JP2014204624A

JP2014204624A - 回転電機のステータコア固定構造

Info

Publication number: JP2014204624A
Application number: JP2013080976A
Authority: JP
Inventors: 大橋　直樹; Naoki Ohashi; 直樹大橋; 宏一尾島; Koichi Oshima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2014-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-09
Also published as: JP5705259B2; US20140300245A1; CN104104163B; CN104104163A; US9300174B2

Abstract

【課題】ステータコアを保持するリング部材のフランジによる回転電機の大径化を回避し、かつ、ハウジングケースにねじ止め用のスペースや台座部を不要として回転電機の重量の増大を抑制すること。【解決手段】この発明に係る回転電機のステータコア固定構造は、ステータコア４ａを保持するリング部材５の一端をステータコアの外径より回転軸２側に突出させ、この突出部分においてリング部材をカバーまたはハウジングケース９に固定するように構成した。【選択図】図１

Description

この発明は、回転電機のステータコア固定構造に関するものである。

従来の回転電機として、ステータコアを保持するリング部材にフランジを設け、このフランジをハウジングケースにねじ止めして固定するステータコアの固定構造が提案されている。（例えば、特許文献1）

このような従来のステータコアの固定構造においては、リング部材の外周を径方向に突出させたフランジ部を形成してハウジングケースにねじ止めしているため、ねじ止めする部分の外径が大きくならざるを得ず、また、ハウジングケースにもねじ止めのための台座部を設ける必要から肉厚が大きくなり、装置全体の重量も増大するものとなっていた。
さらに、ハウジングケースの一端をカバーで覆う場合、フランジ部とハウジングケースのねじ締結部を避けてねじ止め部分を設ける必要があり、外径の拡大や構造の複雑化に繋がるものとなっていた。

また、フランジ部とハウジングケースをねじ止めした後、ロータ及びカバーを挿入し、ハウジングケースにカバーをねじ止め固定することになるが、ロータとステータとの中心合わせをハウジングケース基準で行う必要がある。このため、ロータとステータ間のギャップ確保には、ハウジングケースとリング部材の中心ずれも考慮する必要があり、結果としてロータ、ステータ間のギャップが拡大し、回転電機の外径が拡大する恐れを有している。

このような外径の拡大に対応する手段として、リング部材のフランジ部とハウジングケース、ハウジングケースとカバーのそれぞれの固定用ねじを共通化して共締めするといった手段が考えられる。しかしながら、リング部材のフランジ部とハウジングケースおよびカバーを共締めする構造とした場合、外部から水やオイルなどの混入を防止するため、液体パッキンやガスケットを各部材間に設置する必要があり、部材費の増加や組立ての煩雑化に繋がるものとなる。
また、液体パッキンやガスケットを設置する場合、フランジ部の平面度および上下面の平行度が高精度に保たれている必要があるため、フランジ部の切削加工が必要になる場合が多く、装置が高価なものとなる。

さらに、回転電機を組立てる場合、ハウジングケースにステータを保持したリング部材を挿入後、ロータを固定したカバーを結合することになるが、永久磁石式回転電機の場合、ステータとロータが永久磁石の磁力により引きつけられるため、リング部材がロータに引き付けられ、移動する恐れを有している。このため、ハウジングケースとリング部材とを位置決め機構により支持することにより、あるいは、リング部材の移動を制限しながら組み立てる必要があり、部材費の増加や組立て設備、組立て工法の複雑化に繋がるものとなる。

国際公開第ＷＯ２０１１−０８０８１７Ａ１号公報

上述したように、従来の回転電機のステータコア固定構造においては、装置全体が大きくなり、重量も増大するものとなっていた。また、部材費の増加や組立て設備、組立て工法の複雑化に繋がり、装置が高価なものとなる問題があった。

この発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、装置を大型化することなく、安価な回転電機のステータコア固定構造を提供するものである。

この発明に係る回転電機のステータコア固定構造は、ステータコアを保持するリング部材の一端をステータコア外径より回転軸側に突出させ、この突出部分においてリング部材をカバーまたはハウジングケースに固定するように構成したものである。

この発明によれば、フランジによる装置の大径化を回避でき、かつ、ハウジングケースにねじ止め用のスペースや台座部を不要とし、重量の増大を抑制することができるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータコア固定構造を示す要部断面図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータコア固定構造を示す要部断面図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータコア固定構造の変形例を示す断面図である。この発明の実施の形態３に係る回転電機のステータコア固定構造を示す図で、（ａ）は軸方向から見た一部破断の上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。この発明の実施の形態４に係る回転電機のステータコア固定構造を示す断面図である。この発明の実施の形態５に係る回転電機のステータコア固定構造を示す断面図である。この発明の実施の形態６に係る回転電機のステータコア固定構造を示す図で、（ａ）は軸方向から見た一部破断の上面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図である。

