JP5114965B2 - ステータコアおよび回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、ステータコアおよびステータコアを備えた回転電機に関し、特に、分割ステータコアによって形成されたステータコアおよびこのステータコアを備えた回転電機に関する。

近年、ステータコアを複数の分割ステータコアによって形成した回転電機が各種提案されている。この回転電機のステータコアは、各分割ステータコアにコイルを巻回した後に、分割ステータコアを環状に配置して、外側から焼き嵌めすることで構成され、コイルの巻回作業を容易に行なうことができる。

このように、ステータコアが複数の分割ステータコアによって構成された回転電機としては、たとえば、特開平８−２０５４３４号公報に記載された回転電機がある。

この特開平８−２０５４３４号公報に記載された回転電機は、各分割ステータコアの一方の側面に形成された連結用凹みおよび他方の側面に形成された連結用突起を備え、各分割ステータコアを連結用凹みと連結用突起とを接続して、各分割ステータコアを環状に接続している。

また、特開平８−１４９７２６号公報および特開平６−１０５４８７号公報に記載された回転電機においても、上記特開平８−２０５４３４号公報に記載された回転電機と同様に、各分割ステータコアの一方の側面に形成された突起部と、他方の側面に形成された凹部とを互いに嵌め合わせることで、ステータコアを構成している。

さらに、特開平８−１４９７２５号公報に記載された回転電機は、各分割ステータコアの両側面には切欠部が形成されており、この各切欠部にピンを装着することで、各分割ステータコアを環状に組み合わせている。
特開平８−２０５４３４号公報 特開平８−１４９７２６号公報 特開平６−１０５４８７号公報 特開平８−１４９７２５号公報

しかし、特開平８−２０５４３４号公報に記載された回転電機においては、各分割ステータコア同士は、連結用凹みと連結用突起とで連設されると共に、側面同士が略全面接触しあっている。このため、連結用凹部および連結用突起の寸法精度のみならず、両側面の寸法精度も正確にとる必要が生じる。

また、同様に、特開平８−１４９７２６号公報、特開平６−１０５４８７号公報および特開平８−１４９７２５号公報に記載された回転電機においても、同様に、各分割ステータコアの側面の略全面同士が接触しているため、各分割ステータコアの寸法精度が高度に要求される。

仮に、寸法誤差が生じた分割ステータコアを組み付けた場合には、ステータティースの端面とロータとの距離が、分割ステータコアごとにばらついてしまう。このように、ステータティースの位置にばらつきが生じると、ロータに生じる吸引力が各ステータティースによって異なり、ロータが回転したときに振動が生じるなどの弊害が生じる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、各分割ステータコアに要求される寸法精度を低く抑えつつも、各分割ステータコアを正確に所定の位置に配置させることができ、ロータに振動等が生じることを抑制することができるステータコアおよび回転電機を提供することである。

本発明に係るステータコアは、複数の分割ステータコアを環状に配置して、形成された組立ステータコアと、組立ステータコアの周面に配置され、各分割ステータコアを組立ステータコアの径方向内方に向けて押圧して、分割ステータコアを環状に配置した状態で固定可能な固定部材とを備える。そして、上記分割ステータコアは、第１分割ステータコアと、第１分割ステータコアに対して組立ステータコアの周方向に隣接する第２分割ステータコアと、第１分割ステータコアに対して第２分割ステータコアと反対側に位置する第３分割ステータコアとを含む。さらに、上記第１分割ステータコアは、第２分割ステータコアと接触する第１接触部と、第３分割ステータコアと接触する第２接触部と、固定部材と接触する第３接触部とによって支持されている。また、上記第１接触部が位置する第１分割ステータコアの第１側面のうち、第１接触部以外の部分が第２分割ステータコアの表面から離間しており、第２接触部が位置する第１分割ステータコアの第２側面のうち、第２接触部以外の部分が第３分割ステータコアから離間している。上記第１側面には、第１退避凹部が形成される。上記第１接触部は、第１退避凹部より第１分割ステータコアの上端部側に形成された第１上側接触部と、第１退避凹部より第１分割ステータコアの下端部側に形成された第２下側接触部とを含む、上記第２側面には、第２退避凹部が形成される。上記第２接触部は、第２退避凹部より第１分割ステータコアの上端部側に形成された第２上側接触部と、第２退避凹部よりも第１分割ステータコアの下端部側に形成された第２下側接触部とを含む。

好ましくは、上記第１接触部と第２接触部とは、組立ステータコアの中心を中心とする仮想円上に配列している。

好ましくは、上記第１分割ステータコアは、第１側面に形成された第１凹部または第１凸部と、第２側面に形成された第２凹部または第２凸部とを含み、第２分割ステータコアは、第１側面と対向する第３側面に形成され、第１凹部内に入り込む第３凸部または第１凸部を受け入れ可能な第３凹部とを含む。そして、上記第３分割ステータコアは、第２側面と対向する第４側面に形成され、第２凹部内に入り込む第４凸部または第２凸部を受け入れる第４凹部とを含む。そして上記第１接触部は、第１凸部と第３凹部との接触箇所または第１凹部と第３凸部との接触箇所とされ、第２接触部は、第２凸部と第４凹部との接触箇所または第２凹部と第４凸部との接触箇所とされている。

