JP5465866B2 - 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回転電機に関する。

従来から各種工夫が施された回転電機が各種提案されている。
たとえば、特開平７−２５５１５８号公報には、コギングトルクの低減が図られた回転電機が提案されている。この特開平７−２５５１５８号公報に記載された回転電機は、軸方向に延びるロータと、固定子鉄心とを備えている。固定子鉄心は、突極部ごとに分割されている。各突極部には、ポールピースが形成されている。そして、ピースポールの一方の端部側には、コギング波の半波長分だけ周方向に延びる第１延長部が形成されている。そして、ピースポールの他方の端部側には、第１延長部と反対方向に延びる第２延長部が形成されている。

特開２００７−１２９８３５号公報には、モータの騒音および振動の抑制が図られた回転電機およびステータコアが提案されている。

このステータコアは、複数の分割コアによって構成されている。各分割コアは、隣接する他の分割コアと当接する分割面のうち、ロータの近傍に位置する部分が優先的に接するように形成されている。

特開２００７−３７３１７号公報には、モータの出力トルクの低下を抑えつつ、コギングトルクの低減が図られた電機子コアおよびモータが提案されている。

この電機子コアは、複数のコアピースに分割されている。各コアピースは、ティースと、ティースを中心にして左右対称に突出する略円弧部とを含む。コアピース同士の接合部分の全てには、空隙部が形成されている。各空隙部は、円筒ヨークの内側に開放しており、円筒ヨークの径方向の途中部分まで延びたＶ字形状とされている。

特開２０００−２４５０８１号公報には、ステータ用鋼板の加工工数や組み付け工数を特に増やすことなく、スロットに支持される巻線の銅損の低減が図られた直流電動機用ステータが提案されている。

この直流電動機用ステータは、帯状鋼板を複数段に積層して束ねることにより筒状に形成される。そして、このステータの内側には、巻線を支持するための複数のスロットが規定されている。各スロットは、入口が狭く奥に広がるように形成されている。各スロットの最奥には、ステータの半径方向へ延びる楔状の切り込みが形成されている。

特開２００６−１２１８１８号公報には、複数のコアを組み合わせて形成されたステータを備えたモータが記載されている。各コアは、径方向に対して所定幅を持った連結部と突極部とを有し、各コアは、断面略Ｔ字状となるように形成されている。複数のコアを組み合わせてリング形状としたステータをモータハウジングに納めたときに、各コアは、連結部の内径部で接触し、外径部で非接触となっている。
特開平７−２５５１５８号公報 特開２００７−１２９８３５号公報 特開２００７−３７３１７号公報 特開２０００−２４５０８１号公報 特開２００６−１２１８１８号公報

特開平７−２５５１５８号公報に記載された回転電機の固定子鉄心の分割面の径方向中央部には、凹溝が形成されている。周方向に隣り合う凹溝に跨る連結棒が挿入されている。

ここで、固定子鉄心の分割面のうち、凹部に対して径方向内方側に隣り合う部分には、第１突出部が形成され、凹部に対して径方向外方側に隣り合う部分には、第２突出部が形成されている。そして、周方向に隣り合う積層板同士において、第１接触部同士および第２接触部同士が接触している。第１突出部の接触面積と、第２突出部の接触面積とは、互いに等しくなっている。

このため、第１突出部を磁束が通るときの磁気抵抗と、第２突出部を磁束が通るときの磁気抵抗とは、略等しくなっている。その一方で、第１突出部を通る磁束経路の経路長は、第２突出部を通る磁束経路の経路長よりも短くなっている。このため、磁石からの磁束は、主に、第１突出部をとおり、第１突出部における磁束密度が高くなる。

このように、磁束密度の高い部分が生じると、鉄損が大きくなると共に、磁束が飽和し易くなるという問題が生じる。

特開２００７−１２９８３５号公報に記載されたステータコアにおいては、ステータコア内を流れる磁束は、分割面が当接している内周側を通り、分割面が離間している外周側を殆ど通らなくなる。

このため、ステータコアのうち、内周側に位置する部分において、磁束が飽和し易く、さらに、磁束密度が高くなることで、鉄損が大きくなるという問題が生じる。

特開２００７−３７３１７号公報に記載された電機子コアにおいても、各コアピース間に形成された空隙部は、径方向内方に向けて開口している。そして、この空隙部の幅が大きいと、磁束は、この空隙部を通らなくなる。これに伴い、電機子コア内を流れる磁束は、電機子コアのうち、空隙部に対して径方向外方側に位置する部分を主に通る。

このため、電機子コアのうち、径方向外方側の部分の磁束密度が高くなり、鉄損が大きくなる。さらに、電機子コアのうち、径方向外方側に位置する部分において、磁束が飽和するおそれがある。

特開２０００−２４５０８１号公報に記載された直流電動機用ステータには、楔状の切り込みが形成されている。そして、切り込みの幅が大きいと、磁束は、直流電動機用ステータのうち、切り込みより外周側を主に流れることになる。

このため、この直流電動機用ステータにおいても、鉄損の上昇および磁束の飽和が生じるおそれがある。

特開２００６−１２１８１８号公報に記載されたモータにおいては、各コアの内周面が接触しており、外周側で非接触となっているので、永久磁石からの磁束は、ステータコアの内周側のみを通り、磁束が飽和するおそれがある。

