(57)【要約】【課題】ステータコアを軸方に貫通してその両側のブラケットの間に架設した通しボルトを介して、ステータコアにラジアル方向の引張応力を付与して鉄損の低減化を図る。【解決手段】電磁鋼板の積層体になるステータコア１ａを軸方向に貫通してその両側に配したブラケット５と６の間に通しボルト１１を架設した組立構造になる回転電機で、ステータコア１ａのヨーク部にはその周方向に複数のボルト通し穴１ｂを軸対称位置に穿設したものにおいて、ステータコア１ａの軸中心Ｏを基準に、ステータコア１ａのヨーク部に穿設したボルト通し穴１ｂとの間の距離をｒ1、ブラケット５，６に穿孔したボルト穴５ａ，６ａとの間の距離をｒ2として、少なくとも一方のブラケットに穿孔したボルト穴については前記距離をｒ1＜ｒ2に設定し、組立状態では通しボルト１１を撓ませ、その曲げ応力をステータコア１ａに加えてラジアル方向の引張応力を付与するようする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板から打ち抜き形成したコアプレートの積層体になるステータコアをロータコアの外周に空隙を隔てて同心配置し、かつ該ステータコアの両側にブラケットを配置した上で、前記ステータコアを軸方向に貫通してブラケットの間に通しボルトを架設した組立構造になる回転電機において、
前記ステータコアの環状ヨーク部にはその周方向に沿って複数のボルト通し穴を軸対称位置に穿設し、該ボルト通し穴に前記通しボルトを挿通してその前記ブラケットの間に架設した組立状態で該通しボルトを軸方向に撓ませ、その応力をステータコアに加えてラジアル方向の引張応力を付与するようにしたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、ステータコアを外被フレームの内周に嵌入支持し、かつ該フレームの両端にブラケットを突き合わせ配置した上で、ステータコアを貫通して前記ブラケットの間に架設，締結した通し前記ボルトを軸方向に撓ませてステータコアにラジアル方向の引張応力を付与するようにしたことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機において、ステータコアの両側にブラケットを直接突き合わせ配置した上で、ステータコアを貫通して前記ブラケットの間に架設，締結した通しボルトを軸方向に撓ませてステータコアにラジアル方向の引張応力を付与するようにしたことを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載の回転電機において、ステータコアの軸中心を基準に、ステータコアのヨーク部に穿設したボルト通し穴との間の距離をr1、ブラケットに穿孔した通しボルト穴との間の距離をｒ２として、少なくとも一方のブラケットに穿孔した通しボルト穴については前記距離をr1＜ｒ２に設定したことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インナーロータ形の回転電機に関し、詳しくは電磁鋼板から打ち抜き成形したコアプレートの積層体になるステータコアの組立構造に係わる。
【背景技術】
【０００２】
頭記のインナーロータ形回転電機について、フレーム形の外被構造を備えた回転電機の組立構造を図１〜図５に、またフレームレス形回転電機の組立構造を図６〜図９に示す。
先ず、図１〜図５に示すフレーム形回転電機において、１はステータ、２はステータ１に空隙を隔てて同心配置したロータ、３は回転シャフト、４は鋼板，鋳物などで作られた円筒状の外被フレーム、５，６は外被フレーム４の両側（運転側，および反運転側）に配置したブラケット、７は軸受、８はコアプレート（電磁鋼板）の積層体になるステータコア１ａのティース部に巻装したステータコイル、９はファン、１０はファンカバー、１１はステータコア１ａを軸方向に貫通してブラケット５と６との間に架設，締結した通しボルトである。
【０００３】
ここで、電磁鋼板から打ち抜いたコアプレートの積層体になるステータコア１ａは、前記外被フレーム４の内周側に圧入，もしくは焼き嵌めし、かつその環状ヨーク部には周方向に沿った複数箇所（図示例では４箇所）に通しボルト１１が軸方向に貫通するボルト通し穴１ｂが軸中心Ｏに対して軸対称位置に分散して穿設されている（図３参照）。また、前記ステータコア１ａのボルト通し穴１ｂに対向して、ブラケット５，６のフランジ部には通しボルト１１を架設，締結するボルト穴５ａ，６ａが４箇所に穿孔されている（図４，図５参照）。
【０００４】
