JP6210003B2 - Stator core, rotating electric machine, and stator core manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機(モータ、又は発電機、又はモータ兼発電機)に適用されるステータコア、このステータコアを備えた回転電機および前記ステータコアの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a stator core applied to a rotating electrical machine (a motor, a generator, or a motor / generator), a rotating electrical machine including the stator core, and a method for manufacturing the stator core.
従来から、所定形状に打ち抜かれた平板状の電磁鋼板をその厚み方向に複数枚積層して磁芯(ステータコア)を形成し、当該磁芯にコイルを巻回することで電機子を構成することが行われている。このような電機子は、製造や組み立ての手間を少なくするため、電磁鋼板同士を事前にカシメにより接合することが行われており、例えば特許文献1には、アキシャルギャップ型回転電機の電機子に関し、磁芯を形成する電磁鋼板同士をVカシメにより接合する技術が開示されている。 Conventionally, a magnetic core (stator core) is formed by laminating a plurality of flat electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape in the thickness direction, and an armature is formed by winding a coil around the magnetic core. Has been done. In order to reduce the labor of manufacturing and assembling such an armature, electrical steel sheets are joined together by caulking in advance. For example, Patent Document 1 relates to an armature of an axial gap type rotating electrical machine. A technique for joining magnetic steel sheets forming magnetic cores by V-caulking is disclosed.
しかし、カシメは接合強度が高く、プレス加工により容易に実施できる反面、電磁鋼板の面内に歪を生じさせ、これにより電磁鋼板の透磁率の低下(磁束密度の低下)及び鉄損の増加をもたらすため、磁芯の磁気特性の劣化の原因の一つとなっている。従って、小型で高出力が求められる車両用の回転電機などでは、このような磁気特性の劣化を改善して、回転電機の効率を高めることが求められる。 However, caulking has a high bonding strength and can be easily performed by pressing, but on the other hand, it causes distortion in the surface of the electromagnetic steel sheet, thereby reducing the magnetic permeability of the electromagnetic steel sheet (decreasing the magnetic flux density) and increasing the iron loss. Therefore, it is one of the causes of deterioration of the magnetic properties of the magnetic core. Therefore, in a rotating electrical machine for a vehicle that is small and requires high output, it is required to improve the efficiency of the rotating electrical machine by improving such deterioration of magnetic characteristics.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、回転電機の高効率化に寄与する技術を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said situation, and it aims at providing the technique which contributes to the high efficiency of a rotary electric machine.
回転電機のステータにおいては、絶縁材料から形成された筒状の部材(ボビン)をステータコアに装着し、このボビンの外側にコイルを巻回することで、ステータコアとコイルとを電気的に絶縁する構造が採用される。本発明は、この点に着目したものである。すなわち、本発明に係る回転電機のステータコアは、所定形状の複数枚の鋼板が積層されることにより形成されるコア本体と、絶縁性の樹脂材料により形成され、前記コア本体のうち、前記鋼板の積層方向と直交する方向の端部を露出させた状態で当該コア本体を包囲しかつ外側にコイルが巻回されるボビンと、を含み、前記コア本体は、各々同一形状の複数枚の鋼板が積層された複数個の積層体が前記積層方向に積層されることにより構成されており、各積層体は、前記積層方向と直交する幅方向の寸法が互いに異なり、かつ前記積層方向の一方側に位置する積層体よりも他方側に位置する積層体の方が前記幅方向の寸法が大きく設定されており、前記コア本体と前記ボビンとがインサート成型により一体に成型されており、前記コア本体の端部は前記ボビンから外側に突出しており、当該端部における前記積層体の段差部分が樹脂材料からなる充填部材で埋められることにより、当該端部の前記幅方向両側に平坦面が形成されているものである。 In a stator of a rotating electric machine, a cylindrical member (bobbin) formed of an insulating material is mounted on a stator core, and a coil is wound around the outside of the bobbin to electrically insulate the stator core from the coil. Is adopted. The present invention focuses on this point. That is, the stator core of the rotating electrical machine according to the present invention is formed of a core body formed by laminating a plurality of steel plates having a predetermined shape, and an insulating resin material. A bobbin that surrounds the core body in a state in which an end portion in a direction orthogonal to the laminating direction is exposed and a coil is wound on the outside, and the core body includes a plurality of steel plates each having the same shape. A plurality of laminated bodies are laminated in the laminating direction, and each laminating body has mutually different dimensions in the width direction perpendicular to the laminating direction and is on one side of the laminating direction. than laminate positioned are set towards the laminate positioned on the other side the width dimension is large, and the core body and the bobbin are integrally molded by insert molding, the core body The end portion protrudes outward from the bobbin, and the stepped portion of the laminated body at the end portion is filled with a filling member made of a resin material, so that flat surfaces are formed on both sides in the width direction of the end portion. It is what.
