JP2007020386A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の部分コアを周方向に配列してなる回転電機における磁気特性の悪化及び製造工程の簡素化を実現すること。
【解決手段】積層されて回転電機を構成する各電磁輪板100を周方向所定位置にて複数箇所分割する。電磁輪板100は、複数のコアシート102を周方向に配列してなり、周方向に隣接する一対のコアシート102、102は突き合わせ部103をもつ。軸方向に隣接する一対の電磁輪板100、100は周方向互いに異なる位置に突き合わせ部103をもち、かつ、周方向及び径方向同じ位置にハウジング固定用の貫通孔100aをもつ。各コアシート102は同一形状に形成され、周方向に所定角度シフトして上記構造を実現するため、コアシートは1種類でよい。
【選択図】図2
【解決手段】積層されて回転電機を構成する各電磁輪板100を周方向所定位置にて複数箇所分割する。電磁輪板100は、複数のコアシート102を周方向に配列してなり、周方向に隣接する一対のコアシート102、102は突き合わせ部103をもつ。軸方向に隣接する一対の電磁輪板100、100は周方向互いに異なる位置に突き合わせ部103をもち、かつ、周方向及び径方向同じ位置にハウジング固定用の貫通孔100aをもつ。各コアシート102は同一形状に形成され、周方向に所定角度シフトして上記構造を実現するため、コアシートは1種類でよい。
【選択図】図2
Description
本発明は、積層電磁鋼板により構成された回転電機に関する。
円筒状の固定子コアを周方向所定位置にて複数に分割した形状の複数の部分コアを組み合わせた積層電磁鋼板部材からなる回転電機が、下記の特許文献1に提案されている。更に具体的に説明すると、この特許文献1では、コアシートは略円弧状に打ち抜かれ、複数の円弧状のコアシート(以下、単にコアシートとも言う)を組み合わせて輪板状のコアシートが構成される。また、互いに軸方向に隣接する各輪板状のコアシートの孔(コアシート一体化用の孔)にコアシート結合用のピンを打ち込んで各コアシートを軸方向に一体化して固定子コアを完成させている。周方向に隣接する二枚のコアシートの突き合わせ部は大きな磁気抵抗を生じるため、軸方向に隣接する二つの突き合わせ部は周方向において異なる位置に配置される。この種の回転電機によれば、高価な電磁鋼板の利用率を向上でき、材料費低減によりコスト競争力を向上することができる。
特開2001−211574号公報
上記した従来の回転電機では、コアシート組み合わせ型の固定子コアをモータハウジングに良好な機械的強度で固定する必要があり、このため固定子コアをモータハウジングに焼き嵌め嵌合などにより固定する方法が採用されていた。しかしながら、この部分コア焼き嵌め固定方式では、部分コアの各コアシートにその面方向へ圧縮応力が掛かることにより固定子コアの磁気特性が悪化するうえ、各部分コアを囲覆する大型のモータハウジングを高温加熱せねばならず、製造工程が複雑となるという問題があった。
また、上記した従来の回転電機では、焼きばめ固定が必要なことに加えて、コアバックに多数の孔を設ける必要があるため磁気回路断面積が減少し、その結果として磁束量の減少又は磁束密度の増大を招き、出力減少又は鉄損増大を招くという問題も生じた。
また、軸方向に隣接する各輪板状のコアシートの孔にコアシート結合用のピンを打ち込んで各コアシートを軸方向に一体化する場合、コアシートの周方向端面を基準とした孔の位置は、コアシートの周方向端面や孔の打ち抜き精度や打ち抜き面の仕上がりなどにより所定のばらつきをもち、その結果、互いに周方向に隣接する2枚のコアシートの孔にそれぞれピンを打ち込んだ場合、互いに突き合わせられるこれら2枚のコアシートの周方向端面の間に隙間が生じたり、2枚のコアシートの周方向端面部分が軸方向に重なったりする場合があり、前者の場合にはコアの磁気抵抗の増大や飽和磁束量の低下を招き、後者の場合にはコアシートの周方向端面の研磨作業の追加により製造コストの増加を招いてしまう。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、多数の略円弧状のコアシートを周方向に組み合わせ、軸方向に積層してなる組み合わせ型固定子コアをもつ回転電機における磁気特性の向上及び製造工程の簡素化を実現することをその目的としている。
この発明の回転電機は、所定数のスロットと所定数のティースとを周方向交互に有する複数の部分コアを周方向にリング状に組み合わせて形成され、各前記部分コアは所定枚数の電磁鋼板製のコアシートを軸方向に積層してなる固定子コアと、前記固定子コアが固定されるモータハウジングとを有する回転電機において、互いに軸方向同位置にて周方向に隣接する一対の前記コアシートの突き合わせ部は、軸方向に近接するとともに互いに軸方向同位置にて周方向に隣接する他の前記一対のコアシートの突き合わせ部に対して周方向に異なる位置にずらして形成され、軸方向に近接する複数の前記コアシートは、周方向及び径方向同位置にて形成されて棒状締結部材が軸方向に貫挿されるコア固定孔を有する孔付きシートからなり、前記棒状締結部材は、前記孔付きシートを前記モータハウジングに締結することにより前記各コアシートを軸方向に挟圧しつつ前記固定子コアを前記モータハウジングに固定することを特徴としている。
