JP2013034285A - 回転電機のステータコア - Google Patents

Abstract

【課題】鉄粉の密度が下がって回転トルクが低下するという欠点が生じることなく、渦電流に起因する渦電流損を低減すること。
【解決手段】回転軸１１に固定されて回転する回転子１５の周囲に一定間隙を介して配設される円環状を成し、この円環状の周方向に所定間隔で配置された複数のスロット１７ａ及びスロット１７ａ間のティース１７ｂ並びにティース１７ｂの外周側のコアバック１７ｃから成り、圧紛磁心で形成される回転電機１０のステータコア１７において、コアバック１７ｃの外周面及び回転軸１１方向の端面の何れか一方又は双方に、円環状の周方向に沿って凹凸形状２１，２２を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧紛磁心を用いたステータコアであって、圧紛磁心に発生する渦電流損を低減可能な回転電機のステータコアに関する。

従来、回転電機のステータコアは薄板状の鋼板を積層した珪素鋼板、又は、潤滑成分や樹脂バインダー等と共に軟磁性粉末を含む圧粉体製造材料を金型内で所定形状に圧縮成形して作成される圧紛磁心によって形成される。しかし、珪素鋼板に対して圧粉磁心では、当該圧紛磁心に発生する渦電流損が大きく、圧紛磁心によるステータコアでは、特に高速回転領域での使用が困難である。

そこで特許文献１に記載の圧紛磁心では、図１８のステータコアの一部切断斜視図に示すように、ステータコアである圧粉磁心１００を加圧成型で作成する際に、双方向矢印Ｈ１で示す起磁力が発生する方向の途中部分である中間部１００ａの鉄粉密度を、表面１００ｂに比べて小さくなるように成形する。この成形により、中間部１００ａの比抵抗が表面１００ｂに比べ高くなり、渦電流が流れる経路（渦電流経路）の抵抗値が上がる。この結果、渦電流損が低減される。

また、圧粉磁心１００を絶縁層１０１を挟んで積層した場合は、絶縁層１０１により、渦電流経路の抵抗に対して起磁力Ｈ１を小さくすることができるので、渦電流損が低減される。

特開２０１０−２６３０４２号公報

ところで、上記の特許文献１の圧紛磁心では、中間部１００ａの鉄粉密度が表面１００ｂに比べて小さくなるように成形することで、中間部１００ａの比抵抗を表面１００ｂに比べ高くして渦電流損を低減している。しかし、この渦電流損が低減されるように中間部１００ａの比抵抗を高くすると、鉄粉密度が下がり磁化特性が悪化することが多く、この場合、電動機や発電機の回転電機における回転トルクが低下するという問題が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、鉄粉の密度が下がって回転トルクが低下するという欠点が生じることなく、渦電流に起因する渦電流損を低減することができる回転電機のステータコアを提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、圧紛磁心により形成され、回転軸に固定されて回転する回転子の周囲に間隙を介して配設され、周方向に所定間隔で配置された複数のスロット及び当該スロット間のティース並びに当該ティースの外周側のコアバックから成る回転電機のステータコアにおいて、前記コアバックの外周面及び前記回転軸方向の端面の少なくとも一方に、周方向に溝部又は凸部の少なくとも一方を備えることを特徴とする。

この構成によれば、コアバックに周方向に発生する磁束φ１を中心に時計回り又は反時計周りに流れる渦電流ｉ１が、凹凸形状に沿って流れる。このため、渦電流ｉ１が通過する経路（渦電流経路）が長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなり、渦電流ｉ１が流れ難くなるので渦電流損が減少する。また、上記構成によれば本発明では、圧紛磁心の比抵抗を高くする処理を行う従来技術のように鉄粉の密度が下がって回転トルクが低下するという欠点が生じることなく、渦電流ｉ１に起因する渦電流損を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、前記溝部又は凸部は、前記コアバックの外周面に前記回転軸方向に所定間隔で複数形成されることを特徴とする。

この構成によれば、コアバックの外周面に複数の凹凸形状が形成されるので、渦電流ｉ１が、複数の凹凸形状を直交状態に横切って流れる。このため、渦電流経路がより長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなり、より渦電流ｉ１が流れ難くなるので、渦電流損が更に減少する。

