特開 2023-105520 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023105520

(43)【公開日】2023-07-31

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/14 20060101AFI20230724BHJP

   H02K 5/08 20060101ALI20230724BHJP

【ＦＩ】

H02K1/14 Z

H02K5/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022006395

(22)【出願日】2022-01-19

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岸本 文明

(72)【発明者】

【氏名】山崎 学

【テーマコード（参考）】

5H601

5H605

【Ｆターム（参考）】

5H601AA03

5H601AA08

5H601AA09

5H601DD01

5H601DD11

5H601DD35

5H601GD08

5H601GD22

5H605CC01

5H605GG04

(57)【要約】

【課題】分割コアの軸方向のズレを抑制できたり等、より不都合が少なくなるよう改善された新規な構成の回転電機を得る。
【解決手段】実施形態の回転電機は、複数の分割コアと、外周リングと、を備える。複数の分割コアは、回転中心の周方向に互いに隣接して設けられる。外周リングは、複数の分割コアの外周面を保持する周壁と、周壁の外周面と面する内周面に設けられ外周面における回転中心の軸方向の両側の角部と面し回転中心の径方向内方に向かうにつれて軸方向の両側に広がるように傾斜した一対の傾斜面と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転中心の周方向に互いに隣接して設けられた複数の分割コアと、
前記複数の分割コアの外周面を保持する周壁と、前記周壁の前記外周面と面する内周面に設けられ前記外周面における前記回転中心の軸方向の両側の角部と面し前記回転中心の径方向内方に向かうにつれて前記軸方向の両側に広がるように傾斜した一対の傾斜面と、を有した外周リングと、
を備えた、回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回転中心の周方向に互いに隣接して設けられた複数の分割コアと、複数の分割コアの外周面を保持する周壁を有した外周リングと、を備えた回転電機が、知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１３１００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来の回転電機では、外周リングと複数の分割コアとが焼嵌めによって組付けられている。具体的には、外周リングを加熱し内径寸法を拡径（熱膨張）させ、それを周方向に並んだ分割コアに挿入する。焼嵌め後の外周リングと分割コアとの外径差によって生じる応力によって固定組付けされる。

【0005】

ここで、分割コアの外径と外周リングの内径との寸法差が大き過ぎると焼嵌め工程後に発生する応力が大きくなり、その結果、分割コアが軸方向にズレ、座屈等が発生してしまう虞があった。すなわち、この種の回転電機では、分割コアの軸方向のズレを抑制できたり等、より不都合が少なくなるよう改善された新規な構成が得られれば、有益である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の回転電機は、複数の分割コアと、外周リングと、を備える。複数の分割コアは、回転中心の周方向に互いに隣接して設けられる。外周リングは、複数の分割コアの外周面を保持する周壁と、周壁の外周面と面する内周面に設けられ外周面における回転中心の軸方向の両側の角部と面し回転中心の径方向内方に向かうにつれて軸方向の両側に広がるように傾斜した一対の傾斜面と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態の回転電機の分割コアおよび外周リングの例示的かつ模式的な分解斜視図である。

【図2】図２は、実施形態の回転電機の外周リングの例示的かつ模式的な断面図である。

【図3】図３は、実施形態の回転電機の分割コアおよび外周リングの例示的かつ模式的な断面図である。

【図4】図４は、変形例の回転電機の外周リングの例示的かつ模式的な断面図である。

【図5】図５は、変形例の回転電機の分割コアおよび外周リングの例示的かつ模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

【0009】

また、以下に開示される実施形態および変形例には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。なお、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。

【0010】

［実施形態］
図１は、実施形態の回転電機１の分割コア２０および外周リング３０の分解斜視図である。図１に示されるように、回転電機１は、ステータ２を構成する複数の分割コア２０およびコイル２１や、不図示のロータ、外周リング３０等を備えている。回転電機１は、いわゆる集中巻モータとして構成されている。

【0011】

なお、以下の説明では、便宜上、回転電機１の回転中心Ａｘの軸方向を、単に軸方向と称し、回転中心Ａｘの径方向を、単に径方向と称し、回転中心Ａｘの周方向を、単に周方向と称する。また、図中、軸方向を矢印Ｘで示し、周方向を矢印Ｃで示し、径方向を矢印Ｒ(図２参照)で示す。

