JP6008781B2 - 回転電機の積層鉄心 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の積層鉄心に関する。

下記特許文献１には、導電性の巻線が巻回されるティース部を有する分割コアを環状に配列させると共に、隣接する分割コア同士を係合させることによって構成された回転電機の積層鉄心（ステータコア）が開示されている。また、この分割コア同士は、各々の係合凹部と係合凸部とが係合されることによってステータコアの周方向に沿って連結されている。

特許第４２８６８２９号公報

ところで、前述の係合凹部と係合凸部とを圧入寸法で係合させると共に、隣り合う分割コア同士を圧着させると、磁気損失が小さくなると共に、組み立てられた状態でのステータコアの剛性が高くなる。換言すると、前述の係合凹部と係合凸部とを圧入寸法で係合させると共に、隣り合う分割コア同士を圧着させた方がモータ特性及びモータ振動等の観点では好ましい。

しかしながら、前述の係合凹部と係合凸部とを圧入寸法で係合させると共に、隣り合う分割コア同士を圧着させる設定とした場合、圧入部及び圧着部の状態（応力分布）によっては、分割コアが傾くことが考えられる。

また、前述の係合凹部と係合凸部とを圧入寸法で係合させると共に、隣り合う分割コア同士を圧着させる設定とした場合、所望の位置決め精度及び加工力が必要となりステータコアの組み立て時の作業性が低下すると共に、圧入部においてバリが発生することが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、分割コアの傾きを抑制することができる回転電機の積層鉄心を得ることを第１の目的とし、組み立て時の作業性の低下を抑制することができる回転電機の積層鉄心を得ること、並びに、圧入部におけるバリの発生を抑制することができる回転電機の積層鉄心を得ることを第２の目的とする。

請求項１記載の本発明に係る回転電機の積層鉄心は、回転電機の径方向に延在されかつ該回転電機の径方向内側の端部に連結部が形成された分割コア構成片が、前記回転電機の軸方向に積層されることによって構成された複数の分割コアと、前記連結部に設けられ、前記回転電機の周方向一方側に向けて突出する嵌合凸部と、前記連結部に設けられ、前記回転電機の周方向他方側に向けて開放すると共に、隣り合う連結部に設けられた前記嵌合凸部と嵌合することによって前記複数の分割コアを環状に配列させる嵌合凹部と、前記連結部における前記嵌合凹部又は前記嵌合凸部の回転電機の径方向外側及び径方向内側にそれぞれ設けられ、かつ前記隣り合う連結部側に向けて突出し、突出方向の先端が前記隣り合う連結部に当接する当接部と、を備えている。

請求項１記載の本発明では、前述の嵌合凸部、嵌合凹部及び当接部を有する分割コア構成片が積層されることによって分割コアが構成されている。また、複数の分割コアは、分割コア構成片の連結部に設けられた嵌合凸部と嵌合凹部とが嵌合されることによって環状に配列される。ここで、本発明では、連結部に設けられた嵌合凸部と隣り合う他の連結部に設けられた嵌合凹部とが嵌合した状態において、一の連結部と隣り合う他の一の連結部とが当接部を介して接している。そのため、一の連結部（一の分割コア）が傾くことにより、隣り合う他の一の連結部との接触圧力が変化すると、当該接触圧力の変化は当接部に集中し、該部分（当接部）が潰れる。また、当接部が潰れることにより、一の分割コアが傾くことによる隣接する分割コアへの影響が少なくなる。これにより、本発明では、分割コアの傾きを抑制することができる。

請求項２記載の本発明に係る回転電機の積層鉄心は、請求項１記載の回転電機の積層鉄心において、前記当接部の先端が前記隣り合う連結部に当接した状態において、前記連結部と前記隣り合う連結部との間に所定の空隙が形成されている。

請求項２記載の本発明では、上記の空隙が一の連結部と隣り合う他の一の連結部との間に形成されている。換言すると、一の分割コア構成片の嵌合凸部と隣り合う他の一の分割コア構成片の嵌合凹部とを嵌合させる際に、一の分割コア構成片の連結部と他の一の分割コア構成片の連結部とが、空隙が形成された部位において摺接しない。これにより、本実施形態では、分割コアを環状に配列させる（嵌合凸部と嵌合凹部とを嵌合させる）際の加工力を小さくすることができ、ひいては、積層鉄心の組み立て時の作業性の低下を抑制することができる。

