(57)【要約】【課題】  バックヨーク部の厚さを低減することなく巻線のための十分な空間を確保し、コイルの整列性を改善しコイル占積率の向上を図る回転電機の固定子を提供することを目的とする。【解決手段】  連結凹部５の円弧部５ａと連結凹部５側バックヨーク部１の外郭線１ｂとが交差する位置に抑止部５ｄを設け、バックヨーク部１の連結中心部３を中心に環状の外側に抑止部５ｄまで回動させた場合の第一の回動角θ１を、一方のバックヨーク部１のティース部２の根元部２ａからのティース部２に対する垂線８と連結する他方のバックヨーク部１の突部端部２ｂとが接する位置まで回動させた場合の第二の回動角θ２よりも大きくする。【選択図】        図８
2009296870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部に回動可能な連結中心部を設け、この連結中心部同士を連結して環状を形成する複数のバックヨーク部と、
このバックヨーク部の中央部から環状内側方向に突設するティース部と、
前記バックヨーク部の環状の外周を形成する外郭線と連結中心部から所定半径の円周との交差部に設けられ、前記バックヨーク部を連結し連結中心部を中心に環状外側方向に回動させた場合の第一の回動角が、一方の前記バックヨーク部のティース部の根元部からの前記ティース部に対する垂線と連結する他方の前記バックヨーク部のティース部突部とが接する位置まで回動させた場合の第二の回動角よりも大きくなる位置で回動を抑止する抑止部とを備える回転電機の固定子。
【請求項２】
複数のバックヨーク部は、略円形の環状を形成することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
複数のバックヨーク部は、多角形の環状を形成することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
バックヨーク部は、前記バックヨーク部を１２個連結して環状を形成することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
抑止部は、連結中心部までの距離Ｒａがバックヨーク部の厚みＴと鋼板を積層してなる前記バックヨーク部の前記鋼板の板厚ｔとの間で、Ｒａ＜Ｔ−１．５ｔの関係にあることを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
抑止部は、バックヨーク部の環状の外周の半径に対する前記抑止部と連結中心部の距離Ｒａの比ｒ１及び連結中心部の位置半径の比ｒ２がｒ１＜０．２９、ｒ２＜０．９９の場合に、第一の回動角θ１がｒ１２＋ｒ２２−２ｒ１・ｒ２・ｃｏｓ（π−θ１／２）＝１の関係において、θ１＞７６．６°を満たす領域内に存在することを特徴とする請求項５に記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に用いられるモータ等の回転電機の固定子に関し、特に電動機の出力向上および効率向上を図るようにした回転電機の固定子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機の固定子は、コア片を連結して形成する場合、ティース部に巻線する際にコアのバックヨーク部間の連結する角度を変えることで、隣接するティース部同士の間隔を広げ、巻線ノズルを挿入して導線を供給するための空間を確保する。この巻線ノズルの軌道がデッドスペースにならないため、コイル占積率を高めることができる。
【０００３】
しかし、例えば、バックヨーク部を直線状にして巻線する場合は、ティース部間に巻線ノズルを挿入して巻線するため、ノズル先端で導線が直角に曲げられることで塑性変形による歪みが発生する。この場合、コイルの整列性に問題が生じる。
【０００４】
そこで、特許文献１では、バックヨーク部の連結部において外周部に切り欠きを形成することにより、バックヨーク部を逆反りさせた状態まで広げ、ティース部周りに導線を周回させてもノズルが隣接するティース部と干渉しない状態にする方法が開示されている。
【０００５】
これにより、ティース部に巻線する巻線ノズルの角度に自由度が増し、巻線中のノズル先端での導線の歪みを小さく低減することができ、コイルの整列性を改善することができる．
