(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転可能に支持された回転軸，前記回転軸に取り付けられたロータ，及び前記ロータの外周に配置され且つ前記ハウジングに固定されたステータから成り，前記ロータは複数個の永久磁石部材と前記永久磁石部材間に配置されて前記永久磁石部材を互いに接着させる接着用樹脂材とを備え，前記ステータはステータ本体及び該ステータ本体の両端に結合されたステータ端部材から構成されている発電・電動機において，
前記ステータ本体は周方向に隔置して軸方向に延びるステータコア，該ステータコア間のスロット溝部に嵌め込まれた非磁性の樹脂成形体及び該樹脂成形体の軸方向に延びる通孔に配置された銅線から構成され，
前記ステータ端部材は前記ステータ本体の予め決められた所定の前記銅線同士を接続すると共に互いに非接触状態で配設された結線部材，該結線部材をそれぞれ埋設固定した非磁性で非導電性の端部樹脂材及び前記端部樹脂材から引き出された前記結線部材のうち予め決められた前記結線部材に接続された引出し端子から構成されており，
前記結線部材は，予め決められた所定の前記銅線間に延びる板部材と該板部材の両端に接続された前記銅線から延びる直線結線部から構成されており，
前記結線部材に接続する前記銅線の前記直線結線部には，熱伝導及び接合状態を良好にするため銀メッキ又は金メッキが施されていることを特徴とする発電・電動機におけるステータの構造。
【請求項２】
前記ステータ本体の前記銅線と前記ステータ端部材の前記結線部材とは，前記銅線の端部と前記結線部材の端部とが互いに整合した状態で接合材によって接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発電・電動機におけるステータの構造。
【請求項３】
前記ステータ本体の前記樹脂成形体及び前記ステータ端部材の前記端部樹脂材は，前記銅線及び前記結線部材の発熱によって溶損しない耐熱性材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発電・電動機におけるステータの構造。
【請求項４】
前記ロータは円弧状の前記永久磁石部材と前記永久磁石部材間の前記接着用樹脂材とが筒状に配置された永久磁石体，及び前記永久磁石体に巻回された内面に接着剤が塗布された非磁性の耐熱合金から成る薄板の補強部材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発電・電動機におけるステータの構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，ハウジングに回転可能に支持された回転軸に取り付けられた永久磁石から成るロータと該ロータの外周に配置されたステータとから成る発電・電動機において，ステータの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，永久磁石の性能が向上するに従って永久磁石を発電・電動機の回転子即ちロータとして使用される機会が増加してきた。また，永久磁石をロータとした発電・電動機は，高い発電効率又は電動効率が得られることと，簡単な構造で構成できるということから，最近，工業用機器に多く使用されるようになった。
【０００３】
従来，永久磁石を持つ電動機は，永久磁石片を半月形即ち円弧形の形状に形成し，円弧状の永久磁石片を円柱型上に複数個配列して円筒状の永久磁石部材に形成し，円筒状に配置された永久磁石部材の外周を補強材で巻回した回転子即ちロータを作製している。このような電動機では，その低速トルクを増加させるため，ロータに対してその外周に配置されるステータの磁力を増大させ，回転トルクを増大させることが有効である。電動機について，回転トルクを増大させることができれば，低速での起動力を増すことができ，機械動力源としての役割を増すことができる。即ち，永久磁石式の電動機は，電流値を増すと，ステータに巻回した巻線の電流が増し，発熱したり，大きな磁力によって発生する渦電流により発熱し，永久磁石の磁力を減少させることがある。
【０００４】