請求項３記載の本発明に係る回転電機の積層鉄心は、請求項１又は請求項２記載の回転電機の積層鉄心において、前記複数の分割コアが環状に配列された状態において、所定の層の前記嵌合凸部と前記嵌合凹部とが圧入嵌合されており、他の層の前記嵌合凸部と前記嵌合凹部とが遊嵌されている。

請求項３記載の本発明では、所定の層の嵌合凸部と嵌合凹部とが圧入嵌合され、他の層の嵌合凸部と嵌合凹部とが遊嵌されている。これにより、圧入嵌合とする部位を少なくすることができ、圧入部におけるバリの発生を抑制することができる。

ステータを示す斜視図である。 図１に示されたステータのステータコアを示す側面図である。 図１に示されたステータのステータコアを示す平面図である。 分割コアを構成する分割コア構成片が打ち抜き形成される板状素材を示す平面図である。 分割コア構成片を拡大して示す拡大斜視図である。 図２Ｂに示された２点鎖線で囲まれた部位を拡大して示す拡大平面図である。 図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線に沿って切断した断面を示す拡大断面図である。 インシュレータに支持された分割コアに巻線が巻回される工程を示す平面図である。 車両用モータユニットを示す側断面図である。 第１変形例に係るステータコアの断面を示す図４Ｂに対応する拡大断面図である。 図７Ａの７Ｂ−７Ｂ線に沿って切断した断面を示す拡大断面図である。 図７Ａの７Ｃ−７Ｃ線に沿って切断した断面を示す拡大断面図である。 図７Ａの７Ｄ−７Ｄ線に沿って切断した断面を示す拡大断面図である。 嵌合凸部と嵌合凹部とが嵌合される過程の図７Ａに対応する断面を示す拡大断面図である。 嵌合凸部と嵌合凹部とが嵌合された後の図７Ａに対応する断面を示す拡大断面図である。 第２変形例に係るステータコアの断面を示す図４Ｂに対応する拡大断面図である。 図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線に沿って切断した断面を示す拡大断面図である。 図９Ａの９Ｃ−９Ｃ線に沿って切断した断面を示す拡大断面図である。 嵌合凸部と嵌合凹部とが嵌合される過程の図９Ａに対応する断面を示す拡大断面図である。 嵌合凸部と嵌合凹部とが嵌合された後の図９Ａに対応する断面を示す拡大断面図である。

次に、図１〜図６を用いて本発明の実施形態に係る回転電機の積層鉄心について説明する。

図６に示されるように、本実施形態の回転電機の積層鉄心としてのステータコア１０は、一例として車載用エアコンディショナ装置の一部を構成する車両用モータユニット１２に用いられている。以下、先ず車両用モータユニット１２の概略の構成について説明し、次いで本発明の要部であるステータコア１０及び該ステータコア１０を含んで構成されたステータ１４ついて説明する。

（車両用モータユニット１２の概略の構成）
車両用モータユニット１２は、出力軸をその軸線回りに回転させるモータ１６と、モータ１６の回転を制御するモータ駆動制御装置１８と、を備えている。すなわち、車両用モータユニット１２は、モータ１６及びこのモータ１６の回転を制御するモータ駆動制御装置１８と一体に構成されている。

モータ１６は、出力軸２０、ロータ２２及び後に詳述するステータ１４を主要な要素として構成されている。

出力軸２０は、円柱状の鋼材に浸炭処理等の表面処理が施されることにより構成されており、ケース２４等に固定された軸受部材２６によって回転自在に軸支されている。

また、ロータ２２は、一端が開放された有底円筒状に形成されており、円盤状の底壁２２Ａと、底壁２２Ａの外周端からロータ２２の一端側へ屈曲して延びる周壁２２Ｂと、を備えている。さらに、底壁２２Ａの中心部には、出力軸２０が圧入されている。これにより、ロータ２２と出力軸２０とが一体回転可能となっている。また、周壁２２Ｂの径方向内側の面には、ロータマグネット２８が取付けられていると共に、周壁２２Ｂの径方向内側にはステータ１４が配置されている。これにより、ステータ１４が界磁する磁界を受けて、ロータ２２が出力軸２０と共に回転することが可能となっている。

