JP2000236638A - 回転電機の固定子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分割鉄心形固定子を採用したことによる利点
が充分に活かされ、より一層の小形化、軽量化、高性能
化が図れるようにした回転電機の固定子を提供するこ
と。 【解決手段】 環状継鉄部１に複数の歯部２鉄心４を組
み付けて固定子鉄心とする分割鉄心形の回転電機の固定
子において、環状継鉄部１の内周面にある複数の係合溝
３Ａを環状継鉄部１の周方向に長くし、この係合溝３Ａ
に嵌合する歯部２の係合端部４Ａの環状継鉄部１の周方
向の長さを、歯部２の幅よりも大きくしたもの。 【効果】 環状継鉄部１と歯部２の接合面積が増加する
ので、接合面に存在する空隙による磁気抵抗の増加を抑
えることができ、この結果、分割鉄心形固定子を用いた
ことによる利点が確実に活かされ、性能向上と小形軽量
化を充分に図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同期電動機や誘導
電動機などの回転電機の固定子に係り、特に比較的小容
量の回転電機に好適な固定子に関する。

【０００２】

【従来の技術】比較的小容量の永久磁石型同期電動機や
汎用の誘導電動機としては、内周面に歯部とスロットが
交互に形成された略円筒状の固定子鉄心を用い、これに
電機子巻線を設けた回転電機が従来から広く用いられて
いるが、近年、このような回転電機の固定子として、複
数部分に分割した鉄心を用いるようにした、いわゆる分
割鉄心形の固定子が、例えば特開昭６２-１９６０３４
号と特開昭６３−２９９７５２号の各公報により提案さ
れている。

【０００３】この分割鉄心形の固定子では、その鉄心部
分を一旦分割した形で作成し、その後、溶接、嵌合、接
着、圧入等の手段により組立てるようにしたもので、こ
れにより、一体形の固定子鉄心のように、固定子鉄心の
スロット内に一本ずつ電線を挿入することなく、巻線を
施すことができるようにしたものである。

【０００４】そして、この結果、巻線の作業性改善と電
工作業工数の大幅な低減が得られ、且つ、巻線用の電線
をスロット内に隙間なく充填させることができるので、
巻線占積率が大きく向上でき、小型化と軽量化が充分に
図れ、高効率の回転電機を容易に得ることができる。

【０００５】図２は、従来技術による回転電機の分割鉄
心形固定子の一例を示したもので、図２(a)は固定子全
体の正面図で、同図(b)は一部(Ｂ部)の拡大図である。
この分割鉄心形の固定子では、まず、その鉄心が、環状
継鉄部１と複数個の歯部(ティース部)２に分割して作成
される。

【０００６】次いで、環状継鉄部１の内周面に形成して
ある係合溝３Ｂに歯部２の係合端部４Ｂを、例えば圧入
して嵌合させることにより、固定子鉄心が組立てられ
る。このとき、図示のように、環状継鉄部１の内周面に
配列された歯部２の間にスロット(溝部)が形成されるよ
うにし、この中に絶縁物５を介在させて巻線６を施し、
同期機や誘導機などの回転電機の固定子とするのであ
る。

【０００７】ここで、この従来技術では、係合溝３Ｂと
係合端部４Ｂを扇形にした、いわゆるダブテール(あり
みぞ)結合方式とし、これにより、歯部２の配列に際し
ての寸法精度の確保が容易に得られ、且つ回転子７と歯
部２の間に働く大きな電磁力にも容易に耐えられるよう
にしている。

【０００８】なお、この図２で、７は回転子で、例えば
同期機の場合は、永久磁石や電磁石で磁極が形成された
回転子が用いられ、誘導機の場合には、かご型などの巻
線を備えた回転子が用いられることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、固定
子鉄心の分割に伴う磁気抵抗の増加について配慮がされ
ているとは言えず、分割鉄心形固定子を用いたことによ
る性能向上に不満が残るという問題があった。

【００１０】すなわち、例えば図２の従来技術におい
て、環状継鉄部１の係合溝３Ｂと、歯部２の係合端部４
Ｂの接合面では、当然のこととして磁性材料の連続性が
失われていて不連続面になり、磁気抵抗の増加が不可避
である。

