JP2015226404A - Press fit fixing structure for dynamo-electric machine, and stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機用圧入固定構造体、およびステータに関する。 The present invention relates to a press-fit fixing structure for a rotating electrical machine and a stator.
車両などに搭載される電動モータにおいて、ステータのステータコアをステータホルダに圧入するときなどには、圧入面に施された凸部と、被圧入面に施された凸部とを接触させて、一方が他方を塑性変形させながら係合させる方法が公知である。 In an electric motor mounted on a vehicle or the like, when a stator core of a stator is press-fitted into a stator holder, a convex portion provided on a press-fit surface and a convex portion provided on a press-fit surface are brought into contact with each other. Is known to engage the other while plastically deforming the other.
特許文献1では、ステータのステータコアをステータホルダに圧入する際に、両者の圧入面に形成された凸部を噛み合わせ、塑性変形させている。これにより、圧入面どうしの間に発生する摩擦力と、塑性噛み合いによる剪断力と、が付与され、相対移動不能に強固に固定できることが示されている。
In
この特許文献1に記載の技術によれば、ステータの磁気特性の向上が図られているが、例えばコイルに通電時に、分割型ステータコアの比較的磁束密度が高くなるバックヨークの円周方向両端部に発生する応力の大きさについては、更なる改善の余地がある。
According to the technique described in
そこで、本発明は、バックヨークの円周方向両端部に発生する応力の大きさを低減させて、通電時の鉄損の発生を抑制させた、すなわち磁気特性を向上させた回転電機用圧入固定構造体、およびステータを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention reduces the magnitude of the stress generated at both ends in the circumferential direction of the back yoke and suppresses the occurrence of iron loss during energization, that is, press-fit fixing for a rotating electrical machine with improved magnetic characteristics. An object is to provide a structure and a stator.
前記課題を解決するために本発明は、複数の鋼板を積層して構成された積層コアと、前記積層コアの径方向の端面が圧入される圧入面を備えた他部材と、を備え、前記積層コアは、円周方向に分割された複数の分割コアによって構成されており、前記分割コアの前記径方向の端面は、前記円周方向において断続的に形成された複数のコア凸部を備え、前記他部材の前記圧入面は、前記積層コアの前記積層方向において断続的に形成された複数の他部材凸部を備え、軸方向から見たときに、複数の前記コア凸部は、前記分割コアの前記径方向の端面のうちの、前記円周方向の中央部に形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a laminated core configured by laminating a plurality of steel plates, and another member having a press-fit surface into which a radial end surface of the laminated core is press-fitted, and The laminated core is constituted by a plurality of divided cores divided in the circumferential direction, and the radial end surface of the divided core includes a plurality of core convex portions formed intermittently in the circumferential direction. The press-fitting surface of the other member includes a plurality of other member protrusions intermittently formed in the stacking direction of the stacked core, and when viewed from the axial direction, the plurality of core protrusions are It is formed in the center part of the said circumferential direction among the end surfaces of the said radial direction of a division | segmentation core, It is characterized by the above-mentioned.
このような構成によれば、分割コアを軸方向から見たときに、複数のコア凸部は、分割コアの径方向端面のうちの、バックヨークの円周方向中央部に形成される。したがって、圧入時に主に応力の発生する範囲は、分割コアの径方向端面のうちの、バックヨークの円周方向中央部の部分となる。ゆえに、コイルに通電時に比較的磁束密度が高くなる、分割コアの径方向端面のうちのバックヨークの円周方向両端部側の応力を低減することができる。
これにより、コイルに通電時において、分割コアの径方向端面のうちの、バックヨークの円周方向両端部を磁束が通過することによる、エネルギー損失の発生を抑制することができる。
According to such a configuration, when the split core is viewed from the axial direction, the plurality of core convex portions are formed at the center portion in the circumferential direction of the back yoke, of the radial end surfaces of the split core. Therefore, a range in which stress is mainly generated at the time of press-fitting is a portion of the central portion in the circumferential direction of the back yoke in the radial end surface of the split core. Therefore, it is possible to reduce the stress on both ends in the circumferential direction of the back yoke among the radial end faces of the split core, which has a relatively high magnetic flux density when the coil is energized.
Thereby, when the coil is energized, it is possible to suppress the occurrence of energy loss due to the magnetic flux passing through both ends in the circumferential direction of the back yoke among the radial end faces of the split core.
前記分割コアは、前記径方向に沿って延びるティースと、前記径方向に所定の幅を有して前記円周方向に円弧状に延びるバックヨークと、を備えており、前記コア凸部は、前記ティースの両側面の延長線と、前記バックヨークの前記径方向の端面とが交差する領域の内部に形成されていることを特徴とする。 The split core includes a tooth extending along the radial direction, and a back yoke having a predetermined width in the radial direction and extending in an arc shape in the circumferential direction. The extension line of the both side surfaces of the teeth is formed inside a region where the radial end surface of the back yoke intersects.
このような構成によれば、コア凸部が形成される領域は、分割コアの径方向端面のうちのバックヨークの円周方向中央部のうち、ティースの両側面の延長線と、バックヨークの径方向の端面とが交差する領域の内部に形成される。これにより、コイル通電時にバックヨークのうちの円周方向両端部側に発生する応力を、さらに低減することができる。また、コイル通電時にバックヨークのうちの、円周方向両端部を磁束が通過することによる、エネルギー損失の発生を抑制することができる。 According to such a configuration, the region where the core convex portion is formed is the extension line on both side surfaces of the tooth in the circumferential central portion of the back yoke in the radial end surface of the split core, and the back yoke. It is formed inside the region where the radial end face intersects. Thereby, the stress which generate | occur | produces in the circumferential direction both ends side of a back yoke at the time of coil energization can further be reduced. In addition, it is possible to suppress the occurrence of energy loss due to the magnetic flux passing through both circumferential ends of the back yoke when the coil is energized.
