JP2014003881A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアを筺体内に軸心合わせした状態で簡単に組み付けることができるとともに、回転時の振動を吸収することができる回転電機のステータを提供する。
【解決手段】コイル２１を巻回するとともに、外周に絶縁樹脂２２をモールドしてなる環状のステータコア１２と、そのステータコア１２に外嵌された筺体１３とにより、回転電機のステータ１１を構成する。ステータコア１２及び筺体１３の少なくとも一方には突起１９１を形成し、その突起１９１を他方に当接させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気モータ等の回転電機におけるステータに関するものである。

従来、この種の回転電機のステータとしては、例えば特許文献１に開示されるような構成が提案されている。
この特許文献１に記載の従来構成においては、複数のコアセグメントを環状に連結することにより、ステータコアが形成されている。さらに、そのステータコアを環状のケース内に収容するとともに、ステータコアとケースとの間に絶縁樹脂をモールドすることにより、ステータコアが形成されている。そして、ステータコアにおける各コアセグメントのティース部にコイルを巻回することによって、ステータが構成されている。

特開２０１１−１８２６４２号公報

ところで、この従来構成においては、複数のコアセグメントよりなるステータコアとケースとの間に絶縁樹脂がモールドされているため、その絶縁樹脂によりモータの回転時の振動を吸収することができる。しかしながら、複数のコアセグメントよりなるステータコアとケースとが位置決めされていないため、ステータコアをロータの回転軸心に合わせて位置決め配置することが困難であった。よって、ステータコアの各コアセグメントを組み付け治具にセットして、ケースに対して軸心合わせする必要があった。

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、ステータコアを筺体内に軸心合わせした状態で簡単に組み付けることができるとともに、回転時の振動を吸収することができる回転電機のステータを提供することにある。

上記の目的を達成するために、この回転電機のステータは、絶縁樹脂をモールドしてなる環状のステータコアと、そのステータコアに外嵌された筺体とを有する回転電機のステータにおいて、前記ステータコア及び筺体の少なくとも一方には突起を形成し、その突起を他方に当接させたことを特徴としている。

従って、この回転電機のステータにおいては、ステータコアに筺体を外嵌すると、ステータコアの外周の絶縁樹脂が筺体に圧接されて圧潰変形する。これにより、ステータコア及び筺体の一方に設けられた突起が他方に当接されて、ステータコアが筺体内に対して軸心合わせした状態で組み付けられる。よって、ステータコアを組み付け治具等にセットして軸心合わせする必要がなく、組み付けを容易に行うことができる。また、ステータコアと筺体との間に絶縁樹脂が介在されているため、モータの回転時の振動を吸収することができる。

前記の回転電機のステータによれば、ステータコアを筺体内に軸心合わせした状態で簡単に組み付けることができるとともに、回転時の振動を吸収することができるという効果を発揮する。

第１実施形態のステータを示す部分破断正面図。 図１のステータの部分拡大断面図。 同ステータにおけるセグメントの製造過程を示す斜視図。 図３に続いてセグメントの製造過程を示す斜視図。 図４に続いてセグメントの製造過程を示す断面図。 図５の６−６線における断面図。 第２実施形態のステータを示す部分破断正面図。 図７のステータにおける１つのセグメントを拡大して示す断面図。 第３実施形態のステータを示す部分破断正面図。 第４実施形態のステータにおける１つのセグメントを示す断面図。

（第１実施形態）
以下、回転電機としての電気モータにおけるステータに具体化した第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。

図１及び図２に示すように、この実施形態のステータ１１は、環状のステータコア１２と、そのステータコア１２に外嵌された円形環状の筺体１３とより構成されている。ステータコア１２は、複数のセグメント１４をその両側において連結することにより形成されている。図６に示すように、筺体１３は、側壁部１３１及び外周壁部１３２を一体に有する本体部分１３３と、蓋板１３４とによって構成されている。側壁部１３１にはボルト２８が螺入される複数のネジ孔２６が形成されるとともに、蓋板１３４には各ネジ孔２６に対応するボルト挿通孔２７が形成されている。

図３及び図４に示すように、前記各セグメント１４は、ステータコア１２を構成する分割コア１５を備えている。この分割コア１５は、複数枚の磁性鋼板よりなるコア片１６を積層して構成されている。分割コア１５には、円周方向に延びるヨーク部１５１と、そのヨーク部１５１から半径方向の内方に延びるティース部１５２とが設けられている。ヨーク部１５１の両側端部には、各セグメント１４の分割コア１５を隣接する他のセグメント１４の分割コア１５に対して凹凸の関係で連結するための連結部としての連結凹部１７及び連結凸部１８が形成されている。ヨーク部１５１の外周においてティース部１５２と対応する位置には、平面ほぼ半円形状の突出部１９が形成されている。突出部１９の外周には、筺体１３の外周壁部１３２の内周面に当接可能な平面ほぼ半円形状の突起１９１が形成されている。突出部１９の中心部には、前記筺体１３のネジ孔２６及びボルト挿通孔２７に対応するボルト挿通孔２０が貫設されている。

