さが短い順に繰り返し配置される場合には、径方向長さが最も短い板状部材から順に径方向長さが最も長い板状部材まで配置された後、径方向長さが最も短い板状部材が配置される。
径方向長さが異なる複数の板状部材としては、例えば、径方向長さが異なる２種類の板状部材を用いることができる、あるいは、径方向長さが異なる３種類の板状部材を用いることができる。径方向長さがＲ１である第１の板状部材、径方向長さがＲ２（＜Ｒ１）である第２の板状部材、径方向長さがＲ３（＜Ｒ２）である３種類の板状部材を用いる場合には、好適には、第１の板状部材と第２の板状部材に、軸線方向に沿って、同じ形状（寸法）を有する切欠部が形成される。切欠部は、固定子巻線を収容するスロットを形成する。そして、第２の板状部材は、第２の板状部材の切欠部が第１の板状部材の切欠部に対向する位置に配置される。また、第３の板状部材は、第１の板状部材および第２の板状部材に形成されている切欠部より径方向外周側の領域において第１の板状部材および第２の板状部材と重なるように配置される。なお、第３の板状部材は、第１の板状部材および第２の板状部材の切欠部により形成されるスロットを阻害しないように形状および配置位置が設定される。
周方向に隣接して配置されている板状部材を連結する連結方法としては、突部と、突部が嵌め込まれる孔部を用いて連結する連結方法を用いるのが好ましい。突部と孔部を用いて連結する連結方法としては、典型的には、カシメによる連結方法が用いられる。
周方向に隣接して配置され、連結箇所で連結されている板状部材は、径方向外周側の縁部が揃えられていることが好ましい。
本発明は、前述した固定子を用いた駆動機または発電機として構成することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、複数の板状部材が周方向に沿って配置された状態に仮保持するための保持部材用いることなく、複数の板状部材が周方向に沿って配置された固定子コアを有する固定子、さらには、このような固定子を用いた駆動機または発電機を製造することができる。これにより、製造時の作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明を発電装置として構成した実施の形態の断面図である。
【図２】隣接する板状部材の連結方法の一実施の形態を説明する図である。
【図３】図２において、矢印ＩＩＩの方向から見た図である。
【図４】図２において、矢印ＩＶの方向から見た図である。
【図５】隣接する板状部材を一実施の形態の連結方法により連結して構成した固定子コアの斜視図である。
【図６】図５において、矢印ＶＩの方向から見た図である。
【図７】隣接する板状部材の連結方法の他の実施の形態を説明する図である。
【図８】図７において、矢印ＶＩＩＩの方向から見た図である。
【図９】図７において、矢印ＩＸの方向から見た図である。
【図１０】隣接する板状部材を他の実施の形態の連結方法により連結して構成した固定子コアの斜視図である。
【図１１】図１０において、矢印ＸＩの方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１には、本発明を往復動型発電機１０として構成した実施の形態の断面図が示されている。なお、本明細書では、「同じ」という記載を、「略等しい」概念を含むものとして用いている。また、「軸線方向」は、固定子コアの中心線Ｏの方向（図１、図２の上下方向）を意味し、「径方向」は、固定子コアの中心線Ｏに直交する方向（図１、図２の左右方向）を意味するものとして用いている。
本実施の形態の往復動型発電機１０は、固定子２０と可動子８０により構成されている。
固定子２０は、ベース部材１１に取り付けられている。固定子２０は、固定子コア３０と、固定子コア３０のスロット３１に設けられている固定子巻線６０を有している。固定子コア３０は、軸線方向一方側（例えば、図１の上側）に配置される第１の固定子コア４０と、軸線方向他方側（例えば、図１の下側）に配置される第２の固定子コア５０に２分割されている。図１に示されている、軸線方向に沿った断面で見て、固定子コア３０はＣ字形状を有しており、第１の固定子コア４０は逆Ｕ字形状を有しており、第２の固定子コア５０はＵ字形状を有している。固定子コア３０（第１の固定子コア４０および第２の固定子コア５０）は、軸線Ｏの周りに周方向に沿って配置された複数の板状部材により構成されている。固定子コア３０（第１の固定子コア４０および第２の固定子コア５０）は、複数の板状部材が軸線Ｏの周りに周方向に沿って積層された積層体と言うこともできる。固定子コア３０（第１の固定子コア４０および第２の固定子コア５０）を構成する板状部材としては、磁性を有する板状部材が用いられる。本実施の形態では、電磁鋼板が用いられている。
可動子８０は、軸７０と、可動子コア８１と、永久磁石９０を有している。軸７０は、ベース部材１１に設けられている軸受１２に、軸線Ｏに沿って移動可能に取り付けられている。可動子コア８１は、軸７０に固定されており、永久磁石９０が取り付けられている。永久磁石９０は、固定子コア２０（固定子巻線６０が収容されているスロット３１）と対向する箇所に配置されている。永久磁石９０は、軸線Ｏに直交する方向（径方向）に着磁されている。これにより、永久磁石９０が軸線方向に往復動すると、固定子巻線６０に起電力が発生する。
【０００９】
次に、固定子コア３０の構成について説明する。本実施の形態では、固定子コア３０は、第１の固定子コア４０と第２の固定子コア５０に２分割されている。第１の固定子コア４０と第２の固定子コア５０は、軸線Ｏに沿った断面形状が線対称である。このため、以下では、第１の固定子コア４０の構成を、図２〜４を参照して説明する。図２には、第１の固定子コア４０を構成する板状部材と、隣接して配置される板状部材の連結方法が示されている。図３は、図２において、矢印ＩＩＩの方向から見た図である。また、図４は、図２において、矢印ＩＶの方向から見た図である。