このような構成によれば、カシメにより鋼板同士を接合することなく複数枚の鋼板を一体化することができるため、鋼板に歪みが生じることよってステータコアの磁気特性が劣化することを回避できる。また、隣接する鋼板間に樹脂材料が染み込み鋼板同士が接合されるので高い接合強度を得ることができ、さらに、ボビンとコア本体とを隙間無く密着させることができるので、コア本体からボビンへの伝熱性を向上させることもできる。しかも、ボビンを利用して鋼板を一体化するので、当該一体化のための専用部材を設ける必要がなく、また、成形時に鋼板の一体化とボビンの装着とを同時に行うことになるので、生産性も良いものとなる。 According to such a configuration, since a plurality of steel plates can be integrated without joining the steel plates by caulking, it is possible to avoid deterioration of the magnetic properties of the stator core due to distortion in the steel plates. In addition, since the resin material penetrates between adjacent steel plates and the steel plates are joined together, a high joint strength can be obtained, and furthermore, the bobbin and the core body can be closely adhered without any gap, so that the core body to the bobbin Heat conductivity can also be improved. Moreover, since the steel plates are integrated using the bobbin, there is no need to provide a dedicated member for the integration, and the steel plate integration and the bobbin mounting are performed at the same time at the time of forming. Good quality.
また、コア本体の体積を稼ぎながら、ステータコアの製造コストを抑制することが可能となる。すなわち、ステータは、複数のステータコアを円周上に並べて構成されるので、コア本体は径方向内側から外側に向かって体積が大きくなる形状であるのが磁束密度を高める観点から有利である。この場合、サイズが全て異なる複数枚の鋼板を積層してコア本体を形成するとすれば、積層される鋼板の数だけ鋼板プレス用の金型が必要となる。これに対して、上記構成によれば、鋼板のサイズが集約されるので金型の数を低減することができ、よって、コア本体の体積を確保しながら、製造コストを抑制することが可能となる。 In addition , the manufacturing cost of the stator core can be suppressed while increasing the volume of the core body. That is, since the stator is configured by arranging a plurality of stator cores on the circumference, it is advantageous from the viewpoint of increasing the magnetic flux density that the core body has a shape in which the volume increases from the radially inner side to the outer side. In this case, if the core body is formed by laminating a plurality of steel plates having different sizes, the number of steel plate press dies is required for the number of steel plates to be laminated. On the other hand, according to the above configuration, since the size of the steel plate is concentrated, the number of dies can be reduced, and thus the manufacturing cost can be suppressed while securing the volume of the core body. Become.
また、各積層体によって形成される段差が解消されるため、当該充填部材を含む上記端部全体の形状を簡素化することができる。 Moreover , since the level | step difference formed by each laminated body is eliminated, the shape of the whole said edge part containing the said filling member can be simplified.
一方、本発明のステータコアの製造方法は、所定形状を有し、かつ外周部の所定位置に位置決め用のノッチを各々備えた複数枚の鋼板を準備する準備工程と、前記ノッチが一列に並ぶように前記複数枚の鋼板を揃えて積層し、当該積層された当該複数枚の鋼板を、前記ノッチを用いて位置決めした状態で金型に収容して前記インサート成型を実施することにより、前記複数枚の鋼板の周囲に前記ボビンを形成する成型工程とを含む、ものである。 On the other hand, in the stator core manufacturing method of the present invention, a preparation step of preparing a plurality of steel plates each having a predetermined shape and provided with positioning notches at predetermined positions on the outer peripheral portion, and the notches arranged in a row. By aligning and laminating the plurality of steel plates, storing the laminated steel plates in a mold in a state of being positioned using the notches, and performing the insert molding. And a forming step of forming the bobbin around the steel plate.
