JP2012070506A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気回路の不平衡を抑制し得る回転電機を提供する。
【解決手段】回転軸（１３）を有するロータ（１０）と、円筒状のバックヨーク部（２１）及びこのバックヨーク部（２１）より径方向内側に向かって突出する突極部（２２）を有する電磁鋼板（５１）をロータ（１０）の回転軸（１３）方向かつロータ（１０）の外周に複数配置したステータ（２０）とを備え、突極部（２２）が突出するバックヨーク部（２１）にロータ（１０）の回転軸（１３）方向の貫通孔（２５）を複数設け、貫通孔（２５）がある突極部（２２）の断面積を貫通孔（２５）がない突極部（２２）の断面積よりも大きくするか、または貫通孔（２５）があるバックヨーク部（２１）の断面積を貫通孔（２５）がないバックヨーク部（２１）の断面積よりも大きくする。
【選択図】図１

Description

この発明は回転電機、特にステータの構造に関する。

電磁鋼板をロータの回転軸方向かつロータの外周に複数配置することによって構成するステータでは、複数の電磁鋼板をケースに固定するボルトの挿通孔をステータバックヨークに貫通させている。一方、ステータバックヨークを磁路として磁束が通るのであるが、ステータバックヨークの全てが磁路となるのではなく、磁路を構成しない部位が存在する。そこで、ステータバックヨークのうち磁路を構成しない部位を特定し、その特定した部位にボルト挿通用の貫通孔を設けるものがある（特許文献１参照）。

特開平７−３１０８６号公報

しかしながら、ステータバックヨークのうち磁路を構成しない部位はわずかであるため、貫通孔の径に制約を受けることとなる。貫通孔の径が小さければボルトのケースとの締結力が弱くなる。かといって、ケースとの締結力を強めようと貫通孔の径を大きくしたのでは、磁気回路に不平衡が生じる。

そこで本発明は、磁気回路の不平衡を抑制し得る回転電機を提供することを目的とする。

本発明の回転電機は、回転軸を有するロータと、円筒状のバックヨーク部及びこのバックヨーク部より径方向内側に向かって突出する突極部を有する電磁鋼板を前記ロータの回転軸方向かつ前記ロータの外周に複数配置したステータとを備えている。そして、前記突極部が突出するバックヨーク部に前記ロータの回転軸方向の貫通孔を複数設け、前記貫通孔がある突極部の断面積を前記貫通孔がない突極部の断面積よりも大きくするか、または前記貫通孔があるバックヨーク部の断面積を前記貫通孔がないバックヨーク部の断面積よりも大きくする。

本発明によれば、貫通孔の磁気抵抗が増加したのに対応して、貫通孔がある周りの磁気抵抗を下げることで、合成磁気抵抗を貫通孔がない場合の磁気抵抗に近づけることができ、これによって貫通孔を設けても磁気回路の不平衡を抑制できる。

本発明の第１実施形態のモータの概略断面図である。 従来のモータの概略断面図である。 従来のモータの磁気回路である。 図８のＡ−Ａ線断面図である。 第１実施形態のモータの磁気回路である。 第２実施形態のモータの概略断面図である。 第２実施形態のモータの磁気回路である。 第３実施形態のモータの概略断面図である。 第４実施形態のモータの概略断面図である。 図９のＡ−Ａ線断面図である。 第４実施形態の突出部位の概略斜視図である。 第５実施形態のモータの概略断面図である。 図１２のＡ−Ａ線断面図である。 第５実施形態の第１の突出部位の概略斜視図である。 第５実施形態の第２の突出部位の概略斜視図である。 第６実施形態の第１の突出部位の概略斜視図である。 第６実施形態の第２の突出部位の概略斜視図である。 第７実施形態の第１の突出部位の概略斜視図である。 第７実施形態の第２の突出部位の概略斜視図である。 第８実施形態のモータの概略断面図である。 図２０のＡ−Ａ線断面図である。 第８実施形態のケースの平面図である。 図２２のＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のモータ１（回転電機）の概略断面図である。比較のため、図２には従来のモータ１の概略断面図を示している。図３は図１、図２のＡ−Ａ線断面図である。

モータ１は、ラジアルギャップ・インナーロータタイプの同期モータである。モータ１の全体的な概略構成についてまず説明する。モータ１は、ロータ１０と、ステータ２０と、これらを収納するケース２とからなる。

ステータ２０は、円筒状のステータバックヨーク２１、ステータバックヨーク２１の内周より径方向内側に向かって等間隔で突出する９個のティース２２、隣り合うティース２２の間に形成されるスロット２３からなっている。ここで、ステータバックヨーク２１及びティース２２は、後述する永久磁石１２の磁束を効率よく通す磁路としての機能を有している。スロット２３には、ロータ１０に回転磁界を発生させるコイル２４が巻回されている。

