(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと複数の突極を組合わせて成るステータを備えた回転機であって、ステータの突極は、ステータのコアに対してステータ軸線方向から基端部を嵌合した鉄心と、鉄心に対してその基端側から嵌合した中空状のインシュレータを備え、コアのステータ軸線方向の両面に、インシュレータを鉄心の先端方向に押圧する押圧部材として、各インシュレータのステータ中心側に形成される概略円との間に圧入代を有し且つ互いに連結されるステータホルダおよび固定リングを設けたことを特徴とする回転機。
【請求項２】
押圧部材が、コアに取付けた状態で鉄心の嵌合部に当接することを特徴とする請求項１に記載の回転機。
【請求項３】
コアと複数の突極を組合わせて成るステータを備えた回転機であって、ステータの突極は、コアに対してステータ軸線方向から嵌合する鉄心を備えており、コアにおける鉄心への嵌合部および鉄心におけるコアへの嵌合部の少なくとも一方に、嵌合開始部分からステータ軸線方向の所定範囲にわたって相手側との寸法差を大きくした嵌合促進部を設けたことを特徴とする回転機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータや発電機として用いられる回転機に関し、とくに、コアと複数の突極とを組合わせて成るステータを備えた回転機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の回転機としては、例えば、複数の突極を外側に向けて放射状に配置したステータと、突極の先端面に対向する複数の磁石を円周方向に配置したロータを備えると共に、ステータが、リング状のコアと、コアの外周（あるいは内周）に一定間隔で取付けた複数の突極を備えたものがある。この場合、ステータの突極は、先端部に張出部を有する鉄心と、外周にコイルを捲き付ける中空状のインシュレータを備えている。そして、鉄心に対してその基端側からインシュレータを嵌合して、張出部でインシュレータの先端部を規制し、その後、コアに対して鉄心の基端部をステータ軸線方向から嵌合していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したようなコアと複数の突極とを組合わせて成るステータを備えた回転機にあっては、突極を構成する鉄心とインシュレータとの間の寸法差により、ステータを組立てた状態において、インシュレータにステータ半径方向への遊び（がたつき）が生じることがあった。このような遊びが生じると、インシュレータに巻き付けたコイルとコア側に固定したコイルの結線部材との間にも遊びが生じることとなり、これにより配線部の接触不良等の不具合が生じる可能性があることから、従来にあっては、インシュレータの遊びを解消するうえでの改善が要望されていた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、コアと複数の突極とを組合わせて成るステータを備えた回転機において、突極を構成するインシュレータの遊びを解消することができる回転機を提供することを目的としている。、
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる回転機は、請求項１として、コアと複数の突極を組合わせて成るステータを備えた回転機であって、ステータの突極は、ステータのコアに対してステータ軸線方向から基端部を嵌合した鉄心と、鉄心に対してその基端側から嵌合した中空状のインシュレータを備え、コアのステータ軸線方向の両面に、インシュレータを鉄心の先端方向に押圧する押圧部材として、各インシュレータのステータ中心側に形成される概略円との間に圧入代を有し且つ互いに連結されるステータホルダおよび固定リングを設けた構成とし、請求項２として、押圧部材が、コアに取付けた状態で鉄心の嵌合部に当接する構成とし、請求項３として、コアと複数の突極を組合わせて成るステータを備えた回転機であって、ステータの突極は、コアに対してステータ軸線方向から嵌合する鉄心を備えており、コアにおける鉄心への嵌合部および鉄心におけるコアへの嵌合部の少なくとも一方に、嵌合開始部分からステータ軸線方向の所定範囲にわたって相手側との寸法差を大きくした嵌合促進部を設けた構成としており、上記構成を従来の課題を解決するための手段としている。
