JP2004248440A

JP2004248440A - 固定子ピースおよびモータの固定子

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Publication number: JP2004248440A
Application number: JP2003036911A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujinobe; 博幸藤延; Kenichi Hirata; 健一平田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: JP4214383B2

Abstract

【課題】インシュレータ筒体部の角部のインシュレータの割れを防止することができ、かつ巻線時の固定子コイル内層角部にかかるストレス緩和が可能な固定子ピースを提供する。
【解決手段】極歯単位に分割された電磁鋼板を積層し、その周囲にインシュレータを一体成形した固定子ピースにおいて、積厚方向両端部に位置する一枚の電磁鋼板１６のティース幅を、積厚方向中央部に位置する電磁鋼板１７のティース幅よりも狭くした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータの固定子を構成する最小単位としての固定子ピースに関するもので、特に積層電磁鋼板からなる固定子ピースに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、固定子ピースを電磁鋼板を多数枚積層して作ることは周知であった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３３３３８８号公報
【０００４】
特許文献１記載のものは、固定子のうず電流損を低減し、小型で効率の良いモータを安価に提供することを目的とするもので、そのために固定子ピースにインシュレータを一体成形することにより固定子ピースを固着するためのレーザ溶接を省略することができるようにしている。ところがこれにも次のような欠点があることが判明した。
以下、特許文献１記載の固定子ピースについて図５〜図８に基づいて説明する。
図５は従来のモータを示す側断面図、図６は固定子分割鉄心を示す斜視図、図７は固定子コイル巻装前の固定子ピースの斜視図である。
図において、１はモータ、２はモータのフレーム、３はこのフレーム２の負荷側端部に取付けた負荷側ブラケットで、４は前記フレーム２の反負荷側端部に取付けた反負荷側ブラケットである。５は前記フレーム２の内周面に取付けた固定子で、固定子鉄心６と固定子コイル７とを有している。
前記固定子鉄心６は、図６に示すヨーク部８ａ、ティース部８ｂとティース先端部８ｃからなるＴ字状の複数個の固定子分割鉄心８の周方向端部を連接させてリング状に構成するが、リング状に連結しやすいように、前記固定子分割鉄心８周方向端部に例えば凸部９と凹部１０を形成し、それぞれの凸部９と凹部１０を係合するようにしている。
また、前記固定子分割鉄心８には、図７に示すようにインシュレータ１１が一体成型されており固定子ピース１２を形成している。このインシュレータ１１は、筒体部１１ａと、その両端に形成した鍔部１１ｂ、１１ｃとからなっている。
前記固定子コイル７は、前記インシュレータ１１の筒体部１１ａに巻装される。コイル巻線後の前記固定子ピース１２を所定数連接させ、前記固定子５を形成する。前記固定子５は前記フレーム２の内周面に嵌合固定される。
１３は前記両ブラケット３、４に軸受１４を介して回転自在に支承された回転軸で、中央部に前記固定子５に径方向の細隙を介して対向するように回転子１５を嵌合固定している。この回転子１５は、回転軸１３に回転子ヨーク１５ａを嵌合固定し、この回転子ヨーク１５ａの外周面に永久磁石１５ｂを固定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来技術では、図６に示すように、前記固定子分割鉄心８は電磁鋼板積み方向の形状が一定であるため、前記固定子ピース１２のティース部における断面は図８のようになる。
ここで、固定子分割鉄心８にインシュレータ１１を一体成型し、固定子ピース１２を形成するが、前記固定子分割鉄心８は両面に絶縁物がラミネートされた電磁鋼板を多数積層して形成されているため積厚方向に圧縮性を持ち、前記インシュレータ１１の一体成形時に前記固定子分割鉄心８は積厚方向に圧縮される。
このため、一体成形後には、前記固定子分割鉄心８が成形前の寸法に戻ろうとし、前記インシュレータ１１には引っ張り応力が生じている。
