(57)【要約】【課題】ティースとコアバックとの間のエアギャップの極小化と、ステータコアの組み立て作業の容易化を図る。【解決手段】回転機のステータ構造は、円筒状のケース１０と、ケース１０の内周面１１に周方向に所定間隔をおいて取り付けられ径方向中心に向かって突出する複数のティース２０と、互いに隣り合うティース２０の間に介在されティース２０間を接続する複数のコアバック３０とを有し、ケース１０をティース２０及びコアバック３０よりも熱膨張係数が小さい材料によって構成する。これにより、モータ運転時には、温度上昇による熱膨張によって、ケース１０内でティース２０及びコアバック３０を互いに密着させ、ティース２０とコアバック３０との間のエアギャップを極小化し、透磁率の低下を防止する。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のケースと、該ケースの内周面に周方向に所定間隔をおいて取り付けられ径方向中心に向かって突出する複数のティースと、互いに隣り合う前記ティースの間に介在されティース間を接続する複数のコアバックとを有し、
前記ケースを前記ティース及び前記コアバックよりも熱膨張係数が小さい材料によって構成したことを特徴とする回転機のステータ構造。
【請求項２】
前記コアバックは、
各ティースの間で隙間バメされ、該コアバック自体の熱膨張により締まりバメとなる寸法形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転機のステータ構造。
【請求項３】
前記ケースの内周面には、前記各ティースを取り付けるための複数の嵌合溝が前記ケースの軸方向に沿って形成されており、
前記各嵌合溝は、前記ティースを隙間バメし、該コアバック自体の熱膨張により前記ティースを締まりバメする寸法形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機のステータ構造。
【請求項４】
前記ティース及び前記コアバックの熱膨張係数は、１１×１０−６／℃〜１２×１０−６／℃であり、
前記ケースの熱膨張係数は、１×１０−６／℃〜２×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転機のステータ構造。
【請求項５】
前記ティース及び前記コアバックは、ケイ素鋼によって構成され、
前記ケースは、低熱膨張鋳鉄によって構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回転機のステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転機のステータ構造に関し、特に複数のティースとコアバックとが別体に設けられた分割コアタイプの回転機のステータ構造に関する。
【０００２】
【従来技術】
モータやジェネレータなどの回転機は、基本的構成要素としてステータとロータを備えている。ステータは、ステータコアとコイルを有しており、ステータコアは、複数のティースとコアバックによって構成されている。そして、従来より、ティースとコアバックを別体に設けたステータコアがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ティースとコアバックを別体に設けた場合、両者の結合部分にエアギャップ（間隙）が生じる。このエアギャップが大きいと、ティースとコアバックとの間の透磁率が低下して磁束密度の飽和による効率の低下を招来するおそれがある。また、ティースのガタつきにより振動や異音の原因となるおそれがある。更に、ティースからコアバックへの熱伝導性が低下して抜熱性の低下を招来するおそれがある。そこで従来より、コアを回転機のハウジング内に圧入してティースとコアバックの連結部分を締め付けるなどの方法により、エアギャップを極小化する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、一般的に、ティースやコアバックは、高透磁性を確保するためにケイ素鋼等の電磁鋼によって構成されており、ハウジングは、アルミニウム合金製材料によって構成されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−４６９４０号公報（第４図）
【特許文献２】
特開平１１−２５２８４２号公報（第７頁、第１６図）
【特許文献３】
特開平１１−２９９１６２号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回転機は、使用によって自己発熱し、その温度は上昇する。特に、回転機が、電気自動車やハイブリッド自動車の走行に用いられるモータである場合には、例えば市街地走行のようなストップ・アンド・ゴーが頻繁に繰り返される高トルク高負荷運転やエンジンからの排気熱によって高温になる。
【０００７】
したがって、例えばハウジングがアルミニウム合金によって構成され、コアバックが電磁鋼によって構成されている場合には、アルミニウム合金の熱膨張係数（１９×１０−６／℃〜２３×１０−６／℃）の方が電磁鋼の熱膨張係数（１１×１０−６／℃〜１２×１０−６／℃）よりも大きいので、ハウジングの方がコアバックよりも熱膨張し、エアギャップが大幅に拡大するおそれがある。
【０００８】
