WO2021064883A1

WO2021064883A1 - 回転電機

Info

Publication number: WO2021064883A1
Application number: PCT/JP2019/038844
Authority: WO
Inventors: 智行木下; 辰郎日野; 皓太葛城; 哲史浴野; 長谷川　和哉; 憲弘村田; 聡人毛利
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2021-04-08
Also published as: CN114467242A; JPWO2021064883A1; JP7278398B2; US20220209593A1

Abstract

固定子鉄心（７）のコアバック部（１０ａ）の外周面側に、固定子鉄心(７)の積層方向の端部に位置する電磁鋼板を含む複数層の電磁鋼板にまたがって設けられた溶接部（１１ａ、１１ｂ）を備え、この溶接部（１１ａ、１１ｂ）は、固定子鉄心（７）積層方向において、部分的に設けられている。

Description

回転電機

　本願は、回転電機に関するものである。

　固定子に電機子コイルを備え、回転子に界磁磁極を備えた回転電機は周知である。この種の回転電機は、電動機として動作するときは、電機子コイルに供給された交流電力により固定子に回転磁界を発生させて回転子を回転させる。回転電機の固定子は、電機子コイルのコイル導体を収納するための多数のスロットが形成された固定子鉄心を備える。固定子鉄心は、予め定められた形状に打ち抜かれた薄板状の電磁鋼板を複数積層して形成した分割コアを複数環状に整列させて構成され、あるいは、予め環状に一体形状に打ち抜かれた薄板状の電磁鋼板を複数積層して構成される。

　前述の固定子鉄心は、例えば、金型を打ち付けてかしめる「抜きかしめ」あるいは接着剤などの手段により、積層された複数の電磁鋼板を一体に固定して構成される。このようにして構成された環状の固定子鉄心は、固定子のハウジングの内周面に焼嵌め又は圧入されてハウジングに固定される。シャフトに固定された回転子は、固定子鉄心に設けられた中央空間部に挿入される。シャフトは、固定子のハウジングに軸受を介して回転自在に支持される。

　前述のように、固定子鉄心が薄板状の電磁鋼板を積層して構成されているため、固定子鉄心をハウジングの内周面に焼嵌め又は圧入により固定する際に、ハウジングにより固定子鉄心に加わる締付け応力により、固定子鉄心の応力集中部が座屈による変形、もしくは積層方向の端部の電磁鋼板が剥離する、などの現象が発生する可能性がある。特に、複数の分割コアを環状に整列させて構成される固定子鉄心においては、その可能性が高くなる。また、回転電機を車両の構造物などに固定するためのフランジをハウジングに取り付ける場合、ハウジングに部分的に圧縮応力が集中する部位が形成され、ハウジングの内部に固定された固定子鉄心が変形する可能性がある。

　特許文献１には、固定子鉄心におけるハウジングのフランジに対応する位置に、固定子鉄心の積層方向に延びる溶接による補強部を設け、固定子鉄心を構成する鋼板の変形を抑制するようにした回転電機が開示されている。また、特許文献２には、固定子鉄心の積層方向の両端部に締付け応力抑制板を設け、ハウジングへ固定子鉄心を焼嵌めもしくは圧入したときに固定子鉄心に加わる締付け応力を抑制するようにした回転電機が開示されている。

特開２０１２－１０５３８８号公報特開２００６－２９６０１０号公報

　特許文献１に開示された従来の回転電機によれば、固定子鉄心の変形を抑制することは可能となるが、例えば、電磁鋼板の積層方向の全てにわたって溶接した補強部を固定子鉄心に設けた場合、溶接による複数の電磁鋼板間の短絡による鉄損失が増加して回転電機の効率の低下を招く可能性がある。また、固定子鉄心のコアバック部側に電磁鋼板の積層方向の全てにわたって溶接した補強部を設けた場合、固定子鉄心のティース部の径方向の先端部側に位置する積層された電磁鋼板が、溶接された補強部の反力によって分離して開き、騒音もしくは振動の増加に繋がる可能性がある。

　また、特許文献２に開示された従来の回転電機によれば、固定子鉄心の積層方向の両端部に締付け応力抑制板を設けることで、固定子鉄心の変形を抑制することが可能となるが、部品点数が増えることによる材料費の増加を招くばかりでなく、応力抑制板を取付けのための製造工程数が増えるため、製造コストが増加し、高コストとなる。

