JP2010142007A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】リーマボルトを使用して、分割積層鉄心を正確にハウジングの所定の位置に固定できる回転電機を提供する。
【解決手段】複数の分割積層鉄心３２を連結して積層固定鉄心３１を構成する。ハウジングには固定穴が設けてある。所定の分割積層鉄心３２のヨーク部に設けた穴にリーマボルトを挿入して積層固定鉄心３１をハウジングの固定穴に固定する。連結部の回転によってハウジングに開けた固定穴間の距離誤差を調整できるので、簡単確実に所定の位置に積層固定鉄心３１を固定できる。
【選択図】図２

Description

この発明は回転電機に関するものである。

従来の回転電機では、環状の鋼板の鉄心片の外側にヨーク部、内側にティース部を設け、これを所定の数積層してステータを構成しているものがある。そしてこのステータを固定するには、ステータのヨーク部に等間隔に所定の数の固定用の穴をステータの軸方向に貫通させ、ここにボルトを通してハウジング内に設けた固定穴に固定している。
この時、ステータの正確な取り付け位置を決めるためには、まずハウジング内にステータを仮止めする。次に特殊な補正装置をステータ内部に挿入して、後に挿入されるロータとステータの位置関係を測定する。そして現在のステータの位置との補正値を算出して、これに基づいてステータを適正位置に移動してから改めて固定し直している。（特許文献１）

特開２００７−１６６７０５号公報 図３、図９−図１３ 段落００６１−段落００７４

従来例では全てのステータ固定用の穴が一体型のヨーク部に開けられているため、この穴及びハウジングの固定穴、そしてボルト相互間の遊びを減らして位置決め精度を上げようとすると、加工精度の問題から全てのボルトを所定の位置に挿入固定することが困難になるという問題があった。
また、ステータが大型になればなるほど、固定のための穴の数を多く取り、また固定のためのボルトも大型にする必要がある。ボルトの数が増えると、それだけ干渉要素が増え、精度を上げられないので、遊びを残して後から位置補正をする必要があるという問題があった。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、特殊な補正装置を必要とせず、連結された分割積層鉄心を固定穴に合わせて組み立てるだけで鉄心を正確に所定の位置に固定できる回転電機の提供を目的とする。

この発明に係る回転電機は、
積層固定鉄心を有するステータと、
ステータを固定するハウジングと、
ステータと対向して回転するロータとを備えた回転電機において、
積層固定鉄心はヨーク部とティース部とを有する鉄心片を積層した複数個の分割積層鉄心をそのヨーク部にて回転可能に連結して環状に構成され、ヨーク部の積層方向に設けられた穴に挿入されるボルトによりハウジングの固定穴に固定されるものである。

また、この発明に係る回転電機は、
積層固定鉄心を有するステータと、
ステータを固定するハウジングと、
ステータと対向して回転するロータとを備えた回転電機において、
積層固定鉄心はヨーク部とティース部とを有する鉄心片を積層した複数個の分割積層鉄心をそのヨーク部にて回転可能に連結して円弧状に構成した分割積層鉄心群を更に複数個組み合わせて環状に構成され、各分割積層鉄心群の少なくとも両端の分割積層鉄心は、ヨーク部の積層方向に設けられた穴に挿入されるボルトによりハウジングに開けた固定穴に固定されるものである。

この発明に係る回転電機は、
積層固定鉄心を有するステータと、
ステータを固定するハウジングと、
ステータと対向して回転するロータとを備えた回転電機において、
積層固定鉄心はヨーク部とティース部とを有する鉄心片を積層した複数個の分割積層鉄心をそのヨーク部にて回転可能に連結して環状に構成され、ヨーク部の積層方向に設けられた穴に挿入されるボルトによりハウジングの固定穴に固定されるものなので、リーマボルトでステータをハウジングに固定するだけで正確にステータとロータの軸心を一致させることができる。

また、この発明に係る回転電機は、
積層固定鉄心を有するステータと、
ステータを固定するハウジングと、
ステータと対向して回転するロータとを備えた回転電機において、
積層固定鉄心はヨーク部とティース部とを有する鉄心片を積層した複数個の分割積層鉄心をそのヨーク部にて回転可能に連結して円弧状に構成した分割積層鉄心群を更に複数個組み合わせて環状に構成され、各分割積層鉄心群の少なくとも両端の分割積層鉄心は、ヨーク部の積層方向に設けられた穴に挿入されるボルトによりハウジングに開けた固定穴に固定されるものなので、リーマボルトで積層固定鉄心群をハウジングに固定するだけで正確にステータとロータの軸心を一致させることができる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１による回転電機１の構成を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１による回転電機１の片側横断面図である。
回転電機１は、環状のハウジング２と、このハウジング２の上面外周部に取り付けた環状のステータ３と、ハウジング２の内周にステータ３と同心に嵌め合わされ、ハウジング２の上面で支持して固定されて、ハウジング２垂直方向に突出する軸４と、この軸４にベアリング５を介して取り付けられて軸４の周りを回転する環状のロータ６とで構成されている。ロータ６の外周面に取り付けた磁石７がステータ３の内周面に対面して回転する。