好ましくは、上記第１から第４凸部の表面は湾曲面とされ、第１から第４凹部は、第１から第４凸部の湾曲面よりも曲率半径の大きな湾曲面とされる。

好ましくは、上記第１接触部は、第１側面のうち、第１分割ステータコアの径方向の中央部よりも組立ステータコアの径方向外方側に位置し、第２接触部は、第２側面のうち、第１分割ステータコアの径方向の中央部よりも組立ステータコアの径方向外方側に位置する。

好ましくは、上記第３接触部が位置する第１分割ステータコアの周面のうち、第３接触部以外の部分が固定部材の内表面から離間する。

好ましくは、上記分割ステータコアは、組立ステータコアの径方向内方に向けて突出し、コイルが装着される突極部を有するＩ型分割ステータコアと、突極部の端面より、径方向外方側に位置する介在ステータコアとを含む。

本発明に係る回転電機は、上記ステータコアを備える。

本発明に係るステータコアおよび回転電機によれば、正確に各分割ステータコアを所定の位置に配列ささせることができる一方で、各分割ステータコアに要求される寸法精度を低く抑えることができ、ロータが回転したときに振動などの弊害が生じることを抑制することができる。

図１から図１１を用いて、本実施の形態に係るモータ１００およびステータコア１２について説明する。なお、同一および相当する構成には、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図１は、ハイブリッド自動車に搭載されるモータを模式的に表わした断面図である。図中のモータを搭載するハイブリッド自動車は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）とを動力源とする。

図１を参照して、モータ（回転電機）１００は、ロータ（回転子）１０と、ロータ１０の外周上に配設されたステータ１２とを備える。ロータ１０は、中心軸Ｏを中心に回転する回転シャフト１２３を備えている。

ロータ１０は、ロータコア１１０と、ロータコア１１０の表面に設けられた永久磁石１１１とを含む。なお、この図１に示す例においては、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）とされているが、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）としてもよい。ロータコア１１０は、中心軸Ｏに沿って円筒状に延びる形状を有する。ロータコア１１０は、中心軸Ｏの軸方向に積層された複数の電磁鋼板１２１を含む。

ステータ１２は、ステータコア１０２と、このステータコア１０２に装着されたコイル７０とを備えている。

コイル７０は、３相ケーブル６０によって制御装置９５に電気的に接続されている。３相ケーブル６０は、Ｕ相ケーブル６１、Ｖ相ケーブル６２およびＷ相ケーブル６３からなる。コイル７０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなり、これらの３つのコイルの端子に、それぞれ、Ｕ相ケーブル６１、Ｖ相ケーブル６２およびＷ相ケーブル６３が接続されている。

制御装置９５には、ハイブリッド自動車に搭載されたＥＣＵ（Electrical Control Unit）８０から、モータ１００が出力すべきトルク指令値が送られる。制御装置９５は、そのトルク指令値によって指定されたトルクを出力するためのモータ制御電流を生成し、そのモータ制御電流を、３相ケーブル６０を介してコイル７０に供給する。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。この図２に示す例においては、ステータコア１０２は、複数の分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂを環状に配置して形成された組立ステータコア１３と、この組立ステータコア１３の周面に配置された固定部材１１とを備えている。この分割ステータコア１３Ａと分割ステータコア１３Ｂとは、互いに交互に配列している。

分割ステータコア１３Ａは、組立ステータコア１３の径方向内方に向けて突出するステータティース１４を備えており、このステータティース１４には、コイル７０が巻回（装着）されている。

そして、ステータティース１４の端面１４ａは、ロータ１０の外周面から僅かに離れており、ステータティース１４の端面１４ａとロータ１０の外周面との間には、ギャップが形成されている。

図３は、図２の一部を拡大視した断面図である。この図３に示されるように、分割ステータコア１３Ａは、組立ステータコア１３の径方向に向けて延びるＩ字型の分割ステータコアであり、分割ステータコア１３Ｂは、組立ステータコア１３の周方向に延びる一字型分割コアである。

分割ステータコア１３Ａの径方向内方に位置する端面１４ａは、分割ステータコア１３Ｂの内周面１４ｂよりも径方向内方に位置している。

このため、周方向に隣り合うステータティース１４と、分割ステータコア１３Ｂとによって、コイル７０が収容されるスロットが規定されている。

分割ステータコア１３Ａの一方の側面（第１側面）１５ａには、凹部（第１凹部）４０が形成されており、他方の側面（第２側面）１５ｂにも、凹部（第２凹部）４１が形成されている。

