(57)【要約】【課題】トルクを低下させることなくトルクリプルを低減し得るステータコアを提供する。【解決手段】このステータコアは、環状に延在するヨーク部と、ヨーク部からヨーク部の径方向内側に突出するティース部とを備える。ステータコアには、ヨーク部の軸方向であるＤＲ１方向に対し傾斜して延び、かつ、ヨーク部の周方向であるＤＲ２方向に延びるスリット部１７８が穿設されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に延在するヨーク部と、
前記ヨーク部から前記ヨーク部の径方向内側に突出するティース部とを備え、
前記ヨーク部の軸方向に対し傾斜して延び、かつ、前記ヨーク部の周方向に延びるスリット部が穿設されている、ステータコア。
【請求項２】
前記スリット部は、前記ヨーク部の周方向位置をずらして穿設された複数の小スリットにより形成されている、請求項１に記載のステータコア。
【請求項３】
前記小スリットは、前記ヨーク部の軸方向に沿って延びるように穿設されている、請求項２に記載のステータコア。
【請求項４】
前記ティース部は、前記ヨーク部の周方向に沿う寸法が最大の最長部を有し、
前記スリット部は、前記最長部に穿設されている、請求項１に記載のステータコア。
【請求項５】
前記ティース部は、前記ヨーク部から離れるにつれて前記ヨーク部の周方向に沿う寸法が小さくなるように形成されており、
前記スリット部は、前記ティース部の根元部に穿設されている、請求項４に記載のステータコア。
【請求項６】
前記スリット部の内部に樹脂が充填されている、請求項１から請求項５のいずれかに記載のステータコア。
【請求項７】
環状に配置された、請求項１から請求項６のいずれかに記載のステータコアと、
前記ステータコアに装着された絶縁部材と、
前記絶縁部材を介在させて前記ステータコアに装着されたコイルとを備える、回転電機のステータ。
【請求項８】
回転可能に設けられた回転シャフトと、
前記回転シャフトに固設されたロータと、
前記ロータの周囲に配置された、請求項７に記載のステータとを備える、回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコア、回転電機のステータおよび回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
界磁として永久磁石を使用した回転電機では、トルクリプルと呼ばれるトルクの変動の幅が大きく、回転電機を収容するケースなどへトルクリプルが減衰されないまま伝達されると、回転電機の振動および騒音が大きくなるという問題がある。特に、集中巻きのＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータでは、集中巻きの巻き線起磁力が高調波を多く含むため、トルクリプルが大きくなる。そこで従来、回転電機のトルクリプルを低減するための種々の技術が提案されている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４２３９０号公報
【特許文献２】特開平１０−３０４６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、ステータコアのティース部に空間部を設けることにより、ステータコアにバネ性を持たせて振動の伝達を吸収するダンパ効果を発生させ、このダンパ効果によってトルクリプルを低減して、回転電機の騒音および振動を低減する技術が開示されている。
【０００５】
しかし、ステータコアに空間部を設けることで、磁束がステータコアを通過するときの磁気抵抗が増加し、ステータコアを磁束が流れにくくなるために、トルク低下が発生するという問題がある。トルク低下を発生させないために空間部を小さく形成することも考えられるが、その場合、トルクリプルの低減効果が低下する。つまり、トルクの低下を回避しつつトルクリプルを低減させることは困難であった。
【０００６】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、トルクを低下させることなくトルクリプルを低減し得るステータコアを提供することである。また、本発明の他の目的は、そのステータコアを備える回転電機のステータ、および、そのステータを備える回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るステータコアは、環状に延在するヨーク部と、ヨーク部からヨーク部の径方向内側に突出するティース部とを備える。ステータコアには、ヨーク部の軸方向に対し傾斜して延び、かつ、ヨーク部の周方向に延びるスリット部が穿設されている。
【０００８】
上記ステータコアにおいて、スリット部は、ヨーク部の周方向位置をずらして穿設された複数の小スリットにより形成されていてもよい。
【０００９】
上記ステータコアにおいて、小スリットは、ヨーク部の軸方向に沿って延びるように穿設されていてもよい。
【００１０】
上記ステータコアにおいて、ティース部は、ヨーク部の周方向に沿う寸法が最大の最長部を有し、スリット部は、最長部に穿設されていてもよい。
【００１１】
上記ステータコアにおいて、ティース部は、ヨーク部から離れるにつれてヨーク部の周方向に沿う寸法が小さくなるように形成されており、スリット部は、ティース部の根元部に穿設されていてもよい。
【００１２】
上記ステータコアにおいて、スリット部の内部に樹脂が充填されていてもよい。
