JP3777317B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の回転電機のエンドブラケットを切断してステータ側を見た断面図である。本図に示されるステータは、環状のヨーク１０１の内周部に複数の磁極部１０２…が突設されたステータコア１０３と、これらの複数の磁極部１０２…に巻装された複数の巻線部１０４…とを備えている。そして、ステータコア１０３には、該ステータコア１０３と複数の巻線部１０４…との絶縁を図る絶縁樹脂製のインシュレータ１０５が装着されている。このインシュレータ１０５は、ヨーク１０１の面から起立して延びる筒状（この例では八角筒状）の起立壁部１０５ａを備えており、この起立壁部１０５ａの外面には、エンドブラケット１０６の筒状の周壁部１０６ａが嵌合されるようにして配置される。起立壁部１０５ａは、巻線とエンドブラケット１０６との導電防止と、ステータにエンドブラケット１０６を取り付ける際の位置合わせの役割を果たしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の回転電機では、回転電機の外形を大きくしたり、複数の磁極部１０２…の磁極面で囲まれる部分（磁極面内部）を小さくしない限り、隣接する磁極部１０２と磁極部１０２との間の巻線が配置されるスペース（巻線スペース）１０７を広げることができず、巻線の線径や、巻線量が限られてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、回転電機の外形を大きくしたり、磁極面内部を小さくせずに巻線スペースを広げられる回転電機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする回転電機は、複数枚の鋼板が積層されて構成され、環状のヨークの内周部に複数の磁極部が突設されたステータコアと、インシュレータと、インシュレータを介して前記複数の磁極部に巻装された複数の巻線部とを備えるステータを有している。インシュレータは、複数の磁極部の磁極面を除くステータコアの内面を覆う内面被覆部と、複数枚の鋼板の積層方向の両側に位置するステータコアの両端面のうち複数の磁極部に連続する環状の内側領域を覆う一対の端面被覆部と、一対の端面被覆部の外周縁部からそれぞれ起立して積層方向に延びる起立壁部とを備えている。そして、底壁部と底壁部の縁部から回転軸の軸線方向に立ち上がる周壁部と回転軸を支持する軸受とを備えた一対のエンドブラケットがステータの両端面にそれぞれ接触させるようにしてステータに取付けられている。本発明では、周方向に沿って変化するヨークの厚み寸法が最小の厚み寸法になる最小厚み部分に対応して位置する起立壁部の外周面の一部が、ヨークの外周面とほぼ面一になるように、インシュレータの端面被覆部及び起立壁部の形状を定める。そして、一対のエンドブラケットの周壁部に、インシュレータの起立壁部の外周面の一部により塞がれる開口部を形成する。
【０００６】
従来の回転電機では、図４に示すように、起立壁部１０５ａの周囲をエンドブラケット１０６の筒状の周壁部１０６ａで囲んでいるため、ヨークの厚み寸法を起立壁部１０５ａ及び周壁部１０６ａの厚み寸法を含むある程度の大きい寸法を確保する必要があった。そこで本発明では、一対のエンドブラケットの周壁部の部分に開口部を形成し、この開口部をヨークの最小厚み部分に対応するインシュレータの起立壁部の一部で閉塞することにより、起立壁部の外周面の一部がヨークの外周面とほぼ面一になるまで、起立壁部で囲まれる領域を広げた。そのため、エンドブラケットの周壁部の厚み寸法分だけヨークの厚み寸法を小さくでき、回転電機の外形を大きくしたり、磁極面内部を小さくせずに、巻線スペースを広げることができる。その結果、巻線の線径を大きくして巻線部の低発熱化を図ったり、巻線量を増やして回転電機のトルクを上げることができる。なお、エンドブラケットの周壁部には開口部が形成されるが、開口部を閉塞するインシュレータの起立壁部により、回転電機内へのゴミ等の浸入は防止できる。
