(57)【要約】【課題】ロータからの磁束がステータのスロットに券回されたコイルに到達するのをより適正に抑制する。【解決手段】ステータのティース部４４の内周側端部には周方向両側に突出する形状のつば部４５を形成し、略円筒状のステータの径方向をみたときのティース部４４の断面を矩形から四隅を削除した形状に形成する。これにより、ティース部４４とコイルエンドとの間の空間を埋めるように利用してティース部４４を形成することができ、ステータのスロット領域やコイルを小さくすることなくステータの径方向をみたときのティース部４４の断面積を確保することができる。この結果、ロータからの磁束がステータのスロットに券回されたコイルに到達するのをより適正に抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の外周部を形成するヨーク部と前記ヨーク部から内周側に突出する形状でコイルが券回されるスロットを形成する複数のティース部とを有する略円筒状のステータと、回転軸に取り付けられ外周面が前記ステータの内周面に対向する略円筒状のロータと、を備える電動機であって、
前記ステータは、前記ティース部の内周側端部には周方向両側に突出する形状のつば部が形成されてなり、円筒形の径方向をみたときの前記ティース部の断面が矩形から少なくとも四隅を削除した形状に形成されてなる、
電動機。
【請求項２】
請求項１記載の電動機であって、
前記ステータは、凸状の先端が両横方向に突出した形状の第１の電磁鋼板を複数積層した積層体の両積層端面に前記第１の電磁鋼板に比して小さく且つ逆向きに凸状の第２の電磁鋼板を複数積層してなる分割コアを略円筒状に組み付けてなる、
電動機。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動機であって、
前記ティース部は、円筒形の径方向をみたときの断面積が外周側より内周側ほど小さくなるよう形成されてなる、
電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関し、詳しくは、ヨーク部とティース部とを有する略円筒状のステータと、回転軸に取り付けられ外周面がステータの内周面に対向する略円筒状のロータと、を備える電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動機としては、ヨーク部とこのヨーク部からロータ側に突出したティース部とを有する分割コアの内周側端部にリング状の鍔部を嵌合させたステータを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動機では、内径側へ凸状の磁性鋼板を軸方向に積層して分割コアを形成し、リング状の磁性鋼板を軸方向とは直行する径方向に積層して鍔部を形成し、形成した鍔部を分割コアの内周側端部に嵌合させることによって、ロータからの磁束を鍔部の磁性鋼板の面に沿って分割コアのティース部に導き、分割コアのスロット領域のコイルに磁束が到達するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３８９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の電動機では、高負荷運転時などに分割コアの内周側端部で磁気飽和が生じると、ロータからの磁束の一部が漏れて分割コアのスロット領域のコイルに到達する場合がある。このため、リング状の磁性鋼板の積層枚数を増やし、鍔部の径方向の厚みを大きくすることにより、コアの径方向をみたときの断面積を確保して、磁束の漏れを抑制することも考えられるが、この場合、スロット領域のコイルの大きさを十分に確保することができず、電動機が期待される性能を発揮できなくなる場合が生じる。
【０００５】
本発明の電動機は、ロータからの磁束がステータのスロットに券回されたコイルに到達するのをより適正に抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動機は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電動機は、
円筒形の外周部を形成するヨーク部と前記ヨーク部から内周側に突出する形状でコイルが券回されるスロットを形成する複数のティース部とを有する略円筒状のステータと、回転軸に取り付けられ外周面が前記ステータの内周面に対向する略円筒状のロータと、を備える電動機であって、