請求項３に記載の発明は、前記溝部又は凸部は、前記コアバックの前記回転軸方向の端面に、前記回転軸を中心として同心円状に複数形成されることを特徴とする。

この構成によれば、コアバックの端面に同心円状に複数の凹凸形状が形成されるので、渦電流ｉ１が、複数の凹凸形状に沿って流れる。このため、渦電流経路が長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなり、より渦電流ｉ１が流れ難くなるので、渦電流損が更に減少する。

請求項４に記載の発明は、前記コアバックの外周面に周方向又は前記回転軸方向の端面に同心円状に形成される溝部又は凸部は、断続的又は円弧状に形成されることを特徴とする。

この構成によれば、コアバックの外周面の周方向又は前記回転軸方向の端面に同心円状に凹凸形状が、断続的又は円弧状に形成されているので、これら断続的又は円弧状の凹凸形状部分を渦電流ｉ１が凹凸形状に沿って流れ、渦電流経路が長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなり、渦電流ｉ１が流れ難くなるので渦電流損が減少する。

請求項５に記載の発明は、前記溝部に、冷媒が通過する冷却管が配設されていることを特徴とする。

この構成によれば、冷却管を冷媒が通過することによりステータコアを冷却することができるので、ステータコアの発熱を抑制することが出来る。

請求項６に記載の発明は、圧紛磁心により形成され、回転軸に固定されて回転する回転子の周囲に間隙を介して配設され、周方向に所定間隔で配置された複数のスロット及び当該スロット間のティース並びに当該ティースの外周側のコアバックから成る回転電機のステータコアにおいて、前記ティースの前記スロット側の面及び前記回転軸方向の端面の少なくとも一方に、径方向に延びる溝部又は凸部を形成したことを特徴とする。

この構成によれば、回転子からティースの当該回転子への対向面に入って径方向に流れる磁束φ２を中心に時計回り又は反時計周りに流れる渦電流ｉ２が、凹凸形状に沿って流れる。このため、渦電流ｉ２が通過する経路（渦電流経路）が凹凸形状の深さ分長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなり、渦電流ｉ２が流れ難くなるので渦電流損が減少する。また、上記構成によれば本発明では、圧紛磁心の比抵抗を高くする処理を行う従来技術のように鉄粉の密度が下がって回転トルクが低下するという欠点が生じることなく、渦電流ｉ２に起因する渦電流損を低減することができる。

請求項７に記載の発明は、前記溝部又は凸部は、前記ティースの前記スロット側の面に前記回転軸方向に所定間隔で複数形成されることを特徴とする。

この構成によれば、ティースのスロット側の面に複数の凹凸形状が形成されるので、渦電流ｉ２が、複数の凹凸形状に沿って流れる。このため、渦電流経路がより長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなり、より渦電流ｉ２が流れ難くなるので、渦電流損が更に減少する。

請求項８に記載の発明は、前記溝部又は凸部は、前記ティースの前記回転軸方向の端面に、周方向に所定間隔で複数形成されることを特徴とする。

この構成によれば、ティースの回転軸の端面に同心円に沿って複数の凹凸形状が形成されるので、渦電流ｉ２が、複数の凹凸形状に沿って流れる。このため、渦電流経路が長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなり、より渦電流ｉ２が流れ難くなるので、渦電流損が更に減少する。