【０００７】
一般にヨークは四角柱形状の輪郭を有するように形成されている。この場合、エンドブラケットの周壁部のヨークの４つの辺にそれぞれ対応する部分に開口部をそれぞれ形成し、インシュレータの起立壁部は、ヨークの４つの辺に沿う４つ以上の辺を有する正多角形形状に形成するのが好ましい。このようにすれば、ヨークの４つの辺に沿う起立壁部の４つ以上の辺により開口部を塞ぐことにより、開口部を起立壁部の辺の壁部でしっかりと閉塞できる。
【０００８】
ヨークは、最小厚み部分の厚み寸法が、磁気的に必要最小限の寸法となるようにその形状に定めるのが好ましい。このようにすれば、ヨークの厚み寸法を最小限にでき、巻線スペースを最大に広げることができる。
【０００９】
このような磁気的に必要最小限の寸法は、磁極部の最小幅寸法に近い寸法とするのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１（Ａ）は、本実施の形態の回転電機を側面から見た半部断面図であり、（Ｂ）は、図１に示す回転電機を正面（図１（Ａ）に向かって右側）から見た部分断面図であり、（Ｃ）は、図１に示す回転電機を背面（図１（Ａ）に向かって左側）から見た部分断面図である。図２は、図１（Ａ）のII−II線断面図である。なお、図１（Ｂ）及び（Ｃ）並びに図２では、回転子１を省略した図を示している。図１に示すように、本例の回転電機は、回転子１とステータ３と一対のエンドブラケット５，７とを有している。回転子１は、後述するエンドブラケット５，７に軸受１５，１７によりそれぞれ軸支される回転軸１ａと、該回転軸１ａと２個のロータスタック１ｂで挟まれた永久磁石１ｃとを有している。ステータ３は、ステータコア９と複数の巻線部１１…とインシュレータ１３とを有している。ステータコア９は、複数枚の鋼板が積層されて構成されており、図３に示すように、周方向に沿って厚み寸法が変化するヨーク９ａと該ヨーク９ａの内周部に突設された複数（本例では１０個）の磁極部９ｂ…とを有している。ヨーク９ａは、四角柱形状の輪郭を有する環状を呈しており、四隅には、貫通孔９ｄ…が形成されている。また、ヨーク９ａの最小の厚み寸法Ｌ１は、磁気的に必要最小限の寸法となっており、この寸法Ｌ１は、磁極部９ｂの最小幅寸法Ｌ２に近い寸法に設定されている。隣接する磁極部９ｂと磁極部９ｂとの間には、巻線が配置されるスペース（巻線スペース）９ｆが形成されており、磁極部９ｂ…には、巻線スペース９ｆ内に配置されるように巻線部１１がそれぞれインシュレータ１３を介して巻回されている。
【００１１】
インシュレータ１３は、ナイロン系の絶縁樹脂により形成されており、巻線部１１とステータコア９との絶縁を図るようにステータコア９に装着されている。また、インシュレータ１３は、内面被覆部１３ａと一対の端面被覆部１３ｂ，１３ｃと一対の起立壁部１３ｄ，１３ｅとを有している。内面被覆部１３ａは、複数の磁極部９ｂ…の磁極面９ｃ…を除くステータコア９の内面を覆っている。一対の端面被覆部１３ｂ，１３ｃは、複数枚の鋼板の積層方向の両側に位置するステータコア９の両端面のうち複数の磁極部９ｂ…に連続する環状の内側領域を覆っている。一対の起立壁部１３ｄ，１３ｅは、一対の端面被覆部１３ｂ，１３ｃの外周縁部からそれぞれ起立してステータコア９の鋼板の積層方向にそれぞれ延びている。本例では、一方の端面被覆部１３ｂ及び起立壁部１３ｄ並びに内面被覆部１３ａの一方の半部を有する第１のインシュレータ半部と、他方の端面被覆部１３ｃ及び起立壁部１３ｅ並びに内面被覆部１３ａの他方の半部を有する第２のインシュレータ半部とをステータコア９の両側から回転軸１ａの軸線方向に嵌め合わせてインシュレータ１３を構成している。
