JP2015097457A - 電機子コア - Google Patents

Abstract

【課題】真円度の低下を抑制することができる電機子コアを得る。【解決手段】ステータコア１０は、環状に配列された複数の分割コア１２と、環状に配列された複数の分割コア１２の軸心部に圧入されたシャフト１４と、を備えている。また、分割コア１２は、ティース部３０と、ティース部３０の径方向内側に設けられた連結部３４と、を備えている。また、連結部３４の周方向一方側の端部には嵌合凸部３６が設けられており、連結部３４の周方向他方側の端部には嵌合凹部３８が設けられている。さらに、シャフト１４が複数の分割コア１２の軸心部に圧入された状態で、嵌合凸部３６と嵌合凹部３８とは、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２の２箇所で接触しており、この外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２は、シャフト１４の軸中心から径方向外側に延びる線Ｌ３上に配置されている。【選択図】図６

Description

本発明は、電機子コアに関する。

下記特許文献１には、導電性の巻線が巻回されるティース部を有する分割コアを環状に配列させると共に、隣接する分割コア同士を係合させ、更にシャフトを軸心部に圧入させることによって構成された電機子コア（ステータコア）が開示されている。また、この分割コア同士は、各々の係合凹部と係合凸部とが係合されることによってステータコアの周方向に沿って連結されている。

特開２００７−１５９１７０号公報

しかしながら、前述の係合凹部と係合凸部とを係合させると共にシャフトを軸心部に圧入させることによって構成された電機子コアでは、シャフトを圧入させる際に各々の分割コアが動き、その結果、完成後の電機子コアの真円度を低下させることが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、真円度の低下を抑制することができる電機子コアを得ることが目的である。

請求項１記載の電機子コアは、径方向に延在されたティース部と、前記ティース部の径方向内側に設けられた連結部と、前記連結部の周方向一方側の端部に設けられ、周方向一方側に突出する嵌合凸部と、前記連結部の周方向他方側の端部に設けられ、周方向他方側が開放された嵌合凹部と、を有する複数の分割コアと、一の前記分割コアの前記嵌合凸部が周方向に隣接する他の前記分割コアの前記嵌合凹部に嵌合されることによって環状に配列された前記複数の分割コアの軸心部に圧入される芯部材と、を備え、前記芯部材が前記複数の分割コアの軸心部に圧入された状態で、前記嵌合凸部と前記嵌合凹部とが、外側接触部及び該外側接触部よりも径方向内側に配置された内側接触部の２箇所で接触することによって、前記複数の分割コアの周方向への移動が規制されており、前記外側接触部及び前記内側接触部が、前記芯部材の軸中心から径方向外側に延びる線上に配置されている。

請求項１記載の電機子コアによれば、芯部材が環状に配列された複数の分割コアの軸心部に圧入されると、各々の分割コアはそれぞれ径方向外側に放射状に移動して、一の分割コアの嵌合凸部と他の分割コアの嵌合凹部とが外側接触部及び内側接触部の２箇所で接触する。ここで、本電機子コアでは、外側接触部及び内側接触部が、上記の線上に配置されている。そのため、芯部材の圧入が完了した際に、外側接触部及び内側接触部における周方向荷重が略同等になり、連結部における径方向の回転アンバランスが生じ難い。これにより、嵌合凸部と嵌合凹部とが接触することによって生じる分割コアを傾かせようとする回転力を小さくすることができ、ひいては、電機子コアの真円度の低下を抑制することができる。

請求項２記載の電機子コアは、請求項１記載の電機子コアにおいて、一の前記分割コアと芯部材との接触中心と一の前記分割コアの周方向一方側の前記外側接触部との距離が、前記接触中心と一の前記分割コアの周方向他方側の前記外側接触部との距離と、等距離に設定されており、前記接触中心と一の前記分割コアの周方向一方側の前記内側接触部との距離が、前記接触中心と一の前記分割コアの周方向他方側の前記内側接触部との距離と、等距離に設定されている。

請求項２記載の電機子コアによれば、接触中心と外側接触部との距離を等距離に設定すると共に、接触中心と内側接触部との距離を等距離に設定している。これにより、芯部材の圧入が完了した際に、各々の外側接触部及び内側接触部における周方向荷重が略同等になり、連結部における径方向の回転アンバランスが生じ難い。その結果、嵌合凸部と嵌合凹部とが接触することによって生じる分割コアを傾かせようとする回転力を小さくすることができ、ひいては、電機子コアの真円度の低下を抑制することができる。

