JP2022091365A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄心の形状を変更することなく振動、騒音を抑制することが可能な回転電機の固定子を提供する。【解決手段】実施形態によれば、固定子は、複数枚の磁性鋼板を中心軸線Ｃと平行な軸方向に積層して構成され、軸方向の一端に位置する第１端面２１ａおよび軸方向の他端に位置する第２端面２１ｂと、中心軸線と同軸的に位置する内周面と、内周面と径方向に間隔を置いて対向する多角形の外周面と、を有する固定子鉄心１２と、第1固定部３０ｂを有し第１端面に重ねて設けられた第１鉄心押え２６と、第２固定部３１ｂを有し第２端面に重ねて設けられた第２鉄心押え２８と、第１鉄心押えと第２鉄心押えとを互いに締結した締結部材Ｂ１、Ｎ１と、第１固定部および第２固定部に固定され第１鉄心押えと第２鉄心押えとを互いに連結した可変プレート４０と、を備えている。【選択図】図４

Description

この発明の実施形態は、回転電機に関する。

回転電機は、固定子と固定子に対して回転自在に支持された回転子とを備えている。固定子は、例えば、複数枚の電磁鋼板を積層して構成された固定子鉄心と、固定子鉄心に取り付けられた固定子コイルと、を備えている。回転電機の運転時、インバータや商用電源から所望の回転数に対応する周波数の電流が固定子コイルに供給される。固定子コイルに電流が供給されることで固定子鉄心のティースに磁束が生じ、回転子は固定子の磁束との反発及び吸引によって回転軸を中心に回転する。

このような回転電機では、固定子鉄心の円環モードの固有振動数が電源周波数とその倍数成分に近い運転条件にて、共振による振動、騒音が増大する場合がある。すなわち、固定子は、電磁加振力を受け、径方向へ振動が生じる。径方向の振動は、周囲の空気を押し出し、音圧として周囲に放出される。音圧の放出により騒音が発生する。また、固定子の振動は、固定子の固定部を通じて周囲の構造物に伝わる。
上述の振動は、電磁加振力の周波数と固定子鉄心の固有振動数との関係によって振動値が大きく異なる。一般に、電磁加振力の周波数と固定子鉄心の固有振動数とが一致する条件で特に固定子鉄心の振動値が大きくなる。固定子鉄心の固有振動数を変更する手法としては、固定子鉄心の円環部、即ち、固定子鉄心の外径からスロットの底までの寸法（以下、コアバック寸法）を増減することにより、目的の固有振動数に調整する手法が知られている。

特開平１１－１２２９８６号公報 特許第６１２７０１６号公報 特開昭６２－７１４８３号公報

上述したコアバック寸法の増減は、回転電機の電気的な特性に影響を与えるため、要求仕様（定格の運転回転数）変更に伴う電源周波数の変化に対し、固定子鉄心の形状変更がそれぞれ必要となる。固定子鉄心の形状変更を行う場合、固定子鉄心を構成している電磁鋼板の形状を変更する必要がある。電磁鋼板の形状変更には、素材寸法（外径）や打ち抜き寸法を変更する必要があり、標準化の阻害要因となり、長いリードタイムと新たな打ち抜き型の製造コストがかかる。また、コアバック寸法を増加する場合、回転電機が大型化し、質量が増加する。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、鉄心形状を大きく変更することなく、振動、騒音を抑制することが可能な回転電機の固定子を提供することにある。

実施形態によれば、回転電機の固定子は、複数枚の磁性鋼板を中心軸線と平行な軸方向に積層して構成され、前記軸方向の一端に位置する第１端面および前記軸方向の他端に位置する第２端面と、前記中心軸線と同軸的に位置する内周面と、前記内周面と径方向に間隔を置いて対向する多角形の外周面と、を有する固定子鉄心と、第1固定部を有し前記第１端面に重ねて設けられた第１鉄心押えと、第２固定部を有し前記第２端面に重ねて設けられた第２鉄心押えと、前記固定子鉄心を貫通して設けられ前記第１鉄心押えと前記第２鉄心押えとを互いに締結した締結部材と、前記第１固定部および第２固定部に固定され前記第１鉄心押えと第２鉄心押えとを互いに連結した可変プレートと、を備えている。

図１は、第１実施形態に係る回転電機の外観を示す斜視図。 図２は、前記回転電機の正面図。 図３は、図２の線Ａ－Ａに沿った前記回転電機の一部の断面図。 図４は、前記回転電機の固定子および可変部材を示す斜視図。 図５は、第２実施形態に係る回転電機の正面図。 図６は、第２実施形態に係る回転電機の一部を拡大して示す正面図。 図７は、第３実施形態に係る回転電機の一部および可変部材を示す断面図。 図８は、第４実施形態に係る回転電機の一部および可変部材を示す。 図９は、第５実施形態に係る回転電機の一部の断面図。 図１０は、第６実施形態に係る回転電機の固定子の正面図。 図１１は、第６実施形態に係る回転電機の固定子の側面図。 図１２は、第７実施形態に係る回転電機の固定子の正面図。 図１３は、第７実施形態に係る回転電機の固定子の側面図。 図１４は、第８実施形態に係る回転電機の固定子の正面図。 図１５は、第８実施形態に係る回転電機の固定子の側面図。 図１６は、第９実施形態に係る回転電機の固定子の側面図。

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、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。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。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る回転電機の外観を示す斜視図、図２は、前記回転電機の正面図である。
図１に示すように、回転電機１０は、一例として、巻き上げ機５０の駆動源として用いている。巻き上げ機５０は、支持フレーム５２と、支持フレーム５２に回転自在に支持された回転車（シーブ、網車）５４と、支持フレーム５２に支持された回転電機１０とを備えている。回転電機１０の回転子は、回転車５４に連結されている。回転電機１０を駆動することにより、回転車５４が回転される。

