JP2004282951A

JP2004282951A - 回転電機の固定子

Info

Publication number: JP2004282951A
Application number: JP2003073681A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Takashima; 和久高島; Toshihiko Nishimura; 俊彦西村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP3682048B2

Abstract

【課題】マグネット割れや欠けを防止することができ、且つ、騒音や振動を悪化させることがない回転電機の固定子を得る。
【解決手段】ヨーク１と、ヨーク１の内周面に沿って固定される複数個のマグネット２と、第１、第２リング部１０，１１、マグネット２の間の周方向の所定間隔を埋めて配設された４本の連結部１２を有しマグネット２をヨーク１の内周面に当接させて保持するマグネットホルダ３とを有し、マグネットホルダ３の各々の連結部１２に複数の突起が突起群を形成するように設けられており、マグネットホルダ３に設けられた複数の突起群のうち、少なくとも２つの突起群が、第１リング部１０側及び第２リング部１１側のいずれか一方に偏って設けられ、他の突起群は他方に偏って設けられている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は回転電機に関し、特に界磁として永久磁石を使用する回転電機の固定子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転電機の固定子は、例えば次のように構成されている。固定子を構成する合成樹脂からなるマグネットホルダは、一対のリング部間に所定間隔毎に、例えば９０度間隔毎で４本の連結部が架け渡されて一対のリング部と一体化され、カゴ型構造の円筒形枠組体なしている。各連結部の周方向両側面部には、マグネットに対向して突出する３つの突起からなる突起群が３個長手方向に所定の間隔を空けて形成されている。それぞれの突起は、軸線に直交する所定の平面上にて同一の円周上に設けられている。
【０００３】
そして、マグネットホルダには、各連結部間にマグネットカバーを介して主面が鞍状に湾曲した断面扇形のマグネットが嵌入されている。このように構成された４枚のマグネットとマグネットホルダからなるマグネットアセンブリが、円筒状のヨークに圧入されている。
【０００４】
このように構成された固定子構造において、マグネットアセンブリに作用する圧入力は、ヨークの内径と、マグネットをマグネットカバーを介してマグネットホルダに組み込んだ時の外径により決まる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１９７６９０号公報（第２頁、第１３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の従来の回転電機の固定子においては、マグネットホルダに組み込まれたマグネットの外径は、ヨークの内径よりわずかに大きくなっており締代をもつように設計されている。そして、マグネットアセンブリをヨークに圧入する際、各突起群が圧縮変形することによりマグネットに押圧力が働く。このとき、各突起が軸線に直交する所定の平面上にて同一の円周上に設けられているか、或いはそれに近い位置に設けられているため、マグネットアセンブリの圧入時には、全ての突起群が同様に圧縮変形する。そのため、突起群の寸法変化により、若干締代が大きくなっても、マグネットに過大な曲げ応力又はせん断応力が発生し、マグネット中央近辺が割れたり、角部が欠ける現象が発生していた。また、マグネットに割れや欠けが発生しなくてもヨークとの焼付きが発生し、ヨーク内面に焼付き跡が残って組立てに支障をきたしていた。
【０００７】
一方、マグネットの割れや欠けを防ぐため、締代を更に小さくすると、マグネットの保持が甘くなるため、騒音や振動の悪化が懸念される問題が発生していた。