JP3610651B2

JP3610651B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP3610651B2
Application number: JP32924295A
Authority: JP
Inventors: 健一水田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JPH09172747A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジング内にステータコアが固定された発電機、電動機などの回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機におけるステータコアは、回転子の回転等によって回転変移する力を受ける。このため、ステータコアを、ハウジング内で回転変移しないように固定する必要があり、その従来の技術として、ＥＰ４８５３８７号公報および実開平５−１５６４７号公報に開示された技術が知られている。
【０００３】
ＥＰ４８５３８７号公報に開示される技術は、図４に示すように、ステータコアを構成する積層されるコアプレートの中心の一枚のコアプレート１００のみ、ボルト穴１０１を有する大径部１０２を設け、この大径部１０２をフロントハウジングとリヤハウジングとの間で挟み込むとともに、ボルト穴１０１の内部にハウジングの締結ボルトを挿通する技術である。
【０００４】
実開平５−１５６４７号公報に開示される技術は、図５に示すように、ハウジング１０３の内側と、ステータコア１０４の外側とに、それぞれ軸方向に伸びる凹溝１０５、１０６を設け、双方の凹溝１０５、１０６を合わせてハウジング１０３内にステータコア１０４を圧入し、向かい合う凹溝１０５、１０６内にテーパピン１０７を圧入する技術である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記ＥＰ４８５３８７号公報に開示される技術は、その構造上ダイニングコアでしか成上することができず、且つコアプレートを製造する型もボルト穴１０１の有無の２種類必要となり、生産性が悪く、また歩溜りも悪くなり、製造コストがアップする不具合が生じる。
【０００６】
また、上記実開平５−１５６４７号公報に開示される技術は、テーパピン１０７自体に高い精度が要求され、且つテーパピン１０７を打ち込む際の管理も難しく、製造コストがアップする不具合を生じる。また、テーパピン１０７を打ち込むと、ステータコア１０４が変形し、出力が低下したり、磁気騒音が発生するなどの不具合が発生する。さらに、テーパピン１０７は、一度打ち込んでしまうと、取外しが困難で、補修等におけるサービス性が劣化する不具合も生じる。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ステータコアをハウジング内で回転変移しないように固定する技術において、組付けが容易で、メンテナンス性に優れ、さらに部品点数を抑えて製造コストを低く抑えることのできる回転電機の提供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
本発明の回転電機は、請求項１の構成を採用することにより、次の作用を奏する。
それぞれの固定子固定ボルトをハウジングに締結すると、各嵌合部がそれぞれの切欠に嵌まり合う。このため、ハウジング内におけるステータコアの回動を確実に阻止できる。
【０００９】
本発明の回転電機は、請求項１の構成を採用することにより、次の効果を奏する。
本発明では従来のように、ステータコアを構成するステータプレートを２種類用意したり、ステータコアをハウジングに固定するための部品（テーパピン）を別途用意する必要がない。このため、ステータコアをハウジングに固定するための部品点数を従来に比較して抑えることができ、生産性に優れ、回転電機の製造コストを抑えることができる。
【００１０】
それぞれの固定子固定ボルトをハウジングに締結するのみでステータコアがハウジング内で回転しないように固定できる。このため、ステータコアをハウジングに固定する作業が容易となる。
また、それぞれの固定子固定ボルトをハウジングから外すのみでステータコアをハウジングから取り出すことができる。このため、ステータコアのメンテナンスを容易に行うことができる。
【００１１】
ステータコアは、それぞれの嵌合部がそれぞれの切欠内に嵌まり合うことで回動が防止される。このため、従来のテーパピンのようにステータコアの一部に大きな集中荷重が加わる不具合が防がれ、ステータコアの一部に集中荷重が加わることによるステータコアの変形を防ぐことができる。そして、ステータコアの変形を防ぐことができるため、ステータコアの変形による出力の低下や、磁気騒音の発生を抑えることができる。
【００１２】
