JP2011114989A - Rotary electric machine - Google Patents

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JP2011114989A JP2009270901A JP2009270901A JP2011114989A JP 2011114989 A JP2011114989 A JP 2011114989A JP 2009270901 A JP2009270901 A JP 2009270901A JP 2009270901 A JP2009270901 A JP 2009270901A JP 2011114989 A JP2011114989 A JP 2011114989A
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Yukihiko Hayakawa
幸彦 早川
Norio Kusunoki
徳郎 楠
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Canon Finetech Nisca Inc
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Nisca Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary electric machine with stable rotation characteristics wherein a plurality of division cores are arranged annularly around the rotor and the cooling property is enhanced by each division core itself, and instability of reluctance between the division cores is solved. <P>SOLUTION: The rotary electric machine includes a pair of first and second bracket members facing each other, a magnet rotor with a rotating shaft bearing supported by the pair of brackets, a stator supported by the pair of brackets to form a plurality of magnetic teeth on the periphery of the magnet rotor, and a fastening member coupling the pair of brackets, wherein the stator is arranged annularly around the magnet rotor and constituted of a plurality of division cores formed by laminating electromagnetic steel plates and a winding wound around the respective division cores with an insulator interposed therebetween, and at least one of the pair of first and second brackets is formed of an annular magnetic material for magnetically coupling the division cores. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁モータ、発電機などのステータを分割コアで形成した回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine in which a stator such as an electromagnetic motor or a generator is formed with a split core.

一般に、DCモータ、発電機などの回転電機は回転軸を備えたロータとステータで構成され、インナーロータ型回転電機ではマグネットロータをハウジングに回転自在に軸受け支持し、このロータの外周にステータコイルを環状に配列する構造が広く知られている。 In general, rotating electric machines such as DC motors and generators are composed of a rotor and a stator having a rotating shaft. In an inner rotor type rotating electric machine, a magnet rotor is rotatably supported by a housing and a stator coil is provided on the outer periphery of the rotor. Structures arranged in a ring are widely known.

例えば、図9(a)で示す様に、ステータコアCをアルミダイキャストから成る一対のエンドブラケットE1、E2でサンドイッチ状に挟み込み、中心から回転軸R1を突出した外観を持つ回転電機が知られている。そのステータコアCは、例えば特許文献1(実開平6−60284号公報)で開示されるように、図9(b)で示す形状をしている。 For example, as shown in FIG. 9 (a), there is known a rotating electrical machine having an appearance in which a stator core C is sandwiched between a pair of end brackets E1 and E2 made of aluminum die cast and a rotating shaft R1 protrudes from the center. Yes. The stator core C has a shape shown in FIG. 9B as disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Utility Model Publication No. 6-60284).

このステータコアCは、磁性材から成る薄い板材C2をプレス加工で、中央部位にロータRを回転自在に収める部分と、磁極部C1と、ステータコイルを巻回配置する部分とを型抜きした一枚の磁性板を必要枚数重ね合わせ作られている。尚、ロータRはマグネットロータR2と回転軸R1より成る。 This stator core C is a single piece in which a thin plate material C2 made of a magnetic material is pressed, and a portion in which a rotor R is rotatably accommodated in a central portion, a magnetic pole portion C1, and a portion in which a stator coil is wound are arranged. The required number of magnetic plates are stacked. The rotor R includes a magnet rotor R2 and a rotation shaft R1.

実開平6−60284号Utility Kaihei 6-60284

前述のように磁性材から成る薄い板材をプレス加工で型抜きした一枚の磁性板から成るステータコアの複数の磁極部はそれぞれ中心に向かって突出している。従って、この複数の磁極部に巻回するステータコイルは非常に巻き難く、自動で巻き付ける自動巻回機は複雑で可也高価なものである。 As described above, the plurality of magnetic pole portions of the stator core made of a single magnetic plate obtained by punching out a thin plate made of a magnetic material by pressing are respectively projected toward the center. Therefore, the stator coil wound around the plurality of magnetic pole portions is very difficult to wind, and the automatic winding machine for automatic winding is complicated and quite expensive.

そこで、普通の自動巻回機でも容易にステータコイルを巻回可能にする為に、ステータコアの各磁極部を一つ一つ区分けした分割コアで形成し、各分割コアにステータコイルを巻回した後に、各分割コアを組み合わせ一つのステータコアとして形成している。 Therefore, in order to make it easy to wind a stator coil even with an ordinary automatic winding machine, each magnetic pole part of the stator core is formed by a divided core, and the stator coil is wound around each divided core. Later, the divided cores are combined to form one stator core.

ところが、ステータコアを複数個の分割コアで形成した場合、各分割コア間の接合部で磁気抵抗が大きくなり、磁気回路が形成し難く、磁気不安定さ生じ、回転斑となる要因となっていた。 However, when the stator core is formed of a plurality of divided cores, the magnetic resistance increases at the joints between the divided cores, making it difficult to form a magnetic circuit, causing magnetic instability, and causing rotation spots. .

本発明は、複数個の分割コアを組み合わせ一つのステータコアとして形成した回転電機で、ステータコアをサンドイッチ状に挟み込む一対のエンドブラケットに着目し、そのエンドブラケットを使って各分割コア同士を磁気的に接続することで、磁気不安定さを解消し、回転斑の無い安定した回転特性を備えた回転電機の提供をその課題としている。   The present invention focuses on a pair of end brackets sandwiching a stator core in a sandwich shape with a rotating electric machine formed by combining a plurality of divided cores as a single stator core, and magnetically connecting the divided cores using the end brackets. Thus, the problem is to provide a rotating electrical machine that eliminates magnetic instability and has stable rotational characteristics free from rotational spots.

