JP2002034184A - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気の飽和による悪影響を生じることなく、
十分な巻数のコイルを配置することでき、かつ、電動機
の大型化を招来することない構造を備える電動機を提供
する。 【解決手段】 ステータコア１０の積層鋼板体１０ｂを
構成する各鋼板は、その外周縁部位が軸方向に向かって
斜めに折曲成形されているため、ステータコア１０の特
性をそのまま維持しながら、ステータコア１０の径方向
寸法を小さくすることができる。したがって、電動機の
出力特性等をそのまま維持しながら、ステータコア１０
の外径寸法を小さくして、電動機の小型化を図ることが
できる。また、ステータコア１０の外径寸法が一定値に
規定されている場合には、従来に比べて、ステータコア
１０の内径を大きくできる分だけ、ロータコア５０の外
径寸法を大きくすることができ、これにより、電動機の
大型化を招来することなく、電動機の出力トルク特性を
向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数の鋼板を積層
した積層鋼板体からなるステーアコアおよびロータコア
が設けられている電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電動機のステータは、ティース
と呼ばれる複数の突極と、これらのティースを相互に連
結するバックヨークとから構成されている。ステータの
ティースには、コイルが巻回されており、所定の電流
が、このコイルに流れる。この結果、ティースに磁束が
発生し、回転磁界が生じ、ロータが回転する。

【０００３】また、このステータコア内を通過する磁束
により励起される渦電流を抑制するために、ステータコ
アは珪素鋼板などの薄板を積層して構成されている（特
開平１１−１５０８９２号公報）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電動機の出力トルクを
向上するためには、ロータコア外径（Ｄｒ）を大きくす
ることが望ましい。しかしながら、ロータコア外径が大
きくなると、これに伴ってロータコアの外側に配置され
ているステータコアの内径（Ｄｓ）についても大きくす
る必要が生じる。

【０００５】しかしながら、ステータコア内径（Ｄｓ）
を単純に大きくすると、これに伴って、ステータコア外
径が大きくなり、電動機全体が大型化してしまうといっ
た問題がある。

【０００６】また、ステータコア内径（Ｄｓ）のみを大
きくするために、ステータのバックヨークの半径方向の
厚さ（Ｌｙ、バックヨークの幅ともいう）を薄くする
と、バックヨークの厚さ不足によって磁束の飽和が生
じ、電動機の性能に悪影響を与えるといったことがあ
る。一方、ステータコア内径（Ｄｓ）のみを大きくする
ために、ティース長さ（Ｌｔ）を短くすると、隣接する
ティース７間に形成されるスロットの面積が小さくなる
ため、スロット内に配置されるコイルの巻数を減少しな
ければならなくなり、電動機性能に悪影響を与えるとい
った問題がある。

【０００７】また、さらに、コイルに電流が流れるため
に、電気抵抗による熱損失に帰因して発熱する。このコ
イルからの放熱性が低いと、コイルに大きな電流を流す
ことができないことになり、電動機の出力が制限され
る。

【０００８】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
ためになされたものである。

【０００９】本発明の目的は、磁気の飽和による悪影響
を生じることなく、十分な巻数のコイルを配置すること
でき、かつ、電動機の大型化を招来することない構造を
備える出力トルク特性の良好な電動機を提供することで
ある。

【００１０】本発明の他の目的は、さらに、放熱性が向
上されたる電動機を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は以下の構成を有する。 （１）本発明の電動機は、複数の鋼板を積層してなるス
テータコアおよびロータコアが設けられた電動機であっ
て、前記ステータコアまたはロータコアの少なくとも一
方の鋼板は、周縁部位の全体が電動機の軸方向に向かっ
て斜めに折曲形成されていることを特徴とする。 （２）前記鋼板は、複数のティースと当該ティースを相
互に連結するバックヨークとを有し、バックヨークの部
分で折曲形成されている。 （３）前記ステータコアは、周縁部位の全体が電動機の
軸方向に向かって斜めに折曲形成された鋼板を積層して
なる第１の積層鋼板体および第２の積層鋼板体を有し、
第１および第２の積層鋼板体とが背中合わせに配置され
た構造を備えている。 （４）前記第１および第２積層鋼板体の周縁部位の対向
する内側斜面とステータコアが取り付けられているハウ
ジングの面との間に、冷却媒体を流すための流路が形成
される。 （５）上記（３）の第１および第２の積層鋼板体の前記
周縁部位とハウジングから内側へ突出している突出部と
が固着されている。 （６）前記ハウジングには、冷却媒体を流すための流路
が形成されていることを特徴とする。

