(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒部および上記筒部の軸方向の一端から径方向外方に突出して上記筒部と一体に設けられたフランジ部を有するフレームと、
円環状に構成され、上記筒部の内部に嵌合保持された固定子鉄心と、
上記固定子鉄心に装着されたコイルと、
上記固定子鉄心の軸心を中心として径方向および周方向に移動可能に上記フランジ部に取り付けられた複数の位置決め部材と、を備える回転電機の固定子。
【請求項２】
上記位置決め部材が上記フランジ部に締着固定されている請求項１記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
上記位置決め部材の剛性が上記フランジ部の剛性より小さい請求項１又は請求項２記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
上記固定子鉄心の軸方向の一端側に配設され、上記コイルを結線する結線板ユニットをさらに備え、
上記結線板ユニットを上記フレームに固定するためのブラケットが、上記位置決め部材を兼ねている請求項１又は請求項２記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
上記固定子鉄心の軸方向の一端側に配設されたレゾルバをさらに備え、
上記レゾルバを上記フレームに固定するためのブラケットが、上記位置決め部材を兼ねている請求項１又は請求項２記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
上記フレームは、上記フランジ部から径方向に突出して上記フランジ部と一体に設けられた、締結部を有する複数の締結フランジ部を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
上記位置決め部材が、上記締結フランジ部と軸方向に重なって上記フランジ部に取り付けられている請求項６記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
上記位置決め部材が、締結部を有している請求項１又は請求項２記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
筒部および上記筒部の軸方向の一端から径方向外方に突出して上記筒部と一体に設けられたフランジ部を有するフレームと、
円環状に構成され、上記筒部の内部に嵌合保持された固定子鉄心と、
上記固定子鉄心に装着されたコイルと、
上記固定子鉄心の軸心を中心として径方向および周方向に移動可能に上記フランジ部に取り付けられた複数の位置決め部材と、を備える回転電機の固定子の製造方法において、
上記コイルが装着されて円環状に構成された上記固定子鉄心を上記筒部の内部に嵌合保持させた後、複数の上記位置決め部材を上記フランジ部に取り付ける回転電機の固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機、発電機などの回転電機の固定子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機の固定子は、複数の分割コアと、複数の分割コアを円環状に配置して、それらの外周側を固定する外筒リングと、各分割コアに巻回される巻線コイルと、を備え、外筒リングは、薄肉の円筒形状の筒部と、それぞれ、筒部の外周側に張り出して設けられ、固定子を外部の筐体や他の装置に締結して固定する締結フランジと、を備えていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５５７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の回転電機においては、回転子が、固定子との間に微少な隙間を確保して、固定子の内周側に配置されるので、固定子と回転子の同軸度を高める必要があった。【０００５】
