JP7203639B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

この発明は、複数の分割コアを有するステータコアを備えた回転電機に関する。

従来、ハウジングと、ハウジングに固定されたステータホルダと、複数の分割コアを有し、ステータホルダに保持されたステータコアとを備えた回転電機が知られている。複数の分割コアは、円環状に並べて配置されている。ステータホルダは、ステータコアの周囲に設けられ、複数の分割コアを互いに固定する円筒部と、円筒部から径方向外側に延びて設けられ、ハウジングに固定されるフランジ部とを有している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－１９３０８３号公報

しかしながら、ハウジングは、軸方向についてフランジ部に重ねられる。これにより、径方向についてのハウジングの寸法が大きくなるという課題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、径方向についてのハウジングの寸法を小さくすることができる回転電機を提供するものである。

この発明に係る回転電機は、ハウジングと、円環状に並べられた複数の分割コアを有し、ハウジングに重ねられたステータコアと、ハウジングとステータコアとに渡って設けられ、ハウジングに対してステータコアを固定する複数のピンと、ステータコアの周囲に設けられ、複数の分割コアを互いに固定するステータホルダとを備え、ステータホルダは、ステータコアをハウジングに固定していない。

この発明に係る回転電機によれば、径方向についてのハウジングの寸法を小さくすることができる。

この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す縦断面図である。 図１のステータおよびロータを示す斜視図である。 図１のステータホルダを示す斜視図である。 図３のステータホルダの変形例を示す斜視図である。 図１の回転電機を示す分解斜視図である。 図２の分割コアを示す平面図である。 図６の分割コアの変形例を示す平面図である。 図６の分割コアの変形例を示す平面図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機を示す分解斜視図である。 図９の分割コアを示す平面図である。 図１０の分割コアの変形例を示す平面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す縦断面図である。回転電機１は、ハウジング２と、ハウジング２に設けられたステータ３と、ステータ３に対向して設けられたロータ４と、ロータ４に設けられたシャフト５と、ハウジング２に設けられ、シャフト５を回転可能に支持する一対のベアリング６とを備えている。

ハウジング２は、第１ハウジング部２１と、シャフト５の軸方向について第１ハウジング部２１に離れて設けられた第２ハウジング部２２とを有している。この例では、軸方向とは、シャフト５についての軸方向とする。ステータ３は、軸方向について、第１ハウジング部２１と第２ハウジング部２２との間に配置されている。

ロータ４は、シャフト５の径方向について、ステータ３に対向して配置されている。この例では、径方向とは、シャフト５についての径方向とする。ロータ４は、ステータ３に対して、径方向内側に配置されている。

ロータ４は、シャフト５に固定された円筒形状のロータコア４１と、ロータコア４１の外周面に設けられた複数の永久磁石４２とを有している。複数の永久磁石４２は、シャフト５の周方向について等間隔に並べて配置されている。この例では、周方向とは、シャフト５についての周方向とする。ロータ４は、ステータ３とロータ４との間に発生する磁束によって、ステータ３に対して周方向に回転する。

ステータ３は、ステータコア３１と、ステータコア３１に対して径方向外側に設けられたステータホルダ３２と、ハウジング２とステータコア３１とに渡って設けられた複数のピン３３とを有している。

図２は、図１のステータ３およびロータ４を示す斜視図である。なお、図２には、ピン３３が示されていない。ステータコア３１は、円環状に並べて設けられた複数の分割コア３１１を有している。複数の分割コア３１１は、ステータホルダ３２によって、互いに固定されている。分割コア３１１は、バックヨーク部３１２と、バックヨーク部３１２に一体に形成された磁極ティース部３１３とを有している。磁極ティース部３１３は、バックヨーク部３１２から径方向内側に延びるように形成されている。

ステータ３は、複数の磁極ティース部３１３のそれぞれに設けられた複数のコイル３４をさらに有している。コイル３４に電流が供給されることによって、コイル３４には、磁束が発生する。

分割コア３１１は、複数の板形状のコア片が軸方向に積層されることによって構成されている。これにより、分割コア３１１に発生する鉄損が低減される。分割コア３１１は、１個のバックヨーク部３１２と、１個の磁極ティース部３１３とを有している。言い換えれば、ステータコア３１は、１個の分割コア３１１が１個の磁極ティース部３１３を有するように、複数に分割されている。分割コア３１１を構成するコア片の材料である鋼板を打ち抜いて、複数の分割コア３１１が別々に製造される。これにより、鋼板を打ち抜いてステータコア３１の全体が同時に製造される場合と比較して、鋼板の歩留まりが向上する。

鋼板を打ち抜いてステータコア３１の全体が同時に製造される場合には、周方向に隣り合う磁極ティース部３１３の間には、コイル３４を配置するためのコイル巻用ノズルが通るスペースが必要となる。これにより、コイル３４のターン数が少なくなるという課題がある。