以下、回転電機１０について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、回転電機１０は、矩形状の外形を有する固定子１２と、固定子１２に対して回転自在に設けられた回転子１４と、を備えている。固定子１２は支持フレーム５２に支持されている。回転子１４は回転シャフト１６を有している。回転シャフト１６は、回転車５４と同軸的に配置され、回転車５４の図示しない回転軸に連結されている。
固定子１２は、環状の固定子鉄心２０と、固定子鉄心２０に取り付けられた固定子コイル２４とを有している。本実施形態において、固定子鉄心２０は、中心軸線Ｃと同軸の円形の内孔（内周面）と、矩形状の外形（外面）と、を有している。すなわち、固定子鉄心２０の外形は、互いに交差（ここでは、直交）して位置する４辺（４側面）を有している。固定子鉄心２０は、内孔が回転車５４と同軸的に位置するように、支持フレーム５２に支持されている。固定子コイル２４は、固定子鉄心２０の内周部に取り付けられている。

回転子１４は、図示しない軸受により中心軸線Ｃの回りで回転自在に支持された回転シャフト１６と、回転シャフト１６に固定された円盤状の回転子鉄心１８と、回転子鉄心１８に配置された図示しない複数の永久磁石と、を含んでいる。回転子鉄心１８は、固定子鉄心２０の内孔に、中心軸線Ｃと同軸的に配置されている。回転子鉄心１８の外周面は、隙間（エアギャップ）を置いて、固定子鉄心２２の内周面に対向している。回転子鉄心１８の軸方向長さは、固定子鉄心２２の軸方向長さとほぼ等しく形成され、回転子鉄心１８は軸方向の全長に亘って固定子鉄心２２に対向している。
なお、実施形態の説明において、中心軸線Ｃの方向を軸方向、軸方向と直交する方向を径方向、中心軸線Ｃ周りの方向を周方向と称する。

図３は、図２の線Ａ－Ａに沿った回転電機の外周部の断面図、図４は固定子の分解斜視図である。
図４に示すように、固定子鉄心２２は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の電磁鋼板（金属板）を軸方向に多数枚積層して構成されている。各電磁鋼板の外形は、矩形状に形成され、内孔は中心軸線Ｃと同軸的に形成されている。本実施形態において、複数枚の電磁鋼板は、所定枚数毎に向きを周方向に所定角度ずらした状態で軸方向に積層されている。
固定子鉄心２２は、軸方向の一端に位置る第１端面２１ａと軸方向の他端に位置する第２端面２１ｂとを有し、これら第１端面２１ａおよび第２端面２１ｂは、中心軸線Ｃと直交している。電磁鋼板を積層して構成された固定子鉄心２２の外形は矩形状を成している。すなわち、固定子鉄心２２の外形は、互いに直交する４辺（４側面）を有している。

固定子鉄心２２は、環状のヨーク部と、ヨーク部からそれぞれ径方向の内方に延出した複数のティースＴとを一体に有し、複数のティースＴは、周方向に間隔を置いて並んでいる。隣り合うティースＴ間の隙間はそれぞれスロットＳを形成している。固定子コイル２４はこれらのスロットＳに埋め込まれた状態で固定子鉄心２２に取付けられている。固定子コイル２４のコイルエンドは固定子鉄心２２の両端面から軸方向に張り出している。

図３および図４に示すように、固定子１２は、固定子鉄心２０の第１端面２１ａに重ねて配置された第１鉄心押え２６と、第２端面２１ｂに重ねて配置された第２鉄心押え２８と、第１鉄心押え２６と第２鉄心押え２８とを締結した複数の締結部材、例えば、ボルトＢおよびナットＮと、それぞれ第１鉄心押え２６と第２鉄心押え２８とに固定され鉄心押え同士を接続している複数の可変プレート（可変部材）４０と、を更に備えている。

本実施形態では、第１鉄心押え２６は、独立した複数、例えば、４つの板状の第１鉄心押え２６に分割されている。４つの第１鉄心押え２６は、固定子鉄心３０の周方向に間隔を置いて配置されている。４つの第１鉄心押え２６は、固定子鉄心２２の各辺の長手方向の中央部とそれぞれ対向する位置で第１端面２１ａに重ねて配置されている。すなわち、各第１鉄心押え２６は、固定子鉄心２０の径方向の幅（厚さ）が最小となる領域に重ねて配置されている。
各第１鉄心押え２６は、ほぼ矩形状の本体３０ａと本体３０ａの側縁部を折り曲げて形成されたフランジ部３０ｂとを一体に有している。本体３０ａは、ほぼ全体が第１端面２１ａに当接して配置され、一部は固定子鉄心２０の一側縁を超えて径方向の外方に突出している。本体３０ａは、固定子コイル２４に隙間を置いて対向する円弧状の一側縁と固定子鉄心２０の一側縁から外方に離間して位置し固定子鉄心２０の１辺とほぼ平行に延びる直線状の他側縁とを有している。フランジ部３０ｂは、本体３０ａの他側縁から第１端面２１ａとほぼ直交する方向に延出し、固定子鉄心２０の１辺とほぼ平行に延びている。
フランジ部３０ｂはボルトを挿通するための複数、例えば、３つの透孔３４を有している。これらの透孔３４は、フランジ部３０ｂの長手方向に間隔を置いて設けられている。フランジ部３０ｂは、可変プレート４０を取り付けるための固定部として機能する。

