JP3727476B2

JP3727476B2 - 回転電機の固定子

Info

Publication number: JP3727476B2
Application number: JP30795698A
Authority: JP
Inventors: 篤伺山本; 司守乙顔
Original assignee: 株式会社甲府明電舎
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2018-10-29
Also published as: JP2000134833A

Description

【０００１】
【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ように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一方、
ティース芯部は磁極片を有するとともにこの磁極片と径方向に関する反対側の端部である先端部に、軸方向に伸びるスリ割り及びこのスリ割りに連続して同様に軸方向に伸びるピン孔を有するものとし、
ティース芯部をティース外周部の凹部にその開口部から嵌入するとともにピン孔にピンを圧入することによりティース芯部の先端部を拡幅してこのティース芯部をヨーク及びティース外周部と一体化するように構成したこと。
【０００８】
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ティース芯部の磁極片に設けたこと。
【０００９】
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。
【００１０】
【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。
【００１１】
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、径方向に関して中心側に開口する凹部をその内部に有するようにヨーク１１から径方向に突出させてヨーク１１と一体的に形成してある。すなわち、一体的に形成されるヨーク１１及びティース外周部１２ａはヨーク１１及びティース１２が一体となった形状からティース芯部１２ｂの部分を除いた部分がティース外周部１２ａの凹部となるよう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。
【００１２】
ティース芯部１２ｂは磁極片１２ｃを有するとともにこの磁極片１２ｃと径方向に関する反対側の端部である先端部（ヨーク１側端部）に、軸方向に伸びるスリ割り１２ｄ及びこのスリ割り１２ｄに連続して同様に軸方向に伸びるピン孔１２ｅを有するものとして形成してある。すなわち、磁極片１２ｃ、スリ割り１２ｄ及びピン孔１２ｅを有してティース外周部１２ａの凹部に嵌入し得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。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。
【００１３】
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とティース外周部１２ａ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外周部１２ａの凹部に嵌入するティース芯部１２ｂ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。
【００１４】
固定子コイル１３は積層したヨーク１１及びティース外周部１２ａのブロックのティース外周部１２ａの外周に径方向中心側から絶縁層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、積層したティース芯部１２ｂのブロックをティース外周部１２ａの凹部にその開口部から径方向に嵌入し、続いてピン孔１２ｅにピン１５を圧入することによりティース芯部１２ｂの先端部を拡幅してこのティース芯部１２ｂをヨーク１１及びティース外周部１２ａが一体となったブロックに固着する。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のピン孔１２ｅに対する圧入に伴うティース外周部１２ａの先端部（反ヨーク１１側端部）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１２ｆをティース芯部１２ｂの磁極片１２ｃに設けてある。また、ピン１５の圧入によるティース芯部１２ｂの拡幅・固定が良好になされるよう、ティース外周部１２ａの凹部の底部の幅ｔ₂と、この底部よりも若干開口部に寄った部分の幅ｔ₁との関係は、ｔ₁＜ｔ₂となっている。
【００１５】
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外周部２２ａを突出させ、このティース外周部２２ａの凹部にティース芯部２２ｂを遠心側から凹部に嵌入したものであり、ティース芯部２２ｂのピン孔２２ｅ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、ティース芯部２２ｂの先端部を拡幅してヨーク２１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の圧入による拡幅の際のティース外周部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磁極片２２ｃに形成した補助溝２２ｆ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２２ｄはスリ割り、２３は固定子コイル、２４は絶縁層である。
【００１６】
【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。
【００１７】
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スリ割り
１２ｅ、２２ｅピン孔
１２ｆ、２２ｆ補助溝
１３、２３固定子コイル
１５ピン

Claims

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ように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一方、
ティース芯部は磁極片を有するとともにこの磁極片と径方向に関する反対側の端部である先端部に、軸方向に伸びるスリ割り及びこのスリ割りに連続して同様に軸方向に伸びるピン孔を有するものとし、
ティース芯部をティース外周部の凹部にその開口部から嵌入するとともにピン孔にピンを圧入することによりティース芯部の先端部を拡幅してこのティース芯部をヨーク及びティース外周部と一体化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。
〔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ティース芯部の磁極片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。