JP5974213B2 - ステータの固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、回転機のフレームにステータを固定するステータの固定構造に関する。

回転機のフレームにステータを固定するステータの固定構造が従来から知られている。
例えば、特許文献１においては、複数の板状部材（電磁鋼板）を積層してなるステータの外周部に径方向に突出する突出部を設けると共に、この突出部に形成された締結部材挿入孔に締結部材を挿入してフレーム（ベース部とも言う）にステータを固定し、上記突出部の根元両端（突出部の裾野の周方向端部）のステータに対向するフレーム内周面をステータ外周面に密着固定することで、複数の板状部材の隙間から固着材が突出部への浸入を防止することが、図４及び段落［０００９］〜［００１４］に開示されている。

特許第４７７５０２０号公報 特開２００６−８７２２２号公報

引用文献１の図２及び段落［０００９］では、フレームにステータを締結部材で締結する方法が記されているが、締結部材による締結だけでは、ステータ巻線に通電した際に生じる電磁力による回転磁界がステータの周方向に加わる回転力を受けきれずに、ステータが変形もしくは回転してしまう恐れがある。
また、前記締結部材による締結方法に加え、フレームとステータの焼嵌め固定を併用する締結方法もある。この焼嵌め固定を併用する締結方法では、例えば引用文献１の図４のようなステータの径方向に突出した突出部を備える場合、ステータの突出部の根元にある裾野を拡大する方向の湾曲部とこの湾曲部に対向するフレームとの間は、寸法精度の問題等から焼嵌めの締め代に利用できず、一般的にステータの突出部の外周面とフレームの前記突出部に対向する内周面との間を接触させずに隙間を設けて固定する。

即ち、図２に示すように、ステータ１の内周側は、巻線（図示省略）が巻回されるティース部１ａが形成される一方、ステータ１の外周に径方向に突出する突出部２が設けられ、この突出部２に形成された締結部材挿入孔３に締結部材（図示省略、例えば、ボルト等）が挿入されてステータ１をフレーム８に固定する一方、ステータ１の外周において、突出部２を除いた部分の外周面とフレーム８の内周面を焼嵌め固定している。このように焼嵌め固定されたステータ1とフレーム８の内周面との接触部分を焼嵌め部７（図中、斜線を入れて示す）といい、図２では、引用文献１の図４の場合と同様に、突出部２が略三角形状となっているため突出部２の裾野が広いほど、ステータ１の外周において突出部２の占める割合が大きく焼嵌め部７が狭くなり、焼嵌め部７によるステータ１とフレーム８との固定を行う面積、つまり、ステータ１の外周面とフレーム８の内周面との接触面積が少なく、ロータの回転力に対する締結が有効に確保出来ていないといった問題点がある。

更に、フレーム８にステータ１を焼嵌め固定をする場合、ステータ１の外周面には、フレーム８との焼嵌め固定による締め付け力が発生している。
この締め付け力が大きすぎる場合、引用文献１の図４のような構造であれば、締め付け力の逃げ場が無いため、ステータ１の突出部２の根元に締め付けによる応力が集中しステータ１が変形してしまう等といった問題点がある。
なお、引用文献２の段落［０００６］〜［０００７］は、金属フレームにステータを焼嵌め固定するに際し、カシメ部をステータ外周の金属フレームとの嵌め合いに近い場所に配置することで、かしめ固定した際にステータ外周部が径方向に膨らむことでフレームに密着固定してステータの変形を防止する構造が開示されているが、設計上であらかじめ定められているかしめ力と膨らみ量による密着固定力を適切に合わせる必要があり、かしめ力と密着固定力を同時に適切にすることは難しく、製造が容易ではないという問題がある。

上記課題を解決する本発明の請求項１に係るステータの固定構造は、複数の板状部材を積層してなるステータの外周に径方向に突出する突出部を設けると共に前記突出部に形成された締結部材挿入孔に締結部材を挿入して前記ステータをフレームに固定し、前記突出部を除く前記ステータの外周面と、前記フレームの内周面とが締め付け力で固定されているステータの固定構造において、前記突出部の根元に窪みを備えたことを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項２に係るステータの固定構造は、請求項１において、前記窪みは、前記突出部の周方向側の端部から、前記突出部の周方向中心に向かって延びる形状であり、前記窪みの内周側面は、前記ステータの外周の縁辺を延長して形成されていることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項３に係るステータの固定構造は、請求項１において、前記窪みは、前記突出部の周方向側の端部から、前記ステータの径方向内側に向かって延びる形状であり、前記窪みの内周側面は、前記ステータの外周より径方向内側に形成されることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項４に係るステータの固定構造は、請求項１において、前記窪みは、前記突出部の周方向側の端部から、前記突出部の外周側に向かって延びる形状であることを特徴とする。

