(57)【要約】【課題】ステータのモータケースへの組み付けをより容易に行える回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１０は、ロータ１２と、ステータ１４と、前記ロータを軸支するとともにステータ１４を内部に収容するモータケース１６と、を含む。前記ステータ１４は、ステータコア２４と、前記ステータコア２４に固定されたカフサ２８と、前記ステータコア２４のコアティース３０とカフサ２８とに巻回されたステータコイル２６と、を備え、カフサ２８は、ステータコア２４の軸方向一端面に配された本体部３４と、本体部３４の外周縁から軸方向に延び、その外面にモータケース１６が嵌合された円筒部３６と、を含み、円筒部３６の端部には、テーパが設けられている、ことを特徴とする。【選択図】図１
2017038420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、ステータと、前記ロータを軸支するとともに前記ステータを内部に収容するモータケースと、を含む回転電機であって、
前記ステータは、
ステータコアと、
前記ステータコアに固定されたカフサと、
前記ステータコアのティースと前記カフサとに巻回されたステータコイルと、
を備え、
前記カフサは、
前記ステータコイルのコイルエンドとステータコアの軸方向一端面との間に介在するように、前記ステータコアの軸方向一端面に配された本体部と、
前記本体部の周縁から軸方向に延び、その外面に前記モータケースが嵌合された円筒部と、
を含み、
前記円筒部の端部には、テーパが設けられている、
ことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関し、特に、ステータコアの軸方向端面にカフサが設置された回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、回転電機は、ステータとロータと、これらを収容するケースと、を備えている。このうちステータは、ステータコイルの巻回作業の作業性を向上するために、ステータコアの軸方向端面に、カフサと呼ばれる部品を配置することがある。特許文献１には、カフサを配置したステータが開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されているカフサは、複数のカフサティースと、複数のカフサティースを連結する外側環状部および内側環状部と、を有している。複数のカフサティースは、対応するステータコアのティース（以下、カフサティースと区別するために「コアティース」と呼ぶ）に重ねて配置されている。また、カフサは、複数の突起を有しており、この突起を複数のスロットに嵌め込むことで、カフサがステータコアに固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１２５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうしたステータは、通常、略円筒状のモータケースに挿入され、固定される。この挿入の際、ステータコアの外径がモータケースの内径とほぼ同じだと、ステータコアの挿入作業が困難になるという問題があった。一方、ステータコアの外径が、モータケースの内径に比べて十分に小さいと、ステータコアをモータケースに挿入した後、ステータコアとモータケースとの同軸度が低くなりがちで、別途、軸心調整が必要になるという問題があった。つまり、従来のステータは、モータケースに容易に組み付けることができなかった。
【０００６】
そこで、本発明では、ステータのモータケースへの組み付けをより容易に行える回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回転電機は、ロータと、ステータと、前記ロータを軸支するとともに前記ステータを内部に収容するモータケースと、を含む回転電機であって、前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに固定されたカフサと、前記ステータコアのティースと前記カフサとに巻回されたステータコイルと、を備え、前記カフサは、前記ステータコイルのコイルエンドとステータコアの軸方向一端面との間に介在するように、前記ステータコアの軸方向一端面に配された本体部と、前記本体部の周縁から軸方向に延び、その外面に前記モータケースが嵌合された円筒部と、を含み、前記円筒部の端部には、テーパが設けられている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カフサに、モータケースが嵌合される円筒部を設け、この円筒部にテーパを設けている。かかるテーパを設けることで、ステータのモータケースへの挿入性が向上し、ステータのモータケースへの組み付けをより容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態である回転電機の概略縦断面図である。
