WO2020054469A1 - ステータ及びそれを用いたモータ - Google Patents

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WO2020054469A1
WO2020054469A1 PCT/JP2019/034268 JP2019034268W WO2020054469A1 WO 2020054469 A1 WO2020054469 A1 WO 2020054469A1 JP 2019034268 W JP2019034268 W JP 2019034268W WO 2020054469 A1 WO2020054469 A1 WO 2020054469A1
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WO
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teeth
yoke
stator
steel sheet
electromagnetic steel
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PCT/JP2019/034268
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English (en)
French (fr)
Inventor
隆信 佐藤
近藤　憲司
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures

Definitions

  • the present invention relates to a stator and a motor using the stator.
  • motors in the fields of household appliances, industrial equipment, and in-vehicles are constructed by connecting a plurality of yokes in the circumferential direction to facilitate winding and mounting of coils, and to realize high space occupation of coils.
  • Stator core is used.
  • a stator core configured to connect a plurality of yokes each having a tooth attached to each other is used to mount the coil.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a stator core is formed by fitting a ring-shaped yoke portion and an I-shaped tooth portion.
  • Patent Documents 2 and 3 disclose a configuration in which a plurality of yokes and a plurality of teeth are fastened to each other with a cylindrical frame to form a stator core.
  • Patent Literature 1 it is difficult to set a fastening force for fastening the ring-shaped yoke portion and the I-shaped teeth portion when they are fitted to each other.
  • the pushing force is large, and it is difficult to manufacture the stator core.
  • the fastening force is too weak, the fixing of the teeth portion to the yoke portion becomes insufficient.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a stator that can relieve stress generated in a yoke and teeth when fixed by a frame, and a motor using the same.
  • a stator includes a coil, a plurality of teeth to which each of the coils is mounted, a plurality of yokes magnetically coupled to the teeth, and the yoke and the teeth alternately.
  • An annular frame that fastens the plurality of yokes and the plurality of teeth in a state in which the teeth are fitted to the yokes adjacent to each other in the circumferential direction of the frame.
  • the yoke has a yoke fitting portion that fits with the teeth fitting portion, and at least one of the teeth fitting portion and the yoke fitting portion is fastened by the frame. It includes a configuration having a stress relaxation portion for relaxing generated stress.
  • the motor according to the present invention includes at least one of the stators and a rotor provided at a predetermined distance from the stator.
  • the stress applied to the stator can be reduced, and iron loss in the stator can be reduced. Further, according to the motor of the present invention, it is possible to reduce iron loss and vibration and cogging.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of the stator.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of the stator according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in which a part of another stator according to the second embodiment is enlarged.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged part of a stator according to a modification.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 8 is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of the stator according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a motor according to the present embodiment.
  • the radial direction of the motor 1000 is referred to as “radial direction”
  • the outer peripheral direction is referred to as “peripheral direction”
  • the direction in which the output shaft 210 of the motor 1000 extends (the direction perpendicular to the plane of FIG. It may be called "direction”.
  • the center side of the motor 1000 may be referred to as a radially inner side
  • the outer peripheral side may be referred to as a radially outer side.
  • the motor 1000 has the stator 100 and the rotor 200. Although the motor 1000 has other components, for example, components such as a motor case and a bearing that supports the output shaft, illustration and description thereof are omitted for convenience of description.
  • the stator 100 has at least the stator core 110 and the coil 50, and the stator core 110 will be described later in detail.
  • the coil 50 is a component in which a conductive wire made of copper or the like having an insulating coating on the surface is wound a predetermined number of times, and is mounted on each of the teeth 10 with an insulator (not shown) interposed therebetween.
  • the coil 50 may be referred to as coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4, respectively, according to the phase of the current flowing through the coil 50.
  • the slots 50 are provided between the teeth 10 adjacent in the circumferential direction, and the coils 50 are accommodated in the slots 40.
  • the rotor 200 has an output shaft 210 disposed at the axis and a magnet 220 facing the stator 100 and having N and S poles alternately arranged along the outer peripheral direction of the output shaft. Note that the material, shape, and material of the magnet can be appropriately changed according to the output of the motor 1000 and the like. Further, when viewed from above, the rotor 200 is disposed radially inward of the stator 100 with a certain interval from the stator 100.
  • the coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4 are respectively connected in series, and three-phase currents of U, V, and W phases having a phase difference of 120 ° in electrical angle are applied to the coils U1 to U4, respectively.
  • V1 to V4 and W1 to W4 are supplied to and excited to generate a rotating magnetic field in the stator 100. An interaction occurs between the rotating magnetic field and the magnetic field generated by the magnet 220 provided on the rotor 200 to generate torque, and the output shaft 210 rotates while being supported by a bearing (not shown).
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in which a part of the stator according to the embodiment of the present invention is enlarged
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 2 corresponds to the cross section shown in FIG.
  • the side where the concave portion 62 shown in FIG. 3B is opened may be referred to as upper side or simply upper side, and the opposite side may be referred to as lower side or simply lower side.
  • the stator core 110 has a plurality of teeth 10, a plurality of yokes 20, and a frame 30, and the teeth 10 and the yokes 20 are alternately arranged along the inner peripheral surface 30a of the frame 30.
  • the teeth 10 are parts obtained by punching a plurality of electromagnetic steel sheets laminated in the axial direction and the like, and include a tooth fitting portion 11 (hereinafter, sometimes simply referred to as the fitting portion 11) and a coil mounting portion. 14 and a flange 15. Further, the teeth 10 have a symmetrical shape with respect to a center line C passing radially through the center in the circumferential direction.
  • the coil mounting portion 14 extends radially inward from the inner peripheral surface of the yoke 20, and the coil 50 shown in FIG. 1 is mounted on the coil mounting portion 14 via an insulator (not shown).
  • the flange portion 15 is provided at the tip of the coil mounting portion 14 and projects in the circumferential direction.
  • the teeth fitting portion 11 is located radially outside the coil mounting portion 14 and is formed by recessing both sides in the circumferential direction of the teeth 10 into a V-shape. Further, the width T1 of the radially outer end of the tooth 10 is configured to be equal to or smaller than the maximum circumferential width T2 of the coil mounting portion 14.
  • the yoke 20 is a component formed by processing laminated electromagnetic steel sheets in the same manner as the teeth 10 and has a yoke fitting portion 21 (hereinafter, may be simply referred to as the fitting portion 21).
  • the yoke fitting portion 21 has a triangular projection as viewed from above, which protrudes from both sides in the circumferential direction.
  • the teeth 10 and the yoke 20 are positioned and fixed to each other by fitting the yoke fitting portions 21 adjacent in the circumferential direction to the tooth fitting portions 11. Further, the yoke 20 has a role as a magnetic path for passing a magnetic flux generated in the coil 50 and passing through the teeth 10. That is, the yoke 20 is magnetically coupled to the teeth 10.
  • the frame 30 is an annular metal part, for example, made of iron or aluminum, or an alloy of iron or aluminum.
  • the stator core 110 is configured by alternately arranging a plurality of sets of the teeth 10 and the yokes 20 in which the fitting portions 11 and 21 are fitted together and fastening the plurality of teeth 10 and the yokes 20 by the frame 30.
  • the radial outer peripheral surface 10a of the tooth 10 and the 20 radial outer peripheral surface 20a of the yoke (hereinafter, simply referred to as the outer peripheral surfaces 10a and 20a, respectively) are each processed into an arc shape in a top view, and have a radius or curvature of the arc.
