JP5817625B2 - ステータの固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のステータをハウジングに固定する構造に関する。

一般に、回転電機のステータコアは、複数の分割コアを円環状に積層してなる。そして、ステータコアの固定手段としては、円環状のステータコアの外周径と略同一の内周径を有する保持リングにステータコアを圧入するか又は焼き嵌めする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、従来技術によれば、回転電機のステータコアはその外周面から中心方向に圧締されるので、円環状ステータコアを構成する楔形状の各分割コアはその周方向へ相互に押圧されて固定されるのである。

特開２０１１−２５０６３１号公報

しかしながら、回転電機のステータコアを従来技術により固定した場合、各分割コアには周方向の圧締力に基づく圧縮応力が作用する。その圧縮応力の方向は、ステータコアの磁束の発生方向と一致するため、ステータコアにおけるヒステリシス損が増加したり、電磁鋼板からなる分割コアが座屈したりする問題が発生する。また、ステータコアと保持リングとのそれぞれの熱膨張率の相違により分割コアの圧締力が不足し、ステータコアの固定が不安定になる虞がある。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、ステータコアを軸方向に安定的に固定することができるステータの固定構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、円筒状のステータコア（１１）と、軸方向一端に底面（２，２０）をもつ円筒状を有し、前記底面（２，２０）に前記ステータコア（１１）の軸方向一方側端面が当接するように前記ステータコア（１１）が内部に挿入される保持筒（１）と、前記ステータコア（１１）の軸方向他方側端面が当接する円環状の当接部（１６，１６０）を有し、前記保持筒（１）とともにハウジング（１７）に締着され前記ステータコア（１１）を軸方向に圧締する円環状の押さえ部材（５）と、前記当接部（１６，１６０）の内周端部を分割するように設けられたスリット（１０）と、を備え、前記ステータコア（１１）の軸方向断面は台形状を現し、その両テーパ面（１４，１４０，１５，１５０）をそれぞれ押圧する前記保持筒（１）の前記底面（２，２０）及び前記当接部（１６，１６０）は、前記両テーパ面（１４，１４０，１５，１５０）とそれぞれ同一のテーパ角度を有することを特徴とする。

この構成によれば、ステータコア（１１）の端面に当接する押さえ部材（５）の当接部（１６）は、複数のスリット（１０）を備えるので、ステータコア（１１）の軸方向の圧締力をステータコア（１１）の周方向の位置に応じて調整することができ、ステータコア（１１）を安定的に軸方向に固定することができるという優れた効果を奏する。
また、ステータコア（１１）の軸方向断面は台形状を現し、その両テーパ面（１４，１４０，１５，１５０）をそれぞれ押圧する保持筒（１）の底面（２，２０）及び当接部（１６，１６０）は、両テーパ面（１４，１４０，１５，１５０）とそれぞれ同一のテーパ角度を有している。よって、両テーパ面（１４，１４０，１５，１５０）を、各面と同じテーパ角度を有する底面（２，２０）及び当接部（１６，１６０）でそれぞれ圧締することができる。

本発明のステータ固定構造の一実施形態を表す正面図である。 図１におけるII−II断面図である。 本発明のステータ固定構造を分解して示す斜視図である。 図２のＡ部を拡大してステータコアの保持構造を示す断面図である。 図２のＡ部を拡大してステータコアの保持構造の他の形態を示す断面図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

本実施形態の回転電機のステータは、ステータコア１１のスロット１３に図示しないコイルが卷回されてなる円筒状体である。ステータコア１１は保持筒１に挿入され、その一方の端面は保持筒１の底面２，２０に当接する。ステータコア１１の他方の端面は、ステータコア１１を収容した保持筒１に蓋をするような押さえ部材５に当接する。

保持筒１及び押さえ部材５は、それぞれの取付孔８が連穿される状態でハウジング１７にボルト９によって締着される。このとき、保持筒１の鍔７と押さえ部材５の鍔７との間には、図４，５に示すように、僅かな間隙Ｇが生ずるようにステータコア１１の軸方向の寸法及び保持筒１の深さ寸法が設定されている。そのため、ボルト９の締着力によってステータコア１１には軸方向の圧締力が付与される。この構成により、ステータコア１１はハウジング１７に固定される。また、ハウジング１７は、ステータコア１１の中心孔内壁に接近して回転する円柱状の図示しないロータをステータコア１１の中心軸に軸支する。