前記積層コアの前記径方向の端面が前記他部材の前記圧入面に圧入される際に、前記コア凸部は、前記他部材凸部を変形させて前記他部材の前記圧入面の表面よりも内側に入り込んでいることを特徴とする。 When the end surface in the radial direction of the laminated core is press-fitted into the press-fitting surface of the other member, the core convex portion deforms the other member convex portion to make it more than the surface of the press-fitting surface of the other member. It is characterized by entering inside.
このような構成によれば、コア凸部を、他部材凸部を塑性変形させながら圧入させるので、圧入面どうしの間に発生する摩擦力と塑性噛み合いによる剪断力とが付与され、コア凸部と他部材凸部とを相対移動不能に強固に固定できる。
このため、コア凸部が形成される領域が、分割コアの径方向端面のうちのバックヨークの円周方向中央部という、限られた範囲であったとしても、積層コアと他部材との間のスリップトルクを高い値で確保することができる。
According to such a configuration, the core convex portion is press-fitted while the other member convex portions are plastically deformed, so that a frictional force generated between the press-fit surfaces and a shearing force due to plastic meshing are applied, and the core convex portion And the protrusions of the other members can be firmly fixed so as not to move relative to each other.
For this reason, even if the region where the core convex portion is formed is a limited range, that is, the central portion in the circumferential direction of the back yoke in the radial end surface of the split core, it is between the laminated core and the other member. The slip torque can be secured at a high value.
本発明によれば、バックヨークの円周方向両端部に発生する応力の大きさを低減させ、磁気特性に優れた回転電機用圧入固定構造体、およびステータを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the magnitude | size of the stress which generate | occur | produces in the circumferential direction both ends of a back yoke can be reduced, and the press fit fixing structure for rotary electric machines excellent in the magnetic characteristic, and a stator can be provided.
以下、本発明の実施形態に係る回転電機用圧入固定構造体について、図1ないし図7を参照しながら説明する。
なお、以下では実施形態に係る回転電機用圧入固定構造体に関し、車両、とりわけ自動車に搭載される電動モータのステータを例に挙げて説明するが、これに限らない。本発明の実施形態は、自動車以外の機器、例えば産業機械、などに搭載される電動モータのステータにおいても、適用することができる。
また、以下では電動モータのうち、ステータコアとステータホルダとを圧入により固定する場合を例に挙げて説明するが、これに限らない。本発明は、電動モータのロータヨークをロータシャフトに圧入固定する場合などにおいても、適用することができる。
また、以下の説明において、軸方向・円周方向・径方向などの方向軸に関しては、特に断り書きのない限り、各図の記載によるものとする。
Hereinafter, a press-fit fixing structure for a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
In the following, the press-fit fixing structure for a rotating electrical machine according to the embodiment will be described by taking as an example a stator of an electric motor mounted on a vehicle, particularly an automobile, but is not limited thereto. The embodiment of the present invention can also be applied to a stator of an electric motor mounted on a device other than an automobile, such as an industrial machine.
Moreover, although the case where a stator core and a stator holder are fixed by press-fitting among electric motors will be described below as an example, the present invention is not limited thereto. The present invention can also be applied to the case where the rotor yoke of the electric motor is press-fitted and fixed to the rotor shaft.
Further, in the following description, the direction axes such as the axial direction, the circumferential direction, and the radial direction are as described in each drawing unless otherwise specified.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電動モータのステータの分解斜視図である。
図1に示すように、本実施形態に係る電動モータのステータ11は、それぞれ略円環状のステータコア12と、ステータホルダ13とを含んでなる。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of the stator of the electric motor according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the
ステータコア12は、略同一形状の複数の分割コア14が、軸線を中心として、外周面12aまでの距離が所定値、例えばRとなるように、円周方向に連結されて構成される。つまり、分割コア14は、軸線Lからの径方向の距離が半径Rとなるように、略円環状に連結されている。分割コア14の詳細は図2で後記するが、バックヨーク15と、ティース16と、バックヨーク15が円周方向に連結されて構成される略円環状のヨーク環状部17と、ヨーク環状部17の内周面17aと、ダボ部24と、を有している。
The
なお、ステータコア12は、複数の分割コア14が連結されて構成されると説明したが、これに限らない。つまり、コアが分割されていない、すなわち一体型のコアを使用するようにしてもよい。
The
ステータホルダ13は、軸線を中心とした略中空円筒形状を呈し、ステータコア12を圧入する際の被圧入面となる内周面13aと、フランジ部13bとを有してなる。
The
フランジ部13bは、ステータホルダ13の軸方向一端部から径方向外側に突出するようにして形成され、ハウジングなどにボルト固定することによって、固定される。
The
ステータ11は、ステータコア12の軸線およびステータホルダ13の軸線がLで一致するようにして、例えばステータコア12を、ステータホルダ13に対して押し込むように圧入して構成される。
The
図2は、分割コアおよびステータホルダの一部を示す断面斜視図である。
図2に示すように、分割コア14は、プレスによって打ち抜いた略T字状の鋼板18を軸線L方向に複数枚積層して構成される。複数の鋼板18同士は、例えば互いにカシメや接着等によって連結されている。
FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing a part of the split core and the stator holder.
