JP2022122724A - 回転機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】組み立て作業性に優れた回転機器を提供する。【解決手段】回転機器1が備えるステータが、複数の磁極部23と被固定部24と、磁極部23及び被固定部24の間を連結する連結部25と、を有するステータコア21を備え、ステータコア21は、複数の部材21a,21bで形成されており、複数の部材21a,21bは、それぞれ、複数の磁極部23の内のいずれか1または2以上の磁極部23a,23bと、磁極部23a,23bに連結する連結部25a,25bと、被固定部24の一部となる被固定部材24a,24bと、を備え、複数の部材21a,21bそれぞれの被固定部24の一部である被固定部材24a,24bが、前記軸部材の軸方向xに並び、被固定部24を形成している。【選択図】図8
Description
本発明は、回転機器に関する。
従来、様々な用途や要求される性能に応じて、各種回転機器が開発・製造され、用いられてきた。その中で、回転機器としての基本的な性能である高速回転化やトルク増加といった性能の向上の要求と、装置全体としてのより一層の小型化の要求とがあり、両要求のより高い次元での実現が求められている。
一方、小型化や性能向上の要求とは別に、低コスト化や各種精度の向上を企図して、組み立て作業性の向上を図ることが求められている。
したがって、本発明は、組み立て作業性に優れた回転機器を提供することを目的の一例とする。
上記課題は、以下の本発明により解決される。即ち、本発明の回転機器は、軸部材と、
前記軸部材に対して回転可能な筒状の回転体と、
前記回転体の内側にあるステータと、
を備え、
前記ステータは、前記回転体に対向する複数の磁極部と、前記軸部材に固定される被固定部と、前記磁極部及び前記被固定部の間を連結する連結部と、を有するステータコアを備え、
前記ステータコアは、複数の部材で形成されており、
前記複数の部材は、それぞれ、前記複数の磁極部の内のいずれか1または2以上の磁極部と、該磁極部に連結する前記連結部と、前記被固定部の一部と、を備え、
前記複数の部材それぞれの前記被固定部の一部が、前記軸部材の軸方向に並び、前記被固定部を形成している。
前記軸部材に対して回転可能な筒状の回転体と、
前記回転体の内側にあるステータと、
を備え、
前記ステータは、前記回転体に対向する複数の磁極部と、前記軸部材に固定される被固定部と、前記磁極部及び前記被固定部の間を連結する連結部と、を有するステータコアを備え、
前記ステータコアは、複数の部材で形成されており、
前記複数の部材は、それぞれ、前記複数の磁極部の内のいずれか1または2以上の磁極部と、該磁極部に連結する前記連結部と、前記被固定部の一部と、を備え、
前記複数の部材それぞれの前記被固定部の一部が、前記軸部材の軸方向に並び、前記被固定部を形成している。
本発明の回転機器において、前記複数の磁極部及び該磁極部に連結する前記複数の連結部のそれぞれが、前記複数の部材の内のいずれか1の部材の一部であってもよい。
また、本発明の回転機器において、前記連結部は、径方向における前記被固定部側に、当該被固定部の外周面に対向する端面を有していてもよい。
この場合に、前記被固定部の外周面は、曲面の形状を有しており、
前記被固定部の外周面に対向する前記連結部の端面は、前記被固定部の外周面の形状に対応した曲面の形状を有していてもよい。
また、本発明の回転機器において、前記連結部は、径方向における前記被固定部側に、当該被固定部の外周面に対向する端面を有していてもよい。
この場合に、前記被固定部の外周面は、曲面の形状を有しており、
前記被固定部の外周面に対向する前記連結部の端面は、前記被固定部の外周面の形状に対応した曲面の形状を有していてもよい。
本発明の回転機器は、周方向において、前記複数の連結部のうち、隣り合う2つの連結部それぞれがインシュレータで覆われており、
前記隣り合う2つの連結部それぞれを覆うインシュレータの間に、間隙があってもよい。
前記隣り合う2つの連結部それぞれを覆うインシュレータの間に、間隙があってもよい。
この場合に、周方向において、前記隣り合う2つの連結部それぞれを覆うインシュレータの側面は、対向していてもよい。
さらに、前記ステータは、前記複数の部材が有する連結部それぞれを覆うインシュレータを備え、
前記複数の部材が有する連結部それぞれを覆うインシュレータにそれぞれコイルが巻き回されていてもよい。
本発明の回転機器において、前記複数の部材は、それぞれ単一の前記連結部を有していてもよい。
さらに、前記ステータは、前記複数の部材が有する連結部それぞれを覆うインシュレータを備え、
前記複数の部材が有する連結部それぞれを覆うインシュレータにそれぞれコイルが巻き回されていてもよい。
本発明の回転機器において、前記複数の部材は、それぞれ単一の前記連結部を有していてもよい。
以下、本発明の実施形態にかかる回転機器について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、回転機器として、送風(あるいは吸気)の目的で風を起こす、いわゆる送風機(あるいは吸気装置)の例を挙げて説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の一例である第1の実施形態にかかる回転機器1の断面図であり、図2は、回転機器1の軸線xを含む断面の透過断面図である。図1及び図2において、ハウジング7が、想像線(二点鎖線)で描かれることで、透過状態で示されている。また、図3は、回転機器1の軸線x方向と垂直な断面(図1におけるA-A断面)の断面図である。図3においては、ハウジング7を示す想像線が省略されている。
図1は、本発明の一例である第1の実施形態にかかる回転機器1の断面図であり、図2は、回転機器1の軸線xを含む断面の透過断面図である。図1及び図2において、ハウジング7が、想像線(二点鎖線)で描かれることで、透過状態で示されている。また、図3は、回転機器1の軸線x方向と垂直な断面(図1におけるA-A断面)の断面図である。図3においては、ハウジング7を示す想像線が省略されている。
なお、本実施形態の説明において、上方乃至下方と云う時は、図1及び図2における上下関係を意味し、重力方向における上下関係とは、必ずしも一致しない。
さらに、軸線x方向(以下、「軸方向」ともいう。)において矢印a方向を上側aとし、矢印b方向を下側bとする。そして、軸線xを中心とする円周方向(上側aから見た円周方向)の時計回りを周方向e、及び、反時計回りを周方向fとする。
さらに、軸線x方向(以下、「軸方向」ともいう。)において矢印a方向を上側aとし、矢印b方向を下側bとする。そして、軸線xを中心とする円周方向(上側aから見た円周方向)の時計回りを周方向e、及び、反時計回りを周方向fとする。
また、本実施形態の説明において、回転機器1内で回転する部分を「回転側」と、当該回転側の部材を支持して、自らは回転せず固定される部分を「固定側」と、それぞれ称する場合がある。また、自らは回転せず固定される部分は回転する部分に対して相対的に静止しているので、自らは回転せず固定される部分を静止部と称する場合がある。
また、以下の実施形態に記載される、吸引口や排出口は通気口であり、空気の流れの方向に対応させる関係上、便宜的に吸引口あるいは排出口として記載している。しかし、空気の流れの方向により、吸引口が排出口に、排出口が吸引口にもなり、実施形態における吸引口及び排出口の記載により本発明は限定されない。
本実施形態の回転機器1は、軸部材5と、当該軸部材5に対して回転可能な筒状の回転体であるロータ3と、ロータ3を囲む筒状のハウジング7と、ロータ3を軸部材5に対して支持する軸受4と、ロータ3の内側にあるステータ2と、ロータ3に設けられた複数の動翼6と、を備えた、アウターロータ型の回転機器である。
ステータ2は、軸部材5に固定され、軸部材5を軸として外周側に放射状に延びる複数の磁極部23を有するステータコア21と、磁極部23に巻き回されたコイル22と、を含む。図示のステータ2は、第1軸受41とステータ2との間隙と、第2軸受42とステータ2との間隙とが等しくなるように、ハウジング7内に配置されている。
また、ステータコア21は、珪素鋼板等の磁性体を積み重ねた積層体となっている。なお、図2において、ステータコア21には、断面を表す斜めのハッチングの他、磁性体の積層状態を模式的に表す水平のハッチングが施されている。しかし、図面が見づらくなることから、後述する図4以降において、ステータコア21に、この水平のハッチングは施していない(他の実施形態においても同様)。
ステータコア21は、ロータ3に対向する6つ(即ち、6スロット)の磁極部23と、軸部材5に固定される円管状の被固定部24と、磁極部23及び被固定部24の間を連結する連結部25と、を有する。被固定部24は、軸部材5を取り囲むように同軸上に配置されている。また、連結部25は、被固定部24から外周側へ向かって径方向に放射状に延びるように形成されている。
