JP4407050B2

JP4407050B2 - ステータ弾性支持型回転電機

Info

Publication number: JP4407050B2
Application number: JP2000380015A
Authority: JP
Inventors: 功吉田; 志賀　　孜; 中村　　重信
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: JP2001245447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低騒音の車両用回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人の出願になる特公平５ー５０２１７号公報は、ステータコアとフレ−ムとの間に弾性部材を介設してステータコアの磁気騒音の外部への漏出を低減した回転電機（以下、ステータ弾性支持型回転電機ともいう）を提案している。この弾性部材は、金属製の外筒と内筒との間にゴムを介設した構造を有している。
【０００３】
ＵＳＰ５６２９５７５号公報は、ステータコアとフレ−ムとの間に緩衝部材を介設してステータコアの位置決めを容易化した回転電機を提案している。
【０００４】
本出願人に出願になる特公第２９２７２８８号は、多数のＵ字状の導体セグメントを固定子鉄心の各一対のスロットに貫挿し、スロットから飛び出た各導体セグメントの一対の先端部を順次接続して固定子巻線（以下、Ｕ字導体順次接続型固定子巻線ともいう）を形成したステータ弾性支持型回転電機（以下、Ｕ字導体順次接続型ステータ弾性支持型回転電機ともいう）を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近時、車両の静粛性が益々要求され、実現されつつある中で、車両用回転電機の磁気騒音が目立つようになり、その低減が要求されている。防音ケースで回転電機全体を遮蔽すればこの磁気騒音を低減することができるが、車両用回転電機においては搭載スペース、重量増加、冷却性悪化などの問題により非現実的である。
【０００６】
上述したステータ弾性支持型回転電機は、上記問題の発生がなく、実用化の点で好ましいが、本発明者らのその後の試験によれば、このステータ弾性支持型回転電機では、固定子巻線や固定子鉄心で生じた熱がフレームに伝熱により放散されにくくなるため、固定子巻線の温度が上昇し、その絶縁皮膜や、弾性部材（特にゴム）の熱劣化により固定子巻線のアースやショート、磁気騒音低減効果の低下が生じ、実用化が困難であることがわかった。もちろん、固定子巻線や固定子鉄心の大型化によりその発熱量を減らすことは可能であるが、このような回転電機体格、重量の増大は現実的ではない。ファン風量の増加による冷却風量増大により固定子鉄心や固定子巻線や固定子鉄心の温度低下を図ることも考えられるが、ファン風切り音や効率低下のためにこの策も現実的ではない。
【０００７】
また、耐熱性が高いシリコンゴムやふっ素ゴムを用いることは、弾性が低下するので振動伝播を吸収してステータコアからの磁気音を遮断する効果が低下するうえ、製造コストのかなりの増大により市場競争性が低下してしまう。
【０００８】
結局、従来技術では、小型軽量化が要請される車両用回転電機の磁気騒音低減は困難であった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、巻線の絶縁皮膜や弾性部材の熱劣化を防止しつつ磁気騒音を低減可能なステータ弾性支持型回転電機を提供することをその目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のステータ弾性支持型回転電機によれば、固定子巻線としてＵ字導体順次接続型固定子巻線を用い、固定子巻線のコイルエンドにおいて各導体セグメントを一本ずつ隙間を介して互いに離間して配列し、これらの隙間を冷却ファンによる強制冷却風の通風路としたので、径方向断面積が大きい各導体セグメントの軸方向への良好な熱輸送能力と相まって固定子巻線の温度を格段に低減することができ、これにより、従来、ステータを弾性部材を介してフレームで支持するステータ弾性支持型回転電機において解決が困難であった固定子鉄心及び固定子巻線の放熱悪化に起因する弾性部材の熱劣化という問題を実用上問題のないレベルにまで改善することができた。
【００１１】
この構成によれば、更に、固定子鉄心を挟んで軸方向に締結されるフロントフレーム及びリヤフレームによりフレームを構成し、これらフロントフレーム及びリヤフレームと固定子鉄心の端面との間にそれぞれ弾性部材を挟設するので、固定子鉄心をフレームに強固に固定できるとともに、固定子鉄心とフレームとの間に弾性部材を簡単に介在させることができ、また、弾性部材の磁気騒音減衰効果とフレームを基準とする固定子鉄心の耐振性との兼ね合いを締結部材（通常スル−ボルト）の締めつけ具合で自由に調節することができる。