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、磁束密度の偏りを抑制することで、鉄損および磁束の飽和の抑制が図られた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アコアは、環状に形成されたステータコアであって、ステータコアには、該ステータコアの周方向に間隔を隔てて複数のスリット部が形成され、ステータコアのうち、スリット部に対して、ステータコアの径方向の内方側に位置する部分には第１接続部が形成され、スリット部に対して、径方向の外側に位置する部分には第２接続部が形成される。そして、ステータコアの径方向に沿った第１接続部の断面の断面積は、径方向に沿った第２接続部の断面の断面積よりも小さい。

好ましくは、上記スリット部の周方向の幅は、ステータコアの径方向外方側から径方向内方側に向けて小さくなる。

好ましくは、上記ステータコアは、環状に配列する複数の分割ステータコアを含み、分割ステータコアは、周方向に延びる分割ヨーク部を含む。そして、上記分割ヨーク部の周面のうち、周方向に配列する側面には、凹部が形成される。そして、上記スリット部は、周方向に隣り合う分割ステータコアに形成された凹部が周方向に配列することで形成される。上記第１接続部は、周方向に隣り合う分割ステータコアに形成された内周側突出部が互いに当接することで形成される。上記第２接続部は、周方向に隣り合う分割ステータコアに形成された外周側突出部が互いに当接することで形成される。好ましくは、上記ステータコアを備えた回転電機。

本発明に係る回転電機は、ステータコアおよびステータコアに装着されたコイルとを含む環状のステータと、ステータ内に挿入され、回転可能に支持されたロータコアおよびロータコアに設けられた磁石を含むロータとを備える。

そして、上記ステータコアは、ステータの周方向に延びるヨーク部と、ヨーク部からステータの径方向内方に向けて延びるステータティースとを含む。上記ヨーク部には、周方向に間隔を隔てて形成され、径方向に延びる複数のスリット部が形成される。上記磁石から放射される磁束は、ロータからステータに達し、ステータ内を通り、ステータからロータに達する磁気回路を通る。さらに、磁気回路内に位置するスリット部の周方向の幅の合計幅は、ロータとステータティースとの間の隙間よりも小さい。

好ましくは、上記ステータティースは、周方向に間隔を隔てて複数形成され、ステータティース間には、コイルを収容可能なスロット部が形成される。そして、上記スリット部は、スロット部に達する。

好ましくは、上記ステータティースは、周方向に間隔を隔てて複数形成され、ステータティース間には、コイルを収容可能なスロット部が形成され、スリット部は、スロット部に対して径方向の外方側に位置する。

好ましくは、上記スリット部のうち、スリット部のうち、径方向外方側端部と、ステータコアの外周面との間の距離は、径方向の内方側端部に位置する部分と、スロット部の径方向の外方側端部に位置する部分との距離よりも長い。好ましくは、スリット部の周方向の幅は、ステータコアの径方向内方側から径方向外方側に向けて、小さくなる。

本発明に係るステータコアおよび回転電機によれば、磁束密度の偏りを抑制することができ、鉄損および磁束の飽和の抑制を図ることができる。

本実施の形態に係る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ついて、図１から図１３を用いて説明する。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機の側断面図である。この図１に示すように、回転電機１００は、回転中心軸Ｏを中心に回転可能に設けられた回転シャフト１１０に固設されたロータ１２０と、このロータ１２０の周囲に設けられた環状のステータ１３０とを備えている。

ロータ１２０は、回転中心軸Ｏを中心に回転可能に設けられている。このロータ１２０は、環状に形成されたロータコア１２１と、このロータコア１２１に設けられた複数の永久磁石１２２とを備えている。なお、ロータコア１２１の外周縁部側には、回転中心軸Ｏ方向に延びる永久磁石挿入孔１２６が形成されている。そして、永久磁石１２２は、永久磁石挿入孔１２６内に挿入されている。

そして、永久磁石１２２は、永久磁石挿入孔１２６内に充填された樹脂１２４によって永久磁石挿入孔１２６内に固定されている。なお、周方向に近接する２つの永久磁石１２２によって、磁石対が形成されている。磁石対を構成する永久磁石１２２の磁極の向きは、同じ方向とされている。そして、周方向に隣り合う磁石対の磁極の向きは、互いに反対方向とされている。

ステータ１３０は、環状に形成されたステータコア２００と、このステータコア２００に装着されたコイル１３２とを備えている。コイル１３２は、たとえば、Ｕ相コイルと、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを含む、三相コイルとされる。そして、各コイルには、位相の異なる交流電流が供給される。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。この図２においては、コイル１３２は省略している。

この図２に示すように、ステータコア２００は、環状に形成されており、ステータ１３０の周方向に延びるヨーク部２１１と、このヨーク部２１１の内周面に形成された複数のステータティース２１０とを備えている。

ステータティース２１０は、ヨーク部２１１の内周面からステータ１３０の径方向内方に向けて突出するように形成されている。そして、ステータティース２１０は、ステータ１３０の周方向に間隔を隔てて複数形成されている。ステータティース２１０間には、コイル１３２を収容するスロット部２２０が形成されている。そして、ステータコア２００には、ステータ１３０の周方向に間隔を隔てて複数のスリット１３１が形成されている。