【0012】

外周リング３０は、回転中心Ａｘを中心とした円筒状に構成されている。外周リング３０の内周面３１ａには、ステータ２の複数の分割コア２０が周方向Ｃに並んだ状態で取り付けられる。外周リング３０は、ステータ２や、不図示のロータ等を収容するケースの一部を構成している。外周リング３０は、保持部材や、拘束部材等とも称される。

【0013】

ステータ２は、複数の分割コア２０と、複数のコイル２１と、を有している。複数の分割コア２０は、互いに周方向Ｃに隣接して並んでおり、全体として円環状のステータコアを構成している。分割コア２０は、複数の鋼板を軸方向Ｘに積層することによって構成された積層コアである。分割コア２０は、それぞれ内周面２０ｂを含みコイル２１が巻回されるティースや、外周面２０ａを含みティースの径方向Ｒの外方で円弧状に延びるヨーク等を有している。

【0014】

コイル２１は、分割コア２０のそれぞれにコイルボビン等を介して取り付けられている。コイル２１は、Ｕ相コイルや、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル等を含んでおり、これらのコイル２１は、バスリング等を介して電源との接続用の端子部と電気的に接続される。

【0015】

なお、ステータ２の内周面２０ｂは、不図示のロータの外周面と対向して配置されうる。ステータ２は、コイル２１への通電によって外周リング３０（ケース）の内部に磁界を発生させ、当該磁界との相互作用によってロータ鉄心ひいてはロータ鉄心の内周部に固定されたロータシャフトを回転させる。

【0016】

図２は、回転電機１の外周リング３０の断面図である。図２に示されるように、外周リング３０は、周壁３１と、取付部３２と、を有している。本実施形態では、外周リング３０には、周方向Ｃに互いに間隔をあけて複数の取付部３２が設けられている。

【0017】

取付部３２は、外周リング３０を不図示のケースに取り付ける部分である。取付部３２は、周壁３１の軸方向Ｘの他端部３１ｃから径方向Ｒの外方に突出している。取付部３２には、外周リング３０と不図示のケースとを結合するボルト等の結合具が軸方向Ｘに貫通する取付穴が設けられている。

【0018】

周壁３１は、複数の分割コア２０の外周面２０ａ（図３参照）を保持する部分である。周壁３１は、回転中心Ａｘを中心とした円筒状に形成され、軸方向Ｘに沿って延びている。周壁３１は、外周面２０ａと面する内周面３１ａと、外周面２０ａとは反対側を向いた外周面３１ｂと、を有している。

【0019】

図２に示されるように、本実施形態では、周壁３１は、軸方向Ｘの他端部３１ｃ側（分割コア２０の挿入側）から一端部３１ｄ側に向けて先細りとなるテーパ状（漏斗状）に構成されている。具体的には、周壁３１は、図２の断面視では、内周面３１ａおよび外周面３１ｂが軸方向Ｘの他端部３１ｃ側から一端部３１ｄ側に向かうにつれて徐々に径方向Ｒの内方に向かうように傾斜している。

【0020】

すなわち、周壁３１の軸方向Ｘの他端部３１ｃ側における半径Ｗ２（直径）は、周壁３１の軸方向Ｘの一端部３１ｄ側における半径Ｗ１（直径）よりも大きい。本実施形態では、周壁３１の他端部３１ｃ側の直径は、外周面２０ａの直径と略同じかあるいは僅かに大きく設定され、周壁３１の一端部３１ｄ側の直径は、外周面２０ａの直径と略同じかあるいは僅かに小さく設定されている。

【0021】

外周リング３０は、このような軸方向Ｘの他端部３１ｃ側が拡径する周壁３１によって、複数の分割コア２０の周壁３１内への挿入性が高められている。そして、周壁３１の内周面３１ａには、複数の分割コア２０が圧入や焼嵌めによって組付けられる。圧入では、外周リング３０を特に加熱することなく、周壁３１の内周面３１ａに分割コア２０を嵌め合わせる。

【0022】

これに対して、焼嵌めでは、外周リング３０を加熱して周壁３１を径方向Ｒに膨張（拡径）させ、その膨張した周壁３１内に分割コア２０を嵌め合わせる。その後、外周リング３０を自然冷却することで周壁３１が径方向Ｒに収縮し、収縮した周壁３１が分割コア２０の外周面２０ａに圧縮応力を加える。