【００１２】
この構成によれば、更に、弾性部材は、断面Ｌ字状の環状部材である前側弾性部材及び後側弾性部材で、固定子鉄心の前端面及び後端面の外周部及び外周面を支承するので、固定子鉄心を軸方向及び径方向の両方向において安定にフレームにより支持することができる。
更に、前側弾性部材及び後側弾性部材は、Ｌ字形の軸方向断面を有して固定子鉄心に接する金属環からなる内筒部と、Ｌ字形の軸方向断面を有してフレーに接する金属環からなる外筒部と、両筒間に挟設される弾性部とからなるので、固定子鉄心の姿勢、位置の組み付けばらつきを減少させることができ、これにより回転子との偏芯を防止し、固定子鉄心の内周面と回転子の外周面との間のエアギャップを均一化することができ、磁気脈動のアンバランスを防ぎ、磁気音の低減をさらに低減できる。
【００１３】
なお、本明細書でいうＬ字形とは、２辺（正確には２面）間の角度が直角の部材のみならず、略直角すなわち７５〜１０５度の範囲であってもよい。
【００１４】
請求項２記載のステータ弾性支持型回転電機によれば、固定子巻線としてＵ字導体順次接続型固定子巻線を用い、固定子巻線のコイルエンドにおいて各導体セグメントを一本ずつ隙間を介して互いに離間して配列し、これらの隙間を冷却ファンによる強制冷却風の通風路としたので、径方向断面積が大きい各導体セグメントの軸方向への良好な熱輸送能力と相まって固定子巻線の温度を格段に低減することができ、これにより、従来、ステータを弾性部材を介してフレームで支持するステータ弾性支持型回転電機において解決が困難であった固定子鉄心及び固定子巻線の放熱悪化に起因する弾性部材の熱劣化という問題を実用上問題のないレベルにまで改善することができた。
この構成によれば、更に、固定子鉄心を挟んで軸方向に締結されるフロントフレーム及びリヤフレームによりフレームを構成し、これらフロントフレーム及びリヤフレームと固定子鉄心の端面との間にそれぞれ弾性部材を挟設するので、固定子鉄心をフレームに強固に固定できるとともに、固定子鉄心とフレームとの間に弾性部材を簡単に介在させることができ、また、弾性部材の磁気騒音減衰効果とフレームを基準とする固定子鉄心の耐振性との兼ね合いを締結部材（通常スル−ボルト）の締めつけ具合で自由に調節することができる。
この構成によれば、更に、前記弾性部材は、断面Ｌ字状の環状部材である前側弾性部材及び後側弾性部材で、固定子鉄心の前端面及び後端面の外周部に設けられた段差面に接して、固定子鉄心とフロントフレーム及びリヤフレームとの間に挟設されるので、固定子鉄心を軸方向及び径方向の両方向において安定にフレームにより支持することができる。
更に、前側弾性部材及び後側弾性部材は、Ｌ字形の軸方向断面を有して固定子鉄心に接する金属環からなる内筒部と、Ｌ字形の軸方向断面を有してフレーに接する金属環からなる外筒部と、両筒間に挟設される弾性部とからなるので、固定子鉄心の姿勢、位置の組み付けばらつきを減少させることができ、これにより回転子との偏芯を防止し、固定子鉄心の内周面と回転子の外周面との間のエアギャップを均一化することができ、磁気脈動のアンバランスを防ぎ、磁気音の低減をさらに低減できる。
【００１６】
請求項３記載の構成によれば請求項１又は２記載のステータ弾性支持型回転電機において更に、前側弾性部材及び後側弾性部材を分断した略円弧形状の部材とする。
【００１７】
請求項４記載の構成によれば請求項１乃至３のいずれか記載のステータ弾性支持型回転電機において更に、固定子鉄心の外周面の軸方向中間部を露出させるので、この固定子鉄心の露出外周面を冷却風などで良好に冷却することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明のステータ弾性支持型回転電機の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００２７】
【実施例１】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら説明する。
（全体構造）
図１は、この実施例に用いた車両用交流発電機の全体構成を示す。この車両用交流発電機１は、回転子２、固定子３、フレ−ム４、整流器５等を含んで構成されている。
【００２８】