本発明にかかる回転電機のステータは、環状に配置された、上記のいずれかの局面のステータコアと、ステータコアに装着された絶縁部材と、絶縁部材を介在させてステータコアに装着されたコイルとを備える。
【００１３】
本発明にかかる回転電機は、回転可能に設けられた回転シャフトと、回転シャフトに固設されたロータと、ロータの周囲に配置された、上記のステータとを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のステータコアによると、スリット部が形成されているためにトルクリプルを低減することができ、かつ、トルクの低下を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１の、回転電機が適用されるハイブリッド車両の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った、ステータの断面図である。
【図３】図２に示すステータの一部を拡大視した拡大断面図である。
【図４】分割ステータコアの平面図である。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図６】図５中に示すＶＩ−ＶＩ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図７】図５中に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図８】図５中に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図９】実施の形態２の分割ステータコアの平面図である。
【図１０】図９中に示すＸ−Ｘ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図１１】図１０中に示すＸＩ−ＸＩ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図１２】図１０中に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図１３】図１０中に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図１４】実施の形態３の分割ステータコアの平面図である。
【図１５】図１４に示すＸＶ−ＸＶ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図１６】実施の形態４の分割ステータコアの平面図である。
【図１７】図１６に示すＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図１８】実施の形態５の分割ステータコアの平面図である。
【図１９】図１８中に示すＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図２０】図１９中に示すＸＸ−ＸＸ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図２１】図１９中に示すＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【図２２】図１９中に示すＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿う分割ステータコアの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１７】
なお、以下に説明する実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下の実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、上記個数などは例示であり、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の、回転電機１０が適用されるハイブリッド車両（ＨＶ：hybrid vehicle）の構成を示す概略図である。図１に示すように、ハイブリッド車両は、回転電機１０と、回転シャフト３０と、減速機構４０と、ディファレンシャル機構５０と、ドライブシャフト受け部６０とを備える。電動機または発電機としての機能を有する回転電機（モータジェネレータ）１０は、ロータ２０と、ステータ１４０とを含む。
【００１９】
ロータ２０は、回転シャフト３０に組付けられる。ロータ２０には、図示しない永久磁石が埋設されている。すなわち、回転電機１０はＩＰＭモータである。回転シャフト３０は、軸受を介在させて、ハイブリッド車両の駆動ユニットのハウジング部に回転可能に支持されている。ロータ２０は、回転シャフト３０に固設され、回転シャフト３０と共に回転可能に設けられている。環状のステータ１４０は、ロータ２０の周囲に設けられており、ロータ２０の外周に配置されている。
【００２０】
ステータ１４０の軸方向端面１７７ａ，１７７ｂには、コイル１８０が装着されている。コイル１８０は、ステータ１４０の軸方向端面１７７ａに対して軸方向（図１中に両矢印で示すＤＲ１方向）に突出している、コイルエンド部１８２を有する。コイルエンド部１８２には、端子台１１０が設置されている。端子台１１０は、ステータ１４０の軸方向端部に設置されている。コイルエンド部１８２と端子台１１０とは、絶縁性のモールド樹脂部１７２によって、一体として固定されている。このモールド樹脂部１７２は、たとえばＢＭＣ（Bulk Molding Compound）、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）、ＰＢＴ（Polybutylene Terephthalate）などの熱可塑性樹脂などを含んでいる。