そして、分割ステータコア（第１分割ステータコア）１３Ａ１に対して側面１５ａ側に位置する分割ステータコア（第２分割ステータコア）１３Ｂ２の側面１７ａには、凹部４０に向けて張出す張出部（第３凸部）４４が形成されている。

分割ステータコア１３Ｂ２の他方の側面１７ｂには、張出部４４と反対方向に張出す張出部４５が形成されている。

分割ステータコア１３Ａ１に対して、他方の側面１５ｂ側に位置する分割ステータコア（第３分割ステータコア）１３Ｂ１の側面１６ｂには、凹部４１に向けて張り出す張出部４３が形成されている。そして、分割ステータコア１３Ｂ１の他方の側面１６ａには、張出部４３と反対方向に張出す張出部４２が形成されている。

ここで、凹部４０、４１は、分割ステータコア１３Ａ１の内方に向けて凹む湾曲面とされている。その一方で、張出部４４、４３は、凹部４０、４１に向けて張出すような湾曲面とされている。ここで、張出部４４，４３の曲率半径は、凹部４０、４１の曲率半径よりも小さくなっている。このため、張出部４４、４３の少なくとも一部は、凹部４０、４１内に入り込んでいる。そして、張出部４４は、凹部４０の表面と接触部Ｐ１にて接触している。そして、この接触部Ｐ１においては、張出部４４の頂点部と、凹部４０の頂点部とが互いに当接している。

その一方で、接触部Ｐ１から離れるにしたがって、凹部４０の表面と張出部４４の表面とは互いに離れるようになっている。さらに、分割ステータコア１３Ａ１の側面１５ａのうち、凹部４０と隣り合う部分と、分割ステータコア１３Ｂ２の側面１７ａのうち、張出部４４と隣り合う部分とは、互いに離れている。

張出部４３は、凹部４１の表面と接触部Ｐ２にて接触している。その一方で、接触部Ｐ２から離れるにしたがって、凹部４１の表面と張出部４３の表面とは互いに離れるようになっている。さらに、分割ステータコア１３Ａ１の側面１５ｂのうち、凹部４１と隣り合う部分と、分割ステータコア１３Ｂ１の側面１６ｂのうち、張出部４３と隣り合う部分とは、互いに離れている。

分割ステータコア１３Ａ１の径方向外方に位置する外周面４９は、幅方向の端部側から幅方向の中央部に向かうにしたがって、径方向外方に向けて張り出すような湾曲面とされている。

そして、この外周面４９の幅方向の中央部は、固定部材１１の内周面と接触する接触部（第３接触部）Ｐ３とされている。なお、接触部Ｐ３から外周面４９の端部側に向かうにしたがって、外周面４９と固定部材１１の内周面とは、離れるようになっている。

このように、分割ステータコア１３Ａ１は、接触部Ｐ１にて、分割ステータコア１３Ｂ２によって支持されており、接触部Ｐ２にて、分割ステータコア１３Ｂ１によって、支持されており、さらに、接触部Ｐ３にて、固定部材１１によって支持されてる。

このように、３つの接触部Ｐ１〜Ｐ３によって分割ステータコア１３Ａは支持されているため、その位置は固定され、変位することが抑制されている。

その一方で、分割ステータコア１３Ａ１のうち、各接触部Ｐ１〜Ｐ３以外の部分では、他の部材と接触しないように、各部材の表面から離れるように退避している。

分割ステータコア１３Ｂ２に対して分割ステータコア１３Ａ１と反対側には、分割ステータコア１３Ａ２が位置している。

この分割ステータコア１３Ａ２の側面１８ａ、１８ｂのうち、分割ステータコア１３Ｂ２と対向する側面１８ｂには、凹部５１が形成されており、他方の側面１８ａにも凹部５０が形成されている。

そして、分割ステータコア１３Ｂ２の側面１７ｂに形成された張出部４５の少なくとも一部は、凹部５１内に入り込んでおり、接触部Ｐ５にて接触している。

分割ステータコア１３Ｂ２の径方向外方に位置する外周面４６は、端部側から幅方向中央部に向かうにしたがって、径方向外方に向けて膨出するような湾曲面とされている。

そして、分割ステータコア１３Ｂ２の外周面４６の幅方向中央部と、固定部材１１の内周面とは、接触部Ｐ４にて互いに接触している。なお、この接触部Ｐ４から分割ステータコア１３Ｂ２の外周面の幅方向に向むけて、固定部材１１の内周面と外周面４６とは互いに離れるようになっている。

このように、分割ステータコア１３Ｂ２についても、接触部Ｐ１にて分割ステータコア１３Ａ１に支持されており、接触部Ｐ４にて固定部材１１に支持されており、接触部Ｐ５にて分割ステータコア１３Ａ２に支持されている。このため、分割ステータコア１３Ｂ２も、３点が同一直線状に配列しない３点において支持されているため、その位置が固定され、変位することが抑制されている。