また，永久磁石をロータとした発電・電動機としては，例えば，特開昭６２−２７２８５０号公報に開示された永久磁石式回転機が知られている。例えば，特開昭６２−２７２８５０号公報に開示された永久磁石式回転機は，ロータに永久磁石が配置され，可動磁性体が封入されたロータの回転で径方向へ可動磁性体を案内する磁極片形成用の容器をロータに設けたものである。また，特開平７−２３６２６０号公報に開示された高出力交流発電・電動機は，回転速度に応じて磁束密度を制御して発電量を適正に制御するものであり，ロータとステータとの間に制御リングを相対回転可能に配置し，制御リングに接離可能な透磁性体を設けたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，電動機におけるステータのステータコアに巻き上げられている巻線の線材の径を太くし，大電流を流し，ステータの磁力を増加させる必要があるが，巻線の線材の径を余り大きくすると，ステータのステータコア間のスロット溝部に線材を通し，線材をステータコアに巻き上げることが大変困難になる。また，上記のようなステータを作製する問題を解決するため，ステータの櫛部を構成する部材を横に並べておき，線材をステータコアの櫛溝に巻き上げた後に，ステータ部材を円筒状に成形する方法が知られているが，該方法ではステータのコア材に巻かれた線径の太い線材の剛性が大きく円筒形に形成することが困難であり，ステータコア端部の巻線の積層部がはみ出して寸法が大きくなるという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記の問題を解決することであり，発電・電動機におけるステータの作製において，従来のように巻線をステータコアの溝に巻き上げることをせずに，ステータ本体と該ステータ本体の両端に結合される結線端子部材とから構成し，ステータコアに線材を巻き上げることなく，ステータ本体の櫛歯の間に形成されているスロット溝部に線材を配置して樹脂材で固定し，該線材を結線端子部材に埋め込んだ結線材と結線してステータを構成し，ステータを容易に作製できる構造に構成した発電・電動機におけるステータの構造を提供することである。
【０００７】
この発明は，ハウジングに回転可能に支持された回転軸，前記回転軸に取り付けられたロータ，及び前記ロータの外周に配置され且つ前記ハウジングに固定されたステータから成り，前記ロータは複数個の永久磁石部材と前記永久磁石部材間に配置されて前記永久磁石部材を互いに接着させる接着用樹脂材とを備え，前記ステータはステータ本体及び該ステータ本体の両端に結合されたステータ端部材から構成されている発電・電動機において，前記ステータ本体は周方向に隔置して軸方向に延びるステータコア，該ステータコア間のスロット溝部に嵌め込まれた非磁性の樹脂成形体及び該樹脂成形体の軸方向に延びる通孔に配置された銅線から構成され，
前記ステータ端部材は前記ステータ本体の予め決められた所定の前記銅線同士を接続すると共に互いに非接触状態で配設された結線部材，該結線部材をそれぞれ埋設固定した非磁性で非導電性の端部樹脂材及び前記端部樹脂材から引き出された前記結線部材のうち予め決められた前記結線部材に接続された引出し端子から構成されており，
前記結線部材は，予め決められた所定の前記銅線間に延びる板部材と該板部材の両端に接続された前記銅線から延びる直線結線部から構成されており，
前記結線部材に接続する前記銅線の前記直線結線部には，熱伝導及び接合状態を良好にするため銀メッキ又は金メッキが施されていることを特徴とする発電・電動機におけるステータの構造に関する。
【０００８】
前記ステータ本体の前記銅線と前記ステータ端部材の前記結線部材とは，前記銅線の端部と前記結線部材の端部とが互いに整合した状態で接合材によって接続されている。
【０００９】
前記ステータ本体の前記樹脂成形体及び前記ステータ端部材の前記端部樹脂材は，前記銅線及び前記結線部材の発熱によって溶損しない耐熱性材料で構成されている。
【００１０】
前記ロータは円弧状の前記永久磁石部材と前記永久磁石部材間の前記接着用樹脂材とが筒状に配置された永久磁石体，及び前記永久磁石体に巻回された内面に接着剤が塗布された非磁性の耐熱合金から成る薄板の補強部材から構成されているものである。
【００１１】