それぞれの嵌合部がステータコアのそれぞれの切欠内に進入するように配置されることによって、それぞれの固定子固定ボルトが、ステータコアの内径側にシフトされた状態でハウジングに組み付けられる。このため、それぞれの固定子固定ボルトの影響によるハウジングの出っ張りが抑えられ、結果的に回転電機を小型化できる。
【００１３】
ボルトネジがハウジングにねじ込まれると、テーパ形状に設けられた嵌合部が切欠を内径側に押し付ける固定力を発生する。この結果、ハウジングとステータコアとのガタツキの発生を確実になくすことができる。
【００１４】
固定子固定ボルトをハウジングに締結し、嵌合部が切欠を内径方向に押すと、ステータコアに偏心力が与えられることとなるが、切欠や固定子固定ボルトを等間隔に設けることによって、ステータコアが周囲から均等に内側へ押し付けられることとなり、ステータコアの偏心が防がれる。この結果ステータコアの偏心による出力の低下や、磁気騒音の発生を抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に発明にかかる回転電機を、自動車用の交流発電機に適用した実施例に基づき、図面を参照して説明する。
〔実施例の構成〕
図１ないし図３は実施例を示すもので、図１は交流発電機の断面図、図２はハウジングに装着されたステータコアを示す要部平面図、図３はスタットボルトの側面図である。
【００１６】
交流発電機１は、車両走行用のエンジン（図示しない）に締結されるハウジング２、このハウジング２内に回転自在に支持され、エンジンによって回転駆動されるロータ３、このロータ３の外周側で、且つハウジング２内に固定されたステータ４、および発電した交流電流を整流する整流回路５などから構成されている。
【００１７】
ハウジング２は、後方が開放されたフロントハウジング２Ｆと、前方が開放されたリヤハウジング２Ｒとを組み合わせ、スタットボルト６を用いて固定したものである。
なお、フロントハウジング２Ｆは、後述するステータコア１６の前端が押し付けられる環状の段部２ａを有するとともに、そのステータコア１６を収納する筒状部２ｂを備える。
【００１８】
ロータ３は、フィールドコイル１０が装着されたポールコア１１、このポールコア１１が固定された回転軸１２、および回転軸１２の端部に固着されたスリップリング１３などから構成されたランデル型磁界ロータで、フロントベアリング１４およびリヤベアリング１５を介してハウジング２に対して回転自在に支持される。
【００１９】
ステータ４は、ハウジング２内に固定された筒状のステータコア１６と、このステータコア１６を励磁するステータコイル１７とから構成され、このステータコイル１７がステータコア１６を励磁し、その磁界内をポールコア１１が回転することにより、フィールドコイル１０に交流の起電力が発生する。
【００２０】
ステータコア１６の固定技術について詳述する。
ステータコア１６は、フロントハウジング２Ｆの筒状部２ｂ内に圧入によって保持されるとともに、スタットボルト６によってもフロントハウジング２Ｆ内に固定されるものである。
【００２１】
スタットボルト６によるステータコア１６の固定技術について説明する。
ステータコア１６は、薄板をリング状に形成した１種類のコアプレートを多数積層して固着したもの、もしくは、帯状に形成された薄板をリング状に巻層するもの（ヘリカル構造）で、その外周には、軸方向に伸びる切欠１６ａを備える。この切欠１６ａは、図２に示すように、ステータコア１６の外周において等間隔に複数（４つ）設けられており、スタットボルト６は、複数設けられたそれぞれの切欠１６ａに一致するように、フロントハウジング２Ｆに複数（４つ）締結される。また、各切欠１６ａは、スタットボルト６の嵌合部（後述する）の外径にほぼ一致する円弧状に窪んで形成されている。
【００２２】
スタットボルト６は、本発明の固定子固定ボルトに相当するもので、上述のように、ステータコア１６の外周において、複数設けられたそれぞれの切欠１６ａに一致するようフロントハウジング２Ｆに複数締結される。このスタットボルト６は、図１および図３に示されるように、一方から他方に向けて、フロントボルトネジ６ａ、嵌合部６ｂ、フランジ６ｃ、六角部６ｄおよびリヤボルトネジ６ｅが設けられている。
【００２３】
フロントボルトネジ６ａは、本発明のボルトネジに相当するもので、フロントハウジング２Ｆの後方開放側より、フロントハウジング２Ｆにねじ込まれる。
【００２４】
嵌合部６ｂは、フロントボルトネジ６ａのボルト径よりもやや大径で、その大径部分はフロントボルトネジ６ａに向かって径が僅かに小さくなるテーパ形状に設けられている。そして、フロントボルトネジ６ａがフロントハウジング２Ｆにねじ込まれると、嵌合部６ｂが切欠１６ａ内に進入して切欠１６ａに嵌め合わされるとともに、切欠１６ａに当たる嵌合部６ｂの径が増大することによって、切欠１６ａを内径側に押し付ける固定力を発生する。
【００２５】
