WO2020116038A1 - コア、ステータ、及び回転電機 - Google Patents

コア、ステータ、及び回転電機 Download PDF

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WO2020116038A1
WO2020116038A1 PCT/JP2019/040974 JP2019040974W WO2020116038A1 WO 2020116038 A1 WO2020116038 A1 WO 2020116038A1 JP 2019040974 W JP2019040974 W JP 2019040974W WO 2020116038 A1 WO2020116038 A1 WO 2020116038A1
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WO
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core
yoke
yoke portion
portions
stator
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Application number
PCT/JP2019/040974
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English (en)
French (fr)
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達哉 齋藤
友之 上野
Original Assignee
住友電気工業株式会社
住友電工焼結合金株式会社
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Publication date
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Priority to DE112019006096.1T priority patent/DE112019006096T5/de
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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
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present disclosure relates to a core, a stator, and a rotating electric machine.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-228584 of Japanese application dated December 5, 2018, and incorporates all the contents described in the Japanese application.
  • Patent Document 1 discloses an axial gap type rotating electric machine in which a rotor and a stator are arranged so as to face each other in the axial direction.
  • a stator used in this type of rotating electric machine includes a core having an annular yoke portion, a plurality of teeth portions axially protruding from the yoke portion, and coils arranged in each tooth.
  • Patent Document 1 describes that the core is divided in the circumferential direction into a plurality of core pieces, and the core pieces are formed of a powder magnetic core integrally formed with a yoke portion and a tooth portion.
  • the core of this disclosure is A core used in an axial gap type rotating electrical machine,
  • the core has an annular shape, and includes a plurality of core pieces obtained by dividing the core in the circumferential direction,
  • the core piece is The yoke part, A tooth portion formed integrally with the yoke portion and protruding in the axial direction from the yoke portion;
  • the yoke portion is A plurality of convex portions provided on one side surface connected to the yoke portion of one adjacent core piece, A plurality of concave portions provided on the other side surface connected to the yoke portion of the other adjacent core piece, the concave portions corresponding to the convex portions;
  • the interval between the convex portions is 80% or less of the length of the side surface of the yoke portion, which is defined by the linear distance between the outer circumference and the inner circumference of the yoke portion.
  • the stator of the present disclosure is A stator of an axial gap type rotating electric machine, A core of the present disclosure; And a coil arranged in each of the tooth portions of the core piece that constitutes the core.
  • the rotating electric machine of the present disclosure is An axial gap type rotating electrical machine comprising a rotor and a stator, wherein the rotor and the stator are arranged to face each other in the axial direction,
  • the stator is the stator of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the core taken along the line III-III in FIG. 2.
  • It is a schematic perspective view of a core piece.
  • It is a schematic top view of a core piece.
  • It is a schematic sectional drawing which shows an example of the metal mold
  • It is a schematic top view of a die. It is a principal part enlarged top view of a die.
  • It is a schematic side view of the core provided with a plate-shaped member.
  • It is a schematic perspective view of the stator which concerns on embodiment.
  • It is a schematic sectional drawing of the rotary electric machine which concerns on embodiment.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a core having excellent assemblability. Another object of the present disclosure is to provide a stator including the core. Further, another object of the present disclosure is to provide a rotating electric machine including the above stator.
  • the core of the present disclosure has excellent assemblability.
  • the stator of the present disclosure has excellent core assemblability.
  • the rotating electric machine of the present disclosure has high productivity.
  • the present inventors provide a convex portion on one side surface of the yoke portion of the core piece and provide a concave portion corresponding to the convex portion on the other side surface, so that by fitting the convex portion and the concave portion, the adjacent core piece It was considered to position the yoke parts of each other.
  • the inventors of the present invention have earnestly studied, and in the case of forming a convex portion on the side surface of the yoke portion, when molding a core piece made of a dust core with a die, in a die for molding the peripheral surface of the yoke portion.
  • the stress acting on the portion forming the side surface of the yoke portion becomes large. If excessive stress is applied to the die, the die may be damaged. Therefore, it is important to design the convex portion provided on the side surface of the yoke portion so that the load on the die can be reduced as much as possible.
  • the inventors of the present invention provided a plurality of convex portions on the side surface of the yoke portion and set the interval between the convex portions to 80% or less of the length of the side surface of the yoke portion, as described later. , It has been found that the stress acting on the die can be reduced.
  • the core according to the embodiment of the present disclosure is A core used in an axial gap type rotating electrical machine,
  • the core has an annular shape, and includes a plurality of core pieces obtained by dividing the core in the circumferential direction,
  • the core piece is The yoke part, A tooth portion formed integrally with the yoke portion and protruding in the axial direction from the yoke portion;
  • the yoke portion is A plurality of convex portions provided on one side surface connected to the yoke portion of one adjacent core piece, A plurality of concave portions provided on the other side surface connected to the yoke portion of the other adjacent core piece, the concave portions corresponding to the convex portions;
  • the interval between the convex portions is 80% or less of the length of the side surface of the yoke portion, which is defined by the linear distance between the outer circumference and the inner circumference of the yoke portion.
  • the core of the present disclosure is easy to align the adjacent core pieces and is excellent in assembling.
  • the reason is that the core portion has a plurality of convex portions on one side surface of the yoke portion and a plurality of concave portions corresponding to the convex portions on the other side surface, and the convex portion and the concave portion are fitted to each other so that they are adjacent to each other.
  • the yoke portions of the core piece can be positioned with respect to each other. Therefore, according to the core of the present disclosure, when a plurality of core pieces are combined in an annular shape, it is possible to suppress the adjacent core pieces from being displaced in the radial direction.
  • the core piece made of the dust core is obtained by compression molding soft magnetic powder, which is an aggregate of a plurality of soft magnetic particles.
  • the distance between the protrusions on the side surface of the yoke part is 80% or less of the length of the side surface of the yoke part, so that the stress acting on the side surface of the die for molding the side surface of the yoke part is reduced. It can be reduced. Therefore, the effect of reducing the load on the die can be expected, and damage to the die can be suppressed. The significance of the interval between the protrusions and the reason why the stress acting on the die can be reduced will be described later.
  • the distance from the concave portion to the root of the tooth portion is 20% or more of the distance from the reference line to the root of the tooth portion, so that the concave portion on the surface of the core portion on the side where the tooth protrudes is Secure a certain distance between the roots of the teeth.
  • the size of the convex portion may be 1 mm or more and 10 mm or less.
  • the size of the convex portion is 1 mm or more, so that the yoke portions of the adjacent core pieces can be easily positioned.
  • the size of the convex portion is 10 mm or less, which facilitates molding. The significance of the size of the convex portion will be described later.
  • the minimum radius of curvature of the convex portion and the concave portion when the yoke portion is viewed in plan from the side where the tooth portion protrudes is 1.0 mm or more.
  • the above-mentioned form can suppress damage to the die when the core piece is a dust core.
  • the reason is that the minimum radius of curvature of the convex portion and the concave portion is 1.0 mm or more, so that when the core piece is molded by the mold, the stress concentration on the die for molding the side surface of the yoke portion can be relaxed.
  • the adjacent protrusions may be symmetrical with respect to the center line between the protrusions.
  • the above-mentioned configuration can more effectively suppress damage to the die when the core piece is a dust core.
  • the reason is that the adjacent convex portions have a symmetrical shape, whereby the stress acting on the die can be effectively reduced when the core piece is molded by the mold.
  • the thickness of the yoke portion may be 1.0 mm or more and 10 mm or less.
  • a plurality of core pieces may be fastened by fitting and fixing an annular member on the outer peripheral surface of the yoke portion in a state where the plurality of core pieces are combined in an annular shape. If the thickness of the yoke portion is 1.0 mm or more, it is easy to fix the annular member and secure the fastening force. If the yoke portion is too thick, the load on the die increases, so the thickness of the yoke portion is set to 10 mm or less.
  • the core piece is formed of a dust core
  • the dust core is composed of an aggregate of a plurality of coated soft magnetic particles having an insulating coating on the surface of the soft magnetic particles
  • the soft magnetic particles are iron-based particles made of at least one of pure iron and iron-based alloy
  • the iron-based alloy may be at least one selected from the group consisting of Fe-Si alloys, Fe-Al alloys, Fe-Cr-Al alloys and Fe-Cr-Si alloys.
  • Pure iron or the above iron-based alloy is relatively soft. Therefore, when the soft magnetic particles forming the dust core are pure iron or iron-based particles made of the above iron-based alloy, the soft magnetic particles are easily deformed during the molding of the dust core. Therefore, the said form can obtain a dust core with high density and high dimensional accuracy. By increasing the density of the dust core, the mechanical strength and magnetic characteristics of the core piece can be improved. Further, by providing an insulating coating on the surface of the soft magnetic particles, the electrical insulation between the soft magnetic particles can be enhanced. Therefore, the iron loss of the core piece due to the eddy current loss can be reduced.
  • the insulating coating comprises a phosphate coating.
  • the phosphate coating has high adhesion to iron-based particles and excellent deformability. Therefore, when the insulating coating contains the phosphate coating, it is easy to follow the deformation of the iron-based particles during the molding of the dust core. Therefore, in the above embodiment, the insulating coating is less likely to be damaged, and the iron loss of the core piece can be reduced.
  • the relative density of the dust core may be 90% or more.
  • the relative density of the dust core is 90% or more, so the density of the dust core is high.
  • the mechanical strength and magnetic characteristics of the core piece can be improved by increasing the density of the dust core.
  • annular member fitted to the outer peripheral surfaces of the yoke portions of the plurality of core pieces;
  • the annular member may be fixed to the plurality of core pieces by the contracting force in the inner diameter direction.
  • the above core With an annular member fitted to the outer peripheral surface of the yoke part, it is possible to integrate a plurality of core pieces combined in an annular shape. Further, the outer circumference of the yoke portion is tightened by the contracting force of the annular member in the inner diameter direction, so that the plurality of core pieces can be firmly fastened.
  • the side surfaces of the yoke portions of the adjacent core pieces are adhered to each other, or A plate-shaped member disposed on the side of the adjacent yoke pieces of the adjacent core pieces opposite to the side on which the teeth portion projects is provided, and the surface of the yoke portion on the opposite side is bonded to the plate-shaped member. It can be mentioned.
  • a plurality of core pieces can be formed. It can be integrated in the state of being combined in a ring.
  • the difference between the highest position of the end surface of the tooth portion and the lowest position of the end surface of the tooth portion is 0.15 mm or less.
  • each end surface of the tooth portion is arranged so as to face the magnet of the rotor. Since the variation in the height of each end surface of the tooth portion is small, the variation in the distance between each end surface of the tooth portion and the rotor can be reduced in the rotating electric machine. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the rotary electric machine, such as the reduction of cogging.
  • the circularity of the outer peripheral surface of the yoke portion may be 0.1 mm or less when the plurality of core pieces are combined in an annular shape.
  • the core dimensional accuracy is high because the circularity of the outer peripheral surface of the yoke is 0.1 mm or less.
  • the flatness of the end face of the tooth portion may be 0.2 mm or less.
  • the flatness of the end faces of the teeth is 0.2 mm or less, so that the end faces of the teeth can be made to face the rotor closely in the rotating electric machine. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the rotary electric machine.
  • the stator according to the embodiment of the present disclosure is A stator of an axial gap type rotating electric machine, A core according to any one of (1) to (14) above, And a coil arranged in each of the tooth portions of the core piece that constitutes the core.
  • the stator of the present disclosure has excellent core assemblability. This is because the core is easy to align with the adjacent core pieces and is excellent in assembling.