  • the radius is substantially equal to the inner diameter R of the frame 30.
  • the inner peripheral surface 30a of the frame 30 is circular, and the outer peripheral surface may be, for example, a square.
  • the frame 30 is preferably annular.
  • substantially equal means equal including the manufacturing tolerance and the assembly tolerance of each component of the stator core 110.
  • the outer peripheral surface 20a of the yoke 20 and the outer peripheral surface 10a of the teeth 10 are included. Does not mean that the radius or the radius of curvature exactly matches the inner diameter R of the frame 30.
  • the teeth fitting portion 11 and the yoke fitting portion 22 have notches 60a, 60b on the outer peripheral surfaces 10a, 20a, respectively, and the notch 60a and the notch 60b adjacent thereto have notches 60a, 60b.
  • the stress relaxation unit 70 is configured.
  • the notch portion 60a is formed from the yoke 20 toward the tooth 10
  • the notch portion 60b is formed from the tooth 10 toward the yoke 20.
  • Each of the notches 60a and 60b has a corner.
  • the stress relaxation unit 70 can take various shapes.
  • the stress relaxation portion 70 is configured as a through hole 61 that penetrates the yoke 20 and the teeth 10 in the axial direction that is the thickness direction of the yoke 20 and the teeth 10.
  • it may be configured as a concave portion 62 that is depressed in the axial direction as shown in FIG. (C)
  • it may be configured as a gap 63 formed inside the yoke 20 and the teeth 10.
  • the stress relieving portion 70 is formed between the yoke 20 and the teeth 10 that are adjacent to each other in the circumferential direction so that they do not come into contact with each other, so that the yoke 20 and the teeth 10 are generated when the frame 30 is fastened. It has a function to relieve stress.
  • the stator 100 includes a coil 50, a plurality of teeth 10 to which the coils 50 are respectively mounted, a plurality of yokes 20 magnetically coupled to the teeth 10, and a plurality of yokes 20. And a plurality of teeth 10 and an annular frame 30 for fixing the yoke 20 and the teeth 10 alternately.
  • the tooth 10 has a fitting portion 11 that fits with the yoke 20 that is adjacent to the frame 30 in the circumferential direction.
  • the fitting portion 11 is formed by a notch portion 60 a formed from the yoke 20 toward the tooth 10.
  • stator 100 By configuring the stator 100 in this manner, the stress applied to the stator core 110, particularly the teeth 10, can be reduced, and the accumulation of distortion in the stator core 110 can be suppressed. Thus, iron loss in stator 100 can be reduced.
  • the yoke 20 has a fitting portion 21 fitted to the teeth 10 adjacent in the circumferential direction of the frame 30, and the fitting portion 21 is formed by a notch formed from the teeth 10 toward the yoke 20. 60b is provided as the stress relaxation portion 70.
  • stator 100 By configuring the stator 100 in this manner, stress applied to the stator core 110, particularly the yoke 20, can be reduced, and accumulation of distortion in the stator core 110 can be suppressed. Thus, iron loss in stator 100 can be reduced.
  • iron which is a main material of an electromagnetic steel sheet, has a property of increasing magnetic loss, that is, iron loss due to internal strain, and the tendency becomes remarkable when compressive stress is applied.
  • the yokes 20 and the teeth 10 that are alternately arranged are fastened by the frame 30, compressive stresses in the circumferential direction are applied to the respective portions around the fitting portions 11 and 21 provided on the respective circumferential side surfaces.
  • the iron loss in the stator 100 increases, which may be a factor that lowers the efficiency of the motor 1000.
  • the present embodiment when a stress in the circumferential direction is applied between the yoke 20 and the teeth 10 adjacent in the circumferential direction, the vicinity of the stress relaxation portion 70 is slightly deformed, and the stress is reduced. It is possible to relax and suppress the accumulation of distortion in the stator core 110.
  • the internal distortion of the stator core 110 may deform the yoke 20 and the teeth 10 in an unintended direction.
  • the dimensional accuracy of the stator core 110 is reduced by reducing the internal distortion. Can be prevented.
  • the stress relaxation portion 70 may be formed as a through hole 61 that penetrates the yoke 20 and the teeth 10 in the axial direction, a large space between the yoke 20 and the teeth 10 can be obtained, and the degree of relaxing the stress can be increased. it can.
  • the stress relieving portion 70 may be configured as a concave portion 62 that is concave in the axial direction that is the thickness direction of the yoke 20 and the teeth 10.
  • the stress relieving portion 70 may be configured as a void portion 63 formed inside the yoke 20 and the teeth 10.
  • the frame 30 has an annular shape, and the outer peripheral surface 20a of the yoke 20 and the outer peripheral surface 10a of the teeth 10 are respectively arc-shaped so as to face the inner peripheral surface 30a of the frame 30 and abut on the inner peripheral surface 30a of the frame 30. It is a curved surface.
  • the yoke 20 and the teeth 10 By configuring the yoke 20 and the teeth 10 in this manner, the yoke 20 and the teeth 10 can be arranged along the inner peripheral surface 30a of the frame 30 without gaps. Thus, the yoke 20 and the teeth 10 can be independently and accurately aligned. In addition, a uniform force can be applied to each of the plurality of yokes 20 and the teeth 10. Thereby, it is possible to suppress the stress applied to the yoke 20 and the teeth 10 from varying in the circumferential direction.
  • the yokes 20 and the teeth 10 are separately prepared, these are alternately arranged, and after fitting them together, the plurality of yokes 20 and the teeth 10 are fastened by the frame 30.
  • the stator core 110 is assembled.
  • the tooth 10 has the coil mounting portion 14 on which the coil 50 is mounted, and the width T1 of the radially outer end of the tooth 10 is set to be equal to or less than the maximum width T2 of the coil mounting portion.
  • the coil 50 wound in advance can be easily mounted on the teeth 10 from the radial outside.
  • the motor 1000 includes at least the stator 100 and the rotor 200 provided at a predetermined distance from the stator 100.
  • the stress generated in the stator core 110 can be reduced, iron loss in the stator 100 can be reduced.
  • a highly efficient motor 1000 with little loss can be realized.
  • the internal distortion of the stator core 110 due to the stress can be reduced, the dimensional accuracy of the stator core 110 and the assembly accuracy of the stator 100 and the motor 1000 can be improved.
  • the assembly yield of the motor 1000 is improved, and the manufacturing cost of the motor 1000 can be reduced.
  • the dimensional accuracy of the stator core 110 can be increased, vibration and cogging can be reduced, and a high-quality motor 1000 can be realized.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged part of the stator according to the present embodiment
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged part of another stator. 4 and 5, (a) corresponds to the cross section shown in FIG. 2, and (b) corresponds to the cross section shown in FIG. 4 and 5, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
  • the notch portion 60a is provided in the teeth fitting portion 11 and the notch portion 60b is provided in the yoke fitting portion 21 to form the stress relaxation portion 70.
  • the configuration shown in the embodiment is different in that a stress relaxing portion 71 is provided only in the teeth 10 or a stress relaxing portion 72 is provided only in the yoke 20.
  • the stress relaxation portions 71 and 72 are each configured as a concave portion 62 that is circularly opened.
  • the yoke 20 is a laminated body in which electromagnetic steel sheets 80 are laminated in the axial direction, and the first electromagnetic steel sheet 81 is the first electromagnetic steel sheet 81 in the axial direction. It includes a steel plate through hole 81a penetrating the electromagnetic steel plate 81.
