JP5915096B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、ステータコアが電磁鋼板を積層した積層体で形成された回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine in which a stator core is formed of a laminate in which electromagnetic steel plates are laminated.
モータや発電機とされた回転電機は、回転するロータのロータコアと、その外周側に固定されるステータのステータコアを、軸方向に環状の電磁鋼板を積層した積層体で形成したものが多い。ロータコアは焼嵌めや圧入によって内周側のロータ軸に固定され、ステータコアは焼嵌めや圧入によって外周側のケースに固定されることが多い。ステータコアは、電磁鋼板の積層体に嵌挿したボルトでケースに固定されることもある。 In many rotating electrical machines such as motors and generators, a rotor core of a rotating rotor and a stator core of a stator fixed to the outer periphery thereof are formed of a laminate in which annular electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction. The rotor core is often fixed to the inner rotor shaft by shrink fitting or press fitting, and the stator core is often fixed to the outer case by shrink fitting or press fitting. The stator core may be fixed to the case with bolts inserted into a laminate of electromagnetic steel sheets.
このような電磁鋼板の積層体で形成したロータコアやステータコアを焼嵌めや圧入によってロータ軸やケースに固定すると、電磁鋼板の板面内に発生する圧縮応力によって鉄損が増大し、回転電機の効率が低下する問題があった。ステータコアをボルトで固定する場合も、ボルトの締め付けによって、電磁鋼板の板面内に局所的に高い圧縮応力が発生し、その部位で磁束の流れが妨げられて鉄損が増大する。 When a rotor core or stator core formed of such a laminate of electromagnetic steel sheets is fixed to the rotor shaft or case by shrink fitting or press-fitting, iron loss increases due to the compressive stress generated in the plate surface of the electromagnetic steel sheet, and the efficiency of the rotating electrical machine There was a problem that decreased. Even when the stator core is fixed with bolts, the tightening of the bolts locally generates high compressive stress in the plate surface of the electromagnetic steel sheet, and the flow of magnetic flux is hindered at that portion, thereby increasing iron loss.
このような問題に対して、ステータコアについては、電磁鋼板の板面内に引張応力を発生させるようにケースに固定する手段が提案されている(例えば、特許文献1−3参照)。特許文献1に記載されたものでは、ステータコアの一端面側の外周部に固定用平板を配置し、この固定用平板をステータコアの外周側でボルトによってケースに締結することにより、ケースの内径段差部と固定用平板でステータコアを軸方向に挟持するようにしている。
For such a problem, a means for fixing the stator core to the case so as to generate a tensile stress in the plate surface of the electromagnetic steel sheet has been proposed (see, for example, Patent Documents 1-3). In
特許文献2に記載されたものでは、ケースとステータコアの環状継鉄部の一部に係合部を設け、ステータコアを加熱して膨張させるか、ケースを冷却して収縮させ、ステータコアを係合部でケースと係合させて常温に戻すことにより、ケースをステータコアに対して相対的に拡径させて、ステータコアの係合部に引張応力を発生させるようにしている。
In the one described in
特許文献3に記載されたものでは、ステータコアの外周部の一部にケースに固定される固定部を設け、ステータコアの軸方向端面よりも突出させたケースの突出部に、径方向内方側から圧挿部材を圧挿することにより、ケースを拡径して、ステータコアの固定部に引張応力を発生させるようにしている。
In what is described in
なお、ロータコアについては、ロータコアの軸方向両端面にエンドプレートを重ね合わせ、両側のエンドプレートをボルト等で締め付けることにより、電磁鋼板の板面内に引張応力を発生させる手段がよく採用されている(例えば、特許文献4参照)。 For the rotor core, means for generating tensile stress in the plate surface of the electromagnetic steel sheet is often adopted by overlaying end plates on both axial end surfaces of the rotor core and fastening the end plates on both sides with bolts or the like. (For example, refer to Patent Document 4).