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２７２０２７号公報（００１３〜００２０段、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の回転電機の固定子では、外周部の切り欠きのためにバックヨーク部の厚さが部分的に薄くなる。また、ティース部周りに周回して巻線するために各ティース部側面に対してバックヨーク部の内周面は垂直に形成されている場合が多く、バックヨーク部同士が交差する連結部においては、内周部がくの字形状となり内周部側からも厚さが薄くなっている。
【０００８】
したがって、連結部において内周部側だけでなく、外周部側からもバックヨーク部の厚さが部分的に薄くなることにより、磁気抵抗が高くなりモータトルクが低減するという問題があった。また、磁束密度が高くなると鉄損が増加しモータ効率が低減するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、バックヨーク部の外周部の厚さを低減することなく巻線のための十分な空間を確保し、コイルの整列性を改善しコイル占積率の向上を図る回転電機の固定子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】
【００１０】
本発明に係る回転電機の固定子は、両端部に回動可能な連結中心部を設け、連結中心部同士を連結して環状を形成する複数のバックヨーク部と、バックヨーク部の中央部から環状内側方向に突設するティース部と、バックヨーク部の環状の外周を形成する外郭部と連結中心部から所定半径の円周との交差部に設けられ、バックヨーク部を連結し連結中心部を中心に環状外側方向に回動させた場合の第一の回動角が、一方のバックヨーク部のティース部の根元部からのティース部に対する垂線と連結する他方のバックヨーク部のティース部突部とが接する位置まで回動させた場合の第二の回動角よりも大きくなる位置で回動を抑止する抑止部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バックヨーク部の環状の外周を形成する外郭部と連結中心部から所定半径の円周との交差部に抑止部を設け、バックヨーク部の連結中心部を中心に環状の外側に抑止部まで回動させた場合の第一の回動角を、一方のバックヨーク部のティース部の根元部からのティース部に対する垂線と連結する他方のバックヨーク部のティース部突部とが接する位置まで回動させた場合の第二の回動角よりも大きくすることにより、バックヨーク部の外周部の厚さを低減することなく巻線のための十分な空間を確保することができ、モータトルクの強化とモータ効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る回転電機の固定子の実施の形態の構成を示す平面図である。
【図２】本発明に係る回転電機の固定子の実施の形態におけるコア片を直線状に配置した構成の一部を示す平面図である。
【図３】本発明に係る回転電機の固定子の実施の形態におけるコア片を直線状に配置した構成の一部を示す断面図である。
【図４】本発明に係る回転電機の固定子の実施の形態におけるコア片を閉じた状態の構成の一部を示す平面図である。
【図５】本発明に係る回転電機の固定子の実施の形態におけるコア片を開いた状態の構成の一部を示す平面図である。
【図６】本発明に係る回転電機の固定子の実施の形態におけるコア片を閉じた状態の連結部の構成を示す平面図である。
【図７】本発明に係る回転電機の固定子の実施の形態におけるコア片を開いた状態の連結部の構成を示す平面図である。
【図８】本発明に係る回転電機の固定子の実施の形態における巻線時のコア片を開いた状態の構成を示す平面図である。
【図９】本発明に係る回転電機の固定子の実施の形態における巻線装置での巻線工程の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明に係る回転電機の固定子の実施例におけるモータの構成を示す横断面模式図である。
【図１１】本発明に係る回転電機の固定子の実施例における回転電機の固定子の結線図である。
【図１２】本発明に係る回転電機の固定子の実施例における巻線順番を示す模式図である。
