JP2009106004A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルのスプリングバックを抑えることができると共に、ステータコアとコイルとの相対的な位置関係を正確に位置決めすることができる回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は、回転可能に設けられたロータと、ロータの周囲に配置された環状のステータとを備え、ステータは、ヨーク部本体、および該ヨーク部本体からロータに向けて突出するステータティース１４１を含むステータコア１３１と、ステータティース１４１に装着され、ヨーク部本体によって支持された絶縁部材と、絶縁部材によってステータコア１３１と絶縁され、ステータティース１４１に巻回されたコイル１３２と、コイル１３２を絶縁部材に固定可能な固定部材とを有し、固定部材は、コイル１３２と係合して、コイル１３２をステータの径方向外方に向けて押圧して、コイル１３２を絶縁部材に押圧固定するコイル固定部１８１、およびステータに対して、該ステータの径方向に係合するステータ係合部１８３を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機に関し、特にステータティースに巻回されたコイルのスプリングバックが抑制された回転電機に関する。

従来からステータティースに巻回されたコイルのスプリングバックを抑制するために、押え部材を備えた回転電機が各種提案されている。

たとえば、特開２００４−２７４９１８号公報に記載されたステータは、周方向に隣り合うステータティースの端部に形成された溝部内にはめ込まれ、コイルを押える押え板を備えている。

また、特開平６−２６１４８２号公報に記載されたステータは、コイルの側面上に配置された押え板と、短冊状に形成され、端部を折り曲げることで、押え板を固定する支持板とを備えている。

さらに、特開２００６−１８７１６２号公報に記載されたステータは、コイル、コイルの一方の端面に設けられた鍔形成部材、および、このコイルおよび鍔形成部材とを一体化させる樹脂を備えた鍔付きコイルを備えている。そして、この鍔付きコイルは、各ステータティースに装着されている。
特開２００４−２７４９１８号公報 特開平６−２６１４８２号公報 特開２００６−１８７１６２号公報

しかし、特開２００６−１８７１６２号公報に記載されたステータにおいては、コイルから鍔形成部材が受ける付勢力が大きいと、鍔形成部材が樹脂から脱落するおそれがある。さらに、樹脂の形状やコイルの形状等によって、上記鍔付きコイルを各ステータティースに装着する際に、コイルとステータコアとの相対的な位置関係を正確に位置決めすることが非常に困難なものとなっている。

さらに、特開２００４−２７４９１８号公報および特開平６−２６１４８２号公報に記載されたステータにおいても、同様に、コイルから付勢力によっては、押え部材や支持板が脱落するおそれがあり、さらに、コイルとステータとの相対的な位置関係を正確に位置決めすることは困難なものとなっている。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、コイルのスプリングバックを抑えることができると共に、ステータコアとコイルとの相対的な位置関係を正確に位置決めすることができる回転電機を提供することである。

本発明に係る回転電機は、回転可能に設けられたロータと、ロータの周囲に配置された環状のステータとを備える。そして、上記ステータは、ヨーク部、および該ヨーク部からロータに向けて突出するステータティースを含むステータコアと、ステータティースに装着され、ヨーク部によって支持された絶縁部材と、絶縁部材によってステータコアと絶縁され、ステータティースに巻回されたコイルと、コイルを絶縁部材に固定可能な固定部材
とを有する。さらに、上記固定部材は、コイルと係合して、コイルをステータの径方向外方に向けて押圧して、コイルを絶縁部材に押圧固定するコイル固定部、およびステータに対して、該ステータの径方向に係合するステータ係合部を含む。

好ましくは、上記ステータ係合部の少なくとも一部は、ステータコアのうち、ステータの一方の中心軸方向に位置する端面に形成された窪み部に挿入される。好ましくは、上記絶縁部材は、ステータティースを受け入れ可能なステータティース受入部、および該ステータティース受入部に設けられ、ステータティース受入部のステータの径方向内方に位置する端部よりステータの径方向外方側に位置する張出部を含む。そして、上記張出部は、ヨーク部と当接し、コイルは、ステータ受入部に嵌め込まれると共に、張出部によって支持され、コイル固定部は、コイルのステータの径方向内方側に位置する端部を、張出部に向けて押圧して固定する。