フランジ６ｃは、嵌合部６ｂよりも更に大径の環状鍔で、フロントボルトネジ６ａがフロントハウジング２Ｆに締め付けられる力によってステータコア１６の後端を前方へ押し付け、ステータコア１６を段部２ａとフランジ６ｃとの間で挟み付ける。つまり、フロントボルトネジ６ａがフロントハウジング２Ｆにねじ込まれると、フランジ６ｃがステータコア１６を軸方向に押し付ける固定力を発生する。
【００２６】
六角部６ｄは、フロントボルトネジ６ａをフロントハウジング２Ｆにねじ込む力を与える工具が装着されるものである。
リヤボルトネジ６ｅは、リヤハウジング２Ｒを貫通してリヤハウジング２Ｒの後方に突出するもので、突出したリヤボルトネジ６ｅにナット１８を締結することで、リヤハウジング２Ｒをフロントハウジング２Ｆに押し付け、リヤハウジング２Ｒをフロントハウジング２Ｆに固定するものである。
【００２７】
〔実施例の作動〕
次に、上記実施例の作動を説明する。
エンジンが始動すると、ステータコイル１７が通電されてステータコア１６が励磁されるとともに、励磁されたステータコア１６の内側をロータ３のポールコア１１が回転する。ポールコア１１が励磁されたステータコア１６内を回転することによって、フィールドコイル１０に交流電流が生じる。なお、生じた交流電流は、整流回路５で整流されて図示しない車載バッテリ等に供給される。
【００２８】
ステータコア１６は、ポールコア１１の回転によってフロントハウジング２Ｆ内で回転力を受けるとともに、運転時に生じる発熱やエンジンから受ける振動ストレスを受ける。このため、フロントハウジング２Ｆ内に圧入されたステータコア１６は、フロントハウジング２Ｆ内で回動し易い状態になっている。
【００２９】
しかるに、ステータコア１６には、フロントハウジング２Ｆの圧入による保持力と、フランジ６ｃによる軸方向の固定力と、嵌合部６ｂの周囲が切欠１６ａを内径側に押し付ける径方向の固定力と、さらに嵌合部６ｂが切欠１６ａに嵌まり合う係合力とが与えられているため、フロントハウジング２Ｆとステータコア１６とのガタツキが確実に防がれるとともに、フロントハウジング２Ｆ内におけるステータコア１６の回動が確実に防がれる。
【００３０】
〔実施例の効果〕
本実施例の交流発電機１は、従来技術で示したように、ステータコア１６を構成するコアプレートを２種類用意したり、ステータコア１６をハウジング２に固定するための部品（テーパピン）を別途用意する必要がなく、フロントハウジング２Ｆとリヤハウジング２Ｒとを締結している複数のスタットボルト６と、ステータコア１６とに回動防止のための工夫（複数のスタットボルト６の嵌合部６ｂおよび複数の切欠１６ａ）を施しているため、ステータコア１６をハウジング２に固定するための部品点数を従来に比較して抑えることができる。このように、部品点数を少なくすることにより、生産性が向上し、本発明を適用した自動車用の交流発電機１の製造コストを抑えることができる。
【００３１】
複数のスタットボルト６をハウジング２に締結するのみでステータコア１６がハウジング２内で回転しないように固定できる。このため、ステータコア１６をハウジング２に固定する作業が容易となる。また、複数のスタットボルト６をハウジング２から外すのみでステータコア１６をハウジング２から取り出すことがでる。このため、ステータコア１６のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００３２】
ここで、従来技術において、テーパピンを使用したものでは、ステータコア１６の一部に内径に向かう大きな集中荷重が加わる。また、スタットボルト６のフランジ６ｃによる軸方向のみの固定力で、ステータコア１６をフロントハウジング２Ｆに固定しようとすると、スタットボルト６の締結トルクが高くなってステータコア１６の軸方向に向かう大きな集中荷重が加わる。このように、従来では、ステータコア１６の一部に大きな集中荷重が加わって、ステータコア１６が変形し、出力の低下や、磁気騒音の発生を招く可能性が高かった。
【００３３】
しかるに、本実施例のステータコア１６は、フロントハウジング２Ｆの圧入による保持力と、フランジ６ｃによる軸方向の固定力と、それぞれの嵌合部６ｂの周囲がそれぞれの切欠１６ａを内径側に押し付ける径方向の固定力と、さらにそれぞれの嵌合部６ｂがそれぞれの切欠１６ａに嵌まり合う係合力とで、フロントハウジング２Ｆに回動しないように固定されている。つまり、フロントハウジング２Ｆにステータコア１６を固定するために、ステータコア１６にかかる荷重が分散して加えられているため、フロントハウジング２Ｆに対するスタットボルト６の締め付けトルクをさほど高くする必要がなくなり、ステータコア１６の変形が抑えられる。このため、ステータコア１６の変形による出力の低下や、磁気騒音の発生を抑えることができる。
【００３４】
