JP6981153B2 - Stator core design index determination method, stator core design index determination device, and stator core manufacturing method - Google Patents

Stator core design index determination method, stator core design index determination device, and stator core manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、ステータコアの設計指標決定方法、ステータコアの設計指標決定装置、およびステータコアの製造方法に関し、特に、ステータコアを設計するために用いて好適なものである。 The present invention relates to a method for determining a design index of a stator core, a device for determining a design index of a stator core, and a method for manufacturing a stator core, and is particularly suitable for use in designing a stator core.

電動機(モータ)や発電機(ジェネレータ)といった回転電機は、ロータとステータとを有する。回転電機は省スペース化のために小型であることが望ましく、小型化の要求に対応することができるように回転電機を設計する必要がある。例えば、モータに対する小型化の要求に対しては、モータ(ロータ)の回転数を大きくすることによりモータの出力の低減を抑止する設計方法がある。モータを小型化する場合、ロータの径が小さくなることによりモータのトルクが低下するが、モータの出力は、トルクと回転数との積に比例するため、モータの回転数を大きくすることでモータの出力低減を抑制することができる。その場合に、商用周波数よりも高い周波数、例えば400[Hz]〜数[kHz]でモータを駆動することが求められる場合がある。このような場合、ステータを構成するステータコアの内部に発生する磁束密度の周波数が高くなるため、ステータコアの鉄損が増大する。 A rotary electric machine such as an electric motor (motor) or a generator (generator) has a rotor and a stator. It is desirable that the rotary electric machine is small in order to save space, and it is necessary to design the rotary electric machine so that it can meet the demand for miniaturization. For example, in response to the demand for miniaturization of a motor, there is a design method for suppressing a decrease in the output of the motor by increasing the rotation speed of the motor (rotor). When the motor is miniaturized, the torque of the motor decreases as the diameter of the rotor becomes smaller, but the output of the motor is proportional to the product of the torque and the number of revolutions. Output reduction can be suppressed. In that case, it may be required to drive the motor at a frequency higher than the commercial frequency, for example, 400 [Hz] to several [kHz]. In such a case, the frequency of the magnetic flux density generated inside the stator core constituting the stator becomes high, so that the iron loss of the stator core increases.

そこで、ステータコアの鉄損を抑制するための技術として、特許文献1〜3に記載の技術がある。
特許文献1には、ステータコアとして分割コアを用いることが記載されている。具体的に特許文献1には、電磁鋼板の圧延方向がティースの長手方向(モータの径方向)を向くように分割コアを構成することが記載されている。また、特許文献1には、W10/400(L)とW10/400(C-50MPa)との和が55[W/kg]以下になるように分割コアを構成することが記載されている。ここで、W10/400(L)は、最大磁束密度が1[T]であり、励磁周波数が400[Hz]であるときの電磁鋼板の圧延方向の鉄損である。W10/400(C-50MPa)は、圧延方向と直角の方向に50[MPa]の圧縮応力が付加された状態であり、最大磁束密度が1[T]であり、励磁周波数が400[Hz]であるときの電磁鋼板の圧延方向の鉄損である。
Therefore, there is a technique described in Patent Documents 1 to 3 as a technique for suppressing iron loss of the stator core.
Patent Document 1 describes that a split core is used as the stator core. Specifically, Patent Document 1 describes that the split core is configured so that the rolling direction of the electrical steel sheet faces the longitudinal direction of the teeth (the radial direction of the motor). Further, Patent Document 1 describes that the divided core is configured so that the sum of W 10/400 (L) and W 10/400 (C-50MPa) is 55 [W / kg] or less. There is. Here, W 10/400 (L) is the iron loss in the rolling direction of the electrical steel sheet when the maximum magnetic flux density is 1 [T] and the excitation frequency is 400 [Hz]. W 10/400 (C-50MPa) is in a state where a compressive stress of 50 [MPa] is applied in the direction perpendicular to the rolling direction, the maximum magnetic flux density is 1 [T], and the excitation frequency is 400 [Hz]. ] Is the iron loss in the rolling direction of the electrical steel sheet.

特許文献2には、W15/50(C)/W15/50(L)が1.35以上2.00以下であり、W15/50(L+C)が2.3[W/kg]以下である無方向性電磁鋼板をステータコアに適用することが記載されている。ここで、W15/50(C)は、最大磁束密度が1.5[T]であり、励磁周波数が50[Hz]であるときの電磁鋼板の圧延方向に垂直な方向の鉄損であり、W15/50(L)は、最大磁束密度が1.5[T]であり、励磁周波数が50[Hz]であるときの電磁鋼板の圧延方向の鉄損である。W15/50(L+C)は、最大磁束密度が1.5[T]であり、励磁周波数が50[Hz]であるときの電磁鋼板の圧延方向に垂直な方向の鉄損と、最大磁束密度が1.5[T]であり、励磁周波数が50[Hz]であるときの電磁鋼板の圧延方向の鉄損との平均値(={W15/50(C)+W15/50(L)}÷2)である。 In Patent Document 2, W 15/50 (C) / W 15/50 (L) is 1.35 or more and 2.00 or less, and W 15/50 (L + C) is 2.3 [W / kg] or less. It is described that the non-oriented electrical steel sheet is applied to the stator core. Here, W 15/50 (C) is the iron loss in the direction perpendicular to the rolling direction of the electrical steel sheet when the maximum magnetic flux density is 1.5 [T] and the excitation frequency is 50 [Hz]. , W 15/50 (L) is the iron loss in the rolling direction of the electrical steel sheet when the maximum magnetic flux density is 1.5 [T] and the excitation frequency is 50 [Hz]. W 15/50 (L + C) has an iron loss in the direction perpendicular to the rolling direction of the electromagnetic steel plate when the maximum magnetic flux density is 1.5 [T] and the excitation frequency is 50 [Hz], and the maximum magnetic flux density. Is 1.5 [T] and the average value with the iron loss in the rolling direction of the electromagnetic steel plate when the excitation frequency is 50 [Hz] (= {W 15/50 (C) + W 15/50 (L)). } ÷ 2).

特許文献3にも、特許文献1と同様に、ステータコアとして分割コアを用いることが記載されている。具体的に、特許文献3には、B10(L)が1.7[T]以上であり、B10(C)/B10(L)が0.75以上1.0以下である方向性電磁鋼板を分割コアに適用することが記載されている。ここで、B10(L)は、1000[A/m]における電磁鋼板の圧延方向の磁束密度である。B10(C)は、1000[A/m]における電磁鋼板の圧延方向に垂直な方向の磁束密度である。また、特許文献3には、ティース部の幅Thに対するコアバック部の幅Yの比(=Y/Th)が0.5以上1.0以下になるように分割コアを構成することが記載されている。 Patent Document 3 also describes that a split core is used as the stator core, as in Patent Document 1. Specifically, in Patent Document 3, B 10 (L) is 1.7 [T] or more, and B 10 (C) / B 10 (L) is 0.75 or more and 1.0 or less. It is described that the electrical steel sheet is applied to the split core. Here, B 10 (L) is the magnetic flux density in the rolling direction of the electrical steel sheet at 1000 [A / m]. B 10 (C) is the magnetic flux density in the direction perpendicular to the rolling direction of the electrical steel sheet at 1000 [A / m]. Further, Patent Document 3 describes that the divided core is configured so that the ratio (= Y / Th) of the width Y of the core back portion to the width Th of the teeth portion is 0.5 or more and 1.0 or less. ing.

特開2011−26682号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-26682 特開平8−41603号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-41603 特開2004−99998号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-999998

しかしながら、特許文献1、2に記載の技術では、ステータコアを構成する電磁鋼板の磁気特性のみを検討しており、ステータコアの形状を考慮していない。従って、ステータコアの形状の観点から、ステータコアの鉄損を低減することができない。
また、特許文献3に記載の技術では、ティース部の幅Thに対するコアバック部の幅Yの比を考慮しているが、この比が0.5以上1.0以下であるという条件だけでは、ステータコアの鉄損を正しく評価することができない(この点については、図8(a)を参照しながら後述する)。
However, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, only the magnetic characteristics of the electromagnetic steel sheets constituting the stator core are examined, and the shape of the stator core is not considered. Therefore, from the viewpoint of the shape of the stator core, the iron loss of the stator core cannot be reduced.
Further, in the technique described in Patent Document 3, the ratio of the width Y of the core back portion to the width Th of the teeth portion is taken into consideration, but only under the condition that this ratio is 0.5 or more and 1.0 or less. The iron loss of the stator core cannot be evaluated correctly (this point will be described later with reference to FIG. 8A).

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、ステータコアの形状に関する指標として、ステータコアの鉄損を評価することができる指標を用いてステータコアを設計することができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and makes it possible to design a stator core by using an index capable of evaluating iron loss of the stator core as an index regarding the shape of the stator core. The purpose is.

本発明のステータコアの設計指標決定方法は、ヨークと、複数のティースとを有し、軟磁性体板を積み重ねて構成されるステータコアの設計指標決定方法であって、前記ステータコアの形状の候補についての形状パラメータとして、周方向面積、径方向面積、ヨーク幅、およびティース幅を含む情報を取得する形状パラメータ取得工程と、前記ステータコアの形状の1つの候補に対する前記形状パラメータに基づいて、前記ステータコアの形状に関する指標である形状指標を導出する形状指標導出工程と、前記形状指標導出工程により導出された前記形状指標に基づいて、前記形状指標に基づく所定の条件を満たす前記形状指標を、前記ステータコアの設計指標として決定する形状指標決定工程と、を有し、前記軟磁性体板の圧延方向であるL方向と、前記ティースの長手方向とのなす角度のうち小さい方の角度は、前記軟磁性体板の圧延方向に垂直な方向であるC方向と、前記ティースの長手方向とのなす角度のうち小さい方の角度よりも小さく、前記ヨーク幅は、前記ステータコアの周方向におけるスロットの中央の位置での前記ステータコアの外径から内径を減算した値であり、前記ティース幅は、ティース直線領域の中央の位置での前記ティースの周方向の長さであり、前記ティース直線領域は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、前記ステータコアの周方向における前記ティースの端部を構成する直線のうち最長の直線の領域を、前記ステータコアの周方向における前記ティースの2つの端部のそれぞれについて求めたものであり、前記径方向面積は、ヨーク部領域の面積と、ティース部領域の面積との和であり、前記ヨーク部領域は、第1の点と、第2の点と、第3の点とを、を頂点とする三角形で囲まれる領域であり、前記第1の点は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、前記ステータコアの周方向における前記ティースの中央の位置と、前記ステータコアの軸と、を通る仮想線と、前記ステータコアの外周面と、の交点であり、前記第2の点および前記第3の点は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、1つの前記ティースにある2つの前記ティース直線領域のそれぞれの領域上の位置のうち前記ステータコアの外周面に最も近い位置にある点であり、前記ティース部領域は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面の領域のうち、前記第2の点および前記第3の点を相互に結ぶ仮想線よりも前記ステータコアの軸側の領域であり、前記周方向面積は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面の領域の面積から、前記径方向面積を減算した値であることを特徴とする。
また、本発明のステータコアの設計指標決定方法は、前記形状指標決定工程により決定された前記形状指標を導出する際に使用した前記形状パラメータにより定まる形状のステータコアを設計する設計工程を有していてもよい。
Design index determination method of the stator core of the present invention, a yoke, and a plurality of teeth, a stator core design index determination method configured by stacking soft magnetic plate, for candidates of the shape of the stator core The shape of the stator core is based on the shape parameter acquisition step of acquiring information including the circumferential area, the radial area, the yoke width, and the tooth width as the shape parameters, and the shape parameters for one candidate of the shape of the stator core. The design of the stator core is based on the shape index deriving process for deriving the shape index, which is an index related to the shape index, and the shape index satisfying a predetermined condition based on the shape index based on the shape index derived by the shape index deriving step. It has a shape index determination step of determining as an index, and the smaller angle between the L direction, which is the rolling direction of the soft magnetic plate, and the longitudinal direction of the teeth is the soft magnetic plate. The yoke width is smaller than the smaller of the angles formed by the C direction, which is the direction perpendicular to the rolling direction of the tooth, and the longitudinal direction of the teeth, and the yoke width is at the center position of the slot in the circumferential direction of the stator core. It is a value obtained by subtracting the inner diameter from the outer diameter of the stator core, the teeth width is the circumferential length of the teeth at the center position of the teeth straight line region, and the teeth straight line region is on the axis of the stator core. In the cross section when the stator core is cut in the vertical direction, the region of the longest straight line among the straight lines constituting the ends of the teeth in the circumferential direction of the stator core is defined as the two ends of the teeth in the circumferential direction of the stator core. The radial area is the sum of the area of the yoke portion region and the area of the teeth portion region, and the yoke portion region is the first point and the second point. And a third point are regions surrounded by a triangle whose apex is, and the first point is a cross section of the stator core when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core. The intersection of the virtual line passing through the center position of the tooth in the circumferential direction, the axis of the stator core, and the outer peripheral surface of the stator core, and the second point and the third point are the stator core. In the cross section when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of, the point on the respective region of the two straight line regions of the teeth in one of the teeth is the position closest to the outer peripheral surface of the stator core. And before The area of the tooth portion is the area of the cross section when the stator core is cut in the direction perpendicular to the axis of the stator core, and the area of the stator core is larger than the virtual line connecting the second point and the third point to each other. It is a region on the axis side, and the circumferential area is a value obtained by subtracting the radial area from the area of the cross-sectional area when the stator core is cut in the direction perpendicular to the axis of the stator core. do.
Further, the method for determining the design index of the stator core of the present invention includes a design process for designing a stator core having a shape determined by the shape parameter used when deriving the shape index determined by the shape index determining step. May be good.