As shown in FIG. 2, the
分割コア14は、径方向外側において、円周方向に沿って延在するバックヨーク15と、バックヨーク15の円周方向中間部から径方向内側に向かって延在するティース16と、を有する。
The split
バックヨーク15の円周方向一端部には、嵌合凹部が形成されるとともに、バックヨーク15の円周方向他端部には、前記の嵌合凹部に対応した嵌合凸部が形成されている。これら嵌合凹部および嵌合凸部が互いに嵌め合わされることによって、隣り合うバックヨーク15同士が連結される。すなわち、嵌合凹部および嵌合凸部の嵌め合わせによって、分割コア14同士が連結され、ステータコア12が構成される。
A fitting recess is formed at one circumferential end of the
なお、ステータホルダ13は、ステータコア12、すなわち分割コア14の硬度よりも低い金属材料で構成される。よって、ステータコア12、すなわち分割コア14の硬度は、ステータホルダ13の硬度よりも高くなっている。また、図2中、白抜きの矢印は、ステータホルダ13に対して分割コア14を圧入する際の、圧入方向を示している。
The
ステータコア12の外周面12a(図1も併せて参照)、すなわち、ヨーク環状部17の外周面は、円周方向において断続的に形成され、かつ鋼板18の積層方向、すなわち軸線L方向に延びる複数のコア凸部25およびコア凹部26と、凹凸のない曲面部と、を有してなる。
The outer
コア凹部26は、円周方向において隣接するコア凸部25,25同士の間に形成されている。
The core recessed
これら複数のコア凸部25およびコア凹部26は、軸線L方向から見たときに、分割コア14の径方向端面のうちの、バックヨーク15の円周方向中央部にのみ形成されている。
The plurality of core
言い換えると、分割コア14は、径方向に沿って延びるティース16と、所定の径方向幅を有して円周方向円弧状に延びるバックヨーク15と、を備えており、コア凸部25およびコア凹部26は、ティース16の両側面の延長線と、バックヨーク15の径方向端面とが交差する領域の内部にのみ形成されている。
In other words, the
また、それ以外の領域、すなわち分割コア14の径方向端面のうちの、バックヨーク15の円周方向中央部以外の領域は、凹凸のない曲面部となっている。
Further, the other region, that is, the region other than the center portion in the circumferential direction of the
つまり、複数のコア凸部25および複数のコア凹部26が施された領域は、コア凸部25および複数のコア凹部26の凸凹によって、略スプライン形状となっている。
これに対し、バックヨーク15の径方向端面のうち円周方向両端部は、略スプライン形状を呈しておらず、凹凸のない曲面部が形成されている。
In other words, the region provided with the plurality of core
On the other hand, both end portions in the circumferential direction of the end surface in the radial direction of the
そして、分割コア14の径方向端面のうち、バックヨーク15の円周方向中央部のさらに中央部分、すなわち、分割コア14の径方向端面のうち、ティース16の長手方向の中心軸線上にあたるバックヨーク15の部分には、ダボ部24が凹設されている。
すなわち、ステータコア12の外周面12aには、円周方向に所定の間隔で複数のダボ部24が凹設されている(図1も併せて参照)。
Of the radial end surfaces of the
That is, a plurality of
このダボ部24は、前記のコア凹部26よりも円周方向幅および径方向幅が大きく形成されている。このダボ部24は、ステータコア12をステータホルダ13に圧入固定する際に、位置決めに用いられる。
The
なお、コア凸部25、コア凹部26、およびダボ部24は、例えばプレス打ち抜きやワイヤカット等により加工することができる。
In addition, the core
次に、引き続き図2を参照しながら、ステータホルダ13の断面形状を説明する。
図2に示すように、ステータホルダ13の内周面13aには、鋼板18の積層方向において断続的に形成された、すなわち、軸線L方向において断続的に形成された、複数のホルダ凸部27が形成されている。
Next, the sectional shape of the
As shown in FIG. 2, a plurality of
また、軸線L方向において、隣接するホルダ凸部27,27の間にホルダ凹部28が形成されている。
A
このホルダ凸部27、およびホルダ凹部28によって、ステータホルダ13の内周面13aの断面形状は、平目のローレット状の山谷、すなわち略正弦波形状となっている。
Due to the holder
なお、ホルダ凸部27、あるいはホルダ凹部28は、例えば転造や切削等により加工が可能である。
The
また、ステータホルダ13の内周面13aにおいて、鋼板18の積層方向、すなわち軸線L方向における両側の端部29は、鋼板18の積層方向において平坦に形成された略円筒形状を呈している。
In the inner
次に、図3(a),図3(b)を参照しながら、ステータコア12をステータホルダ13に圧入し、係合させる様子を説明する(特許文献1の図2〜図5、要約および段落0020〜段落0028などに記載の係合方法も比較参照のこと)。
図3(a)、図3(b)は、図2のX−X矢視断面図である。図3(a)は圧入前の状態を示している。また、ステータコア12の外周面12aおよびステータホルダ13の内周面13aにおける、軸線Lからの径方向半径R,R1,R2,R3,R4,R5の、寸法関係を併記してある。
Next, the manner in which the
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along the line XX in FIG. FIG. 3A shows a state before press-fitting. Further, the dimensional relationships of the radial radii R, R1, R2, R3, R4, and R5 from the axis L on the outer
R1は、軸線Lからのホルダ凹部28の底部までの半径である。また、軸線Lからステータホルダ13の内周面13aの軸線L方向の両側の端部29までの半径をR2とする。また、軸線Lからコア凸部25の先端部の頂部までの半径をR3とする。
R1 is a radius from the axis L to the bottom of the
さらに、軸線Lからホルダ凸部27の先端部の頂部までの半径をR4とする。同様にして、軸線Lからコア凹部26の底部までの半径をRとする。つまり、Rは軸線Lからステータコア12の外周面12aのうち、凹凸のない曲面部までの半径と等しい値となる。また、軸線Lからダボ部24の底部までの半径をR5とする。
Furthermore, the radius from the axis L to the top of the tip of the holder
このとき、R,R1,R2,R3,R4,R5は、例えば、R1>R3>R2>R4>R>R5の関係を満たすようになっている。 At this time, R, R1, R2, R3, R4, and R5 satisfy the relationship of R1> R3> R2> R4> R> R5, for example.