【図１３】本発明に係る回転電機の固定子の実施例における回転電機の固定子の構成を示す平面図である。
【図１４】本発明に係る回転電機の固定子の実施例における回転電機の固定子の他の構成を示す平面図である。
【図１５】本発明に係る回転電機の固定子の実施例における回転電機の固定子の他の構成を示す平面図である。
【図１６】本発明に係る回転電機の固定子の実施例におけるコア片の構成を示す平面図である。
【図１７】本発明に係る回転電機の固定子の実施例におけるコア片の寸法例である。
【図１８】本発明に係る回転電機の固定子の実施例におけるコア片の連結部の構成を示す平面図である。
【図１９】本発明に係る回転電機の固定子の実施例における解析モデルの構成を示す平面図である。
【図２０】本発明に係る回転電機の固定子の実施例における強度解析の結果を示す図である。
【図２１】本発明に係る回転電機の固定子の実施例におけるコア片の連結中心部の位置を説明する平面図である。
【図２２】本発明に係る回転電機の固定子の実施例におけるコア片の連結中心部の位置と展開角の関係を説明する平面図である。
【図２３】本発明に係る回転電機の固定子の実施例におけるコア片の連結中心部の位置と展開角の関係を説明する図である。
【図２４】本発明に係る回転電機の固定子の実施例におけるコア片の連結中心部の位置と展開角の関係を説明する平面図である。
【図２５】本発明に係る回転電機の固定子の実施例におけるコア片の連結中心部の位置と展開角の関係を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る回転電機の固定子の各種実施の形態について、図面に基づいて説明する。
実施の形態
図１は、本発明の実施の形態における回転電機の固定子の構成を示す平面図であり、図２は、図１におけるコア片を直線状に配置した構成の一部を示す平面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａの中央連結部における矢視断面図である。
【００１４】
図１において、本実施の形態の回転電機の固定子１００は、複数のコア片を略円環状に連結して構成される。コア片５０は、バックヨーク部１とティース部２からなり、図２に示すように、バックヨーク部１の両端には回動自在に連結される連結中心部３を有する連結凸部４と連結凹部５が設けられ、中央部からは円環状内側の中心Ｏ方向にティース部２が突設されている。なお、回転電機の固定子１００を略円形の環状としたが、略多角形の環状としてもよい。
【００１５】
図３に示すように、コア片５０は、第一の積層板５０ａ−１、５０ａ−３、・・、５０ａ−（ｎ＋１）（ｎは整数）と第二の積層板５０ｂ−１、５０ｂ−２、・・、５０ｂ−ｎとを交互に積層して形成される。
【００１６】
第一の積層板５０ａ−１、５０ａ−２、・・、５０ａ−（ｎ＋１）及び第二の積層板５０ｂ−１、５０ｂ−２、・・、５０ｂ−ｎの表裏両面には複数箇所にそれぞれ対応する固定用凹部６と固定用凸部７が設けられており、積層時に圧入して、かしめられることにより固定される。
【００１７】
また、第一の積層板５０ａ−１、５０ａ−２、・・５０ａ−（ｎ＋１）と第二の積層板５０ｂ−１、５０ｂ−２、・・５０ｂ−ｎのバックヨーク部１両端は、連結凸部４と連結凹部５とが互い違いに設けられている。コア片５０と連結されるコア片５１の各層は、コア片５０の各層の連結連結凸部４及び連結凹部５と対応するように、連結凹部５と連結凸部４とが互い違いに設けられている。
【００１８】
コア片５０、５１の連結凸部４の表裏両面には、連結中心部３の位置に円柱状の回動用凹部３ａと回動用凸部３ｂとが設けられ、積層時に連結されるコア片５０、５１のバックヨーク部１の連結凸部４同士が、回動用凹部３ａと回動用凸部３ｂを介して、回動するように間にわずかに隙間（約５μｍ）を空けて嵌められる。
【００１９】
図４乃至図７は、本発明の実施の形態における回転電機の固定子１００でのコア片５０、５１の連結部分の動作を説明するための平面図である。図４は、回転電機の固定子１００を環状に閉じた場合のコア片５０、５１の状態を示し、図５は、回転電機の固定子１００の一部の連結を外して逆反りさせた場合のコア片５０、５１の状態を示す。図６及び図７は、それぞれ図４と図５の連結部分の拡大平面図である。
【００２０】
