(57)【要約】【課題】軸方向に変化するフレームの形状に合わせて、積層コアに配設するカシメの個数を軸方向に沿って変化させることで、積層コアの面外変形を抑制するとともにモータ効率の低下を抑制することが可能な回転電機のステータを得る。【解決手段】積層コア１をフレーム３に嵌入させて固定する構成において、フレーム３が軸方向に所定の厚さを持つフレーム筒状部３ａのみによって構成される部分と、フレーム筒状部３ａの外周部から外側に延出するフレーム延出部３ｂを備えたフレーム高剛性部３０とを有する場合、積層コア１のうち、フレーム筒状部３ａの内径側に固定され、積層コア１の全長に配設されるカシメ２ａが設けられた第二のコア１２に対し、フレーム高剛性部３０の内径側に固定される第一のコア１１には、上記のカシメ２ａだけでなく追加的にカシメ２ｂが設けられ、必要となる部分にだけカシメ数を増やしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の軸に沿った軸方向に板状のコアが複数積層されてなり、積み重ねられた上記コア同士がカシメによって固定された積層コア、
上記積層コアが嵌入されたフレームを備え、
上記フレームは、上記積層コアの上記軸方向の全長にわたって延在し、上記積層コアの外周面部に接するフレーム筒状部と、上記フレーム筒状部の上記軸方向の一部の領域に設けられ、上記フレーム筒状部の外周部から径方向外側に延出したフレーム延出部とが一体に設けられた構成であり、
上記積層コアの上記コア一層あたりの上記カシメの個数は上記軸方向に沿って変化し、上記フレーム延出部の内径側に位置する上記積層コアの上記軸方向の第一の領域と、上記第一の領域以外の第二の領域とでは、上記第一の領域の方が上記第二の領域よりも上記カシメの個数の平均値が大きいことを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項２】
上記積層コアの上記軸方向の上記第一の領域の全長において、上記コア一層あたりの上記カシメの個数が最大であることを特徴とする請求項１記載の回転電機のステータ。
【請求項３】
上記フレームの上記軸方向に垂直な断面積は、上記フレームの上記軸方向全長にわたる平均値よりも、上記フレーム延出部が形成された領域における値の方が大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転電機のステータ。
【請求項４】
上記フレームの径方向の厚さは、上記フレームの上記軸方向全長にわたる平均値よりも、上記フレーム延出部が形成された領域における値の方が大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の回転電機のステータ。
【請求項５】
上記フレームには、上記軸方向の上記フレーム延出部が配設されない領域のうち、一部に上記フレーム筒状部を径方向に貫通するスリットが設けられ、
上記積層コアの上記第二の領域に設けられた上記コア一層あたりの上記カシメの個数は上記軸方向に沿って変化し、上記積層コアの上記軸方向の上記第二の領域のうち、上記スリットの内径側に位置する上記積層コアの第三の領域と、上記第二の領域の上記第三の領域以外の領域とでは、上記第三の領域の方が上記第二の領域の上記第三の領域以外の領域よりも上記カシメの個数の平均値が小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の回転電機のステータ。
【請求項６】
上記コアは、周方向に円環状をなすコアバック部と、巻線が施されたティース部とを有し、上記カシメは上記コアバック部に形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の回転電機のステータ。
【請求項７】
上記コアは周方向に分割された構成であることを特徴とする請求項６記載の回転電機のステータ。
【請求項８】
上記フレームの上記フレーム延出部が配設されない外周部外側に設けられ、上記フレームを冷却する冷媒の流路を取り囲む配管部を備え、
上記積層コアの上記第二の領域に設けられた上記コア一層あたりの上記カシメの個数は上記軸方向に沿って変化し、上記積層コアの上記軸方向の上記第二の領域のうち、上記配管部が上記フレーム筒状部の径方向外側に直接的に重なる領域の内径側に位置する上記積層コアの第四の領域と、上記第二の領域の上記第四の領域以外の領域とでは、上記第四の領域の方が上記第二の領域の上記第四の領域以外の領域よりも上記カシメの個数の平均値が大きいことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の回転電機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回転電機のステータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化を背景として、自動車の二酸化炭素排出量削減を目的に燃費向上が求められており、また、モータが搭載された自動車の電動化が進んでいる。そして、燃費改善のためモータの高出力化が求められている。
