JP2017099075A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラケットを固定する通しボルトを架設せず、ステータコアに形成される磁束分布を均一にし、磁束量を増やすことにより、出力を増加させることができる回転電機の提供にある。【解決手段】回転軸１４と、ロータ１１と、ステータ１２と、ステータ１２が備えるステータコア１６に巻装されるコイルと、コイルに備えられ、ステータ１２の端面から回転軸１４の軸方向に突出するコイルエンド１９と、コイルエンド１９を覆う樹脂モールド部３３と、コイルエンド１９の外周を囲むようにステータ１２に固定された第１ブラケット２１と、第１ブラケット２１に固定され、回転軸１４を回転可能に支持する第２ブラケット２２とを備える回転電機であって、第１ブラケット２１の内周壁は凹部を有し、樹脂モールド部の一部が凹部に充填されており、第１ブラケット２１は、樹脂モールド部３３によりステータ１２に固定されていることを特徴とする回転電機。【選択図】 図１

Description

この発明は、産業車両に搭載される回転電機に関する。

例えば、特許文献１には、電磁鋼板の積層体であるステータコアを軸方向に沿って貫通し、その両側に配したブラケットを固定する通しボルトを架設した組立構造の回転電機が開示されている。ステータコアを製作する際の加工に伴って発生する歪みや応力がステータコアの電磁鋼板に残留し、この残留応力が磁束の方向に沿った圧縮応力である場合には、圧縮応力の影響によりステータコアの鉄損が増加し回転電機の特性を低下させることが知られている。

特許文献１に開示された回転電機では、ステータコアの環状ヨーク部にはその周方向に複数のボルト通し穴を軸対象位置に穿設し、ボルト通し穴に通しボルトを挿通している。通しボルトをブラケットの間に架設した組立状態で、通しボルトを軸方向に撓ませてステータコアに回転軸の径方向の引張応力を加えることで、ステータコアを構成している電磁鋼板の鉄損を低減している。

特開２０１３−９９２１９号公報

しかしながら、特許文献１の回転電機では、ステータコアにボルト通し穴を穿設して通しボルトが架設され、通しボルトの架設による軸方向の圧縮応力や回転軸の径方向の引張応力が付加されている。圧縮応力や引張応力、円筒状のステータコアをボルト通し穴を有する形状とすることの影響により、ステータコアに形成される磁束分布が不均一となり、ステータコアにボルト通し穴を開けない場合と比較して磁束量が少なくなり、出力が減少する。そこで、ブラケットと共にステータコアを固定する通しボルトを架設する構成とせず、ボルト通し穴をステータコアに設けないようにすると、ステータコアの磁束分布の不均一と磁束量の減少の問題は解決されるが、ブラケットを固定することが難しくなるという問題が生じる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、ブラケットを固定する通しボルトを架設せず、ステータコアに形成される磁束分布を均一にし、磁束量を増やすことにより、出力を増加させることができる回転電機の提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、回転軸と、前記回転軸の外周に一体回転可能に設けられたロータと、前記ロータの外周に配設され、内部にステータコアを備えるステータと、前記ステータコアに巻装されるコイルと、前記コイルに備えられ、前記ステータの端面から前記回転軸の軸方向に突出するコイルエンドと、前記コイルエンドを覆う樹脂モールド部と、前記コイルエンドの外周を囲むように前記ステータに固定された第１ブラケットと、前記第１ブラケットに固定され、前記回転軸を回転可能に支持する第２ブラケットとを備える回転電機であって、前記第１ブラケットの内周壁は凹部を有し、前記樹脂モールド部の一部が前記凹部に充填されており、前記第１ブラケットは、前記樹脂モールド部により前記ステータに固定されていることを特徴とする回転電機。

本発明によれば、樹脂モールド部の一部が第１ブラケットの凹部に充填され、樹脂モールド部が第１ブラケットに固定され、保持されることにより、樹脂モールド部により第１ブラケットがステータにさらに確実に固定されることができる。

また、回転電機において、前記凹部は、前記回転軸の径方向に延びることを特徴とする。
この場合、樹脂モールド部の一部が回転軸の径方向に延びる凹部に充填され、樹脂モールド部により回転軸の径方向に保持される力が向上されて、第１ブラケットがステータに確実に固定されることができる。

また、回転電機において、前記凹部は、第１ブラケットを貫通する貫通孔であることを特徴とする。
この場合、凹部の加工が容易であって第１ブラケットの製造コストを抑制することができる。

また、回転電機において、前記凹部は、ねじ孔であることを特徴とする。
この場合、樹脂モールド部がねじ孔に密着し、樹脂モールド部と凹部の接触面積が増加し、樹脂モールド部が第１ブラケットに保持される力が向上されて、樹脂モールド部により第１ブラケットがステータにさらに確実に固定されることができる。

