JP2015100168A - 電機子コア - Google Patents

Abstract

【課題】環状に配列された分割コアの形状を保持することができると共に磁気損失を抑制することができる電機子コアを得る。
【解決手段】ステータコア１０は、環状に配列された複数の分割コア１２と、環状に配列された複数の分割コア１２の軸心部に圧入されたシャフト１４と、を備えている。また、分割コア１２は、ティース部３０と、ティース部３０の径方向内側に設けられた連結部３４と、を備えている。また、連結部３４の周方向一方側の端部には嵌合凸部３６が設けられており、連結部３４の周方向他方側の端部には外側凸部１０４及び内側凸部１０６が設けられている。さらに、外側凸部１０４の径方向の寸法Ｗ１が内側凸部１０６の径方向の寸法Ｗ２よりも大きく設定されている
【選択図】図４

Description

本発明は、電機子コアに関する。

下記特許文献１には、導電性の巻線が巻回されるティース部を有する分割コアを環状に配列させると共に、隣接する分割コア同士を係合させ、更にシャフトを軸心部に圧入させることによって構成された電機子コア（ステータコア）が開示されている。また、この分割コア同士は、各々の係合凹部と係合凸部とが係合されることによってステータコアの周方向に沿って連結されている。

特開２００７−１５９１７０号公報

しかしながら、前述の係合凹部と係合凸部とを係合させると共にシャフトを軸心部に圧入させることによって構成された電機子コアでは、環状に配列された分割コアの形状を保持するためにシャフトの圧入代をより大きくすることが考えられるが、この場合、係合凹部及び係合凸部に生じる応力が高くなり、すなわち、係合凹部及び係合凸部の変形が大きくなり、一の分割コアと当該一の分割コアに隣接する他の分割コアとの間のエアギャップが大きくなり、電機子コア内における磁気損失が大きくなることが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、環状に配列された分割コアの形状を保持することができると共に磁気損失を抑制することができる電機子コアを得ることが目的である。

請求項１記載の電機子コアは、径方向に延在されたティース部と、前記ティース部の径方向内側に設けられた連結部と、前記連結部の周方向一方側の端部に設けられ、周方向一方側に突出する嵌合凸部と、前記連結部の周方向他方側の端部に設けられ、周方向他方側に向けて突出すると共に径方向に間隔を空けて配置された外側凸部及び内側凸部と、を有する複数の分割コアと、一の前記分割コアの前記嵌合凸部が周方向に隣接する他の前記分割コアの前記外側凸部と前記内側凸部との間に嵌合されることによって環状に配列された前記複数の分割コアの軸心部に圧入される芯部材と、を備え、前記外側凸部の径方向の寸法が前記内側凸部の径方向の寸法よりも大きく設定されている。

請求項１記載の電機子コアによれば、芯部材が環状に配列された複数の分割コアの軸心部に圧入されると、各々の分割コアはそれぞれ径方向外側に放射状に移動して、一の分割コアの嵌合凸部と他の分割コアの外側凸部とが接触すると共に、一の分割コアの嵌合凸部と他の分割コアの内側凸部とが接触する。これにより、複数のティース部を有する電機子コアが構成される。ここで、本電機子コアでは、外側凸部の径方向の寸法が内側凸部の径方向の寸法よりも大きく設定されている。これにより、嵌合凸部が外側凸部に接触することによる当該外側凸部の変形が抑制され、小さい圧入代であっても各々の分割コアの連結力を確保することができる。すなわち、小さい圧入代であっても環状に配列された分割コアの形状を保持することができる。また、外側凸部の変形が抑制されることにより、一の分割コアの連結部と他の分割コアの連結部との間に形成されるエアギャップを小さくすることができ、これにより電機子コア内部における磁気損失を抑制することができる。

請求項２記載の電機子コアは、請求項１記載の電機子コアにおいて、前記外側凸部の径方向外側の部位は、径方向外側に向けて突出する尖形状に形成されており、前記外側凸部の径方向外側の端が、前記ティース部の径方向内側の端よりも径方向外側に位置している。

請求項２記載の電機子コアによれば、外側凸部の径方向外側の端部が上記のように形成されている。これにより、連結部におけるティース部側の剛性を高めることができる。

請求項３記載の電機子コアは、請求項２記載の電機子コアにおいて、前記外側凸部の径方向外側の端が、一の前記分割コアの前記ティース部の中心線と他の前記分割コアの前記ティース部の中心線とを周方向に二等分する二等分線上に位置している。

請求項３記載の電機子コアによれば、外側凸部の径方向外側の端が上記の位置に位置していることにより、ティース部の回りに巻回される巻線の占有スペースがティース部の径方向内側において減少することを抑制することができる。

