(57)【要約】【課題】モータの効率を上げることができる単相誘導モータを提供するものである。【解決手段】主コイル２０が収納される主スロット２４と補助コイル２２が収納される補助スロット２６とを仕切る傾斜歯部１６ｃ、１６ｄを、主スロット２４が大きくなり、補助スロット２６が小さくなるように、その基部の位置を補助スロット２６側に移動させ、かつ、傾斜歯部１６ｃ、１６ｄの先端部の位置を他の歯部の先端部同士の間隔と等しくするように配する。【選択図】      図１
2004173366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状の継鉄部から複数の歯部が突出した固定子鉄心を有し、
前記歯部の間に形成されたスロットに主コイルと補助コイルが収納される固定子を有する単相誘導モータにおいて、
前記複数の歯部の先端部の間隔は全て等しく配され、
前記主コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る前記歯部を、前記主コイルが収納されるスロットが大きくなり、前記補助コイルが収納されるスロットが小さくなるように、前記継鉄部から突出する前記歯部の基部の位置を前記補助コイルが収納されるスロット側に移動させ、かつ、前記歯部の先端部の位置を他の歯部の先端部同士の間隔と等しくするように配する
ことを特徴とする単相誘導モータ。
【請求項２】
前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとが隣接する場合には、
前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部の突出する方向を、前記固定子鉄心の軸心方向と一致している
ことを特徴とする請求項１記載の単相誘導モータ。
【請求項３】
前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとが隣接する場合には、
前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部の突出する方向を、前記固定子鉄心の軸心方向と一致している
ことを特徴とする請求項１記載の単相誘導モータ。
【請求項４】
前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとが隣接し、かつ、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとが隣接する場合には、
前記複数の歯部の先端部の間隔を全て等しく配し、
前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部、及び、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部を、前記それぞれの主コイルが収納されるスロット、及び、前記それぞれの補助コイルが収納されるスロットの断面積が、モータの効率が上がるか、または、振動、騒音が低くなるような大きさになるように、前記継鉄部から突出する前記歯部の基部の位置を移動させ、かつ、前記歯部の先端部の位置を他の歯部の先端部同士の間隔と等しくするように配する
ことを特徴とする請求項１記載の単相誘導モータ。
【請求項５】
前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとが隣接し、かつ、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとが隣接する場合には、
前記複数の歯部の先端部の間隔を全て等しく配し、
前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部、及び、前記主コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部について、前記継鉄部から突出する前記歯部の基部の位置を個々に移動させ、かつ、前記歯部の先端部の位置を他の歯部の先端部同士の間隔と等しくするように配し、
前記固定子から発生する回転磁界を正弦波に近い状態にする
ことを特徴とする請求項１から４のうち少なくとも一項に記載の単相誘導モータ。
【請求項６】
前記単相誘導モータがインナーロータ型であり、
前記継鉄部の内周部から前記全ての歯部が内方向へ突出している
ことを特徴とする請求項１から５のうち少なくとも一項に記載の単相誘導モータ。
【請求項７】
前記単相誘導モータがアウターロータ型であり、
前記継鉄部の外周部から前記全ての歯部が外方向へ突出している
ことを特徴とする請求項１から５のうち少なくとも一項に記載の単相誘導モータ。
【請求項８】
