JP2020115710A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動車両などに搭載される回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electric machine mounted on an electric vehicle or the like.
従来から、ハイブリッド自動車等の車両の動力源や発電源として回転電機が使用されている。回転電機は、ステータを備える。 BACKGROUND ART Conventionally, rotating electric machines have been used as a power source and a power source for vehicles such as hybrid vehicles. The rotating electric machine includes a stator.
例えば、特許文献１の回転電機は、ステータコアとコイルとを有するステータを備える。ステータコアは、複数枚の環状のプレートが軸方向に積層されて環状に形成されている。コイルには、被膜や絶縁紙等の絶縁部が囲繞されている。ステータコアの取付部は、ケース（ステータ支持部材）に対して、例えばボルト等により固定される。 For example, the rotary electric machine of Patent Document 1 includes a stator having a stator core and a coil. The stator core is formed in an annular shape by stacking a plurality of annular plates in the axial direction. The coil is surrounded by an insulating portion such as a film or insulating paper. The mounting portion of the stator core is fixed to the case (stator support member) with, for example, bolts.
複数のティースは、ヨーク部の内周縁に周方向に間隔をあけて設けられている。周方向で隣り合うティース間には、コイルが収容されるスロットが形成されている。ティースは、ティース本体と、鍔部とを有する。 The plurality of teeth are provided on the inner peripheral edge of the yoke portion at intervals in the circumferential direction. A slot that accommodates the coil is formed between the teeth that are adjacent to each other in the circumferential direction. The tooth has a tooth body and a collar portion.
しかしながら、この種の回転電機は、ティースの鍔部がコイルを囲繞する絶縁被膜や絶縁紙等の絶縁部材に対して径方向から接触して、絶縁部材が損傷し、短絡が生じるおそれがあった。これについて、図９を参照して説明する。 However, in this type of rotating electrical machine, the collar portion of the tooth may come into radial contact with an insulating member such as an insulating coating or insulating paper surrounding the coil, and the insulating member may be damaged, causing a short circuit. .. This will be described with reference to FIG.
図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、ステータコア１０６は、ボルトの軸力ＡＲによって、ケース１０９の当接部１９０に固定されている。ステータコア１０６は、電磁鋼板１１０が軸方向に積層されて構成される。電磁鋼板１１０は、例えば表面が樹脂でコーティングされている。ケースの材料は、例えばアルミニウムである。ケース１０９は、電磁鋼板１１０よりも線膨張係数が大きい。
As shown in FIGS. 9A to 9D, the
始めに、図９（ａ）に示すように、電磁鋼板１１０の外周縁１１２は、ケース１０９の当接部１９０の端部１９３と径方向で同一面上に位置している。このとき、回転電機の温度は、常温（例えば、摂氏２０度）である。
First, as shown in FIG. 9A, the outer
次に、図９（ｂ）に示すように、回転電機が高負荷状態になると、回転電機は、温度が上昇し、高温（例えば、摂氏１５０度）となる。すると、ステータコア１０６及びケース１０９は、ともに熱膨張するが、線膨張係数の大きいケース１０９の方が、ステータコア１０６よりも大きく膨張する。
Next, as shown in FIG. 9B, when the rotating electric machine is in a high load state, the temperature of the rotating electric machine rises and reaches a high temperature (for example, 150 degrees Celsius). Then, both the
このとき、ケース１０９の当接部１９０と電磁鋼板１１０の摩擦係数は、電磁鋼板１１０同士の摩擦係数より大きいため、ケース１０９の当接部１９０と当接する電磁鋼板１１０Ａは、ケース１０９の当接部１９０との摩擦力によって径方向外側に引っ張られる。この結果、ケース１０９の当接部１９０と当接する電磁鋼板１１０Ａは、電磁鋼板１１０Ａと隣接する電磁鋼板１１０Ｂの径方向外側に突出する。さらに、ボルトの軸力ＡＲに起因してケース１０９の当接部１９０から電磁鋼板１１０Ａに入力される荷重により、電磁鋼板１１０Ａの外周縁１１２Ａは、電磁鋼板１１０Ｂ側に反るように変形する。
At this time, since the friction coefficient between the
次に、図９（ｃ）に示すように、回転電機が高負荷状態から低負荷状態または無負荷状態になると、回転電機は、温度が低下する。すると、ステータコア１０６及びケース１０９は、ともに収縮するが、線膨張係数の大きいケース１０９の当接部１９０の方が、ステータコアよりも収縮する。
Next, as shown in FIG. 9C, when the rotary electric machine is changed from the high load state to the low load state or the no load state, the temperature of the rotary electric machine is lowered. Then, both the
このとき、ケース１０９の当接部１９０と電磁鋼板１１０の摩擦係数は、電磁鋼板１１０同士の摩擦係数より大きいため、ケース１０９の当接部１９０と当接する電磁鋼板１１０Ａは、ケース１０９の当接部１９０との摩擦力によって径方向内側に引っ張られる。しかし、電磁鋼板１１０Ａの外周縁１１２Ａは、電磁鋼板１１０Ｂ側に反っているため、電磁鋼板１１０Ａの屈折部１１３Ａが電磁鋼板１１０Ｂに引っ掛かる。
At this time, since the friction coefficient between the
この結果、図９（ｄ）に示すように、常温に戻った場合でも、ケース１０９の当接部１９０と当接する電磁鋼板１１０Ａは、外周縁１１２Ａが電磁鋼板１１０Ｂの外周縁１１２Ｂと径方向で同一面となる位置までは戻らない。このため、電磁鋼板１１０Ａのティースの鍔部は、電磁鋼板１１０Ｂのティースの鍔部より径方向外側に位置することとなる。これにより、電磁鋼板１１０Ａのティースの鍔部がコイルを囲繞する絶縁被膜や絶縁紙等の絶縁部材に対して径方向から接触して、絶縁部材が損傷し、短絡が生じるおそれが生じる。
As a result, as shown in FIG. 9D, in the
本発明は、絶縁部材が損傷し、コイルが短絡することを防止できる回転電機を提供する。 The present invention provides a rotating electric machine that can prevent the insulating member from being damaged and the coil from being short-circuited.