  • the second electromagnetic steel sheet 82 includes an overlapping portion 82b that overlaps with the steel sheet through-hole 81a in a top view.
  • the stress relieving portion 72 is configured as the concave portion 62 by the steel plate through hole 81a and the overlapping portion 82a.
  • the tooth 10 is a laminate in which electromagnetic steel sheets 80 are stacked in the axial direction, and the first electromagnetic steel sheet 81 is the first electromagnetic steel sheet in the axial direction. It includes a steel plate through-hole 81a that penetrates through 81.
  • the second electromagnetic steel sheet 82 includes an overlapping portion 82b that overlaps with the steel sheet through-hole 81a in a top view.
  • the stress relieving portion 71 is configured as the concave portion 62 by the steel plate through hole 81a and the overlapping portion 82a.
  • the stress relaxing portion 72 may be provided only on the yoke 20 or the stress relaxing portion 71 may be provided only on the teeth 10.
  • the stress applied between the yoke 20 and the teeth 10 adjacent in the circumferential direction can be relieved, and the same effect as that shown in the first embodiment can be obtained.
  • the area of the outer peripheral surface 10a of the tooth 10 in contact with the inner peripheral surface 30a of the frame 30 can be maximized without notching the outer peripheral surface 10a of the tooth 10.
  • the teeth 10 can be stably arranged with respect to the frame 30, and the positional accuracy of the teeth 10 in the stator 100 can be improved. Since the positional deviation of the teeth 10, particularly the deviation of the arrangement angle in the radial direction, greatly affects the vibration and cogging of the motor 1000, by improving the accuracy of the arrangement angle, vibration and cogging can be reduced, and high quality can be achieved. Motor 1000 can be realized.
  • the stress relaxing portions 71 and 72 provided on the teeth 10 or the yoke 20 as the concave portions 62 formed by the steel plate through holes 81a and the overlapping portions 82a, the mechanical strength near the stress relaxing portions 71 and 72 can be reduced. Enhanced.
  • the stress relaxing portions 71 and 72 provided on the teeth 10 or the yoke 20 as the concave portions 62 each having a circular opening, the corners where the strain is concentrated are eliminated, and the internal strain of the stator core 110 and, consequently, the internal strain of the stator core 110 are reduced. Iron loss of stator 100 can be further reduced. In addition, the efficiency and quality of the motor 1000 can be improved.
  • the stress relaxation portions 71 and 72 may be formed as concave portions 62 that open in an elliptical shape. Further, the stress relaxing portions 71 and 72 may be configured as through holes 61 or void portions 63 as shown in FIG. 3A or FIG.
  • the distance between the stress relaxing portions 71 and 72 and the inner peripheral surface 30a of the frame 30 is between the inner peripheral surface 30a of the frame 30 and the inner peripheral surface of the yoke 20. Is preferably smaller than half the distance L.
  • the magnetic flux generated by the coil 50 passes through the teeth 10 and mainly passes from the inner peripheral surface of the yoke 20 to the center in the radial direction, so that the stress relaxation portions 71 and 72 and the inner peripheral surface 30a of the frame 30 By defining the distance therebetween as described above, the stress relaxation portion 71 or 72 can be kept away from the passage through which the magnetic flux passes through the yoke 20.
  • the stress relaxation portions 70 to 72 are configured by providing a space in the teeth 10, the yoke 20, or both the yoke 20 and the teeth 10.
  • a space has a smaller relative magnetic permeability than the surrounding electromagnetic steel sheet 80, and if the stress relaxation portions 70 to 72 are provided on the magnetic flux passage in the yoke 20, the efficiency of using the magnetic flux in the motor 1000, As a result, the efficiency of the motor 1000 decreases.
  • the stress relaxation portions 71 and 72 shown in FIGS. 4 and 5 may be formed on the yoke 20 and the teeth 10 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged part of the stator according to the present embodiment
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 6 corresponds to the cross section shown in FIG. 6 and 7, the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the stress relaxation portion 70 is formed over the yoke 20 and the teeth 10, whereas in the configuration shown in this modification, the stress relaxation portion 72 is formed only on the yoke 20. Is different. Further, in the configuration shown in the second embodiment, the stress relaxing portion 72 is the concave portion 62 having a circular opening, whereas in the configuration shown in the present modification, the stress relaxing portion 72 is formed by the cutout portion provided in the yoke 20. 60, which is different in that it has an arc shape when viewed from above.
  • the area of the outer peripheral surface 10a of the tooth 10 in contact with the inner peripheral surface 30a of the frame 30 can be maximized.
  • the teeth 10 can be stably arranged with respect to the frame 30, the position accuracy of the teeth 10 in the stator 100 can be improved, and a high-quality motor 1000 with reduced vibration and cogging can be realized.
  • the cutout portion 60 provided in the yoke 20 into an arc shape in a top view, the cutout portion 60 eliminates the corner portion where the distortion is concentrated, as in the second embodiment.
  • iron loss of stator 100 can be further reduced.
  • this can increase the efficiency of the motor 1000.
  • the stress relieving portion 72 can take various shapes. For example, it may be configured as a through-hole 61 as shown in FIG. 7A or a concave portion 62 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3C, the space 63 may be configured.
  • a notch 60 similar to that shown in FIG. 6 may be provided on the outer peripheral surface 10 a of the teeth 10, and this may be used as the stress relaxation portion 71.
  • the axial cross-sectional shape of the stress relaxing portion 71 can be the same shape as that shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view in which a part of the stator according to the present embodiment is enlarged.
  • the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the detailed description is omitted.
  • the teeth 10 have a symmetrical shape with respect to a center line C passing through the center in the circumferential direction in the radial direction, whereas in the configuration shown in this embodiment, the teeth 10 are The difference is that the shape is asymmetric with respect to the line C. Further, according to the shape of the teeth 10, the yoke 20 also has an asymmetric shape on both sides in the circumferential direction.
  • the yoke 20 and the teeth 10 have distortion depending on the lamination direction of the electromagnetic steel sheets 80, for example, the state where the upper surface of another electromagnetic steel sheet 80 is in contact with the upper surface of the electromagnetic steel sheet 80 or the upper surface of the electromagnetic steel sheet 80 is different. If the state in which the lower surfaces of the electromagnetic steel sheets 80 are in contact with each other occurs randomly in the stacking direction, the stator core 110 may be unintentionally deformed during assembly. If such a situation occurs, the dimensional accuracy of the stator core 110 and, eventually, the assembly accuracy of the stator 100 and the motor 1000 will be reduced.
  • the operator can make a predetermined stacking direction of the electromagnetic steel sheets 80 constituting the teeth 10 and the yoke 20 without mistake.
  • the teeth 10 and the yoke 20 can be obtained by stacking the electromagnetic steel sheets 80 correctly in the direction.
  • the assembly yield of the motor 1000 is improved, and the manufacturing cost of the motor 1000 can be reduced.
  • the dimensional accuracy of the stator core 110 can be improved, a high-quality motor 1000 with reduced vibration and cogging can be realized.
  • notches 60a and 60b are provided on the outer peripheral surface 10a of the tooth 10 and the outer peripheral surface 20a of the yoke 20, respectively, and these are configured as the stress relieving portions 70, whereby the same effect as that of the first embodiment is obtained. be able to.
