JP2014014234A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】ホルダの内周にステータコアが嵌め込まれた際に発生するバリが、ステータの外部に到達することを防止すると共に、ホルダの剛性を高めることが可能な回転電機のステータを提供する。
【解決手段】回転電機のステータ１は、複数の鋼板を積層して構成された分割コア３と、分割コア３を周方向に連結して構成されたステータコア５と、ステータコア５がその内周面７ａに嵌めこまれるホルダ７と、を備える。さらに、ステータ１は、ホルダ７とは別体に構成されてホルダ７の内周面７ａに固定された環状部材１３を有し、ステータコア５の軸方向一方側端面５ａと環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａとが互いに当接する。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機のステータに関する。

図７に示すように、特許文献１には、筒状に形成されたステータホルダ１０８ａの内周面に複数の分割ステータ１０４ａを圧入して、周方向に沿って環状に配置したステータが開示されている。このステータにおいては、ステータホルダ１０８ａの捻り強度を向上させるために、ステータホルダ１０８ａの端部が内周方向に屈曲する断面Ｒ形状の曲がり部を備えている。

図８に示すように、特許文献２には、軸芯周りに回転するロータと同心に配置されるステータ２２０であって、内周部に複数のティース部を有し円筒状に形成されるコア部材２３０と、軸芯方向に沿って圧入されるコア部材２３０を包持しつつ、ケース２７０に固定されるコアホルダ２５０と、ティース部の夫々を覆うように装着され、その外周にコイル２４３が巻回される絶縁部材２４０と、絶縁部材２４０の夫々の外周面のうち、コア部材２３０の圧入側端面２００Ｆに近接する部位と当接し、コア部材２３０の全周に亘って設けられるリング状の被覆部材２６０と、を備えるものが開示されている。そして、コアホルダ２５０の屈曲部２５１ｃと被覆部材２６０の外周面とを当接させて、コアホルダ２５０とコア部材２３０の圧入側端面２００Ｆと被覆部材２６０とにより環状密閉空間２００Ｐを形成することによって、コア部材２３０をコアホルダ２５０に圧入する際にコア部材２３０の外周側の端部とコアホルダ２５０の内周面とが擦れあって生じる削り屑２００Ｓを、空間２００Ｐ内部に閉じ込めることを図っている。

特開２００８−１９３８０６号公報 特開２００９−１４２０３１号公報

このように、特許文献１及び２の発明では、ホルダの端部が内周方向に屈曲させられている点で共通している。しかし、この屈曲させられた部分は、ホルダと一体部材であるため、材料・形状・厚み・幅などの設定に自由度が少なく、剛性を増加させる効果が限られてしまう。さらに、この屈曲させられた部分は、寸法精度が低いため、ステータコアをステータホルダに圧入する際に生じる削り屑が、ステータの外部に到達してしまう虞がある。

本発明は前述した課題に鑑みてなされたものであり、ホルダの内周面にステータコアが嵌め込まれた際に発生するバリが、ステータの外部に到達することを防止すると共に、ホルダの剛性を高めることが可能な回転電機のステータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、
複数の鋼板を積層して構成された分割コア（例えば、後述の実施形態における分割コア３）と、
前記分割コアを周方向に連結して構成されたステータコア（例えば、後述の実施形態におけるステータコア５）と、
前記ステータコアがその内周面（例えば、後述の実施形態における内周面７ａ）に嵌めこまれるホルダ（例えば、後述の実施形態におけるホルダ７）と、
を備えた回転電機のステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１）において、
前記ステータは、前記ホルダとは別体に構成されて前記ホルダの内周面に固定された環状部材（例えば、後述の実施形態における環状部材１３）を有し、
前記ステータコアの軸方向一方側端面（例えば、後述の実施形態における軸方向一方側端面５ａ）と前記環状部材の軸方向他方側端面（例えば、後述の実施形態における軸方向他方側端面１３ａ）とが互いに当接する
ことを特徴とする。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、
前記環状部材の前記軸方向他方側端面の一部には、軸方向一方側に凹んだ凹部（例えば、後述の実施形態における凹部１３ｃ）が形成される
ことを特徴とする。