次に各部の詳細な構成を説明する。図２は７２個の分割積層鉄心３２を環状に連結した積層固定鉄心３１の平面図である。
この積層固定鉄心３１の各分割積層鉄心３２のティース部３３にコイルを巻回したものが図１に示すステータ３である。
図３、図４は積層固定鉄心３１の要部を拡大した平面図である。
図示しないが、それぞれの分割積層鉄心３２は２種類の鉄心片を交互に積層してなり、隣接する分割積層鉄心３２の鉄心片のヨーク部３４同士が互い違いに重なり合う連結部３６を設けてある。また、図３に示すように、この連結部３６には隣接する分割積層鉄心３２が自在に回転できるように軸３５を設けてある。この連結部３６を反ティース側に伸ばすことによってティースにコイルを容易に巻回できるようになっている。両端にある分割積層鉄心３２の端部同士を最後に溶接して結合すると環状のステータ３となる。

図４は軸３５を中心としてすべての分割積層鉄心３２の連結部３６を積層固定鉄心３１の内側方向に回転させた状態である。この状態で積層固定鉄心３１は円状となる。また、この時、隣接する分割積層鉄心３２のヨーク部３４同士が互いに突き当たって干渉し、連結部３６はそれ以上内側へ曲がらない構造になっている。積層固定鉄心３１は７２個の分割積層鉄心３２で構成されるので、隣り合う分割積層鉄心３２について言うと、２つの分割積層鉄心３２が直線的に並ぶように結合している状態から軸３５を中心に３６０／７２＝５度ずつ内側に回転していることになる。
このように、積層固定鉄心３１を構成する分割積層鉄心３２の数をＮとするとき、連結部３６を介して隣り合う分割積層鉄心３２同士が水平状態から積層固定鉄心３１の内側方向へ、３６０／Ｎ度だけしか回転できない構造とすれば、計算上は全ての連結部が最大限内側に回転した状態で理想の形をした積層固定鉄心３１の形状を得ることができる。

次に、ステータ３のハウジング２への固定方法を図１、図４、図５、図６を用いて説明する。
図５は図１の要部を拡大したものである。
分割積層鉄心３２のヨーク部３４には、分割積層鉄心３２の積層方向に貫通するリーマボルト穴３７を設けてある。この穴３７にリーマボルト８を通してハウジング２に開けたリーマ固定穴２１にステータ３を固定する。
リーマボルト８の先端部分には雄ねじ部８０を切り、リーマ固定穴２１の奥には雌ねじ部２２を切ってある。雄ねじ部８０とリーマボルト８の軸部８１の境界にはテーパ部８２を設けてある。雄ねじ部８０は軸部８１よりやや細く、また、雄ねじ部８０と螺合する雌ねじ部２２も、リーマ固定穴２１の開口部より内径が小さくなっている。これによってリーマボルト８の先端を、容易にリーマ固定穴２１に挿入できる。
なお、固定する分割積層鉄心３２は少なくとも２つおきである。その理由は後述する。

次に図６を用いて、ハウジング２に開けるリーマ固定穴２１と分割積層鉄心３２のヨーク部３４に設けたリーマボルト穴３７との位置関係を説明する。
図６は、環状に成形されたステータ３をハウジング２に固定するときに使用する分割積層鉄心３２のヨーク部３４に設けたリーマボルト穴３７の位置（●印）とハウジング２に開けたリーマ固定穴２１（○印）の位置とを重ね合わせて示す平面図である。
図では説明の都合上、２つのリーマボルト穴３７をそれぞれリーマボルト穴１３７、２３７で表示する。同様に２つのリーマ固定穴２１をそれぞれリーマ固定穴１２１、２２１として表示する。
図６に示すように。各○印の中心を通る円の直径を、各●印の中心を通る円の直径以上に設定してある。説明を容易にするため図では明らかに大きさの違う円が描かれているが、実際には概略同等で、極僅かに○印の中心を通る円を大きくしてある。