棒状締結部材としては、たとえばピン又はボルト又はねじなどを採用することができる。ボルトとしてはスルーボルトや通常のボルトさらには植え込みボルト(スタックボルト)などを採用することができる。棒状締結部材の一端に径大な頭部を設けても良く、棒状締結部材の両端にナットを螺着してもよい。
すなわち、この発明によれば、軸方向に隣接するコアシートの突き合わせ部を周方向において異なる位置に配置するにもかかわらず、互いに軸方向に隣接する各コアシートは周方向及び径方向同位置に固定子コアをモータハウジングに固定するためのコア固定孔を設けている。
つまり、ステータコアをハウジング締結する締結構造を利用して各孔付きシートの固定、結合を行う。したがって、このコア固定孔に棒状締結部材を軸方向に挿入し、この棒状締結部材をモータハウジングに固定することにより固定子コアをモータハウジングに固定すると同時に各シートコアを軸方向に挟圧することにより各コアシートを軸方向に一体化することができる。更に、固定子コアとハウジングとの固定に焼き嵌め嵌合を用いる必要がないため、固定子コアの磁気特性の悪化や製造工程の簡素化を図ることができ、更にハウジングの小型軽量化も可能となる。その他、棒状締結部材とコア固定孔との嵌合という簡単な工法により各コアシートをコアシートの面方向において精密に位置合わせすることも可能となる。
特に、この発明では、各コアシートは、好適にはスルーボルトのごとき棒状締結部材によりモータハウジングに軸方向に締結されるため、コアシートのコア固定孔は、棒状締結部材に対して周方向に遊びをもつことができる。このため、コアシートの周方向端面を基準としたコア固定孔の空間位置の製造ばらつきが大きくても、互いに周方向に隣接する2枚のコアシートの周方向端面同士を確実に突き合わせることができるので、この突き合わせ不良によるコアの磁気抵抗の増大や飽和磁束量の減少を招くことがなく、互いに周方向に隣接する2枚のコアシートの周方向端面部分が軸方向に重なることも防止することができる。
更に、この発明によれば、コアシートを周方向にずらしながら積層してステータコアを製造するに際して上記したコアシート形状を採用することによりコアシートを周方向へずらしても同位置にコア固定孔を設けることができため、コア固定孔の数を低減することができる。その結果として、磁気回路における磁束密度の低減や磁束量の増大を実現することもできる。
好適な態様において、前記各孔付きシートは、同一形状をもつ。なお、各コアシートのコア固定孔の周方向位置を一致させるためには、コアシートを周方向へ所定角度ずらせたり、コアシートを裏返して配置することにより、共通のコアシート形状にて突き合わせ部の周方向位置を変更することができる。
好適な態様において、すべての前記コアシートは、前記孔付きシートからなる。これにより、各コアシートを確実に一体化することができる。
好適な態様において、前記コアシートは、軸方向同位置の一対の前記孔付きシートの間に位置して前記コア固定孔をもたない孔無しシートを有し、軸方向同位置にて互いに周方向に隣接する一枚の孔付きシートと一枚の孔無しシートとの突き合わせ部は、前記孔付きシートと孔無しシートとのペアに対して軸方向に隣接するとともに互いに周方向に隣接する他の一枚の孔付きシートと一枚の孔無しシートとの突き合わせ部に対して周方向に異なる位置に形成されている。ただし、この場合、固定子コアは円筒状のモータハウジングの内周面に密着して収容されることが好ましい。これにより、棒状締結部材を減らしつつ各シートは径方向にも周方向にも良好に固定されることができる。
好適な態様において、軸方向に積層された複数枚の前記コアシートからそれぞれ構成されて互いに周方向に隣接する一対のブロックの間の前記突き合わせ部は、前記一対のブロックに対して軸方向に隣接するとともに軸方向に積層された複数枚の前記コアシートからそれぞれ構成されて互いに周方向に隣接する一対のブロックの間の前記突き合わせ部に対して周方向に異なる位置に形成され、前記各コアシートは、周方向同位置にて形成されて棒状締結部材が軸方向に挿入されるコア固定孔を有する孔付きシートを含む。これにより、コア固定孔の位置合わせが容易となり、コア固定孔への棒状締結部材の挿入が容易となる。なお、各コアシートは、たとえばすべて孔付きシートとしてもよく、あるいは孔付きシートと孔無しシートをたとえば交互に積層してブロックを構成してもよく、更にはすべて孔付きシートからなるブロックとすべて孔無しシートからなるブロックを交互に積層してもよい。
好適な態様において、前記コア固定孔は、前記コアシートの径方向外側に突出している。このようにすれば、磁束の周方向への流れを妨げることなく、各コアシートの一体化を図ることができる。
