WO2021205890A1 - ステータコア - Google Patents

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WO2021205890A1
WO2021205890A1 PCT/JP2021/012480 JP2021012480W WO2021205890A1 WO 2021205890 A1 WO2021205890 A1 WO 2021205890A1 JP 2021012480 W JP2021012480 W JP 2021012480W WO 2021205890 A1 WO2021205890 A1 WO 2021205890A1
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WO
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sub
main
teeth
yoke
tip
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PCT/JP2021/012480
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English (en)
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Inventor
俊浩 永田
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/16Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles

Definitions

  • This disclosure relates to a stator core.
  • a stator core including a main core portion and a magnetic plate provided at an axial end portion of the main core portion.
  • the main core portion has an annular main yoke portion that functions as a back yoke, and a main teeth portion that extends from the main yoke portion to the rotor side in the radial direction and around which the armature winding is wound.
  • the magnetic plate has an annular sub-yoke portion and a sub-teeth portion.
  • the sub-yoke portion functions as a back yoke, is laminated on the main yoke portion, and is fixed to the main yoke portion.
  • the sub-teeth portion extends from the sub-yoke portion to the rotor side in the radial direction and is laminated on the main teeth portion, and the armature winding is wound around the sub-teeth portion.
  • the magnetic plate extends from the tip of the sub-teeth portion in a direction intersecting the tip of the sub-teeth portion on the side opposite to the main core portion, and further has an axially extending portion facing the rotor in the radial direction. There is.
  • the axial extension portion By providing the axial extension portion, the axial length dimension of the magnet constituting the rotor can be increased, and the magnetic flux of the magnet can be increased. As a result, the output of the rotary electric machine including the stator core and the rotor can be improved.
  • the flatness of the core sheet and magnetic plate can be increased.
  • the core sheet and the magnetic plate are thin, so that the core sheet and the magnetic plate are wavy and the flatness of the core sheet and the magnetic plate is increased. obtain.
  • the tip portion of the sub-teeth portion rises with respect to the tip portion of the main teeth portion, and between the tip portion of the sub-teeth portion and the tip portion of the main teeth portion. There may be a gap in the.
  • the magnetic flux of the magnet of the rotor flows through the magnetic plate and the main core portion. Since all of the magnetic flux flowing through the axial extension portion of the magnetic plate cannot flow to the sub teeth portion, a part of the magnetic flux flowing through the axial extension portion flows to the main core portion. In this case, a magnetic force is generated between the magnetic plate and the main core portion, and the tip portion of the sub teeth portion is attracted to the main core portion side. As a result, the tip of the sub teeth portion comes into contact with the tip of the main teeth and then separates from the tip of the main teeth. Abnormal noise is generated due to repeated contact of the tip of the sub teeth portion with the tip of the main teeth and separation from the tip of the main teeth.
  • the main purpose of the present disclosure is to provide a stator core capable of suppressing the generation of abnormal noise.
  • the first disclosure is the main core part and A magnetic plate provided at the axial end of the main core portion is provided.
  • the main core part The ring-shaped main yoke and It has a plurality of main teeth portions extending from the main yoke portion to the rotor side in the radial direction and around which armature windings are wound.
  • the magnetic plate is An annular sub-yoke portion laminated on the main yoke portion and fixed to the main yoke portion, and A plurality of sub teeth portions extending from the sub yoke portion in the radial direction toward the rotor side and laminated on the main teeth portion, around which the armature winding is wound.
  • It has an axially extending portion that extends from the tip portion in a direction intersecting the tip portion of the sub teeth portion on the side opposite to the main core portion and that faces the rotor in the radial direction.
  • the tip of the sub-teeth portion and the tip of the main tooth portion are configured to come into contact with each other.
  • the first disclosure it is possible to prevent the tip of the sub-teeth portion from coming into contact with the tip of the main teeth portion or separating from the tip of the main teeth portion, and it is possible to suppress the generation of abnormal noise. can.
  • the second to fourth disclosures can be adopted as the configuration in which the tip end portion of the sub teeth portion and the tip end portion of the main teeth portion are brought into contact with each other.
  • a protruding portion that protrudes inward in the axial direction and abuts on the main tooth portion is formed at the tip portion of the sub teeth portion.
  • the sub-yoke portion in a state before the sub-yoke portion is fixed to the main yoke portion, the sub-yoke portion is located on the proximal end side of the sub-teese portion with respect to the acute-angled portion and the sub-yoke portion.
  • the portion is inclined at an acute angle toward the axial extension portion side.
  • the sub-yoke is elastically deformed so that the tip of the sub-teeth portion is in contact with the tip of the main tooth portion and the sub-yoke portion is in contact with the main yoke portion.
  • the portion is fixed to the main yoke portion.
  • the magnetic plate has a bead portion that is provided on the anti-main core portion side of the sub teeth portion and extends in the radial direction.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the motor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the core sheet.
  • FIG. 3 is a perspective view of the magnetic plate.
  • FIG. 4 is a plan view of the magnetic plate seen from the outside in the axial direction.
  • FIG. 5 is a bottom view of the magnetic plate viewed from the inside in the axial direction.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line 6-6 of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method of integrating the core sheet and the magnetic plate.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a laminated structure of a core sheet and a magnetic plate.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a laminated structure of a core sheet and a magnetic plate according to a comparative example.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the magnetic plate according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a laminated structure of a core sheet and a magnetic plate.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the magnetic plate according to the modified example of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a laminated structure of a core sheet and a magnetic plate.
  • FIG. 14 is a diagram showing a part of the magnetic plate according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line 15-15 of FIG.
