(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧を含む形状の第１ヨーク、前記第１ヨークの内周側から突出する第１ティース、前記第１ヨークの第１端部に設けられる凹部及び前記第１ヨークの第２端部に設けられる凸部を有する、少なくとも１つの第１コア部材と、
円弧を含む形状かつ両方の端部が直線状である第２ヨーク及び前記第２ヨークの内周側から突出する第２ティースを有する、少なくとも１つの第２コア部材と、が積層された分割コアを複数備え、
複数の前記分割コア同士の前記凹部と前記凸部とが組み合わされて環状構造体を形成し、前記環状構造体の径方向における前記凹部の寸法は、前記環状構造体の径方向における前記凸部の寸法よりも大きく、
前記凸部と前記凹部とは、前記環状構造体の周方向において接することを特徴とする回転電機用固定子コア。
【請求項２】
前記分割コアは、少なくとも１個の前記第１コア部材を少なくとも２個の前記第２コア部材で挟み込んだことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用固定子コア。
【請求項３】
前記環状構造体の内径の最大値をＭ、最小値をＮ、前記環状構造体の径方向における前記凹部の寸法をａ、前記環状構造体の径方向における前記凸部の寸法をｂとすると、ａ−ｂ＞Ｍ−Ｎであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機用固定子コア。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機用固定子コアと、
積層された前記第１ティースと前記第２ティースとに巻き回される巻線と、
前記回転電機用固定子コアを保持する筐体と、
前記回転電機用固定子コアの径方向内側に配置される回転子と、
を含むことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機用固定子コアを製造するにあたり、
円弧を含む形状の第１ヨーク、前記第１ヨークの内周側から突出する第１ティース、前記第１ヨークの第１端部に設けられる凹部及び前記第１ヨークの第２端部に設けられる凸部を有する、少なくとも１つの第１コア部材と、
円弧を含む形状かつ両方の端部が直線状である第２ヨーク及び前記第２ヨークの内周側から突出する第２ティースを有する、少なくとも１つの第２コア部材と、を積層して分割コアを形成する工程と、
円筒形状の治具の外側に、複数の前記分割コア同士の前記凹部と前記凸部とを組み合わせて配置することにより環状の回転電機用固定子コアを形成する工程と、
前記治具に取り付けられた前記回転電機用固定子コアを、筐体に取り付ける工程と、
を含むことを特徴とする回転電機の製造方法。
【請求項６】
前記回転電機用固定子コアは、焼嵌めによって前記筐体に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の分割されたコアを組み合わせた環状の回転電機用固定子コア、回転電機及び回転電機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な用途に用いられる回転電機において、環状の固定子コアは、固定子コアの円周に沿った方向で一体となった１枚の電磁鋼板を積層させて形成される丸コアと、固定子コアの円周に沿った方向で一体となった１枚の電磁鋼板を前述の方向に分割して積層させてコアを形成した後に、複数のコアを組み立てる分割コアとに分けられる。【０００３】
車両のパワーステアリング用、産業機械のサーボ用及びエレベータ用の回転電機は、コギングトルクが小さいこと及び負荷時のトルク脈動が小さいことが求められる。分割コアの固定子コアは、丸コアの固定子コアとは異なり、組み立ての際に真円度が決定される。固定子コアの内径の真円度が低下すると、磁束の不均一が発生し、コギングトルクが発生する。分割コアの固定子コアが用いられた回転電機のコギングトルクを抑制するためには、固定子コアの内径の真円度を向上させることが必要である。【０００４】
