JP2004254419A - 回転機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固定子36が焼結体より構成され、フレーム12を兼ねた基台から6本の巻芯柱24が回転軸を中心にして同心円状に配列され、かつ、回転軸に沿って突出し、各巻芯柱24の先端部に磁束放出板26が立設され、各巻芯柱24に固定子巻線34が巻回されている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流機、誘導機、同期機等の回転機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電動機の固定子100の構造は、図12に示すようにリング状の継鉄部102と、この継鉄部102の内周側から複数突出したT字状の歯部104とよりなる固定子鉄心106と、この固定子鉄心106の各歯部104に固定子巻線108を巻回した構造となっている(特許文献1)。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−59287号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の固定子鉄心106は、鋼板を積層するか、または焼結体によって構成されている。そして、各歯部104に固定子巻線108を巻回する場合には、固定子鉄心106の中心部に巻線装置を配し、この巻線装置で各歯部104に固定子巻線108を巻回している。
【0005】
上記のような巻線方法であると、巻線装置の構造が非常に複雑になると共に、巻線に要する時間が長くなり、その巻線作業が非常に煩雑であるという問題点がある。
【0006】
また、固定子100も、鋼板を積層した固定子鉄心106や焼結体よりなる固定子鉄心106に、固定子巻線108を巻回する方法であるため、部品点数が多くなり、コストが上昇するという問題点がある。
【0007】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、巻線を容易にすることができると共に部品点数を少なくし、コストを下げることができる発電機または電動機の回転機を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、固定子と回転子とを含む回転機において、前記固定子は、導磁性の材料により形成され、基台から複数の巻芯柱が回転軸を中心にして同心円状に配列され、かつ、回転軸に沿って突出し、前記各巻芯柱の先端部に磁束放出板が立設され、かつ、前記磁束放出板の面部分が回転軸方向へ向かい、前記各巻芯柱に固定子巻線がそれぞれ巻回され、前記回転子が、前記複数の磁束放出板の内周側、または、外周側で回転することを特徴とする回転機。
【0009】
請求項2の発明は、前記導磁性の材料としては、第1の材料が焼結粉、第2の材料が磁性体を含有した樹脂、第3の材料が鉄あるいは鉄を主成分とする鍛造材の中のいずれか一つの材料であることを特徴とする請求項1記載の回転機である。
【0010】
請求項3の発明は、前記固定子の基台が、前記回転機のフレーム、または、ブラケットと一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載の回転機である。
【0011】
請求項4の発明は、前記磁束放出板の断面が、略円弧状、または、略直線状であることを特徴とする請求項1記載の回転機である。
【0012】
請求項5の発明は、前記巻芯柱の断面が、円、楕円、または、扇状であることを特徴とする請求項1記載の回転機である。
【0013】
請求項6の発明は、前記巻芯柱に前記固定子巻線が直接巻回されているか、または、ボビンに前記固定子巻線が巻回されたスプールが前記巻芯柱へ挿入されていることを特徴とする請求項1記載の回転機である。
【0014】
請求項7の発明は、前記巻芯柱と前記磁束放出板とが、別体に構成されていることを特徴とする請求項1記載の回転機である。
【0015】
請求項8の発明は、前記回転子が、前記複数の磁束放出板の内周側で回転するインナーロータ型であることを特徴とする請求項1記載の回転機である。
【0016】
請求項9の発明は、前記回転子が、前記複数の磁束放出板の外周側で回転するアウターロータ型であることを特徴とする請求項1記載の回転機である。
【0017】
請求項10の発明は、前記回転機が、電動機であることを特徴とする請求項1から9のうち少なくとも一項に記載の回転機である。
【0018】
請求項11の発明は、前記回転機が、発電機であることを特徴とする請求項1から9のうち少なくとも一項に記載の回転機である。
【0019】
請求項12の発明は、前記回転機が、直流機、誘導機、または、同期機であることを特徴とする請求項1から11のうち少なくとも一項に記載の回転機である。
【0020】
【作 用】
請求項1の回転機であると、固定子巻線に電流を流すことにより、磁束放出板から磁束が放出され、その内周側または外周側に位置する回転子が回転する。また、この回転機を製造する場合に、固定子巻線を各巻芯柱に直接巻き回す構造であるため、その巻線作業が容易となる。
【0021】
また、請求項6の回転機のように、ボビンに巻線してから、そのボビンを巻芯柱に挿入することにより、巻線作業の時間をさらに短縮できる。
【0022】
請求項2の回転機であると、固定子を構成する導磁性の材料としては、第1の材料が焼結粉、第2の材料が磁性体を含有した樹脂、第3の材料が鉄あるいは鉄を主成分とする鍛造材の中のいずれか一つの材料が考えれる。そのため材料として、焼結粉の場合には固定子は焼結体によって構成することができる。また、磁性材を含んだ樹脂の材料の場合には樹脂成形によって固定子が成型される。さらに、鉄あるいは鉄を主成分とする鍛造材である場合には、固定子は鉄の鍛造体で形成される。したがって、固定子鉄心は、焼結、樹脂成形、あるいは、鍛造により形成できるので製造が容易である。
