JP2007166750A - ステータコア及びそれを用いた回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアの性能低下を防ぎ、また、従来に比べてモータ径を大きくすることを可能にする。
【解決手段】ティース１６が各々含まれるように分割された複数の分割コア１２が円筒状に配列され、各分割コア１２に設けられた係合鉤部１８と係合溝部２０により、隣り合う分割コア１２同士が結合され、複数の分割コア１２が円筒状に結合されることで、課題を解決できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動機や発電機などの回転電機のステータコア及びそれを用いた回転電機に関する。

電動機（モータ）は、主にロータとステータとによって構成される。ステータは、中空円筒の内面に円筒周方向に沿って所定間隔でティースが配列されたステータコアを備え、このティースには、磁界を発生させるための巻線が巻かれている。そして、その巻線に電流を流すことによってモータの内部に回転磁界を発生させ、ステータによって発生させられた磁界との相互作用によって、中空円筒内部に配置されたロータが、回転軸を中心に回転させられる。

従来、ステータコアには、例えば下記特許文献１に開示される構成のものがある。このステータコアは、中空円筒の一部をなす楔形状（一端側の周長は大きく他端側は小さい形状）のコア本体と、該コア本体と一体をなし、コイルが巻回されるティースとから構成される分割コアを、コア本体の一端側と他端側とを交互に組み合わせることで、複数の分割コアにより中空円筒状に構成される。

また、このような構成のステータコアを用いたステータは、複数の上記分割コアを、中空円筒状のハウジング内に、コア本体の外面がハウジングの内面に当接させながら圧入して組み合わせることで、複数の分割コアを組み合わせた中空円筒状のステータコアがハウジング内に組み付けられた構成となる。換言すれば、分割コアを組み合わせたステータコアに対しハウジングから応力が加わることで、各分割コア同士の結合状態が維持され、ステータコアはハウジング内に組み付けられた構成となる。

特開２００４−３２８９６５号公報 特開２００４−８８９４４号公報

上記のように、複数の分割コアを組み合わせて成るステータコアを中空円筒状のハウジング内に組み付けると、中空円筒状のステータコアにおいて、各分割コアには、コア外周のハウジングからの応力によって、径方向の圧縮応力が生じる。また、隣接する各分割コア同士がしっかりと組み付けられることで、周方向の圧縮応力も生じる。ここで、コアに圧縮応力がかかると、鉄損（特に、ヒステリシス損失）が増加するというのが一般的な知見として知られている。したがって、上記のようにハウジングを用いて各分割コア同士の結合状態を維持してステータコアをハウジング内に組み付ける場合には、発生する径方向及び周方向の圧縮応力によって、ステータコアの性能が低下するという問題が生じる。また、ステータコアの性能低下により、このステータコアを用いたモータの性能も低下してしまう。

また、上記従来の手法で分割コアの結合状態を維持しようとすると、中空円筒状に組み合わされた各分割コアに外周側から応力を加えるためのハウジングが必要になるが、このハウジングの厚み分だけモータの外径を制約されるため、モータ径を大きくすることができない。モータ径を大きくできれば、モータの性能を向上させることができる。したがって、モータを搭載するスペース上の問題等でモータの大きさに制約を受ける場合には、このハウジングの厚みが薄い方が良く、できればハウジングは存在しない方が、ハウジングの厚みを薄くした分、あるいは無くしたハウジングの厚み分だけモータ径を大きくできるため、好ましい。

本発明は、分割コアを結合してステータコアを構成する方法を工夫することによって、コアの性能低下を防ぐことを可能としたステータコア及びそれを用いた回転電機を提供することを目的とする。

本発明のステータコアは、中空円筒の内面にティースが周方向に所定間隔で配列された形状のステータコアにおいて、前記ティースが各々含まれるように分割された複数の分割コアが円筒状に配列され、各分割コアに設けられた、隣り合う分割コア同士を結合するための結合手段により、複数の分割コアが円筒状に結合されていることを特徴とするものである。

また本発明のステータコアは、中空円筒の内面にティースが周方向に所定間隔で配列された形状のステータコアにおいて、前記ティースが各々含まれるように分割された複数の分割コアが円筒状に配列され、各分割コアに装着された絶縁部材に設けられた、隣り合う分割コア同士を結合するための結合手段により、複数の分割コアが円筒状に結合されていることを特徴とするものである。