請求項１に係る発明においては、突出部の根元に窪みを設けたことにより、ステータ外周における突出部の割合が小さくなり、フレームの外周面とステータの内周面との接触面積が増加するため、ステータをフレームに締結する力を増すことが出来る。しかも、突出部の根元に窪みを設けたことにより、ステータの締め付け力による変形を抑制することができる。
また、かしめ力と密着固定力を考慮してステータの固定条件を決める必要が無いため、製造上の問題もない。

また、請求項２に係る発明においては、窪みの内周側の面が突出部を除くステータの外周と縁辺が同一なため、一層、フレームの内周面とステータの外周面との接触面積が増加し、焼嵌めによる締結力が向上する効果がある。

更に、請求項３に係る発明においては、窪みは、突出部の周方向側の端部から、ステータの内周側に向かって延びる形状であるため、締め付け力を吸収するスペースをより多く確保することが出来る。

また、請求項４に係る発明においては、窪みは、突出部の周方向側の端部から、突出部の外周側に向かって延びる形状であるため、突出部の根元の強度を維持することが出来る。

一般的なモータ内におけるステータの固定構造を示す断面図である。 従来技術に係る締結部材によるステータの固定構造の説明図である。 本発明の実施例１に係るステータの固定構造の説明図である。 本発明の実施例２に係るステータの固定構造の説明図である。 本発明の実施例３に係るステータの固定構造の説明図である。

図１に示すように、一般的な回転機であるモータにおいては、フレーム８の内側に、複数の板状部材（電磁鋼板）を積層してなるステータ１が設置されると共にステータ１の内側には、ロータ６が一定隙間を隔てて配置され、このロータ６を支持するシャフト５が軸受１０を介してフレーム８を回転自在に貫通している。

そして、ステータ１の内周側は、巻線９が巻回されるティース部１ａが形成される一方、ステータ１の外周に径方向に突出する突出部２が設けられ、この突出部２に形成された締結部材挿入孔３に締結部材（例えば、ボルト等）１１が挿入されてステータ１をフレーム８に固定する一方、ステータ１の外周において、突出部２を除いた部分のステータ１の外周面とフレーム８の内周面は、締め代を有した焼嵌めによって固定している。このように焼嵌め固定されたステータ１の外周面とフレーム８の内周面との接触部分が焼嵌め部７である。

ここで、本発明のステータの固定構造は、図１に示すように、引用文献１の図２のような締結部材による締結と、引用文献２の図１のような焼嵌めによる締結を併用したステータの固定構造であり、特に、突出部２の根元に窪みを設けたことに特徴がある。つまり、突出部２の根元が周方向に窪んだ形状となっているのであり、突出部２の裾野が狭くなっている。具体的な態様については、図面に示す実施例を参照して説明する。

なお、ステータ１とフレーム８の固定方法は、次の通りである。
（１）フレーム８を所定の温度まで暖める。
（２）暖めたフレーム８にステータ１を挿入し、締結部材１１で固定する。
（３）フレーム８とステータ１を冷却する。

本発明の実施例１に係るステータの固定構造を図３に示す。図３に示すように、本実施例は、突出部２の根元両端部に窪み４を設けたものである。
窪み４は、突出部２の周方向側の端部から、突出部２の中心に向かって延びる形状である。さらに、窪み４の内周側の面は、ステータ１の外周に沿って形成されている。
本実施例によれば、突出部２に設けた窪み４により、ステータ１の突出部２の根元から突出部以外のステータの外周に渡って形成される湾曲部が無くなったため、ステータ１の外周における突出部２の割合が小さくなり、その分は焼嵌めの締め代として利用できる。よって、焼嵌め部７が増えて、図３に示すように、焼嵌め部７によるフレーム８とステータ１とを固定する締め代に利用できる面積、言い換えると、フレーム８の外周面とステータ１の内周面との接触面積が増加し、ステータ１をフレーム８に締結する力を増すことが出来る。
また、焼嵌めによる締結力が強すぎる場合、締め付け時に発生する応力が焼嵌め部以外の部分（突出部２）に逃げる。突出部２の根元に窪み４を設けたことにより、焼嵌めによる締結力が強すぎる場合、締め付け力の逃げ場となってステータ１にかかる締め付け力を吸収および分散することができるので、ステータ１の締め付け力による変形を抑制することができる。