ステータ2は、連結部25のそれぞれを覆う、絶縁体で形成されたインシュレータ26を備えている。ステータ2には、周方向efにおいて、隣り合う連結部25をそれぞれ覆うインシュレータ26同士の間に、間隙Iがある。言い換えれば、周方向efにおいて、複数の連結部25のうち、隣り合う2つの連結部25それぞれがインシュレータ26で覆われており、隣り合う2つの連結部25それぞれを覆うインシュレータ26の間に、間隙Iがある。
コイル22は、インシュレータ26同士の当該間隙に配置されるように、複数の連結部25の各々の周囲に巻き回されている。即ち、後述する、ステータコア21が備える複数の部材(第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21b)が有する連結部25それぞれを覆うインシュレータ26それぞれに、コイル22が巻き回されている。ステータコア21とコイル22との間は、インシュレータ26によって電気的に絶縁されている。
ロータ3は、ステータ2の外周側で磁極部23と対向するマグネット31と、筒状の筒部材32と、を含む。筒部材32の内周面には、マグネット31が配置されている。筒部材32は、軸部材5の軸を中心とする円筒状であり、ステータ2を取り囲んだ状態になっている。筒部材32は、筒部材32内部からの磁界の漏れを防ぐ機能を併せ持ち、磁性体により形成されている。なお、筒部材32は、特性上問題がなければ、例えば、アルミニウムやプラスチック等の非磁性体で形成されていても構わない。
マグネット31は、ステータ2と対向するように筒部材32の内周面に取り付けられている。マグネット31は環状の形状を有しており、N極に着磁された領域と、S極に着磁された領域とが円周方向に沿って一定周期(又は一定の間隔)で交互に設けられている。マグネット31は環状の一体成形物であってもよいが、複数のマグネットを筒部材32の内周面に所定の間隔を空けて並べて取り付ける、または、筒部材32の内周面に取り付けて筒状に配置しても構わない。
軸受4は、軸部材5の軸方向において、ステータ2の両側(上側及び下側)に配置されており、上側aに位置する第1軸受41及び下側bに位置する第2軸受42の2つを有する。即ち、マグネット31とステータ2は、軸部材5の軸方向において、第1軸受41と第2軸受42との間に位置する。第1軸受41及び第2軸受42は、同一構成(形状、構造、大きさ、材質が同一)の部材を用いているが、これに限らず異なる構成(異なる形状、異なる構造、異なる大きさ、異なる材質)であっても構わない。以下、第1軸受41を取り上げて説明するが、第2軸受42についても同様に適用される。
第1軸受41は、外輪41aと、内輪41bと、外輪41a及び内輪41b間に介在するボール41cと、を備える、いわゆるボールベアリングである。ボール41cが外輪41aと内輪41bとの間で転がることにより、内輪41bに対する外輪41aの回転抵抗が大幅に少なくなるようになっている。第1軸受41は、その機能から、例えば、鉄等の硬質の金属やセラミックス等の部材で形成されている。
第1軸受41の内輪41bは、軸部材5に隙間嵌めされた後、接着剤により固定される。よって第1軸受41の内輪41bと軸部材5との間の間隙には接着剤が充填される。あるいは、第1軸受41の内輪41bは、軸部材5に圧入されて固定される。このため、第1軸受41の内輪41bは軸部材5に対して固定され、軸部材5とともに静止部となる。また、第2軸受の内輪42bは、軸部材5に圧入により固定されており、軸部材5とともに静止部となる。ここで、軸部材5とハウジング7は、ロータ3に対して(相対的に)静止した部材である。よって、これらを総称して静止部材(静止部)と呼称している。
第1軸受41の外輪41a及び第2軸受42の外輪42aは、筒部材32の両端部の内周面に固定されている。一方、第1軸受41の内輪41b及び第2軸受42の内輪42bは、軸部材5の外周面に固定される。これにより、軸部材5の軸線xを中心軸として、ロータ3が回転可能に構成されている。
軸部材5は、軽量化のために、例えばアルミニウムで形成され、中空状態(より詳しくは円筒状態)になっている。本実施形態において、軸部材5は、固定側の部材である。ステータ2、ロータ3、軸受4及び動翼6をハウジング7に対して支持する機能を有する部材なので、当該機能に応じた剛性が求められる。
軸部材5の途中(中間部)には、不図示の開口部が設けられており、コイル22に接続された不図示のリード線が、当該開口部から軸部材5内部の空洞に引き込まれ、軸部材5の不図示の端部開口から回転機器1の外部に引き出されるようになっている。
本実施形態にかかる回転機器1において、筒部材32は、その両端部が第1軸受41及び第2軸受42によって閉塞されている。この閉塞された空間内にあるステータ2のコイル22に対して、給電しなければならない。
本実施形態にかかる回転機器1において、筒部材32は、その両端部が第1軸受41及び第2軸受42によって閉塞されている。この閉塞された空間内にあるステータ2のコイル22に対して、給電しなければならない。
本実施形態にかかる回転機器1では、軸部材5内部の空洞にリード線を通すことによって、筒部材32及び軸受4等により閉塞された空間内とその外部とを電気的に繋いでいる。そのため、当該リード線によって、閉塞された空間内にあるステータ2のコイル22に給電できるようになっている。
以上のように構成された回転機器1におけるモータ部分(ステータ2、ロータ3、軸受4及び軸部材5で構成される部分を云う。以下同じ。)は、軸部材5に固定されたステータ2に対して、ステータ2を取り囲むロータ3が回転可能となっており、いわゆるアウターロータ型のブラシレスモータを構成する。一般的なアウターロータ型のブラシレスモータでは、ロータに固定された軸部材が回転し、軸部材によって回転力が取り出されるようになっているが、本実施形態にかかる回転機器1では、軸部材5は固定側の部材であり、ロータ3から直接回転力が取り出されるように構成されている。
ハウジング7は、円筒状の形状を有する部材であり、例えば、プラスチックあるいは金属等で形成されている。ハウジング7における軸方向の両端は、不図示ではあるが、開口部(以下、上側aの開口部を「上端開口部」、下側bの開口部を「下端開口部」と呼称する。)になっている。ハウジング7の内周面と、筒部材32の外周面と、の間には、上端開口部から下端開口部に連通する空間77が通気路として形成されている。
ハウジング7の内部には、回転機器1の構成部品の一部が収容されており、軸部材5が、ハウジング7の上端部及び下端部に固定されている。ハウジング7の上端部及び下端部は、それぞれ、ハウジング7の筒状の本体部(筒状部72)から連なる3本のスポーク71aと該スポーク71aが連結するベース(以下、「円盤部」と呼称する。)71bと、を有し、円盤部71bに軸部材5が固定されている。
ハウジング7及び軸部材5は、固定側の部材を構成している。また、ハウジング7の上端部及び下端部には、上端開口部75と下端開口部76が設けられ、上端開口部75と下端開口部76は、それぞれ、円盤部71b及び軸部材5を囲んでいる。
ハウジング7及び軸部材5は、固定側の部材を構成している。また、ハウジング7の上端部及び下端部には、上端開口部75と下端開口部76が設けられ、上端開口部75と下端開口部76は、それぞれ、円盤部71b及び軸部材5を囲んでいる。
ロータ3の筒部材32の外周面には、軸部材5の軸方向(軸線x方向)における中央部に、ハウジング7の内周面に向けて(外周側へ)突出した動翼6が取り付けられている。動翼6は、その全体形状が、筒部材32の外周面に取り付けられたリング61と、当該リング61の外周面に取り付けられて放射状に延びる複数の羽根62と、からなっている。
動翼6の複数の羽根62は、周方向において、リング61の外周面に所定の間隔で設けられている。また、図1及び図3を見ればわかるように、軸線x方向の一方側(例えば、図1における「上側a」。図3は、当該視点からの断面図である。)から動翼6を見ると、それぞれの羽根62が、軸部材5の周方向efにおける隣の羽根と、位置が一部重なって、隙間なく配置された状態になっている。
軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、動翼6が、ロータ3(回転体)の外周面の中央部に配置されている。ロータ3の中央の位置は、軸部材5の軸方向において、ロータ3に生じた振動の振幅が比較的小さいため、ロータ3に生じた振動がハウジング7へと伝搬しにくくなり、回転機器全体における振動の発生を抑制することができる。
動翼6は、ロータ3の回転に連れ回るようになっているため、ロータ3とともに回転し、動翼6の回転に応じて、空気の流れが生じる。この空気の流れは、ハウジング7とロータ3との間の空間77において、軸部材5の軸方向における上方向及び下方向のいずれかの方向に向けて、生じるようになっている。本実施形態の回転機器1においては、回転機器1を駆動させて動翼6を反時計回りの周方向fに回転させることで、上端開口部75から取り込んだ空気が下端開口部76から吹き出すように構成されている。