図３〜図５及び図６に示すように、前記各セグメント１４における分割コア１５のティース部１５２には、コイルを２１が巻回されている。このコイル２１は、分割コア１５と別工程において芯無し状態で環状に巻回されて、分割コア１５のティース部１５２に嵌着されている。分割コア１５及びコイル２１の外周には、それらを被覆するようにエポキシ樹脂やエラストマ等よりなる絶縁樹脂２２がモールドされて、前記セグメント１４が構成されている。この場合、図５に示すように、分割コア１５におけるヨーク部１５１の両側端部、ティース部１５２の内端部、ヨーク部１５１の外周の突起１９１及びボルト挿通孔２０の部分を除いた部分が、絶縁樹脂２２によってモールドされている。図６に示すように、絶縁樹脂２２において分割コア１５のボルト挿通孔２０の両端と対応する部分には、貫通孔２４が形成されている。

さらに、図５に示すように、前記分割コア１５の外周において、突起１９１の両側に前記絶縁樹脂２２の外周部分２２１が配置されるとともに、その絶縁樹脂２２の外周部分２２１の外面が突起１９１の頂部よりも若干寸法２３だけ高くなるようにモールドされている。そして、図２に示すように、複数のセグメント１４よりなるステータコア１２に筺体１３の外周壁部１３２が外嵌されたとき、各セグメント１４において突起１９１の両側に位置する絶縁樹脂２２の外周部分２２１が外周壁部１３２に圧接されて変形し、突起１９１が筺体１３の内周面に当接されるようになっている。

次に、前記のように構成された実施形態の作用を説明する。
このステータ１１の組み付けにおいては、図３及び図４に示すように、複数のコア片１６を積層してなる分割コア１５のティース部１５２に対して、別工程で巻回されたコイル２１を嵌着する。そして、図５及び図６に示すように、分割コア１５及びコイル２１の外周に絶縁樹脂２２を射出成形によってモールドして、セグメント１４を形成する。このとき、突起１９１は絶縁樹脂２２の外周部分２２１からわずかに凹んだ状態に配置されている。

続いて、筺体１３の本体部分１３３内の側壁部１３１上において、セグメント１４の突起１９１側を外周壁部１３２の内周面に押し付けながら、セグメント１４をその分割コア１５の両側の連結凹部１７と連結凸部１８との係合により順に連結して、環状のステータコア１２を形成する。この結果、ステータコア１２に筺体１３の外周壁部１３２が外嵌される。なお、複数のセグメント１４を分割コア１５の両側の連結凹部１７と連結凸部１８との係合により順に連結して環状のステータコア１２を形成し、その後にステータコア１２に筺体１３の外周壁部１３２を外嵌してもよい。

このようにすれば、各セグメント１４の外周において分割コア１５上の突起１９１の両側に位置する絶縁樹脂２２の外周部分２２１が、筺体１３の外周壁部１３２に圧接され、その圧接によって圧潰されて変形する。それによって、図２に示すように、突起１９１が筺体１３の外周壁部１３２の内周面に当接されて、複数のセグメント１４よりなるステータコア１２が筺体１３内に軸心を合わせた状態で組み付けられる。

その後、筺体１３の本体部分１３３における側壁部１３１と反対側、つまり本体部分１３３の開口側に側壁部１３１と対向する蓋板１３４を設置し、蓋板１３４及びステータコア１２の各ボルト挿通孔２７，２０を通して、側壁部１３１のネジ孔２６にボルト２８を螺入する。これにより、複数のセグメント１４よりなるステータコア１２が筺体１３に対して固定される。

そして、この状態においては、各セグメント１４の分割コア１５と筺体１３の外周壁部１３２との間、同じく分割コア１５と筺体１３の側壁部１３１及び蓋板１３４との間に絶縁樹脂２２が介在されている。このため、その絶縁樹脂２２が振動及び衝撃の吸収効果を発揮して、モータの回転時における振動の発生が抑制される。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この実施形態においては、絶縁樹脂２２をモールドしてなる環状のステータコア１２と、そのステータコア１２に外嵌された筺体１３とにより、回転電機のステータ１１が構成されている。前記ステータコア１２の外周には突起１９１が形成され、その突起１９１が筺体１３の内周面に当接されるようになっている。

