WO2017149593A1 - 回転電機及び回転電機の製造方法 - Google Patents

回転電機及び回転電機の製造方法 Download PDF

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健一 平田
裕 古賀
大戸　基道
洋介 白水
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Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a rotating electrical machine and a method for manufacturing the rotating electrical machine.
  • a groove-shaped first notch is provided at the center of the outer peripheral surface of the split core, and the bottom surface of the first notch is provided.
  • a motor in which a second notch is further provided in part is described.
  • An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine and a method for manufacturing the rotating electrical machine that can suppress the occurrence of concentration.
  • a frame a stator core having a plurality of split cores fixed to an inner peripheral surface of the frame and arranged in a circumferential direction, and the split
  • a rotary electric machine having a groove provided in an axial direction at a central position in the circumferential direction on an outer peripheral surface of an iron core, and a first protrusion provided at the bottom of the groove and projecting radially outward.
  • a stator core having a plurality of split cores, a groove provided in the axial direction on the outer peripheral surface of the split core, and a first protrusion provided at the bottom of the groove and projecting outward in the radial direction And forming the stator core by arranging the plurality of divided cores so as to be connected in the circumferential direction, and baking a frame on the outside of the stator core.
  • a method of manufacturing a rotating electrical machine having fixing by fitting is applied.
  • the compressive stress generated in the split core can be alleviated and the occurrence of local stress concentration is suppressed. be able to.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 showing an example of the overall configuration of the rotating electrical machine. It is sectional drawing showing an example of a structure of a division
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a split iron core of Comparative Example 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a split iron core of Comparative Example 2.
  • FIG. 1 is an axial sectional view showing an example of the overall configuration of the rotating electrical machine 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the overall configuration of the rotating electrical machine 1, and shows a cross-section taken along the line II-II in FIG.
  • the rotating electrical machine 1 includes a stator 2, a rotor 3, a frame 4, a load side bracket 11, and an anti-load side bracket 13.
  • the rotating electrical machine 1 is used as a motor or a generator.
  • the rotor 3 includes a shaft 10, a rotor core 15 provided on the outer periphery of the shaft 10, and a plurality of permanent magnets (not shown) disposed on the rotor core 15.
  • the rotor core 15 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction, and is disposed so as to face the stator 2 in the radial direction.
  • the load side bracket 11 is fixed to the load side (right side in FIG. 1) of the frame 4, and the anti-load side bracket 13 is fixed to the anti-load side (left side in FIG. 1) of the frame 4.
  • the shaft 10 is rotatably supported around the rotation axis AX by a load side bearing 12 provided on the load side bracket 11 and an antiload side bearing 14 provided on the antiload side bracket 13.
  • the “load side” refers to the direction in which a load is attached to the rotating electrical machine 1, that is, the direction in which the shaft 10 protrudes (right side in FIG. 1) in this example. It points in the opposite direction to the load side (left side in FIG. 1).
  • axial direction refers to the direction along the rotational axis AX of the shaft 10 (rotor 3)
  • circumferential direction refers to the circumferential direction around the rotational axis AX
  • diameter refers to a radial direction around the rotation axis AX.
  • the stator 2 is provided on the inner peripheral surface of the frame 4 so as to face the rotor 3 in the radial direction.
  • the stator 2 includes a stator core 5 provided on the inner peripheral surface of the frame 4, a bobbin 6 attached to the stator core 5, and a winding 7 wound around the bobbin 6.
  • the bobbin 6 is made of an insulating material in order to electrically insulate the stator core 5 and the winding 7 from each other.
  • the bobbin 6 may be a sheet-like insulator.
  • the stator core 5 is configured by connecting a plurality (12 in the illustrated example) of divided cores 20 (also referred to as core pieces) in the circumferential direction.
  • Each divided iron core 20 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates formed in a predetermined shape by, for example, press punching in the axial direction.
  • the split iron core 20 includes a substantially arc-shaped yoke portion 21 and a teeth portion 22 provided integrally with the yoke portion 21.
  • the teeth part 22 is provided with a main body part 22a provided so as to protrude radially inward from the yoke part 21, and a widened part 22b provided at the front end on the inner peripheral side of the main body part 22a and having an increased circumferential width. And have.
  • the tips of adjacent widened portions 22b are separated in the circumferential direction, but may be in contact with each other.
  • Each divided core 20 has a flat contact surface 24 at one end in the circumferential direction of the yoke portion 21, and a flat contact surface 26 that comes into contact with the contact surface 24 of the divided core 20 adjacent to the other end in the circumferential direction.
  • the plurality of divided cores 20 are arranged in an annular shape so that the contact surface 24 of the other divided core 20 is in contact with the contact surface 26 of one of the divided cores 20 adjacent to each other in the circumferential direction. Thereby, the stator core 5 is comprised.
  • Each of the split cores 20 is disposed in the circumferential direction after the bobbin 6 and the winding 7 are mounted on the tooth portion 22 to form the stator core 5. Then, after the stator core 5 is fixed to the inner peripheral surface of the frame 4 by press fitting or shrink fitting, it is molded with resin. As a result, as shown in FIG. 1, the stator core 5 (divided core 20), the bobbin 6, and the winding 7 are integrally fixed by a resin portion 17 made of resin. In order to reduce stress concentration on the slots 19 and the like when the stator core 5 is attached to the inner peripheral surface of the frame 4 by shrink fitting or the like, grooves 30 are formed along the axial direction on the outer peripheral surface of each divided core 20. Is provided.
  • the windings 7 attached to the respective tooth portions 22 are accommodated in the slots 19 between the teeth portions 22 adjacent to each other in the circumferential direction, and opposite side portions of the winding layers of the windings 7. They are arranged with a gap 19a therebetween. Resin is press-fitted into the gap 19a during molding, and the resin portion 17 is filled.
  • the resin portion 17 is not necessarily required, and the stator core 5 (the divided core 20), the bobbin 6, and the winding 7 may not be integrated with resin.
