JP2012125054A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】位置決め治具を必要とすることなく、形状が複雑な端板を容易に成形できるとともに、コア片を高精度に積層固定してコア本体を構成することができる回転電機を提供する。
【解決手段】磁性体よりなるコア本体31,41の両端に端板32,42A,42Bが設けられたステータコア25とロータコア27とを備える。ステータコア25及びロータコア27の端板32,42A,42Bを磁性圧粉の凝結体によって構成する。コア本体31,41と端板32,42A,42Bとを凹凸の関係によって固定する。
【選択図】図1
【解決手段】磁性体よりなるコア本体31,41の両端に端板32,42A,42Bが設けられたステータコア25とロータコア27とを備える。ステータコア25及びロータコア27の端板32,42A,42Bを磁性圧粉の凝結体によって構成する。コア本体31,41と端板32,42A,42Bとを凹凸の関係によって固定する。
【選択図】図1
Description
この発明は、モータ等の回転電機に関するものであって、特に、ステータコア及びロータコアの構成に関するものである。
従来、この種の回転電機としては、例えば特許文献1及び特許文献2に開示されるような構成が提案されている。
特許文献1に記載の従来構成においては、回転電機のステータコアを組み付けるために、ステータ位置決め治具と縮径治具とが用意されている。ステータ位置決め治具の台座部の上面中央部には、円柱状の内径基準心金が突設されている。台座部の上面周縁部には、複数の位置決めピンが突設されている。縮径治具における円環状の治具フレームの周壁には、複数の加圧滑動子が回転自在に配設されている。
特許文献1に記載の従来構成においては、回転電機のステータコアを組み付けるために、ステータ位置決め治具と縮径治具とが用意されている。ステータ位置決め治具の台座部の上面中央部には、円柱状の内径基準心金が突設されている。台座部の上面周縁部には、複数の位置決めピンが突設されている。縮径治具における円環状の治具フレームの周壁には、複数の加圧滑動子が回転自在に配設されている。
そして、ステータコアの組み付け時には、複数枚の分割コア片を積層してなるコア分割体がステータ位置決め治具の台座部上に載置される。このとき、コア分割体の内周磁極面が台座部上の内径基準心金に当接されるとともに、コア分割体の位置決め孔が台座部上の位置決めピンに嵌合されることにより、コア分割体が台座部上の所定位置に位置決めされる。このように、複数のコア分割体が、その継鉄部分の両端部を突き合わせた状態で台座部上に載置されることにより、コア環状列が形成される。その後、コア環状列の外周に縮径治具が嵌合されることにより、コア環状列の各コア分割体が内径基準心金側に押し付けられて縮径される。この状態で、縮径治具に代えて、コア環状列の外周に環状フレームが嵌着されることにより、ステータコアが形成される。
また、特許文献2に記載の従来構成においては、ロータコアが、複数枚のコア片を各コア片に形成されたダボの係合によって積層固定してなるコア本体と、そのコア本体の両端に設けられた一対の端板とから構成されている。コア本体の中心部には、回転軸を嵌挿するための嵌挿孔が貫通形成されている。コア本体の周縁部には、永久磁石を収容するための複数の収容孔、及び端板を係止するための複数の係止孔が貫通形成されている。各端板の内面中心部には、コア本体の嵌挿孔に嵌合可能な円筒状の内筒部が突出形成されている。各端板の内面周縁部には、コア本体の係止孔に係合可能な複数の係合ピンが突出形成されている。そして、コア本体の両端部に端板が配置された状態で、端板側の内筒部及び各係合ピンがコア本体側の嵌挿孔及び各係止孔に嵌合されることにより、ロータコアが構成されている。
ところが、これらの従来構成においては、次のような問題があった。
特許文献1に記載の従来構成では、ステータの種類ごとに位置決め治具や縮径治具が必要となる。しかも、縮径治具に代えて環状フレームを嵌着する際に、コア環状列の各コア分割体に位置ずれが生じやすくて、ステータコアを真円状態に組み付けることができないおそれがあった。
