JP4507275B2 - 回転電機の固定子鉄心 - Google Patents

Description

本発明は、発電機や電動機等として用いられる回転電機で、特にフレームの無い回転電機の固定子鉄心に関するものである。

図５は第1の従来技術による回転電機の固定子鉄心を示すもので、（ａ）は回転電機の構成図、（ｂ）は固定子鉄心の斜視図である。
図５において、３１は回転軸、３２は軸受、３３はブラケット、３４は回転子鉄心、３５は押さえ板、３６は電磁鋼板、３７は固定子鉄心、３８はスロット、３９は固定子巻線、４０は溶接ビートである。固定子鉄心３７は、複数のスロット３８が打ち抜かれ、かしめ加工をされた電磁鋼板３６を所定の長さに積層し、その両端に押さえ板３５を装着して、前記押さえ板３５から電磁鋼板３６、さらにもう一方の押さえ板３５までの長さ方向に、複数ヵ所において溶接により固定される。なお、前記電磁鋼板３６のかしめ加工はなくても良く、金属板を外周にあてて金属板とともに溶接する方法も用いられている。このように固定子鉄心３７の製作に溶接を用いる場合、溶接時の金属の熱歪により両側の押さえ板３５が歪み平行度が悪くなる。このため、溶接後に、押さえ板３５の側面及びいんろう部を機械加工してブラケット３３が装着される。
図６は第２の従来技術による回転電機の固定子鉄心を示す図で、（ａ）は端面保護装置の分解図、（ｂ）は端面保護装置が取り付いた状態での固定子鉄心の構成図である（特許文献１参照）。
図６において、１０は固定子鉄心、１１は固定子鉄心積層体、１４はコイル、２０は端面保護装置、２１、２２は面板、２１Ａ、２２Ａは開口部、２１Ｂ、２２Ｂはいんろう部、２１Ｃは通し孔、２２Ｃはねじ部、２３は調整パイプ（パイプ状の棒状部材）、２４はボルトである。これは、溶接を用いないで固定子鉄心を固定するものであり、まず、面板２１、２２、積層公差に加工された調整パイプ２３及びボルト２４からなる端面保護装置２０を用い、この端面保護装置２０の各構成要素にワニス付着防止用離型剤を塗布してから、面板２１、２２を固定子鉄心積層体１１の両端部にいんろう基準で取り付け、面板２１、２２間に調整パイプ２３を挿入してこれにボルト２４を通し、基準トルクで締め付け固定する。その後固定子コイル挿入、ワニス処理及び乾燥を行い、端面保護装置２０を取り外す。そしてブラケットにはいんろう部２１Ｂ、２２Ｂを用いて固定子鉄心積層体１１を直接嵌合するものである。これにより、固定子鉄心の製作後の機械加工が不要となり、作業時間を短縮することができる。
なお、図示していないが、前記固定子鉄心の内周側には、軸受を介して回転自在に支持された回転軸に、薄板鋼板を積層して形成された回転子鉄心が装着された回転子が配置されている。
特開平６−１４１５１５号公報（第４頁、図１、第６項、図４（ｂ））