図３は、永久磁石１２２およびその周囲に位置する部分を詳細に示す断面図である。この図３に示すように、スリット１３１は、スロット部２２０に連通するように形成されている。そして、スリット１３１が連設されたスロット部２２０と、スリット１３１が形成されていないスロット部２２０とは、ステータ１３０の周方向に交互に設けられている。

スリット１３１は、スロット部２２０の径方向外方に位置する端部に接続されており、ステータ１３０の径方向に延びている。

スリット１３１のうち、ステータ１３０の径方向外方側の端部は、ステータ１３０の外周面に達しておらず、ステータ１３０の外周面に対して、径方向内方側に位置している。

このため、スリット１３１に対して径方向外方側には、外周側接続部２１３が形成されている。

ここで、ステータティース２１０の径方向内方側に位置する端面と、ロータ１２０の外周面とのステータ１３０の径方向の距離Ｔ１よりも、スリット１３１におけるステータ１３０の周方向の幅Ｔ２の方が小さくなるように形成されている。たとえば、幅Ｔ２は、Ｔ１／１０〜Ｔ１／５程度となるように形成されている。なお、スリット１３１は、ステータコア２００の中心軸方向に延びており、ステータコア２００の軸方向の両端面に達するように延びている。

この図３には、永久磁石１２２Ａから放射される磁束ＭＦ１，ＭＦ２によって規定される磁束回路Ｋ１と、永久磁石１２２Ａから放射される磁束ＭＦ１，ＭＦ２によって規定される磁束回路Ｋ２とが示されている。

なお、ロータ１２０の径方向に配列する永久磁石１２２Ａの側面のうち、ロータ１２０の外周面側に位置する側面は、Ｎ極とされており、径方向内方側の側面は、Ｓ極とされている。

ここで、ステータティース２１０Ｅ，２１０Ｄ，２１０Ｃ，２１０Ｂ，２１０Ａは、永久磁石１２２Ａに対して、径方向外方側に位置しており、それぞれ、順次、回転方向Ｐに向けて配列している。

そして、ステータティース２１０Ｅは、永久磁石１２２Ａに対して回転方向Ｐ後方側に位置しており、ステータティース２１０Ｄは、永久磁石１２２Ａの回転方向Ｐ後方側端部よりも、回転方向Ｐ後方側に位置している。さらに、ステータティース２１０Ｃは、永久磁石１２２Ａの回転方向Ｐ後方側の端部よりも、回転方向Ｐ前方側に位置している。ステータティース２１０Ｂは、永久磁石１２２Ａの回転方向Ｐ前方側に位置する端部よりも、回転方向Ｐ前方側に位置している。

そして、この図３に示すタイミングにおいては、永久磁石１２２Ａから放射される磁束ＭＦ１〜ＭＦ４のうち、一部の磁束ＭＦ１，ＭＦ２は、磁束回路Ｋ１を通る。磁束回路Ｋ１は、ロータ１２０の表面からエアギャップＧＰを通過して、ステータティース２１０Ｂの端面に達する。その後、磁束回路Ｋ１は、ステータティース２１０Ｂ内を径方向外方側に向けて進み、ヨーク部２１１に達し、ヨーク部２１１内を回転方向Ｐ後方に向けて進む。さらに、磁束回路Ｋ１は、ステータティース２１０Ｅに達し、ステータティース２１０Ｅ内を径方向内方に向けて進む。その後、磁束回路Ｋ１は、ステータティース２１０Ｅの径方向内方側の端面からエアギャップＧＰを超えて、ロータ１２０の表面に達し、永久磁石１２２Ａに戻る。

この図３に示す状態においては、ステータティース２１０Ｂが永久磁石１２２Ａに対して、回転方向Ｐ前方側に位置している。このため、磁束回路Ｋ１内を磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２が通る過程において、磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２は、ロータ１２０の表面からステータティース２１０Ｂの端面に向かうに従って、回転方向Ｐ前方側に向けて傾斜する。

さらに、永久磁石１２２Ａの径方向外方側の側面は、Ｎ極であるため、磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２がステータティース２１０Ｅからロータ１２０の表面に入り込む際、回転方向Ｐ後方側に傾斜する。

このため、ロータ１２０は、磁束回路Ｋ１の経路長が短くなるように応力が加えられ、ロータ１２０が回転方向Ｐに回転する。

このような磁束回路Ｋ１内を磁束ＭＦ２が流れる際、磁束ＭＦ２は、ステータティース２１０Ｂとステータティース２１０Ｃとの間に位置するスリット１３１Ｂと、ステータティース２１０Ｄとステータティース２１０Ｅとの間に位置するスリット１３１Ｃをとおり、ステータティース２１０Ｅに達する。その後、磁束ＭＦ２は、ステータティース２１０Ｅ内と、エアギャップＧＰと、ロータ１２０内とを通り、永久磁石１２２Ａに戻る。