特許文献1に記載されたステータコアのケースへの固定手段は、ステータコアの外周部のみを固定用平板で押圧することになるので、電磁鋼板の外周部のみにしか板面内の引張応力が発生せず、鉄損を十分に低減できない問題がある。
The means for fixing the stator core to the case described in
特許文献2、3に記載されたステータコアのケースへの固定手段は、ケースやステータコアに係合部や固定部を設ける必要があるので、ケースやステータコアが複雑な形状となり、製造コストが高くなる問題がある。また、特許文献2に記載されたものは、ステータコアを加熱するか、ケースを冷却する必要があり、特許文献3に記載されたものは、別途の圧挿部材をケースの突出部に圧挿する必要があるので、ステータコアの固定に手間がかかる問題もある。さらに、電磁鋼板の板面内の引張応力は、係合部や固定部が設けられた周方向の一部にしか発生しないので、鉄損も十分に低減することはできない。
The fixing means to the case of the stator core described in
そこで、本発明の課題は、ステータコアを形成する電磁鋼板の板面内全体に引張応力を発生させるように、簡単な手段でステータコアをケースに固定することである。 Accordingly, an object of the present invention is to fix the stator core to the case by simple means so as to generate a tensile stress in the entire plate surface of the electromagnetic steel sheet forming the stator core.
上記の課題を解決するために、本発明は、ロータの外周側に配設されるステータコアを、軸方向に環状の電磁鋼板を積層した積層体で形成し、前記ステータコアを外周側のケースに固定した回転電機において、前記ステータコアの一端面側に、外径側基部が前記ケースの内径段差部に係止され、内径側先端部が前記ステータコアの一端面側の環状の電磁鋼板の径方向中央部に当接される環状の押さえプレートを配置し、前記ステータコアの他端面側を前記ケースの軸方向反対側の内径段差部に当接させて、前記押さえプレートの前記外径側基部と内径側先端部との径方向中間部を、周方向の複数個所でボルトによって前記ケースの軸方向に締め付けた構成を採用した。 In order to solve the above-described problems, the present invention forms a stator core disposed on the outer peripheral side of a rotor with a laminated body in which annular electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction, and fixes the stator core to a case on the outer peripheral side. In the rotating electrical machine, the outer diameter side base portion is locked to the inner diameter step portion of the case on the one end surface side of the stator core, and the inner diameter side tip portion is the radial center portion of the annular electromagnetic steel sheet on the one end surface side of the stator core. An annular pressure plate that is in contact with the outer circumferential surface is disposed, and the other end surface side of the stator core is brought into contact with the inner diameter step portion on the opposite side in the axial direction of the case. A configuration is adopted in which the intermediate portion in the radial direction with respect to the portion is tightened in the axial direction of the case with bolts at a plurality of locations in the circumferential direction.
すなわち、ステータコアの一端面側に、外径側基部がケースの内径段差部に係止され、内径側先端部がステータコアの一端面側の環状の電磁鋼板の径方向中央部に当接される環状の押さえプレートを配置し、ステータコアの他端面側をケースの軸方向反対側の内径段差部に当接させて、押さえプレートの外径側基部と内径側先端部との径方向中間部を、周方向の複数個所でボルトによってケースの軸方向に締め付けることにより、積層体の各電磁鋼板の板面全体を押圧して、各電磁鋼板の板面内全体に引張応力を発生させるように、簡単な手段でステータコアをケースに固定できるようにした。 That is, the outer diameter side base portion is locked to the inner diameter step portion of the case on one end surface side of the stator core, and the inner diameter side tip portion is in contact with the radial central portion of the annular electromagnetic steel plate on the one end surface side of the stator core. The other end surface of the stator core is brought into contact with the inner diameter step portion on the opposite side in the axial direction of the case, and the radial intermediate portion between the outer diameter side base portion and the inner diameter side tip portion of the pressure plate is By tightening in the axial direction of the case with bolts at multiple locations in the direction, the entire plate surface of each electromagnetic steel plate of the laminate is pressed to generate tensile stress throughout the plate surface of each electromagnetic steel plate. The stator core can be fixed to the case by means.