従来の回転電機の固定子では、円環状に配列された分割コアが外筒リングの筒部に圧入、固定されるので、外筒リングに歪みが発生する。さらに、ウォータジャケットなどの部品が筒部に溶接などで固定されると、それによる歪みが外筒リングに蓄積される。締結フランジは、筒部と一体に作製され、歪みが蓄積された外筒リングの一部を構成している。これにより、外筒リングが変形し、外筒リングに保持された円環状に配列された分割コアの軸心に対する締結フランジの締結部の位置関係が、悪化する。そこで、締結フランジを外部の筐体に締結して固定子を取り付けた場合、固定子を精度良く外部の筐体に取り付けることはできない。つまり、固定子の軸心位置を設定位置に精度良く位置させることができない。これにより、回転子を外部の筐体に組み付けて作製された回転電機においては、回転子と固定子の同軸度が悪化することになる。【０００６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、フレームの変形の有無に拘わらず、フレームに嵌合保持された固定子鉄心に対する位置決め部材の位置関係を高精度に確保して位置決め部材をフレームに取り付けることができる回転電機の固定子およびその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の回転電機の固定子は、筒部および上記筒部の軸方向の一端から径方向外方に突出して上記筒部と一体に設けられたフランジ部を有するフレームと、円環状に構成され、上記筒部の内部に嵌合保持された固定子鉄心と、上記固定子鉄心に装着されたコイルと、上記固定子鉄心の軸心を中心として径方向および周方向に移動可能に上記フランジ部に取り付けられた複数の位置決め部材と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、位置決め部材が、固定子鉄心の軸心を中心として径方向および周方向に移動可能にフランジ部に取り付けられている。そこで、固定子鉄心をフレームの内部に嵌合保持させた後、位置決め部材を移動させて、固定子鉄心の軸心を中心として、設定された周方向及び径方向の位置に位置決めできる。これにより、フレームの変形の有無に拘わらず、フレームに嵌合保持された固定子鉄心と位置決め部材との位置関係を高精度に確保することができる。そこで、このように構成された固定子を用いれば、回転子と固定子との同軸度が高められた回転電機を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の構成を説明する斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の構成を説明する斜視図である。
【００１１】
図１において、回転電機の固定子１は、円弧状のコアバック３ａおよびコアバック３ａの内周面から径方向内方に突出するティース３ｂからなる分割コア３を円環状に配列して構成される固定子鉄心２と、各分割コア３のティース３ｂに巻回されたコイル４と、分割コア３を円環状に配列して構成された固定子鉄心２を圧入により内部に嵌合保持する円筒状のフレーム５と、を備える。
【００１２】
フレーム５は、円筒状の筒部５ａと、筒部５ａの軸方向の一端から径方向外方に突出して周方向の全周に渡って形成されたフランジ部５ｂと、それぞれ、フランジ部５ｂから径方向外方に突出して周方向に分散して配設された複数の締結フランジ部５ｃと、を備える。そして、締結部としての締結用穴６が締結フランジ部５ｃのそれぞれに形成されている。さらに、取付用ねじ穴７が、筒部５ａの軸心を挟んで相対するフランジ部５ｂの２カ所に形成されている。なお、筒部５ａ、フランジ部５ｂおよび締結フランジ部５ｃは、例えば鉄などの金属により一体に成形されている。
【００１３】
位置決め部材８は、例えば、薄板鋼板で作製され、円形の位置決め穴９と、位置決めねじ１６の軸部より大径の取付穴１０と、が形成されている。
ハウジング１１は、アルミニウムなどの金属で円筒形に作製されている。そして、一対の位置決め部１２が、ハウジング１１の軸心を挟んで相対するようにハウジング１１の一端面に形成されている。位置決め部１２のそれぞれには、位置決め穴１３が形成されている。また、取付部１４が、締結フランジ部５ｃのそれぞれに対応するように、ハウジング１１の一端面に形成されている。取付部１４のそれぞれには、取り付け用のねじ穴１５が形成されている。
【００１４】
このように構成された固定子１を組み立てるには、まず、それぞれ、コイル４が巻回された、１８個の分割コア３を、コアバック３ａの周方向の側面同士を突き合わせて円環状に配列する。ついで、円環状に配列された分割コア３の群をフレーム５の筒部５ａに圧入する。これにより、分割コア３により円環状に構成された固定子鉄心２が筒部５ａに嵌合保持される。ついで、位置決めねじ１６を取付穴１０に通して、取付用ねじ穴７に螺着し、位置決め部材８をフランジ部５ｂに取り付ける。このとき、取付穴１０が位置決めねじ１６の軸部より大径に形成されているので、位置決め部材８は、固定子鉄心２の軸心を中心として、周方向および径方向に移動可能となっている。そこで、位置決め穴９の穴中心が、固定子鉄心２の軸心を中心として、設定された周方向位置および径方向位置に位置するように位置決め部材８を移動させる。ついで、位置決めねじ１６を締着して、このように位置決めされた位置決め部材８をフレーム５に固定し、固定子１が組み立てられる。