前記単相誘導モータの巻線方式が分布巻き方式、または、トロイダル巻き方式である
ことを特徴とする請求項１から７のうち少なくとも一項に記載の単相誘導モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単相交流電源から回転磁界を作って回転する単相誘導モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、単相誘導モータにおける最も標準的な固定子鉄心は、固定子鉄心の継鉄部から突出した複数の歯部が均等に放射状に配置されている。
【０００３】
ところが、この標準的な固定子鉄心よりもさらに効率を上げるために、毎極毎相の３スロットの内の１スロットのコイルの断面積を、他のスロットのコイルよりも大きくし、この断面積が大きいコイルが収納されるスロットの深さを他のスロットよりも深くすることにより、コイル全体の電気抵抗値を、ロータの外径寸法及び軸方向が同一で同期出力が等しくなるようにコイルの電気抵抗値よりも小さくしたものが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
図３を用いて説明すると、固定子鉄心１００の継鉄部１０２から歯部１０４を円周方向に均等に突出させ、これら歯部１０４，１０４の間に形成されているスロットにおいて、主コイル１０６が収納されるスロット１０８の寸法Ｌを深くし、補助コイル１１０が収納されるスロット１１２の寸法Ｍを浅くしている。これにより、トータルの銅量を同じくしつつ、主コイル１０６の銅量を増やすことにより、主コイル１０６と補助コイル１１０のトータルの銅損を減らすことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２４７８１６号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の固定子鉄心１００であると、主コイル１０６が収納されるスロット１０８を深くしたことにより、固定子鉄心１００のリング状の継鉄部１０２の幅が狭くなり、その部分の磁気抵抗が大きくなって、磁化電流を多く流さなければならず、最終的には、主コイル１０６の銅量を増やした効果が相殺されてしまうという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、モータの効率を上げることができる単相誘導モータを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、リング状の継鉄部から複数の歯部が突出した固定子鉄心を有し、前記歯部の間に形成されたスロットに主コイルと補助コイルが収納される固定子を有する単相誘導モータにおいて、前記複数の歯部の先端部の間隔は全て等しく配され、前記主コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る前記歯部を、前記主コイルが収納されるスロットが大きくなり、前記補助コイルが収納されるスロットが小さくなるように、前記継鉄部から突出する前記歯部の基部の位置を前記補助コイルが収納されるスロット側に移動させ、かつ、前記歯部の先端部の位置を他の歯部の先端部同士の間隔と等しくするように配することを特徴とする単相誘導モータである。
【０００９】
請求項２の発明は、前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとが隣接する場合には、前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部の突出する方向を、前記固定子鉄心の軸心方向と一致していることを特徴とする請求項１記載の単相誘導モータである。
【００１０】
請求項３の発明は、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとが隣接する場合には、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部の突出する方向を、前記固定子鉄心の軸心方向と一致していることを特徴とする請求項１記載の単相誘導モータである。
【００１１】
請求項４の発明は、前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとが隣接し、かつ、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとが隣接する場合には、前記複数の歯部の先端部の間隔を全て等しく配し、前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部、及び、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部を、前記それぞれの主コイルが収納されるスロット、及び、前記それぞれの補助コイルが収納されるスロットの断面積が、モータの効率が上がるか、または、振動、騒音が低くなるような大きさになるように、前記継鉄部から突出する前記歯部の基部の位置を移動させ、かつ、前記歯部の先端部の位置を他の歯部の先端部同士の間隔と等しくするように配することを特徴とする請求項１記載の単相誘導モータである。
