JP2019068694A

JP2019068694A - 積層コア

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Publication number: JP2019068694A
Application number: JP2017194759A
Authority: JP
Inventors: 建部　勝彦; Katsuhiko Takebe; 勝彦建部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2037-10-05
Also published as: JP6828651B2

Abstract

【課題】アモルファスなど鋼板より脆性が高い磁性体が積層されて形成される磁性積層体の内径側に形成されるティースの積層方向の広がりを抑止する。【解決手段】ステータ２は、アモルファス合金板を積層して形成される積層体８と、積層体８の両端に設けられる挟持板１０とにより形成されるステータコアを有する。挟持板１０は、ステータコアの外径部分に対応する本体部位１０ａから積層体８の各ティース６に延出する、先端が積層方向に変形されたティース部位１０ｂを有する。リベット１２がかしめられ結合されると、各本体部位１０ａから折り曲げられている各ティース部位１０ｂは、付勢力により積層体８の両端側からティース６を押さえ付ける。【選択図】図４

Description

本発明は、積層コア、特に鋼板より脆性が高い磁性体が積層されて形成される磁性積層体を備える積層コアに関する。

従来、モータや変圧器などの電磁機器において、鉄損をより低減するために、電磁鋼板に代えてアモルファス合金板を構成材料とする積層鉄心（積層コア）が種々提案されている。アモルファス合金板の厚さは１０〜３０μｍ程度と電磁鋼板に比べて非常に薄く、脆性が高い。そのため、アモルファス合金板を積層して形成した積層体の両端から電磁鋼板で形成した挟持板で挟み、更に一対の挟持板を積層コアの外径側から保持部材で保持する構成が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００８−２３６９１８号公報特開平０６−２９２３２６号公報

特許文献１では、保持部材により積層コアの外径側において積層方向の広がりを抑えているが、ロータ干渉のため内径側に保持部材を配設することができない。そのため、ティース先端（コア内径側）が軸方向に広がってしまい、コア密度、すなわち磁束密度は低下して、トルク性能を悪化させてしまう。

また、ティースの先端部分が積層方向に広がると、後工程のコイル組付けが難しくなるなどの不具合が予想される。このティースの先端部分の広がりを解消する対策として、挟持板の剛性を上げるために挟持板を厚くすることが考えられるが、そうするとアモルファスの割合が低下するので損失低減効果が低下してしまう。

本発明は、アモルファスなど鋼板より脆性が高い磁性体が積層されて形成される磁性積層体の内径側に形成されるティースの積層方向の広がりを抑止することを目的とする。

本発明に係る積層コアは、鋼板より脆性が高い磁性体が積層されて形成される磁性積層体と、鋼板により形成され、前記磁性積層体と同様の形状を有して前記磁性積層体の両端に積層配置され、そのティース部は前記磁性積層体を積層方向に付勢する形状に変形された一対の挟持板と、により形成される積層コアであって、前記積層コアの円環ヨークに設けられ、前記磁性積層体の積層方向に貫通する貫通孔と、前記貫通孔に挿着され前記一対の挟持板を前記磁性積層体に固定させる固定部材と、を備え、前記一対の挟持板は、前記固定部材により前記磁性積層体を挟み込むよう固定された状態で、前記ティース部が前記磁性積層体のティースを積層方向に圧接付勢することを特徴とする。

本発明によれば、磁性体が積層されて形成される磁性積層体の内径側に形成されるティースの、磁性積層体の積層方向への広がりを抑えることができる。

本発明に係るに積層コアが適用されるモータのステータコアの部分平面図である。本実施の形態におけるステータコアの側面図である。図１のＡ−Ａ線に沿った側断面図であって、挟持板を積層体に固定した後の状態を示す図である。図１のＡ−Ａ線に沿った側断面図であり、挟持板を積層体に固定する前の状態を示す図である。他の実施の形態における挟持板とティースとの関係を示す部分概略斜視図である。

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る積層コアが適用されるモータのステータコアの部分平面図である。図２は、本実施の形態におけるステータコアの側面図である。図３は、図１のＡ−Ａ線に沿った側断面図である。本実施の形態においては、３相誘導モータ（以下、「モータ」）のステータ（固定子）を構成するステータコアに、本発明の積層コアを適用している。