保持筒１は、その軸方向一方端に底面２，２０と開口部３を有し、その他方端に、取付孔８が穿孔された複数の鍔７を有する円筒状体である。保持筒１の他方端近傍の筒状部分には、拡径された段部４が形成されている。

ステータコア１１は、電磁鋼板又は圧粉鉄心からなる複数の分割コア１２を円環状に積層したものである。ステータコア１１は、保持筒１の段部４を除く内周部分に挿入できるようにその直径が設定されているので、ステータコア１１の端面が保持筒１の底面２，２０に当接可能となる。

押さえ部材５は、ステータコア１１の直径とスロット１３の谷径との中間寸法の内径と、保持筒１の直径に略等しい外径とを有する円環板を備える。押さえ部材５の円環板の外周には、複数の鍔７が径方向に突設されている。鍔７には、保持筒１の取付孔８と連穿されるように取付孔８が穿孔されている。押さえ部材５の円環板には、ステータコア１１の外径より僅かに大きい内径と、保持筒１の段部４の内径より僅かに小さい外径とを有する円筒部６が円環板と同芯に立設されている。円筒部６が保持筒１の段部４に挿入されて、円筒部６及び保持筒１の鍔７同士を当接させたとき、円筒部６の先端面が段部４の段差面に当接しないように、円筒部６の高さ寸法及び段部４の幅寸法が設定されている。円環板の円筒部６が立設された側であって円筒部６の内周から内径側の面は、ステータコア１１の端面が当接する円環状の当接部１６，１６０である。

押さえ部材５の当接部１６，１６０には、当接部１６，１６０の内周端部を分割するようにスリット１０が円周上に等間隔で刻設されている。スリット１０は、分割コア１２同士が円周方向で当接する位置に対応するように設けられる。スリット１０の形状は、茸状として図示したが、各スリット１０間で形成される押圧片１８が個々に変位可能であれば如何なる形状であってもよい。押圧片１８は、各分割コア１２の端面を個々の高さに応じて変化するような力で押圧することができる。このように、一の押圧片１８が一の分割コア１２と対応するように各スリット１０を設けることが好ましい。しかしながら、一の押圧片が複数の分割コアを押圧するようにスリットを設けてもよい。また、一の押圧片が押圧する分割コアの数は、一定のものであってもよいし任意に変化するものであってもよい。

図４は、ステータコア１１の保持構造を、図２のＡ部を拡大して示すものである。
ステータコア１１の軸方向断面は台形状を現し、その両テーパ面１４，１５をそれぞれ押圧する底面２及び当接部１６は、両テーパ面１４，１５とそれぞれ同一のテーパ角度を有する。両テーパ面１４，１５のテーパは、スロット１３の谷に相当する台形状の上底がステータコア１１の中心軸側となるような角度である。すなわち、すり鉢状に窪んだテーパ面１４及びテーパ面１５を、各面と同じテーパ角度を有する底面２及び当接部１６でそれぞれ圧締するので、ステータコア１１にはその外方向の矢印で示す外方力が作用する。この外方力は、図示しないロータの磁気吸引力と対抗するので、ステータコア１１の円筒度を向上させるとともに、ステータコア１１の固定力を向上させる。