請求項３記載の電機子コアは、請求項１又は請求項２記載の電機子コアにおいて、前記外側接触部及び前記内側接触部が、一の前記分割コアの前記ティース部の中心線と他の前記分割コアの前記ティース部の中心線とを周方向に二等分する二等分線上に配置されている。

請求項３記載の電機子コアによれば、外側接触部及び内側接触部が、上記の二等分線上に配置されている。これにより、嵌合凸部と嵌合凹部とが接触することによって生じる分割コアを傾かせようとする回転力をより一層小さくすることができ、ひいては、電機子コアの真円度の低下を抑制することができる。

請求項４記載の電機子コアは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電機子コアにおいて、前記嵌合凸部は周方向一方側に向けて末広がりとなるように形成されており、前記嵌合凹部は周方向他方側に向けて窄まるように形成されている。

請求項４記載の電機子コアによれば、上記嵌合凸部及び嵌合凹部が所謂楔形に形成されている。当該形状とすることにより、嵌合凸部と嵌合凹部との接触部、即ち、外側接触部及び内側接触部を容易に設定することができると共に、各々の分割コアの周方向への移動を容易に規制することができる。

請求項５記載の電機子コアは、請求項４記載の電機子コアにおいて、前記嵌合凸部の径方向外側の面及び径方向内側の面は、それぞれ嵌合凸部外側テーパ面及び嵌合凸部内側テーパ面とされており、前記嵌合凹部の径方向外側の面及び径方向内側の面は、それぞれ嵌合凹部外側テーパ面及び嵌合凹部内側テーパ面とされており、前記嵌合凸部外側テーパ面と前記嵌合凸部内側テーパ面とのなす角度が、前記嵌合凹部外側テーパ面と前記嵌合凹部内側テーパ面とのなす角度よりも鈍角に設定されている。

請求項５記載の電機子コアによれば、嵌合凸部外側テーパ面と嵌合凸部内側テーパ面とのなす角度と、嵌合凹部外側テーパ面と嵌合凹部内側テーパ面とのなす角度との関係を上記のように設定することにより、嵌合凸部の突出方向の先端側を嵌合凹部に接触させることができる。すなわち、外側接触部及び内側接触部の位置を安定させることができる。

請求項６記載の電機子コアは、請求項１〜請求項５記載の戦記子コアにおいて、前記芯部材が前記複数の分割コアの軸心部に圧入された状態で、前記連結部における前記嵌合凸部及び前記嵌合凹部が設けられた部位と、前記芯部材との間にクリアランスが設けられている。

ところで、連結部における上記の部位は、芯部材の圧入によって高応力部位となっているが、請求項６記載の電機子コアによれば、芯部材の圧入完了時において、当該芯部材が連結部における上記の部位に当接しないようになっている。これにより、芯部材から連結部における上記の部位にさらなる荷重が加わることを抑制することができる。

本実施形態のステータコア及び当該ステータコアを含んで構成されたステータを示す斜視図である。 本実施形態のステータコア及び当該ステータコアを含んで構成されたステータを示す平面図である。 分割コアを示す斜視図である。 分割コア構成片を示す平面図である。 分割コア構成片の先端側を拡大して示す拡大平面図である。 嵌合凹部及び当該嵌合凹部に嵌合している嵌合凸部を示す拡大平面図である。 分割コアを示す平面図である。 変形例に係る分割コアを示す平面図である。

図１〜図６を用いて本発明の実施形態に係る電機子コアについて説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、回転電機の軸方向、径方向及び周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転電機の軸方向、径方向、周方向を示すものとする。

図１及び図２に示されるように、本実施形態の電機子コアとしてのステータコア１０は、周方向に沿って複数（本実施形態では１２個）の分割コア１２が配列され、さらに円柱状に形成された芯部材としてのシャフト１４が環状に配列された１２個の分割コアの軸心部に圧入されることによって構成された分割構造とされている。