好適な態様において、前記コア固定孔は、前記コアシートのコアバック部分の外周側に貫孔されている。なお、コアシートのコアバック部分の外周側とは、コアシートのコアバック部分の径方向寸法をLとした場合に、コアバック部分の外周縁からL/3までの部分を言うものとする。この態様によれば、コア固定孔をコアバック部分の外周側に配置しているので、コアバック部分を周方向に流れる磁束はコアバックの内周型を流れることができ、その結果としてコアの磁路長短縮による磁気抵抗及び磁気損失の低減を実現することができる。また、コアシートを流れる最大磁束量は、コアバック部分の径方向寸法Lからコア固定孔の直径dを差し引いた磁路幅により規定されるが、コア固定孔が存在しないコアシートの他の部分は、コア固定孔が無い分だけステータコアの外径増大を招くことなくこの磁路幅を増大できるため、コアシートのこの他の部分における磁束密度の低減とそれによる鉄損の低減を図ることもできる。更に、この態様では、ステータコアの外周面が円筒面となるため、ハウジングの円筒形状の内周面との密着性が向上し、ステータコアの熱を良好にハウジングに放散することもできる。
好適な態様において、前記部分コアは、コイルが巻装されるティース部と、前記ティース部に機械的に結合されるコアバック部とからなる。これにより、ティース分割型固定子コアに必要な電磁鋼板使用量を低減することができる。なお、本発明で言うコア固定孔は、完全な貫通孔でなく、半割り貫通孔すなわち一種の溝でもよい。この場合、周方向に隣接する一対のコアシートの半割貫通孔は周方向に突き合わせられて本発明で言うコア固定孔を構成することができる。なお、好適には、ティース部にはあらかじめ成形されたコイルが嵌着された後、コアバック部にティース部が固定される。このようにすれば、コイル巻装作業を容易化し、スロットのコイル占積率を向上することができる。
好適な態様において、前記孔付きシートのコア固定孔は、前記孔付きシートのスロットよりも少数とされている。これにより、周辺の磁束密度増大を招くコア固定孔の数が少ないため、ステータコアの鉄損を低減することができる。
好適な態様において、前記孔付きシートは、前記コア固定孔を一個のみ有する。これにより、コア固定孔設置によるその周辺の磁束密度増大を最小限とすることができ、鉄損を低減することができる。
好適な態様において、前記孔付きシートは、前記コア固定孔を二個だけ有する。これにより、鉄損低減を図りつつ、孔付きシートの固定を良好とすることができる。
好適な態様において、前記コア固定孔を一個のみ有する前記孔付きシートと、前記コア固定孔を二個だけ有する前記孔付きシートとを有する。これにより、鉄損低減を図りつつ、孔付きシートの固定を良好とすることができる。
本発明の回転電機の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
(全体構造)
図1は、車両用回転電機の軸方向断面図である。1は固定子コア、2はフロントハウジング、3はリヤハウジング、4はステータコイル、5はロータ、6は回転軸、7、8は軸受け、9は棒状締結部材、10、11はナットである。固定子コア1は、それぞれ電磁鋼板からなる後述のコアシートを略輪板形状に組み合わせてなる電磁輪板を軸方向に所定枚数積層して形成され、全体として略円筒形状を有している。固定子コア1にはステータコイル4が集中巻き方式にて巻装されているが分布巻きを採用しても良い。固定子コア1の外周部には軸方向に貫通孔1aが形成され、貫通孔1aには棒状締結部材9が圧入され、棒状締結部材9の両端部はそれぞれ軸方向に突出している。固定子コア1は、フロントハウジング2とリヤハウジング3とにより軸方向に挟持されている。フロントハウジング2及びリヤハウジング3の外周部には貫通孔1aと周方向同位置にて貫通孔2a、3aが形成されており、棒状締結部材9の両端部は貫通孔2a、3aを貫通して軸方向に突出している。棒状締結部材9の両端部9a、9bは雄螺子部となっており、ナット10、11がこの雄螺子部に螺着されて、固定子コア1がフロントハウジング2及びリヤハウジング3に締結されている。軸受け7、8は、それぞれ浅椀状に形成されたフロントハウジング2及びリヤハウジング3の内周部に固定されて回転軸6を回転自在に保持している。回転軸6にはロータ5が嵌着、固定されている。この実施例では、ロータ5はリラクタンスロータ(いわゆる磁気突極型ロータ)としたが、永久磁石ロータ又は界磁コイル巻装ロータ、誘導機用ロータとしてもよい。ロータ5はこの実施例の要旨ではないため更なる説明は省略する。
図1は、車両用回転電機の軸方向断面図である。1は固定子コア、2はフロントハウジング、3はリヤハウジング、4はステータコイル、5はロータ、6は回転軸、7、8は軸受け、9は棒状締結部材、10、11はナットである。固定子コア1は、それぞれ電磁鋼板からなる後述のコアシートを略輪板形状に組み合わせてなる電磁輪板を軸方向に所定枚数積層して形成され、全体として略円筒形状を有している。固定子コア1にはステータコイル4が集中巻き方式にて巻装されているが分布巻きを採用しても良い。固定子コア1の外周部には軸方向に貫通孔1aが形成され、貫通孔1aには棒状締結部材9が圧入され、棒状締結部材9の両端部はそれぞれ軸方向に突出している。固定子コア1は、フロントハウジング2とリヤハウジング3とにより軸方向に挟持されている。フロントハウジング2及びリヤハウジング3の外周部には貫通孔1aと周方向同位置にて貫通孔2a、3aが形成されており、棒状締結部材9の両端部は貫通孔2a、3aを貫通して軸方向に突出している。棒状締結部材9の両端部9a、9bは雄螺子部となっており、ナット10、11がこの雄螺子部に螺着されて、固定子コア1がフロントハウジング2及びリヤハウジング3に締結されている。軸受け7、8は、それぞれ浅椀状に形成されたフロントハウジング2及びリヤハウジング3の内周部に固定されて回転軸6を回転自在に保持している。回転軸6にはロータ5が嵌着、固定されている。この実施例では、ロータ5はリラクタンスロータ(いわゆる磁気突極型ロータ)としたが、永久磁石ロータ又は界磁コイル巻装ロータ、誘導機用ロータとしてもよい。ロータ5はこの実施例の要旨ではないため更なる説明は省略する。
