JP2015076947A - 回転電機のステータコア - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向寸法の増大及び部品点数の増加を招くことなく、コア外径の寸法精度を向上できるステータコアを提供する。
【解決手段】ステータコアは、複数の分割コア４を円環状に配列して構成される。分割コア４は、Ｕ字状に折り曲げた複数枚のコアエレメントを積層カシメして構成される。
この分割コア４は、エンジン側への取り付けベースとなる内径コア５に対し軸方向および周方向に位置決めされる。具体的には、分割ヨーク部４ａの最も内径側に配置されるコアエレメントに設けられるカシメ突起４４を内径コア５に形成される位置決め孔５ｂに嵌合して位置決めを行う。また、分割コア４と内径コア５を樹脂モールドする際に、カシメ突起４４の高さと位置決め孔５ｂの深さとの寸法差を利用して分割ティース部４ｂの外周端面を外径側の成形型に押し付けることで、各ティースの磁極面を精度良く仕上げることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、アウタロータ型の回転電機に使用されるステータコアに関する。

従来技術として特許文献１がある。
この特許文献１には、珪素鋼板をＬ字状に成形して積層した複数個の積層体を回転軸の回りに配置し、積層体の両端を隣り合わせに接触させて複数個の凸極を形成した回転子鉄心が開示されている。この回転子鉄心は、凸極の両側面を挟んで固定する爪部を有する一組のホルダによって回転軸に固定される。

実用新案登録第２５９８３８６号公報

ところが、上記の回転子鉄心は、回転軸の回りに配置した複数個の積層体を位置決めするために、軸方向の両側より一組のホルダで複数個の積層体を挟み込んで固定する必要がある。この場合、磁気回路に全く寄与しない一組のホルダを軸方向の両側に配置することで軸方向寸法が増大すると共に、部品点数が増えることによりコストアップを招くという問題が生じる。
また、ホルダは、凸極の両側面を爪部で挟んで固定するだけであり、性能に最も影響を及ぼすコア外径の寸法精度には何ら寄与していない。つまり、特許文献１の技術では、積層体の寸法公差を解消することはできない。言い換えると、積層体を構成する一枚一枚の珪素鋼板に生じる寸法公差の影響を排除できないため、コア外径を精度良く組み付けることは困難であり、結果的に性能のばらつきが大きくなる。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、軸方向寸法の増大及び部品点数の増加を招くことなく、コア外径の寸法精度を向上できる回転電機のステータコアを提供することにある。

本発明は、複数の分割コアを円環状に配列して円環状のヨークおよびヨークの径方向外側へ放射状に延びる複数のティースを形成し、分割コアは、周方向に分割されたヨークの一部を形成する分割ヨーク部と、この分割ヨーク部の周方向両端から径方向外側へ延設される一対の分割ティース部とを有し、複数の分割コアが有する互いの分割ヨーク部同士が円環状に配列することでヨークを形成し、且つ、周方向に隣り合う一方の分割コアと他方の分割コアとで互いの分割ティース部同士が周方向に重なり合ってティースを形成する回転電機のステータコアであって、分割コアは、板状のコア材をＵ字状に折り曲げて形成される複数枚のコアエレメントを積層して構成され、複数枚のコアエレメントは、それぞれ分割ヨーク部を形成するプレート部に分割ヨーク部の内径側へ凸となるカシメ部が設けられ、このカシメ部を積層方向にダボカシメして接合され、円環状に配列される複数の分割コアは、分割ヨーク部の最も内径側に配置されるコアエレメントのカシメ部を利用して軸方向および周方向に位置決めされることを特徴とする。

本発明のステータコアを構成する複数の分割コアは、複数枚のコアエレメントを積層してカシメ固定され、且つ、分割ヨーク部の最も内径側に配置されるコアエレメントのカシメ部を利用して軸方向および周方向に位置決めされる。この構成によれば、円環状に配列した複数の分割コアを軸方向の両側から別部品（例えば、特許文献１に記載されるホルダ）で挟み込んで固定する必要はないので、軸方向寸法の増大及び部品点数の増加を回避できる。

