(57)【要約】【課題】くさびをスロット肩部にハンマーで打込むという従来の不便な工程をなくすことが出来、安価製作でき、しかも従来製品よりも大きなインダクタンスの増加が見込める磁性くさびを備えて成る電動機を提供する。【解決手段】電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機において、前記磁性くさび７が、前記スロット肩部８に挿入された磁性粉含有樹脂製磁性コア５と、前記磁性コア５と前記スロット肩部のティース４との隙間に充填した磁性粉含有樹脂１０とで構成した。【選択図】　　図１
2004120827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機において、
前記磁性くさびが、前記スロット肩部に挿入された磁性粉含有樹脂製磁性コアと、前記磁性コアと前記スロット肩部のティースとの隙間に充填した磁性粉含有樹脂と、で構成されたことを特徴とする磁性くさびを用いた電動機。
【請求項２】
電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機において、
前記磁性くさびが、前記スロット肩部に挿入されて固化した磁性粉含有樹脂で構成されたことを特徴とする磁性くさびを用いた電動機。
【請求項３】
前記磁性粉含有樹脂に含有される磁性粉が鉄紛であることを特徴とする請求項１又は２記載の磁性くさびを用いた電動機。
【請求項４】
前記磁性粉含有樹脂の樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の磁性くさびを用いた電動機。
【請求項５】
電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機の製造方法において、
該スロット肩部に、磁性粉含有樹脂製磁性コアを挿入し、且つ、該磁性コアをスロット肩部に挿入する際、磁性粉含有樹脂を前記磁性コアとスロット肩部のティースとの隙間に充填する工程と、
該充填した磁性粉含有樹脂をスロット肩部にて固化させる工程を有することを特徴とする磁性くさびを用いた電動機の製造方法。
【請求項６】
電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機の製造方法において、
該スロット肩部に、磁性粉含有樹脂を充填する工程と、
該充填した磁性粉含有樹脂を前記スロット肩部にて固化する工程を有することを特徴とする磁性くさびを用いた電動機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速に回転する電動機、特に磁性くさびを固定子のスロット内に用いた電動機のインバータ電圧波形の影響により生じるキャリア損失の低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関連する従来特許は数多く出願されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１２３６２２号公報
【特許文献２】
特開平７−２２７０５３号公報
【特許文献３】
特開平８−１７２７４２号公報
【０００４】
その中で代表的な構成を図４および図５を用いて説明する。
図４において、１は固定子、２は固定子コア、３はスロット、４はティース、６は巻線、７はくさび、８はスロット肩部、９はテーパ部、１１は巻線の作る磁束である。
固定子１は電磁鋼板をスロット３およびティース４を金型にて打抜いた後、所望の積厚となるまで紙面に垂直な方向に積層し、その後カシメ等により固着して固定子コア２を構成し、該固定子コア２のスロット３には電気装荷手段となる巻線６を巻回し、該スロット３のスロット肩部８にはくさび７が打込み挿入されて成る構成である。
【０００５】
図４は図３に用いられるくさびの斜視図である。
このくさび７は図４に示すように磁性粉含有樹脂層１２をガラスクロス１３に塗布したものを多層に積層固化した板状の母材を、前記スロット肩部８の幅より若干大きく切り出した後、該スロット肩部８の幅に合わせて切削し、更に該スロット肩部８のテーパ部９に合わせて面取り加工を施し作られている。
その断面はスロット肩部９と相似形をしており、したがってくさび７はスロット肩部８にハンマー等で打込み挿入できるようになっている。
高速回転する電動機では一般にインダクタンスは小さい。これは、電動機の端子に加わる電圧値がインバータの出力電圧値により制限されており、高速回転を目的とした電動機では、逆起電力を抑えるために電気装荷手段となる巻線の巻回数を少なくした設計となるためである。そのため、インダクタンスは巻数の２乗に比例する値であり、高速回転する電動機ほどインダクタンスは小さくなる。
