(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を複数枚、厚さ方向に積層・固定して形成され固定子コイルが巻き回されたティースを備えたステータを用いる同期電動機であって、該ステータを構成する鋼板のヨーク部と前記ティース部とを一体として二方向性電磁鋼板から切り出した構造とし、かつ、該ヨーク部およびティース部の主磁束の方向が前記二方向性電磁鋼板のいずれかの磁化容易方向と一致しており、かつ、前記ティース部の先端部がテーパを有する先細り形状であることを特徴とする同期電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板を複数枚、厚さ方向に積層・固定して形成され固定子コイルが巻き回されたティースを備えたステータを用いる同期電動機に関する。具体的には、ヨークとティースとから構成されるステータに配置される積層体に電磁鋼板を用いた永久磁石同期電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石同期電動機は、ステータ（固定子）に電流を流すことにより発生する磁場が、ロータ（回転子）に埋め込まれた永久磁石に働いて、ロータが回転する同期電動機であって、保守性、制御性、耐環境性に優れ、高効率、高力率運転が可能なモータとして産業・民生家電分野を問わず広く用いられている。
図１０および図１１は、従来の同期電動機の断面を示しており、ヨーク２およびティース３からなるステータ１の中心に、ロータ５が配置されている。
ロータ５には永久磁石４が埋め込まれており、ステータ１に三相交流を流すことにより発生する磁場が、この永久磁石４に働くことによりロータ５が回転する。
【０００３】
従来、同期電動機のステータは、鉄損を低減するために無方向性電磁鋼板（ＮＯ）を積層することにより作られていた。
無方向性電磁鋼板は、図７に示すように、鋼板表面のどの方向にも一様な比透磁率を有する鋼板であって、比較的鉄損の小さい材料として広く用いられているが、長時間連続運転する同期電動機のステータに用いる材料としては十分な磁気特性が得られていなかった。
【０００４】
同期電動機に用いられる電磁鋼板の種類については、特開平７−６７２７２号公報に、ステータのヨークには円周方向を磁化容易方向とする方向性電磁鋼板（ＧＯ）を用い、ティースには径方向を磁化容易方向とする方向性電磁鋼板を用いることにより鉄損を低減する方法が開示されている。
しかし、この先行技術はヨークとティースを別体とする複雑な構造となっており、ヨークとティースとを別々の鋼板から切り出してステータに組み込む必要があるため、組み立て工程が多く製造コストが高いという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決し、ステータの磁気特性を損なうことなく、組み立て工程を低減できる同期電動機を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ヨークとティースを一体として一枚の二方向性電磁鋼板から切り出すことにより、ステータの磁気特性を損なうことなく、組み立て工程を低減できる同期電動機を提供するものであり、その要旨は特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【０００７】
鋼板を複数枚、厚さ方向に積層・固定して形成され固定子コイルが巻き回されたティースを備えたステータを用いる同期電動機であって、該ステータを構成する鋼板のヨーク部と前記ティース部とを一体として二方向性電磁鋼板から切り出した構造とし、かつ、該ヨーク部およびティース部の主磁束の方向が前記二方向性電磁鋼板のいずれかの磁化容易方向と一致しており、かつ、前記ティース部の先端部がテーパを有する先細り形状であることを特徴とする同期電動機。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１乃至図９を用いて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明におけるステータ（固定子）の構造を示す図である。
ステータ１は、外周部分のヨーク２と、コイルが巻き回されるティース３とから主に構成されている。
【０００９】
図１は、ヨーク２とティース３の一部を取り出して示しており、実際にはヨーク２とティース３がロータ５の周囲に円周状に配置されている。
このヨーク２とティース３とは一体として二方向性電磁鋼板から切り出された構造となっている。一体構造とすることにより、ヨーク２とティース３の切り出しと組み立ての双方の工程が省略でき、製造コストを著しく低減できる。
ヨーク２の主磁束の方向はヨークの円周方向であり、ヨーク２の磁気特性を向上させ鉄損を少なくするためにはこの主磁束の方向と電磁鋼板の磁化容易方向とを一致させることが好ましい。
【００１０】
二方向性電磁鋼板は、二方向に磁化容易方向を有する電磁鋼板であって、圧延方向とその直角方向に磁化容易方向を有するため、ヨークの周方向が二方向性電磁鋼板の圧延方向となるように切り出せば、ヨーク２の主磁束の方向を二方向性電磁鋼板の磁化容易方向と一致させることができる。