磁束ＭＦ１は、磁束ＭＦ２よりも、ステータ１３０の径方向外方側を通り、磁束ＭＦ１
は、スリット１３１Ｂおよびスリット１３１Ｃに対して径方向外方側に位置する外周側接続部２１３を通る。そして、磁束ＭＦ１は、ステータティース２１０Ｅに達し、その後、ステータティース２１０Ｅ，エアギャップＧＰおよびロータ１２０内を通り、永久磁石１２２Ａに戻る。

ここで、磁束ＭＦ１が通る磁気回路の経路長は、磁束ＭＦ２が通る磁気回路の経路長よりも長くなっている。その一方で、磁束ＭＦ１は、外周側接続部２１３よりも磁気抵抗の高いスリット１３１Ｂ，１３１Ｃを通らない。

このため、磁束ＭＦ１が通る磁気回路の抵抗と、磁束ＭＦ２が通る磁気回路の抵抗とは、略等しくなっている。

ヨーク部２１１のうち、最も径方向内方側を通る磁束と、径方向外方側を通る磁束とでは、各磁束の経路長は大きく異なることになる。その一方で、ヨーク部２１１の径方向外方側を通る磁束は、外周側接続部２１３を通過する一方で、径方向内方側を通る磁束は、スリット１３１を通過する。このため、径方向内方側を通過する磁束の磁気回路の抵抗と、径方向外方側を通過する磁束の磁気回路の抵抗とに大きな差が生じることを抑制することができる。

これにより、ステータティース２１０Ｂ内に入り込んだ磁束は、ヨーク部２１１内において、ステータ１３０の径方向に略均等に分布する。これにより、磁束密度が高くなる部分が生じることを抑制することができ、磁気飽和の発生を抑制することができる。

磁束回路Ｋ１内には、スリット１３１Ｂおよびスリット１３１Ｃが位置している。ここで、スリット１３１Ｂの周方向との幅と、スリット１３１Ｃの周方向の幅との合計幅は、エアギャップＧＰの幅Ｔ１よりも小さくなっている。

このように、スリット１３１Ｂ，１３１Ｃの幅が狭くなっているので、スリット１３１Ｂ，１３１Ｃが形成されることによって、磁束回路Ｋ１の抵抗が高くなることが抑制され、磁束回路Ｋ１内における磁束の流通を確保することができる。

永久磁石１２２Ａから放射される磁束のうち、一部の磁束ＭＦ３，ＭＦ４は、磁束回路Ｋ２を通る。

ここで、磁束回路Ｋ２は、ロータ１２０の表面から、エアギャップＧＰを通過して、ステータティース２１０Ｃの端面に達し、ステータティース２１０Ｃを径方向に向けて進む。さらに、磁束回路Ｋ２は、ヨーク部２１１に達し、ヨーク部２１１内を回転方向Ｐ後方側に向けて進み、ステータティース２１０Ｅに達する。その後、磁束回路Ｋ２は、ステータティース２１０Ｅ内を径方向内方に向けて進み、エアギャップＧＰを通過して、ロータ１２０に達し、永久磁石１２２Ａに戻る。

このような磁束回路Ｋ２内を磁束ＭＦ３，ＭＦ４が流れる際、磁束ＭＦ４は、ステータコア２００のうち、磁束ＭＦ３に対して径方向内方側に位置する部分を通過する。

その一方で、磁束ＭＦ３および磁束ＭＦ４のいずれも、磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２に対して径方向内方側を通る。これにより、磁束ＭＦ３，ＭＦ４は、スリット１３１の径方向中央部およびその近傍に対して、径方向内方側に位置する部分を通過する。このため、磁束ＭＦ３が通る磁気回路の経路長と、磁束ＭＦ４が通る磁気回路の経路長とに大きな差がない。

そして、磁束ＭＦ３および磁束ＭＦ４のいずれも、スリット１３１Ｃを通るため、磁束ＭＦ３が通る磁束回路の抵抗と、磁束ＭＦ４が通る磁気回路の抵抗とに大きな差が生じることが抑制されている。

これにより、ステータティース２１０Ｃから入り込んだ磁束も、ヨーク部２１１内で径方向に略均等に分布する。

このように、永久磁石１２２Ａからの磁束ＭＦ１〜磁束ＭＦ４がヨーク部２１１内において、径方向に略均等に分布する。これにより、ステータコア２００内において、磁束密度が高くなる領域が生じることを抑制することができ、磁気飽和の発生を抑制することができる。

ここで、上記図２および図３に示された例においては、スリット１３１の幅は、径方向内方側の端部から径方向外方側の端部に亘って、略一定とされているが、これに限られない。

図４は、本実施の形態１に係る回転電機１００の変形例を示す断面図である。この図４に示す例においては、スリット１３１は、径方向内方側から径方向外方側に向けて、幅Ｔ２が小さくなるように形成されている。

ここで、スリット１３１を通過する磁気回路は、径方向内方側から径方向外方側に向かうにしたがって、漸次経路長が長くなる。

そこで、スリット１３１の幅を径方向外方側から径方向内方側に向けて広げることで、スリット１３１の径方向外方側の端部から径方向内方側の端部に亘って、スリット１３１を通過する磁気回路の磁気抵抗の均一化を図ることができる。

