JP2011259594A - Stator of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転電機のステータに関し、より詳細には、ステータの機械的強度の向上に関する。 The present invention relates to a stator for a rotating electrical machine, and more particularly to an improvement in the mechanical strength of the stator.
ハイブリッド車や電気自動車に搭載される発電電動機などの回転電機には、コイルを有するステータを外周側に配置し、磁石を有するロータを内周側に配置したインナーロータ回転磁石形のものが多用されている。この種の回転電機のステータでは、従来、電磁鋼板などを環状に打ち抜いて形成した積層材料を積層してステータコアを形成している。環状の積層材料では歩留まりが低いので、等しい中心角で円周方向に分割した積層材料を積層する分割コアを用いることも一般的になってきている。複数の分割コアは、圧入や焼き嵌めなどの一体化技術により、筒状のステータホルダの内周面に嵌着される。これらの一体化技術では、まず、ステータホルダの内径が分割コアの外径よりもごくわずかに小さくなるように両者を別々に製作しておく。そして、圧入では、外力を加えて分割コアをステータホルダに強制的に押し込み、両者を一体化成形する。また、焼き嵌めでは、ステータホルダを加熱して膨張させ、分割コアを収容したのちにステータホルダを冷却して収縮させ、両者を一体化成形する。 In a rotating electric machine such as a generator motor mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle, an inner rotor rotating magnet type in which a stator having a coil is arranged on the outer peripheral side and a rotor having a magnet is arranged on the inner peripheral side is often used. ing. In a stator of this type of rotating electrical machine, conventionally, a stator core is formed by laminating laminated materials formed by punching electromagnetic steel sheets or the like in an annular shape. Since an annular laminated material has a low yield, it has become common to use a split core in which laminated materials divided in the circumferential direction at equal central angles are laminated. The plurality of split cores are fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical stator holder by an integration technique such as press fitting or shrink fitting. In these integrated technologies, first, both are manufactured separately so that the inner diameter of the stator holder is slightly smaller than the outer diameter of the split core. In press-fitting, an external force is applied to forcibly push the split core into the stator holder, and both are integrally formed. In shrink fitting, the stator holder is heated and expanded, and after the split cores are accommodated, the stator holder is cooled and contracted, and both are integrally formed.
分割コアを用いたステータで構成された交流モータの一例が特許文献1に開示されている。特許文献1のハイブリッド車両駆動装置に用いられる交流モータは、複数のステータ片(分割コア)をリング状に配列して構成されるステータと、ステータが圧入固定されるステータ保持リング(ステータホルダ)とを具備している。特許文献1に限らず一般的に、ステータホルダは円筒状とされ、その内径や肉厚などの諸寸法は分割コアの大きさや要求される機械的強度に合わせて適宜設計される。そのため、規格品の標準寸法の鋼管を使用することができず、金属製の矩形板材を円筒状に曲げ相互に当接した2つの辺縁を溶接してステータホルダを製造する場合が多い。 An example of an AC motor composed of a stator using a split core is disclosed in Patent Document 1. The AC motor used in the hybrid vehicle drive device of Patent Document 1 includes a stator configured by arranging a plurality of stator pieces (divided cores) in a ring shape, and a stator holding ring (stator holder) to which the stator is press-fitted and fixed. It has. In general, the stator holder is not limited to Patent Document 1, and the stator holder has a cylindrical shape, and various dimensions such as an inner diameter and a wall thickness are appropriately designed according to the size of the split core and the required mechanical strength. Therefore, standard steel pipes with standard dimensions cannot be used, and a stator holder is often manufactured by bending a metal rectangular plate into a cylindrical shape and welding two edges that are in contact with each other.
ところで、圧入や焼き嵌めなどにより、分割コアをステータホルダの内周面に嵌着する際には、ステータホルダに半径方向外向きの膨張力が作用して変形する。このとき、ステータホルダの溶接部の機械的強度が十分でないと、溶接部が弱点となってステータが破損するおそれが生じる。また、製造時だけでなく、回転電機の使用時にも繰り返し荷重や振動、衝撃などが作用するため、長期にわたってステータの機械的強度を維持することが必要である。ステータホルダの溶接部に補強材を追加したり肉厚寸法を大きくしたりすれば機械的強度が向上するのは当然であるが、部材点数や部材重量が増加して回転電機の大形化、重量化を招いてしまい、さらには製造工数も増加してコストアップになる。 By the way, when the split core is fitted to the inner peripheral surface of the stator holder by press fitting or shrink fitting, the stator holder is deformed by an outward expansion force acting in the radial direction. At this time, if the mechanical strength of the welded portion of the stator holder is not sufficient, the welded portion becomes a weak point and the stator may be damaged. In addition, since the load, vibration, impact, etc. act repeatedly not only at the time of manufacture but also at the time of using the rotating electrical machine, it is necessary to maintain the mechanical strength of the stator for a long period of time. It is natural that the mechanical strength can be improved by adding a reinforcing material to the welded part of the stator holder or increasing the wall thickness. This increases the weight and further increases the number of manufacturing steps, resulting in an increase in cost.