【図２】ステータの分解斜視図である。
【図３】コアティースを中心から見た概略図である。
【図４】他の回転電機の概略縦断面図である。
【図５】他の回転電機の概略縦断面図である。
【図６】従来の回転電機の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である回転電機１０の概略縦断面図である。また、図２は、ステータ１４の分解斜視図である。ただし、図２において、ステータコイル２６の図示は省略されている。さらに、図３は、ステータコイル２６が巻回されたコアティース３０をステータ１４の中心側から見た模式図である。
【００１１】
回転電機１０は、ロータ１２と、ステータ１４と、モータケースと、を備えている。ロータ１２は、ロータコア１８および当該ロータコア１８に埋め込まれた永久磁石（図示せず）を備えている。ロータコア１８は、電磁鋼板を積層してなる円柱形部材である。このロータコア１８の中心には、回転軸２０が挿通され、固着されている。回転軸２０の両端は、ベアリング２２を介してモータケース１６に取り付けられており、回転軸２０および回転軸２０に固着されたロータコア１８は、モータケース１６に対して回転自在となっている。
【００１２】
ステータ１４は、ステータコア２４と、ステータコイル２６と、カフサ２８と、を有している。ステータコア２４は、ロータ１２と同心に配される略円筒形部材で、円環状のヨーク３２と、当該ヨーク３２の内周側に突き出す複数のコアティース３０と、を含む。複数のコアティース３０は、所定間隔で、周方向に並んでおり、隣接する二つのコアティース３０の間には、ステータコイル２６が挿入されるスロットが形成されている。なお、図２では、一部のコアティース３０のみを図示しているが、実際には、コアティース３０は、等間隔で全周に亘って配置されている。こうしたステータコア２４は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板（例えばケイ素鋼板）から構成されている。複数の電磁鋼板は、互いに位置決めされて、接合され、ステータコア２４を構成する。この電磁鋼板の位置決めおよび接合方法は、従来から多数提案されており、例えば、各電磁鋼板に、カシメ用の凸部および凹部を形成し、一つの電磁鋼板の凸部を他の電磁鋼板の凹部に嵌め込んでいき、複数の電磁鋼板を互いに位置決めするとともに結合するようにしてもよい。
【００１３】
ステータコイル２６は、三相のコイル、すなわち、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルを有しており、各相のコイルの一端は、入力端子（図示せず）に接続されており、他端は、中性点（図示せず）において他相のコイルに結線されている。こうしたステータコイル２６は、巻線をコアティース３０に巻回することで構成される。この巻線の巻回方法としては、集中巻でもよいし、分布巻でもよい。また、ステータコイル２６を構成する巻線は、周囲がエナメル等の絶縁体で被覆されていれば、断面矩形の角線でもよいし、断面円形の丸線でもよい。
【００１４】
カフサ２８は、樹脂等の絶縁性材料からなる部材である。このカフサ２８は、ステータコア２４の一端面に配される。カフサ２８は、ステータコア２４に対して位置決めされ、ステータコア２４に固定されている。このカフサ２８の固定方法としては、種々考えられるが、例えば、カフサ２８およびステータコア２４の一方に凹部を、他方に凸部を設けておき、この凹凸を互いに嵌合するなどしてもよい。カフサ２８は、ステータコア２４の軸方向一端面に配される本体部３４と、本体部３４の外周縁から軸方向に延びる円筒部３６と、を含む。本体部３４は、ステータコア２４の内径とほぼ同じ内径を有したドーナツ板状で、ステータコイル２６のコイルエンドとステータコア２４との間に介在する。この本体部３４は、さらに、複数のカフサティース３８と、当該複数のカフサティース３８の内周端を接続する内側リング４０と、複数のカフサティース３８の外周端を接続する外側リング４２と、に大別される。