また、請求項３に記載された発明は、請求項１又は２の構成に加えて、
前記ステータコアには絶縁部材（例えば、後述の実施形態における絶縁部材９）を介してコイル（例えば、後述の実施形態におけるコイル１１）が巻回されており、
前記環状部材の軸方向一方側端面（例えば、後述の実施形態における軸方向一方側端面１３ｂ）は、前記絶縁部材あるいは前記コイルの軸方向一方側端部よりも、軸方向他方側に位置する
ことを特徴とする。

また、請求項４に記載された発明は、請求項１又は２の構成に加えて、
前記ステータコアには絶縁部材（例えば、後述の実施形態における絶縁部材９）を介してコイル（例えば、後述の実施形態におけるコイル１１）が巻回されており、
前記環状部材は、
前記絶縁部材あるいは前記コイルの軸方向一方側端部よりも軸方向一方側に突出するように形成された環状部（例えば、後述の実施形態における環状部１４）と、
前記環状部から、内周側に突出した凸部（例えば、後述の実施形態における凸部１５）と、
から構成される
ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ホルダの内周面にステータコアが嵌め込まれた際に、両者の接触によりバリが発生してしまった場合であっても、ステータコアの軸方向一方側端面と環状部材の軸方向他方側端面とが互いに当接していることにより、発生したバリを、ステータコアの軸方向一方側端面と環状部材の軸方向他方側端面との間に封じ込めることが出来、ステータの外部にバリが到達することを抑制出来る。
また、環状部材がホルダと一体に固定されているため、ホルダの剛性を高めることが出来る。したがって、回転電機の運転時において、ステータとロータとの間の磁気的吸引・反発に起因するステータの円環モード（０次）の振動を抑制することが出来る。
また、環状部材はホルダと別部材であるため、環状部材の材質や、軸方向の幅あるいは径方向の厚み等を適宜設定することが出来、周辺部材に干渉することを防ぎつつ、適切な形状に設定することで、効果的に剛性を高めてステータの振動を抑制出来る。なお、例えば、従来の特許文献１又は２のように、ホルダを断面Ｌ字状に折り曲げることによりホルダの剛性を高める場合には、Ｌ字状に折り曲げられた部分の厚みはホルダの厚みと同じであり、剛性の増加は制限されてしまう。
また、環状部材はホルダと別部材であるため、精度よくその寸法形状を調整することが可能であり、環状部材の軸方向他方側端面とステータコアの軸方向一方側端面とを確実に当接させることが可能となる。なお、例えば、従来の特許文献１のように、ホルダを断面Ｌ字状に折り曲げて成形する場合、当該曲がり部の寸法精度が低いので、曲がり部とステータコアの軸方向端面とを当接させ難い。
また、例えばオイル等で回転電機の冷却又は潤滑を行う場合においても、ステータコアとホルダと両者の接触により発生したバリは、ステータコアの軸方向一方側端面と環状部材の軸方向他方側端面との間で保持されるため、当該バリがオイル中へ流入してコンタミとなってしまうことを抑制出来る。

請求項２に記載の発明によれば、環状部材の軸方向他方側端面の一部には、軸方向一方側に凹んだ凹部が形成されるので、ステータコアとホルダとの接触時に発生したバリを凹部内に収容することが出来る。したがって、バリが比較的多い場合においても、ステータコアの軸方向一方側端面と、環状部材の軸方向他方側端面と、で封止された空間内にバリを封じ込めることが出来、ステータの外部にバリが出ていってしまうことを抑制出来る。

請求項３に記載の発明によれば、環状部材の軸方向一方側端面が絶縁部材あるいはコイルの軸方向一方側端部よりも軸方向他方側（軸方向においてステータコア側）に位置する範囲において、環状部材の軸方向の幅あるいは径方向の厚みを適宜設定することにより、ホルダは所望の剛性を得ることが出来る。したがって、ステータの振動をより効果的に抑制出来る。
この際、環状部材の軸方向一方側端面は絶縁部材あるいはコイルの軸方向一方側端面よりも軸方向他方側に位置しているため、環状部材がコイルあるいは絶縁部材の軸方向一方側端部よりも軸方向一方側にはみ出してしまうことを抑制出来、ステータのサイズが軸方向において大きくなってしまうことを抑制出来る。

