(57)【要約】【課題】渦電流を抑制する。【解決手段】  ロータ２は、ロータコア２０およびシャフト３２を有する。シャフト３２は、略円筒状のロータコア２０に挿通された状態で嵌合される。シャフト３２は、ロータコア２０と嵌合された状態で、シャフト３２とロータコア２０の間に間隙２２が生ずるように溝３４が形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、
前記コアと嵌合される導電部材と、
を備え、
前記コアおよび前記導電部材の少なくとも一方には、それらが嵌合された状態で、それらの間に間隙が生ずるように、溝が形成されることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記コアは、略円筒状のロータコアであり、
前記導電部材は、前記ロータコアに挿通された状態で嵌合されるシャフトであり、
前記シャフトには、前記ロータコアと嵌合された状態で、前記シャフトと前記ロータコアの間に間隙が生ずるように溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記コアは、略円筒状のステータコアであり、
前記導電部材は、前記ステータコアを、前記ステータコアの外周を覆うようにして固定する略円筒状のフレームであり、
前記フレームには、前記ステータコアと嵌合された状態で、前記フレームと前記ステータコアの間に間隙が生ずるように、溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項４】
コアと、
前記コアと嵌合される導電部材と、
を備え、
前記コアおよび前記導電部材は、絶縁材を挟んで嵌合されることを特徴とする電動機。
【請求項５】
前記コアは、略円筒状のロータコアであり、
前記導電部材は、前記ロータコアに挿通された状態で嵌合されるシャフトであり、
前記シャフトと前記ロータコアは、絶縁材を挟んで嵌合されることを特徴とする請求項４に記載の電動機。
【請求項６】
前記コアは、略円筒状のステータコアと、
前記導電部材は、前記ステータコアを、前記ステータコアの外周を覆うようにして固定する略円筒状のフレームであり、
前記ステータコアと前記フレームは、絶縁材を挟んで嵌合されることを特徴とする請求項４に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電動機のひとつに、インナーロータ型のブラシレスモータ（以下、単に回転電動機ともいう）が知られている。図１は、回転電動機の斜視図である。回転電動機１は、インナーロータ２とアウターステータ４を備える。ロータ２は、ロータコア２０、複数の永久磁石３０、シャフト３２を備える。ロータコア２０の外周には、複数の永久磁石３０が配置される。ロータコア２０は略円筒形状を有し、その内側にはシャフト３２が挿通される。
【０００３】
ステータ４は、ステータコア４０、複数のコイル５０、フレーム６０を備える。ステータコア４０は、その内周に複数の突起（ティース）４２および複数のスロット（溝）４４を備える。各コイル５０は、対応するティース４２の周囲のスロット４４に巻装される。ステータコア４０およびフレーム６０はそれぞれ、略円筒形状を有しており、ステータコア４０の外形とフレーム６０の内径は略一致し、それらは嵌合されている。
【０００４】
図２（ａ）〜（ｃ）は、ステータコア４０の構成を示す図である。図２（ｃ）に示すように、ステータコア４０は複数の鉄心片４８を積層して構成される。図２（ａ）は、鉄心片４８の平面図であり、図２（ｂ）は、鉄心片４８の断面図であり、図２（ｃ）はステータコア４０全体を示す斜視図である。鉄心片４８は、環状のヨーク４６、複数のティース（歯部）４２、複数のスロット（溝）４４を備える。
【０００５】
複数のティース４２は、環状のヨーク４６から内側に突起している。隣接する２つのティース４２の間には、巻線（不図示）が巻装されるスロット４４が設けられる。ヨーク４６の外側には、複数の溶接溝が設けられる。
【０００６】
図２（ｃ）に示すように、ステータコア４０は円筒形状を有し、複数の鉄心片４８が積層されて構成される。複数の鉄心片４８同士は、ヨーク４６の外側に設けられた溶接溝において溶接によって機械的に接続される。溶接による積層のほか、かしめによる積層、あるいは接着による積層（接着積層）が採用される場合もある。接着積層には、接着鋼板を積層するもの、鋼板に接着剤を塗布した後に積層して接着するもの、などが含まれる。
【０００７】
図３（ａ）〜（ｃ）は、図２（ｃ）のステータコア４０に生ずる磁束および渦電流を示す図である。なお図３（ａ）では、ティース４２や溶接溝は特に図示せず、ステータコア４０を円筒として簡略化して示している。図３（ｂ）は図３（ａ）のステータコア４０のＡ−Ａ線断面図である。
【０００８】
スロット４４に巻装される巻線（不図示）に交流電流を流すことにより、ステータコア４０の側面に対して垂直方向つまり径方向に交流の磁界Ｂが発生する。磁界Ｂの時間変化に応じて、ファラデーの電磁誘導の法則から誘導起電力が発生し、磁界Ｂを妨げるようにステータコア４０の内部に、磁界Ｂを中心とした周方向に渦電流ｉＩＮＴが流れようとする。
【０００９】
