JP2006304460A

JP2006304460A - 回転電機の固定子

Info

Publication number: JP2006304460A
Application number: JP2005121189A
Authority: JP
Inventors: Keiji Takai; 啓司高井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】分割コアを用いた回転電機の固定子の歯部に生じる歪を減らし、運転時のトルク脈動を減らした回転電機の固定子を提供する。
【解決手段】この発明による回転電機の固定子は、周方向に複数に分割された分割コア１０のヨーク部１３相互を溶接により接合してなる固定子鉄心を備えた回転電機の固定子において、上記ヨーク部相互の突合わせ部１３ａ、１３ｂに、予め溶接後の収縮量に見合う隙間２、３を形成し、該隙間の近傍で隣接する分割コア相互を溶接することで上記課題を解決したものである。
【選択図】図１

Description

この発明は固定子鉄心コアが周方向に複数に分割された分割コアを用いる回転電機の固定子に関するものである。

従来、分割コアを用いる回転電機の固定子においては、分割コア相互の継ぎ目を溶接前の状態で真円となるような形状とし、溶接条件や焼嵌め条件により、その真円を維持するようにしてきている（例えば特許文献１参照。）。

特開２０００−０７８７７９号公報（第１頁、図１）

上記のような従来技術による回転電機の固定子においては、溶接条件、焼嵌め条件を最適としても、固定子の回転子に対向する歯部に歪が生じ、これが回転電機の運転時に発生するトルク脈動の原因のひとつとなるという課題があった。

この発明は上記のような従来技術の課題を解消するためになされたもので、固定子の歯部に生じる歪を減らし、運転時のトルク脈動を減らすことができる回転電機の固定子を提供することを目的としている。

この発明による回転電機の固定子は、周方向に複数に分割された分割コアのヨーク部相互を溶接により接合してなる固定子鉄心を備えた回転電機の固定子において、上記ヨーク部相互の突合わせ部に、予め溶接後の収縮量に見合う隙間を形成し、該隙間の近傍で隣接する分割コア相互を溶接するようにしたものである。

この発明においては、隣接する分割コアのヨーク部相互の突合わせ部に、溶接後の収縮量に見合う隙間を設け、該隙間の近傍で隣接する分割コア相互を溶接するようにしたので、磁極部の歪が極めて少なく、回転電機の運転時におけるトルク脈動の極めて少ない回転電機の固定子が得られる。

実施の形態１．
図１〜図４はこの発明の実施の形態１による回転電機の固定子の要部を説明する図であり、図１（ａ）は第１の鉄心の形状と、そのヨーク部相互の突合わせ部に設けられた隙間を誇張して示す図、図１（ｂ）は第２の鉄心の形状と、そのヨーク部相互の突合わせ部に設けられた隙間を誇張して示す図、図２は図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す鉄心を数枚ずつ交互に積層した状態を示す斜視図、図３は突合わせ部における溶接位置と隙間の関係を例示する詳細図、図４は分割コアを円筒状に組み立てるときの状況を示す組立図である。なお、各図を通じて同一符号は同一もしくは相当部分を示すものとする。

図において、分割コア１０を構成する鉄心１は、図１（ａ）に示すように突合わせ部１３ａが緩やかに突出するように形成された第１の鉄心１Ａと、図１（ｂ）に示すように突合わせ部１３ｃが大きく突出するように形成された第２の鉄心１Ｂの２種類のパターンの鉄心からなり、分割コア１０はこれら第１及び第２の鉄心１Ａ、１Ｂを数枚ずつ軸方向に交互に積層して形成されている。なお、説明上パターンの違いを特に区別する必要がないときは便宜的に包括して単に鉄心１と呼ぶことにする。鉄心１は歯部１１と、磁極部１２と、ヨーク部（コアバック）１３から構成されており、隣接する同一パターンの鉄心を突合わせたときに、第１の鉄心１Ａでは、対向する突合わせ部１３ａ、１３ｂ相互の間における外周側に隙間２が形成され、内周側は当接部Ｂで当接するように構成されている。

一方第２の鉄心１Ｂでは、同様に対向する突合わせ部１３ｃ、１３ｄ相互の間に、同じく外周側に隙間３が形成され、内周側は当接部Ｂで当接するように構成されている。上記隙間２、３は何れも溶接後の収縮量に見合う寸法となるように形成され、図では実際よりも誇張されて大きく示されている。なお、隙間２、３の寸法は例えば何れも０．１ｍｍ程度であるが、回転電機のサイズや外周方向の溶接箇所の数等により異なり、上記寸法に限定されるものでないことは言うまでもない。

上記のような第１及び第２の鉄心１Ａ、１Ｂを数枚ずつ交互に積層してなる図２に示す分割コア１０は、歯部１１のまわりとその近傍に所要の絶縁部材を設けて巻線の後、隣接する分割コア相互を溶接により接合して図４に示すように円筒状の固定子に組み立てられる。なお、図４では絶縁部材や巻線等の図示を省略している。溶接部Ａは、詳細を図３に示すように、隙間２、３の近傍で、第１の鉄心１Ａと第２の鉄心１Ｂが互い違いに積層された部分において、鉄心１Ａと鉄心１Ｂに跨るように軸方向に不連続的に溶接されている。

