JP2005261158A - 回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステータコアをステータハウジングに嵌合させることによってステータコアに発生する応力に起因する鉄損を効果的に低減し、効率低下を低減した回転機を提供する。
【解決手段】 ステータハウジングに嵌合されるステータコア１００の外周面１０１には周方向に沿った切り欠き部１３０が設けられている。ステータコア１００のステータヨーク１０２の径方向の厚みＣと切り欠き部１３０の軸方向長さＤは、［２×Ｃ≦Ｄ］を満足するように設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロータと、ステータと、ステータが嵌合されるステータハウジングとを備える回転機に関し、特に、このような回転機の効率を向上させる技術に関する。

一般的に、モータ等の回転機は、ロータ（回転子）と、ステータ（固定子）と、ステータを固定するステータハウジングを備えている。ステータをステータハウジングに固定する方法としては、例えば、ステータを構成するステータコア（例えば、ステータ鉄心）をステータハウジングに密着して嵌合させる方法が用いられる。
なお、本明細書では、ステータコアをステータハウジングに密着して嵌合させることによってステータコアをステーハウジングに固定することを、「嵌合」と表現する。
ステータコアをステータハウジングに嵌合する方法としては、種々の方法が用いられているが、エアコンや冷蔵庫等のコンプレッサに用いられるモータでは、「焼き嵌め」と呼ばれる方法が多用されている。
「焼き嵌め」によってステータコアをステータハウジングに嵌合させる場合には、例えば、断面の外周が円形形状を有するステータコアと、断面の内周が円形形状を有し、内周径が、ステータコアの外周径と略等しいか少し小さいステータハウジング（例えば、鉄管）を用意する。そして、まず、ステータハウジングを３００℃〜５００℃程度に熱することにより、ステータハウジングの内周径を拡大させる(膨張させる)。次に、この状態で、ステータハウジングの内周側にステータコアを挿入した後、ステータハウジングを冷却する。これにより、ステータハウジングの内周径が小さくなって（収縮することによって）ステータコアの外周面がステータハウジングの内周面に密着した状態（当接した状態）となり、ステータコアがステータハウジングに固定される。
常温時のステータハウジングの内周径と、焼き嵌め後におけるステータハウジングの内周径との差は、「焼き嵌めシロ」と称呼されている。ステータハウジングの内周径（設計寸法）とステータコアの外周径（設計寸法）は、この「焼き嵌めシロ」に応じて設定される。

ところで、ステータコアをステータハウジングに固定する方法としてこのような焼き嵌め方法を用いる場合、ステータハウジングの収縮力が、圧縮力としてステータコアに作用する。すなわち、ステータコアに、外周面から中心方向に向かう応力（圧縮応力）が発生する。
ステータコアにこのような応力が発生すると、ステータコアの磁気特性が劣化して鉄損が増加し、モータの効率が低下する。
従来、このようなステータコアに発生する応力によりモータの効率が低下するのを防止するために、ステータコア内部に、ステータコアに発生する応力を緩和させる孔を設けたモータが提案されている。（特許文献１参照）
特開２００２−１３６０１３号公報

従来のモータは、ステータコア内部に、ステータコアに発生する応力を緩和させる孔を設けることによってモータ効率の低下を防止している。
本発明者は、ステータコアをステータハウジングに嵌合させることによって、ステータコアをステータハウジングに固定する、モータ等の回転機において、ステータコアに発生する応力による回転機の効率の低下を防止するための手法について、前記従来技術で用いられている方法以外の方法について種々検討した結果、ステータハウジングの内周面と当接するステータコアの外周面に、ステータハウジングの内周面との当接を回避する非当接部としての切り欠き部を設けることにより、回転機の効率の低下をより効果的に低減することができることを見い出した。
したがって、本発明は、ステータコアをステータハウジングに嵌合させることによりステータコアに発生する応力に起因するステータコアの鉄損を効果的に低減し、効率低下を効果的に低減した回転機を提供することを目的とする。

（請求項1に記載の発明）
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、ステータハウジング、ステータ、ロータを有する回転機が構成される。
ステータは、ステータヨークを有するステータコアにより構成され、ステータコアは、ステータハウジングに嵌合されている。
回転機には、モータや発電機等が含まれる。
この「ステータハウジング」は、内周面がステータコアの外周面の少なくとも一部に密着してステータコアを固定可能な形状であればよく、また、種々の材料で形成することができる。例えば、鉄、アルミ等により管状に形成された環状部材を広く包含する。
また「嵌合」とは、ステータコアの外周面の少なくとも一部がステータハウジングの内周面に密着することで固定されていれば足りる。ステータコアをステータハウジングに嵌合させる方法としては、焼き嵌め、圧入等種々の方法が用いられる。

また、一般的に、回転機のステータ（固定子）は、ステータヨークとティース（歯）を有するステータコア（ステータ鉄心とも称呼される）と、ティースによりステータコアの内周面側に形成されるスロットに配設された複数のコイルを有している。一般的に、ステータコアは、ロータ（回転子）が回転可能に配設される中空部を有するステータコアの断面形状を模して形成された薄板状の鋼板を積層状に多数重ね合わせることによって筒状の部材として構成されている。そして、ステータコアのスロットに配設されたコイルが通電され、コイルすなわちステータコアに磁界が発生することにより「ロータ」が回転駆動される。

