JP3580194B2

JP3580194B2 - 回転電機の組付け構造

Info

Publication number: JP3580194B2
Application number: JP28235299A
Authority: JP
Inventors: 久行古瀬
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-10-04
Also published as: EP1091475B1; DE60027381D1; DE60027381T2; US6624545B1; EP1091475A2; EP1091475A3; JP2001112221A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機（電動機や発電機）の組み付け構造に関し、特に、１個のステータと２個のロータとが三重構造で同軸上に配置された回転電機におけるステータやロータの組付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常のモータや発電機では、ロータやステータの磁極は珪素鋼板等の薄板を多数積層して形成する。その際、上記の積層板を溶接して一体化している。しかし、溶接した場所には歪が生じるので、通常は、ロータとステータとが空隙を隔てて対向している対向面（磁極面）に溶接部分がこないように、対向面の反対側を溶接するように構成している。しかし、１個のステータと２個のロータとが三重構造で同軸上に配置された回転電機（例えば特開平９−２７５６７３号に記載）においては、中間に配置される磁極部材（外側からステータ、外ロータ、内ロータの順の構造では外ロータ、外側から外ロータ、ステータ、内ロータの順の構造ではステータ、外側から外ロータ、内ロータ、ステータの順の構造では内ロータ）は内外両面が対向面になるので、上記のように構成することができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、１個のステータと２個のロータとが三重構造で同軸上に配置された回転電機においては、従来の構造を適用しても、溶接によって歪を生じる面を磁極面しないようにすることができないので、磁極面間の空隙距離を精密に形成することが困難である、という問題があった。
【０００４】
本発明は上記のごとき従来技術の問題を解決するためになされたものであり、磁極面間のクリアランス精度を向上させることのできる回転電機の組付け構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明においては、特許請求の範囲に記載するように構成している。すなわち、請求項１に記載の発明においては、１個のステータと２個のロータとなる３個の磁極部材のうち、三重構造の中間部分に配置される磁極部材を薄板を多数積層した磁極部材とすると共に組付け用の孔を設け、上記磁極部材を上記組付け用の孔を通り上記磁極部材の積層方向に貫通するボルトによって一方の固定部材（例えばフランジ）に固定して片持ち構造とし、内外側の磁極面を表面仕上げ加工した後、別個に組立てられた内側に配置される磁極部材と外側に配置される磁極部材とを組付けるように構成している。
【０００６】
上記のように、三重構造の中間部分に配置される磁極部材をボルトで一方の固定部材に固定して片持ち構造とし、その状態で内外側の磁極面を表面仕上げ加工することにより、磁極面を容易に精密に加工することができるので、磁極面間のクリアランス精度を向上させることができる。また、内側に配置される磁極部材と外側に配置される磁極部材は、磁極面が一方の面のみなので、それぞれ別個に組み立てて表面仕上げ加工を行ない、その後に上記中間部分の磁極部材と組合わせることにより、容易に組み立てることができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、上記中間部分に配置される磁極部材における上記固定部材と反対側の一端では上記ボルトと上記磁極部材との間に固定用プレートを備えており、上記固定用プレートは上記磁極部材の反対側の一端を固定して両持ち構造となす他方の固定部材を組付ける組付け用の孔を備えているように構成している。
また、請求項３に記載の発明は、最外側にステータが配置され、その内側に外ロータが配置され、最内側に内ロータが配置される構造の場合に本発明を適用したものであり、中間に配置される外ロータの磁極部材を上記外ロータの一部となる一方の固定部材に固定して片持ち構造とし、磁極面を表面仕上げ加工した後、片持ち構造の開いた部分から別個に組立てられた内ロータを挿入してベアリングを介して組合わせて一体とし、その際に上記外ロータの磁極部材の一端を上記と反対側に設けた上記外ロータの一部となる他方の固定部材に固定することにより両持ち構造とするものである。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、最外側に外ロータが配置され、その内側にステータが配置され、最内側に内ロータが配置される構造の場合に本発明を適用したものであり、中間部分に配置される上記ステータの磁極部材を片持ち構造とし、上記ステータの磁極面を表面仕上げ加工した後、片持ち構造の開いた部分から別個に組立てられた上記内ロータを挿入してベアリングを介して組合わせて一体とし、上記ステータの外側に上記外ロータをベアリングを介して組合わせて一体するものである。
【０００９】
なお、最外側に外ロータを配置し、その内側に内ロータを配置し、最内側にステータを配置する構造においても、中間に配置される内ロータについて請求項３のように構成することにより、同様に本発明を適用することができる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、磁極面に溶接部分がないので、磁極面を保護することができると共に、三重構造の中間部分に配置され、内外両面が磁極面となる磁極部材を片持ち構造の状態で表面仕上げ加工を行なうことができるので、内面加工が容易となり、磁極面間のクリアランス精度を向上させることができる、という効果が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は全体の概略断面図、（ｂ）は外ロータの組立て途中の状態を示す断面図である。この実施の形態は、最外側にステータが配置され、その内側に外ロータが配置され、最内側に内ロータが配置される構造の場合に本発明を適用したものでる。
図１において、１は内ロータ磁極部材、２は外ロータ磁極部材、３はステータ磁極部材であり、それぞれ珪素鋼板等の薄板を積層して形成されている。４は内ロータのシャフト、５、６は外ロータ磁極部材を固定するフランジであり、このフランジに外ロータのシャフトが接続される（図では一体に表示）。以下、５を右フランジ、６を左フランジと記す。７はハウジングであり、ステータ磁極部材３が固定される。