上記のように構成された実施の形態１においては、分割コア１０相互の溶接部Ａ近傍に隙間２、３が形成されていることにより、溶接前後にヨーク部１３に生じる膨張収縮の変位が当接部Ｂを支点に該隙間２、３の大きさが変化することで吸収され、磁極部１２の先端部１２ａ、１２ｂ相互が図１（ｂ）の矢印Ｃ方向もしくはその反対方向に偏倚するのを防ぐことができる。このため、例えばエレベータ用巻上機の電動機などとして用いたときに、該偏倚に起因するトルク脈動を低減することができ、振動の低減による乗り心地の向上に寄与できる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による回転電機の固定子の要部を説明する図であり、（ａ）は第３の鉄心の形状と、そのヨーク部相互の突合わせ部に設けられた隙間を誇張して示す図、（ｂ）は第４の鉄心の形状と、そのヨーク部相互の突合わせ部に設けられた隙間を誇張して示す図、（ｃ）は図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す鉄心を数枚ずつ交互に積層した状態を示す斜視図である。この実施の形態２は、上記実施の形態１では内周側に当接部Ｂを設け、隙間２、３が半径方向内周部側から外周部側に向けて開くように形成されているのに対し、反対に当接部Ｄを外周側に設け、隙間４、５を半径方向外周部側から内周部側に向けて開くように形成したものである。

図において、第３の鉄心１Ｃは、図５（ａ）に示すように図の右側の突合わせ部１３ｅは外周側から内周側に向けて傾斜が大きく形成され、図の左側の突合わせ部１３ｆは突合わせたときに内周側に隙間４が形成されるように、傾斜がそれよりも若干緩く形成されている。一方、第４の鉄心１Ｄは、図５（ｂ）に示すように図の右側の突合わせ部１３ｇは外周側から内周側に向けての傾斜が鉄心１Ｃよりも小さく形成され、図の左側の突合わせ部１３ｈは突合わせたときに内周側に隙間５が形成されるように傾斜がさらに小さく形成されている。なお、隙間４、５の大きさは実施の形態１と同様である。その他の符号は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態２においては、実施の形態１と同様に動作し、同様に生じる溶接前後の膨張・収縮が突合わせ部１３ｅ、１３ｆ、及び１３ｇ、１３ｈに設けられた当接部Ｄを支点として隙間４、５の寸法が周方向に変化することによって吸収され、磁極部１２の先端部相互の偏倚を防ぐことができ、該偏倚に起因するトルク脈動を低減することができるという効果が得られる。

なお上記各実施の形態の説明では、隙間２〜５は、溶接による収縮に見合う寸法としたが、溶接により組み立てた固定子鉄心をフレームやハウジングなどに焼嵌めにより固定する場合には、該焼嵌めに伴う圧縮応力による縮み代を、上記分割コア相互の溶接による収縮に見合う寸法にさらに加えた寸法とすることにより、磁極部１２の先端部相互の偏倚をさらに防ぐことができ、該偏倚に起因するトルク脈動を低減することができる。

この発明の実施の形態１による回転電機の固定子の要部を示す説明図であり、（ａ）は第１の鉄心の形状と、そのヨーク部相互の突合わせ部に設けられた隙間を誇張して示す図、（ｂ）は第２の鉄心の形状と、そのヨーク部相互の突合わせ部に設けられた隙間を誇張して示す図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す鉄心を数枚ずつ交互に積層した状態を示す斜視図である。図１に示す分割コアの突合わせ部における溶接位置と隙間の関係を例示する詳細図である。図１に示す分割コアを円筒状に組み立てるときの状況を示す組立図である。この発明の実施の形態２による回転電機の固定子の要部を説明する図であり、（ａ）は第３の鉄心の形状と、そのヨーク部相互の突合わせ部に設けられた隙間を誇張して示す図、（ｂ）は第４の鉄心の形状と、そのヨーク部相互の突合わせ部に設けられた隙間を誇張して示す図、（ｃ）は図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す鉄心を数枚ずつ交互に積層した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１鉄心、１Ａ第１の鉄心、１Ｂ第２の鉄心、１Ｃ第３の鉄心、１Ｄ第４の鉄心、２、３、４、５隙間、１０分割コア、１１歯部、１２磁極部、１２ａ、１２ｂ先端部、１３ヨーク部、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ突合わせ部、Ａ溶接部、Ｂ、Ｄ当接部。

Claims

周方向に複数に分割された分割コアのヨーク部相互を溶接により接合してなる固定子鉄心を備えた回転電機の固定子において、上記ヨーク部相互の突合わせ部は、予め溶接後の収縮量に見合う隙間が形成され、該隙間の近傍で隣接する分割コア相互を溶接してなることを特徴とする回転電機の固定子。
上記隙間は、溶接後の焼嵌めに伴う圧縮応力による縮み代がさらに加算された隙間とされてなることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
上記ヨーク部相互の突合わせ部は、軸方向に所定の間隔で交互に凹凸状に形成され、突合わせたときに互いに嵌合するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機の固定子。
上記ヨーク部相互の突合わせ部は、半径方向内周側に当接部を有し、半径方向外周側に向けて隙間が大きくなるように形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の回転電機の固定子。
上記ヨーク部相互の突合わせ部は、半径方向外周側に当接部を有し、半径方向内周側に向けて隙間が大きくなるように形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の回転電機の固定子。