JP6681927B2 - 回転電機のステータコア - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のステータコアに関し、特に、積層された複数の電磁鋼板から構成される回転電機のステータコアに関する。

従来から、複数の電磁鋼板が積層されることにより構成された回転電機のステータコアが知られている。このようなステータコアにおいて、積層された複数の電磁鋼板を固定するための手段として、例えば、特許文献１や特許文献２に記載された技術が知られている。

特許文献１には、電磁鋼板を順次積層してカシメ部をプレス機でカシメ固定することにより、積層された複数の電磁鋼板を固定する回転電機のステータコアが開示されている。

特許文献２には、複数の環状板を積層させた積層鋼板であって、環状板（例えば電磁鋼板）のバックヨーク部及びティース部に形成された接着剤からなる接着剤層によって、隣り合う環状板が互いに接着され、固定されている回転電機のステータコアが開示されている。

特開２００７−１５９３００号公報 特開２０１７−２０４９８０号公報

しかしながら、特許文献１のような、カシメ固定することにより複数の電磁鋼板を固定する回転電機のステータコアでは、カシメ部における電磁鋼板間の導通によって、損失が生じる場合があった。

また、特許文献２のような、バックヨーク部及びティース部に形成された接着剤からなる接着剤層により複数の電磁鋼板を固定する回転電機のステータコアでは、電磁鋼板間の導通による損失は生じないが、カシメ固定よりも電磁鋼板間の保持力が大きくなり、ステータコアの剛性が高くなる。これにより、回転電機のロータが回転する際に、ステータとロータとの間に発生する反力(磁気吸引力やトルクリプル等)に起因する起振力が、ステータコアを介して回転電機の筐体に伝達しやすくなり、回転電機の騒音・振動特性（以下、ＮＶ特性と称する）が悪化するという問題があった。

本発明は、接着剤層を介して積層された複数の電磁鋼板から構成される回転電機のステータコアにおいて、ＮＶ特性が悪化することを防止可能な技術を提供する。

本発明は、
円環形状のヨーク部と、前記ヨーク部の内周縁から径方向に中心へ向かって突出し、前記ヨーク部の周方向に等間隔で形成された複数のティース部と、前記ヨーク部の外周縁から径方向外側に突出し、締結部材が挿通する締結部材挿通孔が形成された複数の締結部と、を有する回転電機のステータコアであって、
前記ステータコアは、接着剤層を介して積層された複数の電磁鋼板から構成され、
前記ヨーク部は、
前記締結部の周方向両端部と前記中心とを結ぶ直線で挟まれた領域である複数の締結部内側領域と、
前記複数の締結部内側領域に挟まれた領域である複数の非締結部内側領域と、を有し、
前記接着剤層は、前記ヨーク部に配置され、
前記接着剤層は、各々の前記締結部内側領域に少なくとも１つ設けられた第１接着部と、各々の前記非締結部内側領域に少なくとも１つ設けられた第２接着部と、を有し、
前記第２接着部の面積は、前記第１接着部の面積よりも大きい。

本発明によれば、接着剤層は、ヨーク部に配置されるととともに、各々の締結部内側領域に少なくとも１つ設けられた第１接着部と、各々の非締結部内側領域に少なくとも１つ設けられた第２接着部と、を有するので、ヨーク部の締結部内側領域及び非締結部内側領域で隣接する電磁鋼板同士を確実に固定することができる。また、回転電機のロータが回転する際に、ステータとロータとの間に発生する反力(磁気吸引力やトルクリプル等)に起因する起振力がティース部に発生しても、主として起振力の締結部への伝達経路に位置する第１接着部で、起振力を受けることができる。これにより、起振力が締結部に伝達することを抑制することができ、起振力が締結部から締結部材を介して回転電機の筐体に伝達することが抑制される。したがって、回転電機のＮＶ特性が悪化することを防止できる。

本発明の一実施形態における回転電機のステータコアの分解斜視図である。 図１の回転電機のステータコアの電磁鋼板及び接着剤層の平面図である。 図２の部分拡大図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態におけるステータコアの伝達関数と接着部の総面積との関係を表すグラフである。

以下、本発明の回転電機のステータコアの一実施形態を、図１〜図５を参照しながら説明する。

＜ステータコア＞
図１及び図２に示すように、回転電機のステータコア１０は、円環形状のヨーク部１０１と、ヨーク部１０１の内周縁１０１ｂから径方向に円環中心Ｏへ向かって突出し、ヨーク部１０１の周方向に等間隔で形成された複数のティース部１０２と、ヨーク部１０１の外周縁１０１ａから径方向外側に突出した複数（図に示す実施例では６個）の締結部１０３と、を有し、同じ形状の複数の電磁鋼板１００（図４参照）が積層されることにより構成されている。