前記ステータは、前記ティース部の内周側端部には周方向両側に突出する形状のつば部が形成されてなり、円筒形の径方向をみたときの前記ティース部の断面が矩形から少なくとも四隅を削除した形状に形成されてなる、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電動機では、ステータは、ティース部の内周側端部には周方向両側に突出する形状のつば部が形成されてなり、円筒形の径方向をみたときのティース部の断面が矩形から少なくとも四隅を削除した形状に形成されてなる。ステータのスロットにコイルが券回されると、ティース部の回転軸方向の両端から外側に突出する２つのコイルエンドが形成されるが、ティース部とコイルエンドとの間には空間ができやすい。本発明の電動機では、円筒形の径方向をみたときのティース部の断面が矩形から少なくとも四隅を削除した形状にステータを形成するから、ティース部とコイルエンドとの間の空間を埋めるように利用してティース部を形成することができる。これにより、ステータのスロットやコイルを小さくすることなくステータの径方向をみたときのティース部の断面積を確保することができる。この結果、ロータからの磁束がステータのスロットに券回されたコイルに到達するのをより適正に抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の電動機において、前記ステータは、凸状の先端が両横方向に突出した形状の第１の電磁鋼板を複数積層した積層体の両積層端面に前記第１の電磁鋼板に比して小さく且つ逆向きに凸状の第２の電磁鋼板を複数積層してなる分割コアを略円筒状に組み付けてなる、ものとすることもできる。こうすれば、ステータのティース部の断面を矩形から四隅をそれぞれ矩形状に削除した形状にすることができる。
【００１０】
また、本発明の電動機において、前記ティース部は、円筒形の径方向をみたときの断面積が外周側より内周側ほど小さくなるよう形成されてなる、ものとすることもできる。こうした電動機では、ティース部の径方向をみたときの内周側の断面積が外周側の断面積と同じであるものに比して、つば部とティース部との境界で径方向をみたときの断面積が大きく異なるものとなるため、ロータからの磁束がステータのつば部から漏れてスロットに券回されたコイルに到達しやすいが、こうした電動機でも、ロータからの磁束がステータのスロットに券回されたコイルに到達するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としての電動機２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】ステータ４０の分割コア４２の構成を説明する説明図である。
【図３】分割コア４２を構成する第１コア部材４７の外観を示す外観図である。
【図４】分割コア４２を構成する第２コア部材４８の外観を示す外観図である。
【図５】図２の分割コア４２のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図６】比較例の分割コア４２Ｂにおける漏れ磁束の経路を示す説明図である。
【図７】実施例の分割コア４２における磁束の経路を説明する説明図である。
【図８】変形例の分割コア１４２の様子を説明する説明図である。
【図９】変形例の分割コア２４２の様子を説明する説明図である。
【図１０】変形例の分割コア３４２の様子を説明する説明図である。
【図１１】変形例の分割コア４４２の様子を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は本発明の一実施例としての電動機２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は実施例の電動機２０におけるステータ４０の分割コア４２の構成を説明する説明図であり、図３は分割コア４２を構成する第１コア部材４７の外観を示す外観図であり、図４は分割コア４２を構成する第２コア部材４８の外観を示す外観図である。また、図５は図２の分割コア４２のＡ−Ａ断面を示す断面図である。実施例の電動機２０は、図１に示すように、回転軸２２に取り付けられたロータ３０と、内周面がロータ３０の外周面に対向するよう配置されたステータ４０と、を備える三相交流電動機として構成されている。
【００１４】
ロータ３０は、無方向性電磁鋼板を打ち抜き加工により円環状に形成したロータ部材を複数積層して構成されており、焼き嵌め又はスプライン嵌合などにより回転軸２２に取り付けられている。ロータ３０の外周面近傍には軸方向に８個の矩形の貫通孔が形成されており、８個の永久磁石３２が径方向に磁力線が向くように且つ１個置きに磁極の向きが反転するよう嵌挿されている。
【００１５】