【００２１】
コイル１８０は、端子台１１０を介在させて、３相ケーブル９０によってＰＣＵ７０と電気的に接続されている。３相ケーブル９０は、Ｕ相ケーブル９１、Ｖ相ケーブル９２およびＷ相ケーブル９３からなる。コイル１８０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなり、これらの３つのコイルの端子に、それぞれ、Ｕ相ケーブル９１、Ｖ相ケーブル９２およびＷ相ケーブル９３が接続されている。またＰＣＵ７０は、給電ケーブルによってバッテリ８０と電気的に接続されている。これにより、バッテリ８０とステータ１４０とが電気的に接続されている。
【００２２】
ロータ２０およびステータ１４０を含む回転電機１０から出力された駆動力は、減速機構４０からディファレンシャル機構５０を経由して、ドライブシャフト受け部６０に伝達される。ドライブシャフト受け部６０に伝達された駆動力は、図示しないドライブシャフトを経由して図示しない駆動輪に回転力として伝達されて、ハイブリッド車両を走行させる。
【００２３】
一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、駆動輪は車体の慣性力により回転させられる。駆動輪からの回転力によりドライブシャフト受け部６０、ディファレンシャル機構５０および減速機構４０を経由して、回転電機１０が駆動される。このとき、回転電機１０は、発電機として作動する。回転電機１０により発電された電力は、ＰＣＵ７０内のインバータを経由して、バッテリ８０に蓄えられる。
【００２４】
図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った、ステータ１４０の断面図である。図２に示すように、ステータ１４０は、ロータ２０の周囲を取り囲むように環状に形成されている。ステータ１４０は、断面形状環状の筒状に形成されたステータコア１４１と、このステータコア１４１の外周に装着されたリング１８１と、ステータコア１４１に巻回されて装着された複数のコイル１８０、すなわちＵ相コイル１８０Ｕ，Ｖ相コイル１８０Ｖ，Ｗ相コイル１８０Ｗとを備えている。ステータコア１４１は、複数の電磁鋼板が積層されて形成されてもよく、圧粉磁心により形成されてもよい。
【００２５】
ステータコア１４１は、周方向に分割された複数の分割ステータコア１７５を有する。各分割ステータコア１７５は、ステータ１４０の周方向に延在する円環状のヨーク部１７６と、このヨーク部１７６からヨーク部１７６の径方向（図２中に示すＤＲ３方向）内側に向けて突出するティース部としてのステータティース１７１とを備えている。ステータティース１７１は、環状のヨーク部１７６の周方向（図２中に示すＤＲ２方向）に沿って等間隔に形成されている。ステータ１４０は、環状に延びるヨーク部本体１７０と、このヨーク部本体１７０の内周面から径方向内方に向けて突出する複数のステータティース１７１とを備えている。
【００２６】
ヨーク部１７６の表面のうち、ステータ１４０の周方向に配列する周方向端面１９０，１９１は、当該分割ステータコア１７５に対してステータ１４０の周方向に隣接する、他の分割ステータコア１７５の周方向端面１９０，１９１と、当接している。そして、各分割ステータコア１７５のヨーク部１７６が周方向に配列されることで、環状のヨーク部本体１７０が構成されている。
【００２７】
分割ステータコア１７５には、ステータティース１７１に巻回されるようにしてコイル１８０が装着されている。コイル１８０は、ステータティース１７１の表面のうち、ステータ１４０の周方向に配列する側面１９３に沿って順次積層するように、順次巻回されている。
【００２８】
コイル１８０と分割ステータコア１７５との間にはインシュレータ１６０が介在しており、インシュレータ１６０によってコイル１８０と分割ステータコア１７５との間の絶縁が確保されている。インシュレータ１６０は、コイル１８０とステータコア１４１（分割ステータコア１７５）との間の絶縁を確保する、絶縁部材の一例である。コイル１８０は、インシュレータ１６０を介在させて、ステータコア１４１のステータティース１７１に装着されている。
【００２９】
環状に配列された分割ステータコア１７５の外周側には、リング１８１が装着されている。リング１８１によって各分割ステータコア１７５が固定され、ステータコア１４１を形成している。
【００３０】
図３は、図２に示すステータ１４０の一部を拡大視した拡大断面図である。図３に示すように、ステータコア１４１の周方向（ＤＲ２方向）において隣り合うステータティース１７１間には、スロットが形成されている。スロットは、ＤＲ２方向に隣接するステータティース１７１の、互いに対向する側面１９３間に形成されている。ステータティース１７１に巻回されるコイル１８０は、このスロット内に収容されている。
【００３１】
コイル１８０は、このコイル１８０の延在方向に対して、垂直な断面形状が方形形状とされており、具体的には、エッジワイズコイル（Edge Width Coil）などの平角線が採用されている。このため、丸線を巻回して形成されるコイルと比較して、スロット内に収容されるコイル１８０の占積率（コイルの断面に占める導体の割合）の向上が図られており、またコイル１８０からの放熱性も優れている。