すなわち、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂは、組立ステータコア１３の周方向の両隣に位置する分割ステータコア１３Ａまたは分割ステータコア１３Ｂによって支持されると共に、固定部材１１によって支持されている。

ここで、固定部材１１は、焼き嵌めによって、組立ステータコア１３の周面にはめ込まれており、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂを組立ステータコア１３の径方向内方に向けて押圧している。

このため、たとえば、分割ステータコア１３Ａ１は、接触部Ｐ１にて、分割ステータコア１３Ｂ２によって押圧されており、接触部Ｐ２にて分割ステータコア１３Ｂ１によって押圧されており、接触部Ｐ３にて固定部材１１の接触部Ｐ３にて押圧され、その位置が固定されている。なお、分割ステータコア１３Ｂ２も、接触部Ｐ１、Ｐ４、Ｐ５にて押圧されており、その位置が固定されている。そして、接触部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５は、仮想円Ｌ１上に配列しており、接触部Ｐ３、Ｐ４も中心軸Ｏを中心とする仮想円Ｌ２上に配列している。

ここで、この仮想円Ｌ１は、上記のように分割ステータコア１３Ａ１の径方向の中央部より、径方向外方側に位置している。このため、上記のように、接触部Ｐ１、Ｐ２は、分割ステータコア１３Ａ１の中央部より、径方向外方側に位置することになる。ここで、接触部Ｐ１、Ｐ２から加えられる押圧力によって、分割ステータコア１３Ａ１内に転位などが生じたとしても、各分割ステータコア１３Ａのステータティース１４から分割ステータコア１３Ａ内に入り込んだ磁束は、接触部Ｐ１、Ｐ２より、径方向内方側を通り、隣り合う分割ステータコア１３Ｂに流れ、接触部Ｐ１、Ｐ２の領域を通らない。このため、磁束が通る磁束経路から離れた位置に生じることになり、鉄損の発生を抑制することができる。

図４から図８を用いて、上記のように構成されたモータ１００の製造方法について説明する。

図４は、モータ１００の製造工程の第１工程を示す断面図である。この図４に示すように、円柱状の金型９０の外表面９０ａに等間隔に間隔を空けて分割ステータコア１３Ａを配列させる。この際、金型９０の外周面９０ａに、分割ステータコア１３Ａの端面１４ａを接触させて、各分割ステータコア１３Ａの位置決めをする。なお、金型９０の中心は、図２に示す中心軸Ｏと一致している。

そして、インシュレータなどによって環状とされたコイル７０が、径方向外方側から各分割ステータコア１３Ａに装着される。

図５は、モータ１００の製造工程の第２工程を示す断面図である。この図５に示すように、各分割ステータコア１３Ａ間に、分割ステータコア１３Ｂを挿入する。そして、各分割ステータコア１３Ｂに形成された張出部の少なくとも一部が隣り合う分割ステータコア１３Ａの側面に形成された凹部内に入り込むようにする。このようにして、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂを環状に配列する。

この際、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂは、ある程度変位可能とされている一方で、各分割ステータコア１３Ｂの各張出部が分割ステータコア１３Ａの凹部内に入り込んでいるので、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂが環状に配列した状態を維持しやすくなっている。

図６は、図５の一部を詳細に示す断面図である。この図６が示す例においては、分割ステータコア１３Ａ１の端面１４ａが金型９０の外表面９０ａから離れており、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂも所定の位置から僅かにずれている。

図７は、モータ１００の製造工程の第３工程を示す断面図であり、図８は、図７の一部の一部を拡大した断面図である。図７に示すように、環状に配列された複数の分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂの外周面側から環状の固定部材１１を焼き嵌めする。

そして、図８に示すように、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂ同士が接触する接触部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ６が中心軸Ｏを中心する仮想円Ｌ１上に沿って配列するときに、各部分割ステータコア１３Ａの端面１４ａの全面が金型９０の外周面９０ａと接触する。さらに、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂの外周面４９、４６と固定部材１１の内周面との接触部Ｐ３、Ｐ４も、仮想円Ｌ２上に配列する。

ここで、図６において、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂが所定の位置から僅かにずれた位置に位置している状態で、固定部材１１を焼き嵌めすると、各分割ステータコア１３Ａ、１３Ｂの外周面は、固定部材１１の内周面によって押圧される。

そして、たとえば、分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂの外周面４９、４６が所定の位置よりも径方向外方に位置する場合には、固定部材１１から大きな応力が加えられ、当該分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂは、径方向内方に向けて変位しようとする。これにより、この分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂと隣り合う分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂも変位する。

ここで、分割ステータコア１３Ａ１および分割ステータコア１３Ｂ１において、凹部４１内に分割ステータコア１３Ｂ１の張出部４３が入り込んだ状態で各分割ステータコア１３Ａ１，１３Ｂ１が互いに変位する過程において、張出部４３と凹部４１の表面とが接触部Ｐ２以外の部分で互いに接触する場合がある。