モータ駆動制御装置１８は、マイコン、コンデンサ及びＦＥＴ等の回路素子３０が回路基板３２に取付けられ、さらに回路素子３０の熱を放熱するためのヒートシンク３４が回路基板３２に取付けられることによって構成されている。このモータ駆動制御装置１８は、ケース２４の内部に収容されている。なお、モータ駆動制御装置１８がケース２４の内部に収容された状態において、ヒートシンク３４の放熱部３４Ａはケース２４の外側に露出している。

（ステータコア１０及びステータ１４）
図１、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、ステータコア１０は、回転電機の周方向（矢印Ｃ１及び矢印Ｃ２方向）に沿って複数（本実施形態では１２個）の分割コア３６が配列されることによって構成された分割構造とされている。また、分割コア３６は、回転電機の径方向（矢印Ｒ方向）に延在された分割コア構成片３８が、回転電機の軸方向（矢印Ｌ方向）に積層されることによって構成されている。

図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、分割コア構成片３８は、板状素材４０に打ち抜き加工（プレス加工）が施されることによって成形されており、また分割コア構成片３８は、回転電機の径方向（矢印Ｒ方向）に延在された矩形状のティース部４２を備えている。さらに、分割コア構成片３８は、ティース部４２の先端側（回転電機の径方向外側）に連結されていると共に、回転電機の周方向（矢印Ｃ１及び矢印Ｃ２方向）に延在されたティース先端部４４を備えている。また、分割コア構成片３８は、ティース部４２の基端側（回転電機の径方向内側）に連結された扇状の連結部４６を備えている。

また、連結部４６における回転電機の周方向一方側（矢印Ｃ１方向）の端部には、該方向に向けて突出する嵌合凸部４８が該連結部４６と一体に設けられている。また、この嵌合凸部４８は回転電機の周方向一方側（矢印Ｃ１方向）に向けて末広がりとなるように形成されている。その結果、嵌合凸部４８には、一対のテーパ面４８Ａが形成されている。

また、連結部４６における回転電機の周方向他方側（矢印Ｃ２方向）の端部には、該方向に向けて開放する嵌合凹部５０が連結部４６と一体に設けられている。さらに、この嵌合凹部５０は回転電機の周方向他方側（矢印Ｃ２方向）に向けて窄まるように形成されている。その結果、嵌合凹部５０には、一対のテーパ面５０Ａが形成されている。

また、連結部４６における回転電機の周方向他方側（矢印Ｃ２方向）の端部には、該方向（矢印Ｃ２方向）へ向けて突出する当接部としての外側当接部５２及び内側当接部５４が連結部４６と一体に設けられている。外側当接部５２は、連結部４６の回転電機の径方向外側の端部に配置されており、また、内側当接部５４は、連結部４６の回転電機の径方向内側の端部に配置されている。換言すると、外側当接部５２は、嵌合凹部５０に対して回転電機の径方向外側に配置されており、また内側当接部５４は、嵌合凹部５０に対して回転電機の径方向内側に配置されている。

図１、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、以上説明した分割コア構成片３８が回転電機の軸方向（矢印Ｌ方向）に積層されることによって分割コア３６が構成されている。また、本実施形態では、板状素材４０（図３Ａ参照）から分割コア構成片３８が打ち抜き成形されながら分割コア構成片３８が回転電機の軸方向に積層される。さらに、積層された分割コア構成片３８は、かしめ部５６を介して積層方向に一体化されている。

また、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、分割コア３６を構成する各々の分割コア構成片３８の嵌合凸部４８が、隣り合う分割コア３６を構成する各々の分割コア構成片３８の嵌合凹部５０に圧入嵌合されることによって、１２個の分割コア３６（図１等参照）が環状に配列する。その結果、ステータコア１０（図１等参照）が構成される。

また、嵌合凸部４８が嵌合凹部５０に圧入嵌合された状態では、一の分割コア構成片３８の外側当接部５２及び内側当接部５４の先端が隣り合う他の一の分割コア構成片３８の連結部４６に当接している。その結果、一の分割コア構成片３８の連結部４６と隣り合う他の一の分割コア構成片３８の連結部４６との間には、微小な空隙５８が形成されている。

