(57)【要約】【課題】高トルク化，高出力化，省スペース化が可能な、高性能のステータを提供する。【解決手段】ステータにおいて、分割コア１１は、ヨーク部１１ａおよびティース部１１ｂを含む珪素鋼板を多数枚積層した構造を有している。ティース部１１ｂの先端部には、珪素鋼板（磁性板）を積層してなる鍔部１１ｃが設けられている。鍔部１１ｃの珪素鋼板の積層方向は、鍔部１１ｃからヨーク部１１ａに向かう方向であり、各珪素鋼板の面はロータからの磁束の流れる方向とほぼ直交している。これにより、ロータからの磁束が鍔部１１ｃの各鋼板の面に沿ってティース部１１ｂに導かれることになり、スロット領域のコイルに達する磁束量が低減される。【選択図】図２
2009038904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気材料を主成分として構成され、ヨーク部およびティース部を有するコアと、
前記コアのティース部に巻き付けられたコイル部材と、
前記ティース部のうち前記ヨーク部に対向する先端部から少なくともコイルサイド側に突出して設けられた鍔部と、
を備え、
前記鍔部は、前記ティース部の先端部から前記ヨーク部に向かう方向に積層された複数の磁性板によって構成されている、ステータ。
【請求項２】
請求項１記載のステータにおいて、
前記鍔部は、前記ティース部の先端部を囲むリング形状を有している、ステータ。
【請求項３】
請求項１または２記載のステータにおいて、
前記コアは、ヨーク部およびティース部を含む磁性鋼板を複数枚積層して構成されている、ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアにコイルを巻き付けてなるモータや発電機のステータの構造に係り、特に漏れ磁束の低減対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電気機器、電気自動車，ハイブリッド車，ロボットなどの新技術の進展に伴い、それらに用いられるモータや発電機に要求される性能が高度化してきている。たとえば、産業用モータ、電気自動車やハイブリッド車などにおいては、高トルク化，高出力化，省スペース化などが求められている。
【０００３】
特許文献１には、上記高トルク化，高出力化，省スペース化の要請に応えるべく、集中巻きされたステータコイルを備えた埋め込み型永久磁石同期回転電機が提案されている。この技術では、複数の導線を並列して接続するなどにより、コイルの渦電流の発生を抑制することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０８４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の技術を用いて漏れ磁束を低減しようとしても、漏れ磁束の低減には限界があった。そこで、本発明者が調べた結果、その原因の１つとして、鍔部の構造に大きな欠陥があることが考えられた。
【０００６】
すなわち、コアは、ヨーク部およびティース部を含む複数枚の磁性鋼板が、軸方向に積層されて構成されている（同文献の段落［００１１］参照）。また、ティース部の先端部には、ロータからの磁束が直接コイルに達するのを抑制するために、先端部から突出した鍔部が設けられている。ところが、相当量の磁束が鍔部を通過してコイルに達して、コイルに渦電流を生じていると思われる。積層珪素鋼板でなく粉体金属を圧縮成形した後に焼結して構成されるコアにあっても、相当量の磁束が鍔部を通過していると思われる。
【０００７】
本発明の目的は、コアの鍔部を通過する磁束量を低減する手段を講ずることにより、効率的に磁束を利用可能なステータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のステータは、ティース部の先端部から少なくともコイルサイド側に突出して設けられた鍔部を備えたステータであって、鍔部を、ティース部の先端部からヨーク部に向かう方向に積層された複数の磁性板によって構成したものである。
【０００９】
これにより、各磁性板の面はロータからの磁束の流れる方向とほぼ直交しているので、ロータからの磁束が各磁性板の面に沿ってティース部に導かれることになり、スロット領域のコイルに達する磁束量が低減される。しかも、ティース部を通過する磁束の量が増大するので、トルクに寄与する磁束の量も増大し、磁束が効率的に利用されることになる。よって、高トルク化，高出力化，省スペース化が可能な高性能のステータが得られる。
【００１０】
鍔部が、ティース部の先端部を囲むリング形状を有していることにより、鍔部の製造工程の簡略化を図ることができる。
【００１１】
コアが、ヨーク部およびティース部を含む鋼板を複数枚積層して構成されていることにより、鍔部からティース部を通過してヨーク部に達する磁束の流れがより増大する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のステータによると、磁束を効率的に利用して、高トルク化，高出力化，省スペース化が可能な、高性能のステータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、実施の形態における回転電機（モータや発電機）のステータ１０の概略的な構造を示す断面図であって、コイルエンド部に平行な断面を示している。同図に示すように、ステータ１０は、複数の分割コア１１を環状に組み合わせた後、図示しないリング部材等を用いて外側から囲み込んで組み立てられる。本実施形態では、コアとして分割コア１１を集合させたものを用いているが、コアが分割されずに一体化されたものであってもよい。
【００１４】
ステータ１０の内方には、永久磁石を設けたロータ（図示せず）が配置される。分割コア１１のヨーク部１１ａと、ティース部１１ｂと、鍔部１１ｃとによって囲まれるサイド側の領域（スロット領域Ｒsl）には、インシュレータ１３を挟んで、コイル１２が巻き付けられている。スロット領域Ｒslは、一般には台形または長方形である。分割コア１１のヨーク部１１ａおよびティース部１１ｂを含む部分は、多数の珪素鋼板を樹脂絶縁層を挟んで積層したもの、あるいは粉体金属を圧縮成形した後に焼結して構成されるもの、などがあり、いずれ用いてもよい。一方、鍔部１１ｃは、後に説明するように、複数の珪素鋼板を樹脂絶縁層を挟んで積層したものである。
