JP2008092735A - Stator structure of axial gap type rotary electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、モールドされた回転電機のステータの剛性を高める技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for increasing the rigidity of a stator of a molded rotating electrical machine.
コアを周方向に複数配置したステータにあっては、各コア間に樹脂を流し込んでモールドすることによりステータを成形することが一般的である。図9は、ロータおよびステータを軸方向に対向配置したアキシャルギャップ型回転電機において、モールドしたステータを、回転軸Oを含む面で破断し、半分のみを模式的に示す縦断面図である。また、図10は図9に表された1個のコアにつき電機子コイルを巻回した状態を示す斜視図である。図中101はコアを、102は電機子コイルを、103は絶縁のためのインシュレータを、104は回転電機ケースを、105は、モールドされた樹脂部材を示す。 In a stator in which a plurality of cores are arranged in the circumferential direction, it is common to mold the stator by pouring resin between the cores and molding. FIG. 9 is a longitudinal cross-sectional view schematically showing only a half of a molded stator fractured on a plane including the rotation axis O in an axial gap type rotating electrical machine in which a rotor and a stator are arranged to face each other in the axial direction. FIG. 10 is a perspective view showing a state in which an armature coil is wound around one core shown in FIG. In the figure, 101 is a core, 102 is an armature coil, 103 is an insulator for insulation, 104 is a rotating electrical machine case, and 105 is a molded resin member.
ところで、回転電機の運転中は、回転電機のステータには図10に示すように、軸O方向の反力Fzおよびトルク反力Tθが作用するため、各コア101をしっかりとした剛性で支持する必要がある。しかしながら樹脂のみでは剛性が低いことから、金属製の高強度部材をモールドする技術が既に、特許文献1〜特許文献3に開示されている。図11および図13は特許文献1〜特許文献3に開示された従来のステータ構造を、回転軸Oを含む面で破断し、半分を模式的に示す縦断面図である。また図12は同ステータ構造の一部を示す斜視図である。また図14は同ステータ構造を回転軸O方向から見た状態を一部において示す正面図である。図中106は径方向に延在する高強度部材を、107は周方向に延在する高強度部材を示す。
Incidentally, during the operation of the rotary electric machine, the stator of the rotary electric machine as shown in FIG. 10, since the reaction force in the axial O direction F z and the torque reaction force T theta acts, with a solid rigid each
なお、高強度部材の寸法精度にばらつきが生じると回転電機ケースに対してコアのガタツキが生じてしまう懸念がある。また組み立て作業の効率化を図る必要もある。そこで図11に示す部位105dや部位105eのように、高強度部材106およびコア101間、そして高強度部材106および回転電機ケース104間に、樹脂を流し込んでモールドする。
If the dimensional accuracy of the high-strength member varies, there is a concern that the core may rattle with respect to the rotating electrical machine case. It is also necessary to improve the efficiency of assembly work. Therefore, resin is poured and molded between the high-
モールドされた樹脂105は、引っ張りに対する剛性が弱いが圧縮に対する剛性は強い。図14中、コア101にトルク反力Tθが作用すると、樹脂部材105のうちの部位105a,105b,105cで周方向の圧縮力が生じることから部位105a,105b,105cは図14中に両矢印で示すように圧縮に対して対抗する。また図11中、コア101に軸方向反力Fzが作用すると、樹脂部材105のうちの部位105eや部位105fで軸方向の圧縮力が生じることから部位105e,105fは図11中、両矢印で示すような圧縮応力に対して対抗する。したがって、ステータに高強度部材106をモールドすることにより、軸方向反力Fzおよびトルク反力Tθに対して剛性を高めることができる。
しかし、上記従来のような技術に基づくステータ構造にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり、高強度部材としてはアルミ素材やステンレス素材などからなる金属部材が一般的であるが、軸方向の磁束が高強度部材106,107と鎖交して、金属部材内でうず電流が発生してしまうという問題がある。図12には従来例のステータ構造においてうず電流が発生する様子を二点鎖線で示す。
However, in the stator structure based on the above-described conventional technique, the following problems occur. In other words, a metal member made of aluminum or stainless steel is generally used as the high-strength member, but an axial magnetic flux is linked to the high-
また設計上、アキシャルギャップ型回転電機の薄型化が進み、ステータの軸方向寸法に対してステータの径方向寸法が大きくなると、図13に示すような曲げモーメントMが無視できないほど大きなものとなる。モーメントMが作用すると、図13中の部位105eで引っ張り応力が作用することから樹脂部材105が変形してしまい、充分な剛性を確保することができなかった。
Further, when the axial gap type rotating electrical machine is thinned by design and the radial dimension of the stator becomes larger than the axial dimension of the stator, the bending moment M as shown in FIG. 13 becomes so large that it cannot be ignored. When the moment M is applied, a tensile stress is applied at the
本発明は、上述の実情に鑑み、うず電流を防止し、曲げモーメントに対しても剛性を具えたモールドを提案するものである。 In view of the above-described circumstances, the present invention proposes a mold that prevents eddy current and has rigidity against bending moment.