【００３２】
インシュレータ１６０は、ステータティース１７１を受入れ可能な一対のティース受入部１６１と、このティース受入部１６１の端部に形成され、ヨーク部１７６の内周面１９８に沿って延び、ヨーク部１７６の内周面１９８に支持される張出部１６２とを含む。ティース受入部１６１の周面のうち、ステータ１４０の径方向内側に位置する端部である軸方向端面には、フランジ部１６４が形成されている。
【００３３】
このように形成されたインシュレータ１６０には、コイル１８０が巻回されて装着されている。図３に示すように、コイル１８０は、延在方向に対して垂直な断面の形状が方形形状とされた、コイル線１８８を巻回することで構成されている。コイル１８０は、コイル線１８８がステータコア１４１の径方向（ＤＲ３方向）に積層されて形成されている。コイル線１８８は、環状に配置されたステータコア１４１の径方向を積層方向として、ステータティース１７１周囲に巻回されている。
【００３４】
インシュレータ１６０のティース受入部１６１は、コイル１８０の内周と接する。インシュレータ１６０の張出部１６２は、ステータティース１７１周囲に巻回されたコイル１８０の側面と接する。相隣接するコイル１８０間には、コイル１８０をそれぞれ互いに隔てる隙間１８５が形成されており、互いに隣接するコイル１８０が接触せず、隣接するコイル１８０間での短絡発生を抑制する構成となっている。
【００３５】
ステータティース１７１の表面のうち、ＤＲ３方向内径側の表面は、ロータ２０と対向する先端面１７３を形成する。ステータティース１７１は、先端面１７３においてＤＲ２方向に沿う寸法が最も小さくなるように、両側面１９３がＤＲ３方向に対して傾斜した、テーパ状の形状を有する。つまり、分割ステータコア１７５はヨーク部１７６からステータティース１７１が突き出る根元部１７４を有し、その根元部１７４のＤＲ３方向に直交する断面積が、先端面１７３の面積よりも大きくなっている。ステータティース１７１は、根元部１７４においてＤＲ２方向に沿う寸法が最大となり、ＤＲ３方向に沿ってヨーク部１７６から離れるにつれてＤＲ２方向に沿う寸法が小さくなるように、形成されている。
【００３６】
根元部１７４は、ステータティース１７１においてＤＲ２方向に沿う寸法が最大となる、最長部を形成している。ステータティース１７１は、根元部１７４において、環状に延在するヨーク部１７６の周方向に沿う寸法が最大の最長部を有している。この根元部１７４には、スリット部１７８が穿設されている。
【００３７】
以下、ステータコア１４１に穿設されたスリット部１７８の詳細について説明する。図４は、分割ステータコア１７５の平面図である。図５は、図４に示すＶ−Ｖ線に沿う分割ステータコア１７５の断面図である。図４および図５に示すように、分割ステータコア１７５においてステータティース１７１の根元部１７４に穿設されたスリット部１７８は、分割ステータコア１７５をＤＲ１方向に貫通するように形成されている。
【００３８】
図５に示す、ＤＲ３方向に対し直交する分割ステータコア１７５の断面において、スリット部１７８は、ＤＲ１方向およびＤＲ２方向の両方に対して傾斜して延びている。分割ステータコア１７５をＤＲ１方向に貫通するスリット部１７８は、分割ステータコア１７５の上面１７５ａ側では一方の側面１９３ａに近接する位置に形成され、ステータティース１７１の内部をＤＲ１方向に対して斜めに穿設されて、分割ステータコア１７５の下面１７５ｂ側では他方の側面１９３ｂに近接する位置に形成されている。
【００３９】
図５に示す分割ステータコア１７５の断面視において、スリット部１７８はＤＲ１方向に対し傾斜して延びている。ＤＲ１方向とＤＲ２方向とを直交する２つの座標軸とする平面上で、スリット部１７８がＤＲ１方向と平行でなくＤＲ１方向に対して傾斜して形成されているために、スリット部１７８は、ＤＲ２方向に沿って延びている。スリット部１７８の上面１７５ａ側の開口部１７８ａと、下面１７５ｂ側の開口部１７８ｂとが、ＤＲ２方向において異なる位置にあるように、スリット部１７８は穿設されている。
【００４０】
スリット部１７８は、ＤＲ１方向に対し傾斜して延び、かつ、ＤＲ２方向に沿って延びるように、分割ステータコア１７５に穿設されている。スリット部１７８は、環状のヨーク部１７６の軸方向であるＤＲ１方向に対して、ヨーク部１７６の周方向であるＤＲ２方向にスキューされ（斜めにされ）ている。
【００４１】
このように構成される回転電機１０では、ステータコア１４１に巻回されたコイル１８０に電力が供給されることにより、ステータ１４０において磁界が発生する。発生した磁界に基づいて、ロータ２０とステータ１４０との間に磁束の流れが形成されることによって、ロータ２０は回転トルクを得て回転する。
【００４２】
具体的には、ロータ２０とステータティース１７１の先端面１７３との間のエアギャップを経由して、ロータ２０からステータ１４０へ磁束が流れる。先端面１７３に達した磁束は、ＤＲ３方向に沿ってステータティース１７１を流れる。その後磁束は、ヨーク部１７６に達し、ＤＲ２方向に沿ってヨーク部１７６内を流れて、分割ステータコア１７５の周方向端面１９０，１９１に達する。そして磁束は、周方向端面１９０，１９１から、この分割ステータコア１７５に対して周方向に隣り合う他の分割ステータコア１７５内のヨーク部１７６に入り込み、他の分割ステータコア１７５のステータティース１７１を経由して、ロータ２０に戻る。
【００４３】