一方、ティース３の主磁束の方向はティースの径方向であり、ティース３の磁気特性を向上させ鉄損を少なくするためにはこの主磁束の方向と電磁鋼板の磁化容易方向とを一致させることが好ましい。
【００１１】
そこで、ティース３の径方向が二方向性電磁鋼板の圧延方向と直角方向なるように切り出せば、ティース３の主磁束の方向を二方向性電磁鋼板の磁化容易方向と一致させることができる。
このように、二方向性電磁鋼板は圧延方向とその直角方向に磁化容易方向を有することから、ヨーク２とティース３を一体として二方向性電磁鋼板から切り出しても、ヨーク２とティース３の、それぞれの主磁束の方向と二方向性電磁鋼板の磁化容易方向とを一致させることができるため、磁気特性を向上させて鉄損を低減することができる。
【００１２】
（第２の実施形態）
図２は、本発明におけるヨークとティースの構造を示す図である。
ヨーク２とティース３は一体として二方向性電磁鋼板から切り出された構造となっている。
図２におけるティース３の先端は、テーパのついた先細り形状となっていることにより、ティース３を流れる磁束が隣接するティース３に流れにくくすることができ、さらに磁気特性を向上させて鉄損を低減することができる。
前述のように、二方向性電磁鋼板は圧延方向とその直角方向に磁気容易方向を有するため、ティース３を流れる磁束が隣接するティース３に流れ易い。
【００１３】
例えば、図３に示すような従来のティース形状のように、ティース３の先端部を幅広形状とすると隣接するティース３に磁束が流れ、ロータ５に流れる磁束が減少してしまうため、その分ロータ５の回転トルクが低減してしまう。
また、図４のようにティース３の先端を突起状にすると、隣接するティース３への磁束の流れは防止できるが、ティース３を流れる磁束が一点に集中するためロータ５に磁束が流れにくくなる。
図５乃至図９は、本発明に用いる電磁鋼板の特性について示す図である。
図５は、方向性電磁鋼板および二方向性電磁鋼板の磁化容易方向の説明図である。
【００１４】
方向性電磁鋼板は圧延方向であるＲＤ（Rolling Direction）が磁化容易方向となる。
一方、二方向性電磁鋼板は、圧延方向を二方向とし、さらに必要な熱処理を施すことにより磁化容易方向を二方向とした鋼板であり、通常は、圧延方向に加えて、これと直角方向であるＴＤ（Transverse Direction）が磁化容易方向となる。
図６は、方向性電磁鋼板および二方向性電磁鋼板の磁気特性を示す図である。図６の横軸は磁界Ｈ、縦軸は磁束密度Ｂであり鋼板の磁気特性の指標となる比透磁率はμ＝Ｂ／Ｈとして表され、図６のグラフの傾きに相当する。
【００１５】
方向性電磁鋼板はθ＝０（ＲＤ方向）の磁気特性がよく、二方向性電磁鋼板はθ＝０（ＲＤ方向）およびθ＝９０（ＴＤ方向）の磁気特性がよい。
図７は、無方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
無方向性電磁鋼板は、どの方向にも等しい磁気特性を有するが、方向性電磁鋼板および二方向性電磁鋼板に比べて比透磁率（μ）の値は低い。
【００１６】
図８は、方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
方向性電磁鋼板は、圧延方向の比透磁率（μR）の値が大きく、その他の方向は無方向性電磁鋼板と同等である。
図９は、二方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
二方向性電磁鋼板は、圧延方向の比透磁率（μR）および圧延方向と直角方向の比透磁率（μT）の値が大きく、その他の方向は無方向性電磁鋼板と同等である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、ステータの磁気特性を損なうことなく、組み立て工程を低減できる同期電動機を提供することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明におけるステータの構造を示す図である。
【図２】  本発明におけるヨークおよびティースの構造を示す図である。
【図３】  従来のヨークおよびティースの構造を示す図である。
【図４】  比較例におけるヨークおよびティースの構造を示す図である。
【図５】方向性電磁鋼板および二方向性電磁鋼板の磁化容易方向の説明図である。
【図６】  方向性電磁鋼板および二方向性電磁鋼板の磁気特性を示す図である。
【図７】  無方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
【図８】  方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
【図９】  二方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
【図１０】  従来の同期電動機の断面図である。
【図１１】  従来の同期電動機の断面図である。
【符号の説明】
１  ：ステータ（固定子）
２  ：ヨーク
３  ：ティース
４  ：永久磁石
５  ：ロータ（回転子）
【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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