回転電動機においては、渦電流ｉＩＮＴは損失となるため好ましくない。渦電流ｉＩＮＴを低減するために、鉄心片４８の表面を絶縁層でコーティングする技術が提案されている。具体的には、あらかじめ鉄心片４８を切り出す前の電磁鋼板の表面を絶縁コートしておき、それから鉄心片４８を切り出す。こうして得られた鉄心片４８を積層することで、図３（ｂ）に示すように、鉄心片４８の各層の間に絶縁層４９が存在することなり、積層方向（Ｚ方向）の電気抵抗が高くなり、渦電流ｉＩＮＴが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−２１９９０４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３９５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者は、ステータコア４０について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図３（ｃ）に示すように、ステータコア４０はフレーム６０に嵌合している。フレーム６０を一般的な金属とした場合、積層方向（Ｚ方向）の電気抵抗は、鉄心片４８と絶縁層４９の積層構造よりも小さくなる。その結果、ステータコア４０とフレーム６０とを密に嵌合させると、相対的にインピーダンスが低いフレーム６０の内部に、言い換えればステータコア４０の外側に渦電流ｉＯＵＴのパスが形成される。このようにフレーム６０を経由する渦電流ｉＯＵＴが流れると回転電動機の効率が低下する。
【００１２】
この問題は、ステータコアのみなくロータコアにおいても生じうる。すなわち図１のロータコア２０を、図２に示すように積層構造としたとする。この場合、ロータコア２０の内部については、Ｚ方向のインピーダンスが高くなるため、渦電流を抑制できる。しかしながらロータコア２０と金属のシャフト３２が密に勘合していると、シャフト３２を経由する渦電流が流れ、回転電動機の効率が低下する。
【００１３】
なお、上述の問題を当業者の一般的な技術常識としてとらえてはならず、本発明者が独自に認識したものである。
【００１４】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、渦電流を抑制可能な電動機の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のある態様の電動機は、コアと、コアと嵌合される導電部材と、を備える。コアおよび導電部材の少なくとも一方には、それらが嵌合された状態で、それらの間に間隙が生ずるように、溝が形成される。
【００１６】
この態様によると、間隙の部分においてコアと導電部材の間のインピーダンスが高くなるため、導電部材を経由する経路に渦電流が流れるのを抑制でき、ひいては電動機の効率を高めることができる。
【００１７】
本発明のある態様の電動機は、略円筒状のロータコアと、ロータコアに挿通された状態で嵌合されるシャフトと、を備える。シャフトには、ロータコアと嵌合された状態で、シャフトとロータコアの間に間隙が生ずるように溝が形成される。
【００１８】
この態様によると、間隙の部分においてシャフトとロータコアの間のインピーダンスが高くなるため、シャフトを経由する経路に渦電流が流れるのを抑制でき、ひいては電動機の効率を高めることができる。
【００１９】
本発明の別の態様もまた、電動機である。この電動機は、略円筒状のステータコアと、ステータコアを、ステータコアの外周を覆うようにして固定する略円筒状のフレームと、を備える。フレームには、ステータコアと嵌合された状態で、フレームとステータコアの間に間隙が生ずるように、溝が形成される。
【００２０】
この態様によると、間隙の部分においてステータコアとフレームの間のインピーダンスが高くなるため、フレームを経由する経路に渦電流が流れるのを抑制でき、ひいては電動機の効率を高めることができる。
【００２１】
本発明のさらに別の態様もまた、電動機である。電動機は、コアと、コアと嵌合される導電部材と、を備える。コアおよび導電部材は、絶縁材を挟んで嵌合される。
この態様によると、絶縁材によってコアと導電部材の間のインピーダンスが高くなるため、導電部材を経由する経路に渦電流が流れるのを抑制でき、ひいては電動機の効率を高めることができる。
【００２２】
本発明のさらに別の態様もまた、電動機である。この電動機は、略円筒状のロータコアと、ロータコアに挿通された状態で嵌合されるシャフトと、を備える。シャフトとロータコアは、絶縁材を挟んで嵌合される。
【００２３】
この態様によると、絶縁材によってシャフトとロータコアの間のインピーダンスが高くなるため、シャフトを経由する経路に渦電流が流れるのを抑制でき、ひいては電動機の効率を高めることができる。
【００２４】
本発明のさらに別の態様もまた、電動機である。この電動機は、略円筒状のステータコアと、ステータコアを、ステータコアの外周を覆うようにして固定する略円筒状のフレームと、を備える。ステータコアとフレームは、絶縁材を挟んで嵌合される。
【００２５】
この態様によると、絶縁材によってステータコアとフレームの間のインピーダンスが高くなるため、フレームを経由する経路に渦電流が流れるのを抑制でき、ひいては電動機の効率を高めることができる。