【００１５】
ここで、取付用ねじ穴７は、フレーム５をハウジング１１に取り付けた際に、固定子鉄心２とハウジングとが同軸となるように、フランジ部５ｂに形成されている。つまり、固定子鉄心２が圧入されていない状態の筒部５ａの軸心を中心とした、フランジ部５ｂに取り付けられた２つの位置決め部材８の位置決め穴９の中心の周方向位置および径方向位置が、ハウジング１１の軸心を中心とした、ハウジング１１に形成された２つの位置決め穴１３の中心の周方向位置および径方向位置と一致している。
【００１６】
しかし、固定子鉄心２を筒部５ａに圧入することで、フレーム５に歪みが発生し、フレーム５が変形する。このフレーム５の変形により、２つの位置決め穴９の中心位置が、ハウジング１１に形成された２つの位置決め穴１３の中心位置に対してずれてしまう。実施の形態１では、位置決め穴９の穴中心が、フレーム５に嵌合保持された固定子鉄心２の軸心を中心として、設定された周方向位置および径方向位置に位置するように位置決め部材８を移動させることで、フレーム５の変形に起因する上述の位置ずれを補正している。
【００１７】
このように組み立てられた固定子１は、位置決め穴９，１３を重ねあわせ、位置決めピン１７を位置決め穴９，１３に圧入して、位置決め部材８がハウジング１１に取り付けられる。これにより、固定子１は、高精度に位置決めされた状態でハウジング１１内に収納され、固定子鉄心２とハウジング１１とが同軸となる。ついで、取付ねじ１８が締結用穴６に通されてねじ穴１５に締着され、締結フランジ部５ｃがハウジング１１に固定される。これにより、固定子１が、高精度に位置決めされた状態でハウジング１１に強固に保持される。
【００１８】
実施の形態１によれば、位置決め部材８が、固定子鉄心２が圧入されて嵌合保持されているフレーム５のフランジ部５ｂに、径方向や周方向に移動可能に締着固定されている。そこで、固定子鉄心２の圧入によりフレーム５に歪みが発生し、フレーム５が変形したとしても、位置決め部材８の締着を緩め、位置決め部材８の位置決め穴９の穴中心を固定子鉄心２の軸心を中心とする設定された周方向位置および径方向位置に位置決めすることができる。このように、フレーム５の変形の有無に拘わらず、位置決め部材８を固定子鉄心２に対して高精度に位置決めできる。
【００１９】
また、このように構成された固定子１は、位置決め部材８とハウジング１１の位置決め穴９，１３に位置決めピン１７を圧入して、ハウジング１１に取り付けられる。さらに、締結フランジ部５ｃの締結用穴６に通された取付ねじ１８がハウジング１１のねじ穴１５に締着されて、固定子１は、同軸にハウジング１１内に収納、保持される。つまり、固定子１は、高精度に位置決めされた状態で、ハウジング１１内に収納，保持される。そこで、固定子１を用いた回転電機においては、回転子と固定子１との同軸度が確保され、駆動時の騒音の発生が抑制されるとともに、長寿命化が図られる。
【００２０】
位置決め部材８には、固定子１をハウジング１１に固定する機能はなく、位置決めする機能のみを備えている。そこで、位置決め部材８は、フレーム５のフランジ部５ｂであって、位置決め部材８の取付位置に対応する箇所に比べて、剛性を小さくできるので、薄肉の鋼板を用いることができ、位置決め部材８を安価に作製できる。
フランジ部５ｂが筒部５ａの軸方向の一端から径方向外方に突出して周方向の全周に渡って形成されているので、フレーム５の剛性を高めることができる。
【００２１】
なお、上記実施の形態１では、フランジ部が筒部の軸方向の一端から径方向外方に突出して周方向の全周に渡って形成されているが、フランジ部は、位置決め部材の取付位置および締結フランジ部の形成位置に形成されていればよい。
【００２２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子を示す断面図である。
【００２３】
