JP2021069186A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクリップや振動、騒音の増大を抑制することが可能な回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１０は、第１端面２１ａおよび第２端面２１ｂと、内周面ＩＳと、外周面ＯＳと、外周面の一部で形成され中心軸線を中心とする円弧状の鉄心嵌合部と、を有する固定子鉄心２０と、固定子鉄心に取付けられた固定子コイル２２と、を具備する固定子１２と、固定子鉄心の第１端面に当接する第１当接面３２ａと、第１当接面から軸方向に延出し中心軸線を中心とする円弧状に形成され固定子鉄心の鉄心嵌合部に嵌合した第１嵌合部３４ａと、第１当接面を前記軸方向に貫通して延びる透孔と、を有し、固定子鉄心の第１端面の側の端部および回転シャフトの一端部を支持した第１軸受ブラケット１６と、第１軸受ブラケットの透孔に隙間を持って挿通され、第１軸受ブラケットを固定子鉄心に軸方向に締結した締結部材４０、４１と、を備えている。【選択図】図１

Description

この発明の実施形態は、回転電機に関する。

一般に、回転電機は、略円筒状の固定子鉄心および固定子鉄心に巻回された固定子コイルを有する固定子と、固定子に対して回転自在に設けられた回転子と、を備えている。固定子鉄心は、複数の電磁鋼板を積層して構成され、固定子鉄心の軸方向両側に端板および鉄心押えが設けられている。

固定子鉄心の軸方向両端部は、鉄心押えを介して軸受ブラケットにそれぞれ取付けられている。この場合、例えば、鉄心押えに形成された環状の嵌合部を、軸受ブラケットの環状の嵌合部に嵌合することにより、固定子が軸受ブラケットに取付けられる。一対の軸受ブラケットには軸受が設けられ、回転子の回転シャフトは、これらの軸受により回転自在に支持される。上記の構成とすることで、固定子の内周面と回転子の外周面との間にエアギャップは一定に保持される。

特許第２５３９０５３号公報 特開平１１−０８９１２６号公報 特開平８−０９８４３９号公報

上記の構成においては、固定子鉄心の組立後に、後工程として鉄心押えに軸受ブラケットへの取付部である嵌合部を加工する必要がある。嵌合部の機械加工においては、固定子鉄心の内径を基準として中心の位置出しを行い、この中心位置を基準として加工を行う。そのため、中心の位置決め時の測定誤差や、積層鉄心であるため軸方向に関し中心位置にバラつきがある、といった点から固定子鉄心内径に対する嵌合部の同心精度の確保が難しい。左記の同心度は、固定子鉄心の内周面と回転子鉄心の外周面との間との距離であるエアギャップの精度に関わる。エアギャップ精度が低下すると、トルクリップルの増加や振動、騒音増大の要因となる。
また、固定子鉄心に鉄心押えが取り付けられている場合、固定子の質量が増加する。固定子質量の増加は固有振動数の低下を招く。駆動時の電源周波数の逓倍周波数との共振を避けるため、回転電機の駆動速度域が制限されるとともに、振動、騒音増加の要因となる。
本発明の実施形態の解題は、トルクリップルや振動、騒音の増大を抑制することが可能な回転電機を提供することにある。

実施形態によれば、回転電機は、中心軸線の回りで回転自在な回転シャフトと、前記回転シャフトに固定され前記中心軸線と同軸的に位置する外周面を有する回転子鉄心と、を備える回転子と、複数枚の磁性材板を同軸的に積層して筒状に構成され、軸方向の一端側に位置する第１端面および前記軸方向の他端側に位置する第２端面と、前記回転子鉄心の外周面に隙間を置いて対向する内周面と、外周面と、前記外周面の一部で形成され前記中心軸線を中心とする円弧状の鉄心嵌合部と、を有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取付けられた固定子コイルと、を具備する固定子と、前記回転シャフトの軸方向の端部を支持する第１軸受と、前記固定子鉄心の第１端面に当接する第１当接面と、前記第１当接面から前記軸方向に延出し前記中心軸線を中心とする円弧状に形成され前記固定子鉄心の前記鉄心嵌合部に嵌合した第１嵌合部と、前記第１当接面を前記軸方向に貫通して延びる透孔と、を有し、前記固定子鉄心の前記第１端面の側の端部および前記回転シャフトの前記端部を支持した第１軸受ブラケットと、前記回転シャフトの軸方向の他端部を支持する第２軸受と、前記固定子鉄心の第２端面に当接する第２当接面と、前記第２当接面から前記軸方向に延出し前記中心軸線を中心とする円弧状に形成され前記固定子鉄心の前記鉄心嵌合部に嵌合した第２嵌合部と、前記第２当接面を前記軸方向に貫通して延びる透孔と、を有し、前記固定子鉄心の前記第２端面の側の端部および前記回転シャフトの前記他端部を支持した第２軸受ブラケットと、前記第１軸受ブラケットの前記透孔および前記第２軸受ブラケットの前記透孔に隙間を持って挿通され、前記第１軸受ブラケットおよび第２軸受ブラケットと前記固定子鉄心とを前記軸方向に締結した締結部材と、を備えている。

