JP2010057328A - 固定子および回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子鉄心の締め付け構造を改善することにより、固定子巻線のインダクタンスを一様に保ち、各相の電流実効値の不平衡を抑制する。
【解決手段】固定子１は、複数の環状鋼板が積層された固定子鉄心２と、固定子鉄心２の軸方向の両端部に配置された押え板３と、押え板３を挿通して固定子鉄心２の外周に沿って軸方向に延びる複数のボルト４と、ボルト４に螺合することによって固定子鉄心２を軸方向に締め付けているナット５とを有する。固定子鉄心２の外周部でボルト４に接する位置に複数の突起部２ａが形成され、これらの突起部２ａにより固定子鉄心２が半径方向および周方向に支持されるように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、固定子およびそれを用いた回転電機に関する。

回転電機における固定子鉄心のボルトによる締め付け構造は、例えば特許文献１に開示されている。図５を用いて、従来の締め付け構造および回転電機用固定子について説明する。

複数の環状のけい素鋼板を積層して形成されている固定子鉄心１２の外周には、複数の半円状の通し溝１２ｂが軸方向に形成されている。固定子鉄心１２の軸方向の両端部には、押え板が配置され、この押え板には、固定子鉄心１２の通し溝１２ｂの位置に対応して、締付用の穴が加工されている。固定子鉄心１２の通し溝１２ｂと押え板の締付用の穴には、スタッドボルト１４が挿入され、ナットにより固定子鉄心１２と押え板とが締め付けられている。

この締め付け構造により、積層された複数の環状鋼板は、軸方向、半径方向および周方向に対して固定されている。

従来の回転電機は、この締め付け構造からなる固定子１１と、回転子１７とを有する。従来の回転電機について説明する。

固定子鉄心１２の内周のスロットに配線された固定子巻線１６に通電される励磁電流により、固定子鉄心１２と回転子１７との空隙を介して、回転子１７の内部では、回転子１７の回転軸に垂直な方向に通過する磁場が生じる。さらに、この磁場と回転子１７との間に作用する電磁誘導により、回転子１７にトルクが働き、回転子１７が回転する。
特開２０００−３０８２９２号公報

上記の回転電機において、固定子巻線１６に通電される励磁電流により、固定子鉄心１２の内部では、周方向の磁場が発生する。この際、ボルト１４の透磁率が固定子鉄心１２の透磁率に比べて極めて小さいため、磁束はボルト１４の内部を通過しない。ボルト１４は、固定子鉄心１２の通し溝１２ｂにガイドされ、固定子鉄心１２の内部に配置されているため、ボルト４付近において、ボルト４の存在による磁場飽和が生じてしまう。したがって、各相の固定子巻線１６のインダクタンスは一様に保たれず、各相の電流実効値の不平衡が生じてしまう。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、固定子鉄心の締め付け構造を改善することにより、固定子巻線のインダクタンスを一様に保ち、各相の電流実効値の不平衡を抑制した固定子および回転電機を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る固定子は、複数の環状鋼板が積層された固定子鉄心と、前記固定子鉄心の軸方向の両端部に配置された押え板と、前記押え板を挿通して前記固定子鉄心の外周に沿って軸方向に延びる複数のボルトと、前記ボルトに螺合することによって前記固定子鉄心を軸方向に締め付けているナットとを有する固定子であって、前記固定子鉄心の外周部で前記ボルトに接する位置に複数の突起部が形成され、これらの突起部により前記固定子鉄心が半径方向および周方向に支持されるように構成されていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明に係る回転電機は、回転可能に支持された回転子と、前記回転子の外周を囲むように配置された固定子とを有する回転電機であって、前記固定子は、複数の環状鋼板が積層された固定子鉄心と、前記固定子鉄心の軸方向の両端部に配置された押え板と、前記押え板を挿通して前記固定子鉄心の外周に沿って軸方向に延びる複数のボルトと、前記ボルトに螺合することによって前記固定子鉄心を軸方向に締め付けているナットとを有し、前記固定子鉄心の外周部で前記ボルトと接する位置に複数の突起部が形成され、これらの突起部により前記固定子鉄心が半径方向および周方向に支持されるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、固定子鉄心の内部において、ボルトの存在による磁場飽和は生じない。さらに、各相の固定子巻線のインダクタンスは略一様に保たれ、各相の電流実効値の不平衡を抑制できる。

［第１の実施形態］
以下、本発明に係る回転電機用固定子および回転電機の実施形態について、図１〜３を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る回転電機用固定子の正面図であり、図２は、側面図である。また、図３は、本実施形態に係る回転電機の軸方向の断面図であって、併せて磁力線Ｌを示す。

まず、本実施形態に係る回転電機用固定子の構成について説明する。

本実施形態に係る回転電機は、商用の三相交流電源駆動の誘導電動機であり、回転可能に支持された回転子７と、回転子７との間に空隙を介して回転子７の外周に配置された固定子１を有する。

本実施形態に係る回転電機用固定子１は、固定子鉄心２、押え板３、ボルト４およびナット５を有する。

固定子鉄心２は、通常には複数の環状のけい素鋼板を積層して筒状に形成されている。

固定子鉄心２の外周には、軸方向に延びる８つの突起部２ａが形成されている。当該突起部２ａは、固定子鉄心２の軸方向の断面の円周上に等間隔で形成されている。当該突起部２ａの外側には、ボルト４をガイドする半円状の通し溝２ｂが形成されている。