図５は、ステータコア１１０の保持構造の他の形態を、図２のＡ部を拡大して示すものである。
ステータコア１１０の軸方向断面は台形状を現し、その両テーパ面１４０，１５０をそれぞれ押圧する底面２０及び当接部１６０は、両テーパ面１４０，１５０とそれぞれ同一のテーパ角度を有する。両テーパ面１４０，１５０のテーパは、スロット１３の谷に相当する台形状の下底がステータコア１１０の中心軸側となるような角度である。すなわち、円錐台状に突出したテーパ面１４０及びテーパ面１５０を、各面と同じテーパ角度を有する底面２０及び当接部１６０でそれぞれ圧締するので、ステータコア１１０にはその内方向の矢印で示す内方力が作用する。この内方力は、分割コア１２を周方向に圧締して分割コア１２相互の密着性を向上させるので、磁路の磁気抵抗が減少して回転電機の効率向上に寄与する。なお、内方力の方向は、従来技術におけるステータコアの径方向の圧締力と同一の方向である。しかしながら、内方力は、ステータコア１１０の軸方向両端部に集中して発生し、中央部には殆ど存在しないとともに、軸方向の圧締力の比較的小さいテーパ角度による分力として生ずるものであることから、内方力は従来技術の圧締力とは異なるものである。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態のステータの固定構造によれば、円筒状のステータコア１１と、軸方向一端に底面２，２０をもつ円筒状を有し、前記底面２，２０に前記ステータコア１１の軸方向一方側端面が当接するように前記ステータコア１１が内部に挿入される保持筒１と、前記ステータコア１１の軸方向他方側端面が当接する円環状の当接部１６，１６０を有し、前記保持筒１とともにハウジング１７に締着され前記ステータコア１１を軸方向に圧締する円環状の押さえ部材５と、前記当接部１６，１６０の内周端部を分割するように設けられたスリット１０とを備える。そのため、ステータコア１１の軸方向の圧締力をステータコア１１の周方向の位置に応じて調整することができ、ステータコア１１を安定的に軸方向に固定することができるという優れた効果を奏する。
また、前記ステータコア１１は、分割コア１２を円環状に積層してなり、前記スリット１０は、前記分割コア１２同士の当接面に対応する位置に設けられるので、分割コア１２毎に圧締力を調整することができ、ステータコア１１を安定的に固定することができるという優れた効果を奏する。
また、ステータコア１１の軸方向断面は台形状を現し、その両テーパ面１４，１５をそれぞれ押圧する前記保持筒１の底面２及び当接部１６は、両テーパ面１４，１５とそれぞれ同一のテーパ角度を有し、両テーパ面１４，１５のテーパは、前記台形状の上底がステータコア１１の中心軸側となるような角度である。そのため、ステータコア１１に作用する外方力は、ステータコア１１の円筒度を向上させるとともに、ステータコア１１の固定力を向上させるという優れた効果を奏する。
また、ステータコア１１０の軸方向断面は台形状を現し、その両テーパ面１４０，１５０をそれぞれ押圧する前記保持筒１の底面２０及び当接部１６０は、両テーパ面１４０，１５０とそれぞれ同一のテーパ角度を有し、両テーパ面１４０，１５０のテーパは、前記台形状の下底がステータコア１１０の中心軸側となるような角度である。そのため、ステータコア１１０に作用する内方力は、分割コア１２を周方向に圧締して分割コア１２相互の密着性を向上させるので、磁路の磁気抵抗が減少して回転電機の効率が向上するという優れた効果を奏する。
また、押さえ部材５は円筒部６を備えるので、押さえ部材５の剛性が向上するとともに、ステータコア１１の締着力のバラツキが低減するという優れた効果を奏する。

なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。

１ 保持筒
２、２０ 底面
５ 押さえ部材
１０ スリット
１１ ステータコア
１２ 分割コア
１６，１６０ 当接部
１７ ハウジング

Claims (5)

1. 円筒状のステータコア（１１）と、
   軸方向一端に底面（２，２０）をもつ円筒状を有し、前記底面（２，２０）に前記ステータコア（１１）の軸方向一方側端面が当接するように前記ステータコア（１１）が内部に挿入される保持筒（１）と、
   前記ステータコア（１１）の軸方向他方側端面が当接する円環状の当接部（１６，１６０）を有し、前記保持筒（１）とともにハウジング（１７）に締着され前記ステータコア（１１）を軸方向に圧締する円環状の押さえ部材（５）と、
   前記当接部（１６，１６０）の内周端部を分割するように設けられたスリット（１０）と、
   を備え、
   前記ステータコア（１１）の軸方向断面は台形状を現し、その両テーパ面（１４，１４０，１５，１５０）をそれぞれ押圧する前記保持筒（１）の前記底面（２，２０）及び前記当接部（１６，１６０）は、前記両テーパ面（１４，１４０，１５，１５０）とそれぞれ同一のテーパ角度を有することを特徴とするステータの固定構造。
2. 前記ステータコア（１１）は、分割コア（１２）を円環状に積層してなり、前記スリット（１０）は、前記分割コア（１２）同士の当接面に対応する位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のステータの固定構造。
3. 前記両テーパ面（１４，１５）のテーパは、前記台形状の上底が前記ステータコア（１１）の中心軸側となるような角度であることを特徴とする請求項１又は２に記載のステータの固定構造。
4. 前記両テーパ面（１４０，１５０）のテーパは、前記台形状の下底が前記ステータコア（１１）の中心軸側となるような角度であることを特徴とする請求項１又は２に記載のステータの固定構造。
5. 前記押さえ部材（５）は、円筒部（６）を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステータの固定構造。

Images