電動機をインバータにより駆動する場合、電動機端子に加わる電圧波形は細かく見るとキャリア周波数に比例した矩形波である。そのため、電動機に流れる電流はこの矩形波をした電圧波形に起因する三角波をしたリップル電流を含むこととなる。その大きさは電動機のインダクタンスが小さいほど大きな値となる。
このリップル電流は、高調波銅損及び高調波鉄損の原因であり、高速回転で用いられる電動機はリップル電流低減のために如何にしてインダクタンスを増やすかが課題となっていた。
図４において、巻線６の作るスロット３内を通る漏れ磁束１１は、スロット３内に位置する巻線６およびスロット肩部８を通る。スロット肩部８には磁性粉含有くさび７が打込まれており、この部位では磁束の流れ易さを表す透磁率が、前記くさび７が打込まれていない場合に比べて大幅に高くなっており、漏れ磁束１１は流れ易くなっている。そのため、巻線６の作る漏れ磁束１１の全体の量は、くさび７を設けることにより増加させることが出来、該くさび７を設けたことで
電動機のインダクタンスを増加させることが出来る。
以上述べたように、従来、高速回転する電動機ではリップル電流低減のためにインダクタンスを増大させる目的でスロット開口部に磁性粉含有くさびを打込んでいた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のくさびを打込む電動機においては、くさび７の断面形状をスロット肩部８の断面形状に合わせて製作する必要があり、ハンマー等で打込むことで挿入可能なほどの寸法精度を要求されていた。そのため、くさび７の製作は加工工数が多く、高価なものとなっていた。
また、くさび７の断面形状をスロット肩部８より小さくし、加工精度を下げると、挿入した際にスロット肩部８において、くさび７とティース４との間に空隙が生じることとなる。空隙が生じると、くさび７を打込み漏れインダクタンスを大きくする効果が薄れ、所望の増加を望めないという問題があった。
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、くさびを用いた電動機において、容易にスロット肩部に挿入出来るほど断面形状を該スロット肩部に対して小さくし、且つ、くさびの加工精度を落としても、インダクタンスを小さく低下させることが無いくさび構造およびその製造方法を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のくさびを用いた電動機の発明は、電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機において、前記磁性くさびが、前記スロット肩部に挿入された磁性粉含有樹脂製磁性コアと、前記磁性コアと前記スロット肩部のティースとの隙間に充填した磁性粉含有樹脂と、で構成されたことを特徴とする。
以上の構成により、くさびをスロット肩部にハンマーで打込むという従来の不便な工程をなくすことが出来、安価に製作することが出来るようになる。
また、磁性コアの断面形状をスロット肩部の断面形状にきっちり合わせる必要が無いため、磁性コアの加工精度を下げることが出来、くさびの製作が安価に行え、しかも従来製品よりも大きなインダクタンスの増加が見込める。
請求項２記載のくさびを用いた電動機の発明は、電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機において、前記磁性くさびを前記スロット肩部に挿入されて固化した磁性粉含有樹脂で構成したことを特徴とする。
以上の構成により、さらに請求項１の磁性粉含有樹脂製磁性コアをなくして、その代わりに磁性粉含有樹脂のみを充填固化させてくさびを構成したので、スロット肩部に隙間無く磁性粉含有くさびを設けることが出来、インダクタンスの増加が見込める。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の磁性くさびを用いた電動機において、前記磁性粉含有樹脂に含有される磁性粉が鉄紛であることを特徴とする。
以上の構成により、透磁率が高く且つ安価な材料でくさびを構成することが出来る。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の磁性くさびを用いた電動機において、前記磁性粉含有樹脂の樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする。
以上の構成により、機械強度と耐薬品強度が高く且つ入手し易い安価な材料でくさびを構成することが出来る。
【０００８】