【０００６】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる回転機では、ステータの突極において、鉄心に対してその基端側からステータ半径方向にインシュレータを嵌合し、鉄心の先端部で同インシュレータを規制する。このようにインシュレータを嵌合した鉄心は、コアに対してステータ軸線方向から基端部を嵌合する。この状態において、インシュレータには、鉄心との間の寸法差により、ステータ半径方向への遊びが生じている場合がある。
【０００７】
これに対して、当該回転機では、コアのステータ軸線方向の両面に、インシュレータを鉄心の先端方向へ押圧する押圧部材として、各インシュレータのステータ中心側に形成される概略円との間に圧入代を有し且つ互いに連結されるステータホルダおよび固定リングを設けているので、インシュレータが鉄心の先端部と押圧部材（ステータホルダおよび固定リング）に挟まれてステータ半径方向への遊びが無い状態となる。
【０００８】
本発明の請求項２に係わる回転機では、押圧部材がコアに取付けた状態で鉄心の嵌合部に当接するので、この押圧部材が、コアに対してステータ軸線方向に嵌合した鉄心の抜け止めとして働くこととなる。
【０００９】
本発明の請求項３に係わる回転機では、コアの嵌合部と突極の鉄心の嵌合部をステータ軸線方向から嵌合するに際して、両嵌合部の少なくとも一方に、嵌合開始部分からステータ軸線方向の所定範囲にわたって相手側との寸法差を大きくした嵌合促進部が設けてあるので、嵌合促進部によって初期の嵌合がきわめて容易なものとなり、その後、プレス等により双方を完全に嵌合することでコアに対して突極が固定される。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる回転機によれば、コアと複数の突極とを組合わせて成るステータを備えた回転機において、押圧部材として、各インシュレータのステータ中心側に形成される概略円との間に圧入代を有し且つ互いに連結されるステータホルダおよび固定リングを採用したことにより、突極を構成するインシュレータのステータ半径方向の遊びをより確実に解消することができ、これにより、例えばコイルと結線部材との位置精度をも向上させることができるので、配線部の接触不良等の不具合を未然に防止して、回転機の信頼性を長期にわたって確保することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係わる回転機によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、押圧部材をコアに対する鉄心の嵌合部分に当接させることにより、鉄心のステータ軸線方向の抜け止めを実現することができ、ステータの組付け精度をより一層高めることができる。
【００１２】
本発明の請求項３に係わる回転機によれば、コアと複数の突極とを組合わせて成るステータを備えた回転機において、コアおよび突極の鉄心の少なくとも一方の嵌合部に嵌合促進部を設けたことにより、大がかりな設備や特殊な治具を何ら用いることなく、例え手作業であってもコアに対する突極の鉄心の位置決めおよび初期の嵌合をきわめて容易に行うことができ、その後は、簡易なプレスを用いて双方を正確に嵌合させることができ、これにより設備費の節減、低コスト化および生産性の向上などを実現することができる。
【００１３】
【実施例】
図４に一部を示す回転機としてのモータＭは、ステータＳとその外側を被うロータＲを備えている。ステータＳは、リング状のコア１に、複数（例えば３６個）の突極２を外側に向けて放射状に備えている。各突極２は、図５に示すように、鉄心３とその外周を被う合成樹脂製のインシュレータ４を備えると共に、インシュレータ４にコイル５が巻き付けてある。他方、ロータＲは、ステータＳの外側を被う環状体６の内周面に、プレート状の複数の磁石７を一定間隔で備えている。
【００１４】
突極２を構成する鉄心３は、概略直方体であり、コア１側となる基端部に、断面鳩尾状の嵌合部８をステータ軸線方向にわたって有すると共に、先端部に、嵌合部８よりも大きい断面鳩尾状の張出部９を同じくステータ軸線方向にわたって有している。これに対して、コア１には、図２に示すように、鉄心３の嵌合部８に対応する溝状嵌合部１０がステータ軸線方向に沿って形成してある。この溝状嵌合部１０は、突極２の数に対応して、コア１の円周方向に一定間隔で設けてある。