  • Sectional shape of the groove of the split core An example of the cross-sectional shape (cross-sectional shape orthogonal to the axial direction) of the groove 30 of the split iron core 20 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the bobbin 6 and the resin 17 are not shown (the same applies to FIGS. 5 and 10 described later).
  • the groove 30 is provided along the axial direction at a substantially central position in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the split core 20.
  • the groove 30 has an opening 30 a that opens on the inner peripheral surface of the frame 4.
  • the split iron core 20 has a first protrusion 32 at the bottom 31 of the groove 30.
  • the 1st protrusion part 32 protrudes in the substantially trapezoid shape toward the outer side of radial direction from the bottom part 31.
  • the shape of the 1st protrusion part 32 is not restricted to trapezoid shape, For example, rectangular shape and circular arc shape may be sufficient.
  • channel 30 has the two side surfaces 33 provided facing the circumferential direction. The two side surfaces 33 are provided so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the radial direction so that the circumferential groove width decreases toward the inner side in the radial direction.
  • the side surface 33 faces the end of the contact surfaces 24 and 26 on the slot side.
  • the side surface 33 is provided such that a normal line n orthogonal to the side surface 33 passes through the vicinity of the radially inner end portions of the contact surfaces 24 and 26.
  • the groove 30 has two second projecting portions 34 that are in contact with the inner peripheral surface of the frame 4.
  • the two second projecting portions 34 are provided so as to project in a direction approaching each other from the radially outer end portions of the two side surfaces 33.
  • the groove 30 has two acute-angled first notch portions 35 and two acute-angled second notch portions 36.
  • the two first cutout portions 35 are provided between the first protrusion 32 and the two side surfaces 33, respectively.
  • the second notch portions 36 are respectively provided between the two side surfaces 33 and the two second projecting portions 34.
  • the first cutout portion 35 and the second cutout portion 36 have a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction chamfered in an arc shape.
  • the curvature radius R1 of the first notch 35 is smaller than the plate thickness t
  • the second notch 36 The curvature radius R2 is set to be larger than the plate thickness t.
  • the plate thickness t of the steel plate is 0.35 mm
  • the curvature radius R1 of the first notch 35 is set to 0.3 mm
  • the curvature radius R2 of the second notch 36 is set to 0.4 mm.
  • the thickness L along the radial direction of the second protrusion 34 is, for example, at least twice the plate thickness t (0.7 mm or more in the above example) in consideration of the accuracy of the shape when punching the steel plate. Is set.
  • the corners 32a on both sides in the circumferential direction of the first protrusion 32 and the radially outer and inner corners 34a of the tip of the second protrusion 34 are also chamfered in an arc shape with an appropriate curvature radius. It has become.
  • the groove 30 receives and absorbs the compressive stress from each direction in the split iron core 20, but the compressive stress from the direction of the portion (corner portion 20a, corner portion 20b, corner portion 20c) where the compressive stress is particularly high. Fa, Fb, and Fc are efficiently received and absorbed, and the compressive stress generated in the split iron core 20 is relieved.
  • the details of the relaxation action for each force of the groove 30 will be described.
  • two compressive forces Fr from the frame 4 include two second protrusions 34 provided in contact with the inner peripheral surface of the frame 4 at the root portion. (A connection portion with the side surface 33.
  • the second notch portion 36) serves as a fulcrum and bends inward in the radial direction according to the compression force Fr.
  • frame 4 is relieve
  • the 2nd notch part 36 provided between the side surface 33 and the 2nd protrusion part 34 acts as a spring which bends the 2nd protrusion part 34 with respect to the side surface 33.
  • FIG. Thereby, the deflection of the second protruding portion 34 inward in the radial direction by the compression force Fr is promoted, and the effect of alleviating the variation in the compression force Fr is enhanced.
  • the second notch portion 36 acts as a spring that bends the side surface 33 inward with respect to the second protrusion portion 34, and the first notch portion 35 is between the first protrusion portion 32 and the side surface 33. It acts as a spring that changes the angle and bends the first protrusion 32 outward. Thereby, the deflection of the two side surfaces 33 and the deflection of the first protrusion 32 due to the compressive stress Fc are promoted, and the absorption effect of the compressive stress Fc is enhanced.
  • the 1st protrusion part 32 acts so that it may resist against those compressive stress. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of local stress concentration at the bottom 31 of the groove 30 while relaxing the compressive stress generated in the split iron core 20 in the entire groove 30.
  • the rotating electrical machine 1 of this embodiment is assembled as follows. After the bobbin 6 and the winding 7 are mounted on the tooth portion 22, the divided cores 20 are arranged so as to be connected in the circumferential direction to form the stator core 5. Then, the stator core 5 is fixed inside the frame 4 by press fitting or shrink fitting. Thereafter, the stator core 5 and the plurality of windings 7 and the like attached to the stator core 5 are integrated by the resin portion 17. In this way, the stator 2 is assembled.
  • the load side bracket 11 on which the shaft 10 is installed is fixed to the load side of the frame 4 while the shaft 10 and the rotor 3 are inserted inside the stator 2.
  • the anti-load side bracket 13 is fixed to the anti-load side of the frame 4 while pressing the shaft 10 into the anti-load side bearing 14.
  • the rotating electrical machine 1 is assembled.
  • the order in which the load side bracket 11 and the anti-load side bracket 13 are assembled may be opposite to the above.
  • the bottom 31 is stretched particularly against the compressive stress Fb from the direction of the corner 20b and the compressive stress Fc from the direction of the corner 20c.
  • the absorption effect is low. That is, the effect of relaxing the compressive stress generated in the split iron core 20 'is not sufficient.
  • the second groove 40 is provided at the bottom 31 of the groove 30 ′′ of each split core 20 ′′.
  • the stress concentration May interfere with the magnetic flux passing through the yoke portion 21.
  • the compressive force Fr compressive stress acting on the outer peripheral surface of the stator core 5 from the frame 4 increases in the vicinity of the end in the stacking direction (axial direction) of the stator core 5.
