JP4706215B2 - 複軸多層型回転電機のステータ構造 - Google Patents
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Description
隣接する各コアは間隔を空けて配置され、各コア間にモールド樹脂が充填され、当該コアを、前記外周側および内周側の面を除く側面に段を形成するように、電磁鋼板をステータの中心軸線方向に積層して構成してなることを特徴とする。
図1は本発明に係る複軸多層型回転電機のステータ構造の一実施形態を示す模式断面図であり、図2は当該ステータの構造を中心軸線を含む平面で示す模式断面図である。
この複軸多層型回転電機のステータ構造は、図1に示すように、コイル1を巻装したT字柱形状をなす複数のコア2を、周方向に配置し、隣接するコア2の間にモールド樹脂3を充填してなるステータ4と、ステータ4の内周側に配設された図示しないインナーロータと、ステータ4の外周側に配設された図示しないアウターロータとを具えてなるものであって、
当該コア2を、その側面に段を形成するように、電磁鋼板5をステータの中心軸線C方向に積層して構成している。(請求項1に相当)ここで電磁鋼板5としては、表面に無機質の絶縁被膜を施した薄いケイ素鋼板を用いることが好ましい。
図3は、図1および図2に示すステータの半径方向Aから見た模式矢視図である。図3ではコアとモールド樹脂のみを示しその他の構成部品は省略している。
このように、T字柱状のコア2を、形状および大きさの少なくともいずれか、ここでは形状が異なる二種類の電磁鋼板5a、5bを交互に積層して構成して、(請求項2に相当)ここでは、T字柱状のコア2の側面(中心軸線方向両端面、外周面および内周面を除く面)に段を形成している。このコア2の側面に形成される段により、ステータを構成する際に、モールド樹脂3がその段に入り込み、それによりコア2の周方向および半径方向の曲げ剛性を高めることができるとともに、モールド樹脂にもその段に対応する段が形成されるため、コア2の段と、モールド樹脂3の段とが噛みあい、コア2をモールド樹脂3がステータの中心軸線方向に拘束するため、コア2を、ステータの中心軸線方向により強固に拘束することができる。これにより、回転電機を駆動して、ステータに発熱が生じて、コア2とモールド樹脂3との間に隙間が生じた場合でも、コア2がモールド樹脂3に対してステータの中心軸線方向にずれることを防止することができる。
ここでは、前記コア2を、左右非対称である一種類の電磁鋼板5cを、交互に表裏を逆転して積層して構成している。(請求項3に相当)図4(a)は電磁鋼板5cを表から見た形状を示し、図4(b)は電磁鋼板5cを裏から見た形状を示す。ここで、電磁鋼板が左右非対称であるとは、電磁鋼板をその外周側の傘部を上方、内周側のティース部を下方と見立てた場合に、上下方向に平行ないずれの軸に関しても、その形状が線対称とならないことを示す。
これとともに、左右非対称である一種類の電磁鋼板5cを用いてコアを構成することにより、図3に示した請求項2に相当する構成では、二種類の電磁鋼板を製造するのに二種類の金型を必要となるところを、一種類の金型で電磁鋼板を製造することができ、製造コストを低減し、製造効率を高めることができる。
また、図3に示した構成においては、二種類の電磁鋼板の周方向長さを相互に異ならせて積層して、側面に段を形成することも可能である。
図5は、本発明の基礎となる曲げ試験結果を示すグラフである。
背景技術で述べたように、電磁鋼板の積層体である回転電機のコアの曲げ剛性を高める手法は従来存在しなかった。そこで、その手法の基礎となる知見を得るべく、以下に述べる試験を行った。曲げ試験に用いる部材は、表面を研磨した金属(材質:S45C)の棒状部材と、表面を研磨した後、その表面に長手方向に垂直な方向に、幅20μmおよび80μmの溝を加工した棒状部材(溝の深さ20μm及び80μm、溝を設けるピッチ0.27mm)、および、それらの表面にモールド樹脂を成形した部材(合計六種類)を用い、それぞれを間隔60mmの支点にて支持し、それらの支点の中間に荷重30Nを負荷して、当該荷重負荷点の変位を測定した。その結果が図5に示すものである。図中、点線は表面にモールド樹脂を成形しないものを示し、実線は表面をモールド樹脂にて成形したものを示す。