この製造方法によれば、複数枚の鋼板が適切に並んだコア本体を備える良好なステータコアを安定的に製造することが可能となる。 According to this manufacturing method, it is possible to stably manufacture a good stator core having a core body in which a plurality of steel plates are appropriately arranged.
以上説明したように、本発明によれば、ステータコアのコア本体(鋼板)の歪みに起因する磁気特性の劣化を回避することができ、これにより回転電機の効率を高めることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to avoid the deterioration of the magnetic characteristics due to the distortion of the core body (steel plate) of the stator core, thereby increasing the efficiency of the rotating electrical machine.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る回転電機の分解斜視図である。同図に示す回転電機1Aは、回転軸10を中心に備えるロータ2と、当該ロータ2の後記ロータ本体12A、12Bの間に介在し、ロータ本体12A、12Bに対して前記回転軸10の軸方向に所定間隔を隔てて対向するステータ4と、これらロータ2及びステータ4が収容されるハウジング6とを備えた、いわゆるアキシャルギャップ型回転電機である。なお、以下の説明では、回転軸10と平行な方向を「軸方向」、回転軸10と直交する方向を「径方向」、回転軸10(ロータ2)の回転方向を「周方向」と称す。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. A rotating
前記ロータ2は、所定間隔を隔てて対向配置される円盤状の一対のロータ本体12A、12Bと、これらロータ本体12A、12Bの中心を貫通する回転軸10と、を含む。各ロータ本体12A、12Bは、回転軸10に固定されており、回転軸10は、後記ベアリング28を介してステータ4に支持されている。この構成により、ロータ2がステータ4に対して回転自在に支持されている。
The
前記ロータ本体12A、12Bは各々、バックヨークを兼ねるロータ円盤14と、周方向に並ぶ状態で、前記ロータ円盤14に固定される複数の永久磁石16とを備えている。各永久磁石16は板状の磁石であり、ロータ円盤14のうち、ステータ4に対向する面に固定されている。一方側のロータ本体12Aの永久磁石16と他方側のロータ本体12Bの永久磁石16とは鏡面対称な形状とされており、当例では、コギングトルク低減等の目的から、平面視でやや菱形に近い形状を有している。なお、各ロータ本体12A、12Bにおける永久磁石16の数および配置は同じである。
Each of the
前記ステータ4は、上記ロータ本体12A、12Bの間に配置されている。ステータ4は、図1に示すように、周方向に並ぶ複数のステータコア22と、各ステータコア22に装着(巻回)されるコイル23と、軸方向の両側からステータコア22を支持する一対の支持部材26と、前記複数のステータコア22の内側に配置されて前記一対の支持部材26を連結する内筒部材20と、各支持部材26と前記ステータコア22との間に各々介設されるシール部材24とを含む。
The stator 4 is disposed between the
図2〜図4は、ステータ4を示しており、また、図5(a)〜図5(c)は、各々ステータコア22を示している。
2 to 4 show the stator 4, and FIGS. 5A to 5C each show the
ステータコア22は、コア本体40とこれに装着されるボビン44とを備えている。コア本体40は、所定形状にプレスされた複数枚の電磁鋼板41が径方向に積層されたブロック状の構造を有する。より具体的には、前記コア本体は、各々同一形状の複数枚の電磁鋼板41が積層された複数個の積層体g1〜g6が径方向に積層されることにより構成されており、各積層体g1〜g6は、径方向と直交する幅方向(図5(a)の左右方向)の寸法が互いに異なり、かつ径方向内側に位置する積層体よりも径方向外側に位置する積層体の方が前記幅方向の寸法が大きく設定されている。これにより、コア本体40は、図5(a)に示すように、平面視で、径方向外側から内側に向かって先細りのほぼ台形状に形成されている。
The
コア本体40を構成する各電磁鋼板41はボビン44により一体に保持されている。すなわち、ボビン44は絶縁性を有する樹脂材料により形成されており、当例では、コア本体40を金属部品、ボビン44を樹脂部品とするインサート成型によってステータコア22が成型されている。つまり、ボビン44によってコア本体40を包囲するように、当該コア本体40とボビン44とが一体成型されている。
Each
上記樹脂材料には、例えばガラス繊維、炭素繊維、ウィスカ、タルク等のフィラーが含まれており、これによりボビン44の線膨張係数がコア本体40の線膨張係数とほぼ同等となるように当該ボビン44が形成されている。
The resin material includes fillers such as glass fiber, carbon fiber, whisker, and talc, for example, so that the
なお、図5(a)、(c)中に示す符号42は、位置決め用のノッチであり、各電磁鋼板41の外周部、当例では軸方向両端であってかつ幅方向中央部に各々形成されている。このノッチ42は、上記インサート成形時に、各電磁鋼板41を金型に対して位置決めするものである。この点については後に言及する。
ボビン44は、図5(b)、(c)に示すように、コア本体40を包囲する筒状部46とその上下両端部に形成される鍔部47とを有しており、図示を省略するが、上記筒状部46の外周面上にコイル23が巻回されている。
As shown in FIGS. 5B and 5C, the
ボビン44の各鍔部47は、図5(a)に示すように、平面視で略扇型に形成されている。各鍔部47のうち、周方向の一端側には、同方向に突出して径方向に延びる凸部47aが形成され、他端側には、前記鍔部47を嵌合させることが可能な径方向に延びる凹部47bが形成されている。すなわち、ステータコア22を並べてそれらのボビン44を嵌合させる、具体的には凹部47bに凸部47aを嵌合させることにより、ステータコア22を連結できる構成となっている。この場合、隣接するステータコア22(ボビン44)の鍔部47同士は、凸部47aと凹部47bとの嵌合により液密状態で連結される。