モータは、図示しないロータ（回転子）と、ロータとの間に所定の隙間を有しつつロータの外周側に配置されるステータ（固定子）２とを有している。ステータ２は、ステータコア４と、ステータ２の円環状ヨーク４ａから内周側に突出して設けられ、巻線（図示せず）が巻き回されるティース６と、を備える。

ステータコア４は、アモルファス合金板５を互いに接触するように複数枚積層して形成される磁性積層体（以下、単に「積層体」という）８と、アモルファス合金板５の積層方向（図２の上下方向）において、積層体８の両端面全体に接触配置される一対の挟持板１０と、一対の挟持板１０を積層体に固定させる固定部材としてのリベット１２と、を備える。

積層体８を構成するアモルファス合金板５は、公知のアモルファス合金薄帯を所定形状に加工して形成される。このようなアモルファス合金板５は、その厚さが１０〜３０μｍ程度と非常に薄く、積層コアの構成材料として一般的な電磁鋼板に比べて脆性が高い。

挟持板１０は、前述したように積層体８の両端面に接触するよう配置され、平面的にはアモルファス合金板５とほぼ同様の形状に加工して形成されることで積層体８の両端面全体を保護する。また、積層体８の積層方向（両端面側）への広がりを抑える。本実施の形態における挟持板１０は、アモルファス合金板５より脆性が低い電磁鋼板で形成される。挟持板１０の厚さは、特に限定する必要はないが、ステータコア４の全体積中に占めるアモルファス合金板５の割合（占積率）を高め、鉄損をより低減させるためには薄い方が好ましい。ただ、その一方で、積層体８の積層方向への広がりを抑え、積層体８の両端面を保護する強度を確保する必要がある。従って、本実施の形態では電磁鋼板の積層厚は５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の厚さとする。

本実施の形態における挟持板１０は、ステータコア４の外径（外周）部分に対応する本体部位、すなわち円環状ヨーク４ａと円環状ヨーク４ａから各ティース６に延出するティース部位とで構成され、プレス加工時にティース部位を本体部位から積層体８の方向に折り曲げることで付勢力を持ったばね状に形成する。この挟持板１０の構造の詳細については、追って説明する。

図３に示すように、積層体８及び挟持板１０には、積層体８の積層方向に貫通する貫通孔１４が形成されている。そして、貫通孔１４には、一対のリベット１２の胴部１２ａが挿入される。

リベット１２は、ステータコア４の内径側に形成される各ティース６の外径側、すなわち円環状ヨーク４ａに配設された貫通孔に挿通され、一対の挟持板１０を積層体８に固定させる固定部材である。一方の挟持板１０側のリベット１２は、対向する挟持板１０側のリベット１２とかしめられ結合される。なお、リベット１２を用いて挟持板１０を積層体８に固定させる方法の詳細については追って説明する。

前述したように、挟持板１０の厚さは薄い方が好ましいため、それ自体の剛性が低い。従って、ステータコア４のティース６に接触配置される挟持板１０では、ティース６の先端部分の広がりを抑えることができないおそれが生じてくる。

本実施の形態において特徴的なことは、リベット１２で積層体に固定されると、ステータ２のティース６を積層体８の積層方向に付勢する挟持板１０を設けることで、ティース６の先端部分の広がりを抑えることができるようにしたことである。

図４は、図１のＡ−Ａ線に沿った側断面図であり、リベット１２をかしめることで挟持板１０を積層体８に固定する前の状態を示す図である。これに対し、図３は、挟持板１０を積層体８に固定した後の状態を示す図となる。以下、図３，４を用いて本実施の形態における挟持板１０の構造及び挟持板１０を積層体８に取り付ける方法について説明する。なお、ここでは、説明の便宜上、積層体８の両端とも同じ構成を有しているものとして説明する。

図４に示すように、挟持板１０は、ステータコア４（積層体８）の外径（外周）部分８ａに対応する円環状ヨーク形状の本体部位１０ａと、本体部位１０ａからステータコア４の内径側に位置する各ティース６に延出するティース部位１０ｂとで構成される。ティース部位１０ｂは、本体部位１０ａから積層体８側に折り曲げ変形されている。図４に示すように、リベット１２がかしめられる前では、ティース部位１０ｂの先端部分は、ティース６に当接するものの、本体部位１０ａは、積層体８に当接しない。

