(57)【要約】【課題】固定子鉄心に発生する応力歪を緩和することにより、磁化特性と鉄損特性が悪化することのない回転電機を得ること。【解決手段】固定子の嵌合穴２ａを有する金属製のフレーム２と、薄板円環状電磁鋼板を積層して筒状に形成され、外周部の複数箇所で軸方向にのびる切欠き部１ａが設けられ、前記嵌合穴２ａにスキマバメされ、該切欠き部１ａと前記フレーム２内面との間に注入された樹脂４により前記フレーム２と固着された固定子鉄心１と、を備えた。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子の嵌合穴を有する金属製のフレームと、
薄板円環状電磁鋼板を積層して筒状に形成され、外周部の複数箇所で軸方向にのびる切欠き部が設けられ、前記嵌合穴にスキマバメされ、該切欠き部と前記フレーム内面との間に注入された樹脂により前記フレームと固着された固定子鉄心と、
を備えた回転電機。
【請求項２】
前記固定子鉄心は、前記電磁鋼板を積層後焼鈍してあることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記固定子鉄心には、前記フレームへの挿入前に、固定子コイルが装着されワニス処理がされていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記樹脂には、磁性粒子が混入されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項５】
前記フレームを貫通して固定子鉄心に至る少なくとも１つの小穴が設けられ、該小穴にセットピンが打ち込まれて該フレームと固定子鉄心とが固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機に関するものであり、特に、固定子鉄心に発生する応力歪による鉄心材組織の結晶粒の歪を緩和して、磁化特性を改善するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固定子鉄心の磁気回路の歪みからくるコギングトルクの悪化を防ぐものとして、金属製フレームを有する固定子と、固定子の内部空間に配置される回転子と、回転子を軸方向の両側から回転自在に支持する負荷側および反負荷側ハウジングとで構成されてなるサーボモータにおいて、金属製フレームをフィンを有する形状にして、フィン底部のフレーム本体の肉厚を略均一にする。このようにすることにより、加熱した金属製フレームに鉄心を挿入する焼きバメ固定、あるいは金属製フレームと鉄心を加熱硬化型接着剤で固定する製法で固定子を製作しても、鉄心に歪を与えることがなく、コギングトルクの悪化を防止することができるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、環状の固定子鉄心と固定子鉄心に装着した固定子コイルと固定子鉄心の外周部に固定されているフレームで構成し、固定子鉄心の両端面とフレームの内周面間に可塑性モールドを注入後、冷却固定するモールドモータのステータにおいて、固定子鉄心とフレームが接する円周部の少なくとも１個所以上の位置に、特定の形状の凹部をフレーム側に設け、凹部に嵌合する凸部を固定子鉄心側に備えると共に、凹部と凸部の位置合わせた状態で、フレームを固定子鉄心側にモールドモータの軸方向から挿入し、モールドで固定子鉄心、固定子コイル、フレームを一体成形する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−９５１９９号公報（要約、図１）
【特許文献２】
特開平８−４７２１８号公報（要約、図１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献１のものでは、フレーム本体の肉厚を略均一にしたとしても、フレームと固定子鉄心とは焼きバメ固定、あるいは加熱硬化型接着剤で固定するので、焼きバメあるいは接着剤の加熱硬化による圧縮力が固定鉄心に作用し、特許文献２のものでも、モールド固化時の収縮により圧縮力が固定鉄心に作用し、いずれにおいても固定鉄心に応力歪が発生して結晶粒が歪み、磁化特性と鉄損特性が悪化していた。
【０００６】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、固定子鉄心に発生する応力歪を緩和することにより、磁化特性と鉄損特性が悪化することのない回転電機を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機は、固定子の嵌合穴を有する金属製のフレームと、薄板円環状電磁鋼板を積層して筒状に形成され、外周部の複数箇所で軸方向にのびる切欠き部が設けられ、前記嵌合穴にスキマバメされ、該切欠き部と前記フレーム内面との間に注入された樹脂により前記フレームと固着された固定子鉄心と、を備えている。
【０００８】