同様に、第２鉄心押え２８は、独立した複数、例えば、４つの板状の第２鉄心押え２８を含んでいる。４つの第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０の各辺の長手方向の中央部とそれぞれ対向する位置で第２端面２１ｂに重ねて配置されている。各第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０を挟んで、対応する第１鉄心押え２６と対向している。
各第２鉄心押え２８は、ほぼ矩形状の本体３１ａと本体３１ａの側縁部を折り曲げて形成されたフランジ部３１ｂとを一体に有している。本体３１ａは、第２端面２１ｂに当接して配置されている。本体３１ａは、固定子コイル２４に隙間を置いて対向する円弧状の一側縁と固定子鉄心２０の１辺から外方に離間して位置し固定子鉄心２０の１辺とほぼ平行に延びる直線状の他側縁とを有している。フランジ部３１ｂは、本体３１ａの他側縁から第２端面２１ｂとほぼ直交する方向に延出し、固定子鉄心２０の１辺とほぼ平行に延びている。
フランジ部３１ｂはボルトを挿通するための複数、例えば、３つの透孔３３を有している。これらの透孔３３は、フランジ部３１ｂの長手方向に間隔を置いて設けられている。
フランジ部３１ｂは、可変プレート４０を取り付けるための固定部として機能する。

図３および図４に示すように、互いに対向する各組の第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、第２鉄心押え２８の本体３１ａ、固定子鉄心２０、第１鉄心押え２６の本体３０ａを貫通して挿通された複数本、例えば、２本のボルトＢ１とボルトＢ１の延出端にねじ込まれたナットＮ１とにより互いに締結されている。これにより、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０の各側縁部を軸方向の両側から挟みこんで固定子鉄心２０を押さえている。

複数の可変プレート（可変部材）４０は、所定の幅、長さ、および板厚を有する矩形状の鉄板で形成されている。可変プレート４０は、ボルトを挿通するための複数の透孔４１を有している。これらの透孔４１は、可変プレート４０の一対の側縁に沿って、例えば、３つずつ並んで設けられている。
可変プレート４０の寸法（幅、長さ、板厚）および材質は、後述する固定子鉄心の固有振動数の調整度合に応じて、適宜、設定される。材質は、鉄板に限らず、他の金属、合成樹脂等、必要に応じて任意に選択可能である。

可変プレート４０は、第１鉄心押え２６のフランジ部３０ｂおよび第２鉄心押え２８のフランジ部３１ｂに載置され、複数のボルトＢ２およびナットＮ２によりフランジ部３０ｂ、３１ｂにボルト止めされている。ボルトＢ２は可変プレート４０の透孔４１およびフランジ部３０ｂ、３１ｂの透孔３４、３３に挿通され、ボルトＢ２の延出端にナットＮ２が螺合されている。可変プレート４０は、固定子鉄心２０の一側面と隙間を置いてほぼ平行に対向している。このように、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は可変プレート４０により互いに接続されている。
可変プレート４０は、ボルト止めとすることにより、鉄心押えに対して脱着可能であることから、他の可変プレートと容易に交換することができる。後述するように、可変プレート４０は、ボルト止めに限らず、溶接、接着等により鉄心押えに固定する構成としてもよい。

上記のように構成された回転電機１０によれば、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８を固定子鉄心２０の外径から径方向に突出させ、可変プレート４０により第１および第２鉄心押え２６、２８の突出部同士を連結している。この際、可変プレート４０の寸法、板厚、材質等を適宜設定することにより、固定子鉄心２０の径方向の断面係数を調整することができる。径方向の断面係数を上昇させる手法の一例としては、可変プレート４０の板厚を厚くする手法が挙げられる。径方向の断面係数を上昇する手法は上記一例に限定するものではない。また、可変プレート４０は、電磁加振周波数に応じて取り付け枚数を変更することができる。本実施形態では、可変プレート４０の取り付け数を４枚としているが、これに限らず、３枚、２枚、あるいは１枚としてもよい。
一例では、固定子鉄心と鉄心押え全体の周方向の断面係数と電磁加振力との関係が以下の式１を満たすように設定することが好ましい。式１において、Ｆ(θ)：機械角θの電磁加振力、δR(θ)：機械角θの半径方向の振動、である。

上記断面係数を調整することにより、固定子鉄心２０の形状、寸法を変更することなく、固定子鉄心２０の固有振動数を電磁加振力の周波数から離れた周波数に調整することができ、共振点での応答倍率を低減することが可能となる。これにより、固定子鉄心２０の形状変更を行うことなく、振動および騒音の発生を抑制することが可能な固定子および回転電機が得られる。
固定子鉄心形状を不変としつつ固有振動数を電源周波数から離調させることにより、低振動、低騒音を実現し、運転回転数の適用範囲の拡大を図ることができる。更に、固定子鉄心２０の小形軽量化および固定子鉄心２０の標準化を図り、製造期間の短縮やコスト低減などの生産性向上を期待できる。

本実施形態によれば、可変プレート４０は鉄心押え２６、２８に脱着可能に固定されていることから、回転電機の運用開始後であっても、可変プレート４０を容易に交換することができる。そのため、運用回転数の変更に伴う回転電機の振動値増加に対して、適用する可変プレート４０の寸法値を変更し、振動値の低減を図ることが可能である。
本実施形態によれば、鉄心押え２６、２８は、複数に分割された鉄心押えを用いている。各鉄心押え２６、２８の質量、サイズが小さくなり、固定子の軽量化、製造性の向上を図ることができる。
なお、第1実施形態において、固定子鉄心２０の外形は、矩形状に限らず、５角形、６角形などの他の多角形としてもよい。いずれの鉄心形状においても、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０の径方向の幅（厚さ）が最小となる領域に重ねて配置される。