本発明のステータコア設計指標決定装置は、ヨークと、複数のティースとを有し、軟磁性体板を積み重ねて構成されるステータコアの設計指標決定装置であって、前記ステータコアの形状の候補についての形状パラメータとして、周方向面積、径方向面積、ヨーク幅、およびティース幅を含む情報を取得する形状パラメータ取得手段と、前記ステータコアの形状の1つの候補に対する前記形状パラメータに基づいて、前記ステータコアの形状に関する指標である形状指標を導出する形状指標導出手段と、前記形状指標導出手段により導出された前記形状指標に基づいて、前記形状指標に基づく所定の条件を満たす前記形状指標を、前記ステータコアの設計指標として決定する形状指標決定手段と、を有し、前記軟磁性体板の圧延方向であるL方向と、前記ティースの長手方向とのなす角度のうち小さい方の角度は、前記軟磁性体板の圧延方向に垂直な方向であるC方向と、前記ティースの長手方向とのなす角度のうち小さい方の角度よりも小さく、前記ヨーク幅は、前記ステータコアの周方向におけるスロットの中央の位置での前記ステータコアの外径から内径を減算した値であり、前記ティース幅は、ティース直線領域の中央の位置での前記ティースの周方向の長さであり、前記ティース直線領域は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、前記ステータコアの周方向における前記ティースの端部を構成する直線のうち最長の直線の領域を、前記ステータコアの周方向における前記ティースの2つの端部のそれぞれについて求めたものであり、前記径方向面積は、ヨーク部領域の面積と、ティース部領域の面積との和であり、前記ヨーク部領域は、第1の点と、第2の点と、第3の点とを、を頂点とする三角形で囲まれる領域であり、前記第1の点は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、前記ステータコアの周方向における前記ティースの中央の位置と、前記ステータコアの軸と、を通る仮想線と、前記ステータコアの外周面と、の交点であり、前記第2の点および前記第3の点は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、1つの前記ティースにある2つの前記ティース直線領域のそれぞれの領域上の位置のうち前記ステータコアの外周面に最も近い位置にある点であり、前記ティース部領域は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面の領域のうち、前記第2の点および前記第3の点を相互に結ぶ仮想線よりも前記ステータコアの軸側の領域であり、前記周方向面積は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面の領域の面積から、前記径方向面積を減算した値であることを特徴とする。 The stator core of the design index determining apparatus of the present invention includes a yoke and a plurality of teeth, a design index determining apparatus of the stator core formed by stacking soft magnetic plate, for candidates of the shape of the stator core The shape of the stator core is based on the shape parameter acquisition means for acquiring information including the circumferential area, the radial area, the yoke width, and the tooth width as the shape parameters, and the shape parameters for one candidate of the shape of the stator core. The design of the stator core is based on the shape index deriving means for deriving the shape index which is an index related to the shape index and the shape index which satisfies a predetermined condition based on the shape index based on the shape index derived by the shape index deriving means. It has a shape index determining means for determining as an index, and the smaller angle between the L direction, which is the rolling direction of the soft magnetic plate, and the longitudinal direction of the teeth is the soft magnetic plate. The yoke width is smaller than the smaller of the angles formed by the C direction, which is the direction perpendicular to the rolling direction of the tooth, and the longitudinal direction of the teeth, and the yoke width is at the center position of the slot in the circumferential direction of the stator core. It is a value obtained by subtracting the inner diameter from the outer diameter of the stator core, the teeth width is the circumferential length of the teeth at the center position of the teeth straight line region, and the teeth straight line region is on the axis of the stator core. In the cross section when the stator core is cut in the vertical direction, the region of the longest straight line among the straight lines constituting the ends of the teeth in the circumferential direction of the stator core is defined as the two ends of the teeth in the circumferential direction of the stator core. The radial area is the sum of the area of the yoke portion region and the area of the teeth portion region, and the yoke portion region is the first point and the second point. And a third point are regions surrounded by a triangle whose apex is, and the first point is a cross section of the stator core when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core. The intersection of the virtual line passing through the center position of the tooth in the circumferential direction, the axis of the stator core, and the outer peripheral surface of the stator core, and the second point and the third point are the stator core. In the cross section when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of, the point on the respective region of the two straight line regions of the teeth in one of the teeth is the position closest to the outer peripheral surface of the stator core. And before The area of the tooth portion is the area of the cross section when the stator core is cut in the direction perpendicular to the axis of the stator core, and the area of the stator core is larger than the virtual line connecting the second point and the third point to each other. It is a region on the axis side, and the circumferential area is a value obtained by subtracting the radial area from the area of the cross-sectional area when the stator core is cut in the direction perpendicular to the axis of the stator core. do.

本発明のステータコアの製造方法は、前記ステータコアの設計指標決定方法の各工程と、前記設計工程で設計されたステータコアを製造する工程と、を有することを特徴とする前記ステータコアの設計方法の各工程と、前記形状決定工程で決定された形状のステータコアを製造する工程と、を有することを特徴とする。 The method for manufacturing a stator core of the present invention includes each step of the method for determining a design index of the stator core and a step of manufacturing the stator core designed in the design step, and each step of the method for designing the stator core. When, characterized in that it and a step of manufacturing a stator core having a shape determined by the shape determination step.

本発明によれば、ステータコアの形状に関する指標として、ステータコアの鉄損を評価することができる指標を用いてステータコアを設計することができる。 According to the present invention, the stator core can be designed using an index capable of evaluating the iron loss of the stator core as an index regarding the shape of the stator core.

図1は、ステータコア設計装置の機能的な構成の第1の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first example of a functional configuration of a stator core design device. 図2は、ステータコア設計方法の第1の例を説明するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a first example of the stator core design method. 図3は、分割コアを構成する電磁鋼板を採取する方法の一例と、折り曲げコアを構成する電磁鋼板を採取する方法の一例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method of collecting an electromagnetic steel sheet constituting a divided core and an example of a method of collecting an electromagnetic steel sheet constituting a bent core. 図4は、ティース幅およびヨーク幅の一例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a tooth width and a yoke width. 図5は、径方向面積と周方向面積の一例を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a radial area and a circumferential area. 図6は、分割コアの形状の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape of the split core. 図7は、形状パラメータと形状指標の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a shape parameter and a shape index. 図8は、ティース幅/ヨーク幅と、ステータコアの鉄損との関係の一例と、径方向面積/周方向面積とステータコアの鉄損との関係の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the tooth width / yoke width and the iron loss of the stator core, and an example of the relationship between the radial area / circumferential area and the iron loss of the stator core. 図9は、形状指標とステータコアの鉄損との関係の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of the relationship between the shape index and the iron loss of the stator core. 図10は、ステータコア設計装置の機能的な構成の第2の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a second example of the functional configuration of the stator core design device. 図11は、ステータコア設計方法の第2の例を説明するフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating a second example of the stator core design method. 図12は、材料パラメータの一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of material parameters. 図13は、LC方向平均鉄損とステータコアの鉄損との関係の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between the average iron loss in the LC direction and the iron loss of the stator core. 図14は、LC比とステータコアの鉄損との関係の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of the relationship between the LC ratio and the iron loss of the stator core. 図15は、材料指標とステータコアの鉄損との関係の一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an example of the relationship between the material index and the iron loss of the stator core.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、ステータコア設計装置100の機能的な構成の一例を示す図である。図2は、ステータコア設計装置100を用いたステータコア設計方法の一例を説明するフローチャートである。ステータコア設計装置100のハードウェアは、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、および各種のハードウェアを有する情報処理装置、または、専用のハードウェアを用いることにより実現される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a functional configuration of the stator core design device 100. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a stator core design method using the stator core design device 100. The hardware of the stator core design device 100 is realized by using, for example, an information processing device having a CPU, ROM, RAM, HDD, and various hardware, or dedicated hardware.

本実施形態では、軟磁性体板(板状の軟磁性体)を積み重ねて構成されるステータコアであって、分割コアまたは折り曲げコアを用いて構成されるステータコアの設計を行う場合を例に挙げて説明する。また、本実施形態では、軟磁性体板として電磁鋼板(無方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の少なくとも何れか一方)を用いる場合を例に挙げて説明する。 In the present embodiment, a case where a stator core composed of stacked soft magnetic material plates (plate-shaped soft magnetic material) is designed by using a split core or a bent core is given as an example. explain. Further, in the present embodiment, a case where an electromagnetic steel sheet (at least one of a non-oriented electrical steel sheet and a grain-oriented electrical steel sheet) is used as the soft magnetic material plate will be described as an example.

図3は、分割コアを構成する電磁鋼板を採取する方法の一例と(図3(a))、折り曲げコアを構成する電磁鋼板を採取する方法の一例(図3(b))を説明する図である。
分割コアは、ステータコアの一部となるコアである。分割コアは、ステータコアのティースを構成する領域310と、ヨークを構成する領域320とを有する。ステータコアのヨークを構成する領域320の端部であって、ステータコアの周方向における端部321、322の位置は、ステータコアの周方向におけるスロットの中央を通り、ステータコアの径方向に延びる仮想線とヨークとが交わる位置になる。このように分割コアは、ステータコアの周方向におけるスロットの中央の位置を分割位置として、ステータコアの周方向においてステータコアを複数に分割した場合のそれぞれの部分である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method of collecting electrical steel sheets constituting a split core (FIG. 3 (a)) and an example of a method of collecting electrical steel sheets constituting a bent core (FIG. 3 (b)). Is.
The split core is a core that becomes part of the stator core. The split core has a region 310 that constitutes the teeth of the stator core and a region 320 that constitutes the yoke. The end of the region 320 constituting the yoke of the stator core, the positions of the ends 321 and 322 in the circumferential direction of the stator core pass through the center of the slot in the circumferential direction of the stator core, and the virtual line and the yoke extending in the radial direction of the stator core. It becomes the position where and meet. As described above, the divided core is each part when the stator core is divided into a plurality of parts in the circumferential direction of the stator core, with the position of the center of the slot in the circumferential direction of the stator core as the divided position.

図3(a)に示すように、分割コアの平面形状に合わせて電磁鋼板330を打ち抜き加工し、打ち抜き加工された電磁鋼板の相互に隣接する板面同士が合うように複数の電磁鋼板を積み重ねることにより分割コアが形成される。このとき、ステータコアのティースを構成する領域310の長手方向が、電磁鋼板330の圧延方向を向き、ステータコアのヨークを構成する領域320の長手方向が、電磁鋼板330の圧延方向に対して垂直な板面方向を向くようにする。以下の説明では、電磁鋼板の圧延方向を必要に応じてL方向と称し、電磁鋼板の圧延方向に対して垂直な板面方向を必要に応じてC方向と称する。分割コアの端部321、322同士を突き合わせて複数の分割コアを組み合わせることによりステータコアが構成される。尚、必要に応じて、溶接やカシメ等、分割コアを構成する電磁鋼板を固定するための処理が行われる。また、複数の分割コアは、焼嵌め等によりケースに固定される。 As shown in FIG. 3A, the electrical steel sheet 330 is punched according to the planar shape of the split core, and a plurality of electrical steel sheets are stacked so that the adjacent plate surfaces of the punched electrical steel sheets meet each other. This forms a split core. At this time, the longitudinal direction of the region 310 constituting the teeth of the stator core faces the rolling direction of the electrical steel sheet 330, and the longitudinal direction of the region 320 constituting the yoke of the stator core is a plate perpendicular to the rolling direction of the electrical steel sheet 330. Turn to face direction. In the following description, the rolling direction of the electromagnetic steel sheet is referred to as the L direction as necessary, and the plate surface direction perpendicular to the rolling direction of the electromagnetic steel sheet is referred to as the C direction as necessary. A stator core is configured by abutting the ends 321 and 322 of the split cores and combining a plurality of split cores. If necessary, processing for fixing the electromagnetic steel sheet constituting the divided core, such as welding or caulking, is performed. Further, the plurality of divided cores are fixed to the case by shrink fitting or the like.

図3(a)に示すように、ステータコア全体の平面形状に合わせて電磁鋼板330を打ち抜き加工する場合よりも、分割コアの平面形状に合わせて電磁鋼板330を打ち抜き加工する場合の方が、電磁鋼板330において、ステータコアとして使用されない部分が少なくなる。また、一体としたステータコアのティースに対してコイルを配置する場合よりも、分割コアのティースを構成する部分に対してコイルを配置する場合の方が、コイルの巻き方を効率化することができるので、回転電機の銅損を低減させることができる。 As shown in FIG. 3A, it is more electromagnetic when the electrical steel sheet 330 is punched according to the planar shape of the split core than when the electrical steel sheet 330 is punched according to the planar shape of the entire stator core. In the steel plate 330, the portion not used as the stator core is reduced. Further, the winding method of the coil can be made more efficient when the coil is arranged with respect to the portion constituting the tooth of the divided core than when the coil is arranged with respect to the teeth of the integrated stator core. Therefore, the copper loss of the rotary electric machine can be reduced.

尚、ステータコアのティースを構成する領域の長手方向が、電磁鋼板330のL方向に完全に一致しているのが最も好ましいが、打ち抜き加工の精度や設計公差をとる必要があること等の理由から、このようにするのは必ずしも容易ではない。従って、ステータコアのティースを構成する領域の長手方向は、電磁鋼板330のL方向に略一致するようにしていればよい。また、図3(a)では、1つのティースが1つの分割コアに含まれる場合を例に挙げて示すが、例えば、2つのティースが1つの分割コアに含まれる場合には、ステータコアのティースを構成する領域の長手方向を、電磁鋼板330のL方向に略一致させることは困難である。このような場合には、ステータコアのティースを構成する領域の長手方向とL方向とのなす角度のうち小さい方の角度が、ステータコアのティースを構成する領域の長手方向とC方向とのなす角度のうち小さい方の角度よりも小さくなっていればよい。 It is most preferable that the longitudinal direction of the region constituting the teeth of the stator core completely coincides with the L direction of the electrical steel sheet 330, but it is necessary to take accuracy of punching and design tolerance. , It is not always easy to do this. Therefore, the longitudinal direction of the region constituting the teeth of the stator core may be set to substantially coincide with the L direction of the electrical steel sheet 330. Further, in FIG. 3A, a case where one tooth is included in one divided core is shown as an example. For example, when two teeth are included in one divided core, the teeth of the stator core are used. It is difficult to substantially match the longitudinal direction of the constituent regions with the L direction of the electrical steel sheet 330. In such a case, the smaller angle between the longitudinal direction and the L direction of the region constituting the teeth of the stator core is the angle formed by the longitudinal direction and the C direction of the region constituting the teeth of the stator core. It suffices if it is smaller than the smaller angle.

折り曲げコアは、ステータコアの周方向におけるスロットの中央の一箇所において、ステータコア(ヨーク)の内周面から、ステータコアの径方向に沿って、ステータコア(ヨーク)の外周面まで達する第1の切断面を有する。尚、ステータコアの内周面は、ステータコアの軸を取り巻く2つの面のうち、ステータコアの内周側の面であり、ステータコアの外周面は、ステータコアの軸を取り巻く2つの面のうち、ステータコアの外周側の面である。また、図3(b)において、端部341、342が突き合わさることにより、第1の切断面が構成される。 The bent core has a first cut surface extending from the inner peripheral surface of the stator core (yoke) to the outer peripheral surface of the stator core (yoke) along the radial direction of the stator core at one position in the center of the slot in the circumferential direction of the stator core. Have. The inner peripheral surface of the stator core is the inner peripheral surface of the stator core among the two surfaces surrounding the shaft of the stator core, and the outer peripheral surface of the stator core is the outer peripheral surface of the stator core among the two surfaces surrounding the shaft of the stator core. The side surface. Further, in FIG. 3B, the first cut surface is formed by abutting the ends 341 and 342.

また、折り曲げコアは、ステータコアの周方向におけるスロットの中央のその他の箇所において、ステータコア(ヨーク)の内周面から、ステータコアの径方向に沿って、ステータコア(ヨーク)の外周面に向けて、ステータコア(ヨーク)の外周面まで達しない第2の切断面を有する。尚、図3(b)において、領域343a〜343kを構成する2つの辺が突き合わさることにより、第2の切断面が構成される。
尚、第1の切断面および第2の切断面における隙間は狭いのが好ましく0(ゼロ)であるのが最も好ましい。
Further, the bent core is a stator core from the inner peripheral surface of the stator core (yoke) toward the outer peripheral surface of the stator core (yoke) along the radial direction of the stator core at other points in the center of the slot in the circumferential direction of the stator core. It has a second cut surface that does not reach the outer peripheral surface of the (yoke). In FIG. 3B, the second cut surface is formed by abutting the two sides constituting the regions 343a to 343k.
The gap between the first cut surface and the second cut surface is preferably narrow, and most preferably 0 (zero).

