(57)【要約】【課題】筒体から受ける圧力を増加させることなく、また、新たな部品を追加することなく、分割コアを軸方向に固定できる回転電機のステータを提供する。【解決手段】本発明の回転電機のステータ１０は、鋼板を積層してなる分割コア１６を円環状に配置して構成されるステータコア１２の外周に筒体１４を装着し、当該筒体１４で前記複数の分割コア１６を前記ステータコア１２の外周から中心に向かって圧締した回転電機のステータ１０であって、前記分割コア１６は、その軸方向の両端面、かつ、その外周縁に凹部２８が形成されており、前記筒体１４は、前記凹部２８に嵌合する複数の嵌合部１８を有する。【選択図】図１
2016032402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を積層してなる分割コアを円環状に配置して構成されるステータコアの外周に筒体を装着し、当該筒体で前記複数の分割コアを前記ステータコアの外周から中心に向かって圧締した回転電機のステータであって、
前記分割コアは、その軸方向の両端面、かつ、その外周縁に凹部が形成されており、
前記筒体は、前記凹部に嵌合する複数の嵌合部を有する、
ことを特徴とする回転電機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板を積層してなる分割コアを円環状に配置して構成されるステータコアの外周に筒体を装着し、当該筒体で前記複数の分割コアを前記ステータコアの外周から中心に向かって圧締した回転電機のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から分割コアからなるステータコアが、広く知られている。複数の分割コアを互いに固定するために、ステータコアの外周に筒体が装着される。こうした筒体は、ステータコアの外径と略同一の内径を有しており、この筒体が外周に装着されることにより、ステータコアには、外周面から中心方向に向かう圧力がかかる。一般に、各分割コアは、外周側に近づくにつれ幅広となる楔形状であるため、径方向内向きの力がかかることで、複数の分割コアは、互いに周方向に押し合い、密着し、締結される。こうした技術は、例えば、特許文献１等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、このステータコアの外周に装着された筒体から受ける径方向内向きの力、すなわち、筒体の締め付け力で、複数の分割コアを周方向および軸方向への動きを規制し、固定していた。しかしながら、筒体から付加される締め付け力だけで、軸方向の動きを規制するためには、当該締め付け力を高める必要がある。しかし、締め付け力を高めると、分割コアが互いに周方向に押し合う力が大きくなり、分割コアが座屈したり、磁束流れが悪化したりという新たな問題を招いていた。
【０００５】
そこで、一部では、ステータコアの外周に装着される筒体の他に、分割コアの軸方向への動きを規制できる部品を新たに設けて、分割コアを軸方向に固定することも提案されている。しかし、こうした別部品を追加する技術の場合、部品点数の増加や、コスト増加といった別の問題を招いていた。
【０００６】
そこで、本発明では、筒体の締め付け力を増加させることなく、また、新たな部品を追加することなく、分割コアを軸方向に固定できる回転電機のステータ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】
【０００７】
本発明の回転電機のステータは、鋼板を積層してなる分割コアを円環状に配置して構成されるステータコアの外周に筒体を装着し、当該筒体で前記複数の分割コアを前記ステータコアの外周から中心に向かって圧締した回転電機のステータであって、前記分割コアは、その軸方向の両端面、かつ、その外周縁に凹部が形成されており、前記筒体は、前記凹部に嵌合する複数の嵌合部を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、筒体の締め付け力を増加させなくても、また、別途部品を追加しなくても、分割コアの凹部と筒体の嵌合部とを嵌合させることで、分割コアの軸方向への動きが規制され、分割コアが軸方向に固定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態であるステータの部分平面図である。
【図２】分割コアの斜視図である。
【図３】筒体の斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】他の筒体の一例を示す斜視図である。
【図６】図５の筒体を適用したステータの断面図である。
【図７】他の筒体の一例を示す斜視図である。
【図８】図７の筒体を適用したステータの断面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である回転電機のステータ１０の部分平面図である。また、図２は、分割コア１６の斜視図、図３は、筒体の斜視図、図４は、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図１〜４において、各種寸法は、発明の理解を容易にするために、実際とは異なっている。