図６に示すように、バックヨーク部１端部の連結凹部５は、連結中心部３を中心とする回動用凹部３ａ及び回動用凸部３ｂと略同心円状の円弧部５ａと、バックヨーク部１の内周部１ａの交差する点５ｃからの直線部５ｂとから形成されている。連結凸部４は、円弧部５ａに対応する円弧部４ａと、バックヨーク部１を円環状に連結した状態で連結凹部５の直線部５ｂに当接する直線部４ｂとから形成されている。
【００２１】
コア片５０は、図４の円環状を形成する状態から、連結中心部３を中心に回動用凹部３ａ及び回動用凸部３ｂとを回動させて環状外側方向に図５の逆反り状態まで開くと、図７に示すように、連結凸部４側バックヨーク部１の外側の外郭部１ｂが、回動を抑止する連結凹部５側端部の抑止部５ｄに当接するまで広がる。この展開角を最大展開角として第一の回動角θ１とする。
【００２２】
ここで、バックヨーク部１の外郭部１ｂは、バックヨーク部１を円環状に連結する場合の外周円を形成する外郭部である。そして、抑止部５ｄは、連結凹部５の円弧部５ａと連結凹部５側バックヨーク部１の外郭部１ｂとが交差する位置にある。
【００２３】
図８は、本発明の実施の形態における回転電機の固定子１００の巻線時におけるコア片５０、５１の連結状態を説明するための平面図である。図８に示すように、コア片５０、５１においては、バックヨーク部１の内周部１ａはティース部２に対して垂直に設けられている。
【００２４】
これにより、コア片５１は、例えば巻線装置２００（図９参照）を用いてノズル２１を搭載したフライヤ２２をティース部２周りに円軌道で回転させることにより、ティース部２の根元部２ａまで密に導線２３が巻線される。
【００２５】
図８において、巻線されるコア片５１に連結されているコア片５０は、連結中心部３を中心に回動用凹部３ａ及び回動用凸部３ｂとを回動させて開き、コア片５１のティース部２の根元部２ａからのティース部２に対する垂線８と、コア片５０のティース部２の突部端部２ｂとが接する位置にある。この展開角を最小展開角として第二の回動角θ２とする。
【００２６】
図９に示すように、巻線装置２００により巻線する場合に、本発明の実施の形態における回転電機の固定子１００では、第一の回動角θ１が第二の回動角θ２よりも大きくなる位置に抑止部５ｄが設けられ、巻線される導線２３とコア片５０のティース部２とが干渉を生じない十分な空間を確保する。
【００２７】
なお、上記の連結部分の動作及び連結状態の説明においては、コア片５０、５１の第一の積層板の構成で説明したが、第二の積層板については構成が円環の連結中心部３を通る中心線に対して線対称にある以外は同様であり、その説明を省略する。
【００２８】
以上のように、本実施の形態では、連結凹部５の円弧部５ａと連結凹部５側バックヨーク部１の外郭部１ｂとが交差する位置に抑止部５ｄを設け、バックヨーク部１の連結中心部３を中心に環状の外側に抑止部５ｄまで回動させた場合の第一の回動角θ１を、一方のバックヨーク部１のティース部２の根元部２ａからのティース部２に対する垂線８と連結する他方のバックヨーク部１の突部端部２ｂとが接する位置まで回動させた場合の第二の回動角θ２よりも大きくなるようにしたので、バックヨーク部の厚さを低減することなく巻線のための十分な空間を確保することがでる。
【００２９】
また、磁束量を増加することができ、その場合はモータトルクの増大を図ることができる。一方、例えば従来方式と同じ磁束量にした場合は、磁束密度を低減することができることになるので、磁束密度の飽和による影響を低減でき、これによりモータ効率の向上を図ることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、略円形の環状を形成する回転電機の固定子１００を用いたが、これに限るものではない。例えば、多角形の環状を形成する回転電機の固定子であってもよい。この場合も、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明の実施例により更に詳細に説明する。本実施例は、本発明の回転電機の固定子を車両用の電動パワーステアリング装置（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ：以下ＥＰＳと略す）に適用したものである。
【００３２】