それぞれの嵌合部６ｂがステータコア１６のそれぞれの切欠１６ａ内に進入するように配置されることによって、複数のスタットボルト６が、ステータコア１６の内径側にシフトされた状態でハウジング２に組み付けられる。このため、複数のスタットボルト６の影響によるハウジング２の出っ張りが抑えられ、結果的に本発明を適用した自動車用の交流発電機１を小型化でき、エンジンルームへの搭載性が向上する。
【００３５】
複数設けられたスタットボルト６の各嵌合部６ｂが、それぞれに一致する切欠１６ａを内径方向に押すが、切欠１６ａやスタットボルト６が等間隔に設けられているため、ステータコア１６は周囲から均等に内側へ押し付けられることになる。このため、ステータコア１６の偏心が防がれ、ステータコア１６の偏心による出力の低下や、磁気騒音の発生を抑えることができる。
【００３６】
〔変形例〕
上記の実施例では、フロントハウジング２Ｆとリヤハウジング２Ｒとを結合するスタットボルト６に本発明を適用した例を示したが、ステータコイル１７をハウジング２に固定するための専用ボルトに本発明を適用しても良い。その場合は、フロントハウジング２Ｆとリヤハウジング２Ｒとを結合するスタットボルト６にも本発明を適用しても良い。
【００３７】
フロントハウジング２Ｆとリヤハウジング２Ｒとを結合するスタットボルト６の全てに本発明を適用する例を示したが、一部のスタットボルト６（例えば半数のスタットボルト６）のみに本発明を適用し、他のハウジング締結ボルトは本発明を適用せずに設けても良い。
【００４０】
嵌合部６ｂをテーパ状に設けた例を示したが、嵌合部６ｂの径を同一径に設けても良い。その場合、フロントボルトネジ６ａをフロントハウジング２Ｆにねじ込むことで、同一径の嵌合部６ｂが切欠１６ａに圧入されるように設けても良い。
【００４１】
上記の実施例では、切欠１６ａの形状を円弧状に設けた例を示したが、Ｖ字型など、他の形状に設けても良い。
【００４２】
上記の実施例では、ステータコア１６を段部２ａと、スタットボルト６に設けたフランジ６ｃとの間に挟み付けて、ステータコア１６に軸方向の固定力を生じさせた例を示したが、フランジ６ｃを廃止して、リヤハウジング６Ｒがステータコア１６を前方へ押し付けるように設けても良い。
【００４３】
上記の実施例では、本発明を自動車用の交流発電機１に適用した例を示したが、他に、エンジンのスタータに使用される電動機（スタータモータ）に本発明を適用したり、自動車以外に用いられる発電機や、電動機など、ステータコア１６がハウジング２に固定される全ての回転電機に本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用の交流発電機の断面図である（実施例）。
【図２】ハウジングに装着されたステータコアを示す要部平面図である（実施例）。
【図３】スタットボルトの側面図である（実施例）。
【図４】コアプレートの平面図である（従来技術）。
【図５】回転電機の断面図である（従来技術）。
【符号の説明】
１交流発電機（回転電機）
２ａ段部
２ｂ筒状部
２Ｆフロントハウジング（固定子固定ボルトがねじ込まれるハウジング）
６スタットボルト（固定子固定ボルト）
６ａフロントボルトネジ（ボルトネジ）
６ｂ嵌合部
６ｃフランジ
６ｄ六角部
１６ステータコア
１６ａ切欠
１７ステータコイル

Claims

（ａ）外周において等間隔に設けられ軸方向に伸びる複数の切欠を備えるステータコアと、
（ｂ）このステータコアを収納するハウジングと、
（ｃ）前記ステータコアの外周において前記切欠に一致して配置され、前記ハウジングに締結されるボルトネジ（６ａ）を備えるとともに、前記切欠の内部に進入する嵌合部（６ｂ）を備える複数の固定子固定ボルトとを備え、
それぞれの前記固定子固定ボルトに設けられた前記嵌合部は、
前記ボルトネジより大径で、かつ前記ボルトネジに向かって径が小さくなるテーパ形状、または同一径に設けられ、前記ボルトネジが前記ハウジングにねじ込まれると、前記嵌合部が前記切欠にあたり、前記ステータコアを内径側に押し付ける固定力を発生するよう構成されていることを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
それぞれの前記固定子固定ボルトは、一方から他方に向けて、前記ボルトネジ（６ａ）、前記嵌合部（６ｂ）、さらに、
前記嵌合部よりも更に大径で、前記ボルトネジが前記ハウジングにねじ込まれると、前記ステータコアを軸方向に押し付ける固定力を発生するフランジ（６ｃ）を有することを特徴とする回転電機。
請求項２に記載の回転電機において、
それぞれの前記固定子固定ボルトは、一方から他方に向けて、前記ボルトネジ（６ａ）、前記嵌合部（６ｂ）、前記フランジ（６ｃ）、さらに、
前記ボルトネジを前記ハウジングにねじ込む力を与える工具が装着される六角部（６ｄ）を有することを特徴とする回転電機。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転電機において、
それぞれの前記切欠は、前記嵌合部の外径にほぼ一致する円弧状に形成された
ことを特徴とする回転電機。