  • FIG. 16 is a diagram showing a part of the magnetic plate according to the modified example of the third embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line 17-17 of FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a laminated structure of a core sheet and a magnetic plate according to another embodiment.
  • the stator core of this embodiment constitutes a rotary electric machine (motor).
  • the motor constitutes, for example, an electric power steering device for a vehicle.
  • the motor 10 includes a first frame 11 and a second frame 12, a rotor 20, and a stator 30 that form a housing member.
  • the first frame 11 and the second frame 12 are made of a metal material such as aluminum or steel.
  • the first frame 11 has a substantially cylindrical shape
  • the second frame 12 has a substantially disk shape.
  • the first and second frames 11 and 12 are fixed by through bolts (not shown) so as not to be separated from each other.
  • the rotor 20 and the stator 30 are housed in the space surrounded by the first frame 11 and the second frame 12.
  • the motor 10 includes a first bearing 13, a second bearing 14, and a rotating shaft 15.
  • the first bearing 13 is provided in the first frame 11, and the second bearing 14 is provided in the second frame 12.
  • the first bearing 13 and the second bearing 14 are arranged coaxially.
  • the rotating shaft 15 is rotatably supported by the first bearing 13 and the second bearing 14.
  • the rotor 20 includes a cylindrical rotor core 21 fixed to the rotating shaft 15 so as to be integrally rotatable, and a permanent magnet 22 provided on the outer peripheral surface of the rotor core 21.
  • the magnet 22 is, for example, a ferrite magnet, and the magnetic poles (N pole, S pole) are arranged so as to be alternately different in the circumferential direction.
  • the stator 30 is arranged outside the rotor 20 in the radial direction, and includes an annular stator core 31 and an armature winding 32 wound around the stator core 31.
  • the stator core 31 includes a main core portion 34 composed of a plurality of core sheets 33, and magnetic plates 40 fixed to both ends in the axial direction of the main core portion 34.
  • Each core sheet 33 is made of a magnetic material (for example, a soft magnetic material), and is formed by punching, for example, a steel plate by press working.
  • Each core sheet 33 constituting the main core portion 34 has the same shape, and is arranged so that the plate surface is orthogonal to the axial direction. As shown in FIG. 2, each core sheet 33 has an annular main yoke portion 35 and a plurality of main teeth portions 36 extending radially inward from the main yoke portion 35. The main teeth portions 36 are arranged at intervals in the circumferential direction. The main teeth portion 36 is formed on the tip side of the first radial extension portion 36a and the first radial extension portion 36a, which are tapered so that the width dimension in the circumferential direction becomes smaller toward the inner side in the radial direction. It has a first wide portion 36b having a circumferential width dimension larger than that of the radial extending portion 36a. The core sheets 33 are laminated so that the main teeth portions 36 overlap in the axial direction.
  • the magnetic plate 40 is made of a magnetic material (for example, a soft magnetic material) and is formed by, for example, press working. As shown in FIGS. 3 to 6, the magnetic plate 40 has an annular sub-yoke portion 41 and a plurality of sub-teeth portions 42 extending radially inward from the sub-yoke portion 41.
  • the number of sub teeth portions 42 is the same as that of the main teeth portions 36, and the sub teeth portions 42 are arranged at intervals in the circumferential direction.
  • the sub-teeth portion 42 is formed on the tip side of the second radial extension portion 42a and the second radial extension portion 42a, which are tapered so that the width dimension in the circumferential direction becomes smaller toward the inner side in the radial direction.
  • each magnetic plate 40 has a second wide portion 42b having a circumferential width dimension larger than that of the radial extending portion 42a.
  • the sub-yoke portion 41 of each magnetic plate 40 has the same shape as the main yoke portion 35 of each core sheet 33 in a plan view, and the second radial extension portion 42a of each magnetic plate 40 has a shape.
  • each core sheet 33 has the same shape as the first radial extension portion 36a.
  • Each magnetic plate 40 is laminated on the main core portion 34 so that the sub teeth portion 42 overlaps the main teeth portion 36 along the axial direction.
  • the thickness dimension of the magnetic plate 40 is larger than the thickness dimension of the core sheet 33.
  • the magnetic plate 40 includes an axially extending portion 43 extending outward in the axial direction from the tip end portion of the second wide portion 42b and facing the rotor 20 in the radial direction.
  • the axially extending portion 43 is formed by bending the tip end side of the sub teeth portion 42 at a right angle (90 degrees) to the outside in the axial direction.
  • the curvature of the inner peripheral surface of the axially extending portion 43 facing the rotor 20 and the curvature of the inner peripheral surface of the main core portion 34 facing the rotor 20 are the same.
  • the thickness dimension of the sub-yoke portion 41 and the sub-teeth portion 42 and the thickness dimension of the axial extension portion 43 are determined by the thickness dimension of the magnetic plate 40 and are equal to each other.
  • the axial extension portion 43 has a shape that is inclined with respect to the central axial direction (axial direction) of the rotating shaft 15, and the width dimension becomes smaller toward the outside in the axial direction.
  • each axial extension portion 43 has the same shape.
  • a plurality of convex portions 45 (dowels) protruding in the plate thickness direction are press-processed on the main yoke portion 35 of the core sheet 33 and the sub-yoke portion 41 of the magnetic plate 40 (in the present embodiment). 8) are formed. Further, in the main yoke portion 35 and the sub yoke portion 41, recesses 46 are formed at positions on the back side of each convex portion 45. Each concave portion 46 was formed when the convex portion 45 was formed.
  • the other convex portion 45 is press-fitted and fixed (caulked and fixed) to one concave portion 46.
  • each core sheet 33 is integrated to form the main core portion 34.
