(57)【要約】      （修正有）【課題】ステータを形成したときに大きい力で締め付けられても破壊しにくく、しかも鉄損が低い分割コアを提供する。【解決手段】コイルが装着されるティース２を径方向内側にして円環状に配置されて回転電機用のステータを構成する分割コアにおいて、圧粉体で形成されたティース２の径方向外側に鋼材からなるヨーク３を取り付け、ステータを構成した状態で円環状に並んだティース２の外周をヨーク３が囲むように分割コア１を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが装着されるティースを有し、そのティースを径方向内側にして円環状に配置されて回転電機用のステータを構成する回転電機用分割コアにおいて、前記ティースを圧粉体で形成し、そのティースの前記径方向外側に鋼材からなるヨークを取り付け、前記ステータを構成した状態で円環状に並んだ前記ティースの外周を前記ヨークが囲むようにしたことを特徴とする回転電機用分割コア。
【請求項２】
前記ヨークに対向一対の支持片を形成し、その支持片で前記ティースの周方向の両端を支持した請求項１に記載の回転電機用分割コア。
【請求項３】
前記鋼材として、ステータ軸方向に電磁鋼板を積層させた積層体を用いた請求項１または２に記載の回転電機用分割コア。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の分割コアを円環状に配置し、その分割コアの前記ヨークの外周に筒状のハウジングを焼き嵌めして各分割コアを固定した回転電機用ステータ。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の分割コアを円環状に配置し、隣接する前記分割コアの前記ヨークを互いに溶接して各分割コアを固定した回転電機用ステータ。
【請求項６】
内周にテーパ面が形成された筒状のハウジングの内周に沿って請求項１から３のいずれかに記載の分割コアを円環状に配置し、その各分割コアの前記ヨークを前記テーパ面に軸方向に押し当て、そのテーパ面に生じる反力によって前記分割コアを径方向内方に締め付け、その締め付け状態を、前記ヨークを前記ハウジングに固定して保持した回転電機用ステータ。
【請求項７】
前記ヨークを軸方向に押圧して前記テーパ面に押し当てる押圧部材を設け、その押圧部材を前記ハウジングに締結して前記ヨークを前記ハウジングに固定した請求項６に記載の回転電機用ステータ。
【請求項８】
前記押圧部材と前記ハウジングを互いに溶接して押圧部材をハウジングに締結した請求項７に記載の回転電機用ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等に組み込まれる回転電機（たとえば電気モータ）用ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や燃料電池自動車は、駆動装置や回生ブレーキとして電気モータを使用する。このモータは、小型化、高出力化するために高周波領域で使用することが多いが、周波数が高くなると、ステータに生じる鉄損が大きくなってエネルギーの変換効率が低下する。そこで、高周波での鉄損を抑えるために、絶縁皮膜処理を施した金属磁性粉末の圧粉体を用いたステータや、樹脂を添加した金属磁性粉末の圧粉体を用いたステータの開発が進められている。このステータは、金属磁性粉末の粒子内に渦電流を閉じ込めるので、電磁鋼板の積層体からなる従来のステータよりも鉄損が小さい。
【０００３】
このような圧粉体を用いたステータとして、図５に示すように圧粉体からなる複数の分割コア４０を円環状に配置し、その分割コア４０の外周に筒状のハウジング４１を焼き嵌めして各分割コア４０を固定したものが知られている。
【０００４】
