JP6221476B2 - 回転電機のステータの固定構造 - Google Patents

Description

この発明は、電動モータやジェネレータなどの回転電機における、ステータのステータ保持部材への固定構造に関する。

電動モータやジェネレータなどの回転電機のステータは、コイルの巻線を行なうために等しい角度間隔で形成された複数のティースを備えている。ステータは、ティース毎に分割され、分割部材の各々はプレス加工された同一形状の鋼板の積層体で構成される。

分割部材は円筒形に組み立てられ、回転電機のケースの内側に固定されることで円筒形状のステータを構成する。

特許文献１はこのようにして構成されるステータのケースへの固定方法を提案している。この従来技術によれば、ステータはステータ保持部材としてのインナフレームの内側に圧入固定され、インナフレームを介してケースの内側に固定される。

特開２００１−０１８６６８号公報

ステータの外周面とインナフレームの内周面は円形であることから、この固定構造においては、ステータがインナフレームに対して回転しないように、回り止めのキーを設ける必要がある。

そのため、特許文献１の従来技術は、すべての分割部材の背面にキー溝を設ける一方、キー溝に嵌合する突起をインナフレームに形成している。

つまり、この固定構造によれば、分割部材とインナフレームの双方がキー結合のための加工を必要とする。このキー結合のための加工の手間は、回転電機の製造コストを上昇させる要因となる。

この発明は、従来技術の上記問題を解決すべくなされたものであり、格別のキー孔加工を必要としない、ステータの回り止め構造を実現することを目的とする。

以上の目的を達成するために、この発明は筒形に形成されたステータ保持部材の内側にステータを圧入固定する回転電機のステータの固定構造を提供する。固定構造は、ステータを周方向に分割した複数の分割部材の組み立て体で構成し、ステータの中心軸と直交する横断面において分割部材の外周面の周方向の両端部に直線部を形成し、両端部の間に円弧部を形成するとともに、ステータ保持部材の内周面を直線部と円弧部に対応する形状に形成する。

ステータとステータ保持部材との接触部の横断面に直線部と円弧部を交互に形成することで、ステータ保持部材に圧入されたステータとステータ保持部材とは異径嵌合状態となり、両者の相対回転が阻止される。ステータもステータ保持部材もキー加工を必要としないため、キー孔の加工の手間を削減できる。

ステータのインナフレームへの圧入工程を説明するステータとインナフレームとケース要部の分解斜視図である。 この発明の実施形態による分割部材の斜視図である。 この発明の実施形態による圧入後のステータとインナフレームの要部横断面図である。 この発明の実施形態による圧入後のステータとインナフレームの要部縦断面図である。 この発明の実施形態による分割部材用の鋼板の母材のプランクの平面図である。

図１を参照すると、電動モータやジェネレータなどの回転電機のステータ１はティースごとに分割された複数の分割部材１Ａの組み立て体で構成される。ステータ１はステータ保持部材である有底の筒状のインナフレーム２の内側に圧入固定される。

図４を参照すると、ステータ１はインナフレーム２を介してケース３の内側の所定位置に保持される。

図２を参照すると、分割部材１Ａの側面には溝１Ｂと帯状突起１Ｃとが形成される。ステータ１は、複数の分割部材１Ａを、溝１Ｂと帯状突起１Ｃを隣接する分割部材の帯状突起１Ｃと溝１Ｂにそれぞれ嵌合させることで筒状に組み立てられた組み立て体で構成される。

図５を参照すると各分割部材１は、プランク１２からプレス加工された鋼板の積層体で構成される。

再び図２を参照すると、ステータ１の中心軸と直交するステータ１の横断面に関して、各分割部材１Ａの外周には、直線部４と円弧部５とが交互に形成される。すなわち、各分割部材１Ａの外周の中央部と両端部にそれぞれ直線部４が形成され、それらの直線部４の間に円弧部５が形成される。円弧部５の半径は、好ましくは、インナフレーム２の内径あるいはステータ１の外径に等しく設定される。言い換えれば、ステータ１とステータ保持部材であるインナフレーム２との接触部の径に等しく設定される。