この目的のため本発明によるステータのモールド構造は、請求項1に記載のごとく、
回転電機のステータにコアを周方向に複数配置し、該ステータに、回転自在に軸支したロータを、軸方向に対向するようを配置したアキシャルギャップ型の回転電機において、
周方向で隣り合う前記コア同士の間には、板状の高強度金属部材を、ステータの内径側端部から外径側端部に亘って、軸方向および径方向となり、周方向に直角となるよう配置し、これらコアおよび高強度金属部材を樹脂でモールドして構成したことを特徴としたものである。
For this purpose, the mold structure of the stator according to the invention is as described in
In an axial gap type rotating electric machine in which a plurality of cores are arranged in a circumferential direction on a stator of a rotating electric machine, and a rotor rotatably supported on the stator is arranged so as to face the axial direction.
Between the cores adjacent in the circumferential direction, a plate-shaped high-strength metal member is formed in the axial direction and the radial direction from the inner diameter side end portion to the outer diameter side end portion of the stator, and is perpendicular to the circumferential direction. The core and the high-strength metal member are molded with a resin and are configured.
かかる本発明の構成によれば、上記請求項の高強度金属部材が磁束と直角ではないため、うず電流を防止することができる。また、曲げモーメントに対しても剛性を確保することができる。 According to the configuration of the present invention, since the high-strength metal member of the above claims is not perpendicular to the magnetic flux, eddy current can be prevented. Moreover, rigidity can be ensured with respect to a bending moment.
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は本発明の一実施例になるステータ構造の一部を取り出して模式的に示す斜視図である。この実施例は、アキシャルギャップ型の回転電機に係る。コア1は、ステータの周方向に複数配置される。軸方向に延在するコア1の中程には、電機子コイル2を巻回する。電機子コイル2からは、コア1の両端が突出し、鍔状に拡幅する。鍔状のコア端部8は、図示しないロータと対向する。図示しないロータは回転電機において回転自在に軸支される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a part of a stator structure according to an embodiment of the present invention. This embodiment relates to an axial gap type rotating electrical machine. A plurality of
図1に示すように、周方向で隣り合うコア1,1同士の間には、板状の高強度金属部材であるフィン9を配置する。フィン9は、コアと同数個配置する。フィン9は回転電機の軸方向および径方向に広がり、周方向と直交する。そしてフィン9の内径方向端には、ステータの径方向内縁部に設けたステータ支持部材11を連結する。またフィン9の外径方向端には、配管10を結合する。配管10もフィン9と同一の金属部材、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスまたはステンレス合金製、であって回転電機の軸方向に延在する。
As shown in FIG. 1,
これらコア1とフィン9との間には樹脂を流し込んでモールドする。そして、全体で1個のステータ12を形成する。図2は、ステータ12を、周方向に延在する円筒面で破断し、その一部を展開して示す周方向展開図である。図2中、金属製のコア1と、交流電流が流れる電機子コイル2との間には絶縁体であるインシュレータ3を介挿しておく。電機子コイル2およびインシュレータ3を具えたコア構造体1〜3とフィン9との間には、樹脂部材5を充填する。フィン9は、引っ張り応力および圧縮応力において、樹脂部材5よりもはるかに弾性係数の大きな高強度金属部材であり、樹脂5よりも硬い。
A resin is poured between the
なお、図1および図2に示したコア1については、「背景技術」で前述した図10に示すコア101と同じ構成である。本実施例では図10中の電機子コイル102を電機子コイル2と読み替えて、図10を援用する。
The
図1および図2に示す本実施例によれば、コア1を通過する磁気回路の磁束が、ステータ12を軸方向に通過するため、板状のフィン9と鎖交する磁束は殆どない。したがって、フィン9に発生するうず電流を効果的に低減することができる。
According to the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2, since the magnetic flux of the magnetic circuit passing through the