【００１０】
第１の固定コア４０は、径方向長さが異なる複数の板状部材により構成されている。板状部材としては、図２および図３に示されているように、径方向長さがＲ１である板状部材４１（４４）と、径方向長さがＲ２（＜Ｒ１）である板状部材４２（４５）と、径方向長さがＲ３（＜Ｒ２）である板状部材４３（４６）の３種類の板状部材が用いられている。なお、図２および図４において、左右方向が径方向であり、左側が径方向外周側であり、右側が径方向内周側である。
板状部材４１（４４）は、径方向外周側に配置される縁部（以下、「径方向外周側縁部」という）４１ａ（４４ａ）、径方向内周側に配置される縁部（以下、「径方向内周側縁部」という）４１ｂ（４４ｂ）を有している。また、径方向内周側縁部４１ｂ（４４ｂ）と平行に延びている縁部４１ｃ（４４ｃ）および４１ｅ（４４ｅ）と、径方向内周側縁部４１ｂ（４４ｂ）と直交する方向に延びている縁部４１ｄ（４４ｄ）を有している。また、縁部４１ｆ（４４ｆ）、４１ｇ（４４ｇ）を有している。縁部４１ｃ〜４１ｅ（４４ｃ〜４４ｄ）によって切欠部４１ｈ（４４ｈ）が形成されている。切欠部４１ｈ（４４ｈ）は、径方向内周側縁部４１ｂ（４４ｂ）と平行に形成されており、固定子巻線６０を収容するスロット３１を形成する。
板状部材４２（４５）は、径方向外周側縁部４２ａ（４５ａ）、径方向内周側縁部４２ｂ（４５ｂ）を有している。また、縁部４２ｃ（４５ｃ）、４２ｄ（４５ｄ）、４２ｅ（４５ｅ）、４２ｆ（４５ｆ）、４２ｇ（４５ｇ）を有している。板状部材４２（４５）の縁部４２ｃ（４５ｃ）、４２ｄ（４５ｄ）、４２ｅ（４５ｅ）によって、板状部材４１（４４）の切欠部４１ｈ（４４ｈ）と同じ形状（寸法）を有する切欠部４２ｈ（４５ｈ）が形成されている。切欠部４２ｈ（４５ｈ）は、径方向内周側縁部４２ｂ（４５ｂ）と平行に形成されており、固定子巻線６０を収容するスロット３１を形成する。
板状部材４３（４６）は、径方向外周側縁部４３ａ（４６ａ）と、径方向内周側縁部４３ｂ（４６ｂ）を有している。また、縁部４３ｃ（４６ｃ）を有している。
本実施の形態では、図４に示されているように、板状部材４１〜４６の径方向外周側縁部４１ａ〜４６ａ、縁部４１ｃ〜４６ｃ、縁部４１ｆ〜４６ｆにより囲まれる部分の形状（寸法）は同じである。すなわち、径方向外周側縁部４１ａ〜４６ａの長さは同じであり、縁部４１ｃ〜４６ｃの長さは同じであり、縁部４１ｆ〜４６ｆの長さは同じである。また、スロット３１の開口を形成するために、縁部４１ｆ〜４６ｆは、縁部４１ｇ、４２ｇ、４４ｇ、４５ｇより軸線Ｏ（径方向内周側縁部４１ｂ、４４ｂ）の方向に沿って離れた位置に形成されている。
なお、切欠部４１ｈ（４４ｈ）、４２ｈ（４５ｈ）の形状は、図２および図４に示されている形状に限定されない。縁部４１ｃ（４４ｃ）、４１ｄ（４４ｄ）、４１ｅ（４４ｅ）、４２ｃ（４５ｃ）、４２ｄ（４５ｄ）、４２ｅ（４５ｅ）、４３ｃ（４６ｃ）の形状は、切欠部４１ｈ（４４ｈ）、４２ｈ（４５ｈ）の形状に応じて変更される。また、板状部材４３、４６の形状は、切欠部４１ｈ、４２ｈ、４４ｈ、４５ｈによって形成されるスロットの外形形状が阻害されないように設定される。
【００１１】
本実施の形態では、板状部材４１（４４）が本発明の「第１の板状部材」に対応し、板状部材４２（４５）または板状部材４３（４６）が本発明の「第２の板状部材」に対応する。あるいは、板状部材４１（４４）が本発明の「第１の板状部材」に対応し、板状部材４２（４５）が本発明の「第２の板状部材」に対応し、板状部材４３（４６）が本発明の「第３の板状部材」に対応する。
【００１２】
次に、第１の固定子コア４０を形成する方法を説明する。
先ず、板状部材４１〜４６が積層された積層体を形成する。
板状部材４１〜４６は、プレス加工機により打ち抜かれた後、順次積層される。例えば、図２に示されているように、下方から上方に、径方向長さＲ１を有する板状部材４１、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材４２、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材４３、径方向長さＲ１を有する板状部材４４、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材４５、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材４６の順（径方向長さが長い順）に繰り返し積層される。勿論、この逆の順（径方向長さが短い順）に繰り返し積層してもよい。
この時、板状部材４１〜４６は、図４に示されているように、径方向外周側縁部４１ａ〜４６ａが揃うように積層される。すなわち、板状部材４１〜４６の縁部４１ｃ〜４６ｃ（切欠部）より外周側の部分が重なるように積層される。
【００１３】
また、板状部材４１〜４６には、径方向外周側の領域において、隣接する板状部材とカシメにより連結するための突部および孔部が形成される。突部および孔部は、好適には、打ち抜き加工時に形成される。本実施の形態では、板状部材４１〜４６の突部および孔部は、隣接する板状部材との径方向外周側での連結と径方向内周側での連結が、積層方向に沿って交互に行われるように形成される。
「径方向外周側の領域」は、固定子コア３０（第１の固定子コア４０および第２の固定子コア５０）の径方向長さ（＝径方向長さが最も長い板状部材４１、４４の径方向長さＲ１）の中心Ｑより外周側（図５参照）の領域が対応する。好適には、板状部材４１〜４６の縁部４１ｃ〜４６ｃより外周側の領域（板状部材４１〜４６が重ねられている領域）が対応する。