実施例１に係るステータコアの平面図である。 図１に示される分割コアを構成する複数枚のコアエレメントの側面図（一部断面を含む）である。 図２に示される複数枚のコアエレメントを積層カシメして構成される分割コアの側面図（一部断面を含む）である。 図２に示されるコアエレメントの斜視図である。 （ａ）図１に示される内径コアの外径面を示す平面図、（ｂ）同内径コアの軸方向側面図である。 （ａ）図１に示される内径コアの外径面を示す平面図、（ｂ）同内径コアの軸方向側面図である。 （ａ）分割コアと内径コアを成形型にセットした状態を示す図、（ｂ）内径コアを外径方向に押圧する工程を示す説明図である。 実施例２に係るステータコアの平面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
実施例１では、例えば、車両に搭載される交流発電機の電機子鉄心に本発明のステータコアを適用した事例を説明する。なお、実施例１の交流発電機は、電機子を構成するステータの外側に磁石界磁を構成するロータを配置したアウタロータ型である。
ステータの磁気回路を形成するステータコア１は、図１に示すように、円環状のヨーク２と、このヨーク２の径方向外側へ放射状に延びる複数のティース３とを有し、このティース３の周囲に図示しない電機子巻線が巻回される。

実施例１で説明するステータコア１は、図１に示すように、複数の分割コア４を円環状に配列して構成される。なお、実施例１では１２個の分割コア４を使用している。
分割コア４は、図３に示すように、複数枚（実施例１では５枚）のコアエレメント４０を積層カシメして構成される。この分割コア４は、ヨーク２の一部を形成する分割ヨーク部４ａと、この分割ヨーク部４ａの周方向両端から径方向外側へ延設される一対の分割ティース部４ｂとを形成している。上記の分割コア４を円環状に１２個配列することで、互いの分割ヨーク部４ａ同士が円環状に配列してヨーク２を形成し、且つ、周方向に隣り合う一方の分割コア４と他方の分割コア４とで互いの分割ティース部４ｂ同士が周方向に重なり合ってティース３を形成している。

コアエレメント４０は、図４に示すように、プレスで打ち抜かれた板状のコア材（例えば電磁鋼板）をＵ字状に折り曲げて形成され、プレートヨーク部４１と一対のプレートティース部４２とを有する。
プレートヨーク部４１には、複数枚のコアエレメント４０を積層カシメするためのカシメ部が設けられる。このカシメ部は、Ｕ字状に折り曲げられたコアエレメント４０の外側（図示下側）へ向かって凸となる、つまり、プレートヨーク部４１の内側表面にカシメ孔４３が形成され、プレートヨーク部４１の外側表面にカシメ突起４４（図２参照）が形成される。なお、実施例１に示すカシメ孔４３およびカシメ突起４４は、図４に示すように矩形状に形成される。

５枚のコアエレメント４０は、図２に示すように、板厚方向に配置されて、図示上側のコアエレメント４０に設けられるカシメ突起４４を図示下側のコアエレメント４０に形成されるカシメ孔４３に圧入して相互に固定される。
積層カシメされた５枚のコアエレメント４０、すなわち分割コア４は、図３に示すように、各コアエレメント４０のプレートヨーク部４１同士が重なって分割ヨーク部４ａを形成し、各プレートティース部４２同士が重なって分割ティース部４ｂを形成する。
上記の分割コア４は、以下に説明する内径コア５と共に樹脂モールドにより一体成形される。内径コア５は、分割コア４と同数、つまり１２個用意され、図１に示すように、円環状に配列される１２個の分割コア４の内周に配置される。

この内径コア５は、ステータコア１をエンジン側の取り付け面（例えばエンジンカバー）に固定するための取付けベースとして機能する。１２個の内径コア５のうち、幾つかの内径コア５（図１では周方向に等間隔に配置される３個の内径コア５）には、取付けボルト（図示せず）を挿通するための丸孔５ａが軸方向に開口している。
また、内径コア５の外径面には、図５に示すように、周方向および軸方向の中央部に矩形状の位置決め孔５ｂが凹設されている。この位置決め孔５ｂは、分割ヨーク部４ａの最も内径側に配置されるコアエレメント４０のプレートヨーク部４１に設けられるカシメ突起４４と嵌合することで、分割コア４の軸方向および周方向の位置決めを行うことが出来る。但し、位置決め孔５ｂの深さは、カシメ突起４４の高さより若干小さく形成されている。なお、位置決め孔５ｂは、図５（ａ）に示す四方が囲まれた形状でなくても、図６に示すように、内径コア５の軸方向に沿って溝状に形成することもできる。