  • the compressive force Fr when the compressive force Fr is large, the steel plate in the vicinity of the end in the stacking direction may bend outward in the axial direction due to local stress concentration at the position of the second groove 40, and may be peeled off from the split iron core 20 ′′. There is sex.
  • the subject of the said comparative example 1 and the comparative example 2 can be solved. That is, in the present embodiment, the first protrusion 32 that protrudes outward in the radial direction is provided at the bottom 31 of the groove 30.
  • the first protrusion 32 acts to stretch when the groove 30 receives compressive stress Fa, Fb, Fc, etc. from both sides in the circumferential direction, and local stress concentration is generated at the bottom 31 as in the second comparative example. Generation
  • production can be suppressed.
  • a recess (first notch 35) is formed between the first protrusion 32 and the side surface 33, and a groove is formed by the recess.
  • the groove 30 has two side surfaces 33 provided facing each other in the circumferential direction so that the groove width in the circumferential direction decreases toward the inside in the radial direction.
  • the side surface 33 of the groove 30 can be directed to the slot 9 side of the contact surfaces 24 and 26.
  • the two side surfaces 33 can receive and absorb the compressive stress Fb particularly from the direction of the corner 20b on the slot 9 side of the contact surfaces 24 and 26.
  • the groove 30 is in contact with the inner peripheral surface of the frame 4, and is provided with two second protrusions that protrude from the radially outer ends of the two side surfaces 33 toward each other.
  • a protrusion 34 is provided.
  • the two second projecting portions 34 can bend according to the compressive force Fr from the frame 4 with the root portion (connecting portion with the side surface 33) as a fulcrum.
  • variation in the compression force Fr from the frame 4 can be alleviated, and uneven compression stress, strain, and the like can be suppressed from occurring in the split iron core 20.
  • the width of the opening 30 a is narrowed by the second protrusion 34, and the contact area between the inner peripheral surface of the frame 4 and the outer peripheral surface of the split iron core 20 is increased as compared with the first and second comparative examples. be able to. Thereby, since the heat conduction area used as the main path for radiating the heat
  • the groove 30 includes two acute-angled first cutout portions 35 provided between the first protrusion 32 and the two side surfaces 33, respectively.
  • the first notch 35 changes the angle between the first protrusion 32 and the side surface 33 according to the compressive stress acting on the groove 30 (the side 33 is bent with respect to the first protrusion 32). Acts as a spring. Thereby, the compressive stress Fa, Fb, Fc which acts on the groove
  • the compressive forces acting on the contact surfaces 24 and 26 at both ends of the divided core 20 are different due to variations in the inner diameter and thickness of the frame 4, variations in the outer diameter of the divided core 20, and the like.
  • the first notch portions 35 are provided on both sides in the circumferential direction of the first protrusion 32, different compressive stresses acting from both sides in the circumferential direction can be absorbed according to the size. Thereby, even when local stress concentration occurs in the divided core 20, it is possible to prevent the concentrated stress from being dispersed and spread over the whole of the plurality of divided cores 20 arranged in an annular shape in the circumferential direction. As a result, the compressive stress in each divided iron core 20 can be equalized.
  • the groove 30 includes two acute-angled second notches 36 provided between the two side surfaces 33 and the two second protrusions 34, respectively.
  • the second notch 36 changes the angle between the second protrusion 34 and the side surface 33 according to the compressive force Fr acting on the second protrusion 34 from the frame 4 (the second protrusion 34 is changed). Acts as a spring). Thereby, the effect which relieves the dispersion
  • the split core 20 is configured by laminating a plurality of steel plates, and the first cutout portion 35 and the second cutout portion 36 have a circular cross-sectional shape orthogonal to the axial direction. It is an arc chamfered shape, the radius of curvature R1 of the first notch 35 is smaller than the plate thickness t of the steel plate, and the radius of curvature R2 of the second notch 36 is larger than the plate thickness t of the steel plate. .
  • the spring action by the first notch 35 can be made higher than the spring action by the second notch 36.
  • the shape of the groove 30 can be made an optimum shape for absorbing the compressive stress depending on the magnitude of the compressive stress acting from each direction, and the absorption effect can be enhanced.
  • the split iron core 20 has contact surfaces 24 and 26 that come into contact with the adjacent split iron cores 20 at both end portions in the circumferential direction, and the side surface 33 is formed on the side surface 33.
  • An orthogonal normal line n is provided so as to pass in the vicinity of the radially inner end portions of the contact surfaces 24 and 26.
  • the side surface 33 of the groove 30 can be directed to the end portion of the contact surfaces 24 and 26 on the slot side. Therefore, among the compressive stress acting on the groove 30, the corner portion 20b on the slot side of the contact surfaces 24 and 26 in particular. The effect of absorbing the compressive stress Fb from the direction can be enhanced.
  • each of the split iron cores has a protrusion on the contact surface at one end in the circumferential direction, and the recess that engages the protrusion of the adjacent split core on the contact surface at the other end in the circumferential direction. You may have. An example of this modification is shown in FIG.
  • the split core 20A of the present modification has a protruding portion 125 on the contact surface 124 on one end in the circumferential direction, and on the contact surface 126 on the other end in the circumferential direction. It has the recessed part 127 fitted to the protrusion part 125 of 20 A of adjacent division
  • the projecting portion 125 has a tapered shape (in this example, a trapezoidal shape or a triangular shape) whose cross-sectional shape (cross-sectional shape orthogonal to the axial direction) decreases in radial direction toward the tip on one side in the circumferential direction. .
  • the concave portion 127 has a cross-sectional shape corresponding to the protruding portion 125, that is, a shape in which the opening width in the radial direction becomes smaller toward the tip on one side in the circumferential direction.
  • the stator core 5A is configured by fitting the protrusions 125 of the other split core 20A into the recesses 127 of one split core 20A of the split cores 20A adjacent in the circumferential direction and connecting them to each other in the circumferential direction.