上記課題を達成するため本発明の回転電機は、互い対向する一対の第1第2ブラケット部材と、この一対のブラケットに軸受け支持された回転軸を有するマグネットロータと、前記マグネットロータの外周に複数の磁歯を形成するように前記一対のブラケットに支持されたステータと、前記一対のブラケットを連結する締結部材とを備え、前記ステータは、前記マグネットロータの周囲に環状に配列されそれぞれ電磁鋼板を積層した複数の分割コアと、このそれぞれの分割コアにインシュレータを介して巻回された巻き線と、で構成された回転電機であって、前記一対の第1第2ブラケットの少なくとも一方は、前記分割コア間を磁気的に連結する環状の磁性体で形成している。   In order to achieve the above object, a rotating electrical machine according to the present invention includes a pair of first and second bracket members facing each other, a magnet rotor having a rotation shaft supported by the pair of brackets, and a plurality of outer periphery of the magnet rotor. A stator supported by the pair of brackets so as to form a magnetic tooth, and a fastening member for connecting the pair of brackets, and the stator is arranged in an annular shape around the magnet rotor, and each has an electromagnetic steel plate. A rotating electrical machine comprising a plurality of stacked split cores and a winding wound around each of the split cores via an insulator, wherein at least one of the pair of first and second brackets is It is formed of an annular magnetic body that magnetically connects the divided cores.

また、前記一対の第1第2ブラケットの少なくとも一方は、磁性材で一体成形している。 Further, at least one of the pair of first and second brackets is integrally formed of a magnetic material.

更に、前記磁性体で形成された前記一対の第1第2ブラケットの少なくとも一方は、アルミダイキャストのブラケット本体と、このブラケット本体に嵌合した環状の磁性部材とで形成している。 Further, at least one of the pair of first and second brackets formed of the magnetic body is formed of an aluminum die-cast bracket body and an annular magnetic member fitted to the bracket body.

また更に、前記複数の分割コアの外側端は、装置の外壁を構成し、その外側端は、一部突出した冷却フィンを形成して成る。 Still further, the outer ends of the plurality of split cores constitute an outer wall of the apparatus, and the outer ends are formed by forming partially protruding cooling fins.

本発明は上述のように、複数個の分割コアを組み合わせ一つのステータコアとして形成した回転電機で、ステータコアをサンドイッチ状に挟み込む一対のエンドブラケットの少なくとも一方を、分割コア間を磁気的に連結する環状の磁性体で形成し、各分割コア同士を磁気的に接続することで、磁気不安定さを解消し、回転斑の無い安定した回転特性を備えた回転電機の提供をすることが出来る。 As described above, the present invention is a rotating electrical machine in which a plurality of split cores are combined to form a single stator core, and at least one of a pair of end brackets sandwiching the stator core in a sandwich shape is magnetically coupled between the split cores. By forming the magnetic cores and magnetically connecting the divided cores, it is possible to eliminate the magnetic instability and provide a rotating electrical machine having stable rotational characteristics free from rotational spots.

また、エンドブラケットを使って分割コア間を磁気的に連結した結果、分割コアをヨークケースで包み囲む必要が無く、分割コアの端面を装置外壁面として構成可能で、その外側端に一部突出した冷却フィンを形成することで、装置内部で発生する熱を効率良く自然放出し、熱損失を下げ、回転効率を上げることが出来る。 In addition, as a result of magnetically connecting the split cores using end brackets, it is not necessary to enclose the split cores with a yoke case, and the end surfaces of the split cores can be configured as the outer wall surface of the device, and partly protrudes from the outer end By forming the cooling fins, the heat generated inside the apparatus can be efficiently and spontaneously released, the heat loss can be reduced, and the rotation efficiency can be increased.

本発明に係わる回転電機の説明図であり、(a)は縦断断面を示し、(b)はコア部材の斜視図であり、(c)はコア片の構造図。It is explanatory drawing of the rotary electric machine concerning this invention, (a) shows a longitudinal cross-section, (b) is a perspective view of a core member, (c) is a structure figure of a core piece. 図1に示すステータの構造説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of the structure of the stator shown in FIG. 1. 分割コアの構造を示す説明図であり、(a)は連結状態を示し、(b)は角度基準面の説明図であり、(c)は、第1ブラケットの位置決め構成図。It is explanatory drawing which shows the structure of a split core, (a) shows a connection state, (b) is explanatory drawing of an angle reference plane, (c) is the positioning block diagram of a 1st bracket. 分割コア積層連鎖形状ブラケット支持状態図。Split core laminated chain shape bracket support state diagram. 図4の第2ブラケットの第1実施形態を示す説明図であり、(a)は縦断断面を示し、(b)は第2当接面の拡大図。It is explanatory drawing which shows 1st Embodiment of the 2nd bracket of FIG. 4, (a) shows a vertical section, (b) is an enlarged view of a 2nd contact surface. 図5と異なる第2ブラケットの第2実施形態を示す説明図。Explanatory drawing which shows 2nd Embodiment of the 2nd bracket different from FIG. 分割コアとブラケットによる磁気回路構成説明図。Magnetic circuit structure explanatory drawing by a division | segmentation core and a bracket. 本発明の回転電機の特性比較図。The characteristic comparison figure of the rotary electric machine of this invention. 従来の回転電機の説明図。Explanatory drawing of the conventional rotary electric machine.

