JP2007104877A - 回転電機用ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】分割コアの締め付け力を管理可能となして、圧粉体からなる分割コアが過大な締め付け力によって破壊するのを防止する。
【解決手段】ハウジング１の内周にテーパ面５を形成し、そのテーパ面５に分割コア２を軸方向に押し当て、そのテーパ面５に生じる反力によって分割コア２を径方向内方に締め付け、その締め付け状態を、分割コア２をハウジング１に固定して保持するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等に組み込まれる回転電機（たとえば電気モータ）用ステータに関する。

ハイブリッド自動車や燃料電池自動車は、駆動装置や回生ブレーキとして電気モータを使用する。このモータは、小型化、高出力化するために高周波領域で使用することが多いが、周波数が高くなると、ステータに生じる鉄損が大きくなってエネルギーの変換効率が低下する。そこで、高周波での鉄損を抑えるために、絶縁皮膜処理を施した金属磁性粉末の圧粉体を用いたステータや、樹脂を添加した金属磁性粉末の圧粉体を用いたステータの開発が進められている。このステータは、金属磁性粉末の粒子内に渦電流を閉じ込めるので、電磁鋼板の積層体からなる従来のステータよりも鉄損が小さい。

このような圧粉体を用いたステータとして、図３に示すように圧粉体からなる複数の分割コア２０を円環状に配置し、その分割コア２０の外周に筒状のハウジング２１を焼き嵌めして各分割コア２０を固定したものが知られている。

しかし、このステータは、分割コア２０が破壊しやすい。すなわち、圧粉成形により形成される分割コア２０は寸法にばらつきがあるので、締め代を確保するためにハウジング２１の寸法を小さくする必要がある。そのため、分割コア２０が大きい力で締め付けられて破壊しやすかった。また、ハウジング２１の寸法のばらつきも、分割コア２０に過大な締め付け力を生じる原因となっていた。

ここで、分割コアを小さい力で固定するステータとして、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。このステータは、円環状に配置された分割コアの外周をリングで狭圧し、そのリングと分割コアをピンで固定し、そのピンを、筒状のハウジングの内面から径方向内方に突出する爪で挟むことによって分割コアを固定している。

しかし、圧粉体からなる分割コアを用いる場合、分割コアにピン孔を形成するのは煩雑であり、特に小型の分割コアの場合、ピン孔が細くなるので圧粉成形によるピン孔の形成は困難である。また、圧粉体からなる分割コアは寸法にばらつきがあるので、一定の寸法のリングで狭圧すると、締め付け力が大きくなって分割コアが破壊しやすい。

一方、分割コアをハウジングに固定するのに必要な締め付け力は、焼き嵌めにより生じる締め付け力よりも小さい。そのため、締め付け力を管理することができれば、分割コアの破壊を防止することができる。

特開平１１−３０８８３０号公報

この発明が解決しようとする課題は、分割コアの締め付け力を管理可能となして、圧粉体からなる分割コアが過大な締め付け力によって破壊するのを防止することである。

この課題を解決するために、回転電機用ステータのハウジングの内周にテーパ面を形成し、そのテーパ面に分割コアを軸方向に押し当て、そのテーパ面に生じる反力によって前記分割コアを径方向内方に締め付け、その締め付け状態を、前記分割コアを前記ハウジングに固定して保持するようにした。

この回転電機用ステータは、前記分割コアを軸方向に押圧して前記テーパ面に押し当てる押圧部材を設け、その押圧部材を前記ハウジングに締結して前記各分割コアを前記ハウジングに固定するとより好ましいものとなる。

押圧部材は、次のようにしてハウジングに締結するとより好ましい。
１）前記押圧部材と前記ハウジングを互いに溶接する。
２）前記押圧部材と前記ハウジングをステータ軸に平行なボルトで互いに締結する。

この発明の回転電機用ステータは、分割コアを軸方向に押す力を管理することによって分割コアの締め付け力を管理することができるので、分割コアの寸法にばらつきのあるときにも、過大な締め付け力で分割コアが破壊するのを防止することができる。

さらに、前記分割コアを軸方向に押し当てる押圧部材を設け、その押圧部材を前記ハウジングに締結して前記各分割コアを前記ハウジングに固定したものは、押圧部材が、テーパ面からの分割コアの離反を防止するので、分割コアの締め付け状態の保持がより確実である。

また、前記押圧部材と前記ハウジングを互いに溶接したものは、締結のための部品を必要としないので安価であり、しかも締結力の緩みが生じない。

また、前記押圧部材と前記ハウジングをステータ軸に平行なボルトで互いに締結したものは、ボルトの締め付けトルクを管理することで分割コアを軸方向に押す力を高い精度で容易に管理することができる。そのため、分割コアの締め付け力も高い精度で容易に管理することができる。

図１に、この発明の回転電機用ステータの実施形態を示す。このステータは、筒状のハウジング１と、そのハウジング１内に取り付けられる複数の分割コア２と、その分割コア２を軸方向に押圧する押圧リング３とからなる。

分割コア２は、金属磁性粉末の圧粉体からなる。この分割コア２は、図１（ａ）に示すように、コイルが装着されるティース部２ａを径方向内側にしてハウジング１の内周に沿って環状に配置されている。ティース部２ａの径方向外端には、周方向に突出するヨーク部２ｂが形成されており、隣り合う分割コア２、２のヨーク部２ｂの周方向端面４が互いに接触している。

ハウジング１の内周には、図１（ｂ）に示すようにステータの軸心Ｌに対してθ度傾斜したテーパ面５が形成されている。このテーパ面５に対応するテーパ面６が分割コア２にも形成されており、そのテーパ面６がハウジング１のテーパ面５に接触している。