【００１２】
請求項５の発明は、前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとが隣接し、かつ、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとが隣接する場合には、前記複数の歯部の先端部の間隔を全て等しく配し、前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部、及び、前記主コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部について、前記継鉄部から突出する前記歯部の基部の位置を個々に移動させ、かつ、前記歯部の先端部の位置を他の歯部の先端部同士の間隔と等しくするように配し、前記固定子から発生する回転磁界を正弦波に近い状態にすることを特徴とする請求項１から４のうち少なくとも一項に記載の単相誘導モータである。
【００１３】
請求項６の発明は、前記単相誘導モータがインナーロータ型であり、前記継鉄部の内周部から前記全ての歯部が内方向へ突出していることを特徴とする請求項１から５のうち少なくとも一項に記載の単相誘導モータである。
【００１４】
請求項７の発明は、前記単相誘導モータがアウターロータ型であり、前記継鉄部の外周部から前記全ての歯部が外方向へ突出していることを特徴とする請求項１から５のうち少なくとも一項に記載の単相誘導モータである。
【００１５】
請求項８の発明は、前記単相誘導モータの巻線方式が分布方式、または、トロイダル巻き方式であることを特徴とする請求項１から７のうち少なくとも一項に記載の単相誘導モータである。
【００１６】
【作  用】
本発明の単相誘導モータにおいて、スロットの断面積に注目すると、主コイルが収納されるスロットと補助コイルが収納されるスロットの断面積の合計は殆ど変わらず、主コイルが収納されるスロットの断面積が大きくなっている。
【００１７】
一般に単相誘導モータの運転中にコイルに流れる電流は、主コイルの方が補助コイルよりも大きくなることが多い。このことは、主コイルと補助コイルとで同じ銅量を使用していたとすれば、主コイルは電流密度が高くなり、逆に補助コイルは余裕が有り過ぎる状態になることになる。そのため、主コイルと補助コイルが収納されるスロットの断面積に差をつけることにより、主コイルの銅量を増やし、補助コイルの銅量を減らせば、両者の電流密度は近づき、その結果、両コイルのトータルの銅量は殆ど変わらず、トータルの銅損を小さくできる。
【００１８】
また、特許文献１の単相誘導モータのように継鉄部の幅が狭くなることによる問題点も発生しない。
【００１９】
また、単相誘導モータにおいて、振動や騒音を低くすることを重視する場合は、前記主コイルが収納されるスロットと前記主コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部、前記補助コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部、及び、前記主コイルが収納されるスロットと前記補助コイルが収納されるスロットとを仕切る歯部について、前記継鉄部から突出する前記歯部の基部の位置を個々に移動させ、かつ、前記歯部の先端部の位置を他の歯部の先端部同士の間隔と等しくするように配し、前記固定子から発生する回転磁界を正弦波に近い状態にする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例である単相誘導モータ１０について図１に基づいて説明する。
【００２１】
本実施例の単相誘導モータ（以下、単にモータという）１０は、インナーロータ型のかご型単相誘導モータである。このモータ１０は、スロット数が２４、極数が６であり、分布巻き方式のものである。
【００２２】
このモータ１０の固定子１２の構成について図１に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、固定子１２の上半分を図示したものでり、省略された下半分は上半分と上下対称の構成となっている。
【００２４】
リング状の継鉄部１４の内周から、Ｔ字状の歯部１６ａ〜１６ｄが、２４個突出して固定子鉄心１８を構成している。この固定子鉄心１８には、２４個の歯部１６ａ〜１６ｄの間に２４個のスロット２４、２６が形成されている。