さらに、鉄鋼である前記固定子分割鉄心８よりも樹脂である前記インシュレータ１１のほうが熱膨張係数が大きいため冷却過程における収縮により前記インシュレータ１１に生じる引っ張り応力が増大する。
このような状態で前記固定子コイル７の有効巻線部を増し同体格のモータで前記固定子コイル７の巻数を増やすもしくはモータを小型化したり、または前記固定子コイル７で発生する熱の前記固定子鉄心６への伝達を向上させることを目的に、前記インシュレータの１１の肉厚を薄くした場合、前記インシュレータ角部１１ｄにおいて前記インシュレータ１１に割れが生じやすいという問題があった。
また、前記インシュレータ１１を薄くした場合には、角Ｒ部を前記インシュレータ１１の角部１１ｄに設けることができず、前記固定子コイル７の巻装時に、前記角部１１ｄに接する前記固定子コイル７のエナメル線に傷がつくという問題があった。
一方、前記固定子コイル７のエナメル線に傷がつくのを防止するために、前記固定子コイル７の巻装時のテンションを低く設定すると、前記固定子コイル７の巻が乱れ、占積率が低下するという問題があった。
これらの問題を防止するため、前記インシュレータ筒体部１１ａのコイルエンド側肉厚は薄くしないという方法もあるが、この場合には、前記インシュレータ１１の薄肉化の効果が減少するという問題があった。
したがって、この発明の目的は、前記インシュレータの肉厚を薄くした場合においても、前記インシュレータに割れが発生しにくく、インシュレータ筒体部の角部に角Ｒ部を設けることができ、巻線時の固定子コイル内層角部にかかるストレスを緩和し、前記固定子コイルの巻装時のテンションを下げずとも、エナメル線に傷がつくことを防止するとともに、インシュレータを薄くすることによるモータ小型化や前記固定子コイルから前記固定子鉄心への放熱性の向上などの効果が減少しないモータの固定子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１記載の固定子ピースの発明は、極歯単位に分割された電磁鋼板を積層し、その周囲にインシュレータを一体成形した固定子ピースにおいて、積厚方向両端部に位置する一枚又は複数枚の電磁鋼板のティース幅が、積厚方向中央部に位置する電磁鋼板のティース幅よりも狭いことを特徴とする。
以上の構成によれば、割れが生じやすいインシュレータ筒体部の角部のインシュレータ肉厚を他の部分よりも厚くすることが可能であるので、インシュレータの肉厚を薄くする効果を落とさずに、インシュレータ筒体部の角部のインシュレータの割れを防止することができる。また、インシュレータ筒体部の角部に角Ｒ部を設けることができ、巻線時の固定子コイル内層角部にかかるストレス緩和が可能である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の固定子ピースにおいて、積厚方向両端部に位置する複数枚の電磁鋼板のティース幅が積厚方向中央部に位置する電磁鋼板のティース幅より狭く、かつより両端部に近い電磁鋼鈑ほどティース幅が狭くなっていることを特徴とする。
以上の構成によれば、インシュレータの肉厚の変化が多段階になるので、応力の分散化が図られ、さらにインシュレータが割れにくくなる。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の固定子ピースにおいて、積厚方向両端部に位置するティース幅が積厚方向中央部の電磁鋼板のティース幅より狭い前記電磁鋼板の厚みが、積厚方向中央部に位置する電磁鋼板の厚みよりも薄いことを特徴とする。
以上の構成によれば、インシュレータの肉厚の変化をさらに細かくすることができるので、さらに応力の分散化が図られさらにインシュレータが割れにくくなる。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の固定子ピースにおいて、積厚方向両端部に位置するティース幅が積厚方向中央部の電磁鋼板のティース幅より狭い前記電磁鋼板の厚みが、積厚方向中央部に位置する電磁鋼板の厚みよりも薄く、かつより両端部に近い電磁鋼鈑ほどその厚みが薄くなっていることを特徴とする。
以上の構成によれば、インシュレータの肉厚の変化が多段階になるので、応力の分散化が図られ、さらにインシュレータが割れにくくなる。
請求項５記載のモータの固定子の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の固定子ピースに巻線を巻装した固定子分割体を所定数環状あるいは直線状に接合固着してなることを特徴とする。
以上の構成によれば、このような応力の分散化およびインシュレータが割れにくくなった固定子ピースを用いて固定子を形成しているので、丈夫な耐久性のある固定子が得られることとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態に係る固定子ピースについて、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