この場合、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂに加えられる応力がつりあわず、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂは、所定の位置に向けてさらに変位しようとする。

この際、凹部４１内に張出部４３が入り込み、凹部４１の表面と張出部４３とが接触しているときにおいても、当該接触点以外の部分においては、凹部４１の表面と張出部４３の表面とは互いに離間していると共に、分割ステータコア１３Ａの側面１５ｂと、分割ステータコア１３Ｂ１の側面１６ｂとは、離間している。

このため、張出部４３の表面と凹部４１の表面との接触点が接触部Ｐ１となるように、分割ステータコア１３Ａ１、１３Ｂ１が変位する際に、分割ステータコア１３Ａ１の側面１５ｂと分割ステータコア１３Ｂ１の側面１６ｂとが干渉することが抑制されている。

このため、分割ステータコア１３Ａ１と分割ステータコア１３Ｂ１とは、互いに変位することができ、それぞれ所定の位置に変位可能とされている。

さらに、張出部４３の表面は、湾曲面状、半球面状とされており、さらに、凹部４１の表面も、張出部４３の湾曲面、半球面の曲率半径より大きな湾曲面、半球面とされているため、張出部４３と凹部４１との間に生じる摩擦は小さく抑えられており、良好に張出部４３は、凹部４１の表面に沿って移動可能とされている。なお、凹部４０および張出部４４も同様に形成されている。

そして、接触部Ｐ２は、凹部４１の頂点に位置しており、張出部４３の頂点部がこの接触部Ｐ２に当接する。

さらに、各分割ステータコア１３Ａ１，１３Ｂ１の外周面４９、４６は、固定部材１１の内周面より曲率半径の小さい円弧状の湾曲面とされているため、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂが回転する際に、外周面４９、４６と固定部材１１の内周面が複数箇所で接触することを抑制されている。このため、分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂの回転変位が許容されている。

このように、環状に配列された分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂの外周側から固定部材１１を焼き嵌めするときに、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂは変位可能とされており、所定の位置に向けて変位して、各分割ステータコア１３Ａ、１３Ｂが所定の位置に配列する。

そして、図８に示すように、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂが配列し、各分割ステータコア１３Ａの端面１４ａの略全面が外周面９０ａと接触し、各端面１４ａを正確な位置に配列することができる。

この際、たとえば、分割ステータコア１３Ａ１の接触部Ｐ１、Ｐ２から分割ステータコア１３Ａが受ける応力は、径方向の分力と周方向の分力とに分けることができる。そして、接触部Ｐ１、Ｐ２から受ける応力の径方向の分力の合力は、接触部Ｐ３から固定部材１１から受ける径方向の応力とつりあう。なお、接触部Ｐ１から受ける応力の周方向の分力と、接触部Ｐ２から受ける応力の周方向の分力とはつりあう。

このように、分割ステータコア１３Ａ１は、接触部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から加えられる応力によって固定されており、分割ステータコア１３Ａ１のうち、接触部Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３の寸法精度は、要求される。その一方で、分割ステータコア１３Ａ１のうち、接触部Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３以外の部分においては、他の部材と接触しないため、高い寸法精度は、要求されない。このため、分割ステータコア１３Ａを製作コストを低減することができると共に、容易に製作することができる。

また、分割ステータコア１３Ｂ２においても、接触部Ｐ１および接触部Ｐ５から受ける応力は、組立ステータコア１３の径方向の分力と、周方向の分力とに分けることができる。そして、接触部Ｐ１、Ｐ５から受ける応力の径方向の分力は、接触部Ｐ４から固定部材１１から受ける応力とつりあう。なお、接触部Ｐ１から受ける応力の周方向の分力と、接触部Ｐ５から受ける応力の周方向の分力とは、つりあう。

この分割ステータコア１３Ｂ２においても、接触部Ｐ１，Ｐ５、Ｐ４の位置の精度さえ確保すればよく、他の部分においては、高い寸法精度は要求されず、容易に製作することができ、コストの低減を図ることができる。

そして、各分割ステータコア１３Ａ，１３Ｂを所定の位置に配列させた状態で、金型９０を引き抜くことで、各分割ステータコア１３Ａの端面１４ａの位置が正確に位置あわせされ組立ステータコア１３を得ることができる。

このような組立ステータコア１３内において、図２に示すロータ１１２が回転しても、各ステータティース後とに吸引力にばらつきが生じることを抑制することができ、ロータ１１２が振動する等の弊害の発生を抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、Ｉ字型の分割ステータコア１３Ａの側面に凹部を形成する一方で、一字型の分割ステータコア１３Ｂの側面に張出部を形成した例を示したが、これに限られない。

