(57)【要約】【課題】かしめ部によるモータのトルクの減少を抑制することが可能なステータコアを提供する。【解決手段】このステータコア１００は、複数の電磁鋼板１が積層されたモータ２００用のステータコア１００であって、環状のバックヨーク２と、環状のバックヨーク２からモータ２００のロータ２０１に向かって径方向に延びる複数のティース３と、複数の電磁鋼板１同士を固定するためのかしめ部５と、を備え、かしめ部５は、ティース３のステータコア１００の周方向の中央でかつティース３の根元近傍に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電磁鋼板が積層された回転電機用のステータコアであって、
環状のバックヨークと、
前記環状のバックヨークから前記回転電機のロータに向かって径方向に延びる複数のティースと、
前記複数の電磁鋼板同士を固定するためのかしめ部と、を備え、
前記かしめ部は、前記ティースの前記ステータコアの周方向の中央でかつ前記ティースの根元近傍に配置されている、ステータコア。
【請求項２】
前記かしめ部は、前記ステータコアの径方向に沿って延びるように設けられている、請求項１に記載のステータコア。
【請求項３】
前記かしめ部は、前記ステータコアの径方向に沿って延びる長方形形状を有する、請求項２に記載のステータコア。
【請求項４】
前記かしめ部は、前記ティースおよび前記バックヨークの両方に跨るように配置されている、請求項２または３に記載のステータコア。
【請求項５】
前記かしめ部の前記ロータ側とは反対側の端部と前記ティースの根元との間の長さは、前記かしめ部の前記ロータ側の端部と前記ティースの根元との間の長さよりも小さい、請求項４に記載のステータコア。
【請求項６】
前記ステータコアの周方向において、前記かしめ部の幅の最大値は、前記ティースの幅の１／４以下である、請求項２〜５のいずれか１項に記載のステータコア。
【請求項７】
前記かしめ部の前記ロータ側とは反対側の端部は、径方向における前記バックヨークの中心よりも、前記ロータ側に配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のステータコア。
【請求項８】
前記ステータコアの径方向における前記バックヨークの幅は、前記ステータコアの周方向における前記ティースの幅よりも小さい、請求項１〜７のいずれか１項に記載のステータコア。
【請求項９】
前記かしめ部は複数設けられており、複数の前記かしめ部は、等角度間隔で前記ティースの根元近傍に配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のステータコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、かしめ部を備えるステータコアが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の積層鉄心（ステータコア）は、複数の鉄心片（電磁鋼板）が積層されるように構成されている。上記積層鉄心は、円環形状のバックヨーク部を備える。また、上記積層鉄心は、積層方向にかしめられたかしめ部を備える。かしめ部は、積層鉄心の径方向おいて、バックヨーク部の中央近傍に設けられている。バックヨーク部の中央近傍は、比較的磁束の密度（磁束が通過する量）が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３５５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の積層鉄心（ステータコア）では、比較的磁束の密度（磁束が通過する量）が大きいバックヨーク部の中央近傍にかしめ部が設けられているため、通過が阻害される磁束の割合が増加するという不都合がある。このため、モータのトルクが減少するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、かしめ部によるモータのトルクの減少を抑制することが可能なステータコアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一の局面によるステータコアは、複数の電磁鋼板が積層された回転電機用のステータコアであって、環状のバックヨークと、環状のバックヨークから回転電機のロータに向かって径方向に延びる複数のティースと、複数の電磁鋼板同士を固定するためのかしめ部と、を備え、かしめ部は、ティースのステータコアの周方向の中央でかつティースの根元近傍に配置されている。
【０００８】