この状態で、図3(b)に示すように、ステータコア12を、白抜きの矢印で示す軸線L方向に向けて、ステータホルダ13に圧入する。
In this state, as shown in FIG. 3B, the
すると、コア凸部25の半径R3と、ホルダ凸部27の半径R4と、の関係が、R3>R4となるようにされているので、差分Δ=R3−R4(>0)に相当する長さ分が、余剰分となり、図3(b)のホルダ凸部27Bに示す通り、塑性変形が起こる。
Then, since the relationship between the radius R3 of the core
言い換えると、ステータホルダ13の内周面13aにステータコア12の外周面12aを軸線L方向に圧入するとき、コア凸部25の先端部と、ホルダ凸部27の先端部と、がオーバーラップする部分で、塑性変形が発生して圧入が行われる。
In other words, when the outer
このとき、図3(b)に示すように、ステータコア12の外周面12aのコア凸部25の先端部が、ステータホルダ13の内周面13aのホルダ凸部27の先端部に係合する。
At this time, as shown in FIG. 3B, the tip of the core
ここで、ステータコア12の硬度は、ステータホルダ13の硬度よりも高く、ステータコア12のコア凸部25は、圧入方向すなわち軸線L方向と平行な方向に延びていて倒れ剛性が高くなっている。
これに対し、ステータホルダ13のホルダ凸部27は、圧入方向と直交する方向(円周方向)に延びていて倒れ剛性が低くなっている。
Here, the hardness of the
On the other hand, the holder
それゆえに、図3(b)に示すように、ステータコア12のコア凸部25はほとんど塑性変形せずに、ステータホルダ13のホルダ凸部27が大きく塑性変形して、なぎ倒される形で圧入が完了する。
Therefore, as shown in FIG. 3 (b), the
その結果、ステータホルダ13の内周面13aのホルダ凸部27は、ステータコア12のスプライン状の外周面12aの形状に倣ってスプライン状に塑性変形する。
As a result, the holder
そして、ステータコア12の外周面12aのコア凸部25は、ステータホルダ13の内周面13aの表面よりも内側に入り込む。さらに詳しくはステータホルダ13のホルダ凸部27の先端部よりも径方向内側に入り込む(図3(b)のホルダ凸部27Bを参照)。
And the core
このようにして、コア凸部25と、ホルダ凸部27とが相互に噛み合って、回転方向に大きな抵抗力を発揮するように結合される。つまり、圧入面どうしの間に発生する摩擦力と、塑性噛み合いによる剪断力と、が付与されて、相対移動不能に強固に固定できる。
In this way, the core
また、なぎ倒されたステータホルダ13のホルダ凸部27が「返し」として機能することで、ステータホルダ13の内周面13aからの、ステータコア12の外周面12aの抜けが防止される。
Further, since the holder
また、図3(a)に示すように、ステータホルダ13の内周面13aの端部29の半径R2と、コア凸部25の半径R3との関係を、R2<R3に設定する。ゆえに、ステータコア12がステータホルダ13に圧入された際に、ステータホルダ13の内周面13aの端部29と、コア凸部25と、が締まり嵌めされる形となる。
Further, as shown in FIG. 3A, the relationship between the radius R2 of the
したがって、ステータホルダ13の内周面13aにステータコア12の外周面12aを圧入するとき、端部29と、コア凸部25との間に圧入代(締め代)をほぼ生じさせないで嵌めこむことができる。このため、ステータコア12あるいはステータホルダ13が削れ、削り屑が発生してしまうことを抑制できる。
Therefore, when the outer
さらに、ホルダ凸部27は、ステータコア12圧入時に塑性変形するので、その一部が破断することがあり得る。しかしながら、本実施形態では、軸線L方向の両側の端部29と、コア凸部25と、の間には隙間が生じない(R2<R3)ので、ホルダ凸部27の破片が、端部29と、コア凸部25と、の間を介して外部へ抜け落ちてしまうことが防止される。
Furthermore, since the holder
なお、コア凹部26の半径Rと、ホルダ凸部27の半径R4と、の関係を、R<R4となるようにする理由は、ステータコア12をステータホルダ13に圧入する際に、ホルダ凸部27と、コア凹部26とを干渉させないよう、わずかに逃げの隙間を持たせるようにするためである。
The reason why the relationship between the radius R of the
また、ホルダ凸部27の半径R4と、端部29の半径R2と、の関係を、R4<R2となるようにする理由は、ステータコア12をステータホルダ13に圧入する際に、図3(b)に示すように、ホルダ凸部27の塑性変形が起こりやすくさせるためである。
The reason why the relationship between the radius R4 of the holder
以上のようにして、コア凸部25がホルダ凸部27をホルダ凸部27Bのように塑性変形させることで、コア凸部25と、ホルダ凸部27とが強固に係合される。
As described above, the core
次に、図4(a)を参照しながら、磁束密度毎の応力と鉄損の特性を説明する。
図4(a)は、4種類の磁束密度B1,B2,B3,B4(但し、B1>B2>B3>B4とする)毎の、応力と鉄損の関係を、グラフ化したものである。
Next, the stress and iron loss characteristics for each magnetic flux density will be described with reference to FIG.