第１実施形態に係る圧紛磁心によるステータコアが適用された回転電機の構成を示す回転軸方向の断面図である。 （ａ）図１に示すステータコアを回転軸方向から見た平面図、（ｂ）（ａ）に示すＸ１−Ｙ１断面図である。 （ａ）第１実施形態のステータコアに発生する磁束φ１及び渦電流ｉ１の流れ方向を示す図、（ｂ）ステータコアの凹凸形状付近の抵抗値を示す図である。 （ａ）一般形状のステータコアに発生する磁束φ１及び渦電流ｉ１ａの流れ方向を示す図、（ｂ）ステータコアの凹凸形状付近の抵抗値を示す図である。 （ａ）一般形状のステータコアの回転軸方向の厚み寸法を示す一部断面斜視図、（ｂ）第１実施形態のステータコアの外周面の凹部及び凸部の回転軸方向の寸法を示す一部断面斜視図である。 ステータコイルに２００Ｈｚの電流を供給した際に、一般形状のステータコアと本発明のステータコア全体に流れる渦電流損比を示す図である。 （ａ）ステータコアに円環状に沿って断続的に凹部が形成される軌跡を示す図、（ｂ）半円形に凹部が形成される軌跡を示す図である。 第１実施形態のステータコアの凹部に冷却管を嵌合した冷却機構の構成を示す図である。 （ａ）は第２実施形態に係る圧紛磁心によるステータコアを回転軸方向から見た平面図、（ｂ）（ａ）に示すＸ２−Ｙ２断面図である。 （ａ）第２実施形態のステータコアに発生する磁束φ１及び渦電流ｉ１の流れ方向を示す図、（ｂ）ステータコアの凹凸形状付近の抵抗値を示す図である。 （ａ）一般形状のステータコアに発生する磁束φ１及び渦電流ｉ１ａの流れ方向を示す図、（ｂ）ステータコアの凹凸形状付近の抵抗値を示す図である。 （ａ）第３実施形態に係る圧紛磁心によるステータコアを回転軸方向から見た平面図、（ｂ）（ａ）に示すＸ３−Ｙ３断面図、（ｃ）（ａ）に矢印Ｙ１で示す方向から視たティース内周面の図である。 （ａ）第３実施形態のステータコアのティースに発生する磁束φ２及び渦電流ｉ２の流れ方向を示す図、（ｂ）ステータコアの凹凸形状付近の抵抗値を示す図である。 （ａ）一般形状のステータコアに発生する磁束φ２及び渦電流ｉ２ａの流れ方向を示す図、（ｂ）ステータコアの凹凸形状付近の抵抗値を示す図である。 （ａ）は第４実施形態に係る圧紛磁心によるステータコアを回転軸方向から見た平面図、（ｂ）は（ａ）に示す破線枠で囲んだ１つのティース部分の拡大図、（ｃ）は（ａ）に矢印Ｙ１で示す方向から視たティース内周面の図である。 （ａ）第３実施形態のステータコアのティースに発生する磁束φ２及び渦電流ｉ２の流れ方向を示す図、（ｂ）ステータコアの凹凸形状付近の抵抗値を示す図である。 （ａ）一般形状のステータコアに発生する磁束φ２及び渦電流ｉ２ａの流れ方向を示す図、（ｂ）ステータコアの凹凸形状付近の抵抗値を示す図である。 一般的形状のステータコアに従来技術を適用したときの中間部及び絶縁層を示す一部断面斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る圧紛磁心によるステータコアが適用された回転電機の構成を示す回転軸方向の断面図、図２（ａ）は図１に示すステータコアを回転軸方向から見た平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＸ１−Ｙ１断面図である。つまり、図２（ｂ）は図１と同様なステータコアの回転軸方向の断面図となる。

図１に示す回転電機１０は、例えばハイブリッド車両や電気自動車等の車両に搭載されて使用されるものであって、圧紛磁心によるステータコア１７及びステータコイル１６を有するステータ１８と、珪素鋼板によるロータコア１２及びエンドプレート１４を有し界磁として働くロータ１５と、ステータ１８及びロータ１５を収容し、締結ボルト（図示せず）によって連結、固定されたフロントハウジング１０ａ及びリアハウジング１０ｂ等を含んで構成されている。

ステータ１８は、図２（ａ）に示すように円環状を成し、この周方向に配列された複数のスロット１７ａ及び、スロット１７ａ間のティース１７ｂ並びにスロット１７ａの外周側のコアバック１７ｃを有するステータコア１７と、ステータコア１７のスロット１７ａに巻装され電力変換用のインバータ（図示せず）に接続された三相のコイル１６とを有する。コイル１６は例えば銅線である。このステータ１８は、フロントハウジング１０ａ及びリアハウジング１０ｂ間で挟持されることにより固定されており、ロータ１５の外周側に径方向に所定の隙間を介して配置されている。