一般的に、モータのステータには積層された鋼板よりなる積層コアが用いられており、積層された鋼板同士を固定するために、積層コアにはカシメが設けられる。
【０００３】
また、従来の技術として、軸方向に一様な断面形状が連続するフレームに嵌入された積層コアに対し、積層コアの軸方向両端部において、積層されたコアを軸方向に固定する周縁部カシメを設ける技術が開示されている(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第5819037号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
積層コアを円環状のフレームの内径側に嵌入させて保持する場合、嵌合時の応力によりコアが板厚方向に変形する面外変形が生じる場合がある。この面外変形を防ぐために、積層コア内にはカシメが設けられる。
コアに面外変形が生じると、変形が生じた変形部において鎖交するはずの磁束が周囲のコアに流れ、変形部の周囲においてコアの磁束密度が高くなり、モータ効率の低下に繋がる。さらに、面外変形によりコアが塑性変形した場合には鉄損が悪化していた。
また、カシメはコアを塑性変形させて設けられるため、カシメ数が増大すると鉄損が悪化し、モータ効率の低下に繋がっていた。
【０００６】
特許文献１の例では、フレームの形状が軸方向に沿って一様な断面形状を持ち、フレーム内径側に嵌入された積層コアが受ける応力が軸方向において均等である場合に、積層コアのうち軸方向両端部に限定してカシメを設けることでコアの面外変形を抑制していたが、フレームの形状が軸方向に一様な断面形状を持つように形成されず、積層コアが受ける応力が軸方向においてフレームの形状に応じて変化する場合には、単純に積層コアの軸方向両端部にカシメを設けることがコアの面外変形抑制に適していない場合があった。
【０００７】
本願は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、フレーム形状が軸方向に沿って変化し、フレームに嵌入された積層コアが受ける応力が軸方向の一部の領域において他の領域よりも大きくなる場合に、フレームの内径側に嵌入させる積層コアの塑性変形を抑制しつつ、鉄損の悪化を抑制することが可能な回転電機のステータを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に係わる回転電機のステータは、回転電機の軸に沿った軸方向に板状のコアが複数積層されてなり、積み重ねられた上記コア同士がカシメによって固定された積層コア、上記積層コアが嵌入されたフレームを備え、上記フレームは、上記積層コアの上記軸方向の全長にわたって延在し、上記積層コアの外周面部に接するフレーム筒状部と、上記フレーム筒状部の上記軸方向の一部の領域に設けられ、上記フレーム筒状部の外周部から径方向外側に延出したフレーム延出部とが一体に設けられた構成であり、上記積層コアの上記コア一層あたりの上記カシメの個数は上記軸方向に沿って変化し、上記フレーム延出部の内径側に位置する上記積層コアの上記軸方向の第一の領域と、上記第一の領域以外の第二の領域とでは、上記第一の領域の方が上記第二の領域よりも上記カシメの個数の平均値が大きいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願の回転電機のステータによれば、フレーム延出部の内径側に位置する積層コアの第一の領域の方が、積層コアの第一の領域以外の第二の領域よりも、コア一層あたりのカシメの個数の平均値が大きいため、フレーム延出部からの応力が加わらない積層コアの第二の領域のカシメ数を抑制しつつ、フレーム延出部からの応力が加わる第一の領域において、第二の領域よりもカシメ数を増大させることで、フレームから受ける応力の大小に応じて積層コアに設けるカシメを必要部分のみに追加的に配置することができ、鉄損を抑制してモータ効率を向上させつつ、コア固定時の面外変形を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１による回転電機のステータを示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は軸方向に沿った断面図である。
【図２】実施の形態１によるステータの要部断面図である。
【図３】図３（ａ）、図３（ｂ）は、実施の形態１によるステータを構成する第一のコア、第二のコアの斜視図である。
【図４】図４（ａ）はステータを構成する積層コアの上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】実施の形態１によるステータの変形例を示す要部断面図である。
【図６】実施の形態１によるステータの別の変形例を示す要部断面図である。
【図７】実施の形態２によるステータの要部断面図である。
【図８】図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）は、図７のＢ１−Ｂ１線、Ｂ２−Ｂ２線、Ｂ３−Ｂ３線に沿ったフレームの断面図である。
【図９】図９（ａ）、図９（ｂ）は、実施の形態３によるステータを構成する第一のコア、第二のコアの上面図である。