図１は、第１実施形態に係る回転電機の一部を示す縦断面図。 図２は、第１実施形態に係る回転電機の軸方向の一端面を示す側面図。 図３は、前記回転電機の固定子鉄心の外周部および軸受ブラケットの嵌合部の断面図。 図４は、第２実施形態に係る回転電機の一部を示す縦断面図。 図５は、第２実施形態に係る回転電機の軸方向の一端面を示す側面図。 図６は、第３実施形態に係る回転電機の一部を示す縦断面図。 図７は、第４実施形態に係る回転電機の一部を示す縦断面図。 図８は、第４実施形態に係る回転電機の軸方向の一端面を示す側面図。

以下に、図面を参照しながら、この発明の実施形態について説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る回転電機の縦断面図であり、中心軸線Ｃ１を中心として片側の半分を示す縦断面図、図２は、回転電機の軸方向一端側を示す側面図である。なお、図１は、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図に相当している。
図１に示すように、回転電機１０は、例えば、インナーロータ型の回転電機として構成されている。回転電機１０は、固定子１２と、固定子１２に対して中心軸線Ｃ１の回りで回転自在に支持された回転子（ロータ）１４と、固定子１２を軸方向の両側から挟むように固定子１２に保持している円盤状の第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８と、を備えている。
以下の説明では、中心軸線Ｃ１の延在方向を軸方向、中心軸線Ｃ１回りに回転する方向を周方向、軸方向および周方向に直交する方向を径方向と称する。

固定子１２は、円筒状の固定子鉄心２０と固定子鉄心２０に巻回された固定子巻線（ステータコイル）２２とを有している。固定子鉄心２０は、磁性材、例えば、珪素鋼板などの円環状の電磁鋼板を多数枚、軸方向に同軸的に積層して構成されている。固定子鉄心２０は、中心軸線Ｃ１と同軸的に位置する内周面ＩＳおよび外周面ＯＳと、軸方向の一端側に位置する第１端面２１ａおよび軸方向の他端側に位置する第２端面２１ｂと、内周面に形成されそれぞれ軸方向に延びた複数のスロット２３と、を有している。第１端面２１ａおよび第２端面２１ｂは、それぞれ中心軸線Ｃ１と直交する平面内に位置している。固定子鉄心２０は、外周面の複数個所を軸方向に沿って溶接することにより、あるいは、図示しない複数本のボルトにより軸方向に締結することにより、積層状態に固定保持されている。また、固定子鉄心２０の外周面において、第１端面２１ａ側の端部の外周面は、中心軸線Ｃ１と同軸の円筒状の第１鉄心嵌合部を構成している。第２端面２１ｂ側の端部の外周面は、中心軸線Ｃ１と同軸の円筒状の第２鉄心嵌合部を構成している。
ステータコイル２２は複数のスロット２３に埋め込まれた状態で固定子鉄心２０に取付けられている。ステータコイル２２のコイルエンド２２ａは固定子鉄心２０の第１端面２１ａおよび第２端面２１ｂから軸方向に張り出している。

第１軸受ブラケット１６は、ほぼお椀形状に形成され、円盤状の中央板部１６ａと中央板部１６ａの外周縁から軸方向に延出する筒状部１６ｂと筒状部１６ｂの延出端に設けられたフランジ部１６ｃとを一体に有している。第１軸受ブラケット１６は、例えば、アルミニウム合金等で形成されている。中央板部１６ａの中心部に、第１軸受Ｂ１を内蔵した第１軸受ハウジング３０が締結されている。
本実施形態において、フランジ部１６ｃは、中心軸線Ｃ１と同軸の円環状に形成されている。フランジ部１６ｃは、中心軸線Ｃ１と直交する平面に位置する環状の第１当接面３２ａと、中心軸線Ｃ１と同軸的に、すなわち、第１軸受Ｂ１の中心軸と同軸的に、形成された第１嵌合面（第１嵌合部）３４ａと、を有している。第１嵌合面３４ａは、第１当接面３２ａの外周縁から軸方向に延びている。本実施形態において、第１嵌合面３４ａは、周方向に連続した円筒形状をなしている。