好ましくは、上記コイルを絶縁部材に固定可能な補助固定部材をさらに備え、固定部材は、ステータティースに対してステータの中心軸方向に隣り合う位置に設けられ、補助固定部材は、ステータティースに対して、固定部材と反対側に設けられる。そして、上記コイルは、ステータティース部の側面に側面と当接する。好ましくは、上記固定部材は、ステータティース受入部のうち、ステータの中心軸方向に位置する一方の端部とコイルとの間に規定された第１空隙部に配置されると共に、コイルの内周面を支持する。そして、上記補助固定部材は、ステータコアティース受入部のうち、ステータの中心軸方向に位置する他方の端部と、コイルとの間に規定された第２空隙部に配置され、コイルの内周面を支持する。好ましくは、上記コイルは、コイルの延在方向に対して垂直な断面形状が方形状とされた配線を巻回することで構成される。

本発明に係る回転電機は、コイルのスプリングバックを抑制することができると共に、コイルとステータコアとの相対的な位置関係を正確に位置決めすることができる。

本発明の実施の形態に係る回転電機について、図１から図６を用いて説明する。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る回転電機１００の断面図である。この図１に示すように、回転電機１００は、回転中心軸Ｏ（中心軸）を中心に回転可能に設けられたロータ１２０と、このロータ１２０の周囲に設けられ、環状に形成されたステータ１３０とを備えている。

ロータ１２０は、回転中心軸Ｏを中心に回転可能に設けられた回転シャフト１１０に固設されている。そして、ロータ１２０は、回転シャフト１１０に固設されたロータコア１２１と、このロータコア１２１に形成され回転中心軸Ｏ方向に延びる磁石挿入孔１２６内に挿入された永久磁石１２２とを備えている。永久磁石１２２は、樹脂１２４によって磁石挿入孔１２６内に固定されている。

図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線における断面図である。この図２に示すように、ステータ１３０は、回転中心軸Ｏを中心に環状に形成されたステータコア１３１と、この１３１に巻回されたコイル１３２とを備えている。

ステータコア１３１は、回転中心軸Ｏを中心に環状に配置された複数の分割ステータコア１４２と、この分割ステータコア１４２の外周上に配置され、分割ステータコア１４２の外周側に焼き嵌めされた筒状部材１４５とを備えている。筒状部材１４５は、各分割ステータコア１４２を押圧し固定している。

そして、分割ステータコア１４２は、ステータ１３０の周方向に延びるヨーク部１４０と、このヨーク部１４０から突出するステータティース１４１とを備えている。

各分割ステータコア１４２のヨーク部１４０が周方向に接触することで、ステータコア１３１の環状のヨーク部本体１４０Ａが規定されており、この環状のヨーク部本体１４０Ａの内周面から各ステータティース１４１がステータ１３０の径方向内方に向けて突出している。すなわち、ヨーク部本体１４０Ａから各ステータティース１４１は、ロータ１２０に向けて突出している。

なお、本実施の形態に係る回転電機１００のステータ１３０においては、分割ステータコア１４２を複数環状に配置することで分割ステータコア１４２を構成しているが、一体の環状のステータコア１３１であってもよい。

図３は、分割ステータコア１４２の斜視図である。図４は、図３のＩＶ方向から見た分割ステータコア１４２の正面図であり、図５は、図３に示すＶ−Ｖ線における断面図である。

これら、図３から図５に示すように、各ステータティース１４１には、絶縁材料から構成されたインシュレータ１６０が装着されており、このインシュレータ１６０を介して、コイル１３２がステータティース１４１に巻回されている。インシュレータ１６０は、ステータティース１４１を受け入れ可能なように筒状に形成されたステータティース受入部１６１と、このステータティース受入部１６１に連設された張出部１６２とを備えている。

ステータティース受入部１６１は、ステータ１３０の周方向に配列する側面１６５，１６６と、この側面１６５，１６６に連設され、回転中心軸Ｏ方向に配列する軸方向端面１６３，１６４とを備えており、ステータティース受入部１６１には、ステータティース１４１が挿入される貫通孔が規定されている。そして、ステータティース１４１が挿入されることで、ステータティース受入部１６１は、ステータティース１４１に沿ってステータ１３０の径方向内方側から径方向外方側に向けて延びる。

