JP6210003B2

JP6210003B2 - ステータコア、回転電機およびステータコアの製造方法

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Publication number: JP6210003B2
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Inventors: 和夫岡本
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Priority date: 2014-03-19
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Description

本発明は、回転電機（モータ、又は発電機、又はモータ兼発電機）に適用されるステータコア、このステータコアを備えた回転電機および前記ステータコアの製造方法に関するものである。

従来から、所定形状に打ち抜かれた平板状の電磁鋼板をその厚み方向に複数枚積層して磁芯（ステータコア）を形成し、当該磁芯にコイルを巻回することで電機子を構成することが行われている。このような電機子は、製造や組み立ての手間を少なくするため、電磁鋼板同士を事前にカシメにより接合することが行われており、例えば特許文献１には、アキシャルギャップ型回転電機の電機子に関し、磁芯を形成する電磁鋼板同士をＶカシメにより接合する技術が開示されている。

特開２０１１−４５１８７号公報

しかし、カシメは接合強度が高く、プレス加工により容易に実施できる反面、電磁鋼板の面内に歪を生じさせ、これにより電磁鋼板の透磁率の低下（磁束密度の低下）及び鉄損の増加をもたらすため、磁芯の磁気特性の劣化の原因の一つとなっている。従って、小型で高出力が求められる車両用の回転電機などでは、このような磁気特性の劣化を改善して、回転電機の効率を高めることが求められる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、回転電機の高効率化に寄与する技術を提供することを目的とする。

回転電機のステータにおいては、絶縁材料から形成された筒状の部材（ボビン）をステータコアに装着し、このボビンの外側にコイルを巻回することで、ステータコアとコイルとを電気的に絶縁する構造が採用される。本発明は、この点に着目したものである。すなわち、本発明に係る回転電機のステータコアは、所定形状の複数枚の鋼板が積層されることにより形成されるコア本体と、絶縁性の樹脂材料により形成され、前記コア本体のうち、前記鋼板の積層方向と直交する方向の端部を露出させた状態で当該コア本体を包囲しかつ外側にコイルが巻回されるボビンと、を含み、前記コア本体は、各々同一形状の複数枚の鋼板が積層された複数個の積層体が前記積層方向に積層されることにより構成されており、各積層体は、前記積層方向と直交する幅方向の寸法が互いに異なり、かつ前記積層方向の一方側に位置する積層体よりも他方側に位置する積層体の方が前記幅方向の寸法が大きく設定されており、前記コア本体と前記ボビンとがインサート成型により一体に成型されており、前記コア本体の端部は前記ボビンから外側に突出しており、当該端部における前記積層体の段差部分が樹脂材料からなる充填部材で埋められることにより、当該端部の前記幅方向両側に平坦面が形成されているものである。

このような構成によれば、カシメにより鋼板同士を接合することなく複数枚の鋼板を一体化することができるため、鋼板に歪みが生じることよってステータコアの磁気特性が劣化することを回避できる。また、隣接する鋼板間に樹脂材料が染み込み鋼板同士が接合されるので高い接合強度を得ることができ、さらに、ボビンとコア本体とを隙間無く密着させることができるので、コア本体からボビンへの伝熱性を向上させることもできる。しかも、ボビンを利用して鋼板を一体化するので、当該一体化のための専用部材を設ける必要がなく、また、成形時に鋼板の一体化とボビンの装着とを同時に行うことになるので、生産性も良いものとなる。

また、コア本体の体積を稼ぎながら、ステータコアの製造コストを抑制することが可能となる。すなわち、ステータは、複数のステータコアを円周上に並べて構成されるので、コア本体は径方向内側から外側に向かって体積が大きくなる形状であるのが磁束密度を高める観点から有利である。この場合、サイズが全て異なる複数枚の鋼板を積層してコア本体を形成するとすれば、積層される鋼板の数だけ鋼板プレス用の金型が必要となる。これに対して、上記構成によれば、鋼板のサイズが集約されるので金型の数を低減することができ、よって、コア本体の体積を確保しながら、製造コストを抑制することが可能となる。

また、各積層体によって形成される段差が解消されるため、当該充填部材を含む上記端部全体の形状を簡素化することができる。

一方、本発明のステータコアの製造方法は、所定形状を有し、かつ外周部の所定位置に位置決め用のノッチを各々備えた複数枚の鋼板を準備する準備工程と、前記ノッチが一列に並ぶように前記複数枚の鋼板を揃えて積層し、当該積層された当該複数枚の鋼板を、前記ノッチを用いて位置決めした状態で金型に収容して前記インサート成型を実施することにより、前記複数枚の鋼板の周囲に前記ボビンを形成する成型工程とを含む、ものである。