なお、図示例の回転電機では、前記の通しボルト１１に高強度，高靱性の鋼材（例えばクロームモリブデン鋼（ＳＣＭ））で作られたＭ４（有効径φ1：３．５mm）のボルトを使用し、この通しボルト１１に対してステータコア１ａには穴径φ２：４．３mmのボルト通し穴１ｂを穿孔している。
【０００５】
そして、図１の組立状態では、外被フレーム４の両端にフランジ部を突き合わせて配置したブラケット５と６の間にステータコア１ａを貫通して通しボルト１１を架設し、ブラケット５／外被フレーム４／ブラケット６を一体に締結している。なお、この通しボルト１１は、反運転側からブラケット６に穿孔したボルト穴６ａ，およびステータコア１ａのボルト通し穴１ｂに挿通し、その先端ネジ部１１ａを運転側のブラケット５に穿孔したボルト穴５ａ（ネジ穴）に螺着している。
【０００６】
一方、図６〜図９に示すフレームレス形の回転電機は、図１に示した外被フレーム４が無く、その代わりにステータコア１ａを挟んでその両側にブラケット５，６を直接突き合わせて配置した上で、先記と同様にステータコア１ａに穿設したボルト通し穴１ｂを貫通してブラケット５，６に穿孔したボルト穴５ａ，６との間に通しボルト１１を架設，締結してステータコア１ａをブラケット５と６の間に挟持固定するようにしている。また、図示例では通しボルト１１の本数を８本として、ステータコア１ａおよびブラケット５，６の周上の８箇所には前記のボルト通し穴１ｂおよびボルト穴５ａ，６ａが軸中心Ｏに対して軸対称位置に穿孔されている。なお、図６において、１２は吊りボルト、１３は端子箱である。
【０００７】
ここで、前記の回転電機においては、その組立体の軸中心Ｏを基準に、ステータコア１ａに穿設したボルト通し穴１ｂの中心までの距離をｒ1、ブラケット５，６に穿孔したボルト穴５ａ，６ａの中心までの距離をｒ2とすると、従来の回転電機では前記距離ｒ1とｒ2が軸方向に合致して対向するようにステータコア１ａのボルト通し穴１ｂ，ブラケット５，６のボルト穴５ａ，５ｂの穿孔位置を設定している。なお、図示例の回転電気は距離ｒ1，ｒ2を５４mmに設定している。したがって、図１，図６の組立状態ではブラケット５と６の間に架設した通しボルト１１はステータコア１ａとの干渉なしに締結されている。
【０００８】
ところで、電磁鋼板をプレス加工して打ち抜いたコアプレートを積層した上で、溶接，カシメ，ボルト締めなどにより一体化して製作したステータコア１ａには、打ち抜き，溶接，カシメなどの加工に伴って発生した歪み，応力がコアの電磁鋼板に残留し、この残留応力が磁束の方向沿った圧縮応力である場合には、その残留圧縮応力の影響によりコアの鉄損が増加し回転電機の特性を低下させることが知られている。そこで、従来は作製後のコア組立体に焼鈍処理を施しての残留応力を解消するようにしている。
【０００９】
一方、電磁鋼板の打ち抜き，溶接，カシメ，ボルト締めなどに伴ってコアに生じた残留応力について、前記の残留圧縮応力とは逆に、コアに引張応力が残留していると鉄損が低減する内容の研究報告がなされている（非特許文献１参照）。
【００１０】
そこで、前記の非特許文献１を基に、電磁鋼板製のコアプレートを積層して一体化したステータコアについて、磁束が集中する領域の特定部位に熱処理を施すことにより、コアのプレート打ち抜き，組立工程で生じた残留圧縮応力を開放した上で、さらに熱処理した部位には磁束の方向に沿って残留引張応力を付加するようにして鉄損の低減，磁気特性の向上化を図った回転電機のステータコアの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
新日鉄技報  第３７８号「ハイブリッド／電気自動車の駆動モータ用電磁鋼板」、ｐ．５１〜５４、［平成２３年１０月２５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.nsc.co.jp/tech/report/pdf/s37813.pdf＞
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−３１９６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、特許文献1に記載されたステータコアの製造方法においては、電磁鋼板の打ち抜きコアプレートを積層して構成したステータコアに対して、その特定部位に局所的な熱処理を施すようにしていることから、この熱処理に伴う加熱状態の分布にバラツキがあると、ステータコアの電磁鋼板に付与される残留引張応力にバラツキが生じ、これに起因してコアの磁気特性の改善特性が損なわれるおそれがある。