図１および図２に示すように、フランジ部１６ｃに複数、例えば、４つの透孔３６が設けられている。透孔３６は、周方向に一定の間隔をおいて設けられている。各透孔３６は、フランジ部１６ｃおよび第１当接面３２ａを軸方向に貫通して延びている。各透孔３６は、固定ボルト４０を挿通するための透孔であり、固定ボルト４０の軸径よりも充分に大きな内径を有している。
第１軸受ブラケット１６は、第１当接面３２ａが固定子鉄心２０の第１端面２１ａに当接し、かつ、第１嵌合面３４ａが固定子鉄心２０の第１鉄心嵌合部、すなわち、第１端面２１ａ側の端部の外周面に嵌合した状態で、固定子鉄心２０に取付けられている。第１嵌合面３４ａが外周面ＯＳに嵌合することにより、第１軸受ブラケット１６の中心、すなわち、第１軸受Ｂ１の中心は、固定子鉄心２０の中心、すなわち、中心軸線Ｃ１に一致している。更に、第１軸受ブラケット１６のフランジ部１６ｃは、透孔３６に挿通した固定ボルト４０により固定子鉄心２０の第１端面２１ａに密着した状態に固定され、第１軸受ブラケット１６の軸方向の位置が位置決めされる。

図１に示すように、第２軸受ブラケット１８は、第１軸受ブラケット１６と同様に構成されている。すなわち、第２軸受ブラケット１８は、ほぼお椀形状に形成され、円盤形状の中央板部１８ａと中央板部１８ａの外周縁から軸方向に延出する筒状部１８ｂと筒状部１８ｂの延出端に設けられたフランジ部１８ｃとを一体に有している。第２軸受ブラケット１８は、例えば、アルミニウム合金等で形成されている。中央板部１８ａの中心部に、第２軸受Ｂ２を内蔵した第２軸受ハウジング３１が締結されている。
フランジ部１８ｃは、中心軸線Ｃ１と同軸の円環状に形成されている。フランジ部１８ｃは、中心軸線Ｃ１と直交する平面に位置する環状の第２当接面３２ｂと、中心軸線Ｃ１と同軸的に、すなわち、第２軸受Ｂ２の中心軸と同軸的に、形成された第２嵌合面（第２嵌合部）３４ｂと、を有している。第２嵌合面３４ｂは、第２当接面３２ｂの外周縁から軸方向に延びている。本実施形態において、第２嵌合面３４ｂは、周方向に連続した円筒形状をなしている。

図３は、第１軸受ブラケット１６、第２軸受ブラケット１８、および固定子鉄心２０の外周部を模式的に示す断面図である。図１および図３に示すように、第２軸受ブラケット１８のフランジ部１８ｃに複数、例えば、４つの透孔３７が設けられている（１つのみ図示する）。透孔３７は、周方向に一定の間隔をおいて設けられている。各透孔３７は、フランジ部１８ｃおよび第２当接面３２ｂを軸方向に貫通して延びている。各透孔３７は、固定ボルト４０を挿通するための透孔であり、固定ボルト４０の軸径よりも充分に大きな内径を有している。
第２軸受ブラケット１８は、第２当接面３２ｂが固定子鉄心２０の第２端面２１ｂに当接し、かつ、第２嵌合面３４ｂが固定子鉄心２０の第２鉄心嵌合部、すなわち、第２端面２１ｂ側の端部の外周面に嵌合した状態で、固定子鉄心２０に取付けられている。第２嵌合面３４ｂが外周面ＯＳに嵌合することにより、第２軸受Ｂ２の中心は、固定子鉄心２０の中心、すなわち、中心軸線Ｃ１に一致している。更に、第２軸受ブラケット１８のフランジ部１８ｃは、透孔３７に挿通した固定ボルト４０により固定子鉄心２０の第２端面２１ｂに密着した状態に固定され、第２軸受ブラケット１８の軸方向の位置が位置決めされる。

図３に示すように、固定子鉄心２０を軸方向に貫通した複数、例えば、４つの貫通孔４２（１つのみ図示する）が固定子鉄心２０に形成されている。４つの貫通孔４２は、固定子鉄心２０の周方向に一定の間隔をおいて設けられている。各貫通孔４２は、固定ボルト４０の軸径よりも充分に大きな内径を有している。また、４つの貫通孔４２は、第１軸受ブラケット１６の透孔３６および第２軸受ブラケット１８の透孔３７と軸方向に整列する位置に設けられている。
固定ボルト４０は、例えば、第１軸受ブラケット１６側から透孔３６、固定子鉄心２０の貫通孔４２、および第２軸受ブラケット１８の透孔３７に挿通され、第２軸受ブラケット１８から軸方向に突出している。固定ボルト４０の突出端部にナット４１が螺合されている。固定ボルト４０およびナット４１を締め付けることにより、固定ボルト４０のヘッドはワッシャＷ１を介して第１軸受ブラケット１６のフランジ部１６ｃを軸方向に押圧し、ナット４１はワッシャＷ２を介して第２軸受ブラケット１８のフランジ部１８ｃを軸方向に押圧している。これにより、第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８は軸方向に互いに締結されている。第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８は、固定子鉄心２０の第１端面２１ａおよび第２端面２１ｂに密着した状態に固定され、固定子鉄心２０を軸方向の両側から挟み込むように取付けられている。
本実施形態において、固定ボルト４０およびナット４１は、締結部材を構成している。