たとえば、ロータ２０からＵ相コイル１８０Ｕが装着されたステータティース１７１に入り込んだ磁束は、他のＵ相コイル１８０Ｕが装着されたステータティース１７１の先端面１７３から、ロータ２０内に戻る。図３中の矢印は、ロータ２０からステータコア１４１へ入り込み、ステータティース１７１およびヨーク部１７６を順に流れる、磁束の流れを示している。
【００４４】
このように磁束が流れると、磁束経路の経路長、すなわちステータティース１７１の先端面１７３とロータ２０に埋設された図示しない永久磁石との間隔が短くなるように、ロータ２０が回転方向に引っ張られる。磁束経路が短くなると、ステータティース１７１の先端面１７３とロータ２０との間のエアギャップが小さくなり、エアギャップによる磁気抵抗が低減される。そのため、ロータ２０内部の永久磁石がステータティース１７１の先端面１７３に近接するにしたがって、分割ステータコア１７５がロータ２０を引きつける吸引力は大きくなり、ロータ２０に大きなトルクが作用する。
【００４５】
そして、一の分割ステータコア１７５のステータティース１７１の先端面１７３に対しロータ２０の外周面が接近すると、当該一の分割ステータコア１７５に巻回されたコイル１８０への電力供給が止められ、隣接する他の分割ステータコア１７５に巻回されたコイル１８０に電力が供給される。つまり、複数の分割ステータコア１７５は、ロータ２０に対し、ロータ２０をステータコア１４１の周方向（ＤＲ２方向）に引っ張る力を順次作用する。このようにして、ロータ２０は回転トルクを得て回転する。
【００４６】
ステータコア１４１に巻回されたコイル１８０へ電力が順次供給および停止されて、ロータ２０が回転する。このとき、ロータ２０に埋設された永久磁石がステータティース１７１の先端面１７３に対し近接および離隔するに伴い、各分割ステータコア１７５がロータ２０へ与えるトルクが変動する（すなわち、トルクリプルが発生する）。このトルクリプルの発生に伴って、各分割ステータコア１７５には、ＤＲ３方向に沿う方向の力が作用する。本明細書中では、この分割ステータコア１７５に作用する力を、電磁強制力と称する。
【００４７】
図６は、図５中に示すＶＩ−ＶＩ線に沿う分割ステータコア１７５の断面図である。図７は、図５中に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う分割ステータコア１７５の断面図である。図８は、図５中に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う分割ステータコア１７５の断面図である。図６〜８中の白抜き矢印は、分割ステータコア１７５内部を伝達する電磁強制力を示している。
【００４８】
図６に示す断面では、スリット部１７８は、ＤＲ２方向においてステータティース１７１の側面１９３ａに近い位置に形成されている。そのため、ステータティース１７１の先端面１７３で発生した電磁強制力は、スリット部１７８の形成されていないステータティース１７１の側面１９３ｂ側を伝わって、ヨーク部１７６へ伝達されている。
【００４９】
図７に示す断面では、スリット部１７８は、ＤＲ２方向におけるステータティース１７１の中央部に形成されている。そのため、ステータティース１７１の先端面１７３で発生した電磁強制力の経路が２つに分かれ、電磁強制力は、スリット部１７８の形成されていない側面１９３ａの近傍および側面１９３ｂの近傍を伝わって、ヨーク部１７６へ伝達されている。
【００５０】
図８に示す断面では、スリット部１７８は、ＤＲ２方向においてステータティース１７１の側面１９３ｂに近い位置に形成されている。そのため、ステータティース１７１の先端面１７３で発生した電磁強制力は、スリット部１７８の形成されていないステータティース１７１の側面１９３ａ側を伝わって、ヨーク部１７６へ伝達されている。
【００５１】
図６〜図８に示すように、ステータティース１７１の先端面１７３からヨーク部１７６を経て分割ステータコア１７５の外周部へ伝達される電磁強制力は、スリット部１７８によって三次元的に分散されている。つまり、上述したようにスリット部１７８がスキューされていることにより、図６〜図８に示す分割ステータコア１７５の各断面において、電磁強制力がヨーク部１７６へ伝達されるＤＲ２方向における位置がずれている。ヨーク部１７６に伝達される電磁強制力がＤＲ２方向へ分散されているために、ＤＲ２方向における特定の位置に電磁強制力が集まることを回避し、ヨーク部１７６に作用する電磁強制力を合成した値のピークが減少している。
【００５２】
このように、電磁強制力の最大値を小さくして電磁強制力を減衰させることにより、トルクの変動の振幅が小さくなり、トルクリプルが低減される。したがって、回転電機１０が発生する騒音および振動を低減させることができる。
【００５３】
実施の形態１では、スリット部１７８は、ステータティース１７１の根元部１７４に穿設されている。根元部１７４は、ステータティース１７１において、ＤＲ２方向に沿う寸法が最大の最長部を形成している。分割ステータコア１７５を通る磁束の量は、ステータティース１７１の先端面１７３の幅（すなわち先端面１７３のＤＲ２方向の寸法）によって決定される。そこで、図５に示すＤＲ３方向に直交する断面において、根元部１７４が先端面１７３の幅以上の幅を確保できるように、スリット部１７８を形成することができる。このようにスリット部１７８を規定すれば、根元部１７４において、ＤＲ３方向にステータティース１７１を通過する磁束が通る磁路面積を確保できる。