しかし、このステータは、分割コア４０が破壊しやすい。すなわち、分割コア４０を締め付けるハウジング４１の寸法は一定であるが、圧粉成形により形成される分割コア４０は寸法にばらつきがあるので、締め代を確保するためにハウジング４１の寸法を小さくする必要がある。そのため、圧粉体からなる分割コア４０が大きい力で締め付けられて破壊しやすかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、ステータを形成したときに大きい力で締め付けられても破壊しにくい分割コアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、圧粉体で形成されたティースの径方向外側に鋼材からなるヨークを取り付け、ステータを構成した状態で円環状に並んだ前記ティースの外周を前記ヨークが囲むように分割コアを構成した。この分割コアは、ティースを径方向内側にして円環状に配置すると、鋼材からなるヨークでティースの外周が囲まれる。そのため、ステータを形成したときにヨークが外力を受け止めてティースを保護するので、圧粉体からなるティースが破壊しにくい。
【０００７】
また、ティースの径方向内端は、ロータに対向するので特に高い位置精度が求められるが、圧粉体からなるティースは寸法にばらつきが生じやすい。その点、この分割コアを用いると、各分割コアを内径基準で位置決めし、その状態で、各分割コアに個別に取り付けられたヨークを互いに締結することにより、ティースの径方向内端の位置精度を確保することができる。各分割コアを内径基準で位置決めする方法としては、たとえば、円柱状の治具の外周にティースの径方向内端が接するように分割コアを円環状に配置する方法が挙げられる。
【０００８】
この分割コアは、次の構成を加えるとより好ましいものとなる。
１）前記ヨークに対向一対の支持片を形成し、その支持片で前記ティースの周方向の両端を支持する。
２）前記鋼材として、ステータ軸方向に電磁鋼板を積層させた積層体を用いる。
【０００９】
また、上述した分割コアを用いると、例えば、次の構成の回転電機用ステータを構成することができる。
１）前記分割コアを円環状に配置し、その分割コアの前記ヨークの外周に筒状のハウジングを焼き嵌めして各分割コアを固定する。
２）前記分割コアを円環状に配置し、隣接する前記分割コアの前記ヨークを互いに溶接して各分割コアを固定する。
３）内周にテーパ面が形成された筒状のハウジングの内周に沿って前記分割コアを円環状に配置し、その各分割コアの前記ヨークを前記テーパ面に軸方向に押し当て、そのテーパ面に生じる反力によって前記分割コアを径方向内方に締め付け、その締め付け状態を、前記ヨークを前記ハウジングに固定して保持する。
【００１０】
上記３）の構成の回転電機用ステータは、次の構成を加えるとより好ましい。
１）前記ヨークを軸方向に押圧して前記テーパ面に押し当てる押圧部材を設け、その押圧部材を前記ハウジングに締結して前記ヨークを前記ハウジングに固定する。
２）前記押圧部材と前記ハウジングを互いに溶接して押圧部材をハウジングに締結する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の回転電機用分割コアは、円環状に配置してステータを形成したときに、その外周を囲むヨークが外力を受け止めて圧粉体のティースを保護するので、破壊しにくい。
【００１２】
さらに、前記ヨークに対向一対の支持片を形成し、その支持片で前記ティースの周方向の両端を支持した分割コアは、円環状に配置してステータを形成したときに、周方向に押し合う力を支持片が受け止めて圧粉体のティースを保護するので、より破壊しにくい。
【００１３】
また、前記鋼材として、ステータ軸方向に電磁鋼板を積層させた積層体を用いた分割コアは、鋼材の部分の鉄損が低いので、エネルギー損失のより少ないステータを形成することができる。
【００１４】
また、前記分割コアを円環状に配置し、その分割コアのヨークの外周に筒状のハウジングを焼き嵌めして各分割コアを固定したステータは、鋼材からなるヨークでティースが保護されているので焼き嵌めの締め付け力による破壊が生じにくく、さらに部品点数が少ないので低コストである。
【００１５】
また、前記分割コアを円環状に配置し、隣接する前記分割コアの前記ヨークを互いに溶接して各分割コアを固定したステータは、鋼材からなるヨークでティースが保護されているので溶接の残留応力等による破壊が生じにくく、さらに部品点数が少ないので低コストである。
【００１６】