  • a rotating electrical machine is An axial gap type rotating electrical machine comprising a rotor and a stator, wherein the rotor and the stator are arranged to face each other in the axial direction,
  • the stator is the stator according to (15) above.
  • the rotary electric machine according to the present disclosure has high productivity. This is because the core is excellent in assembling by including the stator.
  • the core 1 is used for an axial gap type rotating electric machine. More specifically, the core 1 can be used as a core of a stator. As shown in FIGS. 1 and 2, the core 1 is annular and includes a plurality of core pieces 10 obtained by dividing the core 1 in the circumferential direction. That is, the core 1 is configured by combining a plurality of core pieces 10 in an annular shape. In this example, the number of core pieces 10 is six.
  • the core piece 10 has a yoke portion 11 and a tooth portion 12 that projects from the yoke portion 11 in the axial direction (see also FIGS. 4 and 5 ). In the following description, when the core 1 and the core piece 10 are described, the side on which the tooth portion 12 projects is up and the opposite side is down.
  • the core 1 has an annular shape. Specifically, in the core 1, the yoke portion 11 has an annular plate shape, and the plurality of tooth portions 12 are provided at equal intervals in the circumferential direction. In this example, the number of teeth portions 12 is 12.
  • the core 1 is divided into six equal parts and includes six core pieces 10, specifically, core pieces 10a to 10f.
  • the core pieces 10a to 10f have the same shape.
  • the core 1 is configured by combining six core pieces 10a to 10f in an annular shape, and connecting the side surfaces 20, 30 (see FIGS. 4 and 5) of the yoke portions 11 of the adjacent core pieces 10 to each other by abutting them. Has been done.
  • the number of divisions of the core 1, in other words, the number of core pieces 10 can be appropriately selected. Further, the number of teeth portions 12 in the core 1 can be set appropriately.
  • the core piece 10 has a yoke portion 11 and a tooth portion 12.
  • the core piece 10 is formed of a dust core.
  • the yoke portion 11 and the teeth portion 12 are integrally formed.
  • the yoke portion 11 is a fan-plate-shaped portion that constitutes the core piece 10.
  • the yoke portion 11 has a fan-shaped flat surface, and the tooth portion 12 projects from one flat surface. That is, the one plane is the upper surface.
  • the yoke portion 11 has arcuate inner and outer circumferential surfaces and side surfaces 20 and 30. The inner peripheral surface and the outer peripheral surface are formed in a concentric arc shape.
  • the tooth portion 12 is a portion that is integrally formed with the yoke portion 11 and that protrudes in the axial direction from one flat surface, that is, the upper surface of the yoke portion 11.
  • the axial direction refers to a direction orthogonal to the circumferential direction and the radial direction of the core 1, specifically, the direction perpendicular to the upper surface of the yoke portion 11.
  • the tooth portion 12 may be a columnar body, and examples of the columnar body include a prismatic body, a columnar body, and an elliptic cylinder. Examples of prisms include triangular prisms and trapezoidal prisms.
  • the teeth portion 12 is a triangular prism, and the end surface 41 of the teeth portion 12 has a triangular shape, more specifically, an isosceles triangular shape.
  • the teeth portion 12 may be a trapezoidal columnar body, and the end surface 41 may have a trapezoidal shape or the like.
  • the "triangular shape” and the "trapezoidal shape” do not have to be a triangle and a trapezoid in a strict geometrical sense, and are substantially a triangle and a trapezoid including those having rounded corners. Including the range considered to be.
  • the number of teeth portions 12 in the core piece 10 may be one or plural. In this example, it has two teeth portions 12 (12a, 12b).
  • the tooth portion 12 located on the side surface 20 side of the yoke portion 11 is defined as 12a
  • the tooth portion 12 located on the side surface 30 side is defined as 12b.
  • One of the features of the core 1 is, as shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of convex portions 21 and 22 on one side surface 20 of the yoke portion 11 of the core piece 10 and a convex portion 21 on the other side surface 30, A plurality of concave portions 31 and 32 corresponding to 22 are provided.
  • Another feature of the core 1 is that the interval between the convex portions 21 and 22 is 80% or less of the length of the side surface 20 of the yoke portion 11.
  • the yoke portion 11 includes a plurality of convex portions 21 and 22 provided on the one side surface 20 and a plurality of concave portions 31 and 32 provided on the other side surface 30.
  • the convex portions 21 and 22 of the side surface 20 and the concave portions 31 and 32 of the side surface 30 are formed in shapes corresponding to each other.
  • a concave portion 23 exists between the convex portions 21 and 22, and a convex portion 33 exists between the concave portions 31 and 32.
  • the convex portions 21 and 22 and the concave portions 31 and 32 have the same circular arc shape and the same size.
  • one side surface 20 of the yoke portion 11 of the core piece 10a is connected to the other side surface 30 of the yoke portion 11 of the adjacent one core piece 10b.
  • the other side surface 30 of the yoke portion 11 of the core piece 10a is connected to the one side surface 20 of the yoke portion 11 of the other adjacent core piece 10f. Therefore, the convex portions 21 and 22 provided on the side surface 20 of the yoke portion 11 of the core piece 10a and the concave portions 31 and 32 provided on the side surface 30 of the yoke portion 11 of the adjacent core piece 10b are fitted to each other.
  • the concave portions 31 and 32 provided on the side surface 30 of the yoke portion 11 of the core piece 10a and the convex portions 21 and 22 provided on the side surface 20 of the yoke portion 11 of the adjacent core piece 10f are fitted to each other.
  • the convex portions 21 and 22 and the concave portions 31 and 32 By fitting the convex portions 21 and 22 and the concave portions 31 and 32, the yoke portions 11 of the core piece 10a and the adjacent core pieces 10b and 10f can be positioned. Therefore, when a plurality of core pieces 10 are combined in an annular shape, the adjacent core pieces 10 can be suppressed from being displaced in the radial direction.
  • the number of convex portions 21 and 22 and the number of concave portions 31 and 32 are each two.
  • the numbers of the convex portions 21 and 22 and the concave portions 31 and 32 can be appropriately changed, and may be three or more.
  • the shapes of the convex portions 21 and 22 and the concave portions 31 and 32 can be appropriately changed, and may be, for example, a rectangular shape or a triangular shape. In the case of this example, the shapes of the convex portions 21 and 22 are the same, but the shapes of the convex portions 21 and 22 may be different.
  • the distance between the convex portions 21 and 22 is 80% or less of the length of the side surface 20 of the yoke portion 11.
  • the interval between the convex portions 21 and 22 is defined as follows. In the case of this example, as shown in FIG. 5, an intermediate line L A passing through an intermediate point between the tooth portion 12a of the core piece 10a and the tooth portion 12b of the adjacent one core piece 10b is taken. Specifically, the line passing through the midpoint between the side surfaces facing each other of the tooth portion 12b of the tooth portion 12a and the core piece 10b of the core piece 10a and the middle line L A.
  • the middle line L A is a straight line along the radial direction of the annular core 1.
  • a straight line L 1 that is parallel to the intermediate line L A and that passes through the vertices of the convex portions 21 and 22 is drawn. Further, parallel to the median line L A, draw a straight line L 2 which passes through the apex of the recess 23 located between the adjacent convex portions 21 and 22. Of the sides of the adjacent convex portions 21 and 22 that face each other, two points that intersect the center line La between the straight line L 1 and the straight line L 2 are points a and b, respectively. The distance between the two points ab is the distance between the convex portions 21 and 22.
  • the middle line L A and the center line La are identical.
  • the length of the side surface 20 of the yoke portion 11 is a linear distance between the outer circumference and the inner circumference of the yoke portion 11. In other words, the length of the side surface 20 of the yoke portion 11 is the length in the radial direction between the outer circumference and the inner circumference of the yoke portion 11.
  • the length of the side surface 20 of the yoke portion 11 may be simply referred to as “yoke portion side surface length”.
  • the ratio of the distance between the convex portions 21 and 22 to the side length of the yoke portion is further 70% or less and 50% or less.
  • the distance between the convex portions 21 and 22 is, for example, 40 mm or less, and further 30 mm or less. If the spacing between the convex portions 21 and 22 is too small, molding becomes difficult. Therefore, the lower limit of the spacing between the convex portions 21 and 22 is, for example, about 1.0 mm.
  • the adjacent convex portions 21 and 22 are symmetrical with respect to the center line between the convex portions 21 and 22.
  • the center line between the convex portions 21 and 22 is a straight line Lc that is orthogonal to the center line La and passes through the midpoint of the line segment ab.
  • the distance from the concave portions 31 and 32 to the root of the tooth portion 12 (12b) is 20 with respect to the distance from the reference line represented by L B in FIG. 5 to the root of the tooth portion 12 (12b). % Or more.
  • the reference line is an intermediate line between the tooth portions 12 of the adjacent core pieces 10 when the yoke portion 11 is viewed in plan from the upper side on which the tooth portions 12 project.
  • the intermediate line L B passing through the intermediate point between the tooth portion 12b of the core piece 10a and the tooth portion 12a of the other adjacent core piece 10f is used as the reference line.
  • a line passing through the midpoint between the mutually facing side surfaces of the tooth portion 12b of the core piece 10a and the tooth portion 12a of the core piece 10f is defined as an intermediate line L B.
  • the middle line L B is a straight line along the radial direction of the annular core 1.
  • a straight line L 3 that is orthogonal to the intermediate line L B and passes through the apexes of the recesses 31 and 32 is drawn.
  • the distance between these two points lm is the distance from the concave portions 31 and 32 to the root of the tooth portion 12b.
  • each straight line L 3 and the intermediate line L B is n.
  • the distance between the two points nm is the distance from the reference line to the root of the tooth portion 12b.
  • the vertices of the recesses 31 and 32 are the points farthest from the intermediate line L B among the recesses 31 and 32.
  • the vertexes of the recesses 31 and 32 are the points of the recesses 31 and 32 closest to the root of the tooth portion 12b.
  • the ratio of the distance from the reference line to the root of the tooth portion 12 (12b) to the root of the tooth portion 12 (12b) is 20% or more. ..
  • the distance from the reference line to the root of the tooth portion 12b is represented by the distance between nm.
  • the distance from the concave portions 31 and 32 to the root of the tooth portion 12b is represented by the distance between lm.
  • the ratio (%) of the distances can be calculated as [(distance between lm/distance between nm) ⁇ 100].
  • the ratio of the distance from the concave portions 31 and 32 to the root of the tooth portion 12 (12b) to the distance from the reference line to the root of the tooth portion 12 (12b) is further 30% or more.
  • the upper limit of the ratio of the distance from the concave portions 31 and 32 to the root of the tooth portion 12 (12b) is not particularly set, but is 90%, for example.
  • the distance from the concave portions 31 and 32 to the root of the tooth portion 12 (12b) is, for example, 1 mm or more and 9 mm or less, and further 2 mm or more and 8 mm or less.
  • the size of the convex portions 21 and 22 is 1 mm or more and 10 mm or less.
  • the size of the convex portions 21 and 22 is defined as follows. In the case of the present example, as shown in FIG. 5, between the straight line L 1 passing through the apexes of the convex portions 21 and 22 and the straight line L 2 passing through the apex of the concave portion 23 located between the adjacent convex portions 21 and 22. The distance is set to the size of the convex portions 21 and 22.
  • the yoke portions 11 of the adjacent core pieces 10 can be easily positioned.
  • the size of the convex portions 21 and 22 is 10 mm or less, it is easy to mold.
  • the size of the convex portions 21 and 22 may be 2 mm or more and 8 mm or less.