折り曲げコアを構成する電磁鋼板をティースになる部分が一列に並ぶようにした場合、電磁鋼板は、それぞれが、ティースを構成する領域(例えば、領域344)と、ヨークを構成する領域(例えば、領域345)と、を有する複数のコア部分346a〜346lが相互に連結された状態で一列に並ぶ状態になる。複数のコア部分346a〜346lは、両端の2つのコア部分346a、346lを除いて同じ形状および大きさを有する。
相互に隣接する2つのコア部分(例えば、コア部分346a、346b)は、ヨークを構成する領域の長手方向の端部の位置であって、ステータコアの外周面に対応する位置(例えば、位置347)で連結される。この連結される部分よりも、ステータコアの内周側に対応する側には、ステータコアの外周面に対応する位置に近づくほど幅狭となる切り欠きであって、平面形状が例えば三角形の切り欠き(領域343a〜343k)が形成される。
When the parts of the electrical steel sheets constituting the folded core are arranged in a row, the electrical steel sheets each have a region constituting the teeth (for example, region 344) and a region constituting the yoke (for example, region). 345) and a plurality of core portions 346a to 346l having the above are arranged in a row in a state of being connected to each other. The plurality of core portions 346a to 346l have the same shape and size except for the two core portions 346a to 346l at both ends.
The two adjacent core portions (eg, core portions 346a, 346b) are the positions of the longitudinal ends of the regions constituting the yoke and correspond to the outer peripheral surface of the stator core (eg, position 347). Is connected by. On the side corresponding to the inner peripheral side of the stator core than the connected portion, the notch becomes narrower as it approaches the position corresponding to the outer peripheral surface of the stator core, and the planar shape is, for example, a triangular notch (a notch having a triangular shape). Regions 343a to 343k) are formed.

また、複数のコア部分346a〜346lのうち、両端の2つのコア部分346a、346lは、他のコア部分と、一方の片側においてのみ連結し、他方の片側においては連結しない。前述したように、両端の2つのコア部分346a、346lのヨークを構成する領域の長手方向の端部のうち、他のコア部分と連結しない側の端部341、342同士が突き合わさることにより第1の切断面を構成する。両端の2つのコア部分346a、346lは、ヨークを構成する領域の長手方向の端部のうち、他のコア部分と連結しない側の端部341、342の形状のみが他のコア部分346b〜346kと異なり、その他については、他のコア部分346b〜346kと同じである。
また、両端の2つのコア部分346a、346lのヨークを構成する領域の長手方向の端部のうち、他のコア部分と連結しない側の端部341、342同士が突き合わさると、前述した切り欠きを構成する辺(領域343a〜343kを構成する2つの辺)が突き合わさるように切り欠きの形状および大きさが定められる。前述したように、このようにして突き合わさった部分が第2の切断面を構成する。
Further, of the plurality of core portions 346a to 346l, the two core portions 346a and 346l at both ends are connected to the other core portion only on one side and not on the other side. As described above, of the longitudinal ends of the regions constituting the yokes of the two core portions 346a and 346l at both ends, the ends 341 and 342 on the side not connected to the other core portions are abutted against each other. 1 constitutes the cut surface. The two core portions 346a and 346l at both ends have only the shapes of the end portions 341 and 342 on the side of the longitudinal end portions of the region constituting the yoke that are not connected to the other core portions, and the other core portions 346b to 346k. Unlike the other core portions 346b to 346k, the other core portions are the same as those of the other core portions 346b to 346k.
Further, when the ends 341 and 342 on the side not connected to the other core portions of the longitudinal ends of the regions constituting the yokes of the two core portions 346a and 346l at both ends abut against each other, the above-mentioned notch is formed. The shape and size of the notch are determined so that the sides constituting the region (two sides constituting the regions 343a to 343k) abut each other. As described above, the portions abutted in this way form the second cut surface.

折り曲げコアを製造する際には、まず、折り曲げコアを構成する電磁鋼板の平面形状であって、ステータコアのティースを構成する領域(例えば、領域344)が一列に並ぶようにした形状で電磁鋼板350を打ち抜き加工する。このとき、ステータコアのティースを構成する領域(例えば、領域344)の長手方向が、電磁鋼板350のL方向を向き、ステータコアのヨークを構成する領域(例えば、領域345)の長手方向が、電磁鋼板350のC方向を向くようにする。尚、ステータコアのティースを構成する領域の長手方向と、電磁鋼板350のL方向とが略一致していればよいことは、分割コアと同様である。 When manufacturing a folded core, first, the electromagnetic steel sheet 350 has a planar shape of the electromagnetic steel sheet constituting the folded core, and the regions (for example, regions 344) constituting the teeth of the stator core are arranged in a row. Is punched out. At this time, the longitudinal direction of the region constituting the teeth of the stator core (for example, region 344) faces the L direction of the electromagnetic steel sheet 350, and the longitudinal direction of the region constituting the yoke of the stator core (for example, region 345) is the electrical steel sheet. Make it face the C direction of 350. It should be noted that it is the same as the split core that the longitudinal direction of the region constituting the teeth of the stator core and the L direction of the electrical steel sheet 350 need to be substantially the same.

このようにして打ち抜き加工された電磁鋼板の端部であって、前述した両端の2つのコア部分346a、346lのヨークを構成する領域の長手方向の端部のうち、他のコア部分346b、346kと連結しない側の端部341、342同士が突き合わさるように、打ち抜き加工された電磁鋼板を変形させる。即ち、コア部分346a〜346kのヨークを構成する領域の長手方向の端部のうち、他のコア部分と連結する側の端部の、ステータコアの外周面に対応する位置(例えば、位置347)を変形させる。そうすると、打ち抜き加工された電磁鋼板に形成された前述した切り欠きを構成する辺が突き合わさり、全体として環状になる。このようにして得られる環状の電磁鋼板の相互に隣接する板面同士が合うように、複数の環状の電磁鋼板を積み重ねることによりステータコアが構成される。尚、打ち抜き加工された電磁鋼板の相互に隣接する板面同士が合うように、打ち抜き加工された複数の電磁鋼板を積み重ねた後、それらを前述したようにして環状に変形することによりステータコアを構成してもよい。尚、必要に応じて、溶接やカシメ等、折り曲げコアを構成する電磁鋼板を固定するための処理が行われる。また、折り曲げコアは、焼嵌め等によりケースに固定される。 The other core portion 346b, 346k of the end portion of the electrical steel sheet punched in this manner in the longitudinal direction of the region constituting the yoke of the two core portions 346a and 346l at both ends described above. The punched electrical steel sheet is deformed so that the ends 341 and 342 on the side not connected to the grain abut against each other. That is, the position (for example, position 347) corresponding to the outer peripheral surface of the stator core of the end portion in the longitudinal direction of the region constituting the yoke of the core portion 346a to 346k on the side connected to the other core portion is set. Transform. Then, the sides constituting the above-mentioned notch formed in the punched electrical steel sheet are butted against each other to form an annular shape as a whole. A stator core is formed by stacking a plurality of annular electromagnetic steel sheets so that the adjacent plate surfaces of the annular electromagnetic steel sheets thus obtained are aligned with each other. A stator core is configured by stacking a plurality of punched electrical steel sheets so that the adjacent plate surfaces of the punched electrical steel sheets meet each other, and then deforming them in an annular shape as described above. You may. If necessary, processing for fixing the electromagnetic steel sheet constituting the bent core, such as welding or caulking, is performed. Further, the bent core is fixed to the case by shrink fitting or the like.

図3(b)に示すように、折り曲げコアにおいても、分割コアと同様に、ステータコアとして使用されない部分が少なくなると共に、コイルの巻き方を効率化することができることにより、回転電機の銅損を低減させることができる。
以下の説明では、分割コアを例に挙げて説明するが、折り曲げコアであっても分割コアと同じようにしてステータコアを設計することができる。
As shown in FIG. 3B, even in the bent core, as in the case of the split core, the number of parts not used as the stator core is reduced, and the coil winding method can be made more efficient, so that the copper loss of the rotary electric machine is reduced. It can be reduced.
In the following description, the split core will be described as an example, but even if it is a bent core, the stator core can be designed in the same manner as the split core.

<形状パラメータ取得部101、形状パラメータ取得ステップS201>
形状パラメータ取得部101は、ステータコア設計装置100のユーザインターフェースに対するオペレータの操作に基づいて、分割コアの形状パラメータを入力する。
形状パラメータには、ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積が含まれる。また、形状パラメータ取得部101は、分割コアの形状パラメータを、ステータコア設計装置100のユーザインターフェースに対するオペレータの操作によらずに自動的に算出することにより取得してもよい。例えば、形状パラメータ取得部101は、分割コアの形状を表すCADデータなどの電子データをもとに、ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積を自動算出することにより形状パラメータを求めても良い。
<Shape parameter acquisition unit 101, shape parameter acquisition step S201>
The shape parameter acquisition unit 101 inputs the shape parameters of the split core based on the operator's operation on the user interface of the stator core design device 100.
Shape parameters include tooth width, yoke width, radial area, and circumferential area. Further, the shape parameter acquisition unit 101 may acquire the shape parameter of the divided core by automatically calculating the shape parameter of the split core without the operator's operation on the user interface of the stator core design device 100. For example, the shape parameter acquisition unit 101 obtains shape parameters by automatically calculating the tooth width, yoke width, radial area, and circumferential area based on electronic data such as CAD data representing the shape of the split core. May be.

図4は、ティース幅およびヨーク幅の一例を説明する図である。
ヨーク幅YWは、ステータコアの周方向におけるスロットの中央の位置でのステータコアの外径から内径を減算した値である。図4(a)に示す例では、ヨーク幅YWは、位置401、402におけるステータコアの外径から内径を減算した値であり、図4(b)に示す例では、ヨーク幅YWは、位置403、404におけるステータコアの外径から内径を減算した値である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a tooth width and a yoke width.
The yoke width YW is a value obtained by subtracting the inner diameter from the outer diameter of the stator core at the position of the center of the slot in the circumferential direction of the stator core. In the example shown in FIG. 4A, the yoke width YW is a value obtained by subtracting the inner diameter from the outer diameter of the stator core at positions 401 and 402, and in the example shown in FIG. 4B, the yoke width YW is the position 403. , 404 is a value obtained by subtracting the inner diameter from the outer diameter of the stator core.

ティース幅TWは、ティース直線領域の中央の位置でのステータコアの周方向の長さである。ここで、ティース直線領域とは、ステータコアの軸に垂直な方向に切った場合の分割コアの断面において、ステータコアの周方向におけるティースの端部を構成する直線のうち最長の直線の領域を、ステータコアの周方向におけるティースの2つの端部のそれぞれについて求めたものである。図4(a)に示す例では、位置411、412を相互に結ぶ直線と、位置413、414を相互に結ぶ直線が、ティース直線領域であり、図4(b)に示す例では、位置415、416を相互に結ぶ直線と、位置417、418を相互に結ぶ直線が、ティース直線領域である。また、図4(a)に示す例では、ティース直線領域の中央の位置は、位置421、422であり、図4(b)に示す例では、ティース直線領域の中央の位置は、位置423、424である。 The teeth width TW is the circumferential length of the stator core at the center position of the teeth straight line region. Here, the teeth straight line region is the region of the longest straight line among the straight lines constituting the end portion of the teeth in the circumferential direction of the stator core in the cross section of the divided core when cut in the direction perpendicular to the axis of the stator core. It is obtained for each of the two ends of the teeth in the circumferential direction of. In the example shown in FIG. 4A, the straight line connecting the positions 411 and 421 and the straight line connecting the positions 413 and 414 are the teeth straight line regions, and in the example shown in FIG. 4B, the position 415. The straight line connecting 416 to each other and the straight line connecting positions 417 and 418 to each other are the teeth straight line regions. Further, in the example shown in FIG. 4A, the central position of the teeth straight line region is position 421, 422, and in the example shown in FIG. 4B, the central position of the teeth straight line region is position 423. 424.

図4(a)では、ステータコアの周方向におけるティースの長さであって、ティース直線領域における長さが一定である場合を例に挙げて示す。一方、図4(b)では、ステータコアの周方向におけるスロットの長さが一定である場合を例に挙げて示す。従って、図4(a)に示す例では、ステータコアの周方向におけるティースの長さであって、ティース直線領域における長さは場所によらずに一定になる。一方、図4(b)に示す例では、ステータコアの周方向におけるティースの長さであって、ティース直線領域における長さは場所によって異なる。 FIG. 4A shows, for example, the case where the length of the teeth in the circumferential direction of the stator core is constant in the teeth straight line region. On the other hand, FIG. 4B shows an example in which the length of the slot in the circumferential direction of the stator core is constant. Therefore, in the example shown in FIG. 4A, it is the length of the teeth in the circumferential direction of the stator core, and the length in the teeth straight line region is constant regardless of the location. On the other hand, in the example shown in FIG. 4B, it is the length of the teeth in the circumferential direction of the stator core, and the length in the teeth straight line region varies depending on the location.

図5は、径方向面積と周方向面積の一例を説明する図である。尚、図5において、両矢印線は、磁束の方向を概念的に示す。
図5において、径方向面積は、斜線で示す径方向領域の面積である。径方向領域は、ステータコアの鉄損を評価する際に、L方向の磁気特性のみを考慮する領域である。径方向領域は、ヨーク部領域と、ティース部領域とからなる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a radial area and a circumferential area. In FIG. 5, the double-headed arrow line conceptually indicates the direction of the magnetic flux.
In FIG. 5, the radial area is the area of the radial region indicated by the diagonal line. The radial region is a region in which only the magnetic characteristics in the L direction are considered when evaluating the iron loss of the stator core. The radial region includes a yoke region and a teeth region.

ヨーク部領域は、ステータコアの軸に垂直な方向に切った場合の分割コアの断面において、ステータコアの外周面を構成する領域の、ステータコアの周方向における中央の位置の点である第1の点501と、ティース直線領域のステータコアの外周面に最も近い2つの位置の点である第2の点502、第3の点503と、を頂点とする三角形で囲まれる領域である。尚、第1の点501は、ステータコアの軸に垂直な方向にステータコア(分割コア)を切った場合の断面において、ステータコア(分割コア)の周方向におけるティースの中央の位置と、ステータコアの軸と、を通る仮想線と、ステータコアの外周面との交点の位置になる。
ティース部領域は、ステータコアの軸に垂直な方向に切った場合の分割コアの断面の領域のうち、ティース直線領域のステータコアの外周面に最も近い第2の点502および第3の点503を相互に結ぶ仮想線504よりもステータコアの軸側の領域である。
The yoke portion region is a first point 501 which is a point at the center position in the circumferential direction of the stator core in the region constituting the outer peripheral surface of the stator core in the cross section of the divided core when cut in the direction perpendicular to the axis of the stator core. It is a region surrounded by a triangle having a second point 502 and a third point 503, which are points at two positions closest to the outer peripheral surface of the stator core in the teeth straight line region. The first point 501 refers to the position of the center of the teeth in the circumferential direction of the stator core (divided core) and the axis of the stator core in the cross section when the stator core (divided core) is cut in the direction perpendicular to the axis of the stator core. , The position of the intersection of the virtual line passing through and the outer peripheral surface of the stator core.
The teeth portion region crosses the second point 502 and the third point 503 closest to the outer peripheral surface of the stator core in the teeth linear region in the region of the cross section of the divided core when cut in the direction perpendicular to the axis of the stator core. It is a region on the shaft side of the stator core with respect to the virtual line 504 connected to.

