JP2008312366A - 回転電機及びそのコア - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の軸線方向に関して各コア分割片の相対位置のばらつきを抑えるとともに各コア分割片の締め付け力を均一化する。
【解決手段】ステータコア１２は、回転電機の周方向に関して分割された複数のコア分割片１８と、これら複数のコア分割片１８を外周側から締め付けることでコア分割片１８同士を締結する略円筒状の締結部材２０と、を備える。締結部材２０には、回転電機の径方向内側へ突出した複数の突出部３２が回転電機の周方向に沿って互いに間隔を空けて配列されている。複数の突出部３２は、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片１８の一端面１８ａとその当接面３２ａにて当接することで、この軸線方向に関する各コア分割片１８の位置決めを行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機及びそのコアに関し、特に、周方向に分割された複数のコア分割片と、これら複数のコア分割片を外周側から締め付けることでコア分割片同士を締結する締結部材と、を備えるコア、及びこのコアを備える回転電機に関する。

複数のコア分割片を結合して回転電機のコアを構成する関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１においては、周方向に分割された複数のコア分割片を円筒状のハウジング（締結部材）内に圧入することで、これら複数のコア分割片をハウジングにより外周側から締め付けて締結している。

その他にも、下記特許文献２による回転電機が開示されている。

特開２００４−３２８９６５号公報 特開平９−１８２３５９号公報

周方向に分割された複数のコア分割片を締結部材により外周側から締め付けて締結する場合に、回転電機の軸線方向に関して各コア分割片の相対位置にばらつきが生じると、コアの磁気抵抗が増大し、回転電機の出力低下等、回転電機の性能の低下を招きやすくなる。

回転電機の軸線方向に関する各コア分割片の相対位置のばらつきを抑えるために、軸線方向に関する各コア分割片の端面に当接することで各コア分割片の軸線方向の位置決めを行う位置決め用の部材を締結部材に設けることも考えられる。しかし、その場合は、締結部材において、位置決め用の部材が設けられた部分の剛性が他の部分より高くなり、位置決め用の部材が設けられた部分とそれ以外の部分とでコア分割片の締め付け力が異なってくる。その結果、締結部材による各コア分割片の締め付け力が不均一化する。

本発明は、回転電機の軸線方向に関して各コア分割片の相対位置のばらつきを抑えるとともに各コア分割片の締め付け力を均一化することを目的とする。

本発明に係る回転電機及びそのコアは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る回転電機のコアは、周方向に分割された複数のコア分割片と、これら複数のコア分割片を外周側から締め付けることでコア分割片同士を締結する締結部材と、を備える回転電機のコアであって、締結部材には、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片の端面と当接することで当該軸線方向に関する各コア分割片の位置決めを行う位置決め部材が設けられており、位置決め部材は、前記コア分割片の端面と当接するよう径方向内側へ突出した複数の突出部であって、前記周方向に関して互いに間隔を空けて配置された複数の突出部を含むことを要旨とする。

また、本発明に係る回転電機のコアは、周方向に分割された複数のコア分割片と、これら複数のコア分割片を外周側から締め付けることでコア分割片同士を締結する締結部材と、を備える回転電機のコアであって、締結部材には、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片の端面と当接することで当該軸線方向に関する各コア分割片の位置決めを行う位置決め部材が取り付けられており、位置決め部材は、回転電機の径方向に関する締結部材と位置決め部材との間の相対変位が許容される状態で締結部材に取り付けられていることを要旨とする。

また、本発明に係る回転電機のコアは、周方向に分割された複数のコア分割片と、これら複数のコア分割片を外周側から締め付けることでコア分割片同士を締結する締結部材と、を備える回転電機のコアであって、締結部材には、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片の端面と当接することで当該軸線方向に関する各コア分割片の位置決めを行う位置決め部材が取り付けられており、位置決め部材は、締結部材にその外周にて取り付けられていることを要旨とする。

また、本発明に係る回転電機は、ロータと、ロータの外周を取り囲むステータコアと、を備える回転電機であって、ステータコアが、本発明に係るコアであることを要旨とする。

本発明によれば、回転電機の軸線方向に関して各コア分割片の相対位置のばらつきを抑えることができるとともに各コア分割片の締め付け力を均一化することができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