また視覚的理解を容易にするためステータ12から樹脂部材5を省略して示した斜視図である図3に沿って説明すると、円環状のステータ支持部材11を支点として、径方向外方に向かうほど軸方向の力が大きな太い矢で示すような曲げモーメントMがステータ12に作用しても、フィン9が全体で曲げモーメントMに対抗するため、図12に示した従来例のステータ構造と比較して、曲げモーメントに対する剛性を高くすることができる。
Further, in order to facilitate visual understanding, a description will be given with reference to FIG. 3 which is a perspective view in which the
また配管10に冷媒を流すことにより、アルミニウム素材などの熱伝導性に優れたフィン9がステータ12を効率的に冷却することができる。
In addition, by flowing the coolant through the
次に本発明の他の実施例について説明する。
図4は、他の実施例になるステータ構造を、周方向に延在する円筒面で破断し、その一部を展開して示す周方向展開図である。本実施例のうち、上述した実施例と共通する一部材については、同一符号を付して説明を省略し、異なる部分については新たに符号を付して説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a developed circumferential view showing a stator structure according to another embodiment, with a cylindrical surface extending in the circumferential direction broken and a part thereof developed. In the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and different portions will be newly described by adding reference numerals.
図4に示す実施例では、フィン9に、周方向に延在する高強度樹脂部材13を結合したものである。高強度樹脂部材13は、高強度・高耐熱のポリアミノアミド樹脂またはPPS(Polyphenylene Sulfide)樹脂からなる。高強度樹脂部材13は軸方向からみると扇形状であって、軸方向に厚みをもつ板状である。フィン9と結合した高強度樹脂部材13の根元部からみて、高強度樹脂部材13の周方向先端部13sは、コア1の端部8とインシュレータ3との間に介在し、コア1を支持する。あるいは、先端部13sがコア1に接触しないものの、図4に示すようにコア1近傍まで高強度樹脂部材13を延在させて、高強度樹脂部材13を端部8とインシュレータ3との間に充分深く挿入される。
そして、フィン9の軸方向両端部にそれぞれ、高強度樹脂部材13を結合する。
In the embodiment shown in FIG. 4, a high-
And the high
高強度樹脂部材13の根元部について好適な実施例としては、図5に示すようにフィン9に複数の孔14を設けておき、図6に示すように、フィン9の両面に高強度樹脂部材13の根元部13nを取り付ける。ここで、根元部13の軸方向厚みを孔14の直径よりも大きくし、高強度樹脂部材13を孔14に貫通させてフィン9に充分に接合する。そして、高強度樹脂部材13の先端部の軸方向厚みを、根元部13nよりも小さくする。
As a preferred embodiment of the root portion of the high-
このような本発明の他の実施例によれば、高強度樹脂部材13は金属製ではないため、うず電流が発生しないという利点がある。また、モールドされたステータ12の剛性を一層高くすることができる。
According to such another embodiment of the present invention, since the high-
なお図には示さなかったが、複数の孔14に代替して、いわゆるディンプル形状といった凹凸をフィン9に設けてもよい。これによっても、高強度樹脂部材13をフィン9に充分に接合することができる。
Although not shown in the drawing, the
次に本発明のさらに他の実施例について説明する。
図7は、さらに他の実施例になるステータ構造を、周方向に延在する円筒面で破断し、その一部を展開して示す周方向展開図である。また図8は、同図におけるフィンおよび高強度樹脂部材を拡大して示す説明図である。本実施例のうち、上述した各実施例と共通する一部材については、同一符号を付して説明を省略し、異なる部分については新たに符号を付して説明する。
Next, still another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a circumferential development view in which a stator structure according to still another embodiment is broken by a cylindrical surface extending in the circumferential direction and a part thereof is developed. Moreover, FIG. 8 is explanatory drawing which expands and shows the fin and high-strength resin member in the same figure. In the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and different portions will be newly described by adding reference numerals.
