JP2009219319A - 回転電機用の固定子鉄心およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各相の固定子鉄心を回転子の回転軸方向に複数個、独立して配置すると共に、各固定子鉄心の磁極を回転子の回転軸の周方向に波形状に配置し、各磁極間に回転軸方向に延びる溝を形成し、磁極の波形状の内側の端面側および回転軸の軸方向に形成された溝に固定子巻線を配置可能にした回転電機の固定子鉄心とする。
【選択図】図1
Description
また、本発明の実施の形態では、周方向の固定子巻線と回転子面との間に回転軸方向に延び、前記固定子巻線に鎖交する形状の爪が無いので、固定子巻線のインダクタンスを一般のクローポール型の固定子に比べ低くできる効果がある。
また、本発明の実施の形態では、一般のクローポール型の固定子に比べ、固定子巻線122を包む磁性体の領域が少ないので、固定子巻線のインダクタンスを大幅に低減できる。
また、本発明の実施の形態では、周方向に配置された磁極間に回転軸方向に固定子巻線を配置しているので、固定子磁極の回転子側対向面を一般のクローポール型磁極に対して大きくでき、効率が向上する。
また、本発明の実施の形態では、積層鋼板を使用しているので、圧粉磁心を使用する場合に比べ、機械的な強度が非常に強い効果がある。
図1乃至図6を用いて本発明の一実施の形態である固定子102の基本構成を説明する。図1は、本発明の一実施の形態である、固定子102の基本構成を示す斜視図である。
以上説明した固定子102の基本構成は固定子全体に対して一相分の固定子として作用する。次に3相交流の固定子100を図7と図8を用いて説明する。図7は、図1あるいは図2に示す固定子102の基本構成が組み合わせられて作られた3相回転電機の固定子100の斜視図である。図8は図7に示す3相交流の固定子100の展開図である。
先に説明の固定子102の基本構成を使用して多相回転電機の固定子100を構成する場合、各相の固定子を軸方向に分けて配置する。各相の固定子の相対位置関係は、2相回転電機であれば、前記固定子の基本構成102を電気角で90度の位相を持たせて配置する。すなわち回転子側の一極対あたりの機械的な角度の1/4ずらして配置する。
多層回転電機の固定子100の代表例として図7に3相交流回転電機用の固定子100を記載した。この3相交流の固定子100の具体的な構造を図8を用いて説明する。図1や図2で説明した固定子102の基本構成をU相固定子102U、V相固定子102V、W相固定子102Wの3つの固定子ブロックを軸方向に並べて配置している。この構成で各相間には互いの相間の漏れ磁束を低減するために磁気的なシールド作用を有する磁気絶縁部材が設けられている。この磁気絶縁部材は、必要に応じて配置するものであり必須ではない、しかし漏れ磁束を減少させることは効率向上や特性改善に繋がる。
固定子鉄心の製造方法を図9乃至図11を用いて説明する。固定子鉄心104の製造方法は鋼板から素材1001を切抜く工程と、素材1001を積層する工程と、素材1001を接合する工程と、素材1001を波状に成形する工程からなっている。固定子鉄心104は図9記載の如く鋼板を切抜き、切抜いた素材1001を積層し、切抜いて積層した素材1001を接合し、切抜いて積層し接合した素材1001を波形に成形する工程の順番か、図10記載の如く鋼板を切抜き、切抜いた素材1001を積層し、積層した素材1001を波状に成形し、波状に成形した素材1001を接合する工程の順番か、図11記載の如く鋼板を切抜き、切抜いた素材1001を波状に成形し、波状に成形した素材1001を積層し、積層した素材1001を接合する工程の順番によって製造できる。
がある。
図19(b)は図7に示す3相交流の固定子100を回転電機に適用した場合の回転電機の斜視図であり、図19(a)は図19(b)に示す前記回転電機の展開図である。前側ハウジング418と後側ハウジング416に軸受414と軸受412とがそれぞれ固定されており、シャフト436が上記軸受414と412とに回転可能に保持されている。前記シャフト436には回転子404が固定されている。前記回転子404の外側には空隙を介して図7に記載の3相交流の固定子100が設けられている。前側ハウジング418と後側ハウジング416とを通しボルト452で固定することにより、前側ハウジング418と後側ハウジング416との間に3相交流の固定子100が固定され保持される。なお、3相交流の固定子100の外周に更にアルミニウム材などで作られた外環401が設けられ、回転電機が密閉されている。
102 固定子
102U U相固定子
102V V相固定子
102W W相固定子
104 固定子鉄心
104U U相固定子鉄心
104V V相固定子鉄心
104W W相固定子鉄心
106A ティース
106B ティース
108 鍔
112 背面部
114 溝
116 溶接部
122 固定子巻線
122U U相固定子巻線
122V V相固定子巻線
122W W相固定子巻線
124 磁極間部
126 磁極端部
128 磁極端部
130 磁気絶縁板
401 外環
404 回転子
412 軸受
414 軸受
416 後側ハウジンング
418 前側ハウジング
436 シャフト
452 通しボルト
1001 素材
1101A パンチ
1101B パンチ
1102A カウンタ
1102B カウンタ
1103 ストッパ