  • the minimum radius of curvature of the convex portions 21 and 22 and the concave portions 31 and 32 is 1.0 mm or more when the yoke portion 11 is planarly viewed from the upper side on which the teeth portion 12 projects.
  • the side surface 52 of the die 50 that molds the side surfaces 20 and 30 of the yoke portion 11 (FIG. Corners) will be formed. Stress is likely to concentrate at the corners having a small radius of curvature.
  • the minimum radius of curvature of the convex portions 21 and 22 and the concave portions 31 and 32 is 1.0 mm or more, stress concentration on the die 50 can be relaxed when the core piece 10 is molded by the mold 5 (see FIG. 6).
  • the minimum radius of curvature of the convex portions 21 and 22 and the concave portions 31 and 32 may be 2.0 mm or more.
  • the upper limit of the minimum radius of curvature of the convex portions 21 and 22 and the concave portions 31 and 32 is not particularly set, but is 20 mm, for example.
  • the thickness of the yoke portion 11 is, for example, 1.0 mm or more and 10 mm or less, and further 2 mm or more and 8 mm or less.
  • the thickness of the yoke portion 11 refers to the dimension of the yoke portion 11 along the axial direction of the core 1. In FIG. 3, the thickness of the yoke portion 11 is indicated by Ty.
  • an annular member 90 may be fitted and fixed to the outer peripheral surface of the yoke portion 11. If the thickness of the yoke portion 11 is 1.0 mm or more, the annular member 90 can be easily fixed. If the yoke portion 11 is too thick, the load on the die 50 increases when the core piece 10 is molded by the mold 5 (see FIG. 6). Therefore, the thickness of the yoke portion 11 may be 10 mm or less.
  • the circularity of the outer peripheral surface of the yoke portion 11 is preferably 0.1 mm or less. Since the circularity of the outer peripheral surface of the yoke portion 11 is 0.1 mm or less, the dimensional accuracy of the core 1 is high. Therefore, when the annular member 90 (see FIG. 10) is fitted and fixed to the outer peripheral surface of the yoke portion 11, it is easy to fix the annular member to the outer peripheral surface of the yoke portion 11.
  • the outer peripheral surfaces of the yoke portions 11 of the core pieces 10 constituting the core 1 are aligned in the circumferential direction. That is, the radial displacement of each core piece 10 is small, and the positions of the tooth portions 12 of each core piece 10 are aligned in the circumferential direction.
  • each end surface 41 of the tooth portion 12 is arranged so as to face the magnet 220 of the rotor 200.
  • the difference between the position of the end face 41 of the highest tooth part 12 and the position of the end face 41 of the lowest tooth part 12 of the tooth parts 12 of the plurality of core pieces 10 is preferably 0.15 mm or less. ..
  • the position of the end surface 41 of the tooth portion 12 means the surface of the yoke portion 11 opposite to the side from which the tooth portion 12 projects, that is, the lower surface placed on a flat surface. To the end face 41 in the axial direction.
  • the height position of the end surface 41 of the tooth portion 12 is indicated by Ht.
  • each end surface 41 of the tooth portion 12 is arranged so as to face the magnet 220 of the rotor 200. Since the variation in height of each end face 41 of the tooth portion 12 is small, the variation in the distance between each end face 41 of the tooth portion 12 and the rotor 200 can be reduced in the rotary electric machine 300. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the rotary electric machine 300, such as reducing cogging.
  • the flatness of the end surface 41 of the tooth portion 12 is preferably 0.2 mm or less.
  • the end faces 41 of the teeth 12 closely face the rotor 200. As a result, the deterioration of the characteristics of the rotary electric machine 300 can be suppressed.
  • the side surfaces of the yoke portions 11 of the adjacent core pieces 10 are adhered to each other, so that the plurality of core pieces 10 combined in an annular shape are integrated.
  • the yoke portion 11 is provided.
  • the lower surface, which is the surface opposite to the above, may be adhered to the plate member 80.
  • the plurality of core pieces 10 are fixed to and integrated with the plate member 80 in a state where the core pieces 10 are combined in an annular shape.
  • the core 1 can include an annular member 90 fitted to the outer peripheral surface of the yoke portions 11 of the plurality of core pieces 10 combined in an annular shape.
  • the annular member 90 is fixed to the plurality of core pieces 10 forming the core 1 by the contracting force in the inner diameter direction.
  • the annular member 90 is shrink-fitted to the outer peripheral surface of the yoke portion 11.
  • the annular member 90 has a smaller inner diameter than the outer diameter of the yoke portion 11 of the core 1 at room temperature before shrink fitting, and a larger inner diameter than the outer diameter of the yoke portion 11 of the core 1 by heating during shrink fitting. It is dimensioned.
  • the outer diameter of the yoke portion 11 is indicated by Do.
  • Di indicates the inner diameter of the yoke portion 11.
  • the procedure for shrink fitting the annular member 90 and the plurality of core pieces 10 combined in an annular shape is as follows. By heating the annular member 90 to a predetermined temperature and expanding it, the inner diameter thereof is made larger than the outer diameter of the yoke portion 11 of the core 1. An annular member 90 whose inner diameter is expanded by heating is fitted to the outer peripheral surface of the yoke portion 11 of the core 1. By cooling and contracting the annular member 90, the outer periphery of the core 1 is tightened by the annular member 90.
  • a plurality of core pieces 10 can be integrated. Further, the outer circumference of the yoke portion 11 is tightened by the contracting force of the annular member 90 in the inner diameter direction, so that the plurality of core pieces 10 can be firmly fastened. Either one of the plate member 80 and the annular member 90 described above may be used, or both may be used.
  • the core piece 10 is formed of a dust core.
  • the dust core is formed by compression molding soft magnetic powder.
  • the soft magnetic powder is an aggregate of a plurality of coated soft magnetic particles having an insulating coating on the surface of the soft magnetic particles. That is, the dust core is composed of an aggregate of a plurality of coated soft magnetic particles.
  • the soft magnetic particles are preferably iron-based particles made of at least one of pure iron and iron-based alloy. Pure iron refers to one having a purity of 99% by mass or more.
  • Iron-based alloys include Fe (iron)-Si (silicon) alloys, Fe (iron)-Al (aluminum) alloys, Fe (iron)-Cr (chromium)-Al (aluminum) alloys and Fe (iron) alloys. At least one selected from the group consisting of —Cr (chromium)—Si (silicon) based alloys.
  • the soft magnetic particles constituting the dust core may be only particles made of pure iron, may be particles made of an iron-based alloy only, or particles made of pure iron and an iron-based alloy. May be mixed particles.
  • the insulating coating include phosphate coating and silica coating.
  • Pure iron or the above iron-based alloy is relatively soft. Therefore, when the soft magnetic particles are pure iron or iron-based particles made of the above iron-based alloy, the soft magnetic particles are likely to be deformed during the molding of the dust core. Therefore, a dust core with high density and high dimensional accuracy can be obtained. By increasing the density of the dust core, the mechanical strength and magnetic characteristics of the core piece 10 can be improved. Further, by providing an insulating coating on the surface of the soft magnetic particles, the electrical insulation between the soft magnetic particles can be enhanced. Therefore, the iron loss of the core piece 10 resulting from the eddy current loss can be reduced.
  • the insulating coating includes a phosphate coating.
  • the phosphate coating has high adhesion to iron-based particles and is also excellent in deformability. Therefore, when the insulating coating contains the phosphate coating, it is easy to follow the deformation of the iron-based particles during the molding of the dust core. Therefore, the insulating coating is less likely to be damaged, and the iron loss of the core piece 10 can be reduced.
  • the relative density of the dust core is preferably 90% or more. By increasing the density of the dust core, the mechanical strength and magnetic characteristics of the core piece 10 can be improved. A more preferable relative density is 93% or more.
  • the relative density refers to the ratio (%) of the actual density to the true density of the dust core.
  • the true density is a theoretical density when voids are not included inside.
  • the true density of the dust core can also be obtained from the true density of the soft magnetic powder used.
  • the relative density of the dust core is determined as [(molding density of dust core/true density of dust core) ⁇ 100].
  • the compacted density of the dust core is obtained by immersing the dust core in oil and impregnating the dust core with oil, and [oil density x (mass of dust core before oil impregnation/mass of dust core after oil impregnation)] ] Can be obtained as.
  • the oil impregnation density is a value obtained by dividing the mass of the dust core after oil impregnation by the volume.
  • the volume of the dust core can be typically measured by the liquid displacement method.
  • the core piece 10 made of a dust core can be molded with a mold 5 as illustrated in FIG. 6, for example.
  • the die 5 includes a die 50 having a die hole 51, and an upper punch 60 and a lower punch 70 fitted in the die hole 51 of the die 50.
  • the die 50 forms the peripheral surface of the yoke portion 11.
  • the upper punch 60 forms a surface on the opposite side of the lower surface of the yoke portion 11 from which the teeth portion 12 projects.
  • the lower punch 70 has a first lower punch 71 and a second lower punch 72.
  • the first lower punch 71 forms the surface of the upper side of the yoke portion 11 on which the teeth portion 12 protrudes, and also forms the peripheral surface of the teeth portion 12.
  • a through hole through which the second lower punch 72 is inserted is formed in the first lower punch 71 along the axial direction.
  • the second lower punch 72 is inserted into the first lower punch 71 and forms the end surface 41 of the tooth portion 12.
  • the soft magnetic powder is filled in the mold cavity 51 with the lower punch 70 fitted in the mold cavity 51 of the die 50. Then, the soft magnetic powder is compressed by the upper punch 60 and the lower punch 70 to mold the core piece 10.
  • the average particle diameter of the soft magnetic powder may be, for example, 20 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and further 40 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less. By setting the average particle diameter of the soft magnetic powder within the above range, handling is easy and compression molding is easy.
  • the average particle diameter of the soft magnetic powder means a particle diameter measured by a laser diffraction/scattering particle diameter/particle size distribution measuring device and having an integrated mass of 50% of the mass of all particles.
  • the core pieces 10 can be densified by increasing the molding pressure when compressing the soft magnetic powder.
  • the molding pressure is, for example, 700 MPa or more, and further 2000 MPa or more.
  • the die hole 51 of the die 50 is formed in a shape corresponding to the peripheral surface of the yoke portion 11 (see FIG. 5).
  • One side surface 52 of the mold hole 51 is a portion for molding the side surface 20 of the yoke portion 11.
  • concave portions 521, 522 and a convex portion 523 for forming the convex portions 21, 22 and the concave portion 23 are formed so as to correspond to the shape of the side surface 20 of the yoke portion 11 (see also FIG. 8).
  • the other side surface 53 of the mold hole 51 is a portion for molding the side surface 30 of the yoke portion 11.
  • convex portions 531 and 532 and a concave portion 533 for forming the concave portions 31 and 32 and the convex portion 33 are formed so as to correspond to the shape of the side surface 30 of the yoke portion 11.
  • the raw material powder is compressed, so that stress acts on the die 50 in the direction in which the mold cavity 51 is expanded.
  • stress acts from both sides on the convex portion 523 of the die 50 sandwiched between the convex portions 21 and 22 of the yoke portion 11.
  • the stress acting on the convex portion 523 is indicated by a white arrow.
  • the interval between the adjacent convex portions 21 and 22 is 80% or less of the side surface length of the yoke portion, which is close to, for example, 40 mm or less. The acting stresses cancel each other out and are reduced.
  • the stress acting on the side surface 52 of the die 50 can be reduced, and damage to the die 50 can be suppressed.
