(57)【要約】【課題】構造を簡単にして運転特性を向上させる。【解決手段】リング状のステータ１０と、ギャップＧを介してステータ１０の軸方向に対向させる円板状のロータ２０とを設け、ステータ１０は、帯状のけい素鋼板をスパイラルに積層する鉄心１１の径方向のスロット１１ａ、１１ａ…にコイル１２、１２…を収納し、ロータ２０は、扇形孔２１、２１…を円形に配列して放射状の電路２２、２２…を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状のステータと、ギャップを介して前記ステータの軸方向に対向させる円板状のロータとを備えてなり、前記ステータは、帯状のけい素鋼板をスパイラルに積層する鉄心の径方向のスロットにコイルを収納することを特徴とする誘導モータ。
【請求項２】
前記スロットは、前記鉄心の周方向に傾けることを特徴とする請求項１記載の誘導モータ。
【請求項３】
前記鉄心は、内周に嵌める内枠と、外周に嵌める外枠とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の誘導モータ。
【請求項４】
前記内枠は、前記外枠より大径の外フランジを備えることを特徴とする請求項３記載の誘導モータ。
【請求項５】
前記ロータは、扇形孔を円形に配列して放射状の電路を形成し、該電路は、前記ロータの外周側、内周側において前記ロータの周方向に連結することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか記載の誘導モータ。
【請求項６】
前記電路は、前記ロータの周方向に傾けることを特徴とする請求項５記載の誘導モータ。
【請求項７】
前記扇形孔は、各隅角部を滑らかに丸めることを特徴とする請求項５または請求項６記載の誘導モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸方向にギャップを有し、偏平形に構成することができる誘導モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ギャップを介して円板形のステータ、ロータを軸方向に配置する偏平形の誘導モータが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
このもののステータは、帯状のけい素鋼板をスパイラルに積層して磁気台座を形成し、磁気台座上に鉄心入りのコイルを円形に配置した上、磁気台座を固定する基台、各コイルを押さえる枠板、天板からなるケース体に収納して構成されている。また、ロータは、支軸を介して別のケース体内に回転自在に支持されている。そこで、ギャップを介してステータ、ロータを軸方向に対向させ、各コイルに二相または三相交流電流を通電してステータに回転磁界を発生させることにより、ロータを回転駆動することができる。
【特許文献１】特開平１０−１９１６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる従来技術によるときは、ステータは、磁気台座上に鉄心入りのコイルを円形に配置するから、構造が複雑であり、軸方向の寸法を小さくすることができない上、ステータ、ロータをそれぞれ個別のケース体に収納するから、ステータ、ロータ間のギャップが過大となり、良好な運転特性が得られないという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、ステータの構造を簡単化するとともに、ステータ、ロータ間のギャップを最少にすることによって、軸方向の寸法を最少に抑えるとともに運転特性の向上を図ることができる誘導モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、リング状のステータと、ギャップを介してステータの軸方向に対向させる円板状のロータとを備えてなり、ステータは、帯状のけい素鋼板をスパイラルに積層する鉄心の径方向のスロットにコイルを収納することをその要旨とする。
【０００７】
なお、スロットは、鉄心の周方向に傾けることができる。
【０００８】
また、鉄心は、内周に嵌める内枠と、外周に嵌める外枠とを備えてもよく、内枠は、外枠より大径の外フランジを備えてもよい。
【０００９】
なお、ロータは、扇形孔を円形に配列して放射状の電路を形成し、電路は、ロータの外周側、内周側においてロータの周方向に連結することができる。
【００１０】
また、電路は、ロータの周方向に傾けてもよく、扇形孔は、各隅角部を滑らかに丸めてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