なお、透孔３６、貫通孔４２、および透孔３７は、いずれも固定ボルト４０の軸径よりも大きい内径に形成しているため、固定ボルト４０はこれらの透孔３６、貫通孔４２、および透孔３７に隙間を持って挿通されている、すなわち、遊嵌されている。そのため、固定ボルト４０は、第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８の軸方向の位置決めおよび軸方向の位置固定にのみ寄与し、径方向の位置決めに影響を与えない。第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８の径方向の位置決めは、第１嵌合面３４ａおよび第２嵌合面３４ｂと固定子鉄心２０との嵌め合いにより成される。

一方、図１に示すように、回転子１４は、回転シャフト５０と、回転子鉄心（ロータ鉄心）５２と、回転子鉄心５２に埋め込まれた複数の永久磁石Ｍと、を備えている。回転シャフト５０は、中心軸線Ｃと同軸的に配置され、軸方向の一端部および他端部がそれぞれ第１軸受Ｂ１および第２軸受Ｂ２により回転自在に支持されている。
回転子鉄心５２は、磁性材、例えば、珪素鋼板などの円環状の電磁鋼板を多数枚、軸方向に同軸的に積層して構成され、ほぼ円筒形状に形成されている。回転子鉄心５２は、回転シャフト５０の軸方向のほぼ中央部に取付けられ、固定子鉄心２０の内側に、中心軸線Ｃ１と同軸的に配置されている。回転子鉄心５２の外周面は、隙間（エアギャップ）Ｇを置いて、固定子鉄心２０の内周面に対向している。回転子鉄心５２の軸方向長さは、固定子鉄心２０の軸方向長さとほぼ等しく形成されている。回転子鉄心５２の軸方向の一端面および他端面にそれぞれ端板５４ａ、５４ｂあるいは鉄心押えが設けられ、回転子鉄心５２を軸方向両側から支持している。

永久磁石Ｍは、例えば、細長い矩形の板状に形成されている。永久磁石Ｍは、回転子鉄心５２の外周部に埋め込まれ、回転子鉄心５２の軸方向のほぼ全長に亘って延在している。永久磁石Ｍは、回転子鉄心５２の周方向に間隔を置いて複数個、並んで配置されている。
ステータコイル２２に通電することにより、回転子鉄心５２が回転し、回転シャフト５０が回転子鉄心５２と一体に回転される。これにより、永久磁石型の回転電機１０が構成されている。なお、回転子１４は、永久磁石に代えて、かご型の回転子を用いてもよく、誘導電動機として構成してもよい。

上記構成の回転電機１０では、固定子鉄心２０の軸方向端部の外周面を直接、第１軸受ブラケット１６の第１嵌合面３４ａおよび第２軸受ブラケット１８の第２嵌合面３４ｂへ嵌合することで、第１および第２嵌合面３４ａ、３４ｂに対する固定子内径の同心精度を容易に確保することができる。すなわち、固定子鉄心２０の中心軸と第１および第２軸受ブラケット１６、１８の中心軸とを高い精度で芯合わせすることができ、回転電機１０の中心軸線Ｃ１に確実に合わせることが可能となる。これにより、固定子鉄心２０の内周面と回転子鉄心５２の外周面との間の隙間（エアギャップ）Ｇの精度が向上する。その結果、回転電機１０のトルクリップルおよび振動、騒音の低減を図ることができる。
なお、前述したように、固定ボルト４０は、第１軸受ブラケット１６の透孔３６、貫通孔４２、および第２軸受ブラケット１８の透孔３７に隙間を持って挿通されているため、第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８の径方向の位置決めに影響を与えない。そのため、第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８の径方向の位置決めは、第１嵌合面３４ａおよび第２嵌合面３４ｂと固定子鉄心２０の鉄心嵌合部との嵌め合いにより正確かつ容易に成される。
また、上記回転電機１０によれば、固定子１２の鉄心押えが不要となるため、回転電機の小型化の他、固定子質量の低下により固有振動数の増加にも寄与し、振動、騒音の低減を図ることができる。更に、部材削減による回転機電気の軸方向長さの短縮、および製造コストの低減を図ることが可能となる。