  • the adjacent convex portions 21 and 22 have a symmetrical shape, the magnitudes of the stresses acting from both sides of the convex portion 523 are substantially equal. Therefore, the stress acting on the convex portion 523 is canceled out, and the damage of the die 50 can be suppressed more effectively.
  • the recess 533 is pressed so as to be spread out from the raw material powder during molding. Since both sides of the concave portion 533 are sandwiched by the convex portions 531 and 532 having a large distance to the outer peripheral edge of the die 50, the mold is less likely to be damaged by stress.
  • the stator 100 is used for an axial gap type rotating electric machine.
  • the stator 100 includes a core 1 and a coil 110 arranged on each tooth portion 12 of the core piece 10 that constitutes the core 1.
  • the coil 110 is a tubular coil in which a winding is spirally wound.
  • the coil 110 is an edgewise winding coil in the shape of a triangular cylinder that uses enamel rectangular wire for winding.
  • the rotating electrical machine 300 may be a motor or a generator.
  • the rotary electric machine 300 includes a rotor 200 and a stator 100.
  • the rotary electric machine 300 is an axial gap type rotary electric machine in which the rotor 200 and the stator 100 are arranged to face each other in the rotation axis direction.
  • the stator 100 and the rotor 200 are housed in a cylindrical case 310.
  • Disc-shaped plates 320 are attached to both ends of the case 310, respectively.
  • a through hole is formed in the center of both plates 320, and the rotary shaft 330 penetrates through the case 310.
  • the rotor 200 includes a plurality of flat plate-shaped magnets 220 and an annular holding plate 210 that supports the magnets 220.
  • the planar shape of the magnet 220 is a shape substantially corresponding to the end surface 41 of the tooth portion 12. When the end surface 41 of the tooth portion 12 has a triangular shape, the planar shape of the magnet 220 may be, for example, a triangular shape or a trapezoidal shape.
  • the holding plate 210 is fixed to the rotating shaft 330 and rotates together with the rotating shaft 330. Each magnet 220 is embedded in the holding plate 210.
  • the magnets 220 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotating shaft 330.
  • the magnet 220 is magnetized in the axial direction of the rotating shaft 330. Magnetization directions of the magnets 220 adjacent to each other in the circumferential direction are opposite to each other.
  • the stator 100 is arranged such that the end faces 41 of the teeth portion 12 face the magnets 220 of the rotor 200.
  • the stator 100 is fixed to the case 310 by fitting the outer peripheral surface of the yoke portion 11 of the core 1 to the inner peripheral surface of the case 310.
  • An annular bearing 340 that rotatably supports the rotating shaft 330 is attached to the inner peripheral surface of the yoke portion 11.
  • the core 1, the stator 100, and the rotary electric machine 300 of the above-described embodiment have the following effects.
  • the one side surface 20 of the yoke portion 11 has a plurality of convex portions 21 and 22, and the other side surface 30 has a plurality of concave portions 31 and 32 corresponding to the convex portions 21 and 22. .. Therefore, when a plurality of core pieces 10 are combined in an annular shape, the yoke portions 11 of the adjacent core pieces 10 can be positioned by the fitting of the convex portions 21 and 22 and the concave portions 31 and 32. Therefore, it is possible to prevent the adjacent core pieces 10 from being displaced in the radial direction. Therefore, in the core 1, the positioning of the adjacent core pieces 10 is easy, and the assembling property is excellent.
  • stator 100 includes the core 1 described above, it is easy to assemble.
  • the rotary electric machine 300 is provided with the stator 100 having excellent assemblability, and thus has high productivity.
  • NX Nastran manufactured by Siemens was used.
  • the analysis conditions were set as follows.
  • the molding pressure was 980 MPa.
  • the physical properties of the die 50 were Young's modulus: 206000 MPa and Poisson's ratio: 0.3.
  • the dimensions of the core piece 10 to be designed were set as follows. Thickness of the yoke portion 11 (Ty in FIG. 3): 5 mm Length of side surface 20 of yoke portion 11: 40 mm Size of convex portions 21 and 22: 3 mm Ratio of the distance from the concave portions 31 and 32 to the root of the tooth portion 12: 70% Minimum radius of curvature of convex portions 21, 22 and concave portions 31, 32: 3.0 mm
  • the maximum stress generated in the convex portion 523 on the side surface 52 of the die 50 was obtained from the result of the stress analysis by CAE.
  • Test Example 1 the distance between the convex portions 21 and 22 was changed, the ratio of the distance between the convex portions to the side surface length of the yoke portion was changed, and the maximum stress in each case was obtained. The results are shown in Table 1.
  • the dimensions of the core piece 10 were designed as follows. Thickness of the yoke portion 11 (Ty in FIG. 3): 5 mm Outer diameter of the yoke part 11 (Do in FIG. 2): 120 mm Inner diameter of the yoke part 11 (Di in FIG. 2): 40 mm Height of end face 41 of tooth portion 12 (Ht in FIG.
  • the raw soft magnetic powder powder of coated soft magnetic particles having a phosphate coating on the surface of pure iron powder was used.
  • the average particle size of the soft magnetic powder is 50 ⁇ m.
  • the molding pressure was 980 MPa.
  • the relative density of the obtained core piece 10 made of the powder magnetic core was 92%.
  • core pieces 10 were produced under the same conditions, and the core pieces 10 were combined in an annular shape to produce the core 1.