たとえば、分割ステータコア１３Ａの一方の側面に凹部を形成し、他方の側面に張出部を形成し、さらに、分割ステータコア１３Ｂの一方の側面に張出部を形成し、他方の側面凹部を形成してもよい。また、分割ステータコア１３Ａの両側面に張出部を形成し、分割ステータコア１３Ｂの両側面に凹部を形成してもよい。

さらに、上記のように、組立ステータコア１３がＩ字型分割ステータコアと、一字型の分割ステータコアとから形成された場合に限られない。

図９は、本実施の形態に係る回転電機の第１変形例を示す断面図であり、図１０は、図９の一部を拡大した断面図である。この図９および図１０に示すように、組立ステータコア１３は、複数の分割ステータコア１１３を環状配列させること形成されている。そして、分割ステータコア１１３は、周方向に長尺に形成された本体部１５０と、この本体部１５０の内周面に形成され、径方向内方に向けて突出す突極部１１４とを備えており、突極部１１４には、コイル７０が巻回されている。

組立ステータコア１３の周方向に配列する側面１１３ａ、１１３ｂのうち、側面１１３ｂには、周方向に張出す張出部１４３が形成されており、他方の側面１１３ａには、凹部１４４が形成されている。

張出部１４３の表面は、湾曲面状、半球面状とされており、凹部１４４の表面は、張出部１４３よりも曲率半径の大きい湾曲面状、半球面状とされている。

そして、一の分割ステータコア１１３の凹部１４４には、この分割ステータコア１１３に対して、周方向に隣り合う分割ステータコア１１３の張出部１４３の少なくとも一部が入り込んでおり、接触部Ｐ１０にて互いに当接している。なお、この接触部Ｐ１０においては、張出部１４３の頂点部と、凹部１４４の頂点部とが当接している。そして、各分割ステータコア１１３の各接触部Ｐ１０は、中心軸Ｏを中心とする仮想円Ｌ３上に配列している。なお、仮想円Ｌ３も、本体部１５０の径方向中央部より、径方向外方側に位置している。このため、鉄損の低減が図られている。

各分割ステータコア１１３の径方向外方に位置する外周面１１３ｃの略全面は、固定部材１１の周面と接触している。

このため、分割ステータコ１１３は、凹部１１４の頂点部に位置する接触部Ｐ１０と、張出部１４３の頂点に位置する接触部Ｐ１０と、外周面１１３ｃとで、それぞれ支持されており、分割ステータコア１１３の位置が固定されている。

このような分割ステータコア１１３を備えた組立ステータコア１３を形成する際においても、まず、円柱状の金型を配置する。そして、この金型の周面に、各分割ステータコアの端面１１４ａが当接するように、複数の分割ステータコア１１４を環状に配列させる。この際、各分割ステータコア１１３の張出部１４３は、周方向に隣り合う分割ステータコア１１３の凹部１４４内に少なくとも一部が入り込むようにする。

その後、この環状配列された複数の分割ステータコア１１３の外周側から固定部材１１を焼き嵌めする。この際、この図９および図１０に示された例においても、各分割ステータコア１１３が変位する際に、隣り合う分割ステータコア１１３と複数箇所で接触することが抑制されており、変位可能となっている。

このため、張出部１４３の頂点部が、隣り合う分割ステータコア１１３の凹部１４４と接触するように各分割ステータコア１１３が変位する。

そして、各分割ステータコア１１３において、各張出部１４３と凹部１４４とが互いに接触部Ｐ１０にて接触するように配列する。

この際、各分割ステータコア１１３において、固定部材１１から外周面１１３ｃに加えられる押圧力の径方向の分力と、張出部１４３の頂点部に位置する接触部Ｐ１０および凹部１４４の頂点部に位置する接触部Ｐ１０から受ける押圧力の径方向の分力の合力とは、つりあう。

このため、各分割ステータコア１１３において、外周面１１３ｃと、張出部１４３の頂点と、凹部１４４の頂点の寸法精度を確保する必要があるが、他の部分においては、他の部材と接触しないため、要求される寸法精度を低く抑えることができる。

これにより、分割ステータコア１１３の製作を容易に行なうことができ、製造コストを低減することができる。

そして、上記のように固定部材１１の焼き嵌めによって、各分割ステータコア１１３は、所定の位置に位置し、各分割ステータコア１１３の端面１１４ａの位置は、正確に所定の位置に配列することになる。その後、金型９０を引き抜くことで、ステータを得ることができる。

図１１は、本実施の形態に係る回転電機の第２変形例を示す断面図である。この図１１に示す例においては、各分割ステータコア２１３は、一方の側面２２３ａのうち、径方向内方側に位置する部分に形成され、周方向に向けて張出す張出部２４３と、他方の側面２２３ｂのうち、径方向内方に位置する部分に形成され、周方向に向けて張出す張出部２４４とを備えている。