第１の従来技術による回転電機の固定子鉄心は、２つの押さえ板と電磁鋼板を溶接により固定するものであり、溶接後に押さえ板の側面の平行度を出すために研削加工が必要である。溶接ビートの研磨やスパッタの研削も必要である。前記溶接ビートは、回転電機の外観の一部となり、見かけの品質として同じ幅、同じ高さで連続したきれいな形状であるものが望まれる。また、これらの機械加工が固定子コイルの挿入後に行われる場合、切削粉が巻線の中に入り込んで絶縁皮膜を傷つけ、焼損、短絡を招くことが懸念される。
第２の従来技術による回転電機の固定子鉄心では、溶接を用いず、端面保護装置を取り付けて固定子コイルの挿入、ワニス処理後に取り外すものであり、固定子鉄心の中央が撓んで回転子と接触したり、通電による電磁振動や回転子の回転による機械的振動等により振動しやすくなったりして、剛性が低下することが考えられる。また、回転電機の大きさ、つまり固定子鉄心の外径寸法、積層長さにより端面保護装置を設計、製作しておく必要があり、生産準備に手間がかかる。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、押さえ板の側面の研削、溶接ビートの研磨、スパッタの研削を不要とし、溶接ビートの出来栄えによって見かけの品質を落とすことなく、巻線の鉄粉混入を防止し、剛性を低下させず、生産準備に手間がかかることなく、つまり、剛性を低下させず、生産性と美粧性を向上させることができる固定子鉄心を有する回転電機を提供することを目的とするものである。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、固定子鉄心は、スロットが設けられていない複数の部分に貫通穴を設けた電磁鋼板と、装着した際に相対する位置に同じ大きさの貫通穴を設けた一対の押さえ板と、両端にめねじが形成された金属ピンよりなり、前記電磁鋼板の両側に前記押さえ板を装着し、前記押さえ板と前記電磁鋼板の貫通穴に前記金属ピンを挿入し、前記押さえ板の外側からボルトで締め付けた構造であり、前記貫通穴に挿入された金属ピンの外周には、断面がＣ型で径方向に反力を有するスプリングピンであって前記金属ピンと同数のスプリングピンが、前記金属ピンの挿入方向に連続するように装着されており、前記金属ピンの挿入方向において、前記スプリングピンのうちの１つのスプリングピンの長さが他のスプリングピンの長さよりも短くなっており、前記金属ピンの挿入方向における前記１つのスプリングピンの位置は、前記金属ピンごとに異なるものとするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記固定子鉄心に挿入される金属ピンは、両端におねじが形成されたもので、押さえ板の外側からナットで締め付けた構造とするものである。

本発明によれば、次のような効果がある。
(1) 請求項１に記載の発明によると、固定子鉄心は、スロットが設けられていない複数の部分に貫通穴を設けた電磁鋼板と、装着した際に相対する位置に同じ大きさの貫通穴を設けた一対の押さえ板と、両端にめねじが形成された金属ピンよりなり、前記電磁鋼板の両側に前記押さえ板を装着し、前記押さえ板と前記電磁鋼板の貫通穴に前記金属ピンを挿入し、前記押さえ板の外側からボルトで締め付けた構造とするものであり、押さえ板の側面の研削、溶接ビートの研磨、スパッタの研削を不要とし、溶接ビートの出来栄えによって見かけの品質を落とすことなく、巻線の鉄粉混入を防止し、剛性を低下させず、生産準備に手間がかかることなく、つまり、剛性を低下させず、生産性と美粧性を向上させたものとすることができる。
(2) 請求項２に記載の発明によると、前記固定子鉄心に挿入される金属ピンは、両端におねじが形成され、押さえ板の外側からナットで締め付けた構造とするもので、金属ピンのねじ切り加工が比較的簡単で、金属ピンの長さの公差も大きくでき、作業性を向上させることができる。
(3)また、請求項１、２に記載の発明によると、スプリングピンの径方向の反ぱつ力により、さらに電磁鋼板の上下、左右のずれを修正し、固定子鉄心としての剛性を向上させることができる。さらに、スプリングピンの切れ目において電磁鋼板のずれが生じたり、剛性が落ちたりすることを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施例における回転電機の固定子鉄心を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
図１において、３５は押さえ板、３６は電磁鋼板、３８はスロット、４１は貫通穴、４２は座ぐり部、４３はめねじ加工あり金属ピン、４４はワッシャ、４５はボルトである。
ここで、固定子鉄心は、スロット３８が設けられていない複数の部分に貫通穴４１を設けた電磁鋼板３６と、装着した際に相対する位置に同じ大きさの貫通穴４１を設けた一対の押さえ板３５と、両端にめねじが形成されためねじ加工あり金属ピン４３よりなり、前記電磁鋼板３６の両側に前記押さえ板３５を装着し、前記押さえ板３５と前記電磁鋼板３６の貫通穴４１に前記めねじ加工あり金属ピン４３を挿入し、前記押さえ板３５の外側からボルト４５で締め付けた構造とするものである。前記めねじ加工あり金属ピン４３は、めねじはタップ加工により形成され、その深さは前記ボルト４５の締め付け深さよりも深く、長さは一対の押さえ板３５と電磁鋼板３６の合計厚さと同じ、または若干短く、その直径は貫通穴４１の内径と同じものである。
本発明が第1の従来技術と異なるところは、押さえ板３５と電磁鋼板３６の固定を溶接ではなく、貫通穴４１にめねじ加工あり金属ピン４３を挿入してボルト４５で締め付けた点である。また、第２の従来技術と異なるところは、端面保護装置の取り付け、取り外しをせず、押さえ板３５と電磁鋼板３６に貫通穴４１を設け、これを用いて固定した点である。
これにより、押さえ板３５の側面の研削、溶接ビートの研磨、スパッタの研削を不要とし、溶接ビートの出来栄えによって見かけの品質を落とすことなく、巻線の鉄粉混入を防止し、剛性を低下させず、生産準備に手間がかかることなく、つまり、剛性を低下させず、生産性と美粧性を向上させたものとすることができる。
なお、押さえ板３５には座ぐり部４２を設けているが、特に無くても良い。

