JP3727475B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機の固定子に関し、特に分割形成したヨーク及びティースを組み立てて構成する固定子に適用して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は従来技術に係る回転電機の固定子鉄心の一部を抽出して示す説明図である。同図に示すように、この固定子鉄心は、磁路を形成する環状のヨーク1と、このヨーク1の内周面から径方向に関し中心側に突出したティース2とを有している。ティース2は、柱状の磁極部2aと、内周面が円弧状に形成された磁極片2bとからなる。磁極部2aは固定子コイル(図示せず。)が嵌装される部分で、その基端部はヨーク1の内周面に固着され、その先端部には磁極片2bが固着されている。磁極片2bは回転子(図示せず。)との間のギャップの磁束分布を改善して磁束を回転子の表面に広く分布させるためのもので、周方向に関し磁極部2bから両側に突出している。
【0003】
かかる固定子鉄心に固定子コイルを装着してなる固定子においては、固定子コイルの内径よりも磁極片2bの周方向に関する幅が小さいので、固定子コイルを磁極部2aに嵌装した後に磁極片2bを磁極部2aに固着している。このため、磁極部2aと磁極片2bとは分割して形成される。また、磁極部2aとヨーク1とを分割形成するとともに、ヨーク1自体も複数のヨーク片1aに分割して形成する場合が多い。ちなみに、図3に示す固定子は、部分分割した珪素鋼板を積層してヨーク片1a、磁極部2a及び磁極片2bをそれぞれ形成し、その後これらの3部分を結合して固定子鉄心を形成している。すなわち、積層したヨーク片1a、磁極部2a及び磁極片2bを接合部A、B、Cで結合し、カシメ、溶接、接着等により接続して組み立てている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図3に示す固定子鉄心では、積層したヨーク片1a、磁極部2a及び磁極片2bを接合部A、B、Cで結合する際に、接合部Aはヨーク片1aの外周部の溶接、接合部B、Cはレジン含浸法(一部カシメを含む。)による工法が採られているが、この場合の接合面積が狭いため、大トルクの回転電機にあっては強度不足を招来し、信頼性に欠けるという問題を生起する。特に、溶接の場合は、設備費が高価となり、少量生産に向かないばかりでなく、溶接作業時の熱により絶縁物の劣化が生じ易いという問題もある。また、積層するヨーク片1aの曲がり等が発生している場合には、接合部の嵌合が困難になるので、各部分の精度を高精度に保つとともに、治具精度の管理も重要になる。さらに、接合部A、B、Cはいずれも磁束密度が高い部分であるため、各接合部A、B、Cにおける起磁力損失が大きい。
【0005】
本発明は、上記従来技術に鑑み、特別な治具を必要とせずに高精度に組み立てることができ、また効率も向上させることができる回転電機の固定子を提供することを目的とする。
【0006】
上記目的を達成する本発明の構成は、次の点を特徴とする。
【0007】
1) 磁路を形成する環状のヨークと、このヨークから径方向に突出し、周方向に分散して複数個配設されるとともに固定子コイルが装着されて固定子磁極となるティースとを有する回転電機の固定子において、ティースをティース外周部とティース芯部とで形成するとともに、ティース外周部は、径方向に開口する凹部をその内部に有するとともに、この凹部の底部近傍の側面にピン圧入のための軸方向に伸びるピン圧入穴を有し、ティース芯部は、ヨークから径方向に突出させてヨークと一体的に形成するとともにその先端部に上記ピン圧入穴と同様のピン圧入穴を有するものとし、ティース外周部を、その凹部を介してティース芯部にその開口部から嵌入してティース外周部とティース芯部とにそれぞれ設けたピン圧入穴同志を相対向させ、この結果形成されるピン圧入穴にピンを圧入することによりティース芯部にティース外周部を固着するように構成し、ピンの圧入に伴なうティース外周部の変形を抑制すべくティース芯部の先端中央部にスリ割りを設けたこと。
【0009】
