JP4816120B2 - Rotating electric machine and assembling method thereof - Google Patents
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本発明は、回転電機の組み立て構造、具体的には回転電機内の電磁石を周方向に複数配列して固定する技術、およびこの技術を利用してより効率的に回転電機を組み立てる技術に関するものである。 The present invention relates to an assembly structure of a rotating electrical machine, specifically, a technique for arranging and fixing a plurality of electromagnets in the rotating electrical machine in the circumferential direction, and a technique for more efficiently assembling the rotating electrical machine using this technique. is there.
回転電機には、磁界を発生させるための界磁（電磁石）を設けなければならない。電磁石を回転電機内に配置・固定する技術としては、回転電機の種類や、ロータおよびステータのいずれに電磁石を配置するかによって様々なものがある。
この技術につき例示すると、第１に、回転電機のステータが、複数のティースを有するステータコアを具えており、各ティースにコイルを巻回してティースの数だけ電磁石を構成する技術がある。第２に、鉄心などの磁性体にコイルを巻回した電磁石を予め複数個製作しておき、これら複数個の電磁石を共通なステータブラケットで配列・固定する技術がある。この第２の技術に拠れば、別途の製造ラインで電磁石を多量生産しておき、組み立てラインで一度に配列・固定すればステータを完成することが可能であるため、第１の技術に比べて製造工程の所要時間を短縮することができ、組み立て効率が向上する。
A rotating electric machine must be provided with a field (electromagnet) for generating a magnetic field. There are various techniques for arranging and fixing the electromagnet in the rotating electric machine depending on the type of the rotating electric machine and whether the electromagnet is arranged in the rotor or the stator.
As an example of this technology, firstly, there is a technology in which a stator of a rotating electrical machine includes a stator core having a plurality of teeth, and a coil is wound around each tooth to constitute electromagnets by the number of teeth. Second, there is a technique in which a plurality of electromagnets each having a coil wound around a magnetic material such as an iron core are manufactured in advance, and the plurality of electromagnets are arranged and fixed with a common stator bracket. According to this second technology, it is possible to complete the stator by mass-producing electromagnets on a separate production line and arranging and fixing them at once on the assembly line, so compared to the first technology The time required for the manufacturing process can be shortened, and the assembly efficiency is improved.
上記した第２の技術を用いて製造した回転電機について、本願出願人は特許文献１に記載のごとき回転電機のステータ支持構造を既に開示している。特許文献１に記載の回転電機は、ステータの軸線方向両側に２個のロータを夫々配置したいわゆる２ロータ１ステータ構造である。ステータについては、電磁石を構成するエレメントを必要個数用意する。これら必要個数のエレメントを、共通するステータブラケットで固定し、回転電機内に設計通りに配列し、ステータ組み立て体を製作する。
しかし、上記従来のような回転電機のステータ構造にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。
図９は、上記した回転電機のステータの組み立て構造を、回転軸を周回する円筒面で断面にし、この断面を展開した状態を模式的に示す展開断面図である。
図９に基づき説明すると、回転軸を中心とするステータＡは、複数の電磁石Ｂ，Ｂ・・・によって組み立てられている。電磁石Ｂは、回転軸方向に延在する鉄心であるステータエレメントＣと、ステータエレメントＣに巻回したコイルＤと、これらステータエレメントＣおよびコイルＤ間に入れ込んで両者Ｃ，Ｄ間を絶縁するインシュレータＥとから構成される。そして、電磁石Ｂの回転軸方向両端を夫々共通するステータブラケットＦとステータブラケットＧとで固定する。これにより電磁石Ｂ，Ｂ・・・を周方向等間隔に配列する。
電磁石Ｂの回転軸方向両端はロータＨと、ロータＩとそれぞれ対向する。したがって、ステータブラケットＦはロータＨおよびステータＡ間で発生する磁界に位置することになり、ステータブラケットＩもロータＩおよびステータＡ間で発生する磁界に位置することになる。そうすると、ステータブラケットＦ，Ｇ内でループ電流が発生する。
ループ電流はジュール熱を発生させ、ひいては回転電機の運転効率を悪化させるという弊害が生じる。
However, the conventional stator structure of a rotating electric machine has the following problems.
FIG. 9 is a developed cross-sectional view schematically illustrating a state in which the above-described stator assembly structure of the rotating electrical machine is sectioned by a cylindrical surface that circulates around the rotation shaft, and the section is developed.
If it demonstrates based on FIG. 9, the stator A centering on a rotating shaft will be assembled by several electromagnets B, B .... The electromagnet B includes a stator element C, which is an iron core extending in the rotation axis direction, a coil D wound around the stator element C, and is inserted between the stator element C and the coil D to insulate the two C and D from each other. It is comprised from the insulator E. Then, both ends of the electromagnet B in the rotation axis direction are fixed by the common stator bracket F and stator bracket G, respectively. Thereby, the electromagnets B, B... Are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
Both ends of the electromagnet B in the rotation axis direction face the rotor H and the rotor I, respectively. Therefore, the stator bracket F is positioned in a magnetic field generated between the rotor H and the stator A, and the stator bracket I is also positioned in a magnetic field generated between the rotor I and the stator A. Then, a loop current is generated in the stator brackets F and G.
The loop current generates Joule heat, which in turn adversely affects the operating efficiency of the rotating electrical machine.
本発明は、上述の実情に鑑み、ループ電流の発生を効果的に防ぐことができる回転電機を提案することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to propose a rotating electrical machine that can effectively prevent generation of a loop current.