　本願は、従来の回転電機における前述のような課題を解決するための技術を開示するものであり、高効率で低コストの回転電機を提供することを目的とする。

　本願に開示される回転電機は、
　ハウジングと、
　複数の電磁鋼板を積層して構成され、コアバック部と前記コアバック部から径方向の内側に延びるティース部とを有する固定子鉄心と、
　前記固定子鉄心の径方向内側に配置され、前記固定子鉄心を有する固定子に回転自在に支持された回転子と、
を備え、
　前記固定子鉄心は、焼嵌め又は圧入により前記ハウジングに固定されるように構成された回転電機であって、
　前記コアバック部は、前記積層の方向の端部から前記積層の方向に延びて前記複数の電磁鋼板にまたがる溶接部を備え、
　前記溶接部は、前記コアバック部の前記積層の方向の両端部間で部分的に設けられている、
ことを特徴とする。

　また、本願に開示される回転電機は、
　ハウジングと、
　複数の電磁鋼板を積層して構成され、環状のコアバック部と前記コアバック部から径方向の内側に延びるティース部とを有する固定子鉄心と、
　前記固定子鉄心の径方向内側に配置され、前記固定子鉄心を有する固定子に回転自在に支持された回転子と、
を備え、
　前記固定子鉄心は、焼嵌め又は圧入により前記ハウジングに固定されるように構成された回転電機であって、
　前記コアバック部は、前記積層の方向の両端部の間で前記積層の方向に連続して延び、前記複数の電磁鋼板にまたがる溶接部を備え、
　前記溶接部は、前記両端部の側に位置する部位の幅が、前記積層の方向の中央部の側に位置する部位の幅よりも大きく形成されている、
ことを特徴とする。

　本願に開示される回転電機によれば、固定子鉄心のコアバック部は、電磁鋼板の積層の方向の端部から積層の方向に延びて複数の電磁鋼板にまたがる溶接部を備え、前記溶接部は、前記コアバック部の前記積層の方向の両端部間で部分的に設けられているので、高効率で低コストの回転電機が得られる。

　また、本願に開示される回転電機によれば、固定子鉄心のコアバック部は、電磁鋼板の積層の方向の両端部の間で前記積層の方向に連続して延び、前記複数の電磁鋼板にまたがる溶接部を備え、前記溶接部は、前記両端部の側に位置する部位の幅が、前記積層の方向の中央部の側に位置する部位の幅よりも大きく形成されているので、高効率で低コストの回転電機が得られる。

実施の形態１による回転電機の構成を示す斜視図である。実施の形態１による回転電機の構成を示す断面図である。実施の形態１による回転電機における、固定子鉄心とハウジングを示す平面図である。実施の形態１による回転電機における、固定子鉄心を構成する分割コアを示す平面図である。実施の形態１による回転電機における、固定子鉄心を構成する分割コアを示す側面図である。実施の形態２による回転電機における、固定子鉄心を示す平面図である。実施の形態２による回転電機における、固定子鉄心の変形例を示す平面図である。実施の形態３による回転電機における、固定子鉄心を示す平面図である。実施の形態３による回転電機における、固定子鉄心の変形例を示す平面図である。実施の形態４による回転電機における、固定子鉄心を示す溶接部を示す断面図である。実施の形態５による回転電機における、固定子鉄心を構成する分割コアを示す平面図である。実施の形態５による回転電機における、固定子鉄心を構成する分割コアの溶接部を示す断面図である。実施の形態６による回転電機における、固定子鉄心の溶接部を示す断面図である。実施の形態７による回転電機における、固定子鉄心を示す斜視図である。

実施の形態１．
　実施の形態１による回転電機について、図に基づいて説明する。図１は、実施の形態１による回転電機の構成を示す斜視図、図２は、実施の形態１による回転電機の構成を示す断面図、図３は、実施の形態１による回転電機における、固定子鉄心とハウジングを示す平面図である。図１、図２、および図３において、回転電機１は、固定子２と、回転子３を備える。固定子２は、複数の分割コア１０を環状に整列させて構成した固定子鉄心７と、円筒形に構成されたハウジング４と、固定子鉄心７に装着された電機子コイルとしての固定子コイル８と、一対のブラケット（図示せず）を有する。

　複数の分割コア１０を環状に整列させて構成した固定子鉄心７は、図３に良く示されているように、コアバック部１０ａと、コアバック部１０ａから径方向の内側に延びる複数のティース７２とを有する。環状に構成された固定子鉄心７は、そのコアバック部７１の外周面部がハウジング４の内周面部に当接するように、焼嵌め又は圧入によりハウジング４に固定されている。固定子コイル８を構成するコイル導体は、断面が長方形状又は円形状に形成されている。このコイル導体は、固定子鉄心７の隣り合うティース７２の間に形成されるスロット７３に挿入されている。