【００５４】
磁束が通る磁路面積が大きい最長部にスリット部１７８を形成することで、ステータティース１７１内部において磁束が飽和して流れなくなることを抑制し、ＤＲ３方向にステータティース１７１を通過する磁束に対する磁気抵抗の増加を抑制できる。スリット部１７８のＤＲ２方向に沿う寸法を、根元部１７４のＤＲ２方向に沿う寸法から先端面１７３のＤＲ２方向に沿う寸法を減じた数値以下とすれば、ステータティース１７１を通過する磁束に対する磁気抵抗をスリット部１７８が増加させることを回避できる。したがって、ステータティース１７１内を流れる磁束流れの妨げを最小限に抑制することができるので、回転電機１０のトルク低下を防止することができる。
【００５５】
（実施の形態２）
図９は、実施の形態２の分割ステータコア２７５の平面図である。図１０は、図９中に示すＸ−Ｘ線に沿う分割ステータコア２７５の断面図である。図１１は、図１０中に示すＸＩ−ＸＩ線に沿う分割ステータコア２７５の断面図である。図１２は、図１０中に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う分割ステータコア２７５の断面図である。図１３は、図１０中に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う分割ステータコア２７５の断面図である。図１１〜１３中の白抜き矢印は、分割ステータコア２７５内部を伝達する電磁強制力を示している。
【００５６】
実施の形態２の分割ステータコア２７５は、スリット部２７８の形状において、実施の形態１とは異なっている。具体的には、図１０に示すように、スリット部２７８は、複数の小スリット２７８ａ，２７８ｂ，２７８ｃにより形成されている。複数の小スリット２７８ａ，２７８ｂ，２７８ｃは、ＤＲ１方向に沿って延びるように穿設されており、ＤＲ２方向において段状に位置をずらして穿設されている。複数の小スリット２７８ａ，２７８ｂ，２７８ｃが、ＤＲ２方向においてそれぞれ異なる位置にあるように、スリット部２７８は形成されている。
【００５７】
スリット部２７８は、小スリット２７８ａ，２７８ｂ，２７８ｃにより形成されており、スリット部２７８を全体として見た場合に、スリット部２７８はＤＲ１方向に対し傾斜して延び、かつ、ＤＲ２方向に沿って延びている。スリット部２７８は、環状のヨーク部１７６の軸方向であるＤＲ１方向に対して、ヨーク部１７６の周方向であるＤＲ２方向にスキューされ（斜めにされ）ている。
【００５８】
このようにすれば、実施の形態１と同様に、ステータティース２７１の先端面２７３からヨーク部２７６を経て分割ステータコア２７５の外周部へ伝達される電磁強制力は、スリット部２７８によって三次元的に分散される。ヨーク部２７６に伝達される電磁強制力がＤＲ２方向へ分散されているために、ヨーク部２７６に作用する電磁強制力のピーク値が減少している。電磁強制力の最大値を小さくして電磁強制力を減衰させることにより、トルクの変動の幅が小さくなり、トルクリプルが低減される。したがって、回転電機１０が発生する騒音および振動を低減させることができる。
【００５９】
また、複数の電磁鋼板を積層して分割ステータコア２７５を形成する場合、実施の形態２のスリット部２７８の形状とすることで、分割ステータコア２７５の製造コストを低減することができる。つまり、電磁鋼板はプレス加工により成形されるが、複数の電磁鋼板を積層して実施の形態１のスリット部１７８を形成する場合、電磁鋼板一枚ずつに対して穿設されるスリット部１７８の位置をずらす必要がある。そのため、電磁鋼板一枚毎にプレス型を交換する必要があり、多数のプレス型を準備することによるコスト増加、またプレス型交換により生産性が低下することによるコスト増加が発生する。
【００６０】
これに対し、複数の電磁鋼板を積層して実施の形態２のスリット部２７８を形成する場合、小スリット２７８ａ，２７８ｂ，２７８ｃの各々を形成するときに、スリットの位置をずらす必要はない。つまり、小スリット２７８ａを成形するために同一のプレス型を用いて複数の電磁鋼板をプレス加工すればよく、同様に小スリット２７８ｂ，２７８ｃを成形するためにそれぞれのプレス型が用いられる。３つの小スリット２７８ａ，２７８ｂ，２７８ｃを形成するために必要なプレス型の数は、小スリットの個数と同数の３つである。
【００６１】
そのため、実施の形態２では、実施の形態１のスリット部１７８を形成する場合と比較して、プレス型の必要数が低減され、プレス型の交換頻度も低下する。したがって、スリット部２７８の穿設された分割ステータコア２７５の製造コストを低減することができ、より簡易に分割ステータコア２７５を製作することができる。
【００６２】
（実施の形態３）
図１４は、実施の形態３の分割ステータコア１７５の平面図である。図１５は、図１４に示すＸＶ−ＸＶ線に沿う分割ステータコア１７５の断面図である。実施の形態３の分割ステータコア１７５では、ステータティース１７１の根元部１７４に形成されたスリット部１７８の内部に樹脂１７９が充填されている点で、実施の形態１とは異なっている。
【００６３】
このようにすれば、実施の形態１で説明した電磁強制力を三次元的に分散させてトルクリプルを低減する効果に加えて、スリット部１７８に樹脂１７９を充填することにより、樹脂１７９による吸音作用を活用して電磁強制力を減衰させることができる。つまり、樹脂１７９によって減衰した電磁強制力を三次元的に分散させることにより、電磁強制力のピーク値を一層減少させることができる。したがって、トルクリプルを一層低減でき、回転電機１０が発生する騒音および振動を一層低減させることができる。