一方、鋼板を打ち抜いて、複数の分割コア３１１が別々に製造される場合には、周方向に隣り合う磁極ティース部３１３の間にコイル巻用ノズルが通るスペースが必要ない。これにより、コイル３４のターン数を多くすることができる。したがって、回転電機１の効率を向上させることができる。

ステータコア３１における径方向内側部分の真円度が低い場合には、ステータ３に対してロータ４が回転する時に、ステータ３とロータ４との間に発生する吸引力が変動する。これにより、回転電機１に発生する振動および音が増加する。ステータコア３１における径方向内側部分の真円度を高めるためには、円環状に並べられた複数の分割コア３１１は、寸法精度が高いステータホルダ３２を用いて、互いに固定される必要がある。

図３は、図１のステータホルダ３２を示す斜視図である。ステータホルダ３２は、ステータホルダ３２を構成する１枚の金属板を円筒形状に湾曲させ、１枚の金属板の周方向両端部を周方向に突き合わせ、１枚の金属板の周方向両端部を溶接によって互いに接合することによって、製造される。ステータホルダ３２に形成される溶接部３２１は、ステータホルダ３２における溶接部３２１を除く他の部位と同一円周上に配置される。これにより、寸法精度が高いステータホルダ３２を得ることができる。

ステータホルダ３２を構成する金属板には、特殊な加工を施す必要がない。これにより、ステータホルダ３２の加工コストを低減することができる。また、ステータホルダ３２の寸法精度を向上させるための管理項目を低減することができる。

ステータホルダ３２の寸法精度が向上することによって、ステータホルダ３２をステータコア３１に組み付けた後のステータ３の寸法精度を向上させることができる。これにより、回転電機１に発生する振動および音を抑制することができる。

図４は、図３のステータホルダ３２の変形例を示す斜視図である。ステータホルダ３２は、ステータホルダ３２を構成する１枚の金属板を円筒形状に湾曲させ、１枚の金属板の周方向両端部を径方向に重ね、１枚の金属板の周方向両端部を溶接によって互いに接合することによって、製造されてもよい。この場合であっても、ステータホルダ３２を構成する金属板には、特殊な加工を施す必要がない。これにより、ステータホルダ３２の加工コストを低減することができる。また、ステータホルダ３２の寸法精度を向上させるための管理項目を低減することができる。

また、この場合であっても、ステータホルダ３２の寸法精度が向上することによって、ステータホルダ３２をステータコア３１に組み付けた後のステータ３の寸法精度を向上させることができる。これにより、回転電機１に発生する振動および音を抑制することができる。

なお、１枚の金属板の周方向両端部を溶接ではなく、例えば、ボルトを用いて互いに固定してもよい。

図５は、図１の回転電機１を示す分解斜視図である。図５には、ロータ４が示されていない。複数のピン３３のうちで、第１ハウジング部２１とステータコア３１とに渡って設けられたピン３３を第１ピン３３１とし、第２ハウジング部２２とステータコア３１とに渡って設けられたピン３３を第２ピン３３２とする。

第１ハウジング部２１には、第１ピン３３１が挿入される図示しない複数の第１固定孔が形成されている。第１ハウジング部２１に形成された第１固定孔に第１ピン３３１が圧入されることによって、第１ピン３３１が第１ハウジング部２１に固定されている。

第２ハウジング部２２には、第２ピン３３２が挿入される複数の第２固定孔２２１が形成されている。第２固定孔２２１に第２ピン３３２が圧入されることによって、第２ピン３３２が第２ハウジング部２２に固定されている。

バックヨーク部３１２には、ピン３３が挿入される複数の固定孔３１４が形成されている。ピン３３が固定孔３１４に圧入されることによって、ハウジング２とバックヨーク部３１２とが互いに固定されている。

具体的には、バックヨーク部３１２には、第１ピン３３１が挿入される複数の固定孔３１４と、第２ピン３３２が挿入される複数の固定孔３１４とが形成されている。第１ピン３３１が固定孔３１４に圧入されることによって、第１ピン３３１がバックヨーク部３１２に固定されている。これにより、第１ハウジング部２１とバックヨーク部３１２とが互いに固定されている。一方、第２ピン３３２が固定孔３１４に圧入されることによって、第２ピン３３２がバックヨーク部３１２に固定されている。これにより、第２ハウジング部２２とバックヨーク部３１２とが互いに固定されている。

ピン３３の数は、第１ハウジング部２１とステータコア３１とを固定し、第２ハウジング部２２とステータコア３１とを固定することができる数であればよい。具体的には、第１ハウジング部２１とステータコア３１とを互いに固定するピン３３の数および第２ハウジング部２２とステータコア３１とを互いに固定するピン３３の数のそれぞれは、２本以上であればよい。