本発明は、ブラケットを固定する通しボルトを架設せず、ステータコアに形成される磁束分布を均一にし、磁束量を増やすことにより、出力を増加させることができる回転電機を提供することができる。

本発明の実施形態に係る回転電機を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態に係る回転電機のブラケット及び樹脂モールド部を示す一部拡大図である。 本発明の他の実施形態に係る回転電機のブラケット及び樹脂モールド部を示す一部拡大図である。

以下、本発明の実施形態に係る回転電機としての電動モータについて図面を参照して説明する。

図１に示す本実施形態の電動モータ１０は、産業車両としてのフォークリフトの走行用又は荷役用の駆動源としてフォークリフトに搭載される三相交流モータである。

図１に示すように、電動モータ１０は、回転子としてのロータ１１と、固定子としてのステータ１２と、ロータ１１を回転可能に支持し、ステータ１２に固定されるブラケット１３とを備える。

ロータ１１は、回転軸１４とロータコア１５とを備える。回転軸１４は、円筒状のロータコア１５の中心に圧入等により挿通されて、ロータコア１５に固定されている。回転軸１４の軸方向の両端部は、ロータコア１５から突出している。

ロータ１１の外周には、円筒状のステータ１２が配設されている。ステータ１２は、ステータ１２に対してロータ１１と回転軸１４とが一体回転するように配設されている。ステータ１２は、固定子鉄心であるステータコア１６を備える。ステータコア１６にはコイルが巻装されている。ステータ１２は、軸方向の両側に回転軸の径方向に延びる端面１７と、端面１７に隣接する円筒状の外周部の一部である角部１８とを備える。

コイルは、ステータ１２の両方の端面１７から軸方向に突出し、コイルの突出した部分は、コイルエンド１９を形成する。コイルエンド１９は円環状であり、配線（図示しない）が接続され、配線は端子台（図示しない）に接続されている。

ロータ１１とステータ１２は、一対の有底円筒状のブラケット１３と接合され、ロータ１１の軸方向の両方の端面２０及びステータ１２の軸方向の両方の端面１７が一対のブラケット１３により覆われている。ブラケット１３は、回転軸１４の軸方向に沿って延びる無底円筒状の第１ブラケット２１と、回転軸１４の回転軸の径方向に延び、第１ブラケット２１の開口を覆う底としての円板状の第２ブラケット２２とを備える。第１ブラケット２１は、内周面２３と、軸方向の一方の端部２４と他方の端部２５とを備える。第２ブラケット２２は、内面２６と、中心に回転軸１４が挿通される通孔２９とを備える。

第１ブラケット２１は、コイルエンド１９の外周を囲み、軸方向の一方の端部２４をステータ１２に、他方の端部２５を第２ブラケット２２に固定されている。第１ブラケット２１の端部２５には、内周の全周に延びる環状の段差部２７が形成されている。第１ブラケット２１の外径は、ステータ１２の外径よりも僅かに大きく、第１ブラケット２１の段差部２７がステータ１２の角部１８に嵌め合わせられて第１ブラケット２１が位置決めされる。

第１ブラケット２１の他方の端部２５と第２ブラケット２２の内面２６の周縁部とが接合されるように、複数のボルト２８により第１ブラケット２１と第２ブラケット２２とが固定される。回転軸１４の両方の端部は第２ブラケット２２の中心に形成された通孔２９に挿通され、軸受３０を介して第２ブラケット２２が回転軸１４を回転可能に支持する。ロータ１１の端面２０と、ステータ１２の端面１７と、第１ブラケット２１と、第２ブラケット２２とにより内部にコイルエンド１９を収容する空間３１が形成される。

第１ブラケット２１は、第１ブラケット２１の内周すなわち空間３１及び外周に開口する複数の孔３２を備える。孔３２は、第１ブラケット２１の内周壁から外周壁に回転軸の径方向に延びる貫通孔であって、雌ねじ状に形成されたねじ孔である。本実施形態では、第１ブラケット２１には、８つの孔３２が周方向に等間隔に形成されている。

空間３１には、熱硬化性の樹脂により形成された円筒状の樹脂モールド部３３が、コイルエンド１９の周囲の全体を覆うように設けられる。樹脂モールド部３３は、コイルエンド１９の周囲と、第１ブラケット２１の内周面２３と、ステータ１２の端面１７とに密着し、樹脂モールド部３３の一部は、孔３２の内部を埋めている。樹脂モールド部３３の孔３２の内部を埋める部分が突起部３４を形成する。突起部３４は、孔３２の雌ねじに篏合される雄ねじ状に形成されている。したがって、樹脂モールド部３３は、突起部３４を備え、突起部３４は第１ブラケット２１に設けられた孔３２と篏合する構成となる。これにより、樹脂モールド部３３は第１ブラケット２１に固定される。本実施形態では、樹脂モールド部３３は第２ブラケット２２及びロータ１１には接していない。