所定枚数の電磁輪板を軸方向に積層してなる固定子コア1は、18スロットを有し、18個の各ティースにはそれぞれ部分コイル(図示せず)が集中巻きされ、6つの部分コイルが直列接続されて一つの相コイルを構成し、3つの相コイルが星形接続3相ステータコイルを構成している。
(電磁輪板の構造)
軸方向に隣接する2枚の電磁輪板を図2に示す。図2において、100は電磁輪板である。電磁輪板100は、2つの取り付け部101をもつ円弧形状電磁鋼板部材によりそれぞれ構成された3枚のコアシート102を輪板状に組み合わせてそれぞれ構成されている。すなわち、コアシート102は、円弧形状をもつ1種類の部材であって、通常の輪板状コアシートを120度ごとにコアバック位置にて分割してなる。したがって、電磁輪板100は、周方向に隣接する2つのコアシート102、102の当接部分である突き合わせ部103を3つ有している。各コアシート102の外周縁には互いに60度離れて取り付け部101が径方向外側へ突設されており、取り付け部101には貫通孔(本発明で言うコア固定孔)100aが形成されている。軸方向に隣接する各コアシート102の貫通孔100aは周方向及び径方向において同位置に配置され、棒状締結部材9が貫通される貫通孔1aを構成している。1枚の電磁輪板の6つの取り付け部101は、それぞれ60度離れて配置されている。各コアシート102の貫通孔100aは棒状締結部材9の外径より僅かに大きい内径を有している。これにより、寸法誤差を吸収することができるため、周方向に隣接するコアシート102同士の突き合わせを隙間無しに実現することができる。
軸方向に隣接する2枚の電磁輪板を図2に示す。図2において、100は電磁輪板である。電磁輪板100は、2つの取り付け部101をもつ円弧形状電磁鋼板部材によりそれぞれ構成された3枚のコアシート102を輪板状に組み合わせてそれぞれ構成されている。すなわち、コアシート102は、円弧形状をもつ1種類の部材であって、通常の輪板状コアシートを120度ごとにコアバック位置にて分割してなる。したがって、電磁輪板100は、周方向に隣接する2つのコアシート102、102の当接部分である突き合わせ部103を3つ有している。各コアシート102の外周縁には互いに60度離れて取り付け部101が径方向外側へ突設されており、取り付け部101には貫通孔(本発明で言うコア固定孔)100aが形成されている。軸方向に隣接する各コアシート102の貫通孔100aは周方向及び径方向において同位置に配置され、棒状締結部材9が貫通される貫通孔1aを構成している。1枚の電磁輪板の6つの取り付け部101は、それぞれ60度離れて配置されている。各コアシート102の貫通孔100aは棒状締結部材9の外径より僅かに大きい内径を有している。これにより、寸法誤差を吸収することができるため、周方向に隣接するコアシート102同士の突き合わせを隙間無しに実現することができる。
ただし、奇数番目の電磁輪板(たとえば図2における左側の電磁輪板)100の突き合わせ部103は、偶数番目の電磁輪板(たとえば図2における右側の電磁輪板)100の突き合わせ部103を基準として周方向に60度シフトしている。これは、任意の一つの貫通孔(コア固定孔)1aを構成するために、奇数番目の電磁輪板100のコアシート102の左側の貫通孔100aと、偶数番目の電磁輪板100のコアシート102の右側の貫通孔100aとが用いられることを意味する。なお、以下の説明において互いに軸方向に隣接しつつ積層されたコアシート102の一群は部分コアと呼ばれる。
これにより、1種類の形状のコアシート102を用いるにもかかわらず、各コアシート102の面方向位置が各2本の棒状締結部材9により完全に確定することができる。また、一本の棒状締結部材9は、異なる部分コアに属するコアシート102のコア固定孔100aに軸方向交互に挿通されるため、軸方向に隣接する各電磁輪板100が、周方向、軸方向、径方向に強固に一体化されることができ、その結果として機械的強度も十分となる。更に、各突き合わせ部103は軸方向に交互に形成されるために固定子コア1の周方向磁気抵抗の増大も低減することができる。
(変形態様)
上記実施例では突き合わせ部103は径方向に延在させたが、斜め方向に延在させたり、凹凸形状として磁気抵抗増加を抑止することも可能である。
上記実施例では突き合わせ部103は径方向に延在させたが、斜め方向に延在させたり、凹凸形状として磁気抵抗増加を抑止することも可能である。
(変形態様)
上記実施例ではコアシート102はそれぞれ同形としたが、互いに異なる形状をもつ複数種のコアシート102を用いても良い。また、取り付け部101の周方向位置は周方向に等ピッチに設ける必要はない。ただし、同形のコアシート102を用い、取り付け部101を周方向等ピッチとすることにより、コアシート102の種類を減らすことができる。なお、スロット数の約数に等しい数のコアシート102により電磁輪板100を構成すると、コアシート102を同形とするのに好適である。