ステータ２０の中心部には、ティース２２の径方向内側端との間に所定のギャップを有するようにロータ１０が挿入配置されている。ロータ１０は、ロータバックヨーク１１、永久磁石１２、回転軸１３からなっている。ほぼ円筒状のロータバックヨーク１１は、回転軸１３と永久磁石１２とが一体で回転するように固定するための機能と、永久磁石１２の磁束を効率よく通す磁路としての機能とを併せ有している。ここでのロータ１０は磁石内蔵型であるため、ロータバックヨーク１１の外周側内部に、６個の平板状あるいは湾曲板状の永久磁石１２が等間隔で装着（内蔵）されている。ロータバックヨーク１１の軸心には回転軸１３が設けられている。この回転軸１３はケース２に設けられた軸受（図示しない）により回転自在に支持されている。

コイル２４に所定のタイミングで電流を流して励磁することにより、ロータ１０の永久磁石１２との間に電磁作用が生じてロータ１０が回転する。ロータ１０の構成はこれに限らず、表面磁石型であってもかまわない。

上記のステータ２０は、図３に示したように、電磁鋼板を打ち抜いて形成した薄板状のプレート５１を回転軸１３方向に複数枚積層することによって構成されている。つまり、円筒状のステータバックヨーク２１及びステータバックヨーク２１より径方向内側に向かって突出するティース２２を有するプレート５１（電磁鋼板）をロータ１０の回転軸１３方向かつロータ１０の外周に複数配置している。このプレート５１には、その表面に絶縁層と接着層とが形成されており、積層後所定温度に加熱して接着層を溶融させ、仮止めしている。

ティース２２の中心線Ｃ上でかつ外周近くのステータバックヨーク２１には、ボルト２７を挿通するボルト孔２５（貫通孔）が等間隔で３つ設けられている。ボルト２７は、図３に示したように複数のプレート５１をまとめてケース２に固定するためのものである。

ボルト孔２５をティース２２の中心線Ｃ上に設けているのは、永久磁石１２より生じる磁束の通り道になりにくい部分にボルト孔２５を設けたいためである。永久磁石１２より生じる磁束はティース２２を径方向に通り、ティース２２の根元まで達した磁束は左右のステータバックヨーク２１に向かって折れ曲がろうとする。その際、磁気抵抗の低い、最短の経路を通ろうとするので、ティース２２の中心線Ｃ上で磁束密度が低くなるのである。ティース２２の中心線Ｃ上以外の位置にボルト孔を設けたときには、磁路としてのティース２２の周方向断面積をより大きくする必要が生じ、省スペース化、軽量化の面で問題となる。

電磁鋼板のプレート５１を積層する際、このボルト孔２５に仮り止め用のボルトを通して位置決めし、このボルトを締め付けておく。この結果、ステータ２０は互いに押圧された状態となり、接着層を加熱・溶融することで、積層されたプレート５１は一応固定される。この状態で、コイル２４をティース２２に巻回してステータ２０を完成した後、仮止め用ボルトを取り外し、ステータ２０をケース２に組み付け、ボルト２７によりケース２に固定することとなる（図３参照）。

これでモータ１の全体的な概略構成についての説明を終了する。

さて、ステータバックヨーク２１のうち磁路を構成しない部位を特定し、その特定した部位にボルト孔２５を設けるようにした従来のモータがある。しかしながら、ステータバックヨーク２１のうち磁路を構成しない部位はわずかであるため、ボルト孔２５の径に制約を受ける。ボルト孔２５が小さければ、ボルトのケース２との締結力が弱くなり、その反対に大径のボルト孔２５を開けたのでは、磁気回路に不平衡が生じる。回転電機をモータとして用いる場合にこの磁気回路の不平衡が生じると、トルク脈動が発生する。

この問題について本発明者が検討したところを図４を参照して述べると、図４は図２に示した従来のモータ１についての磁気回路の一部を直線上に展開して示したものである。

従来のモータ１は、２極当たり３個のスロット２３を備えている。ただし、図４では、簡単のため表面磁石型のロータで示している。図４において中央にある永久磁石１２のうちステータ２０に対向した面がＮ極であるとすると、中央にある永久磁石の両隣にある永久磁石１２のうちステータ２０に対向した面がＳ極となる。

２極当たり３個のスロット２３を備えている場合の各磁気回路を区別するため、３つの各ステータバックヨーク磁路の磁気抵抗（この磁気抵抗を「ステータバックヨーク磁気抵抗」という。）をＲ１、Ｒ２、Ｒ３で、３つの各ティース磁路の磁気抵抗（この磁気抵抗を「ティース磁気抵抗」という。）をＲ４、Ｒ５、Ｒ６で、３つの各ロータバックヨーク磁路の磁気抵抗（この磁気抵抗を「ロータバックヨーク磁気抵抗」という。）をＲ７、Ｒ８、Ｒ９で区別する。永久磁石１２の起磁力をＶ１、Ｖ２、Ｖ３で区別する。ただし、対称性よりＲ１＝Ｒ２＝Ｒ３、Ｒ４＝Ｒ５＝Ｒ６、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３である。