【図１０】図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、実施の形態３による別のステータを構成する第一のコア、第二のコアの上面図である。
【図１１】実施の形態４によるステータの要部断面図である。
【図１２】本願の説明に必要な積層コアの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
本願の実施の形態１による回転電機のステータ１００について、図１から図６を用いて説明する。また、積層コアの状態を示す説明図として図１２を用いる。
図１（ａ）は実施の形態１によるステータ１００を示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のステータ１００の軸方向に沿った断面図である。これらの図に示すように、ステータ１００は軸方向に筒状に延在するフレーム３の内径側にコイル４が巻線された積層コア１が嵌入された構成である。また、フレーム３は軸方向の一部の領域、例えば、上端側に、径方向外側に延出したフレーム高剛性部３０を有している。フレーム３は軸方向に沿って、その断面形状が変化し、その断面形状の変化に伴って断面積が変化する場合がある。
図１に示した積層コア１は、多数の板状のコアが軸方向に積み重ねられた構成であり、周方向に分割された分割コアを組み合わせることによって、全体として軸を取り巻く円環状に構成されている。
【００１２】
ここで、積層コア１に対し、図１の軸方向に沿って剛性が異なるフレーム３に積層コア１を嵌入させた場合について、図１２を用いて考察する。図１２（ａ）は、理想的な形状の積層コア２０１の断面図であり、積層コア２０１には面外変形が生じていない。図１２（ｂ）は、面外変形が生じた積層コア２０２の断面図であり、図示しないフレーム３のフレーム高剛性部３０の内径側に位置するコアが板厚方向に変形して面外変形部２０２ａが形成され、鎖交磁束減少部２０２ｂに流れるはずの磁束が周囲のコアに流れて周囲のコアの磁束密度が高くなりモータ効率の低下に繋がるものとなっている。
【００１３】
そこで、本願では、フレーム３の形状に応じて、積層コア１が受ける応力が軸方向に沿って異なる場合であっても、積層コア１の面外変形を抑制しつつ、モータ効率低下を抑制するために、フレーム形状に合わせて積層コア１の必要部分にのみ追加的にカシメを設けた構造を提案する。
【００１４】
次に、本願のフレーム３の構成について説明する。まず、図１に示すように、フレーム３は、積層コア１の軸方向に延在して設けられており、図２にステータ１００の軸方向に沿った要部断面図を示すように、フレーム３は、積層コア１の外周面部に接するフレーム筒状部３ａと、そのフレーム筒状部３ａの軸方向の一部の領域に設けられ、フレーム筒状部３ａの外周部から径方向外側に延出したフレーム延出部３ｂとが一体に設けられた構成である。フレーム３の軸方向のフレーム延出部３ｂが配設された領域は、フレーム３の軸方向全長において最も剛性が高いフレーム高剛性部３０となっている。なお、フレーム３は、例えば、周方向に同形状となるように設けられたものとする。また、フレーム筒状部３ａおよびフレーム延出部３ｂは、例えば円筒状に設けることができ、フレーム延出部３ｂは、軸方向の長さが比較的短い場合にあっては円環状に設けられる。
【００１５】
フレーム３の構造にフレーム高剛性部３０が備わることで、フレーム３を補強することができ、積層コア１を嵌入させた状態を安定的に保持することが可能となる。また、このフレーム高剛性部３０にフレーム締結用の孔部等を設けることも可能である。
そして、フレーム高剛性部３０を設けることで上述のようなメリットが得られる反面、フレーム高剛性部３０の内径側に位置する積層コア１には、他部よりも大きな応力が加えられる。
【００１６】
本願の実施の形態１によるステータ１００では、フレーム高剛性部３０の構造に起因して積層コア１に加わる応力によるコア変形を抑制するため、積層コア１のコア一層あたりに設けるカシメの個数を軸方向に沿って変化させることで対策をしている。つまり、フレーム延出部３ｂの内径側に位置する積層コア１の軸方向の第一の領域ｘ１に配置されるコアを主にカシメ数が多い（例えば、カシメ数が複数である）第一のコア１１で構成し、第一の領域ｘ１以外の第二の領域ｘ２に配置されるコアを主にカシメ数が少ない（例えば、カシメ数が単数である）第二のコア１２で構成することで、軸方向におけるカシメ数の調整をしている。
この場合、このステータ１００においては、積層コア１の第一の領域ｘ１と第二の領域ｘ２とを比較した場合、第一の領域ｘ１の方が第二の領域ｘ２よりもコア一層あたりに設けられたカシメの個数の平均値が大きくなるように構成されている。
ここで、コア一層当たりのカシメ数の平均値とは、任意の領域に含まれるコアの総数で、各コアに設けられたカシメの個数を全コア分合算した数を割ることで求めることができる。
【００１７】
なお、図２に示すように、複数の第一のコア１１がカシメ等により一体化された積層体が第一のコア部１１０であり、複数の第二のコア１２がカシメ等により一体化された積層体が第二のコア部１２０である。軸方向に第一のコア部１１０と第二のコア部１２０が積層されて積層コア１が構成されている。