張出部１６２は、ステータティース受入部１６１のうち、ステータ１３０の径方向に配列する端部のうち、径方向外方側に位置する端面に連設されている。

具体的には、張出部１６２は、ステータティース受入部１６１のうち、ステータコア１３１の径方向外方側に位置する開口縁部から、ステータティース受入部１６１の突出方向（ステータ１３０の径方向）に対して交差する方向に向けて張り出す。なお、この図３に示す例においては、張出部１６２は、ヨーク部本体１４０Ａの径方向内方に位置する内側面に沿って延びており、このヨーク部本体１４０Ａの内周面によって支持されている。なお、本実施の形態においては、張出部１６２は、ステータティース受入部１６１の端面から外方に向けて張り出しているが、これに限られない。すなわち、ステータティース受入部１６１のうち、ステータ１３０の径方向に配列する端面のうち、ステータ１３０の径方向内方に位置する端面によりも径方向外方側に位置する部分に形成されておればよい。

コイル１３２は、ステータティース受入部１６１に挿入され、コイル１３２のステータ
１３０の径方向外方側の端面は、張出部１６２によって支持されており、コイル１３２のステータ１３０の周方向に配列する内側面は、インシュレータ１６０の側面１６６および側面１６５によって支持されている。

このコイル１３２は、エッジワイズ巻線であり、コイル１３２の配線の延在方向に対して垂直な断面は、略長方形形状（方形形状）とされており、コイル１３２の配線として、平角線が用いられている。そして、このコイル１３２を構成する配線が、環状に巻回されると共に、コイル１３２の高さ方向に順次積層されてコイル１３２が形成されている。

ここで、コイル１３２は、ステータティース受入部１６１の側面１６５，１６６に沿って巻回されており、軸方向端面１６３，１６４から離れるように巻回されている。これにより、軸方向端面１６３と、コイル１３２の内周面との間には、隙間Ｒ２が規定されており、さらに、軸方向端面１６４とコイル１３２の内周面との間にも、隙間Ｒ１が規定されている。

コイル１３２は、固定部材（補助固定部材）１７０および固定部材１８０とによってインシュレータ１６０に固定されている。

固定部材１８０は、コイル１３２に係合し、コイル１３２をインシュレータ１６０に向けて押圧して、コイル１３２をインシュレータ１６０に固定する押圧部（コイル固定部）１８１と、分割ステータコア１４２と係合する係合部（ステータ係合部）１８３とを備えている。

ここで、インシュレータ１６０のステータティース受入部１６１がステータティース１４１に挿入されることでインシュレータ１６０と分割ステータコア１４２との位置決めがなされる。そして、固定部材１８０が、分割ステータコア１４２に係合することで、固定部材１８０と分割ステータコア１４２との相対的な位置関係がきまる。そして、固定部材１８０がコイル１３２を固定しているので、コイル１３２と分割ステータコア１４２との相対的な位置関係が正確に規定される。

このように、各コイル１３２と各分割ステータコア１４２との相対規定な位置関係が正確に位置決めされるされると、図２において、各コイル１３２とロータ１２０との間の隙間を略均一化することができ、各コイル１３２とロータ１２０との間に生じる引付力にばらつきが生じることを抑制することができる。これにより、回転電機１００の駆動時にロータ１２０が振動することを抑制することができ、騒音の発生等の抑制を図ることができる。

さらに、図３において、固定部材１８０が、コイル１３２の径方向内方側の端部を、ステータ１３０の径方向外方側に向けて押圧し、張出部１６２に押圧固定することで、コイル１３２が径方向内方に向けてスプリングバックして、コイル１３２の端部が径方向内方側に突出することを抑制することができる。

ここで、固定部材１８０は、ステータコア１３１の径方向に向けて延びる軸部（連結部）１８２を備えており、この軸部１８２の一方の端部には、上記押圧部１８１が形成されており、他方の端部には、支持部１８５が形成されており、この支持部１８５の端部に係合部１８３が形成されている。

押圧部１８１は、コイル１３２のうち、ステータコア１３１の径方向内方側端部に位置する配線の端面を押圧可能なように、軸部１８２の端部から回転中心軸Ｏ方向に屈曲している。

軸部１８２は、張出部１６２に形成され、ステータ１３０の径方向に延びる貫通孔１８４に挿入され、ステータ１３０の径方向内方側の内周面（第１主表面）１６７側から径方向外方側に位置する外周面１６８側にまで達している。なお、外周面１６８の少なくとも一部は、ヨーク部本体１４０Ａ（ヨーク部１４０）の内周面によって支持されている。