押圧リング３は、図１（ｂ）に示すように、分割コア２の軸方向端面７と接触する円板部３ａを有し、その円板部３ａが分割コア２を軸方向に押圧してハウジング１のテーパ面５に押し当てている。テーパ面５に押し当てられた分割コア２は、テーパ面５に生じる反力によって径方向内方に締め付けられている。

また押圧リング３には、円板部３ａの外周からハウジング１に向かって延び出す筒状部３ｂが形成されており、その一端がハウジング１に溶接されている。

この回転電機用ステータは、たとえば次のようにして組み立てることができる。まず、押圧リング３の円板部３ａに分割コア２を円環状に配置する。このとき、図１（ａ）に示すように円柱状の治具Ｊを中心に配置してその治具Ｊの外周にティース部２ａを接触させると、分割コア２の寸法にばらつきがあるときでもティース部２ａの径方向内端が高い精度で同一円周上に揃うので好ましい。このように配置されて円環状となった分割コア２に筒状のハウジング１をかぶせて、ハウジング１を軸方向に押し込むと、テーパ面５の作用により分割コア２が径方向内方に締め付けられる。その状態で、押圧リング３とハウジング１を互いに溶接して締結し、中心の治具Ｊを取り除く。

この回転電機用ステータは、分割コア２を軸方向に押す力を管理することによって分割コア２の締め付け力を管理し、その締め付け力を分割コア２の固定に必要な範囲内でより小さくすることができる。そのため、圧粉体からなる分割コア２の寸法にばらつきがあるときにも、過大な締め付け力で分割コア２が破壊するのを防止することができる。

また、分割コア２のテーパ面５からの離反を押圧リング３が防止しているので、振動や衝撃が加わっても分割コア２の締め付け状態が確実に保持される。

また、押圧リング３とハウジング１の締結を溶接で行なっているので、部品点数が少なくて安価であり、しかも締結力の緩みが生じない。

上記実施形態では分割コア２の締め付け状態の保持を押圧リング３で行なっているが、押圧リング３は必須ではなく、たとえば接着剤によって分割コア２をハウジング１に固定して分割コア２の締め付け状態を保持してもよい。

上記実施形態では、押圧リング３とハウジング１の締結を溶接により行なったが、図２（ａ）に示すようにステータの軸心Ｌに平行なボルト８により行なってもよい。ボルト８で締結すると、ボルト８の締め付けトルクを管理することによって分割コア２を軸方向に押す力を管理することができ、分割コア２の径方向の締め付け力も高い精度で、かつ容易に管理することができる。

上記実施形態では、分割コア２のテーパ面６はヨーク部２ｂの外周の一部に形成したが、図２（ｂ）に示すようにヨーク部２ｂの外周全体に形成してもよい。このようにすると、分割コア２は、ヨーク部２ｂ全体で締め付けられるので局所的な応力を生じにくく、より破壊しにくい。

また、上記実施形態では、分割コア２のテーパ面６はヨーク部２ｂの外周に形成したが、図２（ｃ）に示すようにヨーク部２ｂの軸方向端面に形成してもよい。要は、ハウジング１の内周のテーパ面５に接触するように分割コア２を形成すればよい。

また、図２（ｄ）に示すように、押圧リング３の筒状部３ｂにもハウジング１と同様に分割コア２が押し当たるテーパ面９を形成し、そのテーパ面９に生じる反力によって分割コア２を径方向内方に締め付けるようにしてもよい。このようにすると、分割コア２が、ハウジング１と押圧リング３によって軸方向で平均的に締め付けられるので、組み立て精度が安定する。また、ハウジング１と押圧リング３を同一形状して更に生産コストを抑えることができる。

分割コア２は、たとえば樹脂を添加した金属磁性粉末の圧粉体や、絶縁皮膜処理を施した金属磁性粉末の圧粉体で形成することができるが、磁性を有するものであれば他の圧粉体でもよい。

（ａ）はこの発明の回転電機用ステータの実施形態を示す平面視断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図 図１のステータの変形例を示す一部拡大図であり、（ａ）はハウジングと押圧リングをボルトで締結した変形例を示す図、（ｂ）は分割コアのヨーク部の外周全体にテーパ面を形成した変形例を示す図、（ｃ）は分割コアのヨーク部の軸方向端面にテーパ面を形成した変形例を示す図、（ｄ）は押圧リングにもテーパ面を形成した変形例を示す図 従来の回転電機用ステータを示す斜視図

符号の説明

１ ハウジング
２ 分割コア
３ 押圧リング
５ テーパ面

Claims (4)

1. 圧粉体からなる複数の分割コアを筒状のハウジングの内周に沿って環状に取り付けた回転電機用ステータにおいて、前記ハウジングの内周にテーパ面を形成し、そのテーパ面に前記分割コアを軸方向に押し当て、そのテーパ面に生じる反力によって前記分割コアを径方向内方に締め付け、その締め付け状態を、前記分割コアを前記ハウジングに固定して保持したことを特徴とする回転電機用ステータ。
2. 前記分割コアを軸方向に押圧して前記テーパ面に押し当てる押圧部材を設け、その押圧部材を前記ハウジングに締結して前記各分割コアを前記ハウジングに固定した請求項１に記載の回転電機用ステータ。
3. 前記押圧部材と前記ハウジングを互いに溶接して押圧部材をハウジングに締結した請求項２に記載の回転電機用ステータ。
4. 前記押圧部材と前記ハウジングをステータ軸に平行なボルトで互いに締結して押圧部材をハウジングに締結した請求項２に記載の回転電機用ステータ。

Images