図２において、締結フランジ部５ｃに形成された締結用穴６は、位置決め部材８に形成された位置決め穴９より大径に形成されている。そして、位置決め部材８が、締結フランジ部５ｃに重ねられて、位置決めねじ１６によりフレーム５のフランジ部５ｂに締着固定されている。このとき、位置決め穴９は、固定子鉄心２の軸方向から見て、締結用穴６内に位置している。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００２４】
このように構成された固定子１Ａでは、位置決め部材８が、径方向および周方向に移動可能に、フレーム５のフランジ部５ｂに締着固定されているので、フレーム５の変形の有無に拘わらず、位置決め部材８を固定子鉄心２に対して高精度に位置決めできる。
また、固定子１Ａは、位置決めピン１７に替えて、寸法精度の高いボルト１９を位置決め穴９，１３に圧入して、ハウジング１１に取り付けられる。このとき、締結用穴６が位置決め穴９より大径に形成され、位置決め穴９は、固定子鉄心２の軸方向から見て、締結用穴６内に位置しているので、ボルト１９を位置決め穴９と締結用穴６とを通して位置決め穴１３に圧入できる。
したがって、実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２５】
実施の形態２によれば、位置決め部材８による位置決めと締結フランジ部５ｃによる固定とが同じ位置で行われるので、省スペース化が図られる。また、固定子１Ａのハウジング１１に対する位置決めと固定とが単一のボルト１９で行われるので、部品点数を削減できる。
【００２６】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子を示す断面図である。
【００２７】
図３において、結線板ユニット２０は、固定子鉄心２の軸方向の一端側に配設され、コイル４を結線して所望の交流巻線に構成する。そして、２本のブラケット２１が結線板ユニット２０の周方向の異なる位置から径方向外方に突き出している。そして、位置決めねじ１６の軸部より大径の取付穴（図示せず）がブラケット２１に形成されている。また、位置決め穴９がブラケット２１の取付穴の先端側に形成されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００２８】
実施の形態３では、結線板ユニット２０が、圧入によりフレーム５の筒部５ａに嵌合保持された固定子鉄心２の軸方向一端側に載置される。そして、図示していないが、位置決めねじ１６をブラケット２１の取付穴に通してフランジ部５ｂに形成された取付用ねじ穴７に締着する。ついで、位置決めねじ１６の締着を緩め、結線板ユニット２０を移動させ、かつブラケット２１を曲げて、ブラケット２１の位置決め穴９の穴中心を固定子鉄心２の軸心を中心とする設定された周方向位置および径方向位置に位置決めする。ついで、位置決めねじ１６を締着して、結線板ユニット２０をフレーム５に固定する。これにより、ブラケット２１が固定子鉄心２に対して高精度に位置決めされる。ついで、結線板ユニット２０を用いてコイル４を結線し、所望の交流巻線を構成し、固定子１Ｂが組み立てられる。
【００２９】
このように組み立てられた固定子１Ｂは、位置決め穴９，１３を重ねあわせ、位置決めピン１７を位置決め穴９，１３に圧入して、ブラケット２１がハウジング１１に固定される。これにより、固定子１Ｂは、ハウジング１１内に収納され、固定子鉄心２とハウジング１１とが同軸となる。ついで、取付ねじ１８が締結用穴６に通されてねじ穴１５に締着され、締結フランジ部５ｃがハウジング１１に固定される。これにより、固定子１Ｂが、高精度に位置決めされた状態でハウジング１１に強固に保持される。
【００３０】
この実施の形態３においても、フレーム５の変形の有無に拘わらず、ブラケット２１を固定子鉄心２に対して高精度に位置決めできる。
したがって、実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３１】
実施の形態３によれば、結線板ユニット２０をフレーム５に固定するためのブラケット２１が位置決め部材を兼用しているので、部品点数を削減することができる。
なお、実施の形態３においても、上記実施の形態２と同様に、位置決め部材を兼用するブラケット２１による位置決めと締結フランジ部５ｃによる固定とを同じ位置で行ってもよい。
【００３２】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子を示す断面図である。
【００３３】