【００２５】
本実施例の場合には、分布巻きであるため、それぞれ２個ずつのスロットに主コイル２０と補助コイル２２が収納される。
【００２６】
まず、図１に示すように、２４個の歯部１６ａ〜１６ｄの内周側の先端の間隔は、全て同じ寸法ｅの隙間を開けて、等間隔に突出している。
【００２７】
主コイル２０が収納されるスロット（以下、略して主スロットという）２４と主スロット２４を仕切る歯部（以下、略して主歯部という）１６ａは、固定子鉄心１８の軸芯Ｏへ向かって突出している。すなわち、図１において、軸心方向への線（以下、中心線という）Ａに沿って突出している。
【００２８】
補助コイル２２が収納されるスロット（以下、略して補助スロットという）２６と補助スロット２６とを仕切る歯部（以下、略して補助歯部という）１６ｂも、固定子鉄心１８の軸芯Ｏへ向かって突出している。すなわち、図１において、中心線Ａに沿って突出している。
【００２９】
図１に示すように、主スロット２４と補助スロット２６を仕切る歯部は、主歯部１６ａと補助歯部１６ｂとは異なり、中心線Ａに沿って突出していない。以下、詳しく説明する。
【００３０】
まず、主スロット２４が左側に、補助スロット２６が右側に位置するように仕切る歯部（以下、略して傾斜歯部という）１６ｃについて説明する。
【００３１】
この傾斜歯部１６ｃの基部、すなわち、継鉄部１４から突出している位置が、補助スロット２６側に位置し、傾斜歯部１６ｃの先端の間隔は、他の主歯部１６ａと補助歯部１６ｂの先端の間隔と同じ寸法ｅで配列されている。これにより、中心線Ａに対し時計回りの方向にθ°（例えば、θ°＝１０°）だけ傾いた線Ｃ（以下、傾斜線Ｃという）に沿って突出している。
【００３２】
次に、右側に主スロット２４があり、左側に補助スロット２６がある傾斜歯部１６ｄは、中心線Ａに対し−θ°（例えば、−θ°＝−１０°）傾いた線Ｄ（以下、傾斜線Ｄという）に沿って突出している。
【００３３】
そして、主歯部１６ａが６本、補助歯部１６ｂが６本、傾斜線Ｃに沿って突出した傾斜歯部１６ｃが６本、傾斜線Ｄに沿って突出した傾斜歯部１６ｄが６本配されている。
【００３４】
上記のような傾斜歯部１６ｃ、１６ｄを用いることにより、主スロット２４の断面積が大きくなる一方、補助スロット２６の断面積が小さくなる。そのため、主スロット２４に収納されている主コイル２０の銅量が大きくなり、逆に補助スロット２６に収納されている補助コイル２２の銅量が小さくなる。
【００３５】
また、各歯部１６ａ〜１６ｄの先端部同士の間隔は等しいため、かご型回転子側から見れば歯部１６ａ〜１６ｄは均等に配置されており、固定子１２が生成する回転磁界としては、従来の標準的な歯部が均等に配置されたものと同等のものが得られる。したがって、傾斜歯部１６ｃ、１６ｄを倒したことによるモータ特性に対する悪影響を与えることがない。
【００３６】
さらに、傾斜歯部１６ｃ、１６ｄを傾斜させることにより、主スロット２４と補助スロット２６の断面積の合計が殆ど変わらず、主スロット２４の断面積が大きくなっている。一般に、モータの運転中にコイルに流れる電流は主コイル２０の方が補助コイル２２よりも大きくなることが多い。このことは、主コイル２０と補助コイル２２とで同じ銅量を使用していたとすれば、主コイル２０は電流密度が高くなり、逆に補助コイル２２は余裕が有り過ぎる状態になることになる。そのため、主スロット２４と補助スロット２６の断面積に差をつけることにより、主コイル２０の銅量を増やし、補助コイル２２の銅量を減らせば、両者の電流密度は近づき、その結果、両コイルのトータルの銅量は殆ど変わらず、トータルの銅損を小さくすることができる。そして、材料費も寸法も上げること無く効率の良いモータを提供することができる。また、継鉄部１４の面積は変わらないため、それによる損失は無い。
【００３７】
なお、モータ１０の効率を重視する場合には、モータ効率が上がるように主スロット２６の断面積の大きさを大きく設定する。そのために、主コイルの径は変わらないため、主スロット２６に収納する主コイル２０を増加させるために、主スロット２６の断面積を大きくするように傾斜線Ｃと傾斜線Ｄの傾きθ、−θを決定して、モータ１０の効率を上げる。
【００３８】
（第２の実施例）
次に、低振動や低騒音を重視する４８スロット、６極のモータ１０について図２に基づいて説明する。
【００３９】
所定のモータ１０の効率を有しつつ、低振動や低騒音を重視する場合には、固定子１２から発生する回転磁界を正弦波に近い状態にするのが好ましい。
【００４０】
そのため、第１の実施例では、全ての傾斜歯部１６ｃ、１６ｄの傾きはθ、または、−θで全て同じ傾きであった。