  • the convex portion 45 of the core sheet 33 on the first end side of both ends in the axial direction of the main core portion 34 is press-fitted and fixed to the concave portion 46 of the magnetic plate 40, and the second end of both ends in the axial direction of the main core portion 34.
  • the convex portion 45 of the magnetic plate 40 is press-fitted and fixed to the concave portion 46 of the core sheet 33 on the side.
  • the magnetic plate 40 shown in FIGS. 4 and 5 is a magnetic plate fixed to the core sheet 33 on the first end side of both ends in the axial direction of the main core portion 34. Further, in FIG. 1, the magnetic plate 40 is shown in a simplified manner.
  • the space between the teeth portions 36 and 42 is a slot for accommodating the segment conductors constituting the armature winding 32.
  • Each slot has a shape that penetrates the stator core 31 along the axial direction and opens inward in the radial direction.
  • the number of slots formed in the stator core 31 is the same as that of the tooth portions 36 and 42.
  • the end face of the second radial extension 42a facing the first radial extension 36a faces the first wide portion 36b of the second wide portion 42b.
  • the end face is projected toward the main core portion 34, and the protruding portion is referred to as a protruding portion 42c.
  • FIG. 8 shows a stator core 31 in a state where magnetic plates 40 are fixed to both ends in the axial direction of the main core portion 34. Due to the elastic deformation of the sub-yoke portion 41 and the sub-teeth portion 42, the protruding portion 42c of the magnetic plate 40 is in surface contact with the first wide portion 36b in a state of being pressed against the first wide portion 36b of the core sheet 33. .. As a result, it is possible to maintain the contact state between the tip end portion of the sub teeth portion 42 and the tip end portion of the main teeth portion 36 while the rotor 20 is rotating, and it is possible to suppress the generation of abnormal noise.
  • the magnetic plate 50 of the comparative example includes a sub-yoke portion 51, a sub teeth portion 52 having a second radial extending portion 52a and a second wide portion 52b, and an axial extending portion 53, but the protruding portion. Is not prepared. For this reason, the tip portion of the sub teeth portion 52 repeatedly comes into contact with the tip portion of the main teeth portion 36 and separates from the tip portion of the main teeth portion 36, so that an abnormal noise is generated.
  • the protruding portion 42c is formed at the tip portions of all of the plurality of sub teeth portions 42. As a result, the state of contact between the tip of each sub-teeth portion 42 and the tip of each main tooth portion 36 can be accurately maintained, and the generation of abnormal noise can be accurately suppressed. Further, since the protruding portions 42c are formed at the tip portions of all of the plurality of sub teeth portions 42, it is not necessary to specify which of the sub teeth portions 42 has a gap. The generation of abnormal noise can be suppressed. Therefore, the manufacturing process of the stator core 31 can be simplified.
  • the end face of the second wide portion 42a facing the first wide portion 36b protrudes toward the main core portion 34 with respect to the end face of the second radial extension portion 42a facing the first radial extension portion 36a.
  • the protruding portion is the protruding portion 42c. In this way, by making a part of the second wide portion 42b a protruding portion 42c, the protruding portion 42c can be brought closer to the rotor 20 side in the radial direction. Therefore, the gap between the protrusion 42c and the rotor 20 can be reduced, and the magnetic resistance of the magnetic circuit can be reduced. As a result, the output of the motor 10 can be improved.
  • the thickness dimension of the second wide portion 42b including the protruding portion 42c and the thickness dimension of the second radial extending portion 42a are the same. Therefore, the magnetic path area of the magnetic flux flowing through the sub teeth portion 42 can be secured, and the output of the motor 10 can be improved.
  • FIG. 10 shows a cross section of the magnetic plate 60 in a state before being fixed to the main core portion 34.
  • the magnetic plate 60 has an annular sub-yoke portion 61 and a plurality of sub-teeth portions 62 extending radially inward from the sub-yoke portion 61.
  • the sub teeth portion 62 is formed on the tip side of the second radial extension portion 62a and the second radial extension portion 62a, which are tapered so that the width dimension in the circumferential direction becomes smaller toward the inner side in the radial direction. It has a second wide portion 62b having a circumferential width dimension larger than that of the radial extending portion 62a.
  • each sub-yoke portion 61 has the same shape as the main yoke portion 35 of each core sheet 33 in a plan view.
  • the magnetic plate 60 includes an axial extension portion 63 formed by bending the tip end side of the sub teeth portion 62 at a right angle (90 degrees) to the outside in the axial direction.
  • the second radial extension portion 62a and the sub yoke portion 61 which are the base end side of the sub teeth portion 62, form an acute angle on the axial extension portion 63 side. Is tilted. Therefore, the angle formed by the axial extension portion 63, the second radial extension portion 62a, and the sub-yoke portion 61 (hereinafter, bending angle ⁇ ) is set to an angle of less than 90 degrees.
  • warp amount ⁇ H The distance between the end face of the second wide portion 62b and the outer end in the radial direction of the end face of the sub-yoke portion 61 in the direction orthogonal to the end face of the second wide portion 62b (hereinafter, warp amount ⁇ H) is, for example, ,
  • warp amount ⁇ H The upper limit of the value assumed as the gap between the second wide portion 62b and the first wide portion 36b may be set.
  • a convex portion 65 projecting in the plate thickness direction is formed on the sub-yoke portion 61 of the magnetic plate 60 on the first end side of both ends in the axial direction of the main core portion 34. Further, in the sub-yoke portion 61, a recess 66 is formed at a position on the back side of each convex portion 65.
  • FIG. 11 shows a stator core in a state where the magnetic plate 60 is fixed to the main core portion 34.
  • the sub teeth such that the second wide portion 62b of the sub teeth portion 62 abuts on the first wide portion 36b of the main teeth portion 36 and the sub yoke portion 61 abuts on the main yoke portion 35.