この発明によれば、固定子鉄心は、フレームの嵌合穴にスキマバメされ、固定子鉄心の複数の切欠き部とフレーム内面との間に注入された樹脂により部分的にフレームに固着されているので、固定子鉄心に作用する圧縮力は緩和される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜３を参照して、この発明に係る回転電機の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明の回転電機の実施の形態を示す部分縦断面図、図２は正面図、図３は無負荷電流特性を示す図である。
【００１０】
図において、磁性材である金属製のフレーム２は、円筒形に形成され、外周部には、多数の冷却フィン２ｅ、据付脚２ｆ、端子台２ｇ、ブラケット取付フランジ２ｈなどが設けられている。内周部には、固定子鉄心１が挿入嵌合される円形の嵌合穴２ａ（φ２１０＋０．１７０〜＋０．２１６）が形成され、固定子鉄心１の軸方向の位置決めのための段部２ｂも形成されている。
【００１１】
固定子鉄心１は、厚さ０．１５〜０．６ｍｍの薄板円環状の電磁鋼板を積層して外径がφ２１０＋０．０１０〜＋０．０９５の円筒状に形成され、外周部の等分４箇所に軸方向にのびる半月状（弓形）切欠き部１ａが形成されている。嵌合穴２ａと固定子鉄心１の嵌合公差は、スキマバメ（＋０．０７５〜＋０．２０６ｍｍ）となっていて、固定子鉄心１は、嵌合穴２ａ内に挿入・スキマバメされ、段部２ｂに当接して軸方向に位置決めされる。スキマバメであるので、固定子鉄心１には径方向の圧縮力は作用せず、応力歪は発生しない。さらに、挿入時に固定子鉄心１とフレーム２間の摩擦力も殆ど発生せず、固定子鉄心１の積層鉄心結束による層間短絡も発生しないので、以下に説明する渦電流による損失も発生しない。
【００１２】
固定子鉄心１とフレーム２の摩擦によって発生する固定子鉄心１の層間短絡面に磁束が通ると、積層鉄心に磁束が通るときに比べて渦電流による損失が増加する。その損失は次の式によって表され、層間短絡すると短絡部単位長さの抵抗が低下するので損失は増加する。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
積層固定子鉄心１には、外周部等分８箇所に軸方向にのびる溝１ｂが設けられていて、プレス形抜き、積層した状態で溝１ｂをＴＩＧ溶接することにより積層固定子鉄心１を一体化している。プレスと溶接に伴って発生する鉄心材結晶粒の歪を取り除くために固定子鉄心１は焼鈍され、嵌合穴２ａへの挿入前に固定子コイル３が装着されワニス処理されている。
【００１５】
フレーム２に設けられた円周方向７箇所、その軸方向５箇所、合計３５箇所の孔２ｃから接着剤としての常温硬化の樹脂、例えばエポキシ樹脂４を注入し、フレーム２と固定子鉄心１とを接着固定する。特に、固定子鉄心１外周の半月状切欠き部１ａに注入され固着した樹脂４は、回転電機運転時に発生する回転トルクに十分耐えることができる。
【００１６】
それぞれの孔２ｃから注入された樹脂４は、注入された箇所でそれぞれフレーム２と固定子鉄心１とを接着固定し、異なる孔２ｃから注入された樹脂４同士が隙間を流れてつながって嵌合穴２ａと固定子鉄心１外周の全面を接着するようなことはない。ただし、半月状切欠き部１ａに注入され樹脂４は軸方向につながって一体化する。樹脂４により接着することにより、固定子鉄心１とフレーム２の間の熱伝導率が高くなり、回転電機の冷却性能は向上する。
【００１７】
注入する樹脂４には鉄粉などの磁性粒子を混入しておくと、フレーム２と固定子鉄心１の磁気的一体化が強まる。また、フレーム２から固定子鉄心１に至る小穴が少なくとも１箇所設けられ、セットピン７が打ち込まれて固定子鉄心１が軸方向に抜け止め固定されている。
【００１８】
図３は、従来のシマリバメ式回転電機と、この発明のスキマバメ式回転電機とを電源２００Ｖ５０Ｈｚで無負荷運転したときの電圧及び電流の測定結果であり、この発明の回転電機が、従来品と比較して同一電圧での無負荷電流が低下しており、固定子鉄心１の磁化特性が改善されていることがわかる。また、無負荷電流すなわち励磁電流を低下させることで、この電流の二乗に比例する固定子コイルの銅損を減らす効果もある。
【００１９】
【発明の効果】
この発明によれば、薄板円環状電磁鋼板を積層して筒状に形成され、外周部の複数箇所で軸方向にのびる切欠き部が設けられ、フレームの嵌合穴にスキマバメされ、切欠き部とフレーム内面との間に注入された樹脂によりフレームと固着された固定子鉄心を備えているので、固定子鉄心に作用する圧縮力が緩和され、磁化特性が改善されて高効率な回転電機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の回転電機の実施の形態を示す部分縦断面図である。
【図２】この発明の回転電機の実施の形態を示す正面図である。
【図３】無負荷電流特性を示す図である。
【符号の説明】
１  固定子鉄心、１ａ  切欠き部、１ｂ  溝、２  フレーム、２ａ  嵌合穴、２ｂ  段部、２ｃ  孔、３  固定子コイル、４  樹脂、７  セットピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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