回転子２は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻回してなる界磁巻線８、及び、それぞれが６個の爪部を有してシャフト６に嵌着、固定された一対のポールコア７を有し、界磁巻線８は両ポールコア７により軸方向に挟設されている。フロント側のポールコア７の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために、冷却ファン１１が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア７の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために、冷却ファン１２が溶接等によって取り付けられている。ポールコア７の外周面は後述する固定子鉄心３２の内周面に所定の隙間を介して対面している。
【００２９】
固定子３は、固定子巻線３１と固定子鉄心３２とを有し、固定子巻線３１は固定子鉄心３２のスロットに挿入された電気絶縁用の樹脂製のインシュレータ３４により固定子鉄心３２から電気絶縁されている。固定子巻線３１は、三相星型接続された三つの相巻線からなり、各相巻線はそれぞれ後述するように多数の導体セグメント３３を順次直列接続して構成されている。導体セグメント３３は、後述するように２種類のＵ字状導体セグメント３８、３９から主に構成されている。３６、３７は固定子鉄心３２の両端面から突出する固定子巻線３１のコイルエンドである。
【００３０】
フレ−ム４の周壁部は固定子鉄心３２を支持しており、フレ−ム４の周壁部には固定子巻線３１のコイルエンド３６、３７に面して冷却風吐出用の吐出窓４２が開口され、フレ−ム４の端壁部には冷却風吸入用の吸入窓４１が設けられている。
【００３１】
固定子２の外周面は、弾性部材５０を介してフレ−ム４の内周面に固定されている。この実施例では、固定子鉄心３２の外周面に弾性部材５０を張り付け、フレ−ム４を十分熱膨張させた後、弾性部材５０付きの固定子２を挿入することにより、弾性部材５０付きの固定子２がフレ−ム４に組み付けている。
（動作）
ベルト等を介してエンジン（図示せず）からシャフト６に設けられたプーリ２０に回転力が伝えられると、回転子３が所定方向に回転する。この状態で外部から回転子３の界磁巻線８に励磁電圧を印加することによりポールコア７のそれぞれの爪部を励磁すれば固定子巻線３１に三相交流電圧を発生させることができ、整流器５の出力端から所定の直流電流が出力される。
（固定子巻線３１の説明）
固定子３の径方向断面を２スロット分だけ図２に示す、導体セグメント３３の模式斜視図を図３に示す。
【００３２】
固定子鉄心３２は、多相の固定子巻線を収容するための多数のスロットＳを有している。３４はスロットＳ内で固定子鉄心３２と固定子巻線３１との間を電気絶縁するインシュレータである。本実施形態では、回転子２の磁極数に対応する３相の固定子巻線を収容するために３６本のスロットＳが等間隔に形成されている。各スロットＳには、偶数個の（本実施例では４）のスロット導体部収容位置Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が径内側から径外側へ順番に設けられている。
【００３３】
前述したように導体セグメント３３を接続して構成された固定子巻線３１は、スロットＳ内に収容される直線形状のスロット導体部３５と、スロット導体部３５からスロット外、リア側に突出する第１コイルエンド（曲部側コイルエンドともいう）３６と、スロット導体部３５からスロット外、フロント側に突出する第２コイルエンド（飛出部側コイルエンドともいう）３７とに区分される。
【００３４】
導体セグメント３３には、それぞれＵ字形状の平角線からなる多数の大回り状のＵ字状導体セグメント３８及び小回り状のＵ字状導体セグメント３９があり、その他にＩ字状の平角線で構成されたＩ字状導体セグメントも引き出し線用又は中性点接続用として用いている。
【００３５】
大回り状のＵ字状導体セグメント３８は、図３に示すように、第１コイルエンド３６を構成する略Ｕ字状の頭部３８０と、頭部３８０の両端から延在する一対の脚部３８１、３８２とからなる。頭部３８０はその脚部３８１、３８２との接合部において所定の周方向スパンを有している。
【００３６】
脚部３８１は、スロットＳのスロット導体挿入位置Ｃ１に収容されるスロット導体部３８１１と、スロット導体部３８１１からフロント側に突出して第２コイルエンド３７を構成する先端側突出部３８１２とからなり、先端側突出部３８１２はその先端に接合部３８１３を有する。
【００３７】
脚部３８２は、スロットＳのスロット導体挿入位置Ｃ４に収容されるスロット導体部３８２１と、スロット導体部３８２１からフロント側に突出して第２コイルエンド３７を構成する先端側突出部３８２２とからなり、先端側突出部３８２２はその先端に接合部３８２３を有する。
【００３８】