【００１２】
インシュレータ１３の一対の起立壁部１３ｄ，１３ｅは、いずれも同じ形状を有しており、図２に示す起立壁部１３ｅを用いて説明すると、起立壁部１３ｅは、８つの壁部１３ｆ〜１３ｎ（１３ｌは欠番とする）を有する八角形の筒状を呈している。そして、周方向に沿って変化するヨーク９ａの厚み寸法が最小の厚み寸法になる最小厚み部分９ｅに対応して位置する起立壁部１３ｅ外周面の一部１３ｐ…が、ヨーク９ａの外周面とほぼ面一になるようにインシュレータ１３は形成されている。本例では、ヨーク９ａの最小厚み部分９ｅは、ヨーク９ａの４つの辺の中心部に位置しており、８つの壁部１３ｆ〜１３ｎの内ヨーク９ａの４つの辺とそれぞれ平行に延びて一つ置きに位置する４つの壁部１３ｆ，１３ｈ，１３ｊ，１３ｍの外周面１３ｐ…が最小厚み部分９ｅに対応している。そのため、４つの壁部１３ｆ，１３ｈ，１３ｊ，１３ｍのそれぞれの外周面１３ｐ…がヨーク９ａの外周面とほぼ面一に位置することになる。
【００１３】
一対のエンドブラケット５，７は、図１（Ｂ）に示す前方ブラケット５と図１（Ｃ）に示す後方ブラケット７とから構成される。前方ブラケット５は、底壁部５ａと該底壁部５ａの縁部から回転軸１ａの軸線方向に立ち上がる周壁部５ｂとを備えている。底壁部５ａは、ほぼ四角の板状を有しており、中央部には、回転軸１ａが貫通する貫通孔５ｃが形成されており、四隅には、貫通孔５ｄ…が形成されている。周壁部５ｂには、該周壁部５ｂの厚み方向とステータ３側とに開口する４つの矩形状の開口部５ｅ…が形成されている。また、周壁部５ｂには、貫通孔５ｄに連続する凹部５ｆが形成されている。前方ブラケット５は、貫通孔５ｄ，凹部５ｆ及びヨーク９ａの貫通孔９ｄ…を貫通する螺子により、ステータ３に取り付けられている。開口部５ｅ…は、ヨーク９ａの４つの辺の最小厚み部分９ｅにそれぞれ対応する中央部分に形成されており、起立壁部１３ｄの８つの壁部の内ヨーク９ａの４つの辺とそれぞれ平行に延びて一つ置きに位置する４つの壁部１３ｒ…により閉塞されている。本例では、開口部５ｅの回転軸１ａの軸線方向に延びる長さ寸法は、周壁部５ｂの回転軸１ａの軸線方向に延びる長さ寸法とほぼ等しいため、周壁部５ｂは、底壁部５ａの四隅から立ち上がる４つの壁部から形成されることになる。
【００１４】
後方ブラケット７は、前方ブラケット５に類似した構造を有しており、底壁部７ａと該底壁部７ａの縁部から回転軸１ａの軸線方向に立ち上がる周壁部７ｂとを備えている。底壁部７ａは、ほぼ四角の板状を有しており、四隅には、貫通孔７ｄ…が形成されている。周壁部７ｂには、該周壁部７ｂの厚み方向とステータ３側とに開口する４つの矩形状の開口部７ｅ…が形成されている。また、周壁部７ｂには、貫通孔７ｄに連続する凹部７ｆが形成されている。後方ブラケット７は、貫通孔７ｄ，凹部７ｆ及びヨーク９ａの貫通孔９ｄ…を貫通する螺子により、ステータ３に取り付けられている。開口部７ｅ…は、ヨーク９ａの４つの辺の最小厚み部分９ｅにそれぞれ対応する部分に形成されており、前述した起立壁部１３ｅの８つの壁部１３ｆ〜１３ｎの内ヨーク９ａの４つの辺とそれぞれ平行に延びて一つ置きに位置する４つの壁部１３ｆ，１３ｈ，１３ｊ，１３ｍによりそれぞれ閉塞されている。本例では、前方ブラケット５と同様に開口部７ｅの回転軸１ａの軸線方向に延びる長さ寸法は、周壁部７ｂの回転軸１ａの軸線方向に延びる長さ寸法とほぼ等しいため、周壁部７ｂは、底壁部７ａの四隅から立ち上がる４つの壁部から形成されることになる。本例のように、一対のエンドブラケット５，７の周壁部５ｂ，７ｂに開口部５ｅ…，７ｅ…を形成し、これら開口部５ｅ…，７ｅ…をインシュレータ１３の起立壁部１３ｄ，１３ｅの壁部１３ｒ，１３ｆ…で閉塞すれば、エンドブラケット５，７の周壁部５ｂ，７ｂの厚み寸法分だけヨーク９ａの厚み寸法を小さくできる。