JP2012125054A - 回転電機 - Google Patents

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

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。

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。

特開平９−３２２４９３号公報 特開２０００−１８４６４５号公報

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。

一実施形態の回転電機を示す断面図。 図１の回転電機のステータコアを示す斜視図。 図２のステータコアにおけるコア本体のコア分割体を示す斜視図。 図３の４−４線における部分拡大断面図。 図２のステータコアの端板を示す斜視図。 図２の６−６線における部分断面図。 図１の回転電機のロータコアを示す斜視図。 図７のロータコアにおけるコア本体のコア片を示す斜視図。 同ロータコアの第１端板を示す斜視図。 同ロータコアの第２端板を示す斜視図。 図７の１１−１１線における断面図。 図７の１２−１２線における部分断面図。

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。

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。

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。

・ 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。

・ 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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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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