本実施形態のステータコア及び当該ステータコアを含んで構成されたステータを示す斜視図である。 本実施形態のステータコア及び当該ステータコアを含んで構成されたステータを示す平面図である。 シャフトが圧入される前の状態における嵌合凹部及び当該嵌合凹部に嵌合している嵌合凸部を示す拡大平面図である。 シャフトが圧入が完了した状態における嵌合凹部及び当該嵌合凹部に嵌合している嵌合凸部を示す拡大平面図である。

図１〜図４を用いて本発明の実施形態に係る電機子コアについて説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、回転電機の軸方向、径方向及び周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転電機の軸方向、径方向、周方向を示すものとする。

図１及び図２に示されるように、本実施形態の電機子コアとしてのステータコア１０は、周方向に沿って複数（本実施形態では１２個）の分割コア１２が配列され、さらに円柱状に形成された芯部材としてのシャフト１４が環状に配列された１２個の分割コアの軸心部に圧入されることによって構成された分割構造とされている。

図１に示されるように、分割コア１２は、径方向に延在された分割コア構成片１６が、軸方向に積層されることによって構成されており、分割コア１２を構成する分割コア構成片１６は、板状素材に打ち抜き加工（プレス加工）等が施されることによって成形されている。具体的には、分割コア構成片１６は、径方向に延在された矩形状のティース部構成部１８を備えている。また、分割コア構成片１６は、ティース部構成部１８の先端側（径方向外側）に連結されていると共に、周方向に延在された先端部構成部２０を備えている。さらに、分割コア構成片１６は、ティース部構成部１８の基端側（径方向内側）に連結されていると共に軸方向視で略扇状に形成された連結部構成部２２を備えている。

また、連結部構成部２２における周方向一方側の端部には、該方向に向けて突出する第１凸状部２４が連結部構成部２２と一体に設けられている。

また、連結部構成部２２における周方向他方側の端部には、該方向に向けて突出する第２凸状部１００及び第３凸状部１０２が連結部構成部２２と一体に設けられている。また、第２凸状部１００と第３凸状部１０２とは径方向に間隔を空けて配置されており、これにより、第２凸状部１００と第３凸状部１０２との間には、径方向他方側に向けて開放された凹状部２６が形成されている。

以上説明した分割コア構成片１６が軸方向に積層されて、積層された分割コア構成片１６がかしめ部２８を介して一体化されることによって、分割コア１２が構成されている。図１及び図２に示されるように、前述のティース部構成部１８が積層された部位は、導電性の巻線が巻回されるティース部３０とされており、先端部構成部２０が積層された部位は、図示しないロータのマグネットと対向して配置される先端部３２とされている。また、連結部構成部２２が積層された部位は、シャフト１４が圧入されるスペースを径方向内側に形成する連結部３４とされている。

図３に示されるように、第１凸状部２４が積層された部位は嵌合凸部３６とされており、また第２凸状部１００及び第３凸状部１０２が積層された部位はそれぞれ外側凸部１０４及び内側凸部１０６とされている。さらに、外側凸部１０４と内側凸部１０６との間には、他の分割コア１２の嵌合凸部３６が嵌合する嵌合凹部３８が形成されている。

次に、嵌合凸部３６の詳細な構成について説明し、次いで本実施形態の要部である外側凸部１０４及び内側凸部１０６の詳細な構成について説明する。

図４に示されるように、嵌合凸部３６は、軸方向視で略矩形状に形成されており、また嵌合凸部３６の周方向の中間部は径方向に括れている。なお、嵌合凸部３６における最も括れた部位を括れ部３６Ａという。また、嵌合凸部３６の基端側３６Ｂは、即ち、嵌合凸部３６における括れ部３６Ａよりも周方向他方側の部位は、嵌合凸部３６の突出方向に行くに従って次第に窄まるように形成されている。さらに、嵌合凸部３６の先端側３６Ｃは、即ち、嵌合凸部３６における括れ部３６Ａよりも周方向一方側の部位は、嵌合凸部３６の突出方向に行くに従って次第に拡幅するように形成されている。

嵌合凸部３６の先端側３６Ｃの径方向外側の面及び径方向内側の面は、それぞれ嵌合凸部外側テーパ面Ａ１及び嵌合凸部内側テーパ面Ａ２とされている。

外側凸部１０４は、軸方向視で縁部が略六角形状に形成されている。具体的には、この外側凸部１０４の径方向外側の部位１０４Ａは、径方向外側に向けて突出する略三角形状（尖形状）に形成されており、図３及び図４に示されるように、この外側凸部１０４の径方向外側の端１０４Ｂが、ティース部３０の径方向内側の端３０Ａよりも径方向外側に位置している。換言すると、外側凸部１０４の径方向外側の部位１０４Ａがティース部３０の径方向内側の端３０Ａよりも径方向外側に突出している。また、外側凸部１０４の径方向外側の端１０４Ｂは、環状に配列された複数の分割コア１２の軸心部にシャフト１４が圧入された状態において、一の分割コア１２のティース部３０の中心線Ｌ１（図２参照）と他の分割コア１２のティース部の中心線Ｌ２（図２参照）とを周方向に二等分する二等分線Ｌ３上に位置するようになっている。