また、以上説明したステータコア１０には導電性の巻線６０が巻回される。これにより、ステータ１４が構成される。ステータ１４が製造される工程の一例について説明すると、図５に示されるように、４個の分割コア３６が環状に形成されたインシュレータ７０の周方向に沿って等間隔に配置された状態で該インシュレータ７０に支持される。次いで、巻線６０がフライヤ６２を介して４個の分割コア３６に順次巻回されるとによってステータ構成部６４が構成される。以上の工程を経て製造された３個のステータ構成部６４を組み付ける（嵌合凸部４８を嵌合凹部５０に圧入嵌合させる（図４Ａ及び図４Ｂ等参照））ことによってステータ１４（図１等参照）が製造される。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１〜図４Ａに示されるように、本実施形態では、前述の嵌合凸部４８、嵌合凹部５０、外側当接部５２及び内側当接部５４を有する分割コア構成片３８が積層されることによって分割コア３６が構成されている。また、前述したように、複数の分割コア３６は、分割コア構成片３８の連結部４６に設けられた嵌合凸部４８と嵌合凹部５０とが圧入嵌合されることによって環状に配列される。ここで、本実施形態では、連結部４６に設けられた嵌合凸部４８と隣り合う他の連結部４６に設けられた嵌合凹部５０とが嵌合した状態において、一の連結部４６と隣り合う他の一の連結部４６とが外側当接部５２及び内側当接部５４を介して接している。そのため、一の連結部４６（一の分割コア３６）が傾くことにより、隣り合う他の一の連結部４６との接触圧力が変化すると、当該接触圧力の変化は外側当接部５２及び内側当接部５４に集中し、該部分（外側当接部５２及び内側当接部５４）が潰れる。また、外側当接部５２及び内側当接部５４が潰れることにより、一の分割コア３６が傾くことによる隣接する分割コア３６への影響が少なくなる。これにより、本実施形態では、分割コア３６の傾きを抑制することができる。

また、図４Ａに示されるように、本実施形態では、上記の空隙５８が一の連結部４６と隣り合う他の一の連結部４６との間に形成されている。換言すると、一の分割コア構成片３８の嵌合凸部４８と隣り合う他の一の分割コア構成片３８の嵌合凹部５０とを嵌合させる際に、一の分割コア構成片３８の連結部４６と他の一の分割コア構成片３８の連結部４６とが、空隙５８が形成された部位において摺接しない。これにより、本実施形態では、分割コア３６を環状に配列させる（嵌合凸部４８と嵌合凹部５０とを嵌合させる）際の加工力を小さくすることができ、これにより、ステータコア１０の組み立て時の作業性の低下を抑制することができる。

なお、本実施形態では、外側当接部５２及び内側当接部５４を連結部４６における回転電機の周方向他方側（矢印Ｃ２方向）の端部に設けた例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、外側当接部５２及び内側当接部５４を連結部４６における回転電機の周方向一方側（矢印Ｃ１方向）の端部に設けた構成とすることもできる。

（第１変形例及び第２変形例）
次に、図７Ａ〜図１０Ｂを用いて、上記実施形態の変形例に係る回転電機の積層鉄心について説明する。なお、上記実施形態と基本的に同一の部材及び同一の部分については、上記実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図７Ａ〜図７Ｄに示されるように、第１変形例に係る回転電機の積層鉄心としてのステータコア６６は、積層方向の中間部に配置された分割コア構成片３８の嵌合凸部４８と嵌合凹部５０とが圧入嵌合されていると共に、積層方向の一方側及び他方側に配置された分割コア構成片３８の嵌合凸部４８と嵌合凹部５０とが遊嵌されていることに特徴がある。具体的には、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、積層方向の中間部に配置された分割コア構成片３８の嵌合凸部４８のテーパ面４８Ａと積層方向の中間部に配置された分割コア構成片３８の嵌合凹部５０のテーパ面５０Ａとが所定の締め代を有して圧入嵌合されるように設定されており、また積層方向の一方側及び他方側に配置された分割コア構成片３８の嵌合凸部４８のテーパ面４８Ａと積層方向の一方側及び他方側に配置された分割コア構成片３８の嵌合凹部５０のテーパ面５０Ａとがクリアランスを有するように設定されている。そして、一の分割コア３６が回転電機の軸方向（矢印Ｌ方向）に移動することによって、一の分割コア３６を構成する各々の分割コア構成片３８の嵌合凸部４８が、隣り合う他の一の分割コア３６を構成する各々の分割コア構成片３８の嵌合凹部５０に嵌合（圧入嵌合又は遊嵌）され、１２個の分割コア３６が環状に配列する。その結果、ステータコア６６が構成される。