FIG. 4A is a graph showing the relationship between stress and iron loss for each of the four types of magnetic flux densities B1, B2, B3, and B4 (where B1>B2>B3> B4).
ここで、横軸には応力軸を取った。0から右側が引張応力を、0から左側が圧縮応力を示している。また、縦軸には鉄損軸を取った。軸の値が大きくなるにつれて鉄損が大きく、軸の値が小さくなるにつれて鉄損が小さくなることを示している。 Here, the horizontal axis represents the stress axis. The right side from 0 indicates tensile stress, and the left side from 0 indicates compressive stress. The vertical axis represents the iron loss axis. It shows that the iron loss increases as the value of the shaft increases, and the iron loss decreases as the value of the shaft decreases.
図4(a)に示されるとおり、一般に、応力の大小に係らず、磁束密度の値が小さければ小さいほど、鉄損の値も小さくなる。すなわち、磁気特性の低下はわずかとなる。 As shown in FIG. 4A, generally, the smaller the value of magnetic flux density, the smaller the value of iron loss, regardless of the magnitude of stress. That is, the decrease in magnetic properties is slight.
言い換えると、例えば応力が引張または圧縮方向に大きく掛っているような状況下であっても、磁束密度が小さければ、鉄損すなわち磁気特性の低下は、最小限に留めることができると言える。 In other words, for example, even under a situation where stress is greatly applied in the tension or compression direction, if the magnetic flux density is small, it can be said that the iron loss, that is, the deterioration of the magnetic characteristics can be minimized.
ゆえに、鉄損、すなわち磁気特性の低下を最小値とするためには、磁束密度はなるべく小さい方が好ましいと言える。 Therefore, it can be said that the magnetic flux density is preferably as small as possible in order to minimize the iron loss, that is, the decrease in magnetic properties.
次に、図4(b)を参照しながら、本実施形態に係るステータコア12内の磁束密度分布について説明する。
図4(b)は、本実施形態のステータコア12内の分割コア14を拡大したものであり、分割コア14に巻かれている不図示のコイルを通電させた際の、磁束線の様子を模式的に描いたものである。
つまり、図4(b)の磁束線の疎密状態をみることによって、磁束密度分布を知ることができる。
Next, the magnetic flux density distribution in the
FIG. 4B is an enlarged view of the
That is, the magnetic flux density distribution can be known by looking at the density state of the magnetic flux lines in FIG.
この図から分かるように、本実施形態のコア凸部25と、コア凹部26は、磁束線の間隔が最も疎となる部分、すなわち、磁束密度の値がもっとも小さくなる部分に設置される。
As can be seen from this figure, the core
さらに詳しく説明する。ティース16の部分の磁束線は、隣接する他の分割コア14から複数の磁束線が流入してくることで、その間隔が密となる。このため、分割コア14の磁束密度は、ティース16の部分が他と比べて高くなっている。
This will be described in more detail. The intervals between the magnetic flux lines in the portion of the
そして、ティース16を出た磁束線は、バックヨーク15の円周方向に沿って、ティース16の中心線から左側にある磁束線は反時計回りに、右側にある磁束線は時計回りに向きを変え、互いに遠ざかるようにして分かれる。
The magnetic flux lines exiting the
つまり、軸線L方向から見たときに、分割コア14の径方向端面のうち、バックヨーク15の円周方向中央部は、磁束線が発散する領域にあたるため、磁束線の間隔が疎となり、磁束密度がもっとも低い状態となっている。
That is, when viewed from the direction of the axis L, the central portion in the circumferential direction of the
ゆえに、コア凸部25およびコア凹部26を、このような磁束密度がもっとも低い場所のみに設置することを考える。すなわち、コア凸部25およびコア凹部26を、軸線L方向から見たときに、分割コア14の径方向端面のうち、バックヨーク15の円周方向中央部のみに形成するようにする。
Therefore, it is considered that the core
このようにすることで、ステータコア12をステータホルダ13に圧入する際に、大きな応力が発生する範囲を、分割コア14の径方向端面のうち、バックヨーク15の円周方向中央部分に集中させることができる。
In this way, when the
このため、コア凸部25およびコア凹部26が設けられている、分割コア14の径方向端面のうちバックヨーク15の円周方向中央部分は、両側の端部と比較して、応力は比較的大きな値となる。しかし、この領域は前記の通り磁束密度が低いので、例えば図4(b)の磁束密度B4のグラフ特性が示すように、鉄損、すなわち磁気特性の低下は抑制的とすることができる。
For this reason, the central portion in the circumferential direction of the
また、コア凸部25およびコア凹部26が設けられていない部分、すなわち、分割コア14の径方向端面のうちバックヨーク15の円周方向両端部分の、凹凸のない曲面部の部分は、圧入時にステータホルダ13の内周面13aに設けられたホルダ凸部27と接触するのみであり、圧入応力は前記中央部分と比較して、低減させることができる。
In addition, the portion where the core
したがって、分割コア14のコイルに通電させて、バックヨーク15の円周方向両端部分を磁束線が通過しても、前記の通り、この領域は応力が低減されているので、鉄損、すなわち磁気特性の低下は抑制的とすることができる。
Therefore, even if the coil of the
次に、図5を参照しながら、本実施形態に係るステータコア内の応力分布について説明する。図5は、ステータコア12内のうち、主に分割コア14の応力分布を数値計算により解析した結果を、模式的に表わしたものである。
なお、図7は、比較例に係るステータコア12内のうち、主に分割コア14の応力分布を説明する図である。これ以降は適宜、両図を比較対照させながら読み進まれたい。
なお、比較例は、ステータコア12の外周面12a、ステータホルダ13の内周面13aにそれぞれ、スプライン状の凹凸、ローレット状の山谷を、全周面にわたって形成させた形状を有して構成されている。比較例の具体例としては、例えば特許文献1の段落0035や図9に記載の、公知の構造のものを用いることができる。