【００４１】
しかし、本実施例では、主スロット２４と補助スロット２６とを仕切る４８本の歯部の傾きを歯部毎に異なった傾きで傾斜させる。
【００４２】
具体的に、図２に基づいて説明する。
【００４３】
図２は、４８スロット、６極のモータ１０の固定子鉄心１８をわかりやすく簡略化した図であって、リング状の継鉄部１４を省略し、Ｔ字状の歯部１６ａ〜１６ｄを一点鎖線で表す。
【００４４】
また、主スロット２４は略して「主ス」と表示し、補助スロット２６は略して「補ス」と表示する。
【００４５】
さらに、補助スロット２６と隣接していない主スロット２４，２４同士を仕切る主歯部を主歯部１６ａと表示する。
【００４６】
補助スロット２６と隣接している主スロット２４と隣接していない主スロット２４を仕切る主歯部を主歯部１６ａ＋、主歯部１６ａ−と表示する。
【００４７】
主スロット２４と隣接していない補助スロット２６，２６同士を仕切る補助歯部を補助歯部１６ｂと表示する。
【００４８】
主スロット２４と隣接している補助スロット２６と隣接していない補助スロット２６を仕切る補助歯部を補助歯部１６ｂ＋、補助歯部１６ｂ−と表示する。
【００４９】
主スロット２４と補助スロット２６とを仕切る歯部を傾斜歯部１６ｃ，１６ｄと表示する。
【００５０】
４８個の歯部１６ａ〜１６ｄの内周側の先端の間隔は、全て同じ隙間を開けて、等間隔に突出している。
【００５１】
補助スロット２６と隣接していない主スロット２４，２４同士を仕切る主歯部１６ａは、軸心方向に突出し、すなわち、中心線に沿って突出している。
【００５２】
補助スロット２６と隣接している主スロット２４と隣接していない主スロット２４を仕切る主歯部１６ａ＋は、中心線に対してθ２だけ傾斜している。
【００５３】
補助スロット２６と隣接している主スロット２４と隣接していない主スロット２４を仕切る主歯部１６ａ−は、中心線に対して−θ２だけ傾斜している。
【００５４】
主スロット２４と隣接していない補助スロット２６，２６同士を仕切る補助歯部１６ｂは、中心線に沿って突出している。
【００５５】
主スロット２４と隣接している補助スロット２６と隣接していない補助スロット２６を仕切る補助歯部１６ｂ＋は、中心線に対してθ２だけ傾斜している。
【００５６】
主スロット２４と隣接している補助スロット２６と隣接していない補助スロット２６を仕切る補助歯部１６ｂ−は、中心線に対して−θ２だけ傾斜している。
【００５７】
主スロット２４と補助スロット２６とを仕切る歯部を傾斜歯部１６ｃは、中心線に対してθ１だけ傾斜している。
【００５８】
主スロット２４と補助スロット２６とを仕切る歯部を傾斜歯部１６ｄは、中心線に対して−θ１だけ傾斜している。
【００５９】
本実施例であると、主スロット２４と補助スロット２６とを仕切る４８本の歯部の傾きを歯部毎に異なった傾きで傾斜させて、主スロット２４と補助スロット２６の断面積を変化させ、固定子１２から発生する回転磁界を正弦波に近い状態にする。これにより、モータ１０の低振動や低騒音を実現する。
【００６０】
（変更例１）
上記各実施例では、インナーロータ型モータにおいて説明したが、これに代えて、アウターロータ型モータにおいても使用できる。
【００６１】
この場合には、リング状の継鉄部１４の外周から外方向に放射状に突出する歯部１６の傾斜角を設けて、主スロット２４が大きくなり、補助スロット２６が小さくなるようにする。
【００６２】
（変更例２）
上記各実施例では、分布巻き方式であったが、これに代えてトロイダル巻き方式でもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上により本発明の単相誘導モータであると、主コイルが収納されるスロットの断面積を補助コイルが収納されるスロットの断面積よりも大きくすることにより、両コイルのトータルの銅量を殆ど変えること無く、トータルの銅損を小さくすることができ、モータの効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すモータの固定子の平面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示すモータの固定子の概略説明図である。
【図３】従来のモータの固定子の平面図である。
【符号の説明】
１０  モータ
１２  固定子
１４  継鉄部
１６  歯部
１６ａ  主歯部
１６ｂ  補助歯部
１６ｃ、１６ｄ  傾斜歯部
１８  固定子鉄心
２０  主コイル
２２  補助コイル
２４  主スロット
２６  補助スロット
【図１】
2004173366.tif 000003
【図２】
2004173366.tif 000004
【図３】
2004173366.tif 000005