  • the convex portion 45 of the core sheet 33 is press-fitted and fixed to the concave portion 66 of the magnetic plate 60 in a state where the portion 62 is elastically deformed. At this time, the axially extending portion 63 is tilted toward the sub-yoke portion 61.
  • the second diameter is smaller than the rigidity of the second wide portion 62b.
  • the circumferential width dimension of the second radial extension portion 62a is made smaller than the circumferential width dimension of the second wide portion 62b, so that the rigidity of the second radial extension portion 62a is reduced to the second wide portion. A configuration that is smaller than the rigidity of 62b is realized.
  • the generation of abnormal noise can also be suppressed by the present embodiment described above.
  • FIG. 12 shows a part of the cross section of the magnetic plate 60 in the state before being fixed to the main core portion 34.
  • the axially extending portion 67 may be inclined at an acute angle toward the anti-sub yoke portion 61 with respect to the second wide portion 62b of the sub teeth portion 62.
  • the direction extending from the base end portion to the tip end portion of the axial extension portion 67 can be made as close to the axial direction as possible. can.
  • the gap between the axial extension portion 67 and the rotor 20 can be reduced, and a decrease in the output of the motor 10 can be suppressed.
  • FIG. 14 shows a plan view of the magnetic plate 40 of the present embodiment
  • FIG. 15 shows a cross section of the magnetic plate 40.
  • the same components as those shown in FIG. 4 and the like are designated by the same reference numerals for convenience.
  • the protruding portion 42c is not formed on the sub teeth portion 42.
  • the magnetic plate 40 includes a bead portion 70.
  • the bead portion 70 is individually provided corresponding to each sub teeth portion 42.
  • the cross-sectional shape of the bead portion 70 can be any shape such as a rectangular shape, a triangular shape, and a semicircular shape.
  • the bead portion 70 is provided on the anti-main core portion 34 side of the sub teeth portion 42 and extends in the radial direction. This makes the sub teeth portion 42 difficult to move and prevents the generation of a gap between the second wide portion 42b and the first wide portion 36b.
  • the bead portion 70 extends radially from the sub teeth portion 42 to the sub yoke portion 41. As a result, the sub teeth portion 42 can be made more difficult to move.
  • a plurality of bead portions 70 may be provided for one sub teeth portion 42.
  • the generation of abnormal noise can also be suppressed by the present embodiment described above.
  • the bead portion 71 may extend from the sub teeth portion 42 to the axial extension portion 43.
  • the sub teeth portion 42 can be made more difficult to move.
  • the concentration of the magnetic flux of the magnet can be suppressed, and the force with which the tip portion of the sub teeth portion 42 is attracted to the main core portion 34 side can be reduced.
  • a magnetic plate capable of maintaining a contact state between the second wide portion 82b of the sub teeth portion 82 constituting the magnetic plate 80 and the first wide portion 36b while the rotor 20 is rotating.
