(57)【要約】【課題】固定子コア押えの高さを極端に高くすることなく固定子コア押えの曲げモーメントに対する強度を強くするとともに、固定子コア押えでの損失を低減させた回転電機を得ることを目的にする。【解決手段】固定子コア１の軸方向の両端に配置される固定子コア押え８を有する。固定子コア押え８は、当該固定子コア押え８の内周側に位置する非磁性材の歯形押え６と、この歯形押え６に接しかつ当該固定子コア押え８の外周側に延伸した磁性材の鉄心押え７とからなる。固定子コア押え８は、鉄心押え７を貫通するコアボルト５で当該コアボルト５の軸方向に締め付けられて固定子コア１を押える。歯形押え６は、固定子コア１から離れる方向に突出し、固定子コイル端部３と周方向に重なることなく形成され、鉄心押え７と径方向に接する接部６ａを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に形成され、鋼板を積層した固定子コアと、
この固定子コアにおける軸方向端部の内周側に配置され、前記固定子コアから離れる方向に伸びた固定子コイル端部と、
前記固定子コアの軸方向の両端に配置され、前記固定子コアを押える固定子コア押えとを有する回転電機であって、
前記固定子コア押えは、当該固定子コア押えの内周側に位置する非磁性材の歯形押えと、この歯形押えに接しかつ当該固定子コア押えの外周側に延伸した磁性材の鉄心押えとからなり、
前記鉄心押えは、当該鉄心押えを貫通するコアボルトで当該コアボルトの軸方向に締め付けられ、
前記歯形押えは、前記固定子コアから離れる方向に突出し、前記固定子コイル端部と周方向に重なることなく形成され、前記鉄心押えと径方向に接する接部を備えたことを特徴とした回転電機。
【請求項２】
前記接部は、前記コアボルトの締め付けで生じる曲げモーメントに抗する形状であることを特徴とした請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記接部は、内周側に傾斜面を有することを特徴とした請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記接部は、軸方向の外面が前記鉄心押えにおける軸方向の外面よりも低いことを特徴とした請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記接部は外周面に係止形状を有し、
前記鉄心押えは内周面に前記係止形状と係合する係止受形状を有することを特徴とした請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記歯形押えは、前記鉄心押えに接合されたことを特徴とした請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記接部の外周面は前記歯形押えの外周面と一致し、
前記歯形押えの外周面は前記鉄心押えの内周面に接合されたことを特徴とした請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記鉄心押えは、下面に内周側から外周側へ貫通する通風溝を有することを特徴とした請求項７に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機に関するものであり、特に鋼板を積層した固定子コアを押える固定子コア押えに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転電機の固定子の端部は、磁性材料のケイ素鋼板を積層した固定子コアを複数の直方体の歯形押えとこの歯形押えを溶接した鉄心押えからなる固定子コア押えで押え、固定子コア押え及び固定子コアを貫通するコアボルトで締め付けて固定される。このような回転電機は例えば特許文献１に示されている。
【０００３】
回転子コイル端部及び固定子コイル端部からの漏れ磁束によって固定子コア押えにてヒステリシス損失が発生する。固定子コイル端部近傍に配置される歯形押えは非磁性材であるステンレス鋼を用いてヒステリシス損失を低減させるが、鉄心押えはコストを抑えるために磁性材である一般構造用鉄鋼を用いている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５２８３０号公報（００１３段、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の回転電機においては、材質を磁性材のままで、鉄心押えでの損失を低減させるために、鉄心押えの内周端を外周側へ移動させ固定子コイル端部から遠ざけるようにすると、コアボルトの締め付けによって生じ、歯形押えに作用する曲げモーメントが増大する。このため、歯形押えの強度が低下して固定子コアを十分に押えることができないという問題が生じる。これを解決するために歯形押えの高さを高くすると、固定子コア押え全体の高さが高くなり過ぎる場合があり、回転電機の固定子端部が軸方向に長くなって、配置が困難になったりコストが増大したりする問題があった。