　回転子３は、シャフト５に固定されたベアリング６を介して、固定子２の一対のブラケット（図示せず）に回転可能に支持されている。回転子３は、シャフト５に圧入等によって固定された回転子鉄心９を備えている。回転子鉄心９は、薄板状に形成された電磁鋼板が積層されて構成され、外周面側を電磁鋼板の積層方向に貫通する穴の内部に収納された複数の永久磁石（図示せず）を備えている。複数の永久磁石は、回転子鉄心９の周方向に等ピッチで配列され、それぞれ界磁磁極を構成している。

　以上のように構成された回転電機１は、固定子コイル８に例えば三相交流電力が供給されることで、固定子２に回転磁界が発生し、回転子３に設けられた界磁磁極が発生する磁束と回転磁界との相互作用により回転子３が回転する。

　図４は、実施の形態１による回転電機における、固定子鉄心を構成する分割コアの平面図、図５は、実施の形態１による回転電機における、固定子鉄心を構成する分割コアの側面図である。図４、図５において、固定子２の固定子鉄心７は、４８個の分割コア１０を環状に整列させて構成されている。ただし、固定子鉄心７を構成する分割コア１０の個数は、４８個に限られるものではない。

　固定子鉄心７に分割コア１０を用いることにより、固定子コイル８の占積率および出力密度向上による高効率化、金型費低減、コイル導体を巻回する巻線作業の高速化が可能となる。固定子鉄心７を構成する分割コア１０は、概略的には次のようにして製作される。即ち、まず、板厚０．２［ｍｍ］～０．５［ｍｍ］程度の電磁鋼板をプレス加工により打ち抜いて分割コア用の電磁鋼板を形成する。つぎに、この分割コア用の電磁鋼板をその板厚方向に複数積層して積層ブロックを形成する。そして、この積層ブロックに、金型を積層方向に打ち付けて、いわゆる「抜きかしめ」を行なうか又は接着剤を塗布して、積層された複数の分割コア用の電磁鋼板を一体に固定して１個の分割コア１０を制作する。

　分割コア１０は、コアバック部１０ａ及びティース部１０ｂを有した形状をしている。ティース部１０ｂは、１個のティース１０５を備え、そのティース１０５の両側に、隣接する分割コアとともにスロットを形成するための切り欠き１０６ａ、１０６ｂが形成されている。図５に示す分割コア１０のコアバック部１０ａの最外径側、すなわち、コアバック部１０ａの外周面部１０１には、電磁鋼板の積層方向に延びる凹溝１０２が形成されている。第１の溶接部１１ａ、第２の溶接部１１ｂは、それぞれ凹溝１０２の底部に形成されている。以下の説明で、単に「溶接部」とは、固定子鉄心７の周方向の同一位置に設けられた第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂを総称したものである。実施の形態１では、溶接部は４８個となる。

　第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂは、それぞれ、コアバック部１０ａの積層の方向の両端部間で部分的に設けられている。すなわち、図５に示すように、第１の溶接部１１ａは、電磁鋼板の積層方向の一方の端部１０３から、分割コア１０の軸長Ｌに対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されて構成されている。第２の溶接部１１ｂは、電磁鋼板の積層方向の他方の端部１０４から、分割コア１０の軸長Ｌに対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されて構成されている。このように、分割コア１０の周方向の同一位置に設けられた第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂは、積層方向に互いに分離されている。

　固定子鉄心7の外形寸法は、円筒形のハウジング４の内径寸法に対して大きく設定されており、例えば０．１［ｍｍ］～０．４［ｍｍ］程度の締め代が固定子鉄心７に与えられている。固定子鉄心７は、焼嵌め又は圧入などの工法によりハウジング４の内部に挿入され、固定子鉄心７の外周面部がハウジング４の内周面部に当接してハウジング４に固定される。このとき、固定子鉄心７に締め代が与えられていることによって生じる圧入応力により、固定子鉄心7には径方向外側への締付応力が付加されると同時に、分割コア１０が環状に整列されているため、隣り合う分割コア１０同士が互いに当接する部分で周方向の反力を受ける。

　このとき、電磁鋼板の板厚が薄いほど、電磁鋼板の積層体である分割コア１０の剛性が低下するため、周方向の反力により座屈しやすくなり、回転電機１の性能向上のために電磁鋼板のさらなる薄板化を進める上での課題となる。また、積層間を抜きかしめ、もしくは接着剤で積層間が固定されていても、周方向の反力が積層間の固着強度より大きい場合、あるいは回転電機１の運転時の振動もしくは熱の影響により、分割コア１０の積層間の固着強度が低下した場合に、周方向の反力に耐え切れずに座屈して変形する可能性がある。