この目的のため本発明による回転電機は、請求項１に記載のごとく、
回転電機のステータを挟むように、２枚のロータを回転軸方向に対向配置して、これらステータおよびロータ間の対向面を回転軸に直角とし、
該ステータには複数個の電磁石を共通なステータブラケットで回転軸の周方向に配列した回転電機を前提とする。
そして、各電磁石の中心には鉄心などのステータエレメントを夫々配置し、前記２枚のロータ間の略中央にあるステータエレメント中央部を前記ステータブラケットに固定する。
前記ステータブラケットを、回転軸を中心とする円盤状とし、前記ステータエレメントを固定するための打ち抜き部分を、回転軸の周方向に複数配置し、隣り合う前記打ち抜き部分間のステータブラケット部分を、回転軸に対して傾斜させて形成する。
該ステータブラケットによって分境されたステータエレメント両端部のうち、一端部にコイルを巻回し、これらステータエレメントおよびコイル間にインシュレータを介挿して一方の前記電磁石とし、
該電磁石と隣り合うステータエレメントには、ステータブラケットからみて前記コイルとは反対側にあるステータエレメントの一端部にコイルを巻回し、これらステータエレメントおよびコイル間にインシュレータを介挿して隣り合う他方の前記電磁石とし、
これら隣り合う一方および他方の電磁石を回転軸の周方向に連続配置することにより、ステータブラケットからみてコイルを交互に巻回したことを特徴としたものである。
For this purpose, the rotating electrical machine according to the invention is as described in claim 1,
Two rotors are arranged opposite to each other in the direction of the rotation axis so as to sandwich the stator of the rotating electrical machine, and the opposing surface between the stator and the rotor is perpendicular to the rotation axis,
The stator is premised on a rotating electric machine in which a plurality of electromagnets are arranged in the circumferential direction of the rotating shaft with a common stator bracket.
A stator element such as an iron core is arranged at the center of each electromagnet, and a stator element central portion at a substantial center between the two rotors is fixed to the stator bracket.
The stator bracket has a disk shape centered on the rotation axis, a plurality of punched portions for fixing the stator element are arranged in the circumferential direction of the rotation shaft, and the stator bracket portion between the adjacent punched portions is rotated. Inclined with respect to the axis.
Of the stator element both ends separated by the stator bracket, a coil is wound around one end, and an insulator is interposed between the stator element and the coil to form one of the electromagnets,
In the stator element adjacent to the electromagnet, a coil is wound around one end of the stator element on the side opposite to the coil as viewed from the stator bracket, and the other of the adjacent adjacent elements is interposed between the stator element and the coil. An electromagnet,
One of the adjacent electromagnets and the other electromagnet are continuously arranged in the circumferential direction of the rotating shaft, whereby the coils are alternately wound as viewed from the stator bracket.
かかる本発明の構成によれば、２枚のロータ間の略中央にあるステータエレメント中央部を前記ステータブラケットに固定したため、ステータブラケットを磁界から離すことができる。したがって、ループ電流の発生を効果的に防ぎ、回転電機の運転効率を高めることができる。
また本発明の構成によれば、ステータブラケットによって分境されたステータエレメント両端部のうち、一端部にコイルを巻回したため、両端部にそれぞれコイルを巻回する構成よりもインシュレータの使用量を低減することができる。したがって、図９に示す従来例と比較してコイルの巻線量が減少してしまうという弊害を回避することができる。
さらに本発明の構成によれば、隣り合う一方および他方の電磁石を回転軸の周方向に連続配置することにより、ステータブラケットからみてコイルを交互に巻回したため、ステータ内にコイルを密に配置することができる。したがって、従来のステータと比較してコイルの巻線量が不足するといった弊害が生じることがない。
According to such a configuration of the present invention, the stator element central portion at the approximate center between the two rotors is fixed to the stator bracket, so that the stator bracket can be separated from the magnetic field. Therefore, the generation of loop current can be effectively prevented and the operating efficiency of the rotating electrical machine can be increased.
Further, according to the configuration of the present invention, since the coil is wound around one end portion of the both ends of the stator element separated by the stator bracket, the usage amount of the insulator is reduced as compared with the configuration in which the coil is wound around the both ends. can do. Therefore, it is possible to avoid the adverse effect that the winding amount of the coil is reduced as compared with the conventional example shown in FIG.
Further, according to the configuration of the present invention, the adjacent one and other electromagnets are continuously arranged in the circumferential direction of the rotating shaft, so that the coils are alternately wound when viewed from the stator bracket, so that the coils are densely arranged in the stator. be able to. Therefore, there is no problem that the winding amount of the coil is insufficient as compared with the conventional stator.
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例になる回転電機を、回転軸を中心とする円周面で断面として展開した展開図である。また図２は、同実施例のステータブラケットを、回転軸方向からみた正面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
FIG. 1 is a developed view in which a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention is developed as a cross section on a circumferential surface around a rotation axis. Moreover, FIG. 2 is the front view which looked at the stator bracket of the Example from the rotating shaft direction.