しかも、窪み４の内周側の面の直径が突出部２を除くステータ外周の直径と縁辺が同一なため、ステータ１の外周における突出部２の割合がさらに小さくすることでき、焼嵌め部７として利用できる面積が増えるので、一層、フレーム８の内周面とステータ１の外周面との接触面積が増加し、焼嵌めによる締結力が向上する効果がある。

このように説明したように、本実施例によれば、突出部２に設けた窪み４により、フレーム８の内周面とステータ１の外周面との接触面積が増加するため、焼嵌め固定による締結力が向上する。また、突出部２の窪み４により、フレーム８からの締め付け力を吸収および分散することで、ステータ１の変形を防止することができるという効果を奏する。

本発明の実施例２に係るステータの固定構造を図４に示す。図４に示すように、本実施例は、突出部２の根元両端部に窪み４ａを設けたものである。
窪み４ａは、突出部２の周方向側の端部からステータ１の径方向内周側に向かって延びる形状である。さらに、窪み４ａの内周側の面は、ステータ１の外周より径方向内側に形成される。

本実施例では、突出部２の根元両端部に窪み４ａを設けたので、実施例１と同様に、焼嵌め部７のフレーム８の外周面とステータ１の内周面との接触面積、言い換えると、フレーム８の内周面とステータ１の外周面との接触面積が増加し、ステータ１をフレーム８に締結する力を増すことができるという効果を奏する他、更に、フレーム８の締め付け力から発生する応力を吸収および分散することで、ステータ１の変形を防止することができるという効果を奏する。

特に、本実施例では、窪み４ａの内周側の面をステータ１の外周より径方向内側に形成されるので、焼嵌めによる締め付け力を吸収するスペースをより多く確保することが出来るという効果を奏する。

本発明の実施例３に係るステータの固定構造を図５に示す。図５に示すように、本実施例は、突出部２の根元両端部に窪み４ｂを設けたものである。
窪み４ｂは、突出部２の周方向側の端部から、突出部２の外周側に向かって延びる形状である。

本実施例では、突出部２の根元両端部に窪み４ｂを設けたので、実施例１と同様に、焼嵌め部７によるフレーム８とステータ１とを固定する締め代に利用できる面積、言い換えると、フレーム８の外周面とステータ１の内周面との接触面積が増加し、ステータ１をフレーム８に締結する力を増すことができるという効果を奏する他、更に、フレーム８の締め付け力から発生する応力を吸収および分散することで、ステータ１の変形を防止することができるという効果を奏する。

特に、本実施例では、窪み４ｂを突出部２の外周側に向かって延びる形状とすることで、突出部２の根元の強度を維持することが出来るという効果を奏する。

本発明のステータの固定構造は、締結部材による締結と、焼嵌め固定を併用した固定構造として広く産業上利用可能なものである。

１ ステータ
２ 突出部
３ 締結部材挿入孔
４，４ａ，４ｂ 窪み
５ シャフト
６ ロータ
７ 焼嵌め部
８ フレーム
９ 巻線
１０ 軸受
１１ 締結部材

Claims (4)

1. 複数の板状部材を積層してなるステータの外周に径方向に突出する突出部を設けると共に前記突出部に形成された締結部材挿入孔に締結部材を挿入して前記ステータをフレームに固定し、前記突出部を除く前記ステータの外周面と、前記フレームの内周面とが締め付け力で固定されているステータの固定構造において、前記突出部の根元に窪みを備えたことを特徴とするステータの固定構造。
2. 前記窪みは、前記突出部の周方向側の端部から、前記突出部の周方向中心に向かって延びる形状であり、前記窪みの内周側面は、前記ステータの外周の縁辺を延長して形成されていることを特徴とする請求項１記載のステータの固定構造。
3. 前記窪みは、前記突出部の周方向側の端部から、前記ステータの径方向内側に向かって延びる形状であり、前記窪みの内周側面は、前記ステータの外周より径方向内側に形成されることを特徴とする請求項１記載のステータの固定構造。
4. 前記窪みは、前記突出部の周方向側の端部から、前記突出部の外周側に向かって延びる形状であることを特徴とする請求項１記載のステータの固定構造。

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