JP5460370B2

JP5460370B2 - ステータ分割コア

Info

Publication number: JP5460370B2
Application number: JP2010032621A
Authority: JP
Inventors: 啓文鈴木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2030-02-17
Also published as: JP2011172353A

Description

本発明は、回転電機（電動機／発電機）のステータ分割コアに関する。

従来、接着工法で積層した分割鉄心に集中巻線を施した分割積層鉄心を環状配置して接合する固定子において、前記分割鉄心は、扇状の継部両端に略Ｎ字形状の接合部を有し、前記分割積層鉄心を環状に並べ、隣り合う接合部を係合固着した固定子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、固定子鉄心が分割されたティース鉄心部とコアバック鉄心部とからなる複数の分割鉄心体で構成され、該分割鉄心体を取り囲むように固定子巻線を巻装した回転電機の固定子において、前記分割鉄心体の前記コアバック鉄心部の外周側近傍の側面の一方に周方向に延びた延長部、もう一方に段差部を設け、該延長部の内周側に係止用凸部、該延長部の先端に傾斜部を設け、該段差部の外周側に係止用凹部を設けるとともに、該コアバック鉄心部の外周側に折曲部を設け、該係止用凸部と該係止用凹部をかん合し、該コアバック鉄心部の該折曲部を該傾斜部の方向に折り曲げた状態であることによって前記固定子を構成するようにした回転電機の固定子が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、ヨーク構成部と巻線巻装部とを有する複数の分割コアを、前記巻線巻装部が内側に位置し且つ環状のヨークを形成するようにそれぞれの前記ヨーク構成部を連結して構成したステータコアを備えてなる回転電機用ステータであって、前記複数の分割コアのそれぞれの前記ヨーク構成部は、前記環状のヨークの周方向両側に隣接する他の前記分割コアとの連結に用いられる第１の連結部及び第２の連結部を有しており、隣接する二つの前記分割コアの一方の分割コアの前記第１の連結部と他方の分割コアの前記第２の連結部との連結構造は、隣接する分割コアどうしを連結し且つ前記複数の分割コアが直線に並んだ状態から前記環状のヨークを形成する状態になるのを許容する孔部とピン部との嵌合構造により構成されている回転電機用ステータが開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００６−３０４４９５号公報特開２０００−２０９７９３号公報特開２００１−１０３６９０号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載された従来の技術によれば、略Ｎ字形状の接合部を接着剤で接着する。そのため、接着剤が硬化する前に、分割鉄心間に周方向又は径方向の引っ張り力がはたらくと、略Ｎ字形状の傾斜面に滑りが生じ、分割鉄心が径方向にずれてしまう、という問題があった。

また、特許文献２に記載された従来の技術によれば、コアバック鉄心部の折曲部を折り曲げることにより、コアバック鉄心部同士を結合するので、折曲部の折り曲げ作業が必要で、折り曲げが不十分であると、コアバック鉄心部同士の結合の信頼性が低い、という問題があった。

また、特許文献３に記載された従来の技術によれば、孔部とピン部との嵌合構造により分割コアどうしを連結するので、構造が複雑で組立が非常に難しい、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ステータ分割コア同士の嵌合後に相互の滑りが発生せず、部品の折り曲げ作業等が不要で、構造が簡素なステータ分割コアを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ティース部とヨーク部とを有する回転電機のステータ分割コアにおいて、前記ヨーク部の一端に、内向き半円凸部と該内向き半円凸部よりティース部側の内向き半円凹部とを接続したＳ字状輪郭線を有する内向き凸凹部を形成し、前記ヨーク部の他端に、隣合うステータ分割コアのヨーク部の一端に形成された前記内向き凸凹部に嵌合する、外向き半円凹部と該外向き半円凹部より端部側の外向き半円凸部を接続したＳ字状輪郭線を有する外向き凹凸部を形成し、前記内向き半円凸部の曲率中心及び前記外向き半円凹部の曲率中心は、前記ヨーク部の外周から前記内向き半円凸部及び外向き半円凹部の曲率半径より小さい距離に位置することを特徴とする。

本発明によれば、構造が簡素でステータ分割コア同士の結合が堅固なステータ分割コアが得られる、という効果を奏する。

図１−１は、本発明のステータ分割コアの実施の形態のコア片を示す斜視図である。図１−２は、本発明のステータ分割コアの実施の形態を示す斜視図である。図２−１は、実施の形態のステータ分割コアを示す平面図である。図２−２は、実施の形態のステータ分割コア同士を嵌合させた状態を示す平面図である。図３−１は、実施の形態のステータ分割コアの内向き半円凸部を外向き半円凹部に挿入する直前の状態を示す平面図である。図３−２は、実施の形態のステータ分割コアの内向き半円凸部を外向き半円凹部の開口部に挿入した状態を示す平面図である。図３−３は、実施の形態のステータ分割コアの内向き半円凸部を外向き半円凹部の奥まで挿入した状態を示す平面図である。図３−４は、実施の形態のステータ分割コアの内向き凸凹部を外向き凹凸部に嵌合させた状態を示す平面図である。

