JP6165383B1 - 回転電機用フレーム及び回転電機 - Google Patents

Abstract

回転電機用フレームは、筒状に形成され、内部に固定子が配置され、溶接部３によって接合された部分を有するフレーム本体１と、フレーム本体１の内周面１ｄの一部に設けられた平面部２と、を備え、溶接部３は、平面部２に設けられる。

Description

本発明は、内部に固定子が配置される回転電機用フレーム及び回転電機に関する。

筒状のフレームの内部に固定子が配置された回転電機が知られている。このような回転電機においては、回転磁界により固定子が回転することを抑制する構成が必要となる。特許文献１には、固定子の外周面を多角形状とし、固定子を筒状のフレームの内部に配置した後に、固定子の外周面の形状に沿ってフレームをローラープレスして塑性変形させることが記載されている。特許文献２には、固定子及びフレームのうち一方に凸部が設けられ、他方の対応する位置に当該凸部と嵌め合う凹部が設けられた構成が記載されている。

特開２００３−１５８８３３号公報 特開２００８−０６７５７１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、フレームの一部に溶接部が設けられる場合、フレームをプレスで変形させる際に、溶接部の溶接強度が低下する可能性がある。また、特許文献２では、フレームを形成する際、凸部又は凹部が設けられる位置で板状部材を曲げ加工する必要があるため、製造時に手間が掛かる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フレーム本体の強度を維持し、製造時の手間を軽減することが可能な回転電機用フレーム及び回転電機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、筒状に形成され、内部に固定子が配置され、溶接部によって接合された部分を有するフレーム本体と、フレーム本体の内周面の一部に設けられた平面部と、を備え、溶接部は、平面部に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、フレーム本体の強度を維持し、製造時の手間を軽減することが可能となる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る回転電機用フレームであるフレームを中心軸方向から見た状態を示す図 図１の一部を拡大して示す図 実施の形態２に係る回転電機を中心軸方向から見た状態を示す図 図３におけるＡ−Ａ矢視断面図 図３の一部を拡大して示す図 回転電機を中心軸方向から見た状態の他の例を示す図 図６の一部を拡大して示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る回転電機の固定子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１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機用フレームであるフレーム１０を中心軸方向から見た状態を示す図である。図２は、図１の一部を拡大して示す図である。図１及び図２に示すように、フレーム１０は、内部に回転電機の固定子を配置するフレーム本体１と、当該フレーム本体１の内面に設けられた平面部２と、フレーム本体１に設けられた溶接部３とを有する。

フレーム本体１は、中心軸ＡＸに沿って円筒状に形成されている。フレーム本体１は、矩形の板状部材である金属板が円筒状に湾曲された状態に形成されている。フレーム本体１は、円周方向の端部同士である端部１ａと端部１ｂとが対向して配置された状態である。フレーム本体１は、端部１ａ及び端部１ｂを含む部分が平坦に折り曲げられた状態となっている。フレーム本体１の外周面１ｃには、複数の冷却フィン４が設けられている。冷却フィン４は、外周面１ｃの円周方向に沿って並んで配置されている。なお、冷却フィン４は、設けられなくてもよい。

平面部２は、フレーム本体１の内周面１ｄに設けられている。平面部２は、フレーム本体１のうち平坦に折り曲げられた部分に設けられている。したがって、平面部２は、内周面１ｄのうち円周方向において端部１ａ及び端部１ｂを含む部分に形成される。また、フレーム本体１の外周面１ｃのうち平面部２の裏面側の部分についても平面状に形成されている。平面部２は、フレーム本体１のうち中心軸ＡＸの軸線方向の全体に亘って設けられている。平面部２は、フレーム本体１の径方向に垂直に形成されている。

溶接部３は、フレーム本体１のうち端部１ａと端部１ｂとを接合する。溶接部３は、端部１ａと端部１ｂとを接合する位置に設けられる。溶接部３は、端部１ａと端部１ｂとの間の部分に設けられ、この部分から外周面１ｃの一部にはみ出した状態に設けられる。したがって、溶接部３は、端部１ａ及び端部１ｂと、外周面１ｃとの間に接合面を有している。

図１及び図２に示すフレーム１０を製造する場合には、まず、フレーム本体１を構成する矩形の金属板のうち、端部１ａ及び端部１ｂを含む部分を平坦に折り曲げておく。この状態から、端部１ａと端部１ｂとが間隔を空けて対向する状態に金属板を円筒状に湾曲させる。金属板を湾曲させる場合に、端部１ａ及び端部１ｂの距離及び折り曲げ角度を調整してもよい。また、平板状の金属板を湾曲させつつ端部１ａ及び端部１ｂを含む部分を平坦に折り曲げてもよい。