カシメは、必要枚数のコアが積層されたコアの積層体に対し部分的にプレスを施し、重なり合う層を部分的に嵌合させることで形成されるため、第一のコア部１１０または第二のコア部１２０を構成する第一のコア１１または第二のコア１２には各々同数のカシメが設けられる。
【００１８】
図３（ａ）に、第一のコア１１の斜視図を、図３（ｂ）に第二のコア１２の斜視図を示す。図３に示す第一のコア１１および第二のコア１２は、カシメが行われた後の第一のコア部１１０および第二のコア部１２０から抜き取った一層の構造を示しているが、通常、カシメ後のコア一層のみが単体で持ち運ばれることはない。
図３（ｂ）に示すように、積層コア１の追加的な補強が必要ではない第二の領域ｘ２に主として配置される第二のコア１２には、例えば、ティース部１ａに一つのカシメ２ａが配設され、円環状のコアバックが周方向に分割されてなるコアバック部１ｂにはカシメは配設されていない。これに対し、図３（ａ）に示したように、フレーム高剛性部３０が設けられたことによって積層コア１に追加的な補強が必要となる第一の領域ｘ１に配置される第一のコア１１には、ティース部１ａに一つのカシメ２ａが配設され、コアバック部１ｂには二つのカシメ２ｂが追加的に配設されている。
【００１９】
図４（ａ）は、積層コア１の上面図であり、第一のコア１１が表出した状態を示している。図４（ｂ）は、積層コア１のコア積層方向に沿った断面図であり、積層コア１の必要部分にのみ追加的に設けられたカシメ２ｂと積層コア１の全長にわたって設けられたカシメ２ａとを通るＡ-Ａ線に沿った図を示している。図４（ｂ）において軸方向はコア積層方向（紙面の左右方向）にあたる。なお、図４（ｂ）では、積層コア１内での軸方向におけるカシメ２ａ、２ｂの形成範囲を強調して示している。
【００２０】
例えば、積層コア１は、第一のコア１１によって構成される第一のコア部１１０にカシメ２ａおよび２ｂを形成し、第二のコア１２によって構成される第二のコア部１２０にカシメ２ａを形成し、第一のコア部１１０と第二のコア部１２０を積み重ねることによって得ることが可能である。
【００２１】
ここで、図２に例示したように、第一のコア部１１０の軸方向の形成領域と、積層コア１のフレーム延出部３ｂおよびフレーム高剛性部３０を軸に垂直に投影した軸方向の領域に相当する第一の領域ｘ１とに、軸方向においてｘａで示す範囲だけズレが生じる場合がある。これは、積層コア１の軸方向の第一の領域ｘ１の全長において、第一のコア１１一層あたりのカシメ２ａおよび２ｂの合計の個数を最大とすることで積層コア１の強度を確保した際に、フレーム高剛性部３０が第一の領域ｘ１に接する第二の領域ｘ２に及ぼす影響を鑑み、積層コア１の第二の領域ｘ２に延在するように若干広めにカシメ２ｂの形成範囲を設定しているためである。
【００２２】
また、第一のコア部１１０の一部を第二の領域ｘ２に延在させるような構成とすることで、フレーム形状の境界部、すなわち軸方向のフレーム延出部３ｂの有無による境界部と、第一のコア部１１０と第二のコア部１２０との軸方向の境界部とをずらせることができ、二つの境界部周辺の構造部の強度の補完が可能となる。
なお、図２のｘａで示す範囲、すなわち、追加的に設けられたカシメ２ｂを第一の領域ｘ１から外部に延在させた領域を設けることなく、上記の二つの境界部を軸方向に一致させた構成とすることも可能であることは言うまでもない。
【００２３】
また、この実施の形態１による回転電機のステータ１００について、フレーム３の軸方向に垂直な断面積について述べると、フレーム３の軸方向全長にわたる平均値よりも、フレーム延出部３ｂが形成された領域、すなわちフレーム高剛性部３０における値の方が大きくなる。フレーム３の断面積の平均値は、フレーム３の体積を軸方向の寸法で割ることによって求めることができる。
これにより、フレーム３の軸方向に垂直な断面積を考慮することで、フレーム３が周方向に一様な形状ではない場合に、フレーム３の軸方向に垂直な断面積の平均値との比較により、積層コア１に追加的にカシメ２ｂを設けるための、軸方向の第一のコア１１の配置領域を容易に決定することができる。
【００２４】
さらに、この実施の形態１による回転電機のステータ１００について、フレーム３の径方向の厚さについて述べると、フレーム３の軸方向全長にわたる平均値よりも、フレーム延出部３ｂが形成された領域、すなわちフレーム高剛性部３０における値の方が大きくなる。フレーム３の径方向の厚さの平均値は、フレーム３の軸方向に沿った断面積を軸方向の寸法で割ることによって求めることができる。
これにより、フレーム３の形状が周方向に一様である場合に、フレーム３の径方向の厚さを考慮することで、フレーム３の径方向の厚さの平均値との比較により、積層コア１に追加的にカシメ２ｂを設けるための、軸方向の第一のコア１１の配置領域を容易に決定することができる。
【００２５】