上記実施例ではコアシート102はそれぞれ同形としたが、互いに異なる形状をもつ複数種のコアシート102を用いても良い。また、取り付け部101の周方向位置は周方向に等ピッチに設ける必要はない。ただし、同形のコアシート102を用い、取り付け部101を周方向等ピッチとすることにより、コアシート102の種類を減らすことができる。なお、スロット数の約数に等しい数のコアシート102により電磁輪板100を構成すると、コアシート102を同形とするのに好適である。
つまり、軸方向に隣接する一対の電磁輪板100、100は周方向互いに異なる位置に突き合わせ部103をもち、かつ、周方向及び径方向同じ位置にコアシート固定用の貫通孔100aをもつにもかかわらず各コアシート102は同一形状に形成できるため、周方向に所定角度シフトして上記構造を実現するため、コアシートの種類は1種類でよい。
図1の固定子コア1を構成するコアシートの他の組み合わせ方式すなわち電磁輪板100の他の構造を図3を参照して説明する。
この実施例では、電磁輪板100は、3枚のコアシート104と3枚のコアシート105とを周方向交互に組み合わせて構成されている。コアシート104の外周縁には互いに40度離れて一対の取り付け部101が径方向外側へ突設されており、取り付け部101には貫通孔100aが形成されている。コアシート105の外周縁には周方向中央に位置して一つの取り付け部101が径方向外側へ突設されており、取り付け部101には貫通孔100aが形成されている。
結局、1枚の電磁輪板100の9つの取り付け部101は、それぞれ40度離れて配置されている。ただし、軸方向1番目の電磁輪板(たとえば図3における左側の電磁輪板)100の突き合わせ部103を基準として、軸方向2番目の電磁輪板(たとえば図3における中央の電磁輪板)100の突き合わせ部103は、周方向一方側へ40度シフトしており、軸方向3番目の電磁輪板(たとえば図3における右側の電磁輪板)100の突き合わせ部103は、周方向一方側へ更に40度シフトしている。これにより、少ないコアシートの種類により実施例1と同様の効果を奏することができる。この実施例においても、貫通孔100aは周方向及び径方向において一致されることは当然である。
図1の固定子コア1を構成するコアシートの他の組み合わせ方式すなわち電磁輪板100の他の構造を図4を参照して説明する。
この実施例では、2種類の電磁輪板100、100’が用いられる。電磁輪板100は6枚のコアシート106を組み合わせて構成されている。コアシート106の外周縁には周方向一方側に偏って一つの取り付け部101が径方向外側へ突設されており、取り付け部101には貫通孔100aが形成されている。結局、1枚の電磁輪板100の6つの取り付け部101は、それぞれ60度離れて配置されている。電磁輪板100’は6枚のコアシート106’を組み合わせて構成されている。コアシート106’の外周縁には周方向中央に位置して一つの取り付け部101が径方向外側へ突設されており、取り付け部101’には貫通孔100aが形成されている。結局、1枚の電磁輪板100’の6つの取り付け部101は、それぞれ60度離れて配置されている。
つまり、コアシート106の取り付け部101はこのコアシート106に属する3つのティースのうち周方向一方側のティースと同位置に設けられ、コアシート106’の取り付け部101はこのコアシート106’に属する3つのティースのうち周方向中央のティースと同位置に設けられている。
ただし、軸方向1番目の電磁輪板(たとえば図4における左側の電磁輪板)100の突き合わせ部103を基準として、軸方向2番目の電磁輪板(たとえば図4における中央の電磁輪板)100’の突き合わせ部103は、周方向一方側へ20度すなわち1スロットピッチだけシフトしており、軸方向3番目の電磁輪板(たとえば図4における右側の電磁輪板)100の突き合わせ部103は、周方向一方側へ更に20度シフトしている。なお、軸方向3番目の電磁輪板(たとえば図4における右側の電磁輪板)100は、軸方向1番目の電磁輪板(たとえば図4における左側の電磁輪板)100を裏返して用いられる。言い換えると、軸方向3番目の電磁輪板(たとえば図4における右側の電磁輪板)100のコアシート106は、軸方向1番目の電磁輪板(たとえば図4における左側の電磁輪板)100のコアシート106を裏返して用いられる。各貫通孔100aは周方向及び径方向において同位置とされる。
このようにすれば、2種類のコアシート106、106’を用いることにより、突き合わせ部が1スロットピッチずつずれた固定子コア1を取り付け部101の位置を周方向及び径方向に一致させつつ実現でき、実施例2と同様の効果を奏することができる。
図1の固定子コア1を構成するコアシートの他の組み合わせ方式すなわち電磁輪板100の他の構造を図5を参照して説明する。
実施例1では、軸方向奇数番目の電磁輪板(たとえば図2における左側の電磁輪板)100の突き合わせ部103は、軸方向偶数番目の電磁輪板(たとえば図2における右側の電磁輪板)100の突き合わせ部103に対して周方向に60度シフトして配置した。