次に、端部１ａと端部１ｂとの間を溶接によって接合する。溶接により、端部１ａと端部１ｂとの間の部分と、外周面１ｃとに亘って溶接部３が形成される。これにより、溶接部３が平面部２に設けられたフレーム本体１が形成される。

平板状の金属板を単に湾曲させた状態で溶接を行う場合、金属板には元の形状に戻ろうとする応力が働く。この応力は溶接部分に集中するため、溶接部分の溶接強度が低下する可能性がある。実施の形態１に係るフレーム本体１では、溶接部３が平面部２に設けられるため、元に戻ろうとする応力が平面部２の全体に分散され、溶接部３に集中することを抑制できる。このため、溶接部３の溶接強度が確保される。

実施形態１に係るフレーム１０は、筒状に形成され内部に固定子が配置され、溶接部３によって接合された部分を有するフレーム本体１と、フレーム本体１の内周面１ｄの一部に設けられた平面部２と、を備え、溶接部３が平面部２に設けられるため、フレーム本体１の強度を維持し、製造時の手間を軽減することが可能なフレーム１０が得られる。平面部２は、フレーム本体１の内周面１ｄの少なくとも一部に設けられていてもよい。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る回転電機１００を中心軸方向から見た状態を示す図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ矢視断面図である。図５は、図３一部を拡大して示す図である。図３から図５に示すように、回転電機１００は、実施の形態１に記載のフレーム１０と、フレーム１０の内部に配置された固定子２０と、固定子２０の内部に配置された回転子３０とを備えている。

固定子２０は、固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１に巻かれた巻線２３とを有している。固定子鉄心２１は、中心軸ＡＸの軸線方向に積層された複数の電磁鋼板を有している。電磁鋼板は、帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、又は溶着によって固定される。固定子鉄心２１は、円筒状に形成される。固定子鉄心２１の外周面２１ａは、フレーム本体１の内周面１ｄに対向して配置される。

固定子鉄心２１は、外周面２１ａの一部に固定子側平面部２２を有している。固定子側平面部２２は、中心軸ＡＸの軸線方向から見て、固定子鉄心２１の外周面２１ａの一部を切り欠いた状態に形成される。固定子鉄心２１は、外周面の一部を切り欠いた状態の電磁鋼板が積層されている。

固定子側平面部２２は、固定子鉄心２１のうち中心軸ＡＸの軸線方向の全体に亘って設けられている。固定子側平面部２２は、フレーム本体１の平面部２に対向して配置される。固定子側平面部２２は、平面部２に当接して配置される。固定子２０は、固定子側平面部２２が平面部２に当接した状態で、固定子２０の中心軸が中心軸ＡＸに一致する位置に配置されている。固定子側平面部２２が平面部２に当接した状態で配置されることにより、固定子２０がフレーム本体１に対して中心軸ＡＸの軸線周りの方向に回転することが抑制される。

回転子３０は、シャフト３１と、シャフト３１の周りに配置された回転子鉄心３２とを有している。シャフト３１は、中心軸ＡＸに平行に配置されている。シャフト３１の中心軸は、中心軸ＡＸに一致している。シャフト３１は、軸受１１及び軸受１２により、中心軸ＡＸの軸線周りに回転可能に支持されている。

軸受１１は、ブラケット１３に支持されている。ブラケット１３は、フレーム本体１のインロー部１ｅに固定されている。軸受１２は、ブラケット１４に支持されている。ブラケット１４は、フレーム本体１のインロー部１ｆに固定されている。

図３から図５に示す回転電機１００を製造する場合には、まず、固定子鉄心２１を形成する。固定子鉄心２１は、予め外周面の一部が切り欠かれた電磁鋼板を中心軸ＡＸの軸線方向に積層させる。このとき、切り欠き部分が中心軸ＡＸの軸線方向に重なる位置に配置する。これにより、固定子側平面部２２を有する固定子鉄心２１が形成される。そして、固定子鉄心２１に巻線２３を配置させて固定子２０を形成する。

次に、シャフト３１に回転子鉄心３２を装着して回転子３０を形成し、回転子３０を固定子２０の内部に配置させる。その後、固定子２０及び回転子３０をフレーム１０のうちフレーム本体１の内部に配置させる。このとき、固定子２０の固定子側平面部２２とフレーム本体１の平面部２とが当接するように配置する。その後、軸受１１及び１２を取り付け、ブラケット１３及び１４を取り付ける。

実施形態２に係る回転電機１００は、フレーム１０と、フレーム１０のうちフレーム本体１の内部に配置された固定子２０とを備えるため、フレーム１０の強度低下を抑制できる回転電機１００が得られる。