以下好適な実施の形態に基づいて本発明を詳述する。まず本発明に係わる回転電機の構成について説明する。図1(a)に示すように回転電機(以下「モータ」という)Mはロータ10と、ステータ20と、第1ブラケット30と、第2ブラケット40と、外装ケーシング(不図示)とから構成される。図1(a)に示す回転電機Mはブラシレス三相DCモータを示し、以下その構造に沿って本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments. First, the configuration of the rotating electrical machine according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1A, the rotating electrical machine (hereinafter referred to as “motor”) M includes a rotor 10, a stator 20, a first bracket 30, a second bracket 40, and an outer casing (not shown). The The rotating electrical machine M shown in FIG. 1A is a brushless three-phase DC motor, and the present invention will be described below along the structure.

[ロータ構成]
ロータ10は回転軸11とこの回転軸11に一体形成されたロータコア12と、このロータコア12の外周に形成されたマグネット13で構成されている。回転軸11は回転負荷に耐える強度の金属材料その他のロッドで構成されている。ロータコア12は例えば鉄粉などの強磁性金属粉末を型成型して構成され、回転軸11と一体に形成されている。このロータコア12の外周にはマグネット13が埋設され、図示のものは3の倍数個の磁極が形成されている。この磁極はロータの外周に等間隔でN−S極が交互に配列されている。マグネット13は、ネオジュウム、フェライト、希土類コバルトなどで形成され、ロータコア12の周囲に等間隔(45度間隔)で8極、N極とS極が交互に配列されている。
[Rotor configuration]
The rotor 10 includes a rotating shaft 11, a rotor core 12 formed integrally with the rotating shaft 11, and a magnet 13 formed on the outer periphery of the rotor core 12. The rotating shaft 11 is made of a metal material or other rod having a strength that can withstand a rotational load. The rotor core 12 is configured by molding a ferromagnetic metal powder such as iron powder, and is formed integrally with the rotating shaft 11. A magnet 13 is embedded in the outer periphery of the rotor core 12, and in the illustrated example, multiple magnetic poles of a multiple of 3 are formed. As for this magnetic pole, NS poles are alternately arranged at equal intervals on the outer periphery of the rotor. The magnet 13 is made of neodymium, ferrite, rare earth cobalt, and the like, and 8 poles, N poles, and S poles are alternately arranged around the rotor core 12 at equal intervals (45 degree intervals).

[ステータ構成]
ステータ20はロータの周囲を囲むように環状に配置され、複数の分割コア21(21a〜21l)を環状に連結して構成される。各分割コア21a〜21lにはインシュレータ22を介して巻き線23が巻回される。この分割コア21は後述するように電磁鋼板、例えば鉄にケイ素を添加した珪素鋼板を積層状に重ね合わせて形成する。通常は圧延加工したロール鋼板をプレス型で所定形状に打ち抜き成形してコア片21xを作成する。そしてこのコア片21xを複数枚(例えば50枚)積層状に重ね合わせてコア部材を形成し、このコア部材にインシュレータ22を嵌合してその上から巻き線23を巻回する。巻き線23のターン数は予め設計値で決定する。
[Stator configuration]
The stator 20 is annularly arranged so as to surround the periphery of the rotor, and is configured by connecting a plurality of divided cores 21 (21a to 21l) in an annular shape. A winding wire 23 is wound around each of the split cores 21 a to 21 l via an insulator 22. As will be described later, the split core 21 is formed by laminating electromagnetic steel plates, for example, silicon steel plates obtained by adding silicon to iron in a stacked manner. Usually, a rolled steel sheet is punched into a predetermined shape with a press die to form the core piece 21x. A plurality of (for example, 50) core pieces 21x are stacked to form a core member. The insulator 22 is fitted into the core member, and the winding wire 23 is wound thereon. The number of turns of the winding wire 23 is determined in advance by a design value.

上記分割コア21は図示の実施形態(図2参照)では12個(3相DCモータの関係で4の倍数)で構成され、30度間隔で環状に配列され各コア片21xにインシュレータ22を介して巻き線23a、23b・・・23lが巻回されている。この12個の分割コア21は互いに対向する同位相の巻き線23同士は連結結線され、3相の分割コア21a、21e、21iが入力端子T1、T2、T3(図2参照)に接続される。従ってこの3相の分割コア21a、21e、21iがロータ10の周囲に120度間隔で正確な角度位置に位置決めされる必要がある。   In the illustrated embodiment (see FIG. 2), the divided core 21 is composed of 12 pieces (multiples of 4 in relation to a three-phase DC motor), and is arranged in a ring shape at intervals of 30 degrees, and each core piece 21x is interposed via an insulator 22. Winding wires 23a, 23b,... 231l are wound. In the twelve divided cores 21, the windings 23 having the same phase facing each other are connected to each other, and the three-phase divided cores 21a, 21e, and 21i are connected to the input terminals T1, T2, and T3 (see FIG. 2). . Therefore, the three-phase split cores 21a, 21e, and 21i need to be positioned at accurate angular positions around the rotor 10 at intervals of 120 degrees.

