(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鉄片積層体を環状連結した固定子鉄心と、この固定子鉄心の外周側又は内周側に設けた突極部と空隙を介して対向する回転子と、前記突極部に巻線を施したコイル部とを備え、前記鉄片積層体は、複数の円柱状の鉄棒を縦方向及び横方向に積層して束ね、束ねた前記鉄棒をコの字状に折り曲げて形成され、前記固定子鉄心は、形成された前記鉄片積層体の両端部が前記回転子を向くように前記鉄片積層体をそれぞれ環状連結して形成されていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記鉄片積層体の一方の端部は前記固定子鉄心の突極部の少なくとも一部を形成し、前記鉄片積層体の他方の端部は前記突極部に隣り合う突極部の少なくとも一部を形成する請求項１記載の電動機。
【請求項３】
複数の鉄片積層体を連結した回転子鉄心と、この回転子鉄心の外周側又は内周側に空隙を介して対向する突極部を有する固定子と、前記突極部に巻線を施したコイル部とを備え、前記鉄片積層体は複数の円柱状の鉄棒を縦方向及び横方向に積層して束ね、束ねた前記鉄棒をコの字状に折り曲げて形成され、前記固定子鉄心は、形成された前記鉄片積層体の両端部が前記固定子を向くように前記鉄片積層体をそれぞれ連結して形成されていることを特徴とする電動機。
【請求項４】
複数の鉄片積層体を直線状に連結した固定子鉄心と、この固定子鉄心に設けた突極部と空隙を介して対向する移動体部と、前記突極部に巻線を施したコイル部とを備え、前記鉄片積層体は、複数の円柱状の鉄棒を縦方向及び横方向に積層して束ね、束ねた鉄棒をコの字状に折り曲げて形成され、前記固定子鉄心は、形成された前記鉄片積層体の両端部が前記移動体部を向くように前記鉄片積層体をそれぞれ連結して形成されていることを特徴とする電動機。
【請求項５】
複数の鉄片積層体を環状連結した固定子鉄心と、この固定子鉄心の外周側又は内周側に設けた突極部と空隙を介して対向する回転子と、前記突極部に巻線を施したコイル部とを備えた電動機の固定子鉄心の製造方法であって、複数の円柱状の鉄棒を縦方向及び横方向に積層して束ね、束ねた鉄棒をコの字状に折り曲げて前記鉄片積層体を形成し、形成した前記鉄片積層体の両端部が前記回転子を向くように前記鉄片積層体をそれぞれ環状連結することを特徴とする電動機の固定子鉄心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転子に対向する固定子鉄心、又は固定子に対向する回転子鉄心に複数の鉄片積層体を用い、前記鉄片積層体を縦方向及び横方向に積層することによって、鉄損低減効果、効率向上効果のある電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動機は、図７に示すように回転子７１と、この回転子７１の外周に配置し、巻線７２を巻回した固定子７３とから構成されており、回転子７１、固定子７３ともに鉄板を用いて縦方向に積層したものであった。また、横方向に積層を行った鉄片を回転子及び固定子に用いる同期電動機も開示されている。(例えば、特開平４−３１７５３０号公報)
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の電動機は渦電流を抑制するために鉄板を積層した構造であった。そのため、積層に用いる鉄板の厚みをなるべく薄くするのが好ましく、また、薄くすることで鉄損の低減をはかってきた。しかし、積層方向に渦電流が流れることには変わりなく、根本的な解決には至っていない。
【０００４】
そこで、本発明はこのように、電動機材料の構造を見直し、電動機の効率向上を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転子と、前記回転子に対向して配置した固定子とを備えた電動機において、固定子鉄心、又は回転子鉄心が鉄片積層体で形成されるものである。前記鉄片積層体は縦方向及び横方向に積層され、固定子鉄心突極には巻線が巻回される。なお、電動機の場合、ここで使う縦方向とは回転軸方向の意味であり、横方向とは電動機の半径方向の意味である。
【０００６】
固定子鉄心又は回転子鉄心は、従来の鉄板を縦方向、又は横方向に積層したものとは異なり、縦方向及び横方向に複数本重ねた前記鉄片積層体複数個を環状に組み合わせたもので形成される。突極は隣接する前記鉄片積層体の二つの端部によって形成され、縦方向、又は横方向に発生する渦電流を抑制することが可能である。すなわち、従来の電動機の固定子鉄心、又は回転子鉄心積層方向及び積層と垂直方向に発生していた渦電流を抑制することで渦電流損を低減することが可能となる。そのため、渦電流による温度上昇の抑制も可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本願発明は、複数の鉄片積層体を環状連結した固定子鉄心と、この固定子鉄心の外周側又は内周側に設けた突極部と空隙を介して対向する回転子と、前記突極部に巻線を施したコイル部とを備え、前記鉄片積層体は、複数の鉄片を縦方向及び横方向に積層し、この積層した鉄片の端部は前記回転子を向くような形状としたことを特徴とする電動機であり、縦方向のみならず、横方向にも積層することで、渦電流の発生を抑えることができる。