また、ステータコアの特定部位に熱処理を施すには専用の熱処理設備を必要とするほか、その熱処理には厳密な温度管理を要するなど、大きな手間とコストがかかる問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は、コアに前記のような煩雑な熱処理を施すことなく、ステータコアを貫通してその両側のブラケット間に架設した通しボルトを巧みに利用することにより、ステータコアに機械的な引張応力を付与して鉄損の低減，磁気特性の向上化が図れるようにした回転電機の組立構造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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明によれば、電磁鋼板から打ち抜き形成したコアプレートの積層体になるステータコアをロータコアの外周に空隙を隔てて同心配置し、かつ該ステータコアの両側にブラケットを配置した上で、前記ステータコアを軸方向に貫通してブラケットの間に通しボルトを架設した組立構造になる回転電機であり、前記ステータコアの環状ヨーク部にはその周方向に沿って複数のボルト通し穴を軸対称位置に穿設したものにおいて、
ステータコアに穿設した前記ボルト通し穴に通しボルトを挿通してその前記ブラケットの間に架設した組立状態で該通しボルトを軸方向に撓ませ、その応力をステータコアに加えてラジアル方向の引張応力を付与するようにし（請求項１）、具体的には次記のような態様で引張応力の付与を実現するものとする。
（１）前記ステータコアを外被フレームの内周に嵌入支持し、かつ該フレームの両端にブラケットを突き合わせ配置した上で、ステータコアを貫通して前記ブラケットの間に架設，締結した通し前記ボルトを軸方向に撓ませてステータコアにラジアル方向の引張応力を付与するようにする（請求項２）。
（２）前記ステータコアの両側にブラケットを直接突き合わせ配置した上で、ステータコアを貫通して前記ブラケットの間に架設，締結した通しボルトを軸方向に撓ませてステータコアにラジアル方向の引張応力を付与するようにする（請求項３）。
（３）前記構成において、ステータコアの軸中心を基準に、ステータコアのヨーク部に穿設したボルト通し穴との間の距離をｒ1、ブラケットに穿孔したボルト穴との間の距離をｒ2として、少なくとも一方のブラケットに穿孔したボルト穴については前記距離をｒ1＜ｒ2に設定する（請求項４）。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成のように、ステータコアの軸中心を基準として、コアのヨーク周域に分散して穿設したボルト通し穴との間の距離ｒ1と、ブラケットに穿孔したボルト穴の距離ｒ2との間で、ｒ1＜ｒ2なるように設定したことにより、ステータコアを貫通してブラケットの間に通しボルトを架設，締結した組立状態では通しボルトが軸方向に沿って内周側へ凹状に撓み、その応力（撓み応力）がボルト通し穴を介してステータコアを外周側に押圧する。これにより、ステータコアにはラジアル方向の機械的な引張応力が付与されることになり、その結果として、非特許文献１で述べられているようにステータコアを構成している電磁鋼板の鉄損を低減することができる。
【００１７】
しかも、ステータコアに引張応力を付与する手段には、特許文献１に開示されているような煩雑な熱処理工程を要さずに、ステータコアの周上に穿設したボルト通し穴に対して、ブラケットに穿孔したボルト穴をラジアル方向に僅かにずらした位置に設定して組み立てるだけの設計変更でコストを掛けずに簡単に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を実施適用するフレーム形回転電機の組立構造を表す側視断面図である。
【図２】図１における通しボルトの外形図である。
【図３】図１におけるステータコアの端面図である。
【図４】図１における運転側ブラケットの構造図であって、（ａ）は端面図、（ｂ）は側視断面図である。
【図５】図１における反運転側ブラケットの構造図であって、（ａ）は端面図、（ｂ）は側視断面図である。
【図６】本発明を実施適用するフレームレス形回転電機の組立構造を表す側視断面図である。
【図７】図６におけるステータコアの端面図である。
【図８】図６における運転側ブラケットの構造図であって、（ａ）は端面図、（ｂ）は側視断面図である。
【図９】図６における反運転側ブラケットの構造図であって、（ａ）は端面図、（ｂ）は側視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に示すフレーム形回転電機、および図６〜図９に示すフレームレス形回転電機について説明する。
【実施例１】
【００２０】