本発明は、
複数のスロット部を有する略円環形状のステータコアと、前記ステータコアに取り付けられるコイルと、を有するステータと、
前記ステータコアよりも線膨張係数が高い材料で形成されたケースと、
前記ステータを前記ケースに固定する締結部材と、を備え、
前記コイルは、前記スロット部に挿入された複数のスロットコイル部を有し、
前記複数のスロットコイル部は、絶縁部材によって隣接する前記スロットコイル部と絶縁されており、
前記ステータコアは、積層された複数の電磁鋼板から構成され、径方向外側に突出し、前記締結部材が挿通する挿通孔が形成された締結部を有し、
前記ケースは、前記ステータコアと当接し、前記締結部材が締結される締結孔が形成された当接部を有し、
前記締結部材が、前記ステータコアの前記挿通孔を挿通し、前記ケースの前記締結孔に締結されることによって、前記ステータが前記ケースに固定された回転電機であって、
前記複数の電磁鋼板のうち、前記ケースと当接する第１電磁鋼板の前記締結部の外周縁は、前記第１電磁鋼板と隣接する第２電磁鋼板の前記締結部の外周縁よりも径方向内側となるように形成される。
The present invention is
A stator having a substantially annular stator core having a plurality of slot portions and a coil attached to the stator core;
A case formed of a material having a higher linear expansion coefficient than the stator core;
A fastening member for fixing the stator to the case,
The coil has a plurality of slot coil portions inserted into the slot portion,
The plurality of slot coil portions are insulated from the adjacent slot coil portions by an insulating member,
The stator core is composed of a plurality of laminated electromagnetic steel plates, has a fastening portion that projects radially outward, and has an insertion hole through which the fastening member is inserted,
The case has an abutting portion that is in contact with the stator core and has a fastening hole for fastening the fastening member,
A rotating electrical machine in which the stator is fixed to the case by the fastening member being inserted through the insertion hole of the stator core and fastened to the fastening hole of the case,
An outer peripheral edge of the fastening portion of the first electromagnetic steel sheet, which is in contact with the case among the plurality of electromagnetic steel sheets, is radially inner than an outer peripheral edge of the fastening portion of the second electromagnetic steel sheet adjacent to the first electromagnetic steel sheet. Is formed.
また、本発明は、
複数のスロット部を有する略円環形状のステータコアと、前記ステータコアに取り付けられるコイルと、を有するステータと、
前記ステータコアよりも線膨張係数が高い材料で形成されたケースと、
前記ステータを前記ケースに固定する締結部材と、を備え、
前記コイルは、前記スロット部に挿入された複数のスロットコイル部を有し、
前記複数のスロットコイル部は、絶縁部材によって隣接する前記スロットコイル部と絶縁されており、
前記ステータコアは、積層された複数の電磁鋼板から構成され、径方向外側に突出し、前記締結部材が挿通する挿通孔が形成された締結部を有し、
前記ケースは、前記ステータコアと当接し、前記締結部材が締結される締結孔が形成された当接部を有し、
前記締結部材が、前記ステータコアの前記挿通孔を挿通し、前記ケースの前記締結孔に締結されることによって、前記ステータが前記ケースに固定された回転電機であって、
前記ケースの前記当接部は、前記複数の電磁鋼板のうち、前記ケースと当接する第１電磁鋼板の前記締結部の外周縁、及び前記第１電磁鋼板と隣接する第２電磁鋼板の前記締結部の外周縁よりも径方向内側に形成される。
Further, the present invention is
A stator having a substantially annular stator core having a plurality of slot portions and a coil attached to the stator core;
A case formed of a material having a higher linear expansion coefficient than the stator core;
A fastening member for fixing the stator to the case,
The coil has a plurality of slot coil portions inserted into the slot portion,
The plurality of slot coil portions are insulated from the adjacent slot coil portions by an insulating member,
The stator core is composed of a plurality of laminated electromagnetic steel plates, has a fastening portion that projects radially outward, and has an insertion hole through which the fastening member is inserted,
The case has an abutting portion that is in contact with the stator core and has a fastening hole for fastening the fastening member,
A rotating electrical machine in which the stator is fixed to the case by the fastening member being inserted through the insertion hole of the stator core and fastened to the fastening hole of the case,
The abutting portion of the case includes, among the plurality of electromagnetic steel sheets, an outer peripheral edge of the fastening portion of the first electromagnetic steel sheet that abuts the case, and the fastening of the second electromagnetic steel sheet adjacent to the first electromagnetic steel sheet. It is formed radially inward of the outer peripheral edge of the portion.
本発明によれば、回転電機が、温度上昇後、常温に戻る際、第１電磁鋼板は第２電磁鋼板に引っ掛かることなく元の位置に戻ることができるので、第１電磁鋼板によって絶縁部材が損傷し、コイルが短絡することを防止できる。 According to the present invention, when the rotating electrical machine returns to room temperature after the temperature rises, the first electromagnetic steel sheet can return to the original position without being caught by the second electromagnetic steel sheet, so that the first electromagnetic steel sheet serves as an insulating member. It can prevent damage and short circuit of the coil.
以下、本発明の回転電機の各実施形態を、添付図面に基づいて説明する。本発明の回転電機は、少なくとも発電用及び駆動用の回転電機を含む。 Hereinafter, each embodiment of the rotating electric machine of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The rotating electric machine of the present invention includes at least a rotating electric machine for power generation and for driving.
［第１実施形態］
先ず、本発明の第１実施形態の回転電機１について図１〜図６を参照しながら説明する。添付図面では見易さのために、複数存在する同一属性の部位には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。また、同一の形状、構造等である場合は図面を解りやすくするため、それぞれ同符号をつけている場合がある。
[First Embodiment]
First, the rotary electric machine 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. In the accompanying drawings, for ease of viewing, a plurality of parts having the same attribute may be given only a part of reference numerals. Further, when the shapes and structures are the same, the same reference numerals may be given to the drawings to facilitate understanding of the drawings.