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、従来の部材点数および部材重量で製造コストを増加させることなく従来よりも機械的強度を向上した回転電機のステータを提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the background art, and provides a stator for a rotating electrical machine that has improved mechanical strength as compared with the prior art without increasing the manufacturing cost with the conventional number of members and weight. Is a problem to be solved.
上記課題を解決する請求項1に係る回転電機のステータの発明は、円筒状のステータホルダと、前記ステータホルダの内周面に嵌着されたコアと、前記コアに巻回されたコイルとを備える回転電機のステータにおいて、前記ステータホルダは、金属製の矩形板材が軸線回りに円筒状に曲げられて前記軸線方向に延在して相互に当接した前記矩形板材の2つの辺縁が溶接されて形成され前記コアを嵌着保持する円筒部と、前記円筒部の端部が半径方向に屈曲延出されたフランジ部から切り出されて形成され、溶接部の両側にわたって延在し前記円筒部から半径方向に突出する取り付け部と、前記コイルを外部に電気接続する端子台が取り付けられるとともに、前記溶接部の両側に形成された固定部により前記取り付け部に固定された台座部材と、を有することを特徴とする。 The stator of the rotating electrical machine according to claim 1 that solves the above-described problem includes a cylindrical stator holder, a core that is fitted to the inner peripheral surface of the stator holder, and a coil that is wound around the core. In the stator of the rotating electrical machine, the stator holder is welded to two edges of the rectangular plate material in which a metal rectangular plate material is bent into a cylindrical shape around the axis and extends in the axial direction to contact each other. A cylindrical portion that is formed and held by fitting the core; and an end portion of the cylindrical portion is formed by being cut out from a flange portion that is bent and extended in the radial direction, and extends across both sides of the welded portion. And a base member fixed to the mounting portion by fixing portions formed on both sides of the welded portion, and a mounting base that is electrically connected to the outside is mounted. Characterized in that it has a.
請求項2に係る発明は、請求項1において、前記矩形板材の前記2つの辺縁は、相互に嵌合する嵌合部を有することを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る回転電機のステータの発明では、ステータホルダは、金属製の矩形板材が円筒状に曲げられて2つの辺縁が溶接されて形成された円筒部と、円筒部の端部で溶接部の両側にわたって延在する取り付け部と、溶接部の両側に形成された固定部により取り付け部に固定された台座部材と、を有している。つまり、溶接部の元の2つの辺縁にまたがって固定されている台座部材は、溶接部を補強して機械的強度を向上している。台座部材は、端子台を取り付けるために従来から用いられている部材であり、溶接部の補強材の役割を兼ねることができる。したがって、従来の部材点数および部材重量で製造コストを増加させることなく、従来よりもステータの機械的強度を向上できる。 In the stator of the rotating electrical machine according to claim 1, the stator holder includes a cylindrical portion formed by bending a metal rectangular plate material into a cylindrical shape and welding two edges, and an end portion of the cylindrical portion. It has the attachment part extended over the both sides of a welding part, and the base member fixed to the attachment part by the fixing part formed in the both sides of a welding part. That is, the pedestal member fixed across the two original edges of the welded portion reinforces the welded portion and improves the mechanical strength. The pedestal member is a member conventionally used for attaching the terminal block, and can also serve as a reinforcing material for the welded portion. Therefore, the mechanical strength of the stator can be improved as compared with the prior art without increasing the manufacturing cost with the conventional number of members and the weight of the members.