ロータ3の筒部材32には、通気口としての吸引口33と通気口としての排出口34が設けられている。軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、吸引口33は、第1軸受(軸受)41と動翼6との間にある筒部材32の部分に設けられている。排出口34は、第2軸受(軸受)42と動翼6との間にある筒部材32の部分に設けられている。吸引口33及び排出口34は、周方向efが長手となる長方形の形状に形成されている。複数の吸引口33と複数の排出口34はそれぞれ周方向efに等間隔に並んでいる。なお、ロータ3の回転方向に応じて、吸引口33が排出口になり、排出口34は吸引口になっても構わない。
動翼6の回転によって、下方向(矢印b方向)に向けて空間77に生じた空気の影響により、吸引口33からロータ3の内部に空気が吸引され、排出口34から空気が排出される。吸引口33から取り込まれた空気は、ロータ3の内部で、ステータコア21及びコイル22を備えるステータ2を冷却しながら、ステータコア21の複数の磁極部23の間や、マグネット31とステータ2との間に形成された磁気ギャップGを通り、排出口34から排出される。
したがって、本実施形態にかかる回転機器1においては、多くの冷却用の空気をロータ3内部に送り込むことができ、加熱したコイルを備えるステータ2を効率的に冷却することができる。
したがって、本実施形態にかかる回転機器1においては、多くの冷却用の空気をロータ3内部に送り込むことができ、加熱したコイルを備えるステータ2を効率的に冷却することができる。
本実施形態にかかる回転機器1は、回転体であるロータ3の外周面に動翼6を設け、それを囲うように筒状のハウジング7を設けた構成にすることで、ハウジング7の両端開口部の一方を吸気口、他方を吐出口とし、ハウジング7の内部空間にモータ部分や動翼6を収納することができている。特に、空気が流れる流路(以下、「風路」と呼称する場合もある。)に動翼6が位置するため、省スペース化でき、回転機器全体の小型化を実現することができる。
また、本実施形態にかかる回転機器1では、上端開口部から下端開口部に連通する空間77は、スポーク71a以外の部材により空気の流れが阻害されないよう、空洞になっている。さらに、空間77は、円柱状のモータが占める空間を除き、直管状なので、空気がまっすぐに流れる。そのため、動翼6を回転させることによって、空気を、上端開口部から下端開口部に向けて、まっすぐに送り出すことができる。したがって、本実施形態にかかる回転機器1によれば、空気を効率的に送り出すことができ、強風及び大風量の供給を実現することができる。
また、回転する軸部材がモータから突出する従来のモータの構成による回転機器では、軸部材の一方側が支持されつつ回転し、突出した他端側から回転力を取り出すことになるため、回転のブレが生じやすい場合があるが、本実施形態にかかる回転機器1は、軸受4で支持されたロータ3自体が回転体として回転するため、ロータ3の回転が安定する。
また、本実施形態にかかる回転機器1は、ロータ3の両端部に第1軸受41及び第2軸受42がそれぞれ固定されて、回転体となるロータ3が支持されているので、軸部材5に対してロータ3の回転が安定する。特に、回転体であるロータ3の構成部材であり、所定の重量を有するマグネット31が、軸部材5の軸方向において、ロータ3を回転可能に支持する第1軸受41と第2軸受42との間にあるので、軸方向におけるバランスが良好になり、ロータ3の回転が安定化する。
なお、軸受の位置としては、本実施形態の如く、回転体の両端部であることがより望ましいが、回転体の両端部近傍であれば、軸部材に対する回転体の回転は十分に安定した状態になる。ここで云う「近傍」とは、回転体の両端部と中央部の間であって回転体の両端部寄りの位置であればよく、数値で明確に定義できるものではないが、例えば、回転体の軸方向における両端から20%の長さの領域、好ましくは両端から10%の長さの領域は、「両端部近傍」の概念に含まれる。
また、本実施形態にかかる回転機器1においては、第1軸受41と第2軸受42とが同一構成の部材であるため、軸受4の一部である外輪41a,42aとロータ3とを備える回転部分の軸方向のバランスが良好になる。即ち、本実施形態にかかる回転機器1においては、回転機器1全体としての軸方向のバランスが良好になるため、かかる観点からも、ロータ3の回転が安定化する。
以上のように、本実施形態にかかる回転機器1は、装置全体の小型化を実現できるとともに、ロータ3の回転にブレが生じ難く、高精度の安定化を達成することができる。
また、ロータ3の回転の安定化は、回転ムラが生じ難くなることを意味するため、回転機器1の高トルク化を実現することもできる。即ち、本実施形態にかかる回転機器1によれば、小型化を実現しながら、回転機器としての特性に優れたものを提供することができる。
本実施形態では、軸部材5の上下両端部が、ハウジング7に固定されている構成を例に挙げているが、固定側の軸部材5が何らかの形でハウジング7に固定されればよいので、少なくとも一方の端部乃至軸部材5の一部分がハウジングに固定されていれば構わない。
また、ロータ3の回転の安定化は、回転ムラが生じ難くなることを意味するため、回転機器1の高トルク化を実現することもできる。即ち、本実施形態にかかる回転機器1によれば、小型化を実現しながら、回転機器としての特性に優れたものを提供することができる。
本実施形態では、軸部材5の上下両端部が、ハウジング7に固定されている構成を例に挙げているが、固定側の軸部材5が何らかの形でハウジング7に固定されればよいので、少なくとも一方の端部乃至軸部材5の一部分がハウジングに固定されていれば構わない。
以上のように、本実施形態の回転機器は、小型で高性能を実現することができるが、小型であるがゆえに、製造の際に困難を極める場合がある。特に、小型であればあるほど、ステータ2において、コイル22の巻き回しが困難になってくる。
これに対して、本実施形態では、ステータコア21を複数(2つ)の部材で構成することによって、組み立て作業性の改善を実現している。
これに対して、本実施形態では、ステータコア21を複数(2つ)の部材で構成することによって、組み立て作業性の改善を実現している。
図4に、本実施形態にかかる回転機器1からステータ2を抜き出した斜視図を示す。図4においては、コイル22が省略されている。また、図4における軸線x方向と垂直方向のB-B断面の横断面図を図5に、図4における軸線xを含むC-C断面(図5を参照)の縦断面図を図6に、それぞれ示す。なお、図5中の「26a」を含む符号の「26a」を全て「26b」に置き換え(図5中の括弧書き)、他の符号はそのままの図面は、図4における軸線x方向と垂直方向のB′-B′断面の横断面図に相当する。
図4~図6を見ればわかるように、ステータ2は、被固定部24から放射状に突出した6つの連結部25を覆うインシュレータ26を備える。
インシュレータ26は、連結部25の径方向内側に連結する被固定部24の外周から、連結部25の径方向外側に連結する磁極部23の外縁に至るまで、ステータコア21を覆っている。
本実施形態において、インシュレータ26は、2つの部材26a,26bを備える。以下、これら2つの部材を第1インシュレータ部材26a及び第2インシュレータ部材26bと、それぞれ称する。
インシュレータ26は、連結部25の径方向内側に連結する被固定部24の外周から、連結部25の径方向外側に連結する磁極部23の外縁に至るまで、ステータコア21を覆っている。
本実施形態において、インシュレータ26は、2つの部材26a,26bを備える。以下、これら2つの部材を第1インシュレータ部材26a及び第2インシュレータ部材26bと、それぞれ称する。
図7に、本実施形態にかかる回転機器1におけるステータコア21の分解斜視図を示す。図6や図7に示されるように、ステータコア21は、2つの部材21a,21bを備える。以下、これら2つの部材を、第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bと、それぞれ称する。
図7に示されるように、第1ステータコア部材21aは、6つの磁極部23の内の3つの磁極部23aと、当該磁極部23aに一方の端部が連結する連結部25aと、被固定部24の一部(以下、「被固定部材」と呼称する。)24aと、を備える。同様に、第2ステータコア部材21bは、6つの磁極部23の内の残りの3つの磁極部23bと、当該磁極部23bに一方の端部が連結する連結部25bと、被固定部24の一部(以下、第1ステータコア部材21aの場合と同様、「被固定部材」と呼称する。)24bと、を備える。
即ち、6つの磁極部23(23a,23b)及び当該磁極部23に連結する複数の連結部25(25a,25b)のそれぞれが、第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bのいずれか一方の一部となっている。また、第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bがそれぞれ有する被固定部材24a,24bが、図6や図7に示されるように、軸線x方向に並び、被固定部24を形成している。したがって、第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bの2部材で、ステータコア21が構成される。