次に、○印の中心を通る円の直径を●印の中心を通る円の直径以上にする理由を説明する。
先述したように各分割積層鉄心３２を連結している連結部３６は回転可能であるが、内側方向へは既定値以上は回転せず、各連結部３６が内側に最大限回転した状態で環状の積層固定鉄心３１となるよう設計してあり、この時の各リーマボルト穴３７の配置が●印である。
図６において、ステータ３をハウジング２に固定するには、リーマボルト８をリーマ固定穴１３７に挿入し、下から抜けたリーマボルト８を○印のリーマ固定穴１２１に挿入する。

この時、○印のリーマ固定穴２１はすべて同じハウジング２に設けてあるので、全ての○印相互間の距離は決まっている。つまりリーマ固定穴１２１とリーマ固定穴２２１の間隔は変えられない。
しかし各連結部３６は、図６の状態から積層固定鉄心３１の径が大きくなる方向には回転可能であるから、これによって隣接する●印間の長さ、例えばリーマボルト穴１３７と同２３７間の長さを図６の状態より長くできる。
勿論、どこかの連結部３６を開くためにはどこかの連結部３６を閉じる方向に動かせる必要がある。そのために、全ての連結部には先述の３６０度／Ｎ度に若干の遊びを持たせる構造としている。

このようにハウジング２に開けるリーマ固定穴２１及びリーマボルト８の位置精度にある程度の誤差があっても、これをハウジング２に直接固定されていない分割積層鉄心３２の連結部３６の回転を利用して調整して全てのリーマ固定穴２１に全てのリーマボルト８を挿入して固定することができる。リーマボルト８でハウジング２に固定する分割積層鉄心３２を少なくとも２個おきとするのは、リーマボルト穴３７とリーマ固定穴２１の位置関係の誤差を連結部３６の回転を利用して吸収し、リーマボルト８で直接ハウジング２に固定する分割積層鉄心３２の固定位置（向き）には影響を与えないためである。

以上のように○印の中心を通る円の直径を●印の中心を通る円の直径以上にすることによって連結した積層固定鉄心を簡単に所定の位置に精度良く固定できる。
実際には、この誤差は各連結部３６間に分散されて、そこに働く応力程度に抑えられるので、リーマボルト８を締め付けるだけで高い精度でステータ３をハウジング２に固定できる。また、回転電機１の駆動トルクに合わせてリーマボルト８の使用本数と太さを決めることで強力で確実な固定を容易に実現できる。

また、リーマボルト８でステータ３をハウジング２に固定するだけで正確にステータ３とロータ６の軸心を一致させることができるので、回転電機１の駆動振動や騒音を低減することができる。
また、この発明によると、リーマボルト８でステータをハウジング２に固定するだけでステータ３の形状を固定することができ、ステータ３を収納する筒体を別途作成する必要がないので部品点数を減らし、製造コストを低減できる。
また、回転電機１の軽量化によるエネルギー効率向上、リサイクル容易性を実現できる。
なお、この実施の形態では連結部３６の内側への回転角度に規制を設ける構造としたが、まったく規制を設けない構造であっても、ハウジング２に固定する分割積層鉄心３２の数を多くすれば実用上問題ない。特に分割積層鉄心３２を２つおきに固定する構造の場合は、回転角度の規制のない連結部６であっても、上述のように回転角度に規制のある場合と完全に同じ効果を発揮できる。

実施の形態２．
図７を用いて本発明の実施の形態２を説明する。
図７は実施の形態２の積層固定鉄心１３１の平面図である。
実施の形態１では各分割積層鉄心３２は全て連結されており、最後に両端の分割積層鉄心３２を溶接して結合し、環状の積層固定鉄心３１を形成した。
この実施の形態では全ての分割積層鉄心３２を連結するのではなく、幾つかのグループに分けて連結し、そのグループを環状に配置している。図７では両端に分割積層鉄心１３２を配置し、その間に７個の分割積層鉄心３２連結して１つの分割積層鉄心群１３とし、これを８群集めて１つの積層固定鉄心１３１を構成している。

ハウジング２へ分割積層鉄心群１３を固定するには、分割積層鉄心群１３の少なくとも両端の分割積層鉄心１３２を実施の形態１と同様にリーマボルト８を使用して固定する。図７では更に中間の分割積層鉄心３２を固定している。なお、両端の分割積層鉄心１３２の連結していない一端部には連結構造は必要なく、隣り合う分割積層鉄心群１３同士を環状に配列できればどのような形状でも良い。分割積層鉄心３２と分割積層鉄心１３２の違いは連結部の違いだけで、他の構造は同じである。
実施の形態１と同様に連結部３６が、水平状態から３６０度／Ｎ度以上曲がらない構造を取り入れると更にステータの形状精度を向上できる。
また、固定する分割積層鉄心の数を多くすればするほど、積層固定鉄心１３１は円形に近付き、ステータの精度が高くなることは言うまでもない。
なお、回転角度の規制のない分割積層鉄心３２を２つおきに固定する構造の場合は、実施の形態１と同様、回転角度の規制のない連結部であっても、回転角度の規制のある場合と完全に同じ効果を発揮できる。