このように構成された回転機では、上記従来の技術で記載したように、ステータコアがステータハウジングに嵌合されることによって発生する圧縮応力によりステータコアの磁気特性が劣化することで、回転機の効率低下等の種々の問題が発生していた。
そこで、本発明の回転機では、ステータコアの外周面に、周方向に沿った切り欠き部が設けられている。さらには、ステータコアのステータヨークの径方向の厚みＣと切り欠き部の軸方向の長さＤは、[２Ｃ≦Ｄ]を満足するように設定されている。

この「切り欠き部」は、ステータコアの外周面の少なくとも一部に周方向に沿って設けられていればよく、周方向に沿って全周にわたり設けられている場合、周方向に沿って一部に設けられている場合を広く含む。また、切り欠き部の数は、少なくとも１つであればよく、複数設けられている場合をも好適に包含する。切り欠き部の形状は、ステータコアの外周面に、ステータハウジングの内周面と当接しない部分（「非当接部」）が形成される形状であればよい。
なお、「切り欠き部」は、ステータコアの外周部分に設けられた、ステータハウジングの内周面と当接しない部分（「非当接部」）を意味するが、寸法公差によってステータハウジングの内周面と当接しない部分（例えば、本来真円状あるいは真直状に形成される部材が、寸法公差によって真円状あるいは真直状に形成されなかった場合の非当接部）は、除外される。

また、「ステータヨークの径方向の厚みＣ」は、ステータコアの内周側にスロットが設けられている場合には、スロットの底部からステータコアの外周面までの最短距離を示す。この「ステータコアの外周面」は、ステータコアがステータハウジングに当接する部分の外周面（例えば、円筒形状のステータコアの場合、ステータコアの外周側の円周面）を示し、ステータコアの外周面に設けられた切り欠き部の底面は除外される。なお、ステータヨークの径方向の厚みＣは回転機固有の値として、回転機の仕様等に基づいて決定されている（例えば、ＡＣモータでは、ＤＣモータよりも厚みＣが厚く構成されることが知られている）。

本発明の回転機では、ステータコアのステータヨークの厚みＣに対応して、切り欠き部の軸方向の長さＤを、回転機の効率低下を低減することができる値に容易に設定することができる。
そして、本発明の回転機では、ステータコアをステータハウジングに嵌合させる際、切り欠き部が設けられている部分では、ステータハウジングの内周面にステータコアの外周面が当接しない。すなわち、切り欠き部の幅に相当するステータコアの部分には、ステータコアの外周面から中心方向への圧縮力が直接印加されない。これにより、ステータコアに発生する圧縮応力を効果的に低減させることができ、ステータコアの鉄損を低減することができる。したがって、ステータコアに発生する圧縮応力に起因する回転機の効率の低下を効果的に低減可能な構成となっている。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の回転機において、周方向に沿った切り欠き部は、ステータコアの外周面の全周に設けられている。
これにより、ステータコアの外周面のうち、切り欠き部の軸方向長さＤに対応する部分がステータハウジングの内周面に当接しないため、ステータコアに発生する圧縮応力をより効果的に低減させることができる。したがって、回転機の効率の低下を一層低減することができる。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の回転機において、周方向に沿った切り欠き部は、ステータコアの軸方向端部の少なくとも一方に設けられており、当該軸方向端部の少なくとも一方に設けられている切り欠き部の軸方向の長さの合計を前記長さＤとしている。
本発明では、切り欠き部が、ステータコアの軸方向端部の一方あるいは両方に設けられている。そして、ステータコアの軸方向端部に設けられている切り欠き部の軸方向の長さの合計（軸方向端部の一方に設けられている場合にはその切り欠き部の軸方向の長さ、軸方向端部の両方に設けられている場合には、それらの切り欠き部の軸方向の長さの合計）が前述した長さＤとなるように、各切り欠き部の軸方向の長さが選択される。
本発明によれば、ステータコアの軸方向端部の少なくとも一方に切り欠き部を設けているため、ステータコアをステータハウジングに容易に嵌合することができる。

（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の回転機において、ステータコアの内周側にスロットが設けられており、スロットの底部とステータコアの外周面との最短距離を厚みＣとする。
この「スロット」は、ステータコアの内周側に複数設けられており、通電することで磁界を発生するコイルが配設される。スロットは内周面に開口部が設けられつつ形成された凹部であり、コイルを配設可能な形状であれば足りる。
本発明によれば、内周面側にスロットが形成されているステータコアを備える回転機に対して、ステータコアにかかる応力を効果的に低減することができ、回転機の効率低下を低減することができる適切な切り欠き部を設けることができる。