【0023】

ここで、本実施形態では、周壁３１には、複数の分割コア２０が係合する凹部３３が設けられている。凹部３３は、周壁３１の内周面３１ａから径方向Ｒの外方に凹み、径方向Ｒの内方に向けて開放されている。凹部３３は、底面３３ａと、一対の傾斜面３３ｂ，３３ｃと、を有している。

【0024】

図３は、回転電機１の分割コア２０および外周リング３０の断面図である。図３に示されるように、底面３３ａは、凹部３３の底部であって複数の分割コア２０の外周面２０ａと面する部分である。

【0025】

本実施形態では、底面３３ａは、軸方向Ｘと平行に延びる平坦面状に形成されている。また、図３に示されるように、底面３３ａの軸方向Ｘの幅は、分割コア２０の外周面２０ａの軸方向Ｘの幅と略同じかあるいは僅かに狭く設定されている。

【0026】

傾斜面３３ｂは、凹部３３の軸方向Ｘの一方側の側面であって外周面２０ａにおける軸方向Ｘの一方側の角部２０ｃと面する部分である。本実施形態では、傾斜面３３ｂは、底面３３ａから径方向Ｒの内方に向かうにつれて軸方向Ｘの一方側に向かうように傾斜している。

【0027】

傾斜面３３ｂは、外周面２０ａの軸方向Ｘの一方側の角部２０ｃに対して径方向Ｒと軸方向Ｘとの間の傾斜方向（法線方向）に対向している。傾斜面３３ｂは、角部２０ｃとの当接によって複数の分割コア２０の外周リング３０に対する軸方向Ｘの一方側への移動を制限可能である。

【0028】

傾斜面３３ｃは、凹部３３の軸方向Ｘの他方側の側面であって外周面２０ａにおける軸方向Ｘの他方側の角部２０ｃと面する部分である。本実施形態では、傾斜面３３ｃは、底面３３ａから径方向Ｒの内方に向かうにつれて軸方向Ｘの他方側に向かうように傾斜している。

【0029】

傾斜面３３ｃは、外周面２０ａの軸方向Ｘの他方側の角部２０ｃに対して径方向Ｒと軸方向Ｘとの間の傾斜方向（法線方向）に対向している。傾斜面３３ｃは、角部２０ｃとの当接によって複数の分割コア２０の外周リング３０に対する軸方向Ｘの他方側への移動を制限可能である。

【0030】

なお、本実施形態では、凹部３３における傾斜面３３ｃ側の径方向Ｒの深さが傾斜面３３ｂ側の径方向Ｒの深さよりも小さくなるよう構成されているが、この例には限定されず、互いに略同じ深さとなるように構成されてもよい。

【0031】

以上のように、本実施形態では、回転電機１は、回転中心Ａｘの周方向Ｃに互いに隣接して設けられた複数の分割コア２０と、複数の分割コア２０の外周面２０ａを保持する周壁３１と、周壁３１の外周面２０ａと面する内周面３１ａに設けられ外周面２０ａにおける回転中心Ａｘの軸方向Ｘの両側の角部２０ｃと面し回転中心Ａｘの径方向Ｒの内方に向かうにつれて軸方向Ｘの両側に広がるように傾斜した一対の傾斜面３３ｂ，３３ｃと、を有した外周リング３０と、を備える。

【0032】

このような構成によれば、外周面２０ａにおける軸方向Ｘの両側の角部２０ｃと一対の傾斜面３３ｂ，３３ｃとの当接によって分割コア２０の外周リング３０に対する軸方向Ｘのズレを抑制でき、ひいては分割コア２０に座屈等が発生してしまうといった不都合を抑制できる。

【0033】

［変形例］
図４は、変形例の回転電機１Ａの外周リング３０Ａの断面図である。変形例の回転電機１Ａは、上記実施形態の回転電機１と同様の構成を備えている。よって、変形例の回転電機１Ａは、当該同様の構成に基づく上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。

【0034】

ただし、本変形例では、図４に示されるように、凹部３３Ａが円弧面状の底面３３ａを有している点が、上記実施形態と相違している。本変形例では、凹部３３Ａの径方向Ｒの深さは、軸方向Ｘの両端部側から軸方向Ｘの中央部側に向けて除々に深くなっている。すなわち、凹部３３Ａの底面３３ａは、軸方向Ｘに沿って凹面状（曲面状）に湾曲している。