ロータ１５は、フロントハウジング１０ａ及びリアハウジング１０ｂに軸受け１０ｃを介して回転自在に支承された回転軸１１と一体になって回転するもので、回転軸１１の外周面に嵌合固定されている。ロータ１５は、ステータ１８の内周側に径方向に所定の隙間を介して対向するよう配置されたロータコア１２と、ロータコア１２の内部にそれぞれ円周方向に所定間隔を空けて配置された複数の永久磁石１３と、回転軸１１の外周面に嵌合固定されてロータコア１２の回転軸方向両端面に当接した状態に配設された円環状の一対のエンドプレート１４，１４とを有する。一対のエンドプレート１４，１４は、例えばアルミやＳＵＳなどの非磁性体により形成されている。

本実施形態の特徴は、ステータコア１７のコアバック１７ｃの外周面に溝部（凹部）２１を設けて、凹部２１及び凸部２２を形成した点にある。詳細には、図２（ｂ）に示す断面長方形状のコアバック１７ｃの外周面に、当該外周方向に沿った円環状に凹溝（又は凹部）２１を形成し、更に凹溝２１を起磁力方向Ｈ１に所定間隔で複数（本例では２つ）形成することにより凸部２２を形成した点にある。但し、上記コアバック１７ｃの外周面に、外周方向に沿って円環状に凸部２２としての凸条２２を形成し、この凸条２２を起磁力方向Ｈ１に所定間隔で複数（本例では３つ）形成することにより凹部２１を形成してもよい。なお、凹部２１及び凸部２２を、凹凸形状２１，２２ともいう。また、凹部２１又は凸部２２は１つでも良い。

このような凹凸形状２１，２２とした場合、図３（ａ）に示すように、ステータコア１７に図面の表から裏側に向かう周回方向に磁束φ１が流れており、磁束φ１の磁束量が減少している場合を想定すると、渦電流ｉ１は、その磁束φ１の変化を妨げるようにφ１の周りを時計回り方向にステータコア１７の断面長方形の周辺を周回し、この周回途中に凹部２１及び凸部２２に沿って流れる。

ここで、図４（ａ）に示す形状のステータコア１００に図３（ａ）と同方向に磁束φ１が発生し、磁束量が減少している場合には、その磁束φ１の周りを時計回り方向に渦電流ｉ１ａは流れる。この渦電流ｉ１ａが流れる外周面の経路（渦電流経路）の抵抗値は、例えば図４（ｂ）にＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５で示す値となる。

これに対して、本実施形態のステータコア１７では、その外周面が凹凸形状２１，２２となっているため、渦電流ｉ１が流れる外周面の渦電流経路の抵抗値は、図３（ｂ）にＲ１，Ｒ１ａ，Ｒ２，Ｒ２ａ，Ｒ３，Ｒ３ａ，Ｒ４，Ｒ４ａ，Ｒ５で示すように、図４（ａ）のステータコア１００よりもＲ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ３ａ，Ｒ４ａ分増加する。

つまり、本実施形態のステータコア１７によれば、外周面が凹凸形状２１，２２なので、図４（ａ）の外周面が平坦なステータコア１００よりも、渦電流ｉ１が流れる経路が長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなる。このように渦電流経路の抵抗値が高くなると、渦電流ｉ１が流れ難くなるので渦電流損が減少する。この渦電流損の低減効果は、回転電機１０の高速回転時には表皮効果で表面により電流が集中するので、より効果がある。

ここで、図５（ａ）に示す回転軸方向の厚み寸法Ｌ１が２０ｍｍのステータコアに発生する渦電流損と、図５（ｂ）に示すステータコア１７の外周面に凹部２１の回転軸方向の寸法Ｌ２が６ｍｍ、凸部２２の回転軸方向の寸法Ｌ３が４ｍｍとなる凹凸形状２１，２２が形成されているステータコアに発生する渦電流損とを比較したシミュレーション結果を図６に示す。尚、図５（ａ）、図５（ｂ）のステータコアの材料特性は同じにしてシミュレーションしている。