　固定子鉄心７のハウジング4への焼嵌め又は圧入時に、分割コア１０同士が互いに当接する部分で周方向の反力が生じ、この反力により分割コア１０に座屈変形しようとする力が発生する。しかしながら、本願の実施の形態１による回転電機によれば、その座屈変形しようとする力は、積層方向の一方の端部１０３と、他方の端部１０４とから、それぞれ積層方向に延びるように設けられた剛性の高い第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂにより抑制されるので、分割コア１０、ひいては固定子鉄心７に座屈変形は発生しない。

　ハウジング４への固定子鉄心７の焼嵌め又は圧入時に、分割コア１０の積層方向の両端部である一方の端部１０３と他方の端部１０４が接触するハウジング４の部位において、特に締付応力が高くなる。したがって、この応力が特に高くなる部位に対応する分割コア１０の一方の端部１０３と他方の端部１０４に、それぞれ第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂを設けることにより、分割コア１０の剛性を高めることが可能となる。

　以上述べた実施の形態１による回転電機によれば、例え分割コア１０の周方向に加わる反力が、積層間のかしめ強度もしくは接着剤の固着強度より大きい場合であっても、分割コアの座屈による変形、あるいは分割コアの端部のめくれを抑制することができる。また、実施の形態１による構成によれば、電磁鋼板を薄板化しても、積層方向の両端部の近傍に設けた溶接部により電磁鋼板の変形を抑制できるため、高性能な回転電機を提供することができる。

　また、溶接箇所を積層方向の両端部の近傍に限定することにより、溶接することで生じる積層間の短絡による渦電流損失の影響を抑えることができる。さらに、分割コア１０のティース部１０ｂが溶接により電磁鋼板が剥離して開くことを抑制することができるため、高効率で騒音および振動の少ない回転電機を提供することができる。

　なお、積層方向の両端部から溶接する範囲は、ハウジング４と分割コア１０の締め代によって決定されるものである。そして、その締め代は、分割コア１０の座屈荷重を抑制できる範囲に設定される。

実施の形態２．
　つぎに、実施の形態２による回転電機について図に基づいて説明する。図６は、実施の形態２による回転電機における、固定子鉄心の平面図である。図７は、実施の形態２による回転電機における、固定子鉄心の平面図である。実施の形態２による回転電機の全体の構成は、図１及び図２と同様である。実施の形態２による回転電機１の固定子鉄心7は、環状に整列した２４個の分割コア１０により構成されている。

　図４に示す実施の形態１の分割コア１０のティース部１０ｂは、１個のティース１０５を備えていたが、実施の形態２の分割コア１０のティース部１０ｂは、図６に示すように、２つのティース７２１、７２２を含んでおり、２つのティース７２１、７２２の間に１つのスロット１０８が形成されている。２つのティース７２１、７２２に対応するコアバック部１０ａの周面部には、それぞれ、第１の溶接部１２ａと第２の溶接部１２ｂ、及び第３の溶接部１３ａと第４の溶接部１３ｂが設けられている。以下の説明で、単に「溶接部」とは、固定子鉄心７の周方向の同一位置に設けられた第１の溶接部１２ａと第２の溶接部１２ｂ、及び第３の溶接部１３ａと第４の溶接部１３ｂを総称したものである。１個の分割コア１０には、２つの溶接部が設けられており、固定子鉄心７の全体では４８個の溶接部が設けられている。

　第１の溶接部１２ａは、電磁鋼板の積層方向の一方の端部から、分割コア１０の軸長に対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されて構成されている。第２の溶接部１２ｂは、電磁鋼板の積層方向の他方の端部から、分割コア１０の軸長に対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されている。このように、第１の溶接部１２ａと第２の溶接部１２ｂは、積層方向に互いに分離して設けられている。

同様に、第３の溶接部１３ａは、電磁鋼板の積層方向の一方の端部から、分割コア１０の軸長に対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されて構成されている。第４の溶接部１３ｂは、電磁鋼板の積層方向の他方の端部から、分割コア１０の軸長に対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されている。このように、第３の溶接部１３ａと第４の溶接部１３ｂは、積層方向に互いに分離して設けられている。

　実施の形態２による回転電機によれば、コアバック部の外径側面すなわち外周面部に設けられ溶接部により、実施の形態１の場合と同様に、電磁鋼板の変形、もしくは端部のめくれを抑制する効果を得られる。分割コアの数は、例えば図7に示すように、４個でもよく、その数はこれ等に限定されるものではない。また、分割コアにおけるティースの数、及び固定子鉄心７の外周面部における溶接部の数は前述の数に限定されるものではない。

実施の形態３．
　つぎに、実施の形態３による回転電機について図に基づいて説明する。図８は、実施の形態３による回転電機における、固定子鉄心を示す平面図である。実施の形態３による回転電機の全体の構成は、図１及び図２と同様である。図８に示すように、固定子鉄心７は、複数のスロット７３とティース７２を内周部に有し、環状の一体形状を成している。この固定子鉄心７のコアバック部７１における、ティース７２に対応する外周面部に溶接部が４８個が設けられている。ここで「溶接部」とは、固定子鉄心７の周方向の同一位置に設けられた第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂを総称したものであり、以下の説明でも同様である。

