JP2013102579A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ステータコアを形成する電磁鋼板の板面内全体に引張応力を発生させるように、簡単な手段でステータコアをケースに固定することである。
【解決手段】ステータコア１２の一端面側に、外径側基部１４ａがケース２１の内径段差部２１ｂに係止され、内径側先端部１４ｂがステータコア１２の一端面側の環状の電磁鋼板１２ａの径方向中央部に当接される環状の押さえプレート１４を配置し、ステータコア１２の他端面側をケース２１の軸方向反対側の内径段差部２１ｃに当接させて、押さえプレート１４の基部１４ａと先端部１４ｂとの径方向中間部１４ｃを、周方向の複数個所でボルト１５によってケース２１の軸方向に締め付けることにより、積層体の各電磁鋼板１２ａの板面全体を押圧して、各電磁鋼板１２ａの板面内全体に引張応力を発生させるように、簡単な手段でステータコア１２をケース２１に固定できるようにした。
【選択図】図１
【解決手段】ステータコア１２の一端面側に、外径側基部１４ａがケース２１の内径段差部２１ｂに係止され、内径側先端部１４ｂがステータコア１２の一端面側の環状の電磁鋼板１２ａの径方向中央部に当接される環状の押さえプレート１４を配置し、ステータコア１２の他端面側をケース２１の軸方向反対側の内径段差部２１ｃに当接させて、押さえプレート１４の基部１４ａと先端部１４ｂとの径方向中間部１４ｃを、周方向の複数個所でボルト１５によってケース２１の軸方向に締め付けることにより、積層体の各電磁鋼板１２ａの板面全体を押圧して、各電磁鋼板１２ａの板面内全体に引張応力を発生させるように、簡単な手段でステータコア１２をケース２１に固定できるようにした。
【選択図】図１
Description
本発明は、ステータコアが電磁鋼板を積層した積層体で形成された回転電機に関する。
モータや発電機とされた回転電機は、回転するロータのロータコアと、その外周側に固定されるステータのステータコアを、軸方向に環状の電磁鋼板を積層した積層体で形成したものが多い。ロータコアは焼嵌めや圧入によって内周側のロータ軸に固定され、ステータコアは焼嵌めや圧入によって外周側のケースに固定されることが多い。ステータコアは、電磁鋼板の積層体に嵌挿したボルトでケースに固定されることもある。
このような電磁鋼板の積層体で形成したロータコアやステータコアを焼嵌めや圧入によってロータ軸やケースに固定すると、電磁鋼板の板面内に発生する圧縮応力によって鉄損が増大し、回転電機の効率が低下する問題があった。ステータコアをボルトで固定する場合も、ボルトの締め付けによって、電磁鋼板の板面内に局所的に高い圧縮応力が発生し、その部位で磁束の流れが妨げられて鉄損が増大する。
このような問題に対して、ステータコアについては、電磁鋼板の板面内に引張応力を発生させるようにケースに固定する手段が提案されている（例えば、特許文献１−３参照）。特許文献１に記載されたものでは、ステータコアの一端面側の外周部に固定用平板を配置し、この固定用平板をステータコアの外周側でボルトによってケースに締結することにより、ケースの内径段差部と固定用平板でステータコアを軸方向に挟持するようにしている。
特許文献２に記載されたものでは、ケースとステータコアの環状継鉄部の一部に係合部を設け、ステータコアを加熱して膨張させるか、ケースを冷却して収縮させ、ステータコアを係合部でケースと係合させて常温に戻すことにより、ケースをステータコアに対して相対的に拡径させて、ステータコアの係合部に引張応力を発生させるようにしている。
特許文献３に記載されたものでは、ステータコアの外周部の一部にケースに固定される固定部を設け、ステータコアの軸方向端面よりも突出させたケースの突出部に、径方向内方側から圧挿部材を圧挿することにより、ケースを拡径して、ステータコアの固定部に引張応力を発生させるようにしている。
なお、ロータコアについては、ロータコアの軸方向両端面にエンドプレートを重ね合わせ、両側のエンドプレートをボルト等で締め付けることにより、電磁鋼板の板面内に引張応力を発生させる手段がよく採用されている（例えば、特許文献４参照）。
特許文献１に記載されたステータコアのケースへの固定手段は、ステータコアの外周部のみを固定用平板で押圧することになるので、電磁鋼板の外周部のみにしか板面内の引張応力が発生せず、鉄損を十分に低減できない問題がある。
特許文献２、３に記載されたステータコアのケースへの固定手段は、ケースやステータコアに係合部や固定部を設ける必要があるので、ケースやステータコアが複雑な形状となり、製造コストが高くなる問題がある。また、特許文献２に記載されたものは、ステータコアを加熱するか、ケースを冷却する必要があり、特許文献３に記載されたものは、別途の圧挿部材をケースの突出部に圧挿する必要があるので、ステータコアの固定に手間がかかる問題もある。さらに、電磁鋼板の板面内の引張応力は、係合部や固定部が設けられた周方向の一部にしか発生しないので、鉄損も十分に低減することはできない。
そこで、本発明の課題は、ステータコアを形成する電磁鋼板の板面内全体に引張応力を発生させるように、簡単な手段でステータコアをケースに固定することである。