この製造方法によれば、複数枚の鋼板が適切に並んだコア本体を備える良好なステータコアを安定的に製造することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、ステータコアのコア本体（鋼板）の歪みに起因する磁気特性の劣化を回避することができ、これにより回転電機の効率を高めることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る回転電機（本発明のステータコアが適用される回転電機）を示す分解斜視図である。回転電機に組みこまれるステータを示す斜視図である。回転電機の断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）である。回転電機の断面図（図３のＩＶ−ＩＶ線断面図）である。（ａ）はステータコアを示す平面図であり、（ｂ）は同側面図（（ａ）のｂ矢視図）であり、（ｃ）は同正面図（（ａ）のａ矢視図）である。回転電機の変形例を示す断面図である。回転電機の変形例を示す断面図である。ステータの構造を説明する模式図である。ステータの構造を説明する模式図である。ステータコアの変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図（（ａ）のｃ矢視図）である。本発明の第２実施形態に係る回転電機を示す分解斜視図である。回転電機に組みこまれるステータを示す斜視図である。回転電機の断面図（図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図）である。回転電機の変形例を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機に組み込まれるステータの変形例を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＶ−ＸＶ線断面図）である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転電機の分解斜視図である。同図に示す回転電機１Ａは、回転軸１０を中心に備えるロータ２と、当該ロータ２の後記ロータ本体１２Ａ、１２Ｂの間に介在し、ロータ本体１２Ａ、１２Ｂに対して前記回転軸１０の軸方向に所定間隔を隔てて対向するステータ４と、これらロータ２及びステータ４が収容されるハウジング６とを備えた、いわゆるアキシャルギャップ型回転電機である。なお、以下の説明では、回転軸１０と平行な方向を「軸方向」、回転軸１０と直交する方向を「径方向」、回転軸１０（ロータ２）の回転方向を「周方向」と称す。

前記ロータ２は、所定間隔を隔てて対向配置される円盤状の一対のロータ本体１２Ａ、１２Ｂと、これらロータ本体１２Ａ、１２Ｂの中心を貫通する回転軸１０と、を含む。各ロータ本体１２Ａ、１２Ｂは、回転軸１０に固定されており、回転軸１０は、後記ベアリング２８を介してステータ４に支持されている。この構成により、ロータ２がステータ４に対して回転自在に支持されている。

前記ロータ本体１２Ａ、１２Ｂは各々、バックヨークを兼ねるロータ円盤１４と、周方向に並ぶ状態で、前記ロータ円盤１４に固定される複数の永久磁石１６とを備えている。各永久磁石１６は板状の磁石であり、ロータ円盤１４のうち、ステータ４に対向する面に固定されている。一方側のロータ本体１２Ａの永久磁石１６と他方側のロータ本体１２Ｂの永久磁石１６とは鏡面対称な形状とされており、当例では、コギングトルク低減等の目的から、平面視でやや菱形に近い形状を有している。なお、各ロータ本体１２Ａ、１２Ｂにおける永久磁石１６の数および配置は同じである。

前記ステータ４は、上記ロータ本体１２Ａ、１２Ｂの間に配置されている。ステータ４は、図１に示すように、周方向に並ぶ複数のステータコア２２と、各ステータコア２２に装着（巻回）されるコイル２３と、軸方向の両側からステータコア２２を支持する一対の支持部材２６と、前記複数のステータコア２２の内側に配置されて前記一対の支持部材２６を連結する内筒部材２０と、各支持部材２６と前記ステータコア２２との間に各々介設されるシール部材２４とを含む。

図２〜図４は、ステータ４を示しており、また、図５（ａ）〜図５（ｃ）は、各々ステータコア２２を示している。

ステータコア２２は、コア本体４０とこれに装着されるボビン４４とを備えている。コア本体４０は、所定形状にプレスされた複数枚の電磁鋼板４１が径方向に積層されたブロック状の構造を有する。より具体的には、前記コア本体は、各々同一形状の複数枚の電磁鋼板４１が積層された複数個の積層体ｇ１〜ｇ６が径方向に積層されることにより構成されており、各積層体ｇ１〜ｇ６は、径方向と直交する幅方向（図５（ａ）の左右方向）の寸法が互いに異なり、かつ径方向内側に位置する積層体よりも径方向外側に位置する積層体の方が前記幅方向の寸法が大きく設定されている。これにより、コア本体４０は、図５（ａ）に示すように、平面視で、径方向外側から内側に向かって先細りのほぼ台形状に形成されている。