以下に、本発明にかかるステータコアの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１−１は、本発明のステータ分割コアの実施の形態のコア片を示す斜視図であり、図１−２は、本発明のステータ分割コアの実施の形態を示す斜視図であり、図２−１は、実施の形態のステータ分割コアを示す平面図であり、図２−２は、実施の形態のステータ分割コア同士を嵌合させた状態を示す平面図である。

図１−１及び図１−２に示すように、実施の形態のステータ分割コア２０は、ティース部１１とヨーク部１２とを有する略Ｔ字形状の鋼板製のコア片１０を複数枚積層し、ティース部２１とヨーク部２２とを有する所定の高さのブロック状に形成されている。複数のステータ分割コア２０のヨーク部２２同士を円弧状に繋ぎ合わせることにより、円環状のステータコアを形成することができる。なお、図示しないが、本発明のステータ分割コアは、１つの円弧状ヨーク部に２つのティース部を有するものであってもよい。

図２−１及び図２−２に示すように、ヨーク部２２の一端には、内向き半円凸部３１と、内向き半円凸部３１よりティース部２１側の内向き半円凹部３２とを接続したＳ字状輪郭線を有する内向き凸凹部３０が形成されている。

ヨーク部２２の他端には、隣合うステータ分割コア２０のヨーク部２２の一端に形成された前記内向き凸凹部３０に嵌合する、外向き半円凹部４１と該外向き半円凹部４１より端部側の外向き半円凸部４２とを接続したＳ字状輪郭線を有する外向き凹凸部４０が形成されている。

内向き半円凸部３１の曲率中心Ｐ_１及び外向き半円凹部４１の曲率中心Ｐ_１は、ヨーク部２２の外周から、内向き半円凸部３１及び外向き半円凹部４１の曲率半径Ｒ_１より小さい距離Ｋに位置している。この構成により、内向き半円凸部３１の幅が、外向き半円凹部４１の開口幅よりも小さくなり、内向き半円凸部３１を外向き半円凹部４１に挿入することができる。

内向き半円凸部３１の曲率半径Ｒ_１は、外向き半円凹部４１の曲率半径Ｒ_１より隙間嵌めの寸法公差分だけ小さく形成し、外向き半円凸部４２の曲率半径Ｒ_２は、内向き半円凹部３２の曲率半径Ｒ_２より隙間嵌めの寸法公差分だけ小さく形成する。外向き半円凸部４２及び内向き半円凹部３２の曲率半径Ｒ_２は、内向き半円凸部３１及び外向き半円凹部４１の曲率半径Ｒ_１より小さくしてもよい。

内向き半円凸部３１及び外向き半円凹部４１の曲率半径Ｒ_１は、ヨーク部２２の幅Ｗの１／３程度にするとよい。ヨーク部２２の外周から内向き半円凸部３１の曲率中心Ｐ_１及び外向き半円凹部４１の曲率中心Ｐ_１までの距離Ｋは、内向き半円凸部３１及び外向き半円凹部４１の曲率半径Ｒ_１の８０％程度にするとよい。

図２−２に示すように、内向き半円凸部３１及び外向き半円凹部４１の円弧角αは、１８０°より大きくなっていて、内向き半円凸部３１と外向き半円凹部４１とは、円弧角１８０°を越えて係合する。この構成により、外向き半円凹部４１に内向き半円凸部３１が全嵌合すると、内向き半円凸部３１は、外向き半円凹部４１から抜け出せないようになる。

ヨーク部２２の経線５０に対する内向き半円凸部３１と内向き半円凹部３２を結ぶ線の傾きをθ、ステータ分割コア２０の摩擦係数をμとするとき、μ≧ｔａｎθとなるように、内向き半円凸部３１の曲率中心Ｐ_１の位置と、内向き半円凹部３２の曲率中心Ｐ_２の位置を決めている。これにより、嵌合した２つのステータ分割コア２０、２０間に、周方向の引っ張り力が働いても、内向き半円凸部３１と外向き半円凸部４２との摩擦力により、内向き半円凸部３１は、外向き半円凹部４１から抜け出ることができない。

内向き半円凹部３２及び外向き半円凸部４２の円弧角βは、１８０°以下となっている。また、内向き半円凹部３２及び外向き半円凸部４２のヨーク内周側は、内向き半円凸部３１及び外向き半円凹部４１の曲率中心Ｐ_１位置の近傍内周側を曲率中心位置Ｐ_３とする曲率半径Ｒ_３の大径円弧に接続している。この大径円弧を直線としてもよい。この構成により、内向き半円凹部３２の開口部が奥部よりも広くなり、外向き半円凸部４２を内向き半円凹部３２内に嵌入することができる。