次に、他の実施形態に係る回転電機について説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る回転電機の縦断面図であり、中心軸線Ｃ１を中心として片側の半分を示す縦断面図、図５は、回転電機の軸方向一端側を示す側面図である。なお、図４は、図５の線Ｂ−Ｂに沿った断面図に相当している。また、図５の線Ａ−Ａに沿った断面は、前述した図１に示した回転電機断面と同一となる。
図示のように、第２実施形態によれば、第１軸受ブラケット１６において、中央板部１８ａの外周部、筒状部１８ｂ、およびフランジ部１８ｃは、円方向に間欠的に形成され、複数、例えば、４本のアーム部を形成している。すなわち、中央板部１８ａの外周部、筒状部１８ｂ、およびフランジ部１８ｃは、固定ボルト４０を挿通する２つの透孔３６の間の領域が切り欠かれ、４箇所に開口を有する形状としている。第１当接面３２ａおよび第１嵌合面３４ａは、各アーム部の延出端部に設けられている。すなわち、４つの第１当接面３２ａが周方向に間隔を置いて設けられ、同様に、４つの第１嵌合面３４ａが周方向に間隔を置いて設けられている。第１嵌合面３４ａの各々は、中心軸線Ｃ１と同芯の円弧状に形成されている。

第１軸受ブラケット１６は、第１当接面３２ａが固定子鉄心２０の第１端面２１ａに当接し、かつ、第１嵌合面３４ａが固定子鉄心２０の外周面ＯＳに嵌合した状態で、固定子鉄心２０に取付けられている。第１嵌合面３４ａが外周面ＯＳに嵌合することにより、第１軸受ブラケット１６の中心、すなわち、第１軸受Ｂ１の中心は、固定子鉄心２０の中心、すなわち、中心軸線Ｃ１に一致している。更に、第１軸受ブラケット１６のフランジ部１６ｃは、透孔３６に挿通した固定ボルト４０により固定子鉄心２０の第１端面２１ａに密着した状態に固定され、第１軸受ブラケット１６の軸方向の位置が位置決めされる。

第２軸受ブラケット１８は、第１軸受ブラケット１６と同様に構成されている。第２軸受ブラケット１８は、図示しない４つの第２当接面３２ｂが固定子鉄心２０の第２端面２１ｂに当接し、かつ、図示しない４つの第２嵌合面３４ｂが固定子鉄心２０の外周面ＯＳに嵌合した状態で、固定子鉄心２０に取付けられている。第２嵌合面３４ｂが外周面ＯＳに嵌合することにより、第２軸受Ｂ２の中心は、固定子鉄心２０の中心、すなわち、中心軸線Ｃ１に一致している。第２軸受ブラケット１８のフランジ部１８ｃは、透孔３７に挿通した固定ボルト４０により固定子鉄心２０の第２端面２１ｂに密着した状態に固定され、第２軸受ブラケット１８の軸方向の位置が位置決めされる。
これにより、第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８は、固定子鉄心２０の第１端面２１ａおよび第２端面２１ｂに密着した状態に固定され、固定子鉄心２０を軸方向の両側から挟み込むように保持している。
なお、第１軸受ブラケット１６の透孔３６および第２軸受ブラケット１８の透孔３７は、固定ボルト４０の軸径よりも大きい内径を有し、固定ボルト４０は、これらの透孔３６、３７に隙間を持って挿通されている。

第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８において、周方向に隣合う２つの嵌合面の間の領域が開口し、固定子鉄心２０の端面を覆っていない。第２実施形態によれば、固定子１２は、それぞれ上記開口に対向して設けられた４つの第１鉄心押え６０ａおよび４つの第２鉄心押え６０ｂを備えている。各第１鉄心押え６０ａは、例えば、円弧状の平板で形成され、固定子鉄心２０の第１端面２１ａに重ねて配置されている。第１鉄心押え６０ａの外周縁は、第１端面２１ａの外周縁に整列している。各第１鉄心押え６０ａは、周方向に隣合う２つの第１嵌合部３４ａの間に配置されている。第１鉄心押え６０ａの周方向の両端部に透孔６２が設けられている。これらの透孔６２に固定ボルト６４がそれぞれ挿通されている。

同様に、各第２鉄心押え６０ｂは、例えば、円弧状の平板で形成され、固定子鉄心２０の第２端面２１ｂに重ねて配置されている。第２鉄心押え６０ｂの外周縁は、第２端面２１ｂの外周縁に整列している。各第２鉄心押え６０ｂは、周方向に隣合う２つの第２嵌合面の間に配置され、固定子鉄心２０を挟んで第１鉄心押え６０ａと対向している。第２鉄心押え６０ｂの周方向の両端部に透孔が設けられている。前述した固定ボルト６４は、第１鉄心押え６０ａの透孔６２、固定子鉄心２０の図示しない貫通孔、および第２鉄心押え６０ｂの透孔に挿通され、その先端部は第２鉄心押え６０ｂから外方に延出している。この先端部にナット６５が螺合されている。固定ボルト６４およびナット６５は、第２締結部材として機能する。
固定ボルト６４およびナット６５を締め付けることにより、第１鉄心押え６０ａ第２鉄心押え６０ｂは、固定子鉄心２０の第１端面２１ａおよび第２端面２１ｂに密着した状態に押付けられ、固定子鉄心２０を軸方向の両側から挟み込んで固定子鉄心２０を押えている。