特許文献1に記載の従来構成では、ステータの種類ごとに位置決め治具や縮径治具が必要となる。しかも、縮径治具に代えて環状フレームを嵌着する際に、コア環状列の各コア分割体に位置ずれが生じやすくて、ステータコアを真円状態に組み付けることができないおそれがあった。
特許文献2に記載の従来構成では、コア本体の両端の端板が真鍮等の金属材料により円板状に形成され、その端板の内面に内筒部及び複数の係合ピンが突出形成されている。このため、端板を製作する場合には、真鍮等の金属材料を切削加工する必要があって、端板の製作が面倒であった。
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、位置決め治具等を必要とすることなく、コアを簡単かつ高精度に組付けることができるとともに、端板の形状が複雑であっても、その端板を容易に成形することができる回転電機を提供することにある。
上記の目的を達成するために、この発明は、磁性体よりなるコア本体の両端に端板が設けられたステータコアとロータコアとを備えた回転電機において、前記ステータコアとロータコアとの少なくとも一方のコアの端板を、磁性圧粉の凝結体によって構成したことを特徴としている。
従って、この発明の回転電機において、例えば、ステータコアに対して磁性圧粉の凝結体よりなる端板を用いた場合には、ステータ位置決め治具及び縮径治具を使用することなく、端板間にコア本体のコア分割体を挟持して、ステータコアを組み付けることができる。よって、ステータコアの組み付けを簡単に行うことができるとともに、コア分割体の位置ズレを抑制して、高精度のステータコアを得ることができる。
また、端板が表面に突部等を形成した複雑な形状であっても、その端板を磁性圧粉の凝結成形によって簡単に成形することができる。
前記の構成において、前記コア本体と端板とを凹凸の関係によって固定するとよい。
前記の構成において、前記コア本体と端板とを凹凸の関係によって固定するとよい。
前記の構成において、前記端板に形成された突部をコア本体の孔に圧入嵌合するとよい。
前記の構成において、前記ロータコアのコア本体の孔に永久磁石を収容するとともに、その永久磁石を端板の前記突部間に挟持するとよい。
前記の構成において、前記ロータコアのコア本体の孔に永久磁石を収容するとともに、その永久磁石を端板の前記突部間に挟持するとよい。
前記の構成において、前記ロータコアにおける軸部を磁性圧粉の凝結体によって構成するとよい。
前記の構成において、前記軸部を端板と一体に形成するとよい。
前記の構成において、前記軸部を端板と一体に形成するとよい。
前記の構成において、前記軸部を一対の端板のうちの少なくとも一方の端板に形成し、両端板の軸部間または一方の端板の軸部と他方の端板とを凹凸の嵌合関係によって固定するとよい。
以上のように、この発明によれば、位置決め治具等を必要とすることなく、ステータコア等を簡単かつ高精度に組付けることができる。また、形状が複雑な端板を容易に成形することができるという効果を発揮する。
以下に、この発明をモータに具体化した回転電機の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、この実施形態のモータ21においては、ステータ22を備えるとともに、ステータ22の中心に位置する回転軸24の外周にロータ23が嵌着されて構成されている。ステータ22のステータコア25の後述する磁極部32aにはコイル26が巻回されている。ロータ23のロータコア27には複数の四角板形状の永久磁石28が内蔵されている。そして、ステータ22のコイル26に電流が流されることにより、ステータ22の磁極部32aに回転磁界が発生し、ロータ23側の永久磁石28との相互の磁気作用によりロータ23が回転される。
図1に示すように、この実施形態のモータ21においては、ステータ22を備えるとともに、ステータ22の中心に位置する回転軸24の外周にロータ23が嵌着されて構成されている。ステータ22のステータコア25の後述する磁極部32aにはコイル26が巻回されている。ロータ23のロータコア27には複数の四角板形状の永久磁石28が内蔵されている。そして、ステータ22のコイル26に電流が流されることにより、ステータ22の磁極部32aに回転磁界が発生し、ロータ23側の永久磁石28との相互の磁気作用によりロータ23が回転される。