  • One core piece 10 has two tooth portions 12. The total number of teeth parts 12 is 12.
  • the obtained core 1 was evaluated as follows.
  • the roundness of the outer peripheral surface of the yoke portion was measured using a commercially available 3D shape measuring machine. Specifically, the roundness was measured by point measurement using "VR-3200" manufactured by Keyence Corporation. As a result, the circularity of the outer peripheral surface of the yoke portion was 0.1 mm or less.

Abstract

アキシャルギャップ型回転電機に用いられるコアであって、前記コアは環状であり、前記コアを周方向に分割した複数のコア片を備え、前記コア片は、ヨーク部と、前記ヨーク部と一体に成形され、前記ヨーク部から軸方向に突出するティース部と、を有し、前記ヨーク部は、隣接する一方のコア片のヨーク部に連結される一方の側面に設けられる複数の凸部と、隣接する他方のコア片のヨーク部に連結される他方の側面に設けられ、前記凸部に対応する複数の凹部と、を含み、前記凸部間の間隔が、前記ヨーク部の外周と内周との間の直線距離で定められる前記ヨーク部の側面の長さの８０％以下である、コア。

Description

コア、ステータ、及び回転電機
　本開示は、コア、ステータ、及び回転電機に関する。
　本出願は、２０１８年１２月５日付の日本国出願の特願２０１８－２２８５８４号に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　特許文献１は、ロータとステータとが軸方向に対向して配置されたアキシャルギャップ型の回転電機を開示している。この種の回転電機に用いられるステータは、円環状のヨーク部と、ヨーク部から軸方向に突出する複数のティース部とを有するコアと、各ティースに配置されるコイルとを備える。特許文献１には、コアを周方向に分割して複数のコア片とし、コア片をヨーク部とティース部とが一体成形された圧粉磁心で形成することが記載されている。
特開２０１７－２２９１９１号公報
　本開示のコアは、
　アキシャルギャップ型回転電機に用いられるコアであって、
　前記コアは環状であり、前記コアを周方向に分割した複数のコア片を備え、
　前記コア片は、
　　ヨーク部と、
　　前記ヨーク部と一体に成形され、前記ヨーク部から軸方向に突出するティース部と、を有し、
　前記ヨーク部は、
　　隣接する一方のコア片のヨーク部に連結される一方の側面に設けられる複数の凸部と、
　　隣接する他方のコア片のヨーク部に連結される他方の側面に設けられ、前記凸部に対応する複数の凹部と、を含み、
　前記凸部間の間隔が、前記ヨーク部の外周と内周との間の直線距離で定められる前記ヨーク部の側面の長さの８０％以下である。
　本開示のステータは、
　アキシャルギャップ型回転電機のステータであって、
　本開示のコアと、
　前記コアを構成する前記コア片の前記各ティース部に配置されるコイルと、を備える。
　本開示の回転電機は、
　ロータとステータとを備え、前記ロータと前記ステータとが軸方向に対向して配置されたアキシャルギャップ型の回転電機であって、
　前記ステータが本開示のステータである。
実施形態に係るコアの概略斜視図である。 実施形態に係るコアの概略上面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿うコアの概略断面図である。 コア片の概略斜視図である。 コア片の概略上面図である。 コア片を成形する金型の一例を示す概略断面図である。 ダイの概略上面図である。 ダイの要部拡大上面図である。 板状部材を備えるコアの概略側面図である。 環状部材を備えるコアの概略上面図である。 実施形態に係るステータの概略斜視図である。 実施形態に係る回転電機の概略断面図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　アキシャルギャップ型回転電機の生産性を高めるため、コアの組立性を向上することが望まれる。
　複数のコア片でコアを構成する場合、複数のコア片を環状に組み合わせ、隣接するコア片のヨーク部の側面同士を突き合わせて連結する必要がある。特許文献１のように、各コア片のヨーク部の側面が径方向に沿って直線状に形成されていると、隣接するコア片のヨーク部同士を位置決めすることが難しい。例えば、複数のコア片を環状に組み合わせたときに隣接するコア片が径方向にずれることがある。
　本開示は、組立性に優れるコアを提供することを目的の一つとする。また、本開示は、上記コアを備えるステータを提供することを目的の一つとする。更に、本開示は、上記ステータを備える回転電機を提供することを目的の一つとする。
　［本開示の効果］
　本開示のコアは組立性に優れる。本開示のステータはコアの組立性に優れる。本開示の回転電機は生産性が高い。
　［本開示の実施形態の説明］
　本発明者らは、コア片のヨーク部の一方の側面に凸部を設けると共に他方の側面に凸部に対応する凹部を設けることで、凸部と凹部との嵌め合いにより、隣接するコア片のヨーク部同士を位置決めすることを考えた。その過程で、本発明者らが鋭意検討したところ、ヨーク部の側面に凸部を設ける場合、圧粉磁心からなるコア片を金型で成形する際、ヨーク部の周面を成形するダイにおいて、ヨーク部の側面を成形する部分に作用する応力が大きくなることが分かった。ダイに過大な応力が作用すると、ダイが破損する虞がある。したがって、ダイへの負荷を極力軽減できるように、ヨーク部の側面に設ける凸部を設計することが重要である。本発明者らは、鋭意検討の結果、ヨーク部の側面に複数の凸部を設け、且つ、凸部間の間隔をヨーク部側面の長さの８０％以下とすることによって、後述するように、ダイに作用する応力を低減できることを見出した。
　本開示は、以上の知見に基づいてなされたものである。最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　（１）本開示の実施形態に係るコアは、
　アキシャルギャップ型回転電機に用いられるコアであって、
　前記コアは環状であり、前記コアを周方向に分割した複数のコア片を備え、
　前記コア片は、
　　ヨーク部と、
　　前記ヨーク部と一体に成形され、前記ヨーク部から軸方向に突出するティース部と、を有し、
　前記ヨーク部は、
　　隣接する一方のコア片のヨーク部に連結される一方の側面に設けられる複数の凸部と、
　　隣接する他方のコア片のヨーク部に連結される他方の側面に設けられ、前記凸部に対応する複数の凹部と、を含み、
　前記凸部間の間隔が、前記ヨーク部の外周と内周との間の直線距離で定められる前記ヨーク部の側面の長さの８０％以下である。
　本開示のコアは、隣接するコア片の位置合わせが容易であり、組立性に優れる。その理由は、コア片のヨーク部の一方の側面に複数の凸部と、他方の側面に凸部に対応する複数の凹部とを有することで、凸部と凹部との嵌め合いにより、隣接するコア片のヨーク部同士を位置決めすることができるからである。そのため、本開示のコアによれば、複数のコア片を環状に組み合わせたとき、隣接するコア片が径方向にずれることを抑制できる。
　コア片が圧粉磁心である場合、圧粉磁心からなるコア片は、複数の軟磁性粒子の集合体である軟磁性粉末を圧縮成形することによって得られる。コア片を金型で成形する際、ヨーク部側面の凸部間の間隔がヨーク部側面の長さの８０％以下であることで、ヨーク部の側面を成形するダイの側面に作用する応力を低減できる。よって、ダイへの負荷を軽減する効果も期待でき、ダイの破損を抑制できる。凸部間の間隔の意義及びダイに作用する応力を低減できる理由については後述する。
　（２）上記コアの一形態として、
　前記ヨーク部を前記ティース部が突出する側から平面視したとき、前記ティース部と隣接する他方のコア片のティース部との互いに対向する側面間の中間線を基準線とし、前記凹部から前記ティース部の根元までの距離が、前記基準線から前記ティース部の根元までの距離に対して２０％以上であることが挙げられる。
　上記形態は、基準線からティース部の根元までの距離に対する凹部からティース部の根元までの距離が２０％以上であることで、コア片において、ヨーク部のティースが突出する側の面における凹部とティース部の根元間の間隔をある程度確保する。これにより、コア片が圧粉磁心である場合、コア片を金型で成形する際、ヨーク部のティースが突出する側の面を成形するパンチの厚さが減少することによるパンチの強度低下を抑制できる。
　（３）上記コアの一形態として、
　前記凸部の大きさが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが挙げられる。
　上記形態は、凸部の大きさが１ｍｍ以上であることで、隣接するコア片のヨーク部同士の位置決めが容易である。コア片が圧粉磁心である場合、凸部の大きさが１０ｍｍ以下であることで、成形し易い。凸部の大きさの意義については後述する。
　（４）上記コアの一形態として、
　前記ヨーク部を前記ティース部が突出する側から平面視したときの前記凸部と前記凹部における最小曲率半径が１．０ｍｍ以上であることが挙げられる。
　上記形態は、コア片が圧粉磁心である場合、ダイの破損を抑制できる。その理由は、凸部及び凹部の最小曲率半径が１．０ｍｍ以上であることで、コア片を金型で成形する際、ヨーク部側面を成形するダイへの応力集中を緩和できるからである。
　（５）上記コアの一形態として、
　隣り合う前記凸部は、前記凸部間の中心線に対して対称形状であることが挙げられる。
　上記形態は、コア片が圧粉磁心である場合、ダイの破損をより効果的に抑制できる。その理由は、隣り合う凸部が対称形状であることにより、コア片を金型で成形する際、ダイに作用する応力を効果的に低減できるからである。
　（６）上記コアの一形態として、
　前記ヨーク部の厚みが１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが挙げられる。
　上記コアにおいて、複数のコア片が環状に組み合わされた状態でヨーク部の外周面に環状部材を嵌合させて固定することにより、複数のコア片を締結する場合がある。ヨーク部の厚みが１．０ｍｍ以上であれば、環状部材を固定し易く、締結力を確保し易い。ヨーク部が厚過ぎると、ダイへの負荷が増大するため、ヨーク部の厚みは１０ｍｍ以下とする。
　（７）上記コアの一形態として、
　前記コア片は圧粉磁心で形成されており、
　前記圧粉磁心は、軟磁性粒子の表面に絶縁被覆を有する複数の被覆軟磁性粒子の集合体で構成され、
　前記軟磁性粒子が、純鉄及び鉄基合金の少なくとも一方からなる鉄基粒子であり、
　前記鉄基合金は、Ｆｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ系合金及びＦｅ－Ｃｒ－Ｓｉ系合金からなる群より選択される少なくとも一種であることが挙げられる。
　純鉄又は上記鉄基合金は比較的軟質である。そのため、圧粉磁心を構成する軟磁性粒子が純鉄又は上記鉄基合金からなる鉄基粒子であることで、圧粉磁心の成形時に軟磁性粒子が変形し易い。よって、上記形態は、高密度で寸法精度の高い圧粉磁心が得られる。圧粉磁心を高密度化することで、コア片の機械的強度や磁気的特性を改善できる。また、軟磁性粒子の表面に絶縁被覆を有することで、軟磁性粒子間の電気的絶縁性を高めることができる。そのため、渦電流損に起因するコア片の鉄損を低減できる。
　（８）上記（７）に記載のコアの一形態として、
　前記絶縁被覆がリン酸塩被覆を含むことが挙げられる。
　リン酸塩被覆は鉄基粒子との密着性が高く、変形性にも優れている。そのため、絶縁被膜がリン酸塩被覆を含むことで、圧粉磁心の成形時に鉄基粒子の変形に追従し易い。よって、上記形態は、絶縁被覆が損傷し難く、コア片の鉄損を低減できる。
　（９）上記（７）又は（８）に記載のコアの一形態として、
　前記圧粉磁心の相対密度が９０％以上であることが挙げられる。
　圧粉磁心の相対密度が９０％以上であることで、圧粉磁心の密度が高い。上記形態は、圧粉磁心の高密度化により、コア片の機械的強度や磁気的特性を改善できる。
　（１０）上記コアの一形態として、
　複数の前記コア片の前記ヨーク部の外周面に嵌合される環状部材を備え、
　前記環状部材は、その内径方向の収縮力により複数の前記コア片に対して固定されていることが挙げられる。
　上記コアにおいて、ヨーク部の外周面に嵌合される環状部材を備えることで、環状に組み合わされた複数のコア片を一体化することができる。また、環状部材の内径方向の収縮力によりヨーク部の外周が締め付けられ、複数のコア片を強固に締結することができる。
　（１１）上記コアの一形態として、