上記構成の第２実施形態によれば、固定子鉄心２０の軸方向端部の外周面を直接、第１軸受ブラケット１６の４つの第１嵌合面３４ａおよび第２軸受ブラケット１８の４つの第２嵌合面３４ｂへ嵌合することで、第１および第２嵌合面３４ａ、３４ｂに対する固定子内径の同心精度を容易に確保することができる。これにより、固定子鉄心２０の内周面と回転子鉄心５２の外周面との間の隙間Ｇの精度が向上し、回転電機１０のトルクリップルおよび振動、騒音の低減を図ることができる。
第１嵌合面および第２嵌合面をそれぞれ周方向に分割して配置することにより、第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８が軽量化し、回転電機１０の小型、軽量化に寄与することができる。また、嵌合部の全面を軸受ブラケットで覆う必要が無くなるため、外気を機体内に取り込み易くなり、固定子の冷却性能向上を図ることが可能となる。更に、軸受ブラケットの開口部分に対向して鉄心押え６０ａ、６０ｂを設けることが可能となる。これらの鉄心押え６０ａ、６０ｂにより固定子鉄心の歯先の開きを抑制し、電気特性の向上を図ることが可能となる。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る回転電機の縦断面図であり、中心軸線Ｃ１を中心として片側の半分を示す縦断面図である。
図示のように、第３実施形態によれば、一対の軸受ブラケットのうちの一方、例えば、第１軸受ブラケット１６は、固定子鉄心２０から離間し、第２軸受ブラケットの外側に配置されている。すなわち、第１軸受ブラケット１６は、第２軸受ブラケットに対し、固定子鉄心２０と反対側に設けられ、第２軸受ブラケット１８と軸方向に所定の間隔を置いて配置されている。第１軸受ブラケット１６ａの第１軸受Ｂ１は、第２軸受ブラケット１８の第２軸受Ｂ２と中心軸線Ｃ１に沿って整列して配置されている。本実施形態では、第１軸受ブラケット１６の筒状部１６ｂは、第２軸受ブラケット１８に連結されている。第１軸受ブラケット１６は、独立して別部材に支持されてもよい。
回転シャフト５０は、回転子鉄心５２の軸方向一端側から外方に延出し、この延出部が第２軸受Ｂ２および第１軸受Ｂ１により回転自在に支持されている。

第２軸受ブラケット１８は、第２当接面３２ｂが固定子鉄心２０の第２端面２１ｂに当接し、かつ、第２嵌合面３４ｂが固定子鉄心２０の外周面ＯＳに嵌合した状態で、固定子鉄心２０に取付けられている。フランジ部１８ｃ側から、フランジ部１８ｃの透孔３７および固定子鉄心２０の貫通孔に固定ボルト４０が挿通され、固定ボルト４０の先端部は固定子鉄心２０の第１端面２１ａから外方に突出している。固定ボルト４０の先端部にナット４１が螺合されている。固定ボルト４０およびナット４１を絞め込むことにより、フランジ部１８ｃは固定子鉄心２０の第２端面２１ｂに密着した状態に固定される。これにより、固定子鉄心２０は、第２軸受ブラケット１８により、中心軸線Ｃ１と同軸的に、保持されている。
第３実施形態において、回転電機１０の他の構成は、第１実施形態に係る回転電機と同一である。なお、請求項の記載においては、第２軸受ブラケット１８を第１軸受ブラケットと称し、第１軸受ブラケット１６を第２軸受ブラケットと称する場合もある。