次に、本実施形態の樹脂モールド部３３の形成手順について説明する。
樹脂モールド部３３は、熱硬化性の樹脂を金型に充填し、加熱して硬化させることにより形成される。具体的には、第１ブラケット２１の段差部２７をステータ１２の角部１８に嵌め合わせて第１ブラケット２１が位置決めされた後、第２ブラケット２２を第１ブラケット２１にボルト２８により固定する前に、樹脂成形用の金型を第１ブラケット２１の内周に配設する。

金型は、外周面と一方の底面が存在しない有底円筒状であり、外径は第１ブラケット２１よりも小さく、コイルエンド１９を覆い、ステータ１２の端面１７と第１ブラケット２１の内周面２３とに接するように配設される。第１ブラケット２１の複数の孔３２のうち、任意の１の孔３２を除き、複数の孔３２の外周に開口する開口部３５を蓋で塞ぐ。蓋で塞がれていない１の孔３２の外周の開口部３５から、熱硬化性の樹脂を金型の内部に流し込み、金型の内部及び全ての孔３２の内部を樹脂で埋める。そして、樹脂を加熱することにより硬化させ、樹脂の硬化が完了したら金型と、開口部３５を塞ぐ蓋とを外す。樹脂の硬化の完了により、樹脂モールド部３３が形成される。第１ブラケット２１は、樹脂モールド部３３によりステータ１２の端面１７に確実に固定される。その後、第２ブラケット２２とともにロータ１１及び回転軸１４を、第１ブラケット２１が固定されたステータ１２に組み付ける。

本実施形態では、以下の作用及び効果を奏する。
（１）熱硬化性を有する樹脂により、コイルエンド１９の周囲と、第１ブラケット２１の内周面２３と、ステータ１２の端面１７と、第１ブラケット２１の孔３２の内部とに密着する突起部３４を有する円筒状の樹脂モールド部３３を形成した。したがって、樹脂モールド部３３により一対の第１ブラケット２１をステータ１２に確実に固定することができる。

（２）ステータ１２の内部にボルト通し穴を形成し、ボルト通し穴に通しボルトを挿通させて、通しボルトにより軸方向の両側に配設される一対のブラケット１３の間にステータ１２を挟持させて固定させる必要がなく、軸方向の圧縮応力や回転軸の径方向の引張応力がステータ１２に付与されない。したがって、通しボルトを架設しないので、通電時にステータ１２の内部に形成される磁束が同心円状に均一に形成され、ステータ１２の内部の磁束量が増えることにより、電動モータ１０の出力を増加させることができる。

（３）樹脂モールド部３３は、熱硬化によりコイルエンド１９の周囲の全体に密着するように形成されている。したがって、樹脂モールド部３３がコイルエンド１９に確実に係止され固定されることにより、樹脂モールド部３３によりブラケット１３をコイルエンド１９を備えるステータ１２に固定する力を向上させることができる。

（４）第１ブラケット２１に孔３２を形成した。したがって、樹脂モールド部３３の一部が孔３２に充填されて突起部３４を形成し、突起部３４により樹脂モールド部３３が第１ブラケット２１に固定される力が向上されて、樹脂モールド部３３により第１ブラケット２１がステータ１２に確実に固定される。

（５）第１ブラケット２１の孔３２は回転軸の径方向に延びるように形成した。したがって、樹脂モールド部３３の突起部３４により樹脂モールド部３３が第１ブラケット２１に回転軸の径方向に保持される力が向上されて、樹脂モールド部３３により第１ブラケット２１がステータ１２にさらに確実に固定される。

（６）第１ブラケット２１の孔３２は貫通孔として形成した。したがって、有底孔より加工が容易であって第１ブラケット２１の製造コストを抑制することができる。また、孔３２を樹脂モールド部３３を形成する熱硬化性の樹脂の注入口として利用することができる。

（７）突起部３４は、雄ねじ状に形成されており、第１ブラケット２１の孔３２の雌ねじと嵌め合わされるように密着している。ねじを形成することにより突起部３４と孔３２の接触面積を増加させている。したがって、突起部３４が第１ブラケット２１に係止され保持される力が向上されて、樹脂モールド部３３により第１ブラケット２１をステータ１２に固定する力をさらに向上させることができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