なお、上記の「ステータバックヨーク磁路」とはステータバックヨーク２１のうち磁路を構成する部位のこと、上記の「ティース磁路」とはティース２２、ギャップ、永久磁石１２のうち磁路を構成する部位のことである。上記の「ロータバックヨーク磁路」とはロータバックヨーク１１のうち磁路を構成する部位のことである。

図４で最も左側にあるティース２２の中心線Ｃ上にボルト孔２５を設けるとき、最も左側にあるティース２２を上下方向（径方向）に通る磁束はボルト孔２５のところで左右のステータバックヨークへ２１と分かれるので、ボルト孔磁気抵抗を左右のステータバックヨーク磁路に割り振り、左右のボルト孔磁気抵抗をそれぞれＲ１０、Ｒ１１で区別する。

いま、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１が存在する磁気回路３１と、その磁気回路３１のすぐ右隣に位置してボルト孔磁気抵抗Ｒ１１のない磁気回路３６とを考えると、一方の磁気回路３１は、ステータバックヨーク磁路３２、ティース磁路３３、３４、ロータバックヨーク磁路３５からなっている。他方の磁気回路３６は、ステータバックヨーク磁路３７、ティース磁路３４、３８、ロータバックヨーク磁路３９からなっている。このため、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１が存在する磁気回路３１の合成磁気抵抗と、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１のない磁気回路３６の合成磁気抵抗とを比較したとき、磁気回路３１の合成磁気抵抗のほうが、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１の分だけ磁気回路３６の合成磁気抵抗より大きくなり、隣り合う２つの磁気回路３１、３６の合成時期抵抗が不平衡となってしまう。

この問題に対処するため、本発明の第１実施形態は、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積を、ボルト孔２５がないステータバックヨーク２１の径方向断面積より径方向に大きくすることで、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１が存在する磁気回路３１の合成磁気抵抗と、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１のない磁気回路３６の合成磁気抵抗との差を小さくし、これによって２つの磁気回路３１、３６の合成磁気抵抗の不平衡を抑制する。なお、図１、図２に示したモータ１は、２極当たり３個のスロットを備えている場合であるが、本発明は任意の極数、任意のスロット数のモータに対して有効である。

ここで、ステータバックヨーク２１の径方向断面積とは、図１においてステータバックヨーク２１を回転軸１３の中心を通る線で紙面を切ったときのステータバックヨーク２１の断面積のことである。この断面積は、ステータバックヨーク２１の径方向幅とステータバックヨーク２１の回転軸１３方向幅との積で定まる。従って、ステータバックヨーク２１の回転軸１３方向幅を変えることなく、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積を従来のモータより大きくするには、ステータバックヨーク２１の径方向幅を大きくしてやればよい。

図１において、ボルト孔２５の隣にあるスロット２３と、ボルト孔２５の隣にないスロット２３とに区別すると、ボルト孔２５の隣にあるスロット２３は６個、ボルト孔２５の隣にないスロット２３は３個ある。いま、１つのスロット２３内にあってティース２２を構成する２つの径方向面を図示のように２２ａ、２２ｂとして区別すると、ボルト孔２５の隣にないスロット２３では、対向する２つの径方向面２２ａ、２２ｂに直交する２つの平面２３ａ、２３ｂでスロット底部が形成されている。この２つの平面２３ａ、２３ｂが当接する位置でステータバックヨーク２１の径方向幅が最低となっている。このステータバックヨーク２１の最低の径方向幅をＷ１とする。

一方、ボルト孔２５の隣にあるスロット２３では、スロット底部を１つの平面で形成する。すなわち、対向する２つの径方向面２２ａ、２２ｂの根本を、回転軸１３に平行な一つの平面２３ｃで接続する。スロット２３の底部を一つの平面２３ｃで形成することで、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向幅が、一点鎖線で示した三角状の部位の分だけ径方向に増加する。この結果、スロット２３の底部を１つの平面２３ｃで形成した部位でのステータバックヨーク２１の径方向幅Ｗ２は、ステータバックヨーク２１の最低の径方向幅Ｗ１より大きくなる。このように径方向幅が大きくなった分だけボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積が拡大する。

スロット２３の底部を１つの平面２３ｃとしたとき、モータ１についての磁気回路がどうなるのかを図５に示すと、図５は図１に示した第１実施形態のモータ１についての磁気回路の一部を直線上に展開して示したものである。図４と同一部分には同一番号を付している。

