WO2016194182A1

WO2016194182A1 - 固定子

Info

Publication number: WO2016194182A1
Application number: PCT/JP2015/066083
Authority: WO
Inventors: 郷井口
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-12-08

Abstract

固定子において、固定子鉄心は、一対の分割鉄心を組み合わせて構成されている。各分割鉄心は、ヨーク部を軸方向に分割してなるヨーク分割部と、ティース部のうちの半数のティース部とを有している。ヨーク分割部の内周面の隣り合うティース部間には、ティース部の根元から間隔をおいて、凹部がそれぞれ形成されており、これによりヨーク分割部の凹部間には、凸部がそれぞれ形成されている。分割鉄心同士を組み合わせることにより、一方の分割鉄心の凸部及び凹部が、他方の分割鉄心の凹部及び凸部にそれぞれ嵌め合わされている。

Description

固定子

　この発明は、例えば発電機、電動機又はレゾルバなどに用いられる固定子に関するものである。

　従来の固定子においては、高出力化及び小型化の要求に応えるために、巻線密度を向上させる様々な工夫がなされている。その一例として、ステータコアを、必要とするティース部の半数がそれぞれ配列された上部ステータコアと下部ステータコアとに分割する構成が提案されている。この構成では、上部ステータコアのティース部の下半部が下方に露出し、下部ステータコアのティース部の上半部が上方に露出している。そして、上部ステータコアのティース部の下半部が下部ステータコア内に位置し、下部ステータコアのティース部の上半部が上部ステータコア内に位置するように、かつ、上部ステータコアのティース部と下部ステータコアのティース部とが交互に均等な間隔で配列されるように、上部ステータコアと下部ステータコアとが結合されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２－２３３０８５号公報

　上記のような従来の固定子では、ティース部の根元に対するヨーク部の内周面の角度を鋭角に構成する必要があった。そのため、巻線機ノズルをティース部の根元まで挿入することができず、ティース部の根元に巻線することが難しかった。

　また、ティース部は、ヨーク部に対して半分支持された状態でしかないため、ティース部の剛性確保が困難となる。このため、組立時の外力又は固定子動作時の電磁力によりティース部が変形し易く、回転子との空隙が変動して、固定子性能が低下する恐れがあった。

　さらに、ステータコアのティース部外周側に設けた溝を用いてステータコアの周方向の位置決めを行う必要があるため、上下異なる２つのユニットを製造する必要があった。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ティース部の根元にも容易に巻線することができ、ティース部の変形を防止することができ、分割鉄心の共通化を図ることができる固定子を得ることを目的とする。

　この発明に係る固定子は、輪状のヨーク部と、ヨーク部から径方向内側に突出している複数のティース部とを有している固定子鉄心、及びティース部にそれぞれ設けられている複数の巻線部を有しているコイル群を備え、固定子鉄心は、一対の分割鉄心を組み合わせて構成されており、各分割鉄心は、ヨーク部を軸方向に分割してなるヨーク分割部と、ティース部のうちの半数のティース部とを有しており、ティース部は、ヨーク分割部の周方向に互いに間隔をおいて配置されており、ヨーク分割部の内周面の隣り合うティース部間には、ティース部の根元から間隔をおいて、凹部がそれぞれ形成されており、これによりヨーク分割部の凹部間には、凸部がそれぞれ形成されており、凸部は、ティース部とともにヨーク分割部の軸方向一側へ延長されており、分割鉄心同士を組み合わせることにより、一方の分割鉄心の凸部及び凹部が、他方の分割鉄心の凹部及び凸部にそれぞれ嵌め合わされている。

　この発明の固定子は、ヨーク分割部に凹部及び凸部が設けられており、凸部は、ティース部とともにヨーク分割部の軸方向一側へ延長されており、分割鉄心同士を組み合わせることにより、一方の分割鉄心の凸部及び凹部が、他方の分割鉄心の凹部及び凸部にそれぞれ嵌め合わされているので、ティース部の根元にも容易に巻線することができ、ティース部の変形を防止することができ、分割鉄心の共通化を図ることができる。

この発明の実施の形態１によるレゾルバの固定子を示す斜視図である。図１の固定子を示す正面図である。図１の固定子を示す分解斜視図である。図３の分割鉄心の表側を示す斜視図である。図４の分割鉄心の裏側を示す斜視図である。図５の分割鉄心を示す正面図である。