As shown in FIG. 5A, each
上記複数のステータコア22は、このように隣接するステータコア22のボビン44同士が嵌合されることにより、図2に示すように、円環状に連結されている。なお、当例では、ボビン44の上記凸部47a及び凹部47bが本発明の連結部に相当する。
The plurality of
前記一対の支持部材26は、非磁性材料(オーステナイト系ステンレス、アルミ等)により形成された円盤状の部材であり、同一構成を有している。
The pair of
支持部材26は、後記円筒ハウジング7の内周面(小径部7a以外の内周面)と同等の外径寸法を有しており、その中心には、上記回転軸10が貫通する軸孔30が形成されている。支持部材26のうち、前記ロータ本体12A、12Bに対向する側の面には、軸孔30を包囲するように外向きにボス部32が突設されており、このボス部32内にベアリング28が圧入されている。
The
各支持部材26は、円環状に連結されたステータコア22(以下、便宜上「ステータコア連結体」と称す)を軸方向両側から挟み込むように設けられている。より詳しく説明すると、支持部材26は、軸孔30を中心としてその周囲に、前記コア本体40に対応する形状の複数の窓部34を備えている。他方、前記ステータコア22のコア本体40には、図4に示すように、ボビン44から軸方向外側に突出するティース部40aが設けられており、当該ティース部40aが前記窓部34に嵌合するように、各支持部材26がステータコア連結体の両側に重ねられている。このように各支持部材26の窓部34にコア本体40のティース部40aが嵌合することで、各ステータコア22のコア本体40の端面が当該窓部34を通じてロータ本体12A、12Bに対面するとともに、支持部材26に対して各ステータコア22が位置決めされている。
Each
図4に示すように、支持部材26の窓部34の内周面およびコア本体40の前記ティース部40aの外周面にはテーパ面とされており、これにより、ステータコア連結体(ステータコア22)が両側から挟み込まれると、窓部34のテーパ面によってティース部40aが押さえ込まれながら当該テーパ面に沿って窓部34内に誘導され、この誘導によりステータコア22と支持部材26とが位置決めされる。
As shown in FIG. 4, the inner peripheral surface of the
なお、各支持部材26とステータコア連結体との間には、各支持部材26とステータコア連結体との間をシールする上記シール部材24が挟み込まれている。シール部材24は、例えばゴムや合成樹脂等から形成された円形の板状部材であり、支持部材26と同様に、その中心に軸孔24aが形成され、この軸孔24aを中心としてその周囲に、各ステータコア22のコア本体40に対応した形状の複数の窓部24bが形成されている。すなわち、各ステータコア22のコア本体40は、シール部材24の窓部24bを通じて支持部材26の窓部34に嵌合している。
In addition, the said sealing
前記ステータコア連結体の内側には、上記内筒部材20が配置されている。内筒部材20は、支持部材26と同様に非磁性材料(オーステナイト系ステンレス、アルミ等)で形成されている。この内筒部材20は、図3に示すように、上記一対の支持部材26の間に配置され、ボルトBによりシール部材24を介して各支持部材26に固定されている。
The
上記ハウジング6は、ロータ2及びステータ4が組付けられる円筒ハウジング7と、この円筒ハウジング7の軸方向両端を塞ぐ円盤状の一対のエンドカバー8とを含む。
The
図3に示すように、円筒ハウジング7の内側であってかつ軸方向の中央部には、内径が他の部分よりも小さく設定された小径部7aが形成されており、この小径部7aに、上記ステータ4が組み付けられている。具体的には、上記ステータコア連結体(ステータコア22)が小径部7aの内側に配置され、当該ステータコア連結体および小径部7aを軸方向両側から挟み込むように上記一対の支持部材26が重ね合わされ、この状態で、各支持部材26が各々軸方向両側からボルトBによって前記小径部7aに固定されている。
As shown in FIG. 3, a small-
そして、円筒ハウジング7(小径部7a)に対して組付けられた前記ステータ4の中心を貫通するように、ロータ2の前記回転軸10が各支持部材26の前記ベアリング28に挿入されかつ抜け止めされている。これによりロータ2がステータ4に回転自在に支持されている。
Then, the rotating
なお、各エンドカバー8の中心には、軸孔8aが形成されており、ロータ2の前記回転軸10が、これら軸孔8aを通じてハウジング6の外部に導出されている。
A
上記のように構成された回転電機1Aにおいて、上記ハウジング6の内側には、ステータ4の各支持部材26、内筒部材20およびハウジング6(小径部7a)によって平面視円環状の閉空間が形成されている。そして、上記円筒ハウジング7のうち、上記閉空間を挟んだ径方向の互いに反対側の位置に冷却液の導入用ポートIPと導出用ポートOPとが設けられ、上記閉空間に対してオイル等の冷却液が供給されるようになっている。つまり、この回転電機1Aでは、導入用ポートIPから上記閉空間に冷却液を導入しつつ導出用ポートOPから外部に導出させることで冷却液を上記閉空間に対して循環させ、これにより上記コイル23を冷却するように構成されている。
In the rotating
以上、第1実施形態の回転電機1Aの構成について説明したが、この回転電機1Aによれば、以下のような利点がある。
The configuration of the rotating
まず、この回転電機1Aのステータコア22によれば、上記の通り、コア本体40とボビン44とが一体成型され、これによりコア本体40を構成する複数の電磁鋼板41が一体化されている。そのため、複数の電機鋼板がその面内でカシメにより接合一体化されている従来のステータコアのように電磁鋼板が歪みを伴うことが無く、電磁鋼板の歪みよるステータコアの磁気特性の劣化が抑制される。従って、このような磁気特性の劣化が抑制される分、回転電機1Aの効率を高めることが可能となる。
First, according to the
また、上記のようなステータコア22の構成よれば、隣接する電磁鋼板41の間に樹脂材料が染み込み電磁鋼板41同士が接合されるので、比較的高い接合強度で電磁鋼板41が一体化されるとともに、隣接する電磁鋼板41間を伝って冷却液が外部に漏れ出すことを効果的に防止することができる。さらに、ボビン44とコア本体40とが隙間無く密着されるので、コア本体40からボビン44への伝熱性が向上する。このように伝熱性が向上すると、コア本体40で発生した熱がボビン44及びコイル23を介して効率良く冷却液に放熱されるので、ステータコア22の発熱に伴う回転電機1Aの運転効率の低下を効果的に抑制することができるという利点もある。