次に、図３−１〜図３−４を参照して、実施の形態のステータコアの組立方法について説明する。図３−１は、実施の形態のステータ分割コアの内向き半円凸部を外向き半円凹部に挿入する直前の状態を示す平面図であり、図３−２は、実施の形態のステータ分割コアの内向き半円凸部を外向き半円凹部の開口部に挿入した状態を示す平面図であり、図３−３は、実施の形態のステータ分割コアの内向き半円凸部を外向き半円凹部の奥まで挿入した状態を示す平面図であり、図３−４は、実施の形態のステータ分割コアの内向き凸凹部を外向き凹凸部に嵌合させた状態を示す平面図である。

図３−１に示すように、左側のステータ分割コア２０に対して、右側のステータ分割コア２０を、互いのティース部２１、２１間を開くように傾斜させ、図３−２及び図３−３に示すように、内向き半円凸部３１を外向き半円凹部４１内に挿入する。内向き半円凸部３１の幅は、外向き半円凹部４１の開口幅よりも小さいので、内向き半円凸部３１を外向き半円凹部４１に挿入することができる。

図３−３に示す状態から、内向き半円凸部３１及び外向き半円凹部４１の曲率中心Ｐ_１回りに、時計方向に右側のステータ分割コア２０を回転させると、外向き半円凸部４２が内向き半円凹部３２に嵌合し、図３−４に示すように、内向き凸凹部３０が外向き凹凸部４０に完全に嵌合する。

この状態から、さらに、時計方向に右側のステータ分割コア２０を回転させようとすると、内向き半円凸部３１のヨーク外周側が、外向き半円凹部４１のヨーク外周側に当接して回り止めされ、２つのステータ分割コア２０のヨーク部２２、２２は、同一の円弧上に位置決めされる。

内向き凸凹部３０が外向き凹凸部４０に完全に嵌合すると、左側のステータ分割コア２０に対して、右側のステータ分割コア２０を周方向及び径方向に引っ張っても、右側のステータ分割コア２０が外れることはない。また、全てのステータ分割コア２０を円環状に連結してステータコアを組立てた後は、このステータコアを引っ張っても押しても、ステータ分割コア２０が外れることはない。

ステータ分割コア２０を円環状に連結してステータコアを組立てるとき、最後のステータ分割コア２０は、周方向から挿入することはできず、上下方向から嵌入する必要がある。

以上のように、本発明にかかるステータ分割コアは、回転電機（電動機／発電機）に有用である。

１０コア片
１１ティース部
１２ヨーク部
２０ステータ分割コア
２１ティース部
２２ヨーク部
３０内向き凸凹部
３１内向き半円凸部
３２内向き半円凹部
４０外向き凹凸部
４１外向き半円凹部
４２外向き半円凸部
５０ヨーク部の経線
Ｐ_１内向き半円凸部及び外向き半円凹部の曲率中心
Ｐ_２内向き半円凹部及び外向き半円凸部の曲率中心
Ｒ_１内向き半円凸部及び外向き半円凹部の曲率半径
Ｒ_２内向き半円凹部及び外向き半円凸部の曲率半径
Ｋヨーク部の外周から内向き半円凸部及び外向き半円凹部の曲率中心までの距離
α 内向き半円凸部及び外向き半円凹部の円弧角
β 内向き半円凹部及び外向き半年凸部の円弧角
θ ヨーク部の経線に対する内向き半円凸部と内向き半円凹部を結ぶ線の傾き
μ ステータ分割コアの摩擦係数

Claims

ティース部とヨーク部とを有する回転電機のステータ分割コアにおいて、
前記ヨーク部の一端に、内向き半円凸部と該内向き半円凸部よりティース部側の内向き半円凹部とを接続したＳ字状輪郭線を有する内向き凸凹部を形成し、
前記ヨーク部の他端に、隣合うステータ分割コアのヨーク部の一端に形成された前記内向き凸凹部に嵌合する、外向き半円凹部と該外向き半円凹部より端部側の外向き半円凸部を接続したＳ字状輪郭線を有する外向き凹凸部を形成し、
前記内向き半円凸部の曲率中心及び前記外向き半円凹部の曲率中心は、前記ヨーク部の外周から前記内向き半円凸部及び外向き半円凹部の曲率半径より小さい距離に位置することを特徴とするステータ分割コア。
前記内向き半円凸部及び外向き半円凹部の円弧角は、１８０°より大きいことを特徴とする請求項１に記載のステータ分割コア。
前記内向き半円凹部及び外向き半円凸部の円弧角は、１８０°以下であることを特徴とする請求項１に記載のステータ分割コア。
前記内向き半円凹部及び外向き半円凸部のヨーク内周側は、前記内向き半円凸部及び外向き半円凹部の曲率中心位置の近傍内周側を中心位置とする大径円弧に接続していることを特徴とする請求項１に記載のステータ分割コア。
前記ヨーク部の経線に対する前記内向き半円凸部と内向き半円凹部を結ぶ線の傾きをθ、前記ステータ分割コアの摩擦係数をμとするとき、μ≧ｔａｎθとなっていることを特徴とする請求項１に記載のステータ分割コア。