【００１２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ステー
タコアまたはロータコアの少なくとも一方の鋼板は、周
縁部位の全体が電動機の軸方向に向かって斜めに折曲形
成されているため、ロータコアまたはステータコアの電
磁誘導特性をそのまま維持しながら、ロータコア又はス
テータコアの径方向寸法を小さくすることができる。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、鋼板は、
複数のティースと当該ティースを相互に連結するバック
ヨークとを有し、バックヨークの部分で折曲形成されて
いるので、磁気の飽和による悪影響を生じないバックヨ
ーク幅および十分な巻数のコイルを配置可能なティース
長さを維持しつつ、電動機の大型化を招来することな
く、出力トルク特性の向上が達成できる。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、ステータ
コアは、周縁部位の全体が電動機の軸方向に向かって斜
めに折曲形成された鋼板を積層してなる第１の積層鋼板
体および第２の積層鋼板体を有し、第１および第２の積
層鋼板体とが背中合わせに配置された構造を備えている
ので、コイルの両端部におけるデットスペースを両側と
も利用することができ、電動機の大型化を招来すること
なく、出力トルク特性の向上を達成する上でさらに有利
となる。

【００１５】請求項４に記載の電動機によれば、前記第
１および第２積層鋼板体の周縁部位の対向する内側斜面
とステータコアが取り付けられているハウジングの面と
の間に、冷却媒体を流すための流路が形成されるため、
電動機の大型化を招来することなく、出力トルク特性の
向上が達成できるとともに、電動機の冷却効率を高める
ことができる。特に、ステータコアの一部分と冷却媒体
とが接触する構造となるため、冷却効率が高くなる。し
たがって、比較的大きな電流をコイルに流すことがで
き、電動機の高出力化が達成できる。

【００１６】請求項５に記載の電動機によれば、第１お
よび第２の積層鋼板体の前記周縁部位とハウジングから
内側へ突出している突出部とが固着されているために、
電動機の大型化を招来することなく、出力トルク特性の
向上が達成できるとともに、ステータコアをハウジング
内に取り付ける際の位置決めと組み付けが容易となり、
ステータコアをハウジング内に確実に取り付けることが
できる。また、ステータコアと突出部との固着によって
ステータコアとハウジングとの接触面積が広くなるた
め、電動機の冷却効率を高めることができる。

【００１７】請求項６に記載の電動機によれば、ハウジ
ングには、冷却媒体を流すための流路が形成されている
ので、固着された箇所箇所から放熱されるとともに、冷
却媒体によって冷却されるために、電動機の冷却効率を
さらに向上することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本実施形態の電動機が備えるステ
ータコアは、多数の鋼板１０ａが積層された積層鋼板体
として構成される。

【００１９】図１は、ステータコアを構成する鋼板を示
す正面図および側面図である。

【００２０】鋼板１０ａは、通常のステータスコアを構
成する鋼板と同様に、複数のティース１１およびこれら
のティース１１を相互に連結するバックヨーク１２を有
する。隣接するティース１１の間は、コイルが配置され
るスロット１３である。

【００２１】本実施形態では、ステータコアの積層鋼板
体を構成する各鋼板１０ａは、バックヨーク１２の外周
端縁から所定幅の部位（以下「外周縁部位」ともいう）
の全体が所定角度（θ）だけ斜めに折曲形成されてい
る。この周縁部位の全体は、電動機の軸方向に向かって
斜めに折曲形成されている。

【００２２】鋼板１０ａは、図１に示されるような形状
に打ち抜き加工され、曲げ加工されている。なお、鋼板
１０ａは、従来と同様に、薄板形状の珪素鋼板などで構
成されている。

【００２３】図２は、鋼板が積層された積層鋼板体の溶
接箇所を示す正面図および側面図である。折曲形成され
た複数の鋼板１０ａは、各鋼板１０ａのティース１１を
整列するように積層される。積層された各鋼板１０ａ
は、外周部の数箇所が溶接されることによって相互に固
定され、積層鋼板体１０ｂが形成される。なお、本実施
形態と異なり、積層された各鋼板１０ａをカシメること
によって相互に固定することもできる。

【００２４】図３は、積層鋼板体の一部を拡大して示す
拡大側面図である。

【００２５】積層鋼板体１０ｂは、ステータコアとして
用いられる。また、後述するように、２つの積層鋼板体
１０ｂを組み合わせることによってステータコアを構成
することもできる。したがって、積層鋼板体２０ｂの外
径寸法は、ステータコアの外径寸法に相当する。