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Abstract

【課題】回転電機の固定子鉄心の外周にフレームから大きな圧縮力が作用した場合でも、分割鉄心に生じる圧縮応力を緩和でき、且つ、局部的な応力集中が発生するのを抑制できるようにする。 【解決手段】回転電機１は、フレーム４と、フレーム４の内周面に固定され、周方向に配置された複数の分割鉄心２０を備えた固定子鉄心５と、分割鉄心２０の外周面における周方向の中心位置に軸方向に設けられた溝３０と、溝３０の底部３１に設けられた、径方向の外側に向けて突出した第１突出部３２と、を有する。

Description

回転電機及び回転電機の製造方法
　開示の実施形態は、回転電機及び回転電機の製造方法に関する。
　固定子鉄心が複数の分割鉄心により構成された回転電機において、フレームに対する焼きばめや圧入等により分割鉄心に大きな圧縮応力が生じると、鉄損が増加して効率が低下することが知られている。
　そこで、分割鉄心の圧縮応力を緩和するために、例えば特許文献１には、分割鉄心の外周面の中心部にあり溝形状の第１の切欠きを設け、その第１の切欠きの底面の一部に更に第２の切欠きを設けたモータが記載されている。
特開２００９－１３６１０１号公報（図８）
　上記従来技術では、第２の切欠きの位置に局部的に圧縮応力が集中するので、当該応力集中がヨーク部を通る磁束の妨げとなる可能性がある。また、フレームから固定子鉄心の外周面に作用する圧縮力は、固定子鉄心の積層方向において端部側ほど大きくなることから、圧縮力が大きい場合には積層方向端部近傍の鋼板が第２の切欠きの位置でたわみ、分割鉄心から剥離する可能性があった。
　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、固定子鉄心の外周にフレームから大きな圧縮力が作用した場合でも、分割鉄心に生じる圧縮応力を緩和でき、且つ、局部的な応力集中が発生するのを抑制することが可能な回転電機及び回転電機の製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、フレームと、前記フレームの内周面に固定され、周方向に配置された複数の分割鉄心を備えた固定子鉄心と、前記分割鉄心の外周面における前記周方向の中心位置に軸方向に設けられた溝と、前記溝の底部に設けられた、径方向の外側に向けて突出した第１突出部と、を有する回転電機が適用される。
複数の分割鉄心を備えた固定子鉄心と、前記分割鉄心の外周面に軸方向に設けられた溝と、前記溝の底部に設けられた、径方向の外側に向けて突出した第１突出部と、を有する回転電機の製造方法であって、前記複数の分割鉄心を前記周方向に接続するように配置して前記固定子鉄心を形成することと、前記固定子鉄心の外側にフレームを焼きばめにより固定することと、を有する回転電機の製造方法が適用される。
　本発明によれば、回転電機の固定子鉄心の外周にフレームから大きな圧縮力が作用した場合でも、分割鉄心に生じる圧縮応力を緩和でき、且つ、局部的な応力集中が発生するのを抑制することができる。
実施形態に係る回転電機の全体構成の一例を表す軸方向断面図である。 回転電機の全体構成の一例を表す図１のＩＩ－ＩＩ断面における断面図である。 分割鉄心の構成の一例を表す断面図である。 分割鉄心の外周面に設けられた溝の断面形状の一例を表す断面図である。 分割鉄心に生じる圧縮応力の一例を表す説明図である。 溝による分割鉄心の圧縮応力の緩和作用の一例を表す説明図である。 溝による分割鉄心の圧縮応力の緩和作用の一例を表す説明図である。 溝による分割鉄心の圧縮応力の緩和作用の一例を表す説明図である。 溝による分割鉄心の圧縮応力の緩和作用の一例を表す説明図である。 比較例１の分割鉄心の構成の一例を表す断面図である。 比較例２の分割鉄心の構成の一例を表す断面図である。 フレームから固定子鉄心の外周面に作用する圧縮力と固定子鉄心の軸方向位置との関係の一例を表す説明図である。 分割鉄心の周方向両側の端部が凹凸嵌合する変形例における分割鉄心の構造の一例を表す断面図である。
　以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、回転電機等の構成の説明の便宜上、上下左右前後等の方向を適宜使用する場合があるが、回転電機等の各構成の位置関係を限定するものではない。
　＜１．回転電機の全体構成＞
　図１及び図２を用いて、本実施形態に係る回転電機１の全体構成の一例について説明する。図１は回転電機１の全体構成の一例を表す軸方向断面図である。図２は回転電機１の全体構成の一例を表す横断面図であり、図１のＩＩ－ＩＩ断面における横断面を示す。
　図１に示すように、回転電機１は、固定子２と、回転子３と、フレーム４と、負荷側ブラケット１１と、反負荷側ブラケット１３とを備えている。回転電機１は、モータ又は発電機として使用される。
　回転子３は、シャフト１０と、シャフト１０の外周に設けられた回転子鉄心１５と、回転子鉄心１５に配置された複数の永久磁石（図示省略）とを有する。回転子鉄心１５は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されており、固定子２と径方向に対向するように配置されている。
　負荷側ブラケット１１は、フレーム４の負荷側（図１中右側）に固定され、反負荷側ブラケット１３は、フレーム４の反負荷側（図１中左側）に固定されている。シャフト１０は、負荷側ブラケット１１に設けられた負荷側軸受１２と、反負荷側ブラケット１３に設けられた反負荷側軸受１４とにより、回転軸心ＡＸ周りに回転自在に支持されている。
　なお、本明細書において「負荷側」とは回転電機１に対して負荷が取り付けられる方向、すなわちこの例ではシャフト１０が突出する方向（図１中右側）を指し、「反負荷側」とは負荷側の反対方向（図１中左側）を指す。
　また、本明細書において「軸方向」とはシャフト１０（回転子３）の回転軸心ＡＸに沿った方向を指し、「周方向」とは回転軸心ＡＸ周りの周方向を指し、「径方向」とは回転軸心ＡＸを中心とする径方向を指す。
