(57)【要約】【課題】ティース部のモータ周方向に向いた側面とヨーク部の内周面によって形成される隅角部において焼きバメ応力の影響による生じる応力集中を緩和し、ステータコアの鉄損の改善が図れるステータコア及びステータを提供する。【解決手段】分割コア２１のティース部３３のモータ周方向Ｂに向いた側面３３ａとヨーク部３１の内周面３１ａとによって形成される隅角部３５において、その隅角部３５の断面形状を略円弧状とすることにより、隅角部３５における応力集中を緩和している。隅角部３５の略円弧状の断面形状の曲率半径Ｒは、４ｍｍ以上、６ｍｍ以下に設定される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状に配置されて、その外周部に締結リングが装着されるステータコアであって、
モータ周方向に沿って延設されるヨーク部と、
前記ヨーク部の内周面からモータ径方向に沿って突設されたティース部と、
を備え、
前記ティース部のモータ周方向に向いた側面と前記ヨーク部の前記内周面とにより形成される隅角部において、その隅角部のモータ軸方向に垂直な断面の形状が、略円弧状とされていることを特徴とするステータコア。
【請求項２】
請求項１に記載のステータコアにおいて、
前記隅角部の前記断面の形状の曲率半径が、４ｍｍ以上、６ｍｍ以下に設定されていることを特徴とするステータコア。
【請求項３】
円環状に配置されて、その外周部に締結リングが装着されるステータコアであって、
モータ周方向に沿って延設されるヨーク部と、
前記ヨーク部の内周面からモータ径方向に沿って突設されたティース部と、
を備え、
前記ティース部のモータ周方向に向いた側面と前記ヨーク部の前記内周面とにより形成される隅角部において、その隅角部のモータ軸方向に垂直な断面の形状が、面取り状に１又は複数のテーパ面を連ねた形状とされていることを特徴とするステータコア。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のステータコアを用いたステータであって、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のステータコアと、
前記ステータコアの前記ティース部に外装されたコイルと、
を備えることを特徴とするステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコア及びステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータコアに締結リングを装着した際、締結リングからステータコアに与えられる圧縮応力の影響により、ステータコアの各部に応力が加わり、これによってステータコアの鉄損が劣化することが知られている。
【０００３】
なお、本願発明との直接の関連性はないが、隣接する分割コア間におけるヨーク当接部に対する応力緩和を行ったものとして、特許文献１に記載のものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５１９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来技術（例えば、特許文献１）では、図６に示すように、ステータコアを構成する分割コア１のティース部３のモータ周方向Ｂに向いた側面３ａとヨーク部５の内周面５ａとによって形成される隅角部７の断面形状が、ほぼ直角のシャープな形状になっている。このため、この隅角部７に焼きバメ応力の影響により応力集中が生じ、分割コア１の鉄損が劣化する。なお、この隅角部７にはコイルにより発生される磁束Ｄが高密度で分布するため、隅角部３５に加わる応力が増大すると分割コア２１の鉄損が劣化する。
【０００６】
そこで、本発明の解決すべき課題は、ティース部のモータ周方向に向いた側面とヨーク部の内周面によって形成される隅角部において焼きバメ応力の影響による生じる応力集中を緩和し、ステータコアの鉄損の改善が図れるステータコア及びステータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、円環状に配置されて、その外周部に締結リングが装着されるステータコアであって、モータ周方向に沿って延設されるヨーク部と、前記ヨーク部の内周面からモータ径方向に沿って突設されたティース部とを備え、前記ティース部のモータ周方向に向いた側面と前記ヨーク部の前記内周面とにより形成される隅角部において、その隅角部のモータ軸方向に垂直な断面の形状が、略円弧状とされている。
【０００８】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るステータコアにおいて、前記隅角部の前記断面の形状の曲率半径が、４ｍｍ以上、６ｍｍ以下に設定されている。