径方向幅が大きくなった分だけボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積が拡大することは、図示の面積部分（ハッチング部参照）が追加されることを意味し、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積を拡大した部分は、磁気回路上ではボルト孔磁気抵抗Ｒ１１に対し所定の磁気抵抗Ｒ’が並列接続されたと考えられる。ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１に所定の磁気抵抗Ｒ’が並列接続された全体の磁気抵抗は、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１そのものより小さくなる。ステータバックヨーク磁路３２にボルト孔２５を設けることによってステータバックヨーク磁路３２を磁束が流れにくくなるので、その分ボルト孔２５の周囲のステータバックヨーク磁路３２を広くすることによって、再び磁束が流れ易くなるようにするのである。

図１に示したようにボルト孔２５は３つ設けている。これは、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積を大きくする部位を考えやすいように、電気角１周期あたり１個のボルト孔を設けているためである。ボルト孔２５に挿通させるボルト２７はステータ２０をケース２に保持させる機能があるので、この保持機能を満足する本数のボルトを定め、その定めたボルトの本数と同数のボルト孔を設ければ良い。

ここで、第１実施形態の作用効果を説明する。

第１実施形態では、回転軸１３を有するロータ１０と、円筒状のステータバックヨーク２１（バックヨーク部）及びこのステータバックヨーク２１より径方向内側に向かって突出するティース２２（突極部）を有する電磁鋼板をロータ１０の回転軸１３方向かつロータ１０の外周に複数配置したステータ２０とを備え、ティース２２が突出するステータバックヨーク２１にロータ１０の回転軸１３方向のボルト孔２５（貫通孔）を複数設け、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積（断面積）をボルト孔２５がないステータバックヨーク２１の径方向断面積よりも大きくしている。このように第１実施形態によれば、ボルト孔２５の磁気抵抗が増加したのに対応して、ボルト孔２５がある周りのステータバックヨーク２１の磁気抵抗を下げることで、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１が存在する磁気回路３１の合成磁気抵抗をボルト孔磁気抵抗Ｒ１１のない磁気回路３６の合成磁気抵抗に近づけることができ（図５参照）、これによってティース２２が突出するステータバックヨーク２１にボルト孔２５を設けても磁気回路の不平衡を抑制できる。

また、第１実施形態によれば、ボルト孔２５（貫通孔）があるティース２２（突極部）と、ボルト孔２５がないティース２２との間で形成されるスロット２３（つまりボルト孔２５の隣にあるスロット）の面積を、ボルト孔２５がないティース２２と、同じくボルト孔２５がないティース２２との間で形成されるスロット２３（つまりボルト孔２５の隣にないスロット）の面積よりも小さくするので、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積を径方向に大きくすることができている。言い換えると、モータ１の内部スペースを活用することで、モータ１の外形寸法を変えることなく磁気回路の不平衡を抑制できている。

また、ボルト孔２５がある周りの径方向断面積を大きくしたステータバックヨーク２１を磁路として磁束が周方向に通るとき、磁束は時間変化するので、このとき磁束に対して垂直の面に渦電流が発生する。しかしながら、ステータ２０を構成している電磁鋼板５１は回転軸１３方向に積層されているため渦電流の経路である回転軸１３方向の電気抵抗が大きいことから、うず電流損は小さく抑えられる。

（第２実施形態）
図６は第２実施形態のモータ１の概略断面図である。図１、図２と同一部分には同一番号を付している。

第２実施形態は、ボルト孔２５があるティース２２の周方向断面積を、ボルト孔２５がないティース２２の周方向断面積より大きくすることで、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１が存在する磁気回路３１の合成磁気抵抗と、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１のない磁気回路３６の合成磁気抵抗との差を小さくし、これによって２つの磁気回路３１、３６の合成磁気抵抗の不平衡を抑制するものである。

ここで、ティース２２の周方向断面積とは、図６においてティース２２の中心線Ｃに直交する線で紙面を切ったときのティース２２の断面積のことである。この断面積は、ティース２２の周方向幅とティース２２の回転軸１３方向幅との積で定まる。従って、ティース２２の回転軸１３方向幅を変えることなく、ボルト孔２５があるティース２２の周方向断面積を従来のモータより大きくするには、ボルト孔２５があるティース２２の周方向幅を大きくしてやればよい。この結果、ボルト孔２５があるティース２２の周方向幅Ｗ４は、ボルト孔２５がないティース２２の周方向幅Ｗ３よりも大きくなる。このように周方向幅が大きくなった分だけボルト孔２５があるティース２２の周方向断面積が拡大する。

ボルト孔２５があるティース２２の周方向幅Ｗ４を、ボルト孔２５がないティース２２の周方向幅Ｗ３よりも大きくしたとき、モータ１についての磁気回路がどうなるのかを図７に示すと、図７は図６に示した第２実施形態のモータ１についての磁気回路の一部を直線上に展開して示したものである。図４と同一部分には同一番号を付している。

