JP2020188541A - 回転電機、及びコアの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転電機10は、外周部にマグネット40を有するロータ31と、ロータ31の外周部とギャップを介して対向する複数のティース44を有するステータコア42と、ステータコア42の表面の一部を覆う電気絶縁体45と、電気絶縁体45を介してステータコア42に巻回された複数のコイル39と、を備えている。ステータコア42は、軸方向102に積層された複数枚の鋼板42Aを有している。複数枚の鋼板42Aのうち少なくとも軸方向102において隣り合う2枚は、ステータコア42の表面であって、ステータコア42に生じる閉磁気回路の外側となる位置において溶接されている。複数枚の鋼板42Aは、ステータコア42の表面であって、各ティース44のロータ31と対向する位置では溶接されていない。
【選択図】図2
Description
図1に示されるように、回転電機10は、電動機であり、より特定的にはインナーロータ型のブラシレスモータ30である。ブラシレスモータ30は、ロータ31、シャフト32、及びステータ33等を、ハウジング36の内部に備えている。ブラシレスモータ30は、ハーネス38を介してコントローラ37と電気的に接続されている。コントローラ37は、ハーネス38を介して、ブラシレスモータ30が有する12個のコイル39のそれぞれに、U相、V相、及びW相のいずれかの交流電圧を印加する。
図1及び図2において、ロータ31は、軸線104周りに回転可能である。軸線104は、図1中、一点鎖線で示されている。軸線104が延びる軸方向102は、第1方向の一例である。ロータ31は、ロータコア49を備えている。ロータコア49は、概ね円環形状を有する薄い複数の鋼板を軸方向102に積層した積層体である。鋼板は、具体的には、電磁鋼板である。ロータコア49は、概ね円筒形状であり、外周面53(外周部の一例)、及び内周面55を有している。外周面53及び内周面55は、互いに異なる径を有する概ね円柱面である。外周面53及び内周面55は、軸線104を中心軸として共有している。内周面55は、貫通孔54を区画する。
図1に示されるように、シャフト32は、軸方向102においてロータ31よりも長い円柱形状を有する部材である。シャフト32は、ロータコア49に形成される貫通孔54の径と実質的に同じ径を有している。シャフト32は貫通孔54に挿入される。シャフト32の両端は貫通孔54から軸方向102に突き出る。このように挿入された状態で、シャフト32は、ロータコア49の内周面55に固定される。シャフト32は、軸方向102の両側で、ハウジング36に設けられている2個のベアリング52を介してハウジング36に支持されている。これにより、シャフト32は、ロータ31とともに周方向105にハウジング36に対して回転可能である。軸方向102におけるシャフト32の一方端は、ハウジング36から軸方向102に突き出ている。
図1及び図2に示されるように、ステータ33は、ステータコア42(コアの一例)、12個の電気絶縁体45(絶縁体の一例)、及び12個のコイル39を備えている。なお、図2には、3個の電気絶縁体45及び1個のコイル39のみが示されている。
ステータコア42は、ロータ31の外周面53を包囲するように配置されており、大略的には筒状形状を有している。ステータコア42の内部には、外周面53上のN極からS極(図4参照)に向かう閉磁気回路42Cが形成される。なお、図4には、2個の閉磁気回路42Cのみが示されている。ステータコア42は、ステータヨーク43、及び12個のティース44を有している。なお、図2、図3には、1個のティースにのみ参照符号44が付されている。
12個の電気絶縁体45は、ステータコア42の表面の一部を覆う。12個の電気絶縁体45それぞれは、12個のティース44それぞれの一部を覆っている。各電気絶縁体45は、対応するティース44の表面において歯先面44Aを除く部分を覆っている。各電気絶縁体45は、ステータヨークの内周面62の一部も覆っている。各電気絶縁体45において径方向103における両端部は、両端部間の中間部分よりも周方向105に長い。これにより、中間部分に巻回されるコイル39がティース44から外れることが防止される。各電気絶縁体45は、対応するティース44に固着される樹脂モールドで実現される。樹脂モールドは、電気絶縁性を有する樹脂の成型品である。
図2に示されるように、各コイル39は、各ティース44に電気絶縁体45を介して巻回されている。具体的には、各コイル39は、電気絶縁体45の中間部分に巻回されている。各コイル39には、コントローラ37(図1参照)により、U相、V相及びW相の交流電圧が与えられる。12個のティース44により包囲される空間に、回転磁界が形成される。これにより、ロータ31が回転する。
以下、図5を参照して、ステータコア42の製造方法について説明する。製造方法は、積層工程、成型工程、及び溶接工程等を含む。
