(57)【要約】【課題】  固定子の貫通孔に締結部材を挿通しケーシングの両端に上側ブラケット、下側ブラケットを固定する電動機の固定子を起因とする音・振動等による騒音を低減した電動機。【解決手段】  複数の薄板電磁鋼板を積層して一体固着した固定子と、前記固定子の内径側において回転駆動する回転子を備えた電動機において、前記固定子には磁性材の締結部材によって上側ブラケット及び下側ブラケットに固定するための貫通孔が設けられ、前記固定子の貫通孔に面する前記締結部材の表面の少なくとも一部が非磁性材料で覆った電動機とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄板電磁鋼板を積層して一体固着した固定子と、前記固定子の内径側において回転駆動する回転子を備えた電動機において、
前記固定子には、磁性材の締結部材によって上側ブラケット及び下側ブラケットに固定するための貫通孔が設けられており、前記固定子の貫通孔に面する前記締結部材の表面の少なくとも一部が非磁性材料で覆われていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記締結部材の表面の少なくとも一部を覆う非磁性材料は、樹脂系部材であることを特徴とする請求項１項記載の電動機。
【請求項３】
前記締結部材の表面の少なくとも一部を覆う非磁性材料は、熱収縮性チューブであることを特徴とする請求項１項記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングに固定子が固定され、前記固定子の内径側において回転駆動する回転子を備えた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような電動機は特許文献１（特開２００５−３０４２１３号公報）及び特許文献２（特開２００４−９６９２３号公報）に示すような電動機の固定子がある。特許文献１には複数の薄板電磁鋼板を積層して一体固着した固定子と、前記固定子の内径側において回転駆動する回転子を備えた電動機において、固定子の底部をケーシング（ハウジング）で支持し、固定子の外周上端部にエンドプレートの内周側を載せ、エンドプレートの外周側を固定子の外側に延出し、このエンドプレートとケーシングを締結部材（ボルト）で一体に締結した固定子の固定構造である。これにより、電動機の音・振動等による騒音を抑制することができるものである。また、同様に、特許文献２には固定子を保持する上側ブラケットと下側ブラケットは固定子外径の一部が固定子より大きくなった外周部を有した積層鋼板と周方向数箇所で締結し、締結部材の押圧力を均等に加えることにより固定子の磁気加振力との共振を低減し、音・振動等による騒音を低減した発電機が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０４２１３号公報
【特許文献２】特開２００４−９６９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、固定子を締結部材（ボルト）でケーシングに固定する際、ケーシングと固定子の外側に延出するエンドプレートとを一体に締結し音・振動等による騒音を低減するようにしているが、このエンドプレートを使用することにより大幅な材料費の増加が伴う。また、特許文献２には、固定子と、固定子より大きな外周部を有した積層鋼板とから構成された固定子であり、固定子より大きな外周部の積層鋼板の外周部を締結部材で締結することにより、固定子周方向の剛性の均等を改善し固定子の音・振動等による騒音を低減しているが、固定子の積層鋼板を打ち抜くために複数の打ち抜き型が必要になり金型製作費用が上がってしまう。また、積層鋼板の鉄板を打ち抜く際の材料幅も固定子の大きな外周寸法に合わせなくてはならないため材料費も上がってしまう。
【０００５】
本願は、固定子を締結部材でケーシングに固定する電動機において、固定子を起因とする音・振動等による騒音を低減するための最良の方法であり、大幅な材料費を掛けることなく音・振動等による騒音を低減できる電動機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
複数の薄板電磁鋼板を積層して一体固着した固定子と、固定子の内径側において回転駆動する回転子を備えた電動機において、磁性材の締結部材によって上側ブラケット及び下側ブラケットとを固定子に固定するための貫通孔が固定子に設けられており、この固定子の貫通孔に面する締結部材の表面の少なくとも一部が非磁性材料で覆われている電動機とする。
【０００７】
尚、締結部材の表面の少なくとも一部を覆う非磁性材料として、樹脂系部材を用いている。樹脂系部材として、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等がある。