  • the stress relaxation portions 70 to 72 may be formed in the teeth fitting portion 11 or the yoke fitting portion 12, or both.
  • the stator 100 includes a coil 50, a plurality of teeth 10 to which the coil 50 is mounted, a plurality of yokes 20 magnetically coupled to the teeth 10, a plurality of yokes 20, and the plurality of teeth 10, respectively. And an annular frame 30 for fixing the teeth 20 and the teeth 10 alternately.
  • the tooth 10 has a teeth fitting portion 11 fitted to the yoke 20 adjacent in the circumferential direction of the frame 30, and the yoke 20 has a yoke fitting portion 21 fitted to the teeth fitting portion 11.
  • At least one of the teeth fitting portion 11 and the yoke fitting portion 21 has stress relaxing portions 70 to 72 for relaxing a stress generated when fastened by the frame 30.
  • the stress relaxation portions 70 to 72 are provided with a through hole 61 that penetrates at least one of the tooth 10 and the yoke 20 in the axial direction that is the thickness direction of the tooth 10 or the yoke 20, or a concave portion 62 that is concave in the axial direction. , At least one of the cutout portion 60 formed from the teeth 10 toward the yoke 20 or from the yoke 20 toward the teeth 10, or the gap portion 63 formed inside the tooth 10 or the yoke 20. Contains.
  • stator 100 By configuring the stator 100 in this manner, the stress applied to the stator core 110 can be reduced, and the accumulation of distortion in the stator core 110 can be suppressed. Thus, iron loss in stator 100 can be reduced. Further, iron loss and vibration and cogging of the motor 1000 can be reduced.
  • each of the teeth 10 or the yoke 20 adjacent to each other in the circumferential direction is provided with one stress relaxation portion 70 to 72, but the rigidity and strength of the entire stator core 110 are shown. May be provided if it can be ensured.
  • these shapes may be one of the cutout portion 60, the through hole 61, the concave portion 62, and the void portion 63, or a plurality of types may be mixed. May be.
  • the distance between the stress relaxing portions 70 to 72 and the inner peripheral surface 30a of the frame 30 is set at a distance from the inner peripheral surface 30a of the frame 30 to the center of the yoke 20 in the radial direction so that the magnetic flux utilization efficiency of the motor 1000 does not decrease. Is preferably smaller than the distance L / 2.
  • the yoke 20 and the teeth 10 are components formed by laminating electromagnetic steel plates, respectively, but may be a sintered body obtained by sintering iron powder or the like. . Also in this case, if the crystal axis orientation of the iron powder is uniform, the iron loss due to the internal strain tends to increase. Therefore, the shapes of the yoke 20 and / or the teeth 10 are changed to the first and second embodiments including the modified examples. In this case, iron loss in the stator 100 can be reduced. Further, iron loss and vibration and cogging of the motor 1000 can be reduced.
  • the motor 1000 having 10 poles and 12 slots has been described as an example.
  • the number of magnetic poles and the number of slots of the motor 1000 are not particularly limited thereto, and other combinations of the number of magnetic poles and the number of slots may be used. Is also applicable.
  • the cross-sectional shape of the conductive wire forming the coil 50 is a quadrangle, but is not particularly limited to this, and may be, for example, a circle or an ellipse.
  • stator of the present invention can reduce iron loss, it is useful when applied to motors mounted on various electric devices and vehicles.

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Abstract