固定子コアの内径の真円度を向上させるためには、高精度な製造装置が必要とされる。特許文献１及び特許文献２には、固定子コアの内径の真円度を向上させ、コギングトルクを低減させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３１６７９号公報
【特許文献２】特開２００６−１８７１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に記載された発明は、分割コアの結合部に隙間を設けることで、分割コアを一体化して固定子コアを形成する際に、分割コアの隙間が分割コアの寸法誤差を吸収することによって固定子コアの内径の真円度を改善している。しかし、特許文献１及び特許文献２に記載された発明は、隙間によって磁気抵抗が増加し、固定子コアの磁気特性が低下する可能性がある。【０００７】
特許文献１に記載された発明は、磁気特性の低下の影響を抑制するために、隣接する分割コアの積層部材が軸方向に重なるラップ部を設け、このラップ部を磁束の通過経路とすることで、回転電機の特性に与えられる影響を抑制している。しかし、磁束が径方向に流れることで鉄損が発生するため、損失が増加しモータ特性が低下する可能性がある。【０００８】
本発明は、磁気特性の低下及びの損失を抑制しつつ、回転電機のコギングトルクを低減できる回転電機用固定子コア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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転電機用固定子コアは、円弧を含む形状の第１ヨーク、前記第１ヨークの内周側から突出する第１ティース、前記第１ヨークの第１端部に設けられる凹部及び前記第１ヨークの第２端部に設けられる凸部を有する、少なくとも１つの第１コア部材と、円弧を含む形状かつ両方の端部が直線状である第２ヨーク及び前記第２ヨークの内周側から突出する第２ティースを有する、少なくとも１つの第２コア部材と、が積層された分割コアを複数備え、複数の前記分割コア同士の前記凹部と前記凸部とが組み合わされて環状構造体を形成し、前記環状構造体の径方向における前記凹部の寸法は、前記環状構造体の径方向における前記凸部の寸法よりも大きく、前記凸部と前記凹部とは、前記環状構造体の周方向において接することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、磁気特性の低下及びの損失を抑制しつつ、回転電機のコギングトルクを低減できる回転電機用固定子コアを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る回転電機の斜視図
【図２】実施の形態に係る回転電機を回転軸と並行かつ回転軸を通る平面で切った状態を示す断面図
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図
【図４】実施の形態に係る固定子コアの平面図
【図５】実施の形態に係る第１コア部材の斜視図
【図６】実施の形態に係る第１コア部材の平面図
【図７】実施の形態に係る第２コア部材の斜視図
【図８】実施の形態に係る第２コア部材の平面図
【図９】実施の形態に係る分割コアの斜視図
【図１０】実施の形態に係る分割コアの斜視図
【図１１】実施の形態に係る分割コアを組み合わせた部分の拡大図
【図１２】実施の形態に係る分割コアを組み合わせた部分の拡大図
【図１３】実施の形態に係る分割コアを組み合わせた部分の拡大図
【図１４】実施の形態に係る回転電機の製造方法のフローチャート
【図１５】実施の形態に係る回転電機の製造方法を示す図
【図１６】実施の形態に係る回転電機の製造方法を示す図