[ブラケット構成]
上述のロータ10とステータ20は一対の第1ブラケット30と第2ブラケット40に固定される。この一対の第1第2ブラケット30、40は、図1に示すように締結部材(図示のものは連結ボルト)50で互いに連結されロータ10とステータ20を次のように固定する。まずロータ10の回転軸11は所定距離(間隔L)を隔てて前後2個所を第1ブラケット30に設けた軸受31と第2ブラケット40の軸受41で回転自在に支持される。これと同時にこの軸受31、41には段差32、42が設けられ、この段差32、42で回転軸11に形成した位置決め用段差(Eリング)11eを位置規制する。これによってロータ10は第1第2ブラケット30、40にラジアル方向とスラスト方向をそれぞれ位置規制されることとなる。
[Bracket configuration]
The rotor 10 and the stator 20 are fixed to the pair of first bracket 30 and second bracket 40. As shown in FIG. 1, the pair of first and second brackets 30 and 40 are connected to each other by a fastening member (a connecting bolt is shown in the figure) 50 to fix the rotor 10 and the stator 20 as follows. First, the rotating shaft 11 of the rotor 10 is rotatably supported by a bearing 31 provided on the first bracket 30 and two bearings 41 of the second bracket 40 at a predetermined distance (interval L). At the same time, the bearings 31 and 41 are provided with steps 32 and 42, and the steps 32 and 42 regulate the position of the positioning step (E-ring) 11e formed on the rotary shaft 11. As a result, the position of the rotor 10 is restricted by the first and second brackets 30 and 40 in the radial direction and the thrust direction, respectively.

上記第1第2ブラケット30、40はステータ20を次のように固定する。まずステータ20の構造について説明すると、前述のしたようにステータ20は複数の分割コア21a〜21l(図示の三相モータの実施形態では12個)は、電磁鋼板(例えば珪素鋼板)を適宜の形状にプレス型で打ち抜き成形し、このコア片21xを積層状に重ね合わせて形成する。この各コア片21xは図1(c)に示すように、その断面形状は略々扇形に形成され複数枚(数十枚)が積層状に重ね合わされて1つの分割コア21を形成する。   The first and second brackets 30 and 40 fix the stator 20 as follows. First, the structure of the stator 20 will be described. As described above, the stator 20 has a plurality of divided cores 21a to 21l (12 in the illustrated three-phase motor embodiment), an electromagnetic steel plate (for example, a silicon steel plate) having an appropriate shape. The core piece 21x is formed by stacking in a laminated shape. As shown in FIG. 1C, each of the core pieces 21x has a substantially fan-shaped cross section, and a plurality of (several dozen) pieces are overlapped to form one divided core 21.

そして互いに隣接する部位に凹部21yと凸部21zが形成され、互いに嵌合することによって連鎖状に連結されている。このコア片21xにはコイル巻回部21wとフランジ部21vが設けられ、コイル巻回部21wにはインシュレータ22を介在させた状態で巻き線23が巻回される。またフランジ部21vは第1第2ブラケット30、40に固定されるようになっている。   And the recessed part 21y and the convex part 21z are formed in the mutually adjacent site | part, and it connects with the chain form by fitting each other. The core piece 21x is provided with a coil winding portion 21w and a flange portion 21v, and a winding wire 23 is wound around the coil winding portion 21w with an insulator 22 interposed. The flange portion 21v is fixed to the first and second brackets 30 and 40.

更に図示のものは、図3(c)で示すコア片21xに角度基準面21uが形成してある。図示の角度基準面21uはコア片21xのフランジ部21vに形成した凸部に設けられ、後述する第1ブラケット30の第1当接面33に形成した位置決め突起34と係合する。これによって互いに円環状に連結された複数の分割コア21a〜21lは後述の第1ブラケット30に規定された角度位置に位置合わせされる。   Further, in the illustrated example, an angle reference surface 21u is formed on the core piece 21x shown in FIG. The illustrated angle reference surface 21u is provided on a convex portion formed on the flange portion 21v of the core piece 21x, and engages with a positioning protrusion 34 formed on a first contact surface 33 of the first bracket 30 described later. As a result, the plurality of split cores 21a to 21l connected to each other in an annular shape are aligned at angular positions defined in the first bracket 30 described later.

更に、上述の分割コア21を第1第2ブラケット30、40に次のように固定する。ブラケットの一方(第1ブラケット30)にはコア片21xを積層状に積み重ねた分割コア21の一端面(図4(b)に示すSra)を突き当て規制する第1当接面33が形成されている。この第1当接面33は分割コア21の数に応じてリング形状(円環形状)の第1ブラケット30に放射状に形成されている。そしてこの第1当接面33は分割コア21の一端面Sraと面接触する平面で構成されている。   Furthermore, the above-described split core 21 is fixed to the first and second brackets 30 and 40 as follows. One of the brackets (first bracket 30) is formed with a first contact surface 33 that abuts and regulates one end surface (Sra shown in FIG. 4B) of the split core 21 in which the core pieces 21x are stacked in a stacked manner. ing. The first contact surfaces 33 are formed radially on the ring-shaped (annular) first bracket 30 according to the number of the split cores 21. The first contact surface 33 is configured by a plane that is in surface contact with the one end surface Sra of the split core 21.