ステータコイル１６に周波数２００Ｈｚの電流を流した場合、図６に示すように、ステータコア全体の渦電流損比は、図５（ａ）のステータコア１００の渦電流損を１とした場合、図５（ｂ）のステータコア１７の渦電流損は０．８〜０．９の間と減少する。

ところで、圧紛磁心の中間部の比抵抗を高くして渦電流損を低減していたステータコアでは、鉄粉の密度が下がり磁化特性が悪化して回転電機における回転トルクが低下していた。しかし、本実施形態のステータコア１７では、当該ステータコア１７の外周面に凹凸形状２１，２２を形成することにより渦電流経路を長くしてその抵抗値を上げ、これにより渦電流損を低減するので、圧紛磁心の中間部の比抵抗を高くしたステータコアのように磁化特性が悪化することは無く、回転電機１０の回転トルクが低下するといったことは生じない。従って、鉄粉の密度が下がって回転トルクが低下するという欠点が生じることなく、渦電流ｉ１に起因する渦電流損を低減することができる。

また、ステータコア１７の外周面の凹凸形状２１，２２は、上記のように連続した円環状でなく、図７（ａ）に線分Ｃ１で示すように、ステータコア１７の外周面に沿って断続的に形成されるものであってもよく、図７（ｂ）に線分Ｃ２で示すように半円形状に形成されるものであっても良い。この半円形状は半円に近い円弧状であっても良い。これらの場合も、ステータコア１７の外周面の一部分が凹凸形状２１，２２となっているので、渦電流損を低減することが出来る。

更に、図８に示すように、ステータコア１７の凹部２１に冷却管３０を嵌合し、この嵌合された冷却管３０に、冷媒貯留部３１に貯留された冷媒をポンプ３２によって循環させる冷却機構３３を設けても良い。ポンプ３２は回転電機１０によって駆動され、その吐出口３２ａが冷却管３０の入口３０ａに配管３４ａによって接続され、吸入口３２ｂが冷却管３０の出口３０ｂに配管３４ｂによって接続されている。

このような冷却機構３３によって、ポンプ３２で冷却管３０に冷媒を循環させれば、ステータコア１７を冷却することができ、これによりステータコア１７の発熱を抑制することが出来る。
（第２実施形態）
図９（ａ）は第２実施形態に係る圧紛磁心によるステータコアを回転軸方向から見た平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）に示すＸ２−Ｙ２断面図である。

図９に示す第２実施形態のステータコア１７−１の特徴は、コアバック１７ｃの回転軸方向から見た両側（又は片側）の円環状端面に溝部（凹部）３１を設けて、円環状に凹部３１及び凸部３２を形成した点にある。詳細には、図９（ｂ）に示す断面長方形状のコアバック１７ｃの円環状端面に、回転軸１１を中心とする同心円状に少なくとも１つ以上（本例では２つ）の溝部（又は凹部）３１を形成した点にある。さらには、溝部を２つ以上形成し、これにより凸部を形成した点にある。なお、上記コアバック１７ｃの円環状端面に、回転軸１１を中心とする同心円状に少なくとも１つ以上の突部（凸部）３２を形成するようにしてもよい。さらには、突部（凸部）３２を２つ以上形成し、これにより凹部３２を形成するようにしても良い。また、ここでは、凹部３１及び凸部３２をあわせて凹凸形状３１，３２ともいう。

このような凹凸形状３１，３２とした場合、図１０（ａ）に示すように、ステータコア１７−１に図面の表から裏側に向かう周回方向に磁束φ１が流れており、磁束φ１の磁束量が減少している場合を想定すると、渦電流ｉ１が、その磁束φ１の変化を妨げるようにφ１の周りを時計回り方向にステータコア１７の断面長方形の周辺を周回し、この周回途中に凹部３１及び凸部３２に沿って流れる。

ここで、図１１（ａ）に示すようなステータコア１００に図１０（ａ）と同方向に磁束φ１が発生し、磁束量が減少している場合には、その磁束φ１の周りを時計回り方向に渦電流ｉ１ａが流れる。この渦電流ｉ１ａが流れるコアバック１７ｃの円環状端面の経路の抵抗値は、例えば図１１（ｂ）にＲ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５で示す値となる。