  • a thickness dimension of 80 may be set.
  • 81 indicates a sub-yoke portion
  • 82a indicates a second radial extension portion
  • 83 indicates an axial extension portion
  • 85 indicates a convex portion
  • 86 indicates a concave portion.
  • a protruding portion 42c may be formed at a tip portion of a part of the plurality of sub-teeth portions 42. Further, the shape of the protruding portion is not limited to that shown in the first embodiment.
  • the main core portion is not limited to a structure in which a plurality of core sheets are laminated in the axial direction, and may be, for example, an integrally molded product formed by casting or the like.
  • the method of fixing the magnetic plate to the main core portion is not limited to the caulking method, and may be, for example, a bolt method, a rivet method, or a clamp method.
  • the motor is not limited to the inner rotor type motor in which the rotor is arranged radially inside the stator, and may be an outer rotor type motor in which the rotor is arranged radially outside the stator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

ステータコア(31)は、メインコア部(34)と、メインコア部の軸方向端部に設けられた磁性板(40,60,80)とを備える。メインコア部は、環状のメインヨーク部(35)と、メインヨーク部から径方向においてロータ(20)側に延び、電機子巻線(32)が巻回される複数のメインティース部(36)とを有する。磁性板は、メインヨーク部に固定された環状のサブヨーク部(41,61,81)と、サブヨーク部から径方向においてロータ側に延びるとともにメインティース部に積層され、電機子巻線が巻回される複数のサブティース部(42,62,82)と、サブティース部の先端部に対して反メインコア部側に交差する方向に上記先端部から延びるとともに、径方向においてロータと対向する軸方向延出部(43,63,67,83)とを有する。サブティース部の先端部とメインティース部の先端部とが当接するように構成されている。

Description

ステータコア 関連出願の相互参照
 本出願は、2020年4月9日に出願された日本出願番号2020-070356号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、ステータコアに関する。
 従来、特許文献1に記載されているように、メインコア部と、メインコア部の軸方向端部に設けられた磁性板とを備えるステータコアが知られている。メインコア部は、バックヨークとして機能する環状のメインヨーク部と、メインヨーク部から径方向においてロータ側に延び、電機子巻線が巻回されるメインティース部とを有している。
 一方、磁性板は、環状をなすサブヨーク部と、サブティース部とを有している。サブヨーク部は、バックヨークとして機能し、メインヨーク部に積層されるとともにメインヨーク部に固定されている。サブティース部は、サブヨーク部から径方向においてロータ側に延びるとともにメインティース部に積層され、電機子巻線が巻回される。
 磁性板は、サブティース部の先端部に対して反メインコア部側に交差する方向にサブティース部の先端部から延びるとともに、径方向においてロータと対向する軸方向延出部をさらに有している。軸方向延出部が備えられることにより、ロータを構成する磁石の軸方向長さ寸法を大きくすることができ、磁石磁束を増加させることができる。その結果、ステータコア及びロータを備える回転電機の出力を向上させることができる。
特開2014-147176号公報
 コアシート及び磁性板の平面度が大きくなり得る。例えば、メインコア部が複数のコアシートの積層体として構成される場合、コアシート及び磁性板が薄いため、コアシート及び磁性板にうねりが発生し、コアシート及び磁性板の平面度が大きくなり得る。この場合、サブヨーク部がメインヨーク部に固定された状態において、サブティース部の先端部がメインティース部の先端部に対して浮き上がり、サブティース部の先端部とメインティース部の先端部との間に隙間が発生し得る。
 ここで、ロータの回転中において、ロータの磁石磁束が磁性板及びメインコア部を流れる。磁性板の軸方向延出部を流れる磁束の全てをサブティース部に流すことができないため、軸方向延出部を流れる磁束の一部は、メインコア部に流れる。この場合、磁性板とメインコア部との間に磁力が発生し、サブティース部の先端部がメインコア部側へと吸引される。これにより、サブティース部の先端部は、メインティース部の先端部に接触し、その後メインティース部の先端部から離れる。サブティース部の先端部がメインティース部の先端部に接触したり、メインティース部の先端部から離れたりすることが繰り返されることにより、異音が発生してしまう。
 本開示は、異音の発生を抑制できるステータコアを提供することを主たる目的とする。
 第1の開示は、メインコア部と、
 前記メインコア部の軸方向端部に設けられた磁性板と、を備え、
 前記メインコア部は、
 環状のメインヨーク部と、
 前記メインヨーク部から径方向においてロータ側に延び、電機子巻線が巻回される複数のメインティース部と、を有し、
 前記磁性板は、
 前記メインヨーク部に積層され、前記メインヨーク部に固定された環状のサブヨーク部と、
 前記サブヨーク部から径方向において前記ロータ側に延びるとともに前記メインティース部に積層され、前記電機子巻線が巻回される複数のサブティース部と、
 前記サブティース部の先端部に対して反メインコア部側に交差する方向に該先端部から延びるとともに、径方向において前記ロータと対向する軸方向延出部と、を有し、
 前記サブティース部の先端部と前記メインティース部の先端部とが当接するように構成されている。