先端側突出部３８１２の基端（スロット導体部側）と先端、および、先端側突出部３８２２の基端（スロット導体部側）と先端とは周方向に頭部３８０の周方向スパンの約半分の距離だけ離れている。
【００３９】
小回り状のＵ字状導体セグメント３９は、図３に示すように、第１コイルエンド３６を構成する略Ｕ字状の頭部３９０と、頭部３９０の両端から延在する一対の脚部３９１、３９２とからなる。頭部３９０はその脚部３９１、３９２との接合部において所定の周方向スパンを有している。
【００４０】
脚部３９１は、スロットＳのスロット導体挿入位置Ｃ２に収容されるスロット導体部３９１１と、スロット導体部３９１１からフロント側に突出して第２コイルエンド３７を構成する先端側突出部３９１２とからなり、先端側突出部３９１２はその先端に接合部３９１３を有する。
【００４１】
脚部３９２は、スロットＳのスロット導体挿入位置Ｃ３に収容されるスロット導体部３９２１と、スロット導体部３９２１からフロント側に突出して第２コイルエンド３７を構成する先端側突出部３９２２とからなり、先端側突出部３９２２はその先端に接合部３９２３を有する。
【００４２】
先端側突出部３９１２の基端（スロット導体部側）と先端、および、３９２２の基端（スロット導体部側）と先端とは周方向に頭部３９０の周方向スパンの約半分の距離だけ離れている。
【００４３】
同じ大回り状のＵ字状導体セグメント３８の一対の脚部３８１、３８２、更に詳しくはそれらのスロット導体部３８１１、３８２１は、所定の磁極ピッチ離れた互いに異なるスロットＳに別々に収容されている。小回り状のＵ字状導体セグメント３９の一対の脚部３９１、３９２、更に詳しくはそれらのスロット導体部３９１１、３９２１は、所定の磁極ピッチ離れた互いに異なるスロットＳに別々に収容されている。
【００４４】
既に説明したように、大回り状のＵ字状導体セグメント３８の脚部３８１のスロット導体部３８１１はスロットＳの最も浅いスロット導体挿入位置Ｃ１に収容され、大回り状のＵ字状導体セグメント３８の脚部３８２のスロット導体部３８２１は最も深いスロット導体挿入位置Ｃ４に収容されている。
【００４５】
同様に、小回り状のＵ字状導体セグメント３９の脚部３９１のスロット導体部３９１１はスロットＳの二番目に浅いスロット導体挿入位置Ｃ２に収容され、小回り状のＵ字状導体セグメント３９の脚部３９２のスロット導体部３９２１は三番目に浅いスロット導体挿入位置Ｃ３に収容されている。
【００４６】
これにより、リア側の第１コイルエンド３６において、大回り状のＵ字状導体セグメント３８の頭部３８０は、小回り状のＵ字状導体セグメント３９の頭部３９０を包むように配置でき、両頭部３８０、３９０が交差、干渉するのが防止される。
【００４７】
更に説明すると、リア側の第１コイルエンド３６において、頭部３８０は、スロット導体挿入位置Ｃ１に挿入される脚部３８１のスロット導体部３８１１と、スロット導体挿入位置Ｃ４に挿入される脚部３８２のスロット導体部３８２１とを接続する。また、頭部３９０は、スロット導体挿入位置Ｃ２に挿入される脚部３９１のスロット導体部３９１１と、スロット導体挿入位置Ｃ３に挿入される脚部３９２のスロット導体部３９２１とを接続する。
【００４８】
また、フロント側の第２コイルエンド３７において、Ｃ１位置のＵ字状導体セグメント３８の脚部３８１の先端側突出部３８１２は、その先端において、径方向に隣接するＣ２位置のＵ字状導体セグメント３９の脚部３９１の先端側突出部３９１２と接合される。同様に、Ｃ４位置のＵ字状導体セグメント３８の脚部３８２の先端側突出部３８２２は、その先端において、径方向に隣接するＣ３位置のＵ字状導体セグメント３９の脚部３９２の先端側突出部３９２２と接合される。
【００４９】
すなわち、スロット導体挿入位置Ｃ１に挿入される脚部３８１のスロット導体部３８１１は、フロント側の第２コイルエンド３７において、スロット導体挿入位置Ｃ２に挿入される脚部３９１のスロット導体部３９１１に接続される。また、スロット導体挿入位置Ｃ４に挿入される脚部３８２のスロット導体部３８２１は、フロント側の第２コイルエンド３７において、スロット導体挿入位置Ｃ３に挿入される脚部３９２のスロット導体部３９２１に接続される。これにより、三相の固定子巻線３１の各相巻線が形成される。フロント側の第２コイルエンド３７の一部を図４に示す。
【００５０】
ただし、固定子巻線３１の引出線を構成するスロット導体部、及び、および一部のスロット導体部はこれらＵ字状導体セグメント３８、３９とは異なる形状に形成される。すなわち、リヤ側の第１コイルエンド３６には、スロット導体挿入位置Ｃ１、Ｃ４のスロット導体部とスロット導体挿入位置Ｃ２、Ｃ３のスロット導体部とを接続する特別形状ののＵ字状導体セグメントが設けられる。
【００５１】