（請求項５に記載の発明）
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の回転機において、
切り欠き部の底面の軸方向端部の少なくとも一方には、周方向に沿った凹部が設けられている。
ステータコアの外周面に切り欠き部が設けられると、ステータコアの外周面と切り欠き部の境界の部分に発生する圧縮応力は、切り欠き部の軸方向端部の側面に沿ってステータコアの中心方向に伝達される。この場合、圧縮応力が、切り欠き部の底面側まで回り込み、圧縮応力の影響を受ける。そこで、本発明では、切り欠き部の底面の軸方向端部の少なくとも一方には、周方向に沿った凹部が設けられている。
この「切り欠き部の底面」、また、「切り欠き部の側面」は、いずれも平面の場合も曲面の場合も包含する。そして、「凹部を設ける切り欠き部の底面の軸方向端部」は、切り欠き部の底面の軸方向端部の領域を含むが、切り欠き部の底面と切り欠き部の側面との境界部分であるのが好ましい。凹部は、ステータコアの軸方向に沿った断面形状において、切り欠き部の底面側よりステータコアの中心側に凹状に形成されている。
また、「凹部」の幅としては、１又は複数の値を設定可能であり、１つの凹部につき複数の幅を有している場合（場所によって幅が違う場合）も含まれる。また、凹部は「切り欠き部の底面の軸方向端部」の両方に設けられていてもよいし、一方にのみ設けられていてもよい。さらに、「凹部」は周方向に沿って周方向の少なくとも一部に設けられていればよいが、全周にわたって設けられていることが好ましい。
本発明によれば、切り欠き部の底面の軸方向端部の少なくとも一方に凹部を設けることにより、ステータコアの外周面と切り欠き部の境界の部分に発生する圧縮応力が切り欠き部の底面側まで回り込むことを防止することができる。これにより、ステータコアの外周面に設けた切り欠き部によって、ステータコアに発生する圧縮応力を低減させる効果を高めることができる。また、これにより、切り欠き部の軸方向の長さＤを小さくすることができるため、ステータハウジングの内周面と当接するステータコアの外周面の軸方向の長さを長くすることができ、ステータコアをステータハウジングに固定する固定力が増す。

（請求項６に記載の発明）
請求項６に記載の発明によれば、ステータハウジングと、ステータハウジングに嵌合されるステータと、ロータとを備えた回転機において、ステータを構成するステータコアの外周面には周方向に沿った切り欠き部が設けられ、切り欠き部の底面の軸方向端部の少なくとも一方には、周方向に沿った凹部が設けられている。
本発明によれば、ステータコアをステータハウジングに嵌合させる際、切り欠き部が設けられている部分では、ステータコアの外周面がステータハウジングの内周面と当接しない。すなわち、切り欠き部の軸方向の幅に相当するステータコアの部分には、ステータコアの外周面からステータコアの中心方向への圧縮応力が直接印加されない。これにより、ステータコアに発生する圧縮応力を効果的に低減させることができ、圧縮応力に起因する回転機の効率の低下を効果的に低減可能な構成となっている。また、切り欠き部の底面の軸方向端部の少なくとも一方に凹部を設けることにより、ステータコアの外周面と切り欠き部の境界の部分に発生する圧縮応力が切り欠き部の底面側まで回り込むことを防止することができる。これにより、ステータコアの外周面に設けた切り欠き部によってステータコアに発生する圧縮応力を低減させる効果を高めることができる。また、これにより、切り欠き部の軸方向の長さＤを小さくすることができるため、ステータハウジングの内周面と当接するステータコアの外周面の軸方向の長さを長くすることができ、ステータコアをステータハウジングに固定する固定力が増す。

（請求項７に記載の発明）
請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜６のいずれかに記載の回転機であって、ステータコアは、焼き嵌めによってステータハウジングに嵌合される。
焼き嵌め方法を用いてステータコアをステータハウジングに嵌合させる場合に要求されるステータコアやステータハウジングの寸法公差は、圧入方法を用いてステータコアをステータハウジングに嵌合させる場合に要求される寸法公差ほど高くない。
本発明によれば、焼き嵌めによってステータコアをステータハウジングに嵌合させることにより、モータの製造が容易となる。

本発明によれば、ステータコアをステータハウジングに嵌合させることによりステータコアに発生する応力に起因する鉄損を効果的に軽減し、効率を効果的に向上させることができる回転機が提供されることとなった。

（第１の実施の形態）
以下に、本発明を実施するための最良の形態の一例につき、図１〜図８を参照しつつ説明する。本実施の形態では、一例として、ロータと、スロットにコイルが集中巻きされるステータコア（ステータ鉄心）１００を用いて構成されるステータ（固定子）１０とを有するモータについて説明する。本実施の形態に係るモータのステータ１０の構造が図１に、ステータコア１００の軸方向に直角な断面形状が図２に模式的に示される。また、図３には、ステータコア１００の外周面に係る外周寸法（この場合、直径）Ａ（ｍｍ）から切り欠き部の底部に係る外周寸法（この場合、直径）Ｂ（ｍｍ）を減じた長さ（Ａ（ｍｍ）−Ｂ（ｍｍ））と、モータの効率の低下率（％）の相関関係のグラフを示す。また、図４、図５には、本実施の形態のステータコア１００をステータハウジング（特に図示していない）に焼き嵌めにより嵌合させた（以下、「焼き嵌めする」と記載する）場合に、ステータコア１００に発生する圧縮応力の伝達状態を示す。さらに、図６、図７には、図４、図５より厚みＣが厚いステータコア１００をステータハウジングに焼き嵌めした場合に、ステータコア１００に発生する圧縮応力の伝達状態を示す。また、図８には、切り欠き部の軸方向の長さＤ（ｍｍ）と、モータの効率の低下率（％）の相関関係のグラフを示す。

本実施の形態のステータコア１００は、概括的には、図２に示す断面形状を有する薄板状の電磁鋼板（０．２５ｍｍ〜０．５５ｍｍ程度の厚さ）を多数重ね合わせる（積層する）ことにより、内部にロータ（回転子）（図示省略）が回転可能に配設される中空部を有する、両端が開口している筒状の積層鉄心として形成される。本実施の形態では、ステータコア１００は、軸方向に直交する断面形状において、内周面１１０及び外周面１０１が円形形状を有する略円筒形状に形成されている。
ステータコア１００は、略円筒状のステータヨーク１０２と、ステータヨーク１０２からステータコア１００の内周面側に突出して形成されているティース（歯）１０３を有している。このティース１０３によって、ステータコア１００の内周面側に複数のスロット１２０が設けられている。このスロット１２０は、図１に示すコイル２００を収容し保持するのに用いられる空間領域であり、スロット１２０にコイル２００が配設されることでステータ１０が構成される。なお、図２には、便宜上コイル２００は図示していない。