【図１７】実施の形態に係る回転電機の製造方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態に係る回転電機用固定子コア、回転電機及び回転電機用固定子コアの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。以下に示される実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態．
実施の形態において、回転電機は永久磁石モータが例示される。実施の形態において、回転電機は分割された固定子を備えていればよく、永久磁石モータに限定されず、ＳＲＭ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  Ｍｏｔｏｒ）であってもよい。また、回転電機はモータ、すなわち動力を発生させる装置に限定されるものではなく、電力を発生する発電機であってもよい。
【００１４】
図１は、実施の形態に係る回転電機の斜視図である。図２は、実施の形態に係る回転電機を回転軸と平行かつ回転軸を通る平面で切った状態を示す断面図である。図１に示されるように、回転電機１は、筐体２と、シャフト３とを備えている。図２に示されるように、筐体２は、シャフト３を支持する一対の軸受４Ｔ，４Ｂと、固定子６と、シャフト３が取り付けられた回転子コア５及び回転子コア５に取り付けられた永久磁石７を有する回転子１０とを収納する。シャフト３には、回転子コア５が取り付けられている。シャフト３及び回転子１０は、回転中心軸Ｚｒの周りを回転する。
【００１５】
筐体２は、筒状の側部２Ｓと、側部２Ｓの一端に取り付けられる第１フランジ２Ｔと、側部２Ｓの他端に取り付けられる第２フランジ２Ｂとを有する。側部２Ｓは、図２に示されるように、シャフト３及び回転子１０の回転中心軸Ｚｒと平行な方向に貫通する貫通孔２ＳＨを有する。実施の形態において、側部２Ｓは、四角柱の４個の角部を、回転中心軸Ｚｒに向かって凸となる曲面とした形状であるが、側部２Ｓの形状はこのような形状に限定されない。
【００１６】
側部２Ｓは、内面２ＳＩに固定子６が取り付けられる。側部２Ｓの内面２ＳＩは、回転中心軸Ｚｒと直交する平面で切った時の断面が円形である。固定子６は、側部２Ｓの貫通孔２ＳＨに配置される。回転子１０は、固定子６の内側に配置される。側部２Ｓの貫通孔２ＳＨは、側部２Ｓの一方の端部に取り付けられた第１フランジ２Ｔと他方の端部に取り付けられた第２フランジ２Ｂとによって閉じられる。固定子６及び回転子１０は、側部２Ｓと、第１フランジ２Ｔと、第２フランジ２Ｂとで囲まれる空間、すなわち貫通孔２ＳＨ内に収納される。
【００１７】
第１フランジ２Ｔは、回転子コア５が取り付けられたシャフト３が貫通する孔２ＴＨを有している。第１フランジ２Ｔの孔２ＴＨには、軸受４Ｔが取り付けられている。第２フランジ２Ｂには、軸受４Ｂが取り付けられている。前述したように、シャフト３の一端部と他端部とは一対の軸受４Ｔ，４Ｂによって支持されているので、シャフト３及び回転子１０は、一対の軸受４Ｔ，４Ｂを介して第１フランジ２Ｔと第２フランジ２Ｂとによって支持される。一対の軸受４Ｔ，４Ｂは、玉軸受が例示されるがこれには限定されない。
【００１８】
図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。図３は、回転電機１を回転中心軸Ｚｒと直交する平面で切った断面を、図２の矢印Ａ方向から見た状態を示している。固定子６は、回転電機用固定子コアである固定子コア８と、固定子コア８のティースに巻き回される巻線９とを備える。固定子コア８は、複数の分割コア８Ｓを組み合わせて形成された環状構造体である。実施の形態において、固定子コア８は、１２個の分割コア８Ｓから形成されるが、固定子コア８を形成する分割コア８Ｓの数は限定されるものではない。
【００１９】