【００６４】
（実施の形態４）
図１６は、実施の形態４の分割ステータコア３７５の平面図である。図１７は、図１６に示すＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う分割ステータコア３７５の断面図である。実施の形態４では、ステータティース３７１においてＤＲ２方向に沿う寸法が最大の最長部３７４は、ステータティース３７１の根元部ではなく、ＤＲ３方向におけるステータティース３７１の中央部に設けられている点で、実施の形態１とは異なっている。
【００６５】
スリット部３７８は、分割ステータコア３７５をＤＲ１方向に貫通するように形成されている。ＤＲ３方向に対し直交する分割ステータコア３７５の断面において、スリット部３７８は、ＤＲ１方向およびＤＲ２方向の両方に対して傾斜して延びている。スリット部３７８は、ＤＲ１方向に対し傾斜して延び、かつ、ＤＲ２方向に沿って延びるように、分割ステータコア３７５に穿設されている。スリット部３７８は、環状のヨーク部３７６の軸方向であるＤＲ１方向に対して、ヨーク部３７６の周方向であるＤＲ２方向にスキューされ（斜めにされ）ている。
【００６６】
このようにすれば、実施の形態１と同様に、ステータティース３７１の先端面３７３からヨーク部３７６を経て分割ステータコア３７５の外周部へ伝達される電磁強制力は、スリット部３７８によって三次元的に分散される。ヨーク部３７６に伝達される電磁強制力がＤＲ２方向へ分散されているために、ヨーク部３７６に作用する電磁強制力のピーク値が減少している。電磁強制力の最大値を小さくして電磁強制力を減衰させることにより、トルクの変動の幅が小さくなり、トルクリプルが低減される。したがって、回転電機１０が発生する騒音および振動を低減させることができる。
【００６７】
実施の形態１と同様に、ステータティース３７１のＤＲ３方向に直交する断面において、先端面３７３の幅（ＤＲ２方向の寸法）以上の幅を確保できるようにスリット部３７８が形成することができる。つまり、図１７に示す最長部３７４の断面において、最長部３７４のＤＲ２方向の寸法から、スリット部３７８のＤＲ２方向の寸法を減じた数値が、先端面３７３のＤＲ２方向の寸法以上であるように、スリット部３７８を形成することができる。
【００６８】
このようにすれば、ＤＲ３方向にステータティース３７１を通過する磁束が通る磁路面積を確保できる。磁束が通る磁路面積が大きい最長部３７４にスリット部３７８を形成することで、ステータティース３７１内部において磁束が飽和して流れなくなることを防止し、ＤＲ３方向にステータティース３７１を通過する磁束に対する磁気抵抗の増加を回避できる。したがって、ステータティース３７１内を流れる磁束流れの妨げを最小限に抑制することができるので、回転電機１０のトルク低下を防止することができる。
【００６９】
（実施の形態５）
図１８は、実施の形態５の分割ステータコア４７５の平面図である。図１９は、図１８中に示すＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う分割ステータコア４７５の断面図である。図２０は、図１９中に示すＸＸ−ＸＸ線に沿う分割ステータコア４７５の断面図である。図２１は、図１９中に示すＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う分割ステータコア４７５の断面図である。図２２は、図１９中に示すＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿う分割ステータコア４７５の断面図である。図２０〜２２中の白抜き矢印は、分割ステータコア２７５内部を伝達する電磁強制力を示している。
【００７０】
実施の形態５の分割ステータコア４７５は、スリット部４７８の配置において、実施の形態１とは異なっている。つまり、実施の形態１では、ステータティース１７１にスリット部１７８が穿設されているのに対し、実施の形態５の分割ステータコア４７５では、ステータティース４７１ではなくヨーク部４７６にスリット部４７８が穿設されている。ヨーク部４７６に穿設されたスリット部４７８は、分割ステータコア４７５をＤＲ１方向に貫通するように形成されている。
【００７１】
図１９に示す、ＤＲ３方向に対し直交する分割ステータコア４７５の断面において、スリット部４７８は、ＤＲ１方向およびＤＲ２方向の両方に対して傾斜して延びている。ＤＲ１方向とＤＲ２方向とを直交する２つの座標軸とする平面上で、スリット部４７８がＤＲ１方向と平行でなくＤＲ１方向に対して傾斜して形成されているために、スリット部４７８は、ＤＲ２方向に沿って延びている。分割ステータコア４７５の上面４７５ａ側の開口部４７８ａと、下面４７５ｂ側の開口部４７８ｂとが、ＤＲ２方向において異なる位置にあるように、スリット部４７８は穿設されている。
【００７２】
スリット部１７８は、ＤＲ１方向に対し傾斜して延び、かつ、ＤＲ２方向に沿って延びるように、分割ステータコア１７５に穿設されている。スリット部１７８は、環状のヨーク部１７６の軸方向であるＤＲ１方向に対して、ヨーク部１７６の周方向であるＤＲ２方向にスキューされ（斜めにされ）ている。
【００７３】