前記ロータのロータコアを軸方向に環状の電磁鋼板を積層した積層体で形成し、このロータコアの軸方向両端面に環状のエンドプレートを重ね合わせて、これらの重ね合わせたエンドプレートの軸方向外側面に冷却用フィンを設けることにより、コイルの2次銅損や磁石の渦電流損によるロータコアの発熱を効率よく放熱することができる。 The rotor core of the rotor is formed of a laminate in which annular magnetic steel plates are laminated in the axial direction, and annular end plates are overlapped on both axial end surfaces of the rotor core, and the axially outer side surfaces of these superimposed end plates By providing the cooling fins in the rotor, heat generation of the rotor core due to secondary copper loss of the coil and eddy current loss of the magnet can be efficiently radiated.
本発明に係る回転電機は、ステータコアの一端面側に、外径側基部がケースの内径段差部に係止され、内径側先端部がステータコアの一端面側の環状の電磁鋼板の径方向中央部に当接される環状の押さえプレートを配置し、ステータコアの他端面側をケースの軸方向反対側の内径段差部に当接させて、押さえプレートの外径側基部と内径側先端部の径方向中間部を、周方向の複数個所でボルトによってケースの軸方向に締め付けるようにしたので、積層体の各電磁鋼板の板面全体を押圧して、各電磁鋼板の板面内全体に引張応力を発生させるように、簡単な手段でステータコアをケースに固定することができる。 In the rotating electrical machine according to the present invention, the outer diameter side base portion is locked to the inner diameter step portion of the case on the one end surface side of the stator core, and the inner diameter side distal end portion is the central portion in the radial direction of the annular electromagnetic steel sheet on the one end surface side of the stator core. An annular retainer plate that is in contact with the inner surface of the retainer is disposed, the other end surface of the stator core is brought into contact with the inner diameter step portion on the opposite side of the axial direction of the case, and the outer diameter side base portion and the inner diameter side distal end portion of the retainer plate Since the intermediate part is tightened in the axial direction of the case with bolts at a plurality of locations in the circumferential direction, the entire plate surface of each electromagnetic steel plate of the laminate is pressed to apply tensile stress to the entire plate surface of each electromagnetic steel plate. The stator core can be fixed to the case by simple means so as to be generated.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この回転電機は、図1に示すように、ロータコア2をロータ軸3に固定したロータ1の外周側に、ステータコア12にコイル13を巻回したステータ11をケース21に固定したモータであり、ロータコア2とステータコア12は、それぞれ環状の電磁鋼板2a、12aを軸方向に積層した積層体で形成されている。図示は省略するが、ロータコア2には磁石が組み込まれている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, this rotating electrical machine is a motor in which a
前記ロータ軸3は、両端部をケース21のフランジ部21aと蓋部材22に軸受4a、4bで回転自在に支持されている。ロータコア2の軸方向両端面には環状のエンドプレート5が重ね合わされ、これらのエンドプレート5がロータ軸3に圧入されて、ロータコア2の電磁鋼板2aの積層体が軸方向に締め付けられている。
Both ends of the
図1に示すように、前記ステータコア12の一端面側には、外径側基部14aがケース21の内径段差部21bに係止され、内径側先端部14bがステータコア12の一端面側の環状の電磁鋼板12aの径方向中央部に当接される環状の押さえプレート14が配置され、ステータコア12の他端面側がケース21の軸方向反対側の内径段差部21cに当接されており、押さえプレート14の基部14aと先端部14bの径方向中間部14cが、周方向の複数個所でボルト15によってケース21の軸方向に締め付けられるようになっている。なお、図では判別できないが、押さえプレート14とケース21の段差部21cに当接される両端面の電磁鋼板12aは、その間の他の電磁鋼板12aよりも板厚が厚めに形成され、剛性を高くされている。