【００２６】積層鋼板体１０ｂは、バックヨーク１２の
外周端縁から所定幅（Ｂａ）の外周縁部位１４の全体が
軸方向に向かって所定角度（θ）だけ斜めに折曲して成
形されている。したがって、本実施形態の積層鋼板体１
０ｂをステータコアとして用いることによって、図３に
示されるように、従来に比べて、外径寸法、すなわちス
テータコアの外径寸法を、２×ΔＲ（だたし、ΔＲ＝Ｂ
ａ×（１−ｃｏｓθ））だけ小さくすることができる。

【００２７】次に、以上述べた積層鋼板体によって構成
されるステータコアが配置された電動機について説明す
る。

【００２８】図４は、本実施形態にかかる電動機の概略
構成を示す断面図である。

【００２９】ステータコア１０は、折曲形成された鋼板
を積層してなる２つ積層鋼板体１０ｂがハウジング２０
内で背中合わせに配置された構成を有する。この一対の
積層鋼板体１０ｂは、例えば、焼き嵌めによってハウジ
ング２０に固定されている。

【００３０】なお、電動機の他の構成は、通常の電動機
の場合と同様である。具体的には、ハウジング２０の両
側に設けられたブラケット３０に、一対の軸受を介して
回転軸４０が回転自在に支持されている。この回転軸４
０には、積層鋼板からなるロータコア５０が設けられて
いる。上述したステータコア１０は、小居の間隙を介し
てロータコア５０の外周面に対向するように、ハウジン
グ２０の内周面に取り付けられている。

【００３１】ステータコア１０のティース１１には、コ
イル６０が巻回されている。制御された電流がコイル６
０に流れると、ティース１１に磁束が発生して回転磁界
が生じ、その結果、ロータコア５０とともに回転軸４０
が回転する。また、通常、ステータコア１０よりもコイ
ル６０のほうが軸方向の長さが長いので、ステータコア
１０の両端からコイルエンド７０がはみ出している。

【００３２】上述したように、ステータコア１０の鋼板
１０ａは、周縁部位１４の全体が電動機の軸方向に向か
って斜めに折曲形成されているため、従来に比べて、ス
テータコア１０の外径寸法を２×ΔＲだけ小さくするこ
とができる。

【００３３】この結果、電動機のステータのティース長
さやバックヨーク厚さを変化させることなく、すなわ
ち、電動機の出力特性等をそのまま維持しながら、ステ
ータコアの外径寸法を小さくして、電動機の小型化を図
ることができる。

【００３４】また、電動機の配置設計などに基づいて、
ステータコア１０の外径寸法が一定の値に定められてい
る場合には、ステータコア１０の内径寸法を大きくで
き、これに伴って、ロータコア５０の外径を大きくする
ことができる。したがって、電動機の大型化を招来する
ことなく、電動機の出力トルクの向上を実現することが
できる。

【００３５】なお、ステータコア１０の外周端縁から所
定幅（Ｂａ）の周縁部位１４の全体が折曲されると、周
縁部位１４の端は、軸方向に若干はみ出すことになる
が、元来、ステータコア５の両端付近には、コイルエン
ド７０に起因するデッドスペースがあることから、電動
機の全長を長くする必要がない場合が多く、デットスペ
ースを有効利用することができる。換言すれば、周縁部
位１４を折曲する角度であるθは、周縁部位１４の端が
コイルエンド７０よりも外側にはみ出さないように設定
されることが望ましい。具体的には、Ｂａ×ｓｉｎθが
コイルエンド７０の長さ以下になるθが選択される。

【００３６】なお、一対の積層鋼板体１０ｂが背中合わ
せになっている面に対して斜めに形成されている周縁部
位１４の対向する内側斜面１４ｂによって、断面Ｖ字形
状の空間１５が形成されている。

【００３７】この断面Ｖ形状空間１５は、後述するよう
に、積層鋼板体１０ｂ、すなわち、ステータコア１０を
ハウジング２０に固着するために使用することができ、
また、冷却媒体を流すための流路として使用することが
できる。