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、マグネット割れや欠け、ヨーク内面の焼付きを防止することができ、且つ、騒音や振動を悪化させることがない回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機の固定子は、軟磁性体からなる略中空円筒状のヨークと、ヨークの内周面に沿い周方向に所定間隔を空けて固定される複数個のマグネットと、マグネットを軸長方向の両端から挟持する第１、第２リング部、マグネットの間の周方向の所定間隔を埋めて配設され該第１、第２リング部を互いに連結する複数本の連結部を有しマグネットをヨークの内周面に当接させて保持する樹脂製のマグネットホルダとを有する回転電機の固定子において、マグネットホルダの各々の連結部の周方向両側面部にそれぞれマグネットに対向して突出する複数の突起が形成されており、各側面部に設けられた複数の突起は集合して１つの突起群を形成し、マグネットホルダに設けられた複数の突起群のうち、少なくとも２つの突起群が、第１リング部側及び第２リング部側のいずれか一方に偏って設けられ、他の突起群は、第１リング部側及び第２リング部側のいずれか他方に偏って設けられている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の回転電機の固定子を説明するための回転電機の概略の部分断面図である。図２は図１の回転電機の固定子の分解斜視図である。本実施の形態の回転電機は、例えば図１に示す如く構成されていて、回転電機の固定子は、軟磁性の軟鋼からなるほぼ中空円筒形のヨーク１と、ヨーク１の内周面１ａに沿って圧入されて、ヨーク１内に固定されたマグネットアセンブリ５とを備えている。
【００１１】
マグネットアセンブリ５は、周方向に所定の間隔を置いて設けられて磁極を形成する主面が鞍状に湾曲した断面扇形の複数のマグネット２と、マグネット２をヨーク１内で磁極を形成するように保持する円筒形枠組体であるマグネットホルダ３とを備えている。固定子の一端即ちヨーク１の開口には軸受６を持つリヤキャップ７が設けられていて、ヨーク１の閉端の軸受８と共に回転子９を回転可能に支持している。
【００１２】
図２において、回転電機の固定子は、ヨーク１と、その中に圧入されるマグネットアセンブリ５とを備え、マグネットアセンブリ５は、マグネット２と、マグネット２を内周側から覆うカバー４と、カバー４とマグネット２とを所定の関係に保持するマグネットホルダ３とを備えている。マグネット２は、それぞれ第１及び第２端面２ａ及び２ｂと、２つの側面２ｃ，２ｄとを持つ主面が鞍状に湾曲した断面扇形の永久磁石である。カバー４はマグネット２の内周面と両側面２ｃ，２ｄとを覆い、さらにマグネット２の外周面に沿って外側に延びるフランジを形成するように折り曲げられた板部材である。
【００１３】
マグネットホルダ３は、マグネット２の第１端面２ａに当接してこれを支持する第１マグネット受け面１３を持つ第１リング部１０と、マグネット２の第２端面２ｂに当接してこれを支持する第２マグネット受け面１４を持つ第２リング部１１と、両リング部１０及び１１を互いに連結する連結部１２とを備えていて、全体としてマグネット２をヨーク１内で磁極を構成するように保持する電気絶縁性の合成樹脂等の円筒形枠組体である。第１リング部１０の図２及び３で上部外周部は、ヨーク１への圧入の容易のためとヨーク１の閉端部の湾曲部との一致のために面取りをされている。
【００１４】
マグネットホルダ３にカバー４付のマグネット２を組み込むにあたって、摩擦を低減して作業を容易にするために、また互いの間の多少の寸法誤差を吸収するために、マグネットホルダ３の第２リング部１１にはマグネット２に部分的に当接する突起１４が設けられている。マグネット２の第２端面２ｂに当接してこれを支持する第２マグネット受け面１４は、第２リング部１１に設けた突起１４の表面であり、第１マグネット受け面１３は第１リング部１０自体の表面である。
【００１５】
図４に本実施の形態のマグネットホルダ３の展開図を示す。ここで、４個のマグネット２を説明上２Ａ〜２Ｄとする。また、４本の連結部を説明上１２Ａ〜１２Ｄとする。尚、図４において、図の左端の連結部１２Ａと図の右端の連結部は同一の連結部である。マグネット２Ａとそれに隣り合うマグネット２Ｂを保持している突起群１５Ａｂ、１５Ｂａ、１５Ｂｂ、１５Ｃａ（これらを、突起群グループＧ１と称する）は第１リング部１０のマグネット受け面１３から連結部の長さＬに対して、（１／２）×Ｌの第１範囲に設けられており、そして、各突起群の先頭の突起１８ａは第１リング部１０のマグネット受け面１３近くにあり、さらに、各突起群の後端の突起１８ｂは第１範囲の第１リング部１０のマグネット受け面１３と反対の端に設けられている。
【００１６】
一方、マグネット２Ｃとそれに隣り合うマグネット２Ｄを保持している突起群１５Ｃｂ、１５Ｄａ、１５Ｄｂ、１５Ａａ（突起群グループＧ２と称する）は第２リング部１１のマグネット受け面１４から連結部の長さＬに対して、（１／２）×Ｌの第２範囲に設けられており、そして、各突起群の先頭の突起１９ａは第２リング部１１のマグネット受け面１４近くにあり、さらに、各突起群の後端の突起１９ｂは第２範囲の第２リング部１１のマグネット受け面１４と反対の端に設けられている。
【００１７】