図１に示すように、ステータコア１００の外周面１０１には、周方向に沿った切り欠き部１３０が設けられている。本実施の形態では、切り欠き部１３０は、底面１３１と軸方向両端部の両方に設けられている側面１３２を有する溝状に形成されている。また、本実施の形態では、ステータコア１００の外周面１０１の周方向全周にわたって設けられている。勿論、切り欠き部１３０の形状は溝状に限定されるものではなく、また、周方向の一部に設けられていてもよい。この切り欠き部１３０の軸方向（図１の左右方向）の長さを長さＤ（ｍｍ）とする。
また、ステータコア１００の外周面１０１に係る外周寸法（本実施の形態では、直径）をＡ（ｍｍ）とし、切り欠き部１３０の底面１３１に係る外周寸法（本実施の形態では、直径）をＢ（ｍｍ）とする。また、図２に示すようにスロット１２０の底部（ステータヨーク１０２と対向する部分）１２１とステータコア１００（したがって、ステータヨーク１０２）の外周面１０１との最短距離をステータヨーク１０２（あるいは、ステータコア１００）の厚みＣ（ｍｍ）とする。
このうち、直径Ａ、厚みＣは、モータの仕様等に応じて決定される。

そこで、外周面１０１に係る直径Ａ（ｍｍ）、ステータヨーク１０２の径方向の厚みＣ（ｍｍ）のステータコア１００の外周面に形成する切り欠き部１３０の底面１３１の直径Ｂ（ｍｍ）の数値の設定方法について以下に説明する。
図３は、焼き嵌めシロが０．２ｍｍの場合の、直径Ａから直径Ｂを減じた長さ［直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）］と、モータ効率の低下率（％）［＝（焼き嵌め前のモータ効率−焼き嵌め後のモータ効率）／焼き嵌め前のモータ効率×１００］の相関関係を示している。図３では、直径Ａから直径Ｂを減じた長さが焼き嵌めシロである０．２ｍｍを超えると、急激にモータ効率の低下率が低減している。すなわち、［直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）］が焼き嵌めシロを超えると、ステータコア１００の外周面１０１に発生する圧縮応力の影響が軽減され、モータ効率の低下率が低減されている。これにより、［式１］の関係を満足させることにより、モータ効率の低下率（％）を低減することができることがわかる。
焼き嵌めシロ寸法（ｍｍ）＜[直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）] ［式１］
但し、実際にステータコア１００やステータハウジングを製造する際には、ステータコア１００の真円度や真直度及び外径寸法等の機械公差や、ステータハウジングの真円度や真直度及び内径寸法等の機械公差を考慮する必要があるため、［直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）］は、好ましくは［式２］を満足させるとよい。
（焼き嵌めシロ寸法（ｍｍ）＋機械公差（ｍｍ））
＜［直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）］ ［式２］
この機械公差（ｍｍ）は、一般的に０．２〜０．６ｍｍ程度であることが知られている。

例えば、焼き嵌めシロ寸法（ｍｍ）が、上記した０．２ｍｍの場合、機械公差（ｍｍ）を０．３ｍｍとすれば、［式２］より
０．５ｍｍ＜［直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）］
を満足する［直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）］の値を設定する。これにより、直径Ａ（ｍｍ）が決定されれば、直径Ｂ（ｍｍ）の値を設定することができる。
なお、図３に示すグラフの範囲内では、［直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）］の数値が上記した［式１］、好ましくは［式２］を満足する値であれば、モータ効率の低下率（％）は、同様に効果的に低減されているが、［直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）］が更に大きくなると、ステータコア１００の磁束の通路が狭くなりモータの出力が低下する。そこで、［直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）］の上限値は、モータの出力仕様等により決定される。すなわち、直径Ｂ（ｍｍ）の最小値は、ロータ（回転子）が回転可能に配設される中空部の内周径や、切り欠き部１３０が設けられている部分のステータコア１００の厚さ[（直径Ｂ（ｍｍ）−中空部の内周径（ｍｍ））／２]等に応じて決定される。
このように、ステータコア１００をステータハウジングに焼き嵌めする場合、ステータコア１００の、切り欠き部１３０が設けられていない外周面１０１にはステータハウジングが当接し、切り欠き部１３０の底面１３１にはステータハウジングの内周面が当接しないように、［式２］に基づいて［直径Ａ（ｍｍ）−直径Ｂ（ｍｍ）］の数値が選択される。これにより、ステータコア１００の外周寸法（例えば、直径）Ａ（ｍｍ）が決定されれば、ステータコア１００の外周面１０１に設ける切り欠き部１３０の底面１３１の外周寸法（例えば、直径）Ｂ（ｍｍ）の値を、モータ効率の低下率（％）を効果的に低減することができる値に設定することができる。