積層された複数の電磁鋼板１００では、隣接する電磁鋼板１００同士が接着剤層２０によって接合されることで一体となっている。

ステータコア１０の各締結部１０３には、ステータコア１０の厚さ方向に貫通するように、ボルト３０が挿通するボルト挿通孔１０３ａが形成されている。ボルト３０は、ボルト挿通孔１０３ａに挿通されて筺体（図示せず）に螺合され、軸力によりステータコア１０をボルトヘッド３０ａと筺体との間で挟持することで、ステータコア１０を筐体に固定する。

＜電磁鋼板及び接着層＞
図２及び図３に示すように、電磁鋼板１００のヨーク部１０１は、外周縁１０１ａ及び内周縁１０１ｂが円環中心Ｏを中心とする同心円である円環形状を有する。

ヨーク部１０１は、平面視において、締結部１０３の周方向両端部１０３ｂ、１０３ｃと円環中心Ｏとを結ぶ直線で挟まれた領域である締結部内側領域１０１１と、締結部内側領域１０１１に挟まれた領域である非締結部内側領域１０１２とを、それぞれ締結部１０３と同数（図に示す実施例ではそれぞれ６個）有する。ここで、締結部１０３の周方向両端部１０３ｂ、１０３ｃは、円形の外周縁１０１ａと、締結部１０３の外端面１０３ｄとの接点である。

積層された複数の電磁鋼板１００の間に設けられた接着剤層２０は、ヨーク部１０１の表面に配置されており、ティース部１０２及び締結部１０３の表面には配置されていない。さらに、接着剤層２０は、各々の締結部内側領域１０１１に設けられた第１接着部２０１と、各々の非締結部内側領域１０１２に設けられた第２接着部２０２と、を有する。

第１接着部２０１及び第２接着部２０２は、いずれも略円形状である。また、第１接着部２０１は各々の締結部内側領域１０１１に２つ、第２接着部２０２は各々の非締結部内側領域１０１２に３つ、設けられている。さらに、第２接着部２０２の面積は、第１接着部２０１の面積よりも大きくなっている。

電磁鋼板１００のヨーク部１０１に配置された第１接着部２０１及び第２接着部２０２の総面積は、ヨーク部１０１の総面積の半分以下となっている。具体的には、第１接着部２０１及び第２接着部２０２の総面積は、ヨーク部１０１の総面積の１０％〜２５％となっている。

ここで、ステータコア１０の内径側に配置される回転電機のロータが回転する際には、ステータとロータとの間に発生する反力(磁気吸引力やトルクリプル等)に起因する起振力が、ステータコア１０のティース部１０２に発生する。起振力によって、ステータコア１０のティース部１０２が振動し、該振動は、ヨーク部１０１の締結部内側領域１０１１を伝達経路として締結部１０３に伝達し、ボルト３０を介して筐体に伝達するので、回転電機が振動する。

本実施形態によれば、接着剤層２０は、ヨーク部１０１に配置されるととともに、各々の締結部内側領域１０１１に設けられた第１接着部２０１と、各々の非締結部内側領域１０１２に設けられた第２接着部２０２と、を有する。これにより、回転電機のロータが回転する際に、ステータとロータとの間に発生する反力に起因する起振力によってティース部１０２が振動しても、主として、該振動の締結部１０３への伝達経路となる締結部内側領域１０１１に位置する第１接着部２０１で、該振動を受けることができる。したがって、起振力が締結部１０３に伝達することを抑制することができ、起振力が締結部１０３からボルト３０を介して回転電機の筐体に伝達することが抑制される。よって、回転電機の振動が抑制されるので、回転電機のＮＶ特性が悪化することを防止できる。

また、積層された複数の電磁鋼板１００がボルト３０にて回転電機の筐体に挟持される際には、ボルト３０の軸力により電磁鋼板１００に歪みが生じ、ボルト３０の軸力が不安定となる場合があった。これは、締結部１０３の近傍で、隣接する電磁鋼板１００との間の空隙が大きくなるほど顕著となる。

本実施形態によれば、締結部１０３の近傍に位置する締結部内側領域１０１１に第１接着部２０１が設けられているため、締結部１０３の近傍で、隣接する電磁鋼板１００との間の空隙の一部に接着剤層２０が介在することとなり、ボルト３０の軸力による電磁鋼板１００の歪みが抑制される。これにより、ボルト３０の軸力が安定するので、ステータコア１０と筐体、及び、積層された複数の電磁鋼板１００は、より強固に固定される。

一方で、締結部１０３から離れた位置である非締結部内側領域１０１２は、ボルト３０の軸力の影響が小さい。即ち、締結部１０３から離れた位置である非締結部内側領域１０１２においては、ほぼ第２接着部２０２の接合力のみで保持されている。