 第1の開示によれば、サブティース部の先端部がメインティース部の先端部に接触したり、メインティース部の先端部から離れたりすることを抑制でき、異音の発生を抑制することができる。
 サブティース部の先端部とメインティース部の先端部とを当接させる構成としては、具体的には例えば、第2~第4の開示を採用することもできる。
 第2の開示では、前記サブティース部の先端部には、軸方向内側に突出して前記メインティース部に当接する突出部が形成されている。
 第3の開示では、前記サブヨーク部が前記メインヨーク部に固定される前の状態において、前記サブティース部の先端部に対して、前記サブティース部のうち先端部よりも基端側及び前記サブヨーク部が前記軸方向延出部側に鋭角をなして傾斜しており、
 前記サブティース部の先端部が前記メインティース部の先端部に当接して、かつ、前記サブヨーク部が前記メインヨーク部に当接するように前記サブティース部が弾性変形させられた状態で、前記サブヨーク部が前記メインヨーク部に固定されている。
 第4の開示では、前記磁性板は、前記サブティース部のうち反メインコア部側に設けられ、径方向に延びるビード部を有する。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1実施形態に係るモータの縦断面図であり、 図2は、コアシートの平面図であり、 図3は、磁性板の斜視図であり、 図4は、軸方向外側から見た磁性板の平面図であり、 図5は、軸方向内側から見た磁性板の底面図であり、 図6は、図4の6-6線断面図であり、 図7は、コアシート及び磁性板の一体化手法を示す断面図であり、 図8は、コアシート及び磁性板の積層構造を示す断面図であり、 図9は、比較例に係るコアシート及び磁性板の積層構造を示す断面図であり、 図10は、第2実施形態に係る磁性板の断面図であり、 図11は、コアシート及び磁性板の積層構造を示す断面図であり、 図12は、第2実施形態の変形例に係る磁性板の断面図であり、 図13は、コアシート及び磁性板の積層構造を示す断面図であり、 図14は、第3実施形態に係る磁性板の一部を示す図であり、 図15は、図14の15-15線断面図であり、 図16は、第3実施形態の変形例に係る磁性板の一部を示す図であり、 図17は、図16の17-17線断面図であり、 図18は、その他の実施形態に係るコアシート及び磁性板の積層構造を示す断面図である。
 <第1実施形態>
 以下、本開示に係るステータコアを具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態のステータコアは回転電機(モータ)を構成する。モータは、例えば、車両の電動パワーステアリング装置を構成する。
 図1に示すように、モータ10は、ハウジング部材を構成する第1フレーム11及び第2フレーム12と、ロータ20と、ステータ30とを備えている。
 第1フレーム11及び第2フレーム12は、アルミニウムや鋼鉄等の金属材料にて形成されている。第1フレーム11は略円筒状をなし、第2フレーム12は略円盤状をなしている。第1,第2フレーム11,12は、互いに離間しないように図示しないスルーボルトにて固定されている。第1フレーム11及び第2フレーム12により囲われた空間には、ロータ20及びステータ30が収容されている。
 モータ10は、第1軸受13、第2軸受14及び回転軸15を備えている。第1軸受13は第1フレーム11に設けられ、第2軸受14は第2フレーム12に設けられている。第1軸受13及び第2軸受14は、同軸上に配置されている。第1軸受13及び第2軸受14により、回転軸15が回転可能に支持されている。
 ロータ20は、回転軸15に一体回転可能に固定された円筒状のロータコア21と、ロータコア21の外周面に設けられた永久磁石22とを備えている。磁石22は、例えばフェライト磁石であり、磁極(N極,S極)が周方向で交互に異なるように配置されている。
 ステータ30は、径方向においてロータ20の外側に配置され、円環状のステータコア31と、ステータコア31に巻回された電機子巻線32とを備えている。
 ステータコア31は、複数枚のコアシート33からなるメインコア部34と、メインコア部34の軸方向両端部それぞれに固定された磁性板40とを備えている。各コアシート33は、磁性材料(例えば軟磁性材料)で構成され、例えば鋼板をプレス加工により打ち抜いて形成されている。
 メインコア部34を構成する各コアシート33は、同じ形状をなしており、板面が軸方向と直交するように配置されている。各コアシート33は、図2に示すように、円環状をなすメインヨーク部35と、メインヨーク部35から径方向内側に延びる複数のメインティース部36とを有している。メインティース部36は、周方向において間隔をあけて配置されている。メインティース部36は、径方向内側に向かうにつれて周方向幅寸法が小さくなるテーパ状をなす第1径方向延出部36aと、第1径方向延出部36aの先端側に形成され、第1径方向延出部36aよりも周方向幅寸法が大きい第1幅広部36bとを有している。各コアシート33は、メインティース部36が軸方向に沿って重なるように積層されている。
 磁性板40は、磁性材料(例えば軟磁性材料)で構成され、例えばプレス加工等により成形されるものである。磁性板40は、図3~図6に示すように、円環状をなすサブヨーク部41と、サブヨーク部41から径方向内側に延びる複数のサブティース部42とを有している。サブティース部42は、メインティース部36と同じ数だけ設けられ、周方向において間隔をあけて配置されている。サブティース部42は、径方向内側に向かうにつれて周方向幅寸法が小さくなるテーパ状をなす第2径方向延出部42aと、第2径方向延出部42aの先端側に形成され、第2径方向延出部42aよりも周方向幅寸法が大きい第2幅広部42bとを有している。本実施形態において、各磁性板40のサブヨーク部41は、平面視において各コアシート33のメインヨーク部35と同じ形状をなしており、各磁性板40の第2径方向延出部42aは、平面視において各コアシート33の第1径方向延出部36aと同じ形状をなしている。各磁性板40は、サブティース部42がメインティース部36に軸方向に沿って重なるようにメインコア部34に積層されている。磁性板40の厚さ寸法は、コアシート33の厚さ寸法よりも大きくされている。
 磁性板40は、第2幅広部42bの先端部から軸方向外側に延び、ロータ20と径方向に対向する軸方向延出部43を備えている。軸方向延出部43は、サブティース部42の先端側が軸方向外側に直角(90度)に折り曲げられて形成されている。軸方向延出部43のうちロータ20に対向する内周面の曲率と、メインコア部34のうちロータ20に対向する内周面の曲率とは同じ曲率とされている。また、サブヨーク部41及びサブティース部42の厚さ寸法と、軸方向延出部43の厚さ寸法とは、磁性板40の厚さ寸法によって決まり、互いに等しくなっている。
 軸方向延出部43は、回転軸15の中心軸線方向(軸方向)に対して傾斜する形状とされ、軸方向外側ほど幅寸法が小さくなっている。本実施形態において、各軸方向延出部43は、同じ形状をなしている。
 図7に示すように、コアシート33のメインヨーク部35と、磁性板40のサブヨーク部41には、板厚方向に突出する凸部45(ダボ)がプレス加工にて複数(本実施形態では8個)形成されている。また、メインヨーク部35及びサブヨーク部41において各凸部45の裏側位置には、凹部46が形成されている。各凹部46は、凸部45の形成時に形成されたものである。