【００１５】
カフサティース３８は、コアティース３０の上端面に載置される部位で、コアティース３０と同数設けられている。なお、図２では、一部のカフサティース３８のみを図示しているが、カフサティース３８も、コアティース３０と同様に、等間隔で全周に亘って配置されている。カフサ２８は、図３に示すように、各カフサティース３８の周方向中心が、対応するコアティース３０の周方向中心と一致するように位置決めして設置される。
【００１６】
また、カフサティース３８は、コアティース３０よりも僅かに大きい幅を有している。したがって、カフサティース３８は、ステータコア２４のスロット側に若干突出しており、隣接する二つのカフサティース３８の間に形成される開口部の幅は、ステータコア２４のスロットの幅より小さくなっている。巻線は、こうしたカフサティース３８の角部を支点として折り曲げられ、巻回される。
【００１７】
図３の図示例では、図面左下から上方に延びる巻線２７ａを、カフサティース３８の左側角部を支点として右方向に折り曲げ、また、図面右下から上方に延びる巻線２７ｂを、カフサティース３８の右側角部を支点として左方向に折り曲げている。こうした巻線の折り曲げの際、巻線の被覆材の破損等を防止するために、カフサティース３８の角部は面取りされており、緩やかな円弧面となっている。また、巻線の巻回時に受ける荷重に耐えられるように、カフサティース３８は、ある程度の強度を有しており、数ｍｍ以上、例えば５〜６ｍｍの厚みを有する。
【００１８】
内側リング４０は、複数のカフサティース３８の内周型端部を接続する環状体である。この内側リング４０は、カフサティース３８に比べて、やや薄くなっている。また、外側リング４２は、複数のカフサティース３８の外周側端部を接続する環状体である。この外側リング４２の底面は、カフサティース３８の底面と同一面内にあり、カフサティース３８をコアティース３０に載置した際、外側リング４２は、ヨーク３２の軸方向端面に載置される。
【００１９】
本体部３４の外周縁からは、円筒部３６が軸方向内側に延びている。この円筒部３６の内径は、ステータコア２４の外径よりもやや大きくなっている。したがって、円筒部３６の内部に、ステータコア２４を挿入する作業は、比較的容易にできる。
【００２０】
また、円筒部３６の外径は、後述する下側ケース４８の内径とほぼ同じであり、円筒部３６の外面には、下側ケース４８が嵌合される。この円筒部３６を、下側ケース４８に挿入し、嵌合することで、当該カフサ２８を含むステータ１４全体が下側ケース４８に対して同心に固定される。なお、この円筒部３６の下側ケース４８への挿入作業を容易にするために、円筒部３６の先端（本体部３４から離れる側の端部）付近には、先端に近づくにつれて縮径していくようなテーパが形成されている。
【００２１】
モータケース１６は、アルミ等、ある程度の剛性を有した材料からなるもので、下側ケース４８と、上側ケース４６と、を含む。下側ケース４８は、下端が閉鎖され、上端が開口された略円筒形部材である。この下側ケース４８の下端面には、回転軸２０がベアリング２２を介して取り付けられている。この下側ケース４８の内径は、既述した通り、カフサ２８の円筒部３６の外径とほぼ同じであり、下側ケース４８の内部には、カフサ２８の円筒部３６が嵌合されている。
【００２２】
上側ケース４６は、下端が開口され、上端が開口された略円筒形部材である。この上側ケース４６は、ボルト等を介して下側ケース４８に連結される。上側ケース４６の上端面には、回転軸２０がベアリング２２を介して取り付けられている。なお、上側ケース４６の内径は、円筒部３６の外径より十分に大きくなっている。
【００２３】
ここで、これまでの説明で明らかな通り、本実施形態では、カフサ２８に、軸方向に延びる円筒部３６を設け、さらに、この円筒部３６にテーパを設けている。かかる構成とすることで、従来に比べて、ステータ１４のモータケース１６への組み付けをより容易に行える。これについて、従来技術と比較して説明する。
【００２４】