このため、ステータコア１２に筺体１３を外嵌した状態においては、ステータコア１２の外周の絶縁樹脂２２が筺体１３に圧接されて圧潰変形する。これにより、ステータコア１２の外周に設けられた突起１９１が筺体１３の内周面に当接されて、ステータコア１２が筺体１３内に対して軸心合わせした状態で組み付けられる。このように、筺体１３がステータコア１２のための組み付け治具としての位置決め機能を果たすため、ステータコア１２を組み付け治具にセットして軸心合わせする必要がなく、組み付けを容易に行うことができる。

また、このステータ１１の組み付け状態においては、ステータコア１２と筺体１３との間に絶縁樹脂２２が介在されているため、モータの回転時の振動を吸収することができる。さらに、ステータコア１２と筺体１３との接触が突起１９１の部分のみであるため、ステータコア１２の外周全体を精密に加工する必要はなく、加工が容易になる。

（２） この実施形態においては、前記ステータコア１２が分割コア１５を有する複数のセグメント１４によって構成され、前記突起１９１が各セグメント１４の分割コア１５に設けられている。このため、各セグメント１４の分割コア１５に設けられた突起１９１が筺体１３の内周面に当接されることにより、ステータコア１２の各セグメント１４を筺体１３内に対して軸心合わせした状態で高精度に組み付けることができる。

（３） この実施形態においては、前記各セグメント１４の両端面及び内端面と前記突起１９１とを除いた部分が、前記絶縁樹脂２２によってモールドされている。つまり、分割コア１５のひとつひとつに絶縁樹脂２２がモールドされて、セグメント１４が形成されている。このため、絶縁樹脂２２のモールド等に際して不良品が生じた場合でも、ステータコア１２全体を廃棄する必要がなく、モールド不良を生じたセグメント１４のみを組み付けに採用しなければよくて、生産性を高めることができる。また、各セグメント１４の分割コア１５上に絶縁樹脂２２がモールドされているため、そのセグメント１４の保管や運搬に際して、複数のセグメント１４を積み重ねて取り扱った場合でも、セグメント１４の外周面に絶縁剥離等が生じるおそれを抑制することができる。

（４） この実施形態においては、前記各セグメント１４の分割コア１５の両端面に、隣接する他のセグメント１４の分割コア１５に対して凹凸の関係で連結するための連結部としての連結凹部１７及び連結凸部１８が設けられている。このため、連結凹部１７と連結凸部１８との係合により、各セグメント１４を簡単かつ堅固に、しかも高精度に連結することができる。

（５） この実施形態においては、前記突起１９１が前記ボルト２８を挿通するためのボルト挿通孔２０の周囲に設けられている。このため、突起１９１と筺体１３の内周面との当接により、ステータコア１２を筺体１３内に対して軸心合わせした状態で、突起１９１の内側近傍においてボルト２８を締め付けることにより、ステータコア１２と筺体１３とを位置ずれが生じることなく堅固に固定することができる。

（６） この実施形態においては、前記筺体１３が側壁部１３１と外周壁部１３２とを有する本体部分１３３と、蓋板１３４とによって構成されている。そして、外周壁部１３２がステータコア１２に外嵌されるとともに、側壁部１３１と蓋板１３４との間でステータコア１２の厚さ方向の両側面が挟持されるように構成されている。このため、ステータコア１２の外周面及び両側面を筺体１３により被覆することができる。

（第２実施形態）
次に、回転電機のステータの第２実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態においては、図７及び図８に示すように、ステータコア１２を構成するとともに、コア片が積層されて構成された各セグメント１４の分割コア１５に、円周方向へ延びるヨーク部１５１と、そのヨーク部１５１から半径方向の内方に延びる２つのティース部１５２とが設けられている。ヨーク部１５１の外周において両ティース部１５２の中間の位置には、突出部１９が形成されている。突出部１９の外周には筺体１３の外周壁部１３２の内周面に当接可能な小片状の突起１９１が形成されるとともに、突出部１９の中心部にはボルト挿通孔２０が貫設されている。そして、コイル２１が分割コア１５の両ティース部１５２に跨った状態で巻回されるとともに、そのコイル２１及び分割コア１５の外周に絶縁樹脂２２がモールドされて、セグメント１４が形成されている。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（６）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、回転電機のステータの第３実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第３実施形態においては、図９に示すように、ステータコア１２が複数のセグメント１４に分割構成されることなく、一体の３６０度の円形環状をなすように形成されている。つまり、ステータコア１２が、１つの円形環状のヨーク部１５１と、そのヨーク部１５１から半径方向の内方に延びる複数のティース部１５２とから構成されている。ヨーク部１５１の外周には、少なくとも３つの半円形状の突出部１９が等角度間隔をおいて形成されている。各突出部１９の外周には筺体１３の外周壁部１３２の内周面に当接可能な半円形状の突起１９１が形成されるとともに、突出部１９の中心部にはボルト挿通孔２０が貫設されている。そして、各ティース部１５２にコイル２１が巻回されるとともに、外周に絶縁樹脂２２がモールドされて、ステータコア１２が形成されている。