　固定子２は、回転子３と径方向に対向するようにフレーム４の内周面に設けられている。固定子２は、フレーム４の内周面に設けられた固定子鉄心５と、固定子鉄心５に装着されたボビン６と、ボビン６に巻回された巻線７と、を有している。ボビン６は、固定子鉄心５と巻線７とを電気的に絶縁するために、絶縁性材料で構成されている。なお、ボビン６はシート状のインシュレータでもよい。
　図２に示すように、固定子鉄心５は、複数（図示する例では１２個）の分割鉄心２０（鉄心片ともいう）が周方向に接続されて構成されている。各分割鉄心２０は、例えばプレス抜き加工により所定の形状に形成された複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。分割鉄心２０は、略円弧状のヨーク部２１と、ヨーク部２１に一体に設けられたティース部２２とを有する。ティース部２２は、ヨーク部２１より径方向内側に向けて突出するように設けられた本体部２２ａと、本体部２２ａの内周側先端に設けられ、周方向の幅が拡大された拡幅部２２ｂとを有する。図２に示す例では、隣り合う拡幅部２２ｂどうしの先端は周方向で離間しているが、接触してもよい。
　各分割鉄心２０は、ヨーク部２１の周方向の一端部にフラットな接触面２４を有し、周方向の他端部に隣接する分割鉄心２０の上記接触面２４と接触するフラットな接触面２６を有している。複数の分割鉄心２０は、周方向に隣り合う分割鉄心２０の一方の分割鉄心２０の接触面２６に他方の分割鉄心２０の接触面２４が当接するように、円環状に配置されている。これにより、固定子鉄心５が構成される。
　各分割鉄心２０は、ティース部２２にボビン６及び巻線７が装着された後、周方向に配置されて固定子鉄心５が形成される。そして、当該固定子鉄心５がフレーム４の内周面に圧入又は焼きばめ等により固定された後、樹脂でモールドされる。その結果、図１に示すように、固定子鉄心５（分割鉄心２０）やボビン６、巻線７は、樹脂で構成された樹脂部１７により一体に固定されている。各分割鉄心２０の外周面には、固定子鉄心５をフレーム４の内周面に焼き嵌め等で取り付ける際のスロット１９等への応力集中を低減するために、溝３０が軸方向に沿って設けられている。
　図２に示すように、それぞれのティース部２２に装着された巻線７は、周方向に隣り合うティース部２２の間のスロット１９に収容され、巻線７の巻回層の相対する側部同士が間隙１９ａを空けて配置される。間隙１９ａにはモールド時に樹脂が圧入され、樹脂部１７が充填されている。
　なお、樹脂部１７は必ずしも必要ではなく、固定子鉄心５（分割鉄心２０）やボビン６、巻線７を樹脂で一体化しない構成としてもよい。
　＜２．分割鉄心の溝の断面形状＞
　図３及び図４を用いて、分割鉄心２０の溝３０の断面形状（軸方向に直交する断面形状）の一例について説明する。なお、図３ではボビン６及び樹脂１７等の図示を省略している（後述の図５、図１０も同様）。
　図３及び図４に示すように、溝３０は、分割鉄心２０の外周面の周方向の略中心位置に軸方向に沿って設けられている。溝３０は、フレーム４の内周面に開口した開口部３０ａを有している。
　図４に示すように、分割鉄心２０は、溝３０の底部３１に第１突出部３２を有する。第１突出部３２は、底部３１から径方向の外側に向けて略台形状に突出している。なお、第１突出部３２の形状は台形状に限らず、例えば矩形状や円弧状でもよい。また、溝３０は、周方向に対向して設けられた２つの側面３３を有している。２つの側面３３は、径方向の内側に向けて周方向の溝幅が減少するように、径方向に対して所定の角度傾斜して設けられている。その結果、側面３３は、接触面２４，２６のスロット側の端部方向を向いている。具体的には、図３に示すように、側面３３は、当該側面３３に直交する法線ｎが接触面２４，２６における径方向の内側端部近傍を通るように設けられている。
　また、溝３０は、フレーム４の内周面に接触した２つの第２突出部３４を有する。２つの第２突出部３４は、２つの側面３３の各々における径方向の外側端部から互いに近づく方向に突出して設けられている。
　また、溝３０は、２つの鋭角状の第１切欠き部３５と、２つの鋭角状の第２切欠き部３６と、を有する。２つの第１切欠き部３５は、第１突出部３２と２つの側面３３との間にそれぞれ設けられている。第２切欠き部３６は、２つの側面３３と２つの第２突出部３４との間にそれぞれ設けられている。
　図４に示すように、第１切欠き部３５及び第２切欠き部３６は、軸方向に直交する断面形状が、円弧状に面取りされた形状である。
　本実施形態では、分割鉄心２０を構成する１枚の鋼板の板厚がｔである場合に、第１切欠き部３５の曲率半径Ｒ１は板厚ｔよりも小さく、第２切欠き部３６の曲率半径Ｒ２は板厚ｔよりも大きくなるように設定されている。例えば、鋼板の板厚ｔが０．３５ｍｍである場合、第１切欠き部３５の曲率半径Ｒ１は０．３ｍｍ、第２切欠き部３６の曲率半径Ｒ２は０．４ｍｍに設定される。また、第２突出部３４の径方向に沿う厚さＬは、鋼板を打ち抜き加工する際の形状の精度を考慮し、例えば板厚ｔの２倍以上（上記の例では０．７ｍｍ以上）に設定されている。
　なお、第１突出部３２の周方向両側の角部３２ａや、第２突出部３４の先端部の径方向外側及び内側の角部３４ａについても、適宜の曲率半径の円弧状に面取りされた形状となっている。
　＜３．溝による分割鉄心の圧縮応力の緩和作用）
　図５及び図６Ａ～図６Ｄを用いて、溝３０による分割鉄心２０の圧縮応力の緩和作用の一例について説明する。なお、図５のハッチングで示す領域は、圧縮応力が比較的高い領域（所定の値より高い領域）を示している。