【００１４】
図２では、板状部材４１には、下方に積層される板状部材４６と径方向内周側の連結箇所で連結するための凹部４１Ｂと、上方に積層される板状部材４２と径方向外周側の連結箇所で連結するための突部４１Ａ１および４１Ａ２が形成される。突部４１Ａ１および４１Ａ２は、それぞれ軸線方向一方側（図２では上側）および軸線方向他方側（図２では下側）に形成されている。凹部４１Ｂは、軸線方向中央部に形成されている。
なお、「軸線方向一方側」は、第１の固定子コア４０の軸線方向長さＬ（図５参照）の中心Ｐより一方側、好適には、一方側の縁部を含む一方側の端部の近傍の領域が対応する。また、「軸線方向他方側」は、第１の固定子コア４０の軸線方向長さＬの中心Ｐより他方側、好適には、他方側の縁部を含む他方側の端部の近傍の領域が対応する。また、「軸線方向中央部」は、第１の固定子コア４０の軸線方向長さＬの中心Ｐの近傍の領域が対応する。
板状部材４２には、下方に積層される板状部材４１と径方向外周側の連結箇所で連結するための凹部４２Ｂ１および４２Ｂ２と、上方に積層される板状部材４３と径方向内周側の連結箇所で連結するための突部４２Ａが形成される。凹部４２Ｂ１および４２Ｂ２は、それぞれ軸線方向一方側（図２では上側）および軸線方向他方側（図２では下側）で、板状部材４１の突部４１Ａ１および４１Ａ２と対向する箇所に形成されている。
板状部材４３には、下方に積層される板状部材４２と径方向内周側の連結箇所で連結するための凹部４３Ｂと、上方に積層される板状部材４４と径方向外周側の連結箇所で連結するための突部４３Ａ１および４３Ａ２が形成される。突部４３Ａ１および４３Ａ２は、それぞれ軸線方向一方側および軸線方向他方側に形成されている。凹部４３Ｂは、軸線方向中央部で、板状部材４２の突部４２Ａと対向する箇所に形成されている。
【００１５】
同様にして、板状部材４４には、下方に積層される板状部材４３と径方向外周側の連結箇所で連結するための凹部４４Ｂ１および４４Ｂ２と、上方に積層される板状部材４５と径方向内周側の連結箇所で連結するための突部４４Ａが形成される。凹部４４Ｂ１および４４Ｂ２は、それぞれ板状部材４３の突部４３Ａ１および４３Ａ２と対向する箇所に形成されている。
板状部材４５には、下方に積層される板状部材４４と径方向内周側の連結箇所で連結するための凹部４５Ｂと、上方に積層される板状部材４６と径方向外周側の連結箇所で連結するための突部４５Ａ１および４５Ａ２が形成される。凹部４５Ｂは、板状部材４４の突部４４Ａと対向する箇所に形成されている。
板状部材４６には、下方に積層される板状部材４５と径方向外周側の連結箇所で連結するための凹部４６Ｂ１および４６Ｂ２と、上方に積層される板状部材４１と径方向内周側の連結箇所で連結するための突部４６Ａが形成される。凹部４６Ｂ１および４６Ｂ２は、それぞれ板状部材４５の突部４５Ａ１および４５Ａ２と対向する箇所に形成されている。
板状部材４１〜４６が、積層されているとともに、径方向外周側の連結箇所または径方向内周側の連結箇所で連結されている状態が図３に示されている。図３は、軸線方向一方側（図２の上側）から見た図である。
【００１６】
以上のようにして、板状部材４１〜４６が上下方向に順次積層され、隣接する板状部材４１〜４６が、積層方向に沿って、径方向外周側の連結箇所と径方向内周側の連結箇所で交互に連結されている積層体が形成される。本実施の形態では、径方向長さが異なる３種類の板状部材が用いられ、径方向外周側の連結箇所と径方向内周側の連結箇所が積層方向に交互に設けられるため、第１のグループＭ１の積層体と第２のグループＭ２の積層体が交互に積層されている。
【００１７】
次に、板状部材４１〜４６が積層および連結されている積層体を用いて第１の固定子コア４０を形成する。例えば、板状部材４１〜４６が図３に示されているように積層されて連結されている状態で、図６に示されているように、積層体を構成している板状部材４１〜４６のうち、径方向長さが最も長い板状部材４１、４４の径方向内周側縁部４１ｂ、４４ｂが側面側で当接するように力を加える。この時、板状部材４１〜４６の径方向外周側縁部４１ａ〜４６ａには、隣接する径方向外周側縁部との間の間隔を広げる応力が作用する。本実施の形態では、隣接する板状部材は、径方向外周側での連結と径方向内周側での連結が積層方向に交互に行われているため、この応力によって、径方向内周側で連結されている板状部材の径方向外周側縁部の間の間隔が広くなる。本実施の形態では、図６に示されているように、径方向内周側で連結されている板状部材４２と４３の径方向外周側縁部の間の間隔、板状部材４４と４５の径方向外周側縁部の間の間隔、板状部材４６と４１の径方向外周側縁部の間の間隔が広くなる。これにより、図５に示されているように、板状部材４１〜４６は、軸線Ｏの周りに周方向に沿って配置される。
本実施の形態では、第１の固定子コア４０は、図５に示されているように、外周半径がＲ、径方向長さがＲ１（板状部材４１、４４の径方向長さ）、軸線方向長さがＬである円筒形状の積層体として形成される。
なお、第１の固定子コア４０を形成する際には、適宜の数の板状部材４１〜４６が上下方向に積層されて連結されている積層体を用いて、前記方法により、第１の固定子コア４０の一部のブロックを形成し、このようなブロックを複数組み合わせて第１の固定子コア４０を形成する方法を用いるのが好ましい。勿論、１回の処理で第１の固定子コア４０を形成する方法を用いることもできる。
【００１８】