尚、各コア片21xから外方に突出した凸部を形成する各フランジ部21vは、装置外壁部から突出することで、冷却フィンとしての効果を果たし、装置内部で発生する熱を効率良く自然放出し、熱損失を下げ、回転効率を上げるようにしている In addition, each flange part 21v which forms the convex part protruded outward from each core piece 21x fulfills the effect as a cooling fin by projecting from the apparatus outer wall part, and efficiently generates heat generated inside the apparatus. To reduce heat loss and increase rotational efficiency

またこの第1ブラケット30には分割コア21の角度位置(ロータ回転方向の角度位置)を位置規制する位置決め突起34が設けられている。この位置決め突起34は図示の装置が三相モータである関係で120度等間隔で3個所に配置され、この位置に前述の分割コア21の角度基準面21uを一致させるようになっている。   In addition, the first bracket 30 is provided with a positioning projection 34 that regulates the angular position of the split core 21 (angular position in the rotor rotation direction). The positioning protrusions 34 are arranged at three positions at equal intervals of 120 degrees because the illustrated apparatus is a three-phase motor, and the angle reference plane 21u of the divided core 21 is made to coincide with this position.

一方ブラケットの他方(第2ブラケット40)には分割コア21の他端面(図4(b)に示すSrb)を突き当て規制する第2当接面43が形成されている。この第2当接面43も分割コア21の数に応じて断面円環状の第2ブラケット40に放射状に形成されている。この第2当接面43について図5(a)(b)にその第1実施形態を、図6にその第2実施形態を示す。   On the other hand, the other abutment surface 43 (second bracket 40) is formed with a second abutment surface 43 that abuts and regulates the other end surface (Srb shown in FIG. 4B) of the split core 21. The second contact surfaces 43 are also formed radially on the second bracket 40 having an annular cross section according to the number of the split cores 21. The second contact surface 43 is shown in FIGS. 5A and 5B, and FIG. 6 shows the second embodiment.

[第1、第2ブラケットの構造]
まず、図5(a)に示す様に第1のブラケット30は、アルミダイキャストで形成したブラケットカバー30aに、分割コア21の底面と接触し保持する磁性材からなる環状リング体 (第1の磁性部材) 30bを嵌合した構造体から成る。この環状リング体30bは、冷却効果を得るために装置外壁部を形成するに分割コア21と磁気ループを形成し、分割コア21の磁気的安定化を図っている。同様に、第2のブラケット40は、アルミダイキャストで形成したブラケットカバー40aに、分割コア21の上面に対峙した位置に磁性材からなる環状リング体 (第2の磁性部材) 40bを嵌合した構造体から成る。この環状リング体40bは、装置組み込みにおいて冷却効果を得るために装置外壁部を形成するに分割コア21同士の寸法のバラツキの影響を受けず、且つ磁気的作用を受け得る位置に間隔を隔て配設され、各分割コア21と磁気ループを形成し、分割コア21の磁気的安定化を図っている。尚、第1、第2のブラケットカバー30a、40aと環状リング体 (第1、第2の磁性部材) 30b、40bとは別体で構成しているが、磁性材による一体部材で構成しても良いし、磁気作用によって第1、第2のブラケットカバー30a、40aの一方だけを磁性体、或いは磁性材からなる環状リング体を設ける構造であっても良い。
[Structure of the first and second brackets]
First, as shown in FIG. 5 (a), the first bracket 30 is an annular ring body made of a magnetic material that contacts and holds the bottom surface of the split core 21 on a bracket cover 30a formed by aluminum die casting. (Magnetic member) It consists of a structure fitted with 30b. In order to obtain a cooling effect, the annular ring body 30b forms a magnetic loop with the split core 21 in order to form the outer wall of the apparatus, thereby achieving magnetic stabilization of the split core 21. Similarly, in the second bracket 40, an annular ring body (second magnetic member) 40b made of a magnetic material is fitted to a bracket cover 40a formed by aluminum die casting at a position facing the upper surface of the split core 21. Consists of a structure. This annular ring body 40b is arranged at a position where it is not affected by the variation in the dimensions of the split cores 21 and can receive a magnetic action when forming the outer wall portion of the device in order to obtain a cooling effect in assembling the device. The divided core 21 is formed with a magnetic loop, and the divided core 21 is magnetically stabilized. Although the first and second bracket covers 30a and 40a and the annular ring bodies (first and second magnetic members) 30b and 40b are configured separately, they are configured as an integral member made of a magnetic material. Alternatively, a structure in which only one of the first and second bracket covers 30a and 40a is provided with a magnetic body or an annular ring body made of a magnetic material by a magnetic action may be used.