ステータ１００は、コイル５０と、コイル５０がそれぞれ装着される複数のティース１０と、ティース１０と磁気的に結合する複数のヨーク２０と、複数のヨーク２０と複数のティース１０とを、ヨーク２０とティース１０とが交互に配置された状態で固定する環状のフレーム３０と、を備えている。ティース１０は、フレーム３０の周方向に隣り合うヨーク２０と嵌め合うティース嵌合部１１を有している。ティース嵌合部１１は、ヨーク２０からティース１１に向かって形成された切り欠き部６０ａを応力緩和部７０として有している。

Description

ステータ及びそれを用いたモータ
　本発明は、ステータ及びそれを用いたモータに関する。
　近年、家電分野や産業機器分野、車載分野等のモータにおいて、コイルを巻付、装着を容易にし、コイルの高占積化を実現するために、複数のヨークを周方向で接続して構成されたステータコアが使用されている。特に、予め巻き上げられたコイルを使用する場合は、コイルを装着するために、ティースがそれぞれ装着された複数のヨークを互いに連結するように構成されたステータコアが使用されている。
　例えば、特許文献１には、リング状のヨーク部とＩ字形状のティース部とを嵌合して、ステータコアを形成する構成が開示されている。また、特許文献２及び特許文献３には、複数のヨークと複数のティースとを円筒形のフレームで互いに締結して、ステータコアを形成する構成が開示されている。
特開平６－２０５５５１号公報 特許第４５６８６３９号公報 特許第５３４８３９７号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された従来の構成では、リング状のヨーク部とＩ字形状のティース部との嵌合時に互いを締結する締結力の設定が難しく、締結力が強すぎると、互いに押し込みあう力が大きくなり、ステータコアの製造が困難であった。一方、締結力が弱すぎると、ヨーク部に対するティース部の固定が不十分となり、例えば、樹脂成型によって、ティース部の固定力を補う必要があった。
　また、特許文献２や特許文献３に開示された構成では、フレームによって複数のヨークと複数のティースを締結固定するときにヨークとティースのそれぞれに応力が発生する。しかし、この応力を緩和する機構を有していないため、ステータコア内に歪みが蓄積され、モータの鉄損が増大するおそれがあった。また、応力によってステータコアが大きく変形し、寸法精度が低下するとともに、モータの振動やコギングの増大を招くおそれがあった。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、フレームによって固定されるときにヨークやティースに生じる応力を緩和可能なステータ及びそれを用いたモータを提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係るステータは、コイルと、前記コイルがそれぞれ装着される複数のティースと、前記ティースと磁気的に結合する複数のヨークと、前記ヨークと前記ティースとが交互に配置された状態で、前記複数のヨークと前記複数のティースとを締結する環状のフレームと、を備え、前記ティースは、前記フレームの周方向に隣り合う前記ヨークと嵌め合うティース嵌合部を有し、前記ヨークは、前記ティース嵌合部と嵌め合うヨーク嵌合部を有し、前記ティース嵌合部と前記ヨーク嵌合部との少なくともいずれか一方は、前記フレームによって締結されるときに生じる応力を緩和する応力緩和部を有する構成を含む。
　この構成によれば、フレームによって締結されるときにヨーク及びティースに生じる応力を緩和し、ステータにおける鉄損を低減できる。
　また、本発明に係るモータは、前記ステータのいずれかと、当該ステータと所定の間隔をあけて設けられたロータと、を少なくとも含む。
　この構成によれば、ステータに生じる応力を緩和できるため、モータの鉄損の低減及び振動やコギングの低減が図れる。
　本発明のステータによれば、ステータに加わる応力を緩和して、ステータにおける鉄損を低減することができる。また、本発明のモータによれば、鉄損の低減及び振動やコギングの低減が図れる。
図１は、本発明の実施形態１に係るモータの断面模式図である。 図２は、ステータの一部を拡大した断面模式図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線での断面模式図である。 図４は、本発明の実施形態２に係るステータの一部を拡大した断面模式図である。 図５は、実施形態２に係る別のステータの一部を拡大した断面模式図である。 図６は、変形例に係るステータの一部を拡大した断面模式図である。 図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線での断面模式図である。 図８は、本発明の実施形態３に係るステータの一部を拡大した断面模式図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
　（実施形態１）
　［モータの構成］
　図１は、本実施形態に係るモータの断面模式図を示す。なお、以降の説明において、モータ１０００の半径方向を「径方向」と、外周方向を「周方向」と、モータ１０００の出力軸２１０の延びる方向（図１における紙面と垂直な方向）を「軸方向」とそれぞれ呼ぶことがある。また、径方向において、モータ１０００の中心側を径方向内側と、外周側を径方向外側と呼ぶことがある。
　モータ１０００は、ステータ１００とロータ２００とを有している。なお、モータ１０００は、これら以外の構成部品、例えば、モータケースや出力軸を軸支する軸受等の部品を有しているが、説明の便宜上、その図示及び説明を省略する。
　ステータ１００は、ステータコア１１０とコイル５０とを少なくとも有しており、ステータコア１１０については後で詳述する。コイル５０は、表面に絶縁被膜が設けられた銅等の導線が所定回巻回されてなる部品であり、図示しないインシュレータを挟んで複数のティース１０のそれぞれに装着されている。なお、本実施形態では、コイル５０に流れる電流の位相に応じて、コイル５０をコイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４とそれぞれ呼ぶことがある。また、周方向に隣り合うティース１０の間にそれぞれスロット４０が設けられた、コイル５０はスロット４０内に収容されている。
　ロータ２００は、軸心に配置された出力軸２１０と、ステータ１００に対向してＮ極、Ｓ極が出力軸の外周方向に沿って交互に配置された磁石２２０とを有している。なお、磁石の材料や形状や材質については、モータ１０００の出力等に応じて適宜変更しうる。また、上面視で、ロータ２００は、ステータ１００の径方向内側に、ステータ１００と一定の間隔をあけて配設されている。
　コイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４はそれぞれ直列に接続されており、互いに電気角で１２０°の位相差を有するＵ，Ｖ，Ｗ相の３相の電流がそれぞれコイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４に供給されて励磁され、ステータ１００に回転磁界が発生する。この回転磁界と、ロータ２００に設けられた磁石２２０が発生する磁界との間で相互作用を生じてトルクが発生し、出力軸２１０が図示しない軸受に支持されて回転する。
　［ステータの構成］
　図２は、本発明の実施形態に係るステータの一部を拡大した断面模式図を示し、図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線での断面模式図を示す。なお、図２は、図１に示す断面に対応している。また、以降の説明において、軸方向において、図３の（ｂ）図に示す凹部６２が開口した側を上側あるいは単に上と呼び、その反対側を下側あるいは単に下と呼ぶことがある。
　ステータコア１１０は、複数のティース１０と複数のヨーク２０とフレーム３０とを有しており、フレーム３０の内周面３０ａに沿ってティース１０とヨーク２０とが交互に配置されている。
　ティース１０は、軸方向に複数枚積層された電磁鋼板を打ち抜き加工等して得られる部品であり、ティース嵌合部１１（以下、単に嵌合部１１と呼ぶことがある。）とコイル装着部１４と鍔部１５とを有している。また、ティース１０は、周方向中央を径方向に通る中心線Ｃに関して対称な形状となっている。コイル装着部１４は、ヨーク２０の内周面から径方向内側に延びており、図示しないインシュレータを介して図１に示すコイル５０がコイル装着部１４に装着される。鍔部１５はコイル装着部１４の先端に設けられ、周方向に張り出している。鍔部１５を設けることにより、ロータ２００からの磁束を遮蔽し、コイル５０での渦電流損を抑制している。ティース嵌合部１１は、コイル装着部１４の径方向外側に位置し、ティース１０の周方向両側面をそれぞれＶ字形状に窪ませることで形成されている。また、ティース１０の径方向外側端部の幅Ｔ１は、コイル装着部１４の周方向の最大幅Ｔ２と同じかこれよりも狭くなるように構成されている。