Further, according to the configuration of the
しかも、上記ステータコア22の構成よれば、ボビン44を用いて電磁鋼板41が一体化されるので、電磁鋼板41を一体化するための専用の部材が必要ない。加えて、成型によって電磁鋼板41の一体化とボビン44の形成(装着)とが同時に行われるため、例えば、複数枚の電磁鋼板をカシメにより一体化し、別途成型したボビンを組み付ける場合と比べると、ステータコア22の製造工数を低減することができる。従って、ステータコア22、ひいては回転電機1Aの生産性を向上させることができるという利点もある。
In addition, according to the configuration of the
また、上記ステータコア22の構成によれば、上記の通り、ボビン44の鍔部47同士を嵌合させることで、複数のステータコア22をそれら単独で円環状に連結することができる。従って、各ステータコア22を連結するための専用の連結部材は不要であり、これによりステータコア22、ひいては回転電機1Aの生産性の向上および製造コストの低減に寄与するという利点もある。
Further, according to the configuration of the
また、上記ステータコア22では、上記の通り、コア本体40が、各々同一形状の複数枚の電磁鋼板41が積層された複数個の積層体g1〜g6が径方向に積層されることにより構成されているので、コア本体40の体積を稼ぎながら、ステータコア22の製造コストを抑制することができるという利点もある。すなわち、ステータ4は、上記のように複数のステータコア22を円周上に並べて構成されるので、コア本体40は径方向内側から外側に向かって体積が大きくなる形状であるのが磁束密度を高める観点から有利である。この場合、サイズが全て異なる複数枚の鋼板を積層してコア本体40を形成するとすれば、積層される鋼板の数だけ鋼板プレス用の金型が必要となり製造コストが嵩む。これに対して、上記実施形態の構成によれば、電磁鋼板41のサイズが集約されるので金型の数を低減することができる。従って、コア本体40の体積を確保しながら、その製造コストを抑制することが可能となる。
Further, in the
また、上記ステータコア22の構成によれば、ボビン44の線膨張係数がコア本体40の線膨張係数とほぼ同等となるように当該ボビン44が形成されているので、ボビン44とコア本体40との熱変形のバランスを保つことができる。従って、熱変形によりボビン44とコア本体40との間に隙間が生じ、これによってコア本体40からボビン44への伝熱性が低下したり、コア本体40が型崩れを起こすといった不都合が生じることを抑制することができる。
Further, according to the configuration of the
なお、上述したステータコア22は、例えば次のような方法により製造することができる。すなわち、所定形状を有しかつ外周部に上記ノッチ42を各々備えた複数枚の電磁鋼板41(積層体g1〜g6)を準備する(準備工程)。そして、各積層体g1〜g6の各電磁鋼板41のノッチ42が一列に並ぶように当該複数枚の電磁鋼板41を揃えて積層し、当該積層された電磁鋼板41を、前記ノッチ42を用いて位置決めした状態で金型に収容した上で前記インサート成型を実施し、これにより前記複数枚の電磁鋼板41(積層体g1〜g6)の周囲にボビン44を形成する(成型工程)。このような製造方法によれば、複数枚の電磁鋼板41(積層体g1〜g6)が適切に並んだコア本体40を備えるステータコア22を安定的に製造することが可能となる。なお、この製造方法では、予め電磁鋼板41にノッチ42を形成するが、当該ノッチ42は電磁鋼板41の外周部に形成されるものであるため、電磁鋼板41の面内に歪みを伴うカシメに比べると磁束形成への影響は極めて低い。よって、回転電機1Aの磁気特性を劣化させることは殆ど無い。
The above-described
以上、第1実施形態の回転電機1Aについては説明したが、この回転電機1Aにおいては、以下のような構成(変形例)を採用することもできる。
The rotary
(1)上記実施形態では、ステータ4は、各支持部材26が小径部7aに固定されることによって円筒ハウジング7に組付けられているが、図6に示すように、両支持部材26の周縁部に介設されてボルトBにより各支持部材26に固定される外筒部材36を設け、同図に示すように、ステータ4を円筒ハウジング7に内嵌させた状態で、前記外筒部材36をボルトBにより円筒ハウジング7に固定するようにしてもよい。この場合には、円筒ハウジング7の小径部7aは不要である。
(1) In the above embodiment, the stator 4 is assembled to the
このような構成によれば、ハウジング6(円筒ハウジング7)に対するロータ2の組付性が向上するという利点がある。すなわち、図3等に示した回転電機1Aの構成では、各支持部材26により円筒ハウジング7の小径部7aを軸方向両側から挟み込んで当該外筒部材36を小径部7aに固定する必要があるため、ステータ4を予め完成させた状態で円筒ハウジング7に組みこむことができない。そのため、何れか一方の支持部材26を外した状態でステータ4を円筒ハウジング7に挿入し、それとは反対側から他方の支持部材26を円筒ハウジング7内に挿入して合体させる必要がある。これに対して、図6に示す構成によれば、予めステータ4を完成させた状態で、当該ステータ4を円筒ハウジング7に挿入し固定することが可能となる。そのため、円筒ハウジング7内でステータ4を組み立てる必要が無く、その分、ハウジング6(円筒ハウジング7)に対するロータ2の組付性が向上する。
According to such a structure, there exists an advantage that the assembly | attachment property of the
(2)ステータ4内部の上記閉空間内に、冷却液が所定の経路に沿って流動するように誘導する誘導板を設けるようにしてもよい。例えば図7に示すように、隣接するコイル23の間を冷却液が経由することにより、同図中に矢印で示すように、円環状の閉空間内を冷却液が蛇行しながら周方向に流動するように誘導板38a、38bを設けるようにしてもよい。このような構成によれば、各コイル23に対して冷却液を確実に経由させることができる。しかも、閉空間内が誘導板38a、38bにより狭く仕切られることで冷却液の流路が狭くなるので、当該流路を流れる冷却液の流速も速くなる。従って、コイル23を効率良く冷却することが可能となる。
(2) A guide plate for guiding the coolant to flow along a predetermined path may be provided in the closed space inside the stator 4. For example, as shown in FIG. 7, when the coolant passes between