[第1、第2ブラケットの磁気作用]
この様に、第1のブラケット30と第2のブラケット40をそれぞれ磁性材で構成することで、三相駆動の場合には、図7(a)で示す様に隣接する2つの分割コア21の巻き線23に電流が供給され、各分割コア21が励磁され、結果、その励磁極に引っ張られロータ10が矢印方向に回転する。図示の状態では、例えば、分割コア21lのロータ10対峙面にS極が、外壁面にN極が励磁され、隣接する分割コア21aのロータ10対峙面にN極が、外壁面にS極が励磁され、第1の磁気ループG1が形成される。同時に図7(b)で示す様に分割コア21lから出た磁束は第1のブラケット30の磁性体である環状リング体30bを通って分割コア21aに入り、分割コア21aから出た磁束はロータ10を介し分割コア21lに戻る第2の磁気ループG2が形成される。同様に、分割コア21lから出た磁束は第2のブラケット40の磁性体である環状リング体40bを通って分割コア21aに入り、分割コア21aから出た磁束はロータ10を介し分割コア21lに戻る第3の磁気ループG3が形成される。以上の様に、通常第1の磁気ループG1のみで磁気ループを形成する場合に比べ、この構成では第2の磁気ループG2と第3の磁気ループG3が形成され、磁気経路が大きくなり、結果、装置外に漏れる磁束が激減し、以って磁気不安定さを解消し、円滑にロータ10を回転させることが出来る。尚、
[Magnetic action of the first and second brackets]
In this way, the first bracket 30 and the second bracket 40 are each made of a magnetic material, and in the case of three-phase driving, the two divided cores 21 adjacent to each other as shown in FIG. A current is supplied to the winding 23 and each divided core 21 is excited. As a result, the rotor 10 is rotated in the direction of the arrow by being pulled by the excitation pole. In the state shown in the figure, for example, the south pole is excited on the opposite surface of the rotor 10 of the split core 21l, the north pole is excited on the outer wall surface, the north pole is on the opposite surface of the rotor 10 of the adjacent split core 21a, and the south pole is on the outer wall surface. Excited to form the first magnetic loop G1. At the same time, as shown in FIG. 7B, the magnetic flux output from the split core 21l enters the split core 21a through the annular ring body 30b which is the magnetic body of the first bracket 30, and the magnetic flux output from the split core 21a is the rotor. A second magnetic loop G2 that returns to the split core 21l via 10 is formed. Similarly, the magnetic flux output from the split core 21l enters the split core 21a through the annular ring body 40b which is the magnetic body of the second bracket 40, and the magnetic flux output from the split core 21a passes through the rotor 10 to the split core 21l. A returning third magnetic loop G3 is formed. As described above, compared to the case where the magnetic loop is formed only by the first magnetic loop G1, the second magnetic loop G2 and the third magnetic loop G3 are formed in this configuration, and the magnetic path becomes larger. The magnetic flux leaking outside the apparatus is drastically reduced, so that the magnetic instability is eliminated and the rotor 10 can be smoothly rotated. still,

[磁性体ブラケットによる性能特性]
実際に、図8で示す特性図様に、第1、第2のブラケット30、40が非磁性体である場合と比較して、分割コア21に流れる電流変化がほぼ直線に近い特性と成り、また回転トルクのリニア領域幅も広くなっている。
[Performance characteristics with magnetic bracket]
Actually, as shown in the characteristic diagram shown in FIG. 8, compared to the case where the first and second brackets 30 and 40 are non-magnetic, the current change flowing through the split core 21 is a characteristic that is almost linear. The linear region width of the rotational torque is also widened.

[第2ブラケットの第1実施形態]
また、第2ブラケット40は、図5(a)に示す第2ブラケット40には第2当接面43が次のように形成されている。この第2当接面43は分割コア21の他端面Srbと線接触する傾斜面でリング形状に構成されている。つまりブラケットに形成された円錐台形状の傾斜面に対して分割コア21の他端面Srbのエッジが鋭角で接触する。これと共に前述の電磁鋼板(ケイ素綱など)で形成した分割コア21に対し、この第2当接面43は軟質の金属材料或いは樹脂材料(図示のものはアルミニウム合金)で構成されている。このように第2ブラケット40に形成する第2当接面43は後述する締結部材50の締結力を受けて分割コア21のエッジ部に押し潰されるように変形する材料で構成されている。
[First Embodiment of Second Bracket]
The second bracket 40 has a second contact surface 43 formed as follows on the second bracket 40 shown in FIG. The second contact surface 43 is an inclined surface that is in line contact with the other end surface Srb of the split core 21 and is formed in a ring shape. That is, the edge of the other end surface Srb of the split core 21 contacts at an acute angle with the truncated cone-shaped inclined surface formed on the bracket. At the same time, the second contact surface 43 is made of a soft metal material or a resin material (shown is an aluminum alloy) with respect to the split core 21 formed of the above-described electromagnetic steel sheet (silicon steel or the like). Thus, the second contact surface 43 formed on the second bracket 40 is made of a material that is deformed so as to be crushed by the edge portion of the split core 21 under the fastening force of the fastening member 50 described later.

上述のように第2当接面43は傾斜面でリング状に形成されるが、図示の傾斜面は図5(a)に示すように正円錐台形状でその頂点Oは軸受41に支持された回転軸11の軸心x−xに一致するように放射状に配列されている。これは後述するように第2ブラケット40の当接面43で複数の分割コア21a〜21lを挟圧する際に各分割コアを回転軸の軸心x−xを中心に等距離に配列することによって磁歯が偏らないようにするためである。   As described above, the second abutting surface 43 is formed in a ring shape with an inclined surface, but the illustrated inclined surface has a regular truncated cone shape as shown in FIG. The rotating shafts 11 are arranged radially so as to coincide with the axis xx of the rotating shaft 11. As will be described later, when the plurality of divided cores 21a to 21l are clamped by the contact surface 43 of the second bracket 40, the divided cores are arranged at equal distances around the axis xx of the rotation shaft. This is to prevent the magnetic teeth from being biased.