＜回転電機の構成＞
図１に示すように、回転電機１は、ロータ３及びステータ５と、ケース９と、を備えている。
<Structure of rotating electric machine>
As shown in FIG. 1, the rotary electric machine 1 includes a rotor 3, a
ロータ３はロータシャフト２を有している。ロータシャフト２の中心には、中心軸Ｃがある。この中心軸Ｃはロータシャフト２と平行であり３次元空間に定義される直線である。図１は中心軸Ｃを軸方向から見た図であり中心軸Ｃが点に見えている状態である。 The rotor 3 has a rotor shaft 2. At the center of the rotor shaft 2 is a central axis C. The central axis C is a straight line parallel to the rotor shaft 2 and defined in the three-dimensional space. FIG. 1 is a view of the central axis C seen from the axial direction, in which the central axis C is seen as a point.
本実施形態において、径方向外側という場合は、中心軸Ｃが点に見えている状態で、この点を中心として円を描いて点から円へ向かう方向をいう。また、径方向内側という場合は、中心軸Ｃが点に見えている状態で、この点を中心として円を描いて円から点へ向かう方向をいう。さらに、周方向というときは円に沿った方向をいう。 In the present embodiment, the term “outer in the radial direction” refers to a direction from a point to a circle, with the center axis C being viewed as a point and drawing a circle around this point. Further, the term “inward in the radial direction” refers to a direction from a circle to a point drawn with a circle with the central axis C being seen as a point. Furthermore, the term "circumferential direction" means a direction along a circle.
ステータ５は、略円環形状のステータコア６と、ステータコア６に取り付けられるコイル７と、を有する。ステータ５は、締結部材８によってケース９に固定されている。締結部材８は、例えばボルトである。
The
図２に示すように、ステータコア６は、複数の電磁鋼板１０が軸方向に積層されて構成されている。電磁鋼板１０は、表面が樹脂でコーティングされている。
As shown in FIG. 2, the
ステータコア６は、略円環形状のヨーク部２０と、ヨーク部２０の内周縁２１から径方向内側に突出して形成され、周方向に環状に配置された複数のティース部３０と、ヨーク部２０の外周縁２２から径方向外側に突出し、締結部材８が挿通する挿通孔４１が形成された複数の締結部４０と、を有する。本実施形態では、締結部４０は、６個形成されている。
The
ティース部３０の先端には、周方向両側に突出する２つの鍔部３１が形成されている。ティース部３０間には、底壁面３３、第１側壁面３５、第２側壁面３７によって囲まれたスロット部３９が形成されている。スロット部３９には、コイル７が収容される。
Two
図３及び図４に示すように、コイル７は、ステータコア６のスロット部３９に径方向に積層して挿入された複数のスロットコイル部７Ａを有し、複数のスロットコイル部７Ａは、絶縁部材７Ｂによって隣接するスロットコイル部７Ａと絶縁されている。なお、各スロットコイル部７Ａの長手方向は、中心軸Ｃと略平行であり略等間隔に配置されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the coil 7 has a plurality of
絶縁部材７Ｂは、例えば絶縁紙である。これにより、スロットコイル部７Ａの製造が容易となる。
The insulating
ケース９は、ステータコア６と当接し、締結部材８が締結される締結孔９１が形成された当接部９０を有する。ステータコア６は、締結部４０がケース９の当接部９０と軸方向で当接するように配置されている。締結部材８が、電磁鋼板１０の締結部４０に形成された挿通孔４１を挿通し、ケース９の当接部９０に形成された締結孔９１に締結されることによって、ステータ５がケース９に固定されている。
The
ケース９は、ステータコア６を構成する電磁鋼板１０よりも線膨張係数が高い材料で形成されている。ケース９の材料は、例えばアルミニウムである。なお、線膨張係数とは温度上昇による物体の長さや体積が膨張する割合を温度当たりで示したものをいう。
The
ステータコア６を構成する電磁鋼板１０は、ケース９の当接部９０と軸方向で当接する第１電磁鋼板１０Ａと、第１電磁鋼板１０Ａと隣接する第２電磁鋼板１０Ｂと、を有する。第１電磁鋼板１０Ａと隣接する第２電磁鋼板１０Ｂを含む電磁鋼板１０は、全て同材料で形成されており、形状のみが異なる。本実施形態では、第１電磁鋼板１０Ａ以外の電磁鋼板１０（第２電磁鋼板１０Ｂを含む）は、同一形状となっている。
The
図４及び図５に示すように、ケース９の当接部９０と当接する第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの外周縁４２Ａは、第１電磁鋼板１０Ａと隣接する第２電磁鋼板１０Ｂの締結部４０Ｂの外周縁４２Ｂよりも径方向内側となるように形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the outer
図６を参照して、回転電機１の温度変化によるステータコア６及びケース９の動作を詳しく説明する。
The operation of the
図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、ステータコア６は、締結部材８の軸力ＡＲによって、ケース９の当接部９０に固定されている。締結部材８の軸力ＡＲは、中心軸Ｃと平行な方向の力である。
As shown in FIGS. 6A to 6D, the
始めに、図６（ａ）に示すように、ケース９の当接部９０と当接する第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの外周縁４２Ａは、第１電磁鋼板１０Ａと隣接する第２電磁鋼板１０Ｂの締結部４０Ｂの外周縁４２Ｂよりも径方向内側となるように形成されている。さらに、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの外周縁４２Ａは、ケース９の当接部９０の端部９３より径方向内側となるように形成されている。本実施形態では、第１電磁鋼板１０Ａ以外の電磁鋼板１０（第２電磁鋼板１０Ｂを含む）の締結部４０の外周縁４２と、ケース９の当接部９０の端部９３は径方向で同一の位置となっている。このとき、回転電機１の温度は、常温（例えば、摂氏２０度）である。
First, as shown in FIG. 6A, the outer
次に、図６（ｂ）に示すように、回転電機１が高負荷状態になると、回転電機１は、温度が上昇し、高温（例えば、摂氏１５０度）となる。すると、ケース９及びステータコア６を構成する電磁鋼板１０は、ともに熱膨張するが、線膨張係数の大きいケース９の当接部９０の方が、電磁鋼板１０よりも大きく膨張する。
Next, as shown in FIG. 6B, when the rotary electric machine 1 enters a high load state, the temperature of the rotary electric machine 1 rises to a high temperature (for example, 150 degrees Celsius). Then, both the
このとき、ケース９の当接部９０と第１電磁鋼板１０Ａとの摩擦係数、すなわちアルミニウムと樹脂との摩擦係数は、第１電磁鋼板１０Ａと第２電磁鋼板１０Ｂとの摩擦係数、すなわち樹脂と樹脂との摩擦係数より大きいため、第１電磁鋼板１０Ａは、ケース９の当接部９０との摩擦力によって径方向外側に引っ張られる。しかし、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの外周縁４２Ａは、径方向外側へと変位するが、第２電磁鋼板１０Ｂの外周縁４２Ｂよりも径方向内側であるので、第２電磁鋼板１０Ｂの外周縁４２Ｂの径方向外側には突出しない。これにより、第１電磁鋼板１０Ａは、締結部材８の軸力ＡＲによって、外周縁４２Ａが第２電磁鋼板１０Ｂ側に反るような変形は生じない。
At this time, the friction coefficient between the
ここで摩擦係数とは、互いに接触する二つの物体の接触面の滑りにくさを示す係数であり、摩擦係数が大きいほど互いに接触する二つの物体の接触面は滑りにくい。 Here, the coefficient of friction is a coefficient indicating the slipperiness of the contact surfaces of two objects in contact with each other. The larger the coefficient of friction, the less likely the contact surfaces of two objects in contact with each other are.