　図５に示すように、固定子鉄心５をフレーム４に対し焼きばめや圧入等により固定すると、フレーム４からの締め付けにより各分割鉄心２０に径方向内側向きの圧縮力Ｆｒが作用し、各分割鉄心２０に圧縮応力が生じる。特に、分割鉄心２０が周方向両端に有する、隣接する分割鉄心２０と接触する接触面２４，２６のフレーム４側の角部２０ａ、スロット１９側の角部２０ｂ、及びヨーク部２１とティース部２２との間の隅部２０ｃ近傍では、圧縮応力が比較的高くなる。溝３０は、分割鉄心２０内の各方向からの圧縮応力を受けて吸収するが、特に上記圧縮応力が比較的高い部位（角部２０ａ、角部２０ｂ、隅部２０ｃ）の方向からの圧縮応力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを効率良く受けて吸収し、分割鉄心２０に生じる圧縮応力を緩和する。以下、溝３０の各力に対する緩和作用の詳細について説明する。
　　（３－１．圧縮力Ｆｒに対する緩和作用）
　通常、回転電機１では、フレーム４の内径や肉厚のばらつき、分割鉄心２０の外径のばらつき等に起因して、フレーム４から固定子鉄心５の外周面に作用する圧縮力Ｆｒにはばらつきが生じる。この圧縮力Ｆｒのばらつきは、分割鉄心２０に不均等な圧縮応力やひずみ等を生じさせ、鉄損の増加の一因となる。
　本実施形態では、図６Ａに点線で示すように、フレーム４からの圧縮力Ｆｒに対しては、フレーム４の内周面に接触して設けられた２つの第２突出部３４が、根元部（側面３３との接続部。第２切欠き部３６）を支点として、圧縮力Ｆｒに応じて径方向内側にたわむ。これにより、フレーム４からの圧縮力Ｆｒのばらつきが緩和される。この際、側面３３と第２突出部３４との間に設けられた第２切欠き部３６が、第２突出部３４を側面３３に対してたわませるばねとして作用する。これにより、圧縮力Ｆｒによる第２突出部３４の径方向内側へのたわみが助長され、圧縮力Ｆｒのばらつきを緩和する効果が高められる。
　　（３－２．圧縮応力Ｆａに対する緩和作用）
　図６Ｂに点線で示すように、溝３０に各方向から作用する圧縮応力のうち、特に接触面２４，２６のフレーム４側の角部２０ａの方向からの圧縮応力Ｆａに対しては、２つの第２突出部３４及び２つの側面３３が、第１切欠き部３５を支点として溝３０の内側にたわむことで、圧縮応力Ｆａを効果的に吸収する。この際、第１突出部３２と２つの側面３３との間に設けられた２つの第１切欠き部３５は、第１突出部３２に対して側面３３をたわませるばねとして作用する。これにより、圧縮応力Ｆａによる第２突出部３４及び側面３３のたわみが助長され、圧縮応力Ｆａを緩和する効果が高められる。
　　（３－３．圧縮応力Ｆｂに対する緩和作用）
　図６Ｃに点線で示すように、溝３０に各方向から作用する圧縮応力のうち、特に接触面２４，２６のスロット９側の角部２０ｂの方向からの圧縮応力Ｆｂに対しては、上記圧縮応力Ｆａと同様に、２つの第２突出部３４及び２つの側面３３が、第１切欠き部３５を支点として溝３０の内側にたわむことで、圧縮応力Ｆｂを効果的に吸収する。この際、上述したように、側面３３の法線ｎが接触面２４，２６のスロット側端部近傍を通るように設定されており、２つの側面３３の向きが圧縮応力Ｆｂに対して略直角となるので、側面３３による圧縮応力Ｆｂの吸収効果が特に高められる。
　　（３－４．圧縮応力Ｆｃに対する緩和作用）
　図６Ｄに点線で示すように、溝３０に各方向から作用する圧縮応力のうち、特にヨーク部２１とティース部２２の間の隅部２０ｃの方向からの圧縮応力Ｆｃに対しては、２つの側面３３が圧縮応力Ｆｃ受けて溝３０の内側にたわむとともに、第１突出部３２が圧縮応力Ｆｃを受けて径方向外側に移動するようにたわむことで、圧縮応力Ｆｃを効果的に吸収する。この際、第２切欠き部３６が第２突出部３４に対し側面３３を内側にたわませるばねとして作用すると共に、第１切欠き部３５が第１突出部３２と側面３３との間の角度を変動させて第１突出部３２を外側にたわませるばねとして作用する。これにより、圧縮応力Ｆｃによる２つの側面３３のたわみ及び第１突出部３２のたわみが助長され、圧縮応力Ｆｃの吸収効果が高められる。
　なお、第１突出部３２は、上述のように溝３０が周方向両側から圧縮応力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを受けた場合に、それらの圧縮応力に抗して突っ張るように作用する。これにより、溝３０全体において分割鉄心２０に生じる圧縮応力を緩和しつつ、溝３０の底部３１に局部的な応力集中が発生するのを抑制することができる。
　＜４．回転電機の製造方法＞
　本実施形態の回転電機１は、概略次のようにして組み立てられる。各分割鉄心２０は、ティース部２２にボビン６及び巻線７が装着された後、周方向に接続するように配置されて固定子鉄心５が形成される。そして、当該固定子鉄心５がフレーム４の内側に圧入又は焼きばめ等により固定される。その後、固定子鉄心５と固定子鉄心５に装着された複数の巻線７等とが樹脂部１７で一体化される。このようにして、固定子２が組み立てられる。
　次に、シャフト１０が設置された負荷側ブラケット１１が、シャフト１０及び回転子３を固定子２の内側に挿入させつつ、フレーム４の負荷側に固定される。そして、反負荷側ブラケット１３が、反負荷側軸受１４にシャフト１０を圧入させつつ、フレーム４の反負荷側に固定される。以上により、回転電機１が組み上がる。なお、負荷側ブラケット１１と反負荷側ブラケット１３を組み付ける順番は、上記と反対としてもよい。
　＜５．比較例の溝形状、課題＞
　以上説明した本実施形態による効果を説明する前に、比較例の溝形状及び課題の一例について説明する。
　図７に示すように、比較例１の固定子鉄心５’では、各分割鉄心２０’の外周面の周方向中心位置に、径方向内側に向けて周方向の幅が拡大する形状（等脚台形状。いわゆるアリ溝形状）の溝３０’が設けられている。この場合、フレーム４の内径や肉厚のばらつき、分割鉄心２０の外径のばらつき等に起因した圧縮力Ｆｒのばらつきにより、分割鉄心２０に不均等な圧縮応力やひずみ等が生じ易い。また、溝３０’に各方向から作用する圧縮応力のうち、特に角部２０ｂの方向からの圧縮応力Ｆｂや、隅部２０ｃの方向からの圧縮応力Ｆｃに対しては、底部３１が突っ張ってしまい、吸収効果が低い。すなわち、分割鉄心２０’に生じる圧縮応力の緩和効果が充分ではない。