　以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
　実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１によるレゾルバの固定子を示す斜視図、図２は図１の固定子を示す正面図である。図において、固定子は、固定子鉄心１、固定子鉄心１に設けられているコイル群２、及び固定子鉄心１とコイル群２との間に介在している複数のインシュレータ３を有している。

　固定子鉄心１は、輪状のヨーク部１ａと、ヨーク部１ａから径方向内側に突出している複数（この例では１２個）のティース部１ｂとを有している。コイル群２は、ティース部１ｂにそれぞれ設けられている複数（この例では１２個）の巻線部４と、巻線部４間を電気的に接続する複数の渡り線５とを有している。

　巻線部４は、ヨーク部１ａの内側に円環状に並べて配置されている。渡り線５は、固定子鉄心１の軸方向の両側に振り分けて配置されている。一部のインシュレータ３には、渡り線５を案内する案内突起３ａが設けられている。

　各インシュレータ３は、電気絶縁性を有する材料により構成されており、対応するティース部１ｂの周辺を覆うように設けられている。

　図３は図１の固定子を示す分解斜視図である。固定子鉄心１は、同一形状で同一サイズの一対の分割鉄心６を組み合わせて構成されている。各分割鉄心６は、輪状のヨーク分割部６ａと、ティース部１ｂのうちの半数（この例では６個）のティース部１ｂとを有している。ヨーク分割部６ａは、ヨーク部１ａを軸方向に均等に２分割して得られる２個の分割体のうちの一方である。ティース部１ｂは、ヨーク分割部６ａの周方向に互いに間隔をおいて（等ピッチで）配置されている。

　図４は図３の分割鉄心６の表側（反連結側）を示す斜視図、図５は図４の分割鉄心６の裏側（連結側）を示す斜視図、図６は図５の分割鉄心６を示す正面図である。分割鉄心６は、ケイ素鋼板を軸方向に積層して構成されている。

　ヨーク分割部６ａの内周面の隣り合うティース部１ｂ間には、ティース部１ｂの根元から間隔をおいて、凹部６ｂがそれぞれ形成されている。これにより、ヨーク分割部６ａの凹部６ｂ間には、凸部６ｃがそれぞれ形成されている。各ティース部１ｂの根元は、ヨーク分割部６ａの周方向の凸部６ｃの中央に配置されている。

　各凸部６ｃは、ティース部１ｂとともにヨーク分割部６ａの軸方向一側へ延長されてヨーク分割部６ａから突出している。ティース部１ｂ及び凸部６ｃのヨーク分割部６ａからの軸方向への突出寸法は、ヨーク分割部６ａの軸方向寸法（厚さ）と同じである。

　分割鉄心６同士を組み合わせることにより、全てのティース部１ｂの全体がヨーク部１ａ内に収容されるとともに、一方の分割鉄心６のティース部１ｂと他方の分割鉄心６のティース部１ｂとが周方向に交互に配列される。

　また、分割鉄心６同士を組み合わせることにより、一方の分割鉄心６の凸部６ｃ及び凹部６ｂが、他方の分割鉄心６の凹部６ｂ及び凸部６ｃにそれぞれ嵌め合わされる。

　ヨーク分割部６ａには、分割鉄心６同士を組み合わせた状態でヨーク部１ａを軸方向に貫通する複数（この例では４つ）の穴６ｄが設けられている。

　ヨーク分割部６ａの周方向の穴６ｄの角度間隔は、分割鉄心６同士を組み合わせた状態における隣り合うティース部１ｂ間の角度の倍数となっている。図２において、ティース部１ｂは３０・ピッチで配置されており、穴６ｄは、ティース部１ｂの３倍の９０・ピッチで配置されている。また、穴６ｄは、分割鉄心６の１８０°反対側にも穴６ｄが存在するように対角に配置されている。

　次に、固定子の製造方法について説明する。まず、分割鉄心６のティース部１ｂにそれぞれインシュレータ３を介して電線を巻き付けて巻線部４を形成することにより、固定子ユニットを製作する。このとき、各分割鉄心６の全てのティース部１ｂに連続して電線を巻き付けていくことにより、巻線部４間に渡り線５が配置される。各固定子ユニットにおいて、渡り線５は、連結される固定子ユニットとは反対側、即ち反連結側に配置される。この後、２個の固定子ユニットの互いの穴６ｄに棒状の治具を挿入し、固定子ユニット同士を連結することにより、固定子が完成する。