図２は本発明の第２実施例における回転電機の固定子鉄心を示す断面図で、図１（ｂ）相当図である。
図において、３５は押さえ板、３６は電磁鋼板、４１は貫通穴、４２は座ぐり部、４４はワッシャ、４６はおねじ加工あり金属ピン、４７はナットである。ここで、前記固定子鉄心に挿入される金属ピンは、両端におねじが形成され、押さえ板の外側からナットで締め付けた構造とするものである。前記おねじ加工あり金属ピン４６は、そのねじ加工の長さはナット４７の締め付け長さよりも長く、長さは一対の押さえ板３５と電磁鋼板３６と２つのナットの合計厚さと同じ、または若干長く、その直径は貫通穴４１の内径と同じものである。
これにより、金属ピンのねじ加工が比較的簡単となり、金属ピンの長さの公差も大きくでき、作業性を向上させることができる。

図３は本発明の第３の実施例による回転電機の固定子鉄心を示すもので、（ａ）は図１（ｂ）相当図、（ｂ）はスプリングピンの斜視図である。
図３（ａ），（ｂ）において、３５は押さえ板、３６は電磁鋼板、４１は貫通穴、４２は座ぐり部、４３はめねじ加工あり金属ピン、４４はワッシャ、４５はボルト、４８はスプリングピンである。
ここで、前記固定子鉄心に挿入される金属ピン４３の外周に、断面がＣ型で径方向に反力を有するスプリングピン４８を連続して装着し、押さえ板３５の外側から締め付けた構造とするものである。
これにより、前記スプリングピンの径方向の反発力により、さらに前記電磁鋼板の上下、左右のずれを修正し、固定子鉄心としての剛性を向上させることができる。
なお、押さえ板３５と電磁鋼板３６の固定は、おねじ加工あり金属ピンを挿入してナットで締め付けても良い。

図４は本発明の第４の実施例による回転電機の固定子鉄心を示す断面図で、図１（ｂ）相当図である。
図４において、３５は押さえ板、３６は電磁鋼板、４１は貫通穴、４２は座ぐり部、４３はめねじ加工あり金属ピン、４４はワッシャ、４５はボルト、４８（ａ）は長さの長いスプリングピン、４８（ｂ）は長さの短いスプリングピンである。ここで、前記固定子鉄心に挿入される金属ピンの外周に、長さの異なるスプリングピンを異なる順番で装着し、押さえ板の外側から締め付けた構造とするものである。これにより、前記スプリングピンの切れ目において前記電磁鋼板のずれが生じたり、剛性が落ちたりすることを防止することができる。
なお、スプリングピンの長さは２種類以上でも良く、押さえ板３５と電磁鋼板３６の固定は、おねじ加工あり金属ピンを挿入してナットで締め付けても良い。

本発明の第１の実施例における回転電機の固定子鉄心を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２の実施例における回転電機の固定子鉄心を示す断面図で、図１（ｂ）相当図である。 本発明の第３の実施例による回転電機の固定子鉄心を示すもので、（ａ）は図１（ｂ）相当図、（ｂ）はスプリングピンの斜視図である。 本発明の第４の実施例による回転電機の固定子鉄心を示す断面図で、図１（ｂ）相当図である。 第1の従来技術による回転電機の固定子鉄心を示すもので、（ａ）は回転電機の構成図、（ｂ）は固定子鉄心の斜視図である。 第２の従来技術による回転電機の固定子鉄心を示す図で、（ａ）は端面保護装置の分解図、（ｂ）は端面保護装置が取り付いた状態での固定子鉄心の構成図である。