Claims (13)
- 回転可能に保持された回転子と、前記回転子の回転軸方向に並べて配置された少なくとも2つの固定子鉄心を有する固定子とを備えた回転電機用の固定子鉄心において、
前記回転子の回転軸の周方向に配置された固定子鉄心の複数個の磁極と、
前記複数個の磁極の各磁極間に前記回転軸の軸方向に形成された固定子鉄心の溝と、を有し、
前記周方向に配置された各磁極の前記回転軸の軸方向の端面が隣接する磁極毎に前記回転軸の軸方向に波状に成形して、前記磁極の波状の内側の端面側および前記回転軸の軸方向に形成された溝に固定子巻線を配置可能とし、
前記回転軸の周方向に配置された複数個の固定子鉄心の磁極が前記回転軸の軸方向に積層した鋼板からなることを特徴とする回転電機用の固定子鉄心。 - 請求項1記載の回転電機用の固定子鉄心において、
隣接する前記磁極をつなぐ固定子背面部の曲げ半径が、前記回転子の回転軸から半径方向外側になるしたがい連続的に大きくなるように形成されることを特徴とする回転電機用の固定子鉄心。 - 鋼板から素材を切抜く工程1と、
前記素材を積層する工程2と、
前記素材を接合する工程3と、
前記素材を波状に成形する工程4と、を備え、
前記工程1乃至工程4の各工程を組み合わせて、
回転電機の回転軸の周方向に固定子鉄心の複数個の磁極を形成し、
前記複数個の磁極の各磁極間に前記回転軸の軸方向に溝を形成し、
前記周方向に配置された各磁極の前記回転軸の軸方向の端面が隣接する磁極毎に前記回転軸の軸方向に波状にずれて配置されるよう成形することを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項3記載の回転電機用の固定子鉄心の製造方法において、
前記工程2では前記工程1で切抜いた前記素材を積層し、
前記工程3では前記工程2で積層した前記素材を接合し、
前記工程4では前記工程3で接合した前記素材を波状に成形することを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項3記載の回転電機用の固定子鉄心の製造方法において、
前記工程2では前記工程1で切抜いた前記素材を積層し、
前記工程4では前記工程2で積層した前記素材を波状に成形し、
前記工程3では前記工程4で波状に成形した前記素材を接合することを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項3記載の回転電機用の固定子鉄心の製造方法において、
前記工程4では前記工程1で切抜いた前記素材を波状に成形し、
前記工程2では前記工程4波状に成形した前記素材を積層し、
前記工程3では前記工程2で積層した前記素材を接合することを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項3記載の回転電機用の固定子鉄心の製造方法において、
前記工程4では、前記磁極の回転子軸方向の端面を隣接する前記磁極の回転子軸方向の端面と相対的に回転子の回転軸方向に押込むことを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項3記載の回転電機用の固定子鉄心の製造方法において、
前記工程4では、前記磁極を回転子の回転軸の半径方向の中心側に移動させることを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項3記載の回転電機用の固定子鉄心の製造方法において、
前記工程4では、前記磁極の回転子の回転軸の半径方向の中心側の面を工具に突き当てることを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項3記載の回転電機用の固定子鉄心の製造方法において、
前記工程4では、
前記磁極の回転子軸方向の端面を隣接する前記磁極の回転子軸方向の端面と相対的に回転子の回転軸方向に押込む方法、あるいは、
前記磁極を回転子の回転軸の半径方向の中心側に移動させる方法、あるいは、
前記磁極の回転子の回転軸の半径方向の中心側の面を工具に突き当てる方法、
の少なくとも2つの方法を同一工程で行うことを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項3記載の回転電機用の固定子鉄心の製造方法において、
前記工程1では、環状につながった形状に切抜くか、あるいは、前記固定子の1磁極分または複数磁極分が帯状につながった形状に切抜くことを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項3記載の回転電機用の固定子鉄心の製造方法において、
前記工程2では、前記環状につながった形状に切抜いた板材を積層するか、あるいは、前記固定子の1磁極分または複数磁極分が帯状につながった形状の板材を積層するか、あるいは、帯状につながった板材をらせん状に積層することを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項3記載の回転電機用の固定子鉄心の製造方法において、
前記工程3では、半抜きして成形された凸部と凹部を合わせてかしめるか、レーザー溶接か、TIG溶接か、接着かにより板材を接合することを特徴とする回転電機用の固定子鉄心の製造方法。
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