請求項４に記載の発明によれば、環状部材が環状部と凸部とからなる断面Ｌ字型に形成されるので、環状部材の剛性が高まり、ホルダの剛性をさらに向上させることが出来る。したがって、回転電機の運転時において、ステータとロータとの間の磁気的吸引・反発に起因するステータの円環モード（０次）の振動をさらに効果的に抑制することが出来る。
また、ステータの軸方向一方側端に環状部材の凸部が配置されることとなるため、例えば製造時において絶縁部材やコイルの巻線の絶縁被覆を傷つけないようにしつつ凸部を下側に向けた状態でステータを置くことが可能となり、ステータの組立て、あるいはステータの他部材への組付けが容易になる。

本発明の実施形態に係るステータの平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 ホルダにステータコアを圧入する様子を示す断面図である。 ステータコアの圧入が完了した様子を示す拡大断面図である。 変形例に係る環状部材を示す断面図である。 他の変形例に係る環状部材を示す断面図である。 従来技術においてステータホルダにステータコアを圧入する様子を示す断面図である。 他の従来技術においてコア部材のコアホルダへの圧入が完了した様子を示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る回転電機のステータ１は、複数の鋼板を軸方向に積層して構成された分割コア３と、分割コア３を周方向に連結して構成されたステータコア５と、ステータコア５がその内周面７ａに嵌め込まれる略円環形状のホルダ７と、を備え、全体として略円環形状に形成されている。また、ステータ１の内周側には不図示のロータが配置され、これらステ−タ１及びロータによって回転電機が構成される。

それぞれの分割コア３はボビン状の絶縁部材９によって覆われており、絶縁部材９は、ホルダ７よりも軸方向外側に延びる外周側鍔部９ａと、外周側鍔部９ａよりも軸方向幅が短い内周側鍔部９ｂと、これら外周側及び内周側鍔部９ａ、９ｂの間に形成されるコイル収容部９ｃと、を有する。コイル収容部９ｃの軸方向外側には、内周側から外周側に向かうに従って巻回数が多くなるようにコイル１１が巻回される。コイル１１は、内周側においては内周側鍔部９ｂの軸方向外側端部よりも軸方向内側に収まるように、外周側においては外周側鍔部９ａの軸方向外側端部よりも軸方向内側に収まるように、巻回数が調整されている。そして、周方向に隣接する分割コア３及び絶縁部材９の周方向端面同士が嵌め合わされることによって、相互に周方向に固定一体化され、ステータコア５を構成する。

ホルダ７は、軸方向一方側（図２中、右側）に延びる薄肉の円環部７ｂと、円環部７ｂの軸方向他方側端部（図２中、左側端部）から外周側に延びるフランジ部７ｃと、を有しており、フランジ部７ｃに設けられた複数のボルト孔７ｄにボルトを挿通することによってハウジング（不図示）に固定される。

また、ホルダ７の内周面７ａの軸方向一方側には、当該ホルダ７とは別体に構成された略円環形状の環状部材１３が固定される。環状部材１３の軸方向一方側端面１３ｂは、絶縁部材９の軸方向一方側端部、すなわち外周側鍔部９ａの軸方向一方側端面９ｄよりも、軸方向他方側に位置し、且つホルダ７の円環部７ｂよりも僅かに軸方向一方側に位置するように形成される。

なお、環状部材１３の形状は、軸方向一方側端面１３ｂが絶縁部材９の軸方向一方側端部よりも軸方向他方側に位置する限りにおいて、自由に設定することが可能であり、例えば軸方向の幅や径方向の厚みを大きくすることによって、ホルダ７の剛性を高めることが可能である。また、環状部材１３の材質は、ホルダ７の材質と同様のものが用いられ、例えば、鉄や鋼が用いられる。また、環状部材１３は、略直方体形状（バー形状）の部材を円環形状に変形させることによって形成してもよい。また、環状部材１３をホルダ７の内周面７ａに固定する方法は、圧入や、溶接、焼き嵌め、ホルダ７の内周面７ａ及び環状部材の外周面にネジ山を形成することによる螺合等、環状部材１３とホルダ７とが一体固定される限り特に限定されない。