コア2のティース部の内周側に、ステータ4の中心軸線方向に延びる凹状部2aまたは凸状部2bを設けている。(請求項4に相当)図6(a)は凹状部2aを示し、図6(b)は凸状部2bを示す。ここでティース部とは、T字柱状をなすコア2の内周側の、周方向長さの短い部分を示す。
ここで、コア2は磁気の通路となるため、凹状部を設けるよりも凸状部を設けたほうが、磁路を狭めることを避けることができるのでより好ましい。
コア2の傘部に、ステータ4の中心軸線方向に延びる凹状部2cまたは凸状部2dを設けている。(請求項5に相当)図7(a)は凹状部2cを示し、図7(b)は凸状部2dを示す。ここで傘部とは、T字柱状をなすコア2の外周側の、周方向長さの長い部分を示す。
ここでは、コア2は磁気の通路となるものの、傘部はティース部よりもその周方向長さが長いことに起因して、磁路に与える影響は小さいため、凸状部を設けるよりも凹状部を設けたほうが、漏れ磁束をより低減することができるので好ましい。さらに、図6に示したように、ティース部に凹状部または凸状部を設けることに比して、図7に示す形態の凹状または凸状部は、傘部がティース部に対してその周方向長さが長いため、凹凸を設けても磁路に与える影響が小さくできるため、より好ましい構成となる。
コア2の傘部の外周面の、ステータの周方向の両端部分を、角状に切り欠いて、ステータ4の中心軸線方向に延びる直角状の角部2eを設けている。(請求項6に相当)
コア2の傘部の外周面の、周方向の両端部分を、テーパ状に切り欠いて、ステータ4の中心軸線方向に延びるテーパ部2fを設けている。(請求項7に相当)
本明細書中の回転電機は電動機および発電機の双方を含むものとする。
2 コア
3 モールド樹脂
4 ステータ
5 電磁鋼板
5a〜5c 電磁鋼板
7 ステータ
2a 凹状部
2b 凸状部
2c 凹状部
2d 凸状部
2e 角部
2f テーパ部
Claims (7)
- コイルを巻装した複数のコアを、周方向に配置し、隣接するコアの間にモールド樹脂を充填してなるステータと、ステータの内周側に配設されたインナーロータと、ステータの外周側に配設されたアウターロータとを具えてなる複軸多層型回転電機のステータ構造において、
隣接する各コアは間隔を空けて配置され、各コア間にモールド樹脂が充填され、当該コアを、前記外周側および内周側の面を除く側面に段を形成するように、電磁鋼板をステータの中心軸線方向に積層して構成してなる複軸多層型回転電機のステータ構造。 - 前記コアを、形状および大きさの少なくともいずれかが異なる二種類の電磁鋼板を交互に積層して構成してなる請求項1に記載の複軸多層型回転電機のステータ構造。
- 前記コアを、左右非対称である一種類の電磁鋼板を、交互に表裏を逆転して積層して構成してなる請求項1に記載の複軸多層型回転電機のステータ構造。
- 前記コアのティース部に、ステータの中心軸線方向に延びる凹または凸状部を設けてなる請求項1〜3のいずれかに記載の複軸多層型回転電機のステータ構造。
- 前記コアの傘部の、ステータの周方向の両端面に、ステータの中心軸線方向に延びる凹または凸状部を設けてなる請求項1〜4のいずれかに記載の複軸多層型回転電機のステータ構造。
- 前記コアの傘部の外周面の、ステータの周方向の両端部分を、角状に切り欠いてなる請求項1〜4のいずれかに記載の複軸多層型回転電機のステータ構造。
- 前記コアの傘部の外周面の、周方向の両端部分を、テーパ状に切り欠いてなる請求項1〜4のいずれかに記載の複軸多層型回転電機のステータ構造。
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