特開 2022-125945 回転機のステータコア構造、および回転機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022125945

(43)【公開日】2022-08-29

(54)【発明の名称】回転機のステータコア構造、および回転機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/18 20060101AFI20220822BHJP

   H02K 1/16 20060101ALI20220822BHJP

【ＦＩ】

H02K1/18 D

H02K1/16 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021023801

(22)【出願日】2021-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000203634

【氏名又は名称】多摩川精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119264

【弁理士】

【氏名又は名称】富沢 知成

(72)【発明者】

【氏名】北原 寿久

(72)【発明者】

【氏名】小久江 幸二

【テーマコード（参考）】

5H601

【Ｆターム（参考）】

5H601AA22

5H601AA29

5H601CC01

5H601CC11

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601GA02

5H601GB05

5H601GB32

5H601GB36

5H601GC02

5H601GC12

5H601GC22

5H601GD02

5H601GD07

5H601GD12

5H601GD13

5H601GD19

5H601KK01

5H601KK14

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ステータティースおよびヨークなど複数部品を分割した構造をとる回転機において、フィレット（角部の丸み）発生に関わらず、ティース幅すなわち磁路幅が減少することを低減できるステータコア構造を提供すること。
【解決手段】回転機のステータコア構造は、ステータティース（ティース）２、２、・・・とヨーク３との締結によるステータコア４を備える構造であり、ティース２とヨーク３の締結部の沿面距離Ｄ５が、ヨーク３内径の円弧をそのまま締結部として用いた場合の沿面距離Ｄ５５よりも長く形成されている沿面距離延長形態５を備えている構成とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータティース（以下「ティース」という）とヨークとの締結によるステータコアを備える回転機のステータコア構造であって、
該ティースとヨークの締結部の沿面距離が
該ヨーク内径の円弧をそのまま締結部として用いた場合の沿面距離よりも長く形成されている形態（以下「沿面距離延長形態」という）を備えている
ことを特徴とする、回転機のステータコア構造。

【請求項2】

前記沿面距離延長形態は略台形状形態であることを特徴とする、請求項１に記載の回転機のステータコア構造。

【請求項3】

前記沿面距離延長形態は略凸字状形態であることを特徴とする、請求項１に記載の回転機のステータコア構造。

【請求項4】

前記沿面距離延長形態は略三角形状形態であることを特徴とする、請求項１に記載の回転機のステータコア構造。

【請求項5】

前記沿面距離延長形態は略円弧状形態であることを特徴とする、請求項１に記載の回転機のステータコア構造。

【請求項6】

鋼板のプレス加工により該ティースおよびヨークが形成されていることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載の回転機のステータコア構造。

【請求項7】

隣接するティースがその内径側において接続している形態のステータコア（以下「ティース内径接続型ステータコア」という）であることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６のいずれかに記載の回転機のステータコア構造。

【請求項8】

請求項１、２、３、４、５、６、７のいずれかに記載の回転機のステータコア構造を備えていることを特徴とする、回転機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は回転機のステータコア構造、および回転機に係り、ステータティースおよびヨークなど複数部品を分割した構造をとる回転機、特に隣接するティースがその内径側において接続しているティース内径接続型ステータコアを有する回転機において、ステータティースおよびヨーク締結部の磁路幅減少を低減する技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

隣接するティースがその内径側において接続しているティース内径接続型ステータコアを有する回転機が従来から存在し、特許出願等もなされている。たとえば後掲特許文献１には、コギングトルクが小さい永久磁石モータとして、コアバック部の内側に複数のティース部が形成されたステータ鉄心、およびティース部のスロットに巻回された巻線を有するステータと、永久磁石を有しステータの内側に回転自在に配置されたロータとを備え、ステータ鉄心は、コアバック部とティース部とが径方向で分割され、かつティース部の内径側でティース先端部が連結されて一体に形成されており、ステータ鉄心の内径は治具により周方向において特定の次数で変形されているとともに、ステータ鉄心の軸方向で変形に位相差を有し、軸方向の全長では変形量がキャンセルされるように構成された永久磁石モータが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－４６７０２号公報「永久磁石モータおよびその製造方法」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図４は、従来のティース内径接続型ステータコアを有する回転機におけるティース外径とヨーク内径の締結部の構成を示す説明図である。図示するように従来のティース内径接続型ステータコア５４では、ティース５２、５２、・・・の外径とヨーク５３の内径とが同心円であって、その曲率は同一であり、両者の形状が適合して締結部として形成されている。締結部には締め代を持たせてはいるが、それはプレス加工で実現可能な最小限の公差幅となっている。図中、Ｄ５５で示す破線は締結部の沿面距離であり、かかる沿面距離Ｄ５５にてティース５２の外径側端部とヨーク内径端部が相接して適合し、締結に供される。

【0005】

図５は、従来のティース内径接続型ステータコアを有する回転機におけるティースでのフィレット発生の影響を示す説明図である。なお、ティース５２外径、ヨーク５３内径ともに実際は円弧状であるが、図では便宜的に直線で示している。内径側が接続されていて一体化しているティース５２、５２、・・・は、鋼板プレス加工によって製造されたティース用板が積層されることによって形成される。

