JP2016052235A - ステータコア - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化を可能とするステータコアを提供すること。【解決手段】ステータコア１は、磁気回路部材２と被取付部材３とを有する。磁気回路部材２は、環状のヨーク部２１と、ヨーク部２１から径方向に突出した複数のティース部２２とからなる。被取付部材３は、ヨーク部２１におけるティース部２２の突出方向と反対側に配されていると共に、ステータ取付座に固定される部位を構成する。磁気回路部材２と被取付部材３とは、互いに別部材からなると共に、互いに固定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機用のステータの一部を構成するステータコアに関する。

発電機やモータ等の回転電機に用いられるステータとして、例えば、電磁鋼板からなるステータコアにおける複数本のティース部にコイルを巻回してなるものがある。ステータは、エンジンカバー等に設けたステータ取付座に固定されることとなる。それゆえ、ステータコアの一部に、ステータ取付座に固定される被取付部を設ける必要がある。例えば、特許文献１に記載のステータコアは、環状の環状基部から複数のティース部を突出してなり、環状基部に被取付部を設けている。

特開２０１３−１６５５８９号公報

しかしながら、ステータコアを構成する電磁鋼板等、電気エネルギーと磁気エネルギーとの変換を効率的に行うことができる素材は高価であるため、極力その使用量を少なくしたいという要望がある。その一方で、環状基部の一部に被取付部を設けるには、取付強度等を確保するために環状基部の大きさをある程度確保する必要がある。それゆえ、特許文献１に開示された、被取付部を一体的に備えたステータコアの構成の場合、コスト低減は困難であった。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、低コスト化を可能とするステータコアを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、環状のヨーク部と、該ヨーク部から径方向に突出した複数のティース部とからなる磁気回路部材と、
上記ヨーク部における上記ティース部の突出方向と反対側に配されていると共に、ステータ取付座に固定される部位を構成する被取付部材と、を有し、
上記磁気回路部材と上記被取付部材とは、互いに別部材からなると共に、互いに固定されていることを特徴とするステータコアにある。

上記ステータコアは、互いに別部材である上記磁気回路部材と上記被取付部材とを有する。すなわち、磁気回路部材と被取付部材とは、互いに異なる材料によって構成することが可能となる。それゆえ、被取付部材として電磁鋼板等を用いる必要がなく、被取付部材の材料選択の自由度が高くなる。その結果、比較的安価な材料を被取付部材として用いることができ、ステータコアの低コスト化を図ることができる。
また、例えば、被取付部材の材料を軽量化することも容易となり、その結果、ステータコアの軽量化も実現しやすくなる。

以上のごとく、本発明によれば、低コスト化を可能とするステータコアを提供することができる。

実施例１における、ステータコアの斜視図。 実施例１における、ステータコアの平面図。 実施例１における、ステータコアの断面図。 実施例１における、磁気回路部材と被取付部材との平面図。 実施例１における、屈曲コア材の斜視図。 実施例１における、被取付部材の斜視図。 実施例１における、ステータ取付座に対するステータコアの固定部分の断面図。 実施例２における、ステータコアの平面図。 実施例２における、ステータコアの展開斜視図。 実施例３における、ステータコアの平面図。 実施例３における、ステータコアの斜視図。 実施例３における、被取付部材の平面図。

上記ステータコアは、例えば、発電機、モータ等の回転電機のステータの構成部品として用いられる。
また、上記ステータコアは、上記ヨーク部から径方向外側へ向かって上記ティース部が突出したものとすることもできるし、逆に、上記ヨーク部から径方向内側へ向かって上記ティース部が突出したものとすることもできる。

なお、径方向とは、特に断らない限り、環状のヨーク部の半径方向を意味し、周方向とは、特に断らない限り、ヨーク部の環状形状に沿った方向を意味するものとする。さらに、軸方向とは、特に断らない限り、上記径方向及び周方向に直交する方向であり、ステータコアに対して回転する回転電機のロータの回転軸に沿った方向を意味するものとする。