これに対して、この実施例では、軸方向奇数番目のブロックの電磁輪板100に属して互いに周方向に隣接するコアシート102同士の突き合わせ部103が、軸方向偶数番目のブロックの電磁輪板100の同様の突き合わせ部103に対して周方向に60度シフトして配置したものである。なお、図5から明らかなように、各ブロックは互いに軸方向に隣接する3枚の電磁輪板100により構成している。これにより、貫通孔100aの位置合わせが容易となり、棒状締結部材9の挿入が容易となる。
図1の固定子コア1を構成するコアシートの他の組み合わせ方式すなわち電磁輪板100の他の構造を図6を参照して説明する。
この実施例は、図2に示す実施例1において、コアシート102を、ティース取り付け溝110をもつコアバック用シート111と、図7に示すティース用シート112とに分割したものである。各ティース用シート112は軸方向に積層されてティース113を構成し、このティース113には部分コイル40が集中巻きされている。ティース113は、その内周側の鍔部を除いて周方向幅が略一定とされている。これにより、成形された部分コイル40をコイル導体をたとえば断面積が大きい平角線とすることができる。
また、この実施例では、ティース用シート112の外周縁にはコアバック用シート111のティース取り付け溝110に嵌合する取り付け突部115を有している。これにより、部分コイル40が嵌着されたティース113を、コアバック用シート111を積層してなるコアバック116に軸方向にはめ込むことにより、固定子コアを構成することができるため、太い平角線をあらかじめ巻いた部分コイル40をティース113にはめ込むことができ、コイルの銅損を低減することができる。なお、コイルは、ボビン等の絶縁部材を介してティースに巻装されてもよい。
図1の固定子コア1を構成するコアシートの他の組み合わせ方式すなわち電磁輪板100の他の構造を図8を参照して説明する。
この実施例は、図3に示す実施例2において実施例5と同様にコアシート104、105を、ティース取り付け溝110をもつコアバック用シート111と、図7に示すティース用シート112とに分割したものである。これにより、実施例2と同様の効果を奏することができる。
図1の固定子コア1を構成するコアシートの他の組み合わせ方式すなわち電磁輪板100の他の構造を図9を参照して説明する。
この実施例は、図4に示す実施例3において実施例5、6と同様にコアシート106、106’を、ティース取り付け溝110をもつコアバック用シート111と、図7に示すティース用シート112とに分割したものである。これにより、実施例5、6と同様の効果を奏することができる。
図1の固定子コア1を構成するコアシートの他の組み合わせ方式すなわち電磁輪板100の他の構造を図10を参照して説明する。
この実施例は、図8に示す実施例6において取り付け部101を省略してコアバック用シート111の外周部に貫通孔100aを設けたものである。なお、コアバック用シート111の外周部とは、コアバック用シート111の径方向寸法をLとした場合に、コアバック用シート111の外周からL/3までの部分を言うものとする。当然、軸方向に隣接する各コアバック用シート111の貫通孔100aは周方向及び径方向において一致するように配置されて、棒状締結部材9が挿入される貫通孔1aを構成する。この実施例によれば、貫通孔1aがコアバック用シート111の外周部に配置しているので、貫通孔1aをコアバック用シート111の径方向中央部や内周部に設けるよりもコアの磁路長を短縮できるため、コアの磁気抵抗を低減できる。また、既述したようにステータコアの放熱性の向上も期待することができる。
図1の固定子コア1を構成するコアシートの他の組み合わせ方式すなわち電磁輪板100の他の構造を図11を参照して説明する。
この実施例は、図6に示す実施例5において、取り付け部101の数を3倍とするとともに、6枚のコアシート102で一枚の電磁輪板100を構成したものである。したがって、各コアシート102は3つの取り付け部101をもち、各電磁輪板100はそれぞれ18個の取り付け部101を周方向20度ピッチでもつ。このようにすれば、軸方向1番目の電磁輪板(たとえば図11における左側の電磁輪板)100の突き合わせ部103を基準として、軸方向2番目の電磁輪板(たとえば図11における中央の電磁輪板)100の突き合わせ部103は、周方向一方側へ20度ずれて配置され、軸方向3番目の電磁輪板(たとえば図11における右側の電磁輪板)100の突き合わせ部103は、周方向一方側へ更に20度シフトしている。このようにすれば、上記実施例と同様の効果を奏することができる。
図1の固定子コア1を構成するコアシートの他の組み合わせ方式すなわち電磁輪板100の他の構造を図12を参照して説明する。
この実施例は、取り付け部101を9個とし、合計9枚のコアシートにより一枚の電磁輪板を構成する。ただし、この実施例では、奇数番目の電磁輪板(たとえば図12における左側の電磁輪板)100の突き合わせ部103はコアシート106の周方向両端部に半割り形状に設けられ、偶数番目の電磁輪板(たとえば図12における右側の電磁輪板)100’の突き合わせ部103’はコアシート106’の周方向中央部に取り付け部101を有している。このようにすれば、上記実施例と同様の効果を奏することができる。