2) 上記1)に記載する回転電機の固定子において、ピンの圧入に伴うティース外周部の先端部の周方向への拡幅を防止するようにこのティース外周部の先端部が嵌入される凹部である補助溝をヨークに設けたこと。
【0010】
3)上記1)又は2)に記載する回転電機の固定子において、ティース芯部はその幅が基端部から先端部に向けて漸減するように構成したこと。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0012】
図1は本発明の第1の実施の形態に係る回転電機の固定子の一部を抽出して示す説明図である。同図に示すように、本形態に係る固定子は、磁路を形成する環状のヨーク11と、このヨーク11から径方向に突出し、周方向に分散して複数個配設されるとともに固定子コイル13が装着されて固定子磁極となるティース12とからなる。ここで、ティース12はティース外周部12aとティース芯部12bとで形成してある。これらのうちティース外周部12aは、磁極片12cを有するとともに径方向に開口する凹部12dをその内部に有しており、この凹部12dの底部近傍の両側面にはピン圧入のための軸方向に伸びるピン圧入穴12eが形成してある。すなわち、凹部12dとともに磁極片12c、ピン圧入穴12eを有する形状に打ち抜いた珪素鋼板を軸方向に積層して形成してある。
【0013】
ティース芯部12bは、ヨーク11から径方向に関し中心側に突出させてヨーク11と一体的に形成するとともに、その先端部の両側面に上記ピン圧入穴12eと同様のピン圧入穴12fが形成してある。すなわち、ヨーク11及びティース芯部12bが一体となった形状に打ち抜いた珪素鋼板を軸方向に積層して形成してある。このとき、ティース芯部12bはその幅が基端部から先端部に向けて漸減するように形成してあり、このことによりティース芯部12bをティース外周部12aの凹部12dに嵌入する際の作業性が良好になるように工夫している。
【0014】
本形態に係る固定子の固定子鉄心は、上述の如くヨーク11とティース芯部12bとが一体となった1つのブロックと、このブロックのティース芯部12bに凹部12dを介して嵌入するティース外周部12aである他のブロックとに2分割した点を最大の特徴とするものである。
【0015】
固定子コイル13は積層したティース外周部12aの外周に磁極片12cの反対側から絶縁層14を介して嵌装する。かかる固定子コイル13の嵌装作業が終了した後、ティース外周部12aのブロックを、その凹部12dを介してヨーク11及びティース芯部12bのブロックのティース芯部12bに径方向に関し中心側から嵌入し、続いてピン圧入穴12e、12fにピン15を圧入することにより固定子コイル13を嵌装したティース外周部12aをティース芯部12bに固着して一体化することにより固定子コイル13が嵌装されたティース12を形成する。その後全体にレジンを含浸して当該固定子を完成する。ここで、ピン15の圧入に伴うティース外周部12aの先端部の周方向への拡幅を防止するようにこのティース外周部12aの先端部が嵌入される凹部である補助溝12gがヨーク11の内周面に設けてある。また、ピン15のピン圧入穴12eに対する圧入に伴なうティース外周部12aの変形を抑制すべくティース芯部12bの先端中央部にはスリ割り12hを設けてある。かかるスリ割り12hは、例えば大形の回転電機等、ティース外周部12aの強度が十分大きい場合や、ピン15としてスプリング割りピンを使用した場合には必ずしも必要ではなくなる。
【0016】
上述の如き第1の実施の形態に係る固定子は磁極片12cの内周面に回転子(図示せず。)の外周面が相対向する通常の回転電機の固定子であるが、本発明は磁極片の外周面に回転子の内周面が相対向するアウターロータ形の回転電機の固定子にも適用し得る。アウターロータの回転電機の固定子を、第2の実施の形態として図2に示す。同図に示すように、本形態に係る固定子は、磁路を形成する環状のヨーク21から径方向に関し遠心側にティース芯部22bを突出させ、このティース芯部22bにティース外周部22aを遠心側から嵌入したものであり、ティース外周部22a及びティース芯部22bのピン圧入穴22e、22fにピン15を圧入することにより、前記実施の形態と同様に、固定子コイル23を嵌装したティース外周部22aをヨーク21と一体となったティース芯部22bに固定するようにしたものである。本形態においてもティース22は、ティース外周部22aと、磁極片22cを有するティース芯部22bとで構成してある。また、ピン15の圧入に伴うティース外周部22aの先端部の周方向への拡幅を防止するようにこの先端部をヨーク21の外周面に形成した補助溝22gに嵌入してある。この点の構成も前記実施の形態と同様である。なお、図中22hはスリ割り、24は絶縁層である。
