JPWO2011114758A1 - ステータおよび回転電機 - Google Patents

Abstract

テータコアの変形を改善することにより、コギングトルクを低減することができるステータ及び回転電機を提供する。電磁鋼板を積層して形成され筒状のフレーム１５の内側に固定されたステータコア１１と、ステータコア１１に巻回されたコイル１８とからなるステータ１０に、フレーム１５の軸方向寸法が、ステータコア１１の軸方向寸法より大きく形成されており、フレーム１５の内側かつステータコア１１の軸方向両側に設けられフレーム１５をその内側から補強する補強リング１４、１６を備えた。また、回転電機１のステータ１０は、補強リング１４、１６を備えている。望ましくは、補強部材の端面が、フレームの端面より突出している。

Description

ステータおよび回転電機に関するものである。

従来、ＡＣサーボモータの製造工程において、輪状ステータ鉄心をアルミケース内に挿入し固定する際に、焼嵌め工程を必要とするものが知られている。

特開２００９−１３１０３２号公報

しかしながら、例えばアルミ製フレームをステータコアに焼嵌めする際、ステータコアに使用する鋼板とフレームに使用するアルミとでは、線膨張係数の差があり、その差分を見越した大きな焼嵌め代が必要となる。
この結果、モータ軸方向中央部と比較し、負荷側及び反負荷側のステータコア内径寸法が小さくなるとともにステータコアを変形させていた。このようなステータコアの変形の結果、回転電機のコギングトルクが大きくなるという課題があった。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ステータコアの変形を改善することにより、コギングトルクを低減することができるステータおよび回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
本発明のステータは、電磁鋼板を積層して形成され筒状のフレームの内側に固定されたステータコアと、前記ステータコアに巻回されたコイルとからなるステータであって、前記フレームの軸方向寸法が、前記ステータコアの軸方向寸法より大きく形成されており、前記フレームの内側かつ前記ステータコアの両側に設けられ当該フレームをその内側から補強する補強部材を備えた。
また、本発明の回転電機は、電磁鋼板を積層して形成され筒状のフレームの内側に固定されたステータコアと、前記ステータコアに巻回されたコイルとからなるステータと、前記フレームの軸方向両端面に設けられたブラケットと、前記ブラケットに回転自在に支持された回転軸と、前記ステータの内側に設けられ前記回転軸とともに回転するロータとからなる回転電機であって、前記フレームの軸方向寸法が、前記ステータコアの軸方向寸法より大きく形成されており、前記フレームの内側かつ前記ステータコアの両側に設けられ当該フレームをその内側から補強する補強部材を備えた。

本発明によれば、フレームの内側かつステータコアの両側に設けられフレームをその内側から補強する補強部材を備えることによってステータコアの変形を改善することにより、コギングトルクを低減することができる。

本発明の第１実施形態における回転電機の側断面図 本発明の第１実施形態における回転電機の要部側断面図 本発明の第２実施形態における回転電機の要部側断面図

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、同一の構成については同一の符号を付することにより、重複説明を適宜省略する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態における回転電機の側断面図である。以下、図１を用いて回転電機１の構造を説明する。ステータ１０は、電磁鋼板を厚さ方向（図１では左右方向）に積層して形成されたステータコア１１を備えている。回転軸１２には、ロータ１３が設けられている。ステータ１０の内側に設けられたロータ１３は回転軸１２とともに回転する。
リング状部材である補強リング１４は、筒状で内側に円柱状の空間を有するフレーム１５の内側かつステータコア１１の一方側（図１では右側）に設けられており、フレーム１５をその内側から補強する補強部材として機能する。また、リング状部材である補強リング１６は、筒状のフレーム１５の内側かつステータコア１１の他方側（図１では左側）に設けられており、フレーム１５をその内側から補強する補強部材として機能する。したがって、補強部材としての補強リング１４、１６は、フレーム１５の内側かつステータコア１１の両側に設けられている。インシュレータ１７は、ステータコア１１に巻回されたコイル１８を絶縁するものである。
なお、図１における補強リング１４、１６の形状は、便宜上、第２実施形態のものとなっている。

回転軸１２は、軸受３６、４４を介して、フレーム１５の軸方向両端面に設けられた支持部材である負荷側ブラケット３４および反負荷側ブラケット４３に回転自在に支持されている。ステータ１０は、封止樹脂３５，３９によって樹脂封止されている。
コイル１８は、結線板４５を介してリード線４６に接続されている。リード線４６は、台座２８に固定されたレセプタクル２９に接続されている。台座２８は、回転電機１の外側に設けられている。

図２は本発明の第１実施形態における回転電機の要部側断面図である。補強リング１４、１６は、フレーム１５に内側から接触している。また、補強リング１４、１６は、ステータコア１１の端面に接触している。さらに、補強リング１４、１６は、鉄系材料で形成されているため、補強リング１４、１６の線膨張係数は、アルミニウムで形成されたフレーム１５の線膨張係数より小さくなっている。

本発明の回転電機１またはステータ１０は、ステータコアの外径直径とほぼ同等の外径直径を有する補強リング１４、１６を、ステータコア１１の端面に接触するように固定した後、フレーム１５をステータコア１１に焼嵌めすることによって得られる。

補強リング１４、１６の存在が、ステータコア１１の剛性向上につながり、フレーム１５をステータコア１１に焼嵌めした際に、ステータコア１１の変形を防止する。その結果として、軸方向中央部分と比較して、負荷側及び反負荷側のステータコア１１の内径寸法が極端に小さくなることが無くなり、ステータコア１１の真円度の精度確保につながり、コギングトルクを小さくすることが可能となる。