次に、切り欠き部１３０の軸方向の長さＤ（ｍｍ）の数値の設定について以下に説明する。
なお、以下では、図４、図６に示すステータコア１００の切り欠き部１３０の軸方向の長さＤ（ｍｍ）はＤ１（ｍｍ）であり、図５、図７に示すステータコア１００の切り欠き部１３０の軸方向の長さＤ（ｍｍ）はＤ２（ｍｍ）であり、Ｄ１（ｍｍ）＜Ｄ２（ｍｍ）であるものとする。また、図４、図５に示すステータヨーク１０２の径方向の厚み（ステータコア１００の径方向の厚み）Ｃ（ｍｍ）はＣ１（ｍｍ）であり、図６、図７に示すステータヨーク１０２の径方向の厚みＣ（ｍｍ）はＣ２（ｍｍ）であり、Ｃ１（ｍｍ）＜Ｃ２（ｍｍ）であるものとする。
ここで、図６に示すように、ステータヨーク１０２の径方向の厚みＣ（ｍｍ）を厚くすると（Ｃ２（ｍｍ）とすると）、図４に示す場合と比較して（Ｃ１（ｍｍ）の場合と比較して）、ステータコア１００の外周面１０１と切り欠き部１３０との境界部分に発生した圧縮応力が、切り欠き部１３０の底面１３１側に回り込み、切り欠き部１３０を設けることによってステータコア１００に発生する圧縮応力を低減させる効果が低減する。
そこで、図５、図７に示すように、軸方向の長さＤ（ｍｍ）を大きくすることにより（長さＤ（ｍｍ）＝Ｄ２（ｍｍ））、ステータコア１００の外周面１０１と切り欠き部１３０との境界部分に発生した圧縮応力が切り欠き部１３０の底面１３１側まで回り込むことを防止することができる。これにより、切り欠き部１３０の効果を高めることができる。

以下に、ステータヨーク１０２の径方向の厚みＣ（ｍｍ）と切り欠き部１３０の軸方向の長さＤ（ｍｍ）の関係について説明する。
図８は、焼き嵌めシロが０．２ｍｍ、ステータコア１００（したがって、ステータヨーク１０２）の外周面１０１の外周寸法（この場合、直径）Ａが１１２．２ｍｍ、切り欠き部１３０の底面１３１の外周寸法（この場合、直径）Ｂが１１１．６ｍｍ、ステータヨーク１０２（したがって、ステータコア１００）の径方向の厚みＣが９．８ｍｍの場合の、切り欠き部１３０の軸方向の長さＤ（ｍｍ）とモータ効率の低下率（％）の相関関係を示している。図８では、軸方向の長さＤ（ｍｍ）は、厚みＣに２を乗じた値[２Ｃ]以上になると、モータ効率の低下率が急激に低減している。すなわち、モータ効率の低下が軽減されている。これにより、［式３］を満足することにより、モータ効率の低下率を低減することができることがわかる。
（２×厚みＣ（ｍｍ））≦軸方向の長さＤ（ｍｍ） ［式３］
なお、外周面１０１の外周寸法（この場合、直径）Ａが７５ｍｍ〜１６０ｍｍの範囲、及び切り欠き部１３０の底面１３１の外周寸法（この場合、直径）Ｂが前記した［式２］を満足する範囲、及びステータヨーク１０２（したがって、ステータコア１００）の径方向の厚みＣが０．０６×Ａ（ｍｍ）〜０．１×Ａ（ｍｍ）の範囲であれば、同様に［式３］を満足することにより、モータ効率の低下率を低減することができる。

図５，図７に示すように、切り欠き部１３０の軸方向の長さＤ（ｍｍ）を大きくすると（長さＤ（ｍｍ）＝Ｄ２（ｍｍ））、図４，６に示す場合（長さＤ（ｍｍ）＝Ｄ１（ｍｍ）、但し、Ｄ２（ｍｍ）＞Ｄ１（ｍｍ））と比較して、ステータコア１００に発生する圧縮応力によるモータ効率の低下率が低減される。しかしながら、切り欠き部１３０の軸方向の長さＤを大きくすると、ステータハウジングの内周面と当接するステータコア１００の外周面１０１の面積が減少し、ステータコア１００をステータハウジングに固定する力が低減する。
このため、切り欠き部１３０の軸方向の長さＤ（ｍｍ）は、モータの使用条件等に基づいて、ステータハウジングにステータコア１００を固定する保持力が所定値となる長さ（上限値）以下の値に設定される。

このように、ステータコア１００の外周寸法である直径Ａ（ｍｍ）に基づいて、切り欠き部１３０の底面の外周寸法である直径Ｂ（ｍｍ）が決定され、ステータヨークの径方向の厚みＣ（ｍｍ）に基づいて、切り欠き部１３０の軸方向の長さＤ（ｍｍ）が決定されることによって、切り欠き部１３０の各寸法が決定される。
そして、図１及び図２に示すステータコア１００について、例えば、ステータコア１００の軸方向の長さＤ（ｍｍ）を、ステータヨーク１０２の径方向の厚みＣの２．５倍の値（９．８ｍｍ×２．５＝２４．５ｍｍ）とするステータコア１００を形成する場合、ステータコア１００の電磁鋼板の厚さが１枚当たり０．５ｍｍであるとすれば、４９枚（２４．５ｍｍ／０．５ｍｍ＝４９）の電磁鋼板を、直径Ｂ（ｍｍ）の寸法で型抜きする。残りの電磁鋼板は、直径Ａ（ｍｍ）の寸法で型抜きする。そして、切り欠き部１３０を形成する位置では直径Ｂ（ｍｍ）の電磁鋼板を積層し、切り欠き部１３０が存在しない部分（ステータ鉄心１００の外周面１０１に対応する部分）には直径Ａ（ｍｍ）の電磁鋼板を積層することで、外周面１０１に切り欠き部１３０が設けられたステータコア１００を形成することができる。