分割コア４と内径コア５は、樹脂モールド用の成形型にセットした段階で、図７（ａ）に示すように、分割ヨーク部４ａの内径面と内径コア５の外径面との間にカシメ突起４４の高さと位置決め孔５ｂの深さとの寸法差の分だけ隙間を有している。
分割コア４と内径コア５を成形型にセットした後、例えば、同図（ｂ）に示すように、内径側の成形型を外径方向（図示矢印方向）へ移動させて内径コア５を押圧する。この時、外径側の成形型によって分割コア４の外径位置が規制されているので、内径コア５が押圧されることで、カシメ突起４４の高さと位置決め孔５ｂの深さとの寸法差が吸収されて、分割ヨーク部４ａの内径面と内径コア５の外径面とが密着する。
この後、成形型にモールド樹脂を充填して分割コア４と内径コア５を一体成形する。なお、分割コア４と内径コア５は、ティース３の磁極面、エンジン側の取り付け面に当接する内径コア５の軸方向端面の一部、および内径コア５の内径面などを除いて樹脂モールドされる（樹脂モールドされる範囲を図１に二点鎖線で示す）。

〔実施例１の作用および効果〕
実施例１の分割コア４は、分割ヨーク部４ａの最も内径側に配置されるコアエレメント４０に設けられるカシメ突起４４を内径コア５に形成される位置決め孔５ｂに嵌合して軸方向および周方向の位置決めを行うことができる。すなわち、実施例１に記載したステータコア１は、エンジン側への取付けベースとなる内径コア５を利用して分割コア４の位置決めを行うことができる。この場合、分割コア４の位置決めを行うために専用の位置決め部材（例えば、特許文献１に記載されたホルダ）を用いる必要がないので、部品点数が増加することはなく、且つ、ステータコア１の軸方向寸法が増大することもない。

また、分割コア４と内径コア５を樹脂モールド用の成形型にセットした後、内径側の成形型を外径方向へ移動させて内径コア５を押圧することで、カシメ突起４４の高さと位置決め孔５ｂの深さとの寸法差が吸収される。この時、一対の分割ティース部４ｂの外周端面は、分割コア４の外径位置を規制する外径側の成形型に押し付けられるので、各コアエレメント４０の寸法公差によるばらつきを解消できる。すなわち、ティース３の磁極面を形成する各プレートティース部４２の先端面が成形型に押し付けられることで、各プレートティース部４２の先端位置が揃うため、ティース３の磁極面を精度良く仕上げることができる。これにより、各ティース３の磁極面とロータとの間に形成されるエアギャップのばらつきを小さくできるので、性能のばらつきも小さくできる。

以下、本発明に係る他の実施例について説明する。
なお、実施例１と共通する部品および構成を示すものは、実施例１と同一の符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
〔実施例２〕
この実施例２は、図８に示すように、内径コア５を周方向に連続した環状体として形成した事例であり、１２個の分割コア４と共に樹脂モールドされる。樹脂モールドされる範囲を図８に二点鎖線で示す。
この場合、内径コア５を一部品として取り扱うことが出来るので、部品点数を少なくできることは言うまでもなく、樹脂モールド用の成形型にセットする場合の工程数を低減できるメリットがある。

なお、内径コア５の外径面には、分割コア４の数と同数の位置決め孔５ｂが凹設され、この位置決め孔５ｂに分割コア４側のカシメ突起４４を嵌合することで分割コア４の位置決めが行われることは実施例１と同じである。
また、樹脂モールドする際に、カシメ突起４４の高さと位置決め孔５ｂの深さとの寸法差を利用して分割ティース部４ｂの外周端面を外径側の成形型に押し付けることで、各ティース３の磁極面を精度良く仕上げることができる効果も同じである。但し、この実施例２では、内径コア５が円環状に連続して形成されているので、内径コア５を実施例１のように外径方向へ押し出すことはできない。従って、内径側の成形型を移動させるのではなく、外径側の成形型を内径方向へ移動させることで、実施例１と同様の効果を得ることができる。

〔変形例〕
実施例１では、本発明のステータコア１を交流発電機の電機子鉄心に適用した事例を説明したが、交流発電機に限らず、例えば、アウタロータ型電動機の界磁鉄心に適用することも出来る。また、実施例１に記載した分割コア４の数およびコアエレメント４０の枚数は、一例として記載したものであり、本発明の構成を限定するものではない。
実施例１では、プレートヨーク部４１に形成されるカシメ部（カシメ孔４３、カシメ突起４４）の形状および内径コア５の外径面に形成される位置決め孔５ｂの形状を矩形状として記載したが、矩形状に限定している訳ではなく、例えば、一般的なダボカシメに多く見られる断面円形とすることも出来る。