図7,図8に示す実施例では、高強度樹脂部材13の根元部13nの厚みを段階的に変化するよう形成したものである。このように形成することにより、コア1および電機子コイル2から金属製のフィン9まで、高強度樹脂部材13の表面に沿って測定した距離(以下、沿面距離という)を確保することが可能となり、電機子コイル2からフィン9を確実に絶縁することができる。
7 and 8, the thickness of the
また、高強度13の厚みを段階的に変化するよう形成して根元部13nにフィン9と平行な表面15を設けたことから、図7に示すように電機子コイル2を表面15に着座させて、フィン9を電機子コイル2から周方向に距離Cをもって離間させることが可能になる。したがって、電機子コイル2からフィン9を確実に絶縁することができる。
Further, since the thickness of the
なお、図7,8中、フィンの一方の面のみに高強度樹脂部材13を表し、他方の面については高強度樹脂部材13を図略した。また、一層の絶縁性能を得るためフィン9の両面をインシュレータ16で被覆してもよい。
7 and 8, the high-
ところで、上記した各実施例によれば、回転電機のステータ12にコア1を周方向に複数配置し、周方向で隣り合うコア1,1同士の間には、板状の高強度金属部材であるフィン9を、ステータ12の内径側端部から外径側端部に亘って、軸方向および径方向に平行となり周方向に直角となるよう配置し、これらコア1およびフィン9を樹脂5でモールドして構成したことから、
フィン9にうず電流が発生することを防止して、コア1に作用する軸方向反力や、周方向トルク反力や、曲げモーメントMに対する剛性を高めることができる。
By the way, according to each embodiment described above, a plurality of
It is possible to prevent the eddy current from being generated in the
また上記した他の実施例によれば、フィン9には、周方向に延在する高強度樹脂部材13を一体に結合し、高強度樹脂部材13の周方向先端13sがコア1を支持ないしコア近傍まで延在することから、
うず電流が発生することなく、モールドされたステータ12の剛性を一層高くすることができる。
Further, according to the other embodiment described above, the
The rigidity of the molded
また図7,図8に示すように、高強度樹脂部材13の軸方向厚みを、高強度樹脂部材13の先端部13sから、フィン9と結合する高強度樹脂部材13の根元部13nに向かって、段階的に大きくしたことから、
根元部13nの沿面距離を確保することが可能となり、電機子コイル2からフィン9を確実に絶縁することが可能になる。そして、電機子コイル2から周方向に距離Cをもって離間させて、電機子コイル2からフィン9を確実に絶縁することができる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the axial thickness of the high-
It becomes possible to ensure the creepage distance of the
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。 The above description is merely an example of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
1 コア
2 電機子コイル
3 インシュレータ
5 樹脂部材
6 油圧ブースタ
9 フィン(高強度金属部材)
10 配管
11 ステータ支持部材
12 ステータ
13 高強度樹脂部材
16 インシュレータ
1
DESCRIPTION OF
Claims (3)
周方向で隣り合う前記コア同士の間には、板状の高強度金属部材を、ステータの内径側端部から外径側端部に亘って、軸方向および径方向となり、周方向に直角となるよう配置し、これらコアおよび高強度金属部材を樹脂でモールドして構成したことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。 In an axial gap type rotating electric machine in which a plurality of cores are arranged in a circumferential direction on a stator of a rotating electric machine, and a rotor rotatably supported on the stator is arranged so as to face the axial direction.
Between the cores adjacent in the circumferential direction, a plate-shaped high-strength metal member is formed in the axial direction and the radial direction from the inner diameter side end portion to the outer diameter side end portion of the stator, and is perpendicular to the circumferential direction. A stator structure for an axial gap type rotating electrical machine, wherein the core and the high-strength metal member are molded with resin.
前記高強度金属部材には、周方向に延在する高強度樹脂部材を一体に結合し、該高強度樹脂部材の周方向先端が前記コアを支持ないし前記コア近傍まで延在することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。 In the stator structure of the axial gap type rotating electrical machine according to claim 1,
The high-strength metal member is integrally bonded with a high-strength resin member extending in the circumferential direction, and the distal end in the circumferential direction of the high-strength resin member supports the core or extends to the vicinity of the core. A stator structure of an axial gap type rotating electrical machine.
前記高強度樹脂部材の軸方向厚みを、前記周方向先端から、前記高強度金属部材と結合する高強度樹脂部材の根元部に向かって、段階的に大きくしたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。 In the stator structure of the axial gap type rotating electrical machine according to claim 2,
An axial gap type rotation characterized in that the axial thickness of the high-strength resin member is increased stepwise from the circumferential tip toward the root of the high-strength resin member coupled to the high-strength metal member. Electric stator structure.
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