同様の方法で、第２の固定子コア５０を形成する。そして、第１の固定子コア４０と第２の固定子コア５０を軸線Ｏ方向に沿って、それぞれの縁部４１ｇ、４２ｇ、４４ｇ、４５ｇが当接するように配置することにより固定子コア３０を形成する。なお、第１の固定子コア４０と第２の固定子コア５０を軸線Ｏ方向に沿って配置する前に、固定子巻線９０をスロット３１に収納しておくのが好ましい。
【００１９】
本実施の形態の第１の固定子コア４０は、図５に示されているように、径方向の長さが異なる複数の板状部材４１〜４６が、軸線Ｏの周りに周方向に沿って径方向の長さの順に繰り返し配置されている。図５では、軸線Ｏの周りに反時計方向に沿って、径方向長さＲ１を有する板状部材４１、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材４２、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材４３、径方向長さＲ１を有する板状部材４４、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材４５、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材４６の順（径方向長さが長い順）に繰り返し配置されている。なお、図５では、軸線Ｏの周りに時計方向に沿って、径方向長さＲ３を有する板状部材４６、径方向長さＲ２（＞Ｒ３）を有する板状部材４５、径方向長さＲ１（＞Ｒ２）を有する板状部材４４、径方向長さＲ３を有する板状部材４３、径方向長さＲ２（＞Ｒ３）を有する板状部材４２、径方向長さＲ１（＞Ｒ２）を有する板状部材４１の順（径方向長さが短い順）に繰り返し配置されている。第１の固定子コア４０では、板状部材４１〜４６が、周方向に沿って径方向の長さの順に配置されていればよく、時計方向であるか反時計方向であるかは問わない。なお、第１の固定子コア４０を構成する板状部材の数は、径方向の長さが異なる板状部材の種類の数の倍数であるのが好ましいが、倍数でなくてもよい。
また、板状部材４１〜４６は、径方向外周側縁部４１ａ〜４６ａが揃うように配置されている。
また、板状部材４１〜４６は、固定子巻線６０が収容されるスロット３１を形成する切欠部４１ｈ、４２ｈ、４４ｈ、４５ｈより径方向外周側で重なるように配置されている。
また、板状部材４１〜４６のうち周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側の領域において、径方向外周側の連結箇所と径方向内周側の連結箇所のいずれか一方の連結箇所で連結されている。さらに、隣接する板状部材の径方向外周側の連結と径方向内周側の連結は、周方向に沿って交互に行われている。本実施の形態では、隣接する板状部材の径方向外周側の連結と径方向内周側の連結は、固定子巻線６０が収容されるスロット３１を形成する切欠部４１ｈ、４２ｈ、４４ｈ、４５ｈより径方向外周側の領域で行われている。
これにより、本実施の形態の第１の固定子コア４０は、従来例のように、複数の板状部材が周方向に沿って配置された状態に仮保持するための保持部材を用いる必要がない。したがって、固定子コア製造時の作業効率を高めることができる。また、固定子巻線６０が収容されるスロット３１を形成する切欠部４１ｈ、４２ｈ、４４ｈ、４５ｈより径方向外周側の領域で連結されているため、周方向に隣接して配置されている板状部材の径方向外周側縁部の間の間隔を狭くすることができ、第１の固定子コア４０の積層密度が向上する。これにより、磁束の集中が防止され、磁束の集中による鉄損の増加を抑制することができる。
また、周方向に隣接して配置されている板状部材が、周方向に沿って交互に設けられている径方向外周側の連結箇所と径方向内周側の連結箇所で連結されていることにより、板状部材が高い強度で連結される。すなわち、板状部材それぞれの変形が抑制される。これにより、第１の固定子コア４０の剛性を高めることができる。第１の固定子コア４０の剛性が高くなると、第１の固定子コア４０のねじれ（特に、軸線方向のねじれ）による寸法精度のバラツキを防止することができ、品質を向上させることができる。さらに、第１の固定子コア４０の製作時の取り扱いが容易となる。
【００２０】
以上の実施の形態では、周方向に隣接する板状部材を、径方向外周側の領域において、周方向外周側での連結と周方向内周側での連結を周方向に沿って交互に行ったが、周方向に隣接する板状部材の連結方法はこれに限定されない。周方向に隣接する板状部材を異なる方法で連結した他の実施の形態を以下に説明する。
以下に、図７〜９を参照して、第１の固定子コア１４０を形成する方法について説明する。
本実施の形態では、板状部材４１〜４６と同様の、径方向長さがＲ１である板状部材１４１（１４４）と、径方向長さがＲ２（＜Ｒ１）である板状部材１４２（１４５）と、径方向長さがＲ３（＜Ｒ２）である板状部材１４３（１４６）の３種類の板状部材が用いられている。
板状部材１４１〜１４６は、板状部材４１〜４６と同じ形状を有しており、連結方法のみが異なっている。したがって、以下では、板状部材１４１〜１４６の連結方法についてのみ説明する。
本実施の形態では、板状部材１４１（１４４）が本発明の「第１の板状部材」に対応し、板状部材１４２（１４５）または板状部材１４３（１４６）が本発明の「第２の板状部材」に対応する。あるいは、板状部材１４１（１４４）が本発明の「第１の板状部材」に対応し、板状部材１４２（１４５）が本発明の「第２の板状部材」に対応し、板状部材１４３（１４６）が本発明の「第３の板状部材」に対応する。
【００２１】
第１の固定子コア１４０を形成する方法を説明する。
先ず、板状部材１４１〜１４６が積層された積層体を形成する。