【０００６】
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、固定子コア押えの高さを極端に高くすることなく固定子コア押えの曲げモーメントに対する強度を強くするとともに、固定子コア押えでの損失を低減させた回転電機を得ることを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る回転電機は、固定子コアの軸方向の両端に配置される固定子コア押えを有する。固定子コア押えは、当該固定子コア押えの内周側に位置する非磁性材の歯形押えと、この歯形押えに接しかつ当該固定子コア押えの外周側に延伸した磁性材の鉄心押えとからなる。固定子コア押えは、鉄心押えを貫通するコアボルトで当該コアボルトの軸方向に締め付けられて固定子コアを押える。歯形押えは、固定子コアから離れる方向に突出し、固定子コイル端部と周方向に重なることなく形成され、鉄心押えと径方向に接する接部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る回転電機は、歯形押えにおいて、固定子コアから離れる方向に突出し、固定子コイル端部と周方向に重なることなく形成され、鉄心押えと径方向に接する接部を備えたことにより、固定子コア押えの高さを極端に高くすることなく固定子コア押えの曲げモーメントに対する強度を強くするとともに、固定子コア押えでの損失を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における回転電機の固定子端部を示す図であり、図２は図１の固定子コア押えを示す図である。固定子コア１は環状に形成されているが、一方の内周側から外周側を図１に示している。図において、磁性材料のケイ素鋼板を積層した固定子コア１の内周側（図１の左側）に形成されたスロット（図示せず。）に収容された固定子コイルの固定子コイル端部３が、固定子コア１の軸方向の端面から外方に伸びている。歯形押え６は、非磁性材であるステンレス鋼からなり、固定子コア１を軸方向に固定する。歯形押え６には、接部６ａが、固定子コア１から離れる方向に突出し、固定子コイル端部３と周方向に重なることなく形成されている。
【００１０】
鉄心押え７は、磁性材である一般構造用鉄鋼からなり、内周側に位置する内周面及び下面の内周側で歯形押え６の接部６ａ及び上面の外周側と接している。鉄心押え７と歯形押え６は境界で溶接等により結合され一体構造になっている。歯形押え６及び鉄心押え７は固定子コア押え８を構成している。
【００１１】
固定子コア押え８は、固定子コア１の軸方向の両端に配置される。コアボルト５が、固定子コア１の軸方向の両端に配置された鉄心押え７の貫通孔７ａを貫通し、固定子コア押え８を締め付けて固定子コア１を押えている。外周棒４が溶接された外周板２が、固定子コア１の外周に配置される。外周棒４は、鉄心押え７で軸方向から押えられる。
【００１２】
次に、コアボルト５の締め付けによって、歯形押え６と鉄心押え７からなる固定子コア押え８に発生する曲げモーメントと固定子コア押え８の強度について説明する。図３は、接部６ａを備えていない従来の歯形押え６と鉄心押え７からなる固定子コア押え８に発生する曲げモーメントの分布を示す図である。なお、歯形押え６は下面全体で固定子コア１から分布した反力を受け、鉄心押え７は外周側で外周棒４から反力を受けるので、図３に示す曲げモーメント分布１０は模式的に示すが、曲げモーメントが最大となるコアボルト５の位置から内周端及び外周端で０になっている。
【００１３】
図３において、Ｂ−Ｂ面で切断した断面で発生する曲げモーメントは歯形押え６と鉄心押え７の両者にて分担すればよい。しかしながら、Ａ−Ａ面で切断した断面で発生する曲げモーメント並びにＡ−Ａ面で切断した断面より内周側の断面で発生する曲げモーメントは、歯形押え６のみで受け持つことになる。Ａ−Ａ面で切断した断面より内周側の断面で発生する曲げモーメントは、Ａ−Ａ面で切断した断面で最大となり、内周面では０になっているので、歯形押え６の高さは、この曲げモーメントによって曲がらない強度となる高さであればよい。実際は、歯形押え６の高さはマージンを考慮して決定される。
【００１４】
次に、鉄心押え７の内周面を外周側に移動させて、鉄心押え７の径方向の幅を短縮した場合を考える。鉄心押え７の内周面を図３のＢ−Ｂ面で切断した断面まで移動させた場合は、Ｂ−Ｂ面で切断した断面で発生する曲げモーメントを歯形押え６のみで受け持つことになる。このため、Ｂ−Ｂ面で切断した断面において発生する曲げモーメントは、歯形押え６の強度を超えているので、歯形押え６はこの曲げモーメントに抗することができず、鉄心押え７はＢ−Ｂ面で切断した断面近傍で撓んでしまう。したがって、従来は歯形押え６の高さを高くしなければならなかった。