【００１１】しかるに従来技術では、この接合面での磁
気抵抗の増加について配慮されていないので、分割鉄心
形固定子を用いたことによる性能向上の一部が相殺され
てしまうことになり、従って、不満が残ってしまうので
ある。

【００１２】本発明の目的は、分割鉄心形固定子を採用
したことによる利点が充分に活かされ、より一層の小形
化、軽量化、高性能化が図れるようにした回転電機の固
定子を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数の契合
溝を内側に備えた環状継鉄部と、前記契合溝に接合する
係合端部を備えた複数の歯部の組合せによる回転電機の
分割鉄心形固定子において、前記契合端部の前記環状継
鉄部の周方向の長さを、歯部の前記周方向での長さより
大きくすることにより達成される。

【００１４】一般に、磁気回路での磁気抵抗は、その経
路の断面積に反比例し、長さに比例する。一方、固定子
鉄心の分割による接合面は、その面積を磁束流通断面積
とし、設計上あるいは製造上の公差などに起因する空隙
を磁束流通長とする磁気回路として作用するので、これ
により発生する磁気抵抗の大きさは、接合面の面積に反
比例し、空隙の長さに比例する。

【００１５】そこで、接合部の環状方向の長さを歯部の
歯幅長さより大きな寸法とすることにより、磁束流通断
面積が広くなるので、磁気抵抗を減らすことができ、こ
の結果、固定子鉄心の分割に伴う磁気抵抗の増加を最小
限に抑えることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による回転電機の固
定子について、図示の実施形態により詳細に説明する。
図１は、本発明による分割鉄心形固定子の一実施形態
で、同図(a)は固定子全体の正面図で、同図(b)は一部
(Ａ部)の拡大図である。

【００１７】この実施形態でも、大まかにいって、固定
子鉄心が、環状継鉄部１と複数個の歯部２に分割して作
成され、その後、環状継鉄部１の内周面に形成してある
係合溝３Ａに歯部２の係合端部４Ａを、例えば圧入して
嵌合させることにより、固定子鉄心が組立てられるよう
にした点は、図２で説明した従来技術と同じである。

【００１８】そして、この後、図示のように、環状継鉄
部１の内周面に配列された歯部２の間に形成さるスロッ
ト(溝部)内に絶縁物５を介在させて巻線６を施し、同期
機や誘導機などの回転電機の固定子とする点も、従来技
術と同じである。

【００１９】具体的には、環状継鉄部１と歯部２は、プ
レスにより電磁鋼板から打ち抜いた鉄板を所定枚数積層
することにより形成され、巻線６はボビンに巻いた上
で、或いは絶縁紙などの絶縁物５を介在させた上で、歯
部２に装着され、次いで、巻線６が装着された歯部２の
係合端部４Ａを環状継鉄部１の係合溝３Ａに嵌合させ、
積層方向に圧入することにより、歯部２を環状継鉄部２
に組み付け、固定子を形成させるのである。

【００２０】そして、この固定子の内側には、図示のよ
うに、回転子７が配置され、回転電機として構成され
る。ここで、この図１の実施形態では、回転子７が筒状
の永久磁石８を備え、これにより、永久磁石式同期機と
しているが、これに限定されるものではなく、界磁巻線
をもった一般的な同期機としても、かご型巻線などを有
する誘導機としてもよいことは、いうまでもない。

【００２１】しかして、この図１の実施形態が、図２で
説明した従来技術と異なる点は、歯部２の係合端部４Ａ
の形状にあり、この結果として、環状継鉄部１の係合溝
３Ａの形状も、異なったものになっている点にある。

【００２２】すなわち、この実施形態における歯部２の
係合端部４Ａの幅(環状継鉄部１の周方向での長さ)Ｗ１
は、図示のように、歯部２の幅(同じく環状継鉄部１の
周方向での長さ)Ｗ２よりもかなり大きく作られてい
て、Ｗ１》Ｗ２になっている。