この種のＵ字状導体セグメント順次接続形式のステータコイルの構造自体や配線形式自体は前述の従来技術と同じであるので、更なる説明は省略する、なお、三相ステータコイルの構成には種々の方式があるので、上記Ｕ字状導体セグメント順次接続形式のステータコイルの接続に種々のバリエーションを与えることは当然可能である。このようにして、固定子巻線３１が形成される。
（固定子巻線３１の冷却）
この実施例では、固定子巻線３１は、主としてそのコイルエンド３６、３７を空冷することにより冷却される。
【００５２】
更に説明すると、コイルエンド３６、３７において、導体セグメント３３は、図３、図４に示すように互いに所定間隙すなわち冷却風通路を隔てて配列されており、冷却ファン１１、１２から径外側に吹き出す冷却風は、この間隙を通過し、径外側に排出される。
【００５３】
すなわち、本発明でいうＵ字導体順次接続型構造を有する固定子巻線３１の両コイルエンド３６、３７において、冷却風は、それらを構成するすべての各導体セグメント３３の表面に均等かつ漏れ無く接触して熱を奪う。
【００５４】
導体セグメント３３の断面積は従来の巻線型固定子コイルの丸線導体に比較して格段に大きい断面積を有するので、固定子巻線３１の組み付け時に望ましくない変形が生じることがなく、上記冷却風通路が閉塞または狭窄されてコイルエンド３６、３７が局部的に過熱されることがない。
【００５５】
また、導体セグメント３３の断面積が大きいので、スロット導体部すなわち導体セグメント３３のスロット収容部分の発熱は導体セグメント３３をその延設方向に伝熱されて、良好にコイルエンド３６、３７に達するとともに、巻線自体の電気抵抗値が低減されるので発熱量を低減することができる。したがって、導体セグメント３３のスロット導体部の過熱も生じない。以上の結果、固定子巻線３１の温度を、固定子鉄心３２よりも低く抑えることができる。
（磁気騒音の低減）
この実施例では、固定子鉄心３２は、図１に示すように、弾性部材５０を通じてフレーム４に弾性支持される。
【００５６】
弾性部材５０は耐熱ゴム円筒形状を有し、固定子鉄心３２に生じてフレーム４に伝達される磁気騒音を減衰させる。
【００５７】
この実施例では、Ｕ字導体順次接続型の固定子巻線３１や固定子鉄心３２に生じた熱は、固定子巻線３１のコイルエンド３６、３７でそれに直接接触する冷却風に放熱される。このＵ字導体順次接続型の固定子巻線３１は、コイルエンド３６、３７にて周方向幅が略等しい隙間（冷却風通路）を挟んで配列された大断面積の平角線からなる多数の導体セグメント３３で構成されている。
【００５８】
したがって、このＵ字導体順次接続型の固定子巻線３１は、断面積が丸形で固定子鉄心３２に１ターンずつ巻装してなる従来の巻線型固定子コイルに比較して格段にコイルエンド３６、３７の被冷却能力が高い。また、スロット導体部からコイルエンド３６、３７への伝熱抵抗も小さくコイルエンド３６、３７とスロット導体部との温度差も小さい。
【００５９】
これにより、固定子鉄心３２及びそれに隣接する固定子鉄心３２の温度上昇を従来の巻線型固定子コイルをもつ回転電機より格段に低減でき、その結果として、上記磁気騒音減衰用の弾性部材５０の熱劣化を使用可能範囲まで引き下げることができ、回転電機のフレームと固定子鉄心３２との間にゴムを主成分とする弾性部材５０を介設することを初めて可能とする。また、この時、弾性部材５０の厚みを大きくして振動伝播の吸収効果を更に増大することができる。更に、弾性部材５０としてシリコンゴムやふっ素ゴムのような高価な耐熱ゴムを採用することなく格段に安価なニトリルゴムやアクリルゴムを採用することができる、特に車両の温度条件が緩い場合には天然ゴムの使用も可能であり、コスト上昇を良好に抑止しつつ磁気音低減という課題を解決することが可能となる。
（変形態様１）
上記実施例では、弾性部材５０は固定子鉄心３２の外周面すべてを覆う円筒形状としたが、環状又は複数の突起状として固定子鉄心３２の外周面の一部が弾性部材５０に接触せずギャップを挟んでフレーム４の内周面に対面させることができる。
【００６０】
また、このギャップに面してフレーム４に冷却用の窓を設けることができる。
（変形態様２）
この変形態様は、図５、図６に示すように、実施例１の弾性部材５０の代わりにそれと形状が異なる一対の弾性部材５０１を、固定子鉄心３２とフレーム４との間に介設し、更に、フレーム４の周壁部の固定子鉄心３２の外周面に対向する部分に開口４３を設けたものである。
【００６１】
４４は、この開口とフロント側の吐出口４２との間に位置して周方向に延在するフレーム４の周壁部であり、４５は、この開口とリヤ側の吐出口４２との間に位置して周方向に延在するフレーム４の周壁部である。これら周壁部４４、４５は、Ｌ字状の軸方向断面を有している。
【００６２】