【０００９】
また、請求項３の発明では、円環状に配置されて、その外周部に締結リングが装着されるステータコアであって、モータ周方向に沿って延設されるヨーク部と、前記ヨーク部の内周面からモータ径方向に沿って突設されたティース部とを備え、前記ティース部のモータ周方向に向いた側面と前記ヨーク部の前記内周面とにより形成される隅角部において、その隅角部のモータ軸方向に垂直な断面の形状が、面取り状に１又は複数のテーパ面を連ねた形状とされている。
【００１０】
また、請求項４の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれかの発明に係るステータコアを用いたステータであって、請求項１乃至請求項３のいずれかの発明に係るステータコアと、前記ステータコアの前記ティース部に外装されたコイルとを備える。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、ティース部のモータ周方向に向いた側面とヨーク部の内周面とによって形成される隅角部のモータ軸方向に垂直な断面の形状が、略円弧状とされているため、その隅角部において焼きバメ応力の影響による生じる応力集中を緩和し、ステータコアの鉄損の改善が図れる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、ステータコアの前記隅角部の断面の形状の曲率半径が、４ｍｍ以上、６ｍｍ以下に設定されているため、前記隅角部にアールを付けることによるコイルの配置空間の減少量を抑制しつつ、前記隅角部の応力集中を効率よく緩和することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、ティース部のモータ周方向に向いた側面とヨーク部の内周面とによって形成される隅角部のモータ軸方向に垂直な断面の形状が、面取り状に１又は複数のテーパ面を連ねた形状とされているため、その隅角部において焼きバメ応力の影響による生じる応力集中を緩和し、ステータコアの鉄損の改善が図れる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、ステータの鉄損が改善され、モータの効率向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るステータが適用されたモータの平面構成を模式的に示す図であり、図２は図１のモータに用いられる分割コアの斜視図である。このモータ１１は、図１に示すように、ロータ１３と、そのロータ１３の外周に配置されるステータ１５とを備えている。ステータ１５は、ロータの周りに円環状に配置される複数の分割コア（本発明のステータコアに相当）２１と、各分割コア２１のティース部３１に外装されるコイル２３と、円環状に配置された分割コア２１の外周に焼きバメされる締結リング２５とを備えている。
【００１６】
分割コア２１は、図２に示すように、モータ周方向Ｂに沿って設けられるヨーク部３１と、そのヨーク部３１の内周面からモータ径方向Ａに沿って突設されるティース部３３とを備えている。ティース部３３には、コイル２３が外装される。
【００１７】
このような分割コア１は、圧粉磁性体、積層鋼板、又はこれらの組み合わせにより形成されている。圧粉磁性体は、金属磁性粉末（又は所定の絶縁被膜で覆った金属磁性粉末）を樹脂で結合したもので、圧粉磁性体材料を成形型に充填してプレス成形した後、加熱処理することにより形成される。また、積層鋼板は、珪素鋼板を各鋼板がモータ軸方向Ｃと略垂直になるように積層して形成される。
【００１８】
次に、締結リング２５の装着により分割コア２１に加わる応力について説明する。分割コア２１を円環状に配置し、その外周に締結リング２５を焼きバメすると、図１の矢印Ｆ１で示すように、リング２５が分割コア２１をモータ径方向Ａ内方に締め付ける。そして、その締め付け力により、隣接する各分割コア２１のヨーク部３１のモータ周方向Ｂの両端部同士が互いに突き当たり、図２の矢印Ｆ２で示すように互いにモータ周方向Ｂに圧縮し合い、各分割コア２１のヨーク部３１にはモータ周方向Ｂに沿った圧縮応力が与えられる。その結果、その圧縮応力の影響により、ティース部３３のモータ周方向Ｂに向いた側面３３ａとヨーク部３１の内周面３１ａとによって形成される隅角部３５には、応力が集中しやすく、大きな応力が加わる傾向にある。この隅角部３５にはコイル２３により発生される磁束Ｄが高密度で分布するため、隅角部３５に加わる応力が増大すると分割コア２１の鉄損が劣化する。
【００１９】