図5において、周方向面積は、斜線で示す径方向領域以外の領域(白い部分)の領域である周方向領域の面積であり、ステータコアの軸に垂直な方向にステータコア(分割コア)を切った場合の断面の領域の面積から、径方向面積を減算した値である。周方向領域は、ステータコアの鉄損を評価する際に、C方向の磁気特性のみを考慮する領域である。周方向領域は、ステータコアの軸に垂直な方向に切った場合の分割コアの断面の領域のうち、径方向領域を除く領域である。 In FIG. 5, the circumferential area is the area of the circumferential region which is a region (white portion) other than the radial region indicated by the diagonal line, and the stator core (divided core) is cut in the direction perpendicular to the axis of the stator core. It is a value obtained by subtracting the radial area from the area of the cross-sectional area of the case. The circumferential region is a region in which only the magnetic characteristics in the C direction are considered when evaluating the iron loss of the stator core. The circumferential region is a region of the cross section of the split core when cut in the direction perpendicular to the axis of the stator core, excluding the radial region.

尚、図3(b)に示すように、折り曲げコアのステータコアの軸に垂直な方向の断面は、分割コアのステータコアの軸に垂直な方向の断面を組み合わせたものと等価と見なすことができる。即ち、前述した説明において、分割コアの断面は、ステータコアの周方向において、折り曲げ鋼板を構成する電磁鋼板の変形位置(例えば、位置347に対応する位置)を境界として周期的に繰り返される領域の1つの領域のステータコアの軸に垂直な方向の断面になる。 As shown in FIG. 3B, the cross section of the bent core in the direction perpendicular to the axis of the stator core can be regarded as equivalent to the combination of the cross sections of the split core in the direction perpendicular to the axis of the stator core. That is, in the above description, the cross section of the divided core is one of the regions that are periodically repeated with the deformation position (for example, the position corresponding to the position 347) of the electromagnetic steel sheet constituting the folded steel sheet as a boundary in the circumferential direction of the stator core. The cross section is perpendicular to the axis of the stator core in one area.

形状パラメータ取得部101は、以上のような形状パラメータ(ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積)の組を複数組入力する(即ち、ステータコアの形状の複数の候補のそれぞれについての形状パラメータを入力する)ことができる。 The shape parameter acquisition unit 101 inputs a plurality of sets of the shape parameters (teeth width, yoke width, radial area, and circumferential area) as described above (that is, for each of the plurality of candidates for the shape of the stator core). You can enter the shape parameters).

<形状指標導出部102、形状指標導出ステップS202>
形状指標導出部102は、形状パラメータ取得部101により入力された形状パラメータ(ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積)に基づいて、形状指標Sindexを導出する。前述したように、形状パラメータ取得部101により、複数組の形状パラメータ(ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積)が入力された場合、形状指標導出部102は、それぞれの組に対し形状指標Sindexを導出する。形状指標Sindexは、ティース幅をTW[mm]、ヨーク幅をYW[mm]、径方向面積をLS[mm2]、および周方向面積CS[mm2]とすると、以下の(1)式により表される。尚、形状指標Sindexは、無次元量である。
index=(CS÷LS)×(2×TW÷YW)2 ・・・(1)
<Shape index derivation unit 102, shape index derivation step S202>
The shape index deriving unit 102 derives the shape index S index based on the shape parameters (teeth width, yoke width, radial area, and circumferential area) input by the shape parameter acquisition unit 101. As described above, when a plurality of sets of shape parameters (teeth width, yoke width, radial area, and circumferential area) are input by the shape parameter acquisition unit 101, the shape index derivation unit 102 sets each set. On the other hand, the shape index S index is derived. Assuming that the tooth width is TW [mm], the yoke width is YW [mm], the radial area is LS [mm 2 ], and the circumferential area CS [mm 2 ], the shape index S index is the following equation (1). Represented by. The shape index S index is a dimensionless quantity.
S index = (CS ÷ LS) × (2 × TW ÷ YW) 2 ... (1)

尚、(1)式の径方向面積LSおよび周方向面積CSは、1つの分割コアについての面積としても、ステータコア全体の面積としても同じである。例えば、25個の分割コアでステータコアを構成する場合、(1)式のCSは、25×CSとなり、LSは、25×LSとなるので、(25×CS)÷(25×LS)=(CS÷LS)となる。 The radial area LS and the circumferential area CS of the equation (1) are the same as the area of one divided core and the area of the entire stator core. For example, when the stator core is composed of 25 divided cores, the CS of the formula (1) is 25 × CS and the LS is 25 × LS, so that (25 × CS) ÷ (25 × LS) = ( CS ÷ LS).

ここで、(1)式が得られた経緯について説明する。
近年、モータ等の回転電機の小型化に対する要求が大きくなってきており、回転電機の出力を低下させないために、商用周波数よりも高い周波数、例えば400[Hz]から数[kHz]で回転電機を駆動する場合が増加している。このため、商用周波数における鉄損の材料特性だけではモータ鉄損を正確に予測することは難しい。
Here, the process of obtaining the equation (1) will be described.
In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization of rotary electric machines such as motors, and in order not to reduce the output of the rotary electric machine, the rotary electric machine is operated at a frequency higher than the commercial frequency, for example, 400 [Hz] to several [kHz]. The number of cases of driving is increasing. Therefore, it is difficult to accurately predict the motor iron loss only from the material properties of the iron loss at the commercial frequency.

そこで、本発明者らは、400[Hz]で駆動されるモータを対象に、ステータコアの形状と、ステータコアの鉄損との関係を、種々のモータを種々の条件で動作した場合について詳細に検証した。
ここでは、18スロット、6極、ステータコアの外径が250[mm]のモータを、回転数8000[rpm](励磁周波数f=400[Hz]相当)、トルク6.0[N・m] (最大磁束密度B=1.0[T]相当)、出力5[kW]で動作させた場合について評価した場合を例に挙げる。また、ここでは、最大磁束密度が1.0[T]、励磁周波数が400[Hz]におけるL方向の鉄損とC方向の鉄損の平均値W10/400(L+C)が14.0[W/kg]であり、LC比=1.0(L方向とC方向とで鉄損に差異がない)の材料を用いてステータコアを構成した場合を例に挙げる。ここで、鉄損はJIS C 2550−1(2011)「電磁鋼帯試験方法 第1部:エプスタイン試験器による電磁鋼帯の磁気特性の測定方法」に従って測定した値である。
Therefore, the present inventors have verified in detail the relationship between the shape of the stator core and the iron loss of the stator core for a motor driven at 400 [Hz] in the case where various motors are operated under various conditions. did.
Here, a motor with 18 slots, 6 poles, and a stator core with an outer diameter of 250 [mm] has a rotation speed of 8000 [rpm] (equivalent to an excitation frequency f = 400 [Hz]) and a torque of 6.0 [Nm] (equivalent to an excitation frequency f = 400 [Hz]). An example is given when an evaluation is made in the case of operation with a maximum magnetic flux density B = 1.0 [T]) and an output of 5 [kW]. Further, here, the average value W 10/400 (L + C) of the iron loss in the L direction and the iron loss in the C direction at a maximum magnetic flux density of 1.0 [T] and an excitation frequency of 400 [Hz] is 14.0 [. W / kg], and an example is given in which a stator core is constructed using a material having an LC ratio of 1.0 (there is no difference in iron loss between the L direction and the C direction). Here, the iron loss is a value measured according to JIS C 2550-1 (2011) “Electromagnetic Steel Strip Test Method Part 1: Method for Measuring Magnetic Steel Strip with Epstein Tester”.

前述したように、ステータコアの鉄損に影響するステータコアの形状のパラメータとして、ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積を選定した。これは次の考え方に基づく。
まず、トルク一定の条件でステータコアの形状の差異を比較するため、ティースにおける磁束密度の大きさはコアの形状にかかわらず一定であると考えられる。そうすると、ティースの鉄損は、ティースの磁束密度の大きさとティースの面積とに応じて定まる。次に、ステータコアの周方向におけるティースの長さと、ステータコアの周方向におけるヨークの長さとの比率に応じて、ヨークの磁束密度の大きさが定まり、この磁束密度の大きさと、ヨークの面積とに応じて、ヨークの鉄損が定まる。これらティースの鉄損とヨークの鉄損とを合算することでステータコアの鉄損が求められる。
As described above, the tooth width, the yoke width, the radial area, and the circumferential area were selected as the parameters of the shape of the stator core that affect the iron loss of the stator core. This is based on the following idea.
First, in order to compare the difference in the shape of the stator core under the condition that the torque is constant, it is considered that the magnitude of the magnetic flux density in the teeth is constant regardless of the shape of the core. Then, the iron loss of the teeth is determined according to the magnitude of the magnetic flux density of the teeth and the area of the teeth. Next, the magnitude of the magnetic flux density of the yoke is determined according to the ratio between the length of the teeth in the circumferential direction of the stator core and the length of the yoke in the circumferential direction of the stator core. Correspondingly, the iron loss of the yoke is determined. The iron loss of the stator core can be obtained by adding the iron loss of these teeth and the iron loss of the yoke.

以上のように、ステータコアの周方向におけるティースの長さと、ステータコアの周方向におけるヨークの長さは、ステータコアの鉄損に影響を与えるが、図4(a)および図4(b)に示すように、ステータコアの形状によって、ステータコアの周方向におけるティースの長さと、ステータコアの周方向におけるヨークの長さは、それぞれ一定とは限らない。そこで、これらの長さの代表値として、前述したティース幅、ヨーク幅を採用することとした。 As described above, the length of the teeth in the circumferential direction of the stator core and the length of the yoke in the circumferential direction of the stator core affect the iron loss of the stator core, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Further, depending on the shape of the stator core, the length of the teeth in the circumferential direction of the stator core and the length of the yoke in the circumferential direction of the stator core are not always constant. Therefore, it was decided to adopt the above-mentioned tooth width and yoke width as representative values of these lengths.

また、図5に示すように、ティースとヨークの接続部では磁束の向きが変わる。このため、ティースとヨークの接続部では、回転磁束が発生する。従って、厳密には、L方向とC方向との間の角度に対応する磁気特性により、ティースとヨークの接続部の鉄損が求められる。しかしながら、ステータコア全体の鉄損に対し、ティースとヨークの接続部において前記径方向領域はL方向、それ以外の領域はC方向の磁気特性で鉄損を算出しても大きく影響しないため、パラメータの数を少なくして、計算負荷を軽くするために、L方向とC方向の磁気特性のみを考慮することとした。 Further, as shown in FIG. 5, the direction of the magnetic flux changes at the connection portion between the tooth and the yoke. Therefore, a rotating magnetic flux is generated at the connection portion between the tooth and the yoke. Therefore, strictly speaking, the iron loss at the connection portion between the teeth and the yoke is obtained by the magnetic characteristics corresponding to the angle between the L direction and the C direction. However, even if the iron loss is calculated based on the magnetic characteristics of the radial region in the L direction and the other regions in the C direction at the connection portion between the teeth and the yoke, the iron loss of the entire stator core is not significantly affected. In order to reduce the number and reduce the calculation load, we decided to consider only the magnetic characteristics in the L and C directions.

前述したように、電磁鋼板330、350は、ティースの領域の長手方向がL方向を向き、ヨークの領域の長手方向がC方向を向くように、分割コア、折り曲げコアの平面形状に合わせた形状で打ち抜かれる(図3を参照)。また、図5に示すように、ティースの長手方向に沿って磁束が流れ、ティースとヨークとの接続部で磁束に向きが変わり、ヨークにおいてはステータコアの周方向に磁束が流れる。ヨークの長手方向はC方向であるが、磁束は、C方向に比べL方向に沿って流れやすい性質がある。このため、ヨークにおいては、長手方向(ステータコアの周方向)の位置が、ティースの中央に近い位置であるほど、L方向の磁束の影響を受けやすく、短手方向(ステータコアの径方向)の位置が、ティースに近い領域であるほど、L方向の磁束の影響を受けやすい。そこで、本実施形態では、図5に示す第1の点501、第2の点502、および第3の点503を頂点とする三角形で囲まれる領域については、L方向の磁気特性のみを考慮する径方向領域とした。 As described above, the electrical steel sheets 330 and 350 have shapes that match the planar shapes of the split core and the bent core so that the longitudinal direction of the tooth region faces the L direction and the longitudinal direction of the yoke region faces the C direction. It is punched out with (see Fig. 3). Further, as shown in FIG. 5, a magnetic flux flows along the longitudinal direction of the teeth, the direction changes to the magnetic flux at the connection portion between the teeth and the yoke, and the magnetic flux flows in the circumferential direction of the stator core in the yoke. The longitudinal direction of the yoke is the C direction, but the magnetic flux tends to flow along the L direction as compared with the C direction. Therefore, in the yoke, the closer the position in the longitudinal direction (circumferential direction of the stator core) is to the center of the teeth, the more easily it is affected by the magnetic flux in the L direction, and the position in the lateral direction (diameter direction of the stator core). However, the closer the region is to the teeth, the more easily it is affected by the magnetic flux in the L direction. Therefore, in the present embodiment, only the magnetic characteristics in the L direction are considered for the region surrounded by the triangle having the first point 501, the second point 502, and the third point 503 as the vertices shown in FIG. The radial region was used.

図6は、分割コアの形状の一例を示す図である。図7は、図6に示す4種類の形状のコアA〜Dの形状パラメータ(ヨーク幅、ティース幅、周方向面積、径方向面積)と、形状指標Sindexを表形式で示す図である。尚、各コアA〜Dの形状パラメータ(ヨーク幅、ティース幅、周方向面積、径方向面積)の値は、コアAの値を1.00とした場合の相対的な値である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape of the split core. FIG. 7 is a diagram showing the shape parameters (yoke width, tooth width, circumferential area, radial area) of the cores A to D of the four types of shapes shown in FIG. 6 and the shape index S index in a table format. The values of the shape parameters (yoke width, tooth width, circumferential area, radial area) of each of the cores A to D are relative values when the value of the core A is 1.00.

本発明者らは、図6に示す異なる4つの形状のコアA〜Dを用いたステータコアを有するモータを検討した。尚、各モータは、ステータコア以外については同一の構成を有するものとした。図6では、形状パラメータの差異を明確にするために、コアの形状をT型に簡易近似している。図6および図7から、コアAに対する各コアB〜Dの特徴は次のように言える。
まず、コアBは、ヨーク幅が大幅に小さく、径方向面積は逆に増大する。コアCは、ヨーク幅および周方向面積が小さく、相対的に径方向面積が大きい。コアDは、ティースとヨークの面積比はコアCと大きな差異は無いが、ティース幅およびヨーク幅が小さく小型化が指向されている。
The present inventors have studied a motor having a stator core using cores A to D having four different shapes shown in FIG. It should be noted that each motor has the same configuration except for the stator core. In FIG. 6, the shape of the core is simply approximated to a T shape in order to clarify the difference in the shape parameters. From FIGS. 6 and 7, the characteristics of the cores B to D with respect to the core A can be said as follows.
First, in the core B, the yoke width is significantly small, and the radial area is conversely increased. The core C has a small yoke width and a small circumferential area, and has a relatively large radial area. The area ratio of the teeth and the yoke of the core D is not significantly different from that of the core C, but the teeth width and the yoke width are small and miniaturization is aimed at.

本発明者らは、これらの特徴と、各コアA〜Dの鉄損との関係を検証した。図8は、ティース幅/ヨーク幅と、ステータコアの鉄損との関係の一例と(図8(a))、径方向面積/周方向面積とステータコアの鉄損との関係の一例(図8(b))を示す図である。 The present inventors have verified the relationship between these characteristics and the iron loss of each core A to D. FIG. 8 shows an example of the relationship between the tooth width / yoke width and the iron loss of the stator core (FIG. 8A), and an example of the relationship between the radial area / circumferential area and the iron loss of the stator core (FIG. 8 (FIG. 8)). b)) is a figure which shows.