そして、固定部材１８０の支持部１８５は、回転中心軸Ｏ方向に沿って、分割ステータコア１４２に向けて延びている。

その一方で、支持部１８５の端部に形成された係合部１８３の少なくとも一部が、各分割ステータコア１４２の各ヨーク部１４０に形成され、回転中心軸Ｏ方向（中心軸方向）に延びる穴部（窪み部）１９０内に挿入され、係合部１８３と分割ステータコア１４２とが係合している。

ここで、穴部１９０は回転中心軸Ｏ方向に延びているため、コイル１３２が押圧部１８１をステータコア１３１の径方向内方に向けて押圧したとしても、穴部１９０を規定する分割ステータコア１４２の内周面と、係合部１８３とは、互いにステータコア１３１の径方向に係合し、固定部材１８０が分割ステータコア１４２から脱落することが抑制されている。

ここで、上記のように係合部１８３が穴部１９０内に挿入されると、押圧部１８１の位置は軸部１８２によって一義的に設定される。そして、インシュレータ１６０の張出部１６２は、ヨーク部本体１４０Ａによって支持されているため、コイル１３２は、押圧部１８１と張出部１６２とによって挟持され、コイル１３２は、押圧部１８１によって張出部１６２に押圧固定される。さらに、上記のように係合部１８３が穴部１９０内に挿入されて、押圧部１８１の位置が決まることで、コイル１３２の径方向内方に位置する端面の位置も正確に位置決めされる。

ここで、たとえば、穴部１９０を規定するヨーク部１４０の内周面に凹部または凸部を形成し、係合部１８３の端部に穴部１９０に形成された凹部内に入り込む凸部または、穴部１９０に形成された凸部を受け入れ可能な凹部を形成してもよい。この場合には、穴部１９０内に形成された凹部または凸部と、係合部１８３に形成された凸部または凹部とを互いに係合することで、固定部材１８０と分割ステータコア１４２との回転中心軸Ｏ方向の位置決めをすることができる。これにより、回転中心軸Ｏ方向におけるコイル１３２と分割ステータコア１４２との相対的な位置決めが正確にすることができる。

固定部材１７０は、コイル１３２と係合して、コイル１３２をインシュレータ１６０に向けて押圧して、コイル１３２を固定する押圧部（補助押圧部）１７１と、インシュレータ１６０と係合する係合部１７３とを備えている。

固定部材１８０のみならず、固定部材１７０によってコイル１３２が固定されることで、コイル１３２はインシュレータ１６０に確実に固定され、インシュレータ１６０とコイル１３２との位置ずれを抑制することができる。

固定部材１７０は、張出部１６２に形成された貫通孔１７４に挿入され、ステータ１３０の径方向に延びる軸部１７２と、この軸部１７２の径方向内方側の端部に形成された押圧部１７１と、他方の端部に形成された係合部１７３とを備えている。

押圧部１７１は、固定部材１７０から回転中心軸Ｏ方向に屈曲しており、コイル１３２のステータコア１３１の径方向内方側の端部を、張出部１６２に向けて押圧可能とされて
いる。これにより、コイル１３２のスプリングバックを抑制することができる。

さらに、係合部１７３は、固定部材１７０の端部から回転中心軸Ｏ方向に向けて屈曲しており、外周面１６８に係合している。これにより、コイル１３２および張出部１６２は、押圧部１７１と係合部１７３とによって挟持されており、コイル１３２が張出部１６２に固定されている。

ここで、固定部材１８０は、ステータティース１４１に対して、回転中心軸Ｏ方向に離れて設けられており、固定部材１７０は、ステータティース１４１に対して１８０と反対側に設けられている。

このように、コイル１３２を回転中心軸Ｏ方向に配列する固定部材１７０および固定部材１８０で固定することで、コイル１３２の回転中心軸Ｏ方向の位置を正確に位置決めすることができる。さらに、固定部材１７０，１８０を回転中心軸Ｏ方向配列させることで、回転電機１００の周方向の長さを低減することができ、回転電機１００のコンパクト化が図られている。

固定部材１８０は隙間Ｒ１に配置され、コイル１３２の内周面側からコイル１３２を支持しており、穴部１９０は、隙間Ｒ２に配置され、コイル１３２の内周面側からコイル１３２を支持しており、回転電機１００の回転中心軸Ｏ方向の長さをコンパクト化が図られている。