　隣接する前記コア片の前記ヨーク部の側面同士が接着されている、又は、
　隣接する前記コア片の前記ヨーク部の前記ティース部が突出する側とは反対側に配置される板状部材を備え、前記ヨーク部の前記反対側の面が前記板状部材に接着されていることが挙げられる。
　隣接するコア片のヨーク部の側面同士が接着されている、又は、ヨーク部のティース部が突出する側とは反対側の面が板状部材に接着されていることで、複数のコア片が環状に組み合わされた状態で一体化できる。
　（１２）上記コアの一形態として、
　複数の前記コア片の前記ティース部のうち、最も高い前記ティース部の端面の位置と最も低い前記ティース部の端面の位置との差が０．１５ｍｍ以下であることが挙げられる。
　ヨーク部のティース部が突出する側と反対側の面を平面上に載置した状態で、最も高いティース部の端面の位置と最も低いティース部の端面の位置との差が０．１５ｍｍ以下であることで、ティース部の各端面の高さのばらつきが小さい。上記コアを用いて回転電機を構成した場合、ティース部の各端面はロータの磁石に対向するように配置される。ティース部の各端面の高さのばらつきが小さいことで、回転電機において、ティース部の各端面とロータとの間隔のばらつきを小さくできる。これにより、コギングを低減できるなど、回転電機の特性の低下を抑制できる。
　（１３）上記コアの一形態として、
　複数の前記コア片が環状に組み合わされた状態において、前記ヨーク部の外周面の真円度が０．１ｍｍ以下であることが挙げられる。
　ヨーク部の外周面の真円度が０．１ｍｍ以下であることで、コアの寸法精度が高い。
　（１４）上記コアの一形態として、
　前記ティース部の端面の平面度が０．２ｍｍ以下であることが挙げられる。
　ティース部の端面の平面度が０．２ｍｍ以下であることで、回転電機において、ティース部の端面をロータに近接して対面させることが可能である。これにより、回転電機の特性の低下を抑制できる。
　（１５）本開示の実施形態に係るステータは、
　アキシャルギャップ型回転電機のステータであって、
　上記（１）から（１４）のいずれか１つに記載のコアと、
　前記コアを構成する前記コア片の前記各ティース部に配置されるコイルと、を備える。
　本開示のステータはコアの組立性に優れる。これは、上記コアは、隣接するコア片の位置合わせが容易であり、組立性に優れるからである。
　（１６）本開示の実施形態に係る回転電機は、
　ロータとステータとを備え、前記ロータと前記ステータとが軸方向に対向して配置されたアキシャルギャップ型の回転電機であって、
　前記ステータが上記（１５）に記載のステータである。
　本開示の回転電機は生産性が高い。これは、上記ステータを備えることで、コアの組立性に優れるからである。
　［本開示の実施形態の詳細］
　以下、図面を参照して、本開示の実施形態に係るコア、ステータ、及び回転電機の具体例を説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　＜コア＞
　図１～図１０を参照して、実施形態に係るコア１及びコア１を構成するコア片１０について説明する。コア１は、アキシャルギャップ型回転電機に用いられる。より具体的には、コア１は、ステータのコアに利用できる。コア１は、図１、図２に示すように、環状であり、コア１を周方向に分割した複数のコア片１０を備える。つまり、コア１は、複数のコア片１０が環状に組み合わされて構成される。この例ではコア片１０の個数が６個である。コア片１０は、ヨーク部１１と、ヨーク部１１から軸方向に突出するティース部１２とを有する（図４、図５も参照）。以下の説明では、コア１及びコア片１０について説明するときは、ティース部１２が突出する側を上、その反対側を下とする。
　本例では、図１、図２に示すように、コア１が円環状である。具体的には、コア１において、ヨーク部１１が円環板状であり、複数のティース部１２が周方向に等間隔に設けられている。この例ではティース部１２の個数が１２個である。この例では、コア１が６等分され、６個のコア片１０、具体的にはコア片１０ａ～１０ｆを備える。各コア片１０ａ～１０ｆの形状は同一形状である。コア１は、６個のコア片１０ａ～１０ｆを円環状に組み合わせ、隣接するコア片１０のヨーク部１１の側面２０、３０（図４、図５参照）同士を突き合わせて連結することにより、構成されている。コア１の分割数、換言すればコア片１０の個数は適宜選択できる。また、コア１におけるティース部１２の個数も適宜設定することが可能である。
　（コア片）
　コア片１０は、図４、図５に示すように、ヨーク部１１とティース部１２とを有する。コア片１０は、圧粉磁心で形成されている。ヨーク部１１とティース部１２とは一体に成形されている。
　（ヨーク部）
　ヨーク部１１は、コア片１０を構成する扇板状の部分である。ヨーク部１１は、扇形状の平面を有し、一方の平面からティース部１２が突出している。即ち、一方の平面とは、上面のことである。ヨーク部１１は、円弧状の内周面及び外周面と、側面２０、３０とを有する。内周面と外周面とは同心の円弧状に形成されている。
　（ティース部）
　ティース部１２は、ヨーク部１１と一体に成形され、ヨーク部１１の一方の平面、即ち上面から軸方向に突出する部分である。軸方向とは、コア１の周方向及び径方向に直交する方向を指し、具体的には、ヨーク部１１の上面に対して垂直方向のことである。ティース部１２は、柱状体が挙げられ、柱状体としては、例えば、角柱体、円柱体、楕円柱体などが挙げられる。角柱体には、三角柱体や台形柱体などが挙げられる。この例では、ティース部１２が三角柱体であり、ティース部１２の端面４１の形状が三角形状、より具体的には二等辺三角形状である。ティース部１２は台形柱体であってもよく、端面４１の形状が台形状などであってもよい。なお、「三角形状」及び「台形状」とは、幾何学的に厳密な意味での三角形及び台形でなくてもよく、角部に丸みを有するものなども含めて、実質的に三角形及び台形とみなされる範囲を含む。
　コア片１０におけるティース部１２の個数は、１個でもよいし、複数でもよい。この例では、２個のティース部１２（１２ａ、１２ｂ）を有する。ヨーク部１１の側面２０側に位置するティース部１２を１２ａ、側面３０側に位置するティース部１２を１２ｂとする。
　コア１の特徴の１つは、図４、図５に示すように、コア片１０のヨーク部１１の一方の側面２０に複数の凸部２１、２２と、他方の側面３０に凸部２１、２２に対応する複数の凹部３１、３２とが設けられている点にある。コア１のもう１つの特徴は、凸部２１、２２間の間隔がヨーク部１１の側面２０の長さの８０％以下である点にある。
　〈凸部・凹部〉
　ヨーク部１１は、一方の側面２０に設けられる複数の凸部２１、２２と、他方の側面３０に設けられる複数の凹部３１、３２とを含む。側面２０の凸部２１、２２と側面３０の凹部３１、３２とは互いに対応した形状に形成されている。凸部２１、２２間には凹部２３が存在し、凹部３１、３２間には凸部３３が存在する。この例では、凸部２１、２２と凹部３１、３２とがそれぞれ同じ円弧状であり、大きさも同じである。ここで、図５に示すように、コア片１０ａにおけるヨーク部１１の一方の側面２０は、隣接する一方のコア片１０ｂにおけるヨーク部１１の他方の側面３０に連結される。コア片１０ａにおけるヨーク部１１の他方の側面３０は、隣接する他方のコア片１０ｆにおけるヨーク部１１の一方の側面２０に連結される。したがって、コア片１０ａにおけるヨーク部１１の側面２０に設けられた凸部２１、２２と、隣接するコア片１０ｂにおけるヨーク部１１の側面３０に設けられた凹部３１、３２とが互いに嵌り合う。コア片１０ａにおけるヨーク部１１の側面３０に設けられた凹部３１、３２と、隣接するコア片１０ｆにおけるヨーク部１１の側面２０に設けられた凸部２１、２２とが互いに嵌り合う。凸部２１、２２と凹部３１、３２との嵌め合いにより、コア片１０ａと隣接するコア片１０ｂ、１０ｆのヨーク部１１同士を位置決めすることができる。そのため、複数のコア片１０を環状に組み合わせたとき、隣接するコア片１０が径方向にずれることを抑制できる。
　本例では、凸部２１、２２及び凹部３１、３２の個数がそれぞれ２個である。凸部２１、２２及び凹部３１、３２の個数は、適宜変更可能であり、３個以上であってもよい。また、凸部２１、２２及び凹部３１、３２の形状は、適宜変更可能であり、例えば矩形状や三角形状などであってもよい。本例の場合、各凸部２１、２２の形状が同一形状であるが、各凸部２１、２２の形状は異なっていてもよい。
　〈凸部間の間隔〉
　凸部２１、２２間の間隔はヨーク部１１の側面２０の長さの８０％以下である。凸部２１、２２間の間隔とは、次のように定義される。本例の場合、図５に示すように、コア片１０ａのティース部１２ａと隣接する一方のコア片１０ｂのティース部１２ｂとの間の中間点を通る中間線ＬＡをとる。具体的には、コア片１０ａのティース部１２ａとコア片１０ｂのティース部１２ｂの互いに対向する側面間の中間点を通る線を中間線ＬＡとする。中間線ＬＡは環状のコア１の径方向に沿った直線である。次に、中間線ＬＡに平行で、凸部２１、２２の頂点を通る直線Ｌ１を引く。また、中間線ＬＡに平行で、隣り合う凸部２１、２２間に位置する凹部２３の頂点を通る直線Ｌ２を引く。隣り合う凸部２１、２２の互いに対向する辺のうち、直線Ｌ１と直線Ｌ２との間の中心線Ｌａと交差する２点をそれぞれ点ａ、ｂとする。この２点ａｂ間の距離を凸部２１、２２間の間隔とする。この例では、中間線ＬＡと中心線Ｌａとが一致する。ヨーク部１１の側面２０の長さは、ヨーク部１１の外周と内周との間の直線距離とする。換言すれば、ヨーク部１１の側面２０の長さとは、ヨーク部１１の外周と内周との間の半径方向の長さである。以下、ヨーク部１１の側面２０の長さのことを、単に「ヨーク部側面長さ」という場合がある。
　図５中、ａｂ間の距離で表される凸部２１、２２間の間隔がヨーク部側面長さの８０％以下である場合、後述するように、コア片１０を金型５（図６参照）で成形する際、ヨーク部１１の側面２０を成形するダイ５０の側面５２（図７、図８参照）に作用する応力を低減できる。この理由については、図８を参照して後述する。
　ヨーク部側面長さに対する凸部２１、２２間の間隔の比率は、更に７０％以下、５０％以下であることが挙げられる。凸部２１、２２間の間隔は、例えば４０ｍｍ以下、更に３０ｍｍ以下であることが挙げられる。凸部２１、２２間の間隔が小さ過ぎると、成形が困難になるため、凸部２１、２２間の間隔の下限は例えば１．０ｍｍ程度である。
　〈隣り合う凸部が対称形状〉
　本例では、隣り合う凸部２１、２２が、凸部２１、２２間の中心線に対して対称形状である。ここで、凸部２１、２２間の中心線は、図５に示すように、中心線Ｌａに直交し、線分ａｂの中点を通る直線Ｌｃとする。凸部２１、２２が対称形状である場合、ダイ５０の側面５２（図７、図８参照）に作用する応力を効果的に低減できる。
　<凹部からティース部の根元までの距離>
　本例では、凹部３１、３２からティース部１２（１２ｂ）の根元までの距離が、図５中、ＬＢで表される基準線からティース部１２（１２ｂ）の根元までの距離に対して２０％以上である。基準線は、ヨーク部１１をティース部１２が突出する側である上側から平面視したとき、隣接するコア片１０のティース部１２間の中間線とする。本例の場合、図５に示すように、コア片１０ａのティース部１２ｂと隣接する他方のコア片１０ｆのティース部１２ａとの間の中間点を通る中間線ＬＢを基準線とする。具体的には、コア片１０ａのティース部１２ｂとコア片１０ｆのティース部１２ａとの互いに対向する側面間の中間点を通る線を中間線ＬＢとする。中間線ＬＢは環状のコア１の径方向に沿った直線である。次に、中間線ＬＢに直交し、凹部３１、３２の各頂点を通る直線Ｌ３を引く。各直線Ｌ３上の凹部３１、３２の頂点をｌ、各直線Ｌ３とティース部１２ｂの周縁との交点をｍとする。この２点ｌｍ間の距離を凹部３１、３２からティース部１２ｂの根元までの距離とする。また、各直線Ｌ３と中間線ＬＢとの交点をｎとする。２点ｎｍ間の距離を基準線からティース部１２ｂの根元までの距離とする。ここで、直線Ｌ３を引くとき、凹部３１、３２の頂点は、凹部３１、３２のうち、中間線ＬＢから最も離れた点とする。換言すれば、凹部３１、３２の頂点は、凹部３１、３２のうち、ティース部１２ｂの根元に最も近い点とする。
　上述した中間線ＬＢを基準線とし、基準線からティース部１２（１２ｂ）の根元までの距離に対する凹部３１、３２からティース部１２（１２ｂ）の根元までの距離の比率が２０％以上である。図５中、基準線からティース部１２ｂの根元までの距離は、ｎｍ間の距離で表される。また、凹部３１、３２からティース部１２ｂの根元までの距離は、ｌｍ間の距離で表される。上記距離の比率（％）は、［（ｌｍ間の距離／ｎｍ間の距離）×１００］として求めることができる。上記距離の比率が２０％以上であることで、コア片１０において、ヨーク部１１のティース部１２が突出する側の面、即ち上面における凹部３１、３２とティース部１２（１２ｂ）の根元間の間隔をある程度確保できる。この場合、コア片１０を金型５（図６参照）で成形する際、ヨーク部１１の上面を成形する第１下パンチ７１の厚さが減少することによる第１下パンチ７１の強度低下を抑制できる。