請求項2に係る発明では、円筒部の原材である矩形板材の2つの辺縁は、相互に嵌合する嵌合部を有している。このため、矩形板材を円筒状に曲げたときに2つの辺縁が嵌合部で嵌合しつつ相互に当接し、嵌合部を含んで溶接が行われる。したがって、嵌合部は前述の台座部材と協働して溶接部を補強しており、ステータの機械的強度をより一層向上できる。
In the invention which concerns on
本発明の実施形態の回転電機のステータについて、図1〜図3を参考にして説明する。図1は、本発明を実施する回転電機9の構造を模式的に説明する軸線AX延長方向からみた平面図である。回転電機9は、軸線AXを中心として概ね軸対称に構成されており、同軸内側にロータ91が配置され、同軸外側にステータ1が配置されている。ロータ91は略円筒状であり、図1の紙面表裏方向に薄板環状の電磁鋼板が積層されて形成されている。また、ロータ91の外周側の周方向にN極およびS極が交互に並ぶように、図略の複数の永久磁石が埋め込まれている。
A stator of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view seen from the direction in which the axis AX extends, schematically explaining the structure of a rotating
実施形態のステータ1は、円筒状のステータホルダ2と、焼き嵌めによりステータホルダ2の内周面に嵌着されたコア3とを備えている。コア3は、図の例では20個の分割コア31が環状に配置されて構成されている。各分割コア31は、紙面表裏方向に薄板状の電磁鋼板が積層されて形成され、半径方向内向きに延出する図略の磁極ティースを有している。各磁極ティースに導体が巻回されて図略のコイルが形成されている。
The stator 1 according to the embodiment includes a
ステータホルダ2は、円筒部4、取り付け部5、後述する台座部材6(図1および図2では破線で示される)などで構成されている。図2は、ステータホルダ2の形状を説明する斜視図である。円筒部4および取り付け部5は、金属製の矩形板材から形成されている。
The
詳述すると、金属製の矩形板材が、まず軸線AX回りに円筒状に屈曲される。次に、軸線AX方向に延在して相互に当接した2つの辺縁41、45が溶接されて円筒部4が形成される。2つの辺縁41、45は、嵌合部を有している。すなわち、一方の辺縁41には、根本側が狭く突出する先端側が広い略等脚台形状の凸嵌合部42が予め形成されている。他方の辺縁45には、凸嵌合部42が嵌入する凹嵌合部46が予め形成されている。凸嵌合部42および凹嵌合部46は、溶接に先立ち相互に嵌合される。2つの辺縁41、45が凸嵌合部42および凹嵌合部46を含んで溶接され、円筒部4になる。溶接によって2つの辺縁41、45が結合された部位が溶接部49である。
More specifically, a metal rectangular plate is first bent into a cylindrical shape around the axis AX. Next, the two
次に、円筒部4の一方の端部が半径方向に屈曲延出されてフランジ部が形成される。フランジ部のうち溶接部の両側にわたる部分から、取り付け部5が切り出されて形成される。図1および図2に示されるように、取り付け部5は、中央取り付け部51、一方取り付け部52、および他方取り付け部53の3つの部分からなっている。中央取り付け部51は、溶接部49の両側にわたって周方向に延在し、円筒部4から半径方向外向きに突出している。一方取り付け部52は、一方の辺縁41側から半径方向外向きに突出するように形成されている。同様に、他方取り付け部53は、他方の辺縁42側から半径方向外向きに突出するように形成されている。また、一方取り付け部52および他方取り付け部53にはそれぞれ、本発明の固定部に相当する固定孔55、56か穿設されている。
Next, one end portion of the
中央、一方および他方取り付け部51、52、53の図中上面には、共通な平面が構成される。また、中央取り付け部51と一方取り付け部52との間には、ボルトの六角頭部を回転不能に挟持する一方挟持部57が形成され、中央取り付け部51と他方取り付け部53との間にも他方挟持部58が形成されている。
A common plane is formed on the upper surfaces of the central, one and
また、フランジ部の3箇所には、半径方向外向きに延びた取付フランジ81、82、83が切り出されて形成される。2つの取付フランジ81、82にはそれぞれ、固定孔811、821および位置決め孔812、822が穿設され、3番目の取付フランジ83には固定孔831のみが穿設される。位置決め孔812、822は、図略のケースにステータ1を組み付ける際に組み付け位置を定めるためのものであり、固定孔811、821、831はケースにステータ1を固定するためのものである。さらに、取り付け部5および取付フランジ81、82、83以外の全周にわたり、幅狭の外周リブ84が形成される。外周リブ84は、ステータホルダ2の端部の強度を向上するためのものである。
In addition, mounting
上述の円筒部4の端部の屈曲延出加工、およびフランジ部の切り出し加工は、例えばプレス成形で行うことができ、これに限定されない。
The bending and extending process of the end of the
図3は、完成したステータ1の取り付け部5付近を外周側から見た断面図である。図示されるように、台座部材6は、取り付け部5に固定されている。詳述すると、台座部材6は、図1および図2に示されるように略矩形であり、鋼製板材を基にして形成されている。台座部材6には、取り付け部5側の2つの固定孔55、56の位置に対応して、雌ねじを有する袋小路状の締込孔61、62が形成されている。また、取り付け部5側の一方挟持部57および他方挟持部58の位置に対応して、台座部材6を貫通する固定孔63、64が形成されている。そして、図3に示されるように、2本の台座固定ボルト67、68がそれぞれ、取り付け部5側の2つの固定孔55、56の図中下方から挿入され、台座部材6の締込孔61、62に締め込まれる。台座固定ボルト67、68の長さは、締込孔61、62に収まる適正長さとされている。これにより、台座部材6は、中央、一方および他方取り付け部51、52、53の図中上面に載置されて固定される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the vicinity of the