周方向幅が大きくなった分だけボルト孔２５があるティース２２の周方向断面積が拡大することは、図示の面積部分（ハッチング部参照）が追加されることを意味し、ボルト孔２５があるティース２２の周方向断面積を拡大した部分は、磁気回路３１上ではティース磁気抵抗Ｒ４に対し所定の磁気抵抗Ｒ’’が並列接続されたと考えられる。ティース磁気抵抗Ｒ４に所定の磁気抵抗Ｒ’’が並列接続された全体の磁気抵抗は、ティース磁気抵抗Ｒ４より小さくなる。ステータバックヨーク磁路３２にボルト孔２５を設けることによってティース磁路３３を磁束が流れにくくなるので、その分ボルト孔２５の周囲のティース磁路３３を広くすることによって、再び磁束が流れ易くなるようにするのである。

第２実施形態では、回転軸１３を有するロータ１０と、円筒状のステータバックヨーク２１（バックヨーク部）及びこのステータバックヨーク２１より径方向内側に向かって突出するティース２２（突極部）を有する電磁鋼板をロータ１０の回転軸１３方向かつロータ１０の外周に複数配置したステータ２０とを備え、ティース２２が突出するステータバックヨーク２１にロータ１０の回転軸１３方向のボルト孔２５（貫通孔）を複数設け、ボルト孔２５があるティース（突極部）の周方向断面積（断面積）をボルト孔２５がないティースの周方向断面積よりも大きくしている。このように第２実施形態によれば、ボルト孔２５の磁気抵抗が増加した分に対応して、ボルト孔２５がある周りのティース２２の磁気抵抗を下げることで、ボルト孔磁気抵抗Ｒ１１が存在する磁気回路３１の合成磁気抵抗をボルト孔磁気抵抗Ｒ１１のない磁気回路３６の合成磁気抵抗に近づけることができ（図５７照）、これによってティース２２が突出するステータバックヨーク２１にボルト孔２５を設けても磁気回路の不平衡が抑制できる。

また、第２実施形態によれば、ボルト孔２５（貫通孔）があるティース２２（突極部）と、ボルト孔２５がないティース２２との間で形成されるスロット（つまりボルト孔２５の隣にあるスロット）の面積を、ボルト孔２５がないティース２２と、同じくボルト孔２５がないティース２２との間で形成されるスロット（つまりボルト孔２５の隣にないスロット）の面積よりも小さくするので、ボルト孔２５があるティース２２の周方向断面積を周方向に大きくすることができている。言い換えると、第２実施形態においても、モータ１の内部スペースを活用することで、モータ１の外形寸法を変えることなく磁気回路の不平衡を抑制できている。

（第３実施形態）
図８は第３実施形態のモータ１の概略断面図である。図１、図２と同一部分には同一番号を付している。

第３実施形態は、ボルト孔２５があるティース２２の周方向断面積をティース２２とロータ１０の対向部から径方向外側に向かうほど周方向に徐々に大きくするものである。すなわち、ボルト孔２５があるティース２２の周方向幅のうち、ティース先端の周方向幅をボルト孔２５がないティース２２の周方向幅Ｗ３と同じとする。そして、この周方向幅Ｗ３よりティース２２の根元に向かうに連れて周方向幅が徐々に大きくなり、ティース２２の根元で周方向幅が最大の周方向幅Ｗ５となるようにしている。

第３実施形態によれば、ボルト孔２５（貫通孔）があるティース２２（突極部）の周方向断面積を径方向外側に向かうほど周方向に徐々に大きくするので、ティース２１とロータ１０の対向面積を変更することを避けることができる。これによって、誘起電圧定数等のモータ１の特性の変化を少なくしつつ磁気回路の不平衡を抑制できる。

（第４実施形態）
図９は第４実施形態のモータ１の概略断面図、図１０は図９のＡ−Ａ線断面図である。図２、図３と同一部分には同一番号を付している。

第４実施形態は、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積を、ボルト孔２５がないステータバックヨーク２１の径方向断面積より回転軸１３方向に大きくしたものである。前述したように、ステータバックヨーク２１の径方向断面積は、ステータバックヨーク２１の径方向幅とステータバックヨーク２１の回転軸１３方向幅との積で定まるので、ステータバックヨーク２１の径方向幅を変えることなく、ステータバックヨーク２１の回転軸１３方向幅を大きくすることでも、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積をボルト孔２５がないステータバックヨーク２１の径方向断面積より大きくすることができる。