また、回転電機１００の固定子２０は、フレーム本体１の内周面１ｄに対向する外周面２１ａに固定子側平面部２２を有し、固定子側平面部２２が平面部２に当接して配置されるため、固定子２０がフレーム本体１に対して中心軸ＡＸの軸線周りの方向に回転することが抑制される。このため、固定子２０の回転を抑制するためのピンを配置する必要が無い。よって、フレーム１０にピンの配置スペースを設ける必要が無いため、回転電機１００の防水性の向上を図ることができ、巻線２３の損傷を抑制することができる。また、部品点数及び組立工数を削減できるため、製造時の作業効率の向上を図ることができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。実施の形態２においては、固定子２０の外周面２１ａに固定子側平面部２２が１つ設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、固定子側平面部２２が複数設けられた構成であってもよい。

図６は、回転電機を中心軸方向から見た状態の他の例を示す図である。図７は、図６の一部を拡大して示す図である。図６及び図７に示す回転電機１００Ａは、固定子２０の外周面２１ａに固定子側平面部２２が複数、４つ設けられている。なお、固定子側平面部２２の数は４つに限定するものではなく、３つ以下又は５つ以上であってもよい。

４つの固定子側平面部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄは、外周面２１ａの円周方向に配置されている。４つの固定子側平面部２２ａのうち、固定子側平面部２２ａは、フレーム本体１の平面部２に当接されている。また、固定子側平面部２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄは、フレーム１０の内周面１ｄとの間に間隔を空けて配置されている。

４つの固定子側平面部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄは、中心軸ＡＸの軸線周りに９０°おきに等しいピッチで配置されているが、これに限定するものではなく、異なるピッチで配置されてもよい。

４つの固定子側平面部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄのうち、２つの固定子側平面部２２ａ及び２２ｃは、中心軸ＡＸを挟んで対称な位置に配置されている。また、２つの固定子側平面部２２ｂ及び２２ｄは、中心軸ＡＸを挟んで対称な位置に配置されている。なお、固定子側平面部２２の配置は、２つの固定子側平面部２２が中心軸ＡＸを挟んで対称な位置に配置される構成に限定するものではなく、他の配置であってもよい。

４つの固定子側平面部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄは、中心軸ＡＸの軸線方向に直交する方向である幅方向の寸法が等しく形成されているが、これに限定するものではなく、少なくとも１つの固定子側平面部２２の幅方向の寸法が他の固定子側平面部２２の幅方向の寸法と異なってもよい。

４つの固定子側平面部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄは、フレーム１０の径方向に直交して形成されているが、これに限定するものではなく、少なくとも１つの固定子側平面部２２がフレーム１０の径方向に直交する方向に対して傾斜して形成されてもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

ＡＸ 中心軸、１ フレーム本体、１ａ，１ｂ 端部、１ｃ，２１ａ 外周面、１ｄ 内周面、１ｅ，１ｆ インロー部、２ 平面部、３ 溶接部、４ 冷却フィン、１０ フレーム、１１，１２ 軸受、１３，１４ ブラケット、２０ 固定子、２１ 固定子鉄心、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 固定子側平面部、２３ 巻線、３０ 回転子、３１ シャフト、３２ 回転子鉄心、１００，１００Ａ 回転電機。

Claims (7)

1. 筒状に形成され、内部に複数の電磁鋼板が積層された固定子が配置され、溶接部によって接合された部分を有するフレーム本体と、
   前記フレーム本体の内周面の一部に設けられた平面部と、を備え、
   前記溶接部は、前記平面部に設けられる
   ことを特徴とする回転電機用フレーム。
2. 前記フレーム本体は、円筒状に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用フレーム。
3. 前記フレーム本体は、筒状に曲げられた状態の板状部材を有し、
   前記板状部材は、前記フレーム本体の中心軸の軸回り方向の端部同士が対向して配置された状態であり、
   前記溶接部は、前記端部同士を接合する位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機用フレーム。
4. 前記平面部は、前記フレーム本体の前記内周面の一か所に設けられる
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転電機用フレーム。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の回転電機用フレームと、
   前記回転電機用フレームの前記フレーム本体の内部に配置された固定子と
   を備えることを特徴とする回転電機。
6. 前記固定子は、前記フレーム本体の前記内周面に対向する外周面に、少なくとも１つの固定子側平面部を有し、
   １つの前記固定子側平面部は、前記平面部に当接して配置される
   ことを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
7. 前記固定子側平面部は、少なくとも２つ設けられ、
   ２つの前記固定子側平面部は、前記フレーム本体の中心軸を挟んで対称な位置に配置される
   ことを特徴とする請求項６に記載の回転電機。

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