ハウジング２とステータコア３１とが互いに軸方向に重ねられた状態で、ピン３３を用いて、ハウジング２とステータコア３１とが互いに固定されている。これにより、径方向についてのハウジング２の寸法と、径方向についてのステータコア３１の寸法とを互いに一致させることができる。したがって、径方向についてのハウジング２の寸法を小さくすることができる。その結果、ハウジング２の材料コストを抑制することができる。

ハウジング２とステータコア３１とがピン３３を用いて互いに固定されている。ステータ３とロータ４との間に発生する吸引力によってステータ３に発生するスリップトルクを、ピン３３が受ける。これにより、ステータホルダ３２に発生するフープ応力を小さくすることができる。したがって、ステータホルダ３２の板厚を小さくすることができる。その結果、ステータホルダ３２の成形性を向上させることができ、また、ステータホルダ３２の材料コストを抑制することができる。

ステータホルダ３２に発生するフープ応力が小さくなることによって、ステータコア３１に対するステータホルダ３２の締め代を小さくすることができる。これにより、ステータホルダ３２に対してステータコア３１を嵌める作業性を向上させることができる。

図６は、図２の分割コア３１１を示す平面図である。固定孔３１４は、バックヨーク部３１２における周方向中央部に形成されている。１個のバックヨーク部３１２に形成される固定孔３１４の数は、１個となっている。固定孔３１４は、軸方向に延びて形成されている。軸方向に視た場合の固定孔３１４の形状は、円形状となっている。

ピン３３は、固定孔３１４の形状に対応して、丸型ピンとなっている。言い換えれば、ピン３３の形状は、固定孔３１４の形状に対応して、円柱形状となっている。なお、ピン３３は、丸型ピンに限らず、例えば、ダイヤピン、リーマボルトなどであってもよい。

図７は、図６の分割コア３１１の変形例を示す平面図である。軸方向に視た場合の固定孔３１４の形状は、径方向に延びる長穴形状であってもよい。この場合に、ステータコア３１の全体のうちで、ピン３３が挿入される固定孔３１４の数を３個以上とする。この場合であっても、ステータ３とロータ４との間に発生する吸引力によってステータ３に発生するスリップトルクを、ピン３３が受ける。径方向についての分割コア３１１の変動は、ステータホルダ３２に発生するフープ応力によって抑制される。

図８は、図６の分割コア３１１の変形例を示す平面図である。１個のバックヨーク部３１２に形成される固定孔３１４の数は、２個であってもよい。この場合に、２個の固定孔３１４は、周方向について間隔をあけて並べて配置される。２個の固定孔３１４のそれぞれにピン３３が圧入されることによって、軸方向に対して垂直な面に対する分割コア３１１の傾きの発生を抑制することができ、また、ステータ３の径方向内側部分の真円度を向上させることができる。これにより、ステータ３とロータ４との間の隙間を、周方向について均一にすることができる。したがって、ステータ３とロータ４との間に発生する吸引力を周方向について均一にすることができる。その結果、回転電機１に発生する振動および音を抑制することができる。なお、１個のバックヨーク部３１２に形成される固定孔３１４の数は、１個以上であればよい。

以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る回転電機１によれば、ハウジング２とステータコア３１とに渡って設けられ、ハウジング２に対してステータコア３１を固定する複数のピン３３を備えている。これにより、径方向についてのハウジング２の寸法と径方向についてのステータコア３１の寸法とを互いに一致させることができる。したがって、径方向についてのハウジング２の寸法を小さくすることができる。その結果、ハウジング２の材料コストを抑制することができる。これにより、回転電機１の製造コストを抑制することができる。また、径方向についてのハウジング２の寸法が小さくなることによって、回転電機１の小型化を図ることができる。

また、複数のピン３３によって、ステータコア３１がハウジング２に対して固定されている。これにより、ステータホルダ３２には、ステータホルダ３２をハウジング２に対して固定するためのフランジ部を形成する必要がない。したがって、ステータホルダ３２の構造を簡素化することができる。その結果、ステータホルダ３２の加工コストを抑制することができる。また、ステータホルダ３２の構造が簡素化することによって、ステータホルダ３２およびステータ３の寸法精度を向上させることができる。また、ステータホルダ３２およびステータ３の寸法精度が向上することによって、回転電機１に発生する振動および音を抑制することができる。

また、ステータコア３１には、複数のピン３３が挿入される複数の固定孔３１４が形成されている。これにより、簡単な構成で、ステータコア３１をハウジング２に対して固定することができる。