次に、前記ステータコア25の構成について詳細に説明する。図1及び図2に示すように、ステータコア25は、コア本体31と、そのコア本体31の両端に固定配置された一対の端板32とから構成されている。図2及び図3に示すように、コア本体31は、磁極部32aを有する複数個のコア分割体33を円環状に連接して構成されている。この連接のための構成としては、例えば図示はしないが、各コア分割体33の円周方向に隣接する端部に凹凸の嵌合部を形成すればよい。図3及び図4に示すように、各コア分割体33は、磁性鋼板からなる複数枚の分割コア片34をダボ35の係合によって積層状態に固定することにより構成されている。なお、ダボ35は必ずしも必要ではなく、前記磁極部32aへのコイル26の巻回による締め付け力を利用して分割コア片34を積層状態に固定するようにしてもよい。図3及び図6に示すように、各分割コア片34には、係合孔36が透設され、その結果、各コア分割体33には、その分割コア片34の積層方向に延びるように前記係合孔36が貫通状態で形成されている。
図5及び図6に示すように、前記両端板32は、磁性圧粉の凝結体、すなわち鉄粉の周りにエポキシ樹脂等の熱硬化性合成樹脂材をコーティングしてなる粉材を成形型内において加圧加熱して凝結させた凝結体によって形成されている。なお、ここで、凝結とは、焼結金属による焼結を含むものとする。両端板32の内周には、各コア分割体33の磁極部33aに対して同一位置において対応する複数の磁極部32aが形成されている。両端板32の内面には、コア本体31における各コア分割体33の係合孔36に嵌合可能な複数の係合突部37が一体に形成されている。各係合突部37は、緩い先細りの形状である。
そして、図6に示すように、前記コア本体31の両端面に端板32が接合されて、その両端板32上の各係合突部37がコア本体31の各コア分割体33の係合孔36に嵌合されるとともに、図6の上下両端部の複数枚のコア分割体33の係合孔36に対して圧入嵌合状態となり、さらに各係合突部37の先端どうしが接合されている。このため、端板32がコア本体31の両端面に凹凸の嵌合関係で固定されている。この状態で、両端板32及びコア本体31の各磁極部32aにコイル26が巻回されることにより、ステータ22が構成されている。なお、一方の端板32には、このモータを車体等の設置部に取り付けるための脚32bが形成されている。
次に、前記ロータコア27の構成について詳細に説明する。図1及び図7に示すように、ロータコア27は、中心部に貫通孔41aを有する円筒状のコア本体41と、そのコア本体41の両端に固定配置された一対の端板42A,42Bとから構成されている。図7及び図8に示すように、コア本体41は、磁性鋼板からなる複数枚の円環状のコア片43を積層することによって構成されている。図7及び図8に示すように、コア本体41の各コア片43の内周面には、一対の位置決め突起44が形成されている。コア片43,すなわちコア本体41には、前記永久磁石28を収容するための複数の収容孔45がコア片43の積層方向に延びるように貫通形成されている。
図9〜図12に示すように、前記ロータコア27の両端板42A,42Bは、前記ステータコア25の端板32と同様に、磁性圧粉の凝結体、すなわち鉄粉の周りにエポキシ樹脂等の熱硬化性合成樹脂材をコーティングしてなる粉材を加圧加熱して凝結させた凝結体によって形成されている。両端板42A,42Bの内面中央部には、中心部に貫通孔46aを有する円筒状の軸部46が磁性圧粉の凝結体によって端板42A,42Bと一体に形成されている。両端板42A,42Bの内面周縁部には、コア本体41の両端側の各収容孔45に嵌合可能な複数の低い挟持突部47が一体に形成されている。各挟持突部47は先細りの形状である。