また、内周にテーパ面が形成された筒状のハウジングの内周に沿って前記分割コアを円環状に配置し、その各分割コアのヨークを前記テーパ面に軸方向に押し当て、そのテーパ面に生じる反力によって前記ヨークを径方向内方に締め付け、その締め付け状態を、前記分割コアを前記ハウジングに固定して保持したステータは、ヨークを軸方向に押す力を管理することによってヨークの締め付け力を管理することができる。そのため、ヨークの締め付け力を、分割コアの固定に必要な範囲内でより小さくすることができ、ティースがより破壊しにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に、この発明の回転電機用分割コアの実施形態を示す。この分割コア１は、コイルを装着するティース２を有し、ティース２を径方向内側にして円環状に配置されて回転電機用のステータを形成する。
【００１８】
この分割コア１は、ティース２が金属磁性粉末の圧粉体からなり、そのティース２の径方向外側に鋼材からなるヨーク３が取り付けられている。ヨーク３は、周方向長さがティース２よりも長く、円環状に配置してステータを形成したときに、隣り合う分割コア１、１のヨーク３の周方向端面が互いに接触するようになっている。
【００１９】
また、ヨーク３には、周方向両端から径方向内方に突出する対向一対の支持片４、４が形成されており、この支持片４、４がティース２の周方向の両端を支持している。
【００２０】
この分割コア１は、ステータを形成したときに、鋼材からなるヨーク３がティース２の外周を囲んで外力を受け止めるので、圧粉体からなるティース２が破壊しにくい。しかも、このヨーク３は、分割コア１に個別に取り付けられているので、ティース２の径方向内端の位置精度を容易に確保することができる。すなわち、ティース２の寸法にばらつきがあるときにも、各分割コア１を内径基準で位置決めし、その状態で、各分割コア１に取り付けられたヨーク３を互いに締結することにより、ティース２の径方向内端の位置精度を確保することができる。各分割コア１を内径基準で位置決めする方法としては、たとえば、円柱状の治具の外周にティース２の径方向内端が接するように分割コア１を円環状に配置する方法が挙げられる。
【００２１】
また、円環状に配置してステータを形成したときに、鋼材からなる支持片４が周方向に押し合う力を受け止めるので、ティース２がより破壊しにくい。
【００２２】
ヨーク３は、たとえば鋳造により成形してもよいが、図に示すように、絶縁被膜が形成された電磁鋼板５を軸方向に積層させて形成すると好ましい。このような積層体でヨーク３を形成すると、互いに重なった電磁鋼板５の間が電気的に絶縁されて渦電流を生じにくいのでヨーク３の鉄損が低く、エネルギーの損失が少ない。
【００２３】
ティース２は、たとえば樹脂を添加した金属磁性粉末の圧粉体や、絶縁皮膜処理を施した金属磁性粉末の圧粉体で形成することができるが、磁性を有する他の圧粉体で形成してもよい。
【００２４】
図２に、この発明の回転電機用ステータの第１実施形態を示す。このステータは、上述した分割コア１と、筒状のハウジング１０からなる。
【００２５】
分割コア１は円環状に配置されており、その分割コア１のヨーク３の外周にハウジング１０が焼き嵌められている。
【００２６】
この回転電機用ステータは、たとえば次のようにして組み立てることができる。まず、分割コア１を円環状に配置する。このとき、円柱状の治具を中心に配置してその外周にティース２の径方向内端が接触するように分割コア１を配置すると、ティース２の寸法にばらつきがあるときでもティース２の径方向内端が高い精度で同一円周上に揃うので好ましい。このように円環状となった分割コア１のヨーク３の外周に、予め加熱して熱膨張により内径を広げておいたハウジング１０をはめ込む。つぎに、ハウジング１０を冷却して内径を収縮させ、その熱収縮により分割コア１のヨーク３の外周を締め付ける。その後、中心の治具を取り除く。
【００２７】
この回転電機用ステータは、ティース２が圧粉体からなるので高周波域での鉄損が低く、しかも鋼材からなるヨーク３でティース２が保護されているので焼き嵌めの締め付け力による破壊が生じにくく、さらに部品点数が少ないので低コストである。
【００２８】
図３に、この発明の回転電機用ステータの第２実施形態を示す。このステータは、複数の上述した分割コア１からなる。この分割コア１は、ティース２を径方向内側にして円環状に配置されており、隣り合う分割コア１のヨーク３が互いに溶接されている。
【００２９】