【００１５】
ここで、コア１および鉄心３は、いずれも金属板をプレスで打ち抜き成形したコア要素および鉄心要素を多数枚積層したものであって、例えばプレス時に半打ち抜き状態に同時成形したエンボスを順次嵌合させることで各要素の連結状態を維持している。そして、コア１の溝状嵌合部１０および鉄心３の嵌合部８の少なくとも一方に、嵌合開始部分からステータ軸線方向の所定範囲にわたって相手側との寸法差を大きくした嵌合促進部を設けている。
【００１６】
この実施例では、図５に示すように、鉄心３の嵌合部８において、嵌合開始部分からステータ軸線方向の所定範囲ｈにわたって、溝状嵌合部１０との寸法差が大きくなるように輪郭を僅かに小さくした嵌合促進部８Ａが設けてある。このような嵌合促進部８Ａを備えた鉄心３は、例えば、通常の嵌合部８を有する鉄心要素と嵌合部８の輪郭を小さくした鉄心要素を別のプレスで打ち抜き成形し、夫々の鉄心要素を所定枚数積層して互いに組合わせることで形成される。
【００１７】
インシュレータ４は、鉄心３を貫通状態にする断面矩形の中空状本体部１１を有すると共に、両端部にはコイル５の両側を規制するフランジ部１２，１３を有している。さらに、ステータ中心側となるフランジ部１２には、当該インシュレータ４により絶縁された状態でステータ軸線方向に貫通するターミナル１４，１５が一体的に設けてある。各ターミナル１４，１５は、図５中上側となる端部を図示しない主回路との接続端子とし、図５中下側となる端部をコイル５の線端との接続端子としている。
【００１８】
突極２は、鉄心３に対してその基端側からステータ半径方向にインシュレータ４を嵌合し、その本体部１１に鉄心３を貫通状態にして、同本体部１１の両側に嵌合部８と張出部９を露出させると共に、鉄心３の先端部である張出部９においてインシュレータ４の先端部を規制する。そして、インシュレータ４の本体部１１の外周にコイル５を捲き付けて組立て完了となる。
【００１９】
上記の如く組立てた突極２は、コア１の溝状嵌合部１０に、鉄心３の基端側の嵌合部８をステータ軸線方向から嵌合する。このとき、コア１の溝状嵌合部１０と鉄心３の嵌合部８は、がたつくことなく強固に嵌合し得るように互いの寸法差が殆ど無いので、プレスによって圧入嵌合することとなり、初期の位置決めが非常に難しい。これに対して、この実施例では、鉄心３に嵌合促進部８Ａが設けてあり、手作業や自動で溝状嵌合部１０に嵌合促進部８Ａを簡単に嵌合することができるので、正確な位置決めを非常に容易に行うことができる。その後、コア１の溝状嵌合部１０と鉄心３の嵌合部８は、簡易なプレスを用いて正確に圧入嵌合することができる。
【００２０】
また、上記のようにコア１に突極２を嵌合固定した状態において、インシュレータ４と鉄心３との間に図２に示す如き寸法差Ｑがあると、インシュレータ４には図２中に矢印Ａで示すようにステータ半径方向への遊び（がたつき）が生じることになる。
【００２１】
そこで、当該モータＭでは、図１に示すように、コア１のステータ軸線方向の両面すなわち図１中で上下となる面に、インシュレータ４を鉄心３の先端方向に押圧する押圧部材を設けている。この実施例の場合、コア１の上面に設ける押圧部材は環状のステータホルダ２１であり、コア１の下面に設ける押圧部材は固定リング２２である。
【００２２】
ステータホルダ２１は、図示を省略したが、当該モータＭの駆動用回路基板あるいはステータ軸の保持体として用いられる。このステータホルダ２１は、各突極２におけるインシュレータ４のステータ中心側のフランジ部１２によって形成される概略円（実際は多角形状）に対応した半径を有している。そして、この実施例では、ステータ中心側のフランジ部１２に突起１２Ａを一体成形し、この突起１２Ａによってステータホルダ２１の圧入代Ｐ１を確保している。
【００２３】
他方、固定リング２２は、同じくステータ中心側の各フランジ部１２によって形成される概略円に対し、圧入代Ｐ２分だけ大きい半径を有している。なお、圧入代Ｐ１，Ｐ２とは、インシュレータ４をステータ半径方向に押圧し得るだけの余剰部分であり、大きくすれば押圧力が増すことになる。
【００２４】
さらに、コア１には、円周方向における複数箇所に、ステータ軸線方向の貫通孔２３が形成してあり、これに対して、ステータホルダ２１には、貫通孔２３に対応する位置にめねじ孔２４が形成してあり、固定リング２２には、同じく貫通孔２３に対応する位置に通し孔２５が形成してある。