ここで、一般的に、磁束は、ティースのステータコアの周方向の中央でかつティースの根元近傍において両側（径方向から見て左右方向）に分岐し、ティース側からバックヨーク側に流れる。この点に着目して、この発明の一の局面によるステータコアでは、上記のように、かしめ部を、ティースのステータコアの周方向の中央でかつティースの根元近傍に配置することによって、かしめ部が磁束の分岐する箇所の近傍（磁束が分岐して磁束が通過しないかまたは通過量が少ない部分）に配置されるので、かしめ部により磁束の通過が阻害されるのを抑制することができる。その結果、かしめ部によるモータのトルクの減少を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上記のように、かしめ部によるモータのトルクの減少を抑制することが可能なステータコアを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態によるステータコアの平面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるステータコアの拡大平面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるステータコアの磁束の流れを説明するための平面図である。
【図４】図３の３００−３００線に沿った断面図である。
【図５】比較例によるステータコアの拡大平面図である。
【図６】本発明の一実施形態の変形例によるステータコアの拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
［本実施形態］
図１〜図６を参照して、本実施形態によるステータコア１００の構造について説明する。なお、本願明細書では、「回転軸方向」は、ステータコア１００の回転軸方向（Ｚ方向）を意味する。また、「周方向」とは、ステータコア１００として完成した状態のステータコア１００の周方向（Ｘ１方向またはＸ２方向、図１参照）を意味する。また、「径方向内側」とは、ステータコア１００として完成した状態のステータコア１００の中心Ｏ（図１参照）に向かう方向（Ｙ１方向、図１参照）を意味する。また、「径方向外側」とは、ステータコア１００として完成した状態のステータコア１００の外に向かう方向（Ｙ２方向、図１参照）を意味する。
【００１３】
図１に示すように、ステータコア１００は、モータ２００に設けられている。また、ステータコア１００では、複数の電磁鋼板１が回転軸方向に積層（図４参照）されている。また、モータ２００には、ステータコア１００の径方向内側に、ロータ２０１が配置されている。なお、ロータ２０１の回転中心は、ステータコア１００の中心Ｏと同一である。なお、モータ２００は、特許請求の範囲の「回転電機」の一例である。
【００１４】
また、ステータコア１００には、ステータコア１００を、ボルトなどにより、図示しない筐体等に取り付けるための取付穴部１０１が設けられている。取付穴部１０１は、複数（本実施形態では、４個）設けられている。複数の取付穴部１０１は、等角度間隔（本実施形態では、９０度間隔）で設けられている。
【００１５】
ステータコア１００は、環状のバックヨーク２を備える。また、ステータコア１００は、環状のバックヨーク２から径方向内側に延びる複数（本実施形態では、２４本）のティース３を備える。
【００１６】
ここで、本実施形態では、図２に示すように、ステータコア１００の径方向におけるバックヨーク２の幅Ｗ１は、ステータコア１００の周方向におけるティース３の幅Ｗ２よりも小さい。具体的には、バックヨーク２の幅Ｗ１の最大値は、ティース３の幅Ｗ２よりも小さい。なお、バックヨーク２の幅Ｗ１は、隣接する２つのティース３の略中央（後述するスロット４の周方向の略中央）において、最も小さくなる。また、ティース３の幅Ｗ２は、径方向において、略一定である。なお、図２では、モータ２００およびロータ２０１は、簡略化のため、図示を省略している。
【００１７】
また、図１および図２に示すように、ステータコア１００では、隣接する２つのティース３の間に、スロット４が設けられている。スロット４には、径方向外側に内端面４ａが設けられている。内端面４ａは、スロット４の周方向の略中央において、径方向外側に窪むように形成されている。
【００１８】
また、ステータコア１００は、複数の電磁鋼板１を固定するためのかしめ部５を備える。
【００１９】
ここで、本実施形態では、かしめ部５は、ティース３の周方向の中央でかつティース３の根元近傍に配置されている。ここで、ティース３の根元近傍とは、スロット４のうち、隣り合うスロット４の径方向外側の内端面４ａとティース３との接続点Ａ（図２参照）同士（共通のティース３に含まれる接続点Ａ同士）を結んだ線分α（図２参照）の近傍を意味する。
【００２０】
また、本実施形態では、図１に示すように、かしめ部５は複数設けられている。複数のかしめ部５は、等角度間隔でティース３の根元近傍に配置されている。具体的には、かしめ部５は、４５度間隔で８つ設けられている。
【００２１】
また、本実施形態では、図２に示すように、回転軸方向から見て、かしめ部５は、ステータコア１００の径方向に沿って延びるように設けられている。具体的には、かしめ部５は、回転軸方向から見て、ステータコア１００の径方向に沿って延びる長方形形状を有する。詳細には、長方形形状のかしめ部５の短辺の幅は、Ｗ３である。また、かしめ部５の長辺の幅は、Ｗ３よりも大きいＷ４である。
【００２２】
また、本実施形態では、ステータコア１００の周方向において、かしめ部５の幅Ｗ３の最大値は、ティース３の幅Ｗ２の１／４以下である。具体的には、かしめ部５の幅Ｗ３の最大値は、ステータコア１００の周方向におけるティース３の幅Ｗ２の約１／６である。なお、本実施形態では、かしめ部５の幅Ｗ３は、径方向において、略一定である。