【００３８】図５は、ハウジングへのステータコアの組
込み工程を示す側面図である。

【００３９】図５（ａ）に示されるように、積層された
一対の積層鋼板体１０ｂは、ハウジング２０内に背中合
わせに配置されて固定される。ハウジング２０には、上
述した断面Ｖ字形状空間１５に対応する形状の突出部２
２が形成されている。なお突出部２２は、ハウジングの
内側方向に向かって突出している。さらにハウジング２
０内には、冷却媒体を流すためのＶ字形状および矩形状
の流路２１が形成されている。したがって、ステータ１
０は、外周端だけでなく、外周縁部位１４の対向する内
側斜面１４ｂを通じてハウジング２０に接触することに
なる。その結果、冷却媒体が内部を流れるハウジング２
０とステータコア１０との接触面積を広くすることがで
き、電動機の冷却効率を向上することができる。また、
断面Ｖ字形状空間１５とハウジング２０の突出部２２と
が接触しているため、ステータ１０をハウジング２０内
に位置決めして、固定することが容易になる。

【００４０】また、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示さ
れるように、ステータコア１０における一方または双方
の外周縁部位１４と、ハウジング２０の突出部２２とを
ボルト留めして固着することができる。したがって、ス
テータコア１０をハウジング２０内に確実に取り付ける
ことが容易になり、固着するために用いられたボルトを
介して熱を放散することができるので、電動機の冷却効
率を高めることもできる。

【００４１】次に、図６に、本発明の第１変形例を示
す。図６（ａ）は、本発明の第１変形例にかかり、ハウ
ジングへのステータコアの組込の第１工程を示す側面図
であり、図６（ｂ）は、ステータコアの組込の第２工程
を示す側面図であり、図６（ｃ）は、ステータコアの組
込の第３工程を示す側面図であり、図６（ｄ）は、ステ
ータコアの組込の第４工程を示す側面図である。

【００４２】図６（ａ）に示されるように、積層された
一対の積層鋼板体１０ｂは、背中合わせに配置されて、
モールド型兼コア固定治具Ｇにセットされる。この治具
Ｇは、上下２分割方式になっている。

【００４３】図６（ｂ）に示されるように、ステータコ
ア１０のスロット１３内に、コイル６０が装着される。

【００４４】図６（ｃ）に示されるように、ステータコ
ア１０が左右からモールド型により押さえ込まれ、コイ
ル６０と共に樹脂モールド（Ｐ）される。

【００４５】図６（ｄ）に示されるように、モールド型
が外され、ステータコア１０がハウジング２０に固定さ
れる。これにより、ステータコア１０の周縁部位１４の
対向する一対の内側斜面１４ｂとハウジング２０の内周
面とによって構成された断面Ｖ字形状の空間１５を、そ
のまま冷却媒体が流れる流路１６として利用することが
できる。

【００４６】また、流路１６において、一対の内側斜面
１４ｂの交叉部に、封止剤を塗布することによて、冷却
媒体が漏れることを防止してもよい。この場合、冷却媒
体を供給し排出するための供給口および排出口２３をハ
ウジング２０に設けておくことが望ましい。

【００４７】本変形例によれば、ステータコア１０にコ
イル６０が装着された状態で樹脂モールド（Ｐ）されて
いるため、この樹脂モールド（Ｐ）を通じてコイル６０
からの熱を放出することができる。

【００４８】さらに、ステータコア１０の周縁部位の対
向する一対の内側斜面１４とハウジング１の内周面とに
よって囲まれた空間を冷却媒体の流路１６として利用す
ることができるため、ステータコア５を直接冷却するこ
とができ、より一層放熱性を向上することができる。

【００４９】次に、本発明を同期型電動機および誘導型
電動機のロータコアに適用した場合の変形例を説明す
る。

【００５０】図７（ａ）は、同期型電動機のロータコア
の断面図であり、図７（ｂ）は、誘導型電動機のロータ
コアの断面図である。

【００５１】図７（ａ）に示されるように、同期型電動
機において、ロータコア５０を構成する一対の積層鋼板
体５０ｂの各鋼板は、その内周端縁から所定幅の周縁部
位の全体が軸方向に向かって斜めに折曲成形された後、
積層されて相互に固定されている。ロータコア５０の外
周部は、折曲されておらず、磁石８１が埋め込まれてい
ると共に、押さえ板８２とリベット８３により固定され
ている。

【００５２】図７（ｂ）に示されるように、誘導型電動
機においても、同様に、ロータコア５０を構成する一対
の積層鋼板体５０ｂの各鋼板は、その内周端縁から所定
幅の周縁部位の全体が軸方向に向かって斜めに折曲成形
された後、積層されて固定されている。ロータコア５０
の外周部には、かご型導体９０が装着されている。