　ヨーク２０は、ティース１０と同様に積層された電磁鋼板を加工してなる部品であり、ヨーク嵌合部２１（以下、単に嵌合部２１と呼ぶことがある。）を有している。ヨーク嵌合部２１は、周方向両側面からそれぞれ張り出した上面視で三角形状の凸部を有している。ティース嵌合部１１に対して、周方向に隣り合うヨーク嵌合部２１を嵌め合わせることで、ティース１０とヨーク２０とが互いに位置決め固定される。また、ヨーク２０はコイル５０で発生し、ティース１０内を通る磁束を通過させる磁気通路としての役割を有している。つまり、ヨーク２０はティース１０に磁気的に結合している。
　フレーム３０は円環状の金属製部品であり、例えば、鉄やアルミ、あるいは鉄やアルミの合金等からなる。互いの嵌合部１１，２１同士が嵌め合わされたティース１０とヨーク２０を交互に複数組配置し、フレーム３０によって複数のティース１０とヨーク２０を締結することで、ステータコア１１０が構成される。なお、ティース１０の径方向外周面１０ａ及びヨークの２０径方向外周面２０ａ（以下、それぞれ単に外周面１０ａ，２０ａという）はそれぞれ上面視で円弧状に加工されており、当該円弧の半径または曲率半径はフレーム３０の内径Ｒに略等しい。なお、フレーム３０の内周面３０ａが円形であればよく、外周面は例えば四角形であってもよい。ただし、複数のティース１０とヨーク２０とを締結するために、フレーム３０は環状であるのが好ましい。なお、本願明細書において、「略等しい」とは、ステータコア１１０の各構成部品の製造公差や組立公差を含んで等しいという意味であり、例えば、ヨーク２０の外周面２０ａ及びティース１０の外周面１０ａの半径または曲率半径がフレーム３０の内径Ｒと厳密に一致していることを意味するものではない。
　また、ティース嵌合部１１とヨーク嵌合部２２とは、外周面１０ａ，２０ａにそれぞれ切り欠き部６０ａ，６０ｂを有しており、切り欠き部６０ａとこれに隣り合う切り欠き部６０ｂとで応力緩和部７０が構成される。切り欠き部６０ａはヨーク２０からティース１０に向かって形成されており、切り欠き部６０ｂはティース１０からヨーク２０に向かって形成されている。また、切り欠き部６０ａ，６０ｂはそれぞれ角部を有している。
　また、応力緩和部７０は種々の形状を取ることができる。例えば、図３の（ａ）図に示すように、応力緩和部７０は、ヨーク２０及びティース１０をヨーク２０及びティース１０の厚さ方向である軸方向に貫通する貫通孔６１として構成されていてもよいし、（ｂ）図に示すように、軸方向に窪む凹部６２として構成されていてもよい。（ｃ）図に示すように、ヨーク２０及びティース１０の内部に形成された空隙部６３として構成されていてもよい。
　つまり、応力緩和部７０は、周方向に隣り合うヨーク２０とティース１０との間に、これらが互いに接触しない部分を設けることにより、ヨーク２０及びティース１０がフレーム３０によって締結されるときに互いに生じる応力を緩和する機能を有している。
　［効果等］
　以上説明したように、本実施形態に係るステータ１００は、コイル５０と、コイル５０がそれぞれ装着される複数のティース１０と、ティース１０と磁気的に結合する複数のヨーク２０と、複数のヨーク２０と複数のティース１０とを、ヨーク２０とティース１０とが交互に配置された状態で固定する環状のフレーム３０と、を備えている。
　また、ティース１０は、フレーム３０の周方向に隣り合うヨーク２０と嵌め合う嵌合部１１を有しており、嵌合部１１は、ヨーク２０からティース１０に向かって形成された切り欠き部６０ａを応力緩和部７０として有している。
　ステータ１００をこのように構成することで、ステータコア１１０、特にティース１０に加わる応力を緩和し、ステータコア１１０内に歪みが蓄積されるのを抑制できる。このことにより、ステータ１００における鉄損を低減できる。
　同様に、ヨーク２０は、フレーム３０の周方向に隣り合うティース１０と嵌め合う嵌合部２１を有しており、嵌合部２１は、ティース１０からヨーク２０に向かって形成された切り欠き部６０ｂを応力緩和部７０として有している。
　ステータ１００をこのように構成することで、ステータコア１１０、特にヨーク２０に加わる応力を緩和し、ステータコア１１０内に歪みが蓄積されるのを抑制できる。このことにより、ステータ１００における鉄損を低減できる。
　従来、知られているように、電磁鋼板の主材料である鉄は、内部歪みによって磁気損失、いわゆる鉄損が増大する性質があり、圧縮応力が加わった場合にその傾向が顕著となる。交互に配置されたヨーク２０とティース１０とをフレーム３０によって締結する場合、それぞれの周方向側面に設けられた嵌合部１１，２１近傍を中心に、周方向への圧縮応力がそれぞれに加わるため、ステータ１００における鉄損が増大し、モータ１０００の効率を低下させる要因となりうる。
　一方、本実施形態によれば、周方向に隣り合うヨーク２０とティース１０との間に周方向への応力が加わった場合に、応力緩和部７０近傍がわずかに変形することで、当該応力を緩和し、ステータコア１１０内に歪みが蓄積されるのを抑制できる。また、ステータコア１１０の内部歪みは、ヨーク２０とティース１０を意図しない方向に変形させることがあるが、本実施形態によれば、内部歪みを低減させることで、ステータコア１１０の寸法精度が低下するのを防止できる。
　また、応力緩和部７０を、ヨーク２０及びティース１０を軸方向に貫通する貫通孔６１として構成することで、ヨーク２０とティース１０の間の空間を大きく取れ、応力を緩和する度合いを高めることができる。なお、応力緩和部７０は、ヨーク２０及びティース１０の厚さ方向である軸方向に凹む凹部６２として構成されていてもよい。同様に、応力緩和部７０は、ヨーク２０及びティース１０の内部に形成された空隙部６３として構成されていてもよい。
　また、フレーム３０は円環状であり、ヨーク２０の外周面２０ａとティース１０の外周面１０ａとは、それぞれフレーム３０の内周面３０ａと向かい合ってフレーム３０の内周面３０ａと当接する円弧状の曲面である。
　ヨーク２０及びティース１０をこのように構成することで、フレーム３０の内周面３０ａに沿って隙間なくヨーク２０及びティース１０を配置できる。このことにより、ヨーク２０及びティース１０を、それぞれ精度良く自立的に整列させることができる。また、複数のヨーク２０及びティース１０にそれぞれ均等な力を加えることができる。このことにより、ヨーク２０やティース１０に加わる応力が周方向でばらつくのを抑制できる。
　また、本実施形態によれば、ヨーク２０とティース１０とをそれぞれ別個に準備し、これらを交互に配置し、互いに嵌合させた後に、フレーム３０によって複数のヨーク２０とティース１０とを締結してステータコア１１０を組立てている。このため、複数のティース１０のそれぞれに予め巻回されたコイル５０を装着し、その後に、ヨーク２０とティース１０とを嵌合させることができる。このことにより、コイル５０の装着工数、ひいてはステータ１００及びモータ１０００の製造コストを低減できる。特に、ティース１０はコイル５０が装着されるコイル装着部１４を有しており、ティース１０の径方向外側端部の幅Ｔ１を、コイル装着部の最大幅Ｔ２以下としている。このことにより、予め巻回されたコイル５０を径方向外側からティース１０に容易に装着することができる。
　本実施形態に係るモータ１０００は、ステータ１００と、ステータ１００と所定の間隔をあけて設けられたロータ２００と、を少なくとも備えている。
　本実施形態によれば、ステータコア１１０に生じる応力を緩和できるため、ステータ１００における鉄損を低減できる。このことにより、損失の少ない高効率のモータ１０００を実現できる。また、応力に起因したステータコア１１０の内部歪みを低減できるため、ステータコア１１０の寸法精度、ひいてはステータ１００やモータ１０００の組立精度を向上できる。このことにより、モータ１０００の組立歩留まりが向上し、モータ１０００の製造コストを低減できる。また、ステータコア１１０の寸法精度を高められるため、振動やコギングの低減が図れ、高品質のモータ１０００が実現できる。
　（実施形態２）
　図４は、本実施形態に係るステータの一部を拡大した断面模式図を示し、図５は、別のステータの一部を拡大した断面模式図を示す。なお、図４，５において、（ａ）図が図２に示す断面に、（ｂ）図が図３に示す断面にそれぞれ対応している。また、図４，５において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