図３に示すように、ホルダ７とステータコア５との組立は、軸方向一方側（図３中、右側）を重力方向と一致させた上で、複数の分割コア３を環状に組合せて仮止めされたステータコア５を、軸方向他方側から軸方向一方側（図３における矢印方向）に向かって、ホルダ７の内周面７ａに圧入することによって行われる。このとき、ホルダ７の内周面７ａとステータコア５の外周面５ｂとが擦れ合って、バリ（削り屑）Ａが発生することがある。このバリＡは、ステータコア５の軸方向一方側端面５ａに付着するか、重力方向（軸方向一方側）に落下して環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａに付着する。

図４に示すように、ステータコア５の圧入は、当該ステータコア５の軸方向一方側端面５ａと環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａとが互いに当接するまで行われ、ステータコア５は環状部材１３によって軸方向に位置決めされる。したがって、発生したバリＡは、ステータコア５の軸方向一方側端面５ａと環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａとの間に封じ込められ、ステータ１外部への流出が防止される。ここで、バリＡの封じ込めを確実に行うために、ステータコア５の軸方向一方側端面５ａと環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａとの間の面圧は０より大きくなるように設定される。

以上、説明したように、本実施形態のステータ１によれば、ホルダ７の内周面７ａにステータコア５が嵌め込まれた際に、両者の接触によりバリＡが発生してしまった場合であっても、ステータコア５の軸方向一方側端面５ａと環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａとが互いに当接していることにより、発生したバリＡを、ステータコア５の軸方向一方側端面５ａと環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａとの間に封じ込めることが出来、ステータ１の外部にバリＡが到達することを抑制出来る。
また、環状部材１３がホルダ７と一体に固定されているため、ホルダ７の剛性を高めることが出来る。したがって、回転電機の運転時において、ステータ１とロータとの間の磁気的吸引・反発に起因するステータ１の円環モード（０次）の振動を抑制することが出来る。
また、環状部材１３はホルダ７と別部材であるため、環状部材１３の材質や、軸方向の幅あるいは径方向の厚み等を適宜設定することが出来、周辺部材に干渉することを防ぎつつ、適切な形状に設定することで、効果的に剛性を高めてステータ１の振動を抑制出来る。なお、例えば、従来の特許文献１又は２のように、ホルダ７を断面Ｌ字状に折り曲げることによりホルダの剛性を高める場合には、Ｌ字状に折り曲げられた部分の厚みはホルダ７の厚みと同じであり、剛性の増加は制限されてしまう。
また、環状部材１３はホルダ７と別部材であるため、精度よくその寸法形状を調整することが可能であり、環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａとステータコア５の軸方向一方側端面５ａとを確実に当接させることが可能となる。なお、例えば、従来の特許文献１のように、ホルダ７を断面Ｌ字状に折り曲げて成形する場合、当該曲がり部の寸法精度が低いので、曲がり部とステータコアの軸方向端面とを当接させ難い。
また、例えばオイル等で回転電機の冷却又は潤滑を行う場合においても、ステータコア５とホルダ７と両者の接触により発生したバリＡは、ステータコア５の軸方向一方側端面５ａと環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａとの間で保持されるため、当該バリＡがオイル中へ流入してコンタミとなってしまうことを抑制出来る。

また、環状部材１３の軸方向一方側端面１３ｂが絶縁部材９の軸方向一方側端部（外周側鍔部９ａの軸方向一方側端面９ｄ）よりも軸方向他方側（軸方向においてステータコア側）に位置する範囲において、環状部材１３の軸方向の幅あるいは径方向の厚みを適宜設定することにより、ホルダ７は所望の剛性を得ることが出来る。したがって、ステータ１の振動をより効果的に抑制出来る。
この際、環状部材１３の軸方向一方側端面１３ｂは絶縁部材９の軸方向一方側端面よりも軸方向他方側に位置しているため、環状部材１３が絶縁部材９の軸方向一方側端部よりも軸方向一方側にはみ出してしまうことを抑制出来、ステータ１のサイズが軸方向において大きくなってしまうことを抑制出来る。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、図５に示すように、環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａの一部、より具体的に軸方向他方側端面１３ａの外周側に、軸方向一方側に凹んだ凹部１３ｃを形成してもよい。このように構成した場合、ステータコア５とホルダ７との接触時に発生したバリＡを凹部１３ｃ内に収容することが出来る。したがって、バリＡが比較的多い場合においても、ステータコア５の軸方向一方側端面５ａと、環状部材１３の軸方向他方側端面１３ａと、ホルダ７の内周面７ａと、で封止された空間内にバリＡを封じ込めることが出来、ステータ１の外部にバリＡが出ていってしまうことを抑制出来る。