　これらの溶接部は、実施の形態1の場合と同様に、それぞれ第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂとから構成されている。第１の溶接部１１ａは、電磁鋼板の積層方向の一方の端部から、固定子鉄心７の軸長Ｌに対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されて構成されている。第２の溶接部１１ｂは、電磁鋼板の積層方向の他方の端部から、固定子鉄心７の軸長Ｌに対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されて構成されている。このように、第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂは、積層方向に互いに分離して設けられている。

　一体形状の固定子鉄心７においても、板厚が薄い場合、剛性が弱く、ハウジング4へ焼嵌め又は圧入により固定する際に、圧入応力による電磁鋼板の変形、あるいはコア端部のめくれを生じる可能性がある。実施の形態３の構成によれば、コアバック部７１の外周面部に設けた溶接部により、実施の形態1の構成と同様に、電磁鋼板の変形、もしくは端部のめくれを抑制する効果が得られる。

　図９は、実施の形態３による回転電機における、固定子鉄心の変形例を示す平面図である。図９に示すように、図８の場合のように溶接部を４８個設けるのではなく、３個としたものである。この実施の形態３の変形例による溶接部は、それぞれ第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂとから構成されている。第１の溶接部１１ａは、電磁鋼板の積層方向の一方の端部から、固定子鉄心７の軸長Ｌに対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されて構成されている。第２の溶接部１１ｂは、電磁鋼板の積層方向の他方の端部から、固定子鉄心７の軸長Ｌに対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されて構成されている。このように、第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂは、積層方向に互いに分離して設けられている。

　ハウジング４への固定子鉄心７の焼嵌め又は圧入時の前述の締め代に応じて、固定子鉄心７の座屈荷重を抑制できるように、溶接部の数は自由に設定できる。溶接箇所の設定に当たっては、溶接個所にはひずみが発生し、固定子鉄心７の形状にわずかではあるが影響を与えており、溶接部の数が回転電機１の極数Ｎ（Ｎは整数）に一致していると、固定子鉄心7の形状がＮ角形状にわずかに変形する。固定子鉄心７がＮ角形状に変形していると、空間Ｎ次のパーミアンスの脈動に起因して回転電機１の電磁加振力が増加するため、回転電機１の振動、騒音が増大することがある。

　しかしながら、溶接部の数を回転電機１の極数Ｎとは異なる数にしておけば、このような電磁加振力の増大を抑制することができるため、低振動、低騒音の回転電機を提供することができるという効果が得られる。より望ましくは、溶接部の数は極数Ｎの約数も避けるのがよい。パーミアンスの脈動の高調波成分を考慮すると変形の次数の整数倍が局数Ｎに一致する場合を避けるのがよいからである。回転電機の極数が８のとき、すなわち［Ｎ＝８］のときを考えると、８の約数すなわち１、２、４を避ければよい。例えば、溶接部の数としては、３、５、６などが考えられる。

実施の形態４．
　図１０は、実施の形態４による回転電機における、固定子鉄心を示す溶接部の断面図である。回転電機全体の構成は、図１、図２と同様である。実施の形態４では、固定子鉄心７の積層方向の両端部から軸長Ｌに対して少なくとも１［％］の範囲に設ける第１の溶接部１１ａ及び第２の溶接部１１ｂが、積層方向の両端部から、溶接の幅が［ｈ１＞ｈ２］となるように、つまり、積層方向の中心に近づくにつれて溶接の幅が小さくなるように形成したものである。

　実施の形態４によれば、ハウジング４の圧入応力が最も高まる、固定子鉄心７の積層方向の両端部の剛性が、溶接の幅、つまり溶接範囲を広くすることで高まるため、電磁鋼板の変形、もしくは端部のめくれを抑制することが可能となる。また、溶接の幅を積層方向に向かって小さくすることにより、変形もしくは端部のめくれの抑制に寄与する箇所以外の箇所での、溶接によって積層方向の短絡による渦電流損失の影響を抑えることができるため、高効率な回転電機を提供できる。なお、溶接部の数は回転電機の極数および極数の約数を避けることが望ましく、このような構成により、電磁加振力の増大を抑制することが可能となる。