　一方、図８に示すように、比較例２の固定子鉄心５”では、各分割鉄心２０”の溝３０”の底部３１に第２の溝４０が設けられている。この第２の溝４０により、底部３１の突っ張り作用が低減され、圧縮応力Ｆｂ，Ｆｃに対する吸収効果を高めることが可能である。しかしながら、第２の溝４０の位置に局部的に圧縮応力が集中するので、当該応力集中がヨーク部２１を通る磁束の妨げとなる可能性がある。
　また、図９に示すように、フレーム４から固定子鉄心５の外周面に作用する圧縮力Ｆｒ（圧縮応力）は、固定子鉄心５の積層方向（軸方向）において端部近傍で大きくなる。これにより、圧縮力Ｆｒが大きい場合には、積層方向端部近傍の鋼板が第２の溝４０の位置で局部的な応力集中により軸方向外側にたわみ、分割鉄心２０”からの剥離を生じる可能性がある。
　＜６．実施形態の効果＞
　本実施形態によれば、上記比較例１及び比較例２の課題点を解決できる。すなわち、本実施形態では、溝３０の底部３１に径方向の外側に向けて突出した第１突出部３２が設けられている。この第１突出部３２は、溝３０が周方向両側から圧縮応力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ等を受けた場合に突っ張るように作用し、上記比較例２のように底部３１に局部的な応力集中が発生するのを抑制できる。その一方で、底部３１に第１突出部３２が設けられる結果、当該第１突出部３２と側面３３との間に凹部（第１切欠き部３５）が形成されることとなり、その凹部による溝３０のたわみにより、上記比較例１に比べて圧縮応力Ｆｂ，Ｆｃ等に対する吸収効果を高めることが可能である。以上により、溝３０全体において分割鉄心２０に生じる圧縮応力を緩和しつつ、局部的な応力集中が発生するのを抑制することができる。その結果、ヨーク部２１を通る磁束への影響を低減できると共に、積層方向端部近傍の鋼板の剥離を防止できる。
　また、本実施形態では特に、溝３０は、径方向の内側に向けて周方向の溝幅が減少するように、周方向に対向して設けられた２つの側面３３を有する。
　これにより、溝３０の側面３３を接触面２４，２６のスロット９側に向けることができる。その結果、溝３０に作用する圧縮応力のうち、特に接触面２４，２６のスロット９側の角部２０ｂの方向からの圧縮応力Ｆｂを２つの側面３３で受けて吸収することができる。
　また、本実施形態では特に、溝３０は、フレーム４の内周面に接触し、２つの側面３３の各々における径方向の外側端部から互いに近づく方向に突出して設けられた、２つの第２突出部３４を有する。
　これにより、２つの第２突出部３４が、根元部（側面３３との接続部）を支点として、フレーム４からの圧縮力Ｆｒに応じてたわむことができる。その結果、フレーム４からの圧縮力Ｆｒのばらつきを緩和でき、分割鉄心２０に不均等な圧縮応力やひずみ等が生じるのを抑制できる。
　また、第２突出部３４により開口部３０ａの幅を狭くして、上記比較例１や比較例２に比べて、フレーム４の内周面と分割鉄心２０の外周面との接触面積を増大することができる。これにより、固定子２の熱を放熱させるための主路となる熱伝導面積を確保することができるので、放熱性を向上できる。
　また、本実施形態では特に、溝３０は、第１突出部３２と２つの側面３３との間にそれぞれ設けられた、２つの鋭角状の第１切欠き部３５を有する。これにより、次の効果を奏する。
　すなわち、第１切欠き部３５は、溝３０に作用する圧縮応力に応じて第１突出部３２と側面３３との間の角度を変化させる（第１突出部３２に対して側面３３をたわませる）ばねとして作用する。これにより、溝３０に作用する圧縮応力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを効果的に吸収することができる。
　また、分割鉄心２０の両端の接触面２４，２６に作用する圧縮力は、フレーム４の内径や肉厚のばらつき、分割鉄心２０の外径のばらつき等に起因して、それぞれ異なる。溝３０では、第１切欠き部３５が第１突出部３２の周方向両側に設けられるので、周方向両側から作用する異なる圧縮応力をその大きさに応じて吸収できる。これにより、分割鉄心２０に局部的な応力集中が生じた場合でも、その集中応力が周方向に円環状に配置された複数の分割鉄心２０の全体に分散して拡がるのを防止できる。その結果、各分割鉄心２０における圧縮応力を均等化できる。
　また、本実施形態では特に、溝３０は、２つの側面３３と２つの第２突出部３４との間にそれぞれ設けられた、２つの鋭角状の第２切欠き部３６を有する。これにより、次の効果を奏する。
　すなわち、第２切欠き部３６は、フレーム４から第２突出部３４に作用する圧縮力Ｆｒに応じて第２突出部３４と側面３３との間の角度を変化させる（第２突出部３４を側面３３に対してたわませる）ばねとして作用する。これにより、フレーム４からの圧縮力Ｆｒのばらつきを緩和する効果を高め、分割鉄心２０に不均等な圧縮応力やひずみ等が生じるのを抑制できる。また、特に溝３０に圧縮応力Ｆｃが作用する際に第２突出部３４と側面３３との間の角度を変化させ、圧縮応力Ｆｃを効果的に吸収することができる。
　また、本実施形態では特に、分割鉄心２０は、複数の鋼板が積層されて構成されており、第１切欠き部３５及び第２切欠き部３６は、軸方向に直交する断面形状が、円弧状に面取りされた形状であり、第１切欠き部３５の曲率半径Ｒ１は、鋼板の板厚ｔよりも小さく、第２切欠き部３６の曲率半径Ｒ２は、鋼板の板厚ｔよりも大きい。
　これにより、第１切欠き部３５によるばね作用を第２切欠き部３６によるばね作用よりも高めることができる。その結果、第２突出部３４の剛性を所定の大きさ以上に保持しつつ、圧縮応力Ｆａ，Ｆｂ等の吸収効果を高めることができる。このようにして、溝３０の形状を、各方向から作用する圧縮応力の大きさに応じてそれらの圧縮応力を吸収するのに最適な形状とし、吸収効果を高めることができる。
　また、本実施形態では特に、分割鉄心２０は、周方向における両側の端部に、隣接する分割鉄心２０と接触する接触面２４，２６をそれぞれ有しており、側面３３は、当該側面３３に直交する法線ｎが接触面２４，２６における径方向の内側端部近傍を通るように設けられている。