そして、各張出部２４４、２４３は、周方向に隣り合う分割ステータコア２１３の張出部２４４、２４３と接触している。

その一方で、周方向に隣り合う分割ステータコア２１３同士は、この張出部２４３、２４４以外の部分で接触していない。

このような組立ステータコア１３においては、内部を流れる磁束は、この張出部２４３、２４４を介して分割ステータコア２１３から隣の分割ステータコア２１３に流れる。ここで、各張出部２４３、２４４は、径方向内方に位置しているため、磁束経路を短くすることができ、結果として、磁束が流れる磁気経路の磁気抵抗の低減を図ることができる。

また、図１２は、本実施の形態に係る回転電機の第３変形例を示す断面図である。この図１２に示す例においては、各分割ステータコア２１３の側面２２３ａ、２２３ｂに形成された張出部２４３、２４４は、側面２２３ａ、２２３ｂのうち、分割ステータコア２１３の外周面側に位置している。

そして、隣り合う分割ステータコア２１３の張出部２４３、２４４同士が接触する位置は、分割ステータコア２１３の外周面側に位置し、この張出部２４３、２４４同士の接触位置より径方向内方側の部分では、分割ステータコア２１３同士は離間し、隙間が形成されている。

ここで、各分割ステータコア２１３の各突出部２４３、２４４は、隣り合う分割ステータコア２４３、２４４によって押圧されている。このため、各分割ステータコア２１３内のうち、突出部２４３と突出部２４４とを通り、組立ステータコアの周方向に延びる領域においては、内部応力がかかっている。そして、分割ステータコア２１３内のうち、上記領域より径方向内方側に位置する部分では、上記領域よりも内部応力が低減されている。

ここで、各分割ステータコア２１３の突極部２１４から入り込んだ磁束は、各分割ステータコア２１３内のうち、張出部２４３、２４４よりも、径方向内方側を流通する。そして、各分割ステータコア２１３同士間に形成された隙間を通り、周方向に隣り合う分割ステータコア２１３内に入り込む。

このように、分割ステータコア２１３内に入り込んだ磁束は、内部応力が大きくない領域を通るため、この図１２に示す回転電機においても、鉄損の低減を図ることができる。

図１３は、図１２において、各分割ステータコア２１３Ａ，２１３Ｂ間に位置する部分における側面図である。この図１３に示されるように、分割ステータコア２１３Ａの側面２２３ａには、側面２２３ａから組立ステータコアの周方向に張り出す張出部２４３Ａ，２４３Ｂが形成されている。この張出部２４３Ａ，２４３Ｂは、側面２２３ａの上端部と下端部にそれぞれ形成されている。そして、側面２２３ａのうち、張出部２４３Ａ，２４３Ｂ間に位置する部分には、凹部３１７Ａが形成されている。

さらに、分割ステータコア２１３Ａと隣り合う分割ステータコア２１３Ｂの側面２２３ｂにも、張出部２４４Ａ，２４４Ｂが形成されている。この張出部２４４Ａ，２４４Ｂも、側面２２３ｂの上端部と下端部とに形成されている。そして、分割ステータコア２１３Ｂの側面２２３ｂのうち、張出部２４４Ａ，２４４Ｂ間に位置する部分には、凹部２２３ｂが形成されている。

そして、分割ステータコア２１３Ａの張出部２４３Ａと分割ステータコア２１３Ｂの張出部２４４Ａとが当接しており、張出部２４３Ｂと張出部２４４Ｂとが当接している。その一方で、分割ステータコア２１３Ａと分割ステータコア２１３Ｂとは、上記張出部２４３Ａ，２４３Ｂ、２４４Ａ，２４４Ｂ以外の部分では、互いに離間している。

このため、分割ステータコア２１３Ａ，２１３Ｂは、各張出部２４３Ａ，２４３Ｂ、２４４Ａ，２４４Ｂ以外の領域では、外部から押圧力が加えられておらず、良好に磁束が流れることができ、鉄損の低減が図られている。特に、各分割ステータコア２１３Ａ，２１３Ｂのうち、組立ステータコアの軸方向中央部における鉄損を良好に低減することができる。

なお、この図１３に示す例においては、図１２に示された回転電機に適用した場合について説明したが、これに限られない。すなわち、図２、図９および図１１に示された回転電機についても適用することができる。

さらに、本実施の形態においては、各分割ステータコアは、３つの接触部によって、その位置が固定されているが、これに限られず、たとえば、４箇所以上の接触部を設けて、各分割ステータコアの位置を固定するようにしてもよい。

たとえば、各分割ステータコアの一方の側面に三角形状の凹部を形成すると共に、他方の側面にこの凹部の表面に２箇所で接触するような湾曲面状の張出部を形成してもよい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、ステータコアおよびステータコアを備えた回転電機に適用することでき、特に、分割ステータコアによって形成されたステータコアおよびこのステータコアを備えた回転電機に好適である。