次に、この発明の他の実施形態に係る回転電機ついて説明する。以下に述べ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および同一の構成部材には、第１実施形態と同一の参照符号を付してその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説明する。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る回転電機の正面図、図６は、第２実施形態に係る回転電機の固定子の一部を拡大して示す正面図。
図示のように、第２実施形態によれば、固定子１２の第１鉄心押え２６は、前述した４つの第１鉄心押えを互いに連結した単一の鉄心押えとして構成されている。第１鉄心押え２６は、ほぼ円環状の本体３０ａと、本体３０ａの外周部の４箇所に形成された４つのフランジ部３０ｂとを一体に有している。本体３０ａは固定子鉄心２０の第１端面２１ａに重ねて配置され、本体３０ａの内周縁は、固定子コイル２４に隙間を置いて対向している。
本体３０ａの外周部の４箇所は、固定子鉄心２０の各側縁（１辺）を超えて固定子鉄心２０の外方に延出し、その延出端部はほぼ直角に折り曲げられてフランジ部３０ｂを形成している。４つのフランジ部３０ｂは、ぞれぞれ固定子鉄心２０の１辺とほぼ平行に延びているとともに、前記一辺の長手方向の中央部に上記１辺と間隔を置いて配置されている。

図示しない第２鉄心押え２８は、第１鉄心押え２６と同様に構成され、固定子鉄心２０の第２端面２１ｂに重ねて配置されている。固定子鉄心２０を挟んで互いに対向する第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、第２鉄心押え２８の本体、固定子鉄心２０、第１鉄心押え２６の本体３０ａを貫通して挿通された図示しない複数本のボルトとボルトの延出端にねじ込まれたナットＮ１とにより互いに締結されている。これにより、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０を軸方向の両側から挟みこんで固定子鉄心２０を押さえている。各組のフランジ部３０ｂおよび第２鉄心押え２８のフランジ部は、間隔をおいて互いに平行に並んでいる。

矩形板状の可変プレート４０が各組の第１鉄心押え２６のフランジ部３０ｂおよび第２鉄心押え２８のフランジ部に載置され、複数のボルトＢ２およびナットＮ２により２つのフランジ部３０ｂにボルト止めされている。可変プレート４０は、固定子鉄心２０の一側面と隙間を置いてほぼ平行に対向している。このように、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は可変プレート４０により互いに連結されている。可変プレート４０は、ボルト止めとすることにより、鉄心押えに対して脱着可能であることから、他の可変プレートと容易に交換することができる。
可変プレート４０の寸法（幅、長さ、板厚）および材質は、固定子鉄心２０の固有振動数の調整度合に応じて、適宜、設定される。材質は、鉄板に限らず、他の金属、合成樹脂等、必要に応じて任意に選択可能である。

第２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。鉄心押えを環状の本体を有する単一の鉄心押えで構成した第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係る回転電機の一部および可変部材を示す断面図である。
第３実施形態は、回転電機１０が別の支持体６０に取り付けられている形態を示している。図示のように、固定子鉄心２０は、第１端面２１ａが支持体６０に対向した状態で、ボルトＢ１により支持体６０にボルト止めされている。支持体６０としては、構造物の壁、ポンプ等を用いることができる。
この場合、第１鉄心押え２６はフランジ部を有することなく、すなわち、本体３０ａの側縁部は折り曲げられることなく平板状に形成されている。本体３０ａの側縁部は、固定子鉄心３０の周縁部を超えて径方向の外方に延出している。第１鉄心押え２６は、固定子鉄心２０の第１端面２１ａと支持体６０との間に挟まれている。第１鉄心押え２６の外面は支持体６０に面接触している。第２鉄心押え２８および第１鉄心押え２６は、ボルトＢ１により固定子鉄心２０および支持体６０にボルト止めされている。

可変プレート４０は、第２鉄心押え２８のフランジ部３１ｂにボルト止めされた一側縁部と、他側縁部をほぼ直角に折り曲げて形成されたフランジ部４２とを有している。フランジ部４２は、第１鉄心押え２６の本体３０ａに当接し、ボルトＢ２により、本体３０ａおよび支持体６０にボルト止めされている。
第３実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１実施形態に係る回転電機と同一である。第３実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第４実施形態）
図８は、第４実施形態に係る回転電機の一部および可変部材を示す断面図である。
図示のように、第４実施形態によれば、同一寸法の複数枚、例えば、２枚の可変プレート４０が、第１鉄心押え２６のフランジ部３０ｂおよび第２鉄心押え２８のフランジ部３１ｂに重ねて配置され、複数本のボルトＢ２およびナットＮ２により、フランジ部３０ｂ、３１ｂに固定されている。
固定子鉄心２０の固有振動数を調整する際、径方向の断面係数を上昇させる手法の一例として、可変プレート４０の板厚を厚くする手法があるが、本実施形態のように、同一寸法の可変プレート４０の設置枚数を増加することにより断面係数を調整してもよい。同一寸法、同一材料の可変プレートを用いることにより、一層容易に固有振動数の調整を行うことができる。

（第５実施形態）
図９は、第５実施形態に係る回転電機の一部および可変部材を示す断面図である。
図示のように、第５実施形態によれば、可変プレート４０は、平板状の本体（平板要素）と本体の一方の主面に突設された１つあるいは複数のリブ（リブ要素）４０ａを一体に有している。可変プレート４０は固定子鉄心２０の外周面の１辺とほぼ平行に配置され、リブ４０ａは、固定子鉄心２０の径方向に延出（突出）している。このように、可変プレート４０の板厚を増加する代わりに、リブ４０ａを追加することによっても、断面係数を上昇させることができる。
前述した第４実施形態および第５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。第４実施形態および第５実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第６実施形態）
図１０は、第６実施形態に係る回転電機の固定子を模式的に示す正面図、図１１は、第６実施形態に係る回転電機の固定子を模式的に示す側面図である。
図示のように、第６実施形態によれば、固定子１２の固定子鉄心２０は、複数枚の円環状の電磁鋼板を積層して構成され、中心軸線Ｃと同軸な円形の内周および円形の外形（外周）を有している。固定子鉄心２０の内周部に多数のティースＴおよびスロットＳが形成されている。スロットSに図示しない固定子コイルが装着される。固定子鉄心２０は、軸方向の一端に位置する第１端面２１ａと、軸方向の他端に位置する第２端面２１ｂとを有している。