ステータ４０は、全体が円筒状になるよう配置された１２個の分割コア４２と、隣り合う分割コア４２間のスロットに券回されたコイル４９と、を備える。コイル４９は、説明の都合上、分割コア４２と共に図５に示した。分割コア４２は、無方向性電磁鋼板を打ち抜き加工により凸状の先端が両横方向に突出した形状に形成した第１コア部材４７を複数（例えば、数十枚など）積層し、同じく無方向性電磁鋼板を打ち抜き加工により第１コア部材４７よりも小さい凸状に形成した第２コア部材４８をその凸部が第１コア部材４７の凸部とは反対に向くよう第１コア部材４７の両積層端に複数（例えば、数枚など）積層して構成されている。これにより、分割コア４２は、全体として、円筒形の外周部を形成するヨーク部４３と、ヨーク部４３から内周側に突出する形状のティース部４４と、ティース部４４の内周側端部で周方向両側に突出する形状のつば部４５とを有し、ティース部４４の径方向をみたときの断面が矩形から四隅をそれぞれ矩形状に削除した形状に形成されている。図５から解るように、ティース部４４の軸方向（積層方向）両端から外側に突出するコイル４９の一部としてのコイルエンド４９ａとティース部４４との間には、コイル４９の券回の仕方によって大きさは異なるもののある程度の空間ができるが、実施例の分割コア４２では、ティース部４４の径方向をみたときの断面を矩形から四隅をそれぞれ矩形状に削除した形状に形成し、こうした空間を埋めるように利用してティース部４４を形成している。また、第１コア部材４７は、凸部の幅が先端に向かうほど小さくなっており、これにより、ティース部４４は、略円筒状のステータ４０の径方向をみたときの断面積が外周側より内周側ほど小さくなるよう形成されている。
【００１６】
図６は比較例の分割コア４２Ｂにおける漏れ磁束の経路を示す説明図であり、図７は実施例の分割コア４２における磁束の経路を説明する説明図である。比較例の分割コア４２Ｂは、第１コア部材４７を実施例と同様に積層し、その積層端には第２コア部材４８を積層せずに構成したものである。図６の比較例では、電動機２０に高電圧が印加される高負荷運転時などにロータ３０からステータ４０への磁束が増えると、つば部４５やティース部４４の図中斜線で例示する部位などに磁気飽和が生じ、つば部４５から図中実線矢印で例示するように磁束が漏れて、漏れた磁束がコイル４９に到達し、コイル４９での渦電流などによる損失の原因となる。また、つば部４５は、ロータ３０からの磁束がコイル４９に直接到達するのを抑制するが、ティース部４４は、径方向をみたときの断面積が外周側より内周側ほど小さく形成されているため、内周側の断面積が外周側の断面積と同じであるものに比して、つば部４５との境界で断面積が大きく異なるものとなり、ロータ３０からの磁束がつば部４５を通過してコイル４９に漏れやすい。これに対し、実施例の分割コア４２では、径方向をみたときのティース部４４の断面を矩形から四隅をそれぞれ矩形状に削除した形状に形成するから、図７に点線矢印で例示するように、ロータ３０からの磁束をヨーク部４３に導きやすくすることができ、つば部４５での磁気飽和を緩和してコイル４９での損失を低減することができる。
【００１７】
以上説明した実施例の電動機２０によれば、ステータ４０のティース部４４の内周側端部には周方向両側に突出する形状のつば部４５を形成し、略円筒状のステータ４０の径方向をみたときのティース部４４の断面を矩形から四隅を削除した形状に形成するから、ティース部４４とコイルエンド４９ａとの間の空間を埋めるように利用してティース部４４を形成することができ、ステータ４０のスロット領域やコイル４９を小さくすることなくステータ４０の径方向をみたときのティース部４４の断面積を確保することができる。この結果、ロータ３０からの磁束がステータ４０のスロットに券回されたコイル４９に到達するのをより適正に抑制することができる。
【００１８】
実施例の電動機２０では、略円筒状のステータ４０の径方向をみたときのティース部４４の断面を矩形からそれぞれ四隅を矩形状に削除した形状に形成するものとしたが、図８に変形例の分割コア１４２として示すように、第２コア部材４８に代えて、凸部の幅が積層方向端部側ほど小さくなる複数のコア部材１４８を積層することにより、ティース部１４４の径方向をみたときの断面を矩形からそれぞれ四隅を略三角形状に削除した形状に形成するものとしてもよい。
【００１９】
実施例の電動機２０では、電磁鋼板により形成した第１コア部材４７の積層体の両積層端面に電磁鋼板により形成した第２コア部材４８を積層して分割コア４２を構成するものとしたが、磁性粉の圧縮成形によりコアを形成するものとしてもよい。この場合、図９に変形例の分割コア２４２として示すように、ティース部２４４の径方向をみたときの断面を矩形の四隅を丸めた形状に形成するものとしてもよい。
【００２０】