Next, the stress distribution in the stator core according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 schematically shows a result of analyzing the stress distribution of the
FIG. 7 is a diagram for mainly explaining the stress distribution of the
In the comparative example, the outer
ここで、分割コア14内における、コア凸部25の頂部の円周方向の周長の合計を圧入時接触長Tとする。つまり、Tはコア凸部25の突起部分の周長の合計を表わしている。
また、分割コア14の径方向端面のうち、バックヨーク15の円周方向の周長をsとする。
Here, the total of the circumferential lengths of the tops of the
Moreover, the circumferential length of the circumferential direction of the
このとき、本実施形態では、例えばT=(1/3)・sを満たすようにされているが、この限りではない。コア凸部25およびコア凹部26が、分割コア14の径方向端面のうちバックヨーク15の円周方向中央部分にのみ設けられる構成であれば、圧入時接触長Tと、周長sと、の比率は特に問わない。
At this time, in this embodiment, for example, T = (1/3) · s is satisfied, but this is not a limitation. If the core
また、比較例では例えばT=(1/2)・sを満たすようにされているが、この限りではなく、コア凸部25およびコア凹部26が全周面にわたって形成されていれば、圧入時接触長Tと、周長sとの比率を問うものではない。
Further, in the comparative example, for example, T = (1/2) · s is satisfied. However, the present invention is not limited to this, and if the core
本実施形態と比較例と、において、コア凸部25およびコア凹部26の位置以外の観点に関しては、同条件となるようにして形成されているものとする。
In this embodiment and the comparative example, the viewpoints other than the positions of the core
図5に示すように、本実施形態における分割コア14は、径方向端面のうちバックヨーク15の円周方向両端部分の、コア凸部25およびコア凹部26が設けられていない曲面部分において、応力低減範囲Dが出現した。
As shown in FIG. 5, the
一方で、図7に示す比較例では、図5と同様の部分に応力低減範囲Dは出現しなかった。すなわち、分割コア14の径方向端面のうちバックヨーク15の円周方向両端部分に、応力低減範囲Dは出現しなかった。
On the other hand, in the comparative example shown in FIG. 7, the stress reduction range D did not appear in the same part as in FIG. That is, the stress reduction range D did not appear at both ends in the circumferential direction of the
また、本実施形態である図5と比較例である図7との応力分布を比較すると、応力低減範囲D以外の部分に関しては、特に大きな差異は認められなかった。 Further, when the stress distributions of FIG. 5 which is the present embodiment and FIG. 7 which is the comparative example are compared, no significant difference is recognized regarding the portion other than the stress reduction range D.
そこで、バックヨーク15の応力の平均値を求めてみた。すると、図5に示す本実施形態の分割コア14のバックヨーク15には、平均して圧縮方向に56.5MPaの大きさの応力が掛っていることが分かった。
Therefore, the average value of the stress of the
それに対して比較例は、平均して圧縮方向に58.0MPaとなっていた。これにより、本実施形態において、応力の平均値の引き下げに成功していることが分かった。 On the other hand, the comparative example was 58.0 MPa in the compression direction on average. Thereby, in this embodiment, it turned out that the reduction of the average value of stress was succeeded.
(作用・効果)
改めて、本実施形態の作用・効果をまとめてみると、以下のようになる。
本実施形態のステータコア12の分割コア14は、径方向に沿って延びるティース16と、所定の径方向幅を有して円周方向円弧状に延びるバックヨーク15と、を備えている。
(Action / Effect)
The actions and effects of the present embodiment are summarized as follows.
The
そして、ティース16の両側面の延長線と、バックヨーク15の径方向端面とが交差する領域の内部にのみ、コア凸部25およびコア凹部26が形成されている。
And the core
言い換えると、複数のコア凸部25およびコア凹部26は、ステータコア12を軸線L方向から見たときに、分割コア14の径方向端面のうちの、バックヨーク15の円周方向中央部にのみ形成されるようになっている。
In other words, the plurality of core
また、それ以外の領域、すなわち分割コア14の径方向端面のうちの、バックヨーク15の円周方向中央部以外の領域は、凹凸のない曲面部となっている。
Further, the other region, that is, the region other than the center portion in the circumferential direction of the
このような構成とすることで、ステータコア12をステータホルダ13に圧入する際に、主な応力の発生範囲を、バックヨーク15のうちの円周方向中央部分とすることができる。これは、図3(b)のホルダ凸部27Bに示すように、分割コア14内における、バックヨーク15のうちの円周方向中央部分に設けられたコア凸部25の頂部の部分のみが、圧入時にステータホルダ13の内周面13aに設けられたホルダ凸部27をなぎ倒すように塑性変形させるからである。
With such a configuration, when the
このため、分割コア14のティース16に巻回されたコイルに通電させた際に、比較的磁束密度の高くなるバックヨーク15の径方向端面のうち円周方向両端部に関しては、応力を低減させることができる。
For this reason, when the coil wound around the
これにより、通電時において、この部分を磁束線が通過することによる鉄損の発生、すなわち磁気特性の低下を抑制的とすることができる。 Thereby, at the time of electricity supply, generation | occurrence | production of the iron loss by a magnetic flux line passing through this part, ie, the fall of a magnetic characteristic, can be suppressed.