ＥＰＳ用のモータでは、操舵感を向上させるためにコギングトルクの低減と大トルクの発生が要求される。コギングトルクは、モータのスロット数と永久磁石の極数の最小公倍数で決まる周波数により大きく影響を受ける。この周波数を高くすることにより、振動やトルク脈動を低減することができる。
【００３３】
また、ＥＰＳのような車載用のモータでは１２Ｖもしくは２４Ｖと比較的低い駆動電圧の電源でモータを回転させており、高出力を実現するためにはコイルに大電流を流す必要がある。これらコギングトルクの低減、モータのトルクを両立する構造として、１０極１２スロットのモータが適している。また、給電部間の抵抗値を下げるためにデルタ結線が適している。
【００３４】
図１０は、本実施例で用いる１０極１２スロットのモータの構成を示す横断面模式図である。図１０に示すように、１０極１２スロットのモータは、１２個のスロット９を形成する１２個のコア片を略円環状に並べた回転電機の固定子１００と、回転電機の固定子１００の内周にＳ極及びＮ極を交互に１０極の永久磁石１０を略円環状に並べた回転子１５０とから構成される。
【００３５】
図１１に、１０極１２スロットのモータに用いる回転電機の固定子１００の結線図を示す。各相は対応するコイル群ごとにＵ相、Ｖ相、Ｗ相として区別して示してある。図１１に示すように、３相電源に対応して導線２３を全体としてデルタ結線したもので、各相毎に直列に接続されたコイル群が所謂２直２並列に接続されている。
【００３６】
即ち、Ｕ相に着目すると、Ｕ１＋とＵ１−のコイルが直列接続され、Ｕ２−とＵ２＋とが直列接続されている。更に、これら２つの直列接続が互いに並列に接続されている。ここで各コイルに＋、−の符号を付けたのは、＋と−とでは相互に導線２３がティース部へ巻かれる方向が逆であることを示したものである。
【００３７】
図１２は、図１１に示す結線図を実現するときのティース部２への導線２３の巻線順番を示す模式図である。各相はコア片のティース部２側から見た図であり、Ｂは巻線における各相の接続順の方向を示し、Ｃは各相におけるコイルの巻き方向を示す。Ｃの方向でＲは右巻き（時計回り）、Ｌは左巻き（反時計回り）を示す。
【００３８】
図１２に示すように、図１１のような結線とした場合、巻き始め１１から順に、コイルＵ１＋、Ｕ１−、Ｖ１−、Ｖ１＋、Ｗ１＋、Ｗ１−、Ｕ２−、Ｕ２＋、Ｖ２＋、Ｖ２−、Ｗ２−、Ｗ２＋、巻き終わり１２まで１本の導線で連続的に巻くことができる。
【００３９】
コイルが巻き終わった後、巻き始め１１、渡り部４１ｆ、巻き終わり１２を結線部材４２ａで、渡り部４１ｄ、渡り部４１ｊを結線部材４２ｂで、渡り部４１ｂ、渡り部４１ｈを結線部材４２ｃで接続する。
【００４０】
したがって、デルタ結線した１０極１２スロットからなるＥＰＳ用モータに、本発明の回転電機の固定子を用いた場合、モータトルクの強化とモータ効率の向上を図ることができるだけでなく、１本の導線で連続的にコイルを巻く上での搬送性、巻回性等の生産性に優れた効果を発揮する。
【００４１】
ＥＰＳ用モータは、車両のステアリングハンドルの近くに搭載されるため、その本体を小型化する必要がある。実際は回転電機の固定子の外周直径Ｄ０が５０ｍｍ〜１００ｍｍのものが用いられる。また、必要な出力を得るために、７０〜１００Ａ（アンペア）の電流を流す必要がある。
【００４２】
まず、ＥＰＳ用モータに必要なスロットの断面積を求める。図１１に示すような１０極１２スロットでデルタ結線した場合、４つのコイル群に並列に電流が流れる。例えば、引き出し線部１３から流す場合は、Ｕ相のコイル群Ｕ２、Ｕ１、Ｗ相のコイル群Ｗ１、Ｗ２に並列に電流が流れる。
【００４３】
引き出し線部１３には７０〜１００Ａの電流が流れることから、１コイル群に流れる電流は１７．５〜２５Ａとなる。銅線からなる導線２３に大きな電流を流すと発生するジュール熱により絶縁皮膜を損傷することになるので、導線２３に流すことができる許容電流値は８Ａ／ｍｍ２と制限される。したがって、最大２５Ａの電流を流すためには２５÷８≒３．１ｍｍ２の断面積を持つ導体が必要となる。
【００４４】
ＥＰＳ用モータでは、家電やＦＡ機器に比べて低電圧の大電流を流すため、コイルの抵抗値を下げるには太い導体、少ない巻き数にすることが好ましい。回転電機の固定子の電磁鋼板はその特性として約２Ｔ（テスラ）以上の磁場が発生すると磁気飽和を起こす。また、約２Ｔ以上の磁場を発生させるとモータの効率が悪化する。