【００２３】そして、この結果、この実施形態による歯
部２の平面形状、つまり図１の正面からみた形状が略Ｔ
字形をなしている点が図２の従来技術とは大きく異なっ
ているのである。なお、従来技術では、図２から明らか
なように、歯部２の平面形状は略Ｉ字形である。

【００２４】そして、これに合わせて、係合溝３Ａの幅
(同じく環状継鉄部１の周方向での長さ)も、係合端部４
Ａの幅Ｗ１に合わせて、図２の従来技術よりも大きく作
られている。このとき、これら係合端部４Ａと係合溝３
Ａは、ダブテール(ありみぞ)結合方式による契合が得ら
れるように、図示のように、それぞれ扇形に作られてい
る点は、この実施形態でも、従来技術と同じである。

【００２５】この結果、この実施形態においては、環状
継鉄部１に歯部２を組み付けた後での係合溝３Ａと係合
端部４Ａの接合部の面積が、係合端部４Ａの幅Ｗ１を歯
部２の幅Ｗ２より大きくした分、広くなり、この幅Ｗ１
は、図示のように、幅Ｗ２よりもかなり大きくできるこ
とから、接合部の面積も、従来技術の場合に比して、充
分に大きくすることができる。

【００２６】そして、これにより、この実施形態によれ
ば、以下に説明するように、係合溝３Ａと係合端部４Ａ
の間での磁気抵抗を充分に小さくすることができる。一
般に、磁気回路での磁気抵抗は、その経路の断面積、つ
まり磁束流通断面積に反比例し、その長さに比例する。

【００２７】一方、固定子鉄心の分割による接合面は、
その面積を磁束流通断面積とし、設計上、或いは製造上
の公差などに起因する空隙を磁束流通長とする磁気回路
として作用するので、これにより発生する磁気抵抗の大
きさは、接合面の面積に反比例し、空隙の長さに比例す
る。

【００２８】ここで、上記実施形態では、係合端部４Ａ
の幅Ｗ１が大きくできるので、磁束流通断面積を広くす
ることができ、この結果、従来技術よりも磁気抵抗が小
さくできるのである。

【００２９】従って、上記実施形態によれば、固定子鉄
心の分割に伴う磁気抵抗の増加が最小限に抑えられ、こ
の結果、固定子鉄心の分割による利点を充分に活かすこ
とができ、回転電機の小型化と軽量化が充分に図れ、高
性能の回転電機を容易に提供することができる。

【００３０】すなわち、上記本発明の実施形態によれ
ば、環状継鉄部１と、歯部２の接合部の円周方向での長
さを、歯部２の幅より大きくしてあるので、環状継鉄部
１と歯部２の接触面積が大きくなり、磁束流通断面積が
広くなるので、磁気抵抗を減らすことができる。

【００３１】そして、この結果、固定子鉄心の分割に伴
う磁気抵抗の増加を最小限に抑えることができ、分割鉄
心形固定子を採用したことによる巻線作業性の改善と、
これによる電工作業工数の大幅低減と、更には高占積率
巻線による小形化と軽量化、高性能化を容易に得ること
ができる。

【００３２】なお、本発明は、上記実施形態における環
状継鉄部１をさらに分割し、複数の部分で構成されるよ
うにして実施しても良く、また、その外形についても、
図示の円形状に限らず、他の形状のものとして実施して
も良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、固定子鉄心の分割に伴
う磁気抵抗の増加を最小限に抑えることができるので、
分割鉄心形固定子による利点を充分に活かし、回転電機
の性能向上と小形軽量化を充分に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転電機の固定子の一実施形態を
示す説明図である。

【図２】従来技術による回転電機の固定子の一例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 環状継鉄部 ２ 歯部 ３Ａ 係合溝 ４Ａ 係合端部 ５ 絶縁物 ６ 巻線 ７ 回転子 ８ 永久磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の契合溝を内側に備えた環状継鉄部
   と、前記契合溝に接合する係合端部を備えた複数の歯部
   の組合せによる回転電機の分割鉄心形固定子において、 前記契合端部の前記環状継鉄部の周方向の長さを、歯部
   の前記周方向での長さより大きくしたことを特徴とする
   回転電機の固定子。