両弾性部材５０１は、Ｌ字状の軸方向断面をもつゴムリングからなり、固定子鉄心３２の両端外周部と両周壁部４４、４５との間に介設されている。
【００６３】
なお、フロント側の弾性部材５０１は径内側及び後方へ延在する２辺をもち、固定子鉄心３２の外周面及び前端面外周部に密着し、更に、フレーム４の周壁部４４の後端開口縁の段差の、径内側及び後方に延在する２面に密着する。また、リヤ側の弾性部材５０１は径内側及び前方へ延在する２辺をもち、固定子鉄心３２の外周面及び後端面外周部に密着し、更に、フレーム４の周壁部４４の前端開口縁の段差の、径内側及び前方に延在する２面に密着する。なお、２つの弾性部材５０１は同一形状のものを軸方向逆向配置すればよい。
【００６４】
このようにすれば、弾性部材５０１は、フレーム４に伝達される固定子鉄心３２の軸方向の振動及び径方向の振動の両方を減衰させることができるとともに、開口４３を通じて固定子鉄心３２の外周面を良好に冷却することができる。
【００６５】
なお、この実施例では、周壁部４４はフロントフレームの後端に、周壁部４５はリヤフレームの前端に設けることが好ましく、この場合、これらフロントフレームとリヤフレームとをスルーボルトにより締結することにより、固定子鉄心３２を挟持することができる。
（変形態様３）
この変形態様は、図７、図８に示すように変形態様２の弾性部材５０１の代わりに弾性部材５０２を用いた点が異なっている。
【００６６】
弾性部材５０２は、変形態様２の弾性部材５０１と同一形状の弾性部５０２ｃの両側にＬ字状の軸方向断面をもつ金属リング５０２ａ、５０２ｂを一化してなる。
【００６７】
この態様では、弾性部材として金属リング５０２ａ、５０２ｂに挟設、一体接合されたゴム製の弾性部５０２ｃを採用するので固定子鉄心３２の姿勢、位置の組み付けばらつきを減少させることができ、これにより回転子２との偏芯を防止し、固定子鉄心３２の内周面と回転子２の外周面との間のエアギャップを均一化することにより、磁気脈動のアンバランスを防ぎ、磁気音の低減をさらに低減できる。
（変形態様４）
この変形態様は、図９に示すように変形態様３の弾性部材５０２を用いるとともに、フレーム４の形状を変更し、更にフレーム４と固定子鉄心３２との間に扁平冷却管チューブ８を介設したものである。
【００６８】
更に説明すれば、フレーム４は、フロントフレーム４ａの段差付き後端開口縁と、リヤフレーム４ｂの段差付き前端開口縁とを突き合わせてなる。フロントフレーム４ａの周壁部４４’はフロント側の吐出口４２の直後に位置してフロント側の弾性部材５０２の外周側の金属リング５０２ａに密着している。同じく、リヤフレーム４ｂの周壁部４５’はリヤ側の吐出口４２の直前に位置してリヤ側の弾性部材５０２の外周側の金属リング５０２ａに密着している。
【００６９】
扁平冷却管チューブ１０１は、内部に水１００が密閉される薄肉アルミ管からなり、固定子鉄心３２の外周面及び周壁部４４’、４５’の内周面に密接して、両者間の熱伝達を行う。又は、扁平冷却管チューブ１０１内に水を流して、固定子鉄心３２を冷却する。
【００７０】
このようにすれば、固定子鉄心３２の温度を一層低下させて弾性部材５０２ｃの熱劣化を防止できる。
（変形態様５）
この変形態様は、図１０、図１１に示すように、図７、図８に示す変形態様３の弾性部材５０２を形状が異なる弾性部材５０３に変更するとともに、固定子鉄心３２の形状を変更したものである。
【００７１】
更に説明すれば、フロントフレーム４ａの周壁部４４はフロント側の吐出口４２の直後に位置してフロント側の弾性部材５０３の外周側の金属リング５０３ａに内周面及び後端面の２面で密着する段差部１００をもつ。同じく、リヤフレーム４ｂの周壁部４５はリヤ側の吐出口４２の直前に位置してリヤ側の弾性部材５０３の外周側の金属リング５０３ａに内周面及び前端面の２面で密着する段差部をもつ。
【００７２】
フロント側の弾性部材５０３は径外側及び前方へ延在する２辺をもち、固定子鉄心３２の前端部外周に設けられた段差に密着し、更に、フロントフレーム４ａの周壁部４４の後端開口縁の段差の、径方向及び後方に延在する２面に密着する。また、リヤ側の弾性部材５０３は径外側及び後方へ延在する２辺をもち、固定子鉄心３２の後端部外周に設けられた段差に密着し、更に、フレーム４の周壁部４４の前端開口縁の段差の、径方向及び前方に延在する２面に密着する。なお、２つの弾性部材５０３は同一形状のものを軸方向逆向きに配置すればよい。
【００７３】
このようにすれば、固定子鉄心３２の正確な位置決めと磁気騒音の低減と固定子鉄心３２の冷却性確保とを実現することができる。
（変形態様６）
この変形態様は、図１２に示すように、図１に示す実施例１の弾性部材５０を同じく円筒状の弾性部材５０４に変更した点が実施例１に対して異なっている。