【００４５】
これらから、ＥＰＳ用モータでは７〜２０ターン程度の巻数が用いられる。したがって、最低７ターンを巻くためには、巻線を施すスロットの断面積は３．１ｍｍ２×７本×２(両側)≒４３ｍｍ２以上確保する必要がある。
【００４６】
次に、巻線に必要な最小展開角θ２を求める。バックヨーク部の厚みは、コア片の剛性などの要求から、ティース部２の幅の５０％〜１００％程度が用いられる。また、５０％以上あればバックヨーク部１は磁気飽和を起こすことはない。
【００４７】
ＥＰＳ用モータの回転電機の固定子１００の外周直径Ｄ０が最大の１００ｍｍでスロット９の断面積が最小の４３ｍｍ２の場合、ティース部２の幅Ｗに対するバックヨーク部１の厚みＴの比が５０％、７５％、及び１００％のときの、それぞれの回転電機の固定子１００の形状を図１３乃至図１５に示す。
【００４８】
図１３（ａ）乃至図１５（ａ）はそれぞれの回転電機の固定子１００の全体構成を示す平面図であり、図１３（ｂ）乃至図１５（ｂ）はそれぞれの回転電機の固定子１００のコア片５１に連結されているコア片５０を開いた状態の拡大平面図である。
【００４９】
図１３（ｂ）より、ティース部２の幅Ｗに対するバックヨーク部１の厚みＴの比が５０％のときの回転電機の固定子１００の内周の半径Ｒ１は３１．９ｍｍとなり、コア片５１とコア片５０との最小展開角として第二の回動角θ２は８５．８°である。
【００５０】
図１４（ｂ）より、ティース部２の幅Ｗに対するバックヨーク部１の厚みＴの比が７５％のときの回転電機の固定子１００の内周の半径Ｒ１は２９．２ｍｍとなり、コア片５１とコア片５０との最小展開角として第二の回動角θ２は８０．１°である。
【００５１】
図１５（ｂ）より、ティース部２の幅Ｗに対するバックヨーク部１の厚みＴの比が１００％のときの回転電機の固定子１００の内周の半径Ｒ１は２８．７ｍｍとなり、コア片５１とコア片５０との最小展開角として第二の回動角θ２は７６．６°である。
【００５２】
したがって、ＥＰＳ用モータの回転電機の固定子で巻線に必要な展開角は、
θ２＝７６．６°                                                  式１
となる。
【００５３】
次に、円弧部５ａの半径Ｒａを求める。図１６に、１２スロットを構成する回転電機の固定子１００のコア片５１のティース部２の幅Ｗとバックヨーク部１の厚みＴとの関係を説明するための平面図を示す。１２スロットの場合、各コア片毎のなす角度は３０°であるから、図１６より、ティース部２の幅Ｗは、下記に示す式２で与えられる。
Ｗ＝｛Ｒ１÷２×ｓｉｎ（３０°÷２）｝×２                        式２
ただし、Ｒ１は固定子内周の半径である。
【００５４】
また、バックヨーク部１の厚みＴは、下記に示す式３で与えられる。
Ｔ＝Ｗ×Ｋ                                                        式３
ただし、Ｋは、ティース部２の幅Ｗに対するバックヨーク部１の厚みＴの比である。
【００５５】
ここで、ティース部２の幅Ｗに対するバックヨーク部１の厚みＴの比が、５０％、７５％、及び１００％のときの、ティース部２の幅Ｗとバックヨーク部１の厚みＴは、式２と式３を用いて求めると、図１７に示す結果となる。図１７より、バックヨーク部１の厚みＴは、ティース部２の幅Ｗに対するバックヨーク部１の厚みＴの比が１００％のとき最大となり、Ｔ＝１４．８ｍｍとなる。
【００５６】
図１８は、図１６に示すコア片５１とコア片５０の連結部分の拡大平面図を示す。図１８に示すように、バックヨーク部１端部の連結凹部５は、円弧部５ａと、直線部５ｂとから形成されている。コア片５１とコア片５０とが閉じた状態で隣り合うティース間の角度を保ち、回転電機の固定子１００が略円環状を形成するためには直線部５ｂを備えることが必須となる。
【００５７】
直線部５ｂを備えるためには、円弧部５ａの半径Ｒａの最大値Ｒａｍａｘは、回動用凹部３ａ又は回動用凸部３ｂの連結中心部３の位置からバックヨーク部１の内周部１ａの交差する点５ｃまでの距離Ｒｂよりも小さくする必要がある。
【００５８】