（実施例１）
上記ステータコアの実施例につき、図１〜図７を用いて説明する。
本例のステータコア１は、図１〜図３に示すごとく、磁気回路部材２と被取付部材３とを有する。
磁気回路部材２は、環状のヨーク部２１と、ヨーク部２１から径方向に突出した複数のティース部２２とからなる。被取付部材３は、ヨーク部２１におけるティース部２２の突出方向と反対側に配されていると共に、ステータ取付座５１（図７）に固定される部位を構成する。
磁気回路部材２と被取付部材３とは、互いに別部材からなると共に、互いに固定されている。

本例のステータコア１は、例えば二輪車両等に搭載される磁石式発電機のステータに用いられるものであり、ティース部２２の周囲に、ボビン４を介してコイルが巻回されることにより、ステータが構成される。
本例のステータコア１においては、ヨーク部２１から径方向外側へ向かってティース部２２が突出している。ティース部２２は、周方向に等間隔に１２本、放射状に形成されている。ただし、ティース部２２の本数は特に限定されるものではない。

被取付部材３は複数個配設されており、複数個の被取付部材３は、ヨーク部２１の周方向に沿って互いに離隔されて配置されている。本例においては、３個の被取付部材３が周方向に等間隔に、ヨーク部２１の内周面に沿って配置されている。図３、図６に示すごとく、被取付部材３は、ボルト挿通孔３１１を備えた部材本体部３１と、部材本体部３１における外周側端部から周方向の両側に突出した鍔部３２とを有する。
図７に示すごとく、被取付部材３は、ヨーク部２１よりも軸方向の厚みが大きい。

図１〜図３に示すごとく、磁気回路部材２と被取付部材３とは、ティース部２２の周囲に巻回されるコイルと磁気回路部材２との間の絶縁を図るための樹脂製のボビン４と一体成形されることにより、互いに固定されている。ボビン４は、磁気回路部材２の略全体を覆うとともに、被取付部材３の一部を覆うように、一体成形されている。磁気回路部材２は、ティース部２２の先端部をボビン４から露出させている。また、磁気回路部材２のヨーク部２１における被取付部材３に隣接する部分の一部もボビン４から露出している。また、被取付部材３は、鍔部３２がボビン４の内部に埋設されるとともに、部材本体部３１の略全体がボビン４から露出している。

磁気回路部材２は、電磁鋼板によって構成されている。すなわち、図４、図５に示すごとく、磁気回路部材２は、複数の電磁鋼板を積層すると共に略Ｕ字状に屈曲してなる屈曲コア材２３を、複数個組み合わせてなる。各屈曲コア材２３は、磁気回路部材２のヨーク部２１を構成する底面部２３１と、磁気回路部材２のティース部２２を構成する一対の側面部２３２とを有する。すなわち、複数の屈曲コア材２３は、底面部２３を内側に向けた状態で、互いの側面部２３２を面接触させつつ、円環状に配置されている。

また、被取付部材３は、例えば鉄鋼材料からなる。つまり、被取付部材３は、電磁鋼板等、磁気回路部材２と同じ材料を用いる必要はない。そこで、本例においては、材料コストの低い鉄鋼材料を用いている。ただし、被取付部材３は、例えば軽量化を図るために、アルミ材等を用いてもよい。

そして、本例のステータコア１を製造するにあたっては、金型内において、図４に示すごとく、複数の屈曲コア材２３と、複数個の被取付部材３とを、所定の状態で配置した後、金型内に樹脂を注入し、固化させる。これにより、図１〜図３に示すごとく、複数の屈曲コア材２３からなる磁気回路部材２と複数の被取付部材３とをインサートした状態でボビン４が成形される。そして、磁気回路部材２と被取付部材３とが互いに固定されたステータコア１が得られる。

ステータコア１は、ボビン４を介してティース部２２の周囲にコイルを巻回される。これにより、発電機用のステータが構成される。このステータは、被取付部材３において、エンジンカバー等に設けられたステータ取付座５１に、ボルト５２によって取り付けられる。そして、ステータの外周側に、ロータが回転可能に配置される。すなわち、ステータコア１のティース部２２に対して外周側から、ロータにおける複数個の磁石が対向するように、ロータが配置される。これにより、磁石式発電機が構成される。