【０００８】
また、本願発明は、鉄片積層体の両端部は回転子を向くように折れ曲がり、前記鉄片積層体を環状に連結すると、前記鉄片積層体の一方の端部は固定子鉄心の突極部の少なくとも一部を形成し、前記鉄片積層体の他方の端部は前記突極部に隣り合う突極部の少なくとも一部を形成してもよい。
【０００９】
また、本願発明は、固定子鉄心と、この固定子鉄心の内周側に設けた突極部と空隙を介して対向する回転子と、前記突極部に巻線を施したコイル部とを備えた電動機であり、前記固定子鉄心は、複数の鉄棒を束ねた鉄棒群の両端部を、前記回転子に向かうように折り曲げた固定子構成部材を環状に組み合わせたことを特徴とする電動機であり、鉄棒群を用いることで固定子の製造を容易にする。
【００１０】
また、本願発明は複数の鉄片積層体を連結した回転子鉄心と、この回転子鉄心の外周側又は内周側に空隙を介して対向する突極部を有する固定子と、前記突極部に巻線を施したコイル部とを備え、前記鉄片積層体は複数の鉄片を縦方向及び横方向に積層し、この鉄片積層体の端部は前記固定子を向くような形状としたことを特徴とする電動機であり、回転子に鉄片積層体を用いることで、回転子に発生する渦電流を抑えることができる。
【００１１】
また、本願発明は、複数の鉄片積層体を直線状に連結した固定子鉄心と、この固定子鉄心に設けた突極部と空隙を介して対向する移動体部と、前記突極部に巻線を施したコイル部とを備え、前記鉄片積層体は、複数の鉄片を縦方向及び横方向に積層し、この積層した鉄片の端部が前記移動体部を向くような形状としたことを特徴とする電動機であり、線形型電動機に用いて渦電流の発生を抑えることができる。
【００１２】
また、本願発明は、鉄片積層体を構成する鉄片として方向性電磁鋼板を用いることで更に渦電流の発生を抑えることができる。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）
図１は、この発明の実施例でインナーロータ型同期電動機を示す。固定子１１と回転子１２及び軸１３とからなり、固定子１１と回転子１２の間に回転子が回転できるよう空隙１４が設けられ、各スロットの中に一次巻線１５が設けられている。回転子１２はその外周面に交互に異極になるように着磁された永久磁石１６が張り付けられている。
【００１４】
一次巻線１５に電流が流れることにより、固定子１１に磁束が発生する。磁束は固定子１１のティース、空隙１４を通過し、回転子１２に流れる。この際、従来の電動機は磁束と垂直方向に渦電流が流れるため、積層方向及びその垂直方向に渦電流が流れる。そのため、鉄板の積層方向の厚みを可能な限り薄くし、渦電流が流れないようにしていた。しかし、積層方向の渦電流は抑制されるが、積層と垂直方向には渦電流が流れるため、渦電流損の低減は難しかった。本発明では図２のように、鉄片を重ねて固定子鉄心としているため図１の縦横、双方の渦電流が抑制される。さらに、渦電流が抑制されるため、渦電流損減少に伴い温度上昇も防ぐことができる。
【００１５】
なお、本実施例では複数の鉄片を縦方向及び横方向に積層したと説明しているが、ここで使う縦方向とは回転軸方向の意味であり、横方向とは電動機の半径方向の意味である。図２に示すように、回転軸方向及びこの回転軸方向に垂直な方向に積層したことのみを意味するのではない。つまり、図２に示すよう整列に並ばなくとも、階段状に積層されていてもよい。
【００１６】
また、図２ではコの字状の鉄片の変わりに、円柱状の鉄棒を束ね、この鉄棒群をコの字状に折り曲げ縦方向及び横方向に積層したものを示している。このように鉄棒を束ねてから折り曲げると、コの字状の鉄片を折り曲げるものに比較して積層体の構成が容易になる。この図では鉄棒を整列に並べているが、整列に並べなくとも、半ピッチずらして並べて占積率を高めるとよい。
【００１７】
（実施例２）
図３は、この発明の実施例でアウターロータ型同期電動機を示す。固定子３１と回転子３２及び軸３３とからなり、固定子３１と回転子３２の間に回転子３２が回転できるよう空隙３４が設けられ、各スロットの中に一次巻線３５が設けられている。回転子３２はその円筒内面に交互に異極になるように着磁された永久磁石３６が張り付けられている。本実施例でも実施例１と同様の効果が得られる。
【００１８】
（実施例３）
