JP5809993B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、積層分割コアを用いた回転電機に関するものである。

回転電機の固定子コアの中で、集中巻きの分割コアは、主に小型高出力を目的に技術開発が進められている。しかし、電気自動車などに使われる３００ｋＷ程度の出力を得ようとすると、分割コアのステータの直径は２５０mm前後となる。分割されたコアを環状に組み立て、焼き嵌めリングを嵌めて分割コア組立を固定する。この焼き嵌めリングは、分割コアを環状に組み立てた分割コア組立の外周に焼き嵌め可能な径であり、その寸法精度は１／１０〜１／１００mmである必要がある。

この焼き嵌めは、回転電機の最大出力時に分割コア組立と焼き嵌めリングが滑らないような圧力で固定する必要がある。分割コア組立を安定して固定するためには、焼き嵌め締め代を大きく設定し、焼き嵌めリングの要求寸法の公差を緩和すればよい。

しかし、焼き嵌め締め代を大きく設定すると、焼き嵌めリングで分割コアを固定する圧力が大きくなり、隣接する分割コア同士の接触部がコア積層方向に座屈し変形するおそれがあった。

このコアの変形の解決策として、コアバックの径方向外側における両端の点が、ステータコアの中心点と前記コアバックの径方向内側における両端の点とをそれぞれ結ぶ２つの直線に挟まれた範囲の内側又は外側になるように形成する技術がある（例えば特許文献１参照）。

一方、焼き嵌め締め代を小さくすると焼き嵌めリングで分割コア組立を固定する力が小さくなり、トルクの発生時に周方向に摺動、もしくは衝撃により軸方向に脱落するおそれがある。この脱落については、積層コアの薄板の打ち抜き方向を利用した技術がある（例えば特許文献２参照）。

特開２００９−４４８８０号公報 特開２０１０−２８８８５号公報

解決しようとする問題点は、焼き嵌めリングの要求寸法の公差を緩和したとき、焼き嵌めリングで分割コアを固定する圧力で、分割コアが変形しやすくなる点である。

上記課題を解決するため、例えば、薄板が積層され、ボビンが組み付けられ、ボビンにコイルが巻回されて構成された分割コアと、複数の分割コアを環状に組み立てて構成された分割コア組立と、分割コア組立の径方向外周に設けられた焼き嵌めリングとを備えるステータを有し、ボビンはボビン淵を有し、ボビン淵の径方向の幅は、分割コアの軸方向端面において、分割コアの円周方向端部に接触する部分の幅が、分割コア円周方向中央の部分の幅より大きくなるよう回転電機を構成すればよい。

本発明によれば、焼き嵌めリングで分割コアを固定する圧力で、隣接する分割コアの接触部が積層方向に座屈し変形することを防止することができる。

ステータコアの説明図である。 分割コアの説明図である。（実施例１） 分割コアの説明図である。（実施例２） 分割コアの説明図である。（実施例３）

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

なお、以下の説明では、筒型形状として説明するが、筒型形状に限らず、例えば多角形状や底のあるカップ形状であってもよい。また、以下で図示される積層数、分割コアの分割数は例示であり、図示されている積層数、分割数以外であってもよい。

〔実施例１〕
図１は回転電機に用いるステータコアの構成を説明するステータコアの分解図である。ステータコアは分割コア組立１０と分割コア組立を保持する焼き嵌めリング２０で構成されている。

焼き嵌めリング２０は、上記のように分割コア組立１０を保持する機能を有し、焼き嵌めリング２０の内側形状は、分割コア組立１０の外周に沿った形状にすることができる。また、焼き嵌めリング２０の内径及び肉厚は、分割コア組立１０を焼き嵌め等により固定できるよう引張応力等を考慮して適宜設定することができる。焼き嵌めリング２０の一方の端部にはフランジが設けられる。

分割コア組立１０は、複数の分割コア３０で構成される。軸方向（回転電機の回転軸に沿う方向）に見たときの径方向外周形状は円形で、内周形状はステータの仕様に応じて設定された凹凸形状をしており、突起の数は分割コアの分割数に対応する。この突起はティース等とよばれ、ボビン４０が組み付けられ、コイル（図示せず）が巻かれている。