【００７４】
弾性部材５０４が、断面Ｌ字状の金属リング５０４ａ、５０４ｂに挟設、一体接合されたゴムリングからなる弾性部５０４ｃを採用するので、固定子鉄心３２の姿勢、位置の組み付けばらつきを減少させることができる。
（変形態様７）
この変形態様は、図１２に示す弾性部材５０４の弾性部５０４ｃをゴムよりも良熱伝導性の材料たとえばアルミニウムなどの粉末や短繊維などを混入したゴム体としたものである。
【００７５】
このようにすれば、弾性部材５０４ｃの径方向の伝熱抵抗を低下させることができ、弾性部材５０４ｃの熱劣化を抑止しつつ磁気騒音を低減することができる。
（変形態様８）
この変形態様は、図１３に示すように、弾性部材として、図７、図８に示す環状の弾性部材５０２を、所定角度で分断した形状をもつ円弧状の弾性片５０５ｂを周方向に一定間隔を空けて複数個配列した形状の弾性部材５０５で置換したものである。
【００７６】
弾性部材５０５は弾性部材５０２と同様の効果を奏するとともに、隣接する２つの円弧状の弾性片５０５ａ間のギャップを冷却風通路として利用できるため、一層の固定子冷却効果を奏することができる。
【００７７】
これと同様に上述した各弾性部材を周方向に分断した形状の円弧状弾性片を必要個数周方向に並べて弾性部材を構成することができる。
（変形態様９）
この変形態様は、図１４に示すように、図１において、固定子鉄心３２の外周面を取り囲むフレ−ム４の内周面に軸方向に複数の条溝４０１を設け、これら条溝４０１に弾性部材５０４を埋設したものである。
【００７８】
図１４では、条溝４０１の径方向断面は略半円状に形成されており、径内側に露出する弾性部材５０４の露出表面は、フレ−ム４の条溝４０１以外の内周面部とともにフレ−ム４の内周面を形成するが、フレ−ム４の内周面から弾性部材をわずかに突出させてもよい。
【００７９】
このようにすれば、発電時に、弾性部材５０４が熱膨張して固定子鉄心３２側すなわち径内側へ突出するので、周方向へ所定ピッチで配置されたこれら弾性部材５０４により固定子鉄心３２の外周面を弾性支持することができる。
（変形態様１０）
この変形態様は、図１５に示すように、弾性部材５０の径外側近傍に冷却水１００を流す構造を有する。このようにすれば、冷却水による固定子鉄心３２の冷却向上によって、弾性部材５０の熱劣化を抑止し、磁気振動を低減することができる。更に、固定子巻線を、径方向断面積が大きい導体セグメントにより形成することにより発熱自体も格段に低減することができるので、弾性部材５０の熱劣化を一層良好に抑止することができる。
【００８０】
弾性部材５０は、固定子鉄心３２からの磁気振動を減衰させるとともに、冷却水１００のシール材としての機能も果たす。
【００８１】
なお、この実施例では、空冷ファン用いる開放型ではなく、密閉フレーム４０００、４００１を用いて密閉型とすることができ、フレーム剛性の向上とともに磁気騒音の一層の低減を図ることができる。
（その他の態様）
上記各態様で示した金属リングと一体に成形された弾性部材は、固定子鉄心３２の外周面に当接する金属リングが固定子鉄心３２に締まりばめされる。これにより、固定子鉄心３２と予め一体化された弾性部材をフレーム４に組みつけるだけでよく、組み付け精度及び磁気騒音低減効果を損なうことなく組み付け作業の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステータ弾性支持型回転電機の一実施例を示す軸方向断面図である。
【図２】図１に示す固定子の部分径方向断面図である。
【図３】図１、図２に示す固定子巻線の一部を示す斜視図である。
【図４】図１に示す固定子巻線のフロント側コイルエンドを示す斜視図である。
【図５】本発明のステータ弾性支持型回転電機の一変形態様を示す部分軸方向断面図である。
【図６】図５に示す弾性部材の部分斜視図である。
【図７】本発明のステータ弾性支持型回転電機の他の変形態様を示す部分軸方向断面図である。
【図８】図７に示す弾性部材の部分斜視図である。
【図９】本発明のステータ弾性支持型回転電機の他の変形態様を示す部分軸方向断面図である。
【図１０】本発明のステータ弾性支持型回転電機の他の変形態様を示す部分軸方向断面図である。
【図１１】図１０に示す弾性部材の部分斜視図である。
【図１２】本発明のステータ弾性支持型回転電機の他の変形態様を示す部分軸方向断面図である。
【図１３】本発明のステータ弾性支持型回転電機の他の変形態様を示す部分軸方向断面図である。
【図１４】本発明のステータ弾性支持型回転電機の他の変形態様を示す部分軸方向断面図である。
【図１５】本発明のステータ弾性支持型回転電機の他の変形態様を示す部分軸方向断面図である。
【符号の説明】
２：回転子
３：固定子
４：フレーム