これに対して、本実施形態のステータコア１７−１では、その回転軸方向端面が凹凸形状３１，３２となっているため、渦電流ｉ１が流れるコアバック１７ｃの回転軸方向端面の経路の抵抗値は、図１０（ｂ）にＲ１１，Ｒ１１ａ，Ｒ１２，Ｒ１２ａ，Ｒ１３，Ｒ１３ａ，Ｒ１４，Ｒ１４ａ，Ｒ１５で示すように、一般形状のステータコア１００よりもＲ１１ａ，Ｒ１２ａ，Ｒ１３ａ，Ｒ１４ａ分増加する。

つまり、本実施形態のステータコア１７−１によれば、回転軸方向端面が凹凸形状３１，３２となっているので、図１１（ａ）に示すような軸方向端面が平坦なステータコア１００よりも、渦電流ｉ１が流れる経路が長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなる。従って、渦電流経路の抵抗値が高くなって渦電流ｉ１が流れ難くなるので渦電流損が減少する。

このように第２実施形態の圧紛磁心によるステータコア１７−１では、第１実施形態と同様に、圧紛磁心の中間部の比抵抗を高くしたステータコアのように鉄粉の密度が下がって回転トルクが低下するという欠点が生じることなく、渦電流ｉ１に起因する渦電流損を低減することができる。

また、ステータコア１７−１の円環状の軸方向端面の凹凸形状３１，３２は、第１実施形態で説明したと同様に、連続した円環状でなく、図７（ａ）に線分Ｃ１で示したように、ステータコア１７−１の円環状端面の内周に断続的に形成されるものであってもよく、また、図７（ｂ）に線分Ｃ２で示したように、ステータコア１７−１の円環状端面の内周に円弧状に形成されるものであっても、渦電流損を低減することが出来る。

更に、ステータコア１７−１の凹部３１に、第１実施形態と同様に、図８に示したように冷却管３０を嵌合した冷却機構３３を設けても良く、この場合もステータコア１７−１の発熱を抑制することが出来る。

更には、ステータコア１７−１の外周面に第１実施形態の凹凸形状２１，２２を追加してもよい、この場合、ステータコア１７−１の外周面及びコアバック１７ｃの軸方向端面に凹凸形状２１，２２及び凹凸形状３１，３２の双方が設けられるので、より渦電流損を低減できる効果がある。
（第３実施形態）
図１２（ａ）は第３実施形態に係る圧紛磁心によるステータコアを回転軸方向から見た平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示すＸ３−Ｙ３断面図、図１２（ｃ）は図１２（ａ）に矢印Ｙ１で示す方向から視たティース内周面の図である。

図１２に示す第３実施形態のステータコア１７−２の特徴は、ステータコア１７−２のティース１７ｂ−１のスロット１７ａ側の面に、凹部４１及び凸部４２を形成した点にある。詳細には、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示すように、ティース１７ｂ−１のスロット１７ａ側の面に、径方向に沿って延びる溝部（又は凹部）４１を形成し、更に溝部４１を回転軸方向に所定間隔で複数（本例では２つ）形成することにより凸部４２を形成した点にある。但し、上記ティース１７ｂ−１のスロット１７ａ側の面に、径方向に沿って延びる凸部４２としての凸条を形成し、この凸条４２を回転軸方向に所定間隔で複数（本例では２つ）形成することにより凹部４１を形成してもよい。なお、凹部４１及び凸部４２を、凹凸形状４１，４２ともいう。また、凹部４１又は凸部４２は１つでも良い。

このような凹凸形状４１，４２を備えた場合、図１３（ａ）に示すように、磁束φ２がティース１７ｂ−１の内周面へ入って径方向に流れており、磁束φ２の磁束量が減少している場合（図面の表から裏方向へ流れる場合）を想定すると、その磁束φ２の変化を妨げるようにφ２の周りを渦電流ｉ２は時計回り方向に流れる。この流れは、磁束φ２の発生方向と直交するティース１７ｂ−１の軸方向断面の内周を周回する経路となり、渦電流は、この周回途中に設けられた凹部４１及び凸部４２に沿って流れることになる。