As shown in FIG. 1, on one end surface side of the
図2(a)、(b)に示すように、前記押さえプレート14の基部14aと中間部14cは薄肉に形成され、厚肉に形成された先端部14bの電磁鋼板12aに当接される内側面は、先端内径側が張り出すテーパ面16とされている。図2(a)では、このテーパ面16の傾斜を誇張して図示しているが、実際のテーパ面16の傾斜は、そのまま図示すると判別できない程度のわずかなものである。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the
前記ボルト15は周方向の4箇所に等間隔で配されており、これらのボルト15を締め付けることにより、薄肉に形成された基部14aと中間部14cが、ステータコア12の一端面側へ撓むように弾性変形し、先端部14bのテーパ面16の内径側先端でステータコア12の一端面側の電磁鋼板12aの径方向中央部が押圧される。この径方向中央部の押圧によって、その押圧力が剛性の高い端面の厚めの電磁鋼板12aを介して、積層体の各電磁鋼板12aの板面全体に分散される。したがって、ステータコア12の積層体の各電磁鋼板12aの板面内全体に引張応力を発生させることができる。
The
図3は、前記ロータコア2のエンドプレート5を示す。このエンドプレート5は、ロータ軸3に圧入される円筒部5aとロータコア2の軸方向端面に重ね合わされるフランジ部5bとからなり、フランジ部5bの軸方向外側面に、径方向に延びる複数の冷却用フィン5cが周方向に等間隔で設けられている。したがって、ロータ1の回転に伴って、磁石の渦電流損によるロータコア2の発熱を効率よく放熱することができる。
FIG. 3 shows the
上述した実施形態では、押さえプレートのステータコアに当接される内径側先端部の内側面をテーパ面としたが、この内側面は先端側に環状凸条を形成したものとしてもよい。また、押さえプレートを4箇所のボルトで締め付けるようにしたが、この締め付けボルトの本数は、2本以上、好ましくは3本以上であればよい。 In the above-described embodiment, the inner surface of the inner diameter side tip portion that is in contact with the stator core of the pressing plate is a tapered surface. However, the inner surface may be formed with an annular ridge on the tip side. Further, although the holding plate is fastened with four bolts, the number of fastening bolts may be two or more, preferably three or more.
上述した実施形態では、ステータコアの両端面の電磁鋼板を厚めに形成したが、積層体の電磁鋼板がある程度剛性を有する厚さのものであれば、必ずしも両端面の電磁鋼板を厚めに形成しなくてもよい。 In the above-described embodiment, the electromagnetic steel plates on both end faces of the stator core are formed thick. However, if the laminated steel sheets are thick enough to some extent, the both end faces are not necessarily formed thick. May be.
上述した実施形態では、エンドプレートをロータ軸に圧入してロータコアを軸方向に締め付けるようにしたが、両側のエンドプレートをボルト等によって締め付けるようにしてもよい。 In the embodiment described above, the end plate is press-fitted into the rotor shaft and the rotor core is tightened in the axial direction. However, the end plates on both sides may be tightened with bolts or the like.
1 ロータ
2 ロータコア
2a 電磁鋼板
3 ロータ軸
4a、4b 軸受
5 エンドプレート
5a 円筒部
5b フランジ部
5c 冷却用フィン
11 ステータ
12 ステータコア
12a 電磁鋼板
13 コイル
14 押さえプレート
14a 基部
14b 先端部
14c 中間部
15 ボルト
16 テーパ面
21 ケース
21a フランジ部
21b、21c 段差部
22 蓋部材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
The rotor core of the rotor is formed of a laminate in which annular magnetic steel plates are laminated in the axial direction, and annular end plates are overlapped on both axial end surfaces of the rotor core, and the axially outer side surfaces of these superimposed end plates The rotating electrical machine according to claim 1, wherein a cooling fin is provided on the rotating electrical machine.
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