図9〜図11に示すように、前記両端板42A,42Bの軸部46の外周面には、コア本体41における各コア片43の位置決め突起44に係合可能な一対の位置決め溝部48が軸線方向へ延びるように形成されている。一方の端板42Aにおける軸部46の先端面には、断面ほぼ三角形状をなす一対の係合凹部49が形成されている。他方の端板42Bの軸部46の先端面には、前記係合凹部49に係合可能な断面ほぼ三角形状をなす一対の係合凸部50が形成されている。
そして、図12に示すように、コア本体41の収容孔45内に永久磁石28が収容された状態で、コア本体41の両端面に端板42A,42Bが接合されて、その端板42A,42B上の各挟持突部47がコア本体41の各収容孔45の開口部に圧入嵌合されている。このため、端板42A,42Bがコア本体41の両端面に凹凸の関係で固定されるとともに、永久磁石28が両端板42A,42Bの挟持突部47間に挟持されている。
また、図11に示すように、前記コア本体41の両端面に両端板42A,42Bが接合された状態で、両端板42A,42B上の軸部46がコア本体41の貫通孔41a内に嵌合されている。このとき、一方の端板42A側の軸部46上の係合凹部49に対して、他方の端板42B側の軸部46上の係合凸部50が挟入されることにより、両軸部46の先端部間が凹凸の関係で固定されている。さらに、コア本体41における各コア片43の位置決め突起44が軸部46上の位置決め溝部48に係合されることにより、コア本体41の各コア片43が軸部46の外周において所定の角度位置に位置決めされて、両端板42A,42B間に積層固定されている。そして、この状態において両端板42A,42Bの軸部46の貫通孔46aに回転軸24が嵌着されることにより、ロータ23が構成されている。
従って、この実施形態のモータによれば、以下のような効果を得ることができる。
(1) この実施形態では、ステータコア25及びロータコア27の端板32,42A,42Bが、磁性圧粉の凝結体によって構成されている。
(1) この実施形態では、ステータコア25及びロータコア27の端板32,42A,42Bが、磁性圧粉の凝結体によって構成されている。
このため、実施形態のステータコア25及びロータコア27においては、端板32、42A,42B間にコア本体31のコア片34,43を挟持して、ステータコア25及びロータコア27を組み付けることができる。言い換えれば、コア片34,43を端板32、42A,42Bに対して組みつければ、端板32、42A,42Bが治具のような役割をする。よって、ステータコア25及びロータコア27の組み付けを簡単に行うことができるとともに、コア片34,43の位置ズレを抑制して、高精度のステータコア25及びロータコア27を得ることができる。
また、ステータコア25及びロータコア27がの端板32、42A,42Bが複雑な形状となっていても、その端板32、42A,42Bを磁性圧粉の凝結成形によって容易に形成することができる。
(2) この実施形態では、前記コア本体31,41と端板32,42A,42Bとが凹凸の関係によって固定されている。つまり、端板32,42A,42Bに設けられた突部37,47がコア本体31,41に形成された孔36,45に圧入嵌合されることにより、コア本体31,41と端板32,42A,42Bとが固定されている。このため、コア本体31,41と端板32,42A,42Bとを固定するための別部品や接着剤が不要になり、構成が簡単になる。従って、コア片上にダボを形成して、そのダボの係合により各コア片を予め積層状態に固定することが可能となる。なお、コア片43に対してダボを形成すると、ダボ部分の磁性体の表面から絶縁被覆が剥離されて、磁性特性の低下を招くおそれがある。
(3) この実施形態では、前記ロータコア27のコア本体41に内蔵された永久磁石28が、コア本体41の各収容孔45の開口部に圧入嵌合された両端板42A,42Bの突部47間に挟持されるようになっている。このため、端板42A,42Bの突部47によって、コア本体41と端板42A,42Bとの固定機能、及び永久磁石28の挟持機能を兼用することができて、構造を簡略化することができる。
(4) この実施形態では、前記ロータコア27において軸部46が両端板42A,42Bと一体に形成されるとともに、磁性圧粉の凝結体によって構成されている。このため、軸部46を端板42A,42Bと別々に製作して組み付ける必要がなく、構造の簡略化及び組み付けの容易化を図ることができる。