【０００８】
また、別に締結部材の表面の少なくとも一部を覆う非磁性材料として、熱収縮性チューブを用いることもできる。この場合の熱収縮性チューブの材料としては、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、熱可塑性エラストマー等がある。熱収縮する場合の温度は、１０５℃〜１３５℃である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電動機を用いることにより、固定子を磁性材の締結部材で上側ブラケット及び下側ブラケットに固定する際、電動機の固定子を起因とする音・振動等による騒音を大幅な材料費を掛けることなく容易に低減した電動機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の電動機の図。
【図２】電動機の固定子の図。
【図３】図１の固定子の貫通孔部分拡大図。
【図４】音・振動による騒音のグラフ。
【図５】音・振動による騒音のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
本実施形態の電動機は、複数の電磁鋼板を積層し隣同士の薄板電磁鋼板に設けられた凸凹によって一体に固着した周知のオートクランプ装置（自動かしめ装置）により固定子１０が構成されている。尚、複数の薄板電磁鋼板を積層し、固定子外周側の複数個所を溶接して一体固着した固定子でもよい。
【００１２】
この固定子１０には複数のスロット１３が設けられており、スロット数は２４スロットである。スロット内にはポリエステルフィルム等のスロット絶縁が施され、このスロット内のスロット絶縁の上から外部の巻線機で巻かれた巻線１２が装着された分布巻き方式の固定子１０である。実施形態では単相２極の電動機である。
【００１３】
前記固定子１０の内径には、内転型の回転子２０が組み付けられている。この回転子２０は、回転子２０のスロットにアルミニウム材をダイキャストしたかご型回転子である。図１に示した回転子２０の両端部のエンドリング部には、電動機を冷却するためフィン２１がエンドリング部と同時にダイキャストされている。
【００１４】
また、固定子１０の外径側には、ステンレス及び鉄等で円筒状に形成されたケーシング５０が焼き嵌めもしくは圧入され固定されている。一方、回転子２０の内径側にはケーシング５０と同様にシャフト８０が焼き嵌めもしくは圧入されている。また、回転子２０に焼き嵌めもしくは圧入されたシャフト８０の上部には遠心力スイッチ９０が取り付けている。そして、回転子２０に焼き嵌めもしくは圧入したシャフト８０の両端部にはベアリング１００が嵌着されている。
【００１５】
固定子１０が固定されたケーシング５０の片方端部には下側ブラケット４０が取り付けられ機械加工された軸受け部には、前記した片方端部のシャフト８０に嵌着されたベアリング１００を挿入し、ケーシング５０のもう他方端部には上側ブラケット３０が組み付けられ機械加工された軸受け部には、前記した他方端部のシャフト８０に嵌着されたベアリング１００を挿入し固定子１０の内径側に一定の空隙を隔てて回転子２０が回転駆動できるように嵌着されている。
【００１６】
本実施形態の図１及び図２に示した固定子１０のヨーク部には、ケーシングの両端部に取り付ける上側ブラケット３０と下側ブラケット４０とを繋ぐ締結部材６０が貫通する貫通孔１１が設けられている。この貫通孔１１は固定子ヨーク部の固定子１０の外周部から切り欠いた切り欠き部でなく、固定子ヨーク部の幅広部分に設けられている。これにより固定子内の磁束の流れが極力影響されることなく貫通孔１１を設けている。
【００１７】
固定子１０のヨーク部に設けられた貫通孔１１は、上側ブラケット３０、下側ブラケット４０を締結する締結部材６０と隙間バメされており、固定子１０と締結部材６０との間にはある一定の隙間が存在する。
また、締結部材６０の材質としては、鉄系等の磁性材及び、ステンレス材、真鍮材等の非磁性材が用いられることが多い。
【００１８】
ところが、固定子内に設けた貫通孔１１に鉄系等の磁性材の締結部材６０を挿入した場合、固定子内を流れる磁束はこの磁性材の締結部材６０を介して流れることになる。この時、磁性材の締結部材６０を介して流れる磁束により固定子ヨーク部の貫通孔内で、締結部材６０と貫通孔１１との間に磁気的な吸引、反発が繰り返し発生し、磁性材の締結部材６０を起因とする音、振動等による騒音がケーシング５０や、上側ブラケット３０、下側ブラケット４０に伝わり耳障りな騒音となって発生してしまう。この耳障りな騒音は三相電動機よりも単相電動機により多く現れる。
【００１９】