請求項５記載の磁性くさびを用いた電動機の製造方法の発明は、電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機の製造方法において、該スロット肩部に、磁性粉含有樹脂製磁性コアを挿入し、且つ、該磁性コアをスロット肩部に挿入する際、磁性粉含有樹脂を前記磁性コアとスロット肩部のティースとの隙間に充填する工程と、該充填した磁性粉含有樹脂をスロット肩部にて固化させる工程を有することを特徴とする。
以上の構成により、くさびをスロット肩部にハンマーで打込むという従来の不便な工程をなくすことが出来、安価に製作することが出来るようになる。
また、磁性コアの断面形状をスロット肩部の断面形状にきっちり合わせる必要が無いため、磁性コアの加工精度を下げることが出来、くさびの製作が安価に行える。
請求項６記載の磁性くさびを用いた電動機の製造方法の発明は、電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機の製造方法において、　磁性粉含有樹脂を前記スロット肩部に充填する工程と、該充填した磁性粉含有樹脂を前記スロット肩部にて固化する工程を有することを特徴とする。
以上の構成により、磁性粉含有樹脂のみを充填固化させてくさびを構成したので、スロット肩部の形状に沿ったくさびを容易に構成でき、安価に製作でき、またインダクタンスの増加が見込める。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施形態について、図１を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るくさびを用いた電動機の断面図で、同図において、１は固定子、２は固定子コア、３はスロット、４はティース、５は磁性コア、６は巻線、７はくさび、８はスロット肩部、９はテーパ部、１０は磁性粉含有樹脂、１１は巻線の作る磁束である。
固定子１は電磁鋼板をスロット３およびティース４を金型にて打抜いた後、所望の積厚となるまで紙面に垂直な方向に積層すると共にカシメ等により固着して固定子コア２を構成し、該固定子コア２のスロット３には電気装荷手段となる巻線６を巻回し、該スロット３のスロット肩部８にはくさび７を設け構成した。
図２は図１に用いられるくさびの斜視図である。
くさび７は、図２に示すように、磁性粉含有樹脂層１２をガラスクロス１３に塗布したものを多層に積層固化した板状の母材を、該スロット肩部８の幅より若干小さい幅に切り出した後に、テーパ部９に沿う形に面取りを行い構成した磁性コア５を前記スロット肩部８に挿入し、且つ、該磁性コア５をスロット肩部８に挿入する際、磁性粉含有樹脂１０を前記磁性コア５とスロット肩部８のティース４との隙間に充填し、該充填した磁性粉含有樹脂１０をスロット肩部にて固化させ、前記磁性コア５と充填固化させた磁性粉含有樹脂１０とで構成した。
なお、本実施の形態では、磁性粉として平均粒径が１００μｍの鉄紛を用い、樹脂にはエポキシ樹脂を用いて構成した。
こうすることにより、くさび７をスロット肩部８にハンマーで打込むという工程をなくすことが出来、安価に製作することが出来る。
さらに、磁性コア５とスロット肩部８との隙間に磁性粉含有樹脂１０を充填固化させ、くさび７を構成することにより、スロット肩部８に隙間無く磁性粉含有くさび７を設けることが出来、インダクタンスの増加が見込める。
また、磁性コア５の断面形状をスロット肩部８の断面形状にきっちり合わせる必要が無いため、磁性コア５の加工精度を下げることが出来、くさび７の製作が安価に行え、しかも従来製品よりも大きなインダクタンスの増加が見込める。
また、本実施の形態では、磁性粉として鉄紛を用いたことにより、透磁率が高く且つ安価な材料でくさびを構成することが出来る。
また、本実施の形態では、樹脂としてエポキシ樹脂を用いたことにより、機械強度と耐薬品強度が高く且つ入手し易い安価な材料でくさびを構成することが出来る。
なお、本実施の形態では、磁性コア５の製作を上述のような方法で行っているが、大量に製作する際は、磁性粉含有樹脂を射出成形により成形することも出来る。
【００１０】
次に、本発明の第２の実施の形態を図３を用いて説明する。
図３は本発明の第２の実施形態に係るくさびを用いた電動機の断面図で、固定子形状および巻線等は図１と同様であるため説明を省略する。
第２の実施形態では、巻線６を保護する絶縁紙１４をスロット肩部８に設け、更に、磁性粉含有樹脂１０を該スロット肩部８に隙間無く充填した後、加熱することで固化させ、くさび７を形成した。本実施の形態では、実施の形態１で示した磁性粉含有樹脂１０を用いたため、パテ状になるまでしばらく放置して所望の粘度となった状態で、前記スロット肩部８に指で押込み充填した。