具体的には、図１０に示したように、ボルト孔２５周囲のステータバックヨーク２１を、回転軸１３方向の一方向であるケース側（図１０で右側）に所定幅ΔＤ１だけ突出させて設けている。この突出させて設けている部位を以下「突出部位」という。このため、突出部位４１のケース側平面２１ａと、突出部位４１以外のケース側平面２１ｂとの間に段差を生じている。つまり、突出部位４１でのステータバックヨーク２１の回転軸１３方向幅ＤＰ２は、突出部位４１以外のステータバックヨーク２１の回転軸１３方向幅ＤＰ１よりもケース側に所定幅ΔＤ１だけ大きくなっている（図１０参照）。

突出部位４１をさらに図１１を参照して説明すると、図１１は突出部位４１の概略斜視図である。図１１において上方がケース側である。突出部位４１以外のステータバックヨーク２１では、電磁鋼板を打ち抜いて形成したプレート５１にティース部５１ａとステータバックヨーク部５１ｂとが一体に形成され、このプレート５１が図１１で上下方向（回転軸１３方向）に積層されている。

図１１に示したように突出部位４１は、ほぼ長方形の電磁鋼板５３から構成されている。すなわち、ティース部５１ａとステータバックヨーク部５１ｂとが一体に形成される最上段のプレート５１の上部に、ステータバックヨーク部のみを形成するほぼ長方形の電磁鋼板５３が上下方向（回転軸１３方向）に複数枚積層されている。これら複数枚の電磁鋼板５３にもボルト孔２５が開けられている。

複数枚の電磁鋼板５３に開けたボルト孔２５にはボルト２７を挿通し、ステータ２０の全体をケース２に固定する。

前述した図１、図６、図８のように、ボルト孔２５の隣りにあるスロット２３の面積がボルト孔２５の隣にないスロット２３の面積より小さくなると、例えばターン数を変えないようにコイル径（電線径）を変更したり、３相の巻き線抵抗の不平衡が生じない工夫が必要となったりする。しかしながら、第４実施形態ではそのような対策は必要ない。すなわち、第４実施形態によれば、ボルト孔２５（貫通孔）があるステータバックヨーク２１（バックヨーク部）の径方向断面積（磁路の断面積）を、ボルト孔２５がないステータバックヨーク２１の径方向断面積よりロータ１０の回転軸１３方向に大きくするので、ボルト孔２５の隣りにあるスロット２３の面積を変更することは必要ない。これによって、コイル２４の収納スペースを変えることなく、磁気回路の不平衡を抑制できる。

また、第４実施形態によれば、ボルト孔２５（貫通孔）があるステータバックヨーク２１（バックヨーク部）の径方向断面積を、ボルト孔２５がないステータバックヨーク２１の径方向断面積よりロータ１０の回転軸１３方向に大きくするので、ロータ１０の回転軸１３方向の断面形状を設計変更することなく、かつモータ１の特性を変えることなく、磁気回路の不平衡を抑制できる。

第４実形態では、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積を、ボルト孔２５がないステータバックヨーク２１の径方向断面積よりロータ１０の回転軸１３方向に大きくする場合で説明したが、これに限られない。例えば、ボルト孔２５があるティース２２の周方向断面積を、ボルト孔２５がないティース２２の周方向断面積よりロータ１０の回転軸１３方向に大きくするようにしてもかまわない。

（第５実施形態）
図１２は第５実施形態のモータ１の概略断面図、図１３は図１２のＡ−Ａ線断面図である。図２、図３と同一部分には同一番号を付している。

第５実施形態は、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積を、ボルト孔２５がないステータバックヨーク２１の径方向断面積より回転軸１３方向の両方向に同じだけ大きくしたものである。

具体的には、図１３に示したように、ボルト孔２５周囲のステータバックヨーク２１を、回転軸１３方向のうちケース側（図１３で右側）に所定幅ΔＤ２だけ突出させて、かつ回転軸１３方向のうちケース側と反対側（図１３で左側）に所定幅ΔＤ２だけ突出させて設けている。このケース側に突出させている部位４２を以下「第１の突出部位」と、ケース側と反対側に突出させている部位４３を以下「第２の突出部位」という。このため、第１の突出部位４２のケース側平面２１ａ’と、第１の突出部位４２以外のケース側平面２１ｂ’との間に段差を生じている。第２の突出部位４３のケース側と反対側の平面２１ｃと、第２の突出部位４３以外のケース側と反対側の平面２１ｄとの間にも段差を生じている。つまり、突出部位４２、４３でのステータバックヨーク２１の回転軸１３方向幅ＤＰ２は、突出部位４２、４３以外でのステータバックヨーク２１の回転軸１３方向幅ＤＰ１よりも回転軸１３方向の両方向に同じ所定幅ΔＤ２だけ大きくなっている（図１３参照）。突出部位４２、４３でのステータバックヨーク２１の回転軸１３方向幅ＤＰ２を第４実施形態と同じとするとしても、第５実施形態では、回転軸１３方向の両側に第４実施形態の場合の半分だけステータバックヨーク２１が突出することになる。