【００５３】このように、ロータコア５０の積層鋼板体
を構成する各鋼板は、周縁部位の全体が軸方向に向かっ
て斜めに折曲形成されているため、ロータコア５０の電
磁誘導特性をそのまま維持しながら、ロータコア５０の
径方向寸法を小さくすることができ、電動機の小型化を
実現することができる。

【００５４】なお、以上説明した実施形態は、本発明を
限定するために記載されたものではなく、本発明の技術
的思想内において当業者により種々変更が可能である。

【００５５】例えば、本発明は、好適には、埋めこみ磁
石型の電動機（ＩＰＭモータ）に好適に適用することが
できるが、これに限られるものではなく、同期型電動機
および誘導型電動機の別を問わず、適用することができ
る。

【００５６】また、ステータコアのみならず、ロータコ
アについても、周縁部位の全体が軸方向に沿って斜めに
折曲形成されている鋼板を用いて形成することができ
る。

【００５７】さらに、上記説明では、略同一形状を備え
る一対の積層鋼板体を背中合わせに配置されたステータ
コア構造を示したが、本発明はこれに限られず、異なる
形状を備える２つの積層鋼板体を背中合わせに配置され
たステータ構造を採用することもでき、また、各鋼板に
おける折曲された周縁部位が全て同じ方向を向くように
積層されてなる１つの積層鋼板体をステータコア自身と
して使用することも可能である。

【００５８】さらに、スロット面積を確保する見地から
は、各鋼板は、バックヨーク部分で折曲することが望ま
しいことが、本発明は、各鋼板をティース部分で折曲す
ることについて制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電動機が備えるステータコアを構成
する鋼板を示す正面図および側面図である。

【図２】 鋼板が積層された積層鋼板体を示す正面図お
よび側面図である。

【図３】 積層鋼板体の一部を拡大して示した拡大側面
図である。

【図４】 本発明の一実施形態にかかる電動機の概略構
成を示す断面図である。

【図５】 ハウジングへのステータコアの組込み工程を
示す側面図である。

【図６】 本発明の変形例を示す概略側面図である。

【図７】 （ａ）は、本発明の一実施形態にかかる同期
型電動機のロータ構造を示す断面図であり、（ｂ）は、
本発明の一実施形態にかかる誘導型電動機のロータ構造
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０…ステータコア、 １０ａ…鋼板、 １０ｂ…積層鋼板体、 １１…ティース、 １２…バックヨーク、 １３…スロット、 １４…周縁部位、 １４ｂ…周縁部位の内側斜面、 １５…断面Ｖ字形状空間、 １６…流路 ２０…ハウジング、 ２２…突出部、 ３０…ブラケット、 ４０…回転軸、 ５０…ロータ、 ６０…コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AB06 AC02 AC03 AD05 AE08 5H609 PP01 PP05 PP06 QQ02 QQ13 RR31 RR35 RR36 RR43 RR60 RR61 RR63

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の鋼板を積層してなるステータコア
   およびロータコアが設けられた電動機であって、 前記ステータコアまたはロータコアの少なくとも一方の
   鋼板は、周縁部位の全体が電動機の軸方向に向かって斜
   めに折曲形成されていることを特徴とする電動機。
2. 【請求項２】 前記鋼板は、複数のティースと当該ティ
   ースを相互に連結するバックヨークとを有し、バックヨ
   ークの部分で折曲形成されていることを特徴とする請求
   項１に記載の電動機。
3. 【請求項３】 ステータコアは、 周縁部位の全体が電動機の軸方向に向かって斜めに折曲
   形成された鋼板を積層してなる第１の積層鋼板体および
   第２の積層鋼板体を有し、 第１および第２の積層鋼板体とが背中合わせに配置され
   た構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の
   電動機。
4. 【請求項４】 前記第１および第２積層鋼板体の周縁部
   位の対向する内側斜面とステータコアが取り付けられて
   いるハウジングの面との間に、冷却媒体を流すための流
   路が形成されることを特徴とする請求項３に記載の電動
   機。
5. 【請求項５】 前記第１および第２の積層鋼板体の前記
   周縁部位とハウジングから内側へ突出している突出部と
   が固着されていることを特徴とする請求項３に記載の電
   動機。
6. 【請求項６】 前記ハウジングには、冷却媒体を流すた
   めの流路が形成されていることを特徴とする請求項５に
   記載の電動機。