以下、この発明を実施の形態である図面を参照して説明する。なお、図中、同一符号は、同一または相当する部分を示す。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機のステータコア固定構造を示す要部断面図である。
図において、回転電機１は、回転軸２に取り付けられたロータ３と、このロータ３に対向して円環状に形成されたステータ４とを備えて構成されている。このステータ４は、ステータコア４ａにステータコイル４ｂを巻き付けて構成され、鉄からなる円筒状のリング部材５にステータコア４ａを焼嵌めや圧入することにより固定されている。また、リング部材５の一端には、回転軸２側に向う内側に屈曲されてなるフランジ部５ａが形成され、このフランジ部５ａをカバー７にねじ６によりねじ止めし、ステータ４をカバー７に固定するように構成されている。

なお、このカバー７は、アルミ二ウムをダイキャスト成型することによって形成され、軸受８を介して回転軸２を回転可能に支持している。また、リング部材５は、カバー７に結合された回転軸２を基準として中心合わせをされた状態でねじ止めされる。
その後、軸受８を介して回転軸２の他端を回転可能に支持する円筒状のハウジングケース９をリング部材５の外周に被せ、液体パッキンやガスケット１１を介在させてハウジングケース９の端面をカバー７に突き合わせ、ねじ１０によりカバー７にねじ止め固定されている。このハウジングケース９は、アルミ二ウムをダイキャスト成型することにより形成されている。

このように、リング部材５の一端を内側に屈曲させてなるフランジ部５ａをカバー７にねじ止めするため、リング部材５の取付け部がステータ４の外径より外側に突出することがなく、回転電機１全体の外径を抑制することができる。また、液体パッキンやガスケットを介在させることなく、リング部材５を直接カバー７にねじ止めできるため、ロータ３とステータ４の中心合わせを精度よく行なわせることができ、この結果、ロータ３、ステータ４間の間隔を縮小し、回転電機１全体の外径縮小に貢献させることができる。さらに、リング部材５とカバー７の連結時、位置決め機構を設ける必要がないため、安価な装置とすることができる。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る回転電機のステータコア固定構造を示す要部断面図である。
図において、リング部材５は、リング部材５の一端に肉厚部５ｂを形成し、この肉厚部５ｂをねじ６によって直接カバー７にねじ止めするように構成したものである。その他の構成は、図１の構造と同じであるため、説明を省略する。
このように構成することによって、ステータコア４ａとステータコイル４ｂによって形成される通常使用しないスペース（コアバック）Ａにねじ止め部分を設置することができ、この結果、軸方向の長さを短縮することが可能となり、更なる小型化を図ることができる。また、実施の形態１のように通常脆弱部となるフランジを設ける必要がないため、固定構造の強度を大きくすることができる。
なお、肉厚部５ｂは、図３に示すようにその全てをステータコイル４ｂ側に突出させず、一部をステータ４の外径側に突出させるように構成してもよい。

実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係る回転電機のステータコア固定構造を一部破断して示す上面図、およびＢ−Ｂ線断面図である。
図において、ステータコア４ａを支持するリング部材５は、その一部を径方向の外側に突出させて肉厚部５ｂが形成され、この肉厚部５ｂでカバー７へねじ６によりねじ止めされている。また、ハウジングケース９は、リング部材５の肉厚部５ｂと円周方向にずれた位置において、その一部を径方向の内側に突出させて肉厚部９ａが形成され、この肉厚部９ａでカバー７へねじ１０によりねじ止めされている。その他の構成は、図１の構造と同じであるため、説明を省略する。
このように構成することにより、特に強度が必要なリング部材５およびハウジングケース９の肉厚部５ｂ，９ａを径方向に重なる配置とすることなく構成でき、結果として回転電機１の外径を小さくすることができる。

実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４に係る回転電機のステータコア固定構造を示す断面図である。
図において、ステータコア４ａを支持するリング部材５は、肉厚部５ｂをハウジングケース９側に設け、ハウジングケース９の底面にねじ止め固定したものである。
また、ハウジングケース９の底部を貫通して入力用端子１２が取り付けられており、この入力用端子１２にステータコイル４ｂの端子を溶接して接続し、外部から動作電力を供給することになる。その他の構成は、図１の構造と同じであるため、説明を省略する。
このように、ステータコイル４ｂへの電力供給をカバー７側から行うことが難しい場合、ハウジングケース９の底面側から行うことにより、カバー７側にスペースを確保させることができる。また、ステータコイル４ｂと入力用端子１２との溶接部と、ハウジングケース９へのリング部材５の肉厚部５ｂが隣接しているため、振動によるそれぞれの振動位相差が発生し難く、溶接部にダメージを与える恐れを抑制することができ、結果として回転電機１の耐振動性を向上させることができる。

