JP2006230108A

JP2006230108A - 回転機構造

Info

Publication number: JP2006230108A
Application number: JP2005040882A
Authority: JP
Inventors: Narifumi Sugawara; 済文菅原; Masayuki Yokoyama; 雅之横山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2006-08-31
Also published as: WO2006087848A1

Abstract

【課題】環状に折り曲げるステータコアの応力が低減して鉄損を減少でき、モータフレームでの渦電流発生を抑制してステータコアの真円度を確保することにある。
【解決手段】複数ブロックに区分されて各ブロック毎にティース２１が形成され、各ブロック間がヒンジ部２４を介して一連に接続された帯状のバックヨーク２２を有し、このバックヨーク２２を環状に折り曲げてモータフレーム１内に圧入固定したステータコア２０を備え、各ブロックの外周部のティース２１とヒンジ部２４との間に、前記モータフレーム１と当接する当接部を設けたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、環状に折曲可能な帯状のバックヨークを有するステータコアを改良した回転機構造に関するものである。

従来のこの種の回転機構造において、円筒形状のモータフレームと、複数のブロックに区分されて各ブロック毎にティースが一体形成され、かつ各ブロック間が薄肉のヒンジ部を介して一連に接続された帯状のバックヨークを有するステータコアと、前記ティースの巻装された巻線コイルとを備え、前記ステータコアのバックヨークを各ブロック間のヒンジ部を介して前記モータフレームと同心円状に折り曲げることでステータを形成したものは既に知られている。モータ、前記回転機構造のステータコアとして、帯状のバックヨークを環状に折り曲げた状態で、当該バックヨークのヒンジ部を除く外周のティースに相当する部分を前記モータフレームの内周面に当接させるように構成したものもある（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、特許文献１のステータコアでは、帯状のバックヨークを環状に折り曲げた状態において、当該バックヨークのヒンジ部（折曲部）を除く外周のティースに相当する部分をモータフレームの内周面と同一曲率の円弧面に形成し、その円弧面外径を前記ヒンジ部位の外径よりも大きく設定することで、ステータコアの機械的寸法精度の確保および前記ヒンジ部の開きによる磁気抵抗の増大防止等を意図したものである。なお、特許文献１では、その従来技術として、ステータコアのバックヨークにおける各ヒンジ部対応部位の外周側に円弧状の突出部がステータコア折り曲げ時に形成され、この突出部先端側をモータフレームの内周面に当接させることで、当該モータフレームの内周面と前記バックヨークの突出部を除く外周面との間にギャップが形成されるように構成した回転機構造を開示している。

特開平１１−６９６７０号公報（第２〜３頁、第３図及び第８図）

従来の回転機構造は以上のようなステータコア折り曲げ形成した後に端面を溶接等の手段により接合した後にモータフレームに挿入している。この場合、モータフレームとステータの同軸性に関しては、挿入の為に隙間を必要とすることから位置決めピン等にて精度出しを行っている。精度はステータ⇔ピン⇔モータフレームと３部品経由することになる。モータ、円筒状にステータを折り曲げる為帯状の状態に楔状の曲げ部分が存在するが、円筒状に成形時に曲げ部分に隙間が生じていると磁路に空気がある状態となり磁気抵抗が増し特性が悪化してしまう。溶接時に円筒の周方向に圧力を加えながら固定しているが、溶接終了後にはステータの帯状への復元力も伴いステータが開き多少隙間が生じるということとヒンジ部の外側に形成された円弧状の突出部の先端を前記モータフレームの内周面に当接させた場合、その当接部を支点にして前記楔状部分が開くという課題があった。これにより、磁気抵抗の増大、かつステータの真円度が損なわれるため、ステータ内周とロータとの間のエアギャップ精度が低下し、モータ出力にばらつきが発生してモータ効率が低下するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ステータコアをモータフレーム内に容易に挿入することができ、その挿入時にステータコアに発生する応力が低減して磁気損失が減少し、かつモータフレームでの渦電流発生を抑制することができると共に、ステータ内周の真円度を確保することができてモータ効率が向上する信頼性の高い回転機構造を得ることを目的とする。

この発明に係る回転機構造は、円筒形状のモータフレームと、周方向の複数ブロックに区分されて各ブロック毎にティースが形成され、かつ各ブロック間がヒンジ部を介して一連に接続されたバックヨークを環状に折り曲げて前記モータフレーム内に挿入されたステータと、このステータ内に回転可能に配置されたロータとを備える回転機構造において、前記各ブロックの外周部のティースとヒンジ部との間に、前記モータフレームと当接する当接部を設けたものである。