符号の説明

１０ 固定子鉄心
１１ 固定子鉄心積層体
１４ コイル
２０ 端面保護装置
２１、２２ 面板
２１Ａ、２２Ａ 開口部
２１Ｂ、２２Ｂ いんろう部
２１Ｃ 通し孔
２２Ｃ ねじ部
２３ 調整パイプ（パイプ状の棒状部材）
２４ ボルト
３１ 回転軸
３２ 軸受
３３ ブラケット
３４ 回転子鉄心
３５ 押さえ板
３６ 電磁鋼板
３７ 固定子鉄心
３８ スロット
３９ 固定子巻線
４０ 溶接ビート
４１ 貫通穴
４２ 座ぐり部
４３ めねじ加工あり金属ピン
４４ ワッシャ
４５ ボルト
４６ おねじ加工あり金属ピン
４７ ナット
４８ スプリングピン
４８ａ 長さの長いスプリングピン
４８ｂ 長さの短いスプリングピン

Claims (2)

1. 軸受を介して回転自在に支持された回転軸に、薄板鋼板を積層して形成された回転子鉄心が装着された回転子と、
   内周面を前記回転子鉄心と径方向の空隙を介して対向させるとともに、複数のスロットを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心に装着された固定子コイルとからなる固定子と、
   前記固定子の両面に取り付けられたブラケットと、を備え、
   前記固定子鉄心は、スロットが設けられていない複数の部分に貫通穴を設けた電磁鋼板と、装着した際に相対する位置に同じ大きさの貫通穴を設けた一対の押さえ板と、両端にめねじが形成された金属ピンよりなり、前記電磁鋼板の両側に前記押さえ板を装着し、前記押さえ板と前記電磁鋼板の貫通穴に前記金属ピンを挿入し、前記押さえ板の外側からボルトで締め付けた構造であり、
   前記貫通穴に挿入された金属ピンの外周には、断面がＣ型で径方向に反力を有するスプリングピンであって前記金属ピンと同数のスプリングピンが、前記金属ピンの挿入方向に連続するように装着されており、
   前記金属ピンの挿入方向において、前記スプリングピンのうちの１つのスプリングピンの長さが他のスプリングピンの長さよりも短くなっており、
   前記金属ピンの挿入方向における前記１つのスプリングピンの位置は、前記金属ピンごとに異なることを特徴とする回転電機。
2. 軸受を介して回転自在に支持された回転軸に、薄板鋼板を積層して形成された回転子鉄心が装着された回転子と、
   内周面を前記回転子鉄心と径方向の空隙を介して対向させるとともに、複数のスロットを有する固定子鉄心に、複数回巻回して形成された固定子コイルが装着された固定子と、
   前記固定子の両面に取り付けられたブラケットと、を備え、
   前記固定子鉄心は、スロットが設けられていない複数の部分に貫通穴を設けた電磁鋼板と、装着した際に相対する位置に同じ大きさの貫通穴を設けた一対の押さえ板と、両端におねじが形成された金属ピンよりなり、前記電磁鋼板の両側に前記押さえ板を装着し、前記押さえ板と前記電磁鋼板の貫通穴に前記金属ピンを挿入し、前記押さえ板の外側からナットで締め付けた構造であり、
   前記貫通穴に挿入された金属ピンの外周には、断面がＣ型で径方向に反力を有するスプリングピンであって前記金属ピンと同数のスプリングピンが、前記金属ピンの挿入方向に連続するように装着されており、
   前記金属ピンの挿入方向において、前記スプリングピンのうちの１つのスプリングピンの長さが他のスプリングピンの長さよりも短くなっており、
   前記金属ピンの挿入方向における前記１つのスプリングピンの位置は、前記金属ピンごとに異なることを特徴とする回転電機。

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