 軸方向に隣り合うコアシート33のうち、一方の凹部46に他方の凸部45が圧入固定(かしめ固定)されている。これにより、各コアシート33が一体化されてメインコア部34が構成されている。また、メインコア部34の軸方向両端のうち第1端側のコアシート33の凸部45が、磁性板40の凹部46に圧入固定され、メインコア部34の軸方向両端のうち第2端側のコアシート33の凹部46に、磁性板40の凸部45が圧入固定されている。これにより、メインコア部34の軸方向両端それぞれに磁性板40が固定されている。なお、図4及び図5に示す磁性板40は、メインコア部34の軸方向両端のうち第1端側のコアシート33に固定される磁性板である。また、図1では、磁性板40を簡略化して示している。
 ステータコア31において、各ティース部36,42の間の空間は、電機子巻線32を構成するセグメント導体を収容するスロットとされている。各スロットは、ステータコア31を軸方向に沿って貫通するとともに、径方向内側に開口する形状をなしている。なお、ステータコア31に形成されたスロットの数は、各ティース部36,42と同数である。
 図6及び図7に示すように、第2径方向延出部42aのうち第1径方向延出部36aに対向する端面に対して、第2幅広部42bのうち第1幅広部36bに対向する端面がメインコア部34側に突出しており、その突出部分が突出部42cとされている。
 図8に、メインコア部34の軸方向両端それぞれに磁性板40が固定された状態のステータコア31を示す。サブヨーク部41及びサブティース部42が弾性変形することにより、磁性板40の突出部42cは、コアシート33の第1幅広部36bに押し付けられた状態で第1幅広部36bに面接触している。これにより、ロータ20の回転中において、サブティース部42の先端部とメインティース部36の先端部との当接状態を維持することができ、異音の発生を抑制することができる。
 これに対し、図9に示す比較例では異音の発生を抑制することができない。比較例の磁性板50は、サブヨーク部51と、第2径方向延出部52a及び第2幅広部52bを有するサブティース部52と、軸方向延出部53とを備えているものの、突出部は備えていない。このため、サブティース部52の先端部がメインティース部36の先端部に接触したり、メインティース部36の先端部から離れたりすることが繰り返されることにより、異音が発生してしまう。
 以上説明した本実施形態によれば、さらに以下の効果を得ることができる。
 突出部42cが、複数のサブティース部42全ての先端部に形成されている。これにより、各サブティース部42の先端部と各メインティース部36の先端部との当接状態を的確に維持でき、異音の発生を的確に抑制することができる。また、複数のサブティース部42全ての先端部に突出部42cが形成されていることにより、各サブティース部42のうち、どのサブティース部42で隙間が発生しているかを特定することなく、異音の発生を抑制できる。このため、ステータコア31の製造工程を簡素化できる。
 第2径方向延出部42aのうち第1径方向延出部36aに対向する端面に対して、第2幅広部42bのうち第1幅広部36bに対向する端面がメインコア部34側に突出しており、その突出部分が突出部42cとされている。このように、第2幅広部42bの一部を突出部42cとすることにより、突出部42cを径方向においてロータ20側に近づけることができる。このため、突出部42cとロータ20との間のギャップを小さくでき、磁気回路の磁気抵抗を低減できる。その結果、モータ10の出力を向上させることができる。
 突出部42cを含む第2幅広部42bの厚さ寸法と、第2径方向延出部42aの厚さ寸法とが同じ寸法とされている。このため、サブティース部42を流れる磁石磁束の磁路面積を確保でき、モータ10の出力を向上させることができる。
 <第2実施形態>
 以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、サブティース部の先端部とメインティース部の先端部とを当接させる構成を変更する。
 図10に、メインコア部34に固定される前の状態における磁性板60の断面を示す。磁性板60は、円環状をなすサブヨーク部61と、サブヨーク部61から径方向内側に延びる複数のサブティース部62とを有している。サブティース部62は、径方向内側に向かうにつれて周方向幅寸法が小さくなるテーパ状をなす第2径方向延出部62aと、第2径方向延出部62aの先端側に形成され、第2径方向延出部62aよりも周方向幅寸法が大きい第2幅広部62bとを有している。本実施形態において、各サブヨーク部61は、平面視において各コアシート33のメインヨーク部35と同じ形状をなしている。
 磁性板60は、サブティース部62の先端側が軸方向外側に直角(90度)に折り曲げられて形成された軸方向延出部63を備えている。
 サブティース部62の第2幅広部62bに対して、サブティース部62の基端側である第2径方向延出部62aとサブヨーク部61とが、軸方向延出部63側に鋭角をなして傾斜している。このため、軸方向延出部63と、第2径方向延出部62a及びサブヨーク部61とのなす角度(以下、折れ曲がり角度θ)が90度未満の角度にされている。なお、第2幅広部62bの端面と、サブヨーク部61の端面のうち径方向外側端との間の、第2幅広部62bの端面に直交する方向における距離(以下、反り量ΔH)は、例えば、第2幅広部62bと第1幅広部36bとの間の隙間として想定される値の上限値に設定されていればよい。
 メインコア部34の軸方向両端のうち第1端側の磁性板60のサブヨーク部61には、板厚方向に突出する凸部65が形成されている。また、サブヨーク部61において各凸部65の裏側位置には、凹部66が形成されている。
 図11に、メインコア部34に磁性板60が固定された状態のステータコアを示す。図11に示すように、サブティース部62の第2幅広部62bがメインティース部36の第1幅広部36bに当接して、かつ、サブヨーク部61がメインヨーク部35に当接するようにサブティース部62が弾性変形させられた状態で、コアシート33の凸部45が磁性板60の凹部66に圧入固定されている。この際、軸方向延出部63がサブヨーク部61側に傾く。なお、第2幅広部62bが第1幅広部36bに当接して、かつ、サブヨーク部61がメインヨーク部35に当接するようにサブティース部62を弾性変形させるためには、例えば、第2径方向延出部62aの剛性が第2幅広部62bの剛性よりも小さくされているのが望ましい。例えば、第2径方向延出部62aの周方向幅寸法が第2幅広部62bの周方向幅寸法よりも小さくされていることにより、第2径方向延出部62aの剛性を第2幅広部62bの剛性よりも小さくする構成が実現される。
 以上説明した本実施形態によっても、異音の発生を抑制することができる。
 <第2実施形態の変形例>
 図12に、メインコア部34に固定される前の状態における磁性板60の断面の一部を示す。図12に示すように、サブティース部62の第2幅広部62bに対して、軸方向延出部67が反サブヨーク部61側に鋭角をなして傾斜していてもよい。この場合、図13に示すように、メインコア部34に磁性板60が固定された状態において、軸方向延出部67の基端部から先端部へと延びる方向を極力軸方向に近づけることができる。これにより、軸方向延出部67とロータ20との間のギャップを小さくでき、モータ10の出力の低下を抑制できる。