【0006】

図中、（ｇ）のように、ティース５２の角部までもヨーク５３と適合するように形成されるのが理想であるが、実際は（ｂ）のように角部分にフィレット（丸み）ＦＬが発生する。そうすると、フィレットがある場合の有効な締結部沿面距離ｄ５５として示すように、締結部の有効な締結幅が減少してしまう。つまり、ティース幅、磁路幅が減少してしまう。かかる磁路幅の減少は、コギングトルクやトルクリップルの増加や、ＩＴ特性（電流―トルク間の特性）の低下を招き、回転機の特性を低下させる要因となる。

【0007】

また、ティース５２を形成する積層された板において積層の倒れが生じ、ヨーク５３との接触面積が減少してしまい、均等な締結ができない場合もある。そうすると磁路幅が減少し、あるいは磁路が遮断され、これによって一様でない締結状態になると、コギングトルクやトルクリップルの増加、ＩＴ特性（電流―トルク間の特性）の低下といった回転機特性へ影響が生じ、回転機性能の低下に繋がる。したがって、フィレット発生に関わらずティース幅すなわち磁路幅が減少することを低減できる技術が求められている。また、ティースの積層倒れが発生した場合であっても、ティースとヨークの締結面積を一定以上に確保できる技術が求められている。

【0008】

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点を踏まえ、ステータティースおよびヨークなど複数部品を分割した構造をとる回転機において、フィレット発生に関わらずティース幅すなわち磁路幅が減少することを低減することのできるステータコア構造を提供することである。また、ティースの積層倒れが発生した場合であっても、ティースとヨークの締結面積を一定以上に確保することのできるステータコア構造を提供することである。

【0009】

また本発明の課題は、特に隣接するティースがその内径側において接続しているティース内径接続型ステータコアを有する回転機において、フィレット発生に関わらずティース幅すなわち磁路幅が減少することを低減することのできるステータコア構造を提供することである。また、ティース内径接続型ステータコアを有する回転機において、ティースの積層倒れが発生した場合であっても、ティースとヨークの締結面積を一定以上に確保することのできるステータコア構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本願発明者は上記課題について検討した結果、ティース外径側端部形状を凸状、または台形状などとして、従来技術よりも締結部沿面距離を大きく確保することによって解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

【0011】

〔１〕 ステータティース（以下「ティース」という）とヨークとの締結によるステータコアを備える回転機のステータコア構造であって、該ティースとヨークの締結部の沿面距離が該ヨーク内径の円弧をそのまま締結部として用いた場合の沿面距離よりも長く形成されている形態（以下「沿面距離延長形態」という）を備えていることを特徴とする、回転機のステータコア構造。
〔２〕 前記沿面距離延長形態は略台形状形態であることを特徴とする、〔１〕に記載の回転機のステータコア構造。
〔３〕 前記沿面距離延長形態は略凸字状形態であることを特徴とする、〔１〕に記載の回転機のステータコア構造。
〔４〕 前記沿面距離延長形態は略三角形状形態であることを特徴とする、〔１〕に記載の回転機のステータコア構造。
〔５〕 前記沿面距離延長形態は略円弧状形態であることを特徴とする、〔１〕に記載の回転機のステータコア構造。

【0012】

〔６〕 鋼板のプレス加工により該ティースおよびヨークが形成されていることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕のいずれかに記載の回転機のステータコア構造。
〔７〕 隣接するティースがその内径側において接続している形態のステータコア（以下「ティース内径接続型ステータコア」という）であることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕のいずれかに記載の回転機のステータコア構造。
〔８〕 〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕のいずれかに記載の回転機のステータコア構造を備えていることを特徴とする、回転機。

【発明の効果】

【0013】

本発明の回転機のステータコア構造、および回転機は上述のように構成されるため、これらによれば、ステータティースおよびヨークなど複数部品を分割した構造をとる回転機において、フィレット発生に関わらずティース幅すなわち磁路幅の減少を低減することができる。また、ティースの積層倒れが発生した場合であっても、ティースとヨークの締結面積を一定以上に確保することができる。回転機のステータは一般にヨークとティースに分かれ、接合部の嵌め合いにより磁路が遮断されて特性を下げることがあるが、本発明は磁路を遮断することなく回転機特性を高めること、予期せぬ低下の防止に有効である。

【0014】

特に、ティース内径接続型ステータコアを有する回転機において、フィレット発生に関わらずティース幅すなわち磁路幅の減少を低減することができ、また、ティースの積層倒れが発生した場合であっても、ティースとヨークの締結面積を一定以上に確保することができる。

【0015】

すなわち本発明によれば、ステータティースおよびヨークなど複数部品を分割した構造をとる回転機において、公差幅をより厳しくすることを要せずに、製造ばらつきに対して安定したティースとヨークの締結が可能となる。つまり、 製造上のばらつきを考慮した上でも、十分な締結部沿面距離を得られ、必要な磁路断面積の確保が容易となる。