次に、この実施の形態１による回転電機のステータ１００の変形例について説明する。上述の図２では、フレーム３の軸方向の一端側にのみフレーム延出部３ｂが配置された例を示したが、図５に変形例となるステータ１００の要部断面図を示すように、フレーム延出部３ｂはフレーム３の軸方向の中間的な位置に配置することも可能である。この場合、フレーム延出部３ｂの内径側には、追加的なカシメ２ｂが設けられた第一のコア１１が配置され、フレーム延出部３ｂが設けられていないフレーム３の内径側には、第一のコア１１よりもカシメ数が少ない第二のコア１２が配置される。
【００２６】
また、図６に示すように、フレーム延出部３ｂはフレーム３の軸方向の離間した複数の箇所、例えば二か所に配置することも可能である。図６の例では、フレーム３の軸方向の両端部にフレーム延出部３ｂが配設されている。この場合においても、フレーム延出部３ｂの内径側には、追加的なカシメ２ｂが設けられた第一のコア１１が配置され、フレーム延出部３ｂが設けられていないフレーム３の内径側には、第一のコア１１よりもカシメ数が少ない第二のコア１２が配置される。
【００２７】
このように、フレーム３の軸方向の一部に設けられるフレーム延出部３ｂの有無に応じて、積層コア１を構成する各コアがフレーム３から受ける応力に大小が生じることに着目し、コアが受ける応力が大きい場合には、そのコアに多くのカシメを設け、コアが受ける応力が小さい場合には、そのコアに設けるカシメ数が少なくなるように構成することで、積層コア１の面外変形を抑制するとともに、モータ効率低減を抑制することが可能となる。
【００２８】
なお、一般的には、フレーム３の剛性を高める場合、フレーム３に嵌入させるコアの面外変形を防ぐために、フレーム高剛性部３０に相当する高剛性部を積層コア１の軸方向外側に設け、その高剛性部ではコアを保持しない構造とする。しかし、その場合、高剛性部をフレーム３の軸方向外側に突出させるため、高剛性部の突出量だけステータ１００自体が軸方向に大型化してしまう。これに対し、本願の構成であれば、積層コア１内の軸方向において、各コアに設けるカシメの個数を変化させることで、コア間の締結力を調整できるため、フレーム高剛性部３０を積層コア１の軸方向の配置領域に重ねて設けることができ、ステータ１００の大型化を抑制することができる。
【００２９】
また、コアの形態が周方向に分割された分割コアである場合、コイル４の整列巻線が容易になりコイル４の占積率を高くすることができる。
なお、上述の例では、積層コア１の第一の領域ｘ１に配置されるコアの全てが図３（ａ）の第一のコア１１であり、追加的にカシメ２ｂが設けられることについて説明をしたが、これに限ることなく、コア間の締結強度を向上させることが可能であれば、第一のコア１１は第一の領域ｘ１の少なくとも一部に設けられていればよいことは言うまでもない。
【００３０】
実施の形態２．
次に、本願の実施の形態２について、図７および図８を用いて説明する。先述の実施の形態１の例では、フレーム３は周方向に同形状である場合について説明したが、この実施の形態２では、図７のステータ１００の要部断面図に示すように、フレーム筒状部３ａは単純な円筒形状ではなく、フレーム３には、軸方向のフレーム延出部３ｂが配設されない領域のうち、一部にフレーム筒状部３ａを径方向に貫通するスリット３１が設けられ、このスリット３１が、フレーム３の軸方向の中間的な位置となるスリット形成領域３１ａに配置された場合について説明する。
図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）は、図７の軸方向に垂直なＢ１−Ｂ１線、Ｂ２−Ｂ２線、Ｂ３−Ｂ３線に沿ったフレーム３の断面図であり、それぞれ、フレーム延出部３ｂが設けられた領域、スリット３１が設けられたスリット形成領域３１ａ、スリット３１が設けられていない領域におけるフレーム３の断面構造を示している。
【００３１】
図８（ｂ）に示すように、スリット形成領域３１ａにおいては、複数個のスリット３１が周方向に離間して配設されており、同じフレーム筒状部３ａの厚みを有していても、図８（ｃ）に示すフレーム筒状部３ａが中実の構成であるのに対し、図８（ｂ）のスリット３１を含むスリット形成領域３１ａのフレーム筒状部３ａの方が剛性は低い。よって、フレーム３の軸方向のフレーム延出部３ｂが設けられていない領域に相当する第二の領域ｘ２の範囲において、フレーム３から積層コア１が受ける応力にばらつきが生じる。
【００３２】
そこで、この実施の形態２では、実施の形態１の場合と同様に、積層コア１のフレーム高剛性部３０に対応した、軸方向の第一の領域ｘ１に配設されるコア一層あたりのカシメの個数の平均値を、積層コア１の第一の領域ｘ１以外の領域である第二の領域ｘ２に配設されるコア一層あたりのカシメの個数の平均値よりも大きく設定した上で、さらに、第二の領域ｘ２の中に、スリット３１の形成によって中実のフレーム筒状部３ａよりも剛性が低くなるスリット形成領域３１ａを軸に対して垂直に投影した第三の領域ｘ３を設定して、スリット形成領域３１ａの内径側に位置する積層コア１の第三の領域ｘ３に配設するカシメの個数を、第二の領域ｘ２のうちの第三の領域ｘ３以外の領域に配設するカシメの個数よりも少なく設定する。
このとき、積層コア１の第二の領域ｘ２に設けられたコア一層あたりのカシメの個数は軸方向に沿って変化し、積層コア１の軸方向の第二の領域ｘ２のうち、スリット３１の内径側に位置する積層コア１の第三の領域ｘ３と、第二の領域ｘ２の第三の領域ｘ３以外の領域とでは、第三の領域ｘ３の方が第二の領域ｘ２の第三の領域ｘ３以外の領域よりもカシメの個数の平均値が小さくなる。