従って、この第３実施形態においても、前記第１実施形態における（１）及び（５）等に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（第４実施形態）
次に、回転電機のステータの第４実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第４実施形態においては、図１０に示すように、前記第１実施形態と同様に、ステータコア１２が分割コア１５を備える複数のセグメント１４を円周方向に連結することによって構成されている。分割コア１５のヨーク部１５１の外周においてティース部１５２と対応する位置には、平面ほぼ半円形状の突出部１９が形成されている。そして、ステータコア１２に筺体１３が外嵌された状態で、突出部１９の外周面の一部が筺体１３の外周壁部１３２の内周面に当接して、ステータコア１２が筺体１３内に対して軸心合わせした状態で組み付けられるようになっている。つまり、前記第１実施形態における小片状の突起１９１が省略されて、突出部１９が突起１９１の機能を果たすようになっている。

従って、この第４実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（５）等に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（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。

・ 前記各実施形態において、突起を筺体１３側に設けて、ステータコア１２の外周面に当接させるように構成すること。
・ 前記第２実施形態において、セグメント１４の分割コア１５のヨーク部１５１に３つ以上の複数のティース部１５２を形成すること。

・ 前記第２実施形態において、セグメント１４の分割コア１５の各ティース部１５２にコイル２１を別々に巻回すること。
・ 前記第２及び第３実施形態において、第４実施形態の場合と同様に小片状の突起１９１を省略し、突出部１９によって突起１９１の機能を果たすように構成すること。

・ 前記各実施形態において、ボルト２８の頭部側にスプリングワッシャ等のワッシャを設けること。
・ 前記各実施形態において、ステータコア１２にボルト挿通孔２０を設けない構成とすること。

・ 前記第３実施形態を除く実施形態において、セグメント１４間を連結するための凹凸を絶縁樹脂の部分に設けること。
・ 前記各実施形態における電気モータに代えて、回転電機としての発電機のステータに具体化すること。

１１…ステータ、１２…ステータコア、１３…筺体、１４…セグメント、１５…ステータコアを構成する分割コア、１７…連結部としての連結凹部、１８…連結部としての連結凸部、１９…突出部、１９１…突起、２１…コイル、２２…絶縁樹脂、２２１…外周部分、２８…ボルト、１３１…側壁部、１３２…外周壁部、１３３…本体部分、１３４…蓋板。

Claims (9)

1. 絶縁樹脂をモールドしてなる環状のステータコアと、そのステータコアに外嵌された筺体とを有する回転電機のステータにおいて、
   前記ステータコア及び筺体の少なくとも一方には突起を形成し、その突起を他方に当接させた回転電機のステータ。
2. ステータコアに取り付けられたコイルを有するとともに、前記絶縁樹脂によりコイルの外周をモールドした請求項１に記載の回転電機のステータ。
3. 前記突起をステータコアの外周側に設け、その突起を筺体の内周面に当接させた請求項１または２に記載の回転電機のステータ。
4. 前記ステータコアを複数のセグメントによって構成し、前記突起を各セグメントに設けた請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
5. 前記各セグメントの両端面及び内端面と前記突起とを除いた部分を、前記絶縁樹脂によってモールドした請求項４に記載の回転電機のステータ。
6. 前記各セグメントにおける分割コアの両端面には、隣接する他のセグメントの分割コアに対して凹凸の関係で連結するための連結部を設けた請求項４または５に記載の回転電機のステータ。
7. 前記ステータコアの厚さ方向の両側面に設けられた絶縁樹脂が、筺体とステータコアとを固定するボルトの締め付けによって弾性変形されるようにした請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の回転電機のステータ。
8. 前記突起を前記ボルトが通る孔の周囲に設けた請求項７に記載の回転電機のステータ。
9. 前記筺体を側壁部と外周壁部とを有する本体部分と、蓋板とによって構成し、外周壁部をステータコアに外嵌するとともに、側壁部と蓋板との間でステータコアの厚さ方向の両側面を挟持するように構成した請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の回転電機のステータ。