１ ステータコア
２ ヨーク
３ ティース
４ 分割コア
４ａ 分割ヨーク部
４ｂ 分割ティース部
５ 内径コア（内径部品）
５ｂ 位置決め孔
４０ コアエレメント
４１ コアエレメントのプレートヨーク部（プレート部）
４３ カシメ孔（カシメ部）
４４ カシメ突起（カシメ部）

Claims (8)

1. 複数の分割コア（４）を円環状に配列して円環状のヨーク（２）および前記ヨーク（２）の径方向外側へ放射状に延びる複数のティース（３）を形成し、
   前記分割コア（４）は、周方向に分割された前記ヨーク（２）の一部を形成する分割ヨーク部（４ａ）と、この分割ヨーク部（４ａ）の周方向両端から径方向外側へ延設される一対の分割ティース部（４ｂ）とを有し、前記複数の分割コア（４）が有する互いの前記分割ヨーク部（４ａ）同士が円環状に配列することで前記ヨーク（２）を形成し、且つ、周方向に隣り合う一方の前記分割コア（４）と他方の前記分割コア（４）とで互いの前記分割ティース部（４ｂ）同士が周方向に重なり合って前記ティース（３）を形成する回転電機のステータコア（１）であって、
   前記分割コア（４）は、板状のコア材をＵ字状に折り曲げて形成される複数枚のコアエレメント（４０）を積層して構成され、
   前記複数枚のコアエレメント（４０）は、それぞれ前記分割ヨーク部（４ａ）を形成するプレート部（４１）に前記分割ヨーク部（４ａ）の内径側へ凸となるカシメ部（４３、４４）が設けられ、このカシメ部（４３、４４）を積層方向にダボカシメして接合され、
   円環状に配列される前記複数の分割コア（４）は、前記分割ヨーク部（４ａ）の最も内径側に配置される前記コアエレメント（４０）の前記カシメ部（４４）を利用して軸方向および周方向に位置決めされることを特徴とする回転電機のステータコア。
2. 請求項１に記載した回転電機のステータコア（１）において、
   円環状に配列される前記複数の分割コア（４）の内周には、前記カシメ部（４４）を利用して前記分割コア（４）を軸方向および周方向に位置決めする内径部品（５）が配置され、この内径部品（５）には、前記カシメ部（４４）が嵌合する位置決め孔（５ｂ）が形成されていることを特徴とする回転電機のステータコア。
3. 請求項２に記載した回転電機のステータコア（１）において、
   前記複数の分割コア（４）は、少なくとも前記ティース（３）の磁極面が露出した状態で、前記内径部品（５）と共に樹脂モールドにより一体成形されることを特徴とする回転電機のステータコア。
4. 請求項３に記載した回転電機のステータコア（１）において、
   前記分割ヨーク部（４ａ）の内径側へ凸となる前記カシメ部（４４）の突出高さは、前記内径部品（５）に形成される前記位置決め孔（５ｂ）の深さより大きく設けられ、
   前記複数の分割コア（４）と前記内径部品（５）は、樹脂モールドする際に、前記分割コア（４）の外径位置を規制する成形型に対し、前記カシメ部（４４）の突出高さと前記位置決め孔（５ｂ）の深さとの寸法差を利用して前記分割ティース部（４ｂ）の外周端面を前記成形型に押し付けた状態で前記内径部品（５）と一体成形されることを特徴とする回転電機のステータコア。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載した回転電機のステータコア（１）において、
   前記内径部品（５）は、前記複数の分割コア（４）と同じ数だけ、周方向に分割して構成されていることを特徴とする回転電機のステータコア。
6. 請求項２〜４のいずれか一項に記載した回転電機のステータコア（１）において、
   前記内径部品（５）は、周方向に連続した環状体として構成されていることを特徴とする回転電機のステータコア。
7. 請求項２〜６のいずれか一項に記載した回転電機のステータコア（１）において、
   前記内径部品（５）は、前記ステータコア（１）を相手側の取り付け面に固定するための取付けベースを兼ねていることを特徴とする回転電機のステータコア。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載した回転電機のステータコア（１）において、
   前記回転電機は、アウタロータ型の交流発電機であることを特徴とする回転電機のステータコア。
   

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