また、図3(b)で説明したように、コア凸部25がホルダ凸部27をホルダ凸部27Bのように塑性変形させる。これにより、コア凸部25と、ホルダ凸部27とが完全に係合するので、両凸部間でガタが生じることがない。
Moreover, as demonstrated in FIG.3 (b), the core
このため、たとえコア凸部25が形成される領域が、分割コア14の径方向両端部のうちの、円周方向中央部分のみであったとしても、ステータコア12とステータホルダ13と、の間のスリップトルクを、比較的大きな値として確保することができる。
For this reason, even if the area | region where the core
ここで、スリップトルクとは、圧入されたステータコア12とステータホルダ13とを、軸線L上で捩じり角を与えるように回転させたときに発生するトルクのうち、両者がスリップすなわち相対回転を始める際のトルクを指す。つまり、このスリップトルクが大きいほど、両者は強固に結合されていることを示す。
Here, the slip torque is the torque generated when the press-fitted
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係るステータコア12内のうち、主に分割コア14の応力分布を説明する図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、これ以降は適宜、比較例である図7と比較対照させながら読み進まれたい。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram for explaining mainly the stress distribution of the
第1実施形態では、コア凸部25およびコア凹部26を、分割コア14の径方向端面のうちバックヨーク15の円周方向中央部分にのみ設け、圧入時接触長Tとバックヨーク15の円周方向の周長sとの関係は、例えばT=(1/3)・sを満たすようにされていた。
In the first embodiment, the core
しかし、本実施形態においては、圧入時接触長Tとバックヨーク15の円周方向の周長sとの関係は、比較例と同様となるようにされている。つまり、例えばT=(1/2)・sを満たすようにされている。これ以外の部分に関しては、第1実施形態と同様にして作成されているものとする。
However, in this embodiment, the relationship between the press-fitted contact length T and the circumferential length s of the
このように構成しても、第1実施形態と同様の作用・効果が得られた。つまり、図6に示すように、本実施形態においても、分割コア14は、バックヨーク15のコア凸部25およびコア凹部26が設けられていない曲面部分において、応力低減範囲Dが出現した。すなわち、分割コア14の径方向端面のうちバックヨーク15の円周方向両端部分の、凹凸のない曲面部の部分において、応力低減範囲Dが出現した。
Even if comprised in this way, the effect | action and effect similar to 1st Embodiment were acquired. That is, as shown in FIG. 6, also in the present embodiment, in the
一方で、図7に示す比較例では、図6と同様の部分に応力低減範囲Dは出現しなかった。すなわち、分割コア14の径方向端面のうちバックヨーク15の円周方向両端部分に、応力低減範囲Dは出現しなかった。
On the other hand, in the comparative example shown in FIG. 7, the stress reduction range D did not appear in the same part as in FIG. That is, the stress reduction range D did not appear at both ends in the circumferential direction of the
また、本実施形態である図6と比較例である図7との応力分布を比較すると、応力低減範囲D以外の部分に関しては、特に大きな差異は認められなかった。 Further, when the stress distributions of FIG. 6 which is the present embodiment and FIG. 7 which is the comparative example are compared, no significant difference is recognized regarding the portion other than the stress reduction range D.
そこで、バックヨーク15の応力の平均値を求めてみた。すると、図6に示す本実施形態の分割コア14のバックヨーク15には、平均して圧縮方向に56.8MPaの大きさの応力が掛っていることが分かった。それに対して比較例は、前記の通り、平均して圧縮方向に58.0MPaとなっていた。
Therefore, the average value of the stress of the
以上より、本実施形態においても、応力の平均値の引き下げに成功していることが分かった。 From the above, it was found that the average value of stress was successfully reduced also in this embodiment.
ゆえに、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、分割コア14の径方向端面のうちバックヨーク15の円周方向両端部分の、凹凸のない曲面部の部分において、通電時にこの部分を磁束線が通過することによる鉄損の発生、すなわち磁気特性の低下を抑制的とする効果を奏することができる。
Therefore, also in the present embodiment, as in the first embodiment, in the radial end surfaces of the
また、第1実施形態と同様に、ステータコア12とステータホルダ13との間のスリップトルクを、比較的大きな値として確保できるという効果を奏する。
Further, similarly to the first embodiment, there is an effect that the slip torque between the
上記した実施形態は本発明を分かりやすくするために詳細に説明したものであり、必ずしも、説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 The above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the described configurations.
また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に、他の実施形態の構成の一部もしくは全てを加えることも可能である。 In addition, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and a part or all of the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. It is.
また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
具体的には例えば、第1実施形態および第2実施形態はともに、ステータコア12の硬度は、ステータホルダ13の硬度よりも高く設定したが、圧入した際にステータコア12のコア凸部25がステータホルダ13のホルダ凸部27を塑性変形できればよく、ステータコア12の硬度とステータホルダ13の硬度を略同等に設定してもよい。
Specifically, for example, in both the first embodiment and the second embodiment, the hardness of the
また、第1実施形態および第2実施形態はともに、軸線L方向に、ステータコア12をステータホルダ13に圧入する例で記載したが、軸線L方向に、ロータコアをロータシャフトに圧入する場合にも、適用することができる。
Moreover, although both 1st Embodiment and 2nd Embodiment described in the example which press-fits the
また、第1実施形態および第2実施形態におけるステータコア12はともに、複数の分割コア14が円周方向に連結されることによって構成される分割型ステータコアであったが、複数の分割コア14が一体に形成された、一体型のステータコアとしてもよい。
Further, both the
また、本発明の実施形態に係る電動モータは、そのロータの載置位置を特に問わない。つまり、ステータ11の内周側にロータを配置するインナーロータ型であってもよいし、ステータ11の外周側にロータを配置するアウターロータ型であってもよい。
Moreover, the electric motor according to the embodiment of the present invention is not particularly limited in the mounting position of the rotor. That is, an inner rotor type in which the rotor is arranged on the inner peripheral side of the
また、本発明の実施形態は、電動モータ以外に、ジェネレータやオルタネータなどに対しても適用することができる。 Further, the embodiment of the present invention can be applied to a generator, an alternator and the like in addition to the electric motor.