実施の形態５.
　図１１は、実施の形態５による回転電機における、固定子鉄心を構成する分割コアを示す平面図、図１２は、実施の形態５による回転電機における、固定子鉄心を構成する分割コアの溶接部を示す断面図であって、図１１におけるＸ－Ｘに沿う矢印方向の断面図である。回転電機全体の構成は、図１、図２と同様である。実施の形態５による回転電機は、分割コア１０のコアバック部を電磁鋼板の積層方向に貫通する第１の溶接部１４１ａと第２の溶接部１４１ｂ、及び第３の溶接部１４２ａと第４の溶接部１４２ｂを設けたものである。

　第１の溶接部１４１ａは、電磁鋼板の積層方向の一方の端部から、分割コア１０の積層方向の中心部に向けて溶接されて構成され、第２の溶接部１４１ｂは、電磁鋼板の積層方向の他方の端部から分割コア１０の積層方向の中心部に向けて溶接されて構成されている。第１の溶接部１４１ａと第２の溶接部１４１ｂは、分割コア１０の周方向の同一位置に設けられ、積層方向に互いに分離して設けられている。

　同様に、第３の溶接部１４２ａは、電磁鋼板の積層方向の一方の端部から、分割コア１０の積層方向の中心部に向けて溶接されて構成され、第４の溶接部１４２ｂは、電磁鋼板の積層方向の他方の端部から分割コア１０の積層方向の中心部に向けて溶接されて構成されている。第３の溶接部１４２ａと第４の溶接部１４２ｂは、分割コア１０の周方向の同一位置に設けられ、積層方向に互いに分離して設けられている。第１の溶接部１４１ａと第２の溶接部１４１ｂが設けられている分割コア１０の周方向の位置は、第３の溶接部１４２ａと第４の溶接部１４２ｂが設けられている分割コア１０の周方向の位置とは異なる。

　第１の溶接部１４１ａと、第２の溶接部１４１ｂと、第３の溶接部１４２ａ、および第４の溶接部１４２ｂは、図１２に示すように、それぞれの溶接の幅が、積層方向の両端部から積層方向の中心部に近づくにつれて小さくなるように形成された第１の傾斜部１５ａと、第１の傾斜部の傾斜角度とは異なる傾斜角度を有する第２の傾斜部１５ｂを備えている。

　実施の形態５によれば、固定子鉄心7の積層方向の両端部に近い部分ほど、溶接される幅が広く溶接部の剛性が高まるため、ハウジング4に固定子鉄心７を焼嵌め又は圧入するとき、固定子鉄心７の変形、あるいは端部のめくれなどを抑制することができる。

　なお、固定子鉄心７は、実施の形態３に示した環状に一体形成されていてもよい。この構成によれば、実施の形態３で示した効果と同様の効果を得ることができる。

　なお、実施の形態４、５の例では、溶接部を積層方向に部分的に設け、更に、その溶接部の幅について、積層方向の両端部から積層方向の中心部に近づくにつれて小さくなるように形成される例について説明したが、積層方向の両端部から積層方向の中心部に近づくにつれて小さくなるように形成することによる効果については、溶接部が分割コアの積層方向の全体に渡って形成される場合についても得られる。特に積層方向の中心部において、溶接部の幅が非常に小さく形成されるのであれば、積層方向全てに渡って溶接した場合における悪影響、つまり、鉄損失の増加、回転電機の効率低下、およびティース先端側の積層間が開くことによる騒音および振動の増加を、最小限に抑えることができる。つまり、実施の形態４、５の場合、溶接部が分割コア１０の積層方向の全体にわたって形成される構成に変形することも可能である。

実施の形態６．
　図１３は、実施の形態６による回転電機における、固定子鉄心の溶接部を示す断面図である。回転電機全体の構成は、図１、図２と同様である。実施の形態６は、実施の形態４による構成を、溶接部が分割コアの積層方向の全体に渡って形成される構成に変形したものである。図１３において、固定子鉄心７の積層方向の両端部から設けられる溶接部１８が、積層方向の両端部から、幅が［ｈ１＞ｈ２］となるように、積層方向の中心に近づくにつれて溶接部１８の幅が小さくなるように形成されている。

　更に、溶接部１８は、分割コア１０の積層方向の全体に渡って形成されている。溶接部１８は、積層方向の中部では両端部の溶接幅ｈ１よりも小さい幅で積層方向に連続して設けられている。両端部の溶接幅ｈ１の長さＬｄは、軸長をＬｃとすると、例えば、［Ｌｄ≦Ｌｃ×０．１］で設定される。