【００１５】
これに対して、本発明の実施の形態１では、鉄心押え７の内周面を外周側に移動させたことにより曲げモーメントが増大する歯形押え６の部分において接部６ａを備えたことで、歯形押え６の全体の高さを高くすることなく、歯形押え６が受ける曲げモーメントに抗することができる。言い換えると、接部６ａは、コアボルト５の締め付けで生じる曲げモーメントに抗する形状を有している。したがって、鉄心押え７の内周面を固定子コイル端部３及び固定子コア１の内周側に配置される回転子コイル端部から、従来に比べて外周側に移動させることができるので、鉄心押え７に到達する固定子コイル端部３及び回転子コイル端部の漏れ磁束が減少し、鉄心押え７でのヒステリシス損失を低減することができる。これにより鉄心押えの過熱を防ぐことができ、固定子の冷却効率が向上するので、冷却に必要なエネルギーが低減でき、回転電機の効率が向上する。
【００１６】
また、歯形押え６の全体の高さを高くすることなく、歯形押え６の接部６ａが固定子コイル端部３と周方向に重なることなく形成されたので、従来の歯形押え６の全体の高さを高くしたものに比べて、回転電機の固定子端部が軸方向に長くなることはなく、回転電機の配置が困難になったりコストが増大したりすることがない。
【００１７】
なお、固定子コア押え８は鉄心押え７と歯形押え６とが境界において溶接等で結合され一体構造になっている例で説明したが、図４に示すように、接部６ａが外周面に係止形状を有し、鉄心押え７が内周面に係止形状に係合する係止受形状を有して、鉄心押え７と歯形押え６は境界において溶接等で結合しない固定子コア押え８であっても構わない。この場合は、鉄心押え７と歯形押え６の境界を溶接等で結合させる工程を削減でき、製造工程が簡略できるメリットがある。
【００１８】
また、鉄心押え７と歯形押え６が境界において溶接等で接合されないが、接部６ａの外周面と鉄心押え７の内周面が互いに接して、コアボルト５の締め付けによって鉄心押え７の内周面と接部６ａの外周面が互いに作用・反作用の力を及ぼす形状を有する固定子コア押え８であっても構わない。この場合は、接部６ａの外周面及び鉄心押え７の内周面に係止形状及び係止受形状がないので、接部６ａの外周面及び鉄心押え７の内周面に係止形状及び係止受形状を設ける工程がなく、さらに製造工程が簡略できるメリットがある。
【００１９】
以上のように実施の形態１における回転電機は、歯形押えにおいて、固定子コアから離れる方向に突出し、固定子コイル端部と周方向に重なることなく形成され、鉄心押えと径方向に接する接部を備えたことにより、固定子コア押えの高さを極端に高くすることなく固定子コア押えの曲げモーメントに対する強度を強くするとともに、固定子コア押えでの損失を低減させることができる。
【００２０】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２における回転電機の固定子端部を示す図である。実施の形態１とは、歯形押え６の接部６ａの内周側に傾斜面６ｂを設けて、接部６ａの内周側が面取りされた点で異なる。
【００２１】
歯形押え６の接部６ａは、内周側に傾斜面６ｂを備えたので、固定子コイル端部３及び回転子コイル端部からの漏れ磁束により発生する渦電流が、接部６ａの内周側の角部への集中が軽減できるため、実施の形態１に比べて渦電流損失を低減することができる。
【００２２】
また、実施の形態１に比べて、歯形押え６の接部６ａと固定子コイル端部３との距離が長くなると共に角部での電界集中が緩和されるので、歯形押え６の接部６ａと固定子コイル端部３との絶縁距離が確保しやすいメリットがある。
【００２３】
なお、歯形押え６の接部６ａに作用する曲げモーメントは、図３に示したように内周側の方が外周側より小さいため、内周側において傾斜面６ｂを設けることにより歯形押え６の接部６ａの高さが低くなっても、内周側においても曲げモーメントに対する強度を十分確保することができる。
【００２４】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３における回転電機の固定子端部を示す図である。実施の形態２とは、歯形押え６の接部６ａの高さを鉄心押え７の内周側よりも低くした点で異なる。
【００２５】
歯形押え６及び鉄心押え７からなる固定子コア押え８に作用する曲げモーメントは、図３に示したように、コアボルト５の付近で大きく、内周側では小さい。歯形押え６のステンレス鋼の材質が、鉄心押え７の一般構造用鉄鋼の強度と同等以上の材質であれば、最も強度が必要なコアボルト５の付近から離れた位置にある歯形押え６の接部６ａの高さを鉄心押え７の内周側よりも低くしても、歯形押え６の強度は十分確保することができる。