また、コアバックの冷やしバメやハウジングの焼きバメによって、ティースとコアバックを強固に密着させる方法も考えられるが、冷やしバメや焼きバメには、組み立て時に冷却・加熱用のエネルギが別途に必要となり、製造コストの高騰を招来し、また、組み立て作業が煩雑となるという問題がある。また、ティースやコアバックを嵌装する組み立て時にかじり等による組み付け不良の発生を防止するために、ティースやコアバックに高度な製造精度と品質管理が要求され、生産性がよいとは言えない。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ティースとコアバックとの間のエアギャップの極小化と、ステータコアの組み立て作業の容易化を図ることができる回転機のステータ構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の点に鑑みなされた請求項１に記載の発明による回転機のステータ構造は、円筒状のケースと、そのケースの内周面に周方向に所定間隔をおいて取り付けられ径方向中心に向かって突出する複数のティースと、互いに隣り合うティースの間に介在されティース間を接続する複数のコアバックとを有し、ケースをティース及びコアバックよりも熱膨張係数が小さい材料によって構成したことを特徴とする。
【００１１】
この発明によると、ケースの方がティース及びコアバックよりも熱膨張係数が小さいので、回転機の使用等によって回転機自体の温度が上昇すると、ティースとコアバックの方がケースよりも膨張し、ケース内でティースとコアバックを互いに密着させることができる。したがって、ティースとコアバックとの間のエアギャップを極小化することができる。これにより、ティースとコアバックとの間の透磁率が低下するのを防ぎ、磁束密度の飽和による効率の低下を抑制できる。
【００１２】
また、ティースとコアバックとの間に、ティースからコアバックへの熱伝達を阻害する空気層が形成されるのを防ぐことができる。したがって、コイルからティース、ティースからコアバック、コアバックからケースへと熱伝導を確実に行わせることができ、回転機の抜熱性の低下を防止できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転機のステータ構造において、コアバックが、各ティースの間で隙間バメされ、コアバック自体の熱膨張により締まりバメとなる寸法に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によると、組み立て作業時に、各ティースの間にコアバックを介在させる作業を容易に行うことができる。したがって、回転機の組み立て作業の自動化が容易になり、生産性を向上することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の回転機のステータ構造において、ケースの内周面には、ティースを取り付けるための嵌合溝がケースの軸方向に沿って形成されており、嵌合溝は、ティースを隙間バメし、コアバック自体の熱膨張によりティースを締まりバメとなる寸法に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によると、ティースのケースへの取り付け作業を容易に行うことができる。また、熱膨張によってティースをケースに固定することができ、ティースのガタつきによる振動や異音の発生を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００１８】
本実施の形態では、回転機の例として、電気自動車やハイブリット自動車の走行に使用されるモータを例に説明する。モータ（図示せず）は、ティース２０とコアバック３０とを有する分割型のステータコアＳＣを採用しており、このステータコアＳＣは、図４にその組み立て状態を示すように、ティース２０をケース（ハウジング）１０に直に嵌合させ、コアバック３０によってティース２０間を接続する構成を有している。
【００１９】
ケース１０は、図１にその斜視図を示すように、略円筒形状を有しており、その内周面１１には、ティース２０を取り付けるための嵌合溝１２が周方向に等間隔をおいて複数、本実施の形態では２４カ所に凹設されている。嵌合溝１２は、内周面１１から径方向外方に向かって移行するにしたがって漸次拡がる断面が略鳩尾形状を有しており、ケース１０の内周面１１に沿って軸方向に延在するように設けられている。ケース１０は、ティース２０やコアバック３０よりも熱膨張係数が小さい材料、例えば熱膨張係数が１×１０−６／℃〜２×１０−６／℃である低熱膨張鋳鉄や低熱膨張合金などによって構成されている。図５は、本実施の形態においてケースを構成する低熱膨張鋳鉄の化学組成の一例を示す表である。
【００２０】
一方、ティース２０及びコアバック３０は、熱膨張係数が１１×１０−６／℃〜１２×１０−６／℃である電磁鋼により構成されている。ティース２０は、図２にその斜視図を示すように、略矩形のケイ素鋼板（電磁鋼）を複数枚積層することによって形成されており、ティース２０の基端にはティース２０をケース１０に直に取り付けるための嵌入部２１が設けられている。嵌入部２１は、ケース１０の側方から嵌合溝１２内に軸方向に沿って挿入することによって嵌合溝１２に嵌合可能な形状であって、嵌合溝１２内から径方向中心に向かって抜くことができない形状を有しており、ステータコアＳＣの組み立て時には嵌合溝１２に隙間バメされ、モータの運転時による自己発熱やエンジンの排気熱の影響などによる熱膨張によって締まりバメされる寸法形状に形成されている。