「実施形態１」
図１〜５は、本発明の実施形態１に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図であり、本発明を回転電機のステータコア１２に適用した場合を示す。図１は回転電機の軸線方向から見たロータ１４及びステータ（ステータコア１２）の内部構成の概略を示し、図２は回転電機の軸線方向から見たステータコア１２の構成の概略を示し、図３は回転電機の軸線方向と直交する方向から見たステータコア１２の内部構成の概略を示し、図４は回転電機の軸線方向から見た締結部材２０の構成の概略を示し、図５は回転電機の軸線方向と直交する方向から見た締結部材２０の内部構成の概略を示す。実施形態１に係る回転電機は、ロータ１４と、ロータ１４の外周を取り囲み図示しないケーシングに固定されたステータ（ステータコア１２）とを備え、ロータ１４とステータとが回転電機の軸線方向に直交する方向、つまり半径方向に対向配置されたラジアル型の回転電機である。

ロータ１４は、その中心軸（回転電機の軸線と一致する）まわりに回転可能である。ステータコア１２には、ロータ１４側（回転電機の径方向内側）へ突出した複数のティース３０が回転電機の周方向（ロータ１４の回転方向）に沿って互いに間隔を空けて配列されており、各ティース３０にはコイル１６が配設されている。なお、図１では、ロータ１４の具体的構成の図示を省略しているが、ロータ１４に永久磁石を配設して磁石トルクを得る構成や、ロータ１４に突極を形成してリラクタンストルクを得る構成等、様々な構成を採り得ることができる。

ステータコア１２は、回転電機の周方向に関して分割された複数のコア分割片１８と、これら複数のコア分割片１８を外周側から締め付けることでコア分割片１８同士を締結する略円筒状の締結部材２０と、を備える。締結部材２０によりコア分割片１８同士を締結する際には、複数のコア分割片１８を焼き嵌めあるいは圧入により締結部材２０の内側にその内周面２０ａと接触させて嵌め込むことで、各コア分割片１８が締結部材２０により外周側から締め付けられる。なお、図１〜３では、ステータコア１２をティース３０単位で複数のコア分割片１８に分割した例を示しているが、必ずしもティース３０単位でステータコア１２を分割しなくても構わない。また、各コア分割片１８については、例えば薄い珪素鋼板（電磁鋼板）を回転電機の軸線方向に積層して形成することもできるし、圧粉磁心材料により成形することもできる。ここでの圧粉磁心材料は、鉄等の強磁性体の微小粒の表面に電気を通さない膜のコーティングを施した粉体を押し固めた材料である。

本実施形態では、回転電機の軸線方向（ロータ１４の回転中心軸方向）に関する締結部材２０の一端部には、この軸線方向に関する各コア分割片１８の位置決めを行うための位置決め部材として、回転電機の径方向内側へ突出した複数の突出部３２が設けられている。これら複数の突出部３２は、回転電機の周方向に沿って互いに間隔を空けて配列されており、周方向に隣接する突出部３２間には空隙３３が形成されている。径方向内側へ突出した複数の突出部３２は、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片１８の一端面１８ａとその当接面３２ａにて当接することで、この軸線方向に関する各コア分割片１８の位置決めを行う。ここでは、複数の突出部３２は、コア分割片１８との当接面３２ａが同一平面上に位置するように形成されている。なお、締結部材２０に設ける突出部３２の数については任意に設定することができる。例えば、各コア分割片１８毎に突出部３２を設けることもできるし、複数の突出部３２を共通のコア分割片１８に当接させることもできるし、複数のコア分割片１８に共通の突出部３２を当接させることもできる。また、突出部３２については、締結部材２０と一体化することもできるし、締結部材２０と別体にしてボルト等の取り付け部材により締結部材２０に取り付けることもできる。

このように、本実施形態では、締結部材２０に設けた複数の突出部３２を各コア分割片１８の一端面１８ａに当接させることで、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片１８の位置決めを行うことができ、この軸線方向に関する各コア分割片１８の相対位置のばらつきを抑えることができる。

