JP2007195281A - Stator core for dynamo-electric machine, and stator using that stator core - Google Patents
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Abstract
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)用ステータコアに関する。 The present invention relates to a stator core for a rotating electric machine (for example, an electric motor) incorporated in a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle and the like.
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、ステータコア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コアや、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コアの開発が進められている。このステータコアは、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コアよりも鉄損が小さい。 Hybrid vehicles and fuel cell vehicles use electric motors as drive units and regenerative brakes. This motor is often used in a high frequency region in order to reduce the size and increase the output. However, as the frequency increases, the iron loss generated in the stator core increases and the energy conversion efficiency decreases. Therefore, in order to suppress iron loss at high frequencies, the development of stator cores using metal magnetic powder green compacts that have been treated with an insulating film and stator cores using metal magnetic powder green compacts with resin added has been promoted. It has been. Since this stator core confines eddy currents in the particles of the metal magnetic powder, the iron loss is smaller than that of a conventional stator core made of a laminate of electromagnetic steel sheets.
このような圧粉体を用いたステータコアとして、図6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。
As a stator core using such a green compact, as shown in FIG. 6, a plurality of
しかし、このステータコアは、分割コア20が破壊しやすい。すなわち、分割コア20を締め付けるハウジング21の寸法は一定であるが、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の締め付け力を管理するのが難しく、分割コア20が必要以上に大きい力で締め付けられて破壊しやすかった。
However, the split
ここで、分割コアを小さい力で固定するステータコアとして、下記の特許文献1に記載されたものが知られている。このステータコアは、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。 Here, what was described in the following patent document 1 is known as a stator core which fixes a division | segmentation core with a small force. In this stator core, the outer periphery of the annularly arranged split core is narrowed with a ring, the ring and the split core are fixed with a pin, and the pin protrudes radially inward from the inner surface of the cylindrical housing. The split core is fixed by sandwiching between the two.
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、ピン孔も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分割コアを締め付ける力の管理ができず、分割コアの締め付け力が過大となりやすい。しかも、部品点数が多くコスト高である。 However, when using a split core made of green compact, it is cumbersome to form pin holes in the split core. Especially in the case of small split cores, the pin holes are also thin, so forming pin holes by compacting Have difficulty. In addition, since the split cores made of green compacts vary in size, if the pressure is narrowed with a ring having a fixed size, the force for tightening the split cores cannot be managed, and the tightening force of the split cores tends to be excessive. In addition, the number of parts is large and the cost is high.
ところで、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。 By the way, the clamping force required to fix the split core to the housing is smaller than the clamping force generated by shrink fitting. Therefore, if the tightening force can be managed, breakage of the split core can be prevented.
この発明は、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し、しかも安価な回転電機用ステータコアを提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a stator core for a rotating electrical machine that is capable of managing the clamping force of a split core, prevents the split core made of a green compact from being broken by an excessive clamping force, and is inexpensive. To do.
この課題を解決するために、円環状に配置された圧粉体からなる複数の分割コアと、その複数の分割コアの外周に巻かれた薄板とを備え、前記分割コアを締め付けるように前記薄板を固定する構成を回転電機用ステータコアに採用した。この回転電機用ステータコアは、分割コアの寸法にばらつきのあるときにも、分割コアを一定の力で締め付けた状態で薄板の一端と他端を接続することにより、分割コアの締め付け力を管理することができる。 In order to solve this problem, the thin plate is provided with a plurality of divided cores made of green compacts arranged in an annular shape, and a thin plate wound around the outer periphery of the plurality of divided cores, and the divided core is tightened. The structure to fix is adopted for the stator core for rotating electrical machines. This stator core for rotating electrical machines manages the tightening force of the split core by connecting one end and the other end of the thin plate in a state where the split core is fastened with a constant force even when the size of the split core varies. be able to.
この回転電機用ステータコアは、次の構成を加えるとより好ましいものとなる。
1)前記薄板の周方向の一端と他端を溶接することにより前記薄板を固定する。
2)軸方向に対向して前記分割コアを挟持する挟持片を前記薄板に形成し、その挟持片の少なくとも一方を、前記分割コアの軸方向端面に形成された凹部に嵌合させて分割コアを周方向に位置決めする。
3)前記凹部を径方向内方に開放して形成し、その凹部に嵌合する前記挟持片に、分割コアの径方向内面に係合する周方向の突出部を形成する。
4)前記薄板を、前記分割コアよりも変形しやすい材料で構成する。
The stator core for a rotating electrical machine is more preferable when the following configuration is added.
1) The thin plate is fixed by welding one end and the other end in the circumferential direction of the thin plate.
2) A sandwiching piece that sandwiches the split core in the axial direction is formed on the thin plate, and at least one of the sandwiching pieces is fitted into a recess formed on an end surface in the axial direction of the split core. Is positioned in the circumferential direction.
3) The concave portion is formed to open radially inward, and a circumferential projecting portion that engages the radial inner surface of the split core is formed on the sandwiching piece that fits into the concave portion.