回転子１０は、環状構造体である固定子コア８の径方向内側に配置される。径方向は、図３の矢印ＲＤで示される方向であり、回転子１０の回転中心軸Ｚｒと直交する方向である。回転子１０の回転子コア５は、円柱形状の構造体である。回転子コア５は、磁性体である電磁鋼板の円板を複数積層させて形成される。回転子コア５の外周面５Ｐに、複数の永久磁石７が取り付けられている。複数の永久磁石７は、回転子コア５の円周に沿った方向ＣＲＤに沿って、Ｎ極とＳ極とが交互に配置される。実施の形態において、回転子１０は、１０個の永久磁石７を備えるが、回転子１０が備える永久磁石７の数は限定されるものではない。
【００２０】
永久磁石７は、接着によって回転子コア５に取り付けられているが、永久磁石７を回転子コア５に取り付ける方法はこれに限定されない。実施の形態において、永久磁石７は、回転子コア５の外周面５Ｐに取り付けられているが、回転子コア５に回転中心軸Ｚｒ方向に貫通する孔を設け、この孔に取り付けられてもよい。
【００２１】
回転子コア５と固定子コア８の内周部８Ｉとの間には、隙間ＳＡが設けられている。隙間ＳＡには永久磁石７の磁束が生じている。永久磁石７による磁束と巻線９による磁束との作用によって発生するトルクにより、回転子１０が回転する。次に、固定子コア８について、より詳細に説明する。
【００２２】
図４は、実施の形態に係る固定子コアの平面図である。図５は、実施の形態に係る第１コア部材の斜視図である。図６は、実施の形態に係る第１コア部材の平面図である。図７は、実施の形態に係る第２コア部材の斜視図である。図８は、実施の形態に係る第２コア部材の平面図である。図９及び図１０は、実施の形態に係る分割コアの斜視図である。図１１は、実施の形態に係る分割コアを組み合わせた部分の拡大図である。図５から図８の符号ＩＮで示される矢印は、固定子コア８の中心、すなわち回転中心軸Ｚｒ側を示す。
【００２３】
図４に示されるように、環状構造体である固定子コア８を形成する複数の分割コア８Ｓは、ヨーク８ＳＹと、ティース８ＳＴと、切欠き８ＳＳと、凹部８Ｕと、凸部８Ｔと、を備える。ヨーク８ＳＹは、回転中心軸Ｚｒの方向から見た形状が円弧形状である。ティース８ＳＴは、円弧を含む形状であるヨーク８ＳＹの内周部８ＳＹＩ側から回転中心軸Ｚｒに向かって突出する。切欠き８ＳＳは、円弧を含む形状であるヨーク８ＳＹの外周部８ＳＹＥに設けられている。凹部８Ｕは、ヨーク８ＳＹの一端部に設けられている。凸部８Ｔは、ヨーク８ＳＹの他端部に設けられている。
【００２４】
ヨーク８ＳＹの円弧の外周部８ＳＹＥは円弧状になっている。外周部８ＳＹＥの曲率半径の大きさは、図３に示される側部２Ｓの内面２ＳＩの半径の大きさよりもわずかに大きくなっている。すなわち、固定子コア８の外周部８ＳＹＥの直径Ｄｅは、図３に示される側部２Ｓの内面２ＳＩの直径Ｄｆｉの大きさよりもわずかに大きくなっている。このような構造により、焼嵌めにより固定子コア８が筐体２の側部２Ｓに取り付けられる。
【００２５】
固定子コア８の内径Ｄｉは、回転中心軸Ｚｒを通り、かつ両端点が固定子コア８の内周部８Ｉの表面上にある線分の長さである。分割コア８Ｓの組立精度により、固定子コア８の円周に沿った方向Ｃにおける位置によって、固定子コア８の内径Ｄｉの大きさが異なることがある。固定子コア８の円周に沿った方向Ｃにおける位置による固定子コア８の内径Ｄｉの大きさのばらつきが小さいほど、内径Ｄｉの真円度は高くなる。
【００２６】
切欠き８ＳＳは、固定子コア８が筐体２の側部２Ｓに取り付けられる際に、図２及び図３に示される側部２Ｓの内面２ＳＩに設けられた突起部と係り合って、固定子コア８の位置決め及び円周に沿った方向のずれを低減する。実施の形態において、分割コア８Ｓは切欠き８ＳＳを備えているが、切欠き８ＳＳは分割コア８Ｓに必須ではない。
【００２７】
ティース８ＳＴがヨーク８ＳＹの円弧の内周部８ＳＹＩ側から回転中心軸Ｚｒに向かって突出しているので、分割コア８Ｓは、回転中心軸Ｚｒの方向から見た形状がＴ字形状となっている。分割コア８Ｓは、円弧形状のヨーク８ＳＹの端部同士が組み合わされて、環状構造体の固定子コア８を形成する。複数の分割コア８Ｓが組み合わされる場合、ヨーク８ＳＹの一端部に設けられた凹部８Ｕと、隣接するヨーク８ＳＹの他端部に設けられた凸部８Ｔとが組み合わされる。隣接する分割コア８Ｓ，８Ｓの間で、凹部８Ｕと凸部８Ｔとが組み合わされるので、固定子コア８は、回転中心軸Ｚｒと直交する方向、すなわち径方向及び回転中心軸Ｚｒ方向の分割コア８Ｓのずれが抑制される。