図8は、図4に示すステータ2から1つのインシュレータ26を軸線x方向両側に取り外した状態を表す分解斜視図である。図8においては、図4と同様、コイル22が省略されている。
第1インシュレータ部材26aは、被固定部24の外周面に接する第1部位26a-1と、連結部25の上方全体を覆う第2部位26a-2と、径方向において磁極部23の被固定部24側の面に接する第3部位26a-3と、磁極部23の上方の縁全体(周方向e,fにおける端部)を取り囲む第4部位26a-4と、磁極部23の上部の縁に接する第5部位26a-5と、からなる(図5及び図8参照。)。
第1インシュレータ部材26aは、被固定部24の外周面に接する第1部位26a-1と、連結部25の上方全体を覆う第2部位26a-2と、径方向において磁極部23の被固定部24側の面に接する第3部位26a-3と、磁極部23の上方の縁全体(周方向e,fにおける端部)を取り囲む第4部位26a-4と、磁極部23の上部の縁に接する第5部位26a-5と、からなる(図5及び図8参照。)。
また、第2インシュレータ部材26bは、被固定部24の外周面に接する第1部位26b-1と、連結部25の下方全体を覆う第2部位26b-2と、径方向において磁極部23の被固定部24側の面に接する第3部位26b-3と、磁極部23の下方の縁全体(周方向e,fにおける端部)を取り囲む第4部位26b-4と、磁極部23の下方の縁に接する第5部位26b-5と、からなる(図5(特に括弧書き)及び図8参照。)。
なお、第1インシュレータ部材26aの第1部位26a-1は、被固定部24の外周面との接触部位から上方に延び、第2インシュレータ部材26bの第1部位26b-1は、被固定部24の外周面との接触部位から下方に延びている。したがって、第1部位26a-1,26b-1の軸線x方向長さは、ステータコア21の被固定部24よりも長く、上下に突き出ている。
第1インシュレータ部材26aを上方から、第2インシュレータ部材26bを下方から、ステータコア21の磁極部23から連結部25並びに被固定部24にかけて嵌め込むように、それぞれ挿し込むことで、第1インシュレータ部材26a及び第2インシュレータ部材26bが取り付けられる。
上方から挿し込まれた第1インシュレータ部材26aと、下方から挿し込まれた第2インシュレータ部材26bが、軸線x方向の中央で接触した状態が、図4に示される取り付けの最終状態であり、第1インシュレータ部材26a及び第2インシュレータ部材26bによって、インシュレータ26が形成される。
第1インシュレータ部材26a及び第2インシュレータ部材26bは、ステータコア21に差し込まれたままの状態で固定や接着等の固定手段を施さなくても構わないが、両者間に予め係止手段(係止要素)を設けておいて、取り付けと同時に係止したり、両者間あるいはステータコア21との間を接着したり、等の公知の固定手段を施しても構わない。
図5に示されるように、周方向efに並ぶ第1部位26a-1,26b-1によって、被固定部24の外周面(連結部25との対向面や連結箇所を除く)が覆われた状態になっている。また、図8に示されるように、連結部25の上下及び周方向の面を取り囲むように、第2部位26a-2,26b-2によって全体が覆われた状態になっている。
さらに、図5及び図8に示されるように、磁極部23の周方向の縁の上下全体に第4部位26a-4,26b-4が回り込んだ状態になっている。そして、図8に示されるように、径方向の外側から見て、磁極部23の縁全周が、第4部位26a-4,26b-4の端面と第5部位26a-5,26b-5によって取り囲まれ、磁極部23の縁全体に額縁が形成されている。
周方向efにおいて、隣り合う連結部25それぞれがインシュレータ26(第2部位26a-2,26b-2)で覆われており、隣り合う連結部25それぞれのインシュレータ26(第2部位26a-2,26b-2)の間には、間隙Iがある。また、周方向efにおいて、隣り合う連結部25をそれぞれ覆うインシュレータ26(第2部位26a-2,26b-2)の側面は、対向している。インシュレータ26の側面が対向した間隙Iを利用して、コイル22が巻き回される。
なお、以上の説明においては、図8による説明上、第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bが組み合わされてステータコア21が形成された状態に対して、第1インシュレータ部材26a及び第2インシュレータ部材26bを取り付ける態様で説明している。しかし、第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bが組み合わされる前の別々の状態のときに、それぞれ、第1インシュレータ部材26a及び第2インシュレータ部材26bを取り付けて、インシュレータ26を形成することが好ましい。
即ち、第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bのそれぞれに対して、インシュレータ26を形成し、当該インシュレータ26の第2部位26a-1,26b-2(ステータコア21の連結部25の部位)にコイル22を巻き回すことが好ましい。そして、コイル22が巻き回された第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bを組み合わせてステータコア21を形成することで、ステータ2全体を組み上げることができる。
以上の如き本実施形態にかかる回転機器1においては、ステータコア21が第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bの2部材に分割されている。そのため、それぞれの連結部25a,25bに(詳しくは、インシュレータ26を介して。以下、他の実施形態を含めて、インシュレータ26の存在を省略する場合がある。)、コイル22を巻き回す際には、ステータコア21が形成された際に周方向efの隣となる連結部25b,25aが存在しないことから、巻線作業に余裕が生まれる。
よって、それぞれの連結部25にコイル22を巻き回した後に、第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bを組み合わせることで、容易に回転機器1を組み上げることができる。したがって、本実施形態にかかる回転機器1は、組み立て作業性に優れている。
また、コイル22を巻き回す際の巻線作業の余裕は、組み立て作業性の向上の他、巻線密度の向上をも図ることができる。即ち、余裕のある状態で多くのコイル22を巻き回した後に、第1ステータコア部材21a及び第2ステータコア部材21bを組み合わせれば、周方向efに隣接する連結部25に巻き回されたコイル22同士の距離が近くても、容易に組み上げることができる。したがって、本実施形態にかかる回転機器1によれば、コイル22の銅量アップに基づく、低電流化乃至低発熱化を実現することができる。
図6や図7に示されるように、連結部25aは、径方向における被固定部24側に、被固定部24(詳しくは、被固定部材24b)の外周面に対向する端面25a′を有する。同様に、連結部25bは、径方向における被固定部24側に、当該被固定部24(詳しくは、被固定部材24a)の外周面に対向する端面25b′を有する。
なお、被固定部24は、円筒状なので、その外周面は曲面の形状を有している。そのため、被固定部24の外周面に対向する連結部25の端面25a′,25b′は、被固定部24の外周面の曲面の形状に対応した凹状の曲面の形状を有している。
なお、被固定部24は、円筒状なので、その外周面は曲面の形状を有している。そのため、被固定部24の外周面に対向する連結部25の端面25a′,25b′は、被固定部24の外周面の曲面の形状に対応した凹状の曲面の形状を有している。
連結部25と被固定部24との間には、両者が結合された(一体化した)領域以外に、(接触、非接触にかかわらず)分断された領域(被固定部材24の外周面と端面25a′,25b′との対向部)がある。このように、ステータコア21において、連結部25と被固定部24との間に分断された領域があることで、連結部25から被固定部24へと漏れ出る磁束を抑制することができる。そのため、回転機器の一層の効率化や高性能化を期待することができる。
[第2の実施形態]
本発明の一例である第2の実施形態にかかる回転機器について説明する。第2の実施形態にかかる回転機器は、第1の実施形態にかかる回転機器1とは、ステータコアの構成が異なっている。詳しくは、本実施形態では、ステータコア221における磁極部223及び連結部225の数が3つ(即ち、3スロット)になっている。
本発明の一例である第2の実施形態にかかる回転機器について説明する。第2の実施形態にかかる回転機器は、第1の実施形態にかかる回転機器1とは、ステータコアの構成が異なっている。詳しくは、本実施形態では、ステータコア221における磁極部223及び連結部225の数が3つ(即ち、3スロット)になっている。
このように、ステータコアの形状及びスロット数が異なるものの、その他の構成は、第1の実施形態に近似しているため、本実施形態におけるステータコア221以外の構成については、その説明を省略する。したがって、本実施形態の回転機器の全体構成については、第1の実施形態にかかる回転機器1を表す図1~図3及びその説明を参照されたい。以下、本実施形態に特徴的なステータコア221を中心に説明する。なお、本実施形態において、ステータコア221以外の構成については、第1の実施形態(特に図1~図3)の符号を用いて説明する場合がある。