図３に示されるように、分割コア１２は、径方向に延在された分割コア構成片１６が、軸方向に積層されることによって構成されており、図４に示されるように、分割コア１２を構成する分割コア構成片１６は、板状素材に打ち抜き加工（プレス加工）等が施されることによって成形されている。具体的には、分割コア構成片１６は、径方向に延在された矩形状のティース部構成部１８を備えている。また、分割コア構成片１６は、ティース部構成部１８の先端側（径方向外側）に連結されていると共に、周方向に延在された先端部構成部２０を備えている。図５に示されるように、先端部構成部２０の径方向外側の端は軸方向視で円弧状に形成されており、また先端部構成部２０の周方向一方側の端面及び周方向他方側の端面は、それぞれティース部構成部１８が延在する方向、即ち、径方向と略平行に形成された周方向端面Ｓ１とされている。さらに、図４に示されるように、分割コア構成片１６は、ティース部構成部１８の基端側（径方向内側）に連結されていると共に軸方向視で略扇状に形成された連結部構成部２２を備えている。

また、連結部構成部２２における周方向一方側の端部には、該方向に向けて突出する凸状部２４が該連結部構成部２２と一体に設けられている。また、この凸状部２４は周方向一方側に向けて末広がりとなるように形成されている。

また、連結部構成部２２における周方向他方側の端部には、該方向に向けて開放された凹状部２６が形成されている。この凹状部２６は周方向他方側に向けて窄まるように形成されている。

図３に示されるように、以上説明した分割コア構成片１６が軸方向に積層されて、積層された分割コア構成片１６がかしめ部２８を介して一体化されることによって、分割コア１２が構成されている。前述のティース部構成部１８が積層された部位は、導電性の巻線が巻回されるティース部３０とされており、先端部構成部２０が積層された部位は、図示しないロータのマグネットと対向して配置される先端部３２とされている。また、連結部構成部２２が積層された部位は、シャフト１４が圧入されるスペースを径方向内側に形成する連結部３４とされている。

さらに、凸状部２４が積層された部位は嵌合凸部３６とされており、図６に示されるように、この嵌合凸部３６の径方向外側の面及び径方向内側の面は、それぞれ嵌合凸部外側テーパ面Ａ１及び嵌合凸部内側テーパ面Ａ２とされている。

図３に示されるように、凹状部２６が積層された部位は、他の分割コア１２の嵌合凸部３６が嵌合する嵌合凹部３８とされており、図６に示されるように、この嵌合凹部３８の径方向外側の面及び径方向内側の面は、それぞれ嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１及び嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２とされている。また、シャフト１４が複数の分割コア１２の軸心部に圧入された状態において、嵌合凸部外側テーパ面Ａ１と嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１とが接触すると共に嵌合凸部内側テーパ面Ａ２と嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２とが接触するようになっている。また、嵌合凸部外側テーパ面Ａ１と嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１との接触部を外側接触部Ｃ１とし、嵌合凸部内側テーパ面Ａ２と嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２との接触部を内側接触部Ｃ２とする。

図２及び図６に示されるように、本実施形態では、シャフト１４が複数の分割コア１２の軸心部に圧入された状態において、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２がシャフト１４の軸中心から径方向外側に延びる線Ｌ３上に配置されるように嵌合凸部３６及び嵌合凹部３８の形状等が調整されている。これに加えて、本実施形態では、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２が、一の分割コア１２のティース部３０の中心線Ｌ１と、当該一の分割コア１２に隣接する他の分割コア１２のティース部３０の中心線Ｌ２とを周方向に二等分する二等分線Ｌ３上に配置されるように連結部３４の形状等が調整されている。

また、図７に示されるように、本実施形態では、分割コア１２とシャフト１４との接触中心Ｐ１と当該分割コア１２の周方向一方側の外側接触部Ｃ１との距離が、接触中心Ｐ１と当該分割コア１２の周方向他方側の外側接触部Ｃ１との距離と、等距離に設定されている。またさらに、接触中心Ｐ１と当該分割コア１２の周方向一方側の内側接触部Ｃ２との距離が、接触中心Ｐ１と当該分割コア１２の周方向他方側の内側接触部Ｃ２との距離と、等距離に設定されている。なお、分割コア１２とシャフト１４との接触中心Ｐ１とは、当該分割コア１２とシャフト１４とが接触している部位の周方向一方側の端Ｐ２と分割コア１２とシャフト１４とが接触している部位の周方向他方側の端Ｐ３との周方向の中心点のことをいう。

また、図６に示されるように、本実施形態では、シャフト１４が複数の分割コア１２の軸心部に圧入された状態において、連結部３４における嵌合凸部３６及び嵌合凹部３８が設けられた部位とシャフト１４との間にクリアランスが設けられるように、当該連結部３４の周方向内側の端部の形状等が設定されている。