【００２８】
実施の形態において、固定子コア８は、１２個のティース８ＳＴを有する。隣接するティース８ＳＴ，８ＳＴの間は、スロット８ＳＬである。したがって、実施の形態において、固定子コア８は、１２個のスロット８ＳＬを有する。固定子コア８は、分割コア８Ｓのティース８ＳＴに、図３に示される巻線９が巻き回される。ティース８ＳＴ及びスロット８ＳＬの数は１２個に限定されるものではなく、回転電機１の仕様に応じて適宜変更される。
【００２９】
固定子コア８が備える分割コア８Ｓは、図５及び図６に示される、円弧を含む形状の第１ヨーク２１、第１ヨーク２１の内周部２１Ｉ側から突出する第１ティース２２、第１ヨーク２１の第１端部２１Ｔａに設けられる凹部２３及び第１ヨーク２１の第２端部２１Ｔｂに設けられる凸部２４を有する、少なくとも１つの第１コア部材２０と、図７及び図８に示される、円弧を含む形状かつ両方の端部３１Ｔａ，３１Ｔｂが直線状である第２ヨーク３１及び第２ヨーク３１の内周部３１Ｉ側から突出する第２ティース３２を有する、少なくとも１つの第２コア部材３０と、が積層される。以下において、第２ヨーク３１の端部３１Ｔａを適宜第１端部３１Ｔａと称し、端部３１Ｔｂを適宜第２端部３１Ｔｂと称する。
【００３０】
第１コア部材２０及び第２コア部材３０は、いずれも磁性体である電磁鋼板で製造された板状の部材である。板状の部材である第１コア部材２０及び第２コア部材３０の厚み方向と直交する面を表面２０Ｐ及び表面３０Ｐとする。第１コア部材２０は、第１ティース２２が第１ヨーク２１の円弧の内周部２１Ｉ側から回転中心軸Ｚｒに向かって突出しているので、第１コア部材２０は、表面２０Ｐと直交する方向から見た形状がＴ字形状となっている。同様に、第２コア部材３０は、第２ティース３２が第２ヨーク３１の円弧の内周部３１Ｉ側から回転中心軸Ｚｒに向かって突出しているので、第２コア部材３０は、表面３０Ｐと直交する方向から見た形状がＴ字形状となっている。
【００３１】
第１コア部材２０は、第１ヨーク２１の第１端部２１Ｔａに凹部２３が設けられ、第１ヨーク２１の第２端部２１Ｔｂに凸部２４が設けられる。第２コア部材３０の、第２ヨーク３１の第１端部３１Ｔａ及び第２端部３１Ｔｂには、凹部２３及び凸部２４が設けられていない。このため、表面３０Ｐと直交する方向から第２コア部材３０を見た場合、第２ヨーク３１の第１端部３１Ｔａ及び第２端部３１Ｔｂは、いずれも直線状になっている。
【００３２】
第１コア部材２０と第２コア部材３０とが積層されると、表面２０Ｐ同士又は表面２０Ｐと表面３０Ｐとが接する。第１コア部材２０と第２コア部材３０とが積層されると、図９及び図１０に示される分割コア８Ｓが形成される。第１コア部材２０の第１ヨーク２１と第２コア部材３０の第２ヨーク３１とが積層された部分が分割コア８Ｓのヨーク８ＳＹになる。また、第１コア部材２０の第１ティース２２と第２コア部材３０の第２ティース３２とが積層された部分が分割コア８Ｓのティース８ＳＴになる。前述したように、図３に示される巻線９は、分割コア８Ｓのティース８ＳＴに巻き回される。したがって、第１コア部材２０の第１ティース２２と第２コア部材３０の第２ティース３２とに巻き回される。
【００３３】
分割コア８Ｓは、少なくとも１個の第１コア部材２０と少なくとも１個の第２コア部材３０とを積層し、第１コア部材２０及び第２コア部材３０の積層体をかしめて締結することにより製造される。この他にも、分割コア８Ｓは、第１コア部材２０及び第２コア部材３０の積層体がリベットで締結されたり、ねじで締結されたり、溶接によって接合されたり、接着によって接合されたりすることによって製造される。なお、回転子コア５も分割コア８Ｓと同様にして製造される。
【００３４】