このステータの構造は，上記のように構成されているので，従来のステータの作製のように，ステータコアのスロット溝部に巻線を通して巻き上げる必要がなく，ステータコアから巻線が飛び出した状態になることがなく，長手方向が短く構成でき，極めて容易に且つコンパクトなステータを作製することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明による永久磁石を用いた発電・電動機の実施例を説明する。図１はこの発明によるステータの構造を組み込んだ発電・電動機を示す概略断面図，図２は図１の発電・電動機におけるステータを示す断面図，図３は図２のステータの端面を説明する説明図，及び図４は図３のステータの端面を説明する一部破断の説明図である。
【００１３】
この発明によるステータの構造は，例えば，高速回転軸を有する工作機械等の加工機の高速電動機，コージェネレーションシステムのエンジンに組み込まれた発電・電動機，ハイブリット自動車のエンジン等の出力軸に取り付けられた発電・電動機，排気ガスエネルギを回収するターボチャージャに組み込まれた発電・電動機，或いはエネルギ回収装置に設けた発電・電動機におけるステータとして利用できるものである。
【００１４】
この実施例のステータを組み込んだ発電・電動機は，主として，ハウジング１，ハウジング１に一対の軸受２３を介して回転可能にそれぞれ支持された回転軸２，回転軸２に固定された永久磁石体３から成る回転子即ちロータ５，及びロータ５の外周でロータ５との間に隙間２５を形成してハウジング１に固定されたステータ６を有する。言い換えれば，ロータ５は，ハウジング１に固定されたステータ６の中空孔２６に隙間２５を形成した状態で回転可能に挿通されている。ロータ５は，その両端が回転軸２に設けられたストッパプレート２２を介在して回転軸２のねじ部に螺入された固定ナット２４によって回転軸２に固定されている。回転軸２は，例えば，その端部がベルトプーリ等を通じてエンジンの出力軸，又はバイトや砥石に動力伝達装置を介して取り付けられた回転軸に連結されたり，或いは，タービン軸等の回転軸を構成している。
【００１５】
図３には，発電・電動機におけるステータ６の構造を説明するため，ステータ６の端部が示されており，ステータ６のステータコア９には三相巻線に相当する線材が，端子〇印，端子×印及び端子△印が示されており，発電・電動機には三相電流を発生させる発電機或いは三相電流の供給によって作動される電動機として使用される。
【００１６】
このステータの構造を組み込んだ発電・電動機は，ハウジング１に固定されたステータ６を，特に，ステータ本体７及びステータ本体７の両端に結合されたステータ端部材８から構成したことに特徴を有している。ステータ端部材８は，ステータ本体７の樹脂材等から成るステータコア９の両端からそれぞれ突出して設けられた連結部１６を，ステータ端部材８の端部樹脂材１４に埋め込み，互いに溶着することによって固定することができる。
【００１７】
ステータ６におけるステータ本体７は，周方向に隔置して軸方向に延びるステータコア９，ステータコア９間のスロット即ちスロット溝部１８に嵌め込まれた非磁性で非導電性の樹脂成形体１０，及び樹脂成形体１０の軸方向に延びる通孔に配置された銅線１１から構成されている。樹脂成形体１０は，銅線１１を挿通する通孔を軸方向に多数設けた状態に構成され，ステータコア９の櫛部１７間のスロット溝部１８に嵌め込んでステータコア９に固定されている。樹脂成形体１０は，例えば，所定数の銅線１１を配置した状態で樹脂材を充填して成形することによって作製される。
【００１８】
また，ステータ６におけるステータ端部材８は，ステータ本体７の予め決められた所定の銅線１１同士を接続するように互いに非接触状態で配設された結線部材１２，結線部材１２をそれぞれ埋設固定した非磁性で非導電性の端部樹脂材１４，及び端部樹脂材１４から引き出された結線部材１２のうち予め決められた結線部材１２に接続された引出し端子１９から構成されている。結線部材１２は，例えば，銅板を成形し，互いに干渉しないように端部樹脂材１４に配列されている。また，引出し端子１９は，所定の結線部材１２に結線した状態で，端部樹脂材１４に同時に埋設して結線状態に接続することができる。或いは，引出し端子１９は，結線部材１２に接着材によって結線することもできる。