また、図９Ａ〜図９Ｃに示されるように、第２変形例に係る回転電機の積層鉄心としてのステータコア６８は、積層方向の中間部に配置された分割コア構成片３８の嵌合凸部４８と嵌合凹部５０とが遊嵌されていると共に、積層方向の一方側及び他方側に配置された分割コア構成片３８の嵌合凸部４８と嵌合凹部５０とが圧入嵌合されていることに特徴がある。具体的には、図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、積層方向の中間部に配置された分割コア構成片３８の嵌合凸部４８のテーパ面４８Ａと積層方向の中間部に配置された分割コア構成片３８の嵌合凹部５０のテーパ面５０Ａとがクリアランスを有するように設定されており、また積層方向の一方側及び他方側に配置された分割コア構成片３８の嵌合凸部４８のテーパ面４８Ａと積層方向の一方側及び他方側に配置された分割コア構成片３８の嵌合凹部５０のテーパ面５０Ａとが所定の締め代を有して圧入嵌合されるように設定されている。そして、一の分割コア３６が回転電機の軸方向（矢印Ｌ方向）に移動することによって、一の分割コア３６を構成する各々の分割コア構成片３８の嵌合凸部４８が、隣り合う他の一の分割コア３６を構成する各々の分割コア構成片３８の嵌合凹部５０に嵌合（圧入嵌合又は遊嵌）され、１２個の分割コア３６が環状に配列する。その結果、ステータコア６８が構成される。

以上説明した第１変形例及び第２変形例に係るステータコア６６，６８では、所定の層の嵌合凸部４８と嵌合凹部５０とが圧入嵌合され、他の層の嵌合凸部４８と嵌合凹部５０とが遊嵌されている。これにより、圧入嵌合とする部位を少なくすることができ、圧入部におけるバリの発生を抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０…ステータコア（回転電機の積層鉄心），３６…分割コア，３８…分割コア構成片，４６…連結部，４８…嵌合凸部，５０…嵌合凹部，５２…外側当接部（当接部），５４…内側当接部（当接部），５８…空隙，Ｃ１…回転電機の周方向一方側，Ｃ２…回転電機の周方向他方側

Claims (3)

1. 回転電機の径方向に延在されかつ該回転電機の径方向内側の端部に連結部が形成された分割コア構成片が、前記回転電機の軸方向に積層されることによって構成された複数の分割コアと、
   前記連結部に設けられ、前記回転電機の周方向一方側に向けて突出する嵌合凸部と、
   前記連結部に設けられ、前記回転電機の周方向他方側に向けて開放すると共に、隣り合う連結部に設けられた前記嵌合凸部と嵌合することによって前記複数の分割コアを環状に配列させる嵌合凹部と、
   前記連結部における前記嵌合凹部又は前記嵌合凸部の回転電機の径方向外側及び径方向内側にそれぞれ設けられ、かつ前記隣り合う連結部側に向けて突出し、突出方向の先端が前記隣り合う連結部に当接する当接部と、
   を備えた回転電機の積層鉄心。
2. 前記当接部の先端が前記隣り合う連結部に当接した状態において、前記連結部と前記隣り合う連結部との間に所定の空隙が形成されている請求項１記載の回転電機の積層鉄心。
3. 前記複数の分割コアが環状に配列された状態において、所定の層の前記嵌合凸部と前記嵌合凹部とが圧入嵌合されており、他の層の前記嵌合凸部と前記嵌合凹部とが遊嵌されている請求項１又は請求項２記載の回転電機の積層鉄心。

Images