板状部材１４１〜１４６は、プレス加工機によって打ち抜かれた後、順次積層される。例えば、図７に示されているように、下方から上方に、径方向長さＲ１を有する板状部材１４１、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材１４２、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材１４３、径方向長さＲ１を有する板状部材１４４、径方向長さＲ２（＜Ｒ１）を有する板状部材１４５、径方向長さＲ３（＜Ｒ２）を有する板状部材１４６の順（径方向長さが長い順）に積層される。また、径方向外周側縁部１４１ａ〜１４６ａが揃うように積層される。すなわち、板状部材１４１〜１４６の縁部１４１ｃ〜１４６ｃ（切欠部１４１ｈ、１４２ｈ、１４４ｈ、１４５ｈ）より外周側で重なるように積層される。
なお、第１の固定子コア４０と同様に、径方向長さが短い順に繰り返し積層してもよい。
【００２２】
また、板状部材１４１〜１４６には、径方向外周側の領域において、周方向に隣接して配置されている板状部材とカシメにより連結するための突部および孔部が形成される。本実施の形態では、板状部材１４１〜１４６の突部および孔部は、隣接して配置されている板状部材の軸線方向一方側での連結と軸線方向他方側での連結が、積層方向に沿って交互に行われるように形成される。
図７では、板状部材１４１には、下方に積層される板状部材１４６と軸線方向一方側（例えば、図７の上側）の連結箇所で連結するための凹部１４１Ｂと、上方に積層される板状部材１４２と軸線方向他方側（例えば、図７の下側）の連結箇所で連結するための突部１４１Ａが形成される。
なお、「軸線方向一方側」は、第１の固定子コア１４０の軸線方向長さの中心より一方側、好適には、一方側の縁部を含む一方側の端部の近傍の領域が対応する。また、「軸線方向他方側」は、第１の固定子コア１４０の軸線方向長さの中心より他方側、好適には、他方側の縁部を含む他方側の端部の近傍の領域が対応する。また、「軸線方向中央部」は、第１の固定子コア１４０の軸線方向長さの中心の近傍の領域が対応する。
板状部材１４２には、下方に積層される板状部材１４１と軸線方向他方側（例えば、図７の下側）の連結箇所で連結するための凹部１４２Ｂと、上方に積層される板状部材１４３と軸線方向一方側（例えば、図７の上側）の連結箇所で連結するための突部１４２Ａが形成される。凹部１４２Ｂは、板状部材１４１の突部１４１Ａと対向する箇所に形成されている。
板状部材１４３には、下方に積層される板状部材１４２と軸線方向一方側の連結箇所で連結するための凹部１４３Ｂと、上方に積層される板状部材１４４と軸線方向他方側の連結箇所で連結するための突部１４３Ａが形成される。凹部１４３Ｂは、板状部材１４２の突部１４２Ａと対向する箇所に形成されている。
【００２３】
同様にして、板状部材１４４には、下方に積層される板状部材１４３と軸線方向他方側の連結箇所で連結するための凹部１４４Ｂと、上方に積層される板状部材１４５と軸線方向一方側の連結箇所で連結するための突部１４４Ａが形成される。凹部１４４Ｂは、板状部材１４３の突部１４３Ａと対向する箇所に形成されている。
板状部材１４５には、下方に積層される板状部材１４４と軸線方向一方側の連結箇所で連結するための凹部１４５Ｂと、上方に積層される板状部材１４６と軸線方向他方側の連結箇所で連結するための突部１４５Ａが形成される。凹部１４５Ｂは、板状部材１４４の突部１４４Ａと対向する箇所に形成されている。
板状部材１４６には、下方に積層される板状部材１４５と軸線方向他方側の連結箇所で連結するための凹部１４６Ｂと、上方に積層される板状部材１４１と軸線方向一方側の連結箇所で連結するための突部１４６Ａが形成される。凹部１４６Ｂは、板状部材１４５の突部１４５Ａと対向する箇所に形成されている。
板状部材１４１〜１４６が、積層されているとともに、軸線方向一方側の連結箇所または軸線方向他方側の連結箇所で連結されている状態が図８に示されている。図８は、図７を矢印ＶＩＩＩ方向（図７の左側）から見た図である。
【００２４】
以上のようにして、板状部材１４１〜１４６が上下方向に順次積層され、隣接する板状部材１４１〜１４６が、積層方向に沿って、軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所で交互に連結されている積層体が形成される。本実施の形態では、径方向長さが異なる３種類の板状部材が用いられ、軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所が積層方向に交互に設けられるため、第１のグループＭ１の積層体と第２のグループＭ２の積層体が交互に積層されている。
【００２５】
次に、板状部材１４１〜１４６が積層および連結されている積層体を用いて第１の固定子コア１４０を形成する。例えば、板状部材１４１〜１４６が図８に示されているように積層されて連結されている状態で、積層体を構成している板状部材１４１〜１４６のうち、径方向長さが最も長い板状部材１４１、１４４の径方向内周側縁部１４１ｂ、１４４ｂが側面側で当接するように力を加える（図１１参照）。この時、板状部材１４１〜１４６の径方向外周側縁部１４１ａ〜１４６ａには、隣接する径方向外周側縁部との間の間隔を広げる応力が作用する。本実施の形態では、隣接する板状部材１４１〜１４６は、軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所が積層方向に交互に設けられているため、この応力によって、軸線方向の連結箇所が設けられていない側において、径方向外周側縁部の間の間隔が広くなる。本実施の形態では、図１１に示されているように、板状部材１４１と１４２、板状部材１４３と１４４、板状部材１４５と１４６は、軸線方向一方側（図１１の上側）に連結箇所が設けられていないため、軸線方向一方側の間隔が広くなる。一方、板状部材１４２と１４３、板状部材１４４と１４５、板状部材１４６と１４１は、軸線方向他方側（図１１の下側）に連結箇所が設けられていないため、軸線方向他方側の間隔が広くなる。すなわち、径方向外周側から見て、隣接する板状部材の径方向外周側縁部が、周方向に沿ってＶ字状と逆Ｖ字状に交互に配置される。この場合、隣接する板状部材の径方向外周側縁の間の間隔は、周方向に沿って、軸線方向一方側と軸線方向他方側で交互に、均等に広くなる。これにより、図１０に示されているように、板状部材１４１〜１４６は、軸線Ｏの周りに周方向に沿って配置される。