以上のように構成された固定子では、マグネット２Ａ〜２Ｄをヨーク１に圧入する際、マグネット２Ａ〜２Ｄの圧入始点３０からマグネット２Ａ〜２Ｄの中央３１までの圧入力は、突起群グループＧ１の圧縮変形力に依存するが、突起群グループＧ２にはあまり依存しない。そして、マグネットの中央３１からマグネットの圧入終点３２までの圧入力は、マグネット２Ａ，２Ｂは突起群グループＧ１、マグネット２Ｃ，２Ｄは、突起群グループＧ２の圧縮変形力に依存する。
【００１８】
尚、本実施の形態においては、上述第１及び第２範囲の長さを（１／２）×Ｌとしているが、この長さを種々に変化させながら圧入力を測定したところ、突起群を連結部の全体に設けたものに比べて、（１／３）×Ｌの場合で６０％の低減、（３／４）×Ｌの場合で２０％の低減がされていることが解った。そして、この（１／３）×Ｌから（３／４）×Ｌの範囲であれば、マグネット２を確実に保持することができるとともに、マグネット割れや欠け、ヨーク内面の焼付きを防止することができ、且つ、騒音や振動を悪化させることがないことが解った。
【００１９】
以上のように、本実施の形態のマグネットホルダ３においては、マグネットホルダ３の各々の連結部１２の周方向両側面部にそれぞれマグネット２に対向して突出する複数の突起が形成されており、各側面部に設けられた複数の突起は集合して１つの突起群を形成し、マグネットホルダ３に設けられた複数の突起群のうち、いくつかの突起群が、第１リング部１０側及び第２リング部１１側のいずれか一方に偏って設けられ、他の突起群は、第１リング部１０側及び第２リング部１１側のいずれか他方に偏って設けられている。そのため、従来の構造と比較して圧入力を低減でき、過大な圧入力によるヨーク１の焼付きやマグネット２の割れや欠けの発生を抑制させることができる。また、締代は従来と同じのため騒音や振動は従来と同等とすることができる。
【００２０】
そしてさらに、本実施の形態のマグネットホルダ３においては、複数の突起群のうち、第１リング部１０側に偏って設けられた突起群は、第１リング部１０のマグネット受け面１３から連結部１２の１／３から３／４の長さの第１範囲内に設けられ、これらの突起群の先頭の突起１８ａは、マグネット受け面１３近傍に設けられ、且つこれらの突起群の後端の突起１８ｂは、第１範囲のマグネット受け面１３と反対の端に設けられ、第２リング部１１側に偏って設けられた突起群は、第２リング部１１のマグネット受け面１４から連結部１２の１／３から３／４の長さの第２範囲内に設けられ、これらの突起群の先頭の突起１９ａは、マグネット受け面１４近傍に設けられ、且つこれらの突起群の後端の突起１９ｂは、第２範囲のマグネット受け面１４と反対の端に設けられている。そのため、必要とするマグネット２の保持力を確保して、且つヨーク１の焼付きやマグネット２の割れや欠けの発生を抑制することができる。
【００２１】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２の回転電機の固定子のマグネットホルダ及びマグネットの展開図である。本実施の形態のマグネットホルダ３に関しては、４本の連結部１２Ａ〜１２Ｄに、それぞれの連結部に突起群２５Ａａ、２５Ａｂ〜２５Ｄａ、２５Ｄｂが設けられている。そこに４個のマグネット２Ａ〜２Ｄを組み込み、ヨーク１に圧入する。マグネット２Ａとそれに対向するマグネット２Ｃを保持している突起群２５Ａｂ、２５Ｂａ、２５Ｃｂ、２５Ｄａ（突起群グループＧ３と称する）は第１リング部１０のマグネット受け面１３から連結部の長さＬに対して、（１／２）×Ｌの第１範囲に設けられており、そして、各突起群の先頭の突起１６ａは第１リング部１０のマグネット受け面１３近くにあり、さらに、各突起群の後端の突起１６ｂは第１範囲の第１リング部１０のマグネット受け面１３と反対の端に設けられている。
【００２２】
一方、マグネット２Ｂとそれに対向するマグネット２Ｄを保持している突起群２５Ｂｂ、２５Ｃａ、２５Ｄｂ、２５Ａａ（突起群グループＧ４と称する）は、第２リング部１１のマグネット受け面１４から連結部の長さＬに対して、（１／２）×Ｌの第２範囲に設けられており、そして、各突起群の先頭の突起１７ａは第２リング部１１のマグネット受け面１４近くにあり、さらに、各突起群の後端の突起１７ｂは第２範囲の第２リング部１１のマグネット受け面１４と反対の端に設けられている。
【００２３】
このような構成のマグネットホルダ３においても、マグネット２をヨーク１に圧入する際、マグネット２の圧入始点３０からマグネット２の中央３１までの圧入力は、突起群グループＧ３の圧縮変形力に依存するが、突起群グループＧ４にはあまり依存しない。そして、マグネット２の中央３１からマグネット２の圧入終点３２までの圧入力は、マグネット２Ａ，２Ｃは突起群グループＧ１、マグネット２Ｂ，２Ｄは、突起群グループＧ４の圧縮変形力に依存する。このため、実施の形態１と同様の効果が得られる。尚、本実施の形態では突起の範囲は（１／２）×Ｌとしているが、この範囲を（１／３）×Ｌから（３／４）×Ｌの範囲とすることにより、マグネット２を確実に保持することができるとともに、マグネット割れや欠け、ヨーク内面の焼付きを防止することができ、且つ、騒音や振動を悪化させることがないことは、実施の形態１と同様である。