また、回転電機１は、ステータコア３１の周囲に設けられ、複数の分割コア３１１を互いに固定するステータホルダ３２を備えている。これにより、全ての分割コア３１１のうちの少なくとも２個の分割コア３１１に形成された固定孔３１４のみにピン３３を圧入することによって、ステータコア３１をハウジング２に対して固定することができる。

実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係る回転電機を示す分解斜視図である。複数の分割コア３１１のそれぞれは、ピン３３を用いて、ハウジング２に固定されている。回転電機１は、ステータホルダ３２を備えていない。これにより、径方向についてのハウジング２の寸法と径方向についてのステータ３の寸法とを互いに一致させることができる。したがって、径方向についてのハウジング２を小さくすることができる。その結果、ハウジング２の材料コストを抑制することができる。

ハウジング２とステータ３とがピン３３を用いて互いに固定されている。これにより、ステータ３とロータ４との間に発生する吸引力によってステータ３に発生するスリップトルクをピン３３が受ける。

複数の分割コア３１１のそれぞれがピン３３を用いてハウジング２に固定されている。これにより、ステータホルダ３２によって分割コア３１１を円環状に保持する必要がない。したがって、ステータホルダ３２を削減することができる。その結果、ステータホルダ３２の材料コストを削減することができ、また、ステータホルダ３２の加工コストを削減することができる。

図１０は、図９の分割コア３１１を示す平面図である。固定孔３１４は、バックヨーク部３１２における周方向中央部に形成されている。１個のバックヨーク部３１２に形成される固定孔３１４の数は、１個となっている。固定孔３１４は、軸方向に延びて形成されている。軸方向に視た場合の固定孔３１４の形状は、円形状となっている。

ピン３３は、固定孔３１４の形状に対応して、丸型ピンとなっている。言い換えれば、ピン３３の形状は、固定孔３１４の形状に対応して、円柱形状となっている。なお、ピン３３は、丸型ピンに限らず、例えば、ダイヤピン、リーマボルトなどであってもよい。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

図１１は、図１０の分割コア３１１の変形例を示す平面図である。１個のバックヨーク部３１２に形成される固定孔３１４の数は、２個であってもよい。この場合に、２個の固定孔３１４は、周方向について間隔をあけて並べて配置される。２個の固定孔３１４のそれぞれにピン３３が圧入されることによって、軸方向に対して垂直な面に対する分割コア３１１の傾きの発生を抑制することができ、また、ステータ３の径方向内側部分の真円度を向上させることができる。これにより、ステータ３とロータ４との間の隙間を、周方向について均一にすることができる。したがって、ステータ３とロータ４との間に発生する吸引力を周方向について均一にすることができる。その結果、回転電機１に発生する振動および音を抑制することができる。なお、１個のバックヨーク部３１２に形成される固定孔３１４の数は、１個以上であればよい。

以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る回転電機１によれば、複数のピン３３は、ハウジング２と複数の分割コア３１１のそれぞれとに渡って設けられている。これにより、回転電機１には、ステータホルダ３２が不要となる。したがって、回転電機１の構成を簡素化することができる。

なお、各上記実施の形態では、ピン３３が第１固定孔に圧入されることによってピン３３が第１ハウジング部２１に固定される構成について説明した。しかしながら、ピン３３が第１ハウジング部２１に一体に形成された構成であってもよい。また、ピン３３が第２固定孔２２１に圧入されることによってピン３３が第２ハウジング部２２に固定される構成について説明した。しかしながら、ピン３３が第２ハウジング部２２に一体に形成された構成であってもよい。

１ 回転電機、２ ハウジング、３ ステータ、４ ロータ、５ シャフト、６ ベアリング、２１ 第１ハウジング部、２２ 第２ハウジング部、３１ ステータコア、３２ ステータホルダ、３３ ピン、３４ コイル、４１ ロータコア、４２ 永久磁石、２２１ 第２固定孔、３１１ 分割コア、３１２ バックヨーク部、３１３ 磁極ティース部、３１４ 固定孔、３２１ 溶接部、３３１ 第１ピン、３３２ 第２ピン。

Claims (3)

1. ハウジングと、
   円環状に並べられた複数の分割コアを有し、前記ハウジングに重ねられたステータコアと、
   前記ハウジングと前記ステータコアとに渡って設けられ、前記ハウジングに対して前記ステータコアを固定する複数のピンと、
   前記ステータコアの周囲に設けられ、複数の前記分割コアを互いに固定するステータホルダと
   を備え、
   前記ステータホルダは、前記ステータコアを前記ハウジングに固定していない回転電機。
2. 前記ステータホルダは、円筒形状の金属板から構成されている請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ステータコアには、複数の前記ピンが挿入される複数の固定孔が形成されている請求項１または請求項２に記載の回転電機。

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