本実施の形態では、第１の固定子コア１４０は、図１０に示されているように、外周半径がＲ、径方向長さがＲ１（板状部材４１、４４の径方向長さ）、軸線方向長さがＬである円筒形状の積層体として形成される。
なお、第１の固定子コア１４０を形成する際には、適宜の数の板状部材１４１〜１４６を上下方向に積層するとともに、隣接する板状部材を軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所で交互に連結した積層体を用いて、前記方法により、第１の固定子コア１４０の一部のブロックを形成し、複数のブロックを組み合わせて第１の固定子コア１４０を形成する方法を用いるのが好ましい。
【００２６】
本実施の形態の第１の固定子コア１４０は、図１０に示されているように、径方向の長さが異なる複数の板状部材１４１〜１４６が、軸線Ｏの周りに周方向に沿って径方向の長さの順に繰り返し配置されている。図１０では、軸線Ｏの周りに反時計方向に沿って、径方向長さが長い順に繰り返し配置されている。また、図１０では、軸線Ｏの周りに時計方向に沿って、径方向長さが短い順に繰り返し配置されている。
また、板状部材１４１〜１４６は、径方向外周側縁部１４１ａ〜１４６ａが揃うように配置されている。
また、板状部材１４１〜１４６は、径方向長さが最も長い板状部材１４１、１４４の径方向内周側縁１４１ｂ、１４４ｂより径方向外周側に離れた箇所で重なるように配置されている。本実施の形態では、板状部材１４１〜１４６は、固定子巻線６０が収容されるスロット３１を形成する切欠部１４１ｈ、１４２ｈ、１４４ｈ、１４５ｈより径方向外周側で重なるように配置されている。
また、板状部材１４１〜１４６のうち周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側において、軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所のいずれか一方の連結箇所で連結されている。さらに、隣接して配置されている板状部材の軸線方向一方側の連結と軸線方向他方側の連結が、周方向に沿って交互に行われている。本実施の形態では、隣接して配置されている板状部材の軸線方向一方側の連結と軸線方向他方側の連結は、固定子巻線６０が収容されるスロット３１を形成する切欠部１４１ｈ、１４２ｈ、１４４ｈ、１４５ｈより径方向外周側で行われている。
これにより、本実施の形態の第１の固定子コア１４０は、従来例のように、複数の板状部材が周方向に沿って配置された状態に仮保持するための保持部材を用いる必要がない。したがって、固定子コア製造時の作業効率を高めることができる。また、周方向に隣接して配置されている板状部材の径方向外周側縁部の間の間隔が均等に開き、大きく開くことがない。したがって、第１の固定子コア１４０の積層密度が向上して磁束の集中が防止され、磁束の集中による鉄損の増加を抑制することができる。
また、周方向に隣接して配置されている板状部材が、周方向に沿って交互に設けられている軸線方向一方側の連結箇所と軸線方向他方側の連結箇所で連結されていることにより、隣接する板状部材の、連結箇所が設けられていない側の径方向外周側縁部の間の間隔が広い範囲に亘って変更可能である。これにより、周方向に沿って交互に配置された複数の板状部材により構成される第１の固定子コア１４０の径方向内周側の径（内径）や径方向外周側の径（外形）を容易に変更することができる。
【００２７】
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の変更、追加、削除が可能である。
断面形状がＣ字形状の固定子コアを用いたが、固定子コアとしては、種々の断面形状の固定子コアを用いることができる。また、第１の固定子コアおよび第２の固定子コアの断面形状（第１の固定子コアおよび第２の固定子コアを構成する板状部材の形状）は、固定子の断面形状に応じて適宜変更される。
また、固定子コアは、１つの固定子コアによって構成することもできるし、３以上の固定子コアによって構成することもできる。
また、軸線の周りに周方向全周に沿って配置された板状部材によって固定子コアを構成したが、周方向に沿った一部に配置された板状部材によって固定子コアを構成することもできる。
径方向長さが異なる３種類の板状部材により固定子コアを構成したが、固定子コアは、径方向長さが同じ板状部材（１種類の板状部材）、径方向長さが異なる２種類あるいは４種類以上の板状部材によって構成することもできる。径方向長さが異なる板状部材の種類の数や各板状部材の径方向長さは、板状部材の厚さや固定子コアの径方向長さ等に応じて選択される。
周方向に隣接して配置される板状部材を連結する方法として突部を孔部に嵌め込むカシメによる連結方法を用いたが、カシメ以外の方法で突部を孔部に嵌め込む連結方法や、他の公知の連結方法（例えば、溶接や接合）を用いることもできる。
隣接して配置される板状部材を連結する連結箇所の位置や数は、実施の形態で説明した位置や数に限定されない。