（実施の形態２）
図５および図６を用いて、本発明の実施の形態２に係る回転電機１００について、説明する。なお、図５および図６に示された構成のうち、上記図１から図４に示された構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。図５は、本実施の形態２に係る回転電機１００の断面図であり、図６は、図５に示された回転電機１００の一部を拡大視した断面図である。

図５および図６に示すように、ステータコア２００は、環状に配列する複数の分割ステータコア２５０と、この分割ステータコア２５０の外周側に装着された筒状の固定部材１４６とを備えている。

固定部材１４６は、環状に配列した分割ステータコア２５０の外周側に圧入または焼嵌めされている。この固定部材１４６は、各分割ステータコア２５０の外周面を径方向内方側に向けて押圧することで、分割ステータコア２５０を環状配列させた状態で固定する。

分割ステータコア２５０は、ステータ１３０の周方向に向けて延びる分割ヨーク部２５１と、この分割ヨーク部２５１の内周面に形成され、径方向内方に向けて突出するステータティース２１０とを備えている。

なお、各分割ステータコア２５０には、ステータ１３０の周方向に間隔を隔てて２つ（複数）のステータティース２１０が形成されており、ステータティース２１０間には、スロット部２２０が形成されている。なお、周方向に隣り合う分割ステータコア２５０のステータティース２１０間においても、スロット部２２０が形成されている。

ここで、各分割ステータコア２５０の周面のうち、ステータ１３０の周方向に配列する側面には、凹部１４９が形成されている。この凹部１４９は、分割ヨーク部２５１の側面のうち、径方向内方側の端辺から径方向外方側に向けて延びている。

凹部１４９は、分割ステータコア２５０の径方向外方側に位置する外周面に達しておらず、外周面に対して径方向内方側に位置している。これにより、分割ステータコア２５０の側面のうち、凹部１４９に対して径方向外方側に位置する部分には、ステータ１３０の周方向に向けて突出する外周側突出部１４７が形成されている。

分割ステータコア２５０の外周側突出部１４７は、周方向に隣り合う他の分割ステータコア２５０の外周側突出部１４７と当接している。

そして、周方向に隣り合う分割ステータコア２５０の外周側突出部１４７の端面同士が当接することで、外周側接続部２１３が形成されている。

その一方で、分割ステータコア２５０の凹部１４９は、周方向に隣り合う他の分割ステータコア２５０の凹部１４９と協働して、スリット１３１を形成している。換言すれば、スリット１３１は、凹部１４９同士が互いに対向することで、形成されている。このように、本実施の形態２に係る回転電機１００においては、各分割ステータコア２５０の側面に凹部１４９を形成し、凹部１４９を周方向に配列させることで、スリット１３１を形成している。このスリット１３１も、上記実施の形態１に係る回転電機１００と同様に、スロット部２２０の径方向外方側の端部に連設されている。

このように、本実施の形態２に係る回転電機１００においても、上記実施の形態１に係る回転電機１００と同様に、永久磁石１２２から放射され、ステータコア２００内に入り込んだ磁束を径方向に略均等に分布させることができ、磁気飽和の発生を抑制することができる。

図７は、比較例の回転電機の一部を示す断面図である。なお、この図７に示す比較例に係る回転電機の構成においても、上記図１から図６に示された構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

そして、図７に示す回転電機のステータコア２００も、複数の分割ステータコア２５０を環状に配列させることで形成されている。そして、各分割ステータコア２５０の側面には、凹部１４９が形成されている。この凹部１４９は、分割ステータコア２５０の外周面から径方向内方に向けて延びており、凹部１４９に対して径方向内方側に隣り合う部分には、ステータ１３０の周方向に向けて突出する内周側突出部１４８が形成されている。

そして、隣り合う２つの分割ステータコア２５０の凹部１４９が周方向に配列することで、スリット１３１が形成され、隣り合う２つの分割ステータコア２５０に形成された内周側突出部１４８同士が当接することで、内周側接続部２１４が形成されている。

このように、比較例に係る回転電機においては、ステータコア２００の内周側に内周側接続部２１４が形成されており、この内周側接続部２１４に対して径方向外方側に、スリット１３１が形成されている。

ステータコアの内周側を通り、内周側接続部２１４を通過する磁気回路は、ステータコアの外周側を通り、スリット１３１を通過する磁気回路よりも経路長が短い。そして、内周側接続部２１４は、スリット１３１よりも磁気抵抗が小さい。このため、内周側接続部２１４を通過する磁気回路は、スリット１３１を通過する磁気回路よりも、遥かに抵抗が小さくなっている。

これにより、比較例に係る回転電機においては、ステータティース２１０Ｂからステータコア２００内に入り込んだ磁束ＭＦ１，ＭＦ２と、ステータティース２１０Ｃからステータコア２００内に入り込む磁束ＭＦ３，ＭＦ４は、いずれも、内周側接続部２１４を通る。このため、内周側接続部２１４における磁束密度が高くなる。

その一方で、上記図６に示す本実施の形態においては、ステータコア２００内に入り込んだ磁束ＭＦ１〜磁束ＭＦ４は、ステータコア２００の径方向に略均等に分布し、特定の部分で磁束密度が高くなることが抑制されている。