【００２６】
歯形押え６の接部６ａの上面と固定子コイル端部３を離すことができるので、実施の形態３に比べて接部６ａの上面での渦電流損失が低減できる。また、歯形押え６の接部６ａの高さを実施の形態３に比べて低くしたので、歯形押え６のステンレス鋼の使用量が低減できるので、コストを低減することができる。
【００２７】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４における回転電機の固定子端部を示す図であり、図８は、図７の固定子コア押えを示す図である。実施の形態３とは、歯形押え６の接部６ａの外周面と歯形押え６の外周面が一致して点で異なる。
【００２８】
溶接等により結合させる鉄心押え７と歯形押え６は境界の長さが実施の形態３に比べて短くできるので、溶接等で結合させる工程を短縮でき、製造工程が簡略できるメリットがある。
【００２９】
また、歯形押え６はステンレス鋼の板から図７の形状に切り出して製造されるので、切り出し長、即ち歯形押え６の側面の周囲長が、実施の形態３に比べて短くなるので、歯形押え６の切り出し工程を短縮でき、製造工程が簡略できるメリットがある。
【００３０】
また、歯形押え６の外周側に延伸部があった実施の形態３とは異なり、実施の形態４は歯形押え６の外周側に延伸部がなく、歯形押え６のステンレス鋼の使用量が低減できるので、コストを低減することができる。
【００３１】
実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５における回転電機の固定子端部を示す図であり、図１０は図９の固定子コア押えを示す図である。実施の形態４とは、鉄心押え７の下面に内周側から外周側へ貫通する通風溝９を有する点で異なる。
【００３２】
実施の形態５では、鉄心押え７の下面に内周側から外周側へ貫通する通風溝９を有するので、鉄心押え７の下面に冷却風を通すことが可能となり、実施の形態４に比べて鉄心押え７の放熱効率を高めることができる。
【００３３】
なお、実施の形態２及び３では、固定子コア押え８は鉄心押え７と歯形押え６とが境界において溶接等で結合され一体構造になっている例で説明したが、実施の形態１で示したように、接部６ａが外周面に係止形状を有し、鉄心押え７が内周面に係止形状に係合する係止受形状を有して、鉄心押え７と歯形押え６は境界において溶接等で結合しない固定子コア押え８であっても構わない。この場合は、鉄心押え７と歯形押え６の境界を溶接等で結合させる工程を削減でき、製造工程が簡略できるメリットがある。
【００３４】
また、鉄心押え７と歯形押え６が境界において溶接等で接合されないが、接部６ａの外周面と鉄心押え７の内周面が互いに接して、コアボルト５の締め付けによって鉄心押え７の内周面と接部６ａの外周面が互いに作用・反作用の力を及ぼす形状を有する固定子コア押え８であっても構わない。この場合は、接部６ａの外周面及び鉄心押え７の内周面に係止形状及び係止受形状がないので、接部６ａの外周面及び鉄心押え７の内周面に係止形状及び係止受形状を設ける工程がなく、さらに製造工程が簡略できるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機の固定子端部を示す図である。
【図２】図１の固定子コア押えを示す図である。
【図３】従来の固定子コア押えに発生する曲げモーメントの分布を示す図である。
【図４】実施の形態１における他の歯形押えの接部と鉄心押えの要部を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２における回転電機の固定子端部を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３における回転電機の固定子端部を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４における回転電機の固定子端部を示す図である。
【図８】図７の固定子コア押えを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態５における回転電機の固定子端部を示す図である。
【図１０】図９の固定子コア押えを示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  固定子コア、３  固定子コイル端部、５  コアボルト、６  歯形押え、６ａ  接部、６ｂ  傾斜面、７  鉄心押え、８  固定子コア押え、９  通風溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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