外側凸部１０４の径方向内側の部位１０４Ｃは、径方向内側に向けて突出すると共に縁部が嵌合凸部３６の径方向外側の縁部に対応する略三角形状に形成されている。

内側凸部１０６は、軸方向視で縁部が略五角形状に形成されており、この内側凸部１０６の径方向外側の部位１０６Ａは、径方向外側に向けて突出すると共に縁部が嵌合凸部３６の径方向内側の縁部に対応する略三角形状に形成されている。また、内側凸部１０６の径方向内側の端１０６Ｂは、環状に配列された複数の分割コア１２の軸心部にシャフト１４が圧入された状態において、前述の二等分線Ｌ３と直交する平面状に形成されている。

また、本実施形態では、環状に配列された複数の分割コア１２の軸心部にシャフト１４が圧入された状態において、上記二等分線Ｌ３上における外側凸部１０４の径方向の寸法Ｗ１が内側凸部１０６の径方向の寸法Ｗ２よりも大きくなるように設定されている。

また、外側凸部１０４の径方向内側の部位１０４Ｃ及び内側凸部１０６の径方向外側の部位１０６Ａが前述のように形成されることによって、嵌合凹部３８は、上記嵌合凸部３６の外縁に対応する矩形状に形成されている。この嵌合凹部３８の周方向の中間部は、上記嵌合凸部３６に対応して括れている。なお、嵌合凹部３８における最も括れた部位を括れ部３８Ａという。また、嵌合凹部３８の閉止端側３８Ｂは、即ち、嵌合凹部３８における括れ部３８Ａよりも周方向一方側の部位は、嵌合凹部３８の開放方向に行くに従って次第に窄まるように形成されている。さらに、嵌合凹部３８の開放端側３８Ｃは、即ち、嵌合凹部３８における括れ部３８Ａよりも周方向一方側の部位は、嵌合凹部３８の開放方向に行くに従って次第に拡幅するように形成されている。

嵌合凹部３８の閉止端側３８Ｂの径方向外側の面及び径方向内側の面は、それぞれ嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１及び嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２とされている。また、シャフト１４が複数の分割コア１２の軸心部に圧入された状態において、嵌合凸部外側テーパ面Ａ１と嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１とが接触すると共に嵌合凸部内側テーパ面Ａ２と嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２とが接触するようになっている。また、嵌合凸部外側テーパ面Ａ１と嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１との接触部を外側接触部Ｃ１とし、嵌合凸部内側テーパ面Ａ２と嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２との接触部を内側接触部Ｃ２とする。

図２、図３及び図４に示されるように、シャフト１４が複数の分割コア１２の軸心部に圧入された状態において、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２が、前述の二等分線Ｌ３上に配置されるように嵌合凸部３６及び嵌合凹部３８の位置等が調整されている。

次に、前述のステータコア１０及び当該ステータコア１０を含んで構成された電機子としてのステータ４０の製造方法について説明する。

図１及び図２に示されるように、先ず一の分割コア１２の嵌合凸部３６を他の分割コア１２の嵌合凹部３８に嵌合させることによって、複数の分割コア１２を環状に配列させる（分割コア配列工程）。

次いで、シャフト１４を環状に配列された分割コア１２の軸心部に圧入する（芯部材圧入工程）。これにより、各々の分割コア１２はそれぞれ径方向外側に放射状に移動して、図４に示されるように、一の分割コア１２の嵌合凸部３６と他の分割コア１２の嵌合凹部３８とが外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２の２箇所で接触する。また、一の分割コア１２の嵌合凸部３６と他の分割コア１２の嵌合凹部３８とが外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２の２箇所で接触することによって、各々の分割コア１２の周方向への移動が規制される。

以上の分割コア配列工程及び芯部材圧入工程を経てステータコア１０が製造される。

図１及び図２に示されるように、導電性の巻線４２を上記の工程を経て製造されたステータコア１０の各々のティース部３０に巻回することによって、各々のティース部３０の回りにコイル４４を形成する（巻線巻回工程）。その結果、ステータ４０が構成される。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図４に示されるように、本実施形態のステータコア１０によれば、環状に配列された複数の分割コア１２の軸心部にシャフト１４が圧入された状態において、上記二等分線Ｌ３上における外側凸部１０４の径方向の寸法Ｗ１が内側凸部１０６の径方向の寸法Ｗ２よりも大きくなるように設定されている。これにより、嵌合凸部３６が外側凸部１０４に接触することによる当該外側凸部１０４の変形が抑制され、小さい圧入代であっても各々の分割コア１２の連結力を確保することができる。すなわち、小さい圧入代であっても環状に配列された分割コア１２の形状を保持することができる。また、外側凸部１０４の変形が抑制されることにより、一の分割コア１２の連結部３４と他の分割コア１２の連結部３４との間に形成されるエアギャップを小さくすることができ、これによりステータコア１０の内部における磁気損失を抑制することができる。