ハイブリッド自動車に搭載されるモータを模式的に表わした断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図２の一部を拡大視した断面図である。 回転電機の製造工程の第１工程を示す断面図である。 回転電機の製造工程の第２工程を示す断面図である。 図５の一部を詳細に示す断面図である。 回転電機の製造工程の第３工程を示す断面図である。 図７の一部の一部を拡大した断面図である。 本実施の形態に係る回転電機の第１変形例を示す断面図である。 図９の一部を拡大した断面図である。 本実施の形態に係る回転電機の第２変形例を示す断面図である。 本実施の形態に係る回転電機の第３変形例を示す断面図である。 図１２において、各分割ステータコア間に位置する部分における側面図である。

符号の説明

１２ ステータ、１３Ａ，１３Ｂ 分割ステータコア、１３ 組立ステータコア、１４ ステータティース、４２，４４，４３ 張出部、５０，５１ 凹部、１００ モータ、１０２ ステータコア、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５ 接触部、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 仮想円。

Claims (8)

1. 複数の分割ステータコアを環状に配置して、形成された組立ステータコアと、
   前記組立ステータコアの周面に配置され、前記各分割ステータコアを組立ステータコアの径方向内方に向けて押圧して、前記分割ステータコアを環状に配置した状態で固定可能な固定部材と、
   を備え、
   前記分割ステータコアは、第１分割ステータコアと、前記第１分割ステータコアに対して前記組立ステータコアの周方向に隣接する第２分割ステータコアと、前記第１分割ステータコアに対して前記第２分割ステータコアと反対側に位置する第３分割ステータコアとを含み、
   前記第１分割ステータコアは、前記第２分割ステータコアと接触する第１接触部と、前記第３分割ステータコアと接触する第２接触部と、前記固定部材と接触する第３接触部とによって支持され、
   前記第１接触部が位置する前記第１分割ステータコアの第１側面のうち、前記第１接触部以外の部分が前記第２分割ステータコアの表面から離間しており、前記第２接触部が位置する前記第１分割ステータコアの第２側面のうち、前記第２接触部以外の部分が前記第３分割ステータコアから離間し、
   前記第１側面には、第１退避凹部が形成され、
   前記第１接触部は、前記第１退避凹部より前記第１分割ステータコアの上端部側に形成された第１上側接触部と、前記第１退避凹部より前記第１分割ステータコアの下端部側に形成された第２下側接触部とを含み、
   前記第２側面には、第２退避凹部が形成され、
   前記第２接触部は、前記第２退避凹部より前記第１分割ステータコアの上端部側に形成された第２上側接触部と、前記第２退避凹部よりも前記第１分割ステータコアの下端部側に形成された第２下側接触部とを含む、回転電機のステータコア。
2. 前記第１接触部と前記第２接触部とは、前記組立ステータコアの中心を中心とする仮想円上に配列する、請求項１に記載の回転電機のステータコア。
3. 前記第１分割ステータコアは、前記第１側面に形成された第１凹部または第１凸部と、前記第２側面に形成された第２凹部または第２凸部とを含み、
   前記第２分割ステータコアは、前記第１側面と対向する第３側面に形成され、前記第１凹部内に入り込む第３凸部または前記第１凸部を受け入れ可能な第３凹部とを含み、
   前記第３分割ステータコアは、前記第２側面と対向する第４側面に形成され、前記第２凹部内に入り込む第４凸部または前記第２凸部を受け入れる第４凹部とを含み、
   前記第１接触部は、前記第１凸部と前記第３凹部との接触箇所または前記第１凹部と前記第３凸部との接触箇所とされ、
   前記第２接触部は、前記第２凸部と前記第４凹部との接触箇所または前記第２凹部と前記第４凸部との接触箇所とされた、請求項１または請求項２に記載の回転電機のステータコア。
4. 前記第１から第４凸部の表面は湾曲面とされ、前記第１から第４凹部は、前記第１から第４凸部の湾曲面よりも曲率半径の大きな湾曲面とされた、請求項３に記載の回転電機のステータコア。
5. 前記第１接触部は、前記第１側面のうち、前記第１分割ステータコアの径方向の中央部よりも前記組立ステータコアの径方向外方側に位置し、
   前記第２接触部は、前記第２側面のうち、前記第１分割ステータコアの径方向の中央部よりも前記組立ステータコアの径方向外方側に位置する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電機のステータコア。
6. 前記第３接触部が位置する前記第１分割ステータコアの周面のうち、前記第３接触部以外の部分が前記固定部材の内表面から離間する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転電機のステータコア。
7. 前記分割ステータコアは、前記組立ステータコアの径方向内方に向けて突出し、コイルが装着される突極部を有するＩ型分割ステータコアと、前記突極部の端面より、径方向外方側に位置する介在ステータコアとを含む、請求項１から請求項６のいずれかに記載の回転電機のステータコア。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のステータコアを備えた回転電機。

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