モータ、この発明に係る回転機構造は、円筒形状のモータフレームと、周方向の複数ブロックに区分されて各ブロック毎にティースが形成され、かつ各ブロック間がヒンジ部を介して一連に接続されたバックヨークを環状に折り曲げて前記モータフレーム内に挿入されたステータと、このステータ内に回転可能に配置されたロータとを備える回転機構造において、ステータはモータフレーム内に圧入固定されたものである。

この発明によれば、各ブロックの外周部のティースとヒンジ部との間に、前記モータフレームと当接する当接部を設けた構成であるから、その当接部以外のバックヨーク外周面とモータフレーム内周面との間にはギャップが形成され、前記ステータコアに発生する応力が前記ギャップによって低減し、そのギャップ領域ではティース側からの磁束がモータフレームに流入しないので、前記バックヨークの全域に前記磁束が通り易くなり、このため、特許文献１の従来技術のようにバックヨークのヒンジ部を除く外周全面をモータフレーム内周面に当接させる場合に比べて、モータフレームへの磁束流入による磁気損失が減少し、当該モータフレームでの渦電流発生を抑止することができてモータ効率が向上することができるという効果がある。

特に、この発明では、前記バックヨークの各ブロックにおける周方向両端側の外周に、当該バックヨークのギャップ形成面に連続して当該バックヨークの環状折り曲げ方向にモータフレームの内周面と同一曲率で湾曲する湾曲面を形成し、この湾曲面をモータフレームの内周面に面接触状態に当接させるように構成したので、モータフレームの内周面とステータコアのバックヨークとの間にギャップを形成するために、特許文献１の従来技術のように円弧状の突出部が直接モータフレームに当接することがなく、前記バックヨークの各ブロック毎の周方向両端側に前記ギャップ形成面と連続した湾曲面を形成するだけでよく、その湾曲面は容易に成形加工することができ、かつ前記モータフレーム内へのステータ挿入時の干渉が少なくなり、このため、ステータ挿入時にステータコアに発生する応力が緩和されて当該ステータコアをモータフレーム内に容易に挿入することができると共に、ステータ内周の真円度が向上してステータ内周とロータとの間のエアギャップ精度が向上し、ステータ内部での磁気損失が減少してモータ効率が向上するという効果がある。

この発明によれば、ステータを溶接なしに直接モータフレームに圧入等によって固定することにより、モータフレーム精度によるがステータとの同軸度が確保でき、モータステータの帯状への復元力についても圧入の為常時圧力を加えられていることから開きも抑えられ磁気抵抗の少ないステータが可能となるという効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転機構造を示す断面図、図２は図１の巻線コイルを除いた状態を示す断面図、図３は図２の要部拡大断面図、図４は図２中のステータコアの展開図、図５は図４の一部拡大図である。
図１に示す回転機構造は、例えばアルミニウム等の熱伝導率が高い材料で形成された円筒形状のモータフレーム１と、このモータフレーム１内に圧入された特徴的な構成のステータ２と、このステータ２内に回転可能に挿入配置されたロータ３とを備えているもので、前記ステータ２の特徴的な形状構成を前記モータフレーム１との関連で以下に説明する。

前記ステータ２は、複数のティース２１が一体形成された帯状のバックヨーク２２を有するステータコア２０と、前記ティース２１に巻装された巻線コイル２３とからなり、前記バックヨーク２２を環状に折り曲げて前記モータフレーム１内に嵌着するように構成されている。さらに詳しく説明すると、前記ステータコア２０のバックヨーク２２は、環状折り曲げ時の周方向へ複数ブロックに区分されて各ブロック毎のバックヨーク２２にティース２１がステータ内径方向に向けて一体形成され、かつ、各ブロックのバックヨーク２２間が薄肉のヒンジ部２４で一連に接続された構成となっている。このように構成されたステータコア２０において、各ブロック毎のバックヨーク２２におけるヒンジ部２４側の両端側を除く外周面には、前記バックヨーク２２を環状に折り曲げて前記モータフレーム１内に圧入した状態で当該モータフレーム１の内周面との間にギャップＧを形成するためのギャップ形成面２５が形成されている。