[第2ブラケットの第2実施形態]
また、図6に示す第2ブラケット40には第2当接面43が次のように形成されている。この第2当接面43は第2ブラケット(金属材料)40に添着されたスペーサ部材45で構成され、このスペーサ部材45は分割コア21の他端面Srbと面接触するようになっている。そしてこのスペーサ部材45は分割コア21の他端面Srbに作用する締結部材50の締結力で容易に変形する磁性材を混入させ磁性特性を備えた樹脂材料で構成されている。従って、磁性特性により磁気ループを形成することで分割コア21による磁気的不安定さを解消することが出来、しかも円環状に配列される複数の分割コア21a〜21lに寸法的なバラツキがあってもその容易に変形し得る特性によって当接面がコア端面に倣うように変形して両者間に隙間が生ずることがない。
[Second Embodiment of Second Bracket]
Further, a second contact surface 43 is formed on the second bracket 40 shown in FIG. 6 as follows. The second contact surface 43 is constituted by a spacer member 45 attached to a second bracket (metal material) 40, and the spacer member 45 is in surface contact with the other end surface Srb of the split core 21. The spacer member 45 is made of a resin material having magnetic properties by mixing a magnetic material that easily deforms by the fastening force of the fastening member 50 acting on the other end surface Srb of the split core 21. Therefore, the magnetic instability caused by the split core 21 can be eliminated by forming a magnetic loop based on the magnetic characteristics, and there are dimensional variations in the split cores 21a to 21l arranged in an annular shape. However, due to its easily deformable characteristics, the contact surface is deformed so as to follow the end surface of the core, and no gap is formed between them.

上述のようにロータ10とステータ20を合体する第1、第2ブラケット30、40は締結部材(連結ボルト)50で一体化され、その間隔Lは分割コア21の厚さ寸法で決定される。この他図示しない円筒状ヨークで覆われて回転電機Mのハウジングが構成される。   As described above, the first and second brackets 30, 40 that join the rotor 10 and the stator 20 are integrated by the fastening member (connection bolt) 50, and the interval L is determined by the thickness dimension of the divided core 21. In addition, the housing of the rotating electrical machine M is configured by being covered with a cylindrical yoke (not shown).

次に本発明の作用について説明する。図1で示す様に、ロータ10は前述したように回転軸11とマグネット13で構成され、ロータコア12の外周にN極S極の磁極が交互に配列されている。このロータ10は、回転軸11を締結部材50で一体化された第1、第2ブラケット30、40の軸受31、41で回転可能に支持される。これによってロータ10のマグネット13で形成される磁極を所定の円軌跡で回転するように支持される。これと共にロータ10の軸方向(スラスト方向)位置は、回転軸11のを段差32、42でEリング11eで位置決め支持される。   Next, the operation of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the rotor 10 is composed of the rotating shaft 11 and the magnet 13 as described above, and N poles and S poles are alternately arranged on the outer periphery of the rotor core 12. The rotor 10 is rotatably supported by bearings 31 and 41 of first and second brackets 30 and 40 in which a rotating shaft 11 is integrated by a fastening member 50. As a result, the magnetic pole formed by the magnet 13 of the rotor 10 is supported so as to rotate along a predetermined circular locus. At the same time, the position of the rotor 10 in the axial direction (thrust direction) is positioned and supported by the E-ring 11e at the steps 32 and 42 of the rotary shaft 11.

上述のステータ20は、図2で示す様に複数の分割コア21a〜21lで構成され、各分割コア21a〜21lはコア片21xに形成した凹部21yと凸部21zで嵌合連結され円環状に連結されている。そこで図4(b)及び図5(a)で示す様に、各分割コア21a〜21lを、その一端面Sraが第1ブラケット30(環状リング体 (第1の磁性部材) 30b)の第1当接面33を基準に円環状に配列する。このとき連鎖した分割コア21は、その角度基準面21uを第1ブラケット30の位置決め突起34と一致させる。これによって複数の分割コア21a〜21lを、その端面Sraが同一平面上に揃うように位置決め配列することが可能となり、同時に円環状に連鎖した複数の分割コア21の角度位置を所定位置に位置決めすることが可能となる。   As shown in FIG. 2, the stator 20 is composed of a plurality of divided cores 21a to 21l, and each of the divided cores 21a to 21l is fitted and connected by a concave portion 21y and a convex portion 21z formed in the core piece 21x. It is connected. Therefore, as shown in FIGS. 4B and 5A, each of the split cores 21a to 21l has a first end surface Sra of the first bracket 30 (annular ring body (first magnetic member) 30b). They are arranged in an annular shape with the contact surface 33 as a reference. At this time, the chained divided cores 21 have their angle reference surfaces 21 u aligned with the positioning protrusions 34 of the first bracket 30. As a result, the plurality of divided cores 21a to 21l can be positioned and arranged so that the end surfaces Sra thereof are aligned on the same plane, and the angular positions of the plurality of divided cores 21 linked in an annular shape are simultaneously positioned at predetermined positions. It becomes possible.

また、上述の分割コア21の他端面Srbは図5(a)で示す様に、第2ブラケット40の第2当接面43で挟圧支持される。このとき第2当接面43は傾斜面(第1実施形態)又はスペーサ部材(第2実施形態)で形成され、この当第2接面43は分割コア21を構成する電磁鋼板より軟質な素材で形成されているから、複数の分割コア21a〜21l間の厚さ寸法にバラツキが生じていても第2当接面43が変形して分割コア21の他端面Srbとの間に隙間やガタつきを生ずることがない。   Further, the other end surface Srb of the above-described split core 21 is pressed and supported by the second contact surface 43 of the second bracket 40 as shown in FIG. At this time, the second contact surface 43 is formed of an inclined surface (first embodiment) or a spacer member (second embodiment), and the second contact surface 43 is a material softer than the electrical steel sheet constituting the split core 21. Therefore, even if the thickness dimension between the plurality of split cores 21a to 21l varies, the second contact surface 43 is deformed and a gap or play between the other end surface Srb of the split core 21 is generated. There will be no spoil.