図８は、本実施の形態２に係る回転電機１００の鉄損と、比較例に係る回転電機の鉄損とを示すグラフである。この図８に示すように、本実施の形態２に係る回転電機の鉄損の方が、比較例の回転電機の鉄損よりも低いことが分かる。

比較例に係る回転電機においては、各分割ステータコア２５０の径方向外方側の外周面は、固定部材１４６によって固定されており、各分割ステータコア２５０のうち、径方向内方側の側面は、内周側突出部１４８によって互いに固定されている。

その一方で、本実施の形態２に係る回転電機１００においては、各ステータコア２００は、径方向外方側の外周面は、固定部材１４６によって固定されている一方で、ステータコア２００の径方向内方側の側面は、互いに離間している。

このため、本実施の形態２に係る回転電機１００のステータコア２００の剛性は、比較例に係る回転電機のステータコア２００の剛性よりも小さくなっている。

ここで、上記比較例に係る回転電機と本実施の形態２に係る回転電機とについて、ステータコア内周面をハンマリングした際のステータコア外周面への振動の伝達を調査した結果、剛性の低い本実施の形態２の回転電機の方が共振し難いことが判明した。

図９は、上記の比較例に係る回転電機において、ステータコアの内周面をハンマリングした際のステータコア外周面への振動の伝達を調査した結果を示す。この図９において、横軸が振動周波数を示し、縦軸はステータの径方向に生じる振動加速度である。

図１０は、本実施の形態２に係る回転電機において、ステータコアの内周面をハンマリングした際のステータコア外周面への振動の伝達を調査した結果を示す。この図１０において、横軸は振動周波数を示し、縦軸はステータの径方向に生じる振動加速度である。

これら図９および図１０に示されるように、本実施の形態２に係る回転電機１００のステータに生じる共振点は、比較例に係る回転電機のステータに生じる共振点の数よりも少ないことが分かる。さらに、本実施の形態２に係る回転電機１００のステータに生じるピークは、比較例に係る回転電機のステータに生じるピークよりも小さいことが分かる。

すなわち、本実施の形態２に係る回転電機では、比較例に係る回転電機よりも共振による騒音の低減を図ることができることが分かる。

すなわち、本実施の形態２に係る回転電機に生じる振動は、比較例に係る回転電機に生じる振動よりも低減されており、騒音の低減を図ることができることが分かる。

（実施の形態３）
図１１から図１３を用いて、本発明の実施の形態３に係る回転電機１００について説明する。なお、図１１から図１３に示された構成のうち、上記図１から図１０に示された構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する場合がある。

図１１は、本実施の形態３に係る回転電機１００の断面図であり、図１２は、上記図１１に示された回転電機の一部を拡大視した断面図である。

この図１１および図１２に示されるように、ステータコア２００は、環状に配列された複数の分割ステータコア２５０を備えている。

各分割ステータコア２５０は、ステータコア２００の周方向に向けて延びる分割ヨーク部２５１と、この分割ヨーク部２５１の内周面から径方向内方に向けて突出するステータティース２１０を備えている。

そして、分割ヨーク部２５１の表面のうち、ステータコア２００の周方向に配列する側面には、ステータコア２００の周方向に向けて突出する外周側突出部１４７と、内周側突出部１４８とが形成されている。

外周側突出部１４７は、分割ヨーク部２５１の側面のうち、ステータコア２００の径方向外方側に位置する辺部に形成されている。内周側突出部１４８は、分割ヨーク部２５１の側面のうち、ステータコア２００の径方向内方側に位置する辺部に形成されている。

その一方で、分割ステータコア２５０の側面のうち、径方向中央部には、凹部１４９が形成されている。この凹部１４９は、外周側突出部１４７と内周側突出部１４８との間に位置している。

換言すれば、外周側突出部１４７は、凹部１４９に対して径方向外方側に位置しており、内周側突出部１４８は、凹部１４９に対して径方向内方側に位置している。

そして、ステータコア２００の周方向に隣接する分割ステータコア２５０に形成された外周側突出部１４７同士が当接して、外周側接続部２１３が形成されている。さらに、内周側突出部１４８同士が当接して、内周側接続部２１４が形成されている。

さらに、隣接する分割ステータコア２５０の凹部１４９がステータコア２００の周方向に配列することで、スリット１３１が形成されている。

このように、本実施の形態３に係る回転電機１００のステータコア２００には、周方向に間隔をあけて複数のスリット１３１が形成されている。

ここで、ステータコア２００の径方向における内周側突出部１４８（内周側接続部２１４）の幅Ｔ３は、外周側突出部１４７（外周側接続部２１３）の幅Ｔ４よりも狭くなるように形成されている。内周側突出部１４８および外周側突出部１４７は、いずれも、ステータコア２００の中心軸方向に延びている。そして、内周側突出部１４８および外周側突出部１４７は、いずれも、ステータコア２００の軸方向両端面に達するように延びている。

このため、外周側接続部２１３におけるステータコア２００の径方向に沿った断面の断面積Ｓ４よりも、内周側接続部２１４における径方向に沿った断面の断面積の方が小さい。これに伴い、内周側接続部２１４を磁束が通るときの抵抗よりも、外周側接続部２１３を磁束が通るときの抵抗の方が小さくなっている。