そのため、回転電機の外形を大きくしたり、磁極面内部を小さくせずに、ヨーク９ａの厚み寸法を小さくできる分だけ、巻線スペース９ｆを広げることができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、一対のエンドブラケットの周壁部の部分に開口部を形成し、この開口部をヨークの最小厚み部分に対応するインシュレータの起立壁部の一部で閉塞するので、起立壁部の外周面の一部がヨークの外周面とほぼ面一になるまで、起立壁部で囲まれる領域を広げられる。そのため、エンドブラケットの周壁部の厚み寸法分だけヨークの厚み寸法を小さくでき、回転電機の外形を大きくしたり、磁極面内部を小さくせずに、巻線スペースを広げることができる。その結果、巻線の線径を大きくして巻線部の低発熱化を図ったり、巻線量を増やして回転電機のトルクを上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施の形態の回転電機を側面から見た半部断面図であり、（Ｂ）は、図１に示す回転電機を正面（図１（Ａ）に向かって右側）から見た部分断面図であり、（Ｃ）は、図１に示す回転電機を背面（図１（Ａ）に向かって左側）から見た部分断面図である。
【図２】図１（Ａ）のII−II線断面図である。
【図３】図１に示す回転電機に用いるステータコアの正面図である。
【図４】従来の回転電機のエンドブラケットを切断してステータ側を見た断面図である。
【符号の説明】
１ 回転子
３ ステータ
５，７ エンドブラケット
５ａ，７ａ 底壁部
５ｂ，７ｂ 周壁部
５ｅ,７ｅ 開口部
１ａ 回転軸
９ ステータコア
９ａ ヨーク
９ｂ 磁極部
１１ 巻線部
１３ インシュレータ
１３ａ 内面被覆部
１３ｂ，１３ｃ 端面被覆部
１３ｄ，１３ｅ 起立壁部

Claims (1)

1. 複数枚の鋼板が積層されて構成され、環状のヨークの内周部に複数の磁極部が突設されたステータコアと、
   前記複数の磁極部の磁極面を除く前記ステータコアの内面を覆う内面被覆部と、前記複数枚の鋼板の積層方向の両側に位置する前記ステータコアの両端面のうち前記複数の磁極部に連続する環状の内側領域を覆う一対の端面被覆部と、前記一対の端面被覆部の外周縁部からそれぞれ起立して前記積層方向に延びる起立壁部とを備えたインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記複数の磁極部に巻装された複数の巻線部とを備えてなるステータを有し、
   底壁部と前記底壁部の縁部から前記回転軸の軸線方向に立ち上がる周壁部と回転軸を支持する軸受とを備えた一対のエンドブラケットが前記ステータの前記両端面にそれぞれ接触させるようにして前記ステータに取付けられている回転電機であって、
   周方向に沿って変化する前記ヨークの厚み寸法が最小の厚み寸法になる最小厚み部分に対応して位置する前記起立壁部の外周面の一部が、前記ヨークの外周面とほぼ面一になるように、前記インシュレータの前記端面被覆部及び前記起立壁部の形状が定められており、
   前記一対のエンドブラケットの前記周壁部には、前記インシュレータの前記起立壁部の外周面の一部により塞がれる開口部が形成されており、
   前記ヨークは四角柱形状の輪郭を有しており、
   前記エンドブラケットの前記周壁部の前記ヨークの４つの辺にそれぞれ対応する部分には、前記開口部がそれぞれ形成されており、
   前記インシュレータの前記起立壁部は、前記ヨークの４つの辺に沿う４つ以上の辺を有する多角形形状を有しており、
   前記起立壁部の前記ヨークの４つの辺に沿う４つ以上の辺が、前記開口部を塞いでいることを特徴とする回転電機。

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