更に、第2当接面43を傾斜面で形成し、この傾斜面を正円錐形状で、その頂点Oが回転軸11の軸心x−xに一致するようにする。これによって複数の分割コア21a〜21lを回転軸11の軸心x−xを中心に放射状に配列することが可能となる。この配列は締結部材50で一対の第1第2ブラケット30、40を締結することによって自動的に整列される。   Further, the second abutting surface 43 is formed as an inclined surface, and the inclined surface has a regular conical shape so that the vertex O coincides with the axis xx of the rotating shaft 11. As a result, the plurality of divided cores 21a to 21l can be arranged radially about the axis xx of the rotation shaft 11. This arrangement is automatically aligned by fastening the pair of first and second brackets 30 and 40 with the fastening member 50.

更に、上述のロータ10と分割コア21を第1第2ブラケット間に固定する際に、ステータ20の巻き線23に生起する磁力が回転軸方向の変位力(図4(b)に示すF)を生起するように位置決めされ、この変位力Fは第1ブラケット30の第1当接面33側にロータ10を偏奇させる方向に設定してある。   Further, when the rotor 10 and the split core 21 are fixed between the first and second brackets, the magnetic force generated in the winding 23 of the stator 20 is the displacement force in the direction of the rotation axis (F shown in FIG. 4B). The displacement force F is set in a direction in which the rotor 10 is deflected toward the first contact surface 33 side of the first bracket 30.

このようにロータ10と分割コア21a〜21lの回転軸方向の位置関係を所定距離オフセットさせることにより、ロータ10には第1当接面33(基準面)側に偏る方向の変位力が作用しも分割コア21はこの基準面に揃えられているからロータ10の回転中に軸方向のガタつきを生ずる力が作用することがない。   In this way, by displacing the positional relationship between the rotor 10 and the split cores 21a to 21l in the rotational axis direction by a predetermined distance, a displacement force in a direction biased toward the first contact surface 33 (reference surface) is applied to the rotor 10. However, since the split core 21 is aligned with this reference plane, no force that causes axial backlash during the rotation of the rotor 10 is applied.

本発明は、電磁モータ、発電機などのステータ構造とこれを用いた回転電機に係わりコイルを備えたステータの固定構造の改良に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。   The present invention relates to a stator structure such as an electromagnetic motor and a generator, and a stator fixing structure provided with a coil related to a rotating electric machine using the same, and has industrial applicability.

M 回転電機(モータ)
10 ロータ
11 回転軸
12 ロータコア
13 マグネット
20 ステータ
21 分割コア(21a〜21l)
30 第1ブラケット
30a ブラケットカバー
30b 環状リング体 (第1の磁性部材)
40 第2ブラケット
40b 環状リング体 (第2の磁性部材)
M Rotating electric machine (motor)
10 Rotor 11 Rotating shaft 12 Rotor core 13 Magnet 20 Stator 21 Split core (21a to 21l)
30 1st bracket 30a Bracket cover 30b Annular ring body (first magnetic member)
40 Second bracket 40b Annular ring body (second magnetic member)

Claims (4)

互い対向する一対の第1第2ブラケット部材と、
この一対のブラケットに軸受け支持された回転軸を有するマグネットロータと、
前記マグネットロータの外周に複数の磁歯を形成するように前記一対のブラケットに支持されたステータと、
前記一対のブラケットを連結する締結部材と、
を備え、
前記ステータは、
前記マグネットロータの周囲に環状に配列されそれぞれ電磁鋼板を積層した複数の分割コアと、
このそれぞれの分割コアにインシュレータを介して巻回された巻き線と、
で構成された回転電機であって、
前記一対の第1第2ブラケットの少なくとも一方は、前記分割コア間を磁気的に連結する環状の磁性体で形成してことを特徴とする回転電機。
A pair of first and second bracket members facing each other;
A magnet rotor having a rotation shaft supported by a pair of brackets;
A stator supported by the pair of brackets so as to form a plurality of magnetic teeth on the outer periphery of the magnet rotor;
A fastening member for connecting the pair of brackets;
With
The stator is
A plurality of split cores arranged in a ring around the magnet rotor and laminated with magnetic steel sheets, and
A winding wound around each of these split cores via an insulator;
A rotating electric machine composed of
At least one of the pair of first and second brackets is formed of an annular magnetic body that magnetically connects the divided cores.
前記一対の第1第2ブラケットの少なくとも一方は、磁性材で形成で一体形成されて成る請求項1に記載の回転電機。 2. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein at least one of the pair of first and second brackets is integrally formed of a magnetic material. 前記磁性体で形成された前記一対の第1第2ブラケットの少なくとも一方は、ブラケット本体と、このブラケット本体に嵌合する環状の磁性部材とから成る請求項1に記載の回転電機。 2. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein at least one of the pair of first second brackets formed of the magnetic body includes a bracket body and an annular magnetic member fitted to the bracket body. 前記複数の分割コアの外側端は、装置の外壁を構成し、
その外側端は、一部突出した冷却フィンを形成して成る請求項1に記載の回転電機。
The outer ends of the plurality of split cores constitute an outer wall of the device,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the outer end is formed with a partially protruding cooling fin.
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