これは、同一体格、同一定格出力、同一磁束量において三相電動機と比較した場合、単相電動機は逆相分トルクが存在するため停動トルクが低く、必要な停動トルクを得るために磁束量を増やさなければならない。従って、三相電動機より単相電動機の固定子ヨーク部の磁束密度が増大することになり固定子を起因とする音・振動等による騒音の発生が多くなってしまうからである。
【００２０】
また、固定子ヨーク部の貫通孔１１に締結部材６０を挿通しケーシング５０の両端に上側ブラケット３０、下側ブラケット４０を固定する際、締結部材６０が貫通孔内で偏って固定され易く、貫通孔１１と締結部材６０との隙間が不均一となり磁束の吸引、反発により締結部材６０を起因とした音、振動等による騒音がさらに悪化する。
【００２１】
この問題を解決する方法として締結部材６０を非磁性材とすることによって締結部材６０に磁束が流れ難くなり、固定子ヨーク部の貫通孔１１と締結部材６０との間に磁気的な吸引、反発が少なくなり締結部材６０を起因とする音、振動等による騒音を低減することができる。
【００２２】
しかしながら、近年、電動機の小型化が進み固定子ヨーク部の幅が狭く磁気通路に余裕がない電動機においては固定子ヨーク部に貫通孔１１を設け、更に非磁性材の締結部材６０で固定した場合、電動機性能が悪化してしまう。特に、固定子外径寸法がφ２５０以下であり、固定子ヨーク部に余裕のない単相電動機において、この影響は顕著に表れる。
【００２３】
このため固定子ヨーク部に設けた貫通孔１１に磁束が流れる磁性材の締結部材６０が挿入されている。これは締結部材自体を実質的に磁気通路として利用することにより電動機性能の悪化を防止している。尚、説明を要しないが締結部材６０の材質を先に述べた非磁性材のステンレス材、真鍮材等を用いた場合、磁気通路として利用することはできないため電動機性能が悪化してしまう。また、鉄系の磁性部材と比べて、非磁性材の締結部材６０は高価な材料となり費用が増大してしまう。
【００２４】
従って、本実施形態では締結部材６０としては安価で入手しやすい鉄系の磁性材の締結部材６０を用いている。この場合、先に述べたように固定子ヨーク部の貫通孔内の側面と磁性材の締結部材６０の側面とが接触しないように固定しなければならないが、固定子ヨーク部の貫通孔内の側面と磁性材の締結部材６０の側面とが接触しないように固定することは非常に難しく困難を極めることになる。
【００２５】
本実施形態では図１〜図３に示しているように固定子ヨーク部の貫通孔内の側面が、磁性材の締結部材６０の側面と接触しない様に固定子ヨーク部の貫通孔１１に面する締結部材６０の表面の少なくとも一部を非磁性材料７０で覆っている。
【００２６】
この締結部材６０の表面の少なくとも一部が非磁性材料７０で覆うことにより固定子ヨーク部の貫通孔１１の側面に接触することなく締結部材６０を挿通することにより、固定子ヨーク部の貫通孔１１と磁性材の締結部材６０との間に磁気的な吸引、反発が発生しても、固定子ヨーク部と締結部材６０との間の隙間に非磁性材料７０が挿入されていることにより音、振動等による騒音を低減することができる。また、固定子ヨーク部と締結部材６０との間の隙間を埋めるように非磁性材料７０が挿入された場合は、締結部材６０の動きを強制的に抑え込むことができ締結部材６０を起因とする音、振動等による騒音を低減することができる。
【００２７】
締結部材６０の表面を覆う非磁性材料７０は締結部材６０の一部を覆うだけでなく、ケーシング５０の両端に上側ブラケット３０、下側ブラケット４０を取り付けられた状態において、非磁性材料７０で覆われた部分を上側ブラケット３０から下側ブラケット４０までの締結部材６０の長さの全てを覆うことにより締結部材６０が磁気的な吸引、反発により動いても非磁性材料７０が脱落することがないので確実に締結部材６０を覆うことができる。
【００２８】
また、電動機の設置方法が必ず固定子１０の軸方向を縦方向として取り付けられる場合においては、電動機が設置された状態において締結部材６０の非磁性材料７０で覆われた部分は下側ブラケット４０から固定子１０の端面上部まで覆われていればよいので、必ずしもケーシング５０の両端に上側ブラケット３０、下側ブラケット４０を取り付けられた状態において非磁性材料７０が、締結部材６０の上側ブラケット３０から下側ブラケット４０までの全てが覆われていなくてもよい。
【００２９】
この締結部材６０の表面に嵌着する非磁性材料７０の材質としては樹脂系部材のポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等がある。この場合、締結部材６０の側面を覆う方法として樹脂成形した円筒状のパイプ形状としてもよく、また、固定子ヨーク部の貫通孔１１にフイルム状のシートを丸めて挿入してもよい。
【００３０】