　基準線からティース部１２（１２ｂ）の根元までの距離に対する凹部３１、３２からティース部１２（１２ｂ）の根元までの距離の比率は、更に３０％以上であることが挙げられる。凹部３１、３２からティース部１２（１２ｂ）の根元までの距離の比率の上限は特に設けないが、例えば９０％である。また、凹部３１、３２からティース部１２（１２ｂ）の根元までの距離は、例えば１ｍｍ以上９ｍｍ以下、更に２ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが挙げられる。
　〈凸部の大きさ〉
　本例では、凸部２１、２２の大きさが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。凸部２１、２２の大きさとは、次のように定義される。本例の場合、図５に示すように、凸部２１、２２の頂点を通る直線Ｌ１と、隣り合う凸部２１、２２間に位置する凹部２３の頂点を通る直線Ｌ２との間の距離を凸部２１、２２の大きさとする。
　凸部２１、２２の大きさが１ｍｍ以上である場合、隣接するコア片１０のヨーク部１１同士の位置決めが容易である。凸部２１、２２の大きさが１０ｍｍ以下であることで、成形し易い。凸部２１、２２の大きさは、更に２ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが挙げられる。
　〈凸部及び凹部の最小曲率半径〉
　本例では、ヨーク部１１をティース部１２が突出する側である上側から平面視したときの凸部２１、２２と凹部３１、３２における最小曲率半径が１．０ｍｍ以上である。凸部２１、２２及び凹部３１、３２の形状を曲率半径の小さい角部を有する形状とした場合、これに応じて、ヨーク部１１の側面２０、３０を成形するダイ５０の側面５２（図７参照）に角部を形成することになる。曲率半径の小さい角部には、応力が集中し易い。凸部２１、２２及び凹部３１、３２の最小曲率半径が１．０ｍｍ以上である場合、コア片１０を金型５（図６参照）で成形する際にダイ５０への応力集中を緩和できる。
　凸部２１、２２及び凹部３１、３２の最小曲率半径は、更に２．０ｍｍ以上であることが挙げられる。凸部２１、２２及び凹部３１、３２の最小曲率半径の上限は特に設けないが、例えば２０ｍｍである。
　〈ヨーク部の厚み〉
　ヨーク部１１の厚みは、例えば１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に２ｍｍ以上８ｍｍ以下である。ヨーク部１１の厚みとは、コア１の軸方向に沿ったヨーク部１１の寸法のことをいう。図３中、ヨーク部１１の厚みをＴｙで示す。後述するように、複数のコア片１０が環状に組み合わされたコア１の状態で、ヨーク部１１の外周面に環状部材９０（図１０参照）を嵌合させて固定する場合がある。ヨーク部１１の厚みが１．０ｍｍ以上であれば、環状部材９０を固定し易い。ヨーク部１１が厚過ぎると、コア片１０を金型５（図６参照）で成形する際にダイ５０への負荷が増大する。そのため、ヨーク部１１の厚みは１０ｍｍ以下とすることが挙げられる。
　〈ヨーク部の真円度〉
　複数のコア片１０が環状に組み合わされたコア１の状態において、ヨーク部１１の外周面の真円度は０．１ｍｍ以下であることが好ましい。ヨーク部１１の外周面の真円度が０．１ｍｍ以下であることで、コア１の寸法精度が高い。そのため、ヨーク部１１の外周面に環状部材９０（図１０参照）を嵌合させて固定する場合、ヨーク部１１の外周面に対して環状部材を固定し易い。また、コア１において、ヨーク部１１の外周面の真円度が０．１ｍｍ以下であれば、コア１を構成する各コア片１０のヨーク部１１の外周面が周方向に揃っている。つまり、各コア片１０の径方向の位置ずれが小さく、各コア片１０のティース部１２の位置が周方向に揃っている。後述するように、コア１を用いて回転電機３００（図１２参照）を構成した場合、ティース部１２の各端面４１はロータ２００の磁石２２０に対向するように配置される。各コア片１０の径方向の位置ずれが小さいことで、回転電機３００において、各々のティース部１２の端面４１とロータ２００の磁石２２０との対向面積が均一になる。これにより、コギングを低減できるなど、回転電機３００の特性の低下を抑制できる。ヨーク部１１の外周面の真円度を測定するときは、隣接するコア片１０のヨーク部１１の側面２０、３０（図４、図５参照）同士の連結箇所に形成される凹を含まないように、ポイント測定で評価することが挙げられる。
　〈ティース部の各端面の高さ〉
　コア１において、複数のコア片１０のティース部１２のうち、最も高いティース部１２の端面４１の位置と最も低いティース部１２の端面４１の位置との差は０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。ティース部１２の端面４１の位置とは、図３に示すように、ヨーク部１１のティース部１２が突出する側とは反対側の面、即ち下面を平面上に載置した状態で、その面から端面４１までの軸方向の高さ位置のことをいう。図３中、ティース部１２の端面４１の高さ位置をＨｔで示す。最も高いティース部１２の端面４１の位置と最も低いティース部１２の端面４１の位置との差が０．１５ｍｍ以下であることで、ティース部１２の各端面４１の高さのばらつきが小さい。後述するように、コア１を用いて回転電機３００（図１２参照）を構成した場合、ティース部１２の各端面４１はロータ２００の磁石２２０に対向するように配置される。ティース部１２の各端面４１の高さのばらつきが小さいことで、回転電機３００において、ティース部１２の各端面４１とロータ２００との間隔のばらつきを小さくできる。これにより、コギングを低減できるなど、回転電機３００の特性の低下を抑制できる。
　〈ティース部の端面の平面度〉
　ティース部１２の端面４１の平面度は０．２ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、回転電機３００（図１２参照）において、ティース部１２の端面４１をロータ２００に近接して対面させることが可能である。これにより、回転電機３００の特性の低下を抑制できる。
　本例では、隣接するコア片１０のヨーク部１１の側面同士が接着されていることで、環状に組み合わされた複数のコア片１０が一体化されている。例えば、図９に例示するように、隣接するコア片１０のヨーク部１１のティース部１２が突出する側とは反対側、即ち下側に配置される板状部材８０を備える場合、ヨーク部１１の反対側の面である下面が板状部材８０に接着されていてもよい。この場合、複数のコア片１０が環状に組み合わされた状態で板状部材８０に固定され、一体化される。
　コア１は、図１０に例示するように、環状に組み合わされた複数のコア片１０のヨーク部１１の外周面に嵌合される環状部材９０を備えることができる。環状部材９０は、その内径方向の収縮力により、コア１を構成する複数のコア片１０に対して固定されている。この例では、ヨーク部１１の外周面に環状部材９０が焼き嵌めされている。環状部材９０は、焼き嵌め前の常温時の内径がコア１のヨーク部１１の外径よりも小さく、焼き嵌め時の加熱により内径がコア１のヨーク部１１の外径よりも大きくなる材料と寸法に形成されている。図２中、ヨーク部１１の外径をＤｏで示す。なお、図２中、Ｄｉはヨーク部１１の内径を示す。環状部材９０と環状に組み合わされた複数のコア片１０との焼き嵌めの手順は次の通りである。環状部材９０を所定の温度に加熱して膨張させることで、その内径をコア１のヨーク部１１の外径よりも大きくする。コア１のヨーク部１１の外周面に、加熱して内径を広げた環状部材９０を嵌め合わせる。環状部材９０を冷却して収縮させることで、環状部材９０でコア１の外周を締め付ける。
　環状部材９０を備える場合、複数のコア片１０を一体化することができる。また、環状部材９０の内径方向の収縮力によりヨーク部１１の外周が締め付けられ、複数のコア片１０を強固に締結することができる。上述した板状部材８０と環状部材９０のいずれか一方を用いてもよいし、両方を用いてもよい。
　〈圧粉磁心〉
　コア片１０は圧粉磁心で形成されている。圧粉磁心は、軟磁性粉末を圧縮成形したものである。軟磁性粉末は、軟磁性粒子の表面に絶縁被覆を有する複数の被覆軟磁性粒子の集合体である。つまり、圧粉磁心は、複数の被覆軟磁性粒子の集合体で構成されている。軟磁性粒子は、純鉄及び鉄基合金の少なくとも一方からなる鉄基粒子であることが好ましい。純鉄とは、純度９９質量％以上のものをいう。鉄基合金は、Ｆｅ（鉄）－Ｓｉ（シリコン）系合金、Ｆｅ（鉄）－Ａｌ（アルミニウム）系合金、Ｆｅ（鉄）－Ｃｒ（クロム）－Ａｌ（アルミニウム）系合金及びＦｅ（鉄）－Ｃｒ（クロム）－Ｓｉ（シリコン）系合金からなる群より選択される少なくとも一種であることが挙げられる。圧粉磁心を構成する軟磁性粒子は、純鉄からなる粒子のみであってもよいし、鉄基合金からなる粒子のみであってもよいし、純鉄からなる粒子と鉄基合金からなる粒子との混合粒子であってもよい。絶縁被覆としては、例えばリン酸塩被覆、シリカ被覆などが挙げられる。
　純鉄又は上記鉄基合金は比較的軟質である。そのため、軟磁性粒子が純鉄又は上記鉄基合金からなる鉄基粒子であることで、圧粉磁心の成形時に軟磁性粒子が変形し易い。よって、高密度で寸法精度の高い圧粉磁心が得られる。圧粉磁心を高密度化することで、コア片１０の機械的強度や磁気的特性を改善できる。また、軟磁性粒子の表面に絶縁被覆を有することで、軟磁性粒子間の電気的絶縁性を高めることができる。そのため、渦電流損に起因するコア片１０の鉄損を低減できる。
　また、絶縁被覆がリン酸塩被覆を含むことが好ましい。リン酸塩被覆は鉄基粒子との密着性が高く、変形性にも優れている。そのため、絶縁被膜がリン酸塩被覆を含むことで、圧粉磁心の成形時に鉄基粒子の変形に追従し易い。よって、絶縁被覆が損傷し難く、コア片１０の鉄損を低減できる。
　圧粉磁心の相対密度は９０％以上であることが好ましい。圧粉磁心の高密度化により、コア片１０の機械的強度や磁気的特性を改善できる。より好ましい相対密度は９３％以上である。相対密度とは、圧粉磁心の真密度に対する実際の密度の比率（％）のことをいう。真密度とは、内部に空隙が含まれていないとしたときの理論密度のことである。圧粉磁心の真密度は、使用した軟磁性粉末の真密度から求めることもできる。圧粉磁心の相対密度は、［（圧粉磁心の成形密度／圧粉磁心の真密度）×１００］として求める。圧粉磁心の成形密度は、圧粉磁心を油中に浸漬して圧粉磁心に油を含浸させ、［含油密度×（含油前の圧粉磁心の質量／含油後の圧粉磁心の質量）］として求めることができる。含油密度は、含油後の圧粉磁心の質量を体積で除した値である。圧粉磁心の体積は、代表的には液体置換法によって測定することができる。
　圧粉磁心からなるコア片１０は、例えば図６に例示するような金型５で成形することができる。金型５は、型孔５１を有するダイ５０と、ダイ５０の型孔５１に嵌合される上パンチ６０及び下パンチ７０とを備える。ダイ５０はヨーク部１１の周面を成形する。上パンチ６０はヨーク部１１の下面であるティース部１２が突出する側とは反対側の面を成形する。下パンチ７０は第１下パンチ７１と第２下パンチ７２とを有する。第１下パンチ７１は、ヨーク部１１の上面であるティース部１２が突出する側の面を成形すると共に、ティース部１２の周面を成形する。第１下パンチ７１には、第２下パンチ７２が挿通される貫通孔が軸方向に沿って形成されている。第２下パンチ７２は、第１下パンチ７１に挿通され、ティース部１２の端面４１を成形する。
　金型５を用いてコア片１０を成形するときは、ダイ５０の型孔５１に下パンチ７０を嵌合させた状態で、軟磁性粉末を型孔５１内に充填する。そして、上パンチ６０と下パンチ７０とで軟磁性粉末を圧縮して、コア片１０を成形する。
　軟磁性粉末の平均粒子径は、例えば２０μｍ以上３００μｍ以下、更に４０μｍ以上２５０μｍ以下とすることが挙げられる。軟磁性粉末の平均粒子径を上記範囲内とすることで、取り扱い易く、圧縮成形し易い。軟磁性粉末の平均粒子径は、レーザ回折・散乱式粒子径・粒度分布測定装置を用いて測定し、積算質量が全粒子の質量の５０％となる粒径を意味する。
　軟磁性粉末を圧縮する際の成形圧を高くすることで、コア片１０を高密度化できる。成形圧は、例えば７００ＭＰａ以上、更に２０００ＭＰａ以上とすることが挙げられる。
　ダイ５０の型孔５１は、図７に示すように、ヨーク部１１（図５参照）の周面に対応した形状に形成されている。型孔５１の一方の側面５２は、ヨーク部１１の側面２０を成形する部分である。側面５２には、ヨーク部１１の側面２０の形状に対応するように、凸部２１、２２及び凹部２３を成形する凹部５２１、５２２及び凸部５２３が形成されている（図８も参照）。型孔５１の他方の側面５３は、ヨーク部１１の側面３０を成形する部分である。側面５３には、ヨーク部１１の側面３０の形状に対応するように、凹部３１、３２及び凸部３３を成形する凸部５３１、５３２及び凹部５３３が形成されている。
　コア片１０の成形時、原料粉末が圧縮されることにより、型孔５１が押し広げられる方向にダイ５０に応力が作用する。ダイ５０の側面５２では、図８に示すように、ヨーク部１１の凸部２１、２２間に挟まれるダイ５０の凸部５２３に両側から応力が作用することになる。図８中、凸部５２３に作用する応力を白抜き矢印で示す。本例の場合、図３を参照して説明したように、隣り合う凸部２１、２２間の間隔がヨーク部側面長さの８０％以下であり、例えば４０ｍｍ以下と近いため、凸部５２３に作用する応力が打ち消し合って低減される。したがって、ダイ５０の側面５２に作用する応力を低減でき、ダイ５０の破損を抑制できる。また、本例では、隣り合う凸部２１、２２が対称形状であることから、凸部５２３の両側から作用する応力の大きさが実質的に等しくなる。よって、凸部５２３に作用する応力が相殺されることになり、ダイ５０の破損をより効果的に抑制できる。