そこで、本実施形態では、図２及び図３に示すように、その隅角部３５のモータ軸方向Ｃと垂直な断面の形状（以下、単に「隅角部３５の断面形状」という）を、略円弧状とすることにより、隅角部３５における応力集中を緩和している。
【００２０】
また、本願発明者らは、隅角部３５に付与する略円弧状の形状の曲率半径Ｒ（図３参照）について、最適値を探るべく、数値解析を行った。図４はその解析結果をグラフに表したものであり、グラフの横軸は曲率半径Ｒに対応し、両側の縦軸は隅角部３５に加わる応力値及びその応力の緩和率に対応している。すなわち、図４中の曲線Ｇ１が曲率半径Ｒと応力値との関係を示し、曲線Ｇ２が曲率半径Ｒと応力緩和率との関係を示している。
【００２１】
なお、数値解析時の各種条件設定については、ステータ１１のコア部分の半径Ｓ１（図１参照）を約１３０ｍｍ、分割コア２１のモータ径方向Ａの寸法Ｓ２（図３参照）を約４０ｍｍ、分割コア２１のヨーク部３１のモータ径方向Ａの厚みＳ３（図３参照）を約１０ｍｍ、ヨーク部３１のモータ周方向Ｂの寸法Ｓ４（図３参照）を約５０ｍｍ、ティース部３３のモータ周方向Ｂの寸法Ｓ５を約１０ｍｍ、ヨーク部３のモータ軸方向Ｃの寸法Ｓ６（図２参照）を約６０ｍｍにそれぞれ設定した。分割コア２１の配置個数は１８個に設定した。また、締結リング２５から分割コア２１に与えられる矢印Ｆ１方向の圧縮応力の大きさは、５ＭＰａに設定した。
【００２２】
図４のグラフより、曲率半径Ｒが６ｍｍ以下の範囲では、曲率半径Ｒの増大に伴って（隅角部３５の略円弧状の形状が緩やかになるのに伴って）、隅角部３５に加わる応力が緩和していくことが分かる。また、曲率半径Ｒが４ｍｍを越えたところから応力緩和効果が徐々に飽和していき、６ｍｍのところで応力緩和効果が飽和していることが分かる。これより、曲率半径Ｒを６ｍｍより大きくしても意味がなく、コイル２３の配置空間の減少量が増大するだけであり、曲率半径Ｒは６ｍｍ以下の範囲で設定するとよいことが分かる。また、曲率半径Ｒが４ｍｍ未満の範囲では十分な応力緩和効果が期待できない。以上のことから、曲率半径Ｒは４ｍｍ以上、６ｍｍ以下の範囲で設定するのが効率がよいことが分かる。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、分割コア２１の隅角部３５の断面形状が略円弧状とされているため、隅角部３５において焼きバメ応力の影響による生じる応力集中を緩和し、分割コア２１の鉄損の改善が図れる。
【００２４】
また、隅角部３５の略円弧状の断面形状の曲率半径を４ｍｍ以上、６ｍｍ以下に設定することにより、隅角部３５にアールを付けることによるコイル２３の配置空間の減少量を抑制しつつ、隅角部３５の応力集中を効率よく緩和することができる。
【００２５】
＜変形例＞
なお、上記の隅角部３５の断面形状を略円弧状の形状とする代わりに、図５（ａ）に示すように、隅角部３５に面取り状に１つのテーパ面４１を設けて、隅角部３５の応力集中を緩和するようにしてもよい。あるいは、図５（ｂ）に示すように、隅角部３５の断面形状を、面取り状に複数（例えば、図５（ｂ）の図示例では２つ）のテーパ面４３ａ，４３ｂを連ねた形状とし、これによって応力緩和を図るようにしてもよい。
【００２６】
また、上記実施形態では、複数の分割コア２１を用いてステータ１５を構成するようにしたが、単一のステータコアを用いてステータ１５を構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るステータが適用されたモータの平面構成を模式的に示す図である。
【図２】図１のモータに用いられる分割コアの斜視図である。
【図３】図２の分割コアの平面図である。
【図４】分割コアの隅角部に付与される曲率半径と隅角部に加わる応力及び応力緩和率との関係を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は図３の隅角部の形状の変形例を示す図である。
【図６】従来の分割コアの斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１  モータ
１３  ロータ
１５  ステータ
２１  分割コア
２３  コイル
２５  締結リング
３１  ヨーク部
３１ａ  内周面
３３  ティース部
３３ａ  側面
３５  隅角部
４１，４３ａ，４３ｂ  テーパ面
Ａ  モータ径方向
Ｂ  モータ周方向
Ｃ  モータ軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007215330.tif 000005
【図４】
2007215330.tif 000006
【図５】
2007215330.tif 000007
【図６】
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