実施の形態では、本発明の固定子を往復動型の発電機の固定子として用いたが、回転型の発電機の固定子として用いることもできる。また、往復動型の電動機や回転型の電動機を含む種々の構成の駆動機の固定子として用いることもできる。
【符号の説明】
【００２８】
１０ 発電機
１１ ベース部材
１２ 軸受
２０ 固定子
３０ 固定子コア
３１ スロット
４０、１４０ 第１の固定子コア
５０ 第２の固定子コア
６０ 固定子巻線
７０ 軸
８０ 可動子
８１ 可動子コア
９０ 永久磁石
４１〜４６、１４１〜１４６ 電磁鋼板（板状部材）
４１Ａ１、４１Ａ２、４２Ａ、４３Ａ１、４３Ａ２、４４Ａ、４５Ａ１、４５Ａ２、４６Ａ、１４１Ａ〜１４６Ａ 突部
４１Ｂ、４２Ｂ１、４２Ｂ２、４３Ｂ、４４Ｂ１、４４Ｂ２、４５Ｂ、４６Ｂ１、４６Ｂ２、１４１Ｂ〜１４６Ｂ 孔部
４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａ、１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ、１４４ａ、１４５ａ、１４６ａ 縁部（径方向外周側縁部）
４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、１４１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂ、１４４ｂ、１４５ｂ、１４６ｂ 縁部（径方向内周側縁部）
４１ｃ〜４１ｇ、４２ｃ〜４２ｇ、４３ｃ、４３ｆ、４４ｃ〜４４ｇ、４５ｃ〜４５ｇ、４６ｃ、４６ｅ、１４１ｃ〜１４１ｇ、１４２ｃ〜１４２ｇ、１４３ｃ、１４３ｅ、１４４ｃ〜１４４ｇ、１４５ｃ〜１４５ｇ、１４６ｃ、１４６ｅ 縁部
４１ｈ、４２ｈ、４４ｈ、４５ｈ、１４１ｈ、１４２ｈ、１４４ｈ、１４５ｈ 切欠部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線の周りに周方向に沿って配置された複数の板状部材によって構成される固定子コアを有する固定子であって、
周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側において、径方向内周側の連結箇所または径方向外周側の連結箇所のいずれかの連結箇所で連結されており、
前記径方向内周側の連結箇所と径方向外周側の連結箇所は、周方向に沿って交互に設けられていることを特徴とする固定子。
【請求項２】
請求項１に記載の固定子であって、
前記径方向内周側の連結箇所は、少なくとも軸線方向中央部に設けられた連結箇所を含んでおり、前記径方向外周側の連結箇所は、少なくとも軸線方向一方側の端部に設けられた連結箇所と軸線方向他方側の端部に設けられた連結箇所を含んでいることを特徴とする固定子。
【請求項３】
軸線の周りに周方向に沿って配置された複数の板状部材によって構成される固定子コアを有する固定子であって、
周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側において、軸線方向一方側の連結箇所または軸線方向他方側の連結箇所のいずれかの連結箇所で連結されており、
前記軸線方向一方側の連結箇所と前記軸線方向他方側の連結箇所は、周方向に沿って交互に設けられていることを特徴とする固定子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の固定子であって、
径方向長さが異なる複数の板状部材を備え、
前記複数の板状部材は、径方向長さが長い順または短い順の一方の順に周方向に沿って繰り返し配置されており、
周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向長さが最も長い板状部材の径方向内周側縁部より径方向外周側に離れた箇所で重なるように配置されていることを特徴とする固定子。
【請求項５】
請求項４に記載の固定子であって、
前記径方向長さが異なる複数の板状部材として、第１の径方向長さを有する第１の板状部材と、前記第１の径方向長さより短い第２の径方向長さを有する第２の板状部材が用いられていることを特徴とする固定子。
【請求項６】
請求項４に記載の固定子であって、
前記径方向長さが異なる複数の板状部材として、第１の径方向長さを有する第１の板状部材と、前記第１の径方向長さより短い第２の径方向長さを有する第２の板状部材と、前記第２の径方向長さより短い第３の径方向長さを有する第３の板状部材が用いられていることを特徴とする固定子。
【請求項７】
請求項６に記載の固定子であって、
前記第１の板状部材には、軸線方向に沿って切欠部が形成されており、
前記第２の板状部材には、軸線方向に沿って、前記第１の板状部材に形成されている切欠部と同じ形状を有する切欠部が形成されており、
前記第２の板状部材は、前記第２の板状部材の切欠部が前記第１の板状部材の切欠部に対向するように配置されており、
前記第３の板状部材は、前記第１の板状部材および前記第２の板状部材に形成されている切欠部より径方向外周側において前記第１の板状部材および前記第２の板状部材と重なるように配置されていることを特徴とする固定子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の固定子であって、
周方向に隣接して配置されている板状部材は、突部と、突部が嵌め込まれる孔部によって連結されていることを特徴とする固定子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の固定子であって、
周方向に隣接して配置され、前記連結箇所で連結されている板状部材は、径方向外周側縁部が揃えられていることを特徴とする固定子。
【請求項１０】