上記の課題を解決するために、本発明は、ロータの外周側に配設されるステータコアを、軸方向に環状の電磁鋼板を積層した積層体で形成し、前記ステータコアを外周側のケースに固定した回転電機において、前記ステータコアの一端面側に、外径側基部が前記ケースの内径段差部に係止され、内径側先端部が前記ステータコアの一端面側の環状の電磁鋼板の径方向中央部に当接される環状の押さえプレートを配置し、前記ステータコアの他端面側を前記ケースの軸方向反対側の内径段差部に当接させて、前記押さえプレートの前記外径側基部と内径側先端部との径方向中間部を、周方向の複数個所でボルトによって前記ケースの軸方向に締め付けた構成を採用した。
すなわち、ステータコアの一端面側に、外径側基部がケースの内径段差部に係止され、内径側先端部がステータコアの一端面側の環状の電磁鋼板の径方向中央部に当接される環状の押さえプレートを配置し、ステータコアの他端面側をケースの軸方向反対側の内径段差部に当接させて、押さえプレートの外径側基部と内径側先端部との径方向中間部を、周方向の複数個所でボルトによってケースの軸方向に締め付けることにより、積層体の各電磁鋼板の板面全体を押圧して、各電磁鋼板の板面内全体に引張応力を発生させるように、簡単な手段でステータコアをケースに固定できるようにした。
前記ロータのロータコアを軸方向に環状の電磁鋼板を積層した積層体で形成し、このロータコアの軸方向両端面に環状のエンドプレートを重ね合わせて、これらの重ね合わせたエンドプレートの軸方向外側面に冷却用フィンを設けることにより、コイルの２次銅損や磁石の渦電流損によるロータコアの発熱を効率よく放熱することができる。
本発明に係る回転電機は、ステータコアの一端面側に、外径側基部がケースの内径段差部に係止され、内径側先端部がステータコアの一端面側の環状の電磁鋼板の径方向中央部に当接される環状の押さえプレートを配置し、ステータコアの他端面側をケースの軸方向反対側の内径段差部に当接させて、押さえプレートの外径側基部と内径側先端部の径方向中間部を、周方向の複数個所でボルトによってケースの軸方向に締め付けるようにしたので、積層体の各電磁鋼板の板面全体を押圧して、各電磁鋼板の板面内全体に引張応力を発生させるように、簡単な手段でステータコアをケースに固定することができる。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この回転電機は、図１に示すように、ロータコア２をロータ軸３に固定したロータ１の外周側に、ステータコア１２にコイル１３を巻回したステータ１１をケース２１に固定したモータであり、ロータコア２とステータコア１２は、それぞれ環状の電磁鋼板２ａ、１２ａを軸方向に積層した積層体で形成されている。図示は省略するが、ロータコア２には磁石が組み込まれている。
前記ロータ軸３は、両端部をケース２１のフランジ部２１ａと蓋部材２２に軸受４ａ、４ｂで回転自在に支持されている。ロータコア２の軸方向両端面には環状のエンドプレート５が重ね合わされ、これらのエンドプレート５がロータ軸３に圧入されて、ロータコア２の電磁鋼板２ａの積層体が軸方向に締め付けられている。
図１に示すように、前記ステータコア１２の一端面側には、外径側基部１４ａがケース２１の内径段差部２１ｂに係止され、内径側先端部１４ｂがステータコア１２の一端面側の環状の電磁鋼板１２ａの径方向中央部に当接される環状の押さえプレート１４が配置され、ステータコア１２の他端面側がケース２１の軸方向反対側の内径段差部２１ｃに当接されており、押さえプレート１４の基部１４ａと先端部１４ｂの径方向中間部１４ｃが、周方向の複数個所でボルト１５によってケース２１の軸方向に締め付けられるようになっている。なお、図では判別できないが、押さえプレート１４とケース２１の段差部２１ｃに当接される両端面の電磁鋼板１２ａは、その間の他の電磁鋼板１２ａよりも板厚が厚めに形成され、剛性を高くされている。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記押さえプレート１４の基部１４ａと中間部１４ｃは薄肉に形成され、厚肉に形成された先端部１４ｂの電磁鋼板１２ａに当接される内側面は、先端内径側が張り出すテーパ面１６とされている。図２（ａ）では、このテーパ面１６の傾斜を誇張して図示しているが、実際のテーパ面１６の傾斜は、そのまま図示すると判別できない程度のわずかなものである。
前記ボルト１５は周方向の４箇所に等間隔で配されており、これらのボルト１５を締め付けることにより、薄肉に形成された基部１４ａと中間部１４ｃが、ステータコア１２の一端面側へ撓むように弾性変形し、先端部１４ｂのテーパ面１６の内径側先端でステータコア１２の一端面側の電磁鋼板１２ａの径方向中央部が押圧される。この径方向中央部の押圧によって、その押圧力が剛性の高い端面の厚めの電磁鋼板１２ａを介して、積層体の各電磁鋼板１２ａの板面全体に分散される。したがって、ステータコア１２の積層体の各電磁鋼板１２ａの板面内全体に引張応力を発生させることができる。