11 ステータ(回転電機用圧入固定構造体)
12 ステータコア(積層コア)
12a 外周面(径方向の端面)
13 ステータホルダ(他部材)
13a 内周面(圧入面)
13b フランジ
14 分割コア
15 バックヨーク
16 ティース
17 ヨーク環状部
17a 内周面
18 鋼板
24 ダボ部
25 コア凸部
26 コア凹部
27,27B ホルダ凸部(他部材凸部)
28 ホルダ凹部
29 端部
L 軸線(軸)
R,R1,R2,R3,R4,R5 半径
B1,B2,B3,B4 磁束密度
T 圧入時接触長
s 周長
D 応力低減範囲
11 Stator (Press-fit fixing structure for rotating electrical machine)
12 Stator core (laminated core)
12a Outer peripheral surface (radial end surface)
13 Stator holder (other members)
13a Inner peripheral surface (press-fit surface)
28
R, R1, R2, R3, R4, R5 Radius B1, B2, B3, B4 Magnetic flux density T Contact length at press-fit s Perimeter D Stress reduction range
Claims (6)
前記積層コアの径方向の端面が圧入される圧入面を備えた他部材と、
を備え、
前記積層コアは、円周方向に分割された複数の分割コアによって構成されており、
前記分割コアの前記径方向の端面は、
前記円周方向において断続的に形成された複数のコア凸部を備え、
前記他部材の前記圧入面は、
前記積層コアの前記積層方向において断続的に形成された複数の他部材凸部を備え、
軸方向から見たときに、複数の前記コア凸部は、前記分割コアの前記径方向の端面のうちの、前記円周方向の中央部に形成されている
ことを特徴とする、回転電機用圧入固定構造体。 A laminated core constructed by laminating a plurality of steel plates;
Other members having a press-fitting surface into which the radial end surface of the laminated core is press-fitted,
With
The laminated core is composed of a plurality of divided cores divided in the circumferential direction,
The radial end face of the split core is:
Comprising a plurality of core protrusions intermittently formed in the circumferential direction;
The press-fitting surface of the other member is
A plurality of other member convex portions formed intermittently in the laminating direction of the laminated core,
When viewed from the axial direction, the plurality of core convex portions are formed at a central portion in the circumferential direction of the radial end surfaces of the divided cores. Press-fit fixing structure.
前記コア凸部は、前記ティースの両側面の延長線と、前記バックヨークの前記径方向の端面とが交差する領域の内部に形成されている
ことを特徴とする、請求項1に記載の回転電機用圧入固定構造体。 The split core includes a tooth extending along the radial direction, and a back yoke having a predetermined width in the radial direction and extending in an arc shape in the circumferential direction,
2. The rotation according to claim 1, wherein the core convex portion is formed in a region where an extension line on both side surfaces of the tooth intersects with the radial end surface of the back yoke. Press fit fixing structure for electric machine.
前記コア凸部は、前記他部材凸部を変形させて前記他部材の前記圧入面の表面よりも内側に入り込んでいる
ことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の回転電機用圧入固定構造体。 When the radial end surface of the laminated core is press-fitted into the press-fitting surface of the other member,
3. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the core convex portion deforms the other member convex portion and enters inside the surface of the press-fitting surface of the other member. Press-fit fixing structure.
前記積層コアの径方向の端面が圧入される圧入面を備えた他部材と、
を備え、
前記積層コアは、円周方向に分割された複数の分割コアによって構成されており、
前記分割コアの前記径方向の端面は、
前記円周方向において断続的に形成された複数のコア凸部を備え、
前記他部材の前記圧入面は、
前記積層コアの前記積層方向において断続的に形成された複数の他部材凸部を備え、
軸方向から見たときに、複数の前記コア凸部は、前記分割コアの前記径方向の端面のうちの、前記円周方向の中央部に形成されている
ことを特徴とする、ステータ。 A laminated core constructed by laminating a plurality of steel plates;
Other members having a press-fitting surface into which the radial end surface of the laminated core is press-fitted,
With
The laminated core is composed of a plurality of divided cores divided in the circumferential direction,
The radial end face of the split core is:
Comprising a plurality of core protrusions intermittently formed in the circumferential direction;
The press-fitting surface of the other member is
A plurality of other member convex portions formed intermittently in the laminating direction of the laminated core,
When viewed from the axial direction, the plurality of core protrusions are formed at a central portion in the circumferential direction of the radial end surfaces of the divided cores.
前記コア凸部は、前記ティースの両側面の延長線と、前記バックヨークの前記径方向の端面とが交差する領域の内部に形成されている
ことを特徴とする、請求項4に記載のステータ。 The split core includes a tooth extending along the radial direction, and a back yoke having a predetermined width in the radial direction and extending in an arc shape in the circumferential direction,
5. The stator according to claim 4, wherein the core convex portion is formed in a region where an extension line of both side surfaces of the tooth intersects with the radial end surface of the back yoke. .
前記コア凸部は、前記他部材凸部を変形させて前記他部材の前記圧入面の表面よりも内側に入り込んでいる
ことを特徴とする、請求項4または請求項5に記載のステータ。 When the radial end surface of the laminated core is press-fitted into the press-fitting surface of the other member,
6. The stator according to claim 4, wherein the core convex portion deforms the other member convex portion and enters inside the surface of the press-fitting surface of the other member.
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