コア本体４０を構成する各電磁鋼板４１はボビン４４により一体に保持されている。すなわち、ボビン４４は絶縁性を有する樹脂材料により形成されており、当例では、コア本体４０を金属部品、ボビン４４を樹脂部品とするインサート成型によってステータコア２２が成型されている。つまり、ボビン４４によってコア本体４０を包囲するように、当該コア本体４０とボビン４４とが一体成型されている。

上記樹脂材料には、例えばガラス繊維、炭素繊維、ウィスカ、タルク等のフィラーが含まれており、これによりボビン４４の線膨張係数がコア本体４０の線膨張係数とほぼ同等となるように当該ボビン４４が形成されている。

なお、図５（ａ）、（ｃ）中に示す符号４２は、位置決め用のノッチであり、各電磁鋼板４１の外周部、当例では軸方向両端であってかつ幅方向中央部に各々形成されている。このノッチ４２は、上記インサート成形時に、各電磁鋼板４１を金型に対して位置決めするものである。この点については後に言及する。

ボビン４４は、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、コア本体４０を包囲する筒状部４６とその上下両端部に形成される鍔部４７とを有しており、図示を省略するが、上記筒状部４６の外周面上にコイル２３が巻回されている。

ボビン４４の各鍔部４７は、図５（ａ）に示すように、平面視で略扇型に形成されている。各鍔部４７のうち、周方向の一端側には、同方向に突出して径方向に延びる凸部４７ａが形成され、他端側には、前記鍔部４７を嵌合させることが可能な径方向に延びる凹部４７ｂが形成されている。すなわち、ステータコア２２を並べてそれらのボビン４４を嵌合させる、具体的には凹部４７ｂに凸部４７ａを嵌合させることにより、ステータコア２２を連結できる構成となっている。この場合、隣接するステータコア２２（ボビン４４）の鍔部４７同士は、凸部４７ａと凹部４７ｂとの嵌合により液密状態で連結される。

上記複数のステータコア２２は、このように隣接するステータコア２２のボビン４４同士が嵌合されることにより、図２に示すように、円環状に連結されている。なお、当例では、ボビン４４の上記凸部４７ａ及び凹部４７ｂが本発明の連結部に相当する。

前記一対の支持部材２６は、非磁性材料（オーステナイト系ステンレス、アルミ等）により形成された円盤状の部材であり、同一構成を有している。

支持部材２６は、後記円筒ハウジング７の内周面（小径部７ａ以外の内周面）と同等の外径寸法を有しており、その中心には、上記回転軸１０が貫通する軸孔３０が形成されている。支持部材２６のうち、前記ロータ本体１２Ａ、１２Ｂに対向する側の面には、軸孔３０を包囲するように外向きにボス部３２が突設されており、このボス部３２内にベアリング２８が圧入されている。

各支持部材２６は、円環状に連結されたステータコア２２（以下、便宜上「ステータコア連結体」と称す）を軸方向両側から挟み込むように設けられている。より詳しく説明すると、支持部材２６は、軸孔３０を中心としてその周囲に、前記コア本体４０に対応する形状の複数の窓部３４を備えている。他方、前記ステータコア２２のコア本体４０には、図４に示すように、ボビン４４から軸方向外側に突出するティース部４０ａが設けられており、当該ティース部４０ａが前記窓部３４に嵌合するように、各支持部材２６がステータコア連結体の両側に重ねられている。このように各支持部材２６の窓部３４にコア本体４０のティース部４０ａが嵌合することで、各ステータコア２２のコア本体４０の端面が当該窓部３４を通じてロータ本体１２Ａ、１２Ｂに対面するとともに、支持部材２６に対して各ステータコア２２が位置決めされている。

図４に示すように、支持部材２６の窓部３４の内周面およびコア本体４０の前記ティース部４０ａの外周面にはテーパ面とされており、これにより、ステータコア連結体（ステータコア２２）が両側から挟み込まれると、窓部３４のテーパ面によってティース部４０ａが押さえ込まれながら当該テーパ面に沿って窓部３４内に誘導され、この誘導によりステータコア２２と支持部材２６とが位置決めされる。

なお、各支持部材２６とステータコア連結体との間には、各支持部材２６とステータコア連結体との間をシールする上記シール部材２４が挟み込まれている。シール部材２４は、例えばゴムや合成樹脂等から形成された円形の板状部材であり、支持部材２６と同様に、その中心に軸孔２４ａが形成され、この軸孔２４ａを中心としてその周囲に、各ステータコア２２のコア本体４０に対応した形状の複数の窓部２４ｂが形成されている。すなわち、各ステータコア２２のコア本体４０は、シール部材２４の窓部２４ｂを通じて支持部材２６の窓部３４に嵌合している。