このようにして形成された、外周面１０１に切り欠き部１３０が設けられたステータコア１００を用いてステータ１０を構成したモータでは、ステータ１０のステータコア１００がステータハウジングに焼き嵌めされる際に、ステータハウジングの内周面と当接するステータコア１００の外周面の面積が小さくなる。これにより、ステータハウジングとの当接により、外周面から中心方向への圧縮応力を受ける面積が低下し、ステータコア１００の圧縮応力による磁気特性の劣化を抑制することができ、ステータコア１００の鉄損を効果的に軽減することができる。したがって、ステータコア１００をステータハウジングに嵌合させることによりステータコア１００に発生する圧縮応力に起因するモータの効率の低下を、効果的に低減することができる。

（第２の実施の形態）
次に、切り欠き部１３０の底面１３１の軸方向端部に、周方向に沿った凹部を設けた第２の実施の形態について、図９、図１０を用いて説明する。
図９には、本実施の形態に係るモータのステータ（固定子）１０ａの構造を模式的に示す。図１０には、本実施の形態のステータ１０ａのステータコア１００ａがステータハウジング（特に図示していない）に焼き嵌めされるときに発生する圧縮応力の伝達状態を示す。

図９に示すように、ステータ１０ａのステータコア１００ａの外周面１０１ａには、切り欠き部１３０ａが設けられている。本実施の形態では、切り欠き部１３０ａは、ステータコア１００ａの外周面に沿って全周に設けられており、底面１３１ａと側面１３２ａを有する溝状に形成されている。そして、切り欠き部１３０ａの底面１３１ａの軸方向端部に周方向に沿って凹部１３３ａが設けられている。本実施の形態では、凹部１３３ａは、切り欠き部１３０ａの底面１３１ａの軸方向両端部の、切り欠き部１３０ａの底面１３１ａと切り欠き部１３０ａの側面１３２ａとの境界部に、周方向に沿って全周に設けられている。凹部１３３ａは、ステータコアの軸方向に沿った断面形状において、切り欠き部の底面側よりステータコア１００ａの中心側に凹状に形成されている。
なお、図９では、図１に示す第１の実施の形態と実質的に同一の構成要素には、同一符号を付してある。
凹部１３３ａの軸方向の長さ（幅）は、適宜設定可能であるが、ステータコア１００を構成する電磁鋼板１枚分（０．２５（ｍｍ）〜０．５５（ｍｍ）程度）以上あればよい。また、凹部１３３ａの深さや数等も、適宜設定可能である。

切り欠き部１３０ａの軸方向端部に凹部１３３ａを設けることにより、図１０に示すように、ステータコア１００ａの外周面１０１ａと切り欠き部１３０ａとの境界部に発生した圧縮応力が、切り欠き部１３０ａの底面１３１ａ側（図１０の下側）まで回り込むことを防止することができる。
したがって、ステータコア１００ａの外周面１０１ａと切り欠き部１３０ａとの境界部に発生した圧縮応力が切り欠き部１３０ａの底面１３１側まで回り込む割合は、切り欠き部１３０ａの軸方向の長さＤ（ｍｍ）が同じであっても、切り欠き部１３０ａの軸方向端部に凹部１３３ａを設けた場合の方が、切り欠き部１３０ａの軸方向端部に凹部１３３ａを設けていない場合（図１、図２に示した構成）に比べて少ない。すなわち、切り欠き部１３０ａの軸方向端部に凹部１３３ａを設けることにより、切り欠き部１３０ａの軸方向端部に凹部１３３ａを設けていない場合より、切り欠き部１３０ａの軸方向の長さＤを短くすることができる。この場合、ステータハウジングの内周面と当接するステータコア１００ａの外周面の面積を大きくすることができるので、ステータハウジングにステータコア１００ａを固定する力が大きくなり、ステータコア１００ａを強固に保持することができる。また、同一の保持力でよいならば、ステータコア１００ａの外周面１０１ａの軸方向の寸法を短くして、Ｄ寸法を大きくできるので、応力による効率低下を低減することができる。
なお、本実施の形態は、第１の実施の形態のように、［（２×厚みＣ（ｍｍ））≦軸方向の長さＤ（ｍｍ）］の条件を満足していない場合でも、ステータコア１００ａに発生する圧縮応力に起因するモータ効率の低下を効果的に低減することができる。
本実施の形態では、切り欠き部１３０ａの軸方向両端部（切り欠き部１３０ａの底面１３１ａと切り欠き部１３０ａの側面１３２ａとの境界部）に凹部１３３ａが設けられている場合について説明したが、切り欠き部１３０ａの軸方向の一方側端部に凹部１３３ａが設けられていてもよい。

本発明は、第１及び第２の実施の形態で説明した構成に限定されることなく、種々の変更、追加、削除が可能である。
実施の形態では、図１，図９に示すように、ステータコア１００、１００ａの軸方向の中央部分に溝状に形成された１つの切り欠き部１３０、１３０ａが設けられている場合について説明したが、ステータコアに設ける切り欠き部の形状、数や軸方向の長さ等は適宜変更可能である。
例えば、底面と軸方向端部の両方に設けられた側面とにより形成される形状以外にも、底面と軸方向端部の一方に設けられた側面により形成される形状（ステータコアの軸方向端部の少なくとも一方の外周面を、周方向に沿って切り欠いた形状）や、底面のみにより形成される形状（ステータコアの外周面を、外周面に交差する平面で切り欠いた形状）等の形状を用いることができる。