次に、本例の作用効果につき説明する。
ステータコア１は、互いに別部材である磁気回路部材２と被取付部材３とを有する。すなわち、磁気回路部材２と被取付部材３とは、互いに異なる材料によって構成することが可能となる。それゆえ、被取付部材３として電磁鋼板等を用いる必要がなく、被取付部材３の材料選択の自由度が高くなる。その結果、比較的安価な材料を被取付部材３として用いることができ、ステータコア１の低コスト化を図ることができる。更には取り付け強度が確保できる最低限の大きさで被取付部材３を構成することができるので、ステータコア１の低コスト化を更に図ることができる。
また、例えば、被取付部材３の材料を軽量化することも容易となり、その結果、ステータコア１の軽量化も実現しやすくなる。

また、被取付部材３は複数個配設されており、複数個の被取付部材３は、ヨーク部２１の周方向に沿って互いに離隔されて配置されている。これにより、被取付部材３の合計の体積を小さくすることができ、その結果、ステータコア１の軽量化、低コスト化を図ることができる。

また、磁気回路部材２と被取付部材３とは、樹脂製のボビン４と一体成形されることにより、互いに固定されている。これにより、一層、材料費を抑制しつつ、容易にステータコア１を構成することができる。すなわち、ステータにおいては、ティース部２２の周囲に巻回するコイルとステータコア１との間の電気的絶縁を図るために、樹脂製のボビン４が必要となる。このボビン４を、磁気回路部材２及び被取付部材３と共に一体成形することにより、ボビン本来の役割とともに、磁気回路部材２と被取付部材３とを固定する役割をもボビン４に果たさせることができる。その結果、構成要素を増やすことなく、互いに別部材である磁気回路部材２と被取付部材３とを一体化することができる。

また、被取付部材３は、ヨーク部２１よりも軸方向の厚みが大きい。これにより、被取付部材３をステータ取付座５１に固定する際に、ヨーク部２１がステータ取付座５１やボルト５２に干渉することを防ぐことができる。その結果、被取付部材３が安定してステータ取付座５に固定され、ステータを安定してステータ取付座５１に固定することができる。

以上のごとく、本例によれば、低コスト化を可能とするステータコアを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図８、図９に示すごとく、被取付部材３が環状に形成されているステータコア１の例である。
被取付部材３は、ヨーク部２１に係合する係合爪部３３を複数有する。係合爪部３３によって被取付部材３が磁気回路部材２に固定されている。

すなわち、被取付部材３は、円環状に形成されており、その軸方向の両端部のそれぞれから、放射状に複数の係合爪部３３が突出している。また、円環状の被取付部材３は、その中央に開口した開口部以外に、内周面と外周面との間の部分に、複数のボルト挿通孔３１１を有する。これらのボルト挿通孔３１１は、ステータ取付座５１にステータコア１を固定するためのボルト５２を挿通する孔である（図７）。

円環状の被取付部材３は、磁気回路部材２のヨーク部２１の内周面に沿って配置されている。そして、複数の係合爪部３３が、ヨーク部２１に係合するように折り曲げられている。より具体的には、図９に示すごとく、被取付部材３における軸方向の一端側に設けられた係合爪部３３と、他端側に設けられた係合爪部３３とが、それぞれ互いに向き合う方向に屈曲されて、ヨーク部２１の外周面に係合されている。

磁気回路部材２は、複数の屈曲コア材２３を組み合わせてなるが、軸方向に対向配置された一対の係合爪部３３は、一つの屈曲コア材２３の底面部２３１に係合している。そして、被取付部材３は、屈曲コア材２３の個数（本例においては１２個）の倍の数（２４本）の係合爪部３３を有する。ただし、この係合爪部３３の本数は、特に限定されるものではない。