また、本実施形態のステータコア１０では、外側凸部１０４の径方向外側の部位１０４Ａがティース部３０の径方向内側の端３０Ａよりも径方向外側に突出している。これにより、連結部３４におけるティース部３０側の剛性を高めることができる。

さらに、本実施形態のステータコア１０では、外側凸部１０４の径方向外側の端１０４Ｂが二等分線Ｌ３上に位置するようになっている。これにより、ティース部３０の回りに巻回される巻線４２の占有スペースがティース部３０の径方向内側において減少することを抑制することができる。

なお、本実施形態では、外側凸部１０４の径方向外側の端１０４Ｂが二等分線Ｌ３上に位置するように構成した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、外側凸部１０４の径方向外側の端１０４Ｂが二等分線Ｌ３に対して周方向にオフセットしている構成とすることもできる。このように、外側凸部１０４の径方向外側の端１０４Ｂを二等分線Ｌ３上に位置するように構成するか否かについては、ティース部３０に巻回される巻線４２の占有スペース等を考慮して適宜設定すればよい。

また、本実施形態では、外側凸部１０４の径方向外側の部位１０４Ａがティース部３０の径方向内側の端３０Ａよりも径方向外側に突出している例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、外側凸部１０４の径方向外側の部位１０４Ａがティース部３０の径方向内側の端３０Ａよりも径方向内側に位置している構成とすることもできる、このように、外側凸部１０４の径方向外側の部位１０４Ａをティース部３０の径方向内側の端３０Ａよりも径方向外側に突出させるか否かについては連結部３４におけるティース部３０側の剛性等を考慮して適宜設定すればよい。

また、本実施形態では、外側凸部１０４の径方向外側の部位１０４Ａを径方向外側に向けて突出する尖形状に形成した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、外側凸部１０４の径方向外側の部位１０４Ａの形状は他の構成部品とのクリアランス等を考慮して適宜設定すればよい。外側凸部における嵌合凸部が当接する部位の径方向への寸法が、内側凸部における嵌合凸部が当接する部位の径方向への寸法よりも大きく設定されていれば、外側凸部の径方向外側の部位の形状に関わらず、環状に配列された分割コアの形状を保持することができると共にステータコア内の磁気損失を抑制することができる。

さらに、本発明は電機子コアとしてのロータコアに適用することもできる。本発明が適用されたロータコアでは、当該ロータコアを構成する複数の分割コアの形状（配列）を保持することができると共に当該ロータコア内の磁気損失を抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０…ステータコア（電機子コア），１２…分割コア，１４…シャフト（芯部材），３０…ティース部，３０Ａ…ティース部の径方向内側の端，３４…連結部，３６…嵌合凸部，１０４…外側凸部，１０４Ａ…外側凸部の径方向外側の部位，１０４Ｂ…外側凸部の径方向外側の端，１０６…内側凸部，Ｌ１…ティース部の中心線，Ｌ２…ティース部の中心線，Ｌ３…二等分線，Ｗ１…外側凸部の径方向の寸法，Ｗ２…内側凸部の径方向の寸法

Claims (3)

1. 径方向に延在されたティース部と、前記ティース部の径方向内側に設けられた連結部と、前記連結部の周方向一方側の端部に設けられ、周方向一方側に突出する嵌合凸部と、前記連結部の周方向他方側の端部に設けられ、周方向他方側に向けて突出すると共に径方向に間隔を空けて配置された外側凸部及び内側凸部と、を有する複数の分割コアと、
   一の前記分割コアの前記嵌合凸部が周方向に隣接する他の前記分割コアの前記外側凸部と前記内側凸部との間に嵌合されることによって環状に配列された前記複数の分割コアの軸心部に圧入される芯部材と、
   を備え、
   前記外側凸部の径方向の寸法が前記内側凸部の径方向の寸法よりも大きく設定されている電機子コア。
2. 前記外側凸部の径方向外側の部位は、径方向外側に向けて突出する尖形状に形成されており、
   前記外側凸部の径方向外側の端が、前記ティース部の径方向内側の端よりも径方向外側に位置している請求項１記載の電機子コア。
3. 前記外側凸部の径方向外側の端が、一の前記分割コアの前記ティース部の中心線と他の前記分割コアの前記ティース部の中心線とを周方向に二等分する二等分線上に位置している請求項２記載の電機子コア。

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