JP7361813B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
回転子、
回転子の外周を包囲して配置された円筒状の固定子、
固定子の外周側に配置され軸方向中央部から軸方向端部に向かって内径が徐々に大きくなる固定子支持部と、軸方向の一方の端部に設けられ径方向外側に延伸したフランジ部と、固定子の軸方向の一方の端部にまたがって形成された厚肉部と、を有するフレーム、
フレームを外周から支持しフランジ部と結合してフレームを固定するケース、を備えた回転電機において、
フレームのフランジ部は、軸方向に垂直な面に対し径方向外側が軸方向の他方に傾斜して設けられ、
フレームは、軸方向に垂直な面に対しフランジ部の径方向外側が軸方向の他方に傾斜した角度が、固定子支持部の内径が軸方向中央部から軸方向端部に向かって徐々に大きくなるテーパ部が軸方向に対して傾斜した角度に対応して定められているものである。
また、本願に係る回転電機は、
回転子、
回転子の外周を包囲して配置された円筒状の固定子、
固定子の外周側に配置され軸方向中央部から軸方向端部に向かって内径が徐々に大きくなる固定子支持部と、軸方向の一方の端部に設けられ径方向外側に延伸したフランジ部と、固定子の軸方向の一方の端部にまたがって形成された厚肉部と、を有するフレーム、
フレームを外周から支持しフランジ部と結合してフレームを固定するケース、を備えた回転電機において、
フレームの固定子支持部は、軸方向中央部に内径が一定である内径均一部を有し、
フレームの厚肉部は、固定子支持部における内径均一部を除いた内径が徐々に大きくなる領域と軸方向に重なる領域内に設けられたものである。
<回転電機の構成>
図1は、実施の形態1に係る回転電機50の断面図である。図1には、回転電機50の基本的な構成を示す。回転電機50は回転子1と固定子2を備える。回転子1のシャフト7は、回転電機50の筐体を構成するケース3、および蓋4に配置されたベアリング5によって保持される。ベアリング5は、ケース3、および蓋4の軸心位置に位置決めされ、回転子1は固定子2に対向して回転可能に保持される。回転子1の鉄心内部には複数の永久磁石が周方向に所定の間隔をもって埋設されている。回転子1の中心に固定されたシャフト7によって、回転トルクが外部に取り出され、または外部から回転トルクが回転子1に加えられる。
図2は、実施の形態1に係る回転電機50の固定子2を固定したフレーム12の断面図である。固定子2は鉄心10、絶縁部材およびコイル11を備える。鉄心10は軸方向に積層された分割積層鉄心が、周方向に複数組み合わされている。分割積層鉄心には電磁鋼板が使用される。
固定子2は電力供給によりコイル抵抗などによって発熱する。固定子2が高温になることで磁力が減衰し、損失となるため冷却する必要がある。図1の例ではフレーム12とケース3の間に冷却媒体用流路6を構成し、冷却材を循環させることでフレーム12を冷却する。冷却されたフレーム12に固定子2の熱を逃がすことで固定子2の温度上昇を抑制する。
図3は、実施の形態1に係る回転電機50の固定子2の固定前のフレーム12の断面図である。フレーム12の内径は固定子2を圧入、焼嵌めなどで固定するため適切な締め代となる寸法に加工されている。フレーム12の固定子2に接触する部分を固定子支持部20と称する。実施の形態1ではフレーム12の固定子支持部20は、固定子支持部軸方向中央部20aでは内径を小さくしている。そして、固定子支持部軸方向端部20bでは、内径を大きくしている。そうすることで、フレーム12による固定子2の鉄心10の締め代を軸方向中央部では大きく設定し、軸方向端部では小さくなるよう設定することができる。そして、固定子支持部20の締め代の変化する部分ではテーパ状に滑らかに接続している。
図4は第一の比較例に係る回転電機の固定子2の固定後のフレーム12bの断面図である。第一の比較例として、図4ではフレーム12bは内径が鉄心10の軸方向の全てに渡り同じ締め代の場合の固定子2圧入後の状態を示している。鉄心10の端面では強い圧縮応力が発生するため積層した電磁鋼板の両端面で電磁鋼板が面外変形する。鉄心10が変形し磁気抵抗が悪化し損失が大きくなる。