さらに、本実施形態では、締結部材２０に設けた複数の突出部３２が回転電機の周方向に関して互いに間隔を空けて配置されているため、複数の突出部３２が締結部材２０の径方向に関する剛性にほとんど寄与しない。そのため、締結部材２０において、突出部３２が設けられた一端部の径方向に関する剛性は、他の部分（突出部３２が設けられていない部分）の径方向に関する剛性と略等しい。したがって、複数のコア分割片１８を圧入により締結部材２０の内側に嵌め込む場合は、突出部３２が設けられた一端部とそれ以外の部分とで、締結部材２０の径方向外側への変形量が略等しく、コア分割片１８の締め付け力（圧縮応力）も略等しい。また、複数のコア分割片１８を焼き嵌めにより締結部材２０の内側に嵌め込む場合は、突出部３２が設けられた一端部とそれ以外の部分とで、締結部材２０の径方向内側への収縮量が略等しく、コア分割片１８の締め付け力（圧縮応力）も略等しい。したがって、締結部材２０による各コア分割片１８の締め付け力を、回転電機の軸線方向に関して均一化することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、回転電機の軸線方向に関して各コア分割片１８の相対位置のばらつきを抑えることができるとともに各コア分割片１８の締め付け力を均一化することができる。その結果、ステータコア１２の磁気抵抗を減少させることができ、回転電機の出力増大等、回転電機の性能向上を図ることができる。

「実施形態２」
図６〜８は、本発明の実施形態２に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。図６は回転電機の軸線方向から見たステータコア１２の構成の概略を示し、図７は回転電機の軸線方向と直交する方向から見たステータコア１２の内部構成の概略を示し、図８は回転電機の軸線方向から見た締結部材２０の構成の概略を示す。以下の実施形態２の説明では、実施形態１と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態では、回転電機の軸線方向に関する締結部材２０の一端部には、この軸線方向に関する各コア分割片１８の位置決めを行うための位置決め部材として、環状の位置決めプレート４２が取り付けられている。位置決めプレート４２は、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片１８の一端面１８ａとその当接面４２ａにて当接することで、この軸線方向に関する各コア分割片１８の位置決めを行うことができる。ここでは、位置決めプレート４２の当接面４２ａが平面形状に形成されている。

位置決めプレート４２には、複数の長穴４４が回転電機の周方向に関して互いに間隔を空けた状態で形成されており、各長穴４４の長手方向は回転電機の径方向と一致している。位置決めプレート４２は、各長穴４４を通る複数のボルト（取り付け部材）４６によって締結部材２０に取り付けられている。これによって、締結部材２０に作用する径方向の力が所定値Ｆ０よりも大きい場合に、ボルト４６が長穴４４の長手方向に沿って摺動し、回転電機の径方向に関する締結部材２０と位置決めプレート４２との間の相対変位が許容される。ここでの所定値Ｆ０は、複数のコア分割片１８を焼き嵌めあるいは圧入により締結部材２０の内側に嵌め込むときに、締結部材２０が位置決めプレート４２に対して径方向に摺動できる程度の値に設定される。ここでは、ボルト４６による締結部材２０と位置決めプレート４２との締結力を調整することで、所定値Ｆ０の調整が可能である。なお、位置決めプレート４２に設ける長穴４４の数については任意に設定することができる。また、ボルト４６の代わりにピンを用いて位置決めプレート４２を締結部材２０に取り付けることもできる。

本実施形態では、位置決めプレート４２が、回転電機の径方向に関する締結部材２０の変形を妨げない。例えば、複数のコア分割片１８を圧入により締結部材２０の内側に嵌め込む場合は、締結部材２０における位置決めプレート４２が取り付けられた一端部は、位置決めプレート４２に対する径方向外側への相対的な変形が許容される。そのため、位置決めプレート４２が取り付けられた一端部とそれ以外の部分とで、締結部材２０の径方向外側への変形量が略等しく、コア分割片１８の締め付け力（圧縮応力）も略等しい。また、複数のコア分割片１８を焼き嵌めにより締結部材２０の内側に嵌め込む場合は、締結部材２０における位置決めプレート４２が取り付けられた一端部は、位置決めプレート４２に対する径方向内側への相対的な収縮が許容される。そのため、位置決めプレート４２が取り付けられた一端部とそれ以外の部分とで、締結部材２０の径方向内側への収縮量が略等しく、コア分割片１８の締め付け力（圧縮応力）も略等しい。したがって、締結部材２０による各コア分割片１８の締め付け力を、回転電機の軸線方向に関して均一化することができる。

以上説明したように、本実施形態でも実施形態１と同様に、回転電機の軸線方向に関して各コア分割片１８の相対位置のばらつきを抑えることができるとともに各コア分割片１８の締め付け力を均一化することができる。