【００２４】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３の回転電機の固定子のマグネットホルダ及びマグネットの展開図である。本実施の形態のマグネットホルダ３に関しては、マグネット２Ａを保持している突起群３５Ａｂ、３５Ｂａ（突起群グループＧ５と称する）は第１リング部１０のマグネット受け面１３から連結部の長さＬに対して、（１／２）×Ｌの第１範囲に設けられており、そして、各突起群の先頭の突起２０ａは第１リング部１０のマグネット受け面１３近くにあり、さらに、各突起群の後端の突起２０ｂは第１範囲の第１リング部１０のマグネット受け面１３と反対の端に設けられている。
【００２５】
一方、マグネット２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを保持している突起群３５Ｂｂ、３５Ｃａ、３５Ｃｂ、３５Ｄａ、３５Ｄｂ、３５Ａａ（突起群グループＧ６と称する）は第２リング部１１のマグネット受け面１４から連結部の長さＬに対して、（１／２）×Ｌの第２範囲に設けられており、そして、各突起群の先頭の突起２１ａは第２リング部１１のマグネット受け面１４近くにあり、さらに、各突起群の後端の突起２１ｂは第２範囲の第２リング部１１のマグネット受け面１４と反対の端に設けられている。
【００２６】
このような構成のマグネットホルダ３においても、実施の形態１及び２のものと概略同様な効果を得ることができる。尚、本実施の形態では突起の範囲を（１／２）×Ｌとしているが、この範囲を（１／３）×Ｌから（３／４）×Ｌの範囲とすることにより所定の効果が得られることも、実施の形態１及び２と同様である。
【００２７】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４の回転電機の固定子のマグネットホルダ及びマグネットの展開図である。本実施の形態のマグネットホルダ３に関しては、マグネット２Ａに対して、一方の周方向端面を保持している突起群４５Ａｂは第１リング部１０のマグネット受け面１３から連結部の長さＬに対して、（１／２）×Ｌの第１範囲に設けられており、そして、各突起群の先頭の突起２２ａは第１リング部１０のマグネット受け面１３近くにあり、さらに、各突起群の後端の突起２２ｂは第１範囲の第１リング部１０のマグネット受け面１３と反対の端に設けられている。
【００２８】
そして、もう一方の周方向端面を保持している突起群４５Ｂａは第２リング部１１のマグネット受け面１４から連結部の長さＬに対して、（１／２）×Ｌの第２範囲に設けられており、そして、各突起群の先頭の突起２３ａは第２リング部１１のマグネット受け面１４近くにあり、さらに、各突起群の後端の突起２３ｂは第２範囲の第２リング部１１のマグネット受け面１４と反対の端に設けられている。そして、残りのマグネット２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに対する突起群４５Ｂｂ，４５Ｃａ，４５Ｃｂ，４５Ｄａ，４５Ｄｂ，４５Ａａも同様の配置となっている。
【００２９】
このような構成のマグネットホルダ３においても、上述実施の形態１から３のものと概略同様な効果を得ることができる。尚、本実施の形態では突起の範囲を（１／２）×Ｌとしているが、この範囲を（１／３）×Ｌから（３／４）×Ｌの範囲としても所定の効果が得られることも、上述の実施の形態と同様である。
【００３０】
さらには、図８のように、マグネット２Ａと２Ｃの突起群の位置に対して２Ｂと２Ｄの突起群の位置を逆にしても同様の効果が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明に係る回転電機の固定子は、マグネットホルダの各々の連結部の周方向両側面部にそれぞれマグネットに対向して突出する複数の突起が形成されており、各側面部に設けられた複数の突起は集合して１つの突起群を形成し、マグネットホルダに設けられた複数の突起群のうち、少なくとも２つの突起群が、第１リング部側及び第２リング部側のいずれか一方に偏って設けられ、他の突起群は、第１リング部側及び第２リング部側のいずれか他方に偏って設けられているので、マグネットをヨークに圧入する際、マグネットの圧入始点からマグネットの中央までとマグネット中央からマグネット圧入終点までの区間で突起群の圧縮変形による圧入力を分散できるので、過大な圧入力によるヨーク焼付きやそれによるマグネット割れ・欠けの発生を抑制させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の回転電機の固定子を説明するための回転電機の概略の部分断面図である。