固定子１２は、第１端面２１ａに重ねて配置された第１鉄心押え２６と、第２端面２１ｂに重ねて配置された第２鉄心押え２８と、第１鉄心押え２６と第２鉄心押え２８とを締結した複数の締結部材、例えば、ボルトＢ１およびナットＮ１と、を備えている。
本実施形態では、第１鉄心押え２６は、独立した３以上の奇数個、例えば、５つの板状の第１鉄心押え２６を含んでいる。５つの第１鉄心押え２６は、固定子鉄心２２の周方向に所定の間隔を置いて並んで配置されている。中心軸線Ｃを中心点とした場合、５つの第１鉄心押え２６は、中心点Ｃに関して、点対称とならないように配置され、すなわち、非点対称に配置されている。

各第１鉄心押え２６は、ほぼ矩形板状の本体３０ａを有している。本体３０ａは、ほぼ全体が第１端面２１ａに当接して配置され、一部は固定子鉄心２０の外周縁を超えて径方向の外方に突出している。すなわち、本体３０ａは、固定子コイルに隙間を置いて対向する円弧状の一側縁と、前記一側縁に対向しているとともに固定子鉄心２０の外周縁から外方に離間して位置する直線状の他側縁とを有している。本体３０ａの他側縁は、中心軸線Ｃを中心とする仮想円の接線方向に延在している。これにより、本体３０ａの他側縁側の側縁部および一対の角部は、固定子鉄心２０から突出した突出部２６Ａを形成している。

同様に、第２鉄心押え２８は、独立した３以上の奇数個、例えば、５つの板状の第２鉄心押え２８を含んでいる。５つの第２鉄心押え２８は、第２端面２１ｂに重ねて配置され、固定子鉄心２２の周方向に所定の間隔を置いて配置されている。各第２鉄心押え２８は、第１鉄心押え２６と同一の形状に形成されている。すなわち、第２鉄心押え２８は、ほぼ矩形板状の本体３１ａを有している。本体３１ａは、ほぼ全体が第２端面２１ｂに当接して配置され、一部は固定子鉄心２０の外周縁を超えて径方向の外方に突出している。本体３１ａは、固定子コイルに隙間を置いて対向する円弧状の一側縁と、前記一側縁に対向しているとともに固定子鉄心２０の外周縁から外方に離間して位置する直線状の他側縁とを有している。５つの第２鉄心押え２８は、それぞれ固定子鉄心２０を挟んで、対応する第１鉄心押え２６と対向している。５つの第２鉄心押え２８は、中心点Ｃに関して、点対称とならないように配置され、すなわち、非点対称に配置されている。
一例では、第1鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０と第１、第２鉄心押さえ全体の周方向の断面係数と電磁加振力との関係が前述の式１を満たすように形成および配置されている。

互いに対向する各組の第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、第１鉄心押え２６の本体３０ａ、固定子鉄心２０、第２鉄心押え２８の本体３１ａを貫通して挿通された複数本、例えば、２本のボルトＢ１とボルトＢ１の延出端にねじ込まれたナットＮ１とにより互いに締結されている。これにより、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０を軸方向の両側から挟みこんで固定子鉄心２０を押さえている。
第６実施形態において、固定子１２は可変プレートを用いていない。
第６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。

上記のように構成された第６実施形態に係る回転電機１０の固定子１２によれば、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８の少なくとも一方の形状、特に、突出部２６Ａの突出量を調整、変更することにより、固定子鉄心２０および鉄心押えの断面係数を変更し、固定子鉄心２０の固有振動数を任意の周波数に調整、変更することができる。更に、奇数個の鉄心押えを中心点Ｃに対して点対称とならない形状あるいは配置とすることにより、楕円モード（円環振動モード）もしくはその定数倍の円環振動モードにて入力される電磁加振力に対して、固定子鉄心２０の固有振動モードの応答倍率を低減することができる。
これにより、固定子鉄心２０の形状を変更することなく、固定子１２の固有振動数の変更および応答倍率の低減し、低振動、低騒音の固定子および回転電機を得ることができる。更に、固定子鉄心２０を標準化することにより、固定子の製造期間の短縮、製造コストの低減が可能となり、生産性の向上を図ることができる。
第６実施形態において、鉄心押えの個数は５つに限らず、適宜増減可能である。鉄心押えの形状は、矩形状に限定されることなく、他の任意の形状としてもよい。固定子鉄心２０の第１端面２１ａあるいは第２端面２１ｂのいずれか一方のみに鉄心押えを設けた構成としてもよい。

（第７実施形態）
図１２は、第７実施形態に係る回転電機の固定子を模式的に示す正面図、図１３は、第７実施形態に係る回転電機の固定子を模式的に示す側面図である。
図示のように、第７実施形態によれば、固定子１２の固定子鉄心２０は、複数枚の円環状の電磁鋼板を積層して構成され、中心軸線Ｃと同軸な円形の内周と円形の外形（外周）を有している。固定子鉄心２０の内周部に多数のティースＴおよびスロットＳが形成されている。スロットSに図示しない固定子コイルが装着される。固定子鉄心２０は、軸方向の一端に位置する第１端面２１ａと、軸方向の他端に位置する第２端面２１ｂとを有している。