また、本発明の回転電機は、上記本発明のステータコアを含む中空円筒形状のステータと、前記ステータの中空部の内周側に、回転自在に配置されたロータと、を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、ステータコアにおける各分割コアを、ステータコア外部からの応力を利用して結合させていないため、ステータコアには、外部応力に起因した圧縮応力が生じない。したがって、この圧縮応力によるステータコアの性能低下を防ぐことができる。そして、このステータコアを用いることで、モータの性能を従来よりも向上させることができる。

また、本発明によれば、モータ径の拡大の制約となっていたハウジングが不要となるため、ハウジングの厚み分だけモータ径を大きくした設計が可能となる。つまり、従来のハウジングを用いたステータコアを有するモータを搭載していたスペースに対して、このハウジングの厚み分だけステータコア（各分割コア）を大きくしたモータを搭載することが可能となる。このように、同じ大きさの搭載スペースに搭載するためのモータの設計において、ハウジングの厚み分だけモータ径を大きくした設計が可能となり、これにより、限られたスペースで最大の磁路を確保することができるため、モータの性能を従来よりも向上させることができる。

さらに、本発明によれば、分割コア同士を組み付ける際に、各分割コアに設けられている結合手段を用いながら分割コア同士を直接的に組み付けていけば良く、従来のようにハウジング内にて組み付ける必要が無いため、ステータコアの組立作業が従来よりも容易である。

図１に、本発明の実施の形態におけるステータコアの上面図を示す。本発明の実施の形態におけるステータコア１０は、従来と同様、複数の分割コア１２が結合して略円筒形状に構成されている。各分割コア１２は、中空円筒の一部をなすコア本体１４と、該コア本体１４と一体をなし、コイル（図示せず）が巻回されるティース１６とから構成されている。

各分割コア１２には、隣接する分割コア同士を結合するための結合手段が設けられている。具体的には、例えば図２に示すように、各分割コア１２のコア本体１４の上面において、一方の結合面側には係合鉤部１８が設けられており、他方の結合面側には、この結合面側で結合する他の分割コアの係合鉤部１８と係合可能な係合溝部２０が設けられている。なお、上記の結合手段（係合鉤部１８と係合溝部２０）は、各分割コアに装着された絶縁部材（図示せず）に設けられるのが好適である。

そして、一方の分割コア１２における係合鉤部１８を、他方の分割コア１２における係合溝部２０に係合することで、図３に示すように、二つの分割コア１２は互いに結合した状態となる。

さらに、上記と同様に、この二つの分割コア１２の結合体における係合鉤部１８を別の分割コア（図示せず）における係合溝部に係合することで、さらに別の分割コアを結合でき（すなわち、三つの分割コア１２の結合体を形成でき）、このような係合鉤部１８と係合溝部２０とにより分割コア１２を連鎖的に結合させていくことで、最終的には、略円筒形のステータコア１０を形成することができる。

こうして形成されたステータコア１０は、分割コア１２同士が直接的に結合してなるものである。つまり、従来のようにハウジングを用いることで、各分割コア１２を、ステータコア１０外部からの応力を利用して結合させてはいない。したがって、このようにして形成されたステータコア１０には、外部応力に起因した圧縮応力が生じることがなく、その結果、この圧縮応力によるステータコアの性能低下を防ぐことが可能となる。また、このステータコア１０を用いることで、ステータコアの性能低下が防止されるため、モータの性能を従来よりも向上させることができる。

また、従来のようにハウジングを用いる場合には、そのハウジングの大きさ以上のモータ径を実現することはできず、ハウジングがモータ径の拡大の制約となっていた。しかし、上記の実施形態におけるステータコア１０にはハウジングを用いていないため、そのような制約は生じない。したがって、従来のハウジングを用いたステータコアを有するモータを搭載していたスペースに対して、このハウジングの厚み分だけステータコア（各分割コア）を大きくしたモータを搭載することが可能となる。すなわち、同じ大きさの搭載スペースに搭載するためのモータの設計において、ハウジングの厚み分だけモータ径を大きくした設計が可能となる。そして、このようにハウジングを用いていた従来に比べて、ハウジングが無い分だけモータ径を大きくすることができ、限られたスペースで最大の磁路を確保することができるため、モータの性能を従来よりも向上させることができる。