【0017】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに詳細に説明した通り、本発明によれば磁極片を有するティース芯部をヨークと一体となったティース外周部の凹部に嵌入し、ティース芯部のヨーク側の端部のピン孔にピンを圧入することによりこの端部を拡幅してティース芯部がヨーク及びティース外周部と一体になるようにしたので、ティース芯部とティース外周部との接触面積を大きくとることができ、レジン含浸強度面での大きな強度を確保することができる。また、ティース芯部をティース外周部の凹部に嵌入する際に特別な治具を必要とすることなくこの作業を行うことができるので、高精度の固定子を容易に形成することができる。このときのティース外周部とティース芯部との接合部は磁束密度が小さい部分であるので、起磁力損失が少ないばかりでなく、接合に溶接を使用しないので、溶接時の熱が原因となる絶縁物の劣化を生起することはない。
【0018】
さらに、ヨークとティース外周部とを一体に形成して両者の間に接合部がないように構成したので、表皮効果により高密度磁束となる磁路表面での鉄損を抑制して高効率の回転電機を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る回転電機の固定子の一部を抽出して示す説明図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る回転電機の固定子の一部を抽出して示す説明図である。
【図3】従来技術に係る回転電機の固定子鉄心の一部を抽出して示す説明図である。
【符号の説明】
11、21 ヨーク
12、22 ティース
12a、22a ティース外周部
12b、22b ティース芯部
12c、22c 磁極片
12d、22d 凹部
12e、22e ピン圧入穴
12f、22f ピン圧入穴
12g、22g 補助溝
12h、22h スリ割り
13、23 固定子コイル
15 ピン
Claims (3)
- 磁路を形成する環状のヨークと、このヨークから径方向に突出し、周方向に分散して複数個配設されるとともに固定子コイルが装着されて固定子磁極となるティースとを有する回転電機の固定子において、ティースをティース外周部とティース芯部とで形成するとともに、ティース外周部は、径方向に開口する凹部をその内部に有するとともに、この凹部の底部近傍の側面にピン圧入のための軸方向に伸びるピン圧入穴を有し、ティース芯部は、ヨークから径方向に突出させてヨークと一体的に形成するとともにその先端部に上記ピン圧入穴と同様のピン圧入穴を有するものとし、ティース外周部を、その凹部を介してティース芯部にその開口部から嵌入してティース外周部とティース芯部とにそれぞれ設けたピン圧入穴同志を相対向させ、この結果形成されるピン圧入穴にピンを圧入することによりティース芯部にティース外周部を固着するように構成し、ピンの圧入に伴なうティース外周部の変形を抑制すべくティース芯部の先端中央部にスリ割りを設けたことを特徴とする回転電機の固定子。
- 〔請求項1〕に記載する回転電機の固定子において、ピンの圧入に伴うティース外周部の先端部の周方向への拡幅を防止するようにこのティース外周部の先端部が嵌入される凹部である補助溝をヨークに設けたことを特徴とする回転電機の固定子。
- 〔請求項1〕又は〔請求項2〕に記載する回転電機の固定子において、ティース芯部はその幅が基端部から先端部に向けて漸減するように構成したことを特徴とする回転電機の固定子。
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