こうすることによりスロット肩部の形状に沿ったくさびを容易に構成でき、安価に製作できる。また、スロット肩部８に隙間無く磁性粉含有くさび７を設けることが出来、インダクタンスの増加が見込める。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機において、前記磁性くさびが、前記スロット肩部に挿入された磁性粉含有樹脂製磁性コアと、前記磁性コアと前記スロット肩部のティースとの隙間に充填した磁性粉含有樹脂と、で構成されたことにより、くさびをスロット肩部にハンマーで打込むという従来の不便な工程をなくすことが出来、安価に製作することが出来るようになる。
また、磁性コアの断面形状をスロット肩部の断面形状にきっちり合わせる必要が無いため、磁性コアの加工精度を下げることが出来、くさびの製作が安価に行え、しかも従来製品よりも大きなインダクタンスの増加が見込める。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機において、前記磁性くさびを前記スロット肩部に挿入されて固化した磁性粉含有樹脂で構成したことにより、磁性粉含有樹脂製磁性コアの代わりに磁性粉含有樹脂のみを充填固化させてくさびを構成したので、スロット肩部に隙間無く磁性粉含有くさびを設けることが出来、インダクタンスの増加が見込める。
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の磁性くさびを用いた電動機において、前記磁性粉含有樹脂に含有される磁性粉を鉄紛で構成したことにより、透磁率が高く且つ安価な材料でくさびを構成することが出来る。
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか１項記載の磁性くさびを用いた電動機において、前記磁性粉含有樹脂の樹脂をエポキシ樹脂で構成したので、機械強度と耐薬品強度が高く且つ入手し易い安価な材料でくさびを構成することが出来る。
請求項５記載の磁性くさびを用いた電動機の製造方法の発明によれば、電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機の製造方法において、該スロット肩部に、磁性粉含有樹脂製磁性コアを挿入し、且つ、該磁性コアをスロット肩部に挿入する際、磁性粉含有樹脂を前記磁性コアとスロット肩部のティースとの隙間に充填する工程と、該充填した磁性粉含有樹脂をスロット肩部にて固化させる工程を有することにより、くさびをスロット肩部にハンマーで打込むという従来の不便な工程をなくすことが出来、安価に製作することが出来るようになる。
また、磁性コアの断面形状をスロット肩部の断面形状にきっちり合わせる必要が無いため、磁性コアの加工精度を下げることが出来、くさびの製作が安価に行える。
【００１３】
請求項６記載の磁性くさびを用いた電動機の製造方法の発明によれば、電磁鋼板を打抜き積層して形成する固定子のスロット内に電気装荷手段となる巻線を巻回し、かつ前記スロット肩部に磁性くさびを備えて成る電動機の製造方法において、磁性粉含有樹脂を前記スロット肩部に充填する工程と、該充填した磁性粉含有樹脂を前記スロット肩部にて固化する工程を有することにより、磁性粉含有樹脂のみを充填固化させてくさびを構成したので、スロット肩部の形状に沿ったくさびを容易に構成でき、安価に製作でき、またインダクタンスの増加が見込める。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るくさびを用いた電動機の断面図である。
【図２】図１の磁性コアの形状を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るくさびを用いた電動機の断面図である。
【図４】従来公知のくさびを用いた電動機の断面図である。
【図５】図４の公知のくさびの形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　固定子
２　固定子コア
３　スロット
４　ティース
５　磁性コア
６　巻線
７　くさび
８　スロット肩部
９　テーパ部
１０　磁性粉含有樹脂
１１　巻線の作る磁束
１２　磁性粉含有樹脂層
１３　ガラスクロス
１４　絶縁紙
【図１】
2004120827.tif 000003
【図２】
2004120827.tif 000004
【図３】
2004120827.tif 000005
【図４】
2004120827.tif 000006
【図５】
2004120827.tif 000007