【００２３】
また、本実施形態では、かしめ部５は、ティース３およびバックヨーク２の両方に跨るように配置されている。すなわち、回転軸方向から見て、かしめ部５は線分αを横切るように配置されている。
【００２４】
また、本実施形態では、かしめ部５の径方向外側の端部５ａとティース３の根元との間の長さＬ１は、かしめ部５の径方向内側の端部５ｂとティース３の根元との間の長さＬ２よりも小さい。つまり、かしめ部５の径方向内側の端部５ｂと線分αとの間の長さＬ２は、かしめ部５の径方向外側の端部５ａと線分αとの間の長さＬ１よりも大きい。なお、端部５ａおよび端部５ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「ロータ側とは反対側の端部」および「ロータ側の端部」の一例である。
【００２５】
また、本実施形態では、かしめ部５の径方向外側の端部５ａは、径方向におけるバックヨーク２の中心Ｘよりも、径方向内側に配置されている。すなわち、かしめ部５の径方向外側の端部５ａと、ステータコア１００の外周縁との間の長さＬ３は、かしめ部５の径方向外側の端部５ａと線分αとの間の長さＬ１よりも大きい。
【００２６】
図３に示すように、ティース３から流れる磁束は、ティース３の周方向の中央でかつティース３の根元近傍において、Ｘ１方向側およびＸ２方向側に分岐する。また、かしめ部５の径方向内側の端部５ｂは、磁束の分岐する箇所よりもＹ２方向側に配置されている。すなわち、磁束は、かしめ部５を避けるように、ティース３側からバックヨーク２側に流れる。なお、図３では、磁束の流れを点線で表している。また、図３では、モータ２００およびロータ２０１は、簡略化のため、図示を省略している。
【００２７】
図４に示すように、電磁鋼板１には、かしめ凸部１ａが設けられている。かしめ凸部１ａの面（裏面）は、上方（Ｚ１方向側）に突出するように形成されている。また、かしめ凸部１ａの下方側（Ｚ２方向側）は、凹形状に形成されている。このかしめ凸部１ａの凹形状の部分に、かしめ凸部１ａの凸形状の部分が圧入（嵌合）される。なお、最上段の電磁鋼板１には、かしめ凸部１ａは設けられておらず、下段の電磁鋼板１のかしめ凸部１ａを通すためのかしめ孔部１ｂが設けられている。すなわち、かしめ部５は、複数のかしめ凸部１ａおよびかしめ孔部１ｂによって構成されている。なお、複数の電磁鋼板１が、複数のかしめ凸部１ａ、および、かしめ孔部１ｂによって固定（仮固定）されることによって、ステータコア１００の製造時のハンドリングを容易にすることが可能である。
【００２８】
（シミュレーション）
次に、図２および図５を参照して、本実施形態のステータコア１００によって、モータ２００（図１参照）を駆動した場合のシミュレーション結果について説明する。
【００２９】
かしめ部５が、ティース３の根元に設けられている場合（図２参照）のモータ２００のトルクの減少量は、かしめ部５が、隣接する２つのティース３の間のバックヨーク２の略中央に設けられている場合（図５参照）のトルクの減少量の１／３以下になることを確認した。なお、モータ２００のトルクの減少量とは、ステータコア１００にかしめ部５が設けられていない場合に対する減少量を意味する。また、上記のシミュレーションの比較は、ステータコア１００に設けられているかしめ部５の数が同じ場合においての比較である。なお、図５では、モータ２００およびロータ２０１は、簡略化のため、図示を省略している。
【００３０】
（本実施形態の効果）
上記実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００３１】
上記実施形態のステータコア（１００）は、複数の電磁鋼板（１）が積層された回転電機（２００）用のステータコア（１００）であって、環状のバックヨーク（２）と、環状のバックヨーク（２）から回転電機（２００）のロータ（２０１）に向かって径方向に延びる複数のティース（３）と、複数の電磁鋼板（１）同士を固定するためのかしめ部（５）と、を備える。そして、かしめ部（５）は、ティース（３）のステータコア（１００）の周方向の中央でかつティース（３）の根元近傍に配置されている。ここで、一般的に、磁束は、ティース（３）のステータコア（１００）の周方向の中央でかつティース（３）の根元近傍において両側（径方向から見て左右方向）に分岐し、ティース（３）側からバックヨーク（２）側に流れる。この点に着目して、かしめ部（５）を、ティース（３）のステータコア（１００）の周方向の中央でかつティース（３）の根元近傍に配置することによって、かしめ部（５）が磁束の分岐する箇所の近傍（分岐して磁束が通過しないかまたは通過量が少ない部分）に配置されるので、かしめ部（５）により磁束の通過が阻害されるのを抑制することができる。その結果、かしめ部（５）によるモータ（２００）のトルクの減少を抑制することができる。
【００３２】