このような構成にすることで、実施の形態１の回転電機１と同様の効果を奏する。
また、実施の形態１では、全体が環状に連結されているために連結部３６の内側回転角度に若干の誤差を持たせたが、この実施の形態では、誤差は各グループの両端部で吸収できるため、回転角度に余分な遊びは必要なく、各グループの分割積層鉄心群１３を精度良く円弧状に配置してハウジング２に固定できる。
更に、各分割積層鉄心群１３の端部を、隣接する分割積層鉄心群１３の端部と溶接する必要もなく、分割積層鉄心群１３を順に取り付けながら容易に積層固定鉄心１３１を製造できる。

実施の形態１の回転電機１の片側横断面図である。 実施の形態１の積層固定鉄心３１の平面図である。 実施の形態１の積層固定鉄心３１（一部の連結部を開いた状態）の要部を拡大した平面図である。 実施の形態１の積層固定鉄心３１（全ての連結部を閉じた状態）の要部を拡大した平面図である。 実施の形態１の回転電機１の要部拡大図である。 実施の形態１において、環状に成形されたステータ３をハウジング２に固定するとき使用する、分割積層鉄心３２のヨーク部３４に設けたリーマボルト穴３７の位置（●印）とハウジング２に開けたリーマ固定穴２１（○印）の位置とを重ね合わせて示す平面図である。 実施の形態２の積層固定鉄心１３１の平面図である。

符号の説明

１ 回転電機、２ ハウジング、２１，１２１，２２１ リーマ固定穴、
２２ 雌ねじ部、３ ステータ、３１，１３１ 積層固定鉄心、
３２，１３２ 分割積層鉄心、３３ ティース部、３４ ヨーク部、３５ 軸、
３６ 連結部、３７,１３７，２３７ リーマボルト穴、４ 軸、５ ベアリング、
６ ロータ、７ 磁石、８ リーマボルト、８０ 雄ねじ部、８１ 軸部、
８２ テーパ部、１３ 分割積層鉄心群。

Claims (8)

1. 積層固定鉄心を有するステータと、
   前記ステータを固定するハウジングと、
   前記ステータと対向して回転するロータとを備えた回転電機において、
   前記積層固定鉄心はヨーク部とティース部とを有する鉄心片を積層した複数個の分割積層鉄心をそのヨーク部にて回転可能に連結して環状に構成され、前記ヨーク部の積層方向に設けられた穴に挿入されるボルトにより前記ハウジングの固定穴に固定されることを特徴とする回転電機。
2. 前記ハウジングに開けた各前記固定穴の中心を通る円の直径が前記ハウジングに取り付け前の前記積層固定鉄心の各前記穴の中心を通る円の直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記分割固定鉄心を構成する前記分割積層鉄心の総数をＮとするとき、
   隣接する前記分割積層鉄心同士を連結する各連結部は、隣接する前記分割積層鉄心同士が直線的に並ぶ位置から、３６０／Ｎ度より大きくは前記ティース部側へ曲がらないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
4. 前記ボルトはリーマボルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の回転電機。
5. 積層固定鉄心を有するステータと、
   前記ステータを固定するハウジングと、
   前記ステータと対向して回転するロータとを備えた回転電機において、
   前記積層固定鉄心はヨーク部とティース部とを有する鉄心片を積層した複数個の分割積層鉄心をそのヨーク部にて回転可能に連結して円弧状に構成した分割積層鉄心群を更に複数個組み合わせて環状に構成され、各前記分割積層鉄心群の少なくとも両端の前記分割積層鉄心は、前記ヨーク部の積層方向に設けられた穴に挿入されるボルトにより前記ハウジングに開けた固定穴に固定されることを特徴とする回転電機。
6. 前記ハウジングに開けた各前記固定穴の中心を通る円の直径が前記ハウジングに取り付け前の前記積層固定鉄心の各前記穴の中心を通る円の直径より大きいことを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
7. 前記分割固定鉄心を構成する前記分割積層鉄心の総数をＮとするとき、
   前記分割積層鉄心群の隣接する前記分割積層鉄心同士を連結する各連結部は、隣接する前記分割積層鉄心同士が直線的に並ぶ位置から、３６０／Ｎ度より大きくは前記ティース部側へ曲がらないことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の回転電機。
8. 前記ボルトはリーマボルトであることを特徴とする請求項５乃至請求項７に記載の回転電機。

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