次に、図６（ｃ）に示すように、回転電機１が高負荷状態から低負荷状態または無負荷状態になると、回転電機１は、温度が低下する。すると、ケース９及びステータコア６を構成する電磁鋼板１０は、ともに収縮するが、線膨張係数の大きいケース９の当接部９０の方が、電磁鋼板１０よりも収縮する。
Next, as shown in FIG. 6C, when the rotary electric machine 1 changes from the high load state to the low load state or the no load state, the temperature of the rotary electric machine 1 decreases. Then, both the
このとき、ケース９の当接部９０と第１電磁鋼板１０Ａとの摩擦係数は、第１電磁鋼板１０Ａと第２電磁鋼板１０Ｂとの摩擦係数より大きいため、第１電磁鋼板１０Ａは、ケース９の当接部９０との摩擦力によって径方向内側に引っ張られる。さらに、第１電磁鋼板１０Ａは、第２電磁鋼板１０Ｂ側に反っていないので、第２電磁鋼板１０Ｂに引っ掛かることなく、ケース９の当接部９０との摩擦力によって径方向内側に引っ張られる。
At this time, the friction coefficient between the
この結果、図６（ｄ）に示すように、回転電機１の温度が低下し常温に戻ったとき、ケース９及びステータコア６を構成する電磁鋼板１０は、ともに収縮し、第１電磁鋼板１０Ａは、第２電磁鋼板１０Ｂに引っ掛かることなく、図６（ａ）と同じ位置に戻る。
As a result, as shown in FIG. 6D, when the temperature of the rotary electric machine 1 decreases and returns to room temperature, the
なお、図６（ａ）〜（ｄ）の過程において、ケース９の当接部９０と第１電磁鋼板１０Ａとの摩擦係数、すなわちアルミニウムと樹脂との摩擦係数は、第１電磁鋼板１０Ａと第２電磁鋼板１０Ｂとの摩擦係数、すなわち樹脂と樹脂との摩擦係数より大きいため、ケース９の当接部９０と第１電磁鋼板１０Ａとは、ほぼ滑りが生じない。
In the process of FIGS. 6A to 6D, the friction coefficient between the
このように、ケース９の当接部９０と当接する第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの外周縁４２Ａは、第１電磁鋼板１０Ａと隣接する第２電磁鋼板１０Ｂの締結部４０Ｂの外周縁４２Ｂよりも径方向内側となるように形成されているので、回転電機１の温度上昇によって、ケース９がステータコア６よりも膨張し、第１電磁鋼板１０Ａがケース９の当接部９０との摩擦力によって径方向外側に引っ張られた場合でも、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａは、第２電磁鋼板１０Ｂの締結部４０Ｂの外周縁４２Ｂよりも径方向外側に突出しない。
As described above, the outer
したがって、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの外周縁４２Ａは、締結部材８の軸力ＡＲによって第２電磁鋼板１０Ｂ側に反るような変形は生じないので、回転電機１が温度上昇後に常温に戻る際、第１電磁鋼板１０Ａは第２電磁鋼板１０Ｂに引っ掛かることなく元の位置に戻ることができる。これにより、回転電機１が温度上昇後に常温に戻った場合でも、第１電磁鋼板１０Ａが元の位置まで戻らないことに起因して、第１電磁鋼板１０Ａのティース部３０の鍔部３１によって絶縁部材７Ｂが損傷することを防止でき、コイル７が短絡することを防止できる。
Therefore, since the outer
また、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａより径方向内側の形状、すなわち第１電磁鋼板１０Ａのヨーク部２０及びティース部３０の形状は、他の電磁鋼板１０（第２電磁鋼板１０Ｂを含む）と同一形状である。したがって、回転電機１の駆動によって第１電磁鋼板１０Ａに生じる磁束は、他の電磁鋼板１０（第２電磁鋼板１０Ｂを含む）に生じる磁束と変わらないので、回転電機１の出力トルクの低下を防止できる。
Further, the shape of the first
本実施形態では、絶縁部材７Ｂは絶縁紙であるとしたが、絶縁部材７Ｂは、スロットコイル部７Ａの外周面に被膜された絶縁被膜であってもよい。これにより、複数のスロットコイル部７Ａをスロット部３９に挿入する作業を容易化できる。
In the present embodiment, the insulating
［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態の回転電機１Ａについて図７及び図８を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態の回転電機１と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。第１実施形態の回転電機１のステータコア６を構成する電磁鋼板１０は、ケース９の当接部９０と当接するケース９の当接部９０と軸方向で当接する第１電磁鋼板１０Ａのみ他の電磁鋼板１０と異なる形状を有していたが、第２実施形態の回転電機１Ａのステータコア６を構成する電磁鋼板１０は、第１電磁鋼板１０Ａ及び第２電磁鋼板１０Ｂを含む全ての電磁鋼板１０が同一形状となっている。以下、第１実施形態の回転電機１と第２実施形態の回転電機１Ａとの相違点について詳細に説明する。
[Second Embodiment]
Subsequently, a rotating
図７に示すように、第２実施形態の回転電機１Ａのステータコア６を構成する電磁鋼板１０による締結部４０の外周縁４２は、径方向で単一面を形成している。
As shown in FIG. 7, the outer
回転電機１Ａのケース９は、ステータコア６と当接し、締結部材８が締結される締結孔９１が形成された当接部９０Ａを有する。
The
本実施形態では、ケース９の当接部９０Ａは、ステータコア６を構成する電磁鋼板１０のうち、ケース９の当接部９０Ａと当接する第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの外周縁４２Ａよりも径方向内側となるように形成されている。
In the present embodiment, the abutting
図８を参照して、回転電機１Ａの温度変化によるステータコア６及びケース９の動作を説明する。
The operation of the
