(57)【要約】【課題】固定子コアの外周部のティースの変形やばらけを防止し、モータトルクの確保と電気エネルギー損失の低減を両立させる外転モータを提供する。【解決手段】本発明は外転モータにおいて、固定子コア外周部のティースのモータ半径方向に垂直な断面形状を垂直に２分割したコの字形状の固定用部品を少なくとも１つと、ティースのモータ半径方向に垂直な断面形状を水平に２分割したコの字形状の固定用部品を少なくとも１つ備え、モータ半径方向の寸法がティースと同じで、固定子コアと同じ電磁鋼製の薄板で製造され、１つの固定用部品の断面のコの字の縦線部と上下の横線部のいずれかの２辺と、少なくとももう１つの固定用部品の断面のコの字の縦線部と上下の横線部のいずれかの２辺とが重なるように、互いに直交するように挿入し、互いに嵌め込んで製造される。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子，回転子を備えた外転モータにおいて、前記固定子を構成する固定子コア外周部のティースのモータ半径方向に垂直な矩形断面を垂直に２分割したコの字形状の固定用部品の少なくとも１つと、ティースのモータ半径方向に垂直な矩形断面を水平に２分割したコの字形状の固定用部品の少なくとも１つは、モータ半径方向の寸法が前記ティースと同じで、前記固定子コアと同じ電磁鋼製の薄板で製造され、前記ティースのモータ半径方向に垂直な断面の上下左右から前記固定用部品が互いに直交するように挿入され、互いに嵌め込んだことを特徴とする外転モータ。
【請求項２】
請求項１の外転モータにおいて、
１つの固定用部品断面のコの字の縦線部と上下の横線部のいずれかの２辺と、少なくとももう１つの固定用部品断面のコの字の縦線部と上下の横線部のいずれかの２辺とが重なるように、前記ティースのモータ半径方向に垂直な断面の上下左右から前記固定用部品が互いに直交するように挿入され、互いに嵌め込んだことを特徴とする外転モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は外転モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレベータの昇降駆動システムは省スペース化の観点から制御室レス化が進んでいる。これにより、通常使用される駆動源の外転モータには薄型化が要求されている。このため、外転モータを構成する固定子コアは、モータトルクの確保と電気エネルギー損失の低減を両立させるように、固定子コアを構成するコア薄板の積厚を低減し、薄型化が図られている。
【０００３】
固定子コアの薄型化にともない、コア薄板の板剛性が低下するため、固定子コアの外周部のティースにはモータ軸方向とモータ軸垂直方向の変形やばらけが発生する。その結果、モータトルクの低下や変動，電気エネルギー損失の増加や騒音の増加といった問題が発生する。
【０００４】
固定子コアの外周部のティースの変形やばらけの防止方法として、ティースの内周側の複数箇所をモータ軸方向にかしめ固定する方法や、ティースの外周側の複数箇所をモータ軸方向に溶接固定する方法がある。〔特許文献１〕のように、ティースの内周側をモータ軸方向にかしめ固定する場合、コアが薄いとかしめ力を十分に確保できないため、ティースの変形やばらけを防止できない。〔特許文献２〕のように、ティースの外周側をモータ軸方向に溶接固定する場合、溶接個所は溶接後の熱収縮によりモータ軸方向に縮むが、ティースの内周側では、モータ軸方向に反りなどの熱変形が発生する。固定子コアの薄型化にともない、コア薄板の板剛性が低下すると、ティースの熱変形は大きくなり、ティースのばらけを十分に防止できなくなる。
【０００５】
更に、かしめや溶接以外の防止方法として、〔特許文献３〕のように、電気絶縁性のある樹脂材製の固定用部品で固定子コアを固定する方法がある。しかしながら、〔特許文献４〕の場合、固定子コアの外周部のティースの変形やばらけを防止するには、樹脂材製の固定用部品の曲げ剛性を固定子コアと同等以上にする必要がある。樹脂材のヤング率・強度は、通常、電磁鋼材に比べてともに半分以下と小さい。固定用部品とコア薄板の板厚が同等以下の場合、材料力学の公式により、固定用部品の断面２次モーメントはコア薄板と同等以下となり、固定用部品の曲げ剛性がコア薄板に比べて低くなる。このため、コア薄板の板厚と同等以下の板厚の固定用部品ではティースの変形やばらけを防止するのに十分な保持力を確保できない。
【０００６】
しかし、断面２次モーメントを増加させるために固定用部品の板厚を増加させると、隣接するティース同士間のスロットの領域が減少する。通常、銅電線コイルの巻数とモータの最大トルクの間には比例の関係がある。スロットの領域が減少すると、コイルが巻装された絶縁材製ケースを挿入する領域が減少するため、コイルの巻数を確保できなくなり、モータトルクも確保できなくなる。
【０００７】
また、樹脂材は電磁鋼材に比べて、通常、熱膨脹係数が倍以上に大きい。モータ稼動時の固定子コアの温度上昇によって、樹脂性の固定用部品は固定子コアよりも熱膨張するため、ティースの変形やばらけを防止できなくなる問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２５９３４９号公報