回転電機10(即ち、ブラシレスモータ30)では、複数枚の鋼板42Aにおける溶接箇所42Bにおいて溶接される。複数枚の鋼板42Aは、ステータコア42の表面において、各ティース44のロータ31の外周面53と対向する位置で溶接されていない。溶接箇所42Bは、ステータコア42に生じる閉磁気回路42Cの外側又は閉磁気回路42Cの外寄りに位置することになる。ステータコア42において溶接箇所42B及びその周囲の部分で(図3中ハッチングを付した部分を参照)、磁束密度が小さくなる。そのため、ステータコア42を通る磁束(即ち、閉磁気回路42C(図4参照))の全て又は大部分は、各溶接箇所42Bを避けることになる。換言すると、溶接箇所42Bは、ロータ31が軸線104周りに回転する間中、ステータコア42に発生する磁束の密度が相対的に小さい位置である。これにより、回転電機10(即ち、ブラシレスモータ30)の溶接箇所42Bに渦電流が生じ難くして、回転電機10の損失を低減できる。回転電機10によれば、溶接箇所42Bで溶接することで、高速回転時(例えば5000rpm以上)でも、渦電流損が過剰に大きくならないため、回転電機10の効率が向上する。
次に、図6を参照して、ステータ33の変形例について説明する。以下のステータ33の変形例の説明では、上記実施形態との相違点について説明する。
実施形態では、回転電機10は、電動機であったが、発電機でもよい。
30・・・ブラシレスモータ
31・・・ロータ
40・・・マグネット
42・・・ステータコア(コア)
42A・・・鋼板
42C・・・閉磁気回路
42E・・・鋼板ユニット
42F・・・分割コア
44・・・ティース
45・・・電気絶縁体(絶縁体)
39・・・コイル
Claims (9)
- 第1方向に延びる軸線周りに回転可能であって、外周部にマグネットを有するロータと、
上記ロータの外周部とギャップを介して対向する複数のティースを有するコアと、
上記コアの表面の一部を覆う絶縁体と、
上記絶縁体を介して上記コアに巻回された複数のコイルと、を備えており、
上記コアは、上記第1方向に積層された複数枚の鋼板を有しており、
上記複数枚の鋼板のうち、上記第1方向において隣り合う少なくとも2枚は、上記コアの表面であって、上記コアに生じる閉磁気回路の外側となる位置で溶接されており、
上記複数枚の鋼板は、上記各ティースの上記ロータと対向する外面において溶接されていない回転電機。 - 上記コアは、上記軸線と交差する第2方向にそれぞれ延びる上記複数のティースが設けられるヨークを有しており、
上記複数枚の鋼板のうち少なくとも上記第1方向において隣り合う2枚は、上記複数のティースのいずれかが有する歯先面と交差し且つ上記第2方向に平行な仮想線が、上記コアの外面と交差する位置で溶接されている請求項1に記載の回転電機。 - 上記複数枚の鋼板のうち、相互に溶接されておらず且つ上記第1方向において隣り合う2枚は、接着剤により接着されている請求項1又2に記載の回転電機。
- 上記コアは、
上記第1方向に積層されて接着剤により相互に接着されたm枚(但し、mは2以上の整数)の上記鋼板を有する複数の鋼板ユニットを備え、
上記各鋼板ユニットは、上記第1方向に積層されており、上記各鋼板ユニットにおいて上記第1方向の端に位置して上記第1方向に隣り合う鋼板同士が溶接されている請求項3に記載の回転電機。 - 上記絶縁体は、上記コアに固着された樹脂モールドである請求項1から4のいずれかに記載の回転電機。
- 上記コアは、1つの上記コイルが巻回されており、少なくとも1つの上記ティースを有する分割コアを3個以上有する請求項1から5のいずれかに記載の回転電機。
- 第1方向に延びる軸線周りに回転可能であり、外周部にマグネットを有するロータと、
上記軸線と交差する第2方向に上記ロータの外周部から離間するヨークと、上記第1方向及び上記第2方向に交差する第3方向における上記ヨークの両端から延び、且つ上記ロータの外周部とギャップを介して対向する2つのティースと、をそれぞれが有している3個以上の分割コアと、
上記ヨークのそれぞれを覆う3個以上の絶縁体と、
上記絶縁体のそれぞれを介して上記ヨークに巻回された3個以上のコイルと、を備えており、
上記分割コアのそれぞれは、上記第1方向に積層された複数枚の鋼板を有しており、
上記複数枚の鋼板のうち、上記第1方向において隣り合う少なくとも2枚は、上記コアの表面において上記コアに生じる閉磁気回路の外側の位置であり且つ上記第3方向における上記ヨークの端である溶接箇所で溶接されており、
上記複数枚の鋼板は、上記各ティースの上記ロータと対向する外面において溶接されていない回転電機。 - 上記分割コアのそれぞれは、上記第1方向に積層されて接着剤により相互に接着されたm枚(但し、mは2以上の整数)の上記鋼板を有する3個以上の鋼板ユニットを備え、
上記3個以上の鋼板ユニットは、上記第1方向に積層されており、
上記各鋼板ユニットにおいて上記第1方向の端に位置して上記第1方向に隣り合う鋼板同士は、上記溶接箇所で溶接されており、
上記第1方向において隣り合う2つの上記溶接箇所の一方及び他方は、上記第3方向における上記ヨークの一方端及び他方端にある、請求項7に記載の回転電機。 - ティースを有するコアの製造方法であって、
複数枚の鋼板を接着剤で接着して積層する積層工程と、
積層された複数枚の鋼板を、上記ティースを有する形状に打ち抜いて鋼板ユニットを作製する成型工程と、
複数の上記鋼板ユニットを積層して互いに溶接する溶接工程と、を含むコアの製造方法。
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