また、本実施形態においては、インシュレータの説明も省略するが、形状やサイズに相違があるものの第1の実施形態で説明したインシュレータ26と類似の構成のインシュレータが用いられる。本実施形態において用いられるインシュレータについても、特に断りが無い限り、第1の実施形態で説明したインシュレータ26と同様のものである。これは、以降の実施形態並びに変形例においても同様である。
図9は、本実施形態にかかる回転機器におけるステータコア221の斜視図である。また、図9における軸線x方向と垂直方向のD-D断面の横断面図を図10に、図9における軸線xを含むE-E断面(図10を参照)の縦断面図を図11に、それぞれ示す。さらに、本実施形態にかかる回転機器におけるステータコア221の分解斜視図を図12に示す。
ステータコア221は、珪素鋼板等の磁性体を積み重ねた積層体となっている。
ステータコア221は、ロータ3に対向する3つ(即ち、3スロット)の磁極部223と、軸部材5に固定される円管状の被固定部224と、磁極部223及び被固定部224の間を連結する連結部225と、を有する。被固定部224は、軸部材5を取り囲むように同軸上に配置される。また、連結部225は、被固定部224から外周側へ向かって径方向に放射状に延びるように形成されている。
ステータコア221は、ロータ3に対向する3つ(即ち、3スロット)の磁極部223と、軸部材5に固定される円管状の被固定部224と、磁極部223及び被固定部224の間を連結する連結部225と、を有する。被固定部224は、軸部材5を取り囲むように同軸上に配置される。また、連結部225は、被固定部224から外周側へ向かって径方向に放射状に延びるように形成されている。
本実施形態では、ステータコア221を複数(3つ)の部材で構成することによって、組み立て作業性の改善を実現している。即ち、図11や図12に示されるように、ステータコア221は、3つの部材221a,221b,221cを備える。以下、これら3つの部材を、第1ステータコア部材221a、第2ステータコア部材221b及び第3ステータコア部材221cと、それぞれ称する。
図12に示されるように、第1ステータコア部材221aは、3つの磁極部223の内の1つの磁極部223aと、当該磁極部223aに一方が連結する連結部225aと、被固定部224の一部となる被固定部材224aと、を備える。同様に、第2ステータコア部材221bは、3つの磁極部223の内の1つの磁極部223bと、磁極部223bに一方の端部が連結する連結部225bと、被固定部224の一部となる被固定部材224bと、を備える。さらに同様に、第3ステータコア部材221cは、3つの磁極部223の内の1つの磁極部223cと、磁極部223cに一方の端部が連結する連結部225cと、被固定部224の一部(以下、「被固定部材」と呼称する。)224cと、からなる。
即ち、3つの磁極部223(223a,223b,223c)及び磁極部223に連結する連結部225(225a,225b,225c)のそれぞれが、第1ステータコア部材221a,第2ステータコア部材221b及び第3ステータコア部材221cのいずれかの一部となっている。換言すれば、第1ステータコア部材221a,第2ステータコア部材221b及び第3ステータコア部材221cの3つの部材は、単一の連結部225a,225b,225c(さらには、これと連結する単一の磁極部223a,223b,223c)を有する。
また、第1ステータコア部材221a,第2ステータコア部材221b及び第3ステータコア部材221cがそれぞれ有する被固定部材224a,224b,224cが、図11や図12に示されるように、軸線x方向に並び、被固定部224を形成している。したがって、第1ステータコア部材221a,第2ステータコア部材221b及び第3ステータコア部材221cの3部材で、ステータコア221が構成される。
そのため、それぞれの連結部(225a,225b,225c)に、コイル22を巻き回す際には、ステータコア221が形成された際に周方向efの隣となる連結部(順に、225b及び225c,225a及び225c,225a及び225b)が存在しないことから、巻線作業に余裕が生まれる。
よって、それぞれの連結部225にコイル22を巻き回した後に、第1ステータコア部材221a,第2ステータコア部材221b及び第3ステータコア部材221cを組み合わせることで、容易に本実施形態にかかる回転機器を組み上げることができる。したがって、本実施形態にかかる回転機器は、組み立て作業性に優れている。
また、コイル22を巻き回す際の巻線作業の余裕は、組み立て作業性の向上の他、巻線密度の向上をも図ることができる。即ち、余裕のある状態で多くのコイル22を巻き回した後に、第1ステータコア部材221a,第2ステータコア部材221b及び第3ステータコア部材221cを組み合わせれば、周方向efに隣接する連結部225に巻き回されたコイル22同士の距離が近くても、容易に組み上げることができる。したがって、本実施形態にかかる回転機器によれば、コイル22の銅量アップに基づく、低電流化乃至低発熱化を実現することができる。
図10に示されるように、連結部225aは、径方向における被固定部224側に、被固定部224(詳しくは、被固定部材224b,224c)の外周面に対向する端面225a′を有する。また、図11や図12に示されるように、連結部225bは、径方向における被固定部224側に、被固定部224(詳しくは、被固定部材224a,224c)の外周面に対向する端面225b′を有する。さらに、図10に示されるように、連結部225cは、径方向における被固定部224側に、被固定部224(詳しくは、被固定部材224a,224b)の外周面に対向する端面225c′を有する。
なお、被固定部224は、円筒状なので、その外周面は曲面形状を有している。そのため、被固定部224の外周面に対向する連結部225の端面225a′,225b′,225c′は、被固定部224の外周面の曲面形状に対応した凹状の曲面形状を有している。
連結部225と被固定部224との間には、両者が結合された(一体化した)領域以外に、(接触、非接触にかかわらず)分断された領域(被固定部材224の外周面と端面225a′,225b′,225c′との対向部)がある。このように、ステータコア221において、連結部225と被固定部224との間に分断された領域があることで、連結部225から被固定部224へと漏れ出る磁束を抑制することができ、回転機器の一層の効率化や高性能化を期待することができる。
特に、本実施形態では、第1ステータコア部材221a,第2ステータコア部材221b及び第3ステータコア部材221cの3つの部材が、単一の連結部225a,225b,225cのみを有していることから、それぞれが有する単一の磁極部223a,223b,223cから磁束が漏れ出しにくく、相互に干渉しづらい。そのため、回転機器のより一層の効率化や高性能化を期待することができる。
[第3の実施形態]
本発明の一例である第3の実施形態にかかる回転機器について説明する。第3の実施形態にかかる回転機器は、第1の実施形態にかかる回転機器1とは、ステータコアの構成が異なっている。詳しくは、本実施形態では、ステータコア321における磁極部323a,323b及び連結部325a,325bの数は、第1の実施形態と同様6つであるものの、そのうちの半分(3つ)の磁極部323bは補極であり、当該磁極部323bが連結する連結部325bには、コイル22が巻き回されない状態になっている(即ち、3スロット)。
本発明の一例である第3の実施形態にかかる回転機器について説明する。第3の実施形態にかかる回転機器は、第1の実施形態にかかる回転機器1とは、ステータコアの構成が異なっている。詳しくは、本実施形態では、ステータコア321における磁極部323a,323b及び連結部325a,325bの数は、第1の実施形態と同様6つであるものの、そのうちの半分(3つ)の磁極部323bは補極であり、当該磁極部323bが連結する連結部325bには、コイル22が巻き回されない状態になっている(即ち、3スロット)。
このように、ステータコアの形状が異なるものの、その他の構成は、第1の実施形態に近似しているため、本実施形態におけるステータコア321以外の構成については、その説明を省略する。したがって、本実施形態の回転機器の全体構成については、第1の実施形態にかかる回転機器1を表す図1~図3及びその説明を参照されたい。以下、本実施形態に特徴的なステータコア321を中心に説明する。なお、本実施形態において、ステータコア321以外の構成については、第1の実施形態(特に図1~図3)の符号を用いて説明する場合がある。
図13は、本実施形態にかかる回転機器におけるステータコア321の斜視図である。また、図13における軸線x方向と垂直方向のF-F断面の横断面図を図14に、図13における軸線xを含むG-G断面(図14を参照)の縦断面図を図15に、それぞれ示す。さらに、本実施形態にかかる回転機器におけるステータコア321の分解斜視図を図16に示す。