【００１９】
ステータ本体７に配置された銅線１１の端部の直線結線部１５とステータ端部材８に配置された結線部材１２の板部材１３とは，直線結線部１５と板部材１３とが互いに整合した状態で，ステータ端部材８に形成された充填孔２７からハンダ等の接合材２０を充填することによって互いに接続される。結線部材１２は，予め決められた所定の銅線１１間に延びる板部材１３と板部材１３の両端に接続された銅線１１の端部の直線結線部１５から構成されている。例えば，ステータコア９の櫛部１７間のスロットの溝部１８に銅線１１を所定の数だけ配置すると共に，スロット溝部１８の両端から銅線１１の端部を突出させると共に，連結部１６をスロット溝部１８の両端から突出した状態に配置しておき，モールドして樹脂成形体１０を作製し，円筒形のステータ本体７を形成する。スロット溝部１８から突出した銅線１１の端部が直線結線部１５を形成することになる。そこで，ステータ本体７に対してステータ端部材８を整合させ，直線結線部１５と結線部材１２の板部材１３とをハンダ等で結合すれば，ステータ６が完成することになる。
【００２０】
ステータ本体７の樹脂成形体１０及びステータ端部材８の端部樹脂材１４は，銅線１１及び結線部材１２の発熱によって溶損しない耐熱性材料で構成されている。また，結線部材１２の直線結線部１５に接続する銅線１１の端部には，熱伝導及び接合状態を良好にするため銀メッキ又は金メッキが施され，結線部の接触を良好にしている。
【００２１】
また，ステータ６の内部で回転するロータ５は，筒状に複数個配置された円筒状の永久磁石体３を形成する円弧状の永久磁石部材２１，永久磁石部材２１の間に配置され且つ永久磁石部材２１を互いに接着させる接着用樹脂材，及び永久磁石体３に巻回された内面に接着剤が塗布された非磁性耐熱合金から成る補強部材４から構成されている。補強部材４は，例えば，マグネシウムとバナジウムが混合された非磁性のチタン−アルミニウム合金から構成されている。チタン−アルミニウム合金は，例えば，Ｔｉに，Ａｌが８％，Ｍｇが１％，Ｖが１％含有された合金である。或いは，補強部材４は，クロムとモリブデンを含むニッケル合金から成る弾性非磁性材から構成されている。更に，永久磁石体３を構成する複数の円弧状の永久磁石部材２１は，ほぼ円筒状に配置され，永久磁石部材２１間の境界領域には樹脂材が配置され，各永久磁石部材２１が樹脂材で互いに隔置され，全体の外形形状がほぼ円筒状に形成されている。
【００２２】
【発明の効果】
この発明による発電・電動機におけるステータの構造は，上記のように構成されているので，ステータコアのスロット溝部に配置された樹脂成形体に形成した挿通孔に銅線を通し，ガスケット銅線をステータ端部材に配置した結線部材に溶着するのみで従来の巻線と同等の構造を形成でき，ステータを極めて容易に作製することができる。特に，このステータの構造は，高トルクの発電・電動機に組み込むと，ステータコアの端部の長さを短く形成することができ，発熱等による焼損の原因となる線材間の接触を防止することができ，信頼性に富んだ発電・電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明によるステータの構造を組み込んだ発電・電動機を示す概略断面図である。
【図２】図１の発電・電動機におけるステータを示す断面図である。
【図３】図２のステータの端面を説明する説明図である。
【図４】図３のステータの端面を説明する一部破断の説明図である。
【符号の説明】
１    ハウジング
２    回転軸
３    永久磁石体
４    補強部材
５    ロータ
６    ステータ
７    ステータ本体
８    ステータ端部材
９    ステータコア
１０  樹脂成形体
１１  銅線
１２  結線部材
１３  板部材
１４  端部樹脂材
１５  直線結線部
１６  連結部
１７  櫛部
１８  スロット溝部
１９  引出し端子
２０  接合材
２１  永久磁石部材
２６  中空孔
【図１】
0003592975.tif 000002
【図２】
0003592975.tif 000003
【図３】
0003592975.tif 000004
【図４】
0003592975.tif 000005