図４は、この発明の実施例で縦方向磁束型リニアモータを示す。リニアモータには、ステータと二次導体との相対移動方向に対する磁界面の方向によって縦方向磁束型と横方向磁束型があることは周知である。符号４１がステータ、符号４２が二次導体である。ステータ４１はこれと二次導体４２との相対移動方向Ａに沿った並んだ多数の歯を有する左右１対のコア４３ａ、４３ｂを二次導体４２の通過に必要なギャップＧを隔てた状態にてベース４４に取り付けた構造にしてある。符号４５はコア４３ａ、４３ｂの磁極に巻いたコイルを示し、磁束はコア面内、つまりステータ４１と二次導体４２との相対移動方向と平行な面内で生ずる。本実施例でも実施例１と同様の効果が得られる。
【００１９】
（実施例４）
図５は、この発明の実施例で横方向磁束型リニアモータを示す。符号５０はＣ字型のコアを示し、複数のコア５０をそれらの間にスリーブ状のスペーサ５１を介在させた状態で並べ、シャフト５２を挿通させ両端部をネジ止めして一体的に組み立てる。符号５３はコア５０に装着されたコイルを示し、磁束はコア面内、つまりステータと二次導体との相対移動方向Ａと垂直な平面内で生ずる。本実施例でも実施例１と同様の効果が得られる。
【００２０】
（実施例５）
図６は、この発明の実施例でリラクタンスモータを示す。回転子６１はボス部６２の外周に放射状に４極の突極６３を形成した複数本の鉄片からなる回転子構成部材を結合させ、４極の磁極を構成している。本実施例でも実施例１と同様の効果が得られる。
【００２１】
以上説明したように、本発明の電動機は、複数の鉄片積層体を環状連結した固定子鉄心と、この固定子鉄心の外周側又は内周側に設けた突極部と空隙を介して対向する回転子と、突極部に巻線を施したコイル部とを備える。そして、鉄片積層体は、複数の円柱状の鉄棒を縦方向及び横方向に積層して束ね、束ねた鉄棒をコの字状に折り曲げて形成されている。固定子鉄心は、形成された鉄片積層体の両端部が回転子を向くように鉄片積層体をそれぞれ環状連結して形成されている。
【００２２】
また、本発明の電動機は、上記鉄片積層体の一方の端部が固定子鉄心の突極部の少なくとも一部を形成し、鉄片積層体の他方の端部がこの突極部に隣り合う突極部の少なくとも一部を形成する。
【００２３】
また、本発明の電動機は、複数の鉄片積層体を連結した回転子鉄心と、この回転子鉄心の外周側又は内周側に空隙を介して対向する突極部を有する固定子と、突極部に巻線を施したコイル部とを備える。そして、鉄片積層体は、複数の円柱状の鉄棒を縦方向及び横方向に積層して束ね、束ねた鉄棒をコの字状に折り曲げて形成されている。固定子鉄心は、形成された鉄片積層体の両端部が固定子を向くように鉄片積層体をそれぞれ連結して形成されている。
【００２４】
また、本発明の電動機は、複数の鉄片積層体を直線状に連結した固定子鉄心と、この固定子鉄心に設けた突極部と空隙を介して対向する移動体部と、突極部に巻線を施したコイル部とを備える。そして、鉄片積層体は、複数の円柱状の鉄棒を縦方向及び横方向に積層して束ね、束ねた鉄棒をコの字状に折り曲げて形成されている。固定子鉄心は、形成された鉄片積層体の両端部が移動体部を向くように鉄片積層体をそれぞれ連結して形成されている。
【００２５】
また、本発明の電動機の固定子鉄心の製造方法は、複数の鉄片積層体を環状連結した固定子鉄心と、この固定子鉄心の外周側又は内周側に設けた突極部と空隙を介して対向する回転子と、突極部に巻線を施したコイル部とを備えた電動機の固定子鉄心の製造方法である。そして、本製造方法は、複数の円柱状の鉄棒を縦方向及び横方向に積層して束ね、束ねた鉄棒をコの字状に折り曲げて鉄片積層体を形成し、形成した鉄片積層体の両端部が回転子を向くように鉄片積層体をそれぞれ環状連結するような製造方法である。
【００２６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明は電動機の固定子鉄心又は回転子鉄心に鉄片を用い、固定子鉄心又は回転子鉄心内部の渦電流抑制、温度上昇抑制、鉄損低減によって、効率向上効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施例を示す図
【図２】  同鉄片積層体を示す図
【図３】  第２の実施例を示す図
【図４】  第３の実施例を示す図
【図５】  第４の実施例を示す図
【図６】  第５の実施例を示す図
【図７】  従来の電動機を示す図
【符号の説明】
１１  固定子
１２  回転子
１５  一次巻線
１３  軸
１４  空隙
１６  永久磁石
４２  二次導体
４３ａ、４３ｂ、５０  コア
４４  ベース
５１  スペーサ
６２  ボス
６３  突極
【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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