図２は分割コア３０を示している。分割コア３０は、薄板を所定の形状で打ち抜いたもの（例えば珪素鋼板）を所定の寸法になるように軸方向に積層したもので、打ち抜きにはプレス加工を用いることができる。分割コア３０は、ボビン４０を組み付け、コイルを巻きつけることができる突起部であるティース３２と、隣接する分割コアおよび焼き嵌めリング２０と接触するコアバック３１で構成することができる。

ボビン４０は、コイル（図示せず）をティース３２に巻いた際、コイルの巻き形状が変形しないように、分割コア３０のコアバックの軸方向端面より、軸方向に突出することができる。このボビン４０の突出部位はボビン淵４１等と呼ばれる。

ボビン淵４１はコアバック３１の軸方向端面に接触することができる。また、ボビン淵４１はコアバック３１の円周方向端部にも接触することができる。ここで、円周方向端部とは、コアバックの円周方向の幅に対して概ね１／４を示す。

このとき、ボビン淵４１の径方向幅を、ボビン淵４１の円周方向中央の径方向幅より、円周方向端部のボビン淵４１の幅の方が大きくなるよう設定する。円周方向のボビン淵４１の幅は、コアバック３１の径方向幅の概ね１／５以上が望ましい。

〔実施例２〕
図３は本発明の別の実施例を示している。本実施例で特に説明しない部分の構成は実施例１と共通である。

ボビン淵４１がコアバック３１の軸方向端面に接触し、コアバック３１の円周方向端部に接触する部位の径方向の幅については、コアバック３１の径方向の幅の概ね１／５以上が望ましい。

しかし、ボビン淵４１の軸方向端部の幅は同様である必要はない。

そこで本実施例では、ボビン淵４１がコアバック３１の端面に接触する部分から、ボビン淵４１の軸方向端部に向かって、ボビン淵４１の幅を小さくしている。ボビン淵４１の幅を軸方向端部に向かって小さくする具体的形状としては、直線的（図３に示すような傾斜）でも、段階的（階段状）でも、両者の組み合せでもよい。

〔実施例３〕
図４は本発明の別の実施例を示している。本実施例で特に説明しない部分の構成は実施例１と共通である。

本実施例では、ボビン淵４１の中に、補強材５０をボビン淵４１に組み込んでいる。これにより、ボビン淵４１の強度を増加させ、コアバック３１の変形を防止することができる。

補強材５０は金属や樹脂など、ボビン４０の材質よりも強度のある材質で構成される。

１０ 分割コア組立
２０ 焼き嵌めリング
３０ 分割コア
３１ コアバック
３２ ティース
４０ ボビン
４１ ボビン淵
５０ 補強材

Claims (3)

1. 薄板が積層され、ボビンが組みつけられ、前記ボビンにコイルが巻回されて構成された分割コアと、
   複数の前記分割コアを環状に組み立てて構成された分割コア組立と、
   前記分割コア組立の径方向外周に設けられた焼き嵌めリングとを備えるステータを有する回転電機において、
   前記ボビンはボビン淵を有し、
   前記ボビン淵の径方向の幅は、前記分割コアの軸方向端面において、前記分割コアの円周方向端部に接触する部分の幅が、分割コア円周方向中央の部分の幅より大きくなっている回転電機。
2. 薄板が積層され、ボビンが組みつけられ、前記ボビンにコイルが巻回されて構成された分割コアと、
   複数の前記分割コアを環状に組み立てて構成された分割コア組立と、
   前記分割コア組立の径方向外周に設けられた焼き嵌めリングとを備えるステータを有する回転電機において、
   前記ボビンはボビン淵を有し、
   前記ボビン淵の径方向の幅が、前記分割コアの円周方向端部に接触する部位において、当該ボビン淵が前記分割コアのコアバックの端面に接触する部分から、当該ボビン淵の軸方向端部に向かって、段差又は傾斜をともなって小さくなっている回転電機。
3. 薄板が積層され、ボビンが組みつけられ、前記ボビンにコイルが巻回されて構成された分割コアと、
   複数の前記分割コアを環状に組み立てて構成された分割コア組立と、
   前記分割コア組立の径方向外周に設けられた焼き嵌めリングとを備えるステータを有する回転電機において、
   前記ボビンは前記分割コアのコアバックの軸方向端面と円周方向端部とに接触するボビン淵を有し、
   前記ボビン淵の中に金属もしくは、前記ボビンの材質よりも強度のある物質からなる補強材が組み込まれた回転電機。