図8(a)および図8(b)に示すように、ティース幅およびヨーク幅のみ、または、径方向面積および周方向面積のみを形状パラメータとして用いても、形状パラメータとステータコアの鉄損との相関は低い。特許文献1に記載のように、ティース部の幅Thに対するコアバック部の幅Yの比(=Y/Th)だけでは、ステータコアの鉄損を精度よく評価することができないことが分かる。 As shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), even if only the tooth width and the yoke width or only the radial area and the circumferential area are used as the shape parameters, the shape parameters and the iron loss of the stator core are different. Correlation is low. As described in Patent Document 1, it can be seen that the iron loss of the stator core cannot be accurately evaluated only by the ratio (= Y / Th) of the width Y of the core back portion to the width Th of the teeth portion.

そこで、本発明者らは、ヨーク幅に対するティース幅の比と、径方向面積に対する周方向面積の比との双方を考慮した形状パラメータを用いることによりステータコアの鉄損を評価すればよいという着想を得た。そして、本発明者らは、前述した形状および材料を含む、種々の形状および材料のステータコアについて、鉄損との相関が高い指標を検討した結果、(1)式の形状指標Sindexを見出した。
図9は、形状指標Sindexとステータコアの鉄損との関係の一例を示す図である。図9に示すように、形状指標Sindexとステータコアの鉄損との関係は、略正比例の関係にあり、高い相関があることが分かる。従って、形状指標Sindexの値が小さくなるようにステータコアの形状を定めれば、ステータコアの鉄損を低減することが可能である。
Therefore, the present inventors have an idea that the iron loss of the stator core may be evaluated by using a shape parameter that considers both the ratio of the tooth width to the yoke width and the ratio of the circumferential area to the radial area. Obtained. Then, as a result of examining an index having a high correlation with iron loss for the stator cores of various shapes and materials including the above-mentioned shapes and materials, the present inventors have found the shape index S index of the equation (1). ..
FIG. 9 is a diagram showing an example of the relationship between the shape index S index and the iron loss of the stator core. As shown in FIG. 9, it can be seen that the relationship between the shape index S index and the iron loss of the stator core is in a substantially direct proportional relationship and has a high correlation. Therefore, if the shape of the stator core is determined so that the value of the shape index S index becomes small, it is possible to reduce the iron loss of the stator core.

<形状指標決定部103、形状指標決定ステップS203>
前述したように、ステータコアの形状の候補のうち、形状指標Sindexの値が最小になる候補を採用すれば、ステータコアの鉄損を最小化することが可能である。図6に示した例では、図9に示したように、コアA〜Dのうち、コアAの形状のステータコアの鉄損が最小になることが分かる。一方で、ステータコアの形状は、回転電機(モータ)の使用用途により、回転電機の出力や、回転電機の設置スペース等も考慮して決定される。従って、例えば、小型化を最優先事項とし、低鉄損化を2番目の優先事項とすれば、最も小型で鉄損が2番目に小さいコアDの形状を採用する場合もある。
<Shape index determination unit 103, shape index determination step S203>
As described above, it is possible to minimize the iron loss of the stator core by adopting the candidate having the smallest shape index S index among the candidates for the shape of the stator core. In the example shown in FIG. 6, as shown in FIG. 9, it can be seen that among the cores A to D, the iron loss of the stator core in the shape of the core A is minimized. On the other hand, the shape of the stator core is determined in consideration of the output of the rotary electric machine, the installation space of the rotary electric machine, and the like, depending on the intended use of the rotary electric machine (motor). Therefore, for example, if miniaturization is the highest priority and low iron loss is the second priority, the shape of the core D, which is the smallest and has the second smallest iron loss, may be adopted.

そこで、形状指標決定部103は、形状パラメータ取得部101により、ステータコアの形状の候補についての形状パラメータ(ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積)として、複数組の形状パラメータを入力した場合、形状指標導出部102により当該組のそれぞれに対して導出された形状指標Sindexの中から、ステータコアの形状を定める形状指標Sindexを決定する。 Therefore, the shape index determination unit 103 inputs a plurality of sets of shape parameters as shape parameters (teeth width, yoke width, radial area, and circumferential area) for the shape candidates of the stator core by the shape parameter acquisition unit 101. If, from the derived shape index S index for each of the sets by the shape index deriving unit 102, determines the shape index S index to define the shape of the stator core.

例えば、形状指標決定部103は、複数組の形状パラメータのそれぞれに対する形状指標Sindexと、当該形状指標Sindexを導出する際に用いた形状パラメータ(ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積)の情報とをコンピュータディスプレイに表示する。オペレータは、この表示から、前述したような基準に従って、ステータコアの形状指標として最適な形状指標Sindexを決定し、ステータコア設計装置100のユーザインターフェースを操作して指定する。形状指標決定部103は、ステータコア設計装置100のユーザインターフェースを用いてオペレータにより指定された形状指標Sindexを入力し、当該形状指標Sindexを、ステータコアの形状を定める形状指標Sindexとして決定する。 For example, the shape index determining unit 103 has a shape index S index for each of a plurality of sets of shape parameters, and shape parameters (teeth width, yoke width, radial area, and circumference) used when deriving the shape index S index. Information on the direction area) is displayed on the computer display. From this display, the operator determines the optimum shape index S index as the shape index of the stator core according to the criteria as described above, and operates and specifies the user interface of the stator core design device 100. Shape index determination unit 103, using the user interface of the stator core design apparatus 100 inputs the specified shape index S index by the operator, the shape index S index, determined as the shape index S index to define the shape of the stator core.

また、形状指標決定部103は、ステータコアの形状を定める形状指標Sindexを自動的に決定することもできる。例えば、形状指標決定部103は、形状指標Sindexを含む複数の指標の重み付き線形和で表される評価値が最小となるときの形状指標Sindexを、ステータコアの形状を定める形状指標Sindexとして決定することができる。例えば、コアiを用いた場合のステータコアの外形をDiとし、コアiを用いた場合の形状指標をSindexiとし、形状指標Sindexiに対する重み係数をk1、ステータコアの外形をDiに対する重み係数をk2とした場合、評価値J1を以下の(2)式で表すことができる。
J1=k1×Sindexi+k2×Di ・・・(2)
Further, the shape index determination unit 103 can automatically determine the shape index S index that determines the shape of the stator core. For example, the shape index determination unit 103, a shape index S index when evaluation value represented by the weighted linear sum of the plurality of indicators including the shape index S index is minimized, the shape index S index defining the shape of the stator core Can be determined as. For example, the outer shape of the stator core when the core i is used is Di, the shape index when the core i is used is S index i, the weight coefficient for the shape index S index i is k1, and the outer shape of the stator core is the weight coefficient for Di. When is k2, the evaluation value J1 can be expressed by the following equation (2).
J1 = k1 × S index i + k2 × Di ・ ・ ・ (2)

尚、重み係数k1、k2は、形状指標Sindexiとステータコアの外形をDiとの評価のバランスを示すものである。例えば、形状指標Sindexi(鉄損)よりも、ステータコアの外形Diを重要な評価指標とする場合には、重み係数k2の値を重み係数k1の値よりも小さくする。重み係数k1、k2は、オペレータにより予め指定される値である。尚、重み係数k2を0(ゼロ)にすれば、最小の形状指標Sindexが、ステータコアの形状を定める形状指標Sindexになる。(2)式に示す例では、k1×Sindexiにより、ステータコアの鉄損を評価することができる。 The weighting coefficients k1 and k2 indicate the balance between the evaluation of the shape index S index i and the outer shape of the stator core with Di. For example, when the outer shape Di of the stator core is used as an important evaluation index rather than the shape index S index i (iron loss), the value of the weighting factor k2 is made smaller than the value of the weighting factor k1. The weighting coefficients k1 and k2 are values specified in advance by the operator. Incidentally, if the weighting factor k2 0 (zero), the minimum shape index S index is, a shape index S index to define the shape of the stator core. In the example shown in the equation (2), the iron loss of the stator core can be evaluated by k1 × S index i.

また、形状指標決定部103は、形状パラメータ取得部101により一組の形状パラメータ(ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積)が入力された場合、形状指標導出部102により導出された形状指標Sindexと、当該形状指標Sindexを導出した際に用いた形状パラメータ(ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積)の情報とをコンピュータディスプレイに表示する。オペレータは、この表示から、形状指標Sindexが適切であるかどうかを判定し、適切でない場合には、ステータコア設計装置100のユーザインターフェースを操作して形状パラメータを指定し直す。形状パラメータ取得部101は、このようにして指定し直された形状パラメータを入力する。このような形状パラメータ取得部101による形状パラメータの入力と、形状指標導出部102による形状指標Sindexの導出と、形状指標決定部103による形状指標Sindex等の表示とを、オペレータにより形状指標Sindexが適切であることが指定されるまで繰り返し行う。形状指標決定部103は、オペレータにより形状指標Sindexが適切であることが指定されると、当該形状指標Sindexを、ステータコアの形状を定める形状指標Sindexとして決定する。 Further, when a set of shape parameters (teeth width, yoke width, radial area, and circumferential area) is input by the shape parameter acquisition unit 101, the shape index determination unit 103 is derived by the shape index derivation unit 102. The shape index S index and the information of the shape parameters (teeth width, yoke width, radial area, and circumferential area) used when the shape index S index is derived are displayed on the computer display. From this display, the operator determines whether or not the shape index S index is appropriate, and if not, operates the user interface of the stator core design device 100 to respecify the shape parameter. The shape parameter acquisition unit 101 inputs the shape parameter redesignated in this way. The operator can input the shape parameter by the shape parameter acquisition unit 101, derive the shape index S index by the shape index derivation unit 102, and display the shape index S index or the like by the shape index determination unit 103. Repeat until index is specified as appropriate. Shape index determination unit 103, when it by the operator the shape index S index is appropriate is designated, the shape index S index, determined as the shape index S index to define the shape of the stator core.

また、過去の実績から、例えば、回転電機の仕様等に応じて形状指標Sindexとして適切な値が得られている場合には、当該値に基づいて、形状指標Sindexに対する閾値を設けてもよい。この場合、例えば、形状指標決定部103は、形状指標導出部102により導出された形状指標Sindexが、閾値を下回る場合に、当該形状指標Sindexを、ステータコアの形状を定める形状指標Sindexとして決定することができる。 Further, if an appropriate value as the shape index S index is obtained from the past results, for example, according to the specifications of the rotary electric machine, a threshold value for the shape index S index may be set based on the value. good. In this case, for example, the shape index determination unit 103, the shape index deriving unit 102 shape index S index derived by the, if below a threshold, the shape index S index, a shape index S index defining the shape of the stator core Can be decided.

そして、以上のようにして決定された形状指標Sindexを導出する際に使用した形状パラメータ(ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積)により定まる形状のステータコアを設計する。設計は、設計者が行ってもステータコア設計装置100で行ってもよい。尚、ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積以外の形状パラメータについては、ステータコアを適用する回転電機(モータ)の仕様に応じて適宜決定してよい。そして、公知の手法により当該形状のステータコアを製造する。 Then, a stator core having a shape determined by the shape parameters (teeth width, yoke width, radial area, and circumferential area) used when deriving the shape index S index determined as described above is designed. The design may be performed by the designer or may be performed by the stator core design device 100. The shape parameters other than the tooth width, the yoke width, the radial area, and the circumferential area may be appropriately determined according to the specifications of the rotary electric machine (motor) to which the stator core is applied. Then, a stator core having the shape is manufactured by a known method.

以上のように本実施形態では、ステータコア設計装置100は、(CS÷LS)×(2×TW÷YW)2で表される形状指標Sindexを導出する。従って、形状指標Sindex(ステータコアの形状に関する指標として、ステータコアの鉄損を評価することができる指標)の値に基づいて、ステータコアの形状を設計することができる。よって、鉄損を低減することができるステータコアの形状を容易に設計することができる。 As described above, in the present embodiment, the stator core design device 100 derives the shape index S index represented by (CS ÷ LS) × (2 × TW ÷ YW) 2. Therefore, the shape of the stator core can be designed based on the value of the shape index S index (an index capable of evaluating the iron loss of the stator core as an index relating to the shape of the stator core). Therefore, it is possible to easily design the shape of the stator core that can reduce the iron loss.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、ステータコアの形状を設計する場合を例に挙げて説明した。本実施形態では、第1の実施形態のようにしてステータコアの形状を設計した後、ステータコアに使用する材料を設計する場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態は、第1の実施形態に対し、ステータコアに使用する材料を設計する点が付加されたものである。従って、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図9に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。本実施形態でも第1の実施形態と同様に、分割コアを例に挙げて説明するが、折り曲げコアであっても分割コアと同じようにしてステータコアを設計することができる。また、本実施形態でも第1の実施形態と同様に、軟磁性体板として電磁鋼板(無方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の少なくとも何れか一方)を用いる場合を例に挙げて説明する。
(Second embodiment)
Next, the second embodiment will be described. In the first embodiment, the case of designing the shape of the stator core has been described as an example. In this embodiment, a case where the shape of the stator core is designed as in the first embodiment and then the material used for the stator core is designed will be described as an example. As described above, in this embodiment, the point of designing the material used for the stator core is added to the first embodiment. Therefore, in the description of the present embodiment, the same parts as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 9, and detailed description thereof will be omitted. In this embodiment as well as in the first embodiment, the split core will be described as an example, but even if it is a bent core, the stator core can be designed in the same manner as the split core. Further, also in this embodiment, as in the first embodiment, a case where an electromagnetic steel sheet (at least one of a non-oriented electrical steel sheet and a grain-oriented electrical steel sheet) is used as a soft magnetic material plate will be described as an example.

図10は、ステータコア設計装置1000の機能的な構成の一例を示す図である。図11は、ステータコア設計装置1000を用いたステータコア設計方法の一例を説明するフローチャートである。ステータコア設計装置1000のハードウェアは、例えば、第1の実施形態のステータコア設計装置100と同じもので実現することができる。 FIG. 10 is a diagram showing an example of a functional configuration of the stator core design device 1000. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a stator core design method using the stator core design device 1000. The hardware of the stator core design device 1000 can be realized by, for example, the same hardware as the stator core design device 100 of the first embodiment.

<材料特性取得部1001、材料特性取得ステップS1101>
材料特性取得部1001は、ステータコア設計装置1000のユーザインターフェースに対するオペレータの操作に基づいて、ステータコアに使用する電磁鋼板の材料パラメータを入力する。
<Material property acquisition unit 1001, material property acquisition step S1101>
The material property acquisition unit 1001 inputs the material parameters of the electrical steel sheet used for the stator core based on the operator's operation on the user interface of the stator core design device 1000.