実施の形態においては、図９及び図１０に示されるように、複数の第２コア部材３０、複数の第１コア部材２０、複数の第２コア部材３０の順に積層されて分割コア８Ｓが形成される。すなわち、分割コア８Ｓは、複数積層された第１コア部材２０の群を、複数積層された第２コア部材３０の２つの群で挟み込んで形成される。分割コア８Ｓは、このような構造に限定されず、少なくとも１個の第１コア部材２０を、少なくとも２個の第２コア部材３０で挟み込むことにより形成されていればよい。第１コア部材２０及び第２コア部材３０が積層される方向は、回転電機１の回転中心軸Ｚｒと平行な方向である。以下において、第１コア部材２０及び第２コア部材３０が積層される方向を、適宜積層方向と称する。
【００３５】
分割コア８Ｓは、少なくとも１個の第１コア部材２０を、少なくとも２個の第２コア部材３０で挟み込む構造になっている。このため、分割コア８Ｓの凹部２３及び凸部２４は、第１コア部材２０及び第２コア部材３０が積層される方向の両端に配置される第２コア部材３０，３０の間に形成される。すなわち、分割コア８Ｓの凹部２３及び凸部２４は、積層方向の両側に第２コア部材３０が設けられるので、複数の分割コア８Ｓが組み合わされて凹部２３に凸部２４が嵌め込まれると、積層方向への分割コア８Ｓの動きが抑制される。
【００３６】
分割コア８Ｓの凹部８Ｕと凸部８Ｔとは、積層方向において、同一の位置に設けられることが好ましい。このようにすることで、回転中心軸Ｚｒと平行な方向における固定子コア８の両端部のずれを抑制することができる。実施の形態において、凹部８Ｕと凸部８Ｔとは、積層方向の中央部に設けられているが、積層方向において同一の位置であれば、積層方向の中央部に設けられていなくてもよい。一例として、凹部８Ｕと凸部８Ｔとは、積層方向における分割コア８Ｓの一方の端部に設けられていてもよい。
【００３７】
固定子コア８は、複数の分割コア８Ｓ同士の凹部８Ｕと凸部８Ｔとが組み合わされて形成された環状構造体である。図１１に示されるように、固定子コア８の径方向ＲＤにおける第１コア部材２０の凹部２３の寸法ａは、固定子コア８の径方向ＲＤにおける凸部２４の寸法ｂよりも大きい。このような構造により、複数の分割コア８Ｓを組み合わせて固定子コア８を形成すると、固定子コア８の径方向ＲＤへの分割コア８Ｓの動きが許容される。
【００３８】
固定子コア８の内径Ｄｉの最大値をＭ、最小値をＮとすると、ａ−ｂ＞Ｍ−Ｎとすることが好ましい。このようにすれば、固定子コア８の内径Ｄｉの大きさのばらつきは、分割コア８Ｓの凹部２３及び凸部２４によって、より確実に吸収される。
【００３９】
固定子コア８の円周に沿った方向Ｃにおける、第１コア部材２０の凹部２３の寸法Ｔｕは、固定子コア８の円周に沿った方向Ｃにおける凸部２４の寸法Ｔｔと等しい。このような構造により、複数の分割コア８Ｓを組み合わせると、隣接する分割コア８Ｓ，８Ｓ間において、凸部２４が凹部２３の底２３Ｂに接触する。結果として、複数の分割コア８Ｓを組み合わせた場合に隣接する分割コア８Ｓ，８Ｓの第１端部２１Ｔａ，３１Ｔａと第２端部２１Ｔｂ，３１Ｔｂとが接触して磁気抵抗が低下するので、固定子コア８の磁気特性が向上する。
【００４０】
図１２及び図１３は、実施の形態に係る分割コアを組み合わせた部分の拡大図である。図１２は、第１コア部材２０同士を組み合わせた状態を示し、図１３は、第２コア部材３０同士を組み合わせた状態を示している。図１２及び図１３の矢印ＭＦは、磁束の流れを示している。固定子コア８の内径Ｄｉの真円度が低下すると、図３に示される隙間ＳＡの磁束密度分布が不均一となるので、回転電機１が電動機として機能する場合にはコギングトルクが発生する。
【００４１】
第１コア部材２０及び第２コア部材３０を積層させることによって形成された分割コア８Ｓの凹部２３と凸部２４とを結合すると、図１２に示されるように、分割コア８Ｓの断面内の径方向ＲＤに隙間ＳＲが生じる。固定子コア８が形成される場合、円柱形状の治具の外周部に複数の分割コア８Ｓが設置されて、複数の分割コア８Ｓを環状、より具体的には円環状に組み合わせられる。すると、隙間ＳＲにより、隣接する分割コア８Ｓ同士には径方向ＲＤの遊びが生じる。このため、円柱形状の治具の外周部に複数の分割コア８Ｓを設置すると、固定子コア８の内径Ｄｉが治具の外周部の形状にならうように、分割コア８Ｓが径方向にずれる。その結果、固定子コア８の内径Ｄｉの真円度が向上するので、回転電機１のコギングトルクの発生を抑制できるとともに、回転電機１のコギングトルクを低減できる。