台座部材6の固定は、ステータホルダ2にコア3を焼き嵌めて嵌着する以前に行われる。これにより、台座部材6はステータホルダ2の溶接部49の機械的強度を向上する補強材の役割を兼ねる。つまり、焼き嵌めの際にステータホルダ2に加わる半径方向外向きの膨張力に対し、凸および凹嵌合部42、46と協働して溶接部49を補強する。なお、台座部材6と凸および凹嵌合部42、46が溶接部49を補強する作用は、使用時の繰り返し荷重や振動、衝撃に対しても効果的となる。
The
ステータホルダ2にコア3を嵌着した後、端子台7が台座部材6に載置されて固定される。図3に示されるように、樹脂製の端子台7には、取り付け部5側の一方挟持部57および他方挟持部58の位置に対応して、その底面を貫通する固定孔71、72が形成されている。そして、2本の端子台固定ボルト73、74がそれぞれ、取り付け部5側の一方挟持部57および他方挟持部58に図中下方から挿入され、六角頭部731、741が回転不能に挟持される。端子台固定ボルト73、74の各軸部732、742は、台座部材6の固定孔63、64および端子台7の固定孔71、72を通り抜けて端子台7の内部に到達する。端子台7の内部側では、2個の固定ナット75、76がそれぞれ、固定ボルト73、74の軸部732、742に螺合して締め込まれる。これにより、端子台7が台座部材6に固定される。この後、端子台7を用い、コイルが外部に電気接続される。
After the core 3 is fitted to the
本実施形態において、台座部材6は、端子台7を取り付けるために従来から用いられている部材であり、溶接部49の補強材の役割を兼ねることができる。したがって、従来の部材点数および部材重量で製造コストを増加させることなく、従来よりもステータ1の機械的強度を向上できる。
In the present embodiment, the
1:ステータ
2:ステータホルダ
3:コア 31:分割コア
4:円筒部
41:辺縁 42:凸嵌合部 45:辺縁 46:凹嵌合部
49:溶接部
5:取り付け部
51:中央取り付け部 52:一方取り付け部 53:他方取り付け部
55、56:固定孔(固定部) 57:一方挟持部 58:他方挟持部
6:台座部材
61、62:締込孔 63、64:固定孔 67、68:台座固定ボルト
7:端子台
71、72:固定孔 73、74:端子台固定ボルト 75、76:固定ナット
81、82、83:取付フランジ 84:外周リブ
9:回転電機
1: Stator
2: Stator holder 3: Core 31: Divided core 4: Cylindrical part 41: Edge 42: Convex fitting part 45: Edge 46: Concave fitting part 49: Welding part 5: Attachment part 51: Center attachment part 52: One attachment part 53: The
Claims (2)
前記ステータホルダは、金属製の矩形板材が軸線回りに円筒状に曲げられて前記軸線方向に延在して相互に当接した前記矩形板材の2つの辺縁が溶接されて形成され前記コアを嵌着保持する円筒部と、
前記円筒部の端部が半径方向に屈曲延出されたフランジ部から切り出されて形成され、溶接部の両側にわたって延在し前記円筒部から半径方向に突出する取り付け部と、
前記コイルを外部に電気接続する端子台が取り付けられるとともに、前記溶接部の両側に形成された固定部により前記取り付け部に固定された台座部材と、
を有することを特徴とする回転電機のステータ。 In a stator of a rotating electrical machine comprising a cylindrical stator holder, a core fitted to the inner peripheral surface of the stator holder, and a coil wound around the core,
The stator holder is formed by welding a metal rectangular plate material that is bent into a cylindrical shape around an axis and welding the two edges of the rectangular plate material that extend in the axial direction and contact each other. A cylindrical part to be fitted and held;
An attachment portion that is formed by cutting an end portion of the cylindrical portion from a flange portion that is bent and extended in a radial direction, extends over both sides of the welding portion, and protrudes in a radial direction from the cylindrical portion;
A terminal block for electrically connecting the coil to the outside is attached, and a pedestal member fixed to the attachment portion by fixing portions formed on both sides of the weld portion,
A stator for a rotating electrical machine, comprising:
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