本実施形態によれば、非締結部内側領域１０１２に設けられた第２接着部２０２の面積は、締結部内側領域１０１１に設けられた第１接着部２０１の面積よりも大きくなっているので、ボルト３０の軸力の影響が小さい非締結部内側領域１０１２において大きな面積を有する第２接着部２０２により大きな接合力を得ることができ、より効果的に積層された複数の電磁鋼板１００を固定することができる。また、第２接着部２０２は、起振力の締結部１０３への伝達経路ではない領域である非締結部内側領域１０１２に設けられているので、起振力が締結部１０３に伝達することを抑制しつつ、積層された複数の電磁鋼板１００をより強固に接合することができる。

なお、図２及び図３においては、各々の締結部内側領域１０１１に設けられた第１接着部２０１は２つ、各々の非締結部内側領域１０１２に設けられた第２接着部２０２は３つ、としたが、各々の締結部内側領域１０１１に設けられた第１接着部２０１は少なくとも１つあればよく、各々の非締結部内側領域１０１２に設けられた第２接着部２０２は少なくとも１つあればよい。また、第１接着部２０１と第２接着部２０２の数は、同数であってもよく、異なる数であってもよい。また、第１接着部２０１及び第２接着部２０２の形状は略円形状としたが、第１接着部２０１及び第２接着部２０２の形状は、長円形状や多角形状等の任意の形状とすることができる。

図４に示すように、積層された複数の電磁鋼板１００は、積層方向からみて同じ位置に、同じ面積及び同じ形状で第１接着部２０１及び第２接着部２０２が設けられている。これにより、ステータコア１０の製造の際、第１接着部２０１及び第２接着部２０２の位置を変える必要がなく、同じ位置に接着剤を塗布、添付等し、電磁鋼板１００を接合して積層すればよいので、ステータコア１０を容易に製造できる。

図５に示すように、電磁鋼板１００のヨーク部１０１に配置された接着剤層２０の接着部総面積は、ヨーク部１０１の総面積の半分以下になると、接着部総面積が小さくなるほど、ステータコア１０の伝達関数が低下する。すなわち、電磁鋼板１００のヨーク部１０１に配置された接着剤層２０の接着部総面積は、ヨーク部１０１の総面積の半分以下になると、接着部総面積が小さくなるほど、隣接する電磁鋼板１００との間の保持力が小さくなる。それに伴って、ステータコア１０の剛性が低くなり、起振力が接着剤層２０を介して隣接する電磁鋼板１００に伝達することが抑制される。

本実施形態によれば、第１接着部２０１及び第２接着部２０２の総面積は、ヨーク部１０１の総面積の半分以下となっているので、ステータコア１０の剛性が高くならず、起振力が接着剤層２０を介して隣接する電磁鋼板１００に伝達することが抑制される。これにより、ステータコア１０起因のＮＶ特性が向上するので、回転電機のＮＶ特性が悪化することを防止できる。

さらに、第１接着部２０１及び第２接着部２０２の総面積は、ヨーク部１０１の総面積の１０％〜２５％となっているので、ボルト３０の軸力による電磁鋼板１００の歪みが生じることを抑制しつつ、カシメ固定することにより複数の電磁鋼板を固定する回転電機のステータコアと同等以上の優れたＮＶ特性を得ることができる。

なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、第１接着部２０１及び第２接着部２０２の部分を凹凸形状とすることができる。このようにすると、接着剤層２０の電磁鋼板１００との接触面積を増加することができ、第１接着部２０１の平面視における面積を大きくすることなく、積層された複数の電磁鋼板１００をより強固に保持することができる。

また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 円環形状のヨーク部（ヨーク部１０１）と、前記ヨーク部の内周縁（内周縁１０１ｂ）から径方向に中心（円環中心Ｏ）へ向かって突出し、前記ヨーク部の周方向に等間隔で形成された複数のティース部（ティース部１０２）と、前記ヨーク部の外周縁（１０１ａ）から径方向外側に突出し、締結部材（ボルト３０）が挿通する締結部材挿通孔（ボルト挿通孔１０３ａ）が形成された複数の締結部（締結部１０３）と、を有する回転電機のステータコア（ステータコア１０）であって、
前記ステータコアは、接着剤層（接着剤層２０）を介して積層された複数の電磁鋼板（電磁鋼板１００）から構成され、
前記ヨーク部は、
前記締結部の周方向両端部（周方向両端部１０３ｂ、１０３ｃ）と前記中心とを結ぶ直線で挟まれた領域である複数の締結部内側領域（締結部内側領域１０１１）と、
前記複数の締結部内側領域に挟まれた領域である複数の非締結部内側領域（非締結部内側領域１０１２）と、を有し、
前記接着剤層は、前記ヨーク部に配置され、
前記接着剤層は、各々の前記締結部内側領域に少なくとも１つ設けられた第１接着部（第１接着部２０１）と、各々の前記非締結部内側領域に少なくとも１つ設けられた第２接着部（第２接着部２０２）と、を有する、回転電機のステータコア。