材料パラメータには、Wb/f(L+C)、Wb/f(L)、Wb/f(C)が含まれる。Wb/f(L)は、最大磁束密度がB(=b÷10)[T]であり、励磁周波数がf[Hz]であるときの電磁鋼板のL方向の鉄損[W/kg]である。Wb/f(C)は、最大磁束密度がB(=b÷10)[T]であり、励磁周波数がf[Hz]であるときの電磁鋼板のC方向の鉄損[W/kg]である。Wb/f(L+C)は、最大磁束密度がB[T]であり、励磁周波数がf[Hz]であるときの電磁鋼板のL方向の鉄損Wb/f(L)と、最大磁束密度がB(=b÷10)[T]であり、励磁周波数がf[Hz]であるときの電磁鋼板のC方向の鉄損Wb/f(C)との平均値(={Wb/f(C)+Wb/f(L)}÷2)である。それぞれの鉄損は、JIS C 2550−1(2011)「電磁鋼帯試験方法 第1部:エプスタイン試験器による電磁鋼帯の磁気特性の測定方法」またはJIS C 2556「単板試験器による電磁鋼帯の磁気特性の測定方法」により求められる。例えば、最大磁束密度が1.0[T]であり、励磁周波数が50[Hz]である場合、電磁鋼板のL方向の鉄損、C方向の鉄損、L方向の鉄損とC方向の鉄損の平均値はそれぞれ、W10/50(L)、W10/50(C)、W10/50(L+C)と表記される。 Material parameters include W b / f (L + C), W b / f (L), W b / f (C). W b / f (L) is the iron loss [W / kg] in the L direction of the electrical steel sheet when the maximum magnetic flux density is B (= b ÷ 10) [T] and the excitation frequency is f [Hz]. Is. W b / f (C) is the iron loss [W / kg] in the C direction of the electrical steel sheet when the maximum magnetic flux density is B (= b ÷ 10) [T] and the excitation frequency is f [Hz]. Is. W b / f (L + C) is the iron loss W b / f (L) in the L direction of the electromagnetic steel plate when the maximum magnetic flux density is B [T] and the excitation frequency is f [Hz], and the maximum magnetic flux. When the density is B (= b ÷ 10) [T] and the excitation frequency is f [Hz], the average value with the iron loss W b / f (C) in the C direction of the electromagnetic steel plate (= {W b). / f (C) + W b / f (L)} ÷ 2). For each iron loss, please refer to JIS C 2550-1 (2011) "Electrical Steel Strip Test Method Part 1: Method of Measuring Magnetic Steel Strip with Epstein Tester" or JIS C 2556 "Electrical Steel with Single Plate Tester". It is obtained by "Measuring method of magnetic characteristics of band". For example, when the maximum magnetic flux density is 1.0 [T] and the excitation frequency is 50 [Hz], the iron loss in the L direction, the iron loss in the C direction, and the iron loss in the L direction and the C direction of the electromagnetic steel sheet The average value of iron loss is written as W 10/50 (L), W 10/50 (C), and W 10/50 (L + C), respectively.

尚、以下の説明では、最大磁束密度がB[T]であり、励磁周波数がf[Hz]であるときの電磁鋼板のL方向の鉄損を、必要に応じて、L方向鉄損と称する。また、最大磁束密度がB[T]であり、励磁周波数がf[Hz]であるときの電磁鋼板のC方向の鉄損を、必要に応じて、C方向鉄損と称する。また、最大磁束密度がB[T]、励磁周波数がf[Hz]におけるL方向の鉄損とC方向の鉄損の平均値を、必要に応じて、LC方向平均鉄損と称する。
材料特性取得部1001は、以上のような材料パラメータ(Wb/f(L+C)、Wb/f(L)、Wb/f(C))の組を複数組入力する(即ち、ステータコアの材料の複数の候補のそれぞれについての材料パラメータを入力する)。
In the following description, the iron loss in the L direction of the electrical steel sheet when the maximum magnetic flux density is B [T] and the excitation frequency is f [Hz] is referred to as the iron loss in the L direction, if necessary. .. Further, the iron loss in the C direction of the electromagnetic steel sheet when the maximum magnetic flux density is B [T] and the excitation frequency is f [Hz] is referred to as C direction iron loss, if necessary. Further, the average value of the iron loss in the L direction and the iron loss in the C direction when the maximum magnetic flux density is B [T] and the excitation frequency is f [Hz] is referred to as an average iron loss in the LC direction, if necessary.
The material property acquisition unit 1001 inputs a plurality of sets of material parameters (W b / f (L + C), W b / f (L), W b / f (C)) as described above (that is, the stator core. Enter the material parameters for each of the multiple candidates for the material).

<材料指標導出部1002、材料指標導出ステップS1102>
材料指標導出部1002は、形状指標決定部103によりステータコアの形状指標として決定された形状指標Sindexと、材料特性取得部1001により入力された材料パラメータ(Wb/f(L+C)、Wb/f(L)、Wb/f(C))とに基づいて、材料指標Windexを導出する。材料指標導出部1002は、材料特性取得部1001により入力された複数組の材料パラメータのそれぞれに対し材料指標Windexを導出する。
<Material index derivation unit 1002, material index derivation step S1102>
The material index derivation unit 1002 includes a shape index S index determined as a shape index of the stator core by the shape index determination unit 103, and material parameters (W b / f (L + C), W b / ) input by the material property acquisition unit 1001. The material index W index is derived based on f (L) and W b / f (C)). The material index derivation unit 1002 derives the material index W index for each of the plurality of sets of material parameters input by the material property acquisition unit 1001.

材料指標Windexは、材料特性取得部1001により入力されたLC方向平均鉄損WB/f(L+C)の代表値をWave[W/kg]とすると、以下の(3)式により表される。
index=Wave×Sindex/(Wb/f(L+C))+(Wb/f(C)/Wb/f(L)) ・・・(3)
尚、LC方向平均鉄損Wb/f(L+C)の代表値Waveとしては、例えば、LC方向平均鉄損Wb/f(L+C)の平均値や中央値を用いることができる。以下では、Waveとして、LC方向平均鉄損Wb/f(L+C)の平均値を用いるものとする。
The material index W index is expressed by the following equation (3), where the representative value of the LC direction average iron loss WB / f (L + C) input by the material property acquisition unit 1001 is Wave [W / kg]. To.
W index = Wave × S index / (W b / f (L + C)) + (W b / f (C) / W b / f (L)) ・ ・ ・ (3)
As the representative value W ave of the LC directions average iron loss W b / f (L + C ), for example, can be used an average value or median value of the LC directions average iron loss W b / f (L + C ). Hereinafter, a W ave, shall be used the average value of the LC directions average iron loss W b / f (L + C ).

ここで、(3)式が得られた経緯について説明する。
本発明者らは、本発明者らは、400[Hz]で駆動されるモータを対象に、ステータコアの材料の鉄損特性と、ステータコアの鉄損との関係を、種々のモータを種々の条件で動作した場合について詳細に検証した。ここでは、第1の実施形態と同様に、18スロット、6極、ステータコアの外径が250[mm]のモータを、回転数8000[rpm](励磁周波数f=400[Hz]相当)、トルク6.0[N・m](最大磁束密度B=1.0[T]相当)、出力5[kW]で動作させた場合について評価した場合を例に挙げる。また、ステータコアの形状を、第1の実施形態で説明したコアDの形状指標Sindexに基づく形状とし、図12に示す8種類の電磁鋼板(材料a〜h)を用いてステータコアをそれぞれ構成した場合を例に挙げる。図12は、8種類の材料a〜hのLC方向平均鉄損W10/400(L+C)およびLC比(=W10/400(C)÷W10/400(L))を表形式で示す図である。尚、例えば、電磁鋼板の化学成分の他、電磁鋼板の厚み等によっても、LC方向平均鉄損W10/400(L+C)は変わり得る。従って、例えば、化学成分が同じであっても厚みが異なれば、異なる材料となり得る。また、候補となる材料は、無方向性電磁鋼板だけでも、方向性電磁鋼板だけでも、無方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の双方を含んでいても構わない。
Here, the process of obtaining the equation (3) will be described.
The present inventors, for a motor driven at 400 [Hz], set various motors under various conditions regarding the relationship between the iron loss characteristics of the material of the stator core and the iron loss of the stator core. I examined it in detail when it worked with. Here, as in the first embodiment, a motor having 18 slots, 6 poles, and a stator core with an outer diameter of 250 [mm] is used at a rotation speed of 8000 [rpm] (equivalent to an excitation frequency f = 400 [Hz]) and torque. An example is given when an evaluation is made when the product is operated at 6.0 [Nm] (equivalent to a maximum magnetic flux density B = 1.0 [T]) and an output of 5 [kW]. Further, the shape of the stator core is a shape based on the shape index S index of the core D described in the first embodiment, and the stator core is configured by using eight kinds of electromagnetic steel sheets (materials a to h) shown in FIG. Take the case as an example. FIG. 12 shows the average iron loss W 10/400 (L + C) in the LC direction and the LC ratio (= W 10/400 (C) ÷ W 10/400 (L)) of the eight materials a to h in tabular form. It is a figure. For example, the average iron loss W 10/400 (L + C) in the LC direction may change depending on the chemical composition of the electrical steel sheet, the thickness of the electrical steel sheet, and the like. Therefore, for example, even if the chemical composition is the same, different materials can be used if the thickness is different. Further, the candidate material may include only non-oriented electrical steel sheets, only grain-oriented electrical steel sheets, or both non-oriented electrical steel sheets and grain-oriented electrical steel sheets.

図13は、LC方向平均鉄損W10/400(L+C)とステータコアの鉄損との関係の一例を示す図である。
図13(a)に示すように、LC方向平均鉄損W10/400(L+C)の値が小さいほど、ステータコアの鉄損は小さくなる傾向であることが分かる。
図13(b)は、図13(a)において、LC方向平均鉄損W10/400(L+C)が14.0[W/kg]付近のステータコアの鉄損を拡大して示す図である。図13(b)に示すように、LC方向平均鉄損W10/400(L+C)が14.0[W/kg]付近のステータコアの鉄損は、4種類の材料c、d、e、fにおいて、最小値で55.0[W]、最大値で59.9[W]となり、最も鉄損が小さい水準では最も大きい水準に比べて約8[%]鉄損を低減することができていることが判明した。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between the average iron loss W 10/400 (L + C) in the LC direction and the iron loss of the stator core.
As shown in FIG. 13 (a), it can be seen that the smaller the value of the average iron loss W 10/400 (L + C) in the LC direction, the smaller the iron loss of the stator core tends to be.
FIG. 13 (b) is an enlarged view showing the iron loss of the stator core in the vicinity of 14.0 [W / kg] in the LC direction average iron loss W 10/400 (L + C) in FIG. 13 (a). As shown in FIG. 13 (b), the iron loss of the stator core in which the average iron loss W 10/400 (L + C) in the LC direction is around 14.0 [W / kg] is four kinds of materials c, d, e, and f. The minimum value is 55.0 [W] and the maximum value is 59.9 [W]. At the level with the smallest iron loss, the iron loss can be reduced by about 8 [%] compared to the level with the largest iron loss. It turned out to be.

本発明者らは、この要因を検証した。図14は、LC比とステータコアの鉄損との関係の一例を示す図である。図14に示すように、本発明者らは、L方向鉄損W10/400(L)に対するC方向鉄損W10/400(C)の比であるLC比(=W10/400(C)÷W10/400(L))がステータコアの鉄損と高い相関があることを見出した。具体的に本発明者らは、LC方向平均鉄損W10/400(L+C)が同等の材料であれば、LC比が大きいほど(L方向およびC方向における鉄損の異方性が大きいほど)、ステータコアの鉄損が低減することを見出した。 We have examined this factor. FIG. 14 is a diagram showing an example of the relationship between the LC ratio and the iron loss of the stator core. As shown in FIG. 14, the present inventors have an LC ratio (= W 10/400 (C), which is the ratio of the C-direction iron loss W 10/400 (C) to the L-direction iron loss W 10/400 (L). ) ÷ W 10/400 (L)) was found to have a high correlation with the iron loss of the stator core. Specifically, the present inventors have found that if the average iron loss W 10/400 (L + C) in the LC direction is the same material, the larger the LC ratio (the greater the anisotropy of the iron loss in the L and C directions). ), It was found that the iron loss of the stator core is reduced.

従って、LC方向平均鉄損W10/400(L+C)が小さく、LC比が大きい材料をステータコアの材料として選択すれば、ステータコアの鉄損を低減することが可能である。しかしながら、例えば、2種類の材料を比べた場合、一方の材料は、他方の材料に比べ、LC方向平均鉄損W10/400(L+C)は小さいが、LC比も小さい場合、どちらの材料を選択すべきか明確でない。
そこで、本発明者らは、LC方向平均鉄損W10/400(L+C)と、LC比(=W10/400(C)÷W10/400(L))とを比較する際に、第1の実施形態で説明した形状指標Sindexと、候補となる複数の材料のLC方向平均鉄損Wb/f(L+C)の代表値Waveと、を用いて、LC方向平均鉄損W10/400(L+C)と、LC比とを同等に比較できるようにすれば、ステータコアの鉄損を正しく評価できるという着想を得た。そして、本発明者らは、前述した形状および材料を含む、種々の形状および材料のステータコアについて、鉄損との相関が高い指標を検討した結果、(3)式の材料指標Windexを見出した。
Therefore, if a material having a small average iron loss W 10/400 (L + C) in the LC direction and a large LC ratio is selected as the material of the stator core, the iron loss of the stator core can be reduced. However, for example, when comparing two types of materials, if one material has a smaller average iron loss W 10/400 (L + C) in the LC direction than the other material, but the LC ratio is also smaller, which material is used. It's not clear if you should choose.
Therefore, the present inventors have compared the average iron loss W 10/400 (L + C) in the LC direction with the LC ratio (= W 10/400 (C) ÷ W 10/400 (L)). Using the shape index S index described in the first embodiment and the representative value Wave of the LC direction average iron loss W b / f (L + C) of a plurality of candidate materials, the LC direction average iron loss W 10 I got the idea that if / 400 (L + C) and the LC ratio can be compared equally, the iron loss of the stator core can be evaluated correctly. Then, as a result of examining an index having a high correlation with iron loss for the stator cores of various shapes and materials including the above-mentioned shapes and materials, the present inventors have found the material index W index of the equation (3). ..

次に、材料指標Windexが、ステータコアの形状に関わらず、鉄損と高い相関があることを示す。
図15は、材料指標Windexとステータコアの鉄損との関係の一例を示す図である。図15(a)は、ステータコアの形状を、第1の実施形態で説明したコアAの形状とすると共に、ステータコアに使用する電磁鋼板を、図12に示した8種類の材料a〜hの電磁鋼板としてステータコアをそれぞれ構成し、当該ステータコアを用いて前述した仕様でモータを構成して動作させた場合の材料指標Windexとステータコアの鉄損との関係を求めた結果を示す。図15(b)、図15(c)、図15(d)は、それぞれ、ステータコアの形状を、コアAに代えて、第1の実施形態で説明したコアB、コアC、コアDとした場合の結果を示す。
Next, it is shown that the material index W index has a high correlation with iron loss regardless of the shape of the stator core.
FIG. 15 is a diagram showing an example of the relationship between the material index W index and the iron loss of the stator core. In FIG. 15A, the shape of the stator core is the shape of the core A described in the first embodiment, and the electromagnetic steel sheet used for the stator core is the electromagnetic steel of the eight kinds of materials a to h shown in FIG. The results of finding the relationship between the material index W index and the iron loss of the stator core when the stator core is configured as a steel plate and the motor is configured and operated according to the specifications described above using the stator core are shown. In FIGS. 15 (b), 15 (c), and 15 (d), the shapes of the stator cores are changed from the core A to the core B, the core C, and the core D described in the first embodiment, respectively. The result of the case is shown.

図15(a)〜図15(d)に示すように、ステータコアの形状に関わらず、材料指標Windexが大きいほど、ステータコアの鉄損は小さくなり、材料指標Windexとステータコアの鉄損には、高い相関関係があることが分かる。従って、材料指標Windexは、ステータコアの材料の選択の指標として有用であると言える。以上のことは、最大磁束密度Bおよび励磁周波数fを異ならせても同様であった。 As shown in FIG. 15 (a) ~ FIG. 15 (d), regardless of the shape of the stator core, as the material index W index is large, the iron loss of the stator core becomes smaller, the material index W index and the stator core iron loss , It can be seen that there is a high correlation. Therefore, it can be said that the material index W index is useful as an index for selecting the material of the stator core. The above was the same even if the maximum magnetic flux density B and the excitation frequency f were different.