(5) この実施形態では、前記ロータコア27において両端板42A,42Bの軸部46間が凹凸の関係によって固定されている。つまり、一方の軸部46の端面に形成された凸部50が他方の軸部46の端面に形成された凹部49に係合することにより、両軸部46間が固定されている。このため、両端板42A,42Bの軸部46間を固定するための専用部品が不要になり、構成が簡単になる。
(変更例)
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ ステータコア25とロータコア27とのいずれか一方のみのコアの端板32,42A,42Bを、磁性圧粉の凝結体によって構成すること。
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ ステータコア25とロータコア27とのいずれか一方のみのコアの端板32,42A,42Bを、磁性圧粉の凝結体によって構成すること。
・ ステータコア25のコア本体31を、複数枚の円環状のコア片を積層することによって構成すること。
・ 図1及び図11に2点鎖線で示すように、ロータコア27のいずれか一方の端板42A,42Bのみに軸部46を形成し、その軸部46と他方の端板42B,42Aとを凹凸の関係によって固定すること。なお、図1の2点鎖線は、軸部46の先端と軸部を有しない端板との接合位置を示す。
・ 図1及び図11に2点鎖線で示すように、ロータコア27のいずれか一方の端板42A,42Bのみに軸部46を形成し、その軸部46と他方の端板42B,42Aとを凹凸の関係によって固定すること。なお、図1の2点鎖線は、軸部46の先端と軸部を有しない端板との接合位置を示す。
・ ステータコア25の係合孔36及びロータコア27の収容孔45内に熱硬化性合成樹脂を充填すること。そして、その合成樹脂により、各コア片34,端板32及び各コア片43,端板42A,42Bをそれぞれ相互に固定するとともに、ステータコア25のコア本体31に対して永久磁石28を、ロータコア27のコア本体41に対して係合突部37をそれぞれ固定すること。
・ 回転電機としての発電機においてこの発明を具体化すること。
21…回転電機、22…ステータ、23…ロータ、25…ステータコア、27…ロータコア、28…永久磁石、31…ステータコアのコア本体、32…ステータコアの端板、33…コア分割体、34…分割コア片、36…係合孔、37…係合突部、41…ロータコアのコア本体、42A,42B…ロータコアの端板、43…コア片、45…収容孔、46…軸部、47…挟持突部、49…係合凹部、50…係合凸部。
Claims (7)
- 磁性体よりなるコア本体の両端に端板が設けられたステータコアとロータコアとを備えた回転電機において、
前記ステータコアとロータコアとの少なくとも一方のコアの端板を、磁性圧粉の凝結体によって構成したことを特徴とする回転電機。 - 前記コア本体と端板とを凹凸の嵌合関係によって固定したことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記端板に形成された突部をコア本体の孔に圧入嵌合したことを特徴とする請求項2に記載の回転電機。
- 前記ロータコアのコア本体の孔に永久磁石を収容するとともに、その永久磁石を端板の前記突部間に挟持したことを特徴とする請求項3に記載の回転電機。
- 前記ロータコアにおける軸部を磁性圧粉の凝結体によって構成したことを特徴とする請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項に記載の回転電機。
- 前記軸部を端板と一体に形成したことを特徴とする請求項5に記載の回転電機。
- 前記軸部を一対の端板のうちの少なくとも一方の端板に形成し、両端板の軸部間または一方の端板の軸部と他方の端板とを凹凸の嵌合関係によって固定したことを特徴とする請求項6に記載の回転電機。
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