【００２１】
コアバック３０は、図３にその斜視図を示すように、略台形のケイ素鋼板（電磁鋼）を複数枚積層することによって構成されており、ケース１０の内周面１１に対向する基端面部３１と、ティース２０の側面２２に対向する側端面部３２を有している。そして、ステータコアＳＣの組み立て時にはティース２０間に隙間バメされ、モータの運転による自己発熱やエンジンの排気熱の影響などによる熱膨張によって締まりバメされる寸法形状に形成されている。
【００２２】
例えば、組み立て時の温度が２０℃、モータ運転時の自己発熱による温度が１５０℃、ティース２０の嵌入部２１の幅が１３ｍｍであり、ティース２０及びコアバック３０の熱膨張係数が１１．５×１０−６／℃、ケース１０の熱膨張係数が１．５×１０−６／℃とした場合、ティース２０の嵌入部２１とケース１０の嵌合溝１２との熱膨張差による隙間発生量は、
（１２．５−１．５）×１０−６×（１５０−２０）×１３≒０．０１９ｍｍ
となる。モータ運転時（１５０℃）における嵌合部分の幅寸法を１３ｍｍ±０でギャップ極小と設定した場合、組み立て時（２０℃）には、０．０１９ｍｍの隙間が形成される。したがって、ケース１０とティース２０との間には、組み立て時には十分な隙間バメが確保され、運転時には締まりバメとなる。
【００２３】
上記構成を有するステータコアＳＣの組み立ては、まず２４個のティース２０を一列に並べて、端から順番に捲き線（図示せず）を捲回し、各ティース２０を連結した直線状のティース列を形成する。そして、ティース列の両端部を互いに接近する方向に移動させてサークル状に形成し、そのサークル状のティース列をケース１０の側方からケース１０内に挿入してティース２０をケース１０に取り付ける。それから、コアバック３０を各ティース２０の間に挿入して介在させることによって組み立てられる。
【００２４】
ティース２０をケース１０に取り付ける際、ティース２０の嵌入部２１は、ケース１０の嵌合溝１２に隙間バメされるので、その取り付け作業を容易に行うことができる。また、コアバック３０をティース２０間に取り付ける際に、コアバック３０は互いに隣り合うティース１０の間に隙間バメされるので、その取り付け作業を容易に行うことができる。したがって、モータの組み立て作業の自動化を容易に実行することができ、生産性を向上することができる。
【００２５】
また、モータの運転による自己発熱やエンジンからの排気熱の影響などによってモータの温度が上昇すると、ケース１０とティース２０及びコアバック３０は、それぞれ熱膨張する。ここで、ケース１０の熱膨張係数は、ティース２０及びコアバック３０の熱膨張係数よりも小さいことから、ティース２０及びコアバック３０の方がケース１０よりも膨張する。
【００２６】
したがって、ティース２０とコアバック３０をケース１０内で互いに密着させることができ、ティース２０の側面２２とコアバック３０の側端面部３２との間のエアギャップを極小化することができる。これにより、ティース２０とコアバック３０との間の透磁率が低下するのを防ぎ、磁束密度の飽和による効率の低下を抑制できる。また、ティース２０とコアバック３０との間に、ティース２０からコアバック３０への熱伝導を阻害する空気層が形成されるのを防ぎ、コイル（図示せず）からティース２０、ティース２０からコアバック３０、コアバック３０からケース１０へと熱伝導を確実に行わせることができ、モータの抜熱性の低下を防止できる。したがって、モータの発生トルクの低下を防止でき、モータが本来的に有する所望の性能を発揮させることができる。
【００２７】
また、ティース２０の嵌入部２１は、熱膨張によりケース１０の嵌合溝１２に締まりバメされる。したがって、ティース２０をケース１０に確実に固定でき、ティース２０のガタつきによる振動や異音の発生を防止することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る回転機のステータ構造によれば、ケースよりもティース及びコアバックの方が熱膨張するので、回転機の運転等による温度上昇によって、ケース内でティースとコアバックを互いに密着させることができ、ティースとコアバックとの間のエアギャップを極小化することができる。これにより、ティースとコアバックとの間の透磁率が低下するのを防ぎ、磁束密度の飽和による効率の低下を抑制できる。また、ティースとコアバックとの間に、ティースからコアバックへの熱伝達を阻害する空気層が形成されるのを防ぐことができ、コイルからティース、ティースからコアバック、コアバックからケースへと熱伝導を確実に行わせることができ、回転機の抜熱性の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ケースを説明する斜視図である。
【図２】ティースを示す斜視図である。
【図３】コアバックを示す斜視図である。
【図４】回転機のステータコアを説明する図である。
【図５】ケースを構成する低熱膨張鋳鉄の化学組成を示す表である。
【符号の説明】
１０　ケース
１１　内周面
１２　嵌合溝
２０　ティース
２１　嵌入部
３０　コアバック
３１　基端面部
３２　側端面部
【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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