但し、図3に示したステータ4の構成のままで内筒部材20や円筒ハウジング7(小径部7a)に誘導板38a、38bを設けると、実際の組立が困難となる。そのため、誘導板38a、38bを設ける場合には、上述した変形例(1)で説明した図6の構成を採用した上で、図7に示すように、内筒部材20および外筒部材36に誘導板38a、38bを設け、さらに図8に示すように、外筒部材36を分割構造(分割片36a〜36c)とするのが好適である。この場合、内筒部材20に、径方向外側に向かって冷却液の流れを誘導する誘導板38aを設ける一方、外筒部材36(分割片36a〜36c)に、径方向内側に向かって流れを誘導する誘導板38bを外筒部材36に各々設け、内筒部材20の誘導板38aと外筒部材36の誘導板38bとが周方向に交互に並ぶように誘導板38a、38bの配置を設定する。このような構成によれば、次の手順でステータ4を組み立てることができる。まず、各ステータコア22を径方向外側から内筒部材20に接近させながら隣接するステータコア22同士を連結し(ステータコア連結体を構成し)、この連結の際に、内筒部材20の各誘導板38aを、互いに隣接する所定のコイル23の間に挿入する。その後、ステータコア連結体に対して各分割片36a〜36c(外筒部材36を)を外側から接近させて合体させるとともに、この際、各分割片36a〜36cの誘導板38bを、互いに隣接する所定のコイル23の間に挿入する。そして、隣接する分割片36a〜36c同士をボルト等の固定手段で固定した後、ステータコア連結体等にシール部材24及び支持部材26を組み付ける。これにより、図7に示すような、冷却液の流路を有するステータ4が構成される。
However, if the
なお、図9に示すようなステータコア22を用いれば、外筒部材36を、上記のような分割構造とすることなくステータ4を構成することも可能である。すなわち、同図に示すステータコア22は、ボビン44に形成される2つの鍔部47のうち、一方側の鍔部47の幅寸法(同図では左右方向の寸法)が他方側の鍔部47の幅寸法よりも短く設定されている。例えば短い方の鍔部47は、コイル23の幅寸法と同等の幅寸法に設定されている。また、ボビン44は、長さの異なる鍔部47同士を軸方向に嵌合させることで連結可能に構成されている。
If the
図9に示すステータコア22を備えたステータ4の組立は、予め位置決めした内筒部材20と外筒部材36との間に形成される隙間に対し、同図中に示すように、ステータコア22を交互に異なる向きで、かつ交互に軸方向の異なる側から挿入しながら、順次周方向に連結するようにする。これにより、内筒部材20及び外筒部材36に設けられた誘導板38a、38bを、互いに隣接する所定のコイル23の間に挿入しながらステータコア連結体を構成する。そしてその後、ステータコア連結体等に対してシール部材24及び支持部材26を組み付けることで、図7に示すような、冷却液の流路を有したステータ4を構成することができる。この構成によれば、ステータ4の組立時にステータコア22の向きに注意する必要があるが、外筒部材36を分割構造とする必要がない分、ステータ4の構成を簡素化することができる。
As shown in FIG. 9, the stator 4 having the
(3)図10(a)、(b)に示すように、ステータコア22のコア本体40のティース部40aは、その側面に形成される段差部分(各積層体g1〜g6の側面によって形成される段差)が樹脂材料からなる充填部材によって埋められているものであってもよい。なお、図10(a)では、便宜上、が樹脂によって段差が埋められた部分をハッチングで示している。
(3) As shown to Fig.10 (a), (b), the
このような構成によれば、ティース部40aの両側に平坦面が形成され、上記段差部分が見かけ上解消されるため、支持部材26の窓部34やシール部材24の窓部24bの輪郭も段差を伴わないシンプルな形状とすることができ、これにより窓部24b、34の加工不良の発生を抑制することができる。従って、例えば窓部24b、34(段差部分)の形状不良に起因してステータコア連結体に対するシール部材24や支持部材26の組付けが不能になるといったトラブルの発生を抑制することが可能となる。なお、充填部材はボビン44と別体であってもよいが、ステータコア22の上記インサート成型時に上記積層体g1〜g6の段差部分が樹脂で埋まるように予め金型設計しておけば、当該インサート成形によってボビン44と一体に成型することができる。
According to such a configuration, since flat surfaces are formed on both sides of the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る回転電機について説明する。なお、以下の説明では、第1実施形態と共通する部分については同一符号を付して説明を省略し、主に、第1実施形態の回転電機1Aとの相違点について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a rotating electrical machine according to a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences from the rotating
図11は、第2実施形態に係る回転電機の分解斜視図である。第1実施形態では、回転電機1Aは、ロータ2が2つのロータ本体12A、12Bを備え、両ロータ本体12A、12Bの間にステータ4が介設された2ロータ1ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機であったが、第2実施形態の回転電機1Bは、同図に示すように、ロータ2の1つのロータ本体12の両側に各々ステータ4A、4B(第1ステータ4A、第2ステータ4Bと称す)が配置された1ロータ2ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機である。そのため、ロータ2については、ロータ本体12(ロータ円盤14)の両面に永久磁石16が設けられている。
FIG. 11 is an exploded perspective view of the rotating electrical machine according to the second embodiment. In the first embodiment, in the rotating
図12及び図13に示すように、第1ステータ4Aは、第1実施形態の図6に示した回転電機1Aと同様に、内筒部材20と外筒部材36とを有し、これらの間にステータコア連結体(ステータコア22)が備えられた構成を有している。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