固定子１２は、第１端面２１ａに重ねて配置された第１鉄心押え２６と、第２端面２１ｂに重ねて配置された第２鉄心押え２８と、第１鉄心押え２６と第２鉄心押え２８とを締結した複数の締結部材、例えば、ボルトＢ１およびナットＮ１と、を備えている。
本実施形態によれば、固定子１２の第１鉄心押え２６は、前述した５つの第１鉄心押えを連結した環状の単一の鉄心押えとして構成されている。第１鉄心押え２６は、円形の内周と多角形、例えば、５角形の外形とを有する環状の板材で形成されている。第１鉄心押え２６は、固定子鉄心２０の第１端面２１ａに重ねて配置され、第１鉄心押え２６の内周縁は、固定子コイルに隙間を置いて対向している。第１鉄心押え２６の外周部の５つの角部は、固定子鉄心２０の外周縁を超えて固定子鉄心２０の径方向の外方に突出し、それぞれ突出部２６Ａを形成している。第１鉄心押え２６の内周部のうち、突出部２６Ａと径方向に対向する領域に、突出部２６Ａに対応する形状に切欠き２６Ｂが形成されている。
このように、第１鉄心押え２６を５角形の外形状とすることにより、第１鉄心押え２６は、中心軸線Ｃを中心点とした場合、中心点に対して点対称とならない形状、すなわち、非点対称の形状および配置に構成されている。なお、第１鉄心押え２６の外形は、５角形に限らず、（２ｎ+１）（ｎ：整数）角形であればよい。

第２鉄心押え２８は、第１鉄心押え２６と同一の形状、寸法に形成されている。すなわち、第２鉄心押え２８は、円形の内周と５角形の外形とを有するほぼ環状の板材で形成されている。第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０の第２端面２１ｂに重ねて配置され、第２鉄心押え２８の内周縁は、固定子コイルに隙間を置いて対向している。第２鉄心押え２８の外周部の５つの角部は、固定子鉄心２０の外周縁を超えて固定子鉄心２０の径方向の外方に突出し、それぞれ突出部２８Ａを形成している。第２鉄心押え２８の内周部のうち、突出部２８Ａと径方向に対向する領域に、突出部２８Ａに対応する形状に切欠きが形成されている。第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０を挟んで、第１鉄心押え２６と対向している。

第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、第１鉄心押え２６、固定子鉄心２０、第２鉄心押え２８を貫通して挿通された複数本、例えば、１０本のボルトＢ１とボルトＢ１の延出端にねじ込まれたナットＮ１とにより互いに締結されている。これにより、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０を軸方向の両側から挟みこんで固定子鉄心２０を押さえている。第１鉄心押え２６の５つの突出部２６Ａは、第２鉄心押え２８の５つの突出部２８Ａとそれぞれ間隔を置いてほぼ平行に対向している。
第７実施形態において、固定子１２は可変プレートを用いていない。第７実施形態において、固定子１２および回転電機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。

上記のように構成された第７実施形態に係る回転電機１０の固定子によれば、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８の少なくとも一方の形状、特に、突出部２６Ａの突出量を調整、変更することにより、固定子鉄心２０の固有振動数を任意の周波数に調整、変更することができる。更に、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８の少なくとも一方を中心点Ｃに対して点対称とならない形状および配置とすることにより、楕円モード（円環振動モード）もしくはその定数倍の円環振動モードにて入力される電磁加振力に対して、固定子鉄心２０の固有振動モードの応答倍率を低減することができる。これにより、固定鉄心の形状変更を行うことなく、振動および騒音を抑制することが可能な固定子および回転電機が得られる。更に、本実施形態によれば、周方向に連結された単一の鉄心押えとすることにより、固定子鉄心の径方向の剛性を高め、振動低減効果を高めることが可能となる。
第７実施形態において、鉄心押えの外形は、５角形に限らず、中心点に対して非点対称な形状であれば、他の多角形あるいは複数の湾曲した突出部を有する形状としてもよい。固定子鉄心２０の第1端面２１ａあるいは第２端面２１ｂのいずれか一方のみに鉄心押えを設けた構成としても良い。

（第８実施形態）
図１４は、第８実施形態に係る回転電機の固定子を模式的に示す正面図、図１５は、第８実施形態に係る回転電機の固定子を模式的に示す側面図である。
図示のように、第８実施形態によれば、固定子１２の固定子鉄心２０は、複数枚の円環状の電磁鋼板を積層して構成され、円形の内周と同軸の円形の外形（外周）を有している。固定子鉄心２０の内周部に多数のティースＴおよびスロットＳが形成されている。スロットSに図示しない固定子コイルが装着される。固定子鉄心２０は、軸方向の一端に位置する第１端面２１ａと、軸方向の他端に位置する第２端面２１ｂとを有している。

固定子１２は、固定子鉄心２０の第１端面２１ａに重ねて配置された第１鉄心押え２６と、第２端面２１ｂに重ねて配置された第２鉄心押え２８と、第１鉄心押え２６と第２鉄心押え２８とを締結した複数の締結部材、例えば、ボルトＢ１およびナットＮ１と、を備えている。

本実施形態では、第１鉄心押え２６は、独立した３以上の奇数個、例えば、５つの板状の第１鉄心押え２６を含んでいる。５つの第１鉄心押え２６は、固定子鉄心２２の周方向に所定の間隔を置いて並んで配置されている。固定子１２の中心軸線Ｃを中心点とした場合、５つの第１鉄心押え２６は、中心点Ｃに関して、点対称とならないように配置され、すなわち、非点対称に配置および形成されている。
各第１鉄心押え２６は、ほぼ矩形状の本体３０ａと本体３０ａの側縁部を折り曲げて形成されたフランジ部３０ｂとを一体に有している。本体３０ａは、ほぼ全体が第１端面２１ａに当接して配置され、一部は固定子鉄心２０の外周縁を超えて径方向の外方に突出している。本体３０ａは、固定子コイルに隙間を置いて対向する円弧状の一側縁と、前記一側縁に対向しているとともに固定子鉄心２０の外周縁から外方に離間して位置する直線状の他側縁とを有している。フランジ部３０ｂは、本体３０ａの他側縁から第１端面２１ａとほぼ直交する方向に延出し、他側縁とほぼ平行に延びている。フランジ部３０ｂはボルトを挿通するための図示しない複数、例えば、３つの透孔を有している。フランジ部３０ｂは、可変プレート４０を取り付けるための固定部として機能する。