（１）によれば、接着剤層は、ヨーク部に配置されるととともに、各々の締結部内側領域に少なくとも１つ設けられた第１接着部と、各々の非締結部内側領域に少なくとも１つ設けられた第２接着部と、を有するので、ヨーク部の締結部内側領域及び非締結部内側領域で隣接する電磁鋼板同士を確実に固定することができる。また、回転電機のロータが回転する際に、ステータとロータとの間に発生する反力(磁気吸引力やトルクリプル等)に起因する起振力がティース部に発生しても、主として起振力の締結部への伝達経路に位置する第１接着部で、起振力を受けることができる。したがって、起振力が締結部に伝達することを抑制することができ、起振力が締結部から締結部材を介して回転電機のケースに伝達することが抑制される。これにより、回転電機のＮＶ特性が悪化することを防止できる。また、締結部の近傍に位置する第１接着部により、積層された複数の電磁鋼板が締結部材にて締結される際に、締結部材の軸力により生じる電磁鋼板の歪みが抑制される。これにより、締結部材の軸力が安定し、積層された複数の電磁鋼板がより強固に締結される。

（２） （１）に記載の回転電機のステータコアであって、
前記第２接着部の面積は、前記第１接着部の面積よりも大きい、回転電機のステータコア。

（２）によれば、第２接着部の面積は、第１接着部の面積よりも大きいので、隣接する電磁鋼板を、締結部材の軸力の影響が小さく、かつ、起振力の締結部への伝達経路ではない領域である非締結部内側領域で、より強固に接合することができる。

（３） （１）または（２）に記載の回転電機のステータコアであって、
積層された複数の前記電磁鋼板は、積層方向からみて同じ位置に、前記第１接着部及び前記第２接着部が設けられた、回転電機のステータコア。

（３）によれば、積層された複数の電磁鋼板は、積層方向からみて同じ位置に、第１接着部及び第２接着部が設けられているので、ステータコアの製造の際、第１接着部及び第２接着部の位置を変える必要がなく、同じ位置に接着剤を塗布、添付等し、電磁鋼板を接合して積層すればよいので、ステータコアを容易に製造できる。

（４） （１）から（３）のいずれかに記載の回転電機のステータコアであって、
前記電磁鋼板の表面における前記第１接着部及び前記第２接着部の総面積は、前記ヨーク部の総面積の半分以下である、回転電機のステータコア。

（４）によれば、電磁鋼板の表面における第１接着部及び第２接着部の総面積は、ヨーク部の総面積の半分以下であるので、ステータコアの剛性が高くならず、起振力が接着剤層を介して隣接する電磁鋼板に伝達することが抑制される。

１０ ステータコア
１００ 電磁鋼板
１０１ ヨーク部
１０１ａ 外周縁
１０１ｂ 内周縁
１０１１ 締結部内側領域
１０１２ 非締結部内側領域
１０２ ティース部
１０３ 締結部
１０３ａ ボルト挿通孔（締結部材挿通孔）
１０３ｂ、１０３ｃ 周方向両端部
２０ 接着剤層
２０１ 第１接着部
２０２ 第２接着部
３０ ボルト（締結部材）
Ｏ 円環中心（中心）

Claims (3)

1. 円環形状のヨーク部と、前記ヨーク部の内周縁から径方向に中心へ向かって突出し、前記ヨーク部の周方向に等間隔で形成された複数のティース部と、前記ヨーク部の外周縁から径方向外側に突出し、締結部材が挿通する締結部材挿通孔が形成された複数の締結部と、を有する回転電機のステータコアであって、
   前記ステータコアは、接着剤層を介して積層された複数の電磁鋼板から構成され、
   前記ヨーク部は、
   前記締結部の周方向両端部と前記中心とを結ぶ直線で挟まれた領域である複数の締結部内側領域と、
   前記複数の締結部内側領域に挟まれた領域である複数の非締結部内側領域と、を有し、
   前記接着剤層は、前記ヨーク部に配置され、
   前記接着剤層は、各々の前記締結部内側領域に少なくとも１つ設けられた第１接着部と、各々の前記非締結部内側領域に少なくとも１つ設けられた第２接着部と、を有し、
   前記第２接着部の面積は、前記第１接着部の面積よりも大きい、回転電機のステータコア。
2. 請求項１に記載の回転電機のステータコアであって、
   積層された複数の前記電磁鋼板は、積層方向からみて同じ位置に、前記第１接着部及び前記第２接着部が設けられた、回転電機のステータコア。
3. 請求項１または２に記載の回転電機のステータコアであって、
   前記電磁鋼板の表面における前記第１接着部及び前記第２接着部の総面積は、前記ヨーク部の総面積の半分以下である、回転電機のステータコア。

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