図３は、前記ロータコア２のエンドプレート５を示す。このエンドプレート５は、ロータ軸３に圧入される円筒部５ａとロータコア２の軸方向端面に重ね合わされるフランジ部５ｂとからなり、フランジ部５ｂの軸方向外側面に、径方向に延びる複数の冷却用フィン５ｃが周方向に等間隔で設けられている。したがって、ロータ１の回転に伴って、磁石の渦電流損によるロータコア２の発熱を効率よく放熱することができる。
上述した実施形態では、押さえプレートのステータコアに当接される内径側先端部の内側面をテーパ面としたが、この内側面は先端側に環状凸条を形成したものとしてもよい。また、押さえプレートを４箇所のボルトで締め付けるようにしたが、この締め付けボルトの本数は、２本以上、好ましくは３本以上であればよい。
上述した実施形態では、ステータコアの両端面の電磁鋼板を厚めに形成したが、積層体の電磁鋼板がある程度剛性を有する厚さのものであれば、必ずしも両端面の電磁鋼板を厚めに形成しなくてもよい。
上述した実施形態では、エンドプレートをロータ軸に圧入してロータコアを軸方向に締め付けるようにしたが、両側のエンドプレートをボルト等によって締め付けるようにしてもよい。
１ ロータ
２ ロータコア
２ａ 電磁鋼板
３ ロータ軸
４ａ、４ｂ 軸受
５ エンドプレート
５ａ 円筒部
５ｂ フランジ部
５ｃ 冷却用フィン
１１ ステータ
１２ ステータコア
１２ａ 電磁鋼板
１３ コイル
１４ 押さえプレート
１４ａ 基部
１４ｂ 先端部
１４ｃ 中間部
１５ ボルト
１６ テーパ面
２１ ケース
２１ａ フランジ部
２１ｂ、２１ｃ 段差部
２２ 蓋部材
２ ロータコア
２ａ 電磁鋼板
３ ロータ軸
４ａ、４ｂ 軸受
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５ａ 円筒部
５ｂ フランジ部
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１２ ステータコア
１２ａ 電磁鋼板
１３ コイル
１４ 押さえプレート
１４ａ 基部
１４ｂ 先端部
１４ｃ 中間部
１５ ボルト
１６ テーパ面
２１ ケース
２１ａ フランジ部
２１ｂ、２１ｃ 段差部
２２ 蓋部材
Claims (2)
- ロータの外周側に配設されるステータコアを、軸方向に環状の電磁鋼板を積層した積層体で形成し、前記ステータコアを外周側のケースに固定した回転電機において、前記ステータコアの一端面側に、外径側基部が前記ケースの内径段差部に係止され、内径側先端部が前記ステータコアの一端面側の環状の電磁鋼板の径方向中央部に当接される環状の押さえプレートを配置し、前記ステータコアの他端面側を前記ケースの軸方向反対側の内径段差部に当接させて、前記押さえプレートの前記外径側基部と内径側先端部との径方向中間部を、周方向の複数個所でボルトによって前記ケースの軸方向に締め付けたことを特徴とする回転電機。
- 前記ロータのロータコアを軸方向に環状の電磁鋼板を積層した積層体で形成し、このロータコアの軸方向両端面に環状のエンドプレートを重ね合わせて、これらの重ね合わせたエンドプレートの軸方向外側面に冷却用フィンを設けた請求項１に記載の回転電機。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011244075A JP5915096B2 (ja) | 2011-11-08 | 2011-11-08 | 回転電機 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011244075A JP5915096B2 (ja) | 2011-11-08 | 2011-11-08 | 回転電機 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105680588A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-06-15 | 华北电力大学 | 非晶合金定子铁芯与电机机座或冷却水套的固定方法 |
| CN113726037A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-30 | 大连日牵电机有限公司 | 一种轨道车混合动力包用高速永磁电机 |
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| JPS63194549U (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-14 | ||
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-
2011
- 2011-11-08 JP JP2011244075A patent/JP5915096B2/ja active Active
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| CN113726037A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-30 | 大连日牵电机有限公司 | 一种轨道车混合动力包用高速永磁电机 |
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