図３を参照すると、このように形成された分割部材１Ａを筒状に組み立て、ティース間のスロットにコイル１０を巻き回すことでステータ１が形成される。図の一点鎖線の枠に囲まれた部分が１個の分割部材１Ａに相当する。

分割部材１Ａは両端の直線部４を隣接する分割部材１Ａの直線部４に連続する形で組み立てられる。したがって、組立後のステータ１の外周には直線部４と円弧部５とが交互に形成される。一方、インナフレーム２は筒形に形成される。インナフレーム２の内周面にはステータ１の外周面に対応する直線部４と円弧部５がプレス成形によりあらかじめ形成される。このように、外周面に直線部４と円弧部５を形成したステータ１を同形の内周面を有するインナフレーム２の内側に圧入する。その結果、ステータ１とインナフレーム２は異径嵌合状態となり、インナフレーム２内のステータ１の回転変位は阻止される。

ステータ１を圧入したインナフレーム２は例えばボルトなどで回転電機のケース内に固定される。

ステータ１の以上の固定構造により次の効果が得られる。

すなわち、ステータ１のインナフレーム２に対する回り止めがキー結合なしに実現するため、キー結合の加工に要する作業やコストを削減できる。

また、隣接する直線部４を接続する円弧部５の半径を、ステータ１とインナフレーム２との接触部の径に等しく設定することは次の効果をもたらす。すなわち、円弧部５の半径をより小さく設定する場合と比べて、インナフレーム２をプレス成形する際の、成形前と成形後の板厚の差を小さくすることができる。言い換えれば、プレス成型による板厚の変化率であるしごき率を小さくすることができる。しごき率が大きいと割れなどの欠陥が発生する確率が高くなる。円弧部５の半径をステータ１とステータ保持部材であるインナフレーム２との接触部の径に等しく設定することで、しごき率を小さく抑えることができる。

また、図５において、分割部材１Ａを構成する各鋼板の外周には図のＡに示す中央の領域に直線部４が形成される。その結果、鋼板をプレス加工するプランク１２の幅ａを、直線部４を形成しない場合と比較して小さくすることができ。

同様に図のＢに示す両端の領域にも直線部４が形成される。その結果、直線部４を円弧とする場合と比べて鋼板を切り出すプランク１２の幅ａをさらに小さくすることができる。

このように、ステータ１とステータ保持部材との接触部のステータ１の中心軸と直交する横断面の外周に、直線部と円弧部とを交互に形成することで、分割部材１Ａを構成する鋼板の母材となるプランク１２の寸法を小さくすることができる。言い換えればステータ１の材料の歩留まりが向上する。この点も、回転電機の製造コスト削減に好ましい効果をもたらす。

以上のように、この発明を特定の実施形態を通じて説明して来たが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、特許請求の範囲でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

例えば、上記の実施形態では、直線部を各分割部材１Ａの外周及びインナフレーム２の内周面の中央部と両端部にそれぞれ形成している。しかしながら、直線部を各分割部材１Ａの外周面とインナフレーム２の内周面の中央部のみに形成しても良い。あるいは、直線部を各分割部材１Ａの外周面とインナフレーム２の内周面の両端部のみに形成しても良い。

１ ステータ
１ Ａ 分割部材
１Ｂ 溝
１Ｃ 帯状突起
２ インナフレーム
３ ケース
４ 直線部
５ 円弧部
１０ コイル
１２ プランク

Claims (4)

1. 筒形に形成されたステータ保持部材の内側にステータを圧入固定する回転電機のステータの固定構造において、ステータを周方向に分割した複数の分割部材の組み立て体で構成し、ステータの中心軸と直交する横断面において分割部材の外周面の周方向の両端部に直線部を形成し、両端部の間に円弧部を形成するとともに、前記ステータ保持部材の内周面を前記直線部と前記円弧部に対応する形状に形成したことを特徴とする、回転電機のステータの固定構造。
2. 前記円弧部は前記ステータと前記ステータ保持部材との接触部の半径に等しい半径を有する請求項１の回転電機のステータの固定構造。
3. 前記直線部を前記分割部材の外周面の中央部にも形成した、請求項１または２の回転電機のステータの固定構造。
4. 前記分割部材はプレス加工された鋼板の積層体で構成される、請求項１から３のいずれかの回転電機のステータの固定構造。

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