【００４２】
図１３に示されるように、第２コア部材３０は、図１２に示される第１コア部材２０が有する凹部２３及び凸部２４を有さない。このため、第２コア部材３０同士は、直線状の第１端部３１Ｔａと同じく直線状の第２端部３１Ｔｂとが接触する。その結果、第２コア部材３０同士が組み合わされる部分の磁気抵抗が低下し、固定子コア８の磁気特性が向上する。
【００４３】
固定子コア８において、磁束の回転中心軸Ｚｒ方向及び径方向ＲＤの磁束の流れは、凹部２３と凸部２４との間のみに発生する。第１コア部材２０の凹部２３及び凸部２４、すなわち分割コア８Ｓの凹部８Ｕ及び凸部８Ｔは、隣接する分割コア８Ｓの結合部分の一部分である。このため、固定子コア８は、回転中心軸Ｚｒ方向及び径方向ＲＤにおける磁束の流れを抑制できるため、鉄損の発生を抑制できる。このため、固定子コア８を備えた電動機１は、エネルギー消費を抑制できる。次に、固定子コアの製造方法を含む回転電機の製造方法を説明する。
【００４４】
図１４は、実施の形態に係る回転電機の製造方法のフローチャートである。図１５から図１７は、実施の形態に係る回転電機の製造方法を示す図である。ステップＳ１０１において、図１５に示されるように、複数の第１コア部材２０と第２コア部材３０とが積層される。この工程により分割コア８Ｓが形成される。
【００４５】
次に、ステップＳ１０２に進み、図１６に示されるように、分割コア８Ｓが治具４０に取り付けられる。具体的には、円柱形状の治具４０の外周部４１に、複数の分割コア８Ｓの内周部８Ｉが環状に設置される。複数の分割コア８Ｓの内周部８Ｉが治具４０に取り付けられると、分割コア８Ｓの内周部８Ｉが治具４０の外周部４１の形状にならうので、分割コア８Ｓは径方向にずれる。隣接する分割コア８Ｓ，８Ｓ同士の凹部２３と凸部２４との間には、図１２に示されるように径方向ＲＤに隙間ＳＲが生じているので、分割コア８Ｓ，８Ｓ同士の結合部も、治具４０の外周部４１の形状にならうように径方向ＲＤにずれる。この工程により、ステップＳ１０３において、固定子コア８が形成される。
【００４６】
固定子コア８は、複数の分割コア８Ｓを組み合わせて形成され、ネジ留め又はリベット留めの必要はないので、分解が容易である。また、分解が容易なので、電動機１を廃棄したときに固定子コア８を回収することも容易であり、さらに固定子コア８は複数の分割コア８Ｓに分解されるので、固定子コア８を分解した後の回収及び運搬も容易になる。
【００４７】
実施の形態において、図４に示される分割コア８Ｓのティース８ＳＴに図３に示される巻線９が巻き回されてから、複数の分割コア８Ｓが組み合わされて固定子コア８が形成される。巻線９は、固定子コア８が形成されてからティース８ＳＴに巻き回されてもよいし、固定子コア８が筐体２の側部２Ｓに取り付けられてからティース８ＳＴに巻き回されてもよい。
【００４８】
ステップＳ１０４において、図１７に示されるように、固定子コア８が筐体２、より具体的には筐体２の側部２Ｓに取り付けられる。実施の形態において、治具４０に取り付けられた固定子コア８は、焼嵌めによって筐体２の側部２Ｓに取り付けられる。固定子コア８が焼嵌めによって筐体２の側部２Ｓに取り付けられるので、樹脂の部材を削減できるともに、回転電機１の製造のための設備投資も抑制することができる。その結果、製造設備及び製造工程自体の環境負荷を低減できるという効果が得られる。
【００４９】
ステップＳ１０４においては、側部２Ｓの貫通孔２ＳＨの内径が、治具４０に取り付けられた固定子コア８の外径よりも大きくなるまで側部２Ｓが加熱される。次に、治具４０に取り付けられた固定子コア８が側部２Ｓの貫通孔２ＳＨに配置される。その後、側部２Ｓの温度が低下すると、側部２Ｓの収縮により貫通孔２ＳＨの内径が小さくなるので、固定子コア８が側部２Ｓに固定される。