　このような固定子では、ヨーク分割部６ａの内周面の隣り合うティース部１ｂ間に凹部６ｂが形成されているため、巻線部４を形成する際に、巻線機のノズルをティース部１ｂの根元まで挿入し易く、ティース部１ｂの根元にも容易に巻線することができる。これにより、高密度で安定した巻線が可能となる。

　また、分割鉄心６同士を連結して固定子鉄心１を組み立てた状態では、一方の分割鉄心６の凸部６ｃ及び凹部６ｂが、他方の分割鉄心６の凹部６ｂ及び凸部６ｃにそれぞれ嵌め合わされるので、ティース部１ｂの全体がヨーク部１ａに強固に支持され、ティース部１ｂの剛性を確保することができる。これにより、ティース部１ｂの変形が抑制され、固定子と回転子との間の空隙が安定し、固定子性能の低下を防止することができる。

　さらに、各分割鉄心６に必要数の半分のティース部１ｂを設け、凹部６ｂと凸部６ｃとを互いに組み合わせるようにしたので、分割鉄心６の共通化を図ることができる。即ち、分割鉄心６を１種類に統一できる。これにより、固定子は、同一の分割鉄心６を有する固定子ユニットを２個連結して構成することができ、分割鉄心６の管理費及び成形用金型費を削減することもできる。

　さらにまた、固定子ユニット同士を連結する際に、互いの分割鉄心６の穴６ｄに棒状の治具を挿入することにより、固定子ユニットの周方向への位置決めを容易に行うことができる。これにより、固定子ユニットの軸方向以外の移動を規制できるため、巻線部４の損傷に注意を払う負荷を軽減することができる。

　また、固定子ユニットの連結後には、穴６ｄを、固定子を締結するためのボルトを通すために利用したり、固定子を冷却するための冷媒の流路として利用したりすることもできる。

　さらに、渡り線５が分割鉄心６の反連結側に配置されているため、固定子ユニット同士を連結する際に、渡り線５の損傷に注意を払う負荷を軽減することができる。

　なお、上記の例では薄板を積層して分割鉄心６を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば磁性粉末材料を成形して構成してもよい。
　また、ヨーク分割部６ａの周方向の穴６ｄの角度間隔は、ティース部１ｂ間の角度の倍数かつ等角となるようにしてもよい。
　さらに、穴６ｄの数は４つに限定されるものではない。
　さらにまた、上記の例ではレゾルバの固定子を示したが、この発明は、例えば発電機又は電動機などの固定子にも適用できる。

Claims

　輪状のヨーク部と、前記ヨーク部から径方向内側に突出している複数のティース部とを有している固定子鉄心、及び
　前記ティース部にそれぞれ設けられている複数の巻線部を有しているコイル群
　を備え、
　前記固定子鉄心は、一対の分割鉄心を組み合わせて構成されており、
　各前記分割鉄心は、前記ヨーク部を軸方向に分割してなるヨーク分割部と、前記ティース部のうちの半数の前記ティース部とを有しており、
　前記ティース部は、前記ヨーク分割部の周方向に互いに間隔をおいて配置されており、
　前記ヨーク分割部の内周面の隣り合う前記ティース部間には、前記ティース部の根元から間隔をおいて、凹部がそれぞれ形成されており、これにより前記ヨーク分割部の前記凹部間には、凸部がそれぞれ形成されており、
　前記凸部は、前記ティース部とともに前記ヨーク分割部の軸方向一側へ延長されており、
　前記分割鉄心同士を組み合わせることにより、一方の前記分割鉄心の前記凸部及び前記凹部が、他方の前記分割鉄心の前記凹部及び前記凸部にそれぞれ嵌め合わされている固定子。
　前記ヨーク分割部には、前記分割鉄心同士を組み合わせた状態で前記ヨーク部を軸方向に貫通する複数の穴が設けられている請求項１記載の固定子。
　前記コイル群は、前記巻線部間を電気的に接続する複数の渡り線をさらに有しており、
　前記渡り線は、前記固定子鉄心の軸方向の両側に配置されている請求項１又は請求項２に記載の固定子。