【００１５】
コイル１２は、本実施の形態では銅合金からなる導電性線材の表面を樹脂絶縁膜により被覆して構成されているが、この構造に限定されるものではない。また、コイル線材の断面は、円形、六角形など各種形状のものがある。
【００１６】
図２（ａ），（ｂ）は、順に、本実施の形態に係る分割コア１１の組立前の構造を示す斜視図、および組立後の構造を示す斜視図である。図２（ａ）に示すように、本実施の形態の分割コア１１の鍔部を除く主要部は、ヨーク部１１ａと、ヨーク部１１ａからロータ側に突出したティース部１１ｂとを含む磁性板である珪素鋼板を多数枚積層して構成されている。一方、鍔部１ｃとして、リング状の積層鋼板を複数枚積層したものを準備する。そして、図２（ｂ）に示すように、ティース部１１ｂのヨーク部に対向する先端部にリング状の鍔部１１ｃを嵌合させる。
【００１７】
その結果、図２（ｂ）に示すように、分割コア１１のヨーク部１１ａおよびティース部１１ｂは一般的な分割コアと同様の磁性板積層構造を有しているが、鍔部１１ｃは、ヨーク部１１ａおよびティース部１１ｂの積層構造とは直交する方向に積層された磁性板積層構造、いわば、ハイブリッドコア構造を有していることになる。
【００１８】
図３（ａ），（ｂ）は、順に、従来構造の分割コアと本発明の分割コアにおける磁束の流れを説明する平面図である。図３（ａ）に示すように、従来の分割コアにおいては、鍔部１１ｃにおける各珪素鋼板は、ヨーク部１１ａおよびティース部１１ｂと同様に、磁束の流れに対してほぼ平行に配置されていたので、ロータからの磁束は鍔部１１ｃを通過してスロット領域のコイルに容易に到達する。それに対し、図３（ｂ）に示すように、本発明の分割コアにおいては、鍔部１１ｃにおける各珪素鋼板の面はロータからの磁束の流れる方向とほぼ直交しているので、ロータからの磁束は鍔部１１ｃの各珪素鋼板の面に沿ってティース部１１ｂに導かれる。したがって、スロット領域のコイルへの磁束の到達量は抑制されることになる。
【００１９】
本実施の形態によると、鍔部１１ｃにおける各珪素鋼板の面はロータからの磁束の流れる方向とほぼ直交しているので、ロータからの磁束が各珪素鋼板の面に沿ってティース部１１ｂに導かれることになり、スロット領域のコイルに達する磁束量が低減される。すなわち、ロータからの磁束が鍔部１１ｃを通過してスロット領域のコイルに到達する量を抑制することができる。しかも、ロータからの磁束が鍔部１１ｃからティース部１１ｂに導かれるので、ティース部１１ｂからヨーク部１１ａに達する磁束（トルクに寄与する磁束）の量を増大することができ、効率的に磁束を利用することができる。すなわち、漏れ磁束の低減と、トルクに寄与する磁束の量を増大することで、高トルク化，高出力化，省スペース化に適したステータの実現を図ることができる。
【００２０】
（他の実施の形態）
上記実施の形態では、リング状の鍔部１１ｃをティース部１１ｂの先端部に嵌合させているが、鍔部１１ｃは、リング状ではなく平板状であって、コイルサイド側のみに、接着等により、設けられていてもよい。性能的には、平板状の鍔部を設けることが好ましいが、組み立て工程の容易性から、上記実施の形態の構造が好ましい。また、鍔部１１ｃは、上記実施の形態のような閉リング状ではなく、開リング状や、コ字状であってもよい。
【００２１】
また、上記実施の形態では、ヨーク部１１ａおよびティース部１１ｂを含む部分は、多数の珪素鋼板を樹脂絶縁層を挟んで積層したものとしたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、粉体金属を圧縮成形した後に焼結して構成されるものであってもよい。鍔部が、ヨーク部およびティース部と一体的に、粉体金属を圧縮成形した後に焼結して構成されるものであれば、やはり相当量の磁束が鍔部を通過してスロット領域のコイルに到達するので、本発明の鍔部を設けることにより、上記実施の形態と同じ効果を発揮することができる。
【００２２】
上記実施の形態では、回転電機（モータや発電機）の分割ステータに本発明を適用した例を示したが、本発明のステータは、かかる実施の形態に限定されるものではなく、一体型のステータにも適用することができる。また、本発明のステータは、回転電機ではない、リニアモータのステータにも適用することができる。
【００２３】
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明のステータは、産業用モータ、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車，ロボットなどに配置されるモータや発電機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施の形態におけるステータの概略的な構造を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、順に、本実施の形態に係る分割コアの組立前の構造を示す斜視図、および組立後の構造を示す斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、順に、従来構造の分割コアと本発明の分割コアにおける磁束の流れを説明する平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０    ステータ
１１    分割コア
１１ａ  ヨーク部
１１ｂ  ティース部
１１ｃ  鍔部
１２    コイル
１３    インシュレータ
【図１】
2009038904.tif 000003
【図２】
2009038904.tif 000004
【図３】
2009038904.tif 000005