連結中心部３の位置からバックヨーク部１の外郭部１ｂまでの距離Ｒｃは、図１９に示す解析モデルで強度解析を行うことにより求めた。図１９（ａ）は解析モデルの側面図であり、図１９（ｂ）は正面図である。
【００５９】
図１９に示すように、図面に向かって上下方向に十分に長い板片１４に、板片１４の端１４ａから距離ｄ離れた位置に直径Ｄ１の穴１４ｂを設け、穴１４ｂの壁面に端１４ａ側へ荷重を負荷した際の板片１４の強度を評価した。板片１４の板厚はｔとする。
【００６０】
回動時のせん断応力に対する回動用凸部３ｂの強度を確保するためには、回動用凸部３ｂの直径は板厚と同等の大きさが必要である。回動用凹部３ａとしての穴１４ｂの直径Ｄ１は回動用凸部３ｂの直径と同じとして、穴１４ｂの直径Ｄ１も板厚と同等の大きさが必要となる。
【００６１】
モータ向けの電磁鋼板ではＪＩＳにより積層鋼板の厚みが規格化されており、ｔ＝０．３５ｍｍもしくは、ｔ＝０．５ｍｍのものが一般に用いられる。図２０に、ｔ＝０．３５ｍｍ及びｔ＝０．５０ｍｍの板片１４をそれぞれ解析モデルとして強度解析を行った結果を示す。
【００６２】
図２０において、縦軸は強度を表し、横軸は板厚ｔに対する距離ｄの比を表す。Ｉのグラフは、ｔ＝Ｄ１＝０．３５ｍｍの場合の距離ｄによる強度の変化を示す。また、ＩＩのグラフは、ｔ＝Ｄ１＝０．５０ｍｍの場合の距離ｄによる強度の変化を示す。
【００６３】
強度解析の結果より、ｄ／ｔ＜１の領域において板片１４の強度が低下するが、ｄ／ｔ≧１の領域では安定した強度が得られていることから、板片１４の端１４ａから穴１４ｂまでの距離ｄにおいては、ｄ≧ｔの関係が必要となる。
【００６４】
したがって、連結中心部３の位置からバックヨーク部１の外郭部１ｂまでの距離Ｒｃは、
Ｒｃ＝ｄ＋（Ｄ１）／２＝ｄ＋ｔ／２≧ｔ＋ｔ／２＝１．５ｔ          式４
の関係が必要となる。
【００６５】
円弧部５ａの半径Ｒａの最大値Ｒａｍａｘは、連結中心部３の位置半径（連結中心部３から中心Ｏまでの距離）をＲ２、回転電機の固定子１００の外周半径をＲ０（＝Ｄ０／２）とすると、図１６及び図１８より
Ｒａｍａｘ＝Ｒ２−（Ｒ０−Ｔ）＝（Ｒ０−Ｒｃ）−（Ｒ０−Ｔ）      式５
となる。
【００６６】
ここで、式４の関係を用いると、
Ｒａｍａｘ≦（Ｒ０−１．５ｔ）−（Ｒ０−Ｔ）＝Ｔ−１．５ｔ        式６
であり、直線部５ｂを備えるためには、
Ｒａ＜Ｔ−１．５ｔ                                                式７
となる。
【００６７】
ＥＰＳ用モータの回転電機の固定子１００の外周直径Ｄ０が最大の１００ｍｍで、ティース部の幅Ｗに対するバックヨーク部の厚みＴの比Ｋの百分率が１００％の場合に、巻線に必要な展開角はθ２＝７６．６°となり、そのときのバックヨーク部の厚みＴはＴ＝１４．８ｍｍであるから、式６は、
Ｒａｍａｘ≦Ｔ−１．５ｔ＝１４．８−１．５ｔ                      式８
となる。
【００６８】
ここで、モータ向けの電磁鋼板では最薄でｔ＝０．３５ｍｍのものが一般に用いられることから、式８は、
Ｒａｍａｘ≦１４．８−１．５ｔ＝１４．８−１．５×０．３５≒１４．３  式９
となり、式７は、
Ｒａ＜１４．３                                                    式１０
となる。
【００６９】
Ｒａを回転電機の固定子１００の外周半径Ｒ０（＝Ｄ０／２）に対する比ｒ１として求めると、
ｒ１＝Ｒａ／Ｒ０＜１４．３／５０≒０．２９                        式１１
となる。したがって、直線部５ｂを備えるためには、円弧部５ａの半径Ｒａは、回転電機の固定子１００の外周半径Ｒ０に対する比ｒ１が０．２９よりも小さくなる。
【００７０】
次に、連結中心部３の位置半径Ｒ２（連結中心部３から中心Ｏまでの距離）を求める。図２１に、１２スロットを構成する回転電機の固定子１００のコア片５１の連結中心部３の位置を説明するための平面図を示す。連結中心部３の位置半径Ｒ２の最大値Ｒ２ｍａｘは、図２１より、
Ｒ２ｍａｘ＝Ｒ０−Ｒｃ                                            式１２
【００７１】
ここで、式４の関係を用いると、