前記ステータコア連結体の内側には、上記内筒部材２０が配置されている。内筒部材２０は、支持部材２６と同様に非磁性材料（オーステナイト系ステンレス、アルミ等）で形成されている。この内筒部材２０は、図３に示すように、上記一対の支持部材２６の間に配置され、ボルトＢによりシール部材２４を介して各支持部材２６に固定されている。

上記ハウジング６は、ロータ２及びステータ４が組付けられる円筒ハウジング７と、この円筒ハウジング７の軸方向両端を塞ぐ円盤状の一対のエンドカバー８とを含む。

図３に示すように、円筒ハウジング７の内側であってかつ軸方向の中央部には、内径が他の部分よりも小さく設定された小径部７ａが形成されており、この小径部７ａに、上記ステータ４が組み付けられている。具体的には、上記ステータコア連結体（ステータコア２２）が小径部７ａの内側に配置され、当該ステータコア連結体および小径部７ａを軸方向両側から挟み込むように上記一対の支持部材２６が重ね合わされ、この状態で、各支持部材２６が各々軸方向両側からボルトＢによって前記小径部７ａに固定されている。

そして、円筒ハウジング７（小径部７ａ）に対して組付けられた前記ステータ４の中心を貫通するように、ロータ２の前記回転軸１０が各支持部材２６の前記ベアリング２８に挿入されかつ抜け止めされている。これによりロータ２がステータ４に回転自在に支持されている。

なお、各エンドカバー８の中心には、軸孔８ａが形成されており、ロータ２の前記回転軸１０が、これら軸孔８ａを通じてハウジング６の外部に導出されている。

上記のように構成された回転電機１Ａにおいて、上記ハウジング６の内側には、ステータ４の各支持部材２６、内筒部材２０およびハウジング６（小径部７ａ）によって平面視円環状の閉空間が形成されている。そして、上記円筒ハウジング７のうち、上記閉空間を挟んだ径方向の互いに反対側の位置に冷却液の導入用ポートＩＰと導出用ポートＯＰとが設けられ、上記閉空間に対してオイル等の冷却液が供給されるようになっている。つまり、この回転電機１Ａでは、導入用ポートＩＰから上記閉空間に冷却液を導入しつつ導出用ポートＯＰから外部に導出させることで冷却液を上記閉空間に対して循環させ、これにより上記コイル２３を冷却するように構成されている。

以上、第１実施形態の回転電機１Ａの構成について説明したが、この回転電機１Ａによれば、以下のような利点がある。

まず、この回転電機１Ａのステータコア２２によれば、上記の通り、コア本体４０とボビン４４とが一体成型され、これによりコア本体４０を構成する複数の電磁鋼板４１が一体化されている。そのため、複数の電機鋼板がその面内でカシメにより接合一体化されている従来のステータコアのように電磁鋼板が歪みを伴うことが無く、電磁鋼板の歪みよるステータコアの磁気特性の劣化が抑制される。従って、このような磁気特性の劣化が抑制される分、回転電機１Ａの効率を高めることが可能となる。

また、上記のようなステータコア２２の構成よれば、隣接する電磁鋼板４１の間に樹脂材料が染み込み電磁鋼板４１同士が接合されるので、比較的高い接合強度で電磁鋼板４１が一体化されるとともに、隣接する電磁鋼板４１間を伝って冷却液が外部に漏れ出すことを効果的に防止することができる。さらに、ボビン４４とコア本体４０とが隙間無く密着されるので、コア本体４０からボビン４４への伝熱性が向上する。このように伝熱性が向上すると、コア本体４０で発生した熱がボビン４４及びコイル２３を介して効率良く冷却液に放熱されるので、ステータコア２２の発熱に伴う回転電機１Ａの運転効率の低下を効果的に抑制することができるという利点もある。

しかも、上記ステータコア２２の構成よれば、ボビン４４を用いて電磁鋼板４１が一体化されるので、電磁鋼板４１を一体化するための専用の部材が必要ない。加えて、成型によって電磁鋼板４１の一体化とボビン４４の形成（装着）とが同時に行われるため、例えば、複数枚の電磁鋼板をカシメにより一体化し、別途成型したボビンを組み付ける場合と比べると、ステータコア２２の製造工数を低減することができる。従って、ステータコア２２、ひいては回転電機１Ａの生産性を向上させることができるという利点もある。

また、上記ステータコア２２の構成によれば、上記の通り、ボビン４４の鍔部４７同士を嵌合させることで、複数のステータコア２２をそれら単独で円環状に連結することができる。従って、各ステータコア２２を連結するための専用の連結部材は不要であり、これによりステータコア２２、ひいては回転電機１Ａの生産性の向上および製造コストの低減に寄与するという利点もある。