　実施形態１に示す構成では、ティース嵌合部１１に切り欠き部６０ａを、ヨーク嵌合部２１に切り欠き部６０ｂをそれぞれ設けることで応力緩和部７０が構成されているのに対し、本実施形態に示す構成では、ティース１０のみに応力緩和部７１が、またはヨーク２０のみに応力緩和部７２が設けられている点で異なる。
　図４，５の（ａ）図及び（ｂ）図にそれぞれ示すように、応力緩和部７１，７２はそれぞれ円形に開口した凹部６２として構成されている。
　具体的には、図４の（ｂ）図に示すように、ヨーク２０は、電磁鋼板８０が軸方向に積層された積層体であり、第１の電磁鋼板８１は、軸方向に第１の電磁鋼板８１を貫通する鋼板貫通孔８１ａを含んでいる。また、第２の電磁鋼板８２は、上面視で、鋼板貫通孔８１ａと重なる重なり部８２ｂを含んでいる。応力緩和部７２は、鋼板貫通孔８１ａと重なり部８２ａとによって凹部６２として構成されている。
　同様に、図５の（ｂ）図に示すように、ティース１０は、電磁鋼板８０が軸方向に積層された積層体であり、第１の電磁鋼板８１は、軸方向に第１の電磁鋼板８１を貫通する鋼板貫通孔８１ａを含んでいる。また、第２の電磁鋼板８２は、上面視で、鋼板貫通孔８１ａと重なる重なり部８２ｂを含んでいる。応力緩和部７１は、鋼板貫通孔８１ａと重なり部８２ａとによって凹部６２として構成されている。
　本実施形態に示すように、ヨーク２０のみに応力緩和部７２か、あるいはティース１０のみに応力緩和部７１を設けるようにしてもよい。応力緩和部７１または７２の近傍がわずかに変形することで、周方向に隣り合うヨーク２０とティース１０との間に加わる応力を緩和することができ、実施形態１に示すのと同様の効果を奏することができる。つまり、応力緩和部７１，７２は、ヨーク２０またはティース２１に図４または図５に示すような凹部６２を設けることで、周方向に隣り合うヨーク２０及びティース１０がフレーム３０によって締結されるときに生じる応力を緩和する機能を有している。
　また、本実施形態によれば、ティース１０の外周面１０ａを切り欠くことがなく、フレーム３０の内周面３０ａと接するティース１０の外周面１０ａの面積を最大化することができる。このことにより、フレーム３０に対してティース１０を安定に配置でき、ステータ１００内でのティース１０の位置精度を向上させることができる。ティース１０の位置ずれ、特に径方向に関する配置角度のずれは、モータ１０００の振動やコギングに大きく影響を及ぼすため、当該配置角度の精度を向上することで、振動やコギングの低減が図れ、高品質のモータ１０００が実現できる。
　また、ティース１０またはヨーク２０に設けられた応力緩和部７１，７２を鋼板貫通孔８１ａと重なり部８２ａとによって構成された凹部６２とすることで、応力緩和部７１，７２近傍の機械的強度を高められる。
　また、ティース１０またはヨーク２０に設けられた応力緩和部７１，７２をそれぞれ円形に開口する凹部６２とすることで、歪みが集中する部分である角部を無くして、ステータコア１１０の内部歪み、ひいてはステータ１００の鉄損をさらに低減することが可能となる。また、このことにより、モータ１０００の効率及び品質を高めることができる。
　なお、図示しないが、応力緩和部７１，７２を楕円形に開口する凹部６２としてもよい。また、応力緩和部７１，７２を、図３の（ａ）図または（ｃ）図に示すように貫通孔６１あるいは空隙部６３として構成してもよい。
　また、実施形態１に示す構成も含めて、応力緩和部７１，７２とフレーム３０の内周面３０ａとの間の距離は、フレーム３０の内周面３０ａからヨーク２０の内周面までの間の距離Ｌの半分よりも小さくなるようにするのが好ましい。
　コイル５０で発生した磁束は、ティース１０を通って、ヨーク２０の内周面から径方向中央までの間を主に通過するため、応力緩和部７１，７２とフレーム３０の内周面３０ａとの間の距離を上記のように規定することで、磁束がヨーク２０内を通過する通路から応力緩和部７１または７２を遠ざけることができる。
　図２～５に示すように、応力緩和部７０～７２は、ティース１０またはヨーク２０あるいはヨーク２０とティース１０の両方に空間を設けることで構成される。しかし、このような空間は、周囲の電磁鋼板８０に比べて比透磁率が小さく、応力緩和部７０～７２をヨーク２０内での磁束の通路上に設けると、モータ１０００での磁束利用効率、ひいてはモータ１０００の効率が低下してしまう。
　一方、本実施形態によれば、応力緩和部７０～７２を上記のように配置することで、モータ１０００の効率が低下するのを抑制できる。
　なお、図４，５に示す応力緩和部７１，７２を周方向に隣り合うヨーク２０とティース１０にそれぞれ形成するようにしてもよい。
　＜変形例＞
　図６は、本実施形態に係るステータの一部を拡大した断面模式図を、図７は図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線での断面模式図をそれぞれ示す。なお、図６は、図２に示す断面に対応している。なお、図６，７において、実施形態１，２と同様の箇所については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
　実施形態１に示す構成ではヨーク２０とティース１０とに跨がって応力緩和部７０が形成されているのに対し、本変形例に示す構成では、応力緩和部７２がヨーク２０にのみ形成されている点が異なる。また、実施形態２に示す構成では、応力緩和部７２が円形に開口した凹部６２であるのに対し、本変形例に示す構成では、応力緩和部７２は、ヨーク２０に設けられた切り欠き部６０であり、上面視で円弧状である点て異なる。
　本変形例によれば、実施形態２に示すのと同様に、フレーム３０の内周面３０ａと接するティース１０の外周面１０ａの面積を最大化することができる。このことにより、フレーム３０に対してティース１０を安定に配置でき、ステータ１００内でのティース１０の位置精度を向上して、振動やコギングが低減された高品質のモータ１０００が実現できる。
　また、ヨーク２０に設けられた切り欠き部６０を上面視で円弧形状とすることで、実施形態２に示すのと同様に、切り欠き部６０において、歪みが集中する部分である角部を無くして、ステータ１００の鉄損をさらに低減することが可能となる。また、このことにより、モータ１０００の効率を高めることができる。
　なお、図７に示すように、応力緩和部７２は種々の形状を採ることができる。例えば、（ａ）図に示すように、貫通孔６１として構成されてもよいし、（ｂ）図に示すように凹部６２として構成されてもよい。また、（ｃ）図に示すように、空隙部６３として構成されてもよい。
　なお、ステータ１００内でのティース１０の位置精度が確保できれば、ティース１０の外周面１０ａに図６に示すのと同様の切り欠き部６０を設け、これを応力緩和部７１としてもよい。その場合の応力緩和部７１の軸方向断面形状は、図７に示すのと同様の形状とすることができる。
　（実施形態３）
　図８は、本実施形態に係るステータの一部を拡大した断面模式図を示す。なお、図８において、実施形態１，２と同様の箇所については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
　実施形態１，２及び変形例に示す構成では、ティース１０は周方向中央を径方向に通る中心線Ｃに関して対称な形状であるのに対し、本実施形態に示す構成では、ティース１０は当該中心線Ｃに関して非対称な形状である点で異なる。また、ティース１０の形状に応じて、ヨーク２０も周方向両側で非対称な形状となっている。
　ヨーク２０やティース１０は、電磁鋼板８０の積層方向に依存した歪みを持っているため、例えば、電磁鋼板８０の上面に別の電磁鋼板８０の上面が接した状態や電磁鋼板８０の上面に別の電磁鋼板８０の下面が接した状態が積層方向でランダムに生じていると、組立時にステータコア１１０が意図しない変形を起こす場合がある。このようなことが起こると、ステータコア１１０の寸法精度、ひいてはステータ１００やモータ１０００の組立精度の低下を招いてしまう。
　一方、本実施形態によれば、ティース１０やヨーク２０の形状を上記のようにすることで、作業者が、ティース１０及びヨーク２０を構成する電磁鋼板８０の積層方向を間違えることなく、所定の方向に正しく電磁鋼板８０を積層してティース１０やヨーク２０を得ることができる。このことにより、モータ１０００の組立歩留まりが向上し、モータ１０００の製造コストを低減できる。また、ステータコア１１０の寸法精度を高められるため、振動やコギングが低減された高品質のモータ１０００が実現できる。