図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、ステータコア６は、締結部材８の軸力ＡＲによって、ケース９の当接部９０Ａに固定されている。締結部材８の軸力ＡＲは、中心軸Ｃと平行な方向の力である。
As shown in FIGS. 8A to 8D, the
始めに、図８（ａ）に示すように、ケース９の当接部９０Ａの端部９３Ａは、ケース９の当接部９０Ａと当接する第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの外周縁４２Ａ、及び第１電磁鋼板１０Ａと隣接する第２電磁鋼板１０Ｂの締結部４０Ｂの外周縁４２Ｂよりも径方向内側となるように形成されている。このとき、回転電機１Ａの温度は、常温（例えば、摂氏２０度）である。
First, as shown in FIG. 8A, the
次に、図８（ｂ）に示すように、回転電機１Ａが高負荷状態になると、回転電機１Ａは、温度が上昇し、高温（例えば、摂氏１５０度）となる。すると、ケース９及びステータコア６を構成する電磁鋼板１０は、ともに熱膨張するが、線膨張係数の大きいケース９の当接部９０Ａの方が、電磁鋼板１０よりも大きく膨張する。
Next, as shown in FIG. 8B, when the rotary
このとき、ケース９の当接部９０Ａと第１電磁鋼板１０Ａとの摩擦係数、すなわちアルミニウムと樹脂との摩擦係数は、第１電磁鋼板１０Ａと第２電磁鋼板１０Ｂとの摩擦係数、すなわち樹脂と樹脂との摩擦係数より大きいため、第１電磁鋼板１０Ａは、ケース９の当接部９０Ａとの摩擦力によって径方向外側に引っ張られる。この結果、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの外周縁４２Ａは、第１電磁鋼板１０Ａと隣接する第２電磁鋼板１０Ｂの締結部４０Ｂの外周縁４２Ｂよりも径方向外側に突出する。一方、ケース９の当接部９０Ａの端部９３Ａは、第２電磁鋼板１０Ｂの締結部４０Ｂの外周縁４２Ｂよりも径方向外側には突出しない。
At this time, the friction coefficient between the
したがって、第２電磁鋼板１０Ｂの締結部４０Ｂの外周縁４２Ｂよりも径方向外側に突出した第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの突出部４５Ａは、ケース９の当接部９０Ａ及び第２電磁鋼板１０Ｂのいずれとも当接しない。よって、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの突出部４５Ａは、ケース９の当接部９０Ａからの締結部材８の軸力ＡＲに起因した荷重の入力がない。これにより、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの突出部４５Ａが第２電磁鋼板１０Ｂ側に反るような変形は生じない。
Therefore, the protruding
次に、図８（ｃ）に示すように、回転電機１Ａが高負荷状態から低負荷状態または無負荷状態になると、回転電機１Ａは、温度が低下する。すると、ケース９及びステータコア６を構成する電磁鋼板１０は、ともに収縮するが、線膨張係数の大きいケース９の当接部９０Ａの方が、電磁鋼板１０よりも収縮する。
Next, as shown in FIG. 8C, when the rotary
このとき、ケース９の当接部９０Ａと第１電磁鋼板１０Ａとの摩擦係数は、第１電磁鋼板１０Ａと第２電磁鋼板１０Ｂとの摩擦係数より大きいため、第１電磁鋼板１０Ａは、ケース９の当接部９０Ａとの摩擦力によって径方向内側に引っ張られる。さらに、第１電磁鋼板１０Ａは、第２電磁鋼板１０Ｂ側に反っていないので、第２電磁鋼板１０Ｂに引っ掛かることなく、ケース９の当接部９０Ａとの摩擦力によって径方向内側に引っ張られる。
At this time, the friction coefficient between the
この結果、図８（ｄ）に示すように、回転電機１Ａの温度が低下し常温に戻ったとき、ケース９及びステータコア６を構成する電磁鋼板は、ともに収縮し、第１電磁鋼板１０Ａは、第２電磁鋼板１０Ｂに引っ掛かることなく、図８（ａ）と同じ位置に戻る。
As a result, as shown in FIG. 8D, when the temperature of the rotary
なお、図８（ａ）〜（ｄ）の過程において、ケース９の当接部９０Ａと第１電磁鋼板１０Ａとの摩擦係数、すなわちアルミニウムと樹脂との摩擦係数は、第１電磁鋼板１０Ａと第２電磁鋼板１０Ｂとの摩擦係数、すなわち樹脂と樹脂との摩擦係数より大きいため、ケース９の当接部９０Ａと第１電磁鋼板１０Ａとは、ほぼ滑りが生じない。
In the process of FIGS. 8A to 8D, the friction coefficient between the
このように、ケース９の当接部９０Ａは、ケース９の当接部９０Ａと当接する第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの外周縁４２Ａ、及び第１電磁鋼板１０Ａと隣接する第２電磁鋼板１０Ｂの締結部４０Ｂの外周縁４２Ｂよりも径方向内側に形成されているので、回転電機１Ａの温度上昇によって、ケース９がステータコア６よりも膨張し、第１電磁鋼板１０Ａがケース９の当接部９０Ａとの摩擦力によって径方向外側に引っ張られた場合でも、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの突出部４５Ａは、ケース９の当接部９０Ａ及び第２電磁鋼板１０Ｂのいずれとも当接しない。
As described above, the
したがって、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの突出部４５Ａは、ケース９の当接部９０Ａからの締結部材８の軸力ＡＲに起因した荷重の入力がない。よって、第１電磁鋼板１０Ａの締結部４０Ａの突出部４５Ａは、締結部材８の軸力ＡＲの影響を受けず、第２電磁鋼板１０Ｂ側に反るような変形が生じないので、回転電機１Ａが温度上昇後に常温に戻る際、第１電磁鋼板１０Ａは、第２電磁鋼板１０Ｂに引っ掛かることなく元の位置に戻ることができる。これにより、回転電機１Ａの温度変化に伴い、第１電磁鋼板１０Ａが元の位置まで戻らないことに起因して、第１電磁鋼板１０Ａのティース部３０の鍔部３１によって絶縁部材７Ｂが損傷することを防止でき、コイル７が短絡することを防止できる。
Therefore, the
また、第１電磁鋼板１０Ａの形状は、他の電磁鋼板１０と同一形状である。したがって、第１電磁鋼板１０Ａに生じる磁束は、他の電磁鋼板１０に生じる磁束と変わらないので、回転電機１Ａの出力トルクの低下を防止できる。
Further, the shape of the first
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, etc. can be appropriately made.