この状態において、リベット１２の頭部１２ｂを打ち込みかしめる。これにより、各リベット１２の胴部１２ａがかしめられ結合すると、図３に示す状態になる。すなわち、一対の挟持板１０は、リベット１２により積層体８を挟み込むようにして積層体８に固定されることになる。積層体８に当接していなかった本体部位１０ａは、積層体に当接し、これにより、一対の挟持板１０の本体部位１０ａによって積層体８の外径部分が固定される。また、かしめる前からティース６に当接していたティース部位１０ｂは、ばねの力によりティース６を付勢する力が増大することになる。これにより、一対の挟持板１０のティース部位１０ｂは、ティース６の押さえ板の役割を果たし、ティース６を固定する。換言すると、ティース６は、挟持板１０を形成する電磁鋼板の弾性力が付勢力となり、この付勢力によって両側から挟まれ押さえ付けられることになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ばね状に形成された挟持板１０と挟持板１０を積層体８に固定するリベット１２によって、ティース６の先端部分の積層方向への広がりを確実に抑えることができる。

ところで、本実施の形態では、一対のリベット１２の胴部１２ａを結合することで挟持板１０を積層体８に固定するようにした。また、本実施の形態では、丸リベットを使うことを想定して説明した。しかし、挟持板１０を積層体８に固定する固定部材は、この例に限るものではない。例えば、皿リベットなど丸リベットとは異なる種類のリベットを用いてもよい。また、一対のリベット１２を用いずにブラインドリベットなど１つの固定部材を用いて固定するようにしてもよい。また、リベット以外の部材を用いてもよい。

実施の形態２．
図５は、本実施の形態において、ステータコア４における１つのティース６部分の構造を示す概略的な斜視図である。実施の形態１では、挟持板１０を、本体部位１０ａからティース部位１０ｂを折り曲げたばね形状で形成したが、本実施の形態においては、図５に示すように、挟持板１０のティース部位１０ｂ及びティース部位１０ｂが延出される本体部位１０ａを山なり（凸形状）に湾曲させて形成する。

このように形成された挟持板１０を、上記の通りリベット１２をかしめて結合すると、湾曲したティース部位１０ｂは、結合前に比べて平坦な状態になる。これにより、ティース部位１０ｂが元の形状に戻ろうとする復元力が付勢力となって、ティース６の積層方向への広がりを抑止する。より詳細には、ティース６と接触するティース部位１０ｂの側端の下辺に対応するティース６の表面を押さえ付けるようになる。

本実施の形態によれば、以上のように構成することでティース６の積層方向への広がりを確実に抑止することができる。

本実施の形態では、ティース６の積層方向への広がりを抑止する構造を２つの実施の形態において説明したが、それぞれの実施の形態にて説明した構造を組み合わせて適用してもよい。

また、本実施の形態では、本発明の構成をステータコア４に適用した場合を例にして説明したが、磁性積層体を備える積層コアであれば、ステータコア４以外の積層コアにも適用可能である。

２ステータ、４ステータコア、４ａ円環状ヨーク、５アモルファス合金板、６ティース、８積層体、８ａ外径部分、１０挟持板、１０ａ本体部位、１０ｂティース部位、１２リベット、１２ａ胴部、１２ｂ頭部、１４貫通孔。

Claims

鋼板より脆性が高い磁性体が積層されて形成される磁性積層体と、
鋼板により形成され、前記磁性積層体と同様の形状を有して前記磁性積層体の両端に積層配置され、そのティース部は前記磁性積層体を積層方向に付勢する形状に変形された一対の挟持板と、
により形成される積層コアであって、
前記積層コアの円環ヨークに設けられ、前記磁性積層体の積層方向に貫通する貫通孔と、
前記貫通孔に挿着され前記一対の挟持板を前記磁性積層体に固定させる固定部材と、
を備え、
前記一対の挟持板は、前記固定部材により前記磁性積層体を挟み込むよう固定された状態で、前記ティース部が前記磁性積層体のティースを積層方向に圧接付勢することを特徴とする積層コア。