さらに、上記の実施形態におけるステータコア１０は、分割コア１２同士を組み付ける際に、結合手段（係合鉤部１８と係合溝部２０）を係合させながら組み付けていけば良く、従来のようにハウジング内にて組み付ける必要が無いため、ステータコアの組立作業が従来よりも容易であるといった利点もある。

ところで、上記の実施形態では、結合手段として図２のような係合鉤部１８と係合溝部２０とを例示しているが、各分割コア１２同士の結合手段としては、必ずしもこれに限定されるものではなく、分割コア１２同士を直接的に結合させられる構造を有するものであれば良い。

例えば図４に示すように、中空円筒の一部をなすコア本体３４と、該コア本体３４と一体をなし、コイル（図示せず）が巻回されるティース３６とから構成される分割コア３２において、一方の結合面側には嵌合突起３８が設けられており、他方の結合面側には、この結合面側で結合する他の分割コア３２の嵌合突起３８を嵌合させる嵌合孔４０が設けられている。なお、上記の結合手段（嵌合突起３８と嵌合孔４０）についても、上記実施形態と同様、各分割コアに装着された絶縁部材（図示せず）に設けられるのが好適である。

そして、一方の分割コア３２における嵌合突起３８を、他方の分割コア３２における嵌合孔４０に嵌合させることで、図５のように、二つの分割コア３２は互いに結合した状態となる。

さらに、上記と同様に、この二つの分割コア３２の結合体における嵌合突起を、別の分割コア（図示せず）における嵌合孔に嵌合させることで、さらに別の分割コア３２を結合でき（すなわち、三つの分割コア３２の結合体を形成でき）、このような嵌合突起３８と嵌合孔４０とによる分割コア３２の結合を連鎖的に行っていくことで、最終的には、上記の実施形態と同様の略円筒形のステータコアを形成することができる。

こうして形成されたステータコアは、分割コア同士が直接的に結合してなるものであり、従来のようにハウジングを用いることで、各分割コアを、ステータコア外部からの応力を利用して結合させられたものではない。したがって、上記の実施形態におけるステータコアと同様、圧縮応力によるステータコアの性能低下を防ぐことが可能となり、また、ハウジングを用いていた従来に比べて、ハウジングが無い分だけモータ径を大きくすることができ、限られたスペースで最大の磁路を確保することができる。そして、このステータコアを用いることで、モータの性能を従来よりも向上させることができる。さらに、従来のようにハウジング内にて組み付ける必要が無いため、ステータコアの組立作業が従来よりも容易である。

なお、上記の各実施形態におけるステータコアは、モータ（電動機）のみならず、発電機などの回転電機にも適用可能であることはいうまでもない。

本発明の実施の形態におけるステータコアの一部上面図である。 本発明の実施の形態におけるステータコアを構成する分割コアの斜視図である。 図２の分割コアを結合した状態を示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態における分割コアの斜視図である。 図４の分割コアを結合した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ ステータコア、１２ 分割コア、１４ コア本体、１６ ティース、１８ 係合鉤部、２０ 係合溝部、３２ 分割コア、３４ コア本体、３６ ティース、３８ 嵌合突起、４０ 嵌合孔。

Claims (3)

1. 中空円筒の内面にティースが周方向に所定間隔で配列された形状のステータコアにおいて、
   前記ティースが各々含まれるように分割された複数の分割コアが円筒状に配列され、
   各分割コアに設けられた、隣り合う分割コア同士を結合するための結合手段により、複数の分割コアが円筒状に結合されている、
   ことを特徴とするステータコア。
2. 中空円筒の内面にティースが周方向に所定間隔で配列された形状のステータコアにおいて、
   前記ティースが各々含まれるように分割された複数の分割コアが円筒状に配列され、
   各分割コアに装着された絶縁部材に設けられた、隣り合う分割コア同士を結合するための結合手段により、複数の分割コアが円筒状に結合されている、
   ことを特徴とするステータコア。
3. 請求項１または２に記載のステータコアを含む中空円筒形状のステータと、
   前記ステータの中空部の内周側に、回転自在に配置されたロータと、
   を備えることを特徴とする回転電機。
   

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