また、上記実施形態のステータコア（１００）では、かしめ部（５）は、ステータコア（１００）の径方向に沿って延びるように設けられている。このように構成すれば、かしめ部（５）が延びる方向とティース（３）が延びる方向（磁束が流れる方向）とを同じにすることができるので、かしめ部（５）が延びる方向とティース（３）が延びる方向とが交差する場合に比べて、ティース（３）における磁束の通過が、かしめ部（５）によって阻害されるのを抑制することができる。また、磁束の通過が阻害されるのを抑制しながら、ティース３が延びる方向と同じ方向に延びるかしめ部５の部分により、十分なかしめ強度を確保することができる。
【００３３】
また、上記実施形態のステータコア（１００）では、かしめ部（５）は、ステータコア（１００）の径方向に沿って延びる長方形形状を有する。このように構成すれば、ステータコア（１００）の径方向におけるかしめ部（５）の大きさに比べて、ステータコア（１００）の周方向におけるかしめ部（５）の大きさを小さくすることができる。すなわち、かしめ部（５）の、磁束が流れる方向と直交する方向の大きさを比較的小さくすることができるので、ティース（３）における磁束の通過が、かしめ部（５）によって阻害されるのを容易に抑制することができる。
【００３４】
また、上記実施形態のステータコア（１００）では、かしめ部（５）は、ティース（３）およびバックヨーク（２）の両方に跨るように配置されている。このように構成すれば、かしめ部（５）がティース（３）のみに配置されている場合に比べて、かしめ部（５）をロータ（２０１）側とは反対側に配置することができる。これにより、かしめ部（５）を、磁束の分岐している箇所よりもロータ（２０１）側とは反対側に容易に配置することができる。その結果、かしめ部（５）により磁束の通過が阻害されるのをさらに抑制することができる。
【００３５】
また、上記実施形態のステータコア（１００）では、かしめ部（５）のロータ（２０１）側とは反対側の端部（５ａ）とティース（３）の根元との間の長さ（Ｌ１）は、かしめ部（５）のロータ（２０１）側の端部（５ｂ）とティース（３）の根元との間の長さ（Ｌ２）よりも小さい。ここで、かしめ部（５）が配置される位置が、バックヨーク（２）の周縁（ロータ（２０１）が径方向内側に配置されている場合は外周縁、ロータ（２０１）が径方向外側に配置されている場合は内周縁）に近づくほど、ステータコア（１００）（バックヨーク（２））の機械的強度は低下する。したがって、かしめ部（５）のロータ（２０１）側とは反対側の端部（５ａ）とティース（３）の根元との間の長さ（Ｌ１）を、かしめ部（５）のロータ（２０１）側の端部（５ｂ）とティース（３）の根元との間の長さ（Ｌ２）よりも小さくすることによって、かしめ部（５）をバックヨーク（２）の周縁から容易に遠ざけることができる。これにより、ステータコア（１００）（バックヨーク（２））の機械的強度の低下を抑制することができる。
【００３６】
また、上記実施形態のステータコア（１００）では、ステータコア（１００）の周方向において、かしめ部（５）の幅（Ｗ３）の最大値は、ティース（３）の幅（Ｗ２）の１／４以下である。このように構成すれば、ステータコア（１００）の周方向において、ティース（３）における磁束が流れる経路の幅を、かしめ部（５）の幅（Ｗ３）に対して比較的大きくすることができる。
【００３７】
また、上記実施形態のステータコア（１００）では、かしめ部（５）のロータ（２０１）側とは反対側の端部（５ａ）は、径方向におけるバックヨーク（２）の中心（Ｘ）よりも、ロータ（２０１）側に配置されている。このように構成すれば、かしめ部（５）のロータ（２０１）側とは反対側の端部（５ａ）をバックヨーク（２）の周縁（ロータ（２０１）が径方向内側に配置されている場合は外周縁、ロータ（２０１）が径方向外側に配置されている場合は内周縁）から容易に遠ざけることができる。これにより、ステータコア（１００）（バックヨーク（２））の機械的強度の低下をさらに抑制することができる。
【００３８】
また、上記実施形態のステータコア（１００）では、ステータコア（１００）の径方向におけるバックヨーク（２）の幅（Ｗ１）は、ステータコア（１００）の周方向におけるティース（３）の幅（Ｗ２）よりも小さい。このように構成すれば、バックヨーク（２）の幅（Ｗ１）を小さくすることによって、ステータコア（１００）の径方向の大きさ（直径）を小さくすることができる。
【００３９】
また、バックヨーク（２）の幅（Ｗ１）を小さくした場合には、バックヨーク（２）の幅（Ｗ１）に対するかしめ部（５）の幅（Ｗ３）の割合が大きくなる。その結果、かしめ部（５）をバックヨーク（２）に配置した場合には、かしめ部（５）により通過が阻害される磁束の割合が増加するという不都合がある。そこで、かしめ部（５）を、バックヨーク（２）の幅（Ｗ１）よりも大きい幅（Ｗ２）を有するティース（３）の根元近傍に配置することによって、バックヨーク（２）の厚みを小さくしながら、かしめ部５により磁束の通過が阻害されるのを効果的に抑制することができる。
【００４０】