同様に、第２鉄心押え２８は、独立した３以上の奇数個、例えば、５つの板状の第２鉄心押え２８を含んでいる。５つの第２鉄心押え２８は、第２端面２１ｂに重ねて配置され、固定子鉄心２２の周方向に所定の間隔を置いて並んで配置されている。５つの第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０の周方向に所定の間隔を置いて並んで配置されている。５つの第２鉄心押え２８は、中心点Ｃに関して、点対称とならないように配置され、すなわち、非点対称に配置および形成されている。
各第２鉄心押え２８は、第１鉄心押え２６と同一の形状に形成されている。すなわち、第２鉄心押え２８は、ほぼ矩形状の本体３１ａと本体３１ａの側縁部を折り曲げて形成されたフランジ部３１ｂとを一体に有している。本体３１ａは、ほぼ全体が第２端面２１ｂに当接して配置され、一部は固定子鉄心２０の外周縁を超えて径方向の外方に突出している。すなわち、本体３１ａは、固定子コイルに隙間を置いて対向する円弧状の一側縁と、前記一側縁に対向しているとともに固定子鉄心２０の外周縁から外方に離間して位置する直線状の他側縁とを有している。フランジ部３１ｂは、本体３１ａの他側縁から第２端面２１ｂとほぼ直交する方向に延出し、他側縁とほぼ平行に延びている。フランジ部３１ｂはボルトを挿通するための図示しない複数、例えば、３つの透孔を有している。フランジ部３１ｂは、可変プレート４０を取り付けるための固定部として機能する。

５つの第２鉄心押え２８は、それぞれ固定子鉄心２０を挟んで、対応する第１鉄心押え２６と対向している。互いに対向する各組の第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、第１鉄心押え２６の本体３０ａ、固定子鉄心２０、第２鉄心押え２８の本体３１ａを貫通して挿通された複数本、例えば、２本のボルトＢ１とボルトＢ１の延出端にねじ込まれたナットＮ１とにより互いに締結されている。これにより、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は、固定子鉄心２０を軸方向の両側から挟みこんで固定子鉄心２０を押さえている。

複数の可変プレート（可変部材）４０は、所定の幅、長さ、および板厚を有する矩形状の鉄板で形成されている。可変プレート４０は、ボルトを挿通するための図示しない複数の透孔を有している。これらの透孔は、可変プレート４０の一対の側縁に沿って、例えば、３つずつ並んで設けられている。
可変プレート４０の寸法（幅、長さ、板厚）および材質は、固定子鉄心２０の固有振動数の調整度合に応じて、適宜、設定される。材質は、鉄板に限らず、他の金属、合成樹脂等、必要に応じて任意に選択可能である。

可変プレート４０は、第１鉄心押え２６のフランジ部３０ｂおよび第２鉄心押え２８のフランジ部３１ｂに載置され、複数のボルトＢ２およびナットＮ２によりフランジ部３０ｂ、３１ｂにボルト止めされている。ボルトＢ２は可変プレート４０の透孔およびフランジ部３０ｂ、３１ｂの透孔に挿通され、ボルトＢ２の延出端にナットＮ２が螺合されている。可変プレート４０は、固定子鉄心２０の外周面と隙間を置いて対向している。第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８は可変プレート４０により互いに連結されている。
可変プレート４０は、ボルト止めとすることにより、鉄心押え２６、２８に対して脱着可能であることから、他の可変プレートと容易に交換することができる。後述するように、可変プレート４０は、ボルト止めに限らず、溶接等により鉄心押えあるいは固定子鉄心に固定する構成としてもよい。

上記のように構成された回転電機１０の固定子１２によれば、第１鉄心押え２６および第２鉄心押え２８の少なくとも一方の形状、突出部の突出量を調整、変更することにより、固定子鉄心２０および鉄心押えの断面係数を変更し、固定子鉄心２０の固有振動数を任意の周波数に調整、変更することができる。また、奇数個の鉄心押えを中心点Ｃに対して点対称とならない形状および配置とすることにより、楕円モード（円環振動モード）もしくはその定数倍の円環振動モードにて入力される電磁加振力に対して、固定子鉄心２０の固有振動モードの応答倍率を低減することができる。更に、本実施形態によれば、第１鉄心押え２６と第２鉄心押えとを可変プレート４０で連結することにより、固定子鉄心２０および鉄心押えの径方向の剛性が向上し、振動低減効果を高めることができる。可変プレート４０の寸法（板厚）、材質を変更することにより、固定子鉄心の断面係数を調整し、固有振動数を電源周波数から離間した周波数に調整可能となる。
これにより、固定子鉄心２０の形状を変更することなく、固定子の固有振動数の変更および応答倍率の低減を図り、低振動、低騒音の固定子および回転電機を得ることができる。固定子鉄心の標準化を図り、固定子の製造期間の短縮、製造コストの低減が可能となり、生産性の向上を図ることができる。

なお、第８実施形態において、鉄心押えの個数は５つに限らず、適宜増減可能である。鉄心押えの形状は、矩形状に限定されることなく、他の任意の形状としてもよい。可変プレート４０の取り付け数を５枚としているが、これに限らず、３枚、２枚、あるいは１枚としてもよい。すなわち、少なくとも１組の第１鉄心押えおよび第２鉄心押えに可変プレートが固定された構成としてもよい。