また、ステータコアの軸方向端部の少なくとも一方に切り欠き部が設けられていてもよいし、複数の切り欠き部が設けられていてもよい。
例えば、図１１に示すように、ステータコア１００ｂの軸方向端部の両方に切り欠き部１４０、１５０が設けられていてもよい。この場合には、切り欠き部１４０、１５０の軸方向の長さの合計を、前記した軸方向の長さＤとする。例えば、図１１では、切り欠き部１４０の軸方向の長さをＤ１、切り欠き部１５０の軸方向の長さをＤ２とした場合、長さＤ１と長さＤ２を加算した値[Ｄ１＋Ｄ２]を切り欠き部の軸方向の長さＤとする。そして、また、ステータヨークの径方向の厚みＣに対して、前記した［式３］が満足されるように切り欠き部の軸方向の長さＤが決定される。
あるいは、図１２に示すように、ステータコア１００ｃの軸方向端部の一方に切り欠き部１６０が設けられていてもよい。この場合には、切り欠き部１６０の軸方向の長さを前述した長さＤとする。

なお、図１１、図１２に示す切り欠き部１４０，１５０，１６０の底面の軸方向端部に、第２の実施の形態で説明した周方向に沿った凹部が設けられていてもよい。ところで、ステータコア１００ｂ，１００ｃの軸方向端部に設けられている切り欠き部１４０，１５０，１６０は、底面と、底面の軸方向端部の一方側に設けられている側面とにより形成されている。このため、切り欠き部１４０，１５０，１６０では、凹部は、切り欠き部１４０，１５０，１６０の底面と、底面の軸方向端部の一方側側面との境界部に設けられる。例えば、図１３に示すように、ステータコア１００ｄの軸方向端部の両方に切り欠き部１７０、１８０が設けられている場合、切り欠き部１７０、１８０の底面と、底面の軸方向端部の一方側側面との境界部に凹部１９０が設けられる。勿論、凹部１９０は、切り欠き部１７０、１８０の底面と、底面の軸方向端部の一方側側面との境界部以外の部分にも設けられていてもよい。また、凹部１９０は、ステータコアの軸方向端部の両方に設けられている切り欠き部１７０、１８０の一方の切り欠き部のみに設けられていてもよい。
また、ステータコアの軸方向端部の少なくとも一方に切り欠き部を設けた場合には、ステータコアをステータハウジングに焼き嵌めする際に、ステータコアをステータハウジングに容易に挿入することができる。

また、ステータコアの外周部に複数の切り欠き部が設けられていてもよい。複数の切り欠き部が設けられる場合には、各切り欠き部の軸方向の長さの合計を前述した長さＤとするのが好ましい。この場合、切り欠き部の数、各切り欠き部の軸方向の長さ、切り欠き部の底面の外周寸法、切り欠き部の深さ等はモータの仕様や圧縮応力による効率の低下率等に応じて適宜設定される。
なお、ステータコアの外周面の軸方向端部を除いた部分に切り欠き部が設けられる構成を用いる場合には、ステータコアの外周面の軸方向端部の両方がステータハウジングに当接するため、ステータコアの、ステータハウジングと当接する外周面の軸方向の長さが短かくても、ステータコアをステータハウジングに保持する保持力を確保することができる。一方、ステータコアの外周面の軸方向端部の少なくとも一方に切り欠き部が設けられる構成を用いる場合には、ステータコアの、ステータハウジングと当接する外周面の軸方向の長さを、ステータコアをステータハウジングに保持する保持力を確保できる長さに設定する必要がある。

また、図１４、１５に示すように、冷媒用の通路が軸方向に設けられたステータコアを用いることもできる。この場合には、ステータヨーク（ステータコア）の径方向の厚みＣとしては、スロットの底部と、冷媒用の通路（図１４では溝状の通路２１０が形成され、図１５では外周面を、外周面に交差する平面で切り欠いた形状の通路２２０が形成されている）及び切り欠き部の底面を除くステータコアの外周面との最短距離が用いられる。この場合、切り欠き部は、冷媒用の通路と交差するように周方向に沿って全周に設けてもよいし、冷媒用の通路と交差しないように周方向に離散的に設けてもよい。
また、切り欠き部は、軸方向に設けられていてもよい。この場合には、ステータコアに発生する応力に起因する回転機の効率低下を低減するための切り欠き部と冷媒用の通路を兼用することもできる。
また、実施の形態では、ステータコアのスロットにコイルが集中巻きされる場合について説明したが、勿論、図１６に示すような、ステータコアのスロットにコイルが分布巻きされる場合にも本発明を適用することができる。この場合のステータヨーク（ステータコア）の径方向の厚みＣは、前述したように、スロットの底部とステータコア（ステータヨーク）の外周面との最短距離とする。
また、実施の形態では、焼き嵌めによってステータコアをステータハウジングに嵌合させる場合について説明したが、ステータコアをステータハウジングに嵌合させる方法は焼き嵌めに限定されない。例えば、圧入や冷やし嵌め等によってステータコアをステータハウジングに嵌合させることができる。このような場合においても、ステータコアに発生する圧縮応力に起因するステータコアの鉄損を効果的に低減し、モータ効率の低下を効果的に低減するために本発明を適用することができる。
また、実施の形態では、軸方向の長さ（幅）Ｄが同一である切り欠き部について説明したが、１つの切り欠き部が複数の軸方向の長さ（幅）を有していてもよい（場所によって幅が違っていてもよい）。例えば、図１４、１５に示すように、ステータコアに冷媒用の通路が軸方向に設けられている場合、該通路と切り欠き部が交差する部分近傍の切り欠き部の軸方向の長さ（幅）Ｄを他の部分の長さと異ならせる。この場合も、前記した［式３］を満足するように各長さが設定される。
また、切り欠き部や、切り欠き部の底面の軸方向端部の少なくとも一方に設けられる凹部は、ステータコアの全周に限定されず、周方向に沿って周方向の一部に設けられていてもよい。周方向に沿って周方向の一部に設けられている場合には、ステータコアの外周面に切り欠き部を設けることによってステータコア中の磁束の通路が減少するのを防止することができる。
また、切り欠き部や凹部の形状、寸法、数、配設位置等は種々変更可能である。
また、モータについて説明したが、本発明はモータ以外の種々の回転機に適用することができる。