そのギャップ形成面２５は、前記バックヨーク２２の折り曲げ外径面側で各ティース２１と直交する方向のストレート面（平坦面）からなっており、図４に示すように前記バックヨーク２２を真直方向に展開した状態では各ブロック毎のバックヨーク２２のギャップ形成面２５が一直線状となるように形成されている。そして、各ブロック毎のバックヨーク２２のヒンジ部２４を除く周方向両端側の外周には、前記ギャップ形成面２５に連続する湾曲面２６が形成されている。この湾曲面２６は、前記バックヨーク２２の環状折り曲げ状態において、各ブロック毎のギャップ形成面２５の周方向両端から前記バックヨーク２２の環状折り曲げ方向に向かって前記モータフレーム１の内周面と同一の曲率半径で湾曲するように、前記ギャップ形成面２５に連続形成されている。

このようにバックヨーク２２の各ブロック毎にギャップ形成面２５と湾曲面２６とを連続形成したステータコア２０は、前記バックヨーク２２の環状折り曲げ時に前記湾曲面２６がステータコア２０の最外周円弧面を形成し、その円弧軌線の内側にギャップ形成面２５が形成された構成となっている。

一方、前記バックヨーク２２のブロック間のヒンジ部２４は、図５に示すように、その内側（バックヨーク２２の折り曲げ時の内径側）にＶ字形状の切欠部２４ａを有し、かつ外側に凹状部２４ｂを有する薄肉部からなっている。このように形成されたヒンジ部２４は、そのＶ字形状の切欠部２４ａがバックヨーク２２の折り曲げ時に閉じるようになっており、前記切欠部２４ａが閉じることで前記バックヨーク２２がモータフレーム１と同心環状に折り曲げられるようになっている。その折り曲げ状態において、前記バックヨーク２２の各ブロック間のヒンジ部２４を挟むそれぞれの湾曲面２６は、前記モータフレーム１の内周面と同一曲率の円形軌線に沿った円弧面を形成し、前記モータフレーム１内にステータ２を挿入したとき、前記湾曲面２６がモータフレーム１の内周面に面接触状態に当接し、この状態でモータフレーム１の内周面とバックヨーク２２のギャップ形成面２５との間にギャップＧが形成される。

次に、回転機の組み立てについて説明する。まず、図４に示す展開状態のステータコア２０のティース２１に巻線コイル２３を巻装する。この場合、ステータコア２０のバックヨーク２２背面側のストレート面となるギャップ形成面２５を巻線コイル２３の巻線基準面とすることができる。その巻線コイル２３の巻装後に前記ステータコア２０のバックヨーク２２を各ブロック間のヒンジ部２４で折り曲げて当該ヒンジ部２４のＶ字形状の切欠部２４ａを閉じると、前記バックヨーク２２がモータフレーム１の内周面と同心環状（同心円状）に折り曲げられたステータ２が形成される。このとき、前記バックヨーク２２の各ブロック毎の湾曲面２６は、それぞれがモータフレーム１の内周面と同一半径の円弧面を形成した状態となる。次いで、前記ステータ２をモータフレーム１内に挿入することで、前記バックヨーク２２の全ての湾曲面２６がモータフレーム１の内周面に面接触状態に当接し、かつ前記バックヨーク２２のギャップ形成面２５とモータフレーム１の内周面との間にギャップＧが形成された状態にステータ２が組み付けられる。その組み付け後にステータ２内にロータ３を回転可能に挿入配置することで回転機が完成する。なお、湾曲面２６は平面などの面形状でもよい。

以上説明した実施の形態１によれば、複数ブロックに区分されて各ブロック毎にティース２１が形成され、かつ各ブロック間がヒンジ部２４を介して一連に接続された帯状のバックヨーク２２を有し、このバックヨーク２２を環状に折り曲げて円筒形状のモータフレーム１内に圧入するステータコア２０において、前記バックヨーク２２の各ブロック毎の周方向両端側を除く外周に前記モータフレーム１の内周面との間でギャップＧを形成するギャップ形成面２５を形成し、かつ前記バックヨーク２２の各ブロック毎の周方向両端側には、前記モータフレーム１の内周面と同一半径の湾曲面２６を前記ギャップ形成面２５に連続形成するように構成したので、前記モータフレーム１内に対するステータ２の挿入時における両者の接触箇所は前記バックヨーク２２の湾曲面２６だけとなり、前記ステータ２の挿入時におけるモータフレーム１との干渉が少なくなってステータコア２０に発生する応力が緩和されるため、前記ステータ２内部の透磁率のばらつきが少なくなって当該ステータ２内部で発生する鉄損が低減し、モータ効率が向上するという効果がある。