【特許文献２】特開１９９５−２９８５２２号公報
【特許文献３】特開２００２−２３３０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は、外転モータにおいて、固定子コアの外周部のティースの変形やばらけを防止し、モータトルクの確保と電気エネルギー損失の低減を両立させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、本発明は固定子、回転子を備えた外転モータにおいて、前記固定子を構成する固定子コア外周部のティースのモータ半径方向に垂直な矩形断面を垂直に２分割したコの字形状の固定用部品の少なくとも１つと、ティースのモータ半径方向に垂直な矩形断面を水平に２分割したコの字形状の固定用部品の少なくとも１つは、モータ半径方向の寸法が前記ティースと同じで、前記固定子コアと同じ電磁鋼製の薄板で製造され、前記ティースのモータ半径方向に垂直な断面の上下左右から前記固定用部品が互いに直交するように挿入され、互いに嵌め込んだことを特徴とするものである。
【００１１】
更に、本発明は外転モータにおいて、１つの固定用部品断面のコの字の縦線部と上下の横線部のいずれかの２辺と、少なくとももう１つの固定用部品断面のコの字の縦線部と上下の横線部のいずれかの２辺とが重なるように、前記ティースのモータ半径方向に垂直な断面の上下左右から前記固定用部品が互いに直交するように挿入され、互いに嵌め込んだことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の外転モータにおける固定用部品は固定子コアと同じく電磁鋼で製造される。熱膨張係数が同じであることから、モータ稼動時に温度上昇しても、熱伸び量が同じであるため、固定子コア外周部のティースの変形やばらけを防止するのに十分な保持力を確保できる。また、ヤング率・強度が同じであることから、コア薄板と固定用部品の板厚を同程度とすれば、引張剛性と曲げ剛性も同等であることから、１つの固定用部品のみでティースの変形やばらけを防止するのに十分な保持力を確保できる。
【００１３】
本発明における１つの固定用部品と少なくとももう１つの固定用部品は、ティースのモータ半径方向に垂直な断面の上下左右から互いに直交するように挿入され、固定用部品同士が変形を拘束し合うため、ティースの変形やばらけを防止するのに十分な保持力を確保できる。
【００１４】
本発明における固定用部品は固定子コアと同じく電磁鋼で製造される。このため、ヤング率・強度が同じであることから、曲げ剛性を同じにするには、コア薄板と固定用部品は同程度の板厚で済むため、隣接するティース同士間のスロットの領域を確保できる。このため、コイルの巻数を確保でき、モータトルクを確保できる。
【００１５】
本発明における固定用部品は固定子コアと同じく電磁鋼製で表面に絶縁加工を施して製造される。このため、固定用部品の表面積の分だけ絶縁加工を施した面積が増え、渦電流による電気エネルギー損失を低減できる。
【００１６】
本発明の外転モータでは、固定子コアの薄型化を図っても、ティースの変形やばらけを防止でき、モータトルクの確保と電気エネルギー損失の低減を両立できることから、外転モータの薄型化に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】モータ軸方向から見た固定子コア上面図。
【図２】モータ半径方向から見た固定子コア側面図。
【図３】固定子コア側面図のティース表面の拡大図。
【図４】モータ軸方向から見た固定子コア（コイル巻装）の上面図。
【図５】固定用部品の実施形態のモータ半径方向に垂直な断面図。
【図６】固定用部品の実施形態の概観図。
【図７】固定用部品の実施形態の立体図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の外転モータの実施例を図面を用いて説明する。
【００１９】
図１は本発明の外転モータの固定子コア２をモータ軸方向から見た上面図である。図２は図１における外転モータの固定子コア２をモータ半径方向から見た側面図である。また、図３は、図２におけるティース４の表面の拡大図である。
【００２０】
本発明の外転モータは、永久磁石を備えた回転子（図示せず）と、固定子から構成されている。
【００２１】
本発明の外転モータの固定子コア２は、所望のモータトルクを発揮させ、モータ稼動時の電気エネルギーの損失を低減させるため、普通鋼に比べて透磁率が高く、誘電率が低い電磁鋼で製造される。固定子コア２は、通常、電磁鋼板の表面に絶縁加工を施して製造される。固定子コア２は、コア薄板１を積層して製造すると絶縁加工を施した総面積が増え、渦電流による電気エネルギー損失が減少するため、電磁鋼製のコア薄板１をモータ軸方向に複数積層して製造されている。
【００２２】
そして、本発明の外転モータの固定子コア２は、コア薄板１を積層した固定子コア２と固定用部品３を備えている。
【００２３】