（第９実施形態）
図１６は、第９実施形態に係る回転電機の固定子を模式的に示す側面図である。
前述した第８実施形態においては、可変プレート４０はボルト止めにより鉄心押えに固定されている構成としている。第９実施形態によれば、可変プレート４０は、ボルト止めに代えて、溶接（溶接ビード５３）により第１鉄心押え２６、第２鉄心押え２８および固定子鉄心２０に固定されている。
上記構成によれば、可変プレート４０の交換、変更の作業が面倒となる反面、多数本のボルト、ナットを省略し、組み立て性の向上、製造コストの低減を図ることが可能となる。第９実施形態において、固定子１２および回転電機の他の構成は前述した第８実施形態に係る固定子および回転電機と同一であり、第９実施形態においても第８実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
可変プレート４０の固定方法は、ボルト止め、溶接に限られることなく、リベット止め、接着、ろう付け等の他の固定方法を選択可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
前述した実施形態において、第１鉄心押えおよび第２鉄心押えは、４つあるいは５つに分割されている構成としているが、これに限らず、２つ、３つ、あるいは、６つ以上に分割された構成としてもよい。第１鉄心押えおよび第２鉄心押えは、同数に分割されている必要はなく、互いに異なる数に分割された構成としてもよい。
可変部材は、板状の可変プレートに限らず、第１鉄心押えと第２鉄心押えとを連結可能な形状、寸法を有する部材であればよい。

１０…回転電機、１２…固定子、１４…回転子、１６…回転シャフト、
１８…回転子鉄心、２０…固定子鉄心、２１ａ…第１端面、２１ｂ…第２端面、
２４…固定子コイル、２６…第１鉄心押え、２８…第２鉄心押え、
３０ａ、３１ａ…本体、３０ｂ、３１ｂ…フランジ部、
４０…可変プレート（可変部材）、Ｂ１、Ｂ２…ボルト

Claims (10)

1. 複数枚の磁性鋼板を中心軸線と平行な軸方向に積層して構成され、前記軸方向の一端に位置する第１端面および前記軸方向の他端に位置する第２端面と、前記中心軸線と同軸的に位置する内周面と、前記内周面と径方向に間隔を置いて対向する多角形の外周面と、を有する固定子鉄心と、
   第1固定部を有し前記第１端面に重ねて設けられた第１鉄心押えと、
   第２固定部を有し前記第２端面に重ねて設けられた第２鉄心押えと、
   前記固定子鉄心を貫通して設けられ前記第１鉄心押えと前記第２鉄心押えとを互いに締結した締結部材と、
   前記第１固定部および第２固定部に固定され前記第１鉄心押えと第２鉄心押えとを互いに連結した可変プレートと、
   を備える回転電機の固定子。
2. 前記第１鉄心押えは、前記第１端面において前記中心軸線の周りの周方向に間隔を置いて配置された複数の独立した第１鉄心押えを有し、
   前記第２鉄心押えは、前記第２端面において前記周方向に間隔を置いて配置され前記固定子鉄心を挟んで前記複数の第１鉄心押えと対向した複数の独立した第２鉄心押えを有し、
   前記可変プレートは、互いに対向する少なくとも１組の前記第１鉄心押えおよび前記第２鉄心押えに取り付けられている請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記複数の第１鉄心押えは、前記第１端面において前記固定子鉄心の径方向の厚さが最小となる領域に重ねてそれぞれ配置され、前記複数の第２鉄心押えは、前記第２端面において前記固定子鉄心の径方向の厚さが最小となる領域に重ねてそれぞれ配置されている請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記第１鉄心押えは、前記第１端面に重ねて前記中心軸線と同軸的に配置された環状の本体と前記中心軸線の周りの周方向に間隔を置いて配置された複数の第１固定部とを有し、
   前記第２鉄心押えは、前記第２端面に重ねて前記中心軸線と同軸的に配置された環状の本体と前記周方向に間隔を置いて配置され前記固定子鉄心を挟んで前記複数の第１固定部と対向した複数の第２固定部とを有し、
   前記可変プレートは、互いに対向した少なくとも１組の前記第１固定部および第２固定部に固定されている請求項１に記載の回転電機の固定子。
5. 前記可変プレートは、前記第1鉄心押えおよび前記第２鉄心押えに着脱可能に固定されている請求項１に記載の回転電機の固定子。
6. 前記可変プレートは、前記固定子鉄心の外周面の１辺とほぼ平行に位置する平板要素と前記固定子鉄心の径方向に延出するリブ要素とを有している請求項１に記載の回転電機の固定子。
7. 複数枚の磁性鋼板を中心軸線と平行な軸方向に積層して構成され、前記軸方向の一端に位置する第１端面および前記軸方向の他端に位置する第２端面と、前記中心軸線と同軸的に位置する内周面と、径方向に間隔を置いて前記内周面に対向する外周面と、を有する固定子鉄心と、
   前記第１端面および前記第２端面の少なくとも一方に重ねて設けられ、前記中心軸線を中心点として点対称とならない形状あるいは配置を有する板状の鉄心押えと、
   を備える回転電機の固定子。
8. 前記鉄心押えは環状に形成され、前記固定子鉄心の内周と同軸的に位置する内周縁と、少なくとも一部が前記固定子鉄心の外周面から径方向の外方に突出した多角形の外周縁と、を有している請求項７に記載の回転電機の固定子。
9. 前記鉄心押えは、２ｎ+１（ｎ：整数）角形の外周縁を有し、それぞれ前記固定子鉄心の外周から径方向の外方に突出した複数の角部を有している請求項８に記載の回転電機の固定子。
10. 前記鉄心押えは、前記第１端面において前記中心軸線の周りの周方向に間隔を置いて配置された３以上の奇数個の独立した第１鉄心押えと、前記第２端面において前記周方向に間隔を置いて配置され前記固定子鉄心を挟んで前記奇数個の第１鉄心押えと対向した３以上の奇数個の独立した第２鉄心押えと、を有し、
    互いに対向する少なくとも１組の前記第１鉄心押えおよび前記第２鉄心押えに固定され前記第１鉄心押えと第２鉄心押えとを互いに連結した可変プレートを更に備えている請求項７に記載の回転電機の固定子。

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