　一方、ダイ５０の側面５３では、成形時、凹部５３３は、原料粉末から押し広げられるように押圧される。凹部５３３の両側はダイ５０の外周縁までの距離が大きい凸部５３１、５３２に挟まれているため、応力による金型の損傷を受け難い。
　＜ステータ＞
　図１１を参照して、実施形態に係るステータ１００について説明する。ステータ１００は、アキシャルギャップ型回転電機に用いられる。ステータ１００は、コア１と、コア１を構成するコア片１０の各ティース部１２に配置されるコイル１１０とを備える。コイル１１０は、巻線を螺旋状に巻回した筒状のコイルである。この例では、コイル１１０は、巻線にエナメル平角線を用いた三角筒状のエッジワイズ巻きコイルである。
　＜回転電機＞
　図１２を参照して、実施形態に係る回転電機３００について説明する。回転電機３００は、モータであってもよいし、発電機であってもよい。回転電機３００は、ロータ２００と、ステータ１００とを備える。回転電機３００は、ロータ２００とステータ１００とが回転軸方向に対向して配置されたアキシャルギャップ型の回転電機である。
　ステータ１００及びロータ２００は、円筒状のケース３１０に収納されている。ケース３１０の両端にはそれぞれ円板状のプレート３２０が取り付けられている。両プレート３２０の中心には、貫通孔が形成されており、回転軸３３０がケース３１０内を貫通している。
　（ロータ）
　ロータ２００は、平板状の複数の磁石２２０と、これら磁石２２０を支持する円環状の保持板２１０とを備える。磁石２２０の平面形状は、ティース部１２の端面４１にほぼ対応した形状である。ティース部１２の端面４１の形状が三角形状の場合、磁石２２０の平面形状は、例えば三角形状や台形状であることが挙げられる。保持板２１０は、回転軸３３０に固定され、回転軸３３０と一緒に回転する。各磁石２２０は、保持板２１０に埋め込まれている。磁石２２０は、回転軸３３０の周方向に等間隔に配置されている。また、磁石２２０は、回転軸３３０の軸方向に着磁されている。周方向に隣り合う磁石２２０の磁化方向は互いに逆になっている。
　（ステータ）
　ステータ１００は、ティース部１２の端面４１がロータ２００の磁石２２０に対向するように配置される。ステータ１００は、コア１のヨーク部１１の外周面をケース３１０の内周面に嵌合させることにより、ケース３１０に固定されている。また、ヨーク部１１の内周面には、回転軸３３０を回転自在に支持する円環状のベアリング３４０が取り付けられている。
　｛実施形態の効果｝
　上述した実施形態のコア１、ステータ１００、及び回転電機３００は、次の効果を奏する。
　コア１を構成するコア片１０において、ヨーク部１１の一方の側面２０に複数の凸部２１、２２と、他方の側面３０に凸部２１、２２に対応する複数の凹部３１、３２とを有する。そのため、複数のコア片１０を環状に組み合わせたとき、凸部２１、２２と凹部３１、３２との嵌め合いにより、隣接するコア片１０のヨーク部１１同士を位置決めすることができる。よって、隣接するコア片１０が径方向にずれることを抑制できる。したがって、コア１は、隣接するコア片１０の位置合わせが容易であり、組立性に優れる。
　ステータ１００は、上記コア１を備えることで、組立性に優れる。回転電機３００は、組立性に優れるステータ１００を備えることで、生産性が高い。
　［試算例１］
　実施形態で説明したコア片１０を金型５で成形したときのダイ５０に作用する応力分布をＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）により解析した。
　応力解析には、シーメンス社製「ＮＸ　Ｎａｓｔｒａｎ」を使用した。解析条件は次のように設定した。成形圧は９８０ＭＰａとした。ダイ５０の物性値は、ヤング率：２０６０００ＭＰａ、ポアソン比：０．３とした。
　設計するコア片１０の寸法は次のように設定した。
　ヨーク部１１の厚み（図３中Ｔｙ）：５ｍｍ
　ヨーク部１１の側面２０の長さ：４０ｍｍ
　凸部２１、２２の大きさ：３ｍｍ
　凹部３１、３２からティース部１２の根元までの距離の比率：７０％
　凸部２１、２２及び凹部３１、３２の最小曲率半径：３．０ｍｍ
　ＣＡＥによる応力解析の結果から、ダイ５０の側面５２における凸部５２３に発生する最大応力を求めた。試験例１では、凸部２１、２２間の間隔を変えて、ヨーク部側面長さに対する凸部間の間隔の比率を変更し、それぞれの場合での最大応力を求めた。その結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から、凸部間の間隔が小さくなるほど、成形時のダイの凸部における最大応力を低減できることが分かる。特に、凸部間の間隔がヨーク部側面長さの８０％以下である場合、凸部に発生する最大応力を１５００ＭＰａ以下に低減できることが分かる。
　［試作例１］
　実施形態で説明したコア片１０と同じ構成のものを作製し、その評価を行った。
　コア片１０の寸法は次のように設計した。
　ヨーク部１１の厚み（図３中Ｔｙ）：５ｍｍ
　ヨーク部１１の外径（図２中Ｄｏ）：１２０ｍｍ
　ヨーク部１１の内径（図２中Ｄｉ）：４０ｍｍ
　ティース部１２の端面４１の高さ（図３中Ｈｔ）：１８ｍｍ
　ヨーク部１１の側面２０の長さ：４０ｍｍ
　凸部２１、２２間の間隔の比率：５７％
　凸部２１、２２の大きさ：３ｍｍ
　凹部３１、３２からティース部１２の根元までの距離の比率：７０％
　凸部２１、２２及び凹部３１、３２の最小曲率半径：３．０ｍｍ
　原料の軟磁性粉末には、純鉄粉の表面にリン酸塩被覆を有する被覆軟磁性粒子の粉末を使用した。軟磁性粉末の平均粒子径は５０μｍである。成形圧は９８０ＭＰａとした。得られた圧粉磁心からなるコア片１０の相対密度は９２％であった。
　同じ条件で６個のコア片１０を作製し、コア片１０を円環状に組み合わせてコア１を作製した。１つのコア片１０には２つのティース部１２を有する。ティース部１２の合計数は１２である。得られたコア１について、以下の評価を行った。
　〈ヨーク部の真円度〉
　ヨーク部の外周面の真円度を、市販の３Ｄ形状測定機を用いて測定した。具体的には、真円度の測定は、キーエンス社製「ＶＲ－３２００」を用いてポイント測定により行った。その結果、ヨーク部の外周面の真円度は０．１ｍｍ以下であった。
　〈ティース部の端面の平面度〉
　ティース部の端面の平面度を、市販の３Ｄ形状測定機、具体的にはキーエンス社製「ＶＲ－３２００」を用いてそれぞれ測定した。その結果、１２個のティース部の各端面の平面度は、いずれも０．１ｍｍ以下であった。
　〈ティース部の端面の高さ〉
　ヨーク部の下面を平面上に載置した状態で、合計１２個のティース部の各端面の高さ位置を市販の３Ｄ形状測定機、具体的にはキーエンス社製「ＶＲ－３２００」を用いて測定した。そして、最も高いティース部の端面の位置と最も低いティース部の端面の位置との差を求めたところ、その差は０．１５ｍｍであった。
　１　コア
　１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ　コア片
　１１　ヨーク部
　１２、１２ａ、１２ｂ　ティース部
　２０、３０　側面
　２１、２２　凸部
　２３　凹部
　３１、３２　凹部
　３３　凸部
　４１　端面
　５　金型
　５０　ダイ
　５１　型孔
　５２、５３　側面
　５２１、５２２　凹部
　５２３　凸部
　５３１、５３２　凸部
　５３３　凹部
　６０　上パンチ
　７０　下パンチ
　７１　第１下パンチ　　７２　第２下パンチ
　８０　板状部材
　９０　環状部材
　１００　ステータ
　１１０　コイル
　２００　ロータ
　２１０　保持板　　２２０　磁石
　３００　回転電機
　３１０　ケース　　３２０　プレート
　３３０　回転軸　　３４０　ベアリング
　ＬＡ、ＬＢ　中間線
　Ｌ１、Ｌ２、Ｌｃ　直線　　Ｌａ　中心線
　ａ、ｂ　点　　ｌ　頂点　　ｍ、ｎ　交点
　Ｔｙ　厚み　　Ｈｔ　高さ位置
　Ｄｏ　外径　　Ｄｉ　内径

Claims (16)

  1. 　アキシャルギャップ型回転電機に用いられるコアであって、
    　前記コアは環状であり、前記コアを周方向に分割した複数のコア片を備え、
    　前記コア片は、
    　　ヨーク部と、
    　　前記ヨーク部と一体に成形され、前記ヨーク部から軸方向に突出するティース部と、を有し、
    　前記ヨーク部は、
    　　隣接する一方のコア片のヨーク部に連結される一方の側面に設けられる複数の凸部と、
    　　隣接する他方のコア片のヨーク部に連結される他方の側面に設けられ、前記凸部に対応する複数の凹部と、を含み、
    　前記凸部間の間隔が、前記ヨーク部の外周と内周との間の直線距離で定められる前記ヨーク部の側面の長さの８０％以下である、
    　コア。
  2. 　前記ヨーク部を前記ティース部が突出する側から平面視したとき、前記ティース部と隣接する他方のコア片のティース部との互いに対向する側面間の中間線を基準線とし、前記凹部から前記ティース部の根元までの距離が、前記基準線から前記ティース部の根元までの距離に対して２０％以上である請求項１に記載のコア。
  3. 　前記凸部の大きさが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のコア。
  4. 　前記ヨーク部を前記ティース部が突出する側から平面視したときの前記凸部と前記凹部における最小曲率半径が１．０ｍｍ以上である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコア。
  5. 　隣り合う前記凸部は、前記凸部間の中心線に対して対称形状である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコア。
  6. 　前記ヨーク部の厚みが１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコア。
  7. 　前記コア片は圧粉磁心で形成されており、
    　前記圧粉磁心は、軟磁性粒子の表面に絶縁被覆を有する複数の被覆軟磁性粒子の集合体で構成され、
    　前記軟磁性粒子が、純鉄及び鉄基合金の少なくとも一方からなる鉄基粒子であり、
    　前記鉄基合金は、Ｆｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ系合金及びＦｅ－Ｃｒ－Ｓｉ系合金からなる群より選択される少なくとも一種である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のコア。
  8. 　前記絶縁被覆がリン酸塩被覆を含む請求項７に記載のコア。
  9. 　前記圧粉磁心の相対密度が９０％以上である請求項７又は請求項８に記載のコア。
  10. 　複数の前記コア片の前記ヨーク部の外周面に嵌合される環状部材を備え、
    　前記環状部材は、その内径方向の収縮力により複数の前記コア片に対して固定されている請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のコア。
  11. 　隣接する前記コア片の前記ヨーク部の側面同士が接着されている、又は、
    　隣接する前記コア片の前記ヨーク部の前記ティース部が突出する側とは反対側に配置される板状部材を備え、前記ヨーク部の前記反対側の面が前記板状部材に接着されている請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のコア。
  12. 　複数の前記コア片の前記ティース部のうち、最も高い前記ティース部の端面の位置と最も低い前記ティース部の端面の位置との差が０．１５ｍｍ以下である請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のコア。
  13. 　複数の前記コア片が環状に組み合わされた状態において、前記ヨーク部の外周面の真円度が０．１ｍｍ以下である請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のコア。
  14. 　前記ティース部の端面の平面度が０．２ｍｍ以下である請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のコア。
  15. 　アキシャルギャップ型回転電機のステータであって、
    　請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のコアと、
    　前記コアを構成する前記コア片の前記各ティース部に配置されるコイルと、を備える、
    　ステータ。
  16. 　ロータとステータとを備え、前記ロータと前記ステータとが軸方向に対向して配置されたアキシャルギャップ型の回転電機であって、
    　前記ステータが請求項１５に記載のステータである、
    　回転電機。
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