また、上記ステータコア２２では、上記の通り、コア本体４０が、各々同一形状の複数枚の電磁鋼板４１が積層された複数個の積層体ｇ１〜ｇ６が径方向に積層されることにより構成されているので、コア本体４０の体積を稼ぎながら、ステータコア２２の製造コストを抑制することができるという利点もある。すなわち、ステータ４は、上記のように複数のステータコア２２を円周上に並べて構成されるので、コア本体４０は径方向内側から外側に向かって体積が大きくなる形状であるのが磁束密度を高める観点から有利である。この場合、サイズが全て異なる複数枚の鋼板を積層してコア本体４０を形成するとすれば、積層される鋼板の数だけ鋼板プレス用の金型が必要となり製造コストが嵩む。これに対して、上記実施形態の構成によれば、電磁鋼板４１のサイズが集約されるので金型の数を低減することができる。従って、コア本体４０の体積を確保しながら、その製造コストを抑制することが可能となる。

また、上記ステータコア２２の構成によれば、ボビン４４の線膨張係数がコア本体４０の線膨張係数とほぼ同等となるように当該ボビン４４が形成されているので、ボビン４４とコア本体４０との熱変形のバランスを保つことができる。従って、熱変形によりボビン４４とコア本体４０との間に隙間が生じ、これによってコア本体４０からボビン４４への伝熱性が低下したり、コア本体４０が型崩れを起こすといった不都合が生じることを抑制することができる。

なお、上述したステータコア２２は、例えば次のような方法により製造することができる。すなわち、所定形状を有しかつ外周部に上記ノッチ４２を各々備えた複数枚の電磁鋼板４１（積層体ｇ１〜ｇ６）を準備する（準備工程）。そして、各積層体ｇ１〜ｇ６の各電磁鋼板４１のノッチ４２が一列に並ぶように当該複数枚の電磁鋼板４１を揃えて積層し、当該積層された電磁鋼板４１を、前記ノッチ４２を用いて位置決めした状態で金型に収容した上で前記インサート成型を実施し、これにより前記複数枚の電磁鋼板４１（積層体ｇ１〜ｇ６）の周囲にボビン４４を形成する（成型工程）。このような製造方法によれば、複数枚の電磁鋼板４１（積層体ｇ１〜ｇ６）が適切に並んだコア本体４０を備えるステータコア２２を安定的に製造することが可能となる。なお、この製造方法では、予め電磁鋼板４１にノッチ４２を形成するが、当該ノッチ４２は電磁鋼板４１の外周部に形成されるものであるため、電磁鋼板４１の面内に歪みを伴うカシメに比べると磁束形成への影響は極めて低い。よって、回転電機１Ａの磁気特性を劣化させることは殆ど無い。

以上、第１実施形態の回転電機１Ａについては説明したが、この回転電機１Ａにおいては、以下のような構成（変形例）を採用することもできる。

（１）上記実施形態では、ステータ４は、各支持部材２６が小径部７ａに固定されることによって円筒ハウジング７に組付けられているが、図６に示すように、両支持部材２６の周縁部に介設されてボルトＢにより各支持部材２６に固定される外筒部材３６を設け、同図に示すように、ステータ４を円筒ハウジング７に内嵌させた状態で、前記外筒部材３６をボルトＢにより円筒ハウジング７に固定するようにしてもよい。この場合には、円筒ハウジング７の小径部７ａは不要である。

このような構成によれば、ハウジング６（円筒ハウジング７）に対するロータ２の組付性が向上するという利点がある。すなわち、図３等に示した回転電機１Ａの構成では、各支持部材２６により円筒ハウジング７の小径部７ａを軸方向両側から挟み込んで当該外筒部材３６を小径部７ａに固定する必要があるため、ステータ４を予め完成させた状態で円筒ハウジング７に組みこむことができない。そのため、何れか一方の支持部材２６を外した状態でステータ４を円筒ハウジング７に挿入し、それとは反対側から他方の支持部材２６を円筒ハウジング７内に挿入して合体させる必要がある。これに対して、図６に示す構成によれば、予めステータ４を完成させた状態で、当該ステータ４を円筒ハウジング７に挿入し固定することが可能となる。そのため、円筒ハウジング７内でステータ４を組み立てる必要が無く、その分、ハウジング６（円筒ハウジング７）に対するロータ２の組付性が向上する。