ここで、図１４（ａ）に示すステータコア１００のティース１１７ｂに図１３（ａ）と同方向に磁束φ２、磁束量が減少している場合は、その磁束φ２の周りを時計回り方向に渦電流ｉ２ａが流れる。即ち、ティース１１７ｂの軸方向断面の内周を周回する方向に渦電流ｉ２ａが流れる。この渦電流ｉ２ａが流れる渦電流経路の抵抗のうち、ティース１１７ｂの左右対称の内周面の右側経路の抵抗値は、例えば図１４（ｂ）に示されるようにＲ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ２５となる。

これに対して、本実施形態のティース１７ｂ−１では、その軸方向断面が凹凸形状４１，４２となっているため、右側経路の抵抗値は、図１３（ｂ）に示されるようにＲ２１，Ｒ２１ａ，Ｒ２２，Ｒ２２ａ，Ｒ２３，Ｒ２３ａ，Ｒ２４，Ｒ２４ａ，Ｒ２５となり，図１４（ａ）のステータコア１００よりもＲ２１ａ，Ｒ２２ａ，Ｒ２３ａ，Ｒ２４ａ分抵抗が増加する。

つまり、本実施形態のステータコア１７−２によれば、ティース１７ｂ−１のスロット１７ａ側の面が凹凸形状４１，４２なので、ティース１１７ｂの同面が平坦なステータコア１００よりも、渦電流ｉ２が流れる経路が長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなる。これによって、磁束φ２に起因する渦電流ｉ２が流れ難くなるので渦電流損が減少する。このように第３実施形態の圧紛磁心によるステータコア１７−２では、鉄粉の密度が下がって回転トルクが低下するという欠点が生じることなく、渦電流ｉ２に起因する渦電流損を低減することができる。
（第４実施形態）
図１５（ａ）は第４実施形態に係る圧紛磁心によるステータコアを回転軸方向から見た平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示す破線枠で囲んだ１つのティース部分の拡大図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）に矢印Ｙ１で示す方向から視たティース内周面の図である。

図１５に示す第４実施形態のステータコア１７−３の特徴は、ティース１７ｂ−２の回転軸方向から見た両側（又は片側）の端面（ティース端面）に溝部（凹部）５１を設けて、凹部５１及び凸部５２を形成した点にある。詳細には、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すように、ティース１７ｂ−２の端面に、径方向に沿って延びる溝部（又は凹部）５１を形成し、この溝部５１を少なくとも１つ以上（本例では１つ）円周方向に所定間隔で形成することにより凸部５２を形成した点にある。但し、上記ティース１７ｂ−２の端面に、径方向に沿って延びる凸部５２としての凸条を形成し、この凸条５２を少なくとも１つ円周方向に設けるようにしても良い。さらに、凸部を２つ以上所定間隔で形成することにより凹部５１を形成してもよい。なお、凹部５１及び凸部５２を、凹凸形状５１，５２ともいう。

このような凹凸形状５１，５２とした場合、図１６（ａ）に示すように、磁束φ２がティース１７ｂ−２の内周面へ入って径方向に流れ（図面の表から裏方向へ流れる場合）、磁束φ２の磁束量が減少している場合を想定すると、その磁束φ２の変化を妨げるようにφ２の周りを渦電流ｉ２は時計回り方向に流れる。この流れは、磁束φ２の発生方向と直交するティース１７ｂ−１の軸方向断面の内周を周回する経路となり、渦電流は、周回途中に凹部５１及び凸部５２に沿って流れることになる。

ここで、図１７（ａ）に示すステータコア１００のティース１１７ｂに図１６（ａ）と同方向に磁束φ２が発生し、磁束量が減少している場合は、その磁束φ２の周りを時計回り方向に渦電流ｉ２ａが流れる。即ち、ティース１１７ｂの軸方向断面の内周を周回する方向に渦電流ｉ２ａが流れる。この渦電流ｉ２ａが流れる渦電流経路の抵抗のうち、ティース１１７ｂの上下対称の軸方向断面内周面の上側端部における経路の抵抗値は、例えば図１７（ｂ）に示すようにＲ３１，Ｒ３２，Ｒ３３となる。