【図２】図１の回転電機の固定子の分解斜視図である。
【図３】図１の回転電機のマグネットホルダの斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１の回転電機の固定子のマグネットホルダ及びマグネットの展開図である。
【図５】この発明の実施の形態２の回転電機の固定子のマグネットホルダ及びマグネットの展開図である。
【図６】この発明の実施の形態３の回転電機の固定子のマグネットホルダ及びマグネットの展開図である。
【図７】この発明の実施の形態４の回転電機の固定子のマグネットホルダ及びマグネットの展開図である。
【図８】この発明の実施の形態４の回転電機の固定子のマグネットホルダ及びマグネットの他の例を示す展開図である。
【符号の説明】
１ヨーク、２，２Ａ〜２Ｄマグネット、３マグネットホルダ、４カバー、５マグネットアセンブリ、１０第１リング部、１１第２リング部、１２，１２Ａ〜１２Ｄ連結部、１３第１マグネット受け面、１４第２マグネット受け面、１６ａ〜２３ａ先頭の突起、１６ｂ〜２３ｂ後端の突起、１５Ａａ〜１５Ｄａ，１５Ａｂ〜１５Ｄｂ，２５Ａａ〜２５Ｄａ，２５Ａｂ〜２５Ｄｂ，３５Ａａ〜３５Ｄａ，３５Ａｂ〜３５Ｄｂ，４５Ａａ〜４５Ｄａ，４５Ａｂ〜４５Ｄｂ，５５Ａａ〜５５Ｄａ，５５Ａｂ〜５５Ｄｂ突起群。

Claims

軟磁性体からなる略中空円筒状のヨークと、
前記ヨークの内周面に沿い周方向に所定間隔を空けて固定される複数個のマグネットと、
前記マグネットを軸長方向の両端から挟持する第１、第２リング部、前記マグネットの間の周方向の所定間隔を埋めて配設され該第１、第２リング部を互いに連結する複数本の連結部を有し前記マグネットを前記ヨークの内周面に当接させて保持する樹脂製のマグネットホルダと
を有する回転電機の固定子において、
前記マグネットホルダの各々の前記連結部の周方向両側面部にそれぞれ前記マグネットに対向して突出する複数の突起が形成されており、
前記各側面部に設けられた複数の前記突起は集合して１つの突起群を形成し、
前記マグネットホルダに設けられた複数の前記突起群のうち、
少なくとも２つの突起群が、前記第１リング部側及び前記第２リング部側のいずれか一方に偏って設けられ、
他の突起群は、前記第１リング部側及び前記第２リング部側のいずれか他方に偏って設けられている
ことを特徴とする回転電機の固定子。
複数の前記突起群のうち、
前記第１リング部側に偏って設けられた前記突起群は、
前記第１リング部のマグネット受け面から前記連結部の１／３から３／４の長さの第１範囲内に設けられ、該突起群の先頭の突起は、該マグネット受け面近傍に設けられ、且つ該突起群の後端の突起は、該第１範囲の該マグネット受け面と反対の端に設けられ、
前記第２リング部側に偏って設けられた前記突起群は、
前記第２リング部のマグネット受け面から前記連結部の１／３から３／４の長さの第２範囲内に設けられ、該突起群の先頭の突起は、該マグネット受け面近傍に設けられ、且つ該突起群の後端の突起は、該第２範囲の該マグネット受け面と反対の端に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
隣り合う所定の２つの前記マグネットを保持する前記突起群を前記第１範囲内に設け、他の前記マグネットを保持する前記突起群を前記第２範囲内に設けた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
対向する所定の一対の前記マグネットを保持する前記突起群を前記第１範囲内に設け、他の前記マグネットを保持する前記突起群を前記第２範囲内に設けた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
所定の１つの前記マグネットを保持する前記突起群を前記第１範囲内に設け、他の前記マグネットを保持する前記突起群を前記第２範囲内に設けた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
前記マグネットの一方の側部を保持する前記突起群を前記第１範囲内に設け、該マグネットのもう一方の側部を保持する前記突起群を前記第２範囲内に設けた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
前記マグネットは、前記マグネットホルダとともに前記ヨークに圧入されている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の回転電機の固定子。