「実施形態３」
図９，１０は、本発明の実施形態３に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。図９は回転電機の軸線方向から見たステータコア１２の構成の概略を示し、図１０は回転電機の軸線方向と直交する方向から見たステータコア１２の内部構成の概略を示す。以下の実施形態３の説明では、実施形態１，２と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態では、回転電機の軸線方向に関する締結部材２０の一端部には、この軸線方向に関する各コア分割片１８の位置決めを行うための位置決め部材として、環状の位置決めリング５２が取り付けられている。位置決めリング５２は、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片１８の一端面１８ａとその当接面５２ａにて当接することで、この軸線方向に関する各コア分割片１８の位置決めを行うことができる。ここでは、位置決めリング５２の当接面５２ａが平面形状に形成されている。

締結部材２０の外周面２０ｂには、ねじ３８が設けられており、位置決めリング５２の内周面５２ｂには、ねじ４８が設けられている。そして、ねじ３８，４８同士の締結により、位置決めリング５２が締結部材２０にその外周面２０ｂにて取り付けられている。なお、ここでは、ねじ締結以外に、例えば圧入によっても位置決めリング５２を締結部材２０の外周面２０ｂに取り付けることが可能である。

本実施形態では、位置決めリング５２が、回転電機の径方向に関する締結部材２０の収縮を妨げない。例えば、複数のコア分割片１８を焼き嵌めにより締結部材２０の内側に嵌め込む場合は、締結部材２０における位置決めリング５２が取り付けられた一端部は、位置決めリング５２に対する径方向内側への相対的な収縮が許容される。そのため、位置決めリング５２が取り付けられた一端部とそれ以外の部分とで、締結部材２０の径方向内側への収縮量が略等しく、コア分割片１８の締め付け力（圧縮応力）も略等しい。したがって、締結部材２０による各コア分割片１８の締め付け力を、回転電機の軸線方向に関して均一化することができる。

以上説明したように、本実施形態でも実施形態１，２と同様に、回転電機の軸線方向に関して各コア分割片１８の相対位置のばらつきを抑えることができるとともに各コア分割片１８の締め付け力を均一化することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

実施形態１に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。 実施形態１に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。 実施形態１に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。 実施形態１に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。 実施形態１に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。 実施形態２に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。 実施形態２に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。 実施形態２に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。 実施形態３に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。 実施形態３に係るコアを備える回転電機の概略構成を示す図である。

符号の説明

１２ ステータコア、１４ ロータ、１６ コイル、１８ コア分割片、２０ 締結部材、３０ ティース、３２ 突出部、３８，４８ ねじ、４２ 位置決めプレート、４４ 長穴、４６ ボルト、５２ 位置決めリング。

Claims (4)

1. 周方向に分割された複数のコア分割片と、これら複数のコア分割片を外周側から締め付けることでコア分割片同士を締結する締結部材と、を備える回転電機のコアであって、
   締結部材には、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片の端面と当接することで当該軸線方向に関する各コア分割片の位置決めを行う位置決め部材が設けられており、
   位置決め部材は、前記コア分割片の端面と当接するよう径方向内側へ突出した複数の突出部であって、前記周方向に関して互いに間隔を空けて配置された複数の突出部を含む、回転電機のコア。
2. 周方向に分割された複数のコア分割片と、これら複数のコア分割片を外周側から締め付けることでコア分割片同士を締結する締結部材と、を備える回転電機のコアであって、
   締結部材には、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片の端面と当接することで当該軸線方向に関する各コア分割片の位置決めを行う位置決め部材が取り付けられており、
   位置決め部材は、回転電機の径方向に関する締結部材と位置決め部材との間の相対変位が許容される状態で締結部材に取り付けられている、回転電機のコア。
3. 周方向に分割された複数のコア分割片と、これら複数のコア分割片を外周側から締め付けることでコア分割片同士を締結する締結部材と、を備える回転電機のコアであって、
   締結部材には、回転電機の軸線方向に関する各コア分割片の端面と当接することで当該軸線方向に関する各コア分割片の位置決めを行う位置決め部材が取り付けられており、
   位置決め部材は、締結部材にその外周にて取り付けられている、回転電機のコア。
4. ロータと、ロータの外周を取り囲むステータコアと、を備える回転電機であって、
   ステータコアが、請求項１〜３のいずれか１に記載のコアである、回転電機。

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