【００２６】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る電動機によれば、コアに流れる渦電流を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】回転電動機の斜視図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、ステータコアの構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、図２（ｃ）のステータコアに生ずる磁束および渦電流を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、第１の実施の形態に係るロータの断面図であり、図４（ｂ）はロータのシャフトの斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、第１の変形例に係るロータの断面図であり、図５（ｂ）はロータのシャフトの斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、第２の変形例に係るロータの断面図であり、図６（ｂ）はロータのシャフトの斜視図である。
【図７】図７（ａ）は、第３の変形例に係るロータの平面図であり、図７（ｂ）はロータのシャフトの斜視図である。
【図８】図８（ａ）は、第２の実施の形態に係るステータの断面図であり、図７（ｂ）はステータのフレームの一部破断斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、第３の実施の形態に係るロータの断面図であり、図９（ｂ）はロータの透視斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第４の実施の形態に係るステータの断面図であり、図１０（ｂ）はステータの透視斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１の実施の形態）
図４（ａ）は、第１の実施の形態に係るロータ２の断面図であり、図４（ｂ）はロータ２のシャフト３２の斜視図である。
すでに図１を参照して説明したように、ロータ２は、ロータコア２０、複数の永久磁石３０、シャフト３２を備える。理解の容易化のため図４（ａ）、（ｂ）において永久磁石３０は省略される。
【００３０】
ロータコア２０は略円筒形状を有する。シャフト３２は、ロータコア２０に挿通された状態で嵌合される。略円筒形状とは、永久磁石を取り付けるための溝、溶接用の溝、ティースやスロットなどを無視したときに、実質的に円筒形状を有することを意味する。したがってロータコア２０、シャフト３２それぞれの断面図は、楕円ではなく実質的に真円形状を有する。シャフト３２には、ロータコア２０と嵌合された状態で、シャフト３２とロータコア２０の間に間隙（非接触帯）２２が生ずるように、シャフト３２の上端部と下端部を除く部分に、周方向の溝３４が形成される。溝３４が形成されない上端部および下端部が接触帯３６となる。接触帯３６の箇所において、ロータコア２０の内径とシャフト３２の外径とは実質的に等しいといえる。
【００３１】
ロータコア２０とシャフト３２は、接触帯３６において焼嵌されてもよい。接触帯３６に、図示しない凹部／凸部を形成し、それと接触するロータコア２０側には対応する凸部／凹部を形成し、ロータコア２０とシャフト３２をキー嵌合してもよい。
【００３２】
以上が第１の実施の形態に係るロータ２の構成である。
【００３３】
このロータ２によれば、間隙２２の部分においてシャフト３２とロータコア２０の間のインピーダンスが高くなるため、シャフト３２を経由する経路に渦電流が流れるのを抑制でき、ひいては電動機の効率を高めることができる。
【００３４】
加えて間隙２２を設けたことにより、フレーム６０がステータコア４０に与える応力が緩和される。コアに電磁鋼板を使用している電動機では、ステータコア４０に加わる応力により鉄損が増大する。実施の形態に係るロータ２によれば、鉄損を減少させることができ、効率が高まるという副次的な効果も得られる。
【００３５】
続いて、図４のロータ２の変形例を説明する。
【００３６】
（変形例１．１）
図５（ａ）は、第１の変形例に係るロータ２ａの断面図であり、図５（ｂ）はロータ２ａのシャフト３２ａの斜視図である。この変形例では、溝３４と接触帯３６の位置が、図４のそれと異なっている。すなわち図４ではシャフト３２の上端部と下端部が接触帯３６となっていたのに対して、この変形例では、シャフト３２ａの上端部と下端部に溝３４が形成され、その中央部が接触帯３６となっている。
【００３７】
この変形例においても、実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらにいえば、溝３４の位置、個数およびその間隔を変更した変形例も本発明の範囲に含まれる。
【００３８】
（変形例１．２）