上記構成の第３実施形態によれば、固定子１２は、第２軸受ブラケット１８により、いわゆる片持ち支持の状態で保持されている。この場合においても、固定子鉄心２０の軸方向端部の外周面を直接、第２軸受ブラケット１８の第２嵌合面３４ｂへ嵌合することで、第２嵌合面３４ｂに対して固定子鉄心２０を高い精度で同芯状に保持することができる。そのため、固定子鉄心２０の内周面と回転子鉄心５２の外周面との間の隙間Ｇの精度が向上し、回転電機１０のトルクリップルおよび振動、騒音の低減を図ることができる。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る回転電機の縦断面図であり、中心軸線Ｃ１を中心として片側の半分を示す縦断面図、図８は、軸方向の一端側から見た前記回転電機の側面図である。なお、図７の断面図は、図８の線Ａ−Ａに沿った回転電機の断面図に相当している。
図示のように、第４実施形態では、固定子鉄心２０を構成する多数枚の電磁鋼板は、ほぼ矩形状の外形に形成され、外形のうち、軸受ブラケットの嵌合面３４ａあるいは３４ｂと嵌合する複数個所、例えば、４箇所の鉄心嵌合部２０ｃのみが中心軸線Ｃ１を中心とする円弧状の外形を有している。また、固定子鉄心２０は、同一の向きに積層された３０〜４０枚の電磁鋼板を１ブロック２０ａとして、複数のブロック２０ａを４５°ずつ中心軸線Ｃ１の回りで回転させながら積層する、いわゆる回し積みすることにより構成されている。各ブロック２０ａの角部により、固定子鉄心２０の外周面から突出する複数の冷却フィンが構成されている。

第１軸受ブラケット１６は、前述した第２実施形態と同様に、４本のアーム部を有する形状に構成され、各アーム部の延出端部に第１当接面３２ａおよび第１嵌合面３４ａが設けられている。すなわち、４つの第１当接面３２ａが周方向に間隔を置いて設けられ、同様に、４つの第１嵌合面３４ａが周方向に間隔を置いて設けられている。第１嵌合面３４ａの各々は、中心軸線Ｃ１と同芯の円弧状に形成されている。
第１軸受ブラケット１６は、第１当接面３２ａが固定子鉄心２０の第１端面２１ａに当接し、かつ、第１嵌合面３４ａが固定子鉄心２０の外周面の鉄心嵌合部２０ｃに嵌合した状態で、固定子鉄心２０に取付けられている。第１嵌合面３４ａが鉄心嵌合部２０ｃに嵌合することにより、第１軸受ブラケット１６の中心、すなわち、第１軸受Ｂ１の中心は、固定子鉄心２０の中心、すなわち、中心軸線Ｃ１に一致している。

第２軸受ブラケット１８は、第１軸受ブラケット１６と同様に構成されている。第２軸受ブラケット１８は、４つの第２当接面３２ｂが固定子鉄心２０の第２端面２１ｂに当接し、かつ、４つの第２嵌合面３４ｂが固定子鉄心２０の外周面の鉄心嵌合部２０ｃに嵌合した状態で、固定子鉄心２０に取付けられている。第２嵌合面３４ｂが鉄心嵌合部２０ｃに嵌合することにより、第２軸受Ｂ２の中心は、固定子鉄心２０の中心、すなわち、中心軸線Ｃ１に一致している。
第１軸受ブラケット１６のフランジ部１６ｃおよび第２軸受ブラケットのフランジ部１８ｃは、固定ボルト４０及びナット４１により固定子鉄心２０の第１端面２１ａおよび第２端面２１ｂに密着した状態に固定されている。これにより、第１軸受ブラケット１６および第２軸受ブラケット１８は、固定子鉄心２０を軸方向の両側から挟み込むように保持している。
第４実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１実施形態に係る回転電機と同一である。

上記構成の第４実施形態に係る回転電機１０においても、前述した第１実施形態および第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。更に、第４実施形態では、固定子鉄心２０の外周に冷却フィンが形成されていることから、固定子１２の冷却性能の更なる向上が可能となり、回転電機の小型軽量化にも寄与することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、回転電機の構成要素の材質、寸法、形状等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。実施形態に係る回転電機は、永久磁石型の回転電機に限らず、誘導電動機にも適用可能である。

１０…回転電機、１２…固定子、１４…回転子、１６…第１軸受ブラケット、
１６ｃ…フランジ部、１８…第２軸受ブラケット、１８ｃ…フランジ部、
２０…固定子鉄心、２１ａ…第１端面、２１ｂ…第２端面、 ２２…固定子コイル、
３２ａ…第１当接面、３２ｂ…第２当接面、３４ａ…第１嵌合面、
３４ｂ…第２嵌合面、３６、３７…透孔、４０…固定ボルト、４１…ナット、
５０…回転シャフト、５２…回転子鉄心、６０ａ…第１鉄心押え、
６０ｂ…第２鉄心押え

Claims (7)