ステータコア連結体(ステータコア22)等の一方側、具体的にはロータ本体12の側には、シール部材24を介して支持部材26が固定されている。この点は、第1実施形態と同様であるが、第2実施形態では、ステータコア連結体等の他方側に、バックヨーク29が固定され、その外側にベース部材50が固定されている。
A
バックヨーク29は、円盤状にプレスされた複数枚の電磁鋼板が積層一体化されたものである。バックヨーク29には、その中心に回転軸10の軸孔29aが形成され、さらにこの軸孔29aの周囲に等間隔で並ぶ複数のコア挿入部29bが形成されている。このバックヨーク29は、各コア挿入部29bにコア本体40のティース部40aが嵌入された状態でステータコア連結体等に重ね合わされ、この状態で、内筒部材20及び外筒部材36に対してボルトBで固定されている。
The
ベース部材50は、ステンレス等の非磁性材料で形成された円盤状の部材であり、前記バックヨーク29に対して図外のボルトで固定される。このベース部材50は、ハウジング6のエンドカバーを兼ねるものであり、中心には、回転軸10の軸孔50aが形成されている。従って、第2実施形態では、ハウジング6は、円筒ハウジング7のみで構成されており、専用のエンドカバー8は備えていない。
The
第1ステータ4Aは、図13に示すように、円筒ハウジング7の一方側からその内側に嵌入され、円筒ハウジング7に対して外筒部材36がボルトBで固定されることで、当該円筒ハウジング7に組付けられている。なお、同図に示すように、ベース部材50は、円筒ハウジング7の端面に当接するように外径寸法が設定されている。これにより、円筒ハウジング7に対して第1ステータ4Aを軸方向に位置決めするとともに、円筒ハウジング7の開口を塞ぐようになっている。
As shown in FIG. 13, the first stator 4 </ b> A is fitted inside the
なお、第1ステータ4Aは、図13に示すように、円筒ハウジング7に対して外筒部材36がボルトBで固定されることに替えて、図14に示すように、当該円筒ハウジング7の小径部7aにボルトBで固定されるようにしても良い。
As shown in FIG. 13, the
ここでは、第1ステータ4Aについて説明したが、第2ステータ4Bも同様の構成を有している。図示を省略するが、第2ステータ4Bは、円筒ハウジング7の他方側(第1ステータ4Aとは反対の側)からその内側に嵌入され、第1ステータ4Aと同様にして当該円筒ハウジング7に固定されている。
Although the
なお、上記ロータ2は、ハウジング6に組付けられた両ステータ4A、4Bの間にロータ本体12が介在するように配置されている。そして、回転軸10が両ステータ4A、4Bの中心を貫通して各支持部材26のベアリング28に挿入され抜け止めされている。これによりロータ2がステータ4A、4Bに回転自在に支持されている。
The
以上のような第2実施形態の回転電機1Bについても、ステータ4を構成するステータコア22は、上記第1実施形態と共通のものである。従って、第2実施形態の回転電機1Bにおいても、上述した第1実施形態の回転電機1Aと同様の作用効果を享受することができる。
Also in the rotary electric machine 1B of the second embodiment as described above, the
なお、この第2実施形態の回転電機1Bについても、図14に示すように、円筒ハウジング7の内側に小径部7aを設け、この小径部7aに第1ステータ4Aを固定するようにしてもよい。詳しくは、円筒ハウジング7の上記小径部7aを支持部材26とバックヨーク29とで挟み込み、この状態で支持部材26及びバックヨーク29をボルトBで小径部7aに固定することにより、第1ステータ4Aを円筒ハウジング7に組み付けるようにしてもよい。この場合には、第1ステータ4Aの上記外筒部材36は不要である。ステータ4Bについても同様である。
Also in the rotating electrical machine 1B of the second embodiment, as shown in FIG. 14, a
また、バックヨーク29として、図12、図13に示すように、円盤状にプレスされた複数枚の電磁鋼板が積層一体化されたものに替えて、図15(a)(b)に示すように電磁鋼板が渦巻旋回状に巻かれたものを適用し、これを非伝導性接着剤29cにて、第1ステータ4Aに接着固定するようにしても良い。この構成によれば、磁束流れ方向に電磁鋼板間の隙間を設けることがなく磁束流れをスムースにすることができる。
In addition, as shown in FIGS. 12 and 13, the
また、図示を省略するが、この第2実施形態の回転電機1Bについても、第1実施形態の変形例で説明した図7〜図10等の構成を採用することができる。 Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, about the rotary electric machine 1B of this 2nd Embodiment, the structure of FIGS. 7-10 etc. which were demonstrated in the modification of 1st Embodiment is employable.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した第1、第2の実施形態に係る回転電機1A、1Bは、本発明に係る型回転電(本発明のステータコアが適用された回転電機)の好ましい実施形態の例示であって、ステータコアや回転電機1A、1Bの具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, rotary
また、上記第1、第2の実施形態では、本発明をアキシャルギャップ型回転電機に適用した例について説明したが、本発明は、ロータとステータとが回転軸と直交する方向に対向する、いわゆるラジアルギャップ型の回転電機にも適用可能である。 Further, in the first and second embodiments, the example in which the present invention is applied to the axial gap type rotating electric machine has been described. However, the present invention is a so-called configuration in which the rotor and the stator face each other in a direction orthogonal to the rotation axis. It can also be applied to a radial gap type rotating electrical machine.