【0035】

また、周壁３１は、図４の断面視では、内周面３１ａおよび外周面３１ｂが軸方向Ｘの他端部３１ｃ側から一端部３１ｄ側に向かうにつれて徐々に径方向Ｒの内方に向かうように傾斜している。すなわち、周壁３１の軸方向Ｘの他端部３１ｃ側における半径Ｗ２（直径）は、周壁３１の軸方向Ｘの一端部３１ｄ側における半径Ｗ１（直径）よりも大きい。

【0036】

外周リング３０Ａは、このような軸方向Ｘの他端部３１ｃ側が拡径する周壁３１によって、複数の分割コア２０の周壁３１内への挿入性が高められている。そして、周壁３１の内周面３１ａには、複数の分割コア２０が圧入や焼嵌めによって組付けられる。

【0037】

なお、本変形例では、凹部３３Ａの底面３３ａは、焼嵌めによって周壁３１内に分割コア２０を組付ける場合に、少なくとも外周リング３０Ａを冷却して周壁３１が径方向Ｒに収縮した取り付け状態で、図４に示す凹面状に湾曲した形状となるように構成されている。

【0038】

図５は、変形例の回転電機１Ａの分割コア２０および外周リング３０Ａの断面図である。図５に示されるように、本変形例では、凹部３３Ａの底面３３ａは、軸方向Ｘの一端部３３ａ１と、軸方向Ｘの他端部３３ａ２と、一端部３３ａ１と他端部３３ａ２との間で外周面２０ａと間隔をあけて面する中央部分と、を含んでいる。

【0039】

一端部３３ａ１は、外周面２０ａにおける軸方向Ｘの一方側の角部２０ｃと面する部分である。本変形例では、一端部３３ａ１は、径方向Ｒの内方に向かうにつれて軸方向Ｘの一方側に向かうように傾斜している。一端部３３ａ１は、傾斜面の一例である。

【0040】

一端部３３ａ１は、外周面２０ａの軸方向Ｘの一方側の角部２０ｃに対して径方向Ｒと軸方向Ｘとの間の傾斜方向（法線方向）に対向している。一端部３３ａ１は、角部２０ｃとの当接によって複数の分割コア２０の外周リング３０に対する軸方向Ｘの一方側への移動を制限可能である。

【0041】

他端部３３ａ２は、外周面２０ａにおける軸方向Ｘの他方側の角部２０ｃと面する部分である。本変形例では、他端部３３ａ２は、径方向Ｒの内方に向かうにつれて軸方向Ｘの他方側に向かうように傾斜している。他端部３３ａ２は、傾斜面の一例である。

【0042】

他端部３３ａ２は、外周面２０ａの軸方向Ｘの他方側の角部２０ｃに対して径方向Ｒと軸方向Ｘとの間の傾斜方向（法線方向）に対向している。他端部３３ａ２は、角部２０ｃとの当接によって複数の分割コア２０の外周リング３０に対する軸方向Ｘの他方側への移動を制限可能である。

【0043】

以上のように、本変形例では、回転電機１Ａは、回転中心Ａｘの周方向Ｃに互いに隣接して設けられた複数の分割コア２０と、複数の分割コア２０の外周面２０ａを保持する周壁３１と、周壁３１の外周面２０ａと面する内周面３１ａに設けられ外周面２０ａにおける回転中心Ａｘの軸方向Ｘの両側の角部２０ｃと面し回転中心Ａｘの径方向Ｒの内方に向かうにつれて軸方向Ｘの両側に広がるように傾斜した一対の傾斜面としての一端部３３ａ１および他端部３３ａ２と、を有した外周リング３０Ａと、を備える。

【0044】

よって、本変形例によっても、外周面２０ａにおける軸方向Ｘの両側の角部２０ｃと一対の傾斜面としての一端部３３ａ１および他端部３３ａ２との当接によって分割コア２０の外周リング３０Ａに対する軸方向Ｘのズレを抑制でき、ひいては分割コア２０に座屈等が発生してしまうといった不都合を抑制できる。

【0045】

以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0046】

１，１Ａ…回転電機、２０…分割コア、２０ａ…外周面、２０ｃ…角部、３０，３０Ａ…外周リング、３１…周壁、３１ａ…内周面、３３，３３Ａ…凹部、３３ａ１…一端部（傾斜面）、３３ａ２…他端部（傾斜面）、３３ｂ，３３ｃ…傾斜面、Ａｘ…回転中心、Ｃ…周方向、Ｒ…径方向、Ｘ…軸方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】