 <第3実施形態>
 以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、サブティース部の先端部とメインティース部の先端部とを当接させる構成を変更する。
 図14に、本実施形態の磁性板40の平面図を示し、図15に、磁性板40の断面を示す。なお、図14において、先の図4等に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
 本実施形態では、サブティース部42に突出部42cが形成されていない。突出部42cに代えて、磁性板40は、ビード部70を備えている。ビード部70は、各サブティース部42に対応して個別に設けられている。ビード部70の断面形状は、矩形形状や、三角形状、半円形状等、任意の形状とすることができる。
 ビード部70は、サブティース部42のうち反メインコア部34側に設けられ、径方向に延びている。これにより、サブティース部42を動きにくくし、第2幅広部42bと第1幅広部36bとの間の隙間の発生を防止する。特に本実施形態では、ビード部70は、サブティース部42からサブヨーク部41にわたって径方向に延びている。これにより、サブティース部42をより動きにくくできる。なお、ビード部70は、1つのサブティース部42に対して複数設けられていてもよい。
 以上説明した本実施形態によっても、異音の発生を抑制することができる。
 <第3実施形態の変形例>
 図16及び図17に示すように、ビード部71は、サブティース部42から軸方向延出部43まで延びていてもよい。この場合、サブティース部42をいっそう動きにくくできる。また、この構成によれば、磁石磁束の集中を抑制でき、サブティース部42の先端部がメインコア部34側へと吸引される力を低減できる。
 <その他の実施形態>
 なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
 ・図18に示すように、ロータ20の回転中において、磁性板80を構成するサブティース部82の第2幅広部82bと、第1幅広部36bとの当接状態を維持できるような磁性板80の厚さ寸法を設定してもよい。なお、図18において、81はサブヨーク部を示し、82aは第2径方向延出部を示し、83は軸方向延出部を示し、85は凸部を示し、86は凹部を示す。
 ・第1実施形態において、複数のサブティース部42の全てに限らず、複数のサブティース部42の一部の先端部に突出部42cが形成されていてもよい。また、突出部の形状は、第1実施形態に示したものに限らない。
 ・メインコア部の軸方向両端それぞれに磁性板が設けられる構成に代えて、メインコア部の軸方向のいずれか一端のみに磁性板が設けられる構成であってもよい。
 ・メインコア部としては、複数のコアシートが軸方向に積層されて構成されたものに限らず、例えば、鋳造等により成形される一体成形品であってもよい。
 ・メインコア部に磁性板を固定する方式としては、かしめ方式に限らず、例えば、ボルト方式や、リベット方式、クランプ方式であってもよい。
 ・モータとしては、ロータがステータの径方向内側に配置されるインナロータ型のモータに限らず、ロータがステータの径方向外側に配置されるアウタロータ型のモータであってもよい。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (9)

  1.  メインコア部(34)と、
     前記メインコア部の軸方向端部に設けられた磁性板(40,60,80)と、を備え、
     前記メインコア部は、
     環状のメインヨーク部(35)と、
     前記メインヨーク部から径方向においてロータ(20)側に延び、電機子巻線(32)が巻回される複数のメインティース部(36)と、を有し、
     前記磁性板は、
     前記メインヨーク部に積層され、前記メインヨーク部に固定された環状のサブヨーク部(41,61,81)と、
     前記サブヨーク部から径方向において前記ロータ側に延びるとともに前記メインティース部に積層され、前記電機子巻線が巻回される複数のサブティース部(42,62,82)と、
     前記サブティース部の先端部に対して反メインコア部側に交差する方向に該先端部から延びるとともに、径方向において前記ロータと対向する軸方向延出部(43,63,67,83)と、を有し、
     前記サブティース部の先端部と前記メインティース部の先端部とが当接するように構成されているステータコア(31)。
  2.  前記サブティース部(42)の先端部には、軸方向内側に突出して前記メインティース部に当接する突出部(42c)が形成されている請求項1に記載のステータコア。
  3.  前記突出部は、前記各サブティース部の先端部に形成されている請求項2に記載のステータコア。
  4.  前記メインティース部は、
     前記メインヨーク部から径方向において前記ロータ側に延びる第1径方向延出部(36a)と、
     前記第1径方向延出部の先端に形成され、前記第1径方向延出部よりも周方向幅寸法が大きい第1幅広部(36b)と、を有し、
     前記サブティース部は、
     前記サブヨーク部から径方向において前記ロータ側に延びる第2径方向延出部(42a)と、
     前記第2径方向延出部の先端に形成され、前記第2径方向延出部よりも周方向幅寸法が大きい第2幅広部(42b)と、を有し、
     前記軸方向延出部(43)は、前記第2幅広部から軸方向外側に延びており、
     前記第2径方向延出部のうち前記第1径方向延出部に対向する端面に対して、前記第2幅広部のうち前記第1幅広部に対向する端面が前記メインコア部側に突出しており、その突出部分が前記突出部とされている請求項2又は3に記載のステータコア。
  5.  前記サブヨーク部(62)が前記メインヨーク部に固定される前の状態において、前記サブティース部の先端部(62b)に対して、前記サブティース部のうち先端部よりも基端側(62a)及び前記サブヨーク部(61)が前記軸方向延出部(63,67)側に鋭角をなして傾斜しており、
     前記サブティース部の先端部が前記メインティース部の先端部に当接して、かつ、前記サブヨーク部が前記メインヨーク部に当接するように前記サブティース部が弾性変形させられた状態で、前記サブヨーク部が前記メインヨーク部に固定されている請求項1に記載のステータコア。
  6.  前記サブヨーク部が前記メインヨーク部に固定される前の状態において、前記サブティース部の先端部に対して、前記軸方向延出部(67)が反サブヨーク部側に鋭角をなして傾斜している請求項5に記載のステータコア。
  7.  前記磁性板は、前記サブティース部(42)のうち反メインコア部側に設けられ、径方向に延びるビード部(70,71)を有する請求項1に記載のステータコア。
  8.  前記ビード部は、前記サブティース部から前記サブヨーク部(41)にわたって径方向に延びている請求項7に記載のステータコア。
  9.  前記ビード部(71)は、前記サブティース部から前記軸方向延出部(43)まで延びている請求項7又は8に記載のステータコア。
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