（２）ステータ４内部の上記閉空間内に、冷却液が所定の経路に沿って流動するように誘導する誘導板を設けるようにしてもよい。例えば図７に示すように、隣接するコイル２３の間を冷却液が経由することにより、同図中に矢印で示すように、円環状の閉空間内を冷却液が蛇行しながら周方向に流動するように誘導板３８ａ、３８ｂを設けるようにしてもよい。このような構成によれば、各コイル２３に対して冷却液を確実に経由させることができる。しかも、閉空間内が誘導板３８ａ、３８ｂにより狭く仕切られることで冷却液の流路が狭くなるので、当該流路を流れる冷却液の流速も速くなる。従って、コイル２３を効率良く冷却することが可能となる。

但し、図３に示したステータ４の構成のままで内筒部材２０や円筒ハウジング７（小径部７ａ）に誘導板３８ａ、３８ｂを設けると、実際の組立が困難となる。そのため、誘導板３８ａ、３８ｂを設ける場合には、上述した変形例（１）で説明した図６の構成を採用した上で、図７に示すように、内筒部材２０および外筒部材３６に誘導板３８ａ、３８ｂを設け、さらに図８に示すように、外筒部材３６を分割構造（分割片３６ａ〜３６ｃ）とするのが好適である。この場合、内筒部材２０に、径方向外側に向かって冷却液の流れを誘導する誘導板３８ａを設ける一方、外筒部材３６（分割片３６ａ〜３６ｃ）に、径方向内側に向かって流れを誘導する誘導板３８ｂを外筒部材３６に各々設け、内筒部材２０の誘導板３８ａと外筒部材３６の誘導板３８ｂとが周方向に交互に並ぶように誘導板３８ａ、３８ｂの配置を設定する。このような構成によれば、次の手順でステータ４を組み立てることができる。まず、各ステータコア２２を径方向外側から内筒部材２０に接近させながら隣接するステータコア２２同士を連結し（ステータコア連結体を構成し）、この連結の際に、内筒部材２０の各誘導板３８ａを、互いに隣接する所定のコイル２３の間に挿入する。その後、ステータコア連結体に対して各分割片３６ａ〜３６ｃ（外筒部材３６を）を外側から接近させて合体させるとともに、この際、各分割片３６ａ〜３６ｃの誘導板３８ｂを、互いに隣接する所定のコイル２３の間に挿入する。そして、隣接する分割片３６ａ〜３６ｃ同士をボルト等の固定手段で固定した後、ステータコア連結体等にシール部材２４及び支持部材２６を組み付ける。これにより、図７に示すような、冷却液の流路を有するステータ４が構成される。

なお、図９に示すようなステータコア２２を用いれば、外筒部材３６を、上記のような分割構造とすることなくステータ４を構成することも可能である。すなわち、同図に示すステータコア２２は、ボビン４４に形成される２つの鍔部４７のうち、一方側の鍔部４７の幅寸法（同図では左右方向の寸法）が他方側の鍔部４７の幅寸法よりも短く設定されている。例えば短い方の鍔部４７は、コイル２３の幅寸法と同等の幅寸法に設定されている。また、ボビン４４は、長さの異なる鍔部４７同士を軸方向に嵌合させることで連結可能に構成されている。

図９に示すステータコア２２を備えたステータ４の組立は、予め位置決めした内筒部材２０と外筒部材３６との間に形成される隙間に対し、同図中に示すように、ステータコア２２を交互に異なる向きで、かつ交互に軸方向の異なる側から挿入しながら、順次周方向に連結するようにする。これにより、内筒部材２０及び外筒部材３６に設けられた誘導板３８ａ、３８ｂを、互いに隣接する所定のコイル２３の間に挿入しながらステータコア連結体を構成する。そしてその後、ステータコア連結体等に対してシール部材２４及び支持部材２６を組み付けることで、図７に示すような、冷却液の流路を有したステータ４を構成することができる。この構成によれば、ステータ４の組立時にステータコア２２の向きに注意する必要があるが、外筒部材３６を分割構造とする必要がない分、ステータ４の構成を簡素化することができる。

（３）図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ステータコア２２のコア本体４０のティース部４０ａは、その側面に形成される段差部分（各積層体ｇ１〜ｇ６の側面によって形成される段差）が樹脂材料からなる充填部材によって埋められているものであってもよい。なお、図１０（ａ）では、便宜上、が樹脂によって段差が埋められた部分をハッチングで示している。