第１の突出部位４２をさらに図１４を参照して説明すると、第１の突出部位４２は図１１に示した第４実施形態の突出部位４１と同様である。図１４において上方がケース側である。図１４に示したように第１の突出部位４２は、ほぼ長方形の電磁鋼板５３から構成されている。すなわち、ティース部５１ａとステータバックヨーク部５１ｂとが一体に形成される最上段のプレート５１の上部に、ステータバックヨーク部のみを形成するほぼ長方形の電磁鋼板５３が上下方向（回転軸１３方向）に複数枚積層されている。これら複数枚の電磁鋼板５３にもボルト孔２５が開けられている。

次に、第２の突出部位４３をさらに図１５を参照して説明すると、図１５は、第２の突出部位４３の概略斜視図である。図１５において上方がケース側と反対側である。図１５に示したように第２の突出部位４３は、ほぼ長方形の電磁状鋼板５４から構成されている。すなわち、ティース部５１ａとステータバックヨーク部５１ｂとが一体に形成される最上段のプレート５１の上部に、ステータバックヨーク部のみを形成するほぼ長方形の電磁鋼板５４が上下方向（回転軸１３方向）に複数枚積層されている。これら複数枚の電磁鋼板５４にもボルト孔２５が開けられている。

複数枚の電磁鋼板５３、５４に開けたボルト孔２５にはボルト２７を挿通し、ステータ２０の全体をケース２に固定する。

ステータバックヨーク２１を磁路とするとき、磁気抵抗は磁路の長さに比例する。そのため、ステータバックヨーク２１の径方向断面積を回転軸１３方向に大きくする場合に、回転軸１３方向の磁束の磁路は短いほど磁気抵抗の低減効果が大きいこととなる。第５実施形態によれば、ボルト孔２５（貫通孔）があるステータバックヨーク２１（バックヨーク部）の径方向断面積を、ボルト孔２５がないステータバックヨーク２１の径方向断面積よりロータ１０の回転軸１３方向の両方向に同じだけ大きくするので、回転軸１３方向の磁束の磁路が、ボルト孔２５があるステータバックヨーク２１の径方向断面積を、ボルト孔２５がないステータバックヨーク２１の径方向断面積よりロータ１０の回転軸１３方向の一方向に大きくする場合より短くなる。これによって、回転軸１３方向の磁束の磁路の磁気抵抗を低減しつつ磁気回路の不平衡を抑制できる。

（第６、第７の実施形態）
図１６、図１７は、第６実施形態の第１、第２の突出部位４２、４３の概略斜視図、図１８、図１９は第７実施形態の第１、第２の突出部位４２、４３の概略斜視図である。第５実施形態の図１４、図１５と同一部分には同一番号を付している。

第５実施形態では第１、第２の突出部位４２、４３を、回転軸１３方向（図１４、図１５で上下方向）に積層した電磁鋼板５３、５４を用いて形成している。これに対して、第６実施形態は、図１６、図１７に示したように、第１、第２の突出部位４２、４３を、径方向に積層した電磁鋼板５５、５６を用いて形成している。

一方、第７実施形態は、第１、第２の突出部位４２、４３を、圧粉コア５６、５７で形成している。ここで、圧粉コアとは、ステータコアを、鉄合金粉末やフェライト粉末等の強磁性体粉末と絶縁性粘結剤との混合物を圧縮焼成または圧縮形成したものである。

さて、第５実施形態のように、第１、第２の突出部位４２、４３を、回転軸１３方向（図１４、図１５で上下方向）に積層した電磁鋼板５３、５４を用いて形成している場合に、この回転軸１３方向に径方向断面積を大きくしたステータバックヨーク２１を磁路として回転軸１３方向の磁束が通り時間変化すると、径方向及び周方向に渦電流が生じる。

これに対して、第６実施形態によれば、第１、第２の突出部位４２、４３を径方向に積層した電磁鋼板５５、５６を用いて形成するので、径方向の電気抵抗が第５実施形態の場合より増加する。このため、回転軸１３方向に径方向断面積を大きくしたステータバックヨーク２１を磁路して回転軸１３方向の磁束が通り時間変化したとき、径方向及び周方向に生じる渦電流のうち径方向に生じる渦電流が抑制されることから、第１、第２の突出部位４２、４３を回転軸１３方向に積層した電磁鋼板５３、５４を用いて形成する場合より渦電流損を少なくすることができる。

また、第７実施形態によれば、第１、第２の突出部位４２、４３を、圧粉コア５６、５７で形成するので、径方向や周方向を含んだ全方向の電気抵抗が第５実施形態の場合より増加する。このため、回転軸１３方向に径方向断面積を大きくしたステータバックヨーク２１を磁路して回転軸１３方向の磁束が通り時間変化したとき、径方向及び周方向に生じる渦電流が抑制されることから、第１、第２の突出部位４２、４３を回転軸１３方向に積層した電磁鋼板５３、５４を用いて形成する場合より渦電流損を少なくすることができる。