4) The thin plate is made of a material that is easier to deform than the split core.
また、この発明では、上記の回転電機用ステータコアの各分割コアにコイルを装着した回転電機用ステータも併せて提供する。 The present invention also provides a stator for a rotating electrical machine in which a coil is mounted on each divided core of the stator core for a rotating electrical machine.
この発明の回転電機用ステータコアは、薄板を分割コアに巻き付けて締め付けるので、分割コアの寸法にばらつきのあるときにも分割コアの締め付け力を管理することができ、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。しかも、部品点数が少なくて安価である。 Since the stator core for a rotating electrical machine of the present invention is tightened by winding a thin plate around the split core, it is possible to manage the tightening force of the split core even when there are variations in the size of the split core. It can be prevented from being destroyed. Moreover, the number of parts is small and inexpensive.
さらに、前記薄板の周方向の一端と他端を溶接して互いに接続したものは、接続のための部品を必要としないのでより安価であり、しかも接続部に緩みが生じない。 Furthermore, what welded the one end and the other end of the said thin plate in the circumferential direction is cheaper since the component for a connection is not required, and a connection part does not loosen.
また、軸方向に対向して前記分割コアを挟持する挟持片を前記薄板に形成し、その挟持片で分割コアを周方向に位置決めしたものは、分割コアの固定がより確実である。しかも、この挟持片は軸方向に向き合うので周方向の力を受けても変形しにくく、分割コアの周方向への位置ずれを生じさせない。 Further, when the thin plate is formed with a sandwiching piece that faces the axial direction and sandwiches the split core, and the split core is positioned in the circumferential direction by the sandwiching piece, the split core is more securely fixed. In addition, since the sandwiching pieces face each other in the axial direction, they are not easily deformed even when subjected to a circumferential force, and the split cores are not displaced in the circumferential direction.
また、その挟持片に、分割コアの径方向内面に係合する周方向の突出部を形成したものは、突出部が分割コアの径方向内方への移動を防止するので、分割コアの位置がより安定する。 Further, in the case where the sandwiching piece is formed with a circumferential protrusion that engages with the radially inner surface of the split core, the protrusion prevents the split core from moving inward in the radial direction. Is more stable.
また、前記薄板を前記分割コアよりも変形しやすい材料で構成したものは、薄板で分割コアを締め付けたときに、薄板が変形して分割コアの寸法誤差を吸収するので、分割コアの位置精度に優れる。 In addition, when the thin plate is made of a material that is easier to deform than the split core, the thin plate deforms and absorbs the dimensional error of the split core when the split core is tightened with the thin plate. Excellent.
図1に、この発明の回転電機用ステータコアの実施形態を示す。このステータコアは、円環状に配置された複数の分割コア1と、その分割コア1の外周に巻いた薄板2とからなる。
FIG. 1 shows an embodiment of a stator core for a rotating electrical machine according to the present invention. The stator core includes a plurality of split cores 1 arranged in an annular shape and a
分割コア1は、金属磁性粉末の圧粉体からなり、コイルが装着されるティース部1aを径方向内側にして配置されている。分割コア1の径方向外端には、周方向に突出するヨーク部1bが形成されており、隣り合う分割コア1、1のヨーク部1bの周方向端面が互いに接触している。
The split core 1 is made of a green compact of metal magnetic powder, and is disposed with a
この分割コア1の外周に巻かれた薄板2は、周方向の端部を径方向外側に折り曲げて形成した耳部3を周方向の一端と他端にそれぞれ有し、その耳部3、3が溶接により接続されている。また、軸方向に対向する挟持片4、4が周方向に間隔をあけて複数組形成されている。
The
この挟持片4は、図2に示すように薄板2の軸方向両端に形成された舌片をそれぞれ径方向内側に折り曲げてなり、分割コア1を挟持している。また、この挟持片4は、分割コア1のヨーク部1bの軸方向端面に形成された凹部5に嵌合して、分割コア1を周方向に位置決めしている。
As shown in FIG. 2, the
この凹部5は、図に示すように径方向内方に開放して形成されており、この凹部5に嵌合した挟持片4の先端がヨーク部1bよりも径方向内方に突き出るようになっている。一方、挟持片4には、周方向に突出する突出部4aが形成されており、この突出部4aが分割コア1のヨーク部1bの径方向内面に係合している。
As shown in the figure, the