ここで、モータのN−T特性(回転数とトルクとの関係)等に応じて、ステータコア内の磁束密度および励磁周波数が定まる。このため、評価指標(最も使用頻度が高い回転数・トルクや、トルクの最大値や、最高回転数等)のうち、最重要視する評価指標から定まるステータコアの最大磁束密度Bおよび励磁周波数fを、材料パラメータ(Wb/f(L+C)、Wb/f(L)、Wb/f(C))における最大磁束密度Bおよび励磁周波数fとして決定する。また、例えば、複数の評価指標の組のそれぞれについて、ステータコアの最大磁束密度Bおよび励磁周波数fを定めておき、複数の評価指標の重み付け線形和で表される評価値が最大または最小になる組を特定し、特定した組に対応するステータコアの最大磁束密度Bおよび励磁周波数fを、材料パラメータ(Wb/f(L+C)、Wb/f(L)、Wb/f(C))における最大磁束密度Bおよび励磁周波数fとして決定することもできる。 Here, the magnetic flux density and the excitation frequency in the stator core are determined according to the NT characteristics (relationship between the rotation speed and the torque) of the motor and the like. Therefore, among the evaluation indexes (most frequently used rotation speed / torque, maximum torque value, maximum rotation speed, etc.), the maximum magnetic flux density B and excitation frequency f of the stator core determined from the most important evaluation index are set. , The maximum magnetic flux density B and the excitation frequency f in the material parameters (W b / f (L + C), W b / f (L), W b / f (C)). Further, for example, the maximum magnetic flux density B and the excitation frequency f of the stator core are determined for each of the set of the plurality of evaluation indexes, and the set in which the evaluation value represented by the weighted linear sum of the plurality of evaluation indexes becomes the maximum or the minimum. In the material parameters (W b / f (L + C), W b / f (L), W b / f (C)), the maximum magnetic flux density B and the excitation frequency f of the stator core corresponding to the specified set are specified. It can also be determined as the maximum magnetic flux density B and the exciting frequency f.

<材料指標決定部1003、材料指標決定ステップS1103>
前述したように、ステータコアの材料として候補となる材料のうち、材料指標Windexの値が最大となる材料を採用すれば、ステータコアの鉄損を最小化することが可能である。図15(a)〜図15(d)に示した例では、材料a〜hのうち、材料hをステータコアの材料として用いれば、ステータコアの鉄損が最小になることが分かる。一方で、ステータコアの材料は、コスト等も考慮して決定される。従って、例えば、低コスト化を再優先事項とし、低鉄損化を2番目の優先事項とする場合もある。
<Material index determination unit 1003, material index determination step S1103>
As described above, it is possible to minimize the iron loss of the stator core by adopting the material having the maximum value of the material index W index among the candidate materials as the material of the stator core. In the examples shown in FIGS. 15 (a) to 15 (d), it can be seen that if the material h is used as the material of the stator core among the materials a to h, the iron loss of the stator core is minimized. On the other hand, the material of the stator core is determined in consideration of cost and the like. Therefore, for example, cost reduction may be a re-priority and iron loss reduction may be a second priority.

そこで、材料指標決定部1003は、材料指標導出部1002により導出された複数の材料指標Windexの中から、ステータコアの材料を定める材料指標Windexを決定する。
例えば、材料指標決定部1003は、ステータコアの材料の候補となる複数の材料についての材料指標Windexと、当該材料指標Windexを導出する際に用いた材料パラメータ(Wb/f(L+C)、Wb/f(L)、Wb/f(C))の情報とをコンピュータディスプレイに表示する。オペレータは、この表示から、前述したような基準に従って、ステータコアの材料指標として最適な材料指標Windexを決定し、ステータコア設計装置1000のユーザインターフェースを操作して指定する。材料指標決定部1003は、ステータコア設計装置1000のユーザインターフェースを用いてオペレータにより指定された材料指標Windexを入力し、当該材料指標Windexを、ステータコアの材料を定める材料指標Windexとして決定する。
Therefore, the material index determination unit 1003 determines the material index W index that determines the material of the stator core from the plurality of material index W indexes derived by the material index derivation unit 1002.
For example, the material index determination unit 1003 has a material index W index for a plurality of materials that are candidates for the material of the stator core, and a material parameter (W b / f (L + C), used when deriving the material index W index. The information of W b / f (L) and W b / f (C)) is displayed on the computer display. From this display, the operator determines the optimum material index W index as the material index of the stator core according to the criteria as described above, and operates and specifies the user interface of the stator core design device 1000. Materials index determination unit 1003, using the user interface of the stator core design apparatus 1000 inputs the specified material index W index by the operator, the material index W index, determined as the material index W index to determine the material of the stator core.

また、材料指標決定部1003は、ステータコアの材料を定める材料指標Windexを自動的に決定することもできる。例えば、材料指標Windexを含む複数の指標の重み付き線形和で表される評価値が最大となるときの材料指標Windexを、ステータコアの材料を定める材料指標Windexとして決定することができる。例えば、材料jのコストをCjとし、材料jを用いた場合の材料指標をWindexjとして、材料指標Windexjに対する重み係数をk3、材料のコストCjに対する重み係数をk4とした場合、評価値J2を以下の(4)式で表すことができる。
J2=k3×Windexj+k4×(1/Cj) ・・・(4)
尚、重み係数k4を0(ゼロ)にすれば、最大の材料指標Windexが、ステータコアの材料を定める材料指標Windexになる。(4)式に示す例では、k3×Windexjにより、ステータコアの鉄損を評価することができる。
Further, the material index determination unit 1003 can also automatically determine the material index W index that determines the material of the stator core. For example, the material index W index when the evaluation value represented by the weighted linear sum of a plurality of indexes including the material index W index becomes maximum can be determined as the material index W index that determines the material of the stator core. For example, when the cost of the material j is Cj, the material index when the material j is used is W index j, the weighting coefficient for the material index W index j is k3, and the weighting coefficient for the material cost Cj is k4, the evaluation is performed. The value J2 can be expressed by the following equation (4).
J2 = k3 × W index j + k4 × (1 / Cj) ・ ・ ・ (4)
Incidentally, if the weighting factor k4 0 (zero), the maximum of the material index W index becomes the material index W index to determine the material of the stator core. In the example shown in the equation (4), the iron loss of the stator core can be evaluated by k3 × W index j.

また、過去の実績から、例えば、回転電機の仕様等に応じて材料指標Windexとして適切な値が得られている場合には、当該値に基づいて、材料指標Windexに対する閾値を設けてもよい。この場合、例えば、材料指標決定部1003は、材料指標導出部1002により導出された材料指標Windexが、閾値を上回る場合に、当該材料指標Windexを、ステータコアの材料を定める材料指標Windexとして決定することができる。 Further, if an appropriate value as the material index W index is obtained from the past results, for example, according to the specifications of the rotary electric machine, a threshold value for the material index W index may be set based on the value. good. In this case, for example, the material index determination unit 1003, the material index deriving unit 1002 material index W index derived by the, if above a threshold, the material index W index, as the material index W index to determine the material of the stator core Can be decided.

まず、第1の実施形態で説明したようにして決定された形状指標Sindexを導出する際に使用された形状パラメータ(ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積)により定まる形状のステータコアを設計する。このとき、以上のようにして決定された材料指標Windexを導出する際に使用された材料パラメータ(Wb/f(L+C)、Wb/f(L)、Wb/f(C))を有する電磁鋼板をステータコアに使用する電磁鋼板とする。設計は、設計者が行ってもステータコア設計装置1000で行ってもよい。尚、ティース幅、ヨーク幅、径方向面積、および周方向面積以外の形状パラメータと、LC方向平均鉄損Wb/f(L+C)、L方向鉄損Wb/f(L)、およびC方向鉄損Wb/f(C)以外の材料パラメータについては、ステータコアを適用する回転電機(モータ)の仕様に応じて適宜決定してよい。そして、公知の手法により当該形状のステータコアを製造する。 First, the shape determined by the shape parameters (teeth width, yoke width, radial area, and circumferential area) used when deriving the shape index S index determined as described in the first embodiment. Design the stator core. At this time, the material parameters (W b / f (L + C), W b / f (L), W b / f (C)) used in deriving the material index W index determined as described above). The electrical steel sheet having the above is used as the electrical steel sheet used for the stator core. The design may be performed by the designer or by the stator core design device 1000. Incidentally, the teeth width, the yoke width, the radial area, and the shape parameters other than the circumferential direction area, LC direction average iron loss W b / f (L + C ), L -direction iron losses W b / f (L), and C direction Material parameters other than iron loss W b / f (C) may be appropriately determined according to the specifications of the rotary electric machine (motor) to which the stator core is applied. Then, a stator core having the shape is manufactured by a known method.

以上のように本実施形態では、ステータコア設計装置1000は、Wave×Sindex/(Wb/f(L+C))+(Wb/f(C)/Wb/f(L))で表される材料指標Windexを導出する。従って、材料指標Windex(ステータコアの材料に関する指標として、ステータコアの鉄損を評価することができる指標)の値に基づいて、ステータコアの材料を設計する。よって、鉄損を低減することができるステータコアの形状および材料を容易に設計することができる。 As described above, in the present embodiment, the stator core design device 1000 is represented by Wave × S index / (W b / f (L + C)) + (W b / f (C) / W b / f (L)). The material index W index to be obtained is derived. Therefore, the material of the stator core is designed based on the value of the material index W index (an index capable of evaluating the iron loss of the stator core as an index relating to the material of the stator core). Therefore, it is possible to easily design the shape and material of the stator core that can reduce the iron loss.

尚、以上説明した本発明の実施形態において、ステータコア設計装置100、1000の処理の少なくとも一部を、ハードウェアを用いずに実現してよい。
また、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することもできる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
In the embodiment of the present invention described above, at least a part of the processing of the stator core design devices 100 and 1000 may be realized without using hardware.
Further, the embodiment of the present invention described above can also be realized by executing a program by a computer. Further, a computer-readable recording medium on which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention. As the recording medium, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a non-volatile memory card, a ROM, or the like can be used.
In addition, the embodiments of the present invention described above are merely examples of embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. It is a thing. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or its main features.

100、1000:ステータコア設計装置、101:形状パラメータ取得部、102:形状指標導出部、103:形状指標決定部、1001:材料パラメータ取得部、1002:材料指標導出部、1003:材料指標決定部 100, 1000: Stator core design device, 101: Shape parameter acquisition unit, 102: Shape index derivation unit, 103: Shape index determination unit, 1001: Material parameter acquisition unit, 1002: Material index derivation unit, 1003: Material index determination unit

Claims (17)