【００３３】
なお、図７に示すように、積層コア１の第一の領域ｘ１に第一のコア１１ａが配設され、第三の領域ｘ３に第二のコア１２が配設され、第二の領域ｘ２であって第三の領域ｘ３以外の領域に第一のコア１１ｂが配設される場合、第一のコア１１ａと１１ｂでカシメの個数が同じであるコアを採用することが可能である。
また、第一のコア１１ａと１１ｂでコア間の固定力に強弱をつけたい場合には、フレーム延出部３ｂの内径側に位置する第一のコア１１ａに、フレーム延出部３ｂの内径側に位置しない第一のコア１１ｂよりも多くのカシメを設けることによって対応することが可能であることは言うまでもない。
さらに、フレーム３にスリット３１が設けられた場合であっても、上述の実施の形態１において示したように、スリット３１の軸方向の形成範囲に関わらず、第二の領域ｘ２に含まれる第三の領域ｘ３と第三の領域以外の領域の各コアのカシメ数を揃えて同数とすること、または、上記の同数に近いコア一層あたりのカシメの個数の平均値となるように調整することも可能である。
【００３４】
実施の形態３．
次に、本願の実施の形態３について説明する。この実施の形態３では、第一のコア１１および第二のコア１２の変形例について、図９および図１０を用いて説明する。
上述したように、第一のコア１１および第二のコア１２は、巻線が施されるティース部１ａと、周方向に円環をなすコアバック部１ｂに分けられ、カシメ２ａおよび２ｂは全数がコアバック部１ｂに配設されている。
図９（ａ）は、一例となる第一のコア１１の上面図であり、積層コア１の軸方向の全長に設けられるカシメ２ａと、コア間締結力補強のために追加的に設けられたカシメ２ｂが各１個、一層の第一のコア１１に設けられた状態を示しており、コアバック部１ｂの周方向の中央に、径方向に沿って内寄りにカシメ２ａが、外寄りにカシメ２ｂが設けられている。図９（ｂ）は、図９（ａ）の第一のコア１１に組み合わせられて積層コア１を構成する第二のコア１２の上面図であり、軸方向全長にわたって形成されるカシメ２ａが設けられている。
追加的に設けられるカシメ２ｂが１個である場合、図９（ａ）のようにコア中央部にカシメ２ａと２ｂを集中させて配置することでコア内でのバランスを取ることができる。
【００３５】
図１０（ａ）は、別の例となる第一のコア１１の上面図であり、積層コア１の軸方向の全長に設けられるカシメ２ａが１個と、コア間締結力補強のために追加的に設けられたカシメ２ｂが２個、一層の第一のコア１１に設けられた状態を示しており、コアバック部１ｂの中央の径方向に内よりにカシメ２ａが設けられ、その径方向外側かつ周方向に左右対称となる位置にカシメ２ｂが配置されている。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の第一のコア１１に組み合わせられて積層コア１を構成する第二のコア１２の上面図であり、軸方向全長にわたって形成されるカシメ２ａが設けられている。
追加的に設けられるカシメ２ｂが２個である場合、図１０（ａ）のようにコア中央部にカシメ２ａを配置し、カシメ２ａに対して対称的な２か所に、周方向が長手方向となるようにカシメ２ｂを配置することでコア内でのバランスを取ることができる。
【００３６】
一般的に、本願のようなステータコア形状ではコアバック部１ｂよりもティース部１ａの方がより高い磁束密度となる。よって、この実施の形態３に示した第一のコア１１および第二のコア１２のように、磁束密度が低いコアバック部１ｂにカシメ２ａおよび２ｂを集中して配設することで鉄損を抑制でき、モータ効率を向上させることが可能となる。
なお、図９、図１０に示した第一のコア１１および第二のコア１２へのカシメ２ａおよび２ｂの配置と、設けられるカシメ２ａおよび２ｂの個数は一例を示すものであることは言うまでもない。
【００３７】
また、上述したように、本願では、追加的に設けるカシメ２ｂが、分割コアである第一のコア１１の平面形状において、ティース部１ａに対して左右対称に配置された例を示し、同一形状の分割コアを周方向に並べて用いることを前提として説明した。しかし、第一のコア１１内でカシメ２ｂを左右非対称の配置とし、周方向に隣接するペアとなる二つの第一のコア１１間でバランスを取る構成とすることが変形例の一つとして考えられる。
また、それ以外の変形例として、環状に組み合わされる複数の分割コアのうちの一部のみに本願の追加カシメの構成を適用させることも可能である。例えば、フレーム３の構成が、フレーム筒状部３ａの軸方向の一部に、径方向外側に延出するフレーム締結用の孔部（フレーム延出部３ｂ）が周方向の一部のみ（例えば、周方向に１２０度間隔で３か所）に設けられるような場合には、周方向にフレーム高剛性部３０が異なる形状に設けられた状態となり、積層コア１が受ける応力が周方向に沿って異なる。このような場合であっても、周方向のフレーム高剛性部３０の内径側に追加的なカシメ２ｂを有する第一のコア１１を選択的に配置し、周方向の他の領域には第二のコア１２によって構成される分割コアを配設することによっても対応可能となる。