かかる発明の構成によるときは、リング状のステータは、径方向のスロットに収納するコイルに二相または三相交流電流を通電して回転磁界を作ることができ、ギャップを介してステータの軸方向に対向させる円板状のロータを回転駆動することができる。なお、ステータは、帯状のけい素鋼板をスパイラルに積層してリング状に仕上げた上、片面に径方向のスロットを形成し、適当な絶縁材を介してスロット内にコイルを収納して作る。また、ロータは、鉄心の外径より大径に作るものとし、導電性がよい磁性材料または導電材料、たとえば純鉄材、軟鋼材、銅材、アルミニウム材などを機械加工して作るのがよい。このようなステータ、ロータは、構造が極めて単純であるため、製作が簡単で頑丈であり、両者間のギャップを最少に設定して運転特性を向上させることができる。
【００１２】
鉄心のスロットは、鉄心の周方向に傾け、適切なスキュー角を形成することにより、回転トルクの脈動を抑えてロータを滑らかに回転させることができる。
【００１３】
鉄心は、内枠、外枠を介して補強することにより、有害な振動を抑えることができる。なお、内枠に付設する大径の外フランジは、鉄心をフレームなどに固定する際に、取付用のブラケットとして利用することができる。
【００１４】
ロータは、扇形孔を円形に等ピッチに配列して径方向の電路を放射状に形成することにより、各電路の外周側、内周側をロータの周方向に連結し、各電路をかご形誘導モータの回転子導体として動作させることができる。なお、ロータは、遠心力によりロータの内周部分、各電路部分、外周部分に生じる内部応力の変動幅を小さく抑え、小形の高速大容量機を容易に作ることができる。また、うず電流が径方向の電路にしか流れないため、うず電流損失を小さくして運転効率を向上させることができる。これに対し、単純な円板形のロータでは、外径を小さくして内部応力を制限する必要があるため、大容量機の実現が困難であり、うず電流損失が大きく、運転効率も低下する。なお、一般的なかご形誘導モータの回転子は、多数の軸方向の導体バーを両端のエンドリングによって連結するから、遠心力による導体バーの曲げ応力が過大となり、高速機に本質的に不向きである。
【００１５】
各電路をロータの周方向に傾ければ、鉄心のスロットを傾けると同様のスキュー角を形成し、ロータの回転トルク特性を向上させることができる。また、各扇形孔は、各隅角部を滑らかに丸めることにより、遠心力による内部応力の集中を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
誘導モータは、リング状のステータ１０と、円板状のロータ２０とを備えてなる（図１）。
【００１８】
ロータ２０は、ギャップＧを介してステータ１０の軸方向に対向している。ただし、ステータ１０は、ケース状のフレーム３０内に固定されており、ロータ２０は、ステータ１０を貫通する軸２５を介し、フレーム３０内に回転自在に支持されている。
【００１９】
ステータ１０は、リング状の鉄心１１の片面に形成する径方向のスロット１１ａ、１１ａ…にコイル１２、１２…を収納して構成されている。なお、鉄心１１には、内枠１３、外枠１４が付属している。
【００２０】
鉄心１１は、たとえば厚さ０．３５mmの帯状のけい素鋼板１１ｂをスパイラルに積層して空心のリング状に作る（図２（Ａ））。けい素鋼板１１ｂの巻始め、巻終りは、たとえば溶接によって止め（図２（Ｂ））、外フランジ１３ａ付きのリング状の内枠１３を内周に嵌めるとともに、リング状の外枠１４を外周に嵌め（図２（Ｂ））、外枠１４を外フランジ１３ａに溶接して一体に組み立てられている（図２（Ｃ））。なお、内枠１３の外フランジ１３ａは、外枠１４より大径に形成され、取付用のねじ孔１３ｂ、１３ｂ…が外周部分に形成されている。
【００２１】
鉄心１１には、コイル１２、１２…を収納する径方向のスロット１１ａ、１１ａ…が形成されている（図３）。ただし、図３（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれステータ１０の上面模式図、同図（Ａ）のＸ−Ｘ線矢視相当断面図、同図（Ｂ）の要部拡大図である。なお、図３において、鉄心１１に付設する内枠１３、外枠１４は、図示が省略されており、同図（Ａ）において、鉄心１１の内周側、外周側に突出するコイル１２、１２…の両端部分は、単純な二点鎖線の円によって図示されている。
【００２２】
スロット１１ａ、１１ａ…は、たとえば三相４極用として、２４本が鉄心１１の径方向に等ピッチに形成されている。各スロット１１ａは、たとえば半閉スロットに形成され（図３（Ｃ））、絶縁シート１２ａ、くさび１２ｂを介してコイル１２用のエナメル銅線１２ｃ、１２ｃ…を束にして収納することができる（図４（Ａ）、（Ｂ））。なお、各スロット１１ａは、リング状のけい素鋼板１１ｂ、内枠１３、外枠１４に共通に形成されている（図２（Ｃ））。
【００２３】