　これにより、溝３０の側面３３を接触面２４，２６のスロット側の端部に向けることができるので、溝３０に作用する圧縮応力のうち、特に接触面２４，２６のスロット側の角部２０ｂの方向からの圧縮応力Ｆｂを吸収する効果を高めることができる。
　＜７．変形例＞
　なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
　上記実施形態では、分割鉄心２０の周方向の両側の端部がフラットな接触面２４，２６である場合について説明したが、分割鉄心同士が凹凸嵌合する構成としてもよい。すなわち、各分割鉄心が、周方向の一方側の端部の接触面に突出部を有し、周方向の他方側の端部の接触面に、隣接する分割鉄心の突出部に係合する凹部を有してもよい。本変形例の一例を図１０に示す。
　図１０に示すように、本変形例の分割鉄心２０Ａは、周方向の一方側の端部の接触面１２４に突出部１２５を有し、周方向の他方側の端部の接触面１２６に、隣接する分割鉄心２０Ａの突出部１２５に嵌合する凹部１２７を有する。突出部１２５は、断面形状（軸方向に直交する断面形状）が、径方向の幅が周方向一方側の先端に向けて小さくなるテーパ形状（この例では台形状。三角形状でもよい）である。凹部１２７は、断面形状が突出部１２５に対応した形状、すなわち径方向の開口幅が周方向一方側の先端に向けて小さくなる形状である。固定子鉄心５Ａは、周方向に隣り合う分割鉄心２０Ａの一方の分割鉄心２０Ａの凹部１２７に他方の分割鉄心２０Ａの突出部１２５が嵌合されて、周方向に互いに連結されることにより構成される。
　なお、分割鉄心２０Ａの上記以外の構成は、前述の図３に示す分割鉄心２０と同様であるので説明を省略する。本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
　なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。
　また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。
　また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
　１　　　　　　回転電機
　４　　　　　　フレーム
　５　　　　　　固定子鉄心
　２０　　　　　分割鉄心
　２０ｂ　　　　角部（内側端部）
　２４　　　　　接触面
　２６　　　　　接触面
　３０　　　　　溝
　３１　　　　　底部
　３２　　　　　第１突出部
　３３　　　　　側面
　３４　　　　　第２突出部
　３５　　　　　第１切欠き部
　３６　　　　　第２切欠き部
　ｎ　　　　　　法線
　Ｒ１　　　　　曲率半径
　Ｒ２　　　　　曲率半径
　ｔ　　　　　　板厚

Claims (8)

  1. 　フレームと、
    　前記フレームの内周面に固定され、周方向に配置された複数の分割鉄心を備えた固定子鉄心と、
    　前記分割鉄心の外周面における前記周方向の中心位置に軸方向に設けられた溝と、
    　前記溝の底部に設けられた、径方向の外側に向けて突出した第１突出部と、
    を有することを特徴とする回転電機。
  2. 　前記溝は、
    　前記径方向の内側に向けて前記周方向の溝幅が減少するように、前記周方向に対向して設けられた２つの側面を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
  3. 　前記溝は、
    　前記フレームの前記内周面に接触し、前記２つの側面の各々における前記径方向の外側端部から互いに近づく方向に突出して設けられた、２つの第２突出部を有する
    ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
  4. 　前記溝は、
    　前記第１突出部と前記２つの側面との間にそれぞれ設けられた、２つの鋭角状の第１切欠き部を有する
    ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
  5. 　前記溝は、
    　前記２つの側面と前記２つの第２突出部との間にそれぞれ設けられた、２つの鋭角状の第２切欠き部を有する
    ことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
  6. 　前記分割鉄心は、
    　複数の鋼板が積層されて構成されており、
    　前記第１切欠き部及び前記第２切欠き部は、
    　前記軸方向に直交する前記断面形状が、円弧状に面取りされた形状であり、
    　前記第１切欠き部の曲率半径は、前記鋼板の板厚よりも小さく、
    　前記第２切欠き部の曲率半径は、前記鋼板の板厚よりも大きい
    ことを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
  7. 　前記分割鉄心は、
    　前記周方向における両側の端部に、隣接する前記分割鉄心と接触する接触面をそれぞれ有しており、
    　前記側面は、
    　当該側面に直交する法線が前記接触面における前記径方向の内側端部近傍を通るように設けられている
    ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の回転電機。
  8. 　複数の分割鉄心を備えた固定子鉄心と、
    　前記分割鉄心の外周面に軸方向に設けられた溝と、
    　前記溝の底部に設けられた、径方向の外側に向けて突出した第１突出部と、を有する回転電機の製造方法であって、
    　前記複数の分割鉄心を前記周方向に接続するように配置して前記固定子鉄心を形成することと、
    　前記固定子鉄心の外側にフレームを焼きばめにより固定することと、
    を有することを特徴とする回転電機の製造方法。
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