ここで、ステータティース２１０Ｂからステータコア２００内に入り込む磁束ＭＦ１は、たとえば、外周側接続部２１３を通り、ステータティース２１０Ｅからロータ１２０に戻る。そして、磁束ＭＦ２は、磁束ＭＦ１よりもステータコア２００の径方向内方側を通る。この磁束ＭＦ２は、スリット１３１を通り、ステータティース２１０Ｅに達し、ステータティース２１０Ｅの端面からロータ１２０に戻る。

ここで、磁束ＭＦ１が通る磁気回路の経路長は、磁束ＭＦ２が通る磁気回路よりも長くなっている。その一方で、磁束ＭＦ２が通る磁気回路内には、スリット１３１を通る一方で、磁束ＭＦ１が通る磁気回路内には、スリット１３１よりも抵抗の小さい外周側接続部２１３が位置している。

このため、磁束ＭＦ１が通る磁気回路と、磁束ＭＦ２が通る磁気回路とで、結果的に、抵抗が略等しくなっている。

ここで、内周側接続部２１４は、外周側接続部２１３よりも幅が狭くなるように形成されている。その一方で、内周側接続部２１４を通る磁気回路の経路長は、外周側接続部２１３を通る磁気経路の経路長よりも短くなっている。

このため、内周側接続部２１４を通る磁気経路と、外周側接続部２１３を通る磁気経路との抵抗は、略等しくなっている。

このように、内周側接続部２１４を通る磁気回路の抵抗と、外周側接続部２１３を通る磁気回路の１３１の抵抗と、スリット１３１を通る磁気回路の抵抗とは、いずれも、一致または近似している。

このため、ステータティース２１０から入り込んだ磁束は、ステータコア２００内において、径方向に略均等に分布する。これにより、ステータコア２００内において、磁束が集中して、磁気飽和が生じることを抑制することができる。

ここで、たとえば、磁束経路ＭＦ２は、ステータティース２１０Ｂからステータコア２００内に入りこみ、ステータティース２１０Ｅからロータ１２０内に入り込むまでの間に、複数のスリット１３１を通過する。

そして、磁束経路ＭＦ２が通過するスリット１３１の幅の合計は、エアギャップＧＰの幅よりも小さくなっている。このため、スリット１３１による抵抗は、小さく抑えられており、良好に磁束が流れることができる。

なお、本実施の形態３においては、分割ステータコア２５０によって構成されたステータコア２００について説明したが、これに限られず、図１３に示すように、周方向に一体に形成されたステータコアであってもよい。

なお、この図１３に示すステータコア２００においても、外周側接続部２１３の断面積Ｓ４は、内周側接続部２１４の断面積Ｓ３よりも大きくなるように形成されている。このため、この図１３に示す例においても、ステータコア２００のヨーク部２１１内を周方向に延びる磁束は、ステータコア２００の径方向に径方向に分布し、磁束が飽和することを抑制することができる。

図１４は、本実施の形態３に係る回転電機１００の第２変形例を示す断面図である。この図１４に示すように、スリット１３１の幅は、ステータコア２００の径方向外方側から径方向内方側に向けて大きくなるように形成されている。

ここで、たとえば、スリット１３１の径方向内方側を通る磁気回路は、経路長は短い一方で、スリット１３１のうち、幅の広い部分を通る。

その一方で、スリット１３１の径方向外方側を通る磁気回路は、経路長が長い一方で、スリット１３１の幅が狭い部分を通る。このため、スリット１３１の径方向内方側の端部から径方向外方側の端部に亘って、スリット１３１を通る磁気回路の抵抗を略均一化することができる。

これにより、さらに、ステータコア２００内における磁束密度の均一化を図ることができ、磁束の飽和の発生を抑制することができる。

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。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、ステータコアおよび回転電機好適である。

本発明の実施の形態１に係る回転電機の側断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 永久磁石およびその周囲に位置する部分を詳細に示す断面図である。 本実施の形態１に係る回転電機の変形例を示す断面図である。 本実施の形態２に係る回転電機の断面図である。 図５に示された回転電機の一部を拡大視した断面図である。 比較例の回転電機の一部を示す断面図である。 本実施の形態２に係る回転電機の鉄損と、比較例に係る回転電機の鉄損とを示すグラフである。 上記比較例に係る回転電機のステータに生じる振動を示すグラフである。 実施の形態２に係る回転電機ステータに生じる振動を示すグラフである。 本実施の形態３に係る回転電機の断面図である。 図１１に示された回転電機の一部を拡大視した断面図である。 本実施の形態３に係る回転電機の変形例を示す断面図である。 本実施の形態３に係る回転電機の第２変形例を示す断面図である。

符号の説明

１００ 回転電機、１１０ 回転シャフト、１２０ ロータ、１２１ ロータコア、１２２ 永久磁石、１２４ 樹脂、１２６ 永久磁石挿入孔、１３０ ステータ、１３１ スリット、１３２ コイル、１４６ 固定部材、１４７ 外周側突出部、１４８ 内周側突出部、１４９ 凹部、２００ ステータコア、ＭＦ１，ＭＦ２ 磁束。