また、軸方向中央部分と比較して、負荷側及び反負荷側のステータコア１１の内径寸法が極端に小さくなることが無くなることにより、ステータコア１１の内径とロータ１３の外径の隙間の狭小化が可能となり、回転電機１の性能を向上させることが可能となる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、第１実施形態における補強リング１４，１６の形状に変更を加えたものである。その他の部分は、第１実施形態と同じである。
図３は本発明の第２実施形態における回転電機の要部側断面図である。図３において、ステータ１９、ステータコア２０、回転軸２１、ロータ２２、フレーム２４、インシュレータ２６、およびコイル２７は、第１実施形態で説明したものと同等の構造および機能を有している。ただし、補強リング２３および補強リング２５の端面は、フレーム２４の端面より突出した突出部２３ａ、２５ａを備えた点が、第１実施形態のものと異なっている。

補強リング２３、２５の端面は、フレーム２４の端面より突出した突出部２３ａ、２５ａを備えたことにより、突出部２３ａ、２５ａで支持部材としてのブラケットと位置決めをすることが可能となる。
すなわち、フレーム２４の端面より軸方向に突出した長さを有した補強リング２３および補強リング２５をステータコア２０の端面に組み付けることにより、負荷側ブラケット３４および反負荷側ブラケット４３の嵌め込み精度を確保することが容易に可能となる。
なお、これらの負荷側ブラケット３４および反負荷側ブラケット４３には、突出部２３ａ、２５ａに対応する位置決め部３４ａ、４３ａが形成されている（図１参照）。
このようにして、補強リング２３および補強リング２５の端面が、フレーム２４の端面より突出しており、補強リング２３および補強リング２５の端面の突出部２３ａ、２５ａとこれらに対応する位置決め部３４ａ、４３ａによって、フレーム２４と負荷側ブラケット３４および反負荷側ブラケット４３が位置決めされている。

以上、本発明の実施形態について説明した。ただし、いわゆる当業者であればこの実施形態から適宜変更が可能であることは言うまでも無く、このような変更が施された場合でも、本発明の技術的範囲に含まれることも付言しておく。
例えば、回転電機１はモータなどの電動機に限られるものではなく、発電機なども含むものである。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用してもよい。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ 回転電機
１０ ステータ
１１ ステータコア
１２ 回転軸
１３ ロータ
１４ 補強リング
１５ フレーム
１６ 補強リング
１７ インシュレータ
１８ コイル
１９ ステータ
２０ ステータコア
２１ 回転軸
２２ ロータ
２３ 補強リング
２３ａ 突出部
２４ フレーム
２５ 補強リング
２５ａ 突出部
２６ インシュレータ
２７ コイル
２８ 台座
２９ リセプタクル
３４ 負荷側ブラケット
３４ａ 位置決め部
３５ 封止樹脂
３６ 軸受
３９ 封止樹脂
４３ 反負荷側ブラケット
４３ａ 位置決め部
４４ 軸受
４５ 結線板
４６ リード線

Claims (12)

1. 電磁鋼板を積層して形成され筒状のフレームの内側に固定されたステータコアと前記ステータコアに巻回されたコイルとからなるステータであって、
   前記フレームの軸方向寸法が、前記ステータコアの軸方向寸法より大きく形成されており、
   前記フレームの内側かつ前記ステータコアの両側に設けられ当該フレームをその内側から補強する補強部材を備えたことを特徴とするステータ。
2. 前記補強部材の端面が、前記フレームの端面より突出したことを特徴とする請求項１記載のステータ。
3. 前記補強部材が、前記フレームに内側から接触するリング状部材であることを特徴とする請求項１記載のステータ。
4. 前記補強部材が、前記ステータコアの端面に接触するリング状部材であることを特徴とする請求項１記載のステータ。
5. 前記補強部材の線膨張係数が、前記フレームの線膨張係数より小さいことを特徴とする請求項１記載のステータ。
6. 前記フレームが、前記ステータコアに焼嵌めされたことを特徴とする請求項１記載のステータ。
7. 電磁鋼板を積層して形成され筒状のフレームの内側に固定されたステータコアと前記ステータコアに巻回されたコイルとからなるステータと、前記フレームの軸方向両端面に設けられた支持部材と、前記支持部材に回転自在に支持された回転軸と、前記ステータの内側に設けられ前記回転軸とともに回転するロータとからなる回転電機であって、
   前記フレームの軸方向寸法が、前記ステータコアの軸方向寸法より大きく形成されており、
   前記フレームの内側かつ前記ステータコアの両側に設けられ当該フレームをその内側から補強する補強部材を備えたことを特徴とする回転電機。
8. 前記補強部材の端面が、前記フレームの端面より突出しており、
   前記補強部材の端面によって、前記フレームと前記支持部材が位置決めされたことを特徴とする請求項７記載の回転電機。
9. 前記補強部材が、前記フレームに内側から接触するリング状部材であることを特徴とする請求項７記載の回転電機。
10. 前記補強部材が、前記ステータコアの端面に接触するリング状部材であることを特徴とする請求項７記載の回転電機。
11. 前記補強部材の線膨張係数が、前記フレームの線膨張係数より小さいことを特徴とする請求項７記載の回転電機。
12. 前記フレームが、前記ステータコアに焼嵌めされたことを特徴とする請求項７記載の回転電機。

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