固定子巻線が設けられている固定子コアを有する固定子と、前記固定子に対して移動可能に設けられている可動子を備える駆動機であって、前記固定子として請求項１〜９のいずれかに記載の固定子が用いられていることを特徴とする駆動機。
【請求項１１】
固定子巻線が設けられている固定子コアを有する固定子と、前記固定子に対して移動可能に設けられている可動子を備える発電機であって、前記固定子として請求項１〜９のいずれかに記載の固定子が用いられていることを特徴とする発電機。
【請求項１】
軸線の周りに周方向に沿って配置された複数の板状部材によって構成される固定子コアを有する固定子であって、
周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側において、径方向内周側の連結箇所または径方向外周側の連結箇所のいずれかの連結箇所で連結されており、
前記径方向内周側の連結箇所と径方向外周側の連結箇所は、周方向に沿って交互に設けられていることを特徴とする固定子。
【請求項２】
請求項１に記載の固定子であって、
前記径方向内周側の連結箇所は、少なくとも軸線方向中央部に設けられた連結箇所を含んでおり、前記径方向外周側の連結箇所は、少なくとも軸線方向一方側の端部に設けられた連結箇所と軸線方向他方側の端部に設けられた連結箇所を含んでいることを特徴とする固定子。
【請求項３】
軸線の周りに周方向に沿って配置された複数の板状部材によって構成される固定子コアを有する固定子であって、
周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向外周側において、軸線方向一方側の連結箇所または軸線方向他方側の連結箇所のいずれかの連結箇所で連結されており、
前記軸線方向一方側の連結箇所と前記軸線方向他方側の連結箇所は、周方向に沿って交互に設けられていることを特徴とする固定子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の固定子であって、
径方向長さが異なる複数の板状部材を備え、
前記複数の板状部材は、径方向長さが長い順または短い順の一方の順に周方向に沿って繰り返し配置されており、
周方向に隣接して配置されている板状部材は、径方向長さが最も長い板状部材の径方向内周側縁部より径方向外周側に離れた箇所で重なるように配置されていることを特徴とする固定子。
【請求項５】
請求項４に記載の固定子であって、
前記径方向長さが異なる複数の板状部材として、第１の径方向長さを有する第１の板状部材と、前記第１の径方向長さより短い第２の径方向長さを有する第２の板状部材が用いられていることを特徴とする固定子。
【請求項６】
請求項４に記載の固定子であって、
前記径方向長さが異なる複数の板状部材として、第１の径方向長さを有する第１の板状部材と、前記第１の径方向長さより短い第２の径方向長さを有する第２の板状部材と、前記第２の径方向長さより短い第３の径方向長さを有する第３の板状部材が用いられていることを特徴とする固定子。
【請求項７】
請求項６に記載の固定子であって、
前記第１の板状部材には、軸線方向に沿って切欠部が形成されており、
前記第２の板状部材には、軸線方向に沿って、前記第１の板状部材に形成されている切欠部と同じ形状を有する切欠部が形成されており、
前記第２の板状部材は、前記第２の板状部材の切欠部が前記第１の板状部材の切欠部に対向するように配置されており、
前記第３の板状部材は、前記第１の板状部材および前記第２の板状部材に形成されている切欠部より径方向外周側において前記第１の板状部材および前記第２の板状部材と重なるように配置されていることを特徴とする固定子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の固定子であって、
周方向に隣接して配置されている板状部材は、突部と、突部が嵌め込まれる孔部によって連結されていることを特徴とする固定子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の固定子であって、
周方向に隣接して配置され、前記連結箇所で連結されている板状部材は、径方向外周側縁部が揃えられていることを特徴とする固定子。
【請求項１０】
固定子巻線が設けられている固定子コアを有する固定子と、前記固定子に対して移動可能に設けられている可動子を備える駆動機であって、前記固定子として請求項１〜９のいずれかに記載の固定子が用いられていることを特徴とする駆動機。
【請求項１１】
固定子巻線が設けられている固定子コアを有する固定子と、前記固定子に対して移動可能に設けられている可動子を備える発電機であって、前記固定子として請求項１〜９のいずれかに記載の固定子が用いられていることを特徴とする発電機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１４７２７０（Ｐ２０１１−１４７２７０Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６０１３（Ｐ２０１０−６０１３）
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（０００１００８７２）アイチエレック株式会社 (58)
【出願人】（０００１４４０３８）株式会社三井ハイテック (300)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（０００１００８７２）アイチエレック株式会社 (58)
【出願人】（０００１４４０３８）株式会社三井ハイテック (300)
【Ｆターム（参考）】
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