また、被取付部材３は、図９に示すごとく、複数の円環状の環状金属板３０１、３０２を軸方向に積層してなる。積層方向（軸方向）の両端に配された環状金属板３０２は、その外周端から突出した複数の係合爪部３３を有する。それ以外の環状金属板３０１は、係合爪部３３を備えていない。また、環状金属板３０１、３０２は、それぞれ、リベット３４を挿通するためのリベット孔３５を有する。

本例のステータコア１を組み立てるにあたっては、複数の屈曲コア材２３を環状に配置して磁気回路部材２を構成すると共に、その内側に、係合爪部３３を備えない環状金属板３０１を複数枚重ねた状態で配置する。そして、複数枚の環状金属板３０１の積層体に対して、積層方向（軸方向）から、係合爪部３３を備えた一対の環状金属板３０２を重ね合わせる。また、互いに重ね合された複数枚の環状金属板３０１、３０２は、複数のリベット３４によって互いに固定する。次いで、一対の環状金属板３０２における係合爪部３３を、それぞれ屈曲コア材２３の底面部２３１、すなわち、磁気回路部材２のヨーク部２１の外周面に係合させるように曲げると共にかしめる。

これにより、複数枚の環状金属板３０１、３０２からなる被取付部材３と、複数の屈曲コア材２３からなる磁気回路部材２とを互いに固定してなるステータコア１が得られる。
なお、本例のステータコア１は、例えば、別部材として成形されたボビンを組み付けたうえで、ティース部２２の周囲にボビンを介してコイルを配設することにより、ステータを構成することができる。
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

本例の場合には、磁気回路部材２と被取付部材３とを直接固定することができる。そのため、容易かつ安価にステータコア１を得ることができる。そして、金属同士の固定となることにより、磁気回路部材２と被取付部材３との固定強度を高くすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

なお、本例において、複数枚の環状金属板３０１、３０２の固定は、リベット３４によって行う例を示したが、環状金属板３０１、３０２の固定方法はこれに限られず、例えば、積層方向に隣り合う環状金属板３０１、３０２同士を、互いにかしめることにより固定してもよい。すなわち、各環状金属板３０１、３０２に形成した厚み方向の凸部と凹部とを互いにかしめることにより、複数枚の環状金属板３０１、３０２を互いに固定してもよい。

あるいは、環状金属板３０２における係合爪部３３を長くして、反対側の環状金属板３０２の表面を抱え込むようにかしめることにより、被取付部３とヨーク部２とを固定すると共に、複数の環状金属板３０１、３０２同士を固定してもよい。また、この場合、一対の環状金属板３０２に設けた係合爪部３３をそれぞれ長くすると共に、これらの係合爪部３３の位置を互いに周方向にずらして設けてもよい。そして、一つの屈曲コア材２２の底面部２３１の複数個所において、係合爪部３３が屈曲コア材２２を係合した状態とすることもできる。

（実施例３）
本例は、図１０〜図１２に示すごとく、磁気回路部材２と被取付部材３とが金属製の連結部材６によって互いに連結固定されているステータコア１の例である。
連結部材６は、図１０、図１１に示すごとく、磁気回路部材２と被取付部材３との間に介設される筒状体６１と、筒状体６１からそれぞれ複数突出した第１係合爪部６３１及び第２係合爪部６３２とを有する。複数の第１係合爪部６３１が被取付部材３に係合され、複数の第２係合爪部６３２が磁気回路部材２に係合されることにより、被取付部材３と磁気回路部材２とが互いに固定されている。

本例のステータコア１は、実施例１と同様に、被取付部材３を複数個備え、複数個の被取付部材３は、ヨーク部２１の周方向に沿って互いに離隔されて配置されている。また、図１２に示すごとく、各被取付部材３の形状は、実施例１におけるものと同様に、部材本体部３１と一対の鍔部３２とを有する。そして、一対の鍔部３２のそれぞれには、第１係合爪部６３１を係合させるための溝部３２１が、軸方向に沿って形成されている。