本発明の外転モータの固定子コア２は、通常、普通鋼に比べて透磁率が高く、誘電率が低い電磁鋼で製造され図３に示したようにコア薄板１の表面は全て絶縁加工を施して製造される。固定子コア２は、通常、モータ周方向に一体で製造される一体型と、モータ周方向に等間隔に分割して製造される分割型とがある。本発明における外転モータの固定子コアは、モータ周方向に一体型と分割型のどちらでも適用できるが、図１の実施例では分割型を示している。外転モータの固定子コア２は、通常、外周部に複数のティース４と隣接するティース同士の間にスロット５を有し、ティース４とスロット５がモータ周方向に交互に配置され製造される。
【００２４】
また、図４は本発明の外転モータの固定子コア２の外周部のティース４にコイル６を巻装した状態を、モータ軸方向から見た上面図である。
【００２５】
図４に示したようにティース４には、銅電線コイル６が巻装される。この場合、ティースにコイル６を直接巻装する直接巻装型と、コイル６が巻装された絶縁材製ケース７をティースに挿入する間接巻塗型とがある。本発明の外転モータの固定子コア２のティース４にコイル６を巻装する場合、直接巻装型と間接巻塗型のどちらでも可能であるが、図４の実施例では絶縁材製ケース７をティースに挿入する間接巻塗型を示している。
【００２６】
図５と図６及び図７は本発明の外転モータの詳細な実施形態を示す。
【００２７】
本発明の外転モータの固定用部品３は、固定子コア２と同じ電磁鋼製で、同じ板厚で、モータ半径方向の寸法がティース４と同じである。電磁鋼板は、通常、転炉製鋼・連続鋳造の後、熱処理と加工を適宜組み合わせて複数回行い、表面処理の後、所望の形状に仕上げ製造される。固定用部品３もこれと同様の工程で製造可能であることから、固定用部品３の製造コストはコア薄板１の製造コストと同程度となり、コストアップを伴わない。
【００２８】
図５は本発明の外転モータのティース４をモータ半径方向に垂直な断面から見た構成を示している。
【００２９】
本発明における固定用部品３は、図５に示すように、モータ半径方向に垂直な断面から見た場合、ティース４断面形状と相似な矩形形状であり、これを垂直もしくは水平に２分割したコの字形状となっている。本発明の固定用部品３のモータ半径方向に垂直な断面におけるコの字断面の上下の横線部の長さは、同じであっても、上下異なってもよい。本発明の固定用部品３の形状は、ティース４の変形やばらけを防止し、モータトルクの確保と電気エネルギー損失の低減を両立させるのに、図６の実施例に示すように、モータ半径方向に垂直な断面から見た場合、ティース４の矩形断面形状の上下左右の１辺を取り除いたコの字形状の実施形態が特に有効である。
【００３０】
本発明における固定用部品３は、モータ半径方向に垂直な断面から見たティース４の断面形状と相似な矩形形状を垂直に２分割したコの字形状の部品と、同じく水平に２分割したコの字形状の部品、前者と後者を２つずつ用いている。また、本発明の他の実施形態としては、本発明における固定用部品３の個数をティース４の断面形状と相似な矩形形状を垂直に２分割したコの字形状の部品を２つとして、水平に２分割したコの字形状の部品を１つだけ用いる構成も可能であり、逆にティース４の断面形状と相似な矩形形状を垂直に２分割したコの字形状の部品を１つだけ用いて、水平に２分割したコの字形状の部品を２つ用いる構成も可能である。
【００３１】
本発明の実施例における固定用部品３は、お互いに嵌め合う寸法で製造され、ティース４に挿入されると、嵌め合いによる保持力が発生し、お互いが脱落することがないように固定される。また、固定用部品３をティース４に挿入する方向は、ティース４のモータ半径方向に垂直な断面の上側と下側と左側と右側から、互いに直交する４方向からティース４のモータ半径方向に垂直な断面に嵌め込むように挿入される。本発明における固定用部品３が計３つの場合、挿入する方向が互いに直交する異なる３方向となるように、ティース４のモータ半径方向に垂直な断面に嵌め込むように挿入される。
【００３２】
図７は図６の構成を三次元的に示したものである。
【００３３】
モータの半径方向に伸びているコア薄板１を積み重ねて構成されたティース４に対して、固定用部品３が挿入されていることを示している。
【００３４】
本発明においては、外転モータのティース４の変形やばらけを防止し、モータトルクの確保と電気エネルギー損失の低減を両立させるのに、図６，図７の実施形態が最も有効である。近年、所望のモータトルクを確保し電気エネルギーを低減可能なティース４の寸法は、ＣＡＤ連携型の電磁界解析法ツールを利用して設計することが可能になった。ティース４の設計寸法から、固定用部品３を嵌め込んで重なり合う部分の総寸法を差し引けば、本発明における外転モータの固定子コア２は、ティース４の変形やばらけを防止でき、モータトルクの確保と電気エネルギー損失の低減を両立できることから、外転モータの薄型化に特に有効である。
【符号の説明】
【００３５】
１  コア薄板
２  固定子コア
３  固定用部品
４  ティース
５  スロット
６  コイル
７  絶縁材製ケース
【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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【図６】
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【図７】
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