Claims (9)

1. 環状に形成されたステータコアであって、
   前記ステータコアは、該ステータコアの周方向に間隔を隔てて径方向内方に向けて突出される複数のステータティースと、
   前記複数のステータティース間に形成される複数のスロット部とを備え、
   前記複数のスロット部のうち、一部のスロット部から径方向外方に延びるスリット部を前記ステータコアの周方向に間隔を隔てて形成することにより、前記スリット部を有する前記スロット部と、前記スリット部を有していない前記スロット部とが、前記ステータコアの周方向に交互に設けられ、
   前記ステータコアは、前記スリット部に対して、前記ステータコアの径方向の内方側に位置する部分に形成された第１接続部と、
   前記スリット部に対して、前記径方向の外方側に位置する部分に形成された第２接続部とをさらに備え、
   前記ステータコアの径方向に沿った前記第１接続部の断面の断面積は、前記径方向に沿った前記第２接続部の断面の断面積よりも小さい、ステータコア。
2. 前記スリット部の前記周方向の幅は、前記ステータコアの径方向内方側から径方向外方側に向けて、小さくなる、請求項１に記載のステータコア。
3. 前記ステータコアは、環状に配列する複数の分割ステータコアを含み、
   前記分割ステータコアは、前記周方向に延びる分割ヨーク部を含み、
   前記分割ヨーク部の周面のうち、前記周方向に配列する側面には、凹部が形成され、
   前記分割ヨーク部の前記側面のうち、前記凹部に対して前記ステータコアの径方向の内方側に隣り合う部分には、前記ステータコアの周方向に突出する内周側突出部が形成され、
   前記分割ヨーク部の前記側面のうち、前記凹部に対して前記ステータコアの径方向の外方側に隣り合う部分には、前記ステータコアの周方向に突出する外周側突出部が形成され、
   前記スリット部は、前記周方向に隣り合う前記分割ステータコアに形成された前記凹部が互いに前記周方向に配列することで形成され、
   前記第１接続部は、前記周方向に隣り合う前記分割ステータコアに形成された前記内周側突出部が互いに当接することで形成され、
   前記第２接続部は、前記周方向に隣り合う前記分割ステータコアに形成された前記外周側突出部が互いに当接することで形成された、請求項１または請求項２に記載のステータコア。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のステータコアを備えた回転電機。
5. ステータコアおよび前記ステータコアに装着されたコイルを含む環状のステータと、
   前記ステータコアの周方向に延びるヨーク部と、
   前記ステータ内に挿入され、回転可能に支持されたロータコアおよび前記ロータコアに設けられた磁石を含むロータと、
   前記ステータの周方向に間隔を隔てて、前記ヨーク部の径方向内方に向けて突出する複数のステータティースと、
   前記複数のステータティース間に形成されて前記コイルを収容可能な複数のスロット部とを備え、
   前記複数のスロット部のうち、一部のスロット部から径方向外方に延びるスリット部を前記ステータコアの周方向に間隔を隔てて形成することにより、前記スリット部を有する前記スロット部と、前記スリット部を有していない前記スロット部とが、前記ステータコアの周方向に交互に設けられ、
   前記磁石から放射される磁束は、前記ロータから前記ステータに達し、前記ステータ内を通り、前記ステータから前記ロータに達する磁気回路を通り、
   前記磁気回路内に位置する前記スリット部の前記周方向の合計幅は、前記ロータと前記ステータティースとの間の隙間よりも小さい、回転電機。
6. 前記スリット部は、前記スロット部に達する、請求項５に記載の回転電機。
7. ステータコアおよび前記ステータコアに装着されたコイルを含む環状のステータと、
   前記ステータコアの周方向に延びるヨーク部と、
   前記ステータ内に挿入され、回転可能に支持されたロータコアおよび前記ロータコアに設けられた磁石を含むロータと、
   前記ステータの周方向に間隔を隔てて、前記ヨーク部の径方向内方に向けて突出する複数のステータティースと、
   前記複数のステータティース間に形成されて前記コイルを収容可能な複数のスロット部とを備え、
   前記複数のスロット部のうち、一部のスロット部に対して径方向の外方側にスリット部を位置させて、前記スリット部を有する前記スロット部と、前記スリット部を有していない前記スロット部とが、前記ステータコアの周方向に交互に設けられ、
   前記磁石から放射される磁束は、前記ロータから前記ステータに達し、前記ステータ内を通り、前記ステータから前記ロータに達する磁気回路を通り、
   前記磁気回路内に位置する前記スリット部の前記周方向の合計幅は、前記ロータと前記ステータティースとの間の隙間よりも小さい、回転電機。
8. 前記スリット部のうち、前記径方向の外方側端部と、前記ステータコアの外周面との間の距離は、前記径方向の内方側端部に位置する部分と、前記スロット部の前記径方向の外方側端部に位置する部分との距離よりも長い、請求項７に記載の回転電機。
9. 前記スリット部の前記周方向の幅は、前記ステータコアの径方向の内方側から径方向の外方側に向けて、小さくなる、請求項５から請求項８のいずれかに記載の回転電機。

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