また、上記実施形態のステータコア（１００）では、かしめ部（５）は複数設けられており、複数のかしめ部（５）は、等角度間隔でティース（３）の根元近傍に配置されている。このように構成すれば、かしめ部（５）により、複数の電磁鋼板（１）を周方向に均等に固定することができる。さらに、かしめ部（５）が、ステータコア（１００）の径方向の比較的周縁側（ロータ（２０１）が径方向内側に配置されている場合は外周縁側、ロータ（２０１）が径方向外側に配置されている場合は内周縁側）のティース（３）の根元近傍に配置されているので、複数の電磁鋼板（１）を比較的安定して固定することができる。
【００４１】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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（変形例）が含まれる。
【００４２】
たとえば、上記実施形態では、かしめ部５は、長方形形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図６に示すように、かしめ部５は、円形状を有していてもよい。この場合、かしめ部５は、かしめ部５の径方向内側の端部５ｂが線分αに接するように配置されるのが好ましい。また、かしめ部５は、長方形形状または円形状以外の形状（たとえば、三角形形状）を有していてもよい。なお、図６では、モータ２００およびロータ２０１は、簡略化のため、図示を省略している。
【００４３】
また、上記実施形態では、電磁鋼板１には、上方（Ｚ１方向側）に突出しているかしめ凸部１ａが設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、かしめ凸部１ａが、下方（Ｚ２方向側）に突出していてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、かしめ部５が、８個設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、かしめ部５が、８個以上（たとえば、１２個または２４個）設けられていてもよい。また、８個以下（たとえば、４個または６個）であってもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、ティース３の幅Ｗ２が、径方向において略一定である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ティース３の、径方向内側の幅（周方向の幅）が、径方向外側の幅（周方向の幅）よりも大きくてもよい。また、径方向内側の幅（周方向の幅）が、径方向外側の幅（周方向の幅）よりも小さくてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、バックヨーク２の幅Ｗ１が、隣接する２つのスロット４の間の略中央で最も小さくなる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、バックヨーク２の幅Ｗ１が、略一定であってもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、周方向において、かしめ部５の幅Ｗ３の最大値が、ティース３の幅Ｗ２の約１／６である例を示したが、本発明はこれに限られない。かしめ部５の幅Ｗ３の最大値がティース３の幅Ｗ２の１／４以下であれば、１／６以外（たとえば、１／８）であってもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、かしめ部５が、バックヨーク２およびティース３の両方に跨っている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、かしめ部５が、ティース３にのみ設けられていてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、ロータ２０１が、ステータコア１００の径方向内側に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータ２０１が、ステータコア１００の径方向外側に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  電磁鋼板
２  バックヨーク
３  ティース
５  かしめ部
５ａ  端部（ロータ側とは反対側の端部）
５ｂ  端部（ロータ側の端部）
１００  ステータコア
２００  モータ（回転電機）
２０１  ロータ
Ｌ１  長さ（かしめ部のロータ側とは反対側の端部とティースの根元との間の長さ）
Ｌ２  長さ（かしめ部のロータ側の端部とティースの根元との間の長さ）
Ｗ１  幅（バックヨークの幅）
Ｗ２  幅（ティースの幅）
Ｗ３  幅（かしめ部の幅）
Ｘ  中心（バックヨークの中心）
【図１】
2018085853.tif 000003
【図２】
2018085853.tif 000004
【図３】
2018085853.tif 000005
【図４】
2018085853.tif 000006
【図５】
2018085853.tif 000007
【図６】
2018085853.tif 000008