ステータコア321は、珪素鋼板等の磁性体を積み重ねた積層体となっている。
ステータコア321は、ロータ3に対向する3つ(即ち、3スロット)の主極となる磁極部(以下、「主極部」と呼称する。)323aと、ロータ3に対向する3つの補極となる磁極部(以下、「補極部」と呼称する。)323bと、軸部材5に固定される円管状の被固定部324と、主極部323a及び被固定部324の間を連結する連結部(以下、「主連結部」と呼称する。)325aと、補極部323b及び被固定部324の間を連結する連結部(以下、「補助連結部」と呼称する。)325bと、を有する。被固定部324は、軸部材5を取り囲むように同軸上に配置される。また、主連結部325a及び補助連結部325bは、被固定部324から外周側へ向かって径方向に放射状に延びるように形成されている。
ステータコア321は、ロータ3に対向する3つ(即ち、3スロット)の主極となる磁極部(以下、「主極部」と呼称する。)323aと、ロータ3に対向する3つの補極となる磁極部(以下、「補極部」と呼称する。)323bと、軸部材5に固定される円管状の被固定部324と、主極部323a及び被固定部324の間を連結する連結部(以下、「主連結部」と呼称する。)325aと、補極部323b及び被固定部324の間を連結する連結部(以下、「補助連結部」と呼称する。)325bと、を有する。被固定部324は、軸部材5を取り囲むように同軸上に配置される。また、主連結部325a及び補助連結部325bは、被固定部324から外周側へ向かって径方向に放射状に延びるように形成されている。
本実施形態では、ステータコア321を複数(2つ)の部材で構成することによって、組み立て作業性の改善を実現している。即ち、図15や図16に示されるように、ステータコア321は、2つの部材321a,321bを備える。以下、これら2つの部材を、第1ステータコア部材321a及び第2ステータコア部材321bと、それぞれ称する。
図16に示されるように、第1ステータコア部材321aは、3つの主極部323aと、主極部323aに一方が連結する主連結部325aと、被固定部324の一部となる被固定部材324aと、を備える。同様に、第2ステータコア部材321bは、3つの補極部323bと、補極部323bに一方が連結する補助連結部325bと、被固定部324の一部となる被固定部材324bと、を備える。
即ち、6つの磁極部(主極部323a,補極部323b)及び磁極部に連結する連結部325(主連結部325a,補助連結部325b)のそれぞれが、第1ステータコア部材321a及び第2ステータコア部材321bのいずれか一方の一部となっている。また、第1ステータコア部材321a及び第2ステータコア部材321bがそれぞれ有する被固定部材324a,324bが、図15や図16に示されるように、軸線x方向に連なることで、被固定部324が形成される。したがって、第1ステータコア部材321a及び第2ステータコア部材321bの2部材で、ステータコア321が構成される。
そのため、それぞれの主連結部325aに、コイル22を巻き回す際には、ステータコア321が形成された際に周方向efの隣となる補助連結部325bが存在しないことから、巻線作業に余裕が生まれる。
よって、それぞれの主連結部325aにコイル22を巻き回した後に、第1ステータコア部材321a及び第2ステータコア部材321bを組み合わせることで、容易に本実施形態にかかる回転機器を組み上げることができる。したがって、本実施形態にかかる回転機器は、組み立て作業性に優れている。
よって、それぞれの主連結部325aにコイル22を巻き回した後に、第1ステータコア部材321a及び第2ステータコア部材321bを組み合わせることで、容易に本実施形態にかかる回転機器を組み上げることができる。したがって、本実施形態にかかる回転機器は、組み立て作業性に優れている。
また、コイル22を巻き回す際の巻線作業の余裕は、組み立て作業性の向上の他、巻線密度の向上をも図ることができる。即ち、余裕のある状態で多くのコイル22を巻き回した後に、第1ステータコア部材321a及び第2ステータコア部材321bを組み合わせれば、主連結部325aに巻き回されたコイル22と、その周方向efに隣接する補助連結部325bとの距離が近くても、容易に組み上げることができる。したがって、本実施形態にかかる回転機器によれば、コイル22の銅量アップに基づく、低電流化乃至低発熱化を実現することができる。
図14~図16に示されるように、補助連結部325bは、径方向における被固定部324側に、当該被固定部324(詳しくは、被固定部材324a)の外周面に対向する端面225b′を有する。
なお、被固定部324は、円筒状なので、その外周面は曲面形状を有している。そのため、被固定部324の外周面に対向する補助連結部325bの端面325b′は、被固定部324の外周面の曲面形状に対応した凹状の曲面形状を有している。
なお、被固定部324は、円筒状なので、その外周面は曲面形状を有している。そのため、被固定部324の外周面に対向する補助連結部325bの端面325b′は、被固定部324の外周面の曲面形状に対応した凹状の曲面形状を有している。
補助連結部325bと被固定部324との間には、両者が結合された(一体化した)領域以外に、(接触、非接触にかかわらず)分断された領域(被固定部材324の外周面と端面325b′との対向部)がある。このように、ステータコア321において、補助連結部325bと被固定部324との間に分断された領域があることで、補助連結部325bから被固定部324へと漏れ出る磁束を抑制することができ、回転機器の一層の効率化や高性能化を期待することができる。
特に、本実施形態では、磁気特性が大きく異なる、主極部323a及び主連結部325aと、補極部323b及び連結部325bとの間で、分断されているため、両者間の磁束の混合してしまう不具合を抑制することができる。そのため、回転機器のより一層の効率化や高性能化を期待することができる。
以上、本発明の例示的態様として、図1~図3に示すようなアウターロータ型の回転機器の3つの実施形態を挙げて説明したが、本発明の構成は、インナーロータ型の回転機器にも適用することができる。インナーロータ型の回転機器においても、アウターロータ型の回転機器に適用した場合に類似した作用乃至効果を期待することができる。
以下、インナーロータ型の回転機器に適用した変形例を挙げて、説明する。
以下、インナーロータ型の回転機器に適用した変形例を挙げて、説明する。
[変形例1]
変形例1にかかる回転機器について説明する。変形例1にかかる回転機器は、第1の実施形態にかかる回転機器1とは、ステータコアの構成が異なる他、インナーロータ型とアウターロータ型とで、大きく構成が異なっている。
変形例1にかかる回転機器について説明する。変形例1にかかる回転機器は、第1の実施形態にかかる回転機器1とは、ステータコアの構成が異なる他、インナーロータ型とアウターロータ型とで、大きく構成が異なっている。
しかし、ロータがステータの内側にある一般的なインナーロータ型の回転機器にそのまま適用可能であるため、本変形例の回転機器の全体構成についての図示や説明は省略することにする。
以下の説明においては、本変形例に特徴的なステータコア421を中心に説明する。
以下の説明においては、本変形例に特徴的なステータコア421を中心に説明する。
図17は、本変形例にかかる回転機器におけるステータコア421の斜視図である。また、図17における軸線x方向と垂直方向のH-H断面の横断面図を図18に、図17における軸線xを含むI-I断面(図18を参照)の縦断面図を図19に、それぞれ示す。さらに、本変形例にかかる回転機器におけるステータコア421の分解斜視図を図20に示す。
ステータコア421は、珪素鋼板等の磁性体を積み重ねた積層体となっている。
ステータコア421は、インナーロータ型では内側に配置されるロータに対向する4つ(即ち、4スロット)の磁極部423と、円管部424と、磁極部423及び円管部424の間を連結する連結部425と、を有する。円管部424は、不図示のハウジングに固定される。また、連結部425は、円管部424から軸線xに向かって径方向中心に延びるように形成されている。
ステータコア421は、インナーロータ型では内側に配置されるロータに対向する4つ(即ち、4スロット)の磁極部423と、円管部424と、磁極部423及び円管部424の間を連結する連結部425と、を有する。円管部424は、不図示のハウジングに固定される。また、連結部425は、円管部424から軸線xに向かって径方向中心に延びるように形成されている。
本変形例では、ステータコア421を複数(2つ)の部材で構成することによって、組み立て作業性の改善を実現している。即ち、図20に示されるように、ステータコア421は、2つの部材421a,421bを備える。以下、これら2つの部材を、第1ステータコア部材421a及び第2ステータコア部材421bと、それぞれ称する。