図４において、レゾルバ２２は、回転子の回転数を検出するものであり、固定子鉄心２の軸方向の一端側に配設されている。そして、２本のブラケット２３がレゾルバ２２の周方向の異なる位置から径方向外方に突き出している。そして、位置決めねじ１６の軸部より大径の取付穴（図示せず）がブラケット２３に形成されている。また、位置決め穴９がブラケット２３の取付穴の先端側に形成されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３４】
実施の形態４では、レゾルバ２２が、圧入によりフレーム５の筒部５ａに嵌合保持された固定子鉄心２の軸方向一端側に載置される。そして、図示していないが、位置決めねじ１６をブラケット２３の取付穴に通してフランジ部５ｂに形成された取付用ねじ穴７に締着する。ついで、位置決めねじ１６の締着を緩め、レゾルバ２２を移動させ、ブラケット２３を曲げて、ブラケット２３の位置決め穴９の穴中心を固定子鉄心２の軸心を中心とする設定された周方向位置および径方向位置に位置決めする。ついで、位置決めねじ１６を締着してレゾルバ２２をフレーム５に固定し、固定子１Ｃが組み立てられる。
【００３５】
このように組み立てられた固定子１Ｃは、位置決め穴９，１３を重ねあわせ、位置決めピン１７を位置決め穴９，１３に圧入して、ブラケット２３がハウジング１１に固定される。これにより、固定子１Ｃは、ハウジング１１内に収納され、固定子鉄心２とハウジング１１とが同軸となる。ついで、取付ねじ１８が締結用穴６に通されてねじ穴１５に締着され、締結フランジ部５ｃがハウジング１１に固定される。これにより、固定子１Ｃが、高精度に位置決めされた状態で、ハウジング１１に強固に保持される。
【００３６】
この実施の形態４においても、フレーム５の変形の有無に拘わらず、ブラケット２３を固定子鉄心２に対して高精度に位置決めできる。
したがって、実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３７】
実施の形態４によれば、レゾルバ２２をフレームに固定するためのブラケット２３が位置決め部材を兼用しているので、部品点数を削減することができる。
なお、実施の形態４においても、上記実施の形態２と同様に、位置決め部材を兼用するブラケット２３による位置決めと締結フランジ部５ｃによる固定とを同じ位置で行ってもよい。
【００３８】
なお、上記各実施の形態では、剛性の小さい位置決め部材を用いているが、厚みを厚くして剛性を大きくした位置決め部材を用いてもよい。この場合、位置決め部材に締結用穴を形成し、あるいは位置決め穴に締結用穴を兼用させて、位置決めの機能に加えて、固定子をハウジングに固定する機能をもたせてもよい。これにより、締結フランジ部を省略でき、フレームの構成の簡素化が図られる。
【００３９】
また、上記各実施の形態では、２つの位置決め部材が固定子鉄心の軸心を挟んで相対するようにフレームに配置されているが、２つの位置決め部材は、周方向に離間してフレームに配置されていればよい。また、位置決め部材の個数は、３つ以上でもよい。この場合、位置決め部材は、周方向に分散して配置されていればよく、特に等角ピッチで配列されていることが好ましい。
また、上記各実施の形態では、コイルが分割コアに巻回された集中巻コイルにより構成されているが、コイルは、重ね巻きコイル、波巻きコイルなどの分布巻コイルでもよい。
【００４０】
また、上記各実施の形態では、固定子鉄心が１８個の分割コアにより構成されているが、分割コアの個数は１８個に限定されない。
また、上記各実施の形態では、固定子鉄心が分割コアを円環状に配列して構成されているが、固定子鉄心は円環状の一体物で構成されてもよい。
また、上記各実施の形態では、円環状に配列された分割コアが圧入によりフレームの筒部に嵌合保持されているが、円環状に配列された分割コアは焼き嵌めによりフレームの筒部に嵌合保持されてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
２  固定子鉄心、４  コイル、５  フレーム、５ａ  筒部、５ｂ  フランジ部、５ｃ  締結フランジ部、６  締結用穴（締結部）、８  位置決め部材、２０  結線板ユニット、２１  ブラケット、２２  レゾルバ、２３  ブラケット。
【図１】
0006651267.tif 000002
【図２】
0006651267.tif 000003
【図３】
0006651267.tif 000004
【図４】
0006651267.tif 000005