○ 上記の実施形態では、凹部としての孔３２は貫通孔であって雌ねじ状のねじ孔として形成し、孔３２の内部に樹脂モールド部３３の一部として雄ねじ状の突起部３４を形成したが、この限りでない。例えば、図２に示す電動モータ４０のように、凹部を第１ブラケット４１を貫通しない内周壁に形成された有底孔４３とし、有底孔４３を雌ねじとし、有底孔４３の内部に樹脂モールド部４５の突起部４６を雄ねじ状に形成しても良い。樹脂モールド部４５の突起部４６が係止部として第１ブラケット４１の有底孔４３に確実に係止されて保持され、樹脂モールド部４５による第１ブラケット４１をステータ１２に固定する力を向上させることができれば良い。

○ 上記の実施形態では、第１ブラケット２１を軸方向の両方が開口する円筒状とし、第１ブラケット２１には、回転軸の径方向に延び、内周面にねじを形成する孔３２を形成し、樹脂モールド部３３の突起部３４を孔３２の内部に形成したが、この限りでない。図３に示す電動モータ５０のように、第１ブラケット５１を有底円筒状とし、第１ブラケットが備える底５２の中心に開口部５７を形成し、底５２に周方向に等間隔に軸方向に延びる複数の孔５３を形成し、孔５３を貫通孔であってねじ孔とし、樹脂モールド部５５の突起部５６を孔５３の内部に形成しても良い。樹脂モールド部５５の突起部５６が係止部として第１ブラケット５１の孔５３に係止されて保持され、樹脂モールド部５５による第１ブラケット５１をステータ１２に固定する力を向上させることができれば良い。

○ 上記の実施形態では、第１ブラケット２１に形成した孔３２をねじ孔として形成し、樹脂モールド部３３の突起部３４を孔３２の内部に形成したが、この限りでない。ねじ孔でない凹部を形成し、樹脂モールド部の突起部を凹部の内部に形成しても良く、樹脂モールド部の突起部が係止部として第１ブラケットの凹部に係止されて保持され、樹脂モールド部によるブラケットをステータに固定する力を向上させることができれば良い。

○ 上記の実施形態では、第１ブラケット２１には、凹部としての８つの孔３２を周方向に等間隔に形成したが、この限りでない。第１ブラケット２１の内周壁に、内周に開口するように形成されれば良く、第１ブラケットの内周壁全体に複数の凹部を形成しても良い。樹脂モールド部の突起部が係止部として第１ブラケットの凹部に係止されて保持され、樹脂モールド部によるブラケットをステータに固定する力を向上させることができれば良い。

○ 上記の実施形態では、ロータ１１及びステータ１２の軸方向の両側において同一の構成のブラケット１３と樹脂モールド部３３を配設したが、この限りでない。一対のブラケットと樹脂モールドの構成として、軸方向の一方においては、本実施形態の第１ブラケット２１と回転軸の径方向に延びる突起部３４を備える樹脂モールド部３３を形成し、他方においては、図３に示す有底円筒状の第１ブラケット５１と軸方向に延びる突起部５６を備える樹脂モールド部５５を形成しても良い。第１ブラケット５１をステータ１２に固定する力を向上させることができれば良い。

○ 上記の実施形態では、回転電機としての電動モータについて説明したが、回転電機は電動モータに限らず、例えば、発電機であっても良い。

１０、４０、５０ 電動モータ（回転電機としての）
１１ ロータ
１２ ステータ
１４ 回転軸
１６ ステータコア
１９ コイルエンド
２１、４１、５１ 第１ブラケット
２２ 第２ブラケット
１７ 端面
３２ 孔（凹部としての）
３３、４５、５５ 樹脂モールド部
４３ 有底孔（凹部としての）
５３ 孔（凹部としての）

Claims (4)

1. 回転軸と、
   前記回転軸の外周に一体回転可能に設けられたロータと、
   前記ロータの外周に配設され、内部にステータコアを備えるステータと、
   前記ステータコアに巻装されるコイルと、
   前記コイルに備えられ、前記ステータの端面から前記回転軸の軸方向に突出するコイルエンドと、
   前記コイルエンドを覆う樹脂モールド部と、
   前記コイルエンドの外周を囲むように前記ステータに固定された第１ブラケットと、
   前記第１ブラケットに固定され、前記回転軸を回転可能に支持する第２ブラケットとを備える回転電機であって、
   前記第１ブラケットの内周壁は凹部を有し、
   前記樹脂モールド部の一部が前記凹部に充填されており、
   前記第１ブラケットは、前記樹脂モールド部により前記ステータに固定されていることを特徴とする回転電機。
2. 前記凹部は、前記回転軸の径方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記凹部は、第１ブラケットを貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
4. 前記凹部は、ねじ孔であることを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の回転電機。

Images