モータ、モータフレーム１内にステータ２が圧入された状態では、ステータコア２０のバックヨーク２２と前記モータフレーム１の内周面との間にギャップＧが形成され、このギャップＧの形成領域ではティース２１からの磁束がモータフレーム１に直線的に流入しないので、図３に二点鎖線矢印で示すように前記磁束がバックヨーク２２の全域に通り易くなり、このため、モータフレーム１への磁束流入による渦電流発生を抑止することができ、モータ効率を向上させることができるという効果がある。

特に、前記実施の形態１では、前記バックヨーク２２の各ブロックにおける周方向両端側の外周に、当該バックヨーク２２のギャップ形成面２５に連続して前記モータフレーム１の内周面と同一半径の湾曲面２６を形成したので、特許文献１の従来例のように、バックヨークのヒンジ部外側に円弧状の突出部を格別に形成する必要がなく、前記湾曲面２６は容易に成形加工できると共に、その湾曲面２６が前記モータフレーム１の内周面に面接触状態に当接することによりステータ２の内周真円度を向上させることができ、このため、前記ステータ２の内周とロータ３との間のエアギャップ精度が向上してモータ出力を安定・向上させることができるという効果がある。モータ、前記バックヨーク２２のギャップ形成面２５をティース２１と直交する方向へストレートに形成したので、前記ギャップ形成面２５を巻線コイル２３巻線時の基準面とすることができるという効果がある。さらに、ステータコア２０のバックヨーク２２の折り曲げ時にはヒンジ部２４のＶ字形状の切欠部２４ａが閉じることで前記バックヨーク２２をモータフレーム１の内周面と同心円状に容易に折り曲げることができるという効果がある。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による回転機構造のステータコアを示す一部拡大図であり、図１から図５と同一部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
前記実施の形態１では、ステータコア２０のバックヨーク２２のギャップ形成面２５をストレート面としたが、この実施の形態２では、前記ギャップ形成面２５をモータフレーム１の内周面よりも大きな曲率半径の円弧面に形成したものであり、この場合もモータフレーム１の内周面との間にギャップＧを形成することができ、前記ギャップ形成面２５がストレート面であることによる効果のほかは前記実施の形態１と同様に効果が得られる。

この発明の実施の形態１による回転機構造を示す断面図である。図１の巻線コイルを除いた状態を示す断面図である。図２の要部拡大断面図である。図２中のステータコアの展開図である。図４の一部拡大図である。この発明の実施の形態２による回転機構造のステータコアを示す一部拡大図である。

符号の説明

１モータフレーム、２ステータ、３ロータ、２０ステータコア、２１ティース、２２バックヨーク、２３巻線コイル、２４ヒンジ部、２４ａ切欠部、２４ｂ
凹状部、２５ギャップ形成面、２６湾曲面。

Claims

円筒形状のモータフレームと、周方向の複数ブロックに区分されて各ブロック毎にティースが形成され、かつ各ブロック間がヒンジ部を介して一連に接続されたバックヨークを環状に折り曲げて前記モータフレーム内に挿入されたステータと、このステータ内に回転可能に配置されたロータとを備える回転機構造において、
前記各ブロックの外周部のティースとヒンジ部との間に、前記モータフレームと当接する当接部を設けたことを特徴とする回転機構造。
円筒形状のモータフレームと、周方向の複数ブロックに区分されて各ブロック毎にティースが形成され、かつ各ブロック間がヒンジ部を介して一連に接続されたバックヨークを環状に折り曲げて前記モータフレーム内に挿入されたステータと、このステータ内に回転可能に配置されたロータとを備える回転機構造において、
ステータはモータフレーム内に圧入固定されることを特徴とする回転機構造。
バックヨークのギャップ形成面は、当該バックヨークの外周側で周方向に沿ってティースと直交する方向の平坦面からなっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転機構造。
バックヨークのギャップ形成面は、モータフレームの内周面よりも大きな曲率半径の円弧面からなっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転機構造。
バックヨークの各ブロック間のヒンジ部は、その外側が凹状に形成され、かつ内側にＶ字形状の切欠部が設けられた薄肉部からなり、前記バックヨークの折り曲げ時に前記切欠部が閉じてステータコアがモータフレームと同心環状に形成されるようになっていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の回転機構造。