この回転電機用ステータコアは、たとえば次のようにして組み立てることができる。まず、分割コア1を円環状に配置する。このとき、図3に示すように円柱状の治具Jを中心に配置してその外周にティース部1aの径方向内端が接触するように分割コア1を配置すると、分割コア1の寸法にばらつきがあるときでもティース部1a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。
This stator core for a rotating electrical machine can be assembled, for example, as follows. First, the split core 1 is arranged in an annular shape. At this time, as shown in FIG. 3, when the split core 1 is disposed so that the cylindrical jig J is centered and the radially inner end of the
つぎに、円環状となった分割コア1の外周に薄板2を巻いて締め付け、その状態で、図2に示すように薄板2の舌部を径方向内側に折り曲げて挟持片4を形成し、その挟持片4で分割コア1を軸方向から挟持する。さらに、図3に示すように薄板2の耳部3、3を溶接して薄板2の一端と他端を互いに接続する。その後、中心の治具Jを取り除く。
Next, the
この回転電機用ステータコアは、分割コア1を一定の力で締め付けた状態で薄板2の一端と他端を接続することによりその締め付け力を管理することができる。そのため、圧粉体からなる分割コア1の寸法にばらつきがあるときにも、その締め付け力を分割コア1の固定に必要な範囲内で小さくし、過大な締め付け力で分割コア1が破壊するのを防止することができる。
The stator core for a rotating electrical machine can manage the tightening force by connecting one end and the other end of the
締め付け力の管理は、たとえば、薄板2に張力を与えながら分割コア1を締め付け、その薄板2の張力を測定しながら薄板2の一端と他端を接続することにより行なうことができる。また、分割コア1の外周に巻き付けた薄板2の外周をリング状の治具で締め付け、その締め付け力を測定しながら薄板2の一端と他端を接続することによっても行なうことができる。
The tightening force can be managed, for example, by tightening the split core 1 while applying tension to the
また、この回転電機用ステータコアは、薄板2の周方向の一端と他端を溶接して互いに接続したので、接続のための部品を必要とせず、安価である。しかも接続部に緩みが生じない。
Further, since the stator core for rotating electrical machines is connected to each other by welding one end and the other end of the
また、薄板2の挟持片4を分割コア1の凹部5に嵌合させて分割コア1を周方向に位置決めしたので、分割コア1の周方向への位置ずれが確実に防止され、分割コア1の固定がより確実である。しかも、この挟持片4は軸方向に向き合うので周方向の力を受けたときに変形しにくく、分割コア1の周方向への位置ずれ防止がより確実である。
In addition, since the
また、挟持片4の突出部4aを分割コア1のヨーク部1bの径方向内面に係合させたので、その突出部4aが分割コア1の径方向内方への移動を防止する。そのため、振動や衝撃が加わっても分割コア1の位置が動きにくく、分割コア1の締め付け状態が確実に保持される。
Further, since the
薄板2は、分割コア1よりも変形しやすい材料で形成するとより好ましい。このようにすると、分割コア1の寸法にばらつきがあるときにも、その寸法のばらつきにより凹凸を生じた分割コア1の外周に沿って薄板2が変形し、分割コア1の寸法誤差を吸収する。そのため、円環状に配置した分割コア1の内径の位置精度が優れる。
The
また薄板2は、組み立てる前に曲げ加工を施して予め断面C状の筒形にしておくと、ステータコアの組み立てがより円滑になる。
Further, if the
上記実施形態では、薄板2の周方向の一端と他端の接続は、薄板2の端部に形成した耳部3同士を溶接することにより行なったが、耳部3は必須ではなく、たとえば図4に示すように周方向の両端部を重ねて溶接してもよい。また接続方式は溶接に限られず、たとえばリベットやねじやピン等で接続してもよい。
In the above embodiment, the connection between the one end and the other end in the circumferential direction of the
また、上記実施形態では、挟持片4は、薄板2の軸方向両端に形成された舌片を径方向内側に折り曲げて形成したが、たとえば図5に示すように薄板2を切り起こして形成してもよい。要は、軸方向に対向して分割コア1を挟持できるものであればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
図では、各分割コア1を挟持片4でそれぞれ挟持して分割コア1の固定をより確実にしているが、必ずしも全ての分割コア1を挟持する必要はなく、たとえば1つおきに分割コア1を挟持してもよく、分割コアの固定が不安定とならない範囲内で挟持すればよい。また、分割コア1の凹部5も、必ずしも軸方向両端に形成する必要はなく、軸方向一端にのみ形成してもよい。
In the figure, each of the split cores 1 is sandwiched by the sandwiching
また、上述したステータコアの各分割コア1のティース部1aにコイルを装着して回転電機用ステータを形成することができる。このステータは、薄板2による分割コア1の締め付け力を分割コア1の固定に必要な範囲内で小さくすることができるので、コイルの巻回による締め付け力が分割コア1のティース部1aに作用しても分割コアが破壊しにくく、品質が安定している。
Further, a stator for a rotating electrical machine can be formed by attaching a coil to the
分割コア1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。 The split core 1 can be formed of, for example, a green compact of a metal magnetic powder to which a resin is added, or a green compact of a metal magnetic powder to which an insulating film treatment has been applied. Powder may be sufficient.
1 分割コア
2 薄板
4 挟持片
4a 突出部
5 凹部
1 Divided
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JP2006008788A JP2007195281A (en) | 2006-01-17 | 2006-01-17 | Stator core for dynamo-electric machine, and stator using that stator core |
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