ヨークと、複数のティースとを有し、軟磁性体板を積み重ねて構成されるステータコアの設計指標決定方法であって、
前記ステータコアの形状の候補についての形状パラメータとして、周方向面積、径方向面積、ヨーク幅、およびティース幅を含む情報を取得する形状パラメータ取得工程と、
前記ステータコアの形状の1つの候補に対する前記形状パラメータに基づいて、前記ステータコアの形状に関する指標である形状指標を導出する形状指標導出工程と、
前記形状指標導出工程により導出された前記形状指標に基づいて、前記形状指標に基づく所定の条件を満たす前記形状指標を、前記ステータコアの設計指標として決定する形状指標決定工程と、を有し、
前記軟磁性体板の圧延方向であるL方向と、前記ティースの長手方向とのなす角度のうち小さい方の角度は、前記軟磁性体板の圧延方向に垂直な方向であるC方向と、前記ティースの長手方向とのなす角度のうち小さい方の角度よりも小さく、
前記ヨーク幅は、前記ステータコアの周方向におけるスロットの中央の位置での前記ステータコアの外径から内径を減算した値であり、
前記ティース幅は、ティース直線領域の中央の位置での前記ティースの周方向の長さであり、
前記ティース直線領域は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、前記ステータコアの周方向における前記ティースの端部を構成する直線のうち最長の直線の領域を、前記ステータコアの周方向における前記ティースの2つの端部のそれぞれについて求めたものであり、
前記径方向面積は、ヨーク部領域の面積と、ティース部領域の面積との和であり、
前記ヨーク部領域は、第1の点と、第2の点と、第3の点とを、を頂点とする三角形で囲まれる領域であり、
前記第1の点は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、前記ステータコアの周方向における前記ティースの中央の位置と、前記ステータコアの軸と、を通る仮想線と、前記ステータコアの外周面と、の交点であり、
前記第2の点および前記第3の点は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、1つの前記ティースにある2つの前記ティース直線領域のそれぞれの領域上の位置のうち前記ステータコアの外周面に最も近い位置にある点であり、
前記ティース部領域は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面の領域のうち、前記第2の点および前記第3の点を相互に結ぶ仮想線よりも前記ステータコアの軸側の領域であり、
前記周方向面積は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面の領域の面積から、前記径方向面積を減算した値であることを特徴とするステータコアの設計指標決定方法。
It is a design index determination method for a stator core that has a yoke and a plurality of teeth and is configured by stacking soft magnetic materials.
A shape parameter acquisition step of acquiring information including a circumferential area, a radial area, a yoke width, and a tooth width as shape parameters for the shape candidate of the stator core, and a process of acquiring the shape parameters.
A shape index deriving step for deriving a shape index, which is an index related to the shape of the stator core, based on the shape parameter for one candidate of the shape of the stator core.
It has a shape index determining step of determining the shape index satisfying a predetermined condition based on the shape index as a design index of the stator core based on the shape index derived by the shape index deriving step.
The smaller angle between the L direction, which is the rolling direction of the soft magnetic plate, and the longitudinal direction of the teeth is the C direction, which is the direction perpendicular to the rolling direction of the soft magnetic plate, and the above. Smaller than the smaller angle between the teeth and the longitudinal direction,
The yoke width is a value obtained by subtracting the inner diameter from the outer diameter of the stator core at the position of the center of the slot in the circumferential direction of the stator core.
The teeth width is the circumferential length of the teeth at a position in the center of the teeth straight line region.
The teeth straight line region is a region of the longest straight line among straight lines constituting the end portion of the teeth in the circumferential direction of the stator core in a cross section when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core. It was obtained for each of the two ends of the teeth in the circumferential direction of the stator core.
The radial area is the sum of the area of the yoke portion region and the area of the teeth portion region.
The yoke portion region is a region surrounded by a triangle having a first point, a second point, and a third point as vertices.
The first point is a virtual line passing through the center position of the teeth in the circumferential direction of the stator core and the axis of the stator core in a cross section when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core. And the intersection of the outer peripheral surface of the stator core.
The second point and the third point are on each region of the two teeth straight line regions in one tooth in a cross section when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core. Of the positions, it is the point closest to the outer peripheral surface of the stator core.
The tooth portion region is a region of a cross section when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core, and the stator core is more than a virtual line connecting the second point and the third point to each other. The area on the axis side,
A method for determining a design index of a stator core, wherein the circumferential area is a value obtained by subtracting the radial area from the area of a cross-sectional area when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core. ..
前記形状パラメータ取得工程では、前記ステータコアの形状の複数の候補のそれぞれについて前記形状パラメータを取得し、
前記形状指標導出工程では、前記ステータコアの形状の複数の候補のそれぞれについて、前記形状指標を導出し、
前記形状指標決定工程では、前記形状指標導出工程により導出された前記ステータコアの形状の複数の候補についての前記形状指標の中から、前記形状指標に基づく所定の条件を満たす前記形状指標を決定することを特徴とする請求項1に記載のステータコアの設計指標決定方法。
In the shape parameter acquisition step, the shape parameters are acquired for each of the plurality of candidates for the shape of the stator core.
In the shape index derivation step, the shape index is derived for each of the plurality of candidates for the shape of the stator core.
In the shape index determination step, the shape index satisfying a predetermined condition based on the shape index is determined from the shape indexes of a plurality of candidates for the shape of the stator core derived by the shape index derivation step. The method for determining a design index of a stator core according to claim 1.
前記形状指標決定工程では、前記ステータコアの形状の複数の候補について前記形状指標導出工程により導出された前記形状指標のうち、最小の前記形状指標を、前記形状指標に基づく所定の条件を満たす前記形状指標として決定することを特徴とする請求項2に記載のステータコアの設計指標決定方法。 In the shape index determination step, the smallest shape index among the shape indexes derived by the shape index derivation step for a plurality of candidates for the shape of the stator core is the shape that satisfies a predetermined condition based on the shape index. The method for determining a design index of a stator core according to claim 2, wherein the determination is made as an index. 前記形状指標は、前記径方向面積に対する前記周方向面積の比である第1の比と、前記ヨーク幅に対する前記ティース幅の比である第2の比との積を含む計算式により求められることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のステータコアの設計指標決定方法。 The shape index shall be obtained by a calculation formula including the product of the first ratio, which is the ratio of the circumferential area to the radial area, and the second ratio, which is the ratio of the teeth width to the yoke width. The method for determining a design index of a stator core according to any one of claims 1 to 3. 前記形状指標Sindexは、前記ティース幅をTW[mm]、前記ヨーク幅をYW[mm]、前記径方向面積をLS[mm2]、前記周方向面積をCS[mm2]として、以下の(A)式により表されることを特徴とする請求項4に記載のステータコアの設計指標決定方法。
index=(CS÷LS)×(2×TW÷YW)2 ・・・(A)
The shape index S index is as follows, where the tooth width is TW [mm], the yoke width is YW [mm], the radial area is LS [mm 2 ], and the circumferential area is CS [mm 2 ]. The method for determining a design index of a stator core according to claim 4, wherein the method is represented by the formula (A).
S index = (CS ÷ LS) × (2 × TW ÷ YW) 2 ... (A)
前記ステータコアの形状の候補についての前記形状指標は、前記ステータコアの形状を当該候補となる形状とした場合の当該ステータコアの鉄損を評価する指標であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のステータコアの設計指標決定方法。 Any of claims 1 to 5, wherein the shape index for the candidate for the shape of the stator core is an index for evaluating the iron loss of the stator core when the shape of the stator core is the candidate shape. The method for determining the design index of the stator core according to item 1. 前記ステータコアの材料の候補についての材料パラメータとして、最大磁束密度が所定の値であり、励磁周波数が所定の値であるときの前記軟磁性体板の前記L方向の鉄損であるL方向鉄損と、最大磁束密度が前記所定の値であり、励磁周波数が前記所定の値であるときの前記軟磁性体板の前記C方向の鉄損であるC方向鉄損と、最大磁束密度が前記所定の値であり、励磁周波数が前記所定の値であるときの前記軟磁性体板の前記L方向鉄損および前記C方向鉄損の平均値であるLC方向平均鉄損と、を含む情報を、前記ステータコアの材料の複数の候補のそれぞれについて取得する材料パラメータ取得工程と、
前記形状指標と、前記材料パラメータとに基づいて、前記ステータコアの材料に関する指標である材料指標を導出する材料指標導出工程と、
前記材料指標導出工程により導出された前記材料指標に基づいて、前記材料指標に基づく所定の条件を満たす前記材料指標、前記ステータコアの設計指標として前記形状指標と共に決定する材料指標決定工程と、を有することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載のステータコアの設計指標決定方法。
As a material parameter for the material candidate of the stator core, the L-direction iron loss, which is the iron loss in the L direction of the soft magnetic plate when the maximum magnetic flux density is a predetermined value and the excitation frequency is a predetermined value. The C-direction iron loss, which is the iron loss in the C direction of the soft magnetic plate when the maximum magnetic flux density is the predetermined value and the excitation frequency is the predetermined value, and the maximum magnetic flux density is the predetermined value. Information including the L-direction iron loss and the LC-direction average iron loss, which is the average value of the L-direction iron loss and the C-direction iron loss of the soft magnetic plate when the excitation frequency is the predetermined value. The material parameter acquisition step of acquiring each of the plurality of candidates of the material of the stator core, and
A material index derivation step for deriving a material index, which is an index relating to the material of the stator core, based on the shape index and the material parameter.
Based on the material index derived by the material index derivation step, the material index determining step of determining the material index satisfying a predetermined condition based on the material index together with the shape index as the design index of the stator core. The method for determining a design index of a stator core according to any one of claims 1 to 6, wherein the method is characterized by having.
前記材料指標決定工程では、前記材料指標導出工程により導出された前記材料の複数の候補についての前記材料指標の中から、前記材料指標に基づく所定の条件を満たす前記材料指標を決定することを特徴とする請求項7に記載のステータコアの設計指標決定方法。 The material index determination step is characterized in that the material index satisfying a predetermined condition based on the material index is determined from the material indexes of a plurality of candidates of the material derived by the material index derivation step. The method for determining a design index of a stator core according to claim 7. 前記材料指標決定工程では、前記ステータコアの形状の複数の候補について前記材料指標導出工程により導出された前記材料指標のうち、最大の前記材料指標を、前記材料指標に基づく所定の条件を満たす前記材料指標として決定することを特徴とする請求項8に記載のステータコアの設計指標決定方法。 In the material index determination step, among the material indexes derived by the material index derivation step for a plurality of candidates for the shape of the stator core, the largest material index is the material that satisfies a predetermined condition based on the material index. The method for determining a design index of a stator core according to claim 8, wherein the determination is made as an index. 前記材料指標は、前記LC方向平均鉄損に対する、前記材料の複数の候補についての前記LC方向平均鉄損の代表値と前記形状指標との積の比である第3の比を含む項と、前記L方向鉄損に対する前記C方向鉄損の比である第4の比を含む項とを含む計算式により求められることを特徴とする請求項7〜9の何れか1項に記載のステータコアの設計指標決定方法。 The material index includes a third ratio of the product of the representative value of the LC direction average iron loss and the shape index for a plurality of candidates of the material to the LC direction average iron loss. The stator core according to any one of claims 7 to 9, wherein the stator core is obtained by a calculation formula including a term including a fourth ratio which is a ratio of the iron loss in the C direction to the iron loss in the L direction. Design index determination method. 前記材料指標Windexは、最大磁束密度がB(=b÷10)[T]であり、励磁周波数がf[Hz]であるときの前記軟磁性体板の前記L方向の鉄損をWb/f(L)[W/kg]、最大磁束密度がB(=b÷10)[T]であり、励磁周波数がf[Hz]であるときの前記軟磁性体板の前記C方向の鉄損をWb/f(C)[W/kg]、最大磁束密度がB(=b÷10)[T]であり、励磁周波数がf[Hz]であるときの前記軟磁性体板の前記L方向の鉄損Wb/f(L)と最大磁束密度がB(=b÷10)[T]であり、励磁周波数がf[Hz]であるときの前記軟磁性体板の前記C方向の鉄損Wb/f(C)との平均値をWb/f(L+C)、前記複数の材料の候補についての前記LC方向平均鉄損の代表値をWave[W/kg]、前記形状指標をSindexとして、以下の(B)式により表されることを特徴とする請求項10に記載のステータコアの設計指標決定方法。
index=Wave×Sindex/(Wb/f(L+C))+(Wb/f(C)/Wb/f(L)) ・・・(B)
In the material index W index , the iron loss in the L direction of the soft magnetic plate when the maximum magnetic flux density is B (= b ÷ 10) [T] and the excitation frequency is f [Hz] is W b. / f (L) [W / kg], the maximum magnetic flux density is B (= b ÷ 10) [T], and the excitation frequency is f [Hz], the iron in the C direction of the soft magnetic plate. The soft magnetic plate having a loss of W b / f (C) [W / kg], a maximum magnetic flux density of B (= b ÷ 10) [T], and an excitation frequency of f [Hz]. The C direction of the soft magnetic plate when the iron loss W b / f (L) in the L direction and the maximum magnetic flux density are B (= b ÷ 10) [T] and the excitation frequency is f [Hz]. The average value with the iron loss W b / f (C) is W b / f (L + C), and the representative value of the LC direction average iron loss for the plurality of material candidates is Wave [W / kg]. The method for determining a design index of a stator core according to claim 10, wherein the shape index is an S index and is represented by the following equation (B).
W index = Wave × S index / (W b / f (L + C)) + (W b / f (C) / W b / f (L)) ・ ・ ・ (B)
前記ステータコアの材料の候補についての前記材料指標は、前記ステータコアの材料を当該候補となる材料とした場合の当該ステータコアの鉄損を評価する指標であることを特徴とする請求項7〜11の何れか1項に記載のステータコアの設計指標決定方法。 Any of claims 7 to 11, wherein the material index for the candidate material of the stator core is an index for evaluating the iron loss of the stator core when the material of the stator core is used as the candidate material. The method for determining the design index of the stator core according to item 1. 前記軟磁性体板の圧延方向であるL方向と、前記ティースの長手方向とが略一致することを特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記載のステータコアの設計指標決定方法。 The method for determining a design index of a stator core according to any one of claims 1 to 12, wherein the L direction, which is the rolling direction of the soft magnetic plate, and the longitudinal direction of the teeth substantially coincide with each other. 前記ステータコアは、複数の分割コアを有するステータコア、または、折り曲げコアを有するステータコアであることを特徴とする請求項1〜13の何れか1項に記載のステータコアの設計指標決定方法。 The method for determining a design index of a stator core according to any one of claims 1 to 13, wherein the stator core is a stator core having a plurality of divided cores or a stator core having a bent core. 前記形状指標決定工程により決定された前記形状指標を導出する際に使用した前記形状パラメータにより定まる形状のステータコアを設計する設計工程を有する請求項1〜14の何れか1項に記載のステータコアの設計指標決定方法。The design of the stator core according to any one of claims 1 to 14, further comprising a design process for designing a stator core having a shape determined by the shape parameter used when deriving the shape index determined by the shape index determination step. Indicator determination method. ヨークと、複数のティースとを有し、軟磁性体板を積み重ねて構成されるステータコアの設計指標決定装置であって、
前記ステータコアの形状の候補についての形状パラメータとして、周方向面積、径方向面積、ヨーク幅、およびティース幅を含む情報を取得する形状パラメータ取得手段と、
前記ステータコアの形状の1つの候補に対する前記形状パラメータに基づいて、前記ステータコアの形状に関する指標である形状指標を導出する形状指標導出手段と、
前記形状指標導出手段により導出された前記形状指標に基づいて、前記形状指標に基づく所定の条件を満たす前記形状指標を、前記ステータコアの設計指標として決定する形状指標決定手段と、を有し、
前記軟磁性体板の圧延方向であるL方向と、前記ティースの長手方向とのなす角度のうち小さい方の角度は、前記軟磁性体板の圧延方向に垂直な方向であるC方向と、前記ティースの長手方向とのなす角度のうち小さい方の角度よりも小さく、
前記ヨーク幅は、前記ステータコアの周方向におけるスロットの中央の位置での前記ステータコアの外径から内径を減算した値であり、
前記ティース幅は、ティース直線領域の中央の位置での前記ティースの周方向の長さであり、
前記ティース直線領域は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、前記ステータコアの周方向における前記ティースの端部を構成する直線のうち最長の直線の領域を、前記ステータコアの周方向における前記ティースの2つの端部のそれぞれについて求めたものであり、
前記径方向面積は、ヨーク部領域の面積と、ティース部領域の面積との和であり、
前記ヨーク部領域は、第1の点と、第2の点と、第3の点とを、を頂点とする三角形で囲まれる領域であり、
前記第1の点は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、前記ステータコアの周方向における前記ティースの中央の位置と、前記ステータコアの軸と、を通る仮想線と、前記ステータコアの外周面と、の交点であり、
前記第2の点および前記第3の点は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面において、1つの前記ティースにある2つの前記ティース直線領域のそれぞれの領域上の位置のうち前記ステータコアの外周面に最も近い位置にある点であり、
前記ティース部領域は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面の領域のうち、前記第2の点および前記第3の点を相互に結ぶ仮想線よりも前記ステータコアの軸側の領域であり、
前記周方向面積は、前記ステータコアの軸に垂直な方向に前記ステータコアを切った場合の断面の領域の面積から、前記径方向面積を減算した値であることを特徴とするステータコアの設計指標決定装置。
It is a design index determination device for a stator core that has a yoke and a plurality of teeth and is configured by stacking soft magnetic materials.
As shape parameters for the shape candidates of the stator core, a shape parameter acquisition means for acquiring information including a circumferential area, a radial area, a yoke width, and a teeth width, and
A shape index deriving means for deriving a shape index which is an index related to the shape of the stator core based on the shape parameter for one candidate of the shape of the stator core.
Based on the shape index derived by the shape index deriving means, the shape index determining means for determining the shape index satisfying a predetermined condition based on the shape index as a design index of the stator core is provided.
The smaller angle between the L direction, which is the rolling direction of the soft magnetic plate, and the longitudinal direction of the teeth is the C direction, which is the direction perpendicular to the rolling direction of the soft magnetic plate, and the above. Smaller than the smaller angle between the teeth and the longitudinal direction,
The yoke width is a value obtained by subtracting the inner diameter from the outer diameter of the stator core at the position of the center of the slot in the circumferential direction of the stator core.
The teeth width is the circumferential length of the teeth at a position in the center of the teeth straight line region.
The teeth straight line region is a region of the longest straight line among straight lines constituting the end portion of the teeth in the circumferential direction of the stator core in a cross section when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core. It was obtained for each of the two ends of the teeth in the circumferential direction of the stator core.
The radial area is the sum of the area of the yoke portion region and the area of the teeth portion region.
The yoke portion region is a region surrounded by a triangle having a first point, a second point, and a third point as vertices.
The first point is a virtual line passing through the center position of the teeth in the circumferential direction of the stator core and the axis of the stator core in a cross section when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core. And the intersection of the outer peripheral surface of the stator core.
The second point and the third point are on each region of the two teeth straight line regions in one tooth in a cross section when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core. Of the positions, it is the point closest to the outer peripheral surface of the stator core.
The tooth portion region is a region of a cross section when the stator core is cut in a direction perpendicular to the axis of the stator core, and the stator core is more than a virtual line connecting the second point and the third point to each other. The area on the axis side,
The circumferential area, the area of the region of the cross section when cut the stator core in a direction perpendicular to the axis of the stator core, the stator core of the design index determination device which is a value obtained by subtracting the radial area ..
請求項1に記載のステータコアの設計指標決定方法の各工程と、
前記設計工程で設計されたステータコアを製造する工程と、を有することを特徴とするステータコアの製造方法
And each step of the stator core design index determination method according to claim 1 5,
A method for manufacturing a stator core , which comprises a step of manufacturing a stator core designed in the design step.
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