（第８実施形態）
図２０は第８実施形態のモータ１の概略断面図、図２１は図２０のＡ−Ａ線断面図である。図２、図３、図１０と同一部分には同一番号を付している。また、図２２は第８実施形態のケース２の正面図、図２３は図２２のＡ−Ａ線断面図である。

第８実施形態の前提となるケース２について先に述べると、第８実施形態の前提となるケースは、図２２、図２３に示したケース２より第２の溝６１が設けられていないものである。このケース２には、ステータ２０が隙間なく収まる円柱状の溝３が形成されている。円柱状の溝３は、ステータバックヨーク２１の周壁２１ｆ（図２１参照）に対向する円周壁３ａと、ステータバックヨーク２１のケース側平面壁（２１ｂ）に対向する平面壁３ｂとからなっている。

こうした前提となるケース２に、図９、図１０に示した第４実施形態のステータ２０を収納すると、突出部位４１のケース側平面２１ａが溝３の平面壁３ｂと当接した後には、突出部位４１以外のケース側平面２１ｂが溝３の平面壁３ｂと当接できないため、突出部位４１以外のケース側平面２１ｂと、これに対向する溝３の平面壁３ｂとの間にデットスペースが生じる。こうしてケース側平面２１ｂと溝３の平面壁３ｂとの間にデッドスペースが生じると、ステータ２０からケース２への放熱が阻害されてしまう。

そこで、第８実施形態では、図２２、図２３に示したように突出部位４１を収納する第２の溝６１をケース２に設けている。すなわち、溝３の平面壁３ｂの外周に等間隔で第２の溝６１を３つ穿設する。この第２の溝６１にはボルト孔６２を開けておく。このように形成した第２の溝６１に上記の突出部位４１を収め、ボルト２７でステータ２０をケース２に固定する。この状態が図２１に示した状態である。

第８実施形態によれば、突出部位４１を収納する第２の溝６１をケース２に設けているので、ケース１とステータ２０の間のデットスペースがなくなり、ステータ２０からケース２への放熱面積を大きくすることができると共に、ケース２の剛性を高くすることができる。

ステータバックヨーク２１とティース２２との全体はステータコアと呼ばれる。実施形態では、ステータコアとティース２２との全体が、電磁鋼板を打ち抜いて形成した１枚のプレートを積層することによって構成されている場合で説明したが、ステータコアを径方向に分割したいわゆる分割コアを採用するモータがある。この分割コアでは、電磁鋼板を打ち抜いて形成した１枚のプレート５１がさらに分割されることとなる。分割コアを有するモータでも、ティースを除く部分がステータバックヨークとして機能するので、分割コアを有するモータにも本発明の適用があることはいうまでもない。

１ モータ（回転電機）
１０ ロータ
１１ ロータバックヨーク
１２ 永久磁石
１３ 回転軸
２０ ステータ
２１ ステータバックヨーク（バックヨーク部）
２２ ティース（突極部）
２３ スロット
２５ ボルト孔（貫通孔）
５１ プレート（電磁鋼板）

Claims (6)

1. 回転軸を有するロータと、
   円筒状のバックヨーク部及びこのバックヨーク部より径方向内側に向かって突出する突極部を有する電磁鋼板を前記ロータの回転軸方向かつ前記ロータの外周に複数配置したステータと
   を備え、
   前記突極部が突出するバックヨーク部に前記ロータの回転軸方向の貫通孔を複数設け、
   前記貫通孔がある突極部の断面積を前記貫通孔がない突極部の断面積よりも大きくするか、または前記貫通孔があるバックヨーク部の断面積を前記貫通孔がないバックヨーク部の断面積よりも大きくすることを特徴とする回転電機。
2. 前記貫通孔がある突極部と、前記貫通孔がない突極部との間で形成されるスロットの面積を、前記貫通孔がない突極部と、同じく前記貫通孔がない突極部との間で形成されるスロットの面積よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記貫通孔がある突極部の断面積を径方向外側に向かうほど周方向に徐々に大きくすることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
4. 前記貫通孔がある磁路の断面積を、前記貫通孔がない磁路の断面積より前記ロータの回転軸方向に大きくすることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
5. 前記貫通孔があるバックヨーク部の径方向断面積を、前記貫通孔がないバックヨーク部の径方向断面積より前記ロータの回転軸方向に大きくするかまたは前記貫通孔がある突起部の断面積を、前記貫通孔がない突起部の断面積より前記ロータの回転軸方向に大きくすることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
6. 前記貫通孔があるバックヨーク部の径方向断面積を、前記貫通孔がないバックヨーク部の径方向断面積より前記ロータの回転軸方向の両方向に同じだけ大きくすることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。

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