【0016】

本発明によれば、ティース端面にフィレットが発生した場合であっても、沿面距離が大きいため、必要な締結面積を確保しやすい。また、積層倒れが生じたティースでも、たとえば側面部が接触することなどにより、従来よりも締結面積を確保することが可能である。

【0017】

本発明では、沿面距離延長形態をティース側、および対応するヨーク側にてとる構成であるが、製造は容易である。そして、ティースとヨークの締結において従来技術と比較して工程変更は不要であり、生産性の低下は発生しない。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の回転機のステータコア構造例を示す説明図である。

【図2】図１に示すステータコア構造におけるティースでのフィレット発生の影響の無さを示す説明図である。

【図3】本発明の回転機のステータコア構造の別の例を示す説明図である。

【図4】従来のティース内径接続型ステータコアを有する回転機におけるティース外径とヨーク内径の締結部の構成を示す説明図である。

【図5】従来のティース内径接続型ステータコアを有する回転機におけるティースでのフィレット発生の影響を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の回転機のステータコア構造例を示す説明図である。図示するように本ステータコア構造は、ステータティース（ティース）２、２、・・・とヨーク３との締結によるステータコア４を備える回転機のステータコア構造であって、ティース２とヨーク３の締結部の沿面距離Ｄ５が、ヨーク３内径の円弧をそのまま締結部として用いた場合すなわち従来技術（図４参照）の沿面距離Ｄ５５よりも長く形成されている形態（沿面距離延長形態）５を備えていることを、主たる構成とする。

【0020】

このように本発明ステータコア構造に係る沿面距離延長形態５は、従来よりも長い沿面距離Ｄ５にて形成されているため、ティース２外径側端面にフィレットが発生した場合であっても、ヨーク３との必要な締結面積を確保することができる。また、積層倒れが生じたティース２でも、たとえば側面部が接触することなどにより、従来よりも締結面積を確保することができる。したがって、締結部におけるティース２の幅、磁路幅を十分に確保でき、コギングトルク・トルクリップルの増加やＩＴ特性の低下を防ぎ、回転機性能を維持し、その低下を防止することができる。

【0021】

図１に示すように本発明ステータコア構造の適用対象は、隣接するティースがその内径側において接続している形態のステータコア（ティース内径接続型ステータコア）を有する回転機とすることができる。

【0022】

本発明ステータコア構造に係る沿面距離延長形態５は、具体的には図示するように台形、または略台形状の形態とすることができる。かかる形態は簡素であり、ティース２、ヨーク３いずれにおいても形成しやすい形態である上、角部が鈍角であり、鋼板プレス加工過程において発生するフィレットの影響も軽減することができる。

【0023】

図２は、図１に示すステータコア構造におけるティースでのフィレット発生の影響の無さを示す説明図である。図中、（ａ）はフィレットが発生していない理想的な形態の沿面距離延長形態５を、（ｂ）はフィレットＦＬが発生している状態を示す。両者の対比により、（ｂ）におけるフィレットＦＬの存在は、沿面距離延長形態５における沿面距離にほとんど影響を与えないことが認められ、ティース２とヨーク３の締結部における締結面積が十分に確保され、磁路の確保されることが示されている。

【0024】

図３は、本発明の回転機のステータコア構造の別の例を示す説明図である。図１、２に示した略台形状以外にも、本図（ｃ）~（ｆ）に例示した形態の各沿面距離延長形態であってもよい。これらも、ティース１２―ヨーク１３等の間の沿面距離を長くした形態として有効である。なお、沿面距離延長形態１５は略凸字状、沿面距離延長形態２５は略三角形状、沿面距離延長形態３５は略円弧状、そして沿面距離延長形態４５は二段の略凸字状の各形態である。

【0025】

なお、以上説明したティース２等、およびヨーク等は、鋼板のプレス加工によって形成されたものとすることができる。また、以上説明したいずれかのステータコア構造を備えている回転機もまた、本発明の範囲内である。

【産業上の利用可能性】

【0026】

本発明の回転機のステータコア構造、および回転機によれば、フィレット発生に関わらずティース幅すなわち磁路幅の減少を低減することができる。また、ティースの積層倒れが発生した場合でも、ティースとヨークの締結面積を一定以上に確保でき、十分な磁路を維持して回転機特性の低下を有効に防止できる。したがってブラシレスサーボモータを初めとする回転機の製造・使用分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。

【符号の説明】

【0027】

２、１２、２２、３２、４２…ティース
３、１３、２３、３３、４３…ヨーク
４…ステータコア
５、１５、２５、３５、４５…沿面距離延長形態
Ｄ５…締結部の沿面距離
ＦＬ…フィレット
（以下は従来技術に係る符号）
５２…ティース
５３…ヨーク５３
５４…従来のティース内径接続型ステータコア
Ｄ５５…締結部の沿面距離
ｄ５５…フィレットがある場合の有効な締結部沿面距離
ＦＬ…フィレット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】