図1の固定子コア1を構成するコアシートの他の組み合わせ方式すなわち電磁輪板100の他の構造を図13を参照して説明する。
この実施例では、奇数番目の電磁輪板(たとえば図13における左側の電磁輪板)100と、偶数番目の電磁輪板(たとえば図13における右側の電磁輪板)100’とを交互に積層して固定子コア1が形成される。
電磁輪板100は、周方向一端部に半割りの取り付け部1011をもつ合計9個のコアシート130と、周方向他端部に半割りの取り付け部1012をもつ合計9個のコアシート131とを周方向交互に配列して構成されている。コアシート131はコアシート130を裏返して用いることができるため、部品としては1種類となる。また、電磁輪板100’は、周方向中央部に取り付け部1013をもつ合計9個のコアシート132と、取り付け部をまったく持たない合計9個のコアシート133とを周方向交互に配列して構成されている。このようにすれば、取り付け部101をまったくもたないコアシート133は、軸方向においてコアシート130、131に挟持され、かつ、周方向において隣接する2つのコアシート132、132に挟持され、これらコアシート130、131、132は取り付け部101により相互に固定されるために、全体として強固に一体化することができる。
固定子コア1をモータハウジングに固定する他の方法を図14を参照して以下に説明する。図14は、車両用回転電機の軸方向断面図であり、図1に示す実施例1の車両用回転電機において、固定子コア1を深椀状のフロントハウジング2の内端面に締結した点をその特徴としている。更に説明すると、この実施例では、固定子コア1の貫通孔100aにより構成されるコア固定孔1aには長ボルト90が挿通され、長ボルト90の先端部の雄螺子部はフロントハウジング2の雌螺子孔2aに螺入されている。また、フロントハウジング2とリヤハウジング3とは、フロントハウジング2の雌螺子孔2bに螺入されるボルト91により締結されている。
(追加説明)
ティース113とコアバック116との結合方式の一例を図15、図16に例示する。図15はコアバック116の分解斜視説明図、図16はティース113とコアバック116との軸方向断面図である。ティース113は、ティース用シート112、112’を交互に積層して形成される。コアバック116は、コアバック用シート111、111’を交互に積層して構成される。ティース用シート112’とコアバック用シート111とはティースとコアバックを一体化するための貫通孔200をもち、貫通孔200に図示しない締結ピンを圧入して、ティース113がコアバック116に固定される。
ティース113とコアバック116との結合方式の一例を図15、図16に例示する。図15はコアバック116の分解斜視説明図、図16はティース113とコアバック116との軸方向断面図である。ティース113は、ティース用シート112、112’を交互に積層して形成される。コアバック116は、コアバック用シート111、111’を交互に積層して構成される。ティース用シート112’とコアバック用シート111とはティースとコアバックを一体化するための貫通孔200をもち、貫通孔200に図示しない締結ピンを圧入して、ティース113がコアバック116に固定される。
その他、複数枚のティース用シート112を積層してブロックとし、同じく複数枚のティース用シート112‘を積層してブロックとし、これら2種類のブロックを交互に積み重ねてティース113を構成してもよい。同様に、複数枚のコアバック用シート111を積層してブロックとし、複数枚のコアバック用シート111’を積層してブロックとし、これらブロックをたとえば交互に積層してコアバック116を構成してもよい。
(変形態様)
上記したティース用シート112とコアバック用シート111とを機械的に結合する場合において、ティース用シート112の磁化容易軸を径方向とし、コアバック用シート111の磁化容易軸を周方向にしてもよい。また、ティース用シート112の磁化容易軸を径方向とし、コアバック用シート111を磁気等方向性軟磁性板としてもよい。
上記したティース用シート112とコアバック用シート111とを機械的に結合する場合において、ティース用シート112の磁化容易軸を径方向とし、コアバック用シート111の磁化容易軸を周方向にしてもよい。また、ティース用シート112の磁化容易軸を径方向とし、コアバック用シート111を磁気等方向性軟磁性板としてもよい。
(変形態様)
上記実施例では、コアバック用シート111とティース用シート112とを同一磁気特性又は同一組成の電磁鋼板としたが、両者の磁気特性又は組成を変更してもよい。
上記実施例では、コアバック用シート111とティース用シート112とを同一磁気特性又は同一組成の電磁鋼板としたが、両者の磁気特性又は組成を変更してもよい。
(変形態様)
上記実施例では、説明を省略したが、コアシートの両面には通常のコアシートと同様に絶縁被膜を設けることが好適である。
上記実施例では、説明を省略したが、コアシートの両面には通常のコアシートと同様に絶縁被膜を設けることが好適である。
(変形態様)
上記実施例では、各コアシートは、棒状締結部材9により一体化された(ばらけるのを防止された)が、各コアシートの一体化のためにかしめや溶接などのような公知の金属一体化技術を採用乃至併用してもよいことは明白である。