図5は、第二の比較例に係る回転電機の固定子2の固定後のフレーム12cの断面図である。第二の比較例として、図5ではフレーム12cの内径を鉄心10の中央部の締め代を大きく、鉄心10の軸方向端部の締め代を小さくした場合の固定子2圧入後の状態を示している。フレーム12cの内径が、鉄心10の中央部に比べ両端部に対して大きいため、鉄心10の中央部から両端部に掛けて圧縮応力は滑らかに低下する。このため、鉄心10の両端部で圧縮応力が最も小さくなる。そして、鉄心10の軸方向端部での圧縮応力による積層した電磁鋼板の変形を第一の比較例に係る図4の場合よりも小さくすることができる。
図6は、実施の形態1に係る回転電機50の固定子2の固定後のフレーム12の断面図である。図3において説明したように、固定子支持部20のフランジ部13側の鉄心10の端部を跨ぐように厚肉部21を設けてフレーム12の外径を拡大している。
図7は、実施の形態2に係る回転電機の固定子の固定前のフレーム12aの断面図である。フレーム12aの円筒部は固定子2の鉄心10の圧入により、固定子2の軸方向端部で内径側に倒れる傾向にある。そしてフレーム12aの端部に形成されたフランジ部13aも合わせて傾斜することとなる。
Claims (12)
- 回転子、
前記回転子の外周を包囲して配置された円筒状の固定子、
前記固定子の外周側に配置され軸方向中央部から軸方向端部に向かって内径が徐々に大きくなる固定子支持部と、軸方向の一方の端部に設けられ径方向外側に延伸したフランジ部と、前記固定子の軸方向の一方の端部にまたがって形成された厚肉部と、を有するフレーム、
前記フレームを外周から支持し前記フランジ部と結合して前記フレームを固定するケース、を備えた回転電機において、
前記フレームの前記フランジ部は、軸方向に垂直な面に対し径方向外側が軸方向の他方に傾斜して設けられ、
前記フレームは、軸方向に垂直な面に対し前記フランジ部の径方向外側が軸方向の他方に傾斜した角度が、前記固定子支持部の内径が軸方向中央部から軸方向端部に向かって徐々に大きくなるテーパ部が軸方向に対して傾斜した角度に対応して定められている回転電機。 - 前記フレームの前記厚肉部は、前記フランジ部まで連続する請求項1に記載の回転電機。
- 前記フレームの前記固定子支持部は、軸方向中央部の内径の半径と軸方向端部の内径の半径との差が、前記固定子支持部の軸方向中央部と前記固定子とのしめしろよりも小さい請求項1または2に記載の回転電機。
- 前記フレームの前記固定子支持部は、軸方向中央部に内径が一定である内径均一部を有する請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機。
- 前記フレームは、前記固定子支持部の外周側に前記ケースの内周に支持された円周状の凸部が設けられた請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機。
- 前記フレームの前記固定子支持部は、軸方向中央部に内径が一定である内径均一部を有し、
前記フレームの前記凸部は、前記内径均一部よりも軸方向端部側の外周に設けられた請求項5に記載の回転電機。 - 前記フレームの前記厚肉部は、前記凸部の少なくとも一つを兼ねる請求項5または6に記載の回転電機。
- 前記フレームの前記凸部は、封止部材が設けられた請求項5から7のいずれか一項に記載の回転電機。
- 前記フレームの外周と、前記ケースの内周との間に冷却媒体用流路が設けられた請求項1から8のいずれか一項に記載の回転電機。
- 前記フレームは、軸方向に垂直な面に対し前記フランジ部の径方向外側が軸方向の他方に傾斜した角度が、前記固定子支持部の前記テーパ部が軸方向に対して傾斜した角度と同じである請求項1から9のいずれか一項に記載の回転電機。
- 回転子、
前記回転子の外周を包囲して配置された円筒状の固定子、
前記固定子の外周側に配置され軸方向中央部から軸方向端部に向かって内径が徐々に大きくなる固定子支持部と、軸方向の一方の端部に設けられ径方向外側に延伸したフランジ部と、前記固定子の軸方向の一方の端部にまたがって形成された厚肉部と、を有するフレーム、
前記フレームを外周から支持し前記フランジ部と結合して前記フレームを固定するケース、を備えた回転電機において、
前記フレームの前記固定子支持部は、軸方向中央部に内径が一定である内径均一部を有し、
前記フレームの前記厚肉部は、前記固定子支持部における前記内径均一部を除いた前記内径が徐々に大きくなる領域と軸方向に重なる領域内に設けられた回転電機。 - 前記フレームの前記固定子支持部の外周側であって前記固定子の軸方向の両端部に対応する領域に前記ケースとの間を封止する封止部材が設けられた請求項11に記載の回転電機。
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