また、図６に示すように、環状部材１３は、絶縁部材９の軸方向一方側端部（外周側鍔部９ａの軸方向一方側端面９ｄ）よりも軸方向一方側に突出するように形成された環状部１４と、環状部１４から内周側に突出してコイル１１と径方向にオーバーラップする凸部１５と、から構成されてもよい。このように環状部材１３を断面Ｌ字形状に形成することによって、環状部材１３の剛性を高め、ホルダ７の剛性をさらに高めることが可能である。したがって、回転電機の運転時において、ステータ１とロータとの間の磁気的吸引・反発に起因するステータ１の円環モード（０次）の振動をさらに効果的に抑制することが出来る。また、ステータ１の軸方向一方側端に環状部材１３の凸部１５が配置されることとなるため、例えば製造時において絶縁部材９やコイル１１の巻線の絶縁被覆を傷つけないようにしつつ凸部１５を下側に向けた状態でステータ１を置くことが可能となり、ステータ１の組立て、あるいはステータ１の他部材への組付けが容易になる。

なお、コイル１１は、絶縁部材９よりも軸方向内側に位置するように巻回する構成に限られず、絶縁部材９よりも軸方向外側に位置するような巻き方でも構わない。この場合、上述の実施形態の環状部材１３は（図４参照）、軸方向一方側端面１３ｂがコイル１１の軸方向一方側端部よりも軸方向他方側に位置するように設定され、上述の図６で示した変形例に係る環状部材１３は、コイル１１の軸方向一方側端部よりも軸方向一方側に突出する環状部１４と、環状部１４から内周側に突出する凸部１５と、から形成される。

１ ステータ
３ 分割コア
５ ステータコア
５ａ 軸方向一方側端面
５ｂ 外周面
７ ホルダ
７ａ 内周面
７ｂ 円環部
７ｃ フランジ部
７ｄ ボルト孔
９ 絶縁部材
９ａ 外周側鍔部
９ｂ 内周側鍔部
９ｃ コイル収容部
９ｄ 軸方向一方側端面
１１ コイル
１３ 環状部材
１３ａ 軸方向他方側端面
１３ｂ 軸方向一方側端面
１３ｃ 凹部
１４ 環状部
１５ 凸部
Ａ バリ

Claims (4)

1. 複数の鋼板を積層して構成された分割コアと、
   前記分割コアを周方向に連結して構成されたステータコアと、
   前記ステータコアがその内周面に嵌めこまれるホルダと、
   を備えた回転電機のステータにおいて、
   前記ステータは、前記ホルダとは別体に構成されて前記ホルダの内周面に固定された環状部材を有し、
   前記ステータコアの軸方向一方側端面と前記環状部材の軸方向他方側端面とが互いに当接する
   ことを特徴とする回転電機のステータ。
2. 前記環状部材の前記軸方向他方側端面の一部には、軸方向一方側に凹んだ凹部が形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のステータ。
3. 前記ステータコアには絶縁部材を介してコイルが巻回されており、
   前記環状部材の軸方向一方側端面は、前記絶縁部材あるいは前記コイルの軸方向一方側端部よりも、軸方向他方側に位置する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機のステータ。
4. 前記ステータコアには絶縁部材を介してコイルが巻回されており、
   前記環状部材は、
   前記絶縁部材あるいは前記コイルの軸方向一方側端部よりも軸方向一方側に突出するように形成された環状部と、
   前記環状部から、内周側に突出した凸部と、
   から構成される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機のステータ。

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