上記実施例では、各コアシートは、棒状締結部材9により一体化された(ばらけるのを防止された)が、各コアシートの一体化のためにかしめや溶接などのような公知の金属一体化技術を採用乃至併用してもよいことは明白である。
1 固定子コア
1a 貫通孔
2 フロントハウジング
2a 貫通孔
3 リヤハウジング
4 ステータコイル
5 ロータ
6 回転軸
9 棒状締結部材
10 ナット
20 周方向
40 部分コイル
100 電磁輪板
100a 貫通孔
101 取り付け部
102 コアシート
103 突き合わせ部
104 コアシート
105 コアシート
106 コアシート
111 コアバック用シート
112 ティース用シート
113 ティース
116 コアバック
130 コアシート
131 コアシート
132 コアシート
133 コアシート
200 貫通孔
1a 貫通孔
2 フロントハウジング
2a 貫通孔
3 リヤハウジング
4 ステータコイル
5 ロータ
6 回転軸
9 棒状締結部材
10 ナット
20 周方向
40 部分コイル
100 電磁輪板
100a 貫通孔
101 取り付け部
102 コアシート
103 突き合わせ部
104 コアシート
105 コアシート
106 コアシート
111 コアバック用シート
112 ティース用シート
113 ティース
116 コアバック
130 コアシート
131 コアシート
132 コアシート
133 コアシート
200 貫通孔
Claims (12)
- 所定数のスロットと所定数のティースとを周方向交互に有する複数の部分コアを周方向にリング状に組み合わせて形成され、各前記部分コアは所定枚数の電磁鋼板製のコアシートを軸方向に積層してなる固定子コアと、前記固定子コアが固定されるモータハウジングとを有する回転電機において、
互いに軸方向同位置にて周方向に隣接する一対の前記コアシートの突き合わせ部は、軸方向に近接するとともに互いに軸方向同位置にて周方向に隣接する他の前記一対のコアシートの突き合わせ部に対して周方向に異なる位置にずらして形成され、
軸方向に近接する複数の前記コアシートは、周方向及び径方向同位置にて形成されて棒状締結部材が軸方向に貫挿されるコア固定孔を有する孔付きシートからなり、
前記棒状締結部材は、前記孔付きシートを前記モータハウジングに締結することにより前記コアシートを軸方向に挟圧しつつ前記固定子コアを前記モータハウジングに固定することを特徴とする回転電機。 - 請求項1記載の回転電機において、
前記各孔付きシートは、同一形状をもつことを特徴とする回転電機。 - 請求項1記載の回転電機において、
すべての前記コアシートは、前記孔付きシートからなることを特徴とする回転電機。 - 請求項1記載の回転電機において、
前記コアシートは、軸方向同位置の一対の前記孔付きシートの間に位置して前記コア固定孔をもたない孔無しシートを有し、
軸方向同位置にて互いに周方向に隣接する一枚の孔付きシートと一枚の孔無しシートとの突き合わせ部は、前記孔付きシートと孔無しシートとのペアに対して軸方向に隣接するとともに互いに周方向に隣接する他の一枚の孔付きシートと一枚の孔無しシートとの突き合わせ部に対して周方向に異なる位置に形成されていることを特徴とする回転電機。 - 請求項1乃至4のいずれか記載の回転電機において、
軸方向に積層された複数枚の前記コアシートからそれぞれ構成されて互いに周方向に隣接する一対のブロックの間の前記突き合わせ部は、前記一対のブロックに対して軸方向に隣接するとともに軸方向に積層された複数枚の前記コアシートからそれぞれ構成されて互いに周方向に隣接する一対のブロックの間の前記突き合わせ部に対して周方向に異なる位置に形成され、
前記各コアシートは、周方向同位置にて形成されて棒状締結部材が軸方向に挿入されるコア固定孔を有する孔付きシートを含むことを特徴とする回転電機。 - 請求項1乃至5のいずれか記載の回転電機において、
前記コア固定孔は、前記コアシートの径方向外側に突出していることを特徴とする回転電機。 - 請求項1乃至5のいずれか記載の回転電機において、
前記コア固定孔は、前記コアシートのコアバック部分の外周側に貫孔されていることを特徴とする回転電機。 - 請求項1乃至7のいずれか記載の回転電機において、
前記部分コアは、コイルが巻装されるティース部と、前記ティース部に機械的に結合されるコアバック部とからなることを特徴とする回転電機。 - 請求項1記載の回転電機において、
前記孔付きシートのコア固定孔は、前記孔付きシートのスロットよりも少数とされていることを特徴とする回転電機。 - 請求項9記載の回転電機において、
前記孔付きシートは、前記コア固定孔を一個のみ有することを特徴とする回転電機。 - 請求項9記載の回転電機において、
前記孔付きシートは、前記コア固定孔を二個だけ有することを特徴とする回転電機。 - 請求項9記載の回転電機において、
前記コア固定孔を一個のみ有する前記孔付きシートと、前記コア固定孔を二個だけ有する前記孔付きシートとを有することを特徴とする回転電機。
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