まず、これらの図に沿って本実施例の概要を説明する。本実施例の回転電機は、その内部にステータ１とロータ２とを軸方向に対向配置して具えたいわゆるアキシャルギャップ型回転電機である。またロータを２枚具え、これらロータ２，３でステータ１を挟むよう配置する。ステータ１は、回転電機の外殻を構成するモータケース（図示せず）に固定される。ロータ２，３は、モータケースに回転自在に支持される。
First, the outline of the present embodiment will be described with reference to these drawings. The rotating electrical machine of the present embodiment is a so-called axial gap type rotating electrical machine having a stator 1 and a
ロータ２は、空隙１０を介してステータ１と対向する。またロータ３も、空隙１１を介してステータ１と対向する。
ロータ２，３は、内部に永久磁石（図示しない）を複数個具え、ステータ１から磁力を与えられて回転する。ロータ２，３は、図示しない出力軸と一体に結合し、該出力軸からロータ２，３の回転を出力として取り出す。
The
The
次に、ステータ１について説明する。ステータ１は、電磁石４を複数具える。軸方向における電磁石４の両端はそれぞれ、空隙１０，１１に接し、ロータ２，３との間で磁気回路を形成する。図１には、そのうち２個の電磁石４a，４bを示す。電磁石４は、中心にステータエレメント５を具える。ステータエレメント５は磁性体から形成され、電磁石における鉄心の役割を果たす。ステータエレメント５にはコイル６を巻回する。ステータ５とコイル６との間には、絶縁のためインシュレータ７を介挿する。
Next, the stator 1 will be described. The stator 1 includes a plurality of electromagnets 4. Both ends of the electromagnet 4 in the axial direction are in contact with the
電磁石４は、ロータ回転軸の周方向に複数配置し、これら電磁石４a，4b・・・を共通なステータブラケット８で固定する。電磁石４a,4bはステータブラケット８に関して対称な姿勢となるよう配置されるが、その形状は図３に示すように同一である。
A plurality of electromagnets 4 are arranged in the circumferential direction of the rotor rotation shaft, and these
図３に基づき電磁石４（４ａ，４ｂ）について説明すると、鉄心であるステータエレメント５の一端にコイル６を巻回し、他端５ｔにはコイル６を巻回しない。これに対し、図９に示す従来例の電磁石Ｂでは、ステータエレメントＣの中程に亘ってコイルＤを巻回する。この点において電磁石４は特徴を有する。
The electromagnet 4 (4a, 4b) will be described with reference to FIG. 3. The coil 6 is wound around one end of the
ステータブラケット８は、図２に示すように円盤状であって、ステータブラケット８の軸中心には孔１７を設ける。孔１７には、孔１７の内空断面よりも小さな断面を有する出力軸（図示せず）を挿通する。
孔１７の周囲には、孔１７を取り巻くよう周方向に複数の打ち抜き部分９を配列する。打ち抜き部分９は、打ち抜き工程において円盤から台形形状を打ち抜くよう形成され、円盤の両面を貫通する切り欠きになっている。しかし孔１７や打ち抜き部分９を、文字通り打ち抜き工程で設けるのではなく、鋳造工程や切削工程やその他の方法によりで設けてもよいこと勿論である。
The
A plurality of punched
打ち抜き部分９の形状は図２に示すように台形であるが、各打ち抜き部分９を外径方向に拡大して、幅の狭い溝状の打ち抜き部分１９を更に設ける。あるいは図示はしなかったが、打ち抜き部分１９に代えて、各打ち抜き部分９を内径方向に拡大して幅の狭い溝状の打ち抜き部分を設けてもよい。
The shape of the punched
説明を図１に戻すと、ステータブラケット８は、２枚のロータ２，３間の略中央にあるステータエレメント５中央部を固定する。つまりステータブラケット８は、ステータ１とロータ２とが対向する空隙（アキシャルギャップ）１０から離れた位置に配置され、かつ、ステータ１とロータ３とが対向する空隙（アキシャルギャップ）１１からも離れた位置に配置される。
ステータエレメント５を軸方向に直角な断面にしてみると、打ち抜き部分９の台形形状（図２）と同一である。したがってステータブラケット８は打ち抜き部分９でステータエレメント５中央部を固定し、ステータエレメント５は周方向にずれることもなく、回転軸の径方向にずれることもない。
Returning to FIG. 1, the
When the cross section of the
ステータブラケット８とコイル６との間には、絶縁のためインシュレータ７を介挿する。
電磁石４ａのインシュレータ７は樹脂であり、図１に示すように、空隙１０に隣接する部分７ｅと、ステータエレメント５に隣接する部分７ｆと、ステータブラケット８に隣接する部分７ｇとを具え、これら３つの部分が一体にステータエレメント５およびコイル６に付着する。
An
As shown in FIG. 1, the
ステータブラケット８によって分境されたステータエレメント５両端部のうち、一端部にコイル６を巻回する。他端５ｔにはコイルを巻回しない。図１に示すように、電磁石４ａと隣り合う電磁石４ｂのステータエレメント５には、ステータブラケット８からみて電磁石４ａのコイル６とは反対側にあるステータエレメントの一端部にコイル６を巻回する。他端５ｔにはコイルを巻回しない。これら隣り合う電磁石４ａと電磁石４ｂとを回転軸の周方向に連続配置することにより、ステータブラケット８からみてコイル６を交互に巻回する。
The coil 6 is wound around one end of both ends of the
隣り合う電磁石４ａと電磁石４ｂとの間には空隙１３，１４を設ける。図１に示すように、空隙１３は一方のコイル６ａと他方のステータエレメント５ｂとが接触しないよう離隔する。空隙１４も、一方のステータエレメント５ａと他方のコイル６ｂとが接触しないよう離隔する。
ステータブラケット８の両面には、凹部１２を複数個設ける。凹部１２は、図１に断面で示すように、ステータブラケット８表面付近では内空寸法が小さく、奥行方向ほど内空寸法が大きくなる形状である。図２に示すように、隣り合う打ち抜き部分９同士の間にすべて凹部１２を設ける。これにより、各打ち抜き部分９の両側に凹部１２を配置する。
図２に示す正面図はステータブラケット８の片方面を示すが、表面および裏面を共通に示す。つまり、両面に凹部１２を複数個設けることにより、１つの打ち抜き部分９につき２つの凹部１２を配置する。
インシュレータ７には凸部７ｉを立設しておき、この凸部７ｉを凹部１２に嵌合させて、インシュレータ７をステータブラケット８に係止する。コイル６とステータエレメント５との間に介在するインシュレータ７ｆは、両者５、６を接着していることから、上記係止によって、電磁石４の固定を確実にすることができ、電磁石４は軸方向にずれることがない。
A plurality of
The front view shown in FIG. 2 shows one side of the
A convex portion 7 i is erected on the