　また、ティース１０の外周面１０ａ及びヨーク２０の外周面２０ａにそれぞれ切り欠き部６０ａ，６０ｂを設け、これらを応力緩和部７０として構成することで、実施形態１に示すのと同様の効果を得ることができる。
　（その他の実施形態）
　以上説明したように、応力緩和部７０～７２は、ティース嵌合部１１かヨーク嵌合部１２か、あるいはこれら両方に形成されていてもよい。
　つまり、ステータ１００は、コイル５０と、コイル５０がそれぞれ装着される複数のティース１０と、ティース１０と磁気的に結合する複数のヨーク２０と、複数のヨーク２０と複数のティース１０とを、ヨーク２０とティース１０とが交互に配置された状態で固定する環状のフレーム３０と、を備えている。
　ティース１０は、フレーム３０の周方向に隣り合うヨーク２０と嵌め合うティース嵌合部１１を有し、ヨーク２０は、ティース嵌合部１１と嵌め合うヨーク嵌合部２１を有している。
　ティース嵌合部１１とヨーク嵌合部２１との少なくともいずれか一方は、フレーム３０によって締結されるときに生じる応力を緩和する応力緩和部７０～７２を有している。
　応力緩和部７０～７２は、ティース１０またはヨーク２０の厚さ方向である軸方向にティース１０とヨーク２０との少なくともいずれか一方を貫通する貫通孔６１、または、軸方向に凹む凹部６２、または、ティース１０からヨーク２０に向かって、あるいはヨーク２０からティース１０に向かって形成された切り欠き部６０、または、ティース１０またはヨーク２０の内部に形成された空隙部６３、のうちいずれかを少なくとも含んでいる。
　ステータ１００をこのように構成することで、ステータコア１１０に加わる応力を緩和し、ステータコア１１０内に歪みが蓄積されるのを抑制できる。このことにより、ステータ１００における鉄損を低減できる。また、モータ１０００における鉄損の低減及び振動やコギングの低減が図れる。
　なお、変形例を含む実施形態１～３において、周方向に隣り合うティース１０またはヨーク２０に、応力緩和部７０～７２をそれぞれ１つずつ設ける例を示したが、ステータコア１１０全体の剛性及び強度が確保できれば複数個設けるようにしてもよい。また、応力緩和部７０～７２を複数設ける場合に、これらの形状は、切り欠き部６０や貫通孔６１や凹部６２あるいは空隙部６３のうち１種類であってもよいし、複数種類が混在していてもよい。ただし、モータ１０００での磁束利用効率が低下しないように、応力緩和部７０～７２とフレーム３０の内周面３０ａとの間の距離は、フレーム３０の内周面３０ａからヨーク２０の径方向中央までの間の距離Ｌ／２よりも小さくなるようにするのが好ましい。
　また、変形例を含む実施形態１～３において、ヨーク２０やティース１０はそれぞれ電磁鋼板が積層されてなる部品であったが、鉄粉等を焼結してなる焼結体であってもよい。この場合も、鉄粉の結晶軸配向が揃っていれば、内部歪みによる鉄損が増大する傾向にあるため、ヨーク２０またはティース１０あるいはその両方の形状を、変形例を含む実施形態１，２に示すようにすれば、ステータ１００における鉄損を低減できる。また、モータ１０００における鉄損の低減及び振動やコギングの低減が図れる。
　なお、実施形態１において、１０極、１２スロットのモータ１０００を例に取って説明したが、モータ１０００の磁極数やスロット数は特にこれに限定されず、その他の磁極数とスロット数との組合せについても適用できる。また、実施形態１～３において、コイル５０を構成する導線の断面形状を四角形としているが、特にこれに限定されず、例えば、円形や楕円形であってもよい。
　本発明のステータは、鉄損を低減できるため、各種電気機器や車両等に取り付けられるモータに適用する上で有用である。
１０　　　ティース
１０ａ　　外周面
１１～１３　ティース嵌合部（嵌合部）
１４　　　コイル装着部
１５　　　鍔部
２０　　　ヨーク
２０ａ　　外周面
２１～２３　ヨーク嵌合部（嵌合部）
２４　　　切り欠き部
３０　　　フレーム
３０ａ　　内周面
４０　　　スロット
５０　　　コイル
６０　　　切り欠き部
６１　　　貫通孔
６２　　　凹部
６３　　　空隙部
７０～７２　応力緩和部
８０　　　電磁鋼板
８１　　　第１の電磁鋼板
８１ａ　　鋼板貫通孔
８２　　　第２の電磁鋼板
８２ａ　　重なり部
１００　　ステータ
１１０　　ステータコア
２００　　ロータ
２１０　　出力軸
２２０　　磁石
１０００　モータ

Claims (11)

  1. 　コイルと、
    　前記コイルがそれぞれ装着される複数のティースと、
    　前記ティースと磁気的に結合する複数のヨークと、
    　前記ヨークと前記ティースとが交互に配置された状態で、前記複数のヨークと前記複数のティースとを締結する環状のフレームと、を備え、
    　前記ティースは、前記フレームの周方向に隣り合う前記ヨークと嵌め合うティース嵌合部を有し、
    　前記ヨークは、前記ティース嵌合部と嵌め合うヨーク嵌合部を有し、前記ティース嵌合部と前記ヨーク嵌合部との少なくともいずれか一方は、前記フレームによって締結されるときに生じる応力を緩和する応力緩和部を有する構成を含むステータ。
  2. 　請求項１に記載のステータにおいて、
    　前記応力緩和部は、
    　前記ティースの厚み方向に貫通する貫通孔、
    　前記ヨークの厚み方向に貫通する貫通孔、
    　前記ティースの厚み方向に凹む凹部、
    　前記ヨークの厚み方向に凹む凹部、
    　前記ティースから前記ヨークに向かって形成された切り欠き部、
    　前記ヨークから前記ティースに向かって形成された切り欠き部、
    　前記ティースの内部に形成された空隙部又は前記ヨークの内部に形成された空隙部、
    のいずれか１つを少なくとも含むステータ。
  3. 　請求項１に記載のステータにおいて、
    　前記フレームは円環状であり、
    　前記ヨークの外周面と前記ティースの外周面とは、それぞれ前記フレームの内周面と向かい合って前記フレームの内周面と当接する円弧状の曲面を含むステータ。
  4. 　請求項１に記載のステータにおいて、
    　前記応力緩和部は、円形または楕円形に開口する凹部または貫通孔である構成を含むステータ。
  5. 　請求項２に記載のステータにおいて、
    　前記凹部または前記貫通孔は、円形または楕円形に開口している構成を含むステータ。
  6. 　請求項１に記載のステータにおいて、
    　前記ティースは、
    　第１の電磁鋼板と、
    　前記第１の電磁鋼板に積層される第２の電磁鋼板と、
    を少なくとも有する積層体であり、
    　前記第１の電磁鋼板は、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板の積層方向に前記第１の電磁鋼板を貫通する鋼板貫通孔を含み、
    　前記第２の電磁鋼板は、前記鋼板貫通孔と重なる重なり部を含み、
    　前記応力緩和部は、前記鋼板貫通孔と前記重なり部とによって構成される凹部を含むステータ。
  7. 　請求項１に記載のステータにおいて、
    　前記ヨークは、
    　第１の電磁鋼板と、
    　前記第１の電磁鋼板に積層される第２の電磁鋼板と、
    を少なくとも有する積層体であり、
    　前記第１の電磁鋼板は、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板の積層方向に貫通する鋼板貫通孔を含み、
    　前記第２の電磁鋼板は、前記鋼板貫通孔と重なる重なり部を含み、
    　前記応力緩和部は、少なくとも前記鋼板貫通孔と前記重なり部とによって構成される凹部を含むステータ。
  8. 　請求項１に記載のステータにおいて、
    　前記応力緩和部と前記フレームの内周面との間の距離は、前記フレームの内周面から前記ヨークの径方向中央までの間の距離よりも小さいステータ。
  9. 　請求項１ないし８のいずれか１項にステータにおいて、
    　前記ティースは、前記ティースの周方向中央を径方向に通る中心線に関して非対称な形状であるステータ。
  10. 　請求項１ないし９のいずれか１項に記載のステータにおいて、
    　前記ティースは前記コイルが装着されるコイル装着部を有し、
    　前記ティースの径方向外側端部の幅は、前記コイル装着部の最大幅以下であるステータ。
  11. 　請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のステータと、
    　前記ステータと所定の間隔をあけて設けられたロータと、を少なくとも含むモータ。
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