このような構成によれば、ティース部４０ａの両側に平坦面が形成され、上記段差部分が見かけ上解消されるため、支持部材２６の窓部３４やシール部材２４の窓部２４ｂの輪郭も段差を伴わないシンプルな形状とすることができ、これにより窓部２４ｂ、３４の加工不良の発生を抑制することができる。従って、例えば窓部２４ｂ、３４（段差部分）の形状不良に起因してステータコア連結体に対するシール部材２４や支持部材２６の組付けが不能になるといったトラブルの発生を抑制することが可能となる。なお、充填部材はボビン４４と別体であってもよいが、ステータコア２２の上記インサート成型時に上記積層体ｇ１〜ｇ６の段差部分が樹脂で埋まるように予め金型設計しておけば、当該インサート成形によってボビン４４と一体に成型することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る回転電機について説明する。なお、以下の説明では、第１実施形態と共通する部分については同一符号を付して説明を省略し、主に、第１実施形態の回転電機１Ａとの相違点について説明する。

図１１は、第２実施形態に係る回転電機の分解斜視図である。第１実施形態では、回転電機１Ａは、ロータ２が２つのロータ本体１２Ａ、１２Ｂを備え、両ロータ本体１２Ａ、１２Ｂの間にステータ４が介設された２ロータ１ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機であったが、第２実施形態の回転電機１Ｂは、同図に示すように、ロータ２の１つのロータ本体１２の両側に各々ステータ４Ａ、４Ｂ（第１ステータ４Ａ、第２ステータ４Ｂと称す）が配置された１ロータ２ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機である。そのため、ロータ２については、ロータ本体１２（ロータ円盤１４）の両面に永久磁石１６が設けられている。

図１２及び図１３に示すように、第１ステータ４Ａは、第１実施形態の図６に示した回転電機１Ａと同様に、内筒部材２０と外筒部材３６とを有し、これらの間にステータコア連結体（ステータコア２２）が備えられた構成を有している。

ステータコア連結体（ステータコア２２）等の一方側、具体的にはロータ本体１２の側には、シール部材２４を介して支持部材２６が固定されている。この点は、第１実施形態と同様であるが、第２実施形態では、ステータコア連結体等の他方側に、バックヨーク２９が固定され、その外側にベース部材５０が固定されている。

バックヨーク２９は、円盤状にプレスされた複数枚の電磁鋼板が積層一体化されたものである。バックヨーク２９には、その中心に回転軸１０の軸孔２９ａが形成され、さらにこの軸孔２９ａの周囲に等間隔で並ぶ複数のコア挿入部２９ｂが形成されている。このバックヨーク２９は、各コア挿入部２９ｂにコア本体４０のティース部４０ａが嵌入された状態でステータコア連結体等に重ね合わされ、この状態で、内筒部材２０及び外筒部材３６に対してボルトＢで固定されている。

ベース部材５０は、ステンレス等の非磁性材料で形成された円盤状の部材であり、前記バックヨーク２９に対して図外のボルトで固定される。このベース部材５０は、ハウジング６のエンドカバーを兼ねるものであり、中心には、回転軸１０の軸孔５０ａが形成されている。従って、第２実施形態では、ハウジング６は、円筒ハウジング７のみで構成されており、専用のエンドカバー８は備えていない。

第１ステータ４Ａは、図１３に示すように、円筒ハウジング７の一方側からその内側に嵌入され、円筒ハウジング７に対して外筒部材３６がボルトＢで固定されることで、当該円筒ハウジング７に組付けられている。なお、同図に示すように、ベース部材５０は、円筒ハウジング７の端面に当接するように外径寸法が設定されている。これにより、円筒ハウジング７に対して第１ステータ４Ａを軸方向に位置決めするとともに、円筒ハウジング７の開口を塞ぐようになっている。

なお、第１ステータ４Ａは、図１３に示すように、円筒ハウジング７に対して外筒部材３６がボルトＢで固定されることに替えて、図１４に示すように、当該円筒ハウジング７の小径部７ａにボルトＢで固定されるようにしても良い。

ここでは、第１ステータ４Ａについて説明したが、第２ステータ４Ｂも同様の構成を有している。図示を省略するが、第２ステータ４Ｂは、円筒ハウジング７の他方側（第１ステータ４Ａとは反対の側）からその内側に嵌入され、第１ステータ４Ａと同様にして当該円筒ハウジング７に固定されている。

なお、上記ロータ２は、ハウジング６に組付けられた両ステータ４Ａ、４Ｂの間にロータ本体１２が介在するように配置されている。そして、回転軸１０が両ステータ４Ａ、４Ｂの中心を貫通して各支持部材２６のベアリング２８に挿入され抜け止めされている。これによりロータ２がステータ４Ａ、４Ｂに回転自在に支持されている。

以上のような第２実施形態の回転電機１Ｂについても、ステータ４を構成するステータコア２２は、上記第１実施形態と共通のものである。従って、第２実施形態の回転電機１Ｂにおいても、上述した第１実施形態の回転電機１Ａと同様の作用効果を享受することができる。