上述のように、ステータブラケット８は複数の磁石４をロータ軸の周方向に配列し、これらが一体となってステータ１を構成する。ステータ１は回転電機の界磁であり、電磁石４は磁気回路を形成し、ロータ２，３に回転トルクを与える。
As described above, the
本実施例では、図１に示すように、２枚のロータ２，３間の略中央にあるステータエレメント５中央部をステータブラケット８に固定したことから、ステータブラケット８を空隙１０，１１から離すことができる。つまり、空隙１０，１１で対向するロータおよびステータ１間で形成される磁気回路からステータブラケット８を遠ざけることが可能となり、
ステータブラケット８でループ電流が発生することを軽減することができる。したがって、ジュール熱の発生を効果的に防ぎ、回転電機の運転効率を高めることができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the
Generation of a loop current in the
また本実施例では、図１に示すように、ステータブラケット８によって分境されたステータエレメント５の軸方向両端部のうち、一端部にコイルを巻回したため、両端部にそれぞれコイルを巻回する構成よりもインシュレータの使用量を低減することができる。
このことにつき、図１０に示すように、ステータエレメント５の両端部５ｘ，５ｙそれぞれにコイル６ｘとコイル６ｙとを巻回する構成と比較しつつ詳説する。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, since the coil is wound around one end of the axial end portions of the
This will be described in detail in comparison with a configuration in which a
図１０は、ステータブラケット８によって分境されたステータエレメント５の軸方向両端部に、それぞれコイルを巻回する実施例を、周方向に展開して示す展開図である。
円盤状のステータブラケット８でステータエレメント５中央部を固定することにより、ステータエレメント５の軸方向両端はステータブラケット８によって分境される。これら両端部を５ｘ，５ｙとする。
ステータエレメント５一端部５ｘにコイル６ｘを巻回し、これら一端部５ｘおよびコイル６ｘ間にはインシュレータ７を介在させる。インシュレータ７は、空隙１０に隣接する部分７ｐと、ステータエレメント５に隣接する部分７ｑと、ステータブラケット８に隣接する部分７ｒとを具える。同様に、他端部５ｙにコイル６ｙを巻回し、これら他端部５ｙおよびコイル６ｙ間にはインシュレータ７を介在させる。インシュレータ７も、空隙１１に隣接する部分７ｓと、ステータエレメント５に隣接する部分７ｔと、ステータブラケット８に隣接する部分７ｕとを具える。
隣り合うコイル６ｘと６ｘとの間には空隙１５を設け、両者が接触しないよう離隔する。
また、隣り合うコイル６ｙと６ｙとの間にも空隙１６を設け、両者が接触しないよう離隔する。
FIG. 10 is an exploded view showing an embodiment in which coils are wound around both axial ends of the
By fixing the central portion of the
A
A
Moreover, the space |
上述のように図１０に示す実施例では、ステータエレメント５の両端部５ｘおよび５ｙにコイル６ｘおよび６ｙを巻回するため、隣り合うステータエレメント５，５間で２つのインシュレータ７ｑ，７ｑと１つの空隙１５とを配置しなければならずコイル６ｘの巻線量が減少するという問題がある。同様の問題として、隣り合うステータエレメント５，５間で２つのインシュレータ７ｔ，７ｔと１つの空隙１６とを配置しなければならずコイル６ｙの巻線が減少する。
As described above, in the embodiment shown in FIG. 10, since the
これに対し本実施例では、図１に示すように、隣り合うステータエレメント５ａ，５ｂ間で１つのインシュレータ７ｆと１つの空隙１３（１４）とを配置すれば足り、コイル６ｘの巻線量が減少するという上記の問題が生じない。
したがって図１に示す本実施例では、図９に示す従来例と比較してコイルの巻線量が減少してしまうということがない。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 1, it is sufficient to arrange one
Therefore, in this embodiment shown in FIG. 1, the winding amount of the coil is not reduced as compared with the conventional example shown in FIG.
さらに本実施例では、図１に示すように、隣り合う一方の電磁石４ａと他方の電磁石４ｂを回転軸の周方向に繰り返して連続配置し、これにより、ステータブラケット８からみてコイル６を６ａ，６ｂ・・・と交互に巻回した。このようにコイル６を交互配置することで、ステータ１を軸方向から見た場合にコイル６ａとコイル６ｂとを重ね合わせるよう配置することが可能となり、ステータ１内にコイル６を密に配置することができる。したがって、図９に示す従来例のステータＡと比較してコイルの巻線量が不足するといった弊害が生じることがない。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, one
また本実施例では、図２に示すように、ステータブラケット８の軸中心には孔１７を設け、この孔１７を取り巻くよう打ち抜き部分９，９・・・・を周方向に複数配置し、各打ち抜き部分９を外径方向に拡大して打ち抜き部分１９を更に設けたことから、隣り合う電磁石４，４同士で磁気回路が短絡することを低減することができる。
したがって、拡大した打ち抜き部分１９を設けることにより、ステータ１およびロータ２（３）間における磁束量を増大して回転電機の効率を向上させることができる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2, a
Therefore, by providing the enlarged punched
ステータブラケット８は、図２に示すような構造の他、図４に示すものであってもよい。
The
図４の正面図に基づき、当該他の実施例について説明する。ここでは、図２に示した上記の実施例と同等の部分については、共通の符号を付して説明を省略する。
他の実施例になるステータブラケット１８は、図４に示すように円盤状であり、打ち抜き部分の形状を特徴とする。つまり前述した打ち抜き部分１９に代えて、周方向に複数配列した打ち抜き部分を、外径方向および内径方向に交互に拡大したものである。
打ち抜き部分９の形状は台形を基調とするが、各打ち抜き部分９を外径方向に拡大して、幅の広い打ち抜き部分２０を更に設ける。隣りの打ち抜き部分９を内径方向に拡大して幅の広い打ち抜き部分２１を更に設ける。そして上記を繰り返す構成により、内径方向および外径方向に交互に拡大する。
The other embodiment will be described based on the front view of FIG. Here, portions equivalent to those in the above embodiment shown in FIG. 2 are denoted by common reference numerals and description thereof is omitted.