実施例の電動機２０では、凸状の先端が両横方向に突出した形状の第１コア部材４７の積層体の両積層端面に第１コア部材４７よりも小さい凸状の第２コア部材４８をその凸部が第１コア部材４７の凸部とは反対に向くよう複数積層して分割コア４２を構成するものとしたが、図９に変形例の分割コア３４２として示すように、第２コア部材４８に代えて、左右対称の２つの部分からなり２つの部分を合わせて外周側に凸状となるコア部材３４８を複数積層して分割コア３４２を形成するものとしてもよい。
【００２１】
実施例の電動機２０では、第１コア部材４７は凸部の幅が先端に向かうほど小さくなる凸状に形成され、ティース部４４は径方向をみたときの断面積が外周側より内周側ほど小さくなるよう形成されているものとしたが、図１０に変形例の分割コア４４２として示すように、第１コア部材４７に代えて、凸部の幅が外周側と内周側とで同一となる凸状に形成されたコア部材４４７を用いることにより、ティース部は径方向をみたときの内周側の断面積が外周側の断面積と同じになるよう形成されているものとしてもよい。
【００２２】
実施例の電動機２０では、全体が円筒状に配置された１２個の分割コア４２によりステータ４０を構成するものとしたが、周方向に分割されていない円筒状の一体コアによりステータを構成するものとしても構わない。
【００２３】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ロータ３０が「ロータ」に相当し、ステータ４０が「ステータ」に相当し、ヨーク部４３が「ヨーク部」に相当し、ティース部４４が「ティース部」に相当し、つば部４５が「つば部」に相当する。また、第１コア部材４７が「第１の電磁鋼板」に相当し、第２コア部材４８が「第２の電磁鋼板」に相当し、コア部材４４７も「第１の電磁鋼板」に相当し、コア部材１４８，３４８も「第２の電磁鋼板」に相当し、ティース部１４４，２４４も「ティース部」に相当する。
【００２４】
ここで、「ロータ」としては、ロータ３０に限定されるものではなく、回転軸に取り付けられ外周面がステータの内周面に対向する略円筒状のものであれば如何なるものとしても構わない。「ステータ」としては、ティース部４４を有するステータ４０に限定されるものではなく、径方向をみたときの断面を矩形からそれぞれ四隅を略三角形状に削除した形状に形成したティース部１４４を有するものや、径方向をみたときの断面を矩形の四隅を丸めた形状に形成したティース部２４４を有するものなど、ティース部の内周側端部には周方向両側に突出する形状のつば部が形成されてなり円筒形の径方向をみたときのティース部の断面が矩形から少なくとも四隅を削除した形状に形成されてなるものであれば如何なるものとしても構わない。「ヨーク部」としては、分割コア４２のヨーク部４３に限定されるものではなく、一体コアの外周部を形成するものなど、円筒形の外周部を形成するものであれば如何なるものとしても構わない。「ティース部」としては、ティース部４４やティース部１４４，２４４に限定されるものではなく、ヨーク部から内周側に突出する形状でコイルが券回されるスロットを形成し、内周側端部には周方向両側に突出する形状のつば部が形成されてなり、円筒形の径方向をみたときの断面が矩形から少なくとも四隅を削除した形状に形成されたものであれば如何なるものとしても構わない。「つば部」としては、つば部４５に限定されるものではなく、ティース部の内周側端部に形成された周方向両側に突出する形状のものであれば如何なるものとしても構わない。「第１の電磁鋼板」としては、第１コア部材４７やコア部材４４７に限定されるものではなく、凸状の先端が両横方向に突出した形状のものであれば如何なるものとしても構わない。「第２の電磁鋼板」としては、第２コア部材４８やコア部材１４８，３４８に限定されるものではなく、第１の電磁鋼板に比して小さく且つ逆向きに凸状のものであれば如何なるものとしても構わない。
【００２５】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２６】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、電動機の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
２０  電動機、２２  回転軸、３０  ロータ、３２  永久磁石、４０  ステータ、４２，４２Ｂ，１４２，２４２，３４２  分割コア、４３  ヨーク部、４４，１４４，２４４  ティース部、４５  つば部、４７  第１コア部材、４８  第２コア部材、４９  コイル、４９ａ  コイルエンド、１４８，３４８，４４７  コア部材。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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