図３及び図６に示されるように、本実施形態では、嵌合凸部外側テーパ面Ａ１と嵌合凸部内側テーパ面Ａ２とのなす角度θ１が、嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１と嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２とのなす角度θ２よりも鈍角に設定されることによって、嵌合凸部３６の突出方向の先端側が嵌合凹部３８に当接するようになっている。

次に、前述のステータコア１０及び当該ステータコア１０を含んで構成された電機子としてのステータ４０の製造方法について説明する。

図１及び図２に示されるように、先ず一の分割コア１２の嵌合凸部３６を他の分割コア１２の嵌合凹部３８に嵌合させることによって、複数の分割コア１２を環状に配列させる（分割コア配列工程）。

次いで、シャフト１４を環状に配列された分割コア１２の軸心部に圧入する（芯部材圧入工程）。これにより、各々の分割コア１２はそれぞれ径方向外側に放射状に移動して、一の分割コア１２の嵌合凸部３６と他の分割コア１２の嵌合凹部３８とが外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２の２箇所で接触する。また、一の分割コア１２の嵌合凸部３６と他の分割コア１２の嵌合凹部３８とが外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２の２箇所で接触することによって、各々の分割コア１２の周方向への移動が規制される。

以上の分割コア配列工程及び芯部材圧入工程を経てステータコア１０が製造される。

また、導電性の巻線４２を上記の工程を経て製造されたステータコア１０の各々のティース部３０に巻回することによって、各々のティース部３０の回りにコイル４４を形成する（巻線巻回工程）。その結果、ステータ４０が構成される。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図２及び図６に示されるように、本実施形態のステータコア１０では、複数の分割コア１２を連結する嵌合凸部３６と嵌合凹部３８とが、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２の２箇所で接触するように構成されていることに加えて、当該外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２が、上記の二等分線Ｌ３上に配置されている。これにより、前述の芯部材圧入工程において嵌合凸部３６と嵌合凹部３８とが接触することによって生じる分割コア１２を傾かせようとする回転力を小さくすることができ、ひいては、ステータコア１０の真円度の低下を抑制することができる。

また、本実施形態のステータコア１０では、分割コア１２の嵌合凸部３６及び嵌合凹部３８の形状が所謂楔形に形成されている。嵌合凸部３６及び嵌合凹部３８の形状を当該形状とすることにより、嵌合凸部３６と嵌合凹部３８との接触部、即ち、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２を容易に設定することができると共に、各々の分割コア１２の周方向への移動を容易に規制することができる。

さらに、本実施形態のステータコア１０では、嵌合凸部外側テーパ面Ａ１と嵌合凸部内側テーパ面Ａ２とのなす角度θ１と、嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１と嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２とのなす角度θ２との関係を上記のように設定することにより、嵌合凸部３６の突出方向の先端側を嵌合凹部３８に接触させることができる。当該設定により、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２の位置を安定させることができる。

また、本実施形態のステータコア１０では、シャフト１４が複数の分割コア１２の軸心部に圧入された状態において、連結部３４における嵌合凸部３６及び嵌合凹部３８が設けられた部位とシャフト１４との間にクリアランスが設けられるようになっている。これにより、シャフト１４から連結部３４における上記の部位にさらなる荷重が加わることを抑制することができる。

なお、本実施形態では、嵌合凸部外側テーパ面Ａ１と嵌合凸部内側テーパ面Ａ２とのなす角度θ１と、嵌合凹部外側テーパ面Ｂ１と嵌合凹部内側テーパ面Ｂ２とのなす角度θ２との関係を上記のように設定した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、角度θ１と角度θ２とを同一の角度に設定することもできる。このように、角度θ１と角度θ２との関係は、嵌合凸部３６と嵌合凹部３８との接触面積等を考慮して適宜設定すればよい。