　実施の形態６の構成により、薄板で剛性の弱い電磁鋼板からなる固定子鉄心7の積層方向の両端部が溶接されることで、両端部の剛性が高まり、回転電機の固定子鉄心７をハウジング４に焼嵌め又は圧入する際に生じる締付け応力による固定子鉄心7の座屈による変形および端部のめくれを、剛性の高まった溶接部１８で抑制することができる。また、溶接部１８において、両端部の剛性を確保するのに必要となる溶接幅ｈ１の領域を限定し、端部以外の領域では溶接幅を積層方向にわたって小さくすることにより、鉄損の低下を抑制し、ティース先端側の積層間の開きを抑制した、騒音および振動の少ない回転電機を提供することができる。特に積層方向の中心部において、溶接部の幅が非常に小さく形成されるので、積層方向全てに渡って溶接した場合における悪影響、つまり、鉄損失の増加、回転電機の効率低下、およびティース先端側の積層間が開くことによる騒音および振動の増加を、最小限に抑えることができる。

　実施の形態６において、溶接部は、コアバック部の内部を積層の方向に貫通して設けられていてもよい。また、固定子鉄心は、複数の電磁鋼板を積層して構成された複数の分割コアを環状に整列させて構成され、分割コアは、コアバック部と、１個のティース部とを備え、溶接部は、複数の分割コアごとに設けられるよう構成されていてもよい。

　さらに、固定子鉄心は、複数の電磁鋼板を積層して構成された複数の分割コアを環状に整列させて構成され、分割コアは、コアバック部と、２個以上のティース部と、を備え、溶接部は、複数の分割コアごとに設けられていてもよい。また、固定子鉄心は、環状に一体に形成された複数の電磁鋼板を積層して構成されていてもよい。

　また、溶接部は、回転電機の極数と異なる数で複数設けられていておよい。さらに、溶接部は、回転電機の極数の約数と異なる数で複数設けられているようにしてもよい。また、隣り合う分割コアの間に対応するコアバック部の外周面部に、コア間溶接部を備えるようにしてもよい。

実施の形態７.
　図１４は、実施の形態７による回転電機における、固定子鉄心を示す斜視図である。図１４において、実施の形態７では、実施の形態１の場合と同様に、１個の分割コア１０のコアバック部１０ａの最外径側、即ちコアバック部１０ａの外周面部には、電磁鋼板の積層方向に延びる凹溝１０２が形成されている。第１の溶接部１１ａ、第２の溶接部１１ｂは、それぞれ凹溝１０２の底部に形成されている。

　図１４に示すように、第１の溶接部１１ａは、電磁鋼板の積層方向の一方の端部から、分割コア１０の軸長Ｌに対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されて構成されている。第２の溶接部１１ｂは、電磁鋼板の積層方向の他方の端部から、分割コア１０の軸長に対して少なくとも１［％］の長さの範囲で、積層方向に溶接されて構成されている。このように、第１の溶接部１１ａと第２の溶接部１１ｂは、積層方向に互いに分離して設けられている。

　前述のように構成された複数の分割コア１０は、環状に整列されて固定子鉄心７を構成するが、実施の形態７では、複数の分割コア１０を環状に整列させた後に、隣り合う分割コア１０の間のコアバック部１０ａの外径側の面に、コア間溶接部１７を設けるようにしたものである。

　実施の形態７によれば、隣り合う分割コア１０間に設けたコア間溶接部１７により、固定子鉄心７の剛性がさらに高まるため、前述の締め代が大きい場合においても、焼嵌め又は圧入時の変形もしくは端部のめくれを抑制することが可能となる。さらに、締め代を大きく設定できるため、ハウジング４内径、および固定子鉄心７の外径の公差を緩めることができ、コストの増加を抑制することができる。コア間溶接部１７は、積層方向の軸長の全てに設けても、一部に設けてもよい。

　本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

　本願は、回転電機の分野、ひいては回転電機を用いる自動車などの分野にも利用することができる。

１　回転電機、２　固定子、３　回転子、４　ハウジング、５　シャフト、６　ベアリング、７　固定子鉄心、８　固定子コイル、９　回転子鉄心、１０　分割コア、１０ａ、７１　コアバック部、１０ｂ　ティース部、７２、７２１、７２２　ティース、７３、１０８　スロット、１１ａ、１２ａ、１４１ａ　第１の溶接部、１１ｂ、１２ｂ，１４１ｂ　第２の溶接部、１３ａ、１４２ａ　第３の溶接部、１３ｂ、１４２ｂ　第４の溶接部、１５ａ　第１の傾斜部、１５ｂ　第２の傾斜部、１７　コア間溶接部