これに対して、本実施形態のティース１７ｂ−２では、その上下対称の軸方向断面において軸方向両端面の形状が凹凸形状５１，５２となっているため、例えば、上側経路の抵抗値は、図１６（ｂ）に示すようにＲ３１，Ｒ３１ａ，Ｒ３２，Ｒ３２ａ，Ｒ３３となり図１７（ａ）に示すステータコア１００よりもＲ３１ａ，Ｒ３２ａ分抵抗が増加する。

つまり、本実施形態のステータコア１７−３によれば、ティース１７ｂ−２の端面が凹凸形状５１，５２なので、ティース１１７ｂの同面が平坦なステータコア１００よりも、渦電流ｉ２が流れる経路が長くなって渦電流経路の抵抗値が高くなる。これによって、磁束φ２に起因する渦電流ｉ２が流れ難くなるので渦電流損が減少する。このように第４実施形態の圧紛磁心によるステータコア１７−３では、鉄粉の密度が下がって回転トルクが低下するという欠点が生じることなく、渦電流ｉ２に起因する渦電流損を低減することができる。

更に、ティース１７ｂ−２のスロット１７ａ側の面に第３実施形態の凹凸形状４１，４２を追加してもよい、この場合、ティース１７ｂ−２のスロット１７ａ側の面及び端面に凹凸形状４１，４２及び凹凸形状５１，５２の双方が設けられるので、より渦電流損を低減できる効果がある。

なお、上述した凹凸形状２１，２２，３１，３２，４１，４２，５１，５２の角は面取りされていてもよく、Ｒ状の凸曲面となっていてもよい。

１０ 回転電機
１１ 回転軸
１２ ロータコア
１３ 永久磁石
１４ エンドプレート
１５ ロータ
１６ コイル
１７，１７−１，１７−２，１７−３ ステータコア
１７ａ スロット
１７ｂ，１７ｂ−１，１７ｂ−２ ティース
１７ｃ コアバック
１８ ステータ
２１，３１，４１，５１ 凹部（凹溝）
２２，３２，４２，５２ 凸部
３０ 冷却管
３１ 冷媒貯留部
３２ ポンプ
３３ 冷却機構
３４ａ，３４ｂ 配管
φ１，φ２ 磁束
ｉ１，ｉ１ａ，ｉ２，ｉ２ａ 渦電流

Claims (8)

1. 圧紛磁心により形成され、回転軸に固定されて回転する回転子の周囲に間隙を介して配設され、周方向に所定間隔で配置された複数のスロット及び当該スロット間のティース並びに当該ティースの外周側のコアバックから成る回転電機のステータコアにおいて、
   前記コアバックの外周面及び前記回転軸方向の端面の少なくとも一方に、周方向に溝部又は凸部の少なくとも一方を備えることを特徴とする回転電機のステータコア。
2. 前記溝部又は凸部は、前記コアバックの外周面に前記回転軸方向に所定間隔で複数形成されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のステータコア。
3. 前記溝部又は凸部は、前記コアバックの前記回転軸方向の端面に、前記回転軸を中心として同心円状に複数形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機のステータコア。
4. 前記コアバックの外周面に周方向又は前記回転軸方向の端面に同心円状に形成される溝部又は凸部は、断続的又は円弧状に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機のステータコア。
5. 前記溝部に、冷媒が通過する冷却管が配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機のステータコア。
6. 圧紛磁心により形成され、回転軸に固定されて回転する回転子の周囲に間隙を介して配設され、周方向に所定間隔で配置された複数のスロット及び当該スロット間のティース並びに当該ティースの外周側のコアバックから成る回転電機のステータコアにおいて、
   前記ティースの前記スロット側の面及び前記回転軸方向の端面の少なくとも一方に、径方向に延びる溝部又は凸部を形成したことを特徴とする回転電機のステータコア。
7. 前記溝部又は凸部は、前記ティースの前記スロット側の面に前記回転軸方向に所定間隔で複数形成されることを特徴とする請求項６に記載の回転電機のステータコア。
8. 前記溝部又は凸部は、前記ティースの前記回転軸方向の端面に、周方向に所定間隔で複数形成されることを特徴とする請求項６又は７に記載の回転電機のステータコア。

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