図１〜図４において用いられている各部分の符号が、図５〜図８に示す符号と同一のものは、同一あるいは相当するものを示しているので、これらについての説明はここでは省略する。なお、以下においては回転型モータを例に説明するが、固定子分割ピースを直線状に配置するリニアモータにおいても、同様な効果が得られることはいうまでもない。
【０００９】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る固定子分割鉄心を示す斜視図である。
図１において、１６は積厚方向両端部に位置する電磁鋼板、１７は積厚方向中央部に位置する電磁鋼板である。この固定子分割鉄心８は、積厚方向中央部の電磁鋼板１７の両端部に、前記積厚方向中央部の電磁鋼板１７よりもティース部８ｂの幅が狭い積厚方向両端部の電磁鋼板１６を固着してなっているのが特徴である。
この前記積厚方向中央部の電磁鋼板１７と前記積厚方向両端部の電磁鋼板１６の固着は、前記積厚方向中央部の電磁鋼板１７と前記積厚方向両端部の電磁鋼板１６をそれぞれブロック化した後固着してもよいし、積層時に前記積厚方向両端部の電磁鋼板１６、前記積厚方向中央部の電磁鋼板１７、前記積厚方向両端部の電磁鋼板１６の順に所定枚数づつ積層してもよい。
なお、図１においては、前記積厚方向中央部の電磁鋼板１７のティース部８ｂの幅と前記積厚方向両端部の電磁鋼板１６のティース部８ｂの幅の差および前記積厚方向両端部の電磁鋼板１６の厚みを実際よりも大きく描いている。
そして前記固定子分割鉄心８にインシュレータ１１を一体成型することによって、コイル巻装前の固定子ピース１２が形成される。
【００１０】
図２は本発明によるコイル巻装前の固定子ピースの斜視図、図３は第１の実施の形態に係る固定子ピースのティース部における断面図である。
図２ないし図３において、１８は前記インシュレータ筒体部１１ａの角部１１ｄに設けられた角Ｒ部である。なお図２においては、前記角Ｒ部１８は実際より大きく描いている。
また、図３（ａ）は前記積厚方向両端部の積層鋼板１６が１枚の場合を示しており、図３（ｂ）は前記積厚方向両端部の積層鋼板１６が複数枚で構成されている場合をそれぞれ示している。
このような構成によれば、割れが生じやすいインシュレータ筒体部の角部のインシュレータ肉厚を他の部分よりも厚くすることが可能であるので、インシュレータの肉厚を薄くする効果を落とさずに、インシュレータ筒体部の角部のインシュレータの割れを防止することができる。
また、インシュレータ筒体部の角部に角Ｒ部を設けることができ、巻線時の固定子コイル内層角部にかかるストレス緩和が可能である。
【００１１】
図４は本発明の第２の実施の形態を示すもので、固定子ピースのティース部における断面図を示している。
本発明の第２の実施の形態においては、前記積厚方向中央部の電磁鋼板１７よりもティース部８ｂの幅が狭い複数枚の積厚方向両端部の電磁鋼板１６に位置する電磁鋼板にあっては、より両端部に近い電磁鋼鈑ほどティース幅が狭くなっている。
なお、図４（ａ）は、同じ厚みを持ち両端部に近づくほどティース幅が狭くなってゆく電磁鋼板１６を複数枚重ねたものであり、図４（ｂ）はさらに、積厚方向両端部の電磁鋼板１６の厚みを前記前記積厚方向中央部の電磁鋼板１７よりも薄くしたものである。
このような構成によれば、インシュレータの肉厚の変化が多段階になるので、図示しないが、さらに、図４（ｂ）において、積厚方向両端部の電磁鋼板１６の厚みを両端部に近い電磁鋼鈑ほどそのティース厚みを変えて薄くしてゆくとさらに応力の分散化が図られ、インシュレータが割れにくくなる。
したがって、以上のような固定子ピースを用いて、これに巻線を巻装して固定子分割体を形成し、この固定子分割体を複数個用いて所定数環状あるいは直線状に接合固着すれば丈夫な耐久性のある固定子が得られることとなる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の固定子ピースの発明によれば、極歯単位に分割された電磁鋼板を積層し、その周囲にインシュレータを一体成形した固定子ピースにおいて、積厚方向両端部に位置する一枚又は複数枚の電磁鋼板のティース幅が、積厚方向中央部に位置する電磁鋼板のティース幅よりも狭いので、割れが生じやすいインシュレータ筒体部の角部のインシュレータ肉厚を他の部分よりも厚くすることが可能となり、したがってインシュレータの肉厚を薄くする効果を落とさずに、インシュレータ筒体部の角部のインシュレータの割れを防止することができる。