Claims

　ハウジングと、
　複数の電磁鋼板を積層して構成され、コアバック部と前記コアバック部から径方向の内側に延びるティース部とを有する固定子鉄心と、
　前記固定子鉄心の径方向内側に配置され、前記固定子鉄心を有する固定子に回転自在に支持された回転子と、
を備え、
　前記固定子鉄心は、焼嵌め又は圧入により前記ハウジングに固定されるように構成された回転電機であって、
　前記コアバック部は、前記積層の方向の端部から前記積層の方向に延びて前記複数の電磁鋼板にまたがる溶接部を備え、
　前記溶接部は、前記コアバック部の前記積層の方向の両端部間で部分的に設けられている、
ことを特徴とする回転電機。
　前記溶接部は、前記コアバック部の外周面部に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
　前記溶接部は、前記コアバック部の内部を前記積層の方向に貫通して設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
　前記溶接部は、前記コアバック部の前記積層の方向の端部から前記積層の方向の中心に向けて幅が漸次小さくなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の回転電機。
　前記溶接部は、
　前記コアバック部の前記積層の方向の端部から前記積層の方向の中心に向けて幅が漸次小さくなる第１の傾斜部と、
　前記第１の傾斜部から前記積層の方向の中心に向けて幅が漸次小さくなる第２の傾斜部と、
を備え、
　前記第１の傾斜部の傾斜角度と前記第２の傾斜部の傾斜角度とは、互いに異なるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の回転電機。
　前記固定子鉄心は、複数の電磁鋼板を積層して構成された複数の分割コアを環状に整列させて構成され、
　前記分割コアは、前記コアバック部と、１個の前記ティース部と、を備え、
　前記溶接部は、前記複数の分割コアごとに設けられている、
ことを特徴とする請求項１から５のうちの何れか一項に記載の回転電機。
　前記固定子鉄心は、複数の電磁鋼板を積層して構成された複数の分割コアを環状に整列させて構成され、
　前記分割コアは、前記コアバック部と、２個以上の前記ティース部と、を備え、
　前記溶接部は、前記複数の分割コアごとに設けられている、
ことを特徴とする請求項１から５のうちの何れか一項に記載の回転電機。
　前記固定子鉄心は、環状に一体に形成された複数の電磁鋼板を積層して構成されている、
ことを特徴とする請求項１から５のうちの何れか一項に記載の回転電機。
　前記溶接部は、回転電機の極数と異なる数で複数設けられている、
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機。
　前記溶接部は、回転電機の極数の約数と異なる数で複数設けられている、
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機。
　ハウジングと、
　複数の電磁鋼板を積層して構成され、環状のコアバック部と前記コアバック部から径方向の内側に延びるティース部とを有する固定子鉄心と、
　前記固定子鉄心の径方向内側に配置され、前記固定子鉄心を有する固定子に回転自在に支持された回転子と、
を備え、
　前記固定子鉄心は、焼嵌め又は圧入により前記ハウジングに固定されるように構成された回転電機であって、
　前記コアバック部は、前記積層の方向の両端部の間で前記積層の方向に連続して延び、前記複数の電磁鋼板にまたがる溶接部を備え、
　前記溶接部は、前記両端部の側に位置する部位の幅が、前記積層の方向の中央部の側に位置する部位の幅よりも大きく形成されている、
ことを特徴とする回転電機。
　前記溶接部は、前記コアバック部の外周面部に設けられている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の回転電機。
　前記溶接部は、前記コアバック部の内部を前記積層の方向に貫通して設けられている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の回転電機。
　前記溶接部は、前記コアバック部の前記積層の方向の端部から前記積層の方向の中心に向けて幅が漸次小さくなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１１から１３のうちの何れか一項に記載の回転電機。
　前記固定子鉄心は、複数の電磁鋼板を積層して構成された複数の分割コアを環状に整列させて構成され、
　前記分割コアは、前記コアバック部と、１個の前記ティース部と、を備え、
　前記溶接部は、前記複数の分割コアごとに設けられている、
ことを特徴とする請求項１１から１４のうちの何れか一項に記載の回転電機。
　前記固定子鉄心は、複数の電磁鋼板を積層して構成された複数の分割コアを環状に整列させて構成され、
　前記分割コアは、前記コアバック部と、２個以上の前記ティース部と、を備え、
　前記溶接部は、前記複数の分割コアごとに設けられている、
ことを特徴とする請求項１１から１５のうちの何れか一項に記載の回転電機。
　前記固定子鉄心は、環状に一体に形成された複数の電磁鋼板を積層して構成されている、
ことを特徴とする請求項１１から１５のうちの何れか一項に記載の回転電機。
　前記溶接部は、回転電機の極数と異なる数で複数設けられている、
ことを特徴とする請求項１７に記載の回転電機。
　前記溶接部は、回転電機の極数の約数と異なる数で複数設けられている、
ことを特徴とする請求項１７に記載の回転電機。
　隣り合う前記分割コアの間に対応する前記コアバック部の外周面部に、コア間溶接部を備えている、
ことを特徴とする請求項６、７、１５、１６のうちの何れか一項に記載の回転電機。