図20に示されるように、第1ステータコア部材421aは、4つの磁極部423の内の2つの磁極部423aと、当該磁極部423aに一方が連結する連結部425aと、円管部424の一部となる円管部材424aと、を備える。同様に、第2ステータコア部材421bは、4つの磁極部423の内の2つの磁極部423bと、当該磁極部423bに一方が連結する連結部425bと、円管部424の一部となる円管部材424bと、を備える。
即ち、4つの磁極部423(423a,423b)及び当該磁極部423に連結する連結部425(425a,425b)のそれぞれが、第1ステータコア部材421a及び第2ステータコア部材421bのいずれか一方の一部となっている。
即ち、4つの磁極部423(423a,423b)及び当該磁極部423に連結する連結部425(425a,425b)のそれぞれが、第1ステータコア部材421a及び第2ステータコア部材421bのいずれか一方の一部となっている。
また、第1ステータコア部材421a及び第2ステータコア部材421bがそれぞれ有する円管部材424a,424bが、図19や図20に示されるように、軸線x方向に連なることで、円管部424が形成される。したがって、第1ステータコア部材421a及び第2ステータコア部材421bの2部材で、ステータコア421が構成される。
そのため、それぞれの連結部425a,425bに、コイルを巻き回す際には、ステータコア421が形成された際に周方向efの隣となる連結部425b,425aが存在しないことから、巻線作業に余裕が生まれる。
よって、それぞれの連結部425にコイルを巻き回した後に、第1ステータコア部材421a及び第2ステータコア部材421bを組み合わせることで、容易に本変形例にかかる回転機器を組み上げることができる。したがって、本変形例にかかる回転機器は、組み立て作業性に優れている。
よって、それぞれの連結部425にコイルを巻き回した後に、第1ステータコア部材421a及び第2ステータコア部材421bを組み合わせることで、容易に本変形例にかかる回転機器を組み上げることができる。したがって、本変形例にかかる回転機器は、組み立て作業性に優れている。
また、コイルを巻き回す際の巻線作業の余裕は、組み立て作業性の向上の他、巻線密度の向上をも図ることができる。即ち、余裕のある状態で多くのコイルを巻き回した後に、第1ステータコア部材421a及び第2ステータコア部材421bを組み合わせれば、周方向efに隣接する連結部425に巻き回されたコイル同士の距離が近くても、容易に組み上げることができる。したがって、本変形例にかかる回転機器によれば、コイルの銅量アップに基づく、低電流化乃至低発熱化を実現することができる。
図20に示されるように、連結部425aは、径方向における円管部424側に、当該円管部424(詳しくは、円管部材424b)の内周面に対向する端面425a′を有する。また、図18~図20に示されるように、連結部425bは、径方向における円管部424側に、当該円管部424(詳しくは、円管部材424a)の内周面に対向する端面425b′を有する。
なお、円管部424は、円筒状なので、その内周面は曲面の形状を有している。そのため、円管部424の内周面に対向する連結部425の端面425a′,425b′は、円管部424の内周面の曲面の形状に対応した凸状の曲面の形状を有している。
なお、円管部424は、円筒状なので、その内周面は曲面の形状を有している。そのため、円管部424の内周面に対向する連結部425の端面425a′,425b′は、円管部424の内周面の曲面の形状に対応した凸状の曲面の形状を有している。
連結部425と円管部424との間には、両者が結合された(一体化した)領域以外に、(接触、非接触にかかわらず)分断された領域(円管部材424の内周面と端面425a′,425b′との対向部)がある。このように、ステータコア421において、連結部425と円管部424との間に分断された領域があることで、連結部425から円管部424へと漏れ出る磁束を抑制することができ、回転機器の一層の効率化や高性能化を期待することができる。
[変形例2]
変形例2にかかる回転機器について説明する。変形例2にかかる回転機器も、第1の実施形態にかかる回転機器1とは、大きく構成が異なっているが、変形例1と同様、本変形例の回転機器の全体構成についての図示や説明は省略することにする。
以下の説明においては、本変形例に特徴的なステータコア521を中心に説明する。
変形例2にかかる回転機器について説明する。変形例2にかかる回転機器も、第1の実施形態にかかる回転機器1とは、大きく構成が異なっているが、変形例1と同様、本変形例の回転機器の全体構成についての図示や説明は省略することにする。
以下の説明においては、本変形例に特徴的なステータコア521を中心に説明する。
図21は、本変形例にかかる回転機器におけるステータコア521の斜視図である。また、図21における軸線x方向と垂直方向のJ-J断面の横断面図を図22に、図21における軸線xを含むK-K断面(図22を参照)の縦断面図を図23に、それぞれ示す。さらに、本変形例にかかる回転機器におけるステータコア521の分解斜視図を図24に示す。
ステータコア521は、珪素鋼板等の磁性体を積み重ねた積層体となっている。
ステータコア521は、インナーロータ型では内側に配置されるロータに対向する3つ(即ち、3スロット)の磁極部523と、円管部524と、磁極部523及び円管部524の間を連結する連結部525と、を有する。円管部524は、不図示のハウジングに固定される。また、連結部525は、円管部524から軸線xに向かって径方向中心に延びるように形成されている。
ステータコア521は、インナーロータ型では内側に配置されるロータに対向する3つ(即ち、3スロット)の磁極部523と、円管部524と、磁極部523及び円管部524の間を連結する連結部525と、を有する。円管部524は、不図示のハウジングに固定される。また、連結部525は、円管部524から軸線xに向かって径方向中心に延びるように形成されている。
本変形例では、ステータコア521を複数(3つ)の部材で構成することによって、組み立て作業性の改善を実現している。即ち、図24に示されるように、ステータコア521は、3つの部材521a,521b,521cを備える。以下、これら3つの部材を、第1ステータコア部材521a,第2ステータコア部材521b及び第3ステータコア部材521cと、それぞれ称する。
図24に示されるように、第1ステータコア部材521aは、3つの磁極部523の内の1つの磁極部523aと、当該磁極部523aに一方が連結する連結部525aと、円管部524の一部となる円管部材524aと、を備える。同様に、第2ステータコア部材521bは、3つの磁極部523の内の1つの磁極部523bと、当該磁極部523bに一方が連結する連結部525bと、円管部524の一部となる円管部材524bと、を備える。さらに同様に、第3ステータコア部材521cは、3つの磁極部523の内の1つの磁極部523cと、当該磁極部523cに一方が連結する連結部525cと、円管部524の一部となる円管部材524cと、を備える。
即ち、3つの磁極部523(523a,523b,523c)及び当該磁極部523に連結する連結部525(525a,525b,523b)のそれぞれが、第1ステータコア部材521a,第2ステータコア部材521b及び第3ステータコア部材521cのいずれかの一部となっている。換言すれば、第1ステータコア部材521a,第2ステータコア部材521b及び第3ステータコア部材521cの3つの部材は、単一の連結部525a,525b,525c(さらには、これと連結する単一の磁極部523a,523b,523c)を有する。
また、第1ステータコア部材521a,第2ステータコア部材521b及び第3ステータコア部材521cがそれぞれ有する円管部材524a,524b,524cが、図23や図24に示されるように、軸線x方向に連なることで、円管部524が形成される。したがって、第1ステータコア部材521a,第2ステータコア部材521b及び第3ステータコア部材521cの3部材で、ステータコア521が構成される。
そのため、それぞれの連結部(525a,525b,525c)に、コイルを巻き回す際には、ステータコア521が形成された際に周方向efの隣となる連結部(順に、525b及び525c,525a及び525c,525a及び525b)が存在しないことから、巻線作業に余裕が生まれる。
よって、それぞれの連結部525にコイルを巻き回した後に、第1ステータコア部材521a,第2ステータコア部材521b及び第3ステータコア部材521cを組み合わせることで、容易に本変形例にかかる回転機器を組み上げることができる。したがって、本変形例にかかる回転機器は、組み立て作業性に優れている。
また、コイルを巻き回す際の巻線作業の余裕は、組み立て作業性の向上の他、巻線密度の向上をも図ることができる。即ち、余裕のある状態で多くのコイルを巻き回した後に、第1ステータコア部材521a,第2ステータコア部材521b及び第3ステータコア部材521cを組み合わせれば、周方向efに隣接する連結部525に巻き回されたコイル同士の距離が近くても、容易に組み上げることができる。したがって、本変形例にかかる回転機器によれば、コイルの銅量アップに基づく、低電流化乃至低発熱化を実現することができる。