The
Although the shape of the punched
ステータブラケット１８は台形の打ち抜き部分９でステータエレメント５中央部を固定し、ステータエレメント５は周方向にずれることもなく、回転軸の内径方向にずれることもない。なお図示しないモータケースの内周壁がステータブラケット１８の外周縁に当接する。このため、図示しないモータケースがステータエレメント５の外径方向移動を規制し、ステータエレメント５は打ち抜き部分９から回転軸の外径方向にずれることもない。
The
図４に示す他の実施例では、一方の電磁石４ａのステータエレメント５ａを固定する一方の打ち抜き部分９を内径方向に拡大して打ち抜き部分２１とし、他方の電磁石４ｂのステータエレメント５ｂを固定する他方の打ち抜き部分９を外径方向に拡大し、これら隣り合う一方および他方の打ち抜き部分９，９を回転軸の周方向に連続配置し、打ち抜き部分９を内径方向および外径方向に交互に拡大したものである。
これにより、隣り合う電磁石４，４同士で磁気回路が短絡することを低減することができる。
したがって、拡大した打ち抜き部分２０，２１を設けることにより、ステータ１およびロータ２（３）間における磁束量を増大して回転電機の効率を向上させることができる。
In another embodiment shown in FIG. 4, one punched
Thereby, it can reduce that a magnetic circuit short-circuits between the adjacent electromagnets 4 and 4. FIG.
Therefore, by providing the enlarged punched
次に、本発明の別の実施例になる回転電機について説明する。 Next, a rotating electrical machine according to another embodiment of the present invention will be described.
図５は、別の実施例になる回転電機を、回転軸を中心とする円周面で断面として展開した展開図である。ここでは、図１に示した上記実施例と同等の部分については、共通の符号を付して説明を省略する。 FIG. 5 is a development view in which a rotating electrical machine according to another embodiment is developed as a cross section on a circumferential surface around a rotation axis. Here, portions equivalent to those in the above-described embodiment shown in FIG.
図５に示す別の実施例でも、複数個の電磁石４，４・・・・を、ステータブラケット２８に固定して、これら電磁石４を周方向に配列する。ステータブラケット２８も図２または図４に例示するような円盤形状である。
前述した図１に示す実施例では、ステータブラケット８のうち隣り合う打ち抜き部分９，９間のステータブラケット部分が、回転軸に対して傾斜するのではなく直角方向に形成されている。これに対し、図５に示す別の実施例では、ステータブラケット２８のうち隣り合う打ち抜き部分９，９間のステータブラケット部分を、回転軸方向に対して傾斜させて形成したことを特徴とする。
そしてステータブラケット２８の傾斜面２８ｇをコイル６のインシュレータ７ｇに密着させる。
In another embodiment shown in FIG. 5, a plurality of electromagnets 4, 4,... Are fixed to the
In the embodiment shown in FIG. 1 described above, the stator bracket portion between the adjacent punched
Then, the
ステータブラケット２８を熱伝導率の高い材料で形成し、ステータブラケット２８の外周縁を、回転電機の外殻を形成するモータケースに接続する。そしてモータケースを熱伝導率の高い材料で形成することにより、コイル６で発生する熱を、ステータブラケット２８およびモータケースを介して、回転電機外に速やかに放熱することができる。
The
なお、図５に示す実施例では、コイル６と、このコイル６に隣接するステータエレメント５との間にインシュレータ７ｈを介挿して、コイル６の全周をインシュレータ７（７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ）で包囲する。
In the embodiment shown in FIG. 5, an
上述したように図５に示す実施例では、隣り合う打ち抜き部分９，９間のステータブラケット部分を、回転軸に対して傾斜させて形成したことから、回転軸に対して直角方向（周方向）に形成した実施例（図１）よりも、ステータブラケット２８とインシュレータ７ｇとの密着面積を増加することが可能になる。
したがって、コイル６の熱を、ステータブラケット２８を経て効果的に放熱することができ、回転電機の冷却性能が向上する。
As described above, in the embodiment shown in FIG. 5, the stator bracket portion between the adjacent punched
Therefore, the heat of the coil 6 can be effectively radiated through the
ところで図１に示す実施例は、複数の電磁石４を偶数個具えた場合と、奇数個具えた場合の両方で可能である。 Incidentally, the embodiment shown in FIG. 1 is possible both when an even number of electromagnets 4 are provided and when an odd number of electromagnets 4 are provided.
図６は、電磁石４を偶数個具えた実施例を示す展開図である。これに対し図７は、電磁石４を奇数個具えた実施例を示す展開図である。 FIG. 6 is a development view showing an embodiment in which an even number of electromagnets 4 are provided. On the other hand, FIG. 7 is a developed view showing an embodiment in which an odd number of electromagnets 4 are provided.