まず、本発明の請求項２に対応するフレーム形回転電機（図１〜図５）においては、ステータコア１ａのヨーク周上に穿設した軸方向のボルト通し穴１ｂと軸中心Ｏとの間の距離ｒ1を従来と同様にｒ1＝５４mmに設定しているのに対し、外被フレーム４を挟んでステータコア１ａの両側に配したブラケット５，６に穿孔したボルト穴５ａ，６ａについては、該ボルト穴５ａ，６ａと軸中心Ｏとの間の距離ｒ2をｒ2＝５５mmに設定（ｒ1＜ｒ2）に設定する。そして、この設定条件で回転電機の組立時には、反運転側から通しボルト１１（有効径φ2：３．５mm）に押込み力を加えながらブラケット６の周上に穿孔したボルト穴６ａ，ステータコア１ａのボルト通し穴１ｂ（穴径φ1：４．３mm）に挿通した上で、通しボルト１１の先端ネジ部１１ａを運転側のブラケット５に穿孔したボルト穴５ａに螺合して締結する。
【００２１】
これにより、回転電機の組立状態では、ステータコア１ａを貫通してブラケット５，６の間に架設，締結した通しボルト１１には曲げモーメントが加わって内周側へ凹状に撓み、その応力（曲げ応力）がステータコア１ａに反力として作用し、該コアを外周側に押圧する。その結果、ステータコア１ａにはラジアル方向の機械的な引張応力が付与されることになり、先記の非特許文献１で述べられているようにステータコア１ａを構成している電磁鋼板の鉄損が低減する。なお、先記のように通しボルト１１の材質はクリープ強度，降伏強度が大きな高強度，高靱性の鋼材（例えばクロームモリブデン鋼）であり、その耐久性は実用的に問題はない。
【００２２】
なお、応用実施例として、前記ブラケット５，６に穿孔したボルト穴５ａ，６ａについては、その一方のブラケット，例えば反運転側ブラケット６のボルト穴６ａと軸中心Ｏとの間の距離ｒ2をステータコア１ａのボルト穴１ｂ同じの距離５４mm（ｒ2＝ｒ1）に設定した上で、運転側ブラケット５に穿孔したボルト穴５ａの距離ｒ2を５５mm（ｒ2＞ｒ1）に設定して実施することもできる。また、これとは逆に、運転側ブラケット５のボルト穴５ａに対応する距離を５４mm（ｒ2＝ｒ1）とし、反運転側ブラケット６のボルト穴６ａに対応する距離ｒ2を５５mm（ｒ2＞ｒ1）に設定してもよい。この設定でも先記と同様に回転電機の組立状態では、ステータコア１ａにラジアル方向の引張応力を付与することかできる。
【実施例２】
【００２３】
一方、本発明の請求項３に対応するフレームレス形回転電機（図６〜図９）の実施例においては、ステータコア１ａの両側に運転側，反運転側のブラケット５，６を直接突き合わせ配置した上で、ステータコア１ａを貫通して前記ブラケット５，６の間に架設，締結した通しボルトを介してステータコア１ａをブラケット５と６の間に挟持固定するようにし、ここで先記の実施例１で述べたフレーム形回転電機（図１〜図５）の設定条件と同様に、ステータコア１ａのボルト通し穴１ｂに対して、ブラケット５，６に穿孔したボルト穴５ａ，６ａの穿孔位置を次記のように設定し、回転電機の組立状態でステータコア１ａにラジアル方向の引張応力を付与するようにしている。
【００２４】
すなわち、ステータコア１ａのボルト通し穴１ｂと軸中心Ｏとの間の距離ｒ1をｒ1＝５４mmとして、ブラケット５，６に穿孔したボルト穴５ａ，６ａについては少なくとも一方のボルト穴と軸中心Ｏとの間の距離ｒ2をｒ2＝５５mmに設定（ｒ1＜ｒ2）する。
【００２５】
これにより、回転電機の組立状態では、先記実施例１と同様に通しボルト１１が軸方向に撓み、その曲げ応力ステータコア１ａの電磁鋼板にラジアル方向の引張応力を付加して鉄損を低減できる。
【００２６】
なお、フレームレス形回転電機に適用したこの実施例では、先記実施例１のフレーム形回転電機のようにステータコア１ａの外周にフレーム４（図１参照）を備えてないので、その分だけステータコア１ａには通しボルト１１の曲げ応力を効率よく加えて大きな引張応力を付与することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１    ステータ
１ａ  ステータコア
１ｂ  ボルト通し穴
２    ロータ
３    回転シャフト
４    外被フレーム
５    運転側ブラケット
５ａ  ボルト穴
６    反運転側ブラケット
６ａ  ボルト穴
１１    通しボルト
Ｏ    軸中心
ｒ1    軸中心とステータコアに穿設したボルト通し穴との間の距離
ｒ2    軸中心とブラケットに穿孔したボルト穴との間の距離
【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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