図22~図24に示されるように、連結部525aは、径方向における円管部524側に、当該円管部524(詳しくは、円管部材524b,524c)の内周面に対向する端面525a′を有する。また、図面上は隠れているが、連結部525bは、径方向における円管部524側に、当該円管部524(詳しくは、円管部材524a,524c)の内周面に対向する端面を有する。さらに、図22や図24に示されるように、連結部525cは、径方向における円管部524側に、当該円管部524(詳しくは、円管部材524a,524b)の内周面に対向する端面525c′を有する。
なお、円管部524は、円筒状なので、その内周面は曲面の形状を有している。そのため、円管部524の内周面に対向する連結部525の端面(525a′,525c′及び不図示の525bの端面。以下、「525a′,525c′等」と符号を付する。)は、円管部524の内周面の曲面の形状に対応した凸状の曲面の形状を有している。
連結部525と円管部524との間には、両者が結合された(一体化した)領域以外に、(接触、非接触にかかわらず)分断された領域(円管部材524の内周面と端面525a′,525c′等との対向部)がある。このように、ステータコア521において、連結部525と円管部524との間に分断された領域があることで、連結部525から円管部524へと漏れ出る磁束を抑制することができる。そのため、回転機器の一層の効率化や高性能化を期待することができる。
特に、本変形例では、第1ステータコア部材521a,第2ステータコア部材521b及び第3ステータコア部材521cの3つの部材が、単一の連結部525a,525b,525cのみを有していることから、それぞれが有する単一の磁極部523a,523b,523cから磁束が漏れ出しにくく、相互に干渉しづらい。そのため、回転機器のより一層の効率化や高性能化を期待することができる。
以上、本発明の回転機器並びに変形例の回転機器について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の回転機器は上記実施形態や変形例の構成に限定されるものではない。例えば、以上説明した実施形態乃至変形例では、ステータコアとコイルとを、絶縁体で形成されたインシュレータによって絶縁する例を挙げ、あるいはそれを前提に説明しているが、インシュレータに代えて、ステータコアの表面に絶縁膜を塗装して、ステータコアとコイルとを絶縁しても構わない。
以上説明した実施形態では、軸部材5の上下両端部が、ハウジング7に固定されている構成を例に挙げているが、固定側の軸部材5が何らかの形でハウジング7に固定されればよいので、少なくとも一方の端部乃至軸部材5の一部分がハウジングに固定されていれば構わない。
また、上記実施形態においては、動翼6が設けられた送風機乃至吸引機を例に挙げているが、本発明の回転機器は、回転力を動翼の回転以外の目的に用いても構わない。その場合には、動翼は必須ではなく、回転力を目的の対象に伝達するためのギアやシャフト等の伝達機構が設けられたり、回転体に直接、目的の対象物を作用させたりするように構成させればよい。
上記実施形態や変形例においては、ステータコアが2つあるいは3つの部材に分かれている例を挙げているが、本発明はこれに限定されず、ステータコアが4つ以上の部材に分かれていても構わない。また、上記実施形態や変形例においては、磁極部の数が3個~6個の例を挙げているが、本発明はこれに限定されず、磁極部の数が7個以上であっても構わない。
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の回転機器を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
1…回転機器、2…ステータ、3…ロータ(回転体)、4…軸受、5…軸部材、6…動翼、6a…上側動翼部材、6b…下側動翼部材、7…ハウジング、21…ステータコア、21a…第1ステータコア部材(部材)、21b…第2ステータコア部材(部材)、22…コイル、23,23a,23b…磁極部、24…被固定部、24a,24b…被固定部材(被固定部の一部)、25,25a,25b…連結部、25a′,25b′…端面、26…インシュレータ、26a…第1インシュレータ部材、26b…第2インシュレータ部材、31…マグネット、32…筒部材、33…吸引口、34…排出口、41…第1軸受(軸受)、41a,42a…外輪、41b,42b…内輪、41c,42c…ボール、42…第2軸受(軸受)、61…リング、62…羽根、71a…スポーク、71b…円盤部、72…筒状部、77…空間、221…ステータコア、221a…第1ステータコア部材(部材)、221b…第2ステータコア部材(部材)、221c…第3ステータコア部材(部材)、223,223a,223b,223c…磁極部、224…被固定部、224a,224b,224c…被固定部材(被固定部の一部)、225,225a,225b,225c…連結部、225a′,225b′,225c′…端面、321…ステータコア、321a…第1ステータコア部材(部材)、321b…第2ステータコア部材(部材)、323a…主極部(磁極部)、323b…補極部(磁極部)、324…被固定部、325a…主連結部(連結部)、325b…補助連結部(連結部)、325b′…端面、
421…ステータコア、421a…第1ステータコア部材(部材)、421b…第2ステータコア部材(部材)、423,423a,423b…磁極部、424…被固定部、424a,424b…被固定部材(被固定部の一部)、425,425a,425b…連結部、425a′,425b′…端面、521…ステータコア、521a…第1ステータコア部材(部材)、521b…第2ステータコア部材(部材)、521c…第3ステータコア部材(部材)、523,523a,523b,523c…磁極部、524…被固定部、524a,524b,524c…被固定部材(被固定部の一部)、525,525a,525b,525c…連結部、525a′,525b′,525c′…端面
421…ステータコア、421a…第1ステータコア部材(部材)、421b…第2ステータコア部材(部材)、423,423a,423b…磁極部、424…被固定部、424a,424b…被固定部材(被固定部の一部)、425,425a,425b…連結部、425a′,425b′…端面、521…ステータコア、521a…第1ステータコア部材(部材)、521b…第2ステータコア部材(部材)、521c…第3ステータコア部材(部材)、523,523a,523b,523c…磁極部、524…被固定部、524a,524b,524c…被固定部材(被固定部の一部)、525,525a,525b,525c…連結部、525a′,525b′,525c′…端面
Claims (8)
- 軸部材と、
前記軸部材に対して回転可能な筒状の回転体と、
前記回転体の内側にあるステータと、
を備え、
前記ステータは、前記回転体に対向する複数の磁極部と、前記軸部材に固定される被固定部と、前記磁極部及び前記被固定部の間を連結する連結部と、を有するステータコアを備え、
前記ステータコアは、複数の部材で形成されており、
前記複数の部材は、それぞれ、前記複数の磁極部の内のいずれか1または2以上の磁極部と、該磁極部に連結する前記連結部と、前記被固定部の一部と、を備え、
前記複数の部材それぞれの前記被固定部の一部が、前記軸部材の軸方向に並び、前記被固定部を形成している、回転機器。 - 前記複数の磁極部及び該磁極部に連結する前記複数の連結部のそれぞれが、前記複数の部材の内のいずれか1の部材の一部である、請求項1に記載の回転機器。
- 前記連結部は、径方向における前記被固定部側に、当該被固定部の外周面に対向する端面を有する、請求項1または2に記載の回転機器。
- 前記被固定部の外周面は、曲面の形状を有しており、
前記被固定部の外周面に対向する前記連結部の端面は、前記被固定部の外周面の形状に対応した曲面の形状を有している、請求項3に記載の回転機器。 - 周方向において、前記複数の連結部のうち、隣り合う2つの連結部それぞれがインシュレータで覆われており、
前記隣り合う2つの連結部それぞれを覆うインシュレータの間に、間隙がある、請求項1から4のいずれかに記載の回転機器。 - 周方向において、前記隣り合う2つの連結部それぞれを覆うインシュレータの側面は、対向している、請求項5に記載の回転機器。
- 前記ステータは、前記複数の部材が有する連結部それぞれを覆うインシュレータを備え、
前記複数の部材が有する連結部それぞれを覆うインシュレータにそれぞれコイルが巻き回されている、請求項5または6に記載の回転機器。 - 前記複数の部材は、それぞれ単一の前記連結部を有する、請求項1から7のいずれかに記載の回転機器。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2021020152A JP2022122724A (ja) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | 回転機器 |
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