ロータ２０は、たとえば純鉄材の円板に扇形孔２１、２１…を開口して放射状の電路２２、２２…を径方向に形成している（図５）。ただし、図５（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれロータ２０の上面図、同図（Ａ）のＹ−Ｙ線矢視相当断面図、同図（Ａ）の要部拡大図である。
【００２４】
各扇形孔２１は、ロータ２０の径方向に配置され、ロータ２０の周方向に円形に等ピッチに配置されている。また、各電路２２は、隣接する扇形孔２１、２１の間において、ロータ２０の径方向に均一幅に形成されている。なお、電路２２、２２…は、扇形孔２１、２１…の外側、内側、すなわちロータ２０の外周側、内周側において、ロータ２０の周方向に連結されている。各扇形孔２１は、ロータ２０の内周側、外周側の各隅角部が滑らかに丸められている（図５（Ｃ））。
【００２５】
ロータ２０の中心には、軸孔２３が形成されている。軸孔２３の周囲には、リング状のリブ２３ａ、２３ａがロータ２０の両面に突出するようにして形成されている。
【００２６】
ステータ１０、ロータ２０を収納するフレーム３０は、有底円筒状の本体３１に対し、ボルト３２ａ、３２ａ…を介して蓋板３２を取り付けて構成されている（図１）。なお、本体３１の周側部、蓋板３２には、それぞれ複数の透孔３１ａ、３１ａ…、３２ｂ、３２ｂ…が開口されている。ただし、図１には、２本のボルト３２ａ、３２ａ、２個の透孔３２ｂ、３２ｂ、１個の透孔３１ａのみが図示されている。透孔３１ａ、３２ｂは、冷却用の通風孔として、または図示しない電気配線ケーブルの挿通孔として使用される。
【００２７】
ステータ１０は、内枠１３の外フランジ１３ａを本体３１の底面にねじ止めして固定されている。ただし、外フランジ１３ａは、ボルト１３ｃ、１３ｃ…を外フランジ１３ａのねじ孔１３ｂ、１３ｂ…にねじ込んで固定し、したがって、外フランジ１３ａは、鉄心１１の取付用ブラケットとして利用されている。
【００２８】
ロータ２０用の軸２５は、中間の大径部分をロータ２０の軸孔２３に挿通し、大径部分に形成する受座２５ａと、袋ナット２５ｂとをロータ２０のリブ２３ａ、２３ａに対応させ、ロータ２０を中間部に保持している。また、軸２５の両端部は、それぞれベアリング２６を介してフレーム３０の本体３１、蓋板３２に組み付けられている。各ベアリング２６は、本体３１または蓋板３２にねじ止めするベアリング押え２６ａと、ナット２６ｂにより軸２５の先端部に装着するカラー２６ｃとを介して、軸２５の両端部に位置決めされている。
【００２９】
ロータ２０は、ステータ１０に対し、ギャップＧ≦０．７mmを介して軸方向に対向している。なお、ロータ２０の扇形孔２１、２１…、電路２２、２２…は、ステータ１０の鉄心１１に対応しており、各電路２２の長さＬは、鉄心１１の径方向の厚さＤ相当となっている。ただし、電路２２の長さＬは、鉄心１１の厚さＤにほぼ相当しておればよく、Ｌ≧Ｄであってもよく、Ｌ＜Ｄであってもよい。
【００３０】
かかる誘導モータは、コイル１２、１２…に周波数５００Hzの三相交流電源を接続することにより、ロータ２０を約１００００rpm 以上に安定に高速回転させ、軸２５を介してロータ２０の回転を外部に取り出すことができる。また、ベアリング２６、２６をたとえば磁気浮上ベアリングとし、電源周波数をさらに高めることにより、１０万rpm 以上の高速回転も可能である。
【００３１】
以上の説明において、ステータ１０の鉄心１１のスロット１１ａ、１１ａ…は、鉄心１１の周方向に傾け、スキュー角αを形成してもよい（図６）。また、鉄心１１のスロット１１ａ、１１ａ…に代えて、ロータ２０の電路２２、２２…をロータ２０の周方向に傾け、同様のスキュー角αを形成してもよい（図示せず）。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】全体構成模式縦断面図
【図２】鉄心の製造工程模式説明図
【図３】ステータの構成説明図
【図４】コイルの収納工程模式説明図
【図５】ロータの構成説明図
【図６】他の実施の形態を示すステータの上面模式図
【符号の説明】
【００３３】
Ｇ…ギャップ
Ｄ…厚さ
Ｌ…長さ
１０…ステータ
１１…鉄心
１１ａ…スロット
１１ｂ…けい素鋼板
１３…内枠
１３ａ…外フランジ
１４…外枠
２０…ロータ
２１…扇形孔
２２…電路
特許出願人          株式会社  エマージー
代理人  弁理士            松  田  忠  秋
【図１】
2009005455.tif 000003
【図２】
2009005455.tif 000004
【図３】
2009005455.tif 000005
【図４】
2009005455.tif 000006
【図５】
2009005455.tif 000007
【図６】
2009005455.tif 000008