また、インシュレータ筒体部の角部に角Ｒ部を設けることができ、巻線時の固定子コイル内層角部にかかるストレス緩和が可能である。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の固定子ピースにおいて、積厚方向両端部に位置する複数枚の電磁鋼板のティース幅が積厚方向中央部に位置する電磁鋼板のティース幅より狭く、かつより両端部に近い電磁鋼鈑ほどティース幅が狭くなっているので、インシュレータの肉厚の変化が多段階になるため、応力の分散化が図られ、さらにインシュレータが割れにくくなる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の固定子ピースにおいて、積厚方向両端部に位置するティース幅が積厚方向中央部の電磁鋼板のティース幅より狭い前記電磁鋼板の厚みが、積厚方向中央部に位置する電磁鋼板の厚みよりも薄いので、インシュレータの肉厚の変化をさらに細かくすることができるため、さらに応力の分散化が図られさらにインシュレータが割れにくくなる。
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の固定子ピースにおいて、積厚方向両端部に位置するティース幅が積厚方向中央部の電磁鋼板のティース幅より狭い前記電磁鋼板の厚みが、積厚方向中央部に位置する電磁鋼板の厚みよりも薄く、かつより両端部に近い電磁鋼鈑ほどその厚みが薄くなっているので、インシュレータの肉厚の変化が多段階になるため、応力の分散化が図られ、さらにインシュレータが割れにくくなる。
請求項５記載のモータの固定子によれば、請求項１〜４のいずれか１項記載の固定子ピースに巻線を巻装した固定子分割体を所定数環状あるいは直線状に接合固着したので、丈夫な耐久性のある固定子が得られることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固定子分割鉄心を示す斜視図である。
【図２】本発明による固定子コイル巻装前の固定子ピースの斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る固定子ピースの断面図で、（ａ）は両端部の積層鋼板が１枚、（ｂ）は複数枚で構成されている場合を示している。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る固定子ピースの断面図で、（ａ）は両端部の積層鋼板の厚みが中央部のそれと同じ、（ｂ）は中央部のそれよりも薄い場合を示している。
【図５】従来のモータを示す側断面図である。
【図６】従来の固定子分割鉄心を示す斜視図である。
【図７】従来の固定子コイル巻装前の固定子ピースの斜視図である。
【図８】固定子コイル巻装前の従来の固定子ピースのティース部における断面図である。
【符号の説明】
１モータ、
２フレーム、
３負荷側ブラケット、
４反負荷側ブラケット、
５固定子、
６固定子鉄心、
７固定子コイル、
８固定子分割鉄心、
８ａヨーク部、
８ｂティース部、
８ｃティース先端部、
９凸部、
１０凹部、
１１インシュレータ、
１１ａ筒体部、
１１ｂ、１１ｃ鍔部、
１１ｄ角部、
１２固定子ピース、
１３回転軸、
１４軸受、
１５回転子、
１５ａ回転子ヨーク、
１５ｂ永久磁石、
１６積厚方向両端部の電磁鋼板、
１７積厚方向中央部の電磁鋼板、
１８角Ｒ部

Claims

極歯単位に分割された電磁鋼板を積層し、その周囲にインシュレータを一体成形した固定子ピースにおいて、
積厚方向両端部に位置する一枚又は複数枚の電磁鋼板のティース幅が、積厚方向中央部に位置する電磁鋼板のティース幅よりも狭いことを特徴とする固定子ピース。
積厚方向両端部に位置する複数枚の電磁鋼板のティース幅が積厚方向中央部に位置する電磁鋼板のティース幅より狭く、かつより両端部に近い電磁鋼鈑ほどティース幅が狭くなっていることを特徴とする請求項１記載の固定子ピース。
積厚方向両端部に位置するティース幅が積厚方向中央部の電磁鋼板のティース幅より狭い前記電磁鋼板の厚みが、積厚方向中央部に位置する電磁鋼板の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項２記載の固定子ピース。
積厚方向両端部に位置するティース幅が積厚方向中央部の電磁鋼板のティース幅より狭い前記電磁鋼板の厚みが、積厚方向中央部に位置する電磁鋼板の厚みよりも薄く、かつより両端部に近い電磁鋼鈑ほどその厚みが薄くなっていることを特徴とする請求項３記載の固定子ピース。
請求項１〜４のいずれか１項記載の固定子ピースに巻線を巻装した固定子分割体を所定数環状あるいは直線状に接合固着してなることを特徴とするモータの固定子。