また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。 In addition, at least the following matters are described in the present specification. It should be noted that, although the constituent elements and the like corresponding to the above-described embodiment are shown in parentheses, the present invention is not limited to this.
（１） 複数のスロット部（スロット部３９）を有する略円環形状のステータコア（ステータコア６）と、前記ステータコアに取り付けられるコイル（コイル７）と、を有するステータ（ステータ５）と、
前記ステータコアよりも線膨張係数が高い材料で形成されたケース（ケース９）と、
前記ステータを前記ケースに固定する締結部材（締結部材８）と、を備え、
前記コイルは、前記スロット部に挿入された複数のスロットコイル部（スロットコイル部７Ａ）を有し、
前記複数のスロットコイル部は、絶縁部材（絶縁部材７Ｂ）によって隣接する前記スロットコイル部と絶縁されており、
前記ステータコアは、積層された複数の電磁鋼板（電磁鋼板１０）から構成され、径方向外側に突出し、前記締結部材が挿通する挿通孔（挿通孔４１）が形成された締結部（締結部４０）を有し、
前記ケースは、前記ステータコアと当接し、前記締結部材が締結される締結孔（締結孔９１）が形成された当接部（当接部９０）を有し、
前記締結部材が、前記ステータコアの前記挿通孔を挿通し、前記ケースの前記締結孔に締結されることによって、前記ステータが前記ケースに固定された回転電機（回転電機１）であって、
前記複数の電磁鋼板のうち、前記ケースと当接する第１電磁鋼板（第１電磁鋼板１０Ａ）の前記締結部（締結部４０Ａ）の外周縁（外周縁４２Ａ）は、前記第１電磁鋼板と隣接する第２電磁鋼板（第２電磁鋼板１０Ｂ）の前記締結部（締結部４０Ｂ）の外周縁（外周縁４２Ｂ）よりも径方向内側となるように形成された、回転電機。
(1) A stator (stator 5) having a substantially annular stator core (stator core 6) having a plurality of slot portions (slot portions 39) and a coil (coil 7) attached to the stator core,
A case (case 9) made of a material having a linear expansion coefficient higher than that of the stator core;
A fastening member (fastening member 8) for fixing the stator to the case,
The coil has a plurality of slot coil portions (
The plurality of slot coil parts are insulated from the adjacent slot coil parts by an insulating member (insulating
The stator core is composed of a plurality of laminated electromagnetic steel plates (electromagnetic steel plates 10), projects outward in the radial direction, and has a fastening portion (fastening portion 40) formed with an insertion hole (insertion hole 41) through which the fastening member is inserted. Have
The case has an abutting portion (abutting portion 90) in which a fastening hole (fastening hole 91) for fastening the fastening member is abutted with the stator core,
A rotary electric machine (rotary electric machine 1) in which the stator is fixed to the case by inserting the fastening member through the insertion hole of the stator core and fastening the fastening hole to the fastening hole of the case,
An outer peripheral edge (outer
（１）によれば、ケースと当接する第１電磁鋼板の締結部の外周縁は、第１電磁鋼板と隣接する第２電磁鋼板の締結部の外周縁よりも径方向内側となるように形成されているので、回転電機の温度上昇によって、ケースがステータコアよりも膨張し、第１電磁鋼板がケースとの摩擦力によって径方向外側に変形した場合でも、第１電磁鋼板の締結部が、第２電磁鋼板の締結部の外周縁よりも径方向外側に突出しないようにすることができる。したがって、第１電磁鋼板の締結部の外周縁が、締結部材の軸力によって第２電磁鋼板側に反ることを防止できる。これにより、回転電機が温度上昇後に常温に戻る際、第１電磁鋼板は、第２電磁鋼板に引っ掛かることなく元の位置に戻ることができるので、第１電磁鋼板によって絶縁部材が損傷し、コイルが短絡することを防止できる。
また、第１電磁鋼板の締結部より径方向内側は、第２電磁鋼板と同形状とすることができるので、回転電機の出力トルクの低下を防止できる。
According to (1), the outer peripheral edge of the fastening portion of the first electromagnetic steel plate that contacts the case is formed to be radially inner than the outer peripheral edge of the fastening portion of the second electromagnetic steel plate adjacent to the first electromagnetic steel sheet. Therefore, even if the case expands more than the stator core due to the temperature rise of the rotating electric machine and the first electromagnetic steel sheet is deformed radially outward by the frictional force with the case, the fastening portion of the first electromagnetic steel sheet is (2) It is possible not to project outward in the radial direction beyond the outer peripheral edge of the fastening portion of the electromagnetic steel sheet. Therefore, it is possible to prevent the outer peripheral edge of the fastening portion of the first electromagnetic steel plate from warping toward the second electromagnetic steel plate side due to the axial force of the fastening member. Accordingly, when the rotating electrical machine returns to room temperature after the temperature rises, the first electromagnetic steel sheet can return to the original position without being caught by the second electromagnetic steel sheet, so that the insulating member is damaged by the first electromagnetic steel sheet, and the coil Can be prevented from being short-circuited.