Ｒ２≦Ｒ０−１．５ｔ                                              式１３
となる。
【００７２】
ＥＰＳ用モータの回転電機の固定子１００の外周直径Ｄ０が最大の１００ｍｍ（Ｒ０＝Ｄ０／２＝５０ｍｍ）で、板厚ｔがモータ向けの電磁鋼板で一般に用いられる最薄ｔ＝０．３５ｍｍの場合、式１３は、
Ｒ２≦Ｒ０−１．５ｔ＝５０−１．５×０．３５≒４９．５            式１４
となる。
【００７３】
Ｒ２を回転電機の固定子１００の外周半径Ｒ０（＝Ｄ０／２）に対する比ｒ２として求めると、
ｒ２＝Ｒ２／Ｒ０＜４９．５／５０＝０．９９                        式１５
となる。したがって、連結中心部３の位置半径Ｒ２は、回転電機の固定子１００の外周半径Ｒ０に対する比ｒ２が０．９９よりも小さくなる。
【００７４】
上記より、デルタ結線した１０極１２スロットからなるＥＰＳ用モータに、本発明の回転電機の固定子１００を用いた場合に、第一の回動角θ１が第二の回動角θ２よりも大きくなる位置に抑止部５ｄを構成するためには、次の条件を満たす必要がある。
【００７５】
隣合うコア片５０、５１の連結中心部３とそれぞれのバックヨーク部１の外側の外郭部１ｂに設けられた抑止部５ｄは、
式１より      θ１＞θ２＝７６．６°                              式１６
式１１より    ｒ１＜０．２９                                      式１７
式１５より    ｒ２＜０．９９                                      式１８
をすべて満たす領域で構成される。
【００７６】
ここで、図２２に示すように、回転電機の固定子１００の外周半径Ｒ０をＲ０＝１とした場合、連結中心部３の位置半径Ｒ２がＲ２＝ｒ２、円弧部５ａの半径ＲａがＲａ＝ｒ１である。隣接するティース部２を展開した際に開けることができる最大の展開角はθ１である。余弦定理から、以下の等式が成り立つ。
ｒ１２＋ｒ２２−２ｒ１・ｒ２・ｃｏｓ（π−θ１／２）＝１            式１９
【００７７】
図２３は、θ１＝７６．６°のときの式１９の２次曲線グラフＩＩＩを示す。縦軸はｒ１を、横軸はｒ２を示す。θ１＞７６．６°の領域は図面に向かって２次曲線グラフＩＩＩの上方向となる。したがって、式１６、式１７、及び式１８を満たす領域は、図２３に示すＳ１の領域となる。
【００７８】
なお、図２４に、θ１＞θ２＝１２０°の場合のコア片５１とコア片５０の位置関係を説明するための平面図を示す。図２４（ａ）はコア片５１とコア片５０とが閉じた状態（θ２＝０°）を示す。図２４（ｂ）はコア片５１とコア片５０とのバックヨーク部１が水平となった状態（θ２＝３０°）を示す。図２４（ｃ）はコア片５１とコア片５０とが開いた状態（θ２＝１２０°）を示す。
【００７９】
図２４（ｃ）に示すように、閉じた状態（図２４（ａ））からθ２が１２０°となる開いた状態で、コア片５１とコア片５０とのティース部２は９０°の角度を形成する。したがって、θ１＞１２０°であればコア片５１においてティース部２の根元部２ａからのティース部２に対する垂線８とコア片５０のティース部２の突部端部２ｂとが干渉することはない。
【００８０】
図２５は、θ１＝１２０°のときの式１９の２次曲線グラフＩＶを示す。θ１＞１２０°、式１７、及び式１８を満たす領域は、図２５に示すＳ２の領域となる。
【００８１】
なお、本実施例では、本発明の回転電機の固定子をデルタ結線した１０極１２スロットからなるＥＰＳ用モータに用いた場合について説明したが、これに限るものではない。１０極１２スロットが用いられるモータ、例えば、サーボモータ、圧縮機モータ等に用いても同様の構成により、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１  バックヨーク部
１ｂ  外郭部
２  ティース部
２ａ  根元部
２ｂ  突部端部
３  連結中心部
５ａ  円弧部
５ｄ  抑止部
８  垂線
１００  回転電機の固定子
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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