すなわち、図示を省略するが、第2実施形態の回転電機の変形として、ロータと、その外周にこれに対向して配置されるステータとを含み、ロータが、周方向に並ぶ複数のステータコアの内側でその中心に位置する回転軸を中心として回転するラジアルギャップ型の回転電機を構成することができる。この場合には、ステータコアの回転軸中心側の端面を、図10(a)のように凹状の円弧面(図10(a)の図面上方の円弧部)に形成するとともに、他方側(反回転軸側)の端面を、バックヨーク部を介して前記円弧面の曲率半径がより大きい凸状の円弧面(図10(a)の図面下方の円弧部)に形成して、コア本体を回転軸と直交するように取り付けることでラジアルギャップ型の回転電機を構成することができる。 That is, although illustration is omitted, as a modification of the rotating electrical machine of the second embodiment, the rotor includes a rotor and a stator disposed on the outer periphery of the rotor, and the rotor is arranged inside the plurality of stator cores arranged in the circumferential direction. Thus, it is possible to configure a radial gap type rotating electrical machine that rotates around a rotation shaft positioned at the center thereof. In this case, the end surface on the rotation axis center side of the stator core is formed in a concave arcuate surface (arc part above the drawing in FIG. 10A) as shown in FIG. An end surface on the shaft side is formed into a convex arc surface having a larger radius of curvature of the arc surface (an arc portion below the drawing in FIG. 10A) via the back yoke portion, and the core body is rotated. A radial gap type rotating electrical machine can be configured by mounting so as to be orthogonal to each other.
1A、1B 回転電機
2 ロータ
4、4A、4B ステータ
6 ハウジング
7 円筒ハウジング
10 回転軸
12、12A、12B ロータ本体
22 ステータコア
23 コイル
26 支持部材
41 電磁鋼板
44 ボビン
46 筒状部
47 鍔部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
所定形状の複数枚の鋼板が積層されることにより形成されるコア本体と、
絶縁性の樹脂材料により形成され、前記コア本体のうち、前記鋼板の積層方向と直交する方向の端部を露出させた状態で当該コア本体を包囲しかつ外側にコイルが巻回されるボビンと、を含み、
前記コア本体は、各々同一形状の複数枚の鋼板が積層された複数個の積層体が前記積層方向に積層されることにより構成されており、
各積層体は、前記積層方向と直交する幅方向の寸法が互いに異なり、かつ前記積層方向の一方側に位置する積層体よりも他方側に位置する積層体の方が前記幅方向の寸法が大きく設定されており、
前記コア本体と前記ボビンとがインサート成型により一体に成型されており、
前記コア本体の端部は前記ボビンから外側に突出しており、
当該端部における前記積層体の段差部分が樹脂材料からなる充填部材で埋められることにより、当該端部の前記幅方向両側に平坦面が形成されている、ことを特徴とするステータコア。 A stator core of a rotating electric machine,
A core body formed by laminating a plurality of steel plates of a predetermined shape;
A bobbin formed of an insulative resin material, surrounding the core body in a state in which the end of the core body in a direction orthogonal to the stacking direction of the steel plates is exposed, and a coil is wound outside. Including,
The core body is configured by laminating a plurality of laminated bodies each having a plurality of steel plates having the same shape laminated in the laminating direction,
Each laminated body has different dimensions in the width direction perpendicular to the laminating direction, and the laminated body located on the other side has a larger dimension in the width direction than the laminated body located on one side in the laminating direction. Is set,
And the core body and the bobbin are integrally molded by insert molding,
The end of the core body protrudes outward from the bobbin,
A stator core , wherein a flat surface is formed on both sides in the width direction of the end portion by filling a stepped portion of the laminated body at the end portion with a filling member made of a resin material .
所定形状を有し、かつ外周部の所定位置に位置決め用のノッチを各々備えた複数枚の鋼板を準備する準備工程と、
前記ノッチが一列に並ぶように前記複数枚の鋼板を揃えて積層し、当該積層された当該複数枚の鋼板を、前記ノッチを用いて位置決めした状態で金型に収容して前記インサート成型を実施することにより、前記複数枚の鋼板の周囲に前記ボビンを形成する成型工程とを含む、ことを特徴とするステータコアの製造方法。 It is a manufacturing method of the stator core according to claim 1 ,
A preparatory step of preparing a plurality of steel plates each having a predetermined shape and each having a notch for positioning at a predetermined position on the outer peripheral portion;
The plurality of steel plates are aligned and laminated so that the notches are arranged in a row, and the insert molding is performed by storing the laminated steel plates in a mold in a state of being positioned using the notches. And a forming step of forming the bobbin around the plurality of steel plates. A method for manufacturing a stator core, comprising:
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