図６は、従来の回転電機１０の概略縦断面図である。図６に示す通り、従来技術においても、ステータ１４は、ステータコア２４と、ステータコイル２６と、カフサ２８と、を備えている。ただし、従来のカフサ２８は、ステータコア２４の一端面に配される本体部３４のみ有しており、ステータコア２４の外周に嵌合される円筒部３６は有していない。そのため、従来技術において、ステータ１４の外周面とは、すなわち、ステータコア２４の外周面のことであった。このステータ１４の外径は、下側ケース４８の内径よりも十分に小さく、ステータコア２４と下側ケース４８との間には、十分な間隙が存在していた。
【００２５】
ここで、回転電機１０において、ロータ１２、ステータ１４、モータケース１６は、同心になるように組み付けられなければならない。そのため、従来は、ステータ１４を下側ケース４８内に挿入した後、ステータ１４とモータケース１６とが同心になるように、軸心調整を行い、その後、ステータ１４を下側ケース４８に固定していた。つまり、従来技術では、ステータ１４をモータケース１６に組み付ける際に、ステータ１４の下側ケース４８への挿入作業に加えて、さらに、軸心調整作業が必要であり、製造工程が煩雑であった。
【００２６】
こうした軸心調整作業を省略するために、ステータコア２４の外径と下側ケース４８の内径とをほぼ同じにすることも考えられる。この場合、ステータコア２４を下側ケース４８に挿入して嵌合すると、自動的に、下側ケース４８に対するステータコア２４の位置が調整されることになるため、軸心調整作業が不要となる。しかし、この場合、ステータコア２４を、ほぼ同径の下側ケース４８内に挿入（嵌合）しなければならず、挿入作業が非常に難しいという問題があった。かかる問題は、ステータコア２４の外周面にテーパを設けることで解消できるが、電磁鋼板を積層してなるステータコア２４の外周面にテーパを設けることは、困難であった。
【００２７】
こうした問題を解決するために、本実施形態では、カフサ２８に、下側ケース４８の内径とほぼ同じ外径を有した円筒部３６を設けるとともに、当該円筒部３６にテーパを設けている。この場合、ステータ１４を下側ケース４８に挿入し、カフサ２８の円筒部３６を下側ケース４８に嵌合すれば、下側ケース４８に対するステータ１４の位置が自動的に調整されることになるため、軸心調整作業が不要となる。また、円筒部３６にテーパを設けているため、円筒部３６の下側ケース４８への挿入作業も容易にできる。つまり、本実施形態によれば、ステータ１４を下側ケース４８に容易に挿入でき、さらに、軸心調整作業が不要となるため、従来に比べて、ステータ１４をモータケース１６に簡易に組み付けできる。
【００２８】
なお、これまで説明した構成は一例であり、カフサ２８が下側ケース４８に嵌合する円筒部３６を有し、当該円筒部３６にテーパを設けるのであれば、その他の構成は、変更されてもよい。例えば、図５に示すように、下側ケース４８の上端を、円筒部３６の末端のテーパ面に食い込ませて嵌合させるような構成としてもよい。この場合も、下側ケース４８を円筒部３６のテーパ面に嵌合させれば、下側ケース４８に対するステータ１４の位置が自動的に調整されることになるため、軸心調整作業が不要となる。また、円筒部３６にテーパを設けているため、ステータ１４の下側ケース４８への挿入作業も容易にできる。
【００２９】
また、図６に示すように、円筒部３６を、下方ではなく、上方（軸方向外側）に延ばしてもよい。この場合には、円筒部３６の末端ではなく、基端（円筒部３６と本体部３４とを結ぶコーナー部分）にテーパを形成すればよい。また、これまで説明したモータケース１６の構成も一例であり、少なくとも、円筒部３６に嵌合できるのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  回転電機、１２  ロータ、１４  ステータ、１６  モータケース、１８  ロータコア、２０  回転軸、２２  ベアリング、２４  ステータコア、２６  ステータコイル、２７ａ，２７ｂ  巻線、２８  カフサ、３０  コアティース、３２  ヨーク、３４  本体部、３６  円筒部、３８  カフサティース、４０  内側リング、４２  外側リング、４６  上側ケース、４８  下側ケース。
【図１】
2017038420.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017038420.tif 000007
【図６】
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