このようにすれば、実施の形態１と同様に、ステータティース４７１の先端面４７３からヨーク部４７６を経て分割ステータコア４７５の外周部へ伝達される電磁強制力は、スリット部４７８によって三次元的に分散される。ヨーク部４７６に伝達される電磁強制力がＤＲ２方向へ分散されているために、ヨーク部４７６に作用する電磁強制力のピーク値が減少している。電磁強制力の最大値を小さくして電磁強制力を減衰させることにより、トルクの変動の幅が小さくなり、トルクリプルが低減される。したがって、回転電機１０が発生する騒音および振動を低減させることができる。
【００７４】
スリット部４７８は、ＤＲ１方向に直交する断面形状が矩形状となるように形成されており、当該矩形はＤＲ２方向に延びる長辺を有している。このようにすれば、ヨーク部４７６を通過する磁束流れに対して、細くスリット部４７８を形成することができるので、スリット部４７８による磁気抵抗の増加を抑制できる。したがって、ヨーク部４７６に形成されたスリット部４７８が、実施の形態１で説明したヨーク部４７６を通過する磁束の流れの妨げとなることを、最小限に抑制することができる。
【００７５】
なお、実施の形態１〜５の説明においては、分割ステータコア１７５に形成されているスリット部１７８は、ＤＲ１方向に対してＤＲ２方向にスキューされている例について説明した。本発明の分割ステータコアは、電磁強制力をＤＲ２方向に分散させることができればどのような形状に形成されてもよい。たとえば、ＤＲ１方向に分割ステータコアを貫通しＤＲ２方向に沿って延びるスリット部が、分割ステータコアの内部で湾曲または屈曲するように形成され、分割ステータコアの上面および下面におけるスリット部の開口部がＤＲ２方向において同じ位置に開口していても構わない。
【００７６】
また、実施の形態１〜５の説明においては、スリット部１７８がＤＲ３方向に対し直交する断面内に穿設されている例について説明した。スリット部１７８は、ＤＲ３方向に延びるように形成されていてもよい。たとえば、実施の形態１で説明したスリット部１７８が、ステータティース１７１の側面１９３ａから側面１９３ｂに延びるにつれて根元部１７４から先端面１７３に延びるように、ＤＲ１方向、ＤＲ２方向およびＤＲ３方向のいずれに対しても傾斜するように穿設されていてもよい。またたとえば、実施の形態２で説明したスリット部２７８が、ＤＲ３方向における位置をずらして穿設された小スリット２７８ａ，２７８ｂ，２７８ｃにより形成されていてもよい。
【００７７】
また、実施の形態１〜５の説明においては、ステータコア１４１にインシュレータ１６０を介在させて直接コイル１８０を巻きつける集中巻きのＩＰＭモータを例にして説明したが、本発明のステータコアが用いられる回転電機のステータは、集中巻き構造に限られるものではない。つまり、分布巻き構造を有する回転電機のステータに本発明のステータコアを適用することも可能である。但し、集中巻きのＩＰＭモータの場合、一般的にトルクリプルが大きくなりやすい。そのため、本発明のステータコアを集中巻き構造を有する回転電機に適用すれば、トルクリプルが低減でき、騒音および振動の発生を抑制できる効果をより顕著に得ることができる。
【００７８】
また、実施の形態１〜５の説明においては、ステータコア１４１は複数の分割ステータコア１７５を有し、分割ステータコア１７５がリング１８１によって一体に組み付けられている構成について説明したが、この構成に限られない。ステータコア１４１を圧粉磁心によって一体成形して、ステータコア１４１がステータ１４０の周方向に分割されていない形状とすることも可能である。この場合、リング１８１を設ける必要はない。
【００７９】
また、実施の形態１〜５の説明においては、ハイブリッド車両に搭載され、車輪を駆動する駆動源およびエンジンなどの動力によって発電する発電機として機能する回転電機のステータに用いられるステータコアについて説明した。本発明のステータコアは、燃料電池車や電気自動車などに搭載され、車輪を駆動する駆動源として利用される回転電機のステータに用いることも可能である。
【００８０】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、ハイブリッド車両および電気自動車などの車両に搭載され、発電機や駆動源として使用される回転電機のステータに用いられるステータコアに、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００８２】
１０  回転電機、２０  ロータ、３０  回転シャフト、１４０  ステータ、１４１  ステータコア、１６０  インシュレータ、１７１，２７１，３７１，４７１  ステータティース、１７３，２７３，３７３，４７３  先端面、１７４  根元部、１７５，２７５，３７５，４７５  分割ステータコア、１７５ａ，４７５ａ  上面、１７５ｂ，４７５ｂ  下面、１７６，２７６，３７６，４７６  ヨーク部、１７７ａ，１７７ｂ  軸方向端面、１７８，２７８，３７８，４７８  スリット部、１７８ａ，１７８ｂ，４７８ａ，４７８ｂ  開口部、１７９  樹脂、１８０  コイル、１８１  リング、１９３，１９３ａ，１９３ｂ  側面、２７８ａ，２７８ｂ，２７８ｃ  小スリット、３７４  最長部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2010252453.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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