【００１２】
図１の構造を製造する場合、内ロータ磁極部材１とステータ磁極部材３は対向面（磁極面）が一面のみなので、従来と同様に、例えば溶接等で固定した後、磁極面となる部分を表面仕上げ加工を行なう。なお、外ロータ磁極部材２と同様に各積層板に孔をあけてボルト止めすることもできる。
外ロータ磁極部材２は内外両面が磁極面となるので、溶接を用いることができない。そのため、各薄板に孔を設け、その孔にボルトを通して固定する。まず、図１（ｂ）に示すように、積層した外ロータ磁極部材２を固定用プレート８を介してボルト９を用いて右フランジ５に固定する。このように片持ち構造の状態であれば、外ロータ磁極部材２の内外面を容易に表面仕上げ加工（研磨等）することができる。表面仕上げ加工が済んだ状態で、別途に組み立てた内ロータを図１（ｂ）の左側から挿入し、ベアリングを介して組付ける。この際、外ロータ磁極部材２を左フランジ６を介してボルト１０で固定することにより、外ロータを両持ち構造にする。左フランジ６にはボルト９のヘッドが通る大きな孔１１とボルト１０が固定される座ぐりのある孔１２とが例えば同心円上にそれぞれ複数個設けられている。したがって、上記の片持ち構造の状態では左フランジ６を用いずにボルト９（例えば同心円上に３以上存在）のみを用いて右フランジ５に固定され、内ロータを挿入した後は、ボルト１０（例えば同心円上に３以上存在）を用いて左フランジ６と右フランジ５の両方に固定されて両持ち構造となる。上記の外ロータ磁極部材２、右フランジ５、左フランジ６、固定用プレート８、ボルト９が一体となって外ロータを構成している。なお、内ロータ磁極部材１と外ロータ磁極部材２には永久磁石を設置する孔（図示省略）が設けられており、ステータ磁極部材３にはコイルを設ける部分（図示省略）が設けられている。そして組立て前にそれぞれ永久磁石やコイルを挿入して組み立てる。
【００１３】
上記のように図１に示した構造によれば、内外両面が磁極面となる外ロータ磁極部材２を、まず、フランジに固定して片持ち構造とした状態で内外面の表面仕上げ加工を行なうので、内面加工が容易になり磁極面を精密に仕上げることができ、それによって磁極面間のクリアランス精度を向上させることができる。また、溶接を用いないので磁極面を保護することができる。
【００１４】
図２は、図１に示した回転電機の詳細断面図であり、図１と同符号は対応する部分を示す。なお、図１の概略図では内容を理解しやすいように省略して示しているので、それぞれの部分の形状は概略図と詳細図とでは異なっている。
【００１５】
次に、図３は本発明の第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は全体の概略断面図、（ｂ）はステータの組立て途中の状態を示す断面図である。この実施の形態は、最外側に外ロータが配置され、その内側にステータが配置され、最内側に内ロータが配置される構造の場合に本発明を適用したものでる。
図３において、２１は内ロータ磁極部材、２２は外ロータ磁極部材、２３はステータ磁極部材であり、それぞれ珪素鋼板等の薄板を積層して形成されている。２４は内ロータのシャフト、２５は外ロータのシャフト、２６はステータ磁極部材２３を固定するフランジ、２７は固定用プレート、２８は固定用のボルトである。
【００１６】
図３の構造を製造する場合、内ロータ磁極部材２１と外ロータ磁極部材２２は対向面（磁極面）が一面のみなので、従来と同様に、例えば溶接等で固定した後、磁極面となる部分を表面仕上げ加工を行なう。なお、ステータ磁極部材２３と同様に各積層板に孔をあけてボルト止めすることもできる。
ステータ磁極部材２３は内外両面が磁極面となるので、溶接を用いることができない。そのため、積層される各薄板に孔を設け、その孔にボルトを通して固定する。まず、図３（ｂ）に示すように、積層されたステータ磁極部材２３を固定用プレート２６を介してボルト２８を用いてフランジ２６に固定する。このように片持ち構造の状態であれば、ステータ磁極部材２３の内外面を容易に表面仕上げ加工（研磨等）することができる。表面仕上げ加工が済んだ状態で、別途に組み立てた内ロータを図３（ｂ）の右側から挿入し、ベアリングを介して組付ける。また、ステータの外側には別途に組み立てた外ロータをベアリングを介して組付ける。
【００１７】
なお、内ロータ磁極部材２１と外ロータ磁極部材２２には永久磁石を設置する孔（図示省略）が設けられており、ステータ磁極部材２３にはコイルを設ける部分（図示省略）が設けられている。そして組立て前にそれぞれ永久磁石やコイルと挿入して組み立てる。
【００１８】
上記のように図３に示した構造によれば、内外両面が磁極面となるステータ磁極部材２３を、フランジに固定して片持ち構造とした状態で内外面の表面仕上げ加工を行なうので、内面加工が容易になり磁極面を精密に仕上げることができ、それによって磁極面間のクリアランス精度を向上させることができる。また、溶接を用いないので磁極面を保護することができる。
【００１９】
図４は、図３に示した回転電機の詳細断面図であり、図３と同符号は対応する部分を示す。なお、図３の概略図では内容を理解しやすいように省略して示しているので、それぞれの部分の形状は概略図と詳細図とでは異なっている。
【００２０】
なお、１個のステータと２個のロータとが三重構造で同軸上に配置される構造としては、上記図１、図３の構造の他に、最外側に外ロータを配置し、その内側に内ロータを配置し、最内側にステータを配置する構造も考えられるが、このような構造においても、中間に配置される内ロータについて図１または図３のように構成することにより、同様に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は全体の概略断面図、（ｂ）は外ロータの組立て途中の状態を示す断面図。
【図２】図１に示した回転電機の詳細断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は全体の概略断面図、（ｂ）はステータの組立て途中の状態を示す断面図。
【図４】図３に示した回転電機の詳細断面図。
【符号の説明】
１…内ロータ磁極部材２…外ロータ磁極部材
３…ステータ磁極部材４…内ロータのシャフト
５…右フランジ６…左フランジ
７…ハウジング８…固定用プレート
９、１０…ボルト１１…孔
１２…座ぐり孔２１…内ロータ磁極部材
２２…外ロータ磁極部材２３…ステータ磁極部材
２４…内ロータのシャフト２５…外ロータのシャフト
２６…ステータ磁極部材を固定するフランジ
２７…固定用プレート２８…固定用のボルト