図６（ａ）は、第２の変形例に係るロータ２ｂの断面図であり、図６（ｂ）はロータ２ｂのシャフト３２ｂの斜視図である。この変形例では、溝３４および接触帯３６の形状が、図４あるいは図５のそれらと異なっている。すなわち図４、図５では、接触帯３６が円環状であったのに対して、図６（ｂ）では、接触帯３６および溝３４が螺旋状に設けられる。この変形例においても、実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
（変形例１．３）
図７（ａ）は、第３の変形例に係るロータ２ｃの平面図であり、図７（ｂ）はロータ２ｃのシャフト３２ｃの斜視図である。この変形例では、溝３４および接触帯３６が、軸方向に沿って形成される。この変形例においても、実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、ロータ２について説明した。第２の実施の形態では、第１の実施の形態の技術思想を適用したステータ４について説明する。
【００４１】
図８（ａ）は、第２の実施の形態に係るステータ４の断面図であり、図７（ｂ）はステータ４のフレーム６０の一部破断斜視図である。ステータコア４０およびフレーム６０は略円筒状である。フレーム６０は、ステータコア４０を、ステータコア４０の外周を覆うようにして固定する。フレーム６０は、ステータコア４０と嵌合された状態で、フレーム６０とステータコア４０の間に間隙７０が生ずるように、溝６４が形成される。
【００４２】
このステータ４によれば、間隙７０の部分においてステータコア４０とフレーム６０の間のインピーダンスが高くなるため、フレーム６０を経由する経路に渦電流が流れるのを抑制でき、ひいては電動機の効率を高めることができる。
【００４３】
ロータ２と同様に、ステータ４にもさまざまな変形例が存在し、そうした変形例も本発明の範囲に含まれる。以下、こうした変形例を説明する。
【００４４】
（変形例２．１）
ロータ２に関する図５（ａ）、（ｂ）の変形例と同様に、溝６４と接触帯６６の配置を変更してもよい。さらにいえば、溝６４の位置、個数およびその間隔を変更した変形例も本発明の範囲に含まれる。
【００４５】
（変形例２．２）
ロータ２に関する図６（ａ）、（ｂ）の変形例と同様に、溝６４および接触帯６６は螺旋状に形成してもよい。
【００４６】
（変形例２．３）
ロータ２に関する図７（ａ）、（ｂ）の変形例と同様に、溝６４および接触帯６６は軸方向に沿って形成してもよい。
【００４７】
（第３の実施の形態）
図９（ａ）は、第３の実施の形態に係るロータ２ｄの断面図であり、図９（ｂ）はロータ２ｄの透視斜視図である。この実施の形態において、シャフト３２ｄとロータコア２０ｄは、絶縁材２４を挟んで嵌合される。
【００４８】
たとえば絶縁フィルムを巻き付けたシャフト３２ｄをロータコア２０ｄに圧入することで、ロータ２ｄを構成してもよい。あるいは、シャフト３２ｄとロータコア２０ｄを遊嵌した状態で、それらの間隙に絶縁材を注入してもよい。
【００４９】
第３の実施の形態によれば、絶縁材２４によってシャフト３２ｄとロータコア２０ｄの間のインピーダンスが高くなるため、シャフト３２ｄを経由する経路に渦電流が流れるのを抑制でき、ひいては電動機の効率を高めることができる。
【００５０】
（第４の実施の形態）
図１０（ａ）は、第４の実施の形態に係るステータ４ａの断面図であり、図１０（ｂ）はステータ４ａの透視斜視図である。
【００５１】
この実施の形態において、フレーム６０ａとステータコア４０ａは、絶縁材７２を挟んで嵌合される。この構成によれば、絶縁材７２によってステータコア４０ａとフレーム６０ａの間のインピーダンスが高くなるため、フレーム６０ａを経由する経路に渦電流が流れるのを抑制でき、ひいては電動機の効率を高めることができる。
【００５２】
以上、本発明を、いくつかの実施の形態にもとづいて説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５３】
実施の形態では、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）型の電動機について説明したが、本発明はそれには限定されず、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）型の電動機にも適用可能である。さらにいえば本発明は永久磁石電動機には限定されず、電磁石電動機や誘導電動機にも適用できる。
【００５４】
また、第１、第３の実施の形態もしくはそれらの変形例に係るロータと、第２、第４の実施の形態もしくはそれらの変形例に係るステータとは、任意に組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１…回転電動機、２…ロータ、４…ステータ、２０…ロータコア、２２…間隙、２４…絶縁材、３０…永久磁石、３２…シャフト、３４…溝、３６…接触帯、４０…ステータコア、４２…ティース、４４…スロット、４６…ヨーク、４８…鉄心片、４９…絶縁層、５０…コイル、６０…フレーム、６４…溝、６６…接触帯、７０…間隙、７２…絶縁材。
【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】
2015167441.tif 000011
【図１０】
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