なお、この第２実施形態の回転電機１Ｂについても、図１４に示すように、円筒ハウジング７の内側に小径部７ａを設け、この小径部７ａに第１ステータ４Ａを固定するようにしてもよい。詳しくは、円筒ハウジング７の上記小径部７ａを支持部材２６とバックヨーク２９とで挟み込み、この状態で支持部材２６及びバックヨーク２９をボルトＢで小径部７ａに固定することにより、第１ステータ４Ａを円筒ハウジング７に組み付けるようにしてもよい。この場合には、第１ステータ４Ａの上記外筒部材３６は不要である。ステータ４Ｂについても同様である。

また、バックヨーク２９として、図１２、図１３に示すように、円盤状にプレスされた複数枚の電磁鋼板が積層一体化されたものに替えて、図１５（ａ）（ｂ）に示すように電磁鋼板が渦巻旋回状に巻かれたものを適用し、これを非伝導性接着剤２９ｃにて、第１ステータ４Ａに接着固定するようにしても良い。この構成によれば、磁束流れ方向に電磁鋼板間の隙間を設けることがなく磁束流れをスムースにすることができる。

また、図示を省略するが、この第２実施形態の回転電機１Ｂについても、第１実施形態の変形例で説明した図７〜図１０等の構成を採用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した第１、第２の実施形態に係る回転電機１Ａ、１Ｂは、本発明に係る型回転電（本発明のステータコアが適用された回転電機）の好ましい実施形態の例示であって、ステータコアや回転電機１Ａ、１Ｂの具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

また、上記第１、第２の実施形態では、本発明をアキシャルギャップ型回転電機に適用した例について説明したが、本発明は、ロータとステータとが回転軸と直交する方向に対向する、いわゆるラジアルギャップ型の回転電機にも適用可能である。

すなわち、図示を省略するが、第２実施形態の回転電機の変形として、ロータと、その外周にこれに対向して配置されるステータとを含み、ロータが、周方向に並ぶ複数のステータコアの内側でその中心に位置する回転軸を中心として回転するラジアルギャップ型の回転電機を構成することができる。この場合には、ステータコアの回転軸中心側の端面を、図１０（ａ）のように凹状の円弧面（図１０（ａ）の図面上方の円弧部）に形成するとともに、他方側（反回転軸側）の端面を、バックヨーク部を介して前記円弧面の曲率半径がより大きい凸状の円弧面（図１０（ａ）の図面下方の円弧部）に形成して、コア本体を回転軸と直交するように取り付けることでラジアルギャップ型の回転電機を構成することができる。

１Ａ、１Ｂ回転電機
２ロータ
４、４Ａ、４Ｂステータ
６ハウジング
７円筒ハウジング
１０回転軸
１２、１２Ａ、１２Ｂロータ本体
２２ステータコア
２３コイル
２６支持部材
４１電磁鋼板
４４ボビン
４６筒状部
４７鍔部

Claims

回転電機のステータコアであって、
所定形状の複数枚の鋼板が積層されることにより形成されるコア本体と、
絶縁性の樹脂材料により形成され、前記コア本体のうち、前記鋼板の積層方向と直交する方向の端部を露出させた状態で当該コア本体を包囲しかつ外側にコイルが巻回されるボビンと、を含み、
前記コア本体は、各々同一形状の複数枚の鋼板が積層された複数個の積層体が前記積層方向に積層されることにより構成されており、
各積層体は、前記積層方向と直交する幅方向の寸法が互いに異なり、かつ前記積層方向の一方側に位置する積層体よりも他方側に位置する積層体の方が前記幅方向の寸法が大きく設定されており、
前記コア本体と前記ボビンとがインサート成型により一体に成型されており、
前記コア本体の端部は前記ボビンから外側に突出しており、
当該端部における前記積層体の段差部分が樹脂材料からなる充填部材で埋められることにより、当該端部の前記幅方向両側に平坦面が形成されている、ことを特徴とするステータコア。
請求項１に記載のステータコアの製造方法であって、
所定形状を有し、かつ外周部の所定位置に位置決め用のノッチを各々備えた複数枚の鋼板を準備する準備工程と、
前記ノッチが一列に並ぶように前記複数枚の鋼板を揃えて積層し、当該積層された当該複数枚の鋼板を、前記ノッチを用いて位置決めした状態で金型に収容して前記インサート成型を実施することにより、前記複数枚の鋼板の周囲に前記ボビンを形成する成型工程とを含む、ことを特徴とするステータコアの製造方法。