実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５に係る回転電機のステータコア固定構造を示す断面図である。
図において、リング部材５の両端外周に環状の溝を設けるとともに、この溝内に樹脂製のシール部材１３を挿入してハウジングケース９の側壁に押し付け、リング部材５、ハウジングケース９およびシール部材１３によってリング部材５の外周を取り巻く空間Ｂを形成している。その他の構成は、図１の構造と同じであるため、説明を省略する。
このように形成された空間Ｂには、回転電機１として使用する際、冷却水が供給され、これによってリング部材５および発熱体であるステータコア４ａを冷却することが可能となる。

すなわち、リング部材５に溝を設けるとともにシール部材１３を追加することにより、ハウジングケース９の内部に別途冷却水通路を設けることなく、ステータコア４ａの冷却が可能になり、この結果、回転電機１の外径を小さくすることができる。
なお、シール部材１３を保持する溝は、リング部材５の外周ではなく、ハウジングケース９の内周に形成することも可能であり、同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６に係る回転電機のステータコア固定構造を示す一部破断の上面図およびＣ−Ｃ線断面図である。
図において、リング部材５は、ステータコイル４ｂの端部に対向するフランジ部５ａの一部を切り欠いて形成され、ステータコイル４ｂの端部を軸方向から直視可能に構成されている。その他の構成は、図１の構造と同じであるため、説明を省略する。
このように構成することによって、リング部材５にステータコア４ａをねじ６により固定した際、切り欠き部を通してワニス塗布用シリンジを挿入することが可能となり、回転電機１の外径を大きくすることなく、コイル固定用のワニスを容易に塗布することができる。
なお、このようなステータコイル４ｂの対向部を切り欠く構成は、肉厚部５ｂを形成する他の実施形態においても同様に適用することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１：回転電機２：回転軸３：ロータ４：ステータ
４ａ：ステータコア４ｂ：ステータコイル５：リング部材
５ａ：フランジ部５ｂ：肉厚部６：ねじ７:カバー
９：ハウジングケース１０：ねじ１３：シール部材

この発明に係る回転電機のステータコア固定構造は、ステータコアを保持するリング部材の前記カバーとの固定部を外径方向に突出させるとともに、ハウジングケースのカバーとの固定部をリング部材の固定部と回転方向に位相をずらせて内径方向に突出させるように構成したものである。
また、リング部材の一端をステータコアの外径より回転軸側に突出させ、この突出部分においてカバーまたはハウジングケースに固定するように構成するとともに、ステータコイルの端部に対向するリング部材の突出部分を一部切り欠き、ステータコイルの端部を軸方向から直視可能とするように構成したものである。

Claims

回転軸に取り付けられたロータと、ステータコアおよびこのステータコアに巻き付けられたステータコイルを有し、前記ロータに対向して配置されるステータと、前記ステータコアの外周に取り付けられ、前記ステータコアを保持する円筒状のリング部材と、前記リング部材の外周を包囲する円筒状のハウジングケースと、前記ハウジングケースの開口部側を閉塞する円盤状のカバーとを備えた回転電機において、
前記リング部材の一端を前記ステータコアの外径より前記回転軸側に突出させ、この突出部分において前記カバーまたは前記ハウジングケースに固定するように構成したことを特徴とする回転電機のステータコア固定構造。
回転軸に取り付けられたロータと、ステータコアおよびこのステータコアに巻き付けられたステータコイルを有し、前記ロータに対向して配置されるステータと、前記ステータコアの外周に取り付けられた円筒状のリング部材と、前記リング部材の外周を包囲する円筒状のハウジングケースと、前記ハウジングケースの開口部側を閉塞する円盤状のカバーとを備えた回転電機において、
前記リング部材の一端を前記ステータコアの取付け部より肉厚とした肉厚部を形成し、この肉厚部で前記カバーとねじ止めしたことを特徴とする回転電機のステータコア固定構造。
前記リング部材は、前記回転軸に取り付けられた前記カバーに固定した後、前記ハウジングケースの円筒状内に挿入され、前記カバーと前記ハウジングケースとを固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機のステータコア固定構造。
前記リング部材の前記カバーとの固定部を外径方向に突出させるとともに、前記ハウジングケースの前記カバーとの固定部を前記リング部材の固定部と回転方向に位相をずらせて内径方向に突出させたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機のステータコア固定構造。
前記リング部材の外周または前記ハウジングケースの内周に環状の溝を設け、前記溝に樹脂製のシール部材を配置して、前記リング部材の外周、前記シール部材および前記ハウジングケースの内周との間に冷却用空間を形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機のステータコア固定構造。
前記ステータコイルに対向する前記リング部材の一部を切り欠き、複数の前記ステータコイルの間で前記リング部材を前記カバーに固定したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機のステータコア固定構造。