Further, the inner side of the fastening portion of the first electromagnetic steel plate in the radial direction can have the same shape as the second electromagnetic steel plate, so that the output torque of the rotating electric machine can be prevented from lowering.
（２） 複数のスロット部（スロット部３９）を有する略円環形状のステータコア（ステータコア６）と、前記ステータコアに取り付けられるコイル（コイル７）と、を有するステータ（ステータ５）と、
前記ステータコアよりも線膨張係数が高い材料で形成されたケース（ケース９）と、
前記ステータを前記ケースに固定する締結部材（締結部材８）と、を備え、
前記コイルは、前記スロット部に挿入された複数のスロットコイル部（スロットコイル部７Ａ）を有し、
前記複数のスロットコイル部は、絶縁部材（絶縁部材７Ｂ）によって隣接する前記スロットコイル部と絶縁されており、
前記ステータコアは、積層された複数の電磁鋼板（電磁鋼板１０）から構成され、径方向外側に突出し、前記締結部材が挿通する挿通孔（挿通孔４１）が形成された締結部（締結部４０）を有し、
前記ケースは、前記ステータコアと当接し、前記締結部材が締結される締結孔（締結孔９１）が形成された当接部（当接部９０Ａ）を有し、
前記締結部材が、前記ステータコアの前記挿通孔を挿通し、前記ケースの前記締結孔に締結されることによって、前記ステータが前記ケースに固定された回転電機（回転電機１Ａ）であって、
前記ケースの前記当接部は、前記複数の電磁鋼板のうち、前記ケースと当接する第１電磁鋼板（第１電磁鋼板１０Ａ）の前記締結部（締結部４０Ａ）の外周縁（外周縁４２Ａ）、及び前記第１電磁鋼板と隣接する第２電磁鋼板（第２電磁鋼板１０Ｂ）の前記締結部（締結部４０Ｂ）の外周縁（外周縁４２Ｂ）よりも径方向内側に形成された、回転電機。
(2) A stator (stator 5) having a substantially annular stator core (stator core 6) having a plurality of slot portions (slot portions 39) and a coil (coil 7) attached to the stator core,
A case (case 9) made of a material having a linear expansion coefficient higher than that of the stator core;
A fastening member (fastening member 8) for fixing the stator to the case,
The coil has a plurality of slot coil portions (
The plurality of slot coil parts are insulated from the adjacent slot coil parts by an insulating member (insulating
The stator core is composed of a plurality of laminated electromagnetic steel plates (electromagnetic steel plates 10), projects outward in the radial direction, and has a fastening portion (fastening portion 40) formed with an insertion hole (insertion hole 41) through which the fastening member is inserted. Have
The case has an abutting portion (abutting
A rotating electrical machine (rotating
The contact portion of the case has an outer peripheral edge (outer
（２）によれば、ケースの当接部は、ケースと当接する第１電磁鋼板の締結部の外周縁、及び第１電磁鋼板と隣接する第２電磁鋼板の締結部の外周縁よりも径方向内側となるように形成されている。したがって、回転電機の温度上昇によって、ケースがステータコアよりも膨張し、第１電磁鋼板がケースとの摩擦力によって径方向外側に変形し、第１電磁鋼板の締結部の一部が第２電磁鋼板の締結部の外周縁よりも径方向外側に突出した場合でも、第１電磁鋼板の突出部が、ケースの当接部及び第２電磁鋼板のいずれとも当接しないようにすることができる。よって、第１電磁鋼板の突出部は、締結部材の軸力の影響を受けず、第２電磁鋼板側に反るような変形が生じない。これにより、回転電機が温度上昇後に常温に戻る際、第１電磁鋼板は、第２電磁鋼板に引っ掛かることなく元の位置に戻ることができるので、第１電磁鋼板によって絶縁部材が損傷し、コイルが短絡することを防止できる。 According to (2), the contact portion of the case has a diameter larger than the outer peripheral edge of the fastening portion of the first electromagnetic steel sheet that contacts the case and the outer peripheral edge of the fastening portion of the second electromagnetic steel sheet that is adjacent to the first electromagnetic steel sheet. It is formed to be inside in the direction. Therefore, due to the temperature rise of the rotating electric machine, the case expands more than the stator core, the first electromagnetic steel plate is deformed radially outward by the frictional force with the case, and a part of the fastening portion of the first electromagnetic steel plate is part of the second electromagnetic steel plate. Even when protruding outward in the radial direction from the outer peripheral edge of the fastening portion, the protruding portion of the first electromagnetic steel sheet can be prevented from contacting both the contact portion of the case and the second electromagnetic steel sheet. Therefore, the protruding portion of the first electromagnetic steel plate is not affected by the axial force of the fastening member, and is not deformed so as to warp toward the second electromagnetic steel plate side. Accordingly, when the rotating electrical machine returns to room temperature after the temperature rises, the first electromagnetic steel sheet can return to the original position without being caught by the second electromagnetic steel sheet, so that the insulating member is damaged by the first electromagnetic steel sheet, and the coil Can be prevented from being short-circuited.
（３） （１）または（２）に記載の回転電機であって、前記絶縁部材は、前記スロットコイル部と、隣接する前記スロットコイル部との間に介挿された絶縁紙である、回転電機。 (3) The rotating electric machine according to (1) or (2), wherein the insulating member is an insulating paper interposed between the slot coil section and the adjacent slot coil section. Electric machinery.
（３）によれば、絶縁部材は、スロットコイル部と、隣接するスロットコイル部との間に介挿された絶縁紙であるので、スロットコイル部の製造が容易となる。 According to (3), since the insulating member is the insulating paper interposed between the slot coil portion and the adjacent slot coil portion, the slot coil portion can be easily manufactured.