1. 中心軸線の回りで回転自在な回転シャフトと、前記回転シャフトに固定され前記中心軸線と同軸的に位置する外周面を有する回転子鉄心と、を備える回転子と、
   複数枚の磁性材板を同軸的に積層して筒状に構成され、軸方向の一端側に位置する第１端面および前記軸方向の他端側に位置する第２端面と、前記回転子鉄心の外周面に隙間を置いて対向する内周面と、外周面と、前記外周面の一部で形成され前記中心軸線を中心とする円弧状の鉄心嵌合部と、を有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取付けられた固定子コイルと、を具備する固定子と、
   前記回転シャフトの軸方向の一端部を支持する第１軸受と、前記固定子鉄心の第１端面に当接する第１当接面と、前記第１当接面から前記軸方向に延出し前記中心軸線を中心とする円弧状に形成され前記固定子鉄心の前記鉄心嵌合部に嵌合した第１嵌合部と、前記第１当接面を前記軸方向に貫通して延びる透孔と、を有し、前記固定子鉄心の前記第１端面の側の端部および前記回転シャフトの前記一端部を支持した第１軸受ブラケットと、
   前記回転シャフトの軸方向の他端部を支持する第２軸受と、前記固定子鉄心の第２端面に当接する第２当接面と、前記第２当接面から前記軸方向に延出し前記中心軸線を中心とする円弧状に形成され前記固定子鉄心の前記鉄心嵌合部に嵌合した第２嵌合部と、前記第２当接面を前記軸方向に貫通して延びる透孔と、を有し、前記固定子鉄心の前記第２端面の側の端部および前記回転シャフトの前記他端部を支持した第２軸受ブラケットと、
   前記第１軸受ブラケットの前記透孔および前記第２軸受ブラケットの前記透孔に隙間を持って挿通され、前記第１軸受ブラケットおよび第２軸受ブラケットと前記固定子鉄心とを前記軸方向に締結した締結部材と、
   を備える回転電機。
2. 前記固定子鉄心の鉄心嵌合部は、前記第１端面の側の端部に位置する円筒状の外周面と、前記第２端面の側の端部に位置する円筒状の外周面と、を有し、
   前記第１軸受ブラケットの第１嵌合部は、前記中心軸線と同軸の円筒状の第１嵌合面を有し、
   前記第２軸受ブラケットの第２嵌合部は、前記中心軸線と同軸の円筒状の第２嵌合面を有している請求項１に記載の回転電機。
3. 前記第1軸受ブラケットは、前記中心軸線を中心とする周方向に離間して設けられた複数の前記第１嵌合部と、周方向に隣合う前記第1嵌合部の間に設けられた開口と、を有し、
   前記複数の第1嵌合部は前記固定子鉄心の鉄心嵌合部に嵌合されている請求項１に記載の回転電機。
4. 前記固定子は、前記第１端面に重ねて配置され前記第１軸受ブラケットの前記開口に対向する第１鉄心押えと、前記第２端面に重ねて配置され前記固定子鉄心を挟んで前記第１鉄心押えに対向する第２鉄心押えと、前記第１鉄心押えと前記第２鉄心押えとを互いに締結した第２締結部材と、を備えている請求項３に記載の回転電機。
5. 前記固定子鉄心の鉄心嵌合部は、前記固定子鉄心の外周面において、前記中心軸線を中心とする周方向に離間した複数個所に設けられている請求項３に記載の回転電機。
6. 前記固定子鉄心は、前記複数個所に設けられた鉄心嵌合部の間に位置する角部を有し、
   前記角部は前記固定子鉄心の径方向外方に突出し冷却フィンを構成している請求項５に記載の回転電機。
7. 中心軸線の回りで回転自在な回転シャフトと、前記回転シャフトに固定され前記中心軸線と同軸的に位置する外周面を有する回転子鉄心と、を備える回転子と、
   複数枚の磁性鋼板を同軸的に積層して筒状に構成され、軸方向の一端側に位置する第１端面および前記軸方向の他端側に位置する第２端面と、前記回転子鉄心の外周面に隙間を置いて対向する内周面と、外周面と、前記外周面の一部で形成され前記中心軸線と中心とする円弧状の鉄心嵌合部と、を有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取付けられた固定子コイルと、を具備する固定子と、
   前記回転シャフトの軸方向の一端部を支持する第１軸受と、前記固定子鉄心の第１端面に当接する第１当接面と、前記第１当接面から前記軸方向に延出し前記中心軸線を中心とする円弧状に形成され前記固定子鉄心の前記鉄心嵌合部に嵌合した第１嵌合部と、前記第１当接面を前記軸方向に貫通して延びる透孔と、を有し、前記固定子鉄心の前記第１端面の側の端部および前記回転シャフトの前記一端部を支持した第１軸受ブラケットと、
   前記第1軸受に対して前記軸方向に離間して位置し前記回転シャフトの軸方向の端部を支持する第２軸受を有する第２軸受ブラケットと、
   前記第１軸受ブラケットの前記透孔に隙間を持って挿通され、前記第１軸受ブラケットを前記固定子鉄心に前記軸方向に締結した締結部材と、
   を備える回転電機。

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