【００２５】
そして、ステータＳに対して、図１中に下向き矢印Ｂで示すように、ステータホルダ２１の下面側段部をコア１の内周面で案内しつつ圧入すると共に、図１中に上向き矢印Ｂで示すように、固定リング２２をコア１に予め圧入した図示しないピンで案内しつつ圧入して、ステータホルダ２１および固定リング２２をコア１の上下面に当接させる。
【００２６】
このとき、ステータホルダ２１および固定リング２２とインシュレータ４との間には先の圧入代Ｐ１，Ｐ２が設けてあるので、図１中の矢印Ｃで示すように、インシュレータ４を鉄心３の先端方向に押圧し、鉄心３の先端部の張出部９との間でインシュレータ４を挟んで、同インシュレータ４をステータ半径方向への遊びが無い状態に固定する。
【００２７】
その後、図３に示すように、固定リング２２の通し孔２５およびコア１の貫通孔２３にボルト２６を挿入し、このボルト２６をステータホルダ２１のめねじ孔４に螺着することにより、ステータＳの組立てが完了となる。
【００２８】
また、上記の如く組立てると、ステータホルダ２１および固定リング２２がコア１の上下面全体に当接する。つまり、ステータホルダ２１および固定リング２２は、コア１に嵌合した鉄心３の嵌合部８に当接し、鉄心３の抜け止めとして機能することとなる。
【００２９】
上記のステータＳを備えたモータＭは、押圧部材であるステータホルダ２１および固定リング２２を採用したことにより、突極２のインシュレータ４の遊びが解消され、これによりコイルと結線部材との位置精度も確保されるので、配線部の接触不良等の不具合を未然に防止し得るものとなる。したがって、モータとしての信頼性を長期にわたって確保し得ることとなる。
【００３０】
なお、上記実施例にあっては、ステータＳとその外側を被うロータＲから成るモータＭを例示したが、本発明に係わる回転機は、その構造が上記実施例のみに限定されることは無く、発電機にも適用可能であると共に、コアと複数の突極を組合わせたステータを備えた回転機であれば当然適用可能である。
【００３１】
また、押圧部材にあっては、様々な形態を採用することが可能である。ただし、上記実施例のように、回路基板の固定にも用いるステータホルダ２１を押圧部材として用いたり、一方の押圧部材をモータハウジングに一体的に設けたりすれば、部品点数の削減や構造の簡略化を実現し得ることが明らかである。
【００３２】
さらに、押圧部材は、コア１の片面だけに設けても、インシュレータ４のステータ半径方向の遊びを解消することが可能であるが、上記実施例のようにコア１の両側に設ければ、インシュレータ４の遊びをより確実に解消し、ステータＳの組立て精度を一層高めることができる。
【００３３】
さらに、上記実施例では、突極２における鉄心３の嵌合部８に嵌合促進部８Ａを設けた場合を説明したが、嵌合促進部をコア１の溝状嵌合部１０に設けることもでき、この場合には、嵌合開始部分からステータ軸線方向の所定範囲にわたって相手側（鉄心３の嵌合部８）との寸法差が大きくなるように、溝状嵌合部１０の内側空間をほぼ同形状で僅かに広げた嵌合促進部を形成する。また、嵌合促進部はコア１と鉄心３の両嵌合部１０，８に設けることも当然可能であり、いずれの場合も、コア１に対する突極２（鉄心３）の組付けを容易にし得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる回転機の一実施例において、押圧部材の組付け前の状態を示すステータの要部の断面図である。
【図２】  ステータにおけるコアと突極を説明する平面図である。
【図３】押圧部材を組付けた状態を示すステータの要部の断面図である。
【図４】モータの一部を示す平面図である。
【図５】突極を構成する鉄心とインシュレータを説明する斜視図である。
【符号の説明】
１      コア
２      突極
３      鉄心
４      インシュレータ
８      鉄心の嵌合部
８Ａ    嵌合促進部
１０    溝状嵌合部（コアの嵌合部）
２１    ステータホルダ（押圧部材）
２２    固定リング（押圧部材）
Ｍ      モータ（回転機）
Ｓ      ステータ
【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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