Claims

１個のステータと２個のロータとが三重構造で同軸上に配置された回転電機において、
上記１個のステータおよび２個のロータとなる３個の磁極部材のうち、三重構造の中間部分に配置される磁極部材を薄板を多数積層した磁極部材とすると共に組付け用の孔を設け、上記磁極部材を上記組付け用の孔を通り上記磁極部材の積層方向に貫通するボルトによって固定部材に固定して片持ち構造とし、内外側の磁極面を表面仕上げ加工した後、別個に組立てられた内側に配置される磁極部材と外側に配置される磁極部材とを組付けることによって構成したことを特徴とする回転電機の組付け構造。
上記中間部分に配置される磁極部材における上記固定部材と反対側の一端では上記ボルトと上記磁極部材との間に固定用プレートを備えており、上記固定用プレートは上記磁極部材の反対側の一端を固定して両持ち構造となす他方の固定部材を組付ける組付け用の孔を備えていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の組付け構造。
請求項１または請求項２において、最外側にステータが配置され、その内側に外ロータが配置され、最内側に内ロータが配置される構造の場合に、中間部分に配置される上記外ロータの磁極部材に組付け用の孔を設け、上記磁極部材を上記孔に通したボルトによって上記外ロータの一部となる一方の固定部材に固定して片持ち構造とし、上記外ロータの内外側の磁極面を表面仕上げ加工した後、片持ち構造の開いた部分から別個に組立てられた上記内ロータを挿入してベアリングを介して組合わせて一体とし、その際に上記外ロータの磁極部材の一端を上記と反対側に設けた上記外ロータの一部となる他方の固定部材に固定することにより両持ち構造とすることを特徴とする回転電機の組付け構造。
請求項１において、最外側に外ロータが配置され、その内側にステータが配置され、最内側に内ロータが配置される構造の場合に、中間部分に配置される上記ステータの磁極部材に組付け用の孔を設け、上記磁極部材を上記孔に通したボルトによって固定部材に固定して片持ち構造とし、上記ステータの磁極面を表面仕上げ加工した後、片持ち構造の開いた部分から別個に組立てられた上記内ロータを挿入してベアリングを介して組合わせて一体とし、上記ステータの外側に上記外ロータをベアリングを介して組合わせて一体することを特徴とする回転電機の組付け構造。