固定子鉄心２の内周のスロットには、固定子巻線６が配線されている。

押え板３は、軟鋼製の厚板であって、固定子鉄心２の軸方向の両端部に配置されている。押え板３には、前記固定子鉄心２の外周に形成された各突起部２ａの通し溝２ｂにガイドされたボルト４が挿通する位置に対応して、８つの締付用の穴を有する。

ボルト４は、非磁性ステンレス鋼製であって、両端側にねじ部を有するスタッドボルトである。８本のボルト４が、固定子鉄心２の外周に形成された突起部２ａの通し溝２ｂに配置され、固定子鉄心２の外周に沿って軸方向に配置されている。ボルト４のねじ部は、押え板３の締付用の穴に挿通され、ナット５により締め付けられている。

この締め付け構造により、積層された複数の環状鋼板は、軸方向および半径方向に対して固定されている。また、ボルト４が固定子鉄心２の突起部２ａの通し溝２ｂによりガイドされているため、積層された複数の環状鋼板は、周方向に対しても固定されている。

次に、本実施形態に係る回転電機の作用について説明する。

固定子鉄心２の内周のスロットに配線された固定子巻線６に通電される励磁電流により、固定子鉄心２と回転子７との空隙を介して、回転子７の内部では、回転子７の回転軸に垂直な断面内の方向に通過する磁場が生じる。図３には、この磁場による磁束Ｌを示している。さらに、この磁場と回転子７との間に作用する電磁誘導により、回転子７にトルクが働き、回転子７が回転する。

ここで、固定子巻線６に通電される励磁電流により、固定子鉄心２の内部では、周方向の磁場が発生する。この際、ボルト４は非磁性体からなるため、ボルト４の透磁率が固定子鉄心２の透磁率に比べて極めて小さく、磁束はボルト４の内部を通過しない。ボルト４は固定子鉄心２の外側に配置されているため、固定子鉄心２の内部を周方向に通過する磁束の分布は、真円柱の固定子鉄心に生じる磁束分布と略同等である。つまり、固定子鉄心２の内部のボルト４付近において、ボルト４の存在による磁場の飽和は生じない。したがって、各相の固定子巻線６のインダクタンスは略一様に保たれ、各相の電流実効値の不平衡を抑制できる。

［第２の実施形態］
本発明に係る回転電機の第２の実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る回転電機用固定子の軸方向の概略断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。

本実施形態では、固定子鉄心２の外周に、軸方向に延びる８組の突起部２ａが形成されている。１組の突起部２ａは、隣接する２つの突起部２ａからなり、これらの２つの突起部２ａの間を通し溝２ｂとしている。これら２つの突起部２ａにより１本のボルト４をガイドするために、これら２つの突起部２ａの間隔は、ボルト４の外形よりも小さい。本実施形態に係る固定子１においては、固定子鉄心２とボルト４との間に隙間が形成されている。

本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、固定子鉄心２の通し溝２ｂの形成が容易となる。

本発明の第１の実施形態に係る回転電機用固定子の正面図である。 図１の回転電機用固定子の側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る回転電機の軸方向の断面図であって、併せて磁力線を示す。 本発明の第２の実施形態に係る回転電機用固定子の軸方向の概略断面図である。 従来の回転電機の軸方向の断面図であって、併せて磁力線を示す。

符号の説明

１…固定子、２…固定子鉄心、２ａ…突起部、２ｂ…通し溝、３…押え板、４…ボルト、５…ナット、６…固定子巻線、７…回転子、Ｌ，１Ｌ…磁力線

Claims (4)

1. 複数の環状鋼板が積層された固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心の軸方向の両端部に配置された押え板と、
   前記押え板を挿通して前記固定子鉄心の外周に沿って軸方向に延びる複数のボルトと、
   前記ボルトに螺合することによって前記固定子鉄心を軸方向に締め付けているナットと、
   を有する固定子であって、
   前記固定子鉄心の外周部で前記ボルトに接する位置に複数の突起部が形成され、これらの突起部により前記固定子鉄心が半径方向および周方向に支持されるように構成されていること、
   を特徴とする固定子。
2. 前記突起部の外側には前記ボルトをガイドする通し溝が形成されていること、を特徴とする請求項１に記載の固定子。
3. 前記突起部は前記ボルトの両側を挟む位置に形成されていること、を特徴とする請求項１に記載の固定子。
4. 回転可能に支持された回転子と、前記回転子の外周を囲むように配置された固定子と、を有する回転電機であって、前記固定子は、
   複数の環状鋼板が積層された固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心の軸方向の両端部に配置された押え板と、
   前記押え板を挿通して前記固定子鉄心の外周に沿って軸方向に延びる複数のボルトと、
   前記ボルトに螺合することによって前記固定子鉄心を軸方向に締め付けているナットと、
   を有し、
   前記固定子鉄心の外周部で前記ボルトと接する位置に複数の突起部が形成され、これらの突起部により前記固定子鉄心が半径方向および周方向に支持されるように構成されていること、
   を特徴とする回転電機。

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