まず、偶数個具えた実施例につき説明すると、図６に示すように、ステータブラケット８の一方側にコイル６ａを有する電磁石４ａと、ステータブラケット８からみてコイル６ａとは反対側にコイル６ｂを有する電磁石４ｂとを、同数個交互に、周方向に連続配置することができる。
First, an even number of embodiments will be described. As shown in FIG. 6, an
次に、奇数個具えた実施例につき説明すると、そのままでは電磁石４ａと電磁石４ｂとを同数個配置することができず、これらを交互に連続配置すれば、どちらか一方が１個多くなってしまう。そうすると、ステータ内の一部においてコイルを密に配置することができないという問題が生じる。
そこで、図７に示すように、電磁石４ａと電磁石４ｂとを同数個を設け、かつ、ステータエレメント５ｃに、ステータブラケット８を交差するよう斜めにコイル６ｃを巻回した電磁石４ｃを１個設ける。
Next, an embodiment having an odd number will be described. If the same number of
Therefore, as shown in FIG. 7, the same number of
電磁石を奇数個具えた図７に示す実施例では、電磁石４ａと電磁石４ｂとを同数個を設け、かつ、ステータエレメント５ｃに、ステータブラケット８を交差するよう斜めにコイル６ｃを巻回した電磁石４ｃを１個設け、合計で奇数個としたことから、
電磁石が奇数個であってもステータ内にコイルを密に配置することができる。
In the embodiment shown in FIG. 7 having an odd number of electromagnets, the same number of
Even if there are an odd number of electromagnets, the coils can be densely arranged in the stator.
次に、本発明の回転電機の組み立て方法につき図８に沿って説明する。 Next, the assembly method of the rotating electrical machine of the present invention will be described with reference to FIG.
図８（ａ）は、ステータを組み立てる様子を示す周方向展開図である。図８（ｂ）は、上記方法によって組み立てられたステータを示す周方向展開図である。 FIG. 8A is a developed circumferential view showing how the stator is assembled. FIG. 8B is a developed circumferential view showing the stator assembled by the above method.
まず電磁石４を予め複数個組み立てておき、図８（ａ）に示すように、電磁石４（４ａ，４ｂ）のコイル６（６ａ，６ｂ）には帯状インシュレータ７ｈの一端を結着する。
帯状インシュレータ７ｈは、この一端から結着していない他端まで延在する短冊形状である。あるいは、コイル６外縁と同形状の薄板四角形であって、その一辺をコイル６外縁に結着してもよい。これら電磁石４のステータエレメント５（５ａ，５ｂ）を共通なステータブラケット８で未だ固定していない状態では、帯状インシュレータ７ｈは上記結着部分を除きコイル６から離れている。
First, a plurality of electromagnets 4 are assembled in advance, and as shown in FIG. 8A, one end of a
The strip-shaped
次に、コイル６が巻回されていないステータエレメント他端５ｔを、図８(ａ)に示す矢の向きに、ステータブラケット８の打ち抜き部分９に嵌入し、コイル６表面のインシュレータ７をステータブラケット８に当接するまで、電磁石４を押し込む。これにより、ステータエレメント５中央部をステータブラケット８に固定する。
上記の押し込む際、インシュレータ凸部７ｉが凹部１２に圧入され、インシュレータ７ｇがステータブラケット８に係止する。
Next, the
At the time of pushing in, the insulator convex portion 7 i is press-fitted into the
また上記の押し込む際、隣り合う２個の電磁石４ａ，４ｂのうち、一方の電磁石４ａの他端５ｔが、他方の電磁石４ｂのコイル６ｂに結着した帯状インシュレータ７ｈを、この嵌入方向に折り曲げながらコイル６ｂおよび一方の電磁石４ａの他端５ｔ間に入れ込む。
In addition, when the above-described pushing is performed, the
隣り合う打ち抜き部分９には、他方の電磁石４ｂの他端５ｔを、図８(ａ)に示す矢の向き、つまり一方の電磁石４ａの他端５ｔの嵌入方向と反対方向に嵌入する。
この嵌入の際、他方の電磁石４ｂの他端５ｔが、一方の電磁石４ａのコイル６ａに結着した帯状インシュレータ７ｈを、この嵌入方向に折り曲げながらコイル６ａおよび他方の電磁石４ｂの他端５ｔ間に入れ込む。
In the adjacent punched
At the time of this insertion, the
ステータエレメント５ａ，５ｂ中央部をステータブラケット８に上記のように固定することによって、図８（ｂ）に示すようにステータ１の組み立てが完成する。
By fixing the central part of the
ところで上述した各実施例では、図１に示すように、回転電機のステータ１を挟むように、２枚のロータ２，３を回転軸方向に対向配置して、これらステータ１およびロータ２（３）間の対向面を回転軸に直角とし、ステータ１には複数個の電磁石４を共通なステータブラケット８で回転軸の周方向に配列した。
各電磁石４（４ａ，４ｂ）の中心には磁性体からなるステータエレメント５（５ａ，５ｂ）を夫々配置する。２枚のロータ２，３間の略中央にあるステータエレメント５中央部をステータブラケット８に固定する。
このステータブラケット８によって分境されたステータエレメント５ａの両端部のうち、一端部にコイル６ａを巻回し、ステータエレメント５ａおよびコイル６ａ間にインシュレータ７を介挿して一方の電磁石４ａとする。電磁石４ａと隣り合うステータエレメント５ｂには、ステータブラケット８からみて前記コイル６ａとは反対側にある一端部にコイル６ｂを巻回する。これらステータエレメント５ｂおよびコイル６ｂ間にインシュレータ７を介挿して隣り合う他方の前記電磁石４ｂとする。これら隣り合う一方の電磁石４ａおよび他方の電磁石４ｂを回転軸の周方向に連続配置することにより、ステータブラケット８からみてコイル６を交互に巻回した。
In each of the above-described embodiments, as shown in FIG. 1, the two
A stator element 5 (5a, 5b) made of a magnetic material is arranged at the center of each electromagnet 4 (4a, 4b). The central portion of the
A
これにより、ステータブラケット８を空隙（アキシャルギャップ）１０，１１周辺の磁界から離すことができる。したがって、ステータブラケット８にループ電流が発生することを効果的に防止することが可能になり、回転電機の運転効率を高めることができる。
また図１に示す実施例では、ステータエレメント両端部にそれぞれコイルを巻回する図１０に示すような構成よりも、インシュレータの使用量を低減することができる。したがって、図９に示す従来例と比較してコイルの巻線量が減少してしまうという弊害を回避することができる。
さらに、ステータブラケット８からみてコイル６を、６ａ，６ｂ，６ａ，６ｂ・・・と交互に巻回したことから、ステータ１を軸方向からみたときにコイル６ａとコイル６ｂとを重ねて配置することがことが可能になり、ステータ１にコイルを密に配置することができる。したがって、従来のステータと比較してコイルの巻線量が不足するといった弊害が生じることがない。
Thereby, the
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the amount of use of the insulator can be reduced as compared with the configuration shown in FIG. 10 in which coils are wound around both ends of the stator element. Therefore, it is possible to avoid the adverse effect that the winding amount of the coil is reduced as compared with the conventional example shown in FIG.