図１０、図１１に示すごとく、各被取付部材３は、一対の鍔部３２が第１係合爪部６３１によって係合され、かしめられることにより、連結部材６に固定される。各鍔部３２には、軸方向に対向する一対の第１係合爪部６３１が係合している。また、第２係合爪部６３２は、磁気回路部材２のヨーク部２１に係合し、かしめられている。第２係合爪部６３２の磁気回路部材２への係合の状態は、実施例２（図８、図９）における係合爪部３３による磁気回路部材２への係合の状態と略同様である。

本例のステータコア１を組み立てるにあたっては、連結部材６の筒状体６１の内周面に沿って、複数の被取付部材３を、周方向に等間隔となる所定の位置に配置する。そして、連結部材６の第１係合爪部６３１を、被取付部材３における鍔部３２に係合するように折り曲げ、かしめる。このとき、鍔部３２に設けた溝部３２１に、第１係合爪部６３１を配置する。

また、連結部材６の筒状体６１の外周面に沿って、複数の屈曲コア材２３を環状に配置して磁気回路部材２を構成する。そして、連結部材６における複数の第２係合爪部６３２を、それぞれ屈曲コア材２３の底面部２３１、すなわち、磁気回路部材２のヨーク部２１の外周面に係合させるように曲げると共にかしめる。これにより、連結部材６に磁気回路部材２が固定される。

以上により、被取付部材３と磁気回路部材２とを、連結部材６を介して互いに固定してなるステータコア１が得られる。なお、上記の組み立て方法は、一例であり、例えば、連結部材６と被取付部材３との固定と、連結部材６と磁気回路部材２との固定とは、その順序が特に限定されるものではない。

なお、本例のステータコア１は、例えば、別部材として成形されたボビンを組み付けたうえで、ティース部２２の周囲にボビンを介してコイルを配設することにより、ステータを構成することができる。
その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採りうる。例えば、被取付部材を樹脂によって構成することもできる。すなわち、例えば、磁気回路部と一体成形された樹脂を、被取付部材とすることもできる。この場合、例えば、ボビンと共に被取付部材を形成することもできる。

１ ステータコア
２ 磁気回路部材
２１ ヨーク部
２２ ティース部
３ 被取付部材

Claims (6)

1. 環状のヨーク部（２１）と、該ヨーク部（２１）から径方向に突出した複数のティース部（２２）とからなる磁気回路部材（２）と、
   上記ヨーク部（２１）における上記ティース部（２２）の突出方向と反対側に配されていると共に、ステータ取付座（５）に固定される部位を構成する被取付部材（３）と、を有し、
   上記磁気回路部材（２）と上記被取付部材（３）とは、互いに別部材からなると共に、互いに固定されていることを特徴とするステータコア（１）。
2. 上記被取付部材（３）は複数個配設されており、複数個の上記被取付部材（３）は、上記ヨーク部（２１）の周方向に沿って互いに離隔されて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のステータコア（１）。
3. 上記磁気回路部材（２）と上記被取付部材（３）とは、上記ティース部（２２）の周囲に巻回されるコイルと上記磁気回路部材（２）との間の絶縁を図るための樹脂製のボビン（４）と一体成形されることにより、互いに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステータコア（１）。
4. 上記被取付部材（３）は、環状に形成されていると共に、上記ヨーク部（２１）に係合する係合爪部（３３）を複数有し、該係合爪部（３３）によって上記被取付部材（３）が上記磁気回路部材（２）に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のステータコア（１）。
5. 上記磁気回路部材（２）と上記被取付部材（３）とは、金属製の連結部材（６）によって互いに連結固定されており、該連結部材（６）は、上記磁気回路部材（２）と上記被取付部材（３）との間に介設される筒状体（６１）と、該筒状体（６１）からそれぞれ複数突出した第１係合爪部（６３１）及び第２係合爪部（６３２）とを有し、複数の上記第１係合爪部（６３１）が上記被取付部材（３）に係合され、複数の上記第２係合爪部（６３２）が上記磁気回路部材（２）に係合されることにより、上記被取付部材（３）と上記磁気回路部材（２）とが互いに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステータコア（１）。
6. 上記被取付部材（３）は、上記ヨーク部（２１）よりも軸方向の厚みが大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のステータコア（１）。

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