【００１１】
本実施形態の回転電機のステータ１０は、ステータコア１２と、図示しないステータコイルと、筒体１４と、を備えている。ステータコア１２は、その内周面から複数のティース２２が突出した略円筒状体である。各ティース２２には、ステータコイルが巻回される。
【００１２】
このステータコア１２は、円環状に並べた複数の分割コア１６から構成される。各分割コア１６は、打ち抜き加工により形成した電磁鋼板を、ステータ軸方向に積層して構成される。各分割コア１６は、円環の外周部を構成するヨーク部２４と、当該ヨーク部２４の内周側に突き出したティース２２と、を備えている。ヨーク部２４は、外周側に近づくにつれて幅広となる略楔形状となっている。さらに、ヨーク部２４には、ステータ軸方向に隣接する電磁鋼板と嵌合してカシメ結合するためのカシメ部２６（図２、図４では、図示省略）が形成されている。カシメ部２６は、ステータ軸方向に部分的に突出または部分的に凹んだ箇所である。このカシメ部２６は、磁束の流れを阻害しない位置に形成される。すなわち、磁束は、通常、一つのティース２２から入り込み、ヨーク部２４を周方向に進み、他のティース２２から抜け出る。カシメ部２６は、この周方向に進む磁束が少なくなる外周寄りの位置に形成される。
【００１３】
また、本実施形態では、各分割コア１６の外周縁に略矩形の凹部２８を形成している。この凹部２８は、後に詳説するように、筒体１４に形成された嵌合部１８が嵌め込まれる凹部２８で、分割コア１６のステータ軸方向の両端面に形成されている。
【００１４】
筒体１４は、ステータコア１２の外周に装着される。この筒体１４は、円環状に配された複数の分割コア１６を、その円環の外周から中心に向かって圧して、締結する部材である。筒体１４は、複数の分割コア１６で構成される円環（すなわステータコア１２）の外周に焼き嵌めで装着される。したがって、筒体１４の常温における内径は、複数の分割コア１６を円環状に組み付けたときの円環の外径より若干小さくなっている。この筒体１４をステータコア１２の外周に焼き嵌めで装着することにより、当該ステータコア１２を構成する各分割コア１６は、径方向内側に向かう圧力を受ける。
【００１５】
ここで、分割コア１６は、外周側に近づくにつれて幅広となる略楔形状である。かかる分割コア１６に径方向内側に向かう圧力を付与した場合、各分割コア１６は、隣接する他の分割コア１６と互いに周方向に押し付け合い密着し合う。そして、複数の分割コア１６が互いに密着し合うことで、複数の分割コア１６が、互いに締結されることになる。
【００１６】
また、本実施形態の筒体１４は、分割コア１６の軸方向への動きを規制するために、筒体１４の上端および下端に、複数の嵌合部１８を設けている。嵌合部１８は、筒体１４の上端または下端から軸方向に平行に延びる一対のスリットで区画された略矩形の部位であり、この嵌合部１８は、略９０度、内周側に折り曲げられることで、内周側に突出した爪状となる。
【００１７】
嵌合部１８は、分割コア１６の凹部２８と対応する位置に、一つずつ設けられている。したがって、周方向に並ぶ複数の嵌合部１８の周方向間隔は、分割コア１６の周長とほぼ同じであり、上下に並ぶ二つの嵌合部１８の間隔は、分割コア１６の高さとほぼ同じである。また、各嵌合部１８の幅は、分割コア１６の凹部２８の幅と同じか、僅かに大きくなっている。本実施形態では、この嵌合部１８を、内周側に折り曲げ、各分割コア１６の凹部２８内に嵌合させている。かかる構成とすることで、筒体１４による締め付け力を過剰に増加させることなく、分割コア１６の軸方向への動きを効果的に規制できる。
【００１８】
すなわち、従来のステータ１０は、筒体１４でステータコア１２を径方向内側に締め付け、この締め付け力で分割コア１６を周方向に密着させ、当該分割コア１６の動きを規制していた。そして、複数の分割コア１６が互いに周方向に押し合う力で、分割コア１６の周方向の動きだけでなく、軸方向の動きも規制していた。
【００１９】
ここで、周方向の力で、分割コア１６の軸方向の動きを規制するためには、周方向の力（ひいては締め付け力）を非常に大きくしなければならない。しかし、周方向の力が過大であれば、当然ながら、各分割コア１６内には、過大な周方向の圧縮応力が生じることになる。かかる過大な周方向圧縮応力が生じると、分割コア１６を構成する電磁鋼板が座屈することがあった。また、過大な周方向圧縮応力により、電磁鋼板の一部で磁気特性が変化し、磁束流れが阻害されることもあった。
【００２０】
そこで、周方向圧縮応力を低減するために、分割コア１６の軸方向への動きを規制できる部品を別途設けて、分割コア１６を軸方向に固定することも一部では提案されている。しかし、こうした別部品を追加する技術の場合、部品点数の増加や、コスト増加といった別の問題を招いていた。
【００２１】
そこで、本実施形態では、既述した通り、分割コア１６の上面および底面に形成された凹部２８に嵌合する嵌合部１８を筒体１４に形成した。この嵌合部１８が、分割コア１６の上面および底面に嵌合され結合されることで、分割コア１６の軸方向への動きが規制されることになる。この場合、筒体１４によるステータコア１２の締め付け力を低下することができ、各分割コア１６に作用する周方向の圧縮応力を低下できる。そして、結果として、分割コア１６を構成する電磁鋼板の座屈や、磁気特性の悪化を効果的に防止できる。