なお、固定部材１７０，１８０としては、上記のような構成のものに限られない。図６は、固定部材の変形例を示す斜視図である。この図６に示す例においては、インシュレータ１６０と係合する固定部材２７０と、分割ステータコア１４２と係合する固定部材２８０とは、コイル１３２の外周側に配置され、それぞれ、コイル１３２の径方向内方に位置する端面を押圧している。なお、この図６に示す例においては、インシュレータ１６０に固定される固定部材２７０は、２つ（複数）設けられており、インシュレータ１６０とコイル１３２とを固定する固定部材２８０は、固定部材２７０の個数よりも少なく、１つとされている。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、回転電機に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る回転電機の断面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 分割ステータコアの斜視図である。 図３のＩＶ方向から見た分割ステータコアの正面図である。 図３に示すＶ−Ｖ線における断面図である。 固定部材の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１００ 回転電機、１１０ 回転シャフト、１２０ ロータ、１２１ ロータコア、１
２２ 永久磁石、１２４ 樹脂、１２６ 磁石挿入孔、１３０ ステータ、１３１ ステータコア、１３２ コイル、１４０ ヨーク部、１４１ ステータティース、１４２ 分割ステータコア、１４５ 筒状部材、１６０ インシュレータ、１６１ ステータティース受入部、１６２ 張出部、１６３ 軸方向端面、１６４ 軸方向端面、１６５ 側面、１６６ 側面、１６７ 内周面、１６８ 外周面、１７０ 固定部材、１７１ 押圧部、１７２ 軸部、１７３ 係合部、１８０ 固定部材、１８１ 押圧部、１８２ 軸部、１８３ 係合部、１８４ 貫通孔、１８５ 支持部、１９０ 穴部、Ｒ１，Ｒ２ 隙間、Ｏ
回転中心軸。

Claims (6)

1. 回転可能に設けられたロータと、
   前記ロータの周囲に配置された環状のステータとを備え、
   前記ステータは、ヨーク部、および該ヨーク部から前記ロータに向けて突出するステータティースを含むステータコアと、前記ステータティースに装着され、前記ヨーク部によって支持された絶縁部材と、前記絶縁部材によって前記ステータコアと絶縁され、前記ステータティースに巻回されたコイルと、前記コイルを前記絶縁部材に固定可能な固定部材とを有し、
   前記固定部材は、前記コイルと係合して、前記コイルを前記ステータの径方向外方に向けて押圧して、前記コイルを前記絶縁部材に押圧固定するコイル固定部、および前記ステータに対して、該ステータの径方向に係合するステータ係合部を含む、回転電機。
2. 前記ステータ係合部の少なくとも一部は、前記ステータコアのうち、前記ステータの一方の中心軸方向に位置する端面に形成された窪み部に挿入される、請求項１に記載の回転電機。
3. 前記絶縁部材は、前記ステータティースを受け入れ可能なステータティース受入部、および該ステータティース受入部に設けられ、前記ステータティース受入部の前記ステータの径方向内方に位置する端部より前記ステータの径方向外方側に位置する張出部を含み、
   前記張出部は、前記ヨーク部と当接し、前記コイルは、前記ステータ受入部に嵌め込まれると共に、前記張出部によって支持され、前記コイル固定部は、前記コイルの前記ステータの径方向内方側に位置する端部を、前記張出部に向けて押圧して固定する、請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 前記コイルを前記絶縁部材に固定可能な補助固定部材をさらに備え、
   前記固定部材は、前記ステータティースに対して前記ステータの中心軸方向に隣り合う位置に設けられ、前記補助固定部材は、前記ステータティースに対して、前記固定部材と反対側に設けられ、
   前記コイルは、前記ステータティース部の側面に側面と当接する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機。
5. 前記固定部材は、前記ステータティース受入部のうち、前記ステータの中心軸方向に位置する一方の端部と前記コイルとの間に規定された第１空隙部に配置されると共に、前記コイルの内周面を支持し、
   前記補助固定部材は、前記ステータコアティース受入部のうち、前記ステータの前記中心軸方向に位置する他方の端部と、前記コイルとの間に規定された第２空隙部に配置され、前記コイルの内周面を支持する、請求項４に記載の回転電機。
6. 前記コイルは、前記コイルの延在方向に対して垂直な断面形状が方形状とされた配線を巻回することで構成された、請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転電機。

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