第１の実施の形態に係るモータにおけるステータ１０の全体構成を示す。 ステータ１０のステータコア１００の断面を示す。 ステータコア１００の、外周面に係る直径Ａ（ｍｍ）から切り欠き部の底面１３１に係る直径Ｂ（ｍｍ）を減じた長さ（Ａ（ｍｍ）−Ｂ（ｍｍ））と、モータ効率の低下率（％）の相関関係のグラフを示す。 ステータコア１００がステータハウジングに焼き嵌めされることによってステータコア１００に発生する圧縮応力の伝達状態を示す。 切り欠き部１３０の軸方向の長さＤが、図４に示す場合よりも長い場合に、ステータコア１００がステータハウジングに焼き嵌めされることによってステータコア１００に発生する圧縮応力の伝達状態を示す。 厚みＣ（ｍｍ）がＣ１（ｍｍ）より厚いＣ２（ｍｍ）のステータコア１００がステータハウジングに焼き嵌めされることによってステータコア１００に発生する圧縮応力の伝達状態を示す。 切り欠き部１３０の軸方向の長さＤ（ｍｍ）がＤ１（ｍｍ）より長いＤ２（ｍｍ）の場合に、ステータコア１００がステータハウジングに焼き嵌めされることによってステータコア１００に発生する圧縮応力の伝達状態を示す。 切り欠き部の軸方向の長さＤ（ｍｍ）と、モータ効率の低下率（％）の相関関係のグラフを示す。 第２の実施の形態に係るモータにおけるステータ１０ａの全体構成を示す。 ステータコア１００ａがステータハウジングに焼き嵌めされことによってステータコア１００ａに発生する圧縮応力の伝達状態を示す。 軸方向端部の両方に切り欠き部１４０，１５０が設けられているステータコア１００ｂの全体構成を示す。 軸方向端部の一方に切り欠き部１６０が設けられているステータコア１００ｃの全体構成を示す。 軸方向端部の両方に切り欠き部１７０，１８０が設けられ、さらに、切り欠き部１７０，１８０の底面の軸方向端部に凹部１９０が設けられているステータコア１００ｄの全体構成を示す。 溝状の冷媒用の通路が外周面に軸方向に設けられているステータコアの径方向の厚みＣを示す。 切欠状の冷媒用の通路が外周面に軸方向に設けられているステータコアの径方向の厚みＣを示す。 分布巻きのステータコアを用いる際のステータコアの径方向の厚みＣを示す。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ ステータ（固定子）
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ ステータコア（ステータ鉄心）
１０１ 外周面
１０２ ステータヨーク
１０３ ティース（歯）
１２０ スロット
１２１ 底部
１３０，１３０ａ，１４０，１５０，１６０、１７０、１８０ 切り欠き部
１３１，１３１ａ 底面
１３２，１３２ａ 側面
１３３ａ，１９０ 凹部
２００ コイル
２１０、２２０ 冷媒用通路

Claims (7)

1. ステータと、ロータと、ステータハウジングを備え、前記ステータは、ステータヨークを有するステータコアにより構成され、前記ステータコアは前記ステータハウジングに嵌合される回転機であって、
   前記ステータコアの外周面には周方向に沿った切り欠き部が設けられ、
   前記ステータヨークの径方向厚みＣと前記切り欠き部の軸方向長さＤは、[２Ｃ≦Ｄ]を満足するように設定されている回転機。
2. 請求項１に記載の回転機であって、
   前記周方向に沿った切り欠き部は、前記ステータコアの外周面の全周に設けられている回転機。
3. 請求項１又は２に記載の回転機であって、
   前記周方向に沿った切り欠き部は、前記ステータコアの軸方向端部の少なくとも一方に設けられており、当該軸方向端部の少なくとも一方に設けられている切り欠き部の軸方向長さの合計を前記長さＤとする回転機。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の回転機であって、
   前記ステータコアの内周側にスロットが設けられており、
   前記スロットの底部と前記ステータコアの外周面との最短距離を前記厚みＣとする回転機。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の回転機であって、
   前記切り欠き部の底面の軸方向端部の少なくとも一方には、周方向に沿った溝が設けられている回転機。
6. ステータと、ロータと、ステータハウジングを備え、前記ステータは、ステータヨークを有するステータコアにより構成され、前記ステータコアは前記ステータハウジングに嵌合される回転機であって、
   前記ステータコアの外周面には周方向に沿った切り欠き部が設けられ、
   前記切り欠き部の底面の軸方向端部の少なくとも一方には、周方向に沿った溝が設けられている回転機。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の回転機であって、
   前記ステータコアは、焼き嵌めによって前記ステータハウジングに嵌合されている回転機。

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