Further, since the coil 6 is wound alternately with 6a, 6b, 6a, 6b... When viewed from the
上記の構成を実現するため具体的には、ステータブラケット８（１８）を、図２，４に示すように、回転軸を中心とする円盤状とする。そして、ステータエレメント５を固定するための打ち抜き部分９を、回転軸の周方向に複数配置する。
Specifically, in order to realize the above configuration, the stator bracket 8 (18) has a disk shape centered on the rotation axis as shown in FIGS. A plurality of punched
ここで打ち抜き部分９を図２に示すように外径方向に拡大して打ち抜き部分１９を更に設けたことから、隣り合う一方の電磁石４ａと他方の電磁石４ｂ同士で磁気回路が短絡することを低減することができる。なお図には示さなかったが、打ち抜き部分を内径方向に拡大しても同様の効果を奏する。
Here, since the punched
また図４に示すように一方の打ち抜き部分９を内径方向に拡大して打ち抜き部分２１を更に設け、他方の打ち抜き部分９を外径方向に拡大して打ち抜き部分２０を更に設け、これら隣り合う一方の打ち抜き部分９，２１および他方の打ち抜き部分９，２０を回転軸の周方向に連続配置することにより、打ち抜き部分を内径方向および外径方向に交互に拡大しても同様の効果を奏する。
Further, as shown in FIG. 4, one punched
また上述した実施例では図５に示すように、隣り合う打ち抜き部分９，９間のステータブラケット部分を、回転軸に対して傾斜させて形成してもよい。こうするとステータブラケット２８の傾斜面２８ｇを、図１に示す実施例と比較して、より広い面積でコイル６のインシュレータ７ｇに密着させることが可能になる。
この構成に加えて、ステータブラケット２８を熱伝導率の高い材料で形成することにより、コイル６で発生する熱を、ステータブラケット２８を介して、回転電機外に速やかに放熱することができ、回転電機内部が高温になることを防止することができる。
In the embodiment described above, as shown in FIG. 5, the stator bracket portion between the adjacent punched
In addition to this configuration, by forming the
図１に示す実施例では、電磁石４を偶数個具えるものであっても、奇数個具えるものであってもよい。図６に示す偶数個の実施例では、全ての電磁石４を図３に示す同一形状にして、ステータブラケット８で分境される一方側と他方側とに交互に配置することができる。
また図７に示す奇数個の実施例では、１個の電磁石４ｃのステータエレメント５ｃに、ステータブラケット８を交差するよう斜めにコイル６ｃを巻回したことから、残る複数の電磁石４を図３に示す同一形状にして、ステータブラケット８で分境される一方側と他方側とに交互に配置することができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the electromagnet 4 may be provided with an even number or an odd number. In the even number of embodiments shown in FIG. 6, all the electromagnets 4 can have the same shape shown in FIG. 3 and can be alternately arranged on one side and the other side separated by the
In the odd number of embodiments shown in FIG. 7, the
また図１に示す実施例では、コイル６（６ａ，６ｂ）の表面のうち少なくともステータブラケット８と隣り合う部分をインシュレータ７ｇで包囲し、インシュレータ７ｇとステータブラケット８とを接合する。具体的にはインシュレータ７ｇの凸部７ｉをステータブラケット８の凹部１２に圧入して両者を係止する。
この結果、ステータブラケット８による電磁石４の固定を確実にすることができ、電磁石４は軸方向にずれることがない。
In the embodiment shown in FIG. 1, at least a portion adjacent to the
As a result, the fixing of the electromagnet 4 by the
また図１に示す実施例を組み立てるに際しては、図８(ａ)に示すようにコイル６（６ａ，６ｂ）には帯状インシュレータ７ｈの一端を結着し、一方の電磁石４ａが有するステータエレメント５ａの他端５ｔを、ステータブラケット８に嵌入して、ステータエレメント５ａ中央部をステータブラケットに固定し、他方の電磁石４ｂが有するステータエレメント５ｂを固定する打ち抜き部分９には、ステータエレメント５ｂの他端５ｔを、ステータエレメント５ａの嵌入方向と反対方向に嵌入する。
この嵌入の際、ステータエレメント５ｂの他端５ｔが、一方の電磁石４ａのコイル６ａに結着した帯状インシュレータ７ｈを、この嵌入方向に折り曲げながらコイル６ａおよびステータエレメント５ｂの他端５ｔ間に入れ込む。
When the embodiment shown in FIG. 1 is assembled, as shown in FIG. 8 (a), one end of a
At the time of this insertion, the
この結果、図８（ａ）（ｂ）に示すステータ１の組立工程において、何ら新たな工程を付加することなく、隣り合う電磁石４，４間にもインシュレータ７ｈを介挿することが可能になり、電磁石４同士の絶縁性能を向上することができる。
As a result, in the assembly process of the stator 1 shown in FIGS. 8A and 8B, it is possible to insert the
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。 The above description is merely an example of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
１ ステータ
２，３ ロータ
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 電磁石
５ ステータエレメント
６ コイル
７，７，７，７，７ インシュレータ
７ｉ インシュレータ凸部
８ ステータブラケット
９ 打ち抜き部分
１０，１１ 空隙（アキシャルギャップ）
１２ 凹部
１３，１４，１５，１６ 空隙
１７ 孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
12
Claims (6)
該ステータには複数個の電磁石を共通なステータブラケットで回転軸の周方向に配列した回転電機において、
各電磁石の中心には磁性体からなるステータエレメントを夫々配置し、前記２枚のロータ間の略中央にあるステータエレメント中央部を前記ステータブラケットに固定し、
前記ステータブラケットを、回転軸を中心とする円盤状とし、前記ステータエレメントを固定するための打ち抜き部分を、回転軸の周方向に複数配置し、
隣り合う前記打ち抜き部分間のステータブラケット部分を、回転軸に対して傾斜させて形成し、
該ステータブラケットによって分境されたステータエレメント両端部のうち、一端部にコイルを巻回し、これらステータエレメントおよびコイル間にインシュレータを介挿して一方の前記電磁石とし、該電磁石と隣り合うステータエレメントには、ステータブラケットからみて前記コイルとは反対側にあるステータエレメントの一端部にコイルを巻回し、これらステータエレメントおよびコイル間にインシュレータを介挿して隣り合う他方の前記電磁石とし、これら隣り合う一方および他方の電磁石を回転軸の周方向に連続配置することにより、ステータブラケットからみてコイルを交互に巻回したことを特徴とする回転電機。 Two rotors are arranged opposite to each other in the direction of the rotation axis so as to sandwich the stator of the rotating electrical machine, and the opposing surface between the stator and the rotor is perpendicular to the rotation axis,
In the rotating electrical machine in which a plurality of electromagnets are arranged in the stator in the circumferential direction of the rotating shaft with a common stator bracket,