【００３８】
実施の形態４．
次に、本願の実施の形態４について、図１１を用いて説明する。図１１は、ステータ１００の要部断面図であり、フレーム３のフレーム延出部３ｂが配設されない外周部外側に、フレーム３を冷却する冷媒の流路４０を取り囲む配管部４１（ジャケット）が設けられた状態を示している。図１１の例では、配管部４１は、断面がＵ字形状であり、フレーム延出部３ｂが設けられないフレーム３の軸方向のフレーム筒状部３ａ（第二の領域ｘ２）の上端部と下端部に、Ｕ字の二つの端部が接合された構成を示している。
この配管部４１を備えた構成である場合、フレーム筒状部３ａの外側に配管部４１が直接的に重なって二重筒となり、フレーム３と配管部４１とが合わさって径方向への厚みがフレーム３だけの厚みよりも増した合成肉厚部４１ａが生じる。図１１の径方向に伸びる矢印にて合成肉厚部４１ａの厚みを示す。流路４０の介在によってフレーム３と隔てられた配管部４１は、合成肉厚部４１ａを構成しない。
よって、積層コア１のうち、軸方向のフレーム延出部３ｂの内径に位置しない第二の領域ｘ２の中で、合成肉厚部４１ａが生じる第四の領域ｘ４においては、フレーム３から積層コア１が受ける応力が増し、積層コア１の第二の領域ｘ２の中で軸方向に生じる応力がばらつく。
【００３９】
そこで、この実施の形態４では、積層コア１の第二の領域ｘ２の中の、配管部４１の合成肉厚部４１ａによってコアが固定される第四の領域ｘ４には、他の第二の領域ｘ２よりもカシメの個数を多く設ける。
このとき、積層コア１の第二の領域ｘ２に設けられたコア一層あたりのカシメ２ａおよび２ｂの個数は軸方向に沿って変化し、積層コア１の軸方向の第二の領域ｘ２のうち、配管部４１がフレーム筒状部３ａの径方向外側に直接的に重なる領域の内径側に位置する積層コア１の第四の領域ｘ４と、第二の領域ｘ２の第四の領域ｘ４以外の領域とでは、第四の領域ｘ４の方が第二の領域ｘ２の第四の領域ｘ４以外の領域よりもコア一層あたりのカシメ２ａおよび２ｂの個数の平均値が大きくなる。
積層コア１のうち、合成肉厚部４１aにて固定がなされる少なくとも一部のコアを、よりカシメ数の多い第一のコア１１とすることによって、保持筐体が２重円筒となり、フレーム３の剛性が部分的に上がったとしても、積層コア１の面外変形を抑えつつ、モータ効率低下を防ぐことができる。
【００４０】
なお、この例では、積層コア１の第一の領域ｘ１と第四の領域ｘ４とで共通の第一のコア１１を積層させる構成について示してが、これ限ることなく、第一の領域ｘ１の方が第四の領域ｘ４よりもフレーム３から受ける応力が大きい場合に、第一の領域ｘ１に位置するコアのカシメ数を第四の領域ｘ４よりも多く設定することも可能である。
さらに、上述したように、実施の形態１の図６、実施の形態２の図７、実施の形態４の図１１において、積層コア１の軸方向両端部にてカシメ数を増大させる構成を示したが、この構成は、積層コア１の軸方向両端部に生じやすい面外変形を抑制する上で理にかなっていることは言うまでもない。
【００４１】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４２】
１  積層コア、  １ａ  ティース部、  １ｂ  コアバック部、  ２ａ、２ｂ  カシメ、  ３  フレーム、  ３ａ  フレーム筒状部、  ３ｂ  フレーム延出部、  ４  コイル、  １１、１１ａ、１１ｂ  第一のコア、  １２  第二のコア、  ３０  フレーム高剛性部、  ３１  スリット、  ３１ａ  スリット形成領域、  ４０  流路、  ４１  配管部、  ４１ａ  合成肉厚部、  １００  ステータ、  １１０  第一のコア部、  １２０  第二のコア部
【図１】
2020137215.tif 000003
【図２】
2020137215.tif 000004
【図３】
2020137215.tif 000005
【図４】
2020137215.tif 000006
【図５】
2020137215.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020137215.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年1月7日(2020.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の軸に沿った軸方向に板状のコアが複数積層されてなり、積み重ねられた上記コア同士がカシメによって固定された積層コア、
上記積層コアが嵌入されたフレームを備え、
上記フレームは、上記積層コアの上記軸方向の全長にわたって延在し、上記積層コアの外周面部に接するフレーム筒状部と、上記フレーム筒状部の上記軸方向の一部の領域に設けられ、上記フレーム筒状部の外周部から径方向外側に延出したフレーム延出部とが一体に設けられた構成であり、
上記積層コアの上記コア一層あたりの上記カシメの個数は上記軸方向に沿って変化し、上記フレーム延出部の内径側に位置する上記積層コアの上記軸方向の第一の領域と、上記第一の領域以外の第二の領域とでは、上記第一の領域の方が上記第二の領域よりも上記カシメの個数の平均値が大きいことを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項２】