１１、１２：冷却ファン
３１：固定子巻線
３２：固定子鉄心
３３：導体セグメント
３６、３７：コイルエンド
５０：弾性部材
Ｓ：スロット
５０２：弾性部材（前側弾性部材、後側弾性部材）
５０２ａ：外筒部
５０２ｂ：弾性部
５０２ｃ：内筒部
Ｓ：
４４’：フロントフレーム
４５’：リヤフレーム
１００：段差部（段差）

Claims

フレームと、前記フレームに固定される固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに嵌挿される固定子巻線と、前記固定子鉄心に対面しつつ回転する回転子と、前記固定子巻線のコイルエンドに向けて送風する冷却ファンとを備えるステータ弾性支持型回転電機において、
前記固定子鉄心と前記フレームとの間に介設される弾性部材を有し、
前記フレームは、それぞれ前記弾性部材を挟んで前記固定子鉄心の両端面の外周部に接しつつ互いに軸方向に締結されるフロントフレーム及びリヤフレームからなり、
前記弾性部材は、Ｌ字形の軸方向断面を有して前記固定子鉄心の前端面及び後端面の外周縁近傍にて前記固定子鉄心の端面及び外周面と前記フロントフレームの端面及び内周面との間、かつ前記リヤフレームの端面および内周面との間に介設される環状の前側弾性部材及び後側弾性部材を有する、と共に、
前記固定子巻線は、Ｕ字形状を有する多数の導体セグメントの一対の脚部を前記固定子鉄心の一端側から前記スロットに挿通し、前記固定子鉄心の他端側に飛び出した前記導体セグメントの先端部を一対ずつ接合してなり、各前記導体セグメントは、前記コイルエンドにおいて前記冷却ファンの通風路をなす所定の隙間を介して一本ずつ互いに離間して配列され、
前記前側弾性部材及び後側弾性部材は、前記Ｌ字形の軸方向断面を有し環状弾性体からなる弾性部と、
前記弾性部と前記固定子鉄心との間に挟設されて前記固定子鉄心の端面及び外周面の両方に接し、Ｌ字状の軸方向断面を有する金属環からなる内筒部と、
前記弾性部と前記フロントフレーム又はリヤフレームとの間に挟設されて前記弾性部と前記フロントフレーム及びリヤフレームの端面及び内周面の両方に接し、Ｌ字状の軸方向断面を有する金属環からなる外筒部と、を有し、
前記弾性部、内筒部、外筒部は、前記弾性部が前記内筒部及び外筒部に挟設された状態で一体に形成されていることを特徴とするステータ弾性支持型回転電機。
フレームと、前記フレームに固定される固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに嵌挿される固定子巻線と、前記固定子鉄心に対面しつつ回転する回転子と、前記固定子巻線のコイルエンドに向けて送風する冷却ファンとを備えるステータ弾性支持型回転電機において、
前記固定子鉄心と前記フレームとの間に介設される弾性部材を有し、
前記フレームは、それぞれ前記弾性部材を挟んで前記固定子鉄心の両端面の外周部に接しつつ互いに軸方向に締結されるフロントフレーム及びリヤフレームからなり、
前記固定子鉄心端面の外周部は円環状の段差を有し、前記弾性部材は、Ｌ字形の軸方向断面を有して前記固定子鉄心の前記段差と前記フロントフレーム及びリヤフレームの端面及び内周面との間に介設される環状の前側弾性部材及び後側弾性部材を有する、と共に、
前記固定子巻線は、Ｕ字形状を有する多数の導体セグメントの一対の脚部を前記固定子鉄心の一端側から前記スロットに挿通し、前記固定子鉄心の他端側に飛び出した前記導体セグメントの先端部を一対ずつ接合してなり、各前記導体セグメントは、前記コイルエンドにおいて前記冷却ファンの通風路をなす所定の隙間を介して一本ずつ互いに離間して配列され、
前記前側弾性部材及び後側弾性部材は、前記Ｌ字形の軸方向断面を有し環状弾性体からなる弾性部と、
前記弾性部と前記固定子鉄心との間に挟設されて前記固定子鉄心の端面及び外周面の両方に接し、Ｌ字状の軸方向断面を有する金属環からなる内筒部と、
前記弾性部と前記フロントフレーム又はリヤフレームとの間に挟設されて前記弾性部と前記フロントフレーム及びリヤフレームの端面及び内周面の両方に接し、Ｌ字状の軸方向断面を有する金属環からなる外筒部と、を有し、
前記弾性部、内筒部、外筒部は、前記弾性部が前記内筒部及び外筒部に挟設された状態で一体に形成されていることを特徴とするステータ弾性支持型回転電機。
請求項１又は２記載のステータ弾性支持型回転電機において、
前記前側弾性部材及び後側弾性部材は、それぞれ略円弧形状を有して周方向に所定間隔を隔てて配置される複数の単位弾性部材からなることを特徴とするステータ弾性支持型回転電機。
請求項１乃至３のいずれか記載のステータ弾性支持型回転電機において、
前記固定子鉄心の外周面の軸方向中間部は、露出していることを特徴とするステータ弾性支持型回転電機。