この回転電機用ステータは、たとえば次のようにして組み立てることができる。まず分割コア１を円環状に配置する。このとき、第１実施形態と同様に円柱状の治具にティース２の径方向内端を接触させておくと好ましい。このように円環状となった分割コア１のヨーク３の外周を互いに溶接して固定する。その後、中心の治具を取り除く。
【００３０】
この回転電機用ステータは、ティース２が圧粉体からなるので高周波域での鉄損が低い。しかもティース２は、鋼材からなるヨーク３で保護されているので、溶接の残留応力等による破壊を生じにくい。さらに部品点数が少ないので低コストである。
【００３１】
図４に、この発明の回転電機用ステータの第３実施形態を示す。このステータは、上述した分割コアと同様の分割コア１と、筒状のハウジング３０と、分割コア１を軸方向に押圧する押圧リング３１とからなる。
【００３２】
分割コア１は、ティース２を径方向内側にしてハウジング３０の内周に沿って環状に配置されている。一方、ハウジング３０の内周には、ステータの軸心Ｌに対してθ度傾斜したテーパ面３２が形成されている。このテーパ面３２に対応するテーパ面３３が分割コア１のヨーク３にも形成されており、そのテーパ面３３がハウジング３０のテーパ面３２に接触している。
【００３３】
押圧リング３１は、分割コア１のヨーク３の軸方向端面３ａと接触する円板部３１ｂを有し、その円板部３１ｂが分割コア１のヨーク３を軸方向に押圧してハウジング３０のテーパ面３２に押し当てている。テーパ面３２に押し当てられたヨーク３は、テーパ面３２に生じる反力によって径方向内方に締め付けられている。
【００３４】
また押圧リング３１には、円板部３１ｂの外周からハウジング３０に向かって延び出す筒状部３１ａが形成されており、その一端がハウジング３０に溶接されている。
【００３５】
この回転電機用ステータは、たとえば次のようにして組み立てることができる。まず、押圧リング３１の円板部３１ｂに分割コア１を円環状に配置する。このとき、第１実施形態と同様に円柱状の治具にティース２の径方向内端を接触させておくと好ましい。このように配置されて円環状となった分割コア１に筒状のハウジング３０をかぶせて、ハウジング３０を軸方向に押し込むと、テーパ面３２の作用によりヨーク３が径方向内方に締め付けられて分割コア１が固定される。その状態で、押圧リング３１とハウジング３０を互いに溶接して締結し、中心の治具を取り除く。
【００３６】
この回転電機用ステータは、ヨーク３を軸方向に押す力を管理することによってヨーク３の締め付け力を管理し、その締め付け力を分割コア１の固定に必要な範囲内でより小さくすることができる。そのため、圧粉体からなるティース２の寸法にばらつきがあるときにも、過大な締め付け力でティース２が破壊するのを防止することができる。
【００３７】
また、ヨーク３のテーパ面３２からの離反を押圧リング３１が防止しているので、振動や衝撃が加わってもヨーク３の締め付け状態が確実に保持される。
【００３８】
また、押圧リング３１とハウジング３０の締結を溶接で行なっているので、部品点数が少なくて安価であり、しかも締結力の緩みが生じない。
【００３９】
なお、ヨーク３の締め付け状態の保持は、接着剤によってヨーク３をハウジング３０に固定して行なってもよく、そのようにすれば、押圧リング３１は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の回転電機用分割コアの実施形態を示す斜視図
【図２】この発明の回転電機用ステータの第１実施形態を示す平面視断面図
【図３】この発明の回転電機用ステータの第２実施形態を示す平面視断面図
【図４】この発明の回転電機用ステータの第３実施形態を示すステータ軸を含む平面に沿った断面図
【図５】従来の回転電機用ステータを示す斜視図
【符号の説明】
【００４１】
１      分割コア
２      ティース
３      ヨーク
４      支持片
５      電磁鋼板
１０    ハウジング
３０    ハウジング
３１    押圧リング
３２    テーパ面
Ｌ      ステータ軸
【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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