また、本実施形態では、嵌合凸部３６及び嵌合凹部３８の形状を楔形に形成した例について説明してきたが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、円柱状に形成された嵌合凸部を一部が開放された筒状に形成された嵌合凹部に嵌合させた構成とすることもできる。当該構成においても、外側接触部及び内側接触部を上記二等分線Ｌ３上に配置することにより、ステータコアの真円度の低下を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２が、一の分割コア１２のティース部３０の中心線Ｌ１と、当該一の分割コア１２に隣接する他の分割コア１２のティース部３０の中心線Ｌ２とを周方向に二等分する二等分線Ｌ３上に配置されている例について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図８に示されるように、連結部３４の軸方向一方側の周方向長さが当該連結部３４の周方向他方側の周方向長さよりも長く設定することにより、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２が、一の分割コア１２のティース部３０の中心線Ｌ１と、当該一の分割コア１２に隣接する他の分割コア１２のティース部３０の中心線Ｌ２とを周方向に二等分する二等分線Ｌ３上に配置されない構成とすることもできる。当該構成においても、外側接触部Ｃ１及び内側接触部Ｃ２がシャフト１４の軸中心から径方向外側に延びる線Ｌ３上に位置していれば、各々の分割コア１２の傾きを抑制することができ、ひいては、ステータコア１０の真円度の低下を抑制することができる。

また、本発明は電機子コアとしてのロータコアに適用することもできる。これにより、ロータコアの真円度の低下を抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０…ステータコア（電機子コア），１２…分割コア，１４…シャフト（芯部材），３０…ティース部，３４…連結部，３６…嵌合凸部，３８…嵌合凹部，Ａ１…嵌合凸部外側テーパ面，Ａ２…嵌合凸部内側テーパ面，Ｂ１…嵌合凹部外側テーパ面，Ｂ２…嵌合凹部内側テーパ面，Ｃ１…外側接触部，Ｃ２…内側接触部，Ｌ１…中心線，Ｌ２…中心線，Ｌ３…シャフトの軸中心から径方向外側に延びる線，二等分線，Ｐ１…接触中心

Claims (6)

1. 径方向に延在されたティース部と、前記ティース部の径方向内側に設けられた連結部と、前記連結部の周方向一方側の端部に設けられ、周方向一方側に突出する嵌合凸部と、前記連結部の周方向他方側の端部に設けられ、周方向他方側が開放された嵌合凹部と、を有する複数の分割コアと、
   一の前記分割コアの前記嵌合凸部が周方向に隣接する他の前記分割コアの前記嵌合凹部に嵌合されることによって環状に配列された前記複数の分割コアの軸心部に圧入される芯部材と、
   を備え、
   前記芯部材が前記複数の分割コアの軸心部に圧入された状態で、前記嵌合凸部と前記嵌合凹部とが、外側接触部及び該外側接触部よりも径方向内側に配置された内側接触部の２箇所で接触することによって、前記複数の分割コアの周方向への移動が規制されており、
   前記外側接触部及び前記内側接触部が、前記芯部材の軸中心から径方向外側に延びる線上に配置されている電機子コア。
2. 一の前記分割コアと芯部材との接触中心と一の前記分割コアの周方向一方側の前記外側接触部との距離が、前記接触中心と一の前記分割コアの周方向他方側の前記外側接触部との距離と、等距離に設定されており、
   前記接触中心と一の前記分割コアの周方向一方側の前記内側接触部との距離が、前記接触中心と一の前記分割コアの周方向他方側の前記内側接触部との距離と、等距離に設定されている請求項１記載の電機子コア。
3. 前記外側接触部及び前記内側接触部が、一の前記分割コアの前記ティース部の中心線と他の前記分割コアの前記ティース部の中心線とを周方向に二等分する二等分線上に配置されている請求項１又は請求項２記載の電機子コア。
4. 前記嵌合凸部は周方向一方側に向けて末広がりとなるように形成されており、
   前記嵌合凹部は周方向他方側に向けて窄まるように形成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電機子コア。
5. 前記嵌合凸部の径方向外側の面及び径方向内側の面は、それぞれ嵌合凸部外側テーパ面及び嵌合凸部内側テーパ面とされており、
   前記嵌合凹部の径方向外側の面及び径方向内側の面は、それぞれ嵌合凹部外側テーパ面及び嵌合凹部内側テーパ面とされており、
   前記嵌合凸部外側テーパ面と前記嵌合凸部内側テーパ面とのなす角度が、前記嵌合凹部外側テーパ面と前記嵌合凹部内側テーパ面とのなす角度よりも鈍角に設定されている請求項４記載の電機子コア。
6. 前記芯部材が前記複数の分割コアの軸心部に圧入された状態で、前記連結部における前記嵌合凸部及び前記嵌合凹部が設けられた部位と、前記芯部材との間にクリアランスが設けられている請求項１〜請求項５記載の戦記子コア。

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