A stator element made of a magnetic material is disposed at the center of each electromagnet, and a stator element central portion at the approximate center between the two rotors is fixed to the stator bracket.
The stator bracket has a disk shape centered on the rotation axis, and a plurality of punched portions for fixing the stator element are arranged in the circumferential direction of the rotation axis,
Forming a stator bracket portion between the adjacent punched portions inclined with respect to the rotation axis;
A coil is wound around one end of the both ends of the stator element separated by the stator bracket, and an insulator is inserted between the stator element and the coil to form one of the electromagnets. The coil is wound around one end portion of the stator element on the side opposite to the coil as viewed from the stator bracket, and the other electromagnet is adjacent to each other by inserting an insulator between the stator element and the coil. The rotating electric machine is characterized in that coils are alternately wound as viewed from the stator bracket by continuously arranging the electromagnets in the circumferential direction of the rotating shaft.
前記打ち抜き部分を内径方向に拡大し、あるいは、該打ち抜き部分を外径方向に拡大したことを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1 ,
Expanding said punched portion radially inward, or rotary electric machine you characterized in that expanded the punched portion in the outer diameter direction.
前記一方の電磁石のステータエレメントを固定する一方の打ち抜き部分を内径方向に拡大し、前記他方の電磁石のステータエレメントを固定する他方の打ち抜き部分を外径方向に拡大し、これら隣り合う一方および他方の打ち抜き部分を回転軸の周方向に連続配置することにより、打ち抜き部分を内径方向および外径方向に交互に拡大したことを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1 ,
One punched portion for fixing the stator element of the one electromagnet is enlarged in the inner diameter direction, and the other punched portion for fixing the stator element of the other electromagnet is enlarged in the outer diameter direction. A rotating electrical machine, wherein punched portions are continuously arranged in a circumferential direction of a rotating shaft, whereby the punched portions are alternately enlarged in an inner diameter direction and an outer diameter direction.
これら複数の電磁石から選択した１個の電磁石のステータエレメントに、前記ステータブラケットを交差するよう斜めにコイルを巻回したことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3 , comprising an odd number of the electromagnets.
A rotating electrical machine characterized in that a coil is wound around a stator element of one electromagnet selected from the plurality of electromagnets so as to cross the stator bracket.
前記コイルの表面のうち少なくとも前記ステータブラケットと隣り合う部分をインシュレータで包囲し、該インシュレータとステータブラケットとを接合したことを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 4 ,
A rotating electrical machine characterized in that at least a portion adjacent to the stator bracket on the surface of the coil is surrounded by an insulator, and the insulator and the stator bracket are joined.
前記一方および他方の電磁石が有するステータエレメントの一端部にコイルを巻回し、該コイルには帯状インシュレータの一端を結着し、
前記一方の電磁石が有するステータエレメントの他端を、前記ステータブラケットに嵌入して、ステータエレメント中央部をステータブラケットに固定し、
前記他方の電磁石が有するステータエレメントを固定するステータブラケット固定位置には、該他方の電磁石が有するステータエレメントの他端を、前記嵌入方向と反対方向に嵌入して、
この嵌入の際、該他端が、前記一方の電磁石のコイルに結着した帯状インシュレータを、この嵌入方向に折り曲げながら該コイルおよび該他端間に入れ込むことを特徴とする回転電機の組み立て方法。 When assembling the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5 ,
A coil is wound around one end of the stator element of the one and the other electromagnets, and one end of a strip insulator is bound to the coil,
The other end of the stator element of the one electromagnet is inserted into the stator bracket, and the stator element central portion is fixed to the stator bracket.
At the stator bracket fixing position for fixing the stator element of the other electromagnet, the other end of the stator element of the other electromagnet is inserted in the direction opposite to the insertion direction,
A method of assembling a rotating electrical machine, wherein, at the time of this insertion, a band-like insulator having the other end bonded to the coil of the one electromagnet is inserted between the coil and the other end while being bent in the insertion direction. .
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