【００５０】
固定子コア８が側部２Ｓに固定されたら、固定子コア８から治具４０が取り外される。固定子コア８が側部２Ｓに固定されることにより、固定子コア８の内径Ｄｉの真円度が確保される。実施の形態のように、固定子コア８が側部２Ｓに固定された後に治具４０が固定子コア８から取り外されるので、側部２Ｓに固定された固定子コア８の内径Ｄｉの真円度が確保される。
【００５１】
固定子コア８が側部２Ｓに固定された後に、複数の巻線９が結線される。次に、ステップＳ１０５において、図１から図３に示される回転子１０が筐体２の側部２Ｓに組み付けられる。その後、図１及び図２に示される第１フランジ２Ｔ及び第２フランジ２Ｂが側部２Ｓに取り付けられたり、巻線９とで制御装置とを接続するための端子が取り付けられたりして、回転電機１が完成する。
【００５２】
実施の形態において、第１コア部材２０は、分割コア８Ｓの位置決め及びずれ抑制に必要な最小限の数とすることが好ましく、１個であってもよい。このようにすることで、図１２に示される隙間ＳＲ及び図１１に示される凸部２４と凹部２３の底２３Ｂとの間の隙間を最小限にすることができる。その結果、固定子コア８の鉄損の増加を抑制し、かつ磁気抵抗をより低下させて磁気特性をより向上させるこができる。
【００５３】
実施の形態において、１個の第１コア部材２０及び１個の第２コア部材３０は、いずれも１個の第１ティース２２及び１個の第２ティース３２を備えているが、これには限定されない。１個の第１コア部材２０及び１個の第２コア部材３０は、複数の分割コア８Ｓによって固定子コア８が形成されるという条件を満たす限り、いずれも２個以上の第１ティース２２及び２個以上の第２ティース３２を備えていてもよい。このようにすれば、分割コア８Ｓの数を少なくすることができるので、固定子コア８の製造が容易になる。
【００５４】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  回転電機、２  筐体、２Ｓ  側部、２ＳＩ  内面、２ＴＨ  孔、３  シャフト、５  回転子コア、６  固定子、７  永久磁石、８  固定子コア、８Ｉ  内周部、８Ｓ  分割コア、８ＳＬ  スロット、８ＳＴ  ティース、８ＳＹ  ヨーク、８ＳＹＥ  外周部、８ＳＹＩ  内周部、８Ｔ，２４  凸部、８Ｕ，２３  凹部、９  巻線、１０  回転子、２０  第１コア部材、２１  第１ヨーク、２１Ｔａ，３１Ｔａ  第１端部、２１Ｔｂ，３１Ｔｂ  第２端部、２２  第１ティース、３０  第２コア部材、３１  第２ヨーク、３２  第２ティース、４０  治具、４１  外周部、ＳＲ  隙間、Ｚｒ  回転中心軸。
【要約】
回転電機用固定子コア（８）は、円弧形状の第１ヨーク（２１）、前記第１ヨーク（２１）の円弧の内周側から突出する第１ティース（２２）、前記第１ヨーク（２１）の第１端部（２１Ｔａ）に設けられる凹部（２３）及び前記第１ヨーク（２１）の第２端部（２１Ｔｂ）に設けられる凸部（２４）を有する、少なくとも１つの第１コア部材（２０）と、円弧形状かつ両方の端部（３１Ｔａ，３１Ｔｂ）が直線状である第２ヨーク（３１）及び前記第２ヨーク（３１）の円弧の内周側から突出する第２ティース（３２）を有する、少なくとも１つの第２コア部材（３０）と、が積層された分割コア（８Ｓ）を複数備え、複数の前記分割コア（８Ｓ）同士の前記凹部（２３）と前記凸部（２４）とが組み合わされて環状構造体を形成し、前記環状構造体の径方向における前記凹部（２３）の寸法は、前記環状構造体の径方向における前記凸部（２４）の寸法よりも大きい。【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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