【００２２】
また、これまでの説明から明らかな通り、本実施形態では、分割コア１６に形成された凹部２８と、筒体１４に形成された嵌合部１８と、の嵌合により分割コア１６の軸方向への動きを規制している。換言すれば、分割コア１６の軸方向への動きを規制するにあたって、新たな別部品を設けていない。結果として、ステータ全体の部品点数の増加や重量増加を防止できる。
【００２３】
また、これまでの説明で明らかな通り、本実施形態では、分割コア１６の凹部２８を、当該分割コア１６の外周縁に形成している。この外周縁は、ステータコア１２のうち、磁束の流れが最も少なくなる個所である。換言すれば、凹部２８は、ステータコア１２の磁路を妨げない箇所に設けられている。かかる構成とすることで、各分割コア１６の軸方向の動きを防止しつつ、回転電機のトルク出力を高く保つことができる。
【００２４】
また、筒体１４の嵌合部１８が、分割コア１６を軸方向に押さえつけるため、各分割コア１６を構成する積層鋼板の剥がれも効果的に防止できる。換言すれば、本実施形態によれば、複数の積層鋼板の剥がれを防止する構成（嵌合部１８および凹部２８）があるため、複数の積層鋼板を連結するためのカシメ部２６の数やサイズを低減することが可能となる。そして、カシメ部２６の数やサイズを低減できれば、磁気抵抗の低い磁路を広く確保することができ、ひいては、回転電機のトルク出力を高く保つことができる。
【００２５】
ステータ１０を製造する際には、まず、複数の分割コア１６を円環状に配置したうえで、その外周に嵌合部１８を折り曲げる前の、筒状の筒体１４を焼き嵌めする。このとき、筒体１４の嵌合部１８と、各分割コア１６の凹部２８の周方向位置が一致するように、筒体１４とステータコア１２との周方向位置を調整する。ステータコア１２の外周に筒体１４が装着できれば、続いて、嵌合部１８を、略９０度に、内周側に折り曲げ、分割コア１６の凹部２８に嵌合させれば完成となる。
【００２６】
以上の説明から明らかな通り、本実施形態によれば、筒体１４から受ける圧力を増加させることなく、また、新たな部品を追加することなく、分割コア１６を軸方向に固定できる。なお、これまで説明した構成は、一例であり、各分割コ１６の上面および底面に凹部２８が設けられ、筒体１４に当該凹部２８に嵌合される嵌合部１８が設けられるのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。
【００２７】
例えば、嵌合部１８は、筒体１４の端部ではなく、図５、図６に示すように、筒体１４の周面に設けられてもよい。図５は、他の筒体１４の一例を示す斜視図であり、図６は、当該筒体１４を適用したステータ１０の断面図である。図５に示すように、筒体１４の周面に、略コ字状の孔をプレスで形成し、このコ字状の孔で区画される部位を嵌合部１８として用いてもよい。また、嵌合部１８の形状は、略矩形に限らず、半円状や、楔状等であってもよい。
【００２８】
また、嵌合部１８は、折り曲げて形成される爪状でなく、図７〜図９に示すように筒体１４の周面の一部を内周側に突出変形させた変形箇所でもよい。図７は、他の筒体１４の一例を示す斜視図であり、図８は、当該筒体１４を適用したステータ１０の断面図である。また、図９は、図８のＢ−Ｂ断面図である。この図７〜図９に示すように、筒体１４の周面の一部を、内周側に突出変形さて嵌合部１８とし、この嵌合部１８を、分割コア１６の凹部２８に嵌合する（カシメる）ようにしてもよい。かかる構成とした場合、筒体１４の焼き嵌めの後に、嵌合部１８を形成することになるため、焼き嵌めの際に、筒体１４とステータコア１２との周方向位置の調整が不要となり、ステータ１０の製造工程をより簡易化できる。
【００２９】
また、筒体１４は、ステータコア１２に外周面から中心に向かう圧力をかけられるのであれば、焼き嵌めに限らず、圧入等の他の方法でステータコア１２に装着されてもよい。また、複数の分割コア１６で一つのステータコア１２が構成されるのであれば、分割コア１６の個数や形態は特に限定されない。例えば、本実施形態では、一つの分割コア１６が一つのティース２２を有する構成としているが、一つの分割コア１６が、二以上のティース２２を有する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ステータ、１２  ステータコア、１４  筒体、１６  分割コア、１８  嵌合部、２２  ティース、２４  ヨーク部、２６  カシメ部、２８  凹部。
【図１】
2016032402.tif 000003
【図２】
2016032402.tif 000004
【図３】
2016032402.tif 000005
【図４】
2016032402.tif 000006
【図５】
2016032402.tif 000007
【図６】
2016032402.tif 000008
【図７】
2016032402.tif 000009
【図８】
2016032402.tif 000010
【図９】
2016032402.tif 000011