尚、好ましくは締結部材６０の表面の少なくとも一部を覆う非磁性材料７０は、締結部材６０の表面に隙間バメされるのではなく、締結部材６０の表面に密着させて嵌着されているものがよい。これは、固定子ヨーク部の貫通孔内で締結部材６０が磁束の吸引、反発により動いても、締結部材６０の表面を覆う非磁性材料７０が脱落することがないため、締結部材６０が固定子ヨーク部の貫通孔の側面にぶつかり、締結部材６０を起因とする音、振動等による騒音を発生させることもなくなるからである。
【００３１】
この非磁性材料７０として締結部材６０に密着させ装着させる方法としては熱収縮性チューブを用いることができる。熱収縮性チューブとしては、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、熱可塑性エラストマー等がある。この熱収縮性チューブを締結部材６０に密着させ嵌着することにより磁性材の締結部材６０に磁束が流れて固定子ヨーク部の貫通孔１１と締結部材６０との間に磁気的な吸引、反発が発生しても締結部材６０を起因とする音、振動等による騒音を低減することができる。
【００３２】
また、締結部材６０に熱収縮性チューブを用いることにより締結部材６０の任意の位置に熱収縮性チューブを固定することができ、固定子１０の積厚方向長さより若干長くした熱収縮性チューブを、固定子１０がケーシング５０に組み付けられる位置において、固定子１０の貫通孔１１と対向する締結部材６０の表面の任意の箇所に密着させ装着することによって必要最小限の材料使用量とすることができる。これにより必要最小限の材料で締結部材６０を起因とする音、振動等による騒音を低減することができる。
【００３３】
図４及び図５は、本実施形態で用いている固定子１０をケーシング５０に焼き嵌めもしくは圧入し、シャフトに焼き嵌めもしくは圧入した回転子２０を固定子１０の内側に配置し、ケーシング５０の両端部に上側ブラケット３０、下側ブラケット４０を取り付けた電動機において、固定子１０の貫通孔１１と対向する締結部材６０の表面を覆うように非磁性材料７０の熱収縮性チューブで覆った電動機と、締結部材６０の表面が何も覆われていない電動機の音、振動による騒音を比較したデータである。尚、固定子１０に設けた貫通孔１１と締結部材６０との隙間は任意に決定され不均一となっている。
【００３４】
図４及び図５のグラフは電動機の無負荷運転時、騒音測定マイクを電動機のモータケーシング５０から５ｃｍ離したとこに設置し騒音を測定した結果である。各周波数においての騒音を測定した結果である。
【００３５】
図４は電源周波数５０Ｈｚで１００Ｖ印加、図５は電源周波数６０Ｈｚで１００Ｖ印加した場合の測定結果である。図４の（ａ）及び図５の（ｃ）は、固定子１０の固定子ヨーク部の貫通孔１１に表面を何も覆われていない締結部材６０を挿通しケーシング５０の両端に上側ブラケット３０、下側ブラケット４０を固定した場合の測定結果である。また、図４の（ｂ）及び図５の（ｄ）は、固定子１０の固定子ヨーク部の貫通孔１１に表面の少なくとも一部が非磁性材料（この場合、熱収縮性チューブ）で覆われている締結部材６０を挿通しケーシング５０の両端に上側ブラケット３０、下側ブラケット４０を固定した場合の測定結果である。
【００３６】
騒音のオーバーオール値の比較において図４に示した電源周波数５０Ｈｚで１００Ｖ印加における騒音は６ｄＢ（Ａ）低減でき、図５に示した電源周波数６０Ｈｚで１００Ｖ印加における騒音は８ｄＢ（Ａ）低減していることが解る。
【００３７】
従って、図４及び図５からも理解できるように本実施形態では、固定子１０の音・振動等の磁気振動の伝搬を抑制する構造として、固定子ヨーク部の貫通孔１１に面する、上側ブラケット３０、下側ブラケット４０を締結した締結部材６０の表面の少なくとも一部に非磁性材料７０で覆われた締結部材６０を、固定子ヨーク部の貫通孔１１に挿入して上側ブラケット３０、下側ブラケット４０を固定することによって締結部材６０を起因とする音・振動等による騒音を低減でき、固定子１０で発生した音・振動等をケーシング５０や、上側ブラケット３０、下側ブラケット４０に伝搬し耳障りな騒音の発生を低減することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０・・・固定子
１１・・・貫通孔
１２・・・巻線
１３・・・スロット
２０・・・回転子
２１・・・フィン
３０・・・上側ブラケット
４０・・・下側ブラケット
５０・・・ケーシング
６０・・・締結部材
７０・・・非磁性材料
８０・・・シャフト
９０・・・遠心力スイッチ
１００・・・ベアリング
【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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