（４） （１）または（２）に記載の回転電機であって、前記絶縁部材は、前記スロットコイル部の外周面に被膜された絶縁被膜である、回転電機。 (4) The rotary electric machine according to (1) or (2), wherein the insulating member is an insulating coating film coated on an outer peripheral surface of the slot coil portion.
（４）によれば、スロットコイル部の外周面に被膜された絶縁被膜であるので、複数のスロットコイル部をスロットに挿入する作業を容易化できる。 According to (4), since the insulating coating is applied to the outer peripheral surface of the slot coil portion, the work of inserting the plurality of slot coil portions into the slots can be facilitated.
１、１Ａ 回転電機
５ ステータ
６ ステータコア
７ コイル
７Ａ スロットコイル部
７Ｂ 絶縁部材
８ 締結部材
９ ケース
１０ 電磁鋼板
１０Ａ 第１電磁鋼板
１０Ｂ 第２電磁鋼板
３９ スロット部
４０、４０Ａ、４０Ｂ 締結部
４１ 挿通孔
４２、４２Ａ、４２Ｂ 外周縁
９０、９０Ａ 当接部
９１ 締結孔
1, 1A Rotating
Claims (4)
前記ステータコアよりも線膨張係数が高い材料で形成されたケースと、
前記ステータを前記ケースに固定する締結部材と、を備え、
前記コイルは、前記スロット部に挿入された複数のスロットコイル部を有し、
前記複数のスロットコイル部は、絶縁部材によって隣接する前記スロットコイル部と絶縁されており、
前記ステータコアは、積層された複数の電磁鋼板から構成され、径方向外側に突出し、前記締結部材が挿通する挿通孔が形成された締結部を有し、
前記ケースは、前記ステータコアと当接し、前記締結部材が締結される締結孔が形成された当接部を有し、
前記締結部材が、前記ステータコアの前記挿通孔を挿通し、前記ケースの前記締結孔に締結されることによって、前記ステータが前記ケースに固定された回転電機であって、
前記複数の電磁鋼板のうち、前記ケースと当接する第１電磁鋼板の前記締結部の外周縁は、前記第１電磁鋼板と隣接する第２電磁鋼板の前記締結部の外周縁よりも径方向内側となるように形成された、回転電機。 A stator having a substantially annular stator core having a plurality of slot portions and a coil attached to the stator core;
A case formed of a material having a higher linear expansion coefficient than the stator core;
A fastening member for fixing the stator to the case,
The coil has a plurality of slot coil portions inserted into the slot portion,
The plurality of slot coil portions are insulated from the adjacent slot coil portions by an insulating member,
The stator core is composed of a plurality of laminated electromagnetic steel plates, has a fastening portion that projects radially outward, and has an insertion hole through which the fastening member is inserted,
The case has an abutting portion that is in contact with the stator core and has a fastening hole for fastening the fastening member,
A rotating electrical machine in which the stator is fixed to the case by the fastening member being inserted through the insertion hole of the stator core and fastened to the fastening hole of the case,
An outer peripheral edge of the fastening portion of the first electromagnetic steel sheet, which is in contact with the case among the plurality of electromagnetic steel sheets, is radially inner than an outer peripheral edge of the fastening portion of the second electromagnetic steel sheet adjacent to the first electromagnetic steel sheet. A rotating electric machine formed so as to be.
前記ステータコアよりも線膨張係数が高い材料で形成されたケースと、
前記ステータを前記ケースに固定する締結部材と、を備え、
前記コイルは、前記スロット部に挿入された複数のスロットコイル部を有し、
前記複数のスロットコイル部は、絶縁部材によって隣接する前記スロットコイル部と絶縁されており、
前記ステータコアは、積層された複数の電磁鋼板から構成され、径方向外側に突出し、前記締結部材が挿通する挿通孔が形成された締結部を有し、
前記ケースは、前記ステータコアと当接し、前記締結部材が締結される締結孔が形成された当接部を有し、
前記締結部材が、前記ステータコアの前記挿通孔を挿通し、前記ケースの前記締結孔に締結されることによって、前記ステータが前記ケースに固定された回転電機であって、
前記ケースの前記当接部は、前記複数の電磁鋼板のうち、前記ケースと当接する第１電磁鋼板の前記締結部の外周縁、及び前記第１電磁鋼板と隣接する第２電磁鋼板の前記締結部の外周縁よりも径方向内側に形成された、回転電機。 A stator having a substantially annular stator core having a plurality of slot portions and a coil attached to the stator core;
A case formed of a material having a higher linear expansion coefficient than the stator core;
A fastening member for fixing the stator to the case,
The coil has a plurality of slot coil portions inserted into the slot portion,
The plurality of slot coil portions are insulated from the adjacent slot coil portions by an insulating member,
The stator core is composed of a plurality of laminated electromagnetic steel plates, has a fastening portion that projects radially outward, and has an insertion hole through which the fastening member is inserted,
The case has an abutting portion that is in contact with the stator core and has a fastening hole for fastening the fastening member,
A rotating electrical machine in which the stator is fixed to the case by the fastening member being inserted through the insertion hole of the stator core and fastened to the fastening hole of the case,
The abutting portion of the case includes, among the plurality of electromagnetic steel sheets, an outer peripheral edge of the fastening portion of the first electromagnetic steel sheet that abuts the case, and the fastening of the second electromagnetic steel sheet adjacent to the first electromagnetic steel sheet. A rotary electric machine formed radially inside the outer peripheral edge of the portion.
前記絶縁部材は、前記スロットコイル部と、隣接する前記スロットコイル部との間に介挿された絶縁紙である、回転電機。 The rotating electric machine according to claim 1 or 2, wherein
The rotating electric machine, wherein the insulating member is an insulating paper interposed between the slot coil section and the adjacent slot coil section.
前記絶縁部材は、前記スロットコイル部の外周面に被膜された絶縁被膜である、回転電機。 The rotating electric machine according to claim 1 or 2, wherein
The rotating electric machine, wherein the insulating member is an insulating coating film coated on an outer peripheral surface of the slot coil portion.
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