上記積層コアの上記軸方向の上記第一の領域に位置する全ての上記コアは、上記コア一層あたりの上記カシメの個数が同数、かつ、上記積層コアの全ての上記コアの中で最大であることを特徴とする請求項１記載の回転電機のステータ。
【請求項３】
上記フレームの上記軸方向に垂直な断面積は、上記フレームの上記軸方向全長にわたる平均値よりも、上記フレーム延出部が形成された領域における値の方が大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転電機のステータ。
【請求項４】
上記フレームの径方向の厚さは、上記フレームの上記軸方向全長にわたる平均値よりも、上記フレーム延出部が形成された領域における値の方が大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の回転電機のステータ。
【請求項５】
上記フレームには、上記軸方向の上記フレーム延出部が配設されない領域のうち、一部に上記フレーム筒状部を径方向に貫通するスリットが設けられ、
上記積層コアの上記第二の領域に設けられた上記コア一層あたりの上記カシメの個数は上記軸方向に沿って変化し、上記積層コアの上記軸方向の上記第二の領域のうち、上記スリットの内径側に位置する上記積層コアの第三の領域と、上記第二の領域の上記第三の領域以外の領域とでは、上記第三の領域の方が上記第二の領域の上記第三の領域以外の領域よりも上記カシメの個数の平均値が小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の回転電機のステータ。
【請求項６】
上記フレームの上記フレーム延出部が配設されない外周部外側に設けられ、上記フレームを冷却する冷媒の流路を構成する配管部を備え、
上記積層コアの上記第二の領域に設けられた上記コア一層あたりの上記カシメの個数は上記軸方向に沿って変化し、上記積層コアの上記軸方向の上記第二の領域のうち、上記配管部が上記フレーム筒状部の径方向外側に直接的に重なる領域の内径側に位置する上記積層コアの第四の領域と、上記第二の領域の上記第四の領域以外の領域とでは、上記第四の領域の方が上記第二の領域の上記第四の領域以外の領域よりも上記カシメの個数の平均値が大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の回転電機のステータ。
【請求項７】
上記コアは、周方向に円環状をなすコアバック部と、巻線が施されたティース部とを有し、上記カシメは上記コアバック部に形成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の回転電機のステータ。
【請求項８】
上記コアは周方向に分割された構成であることを特徴とする請求項７記載の回転電機のステータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
ここで、図２に例示したように、第一のコア部１１０の軸方向の形成領域と、積層コア１のフレーム延出部３ｂおよびフレーム高剛性部３０を軸に垂直に投影した軸方向の領域に相当する第一の領域ｘ１とに、軸方向においてｘａで示す範囲だけズレが生じる場合がある。これは、積層コア１の軸方向の第一の領域ｘ１の全長において、第一のコア１１一層あたりのカシメ２ａおよび２ｂの合計の個数を同数かつ積層コア１の全てのコアの中で最大とすることで積層コア１の強度を確保した際に、フレーム高剛性部３０が第一の領域ｘ１に接する第二の領域ｘ２に及ぼす影響を鑑み、積層コア１の第二の領域ｘ２に延在するように若干広めにカシメ２ｂの形成範囲を設定しているためである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
実施の形態４．
次に、本願の実施の形態４について、図１１を用いて説明する。図１１は、ステータ１００の要部断面図であり、フレーム３のフレーム延出部３ｂが配設されない外周部外側に、フレーム３を冷却する冷媒の流路４０を構成する配管部４１（ジャケット）が設けられた状態を示している。図１１の例では、配管部４１は、断面がＵ字形状であり、フレーム延出部３ｂが設けられないフレーム３の軸方向のフレーム筒状部３ａ（第二の領域ｘ２）の上端部と下端部に、Ｕ字の二つの端部が接合された構成を示している。
この配管部４１を備えた構成である場合、フレーム筒状部３ａの外側に配管部４１が直接的に重なって二重筒となり、フレーム３と配管部４１とが合わさって径方向への厚みがフレーム３だけの厚みよりも増した合成肉厚部４１ａが生じる。図１１の径方向に伸びる矢印にて合成肉厚部４１ａの厚みを示す。流路４０の介在によってフレーム３と隔てられた配管部４１は、合成肉厚部４１ａを構成しない。
よって、積層コア１のうち、軸方向のフレーム延出部３ｂの内径に位置しない第二の領域ｘ２の中で、合成肉厚部４１ａが生じる第四の領域ｘ４においては、フレーム３から積層コア１が受ける応力が増し、積層コア１の第二の領域ｘ２の中で軸方向に生じる応力がばらつく。