【0023】
請求項3の回転機であると、固定子の基台が、回転機のフレームまたはブラケットと一体に形成されているため、部品点数を削減することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
(第1の実施例)
以下、本発明の第1の実施例の回転機について、図1から図3に基づいて説明する。
【0025】
第1の実施例の回転機は、誘導電動機(以下、単にモータという)10である。このモータ10の構造について説明する。
【0026】
図1及び図2に示すように、円板状のブラケット12の中心には、回転子14の回転シャフト16が貫通するシャフト孔18が開口し、シャフト孔18の内側周囲には、軸受20を保持する軸受けハウジング22が設けられている。この軸受けハウジング22の外周には、図2に示すように6個の巻芯柱24が回転軸を中心に同心円状に等間隔に立設されている。
【0027】
なお、本明細書でいう「回転軸」とは、部品の名称ではなく、回転子14が回転する軸の中心を意味する。そして、部品名としては回転シャフトを使用する。このように使い分けている理由は、後から説明するアウターロータ型の電動機においては、回転軸は存在するがこの位置には固定シャフトが設けられるためである。
【0028】
巻芯柱24は、図2に示すように、断面が円形であり、その巻芯柱24の先端部から、円弧状の磁束放出板26が立設されている。図2に示すように、この磁束放出板26の面部分は、回転軸の方向に向かって配され、6個の磁束放出板26は、回転子14を囲むような構成である。
【0029】
ブラケット12の外周部分には、カップ状のフレーム28の端部が係合するための段部30、つまりインローが設けられている。また、この段部30から3個の取り付け脚32が120°毎に突出している。
【0030】
上記のようにして構成したブラケット12は磁性粉を含む焼結粉を焼結させて、6個の巻芯柱24と磁束放出板26と共に一体の焼結体で構成されている。そして、このブラケット12は、巻芯柱24の基台も兼ねており、この基台と巻芯柱24と磁束放出板26とより固定子鉄心が構成されている。
【0031】
巻芯柱24には、固定子巻線34がそれぞれ巻回されている。この巻線方法としては、下記の2つの方法がある。
【0032】
第1の巻線方法は、巻芯柱24の表面に樹脂等によって絶縁層を設け、この絶縁層を設けた巻芯柱24に固定子巻線34を直接巻回する方法である。この第1の方法では、円形の巻芯柱24に巻線を巻回する構造であるため、円運動で巻線を行うことができ、図12に示すような従来の巻線方法よりも高速で巻線を行うことができる。
【0033】
第2の巻線方法としては、図示はしていないが、ボビンに固定子巻線34を予め巻回してスプールを形成し、このスプールを巻芯柱24に挿入する方法である。この第2の方法であると、非常に簡単に巻芯柱24に巻線を施すことができる。
【0034】
上記のようにして固定子巻線34を巻回した状態のブラケット12が固定子36となる。
【0035】
そして、図1に示すように、回転子14の回転シャフト16に軸受20,38を挿入した後、この回転子14をブラケット12の軸受けハウジング22に皿バネを介して係合させる。
【0036】
次に、カップ状のフレーム28を被せてネジ等で締結することによって、モータ10の組立が終了する。フレーム28の材料としては樹脂、銅板、またはアルミダイカスト、その他の材料を用いる。
【0037】
なお、このモータ10は、6本の巻芯柱24が設けられているため6極のモータであるが、例えば、2極、4極のモータにも適用できるので、8極の場合には、8本の巻芯柱24を設けるが巻芯柱24の数はこれに限るものでない。
【0038】
上記構成のモータ10であると、固定子鉄心への固定子巻線34を簡単に行うことができ生産性が向上する。
【0039】
固定子鉄心を兼ねているブラケット12を焼結体で構成することにより、固定子36の内径と軸受20の同心性を精度よく構成することができる。
【0040】
巻芯柱24の断面が円形であるため、固定子巻線34を巻回する場合に一周の平均長さが短くなり、固定子巻線34の材料である銅の銅損が小さくなり、効率のよいモータを構成することができる。
【0041】
また、ブラケット12と固定子鉄心とを一体に構成するため、部品点数を削減することができる。
【0042】
以上により、従来よりも生産性が向上し、さらに、部品点数を削減することができるので安価なモータ10を提供することができる。
【0043】
(第2の実施例)
上記実施例では固定子鉄心を構成するブラケット12を焼結体によって構成したが、これに代えて磁性体を含んだモールド樹脂によって、モールド成型してもよい。
【0044】
また、鉄あるいは鉄を主成分とする材料を鍛造によって形成して、固定子鉄心であるブラケット12を構成してもよい。
【0045】
(第3の実施例)
第3の実施例について、図4に基づいて説明する。
【0046】
第1の実施例では、円板状のブラケット12から6本の巻芯柱24を立設し、ブラケット12を巻芯柱24が突出する基台と兼用したが、これに代えて、ブラケット12とは別体に円板状の基台を設け、この基台44から巻芯柱24を立設してもよい。この場合には、基台44、巻芯柱24、磁束放出板26を焼結体により一体に構成するものである。
【0047】
本実施例の場合には、基台44とブラケット12とが別体であるため、ブラケット12の材料を導磁性の材料以外の安価な、あるいは、比重の軽い材料で形成することができる。また、小型化するので焼結が容易になり、不良率が減少する。
【0048】
(第4の実施例)
第4の実施例について、図5から図7に基づいて説明する。
【0049】
第1の実施例では、巻芯柱24の先端部に磁束放出板26を一体に形成したが、本実施例では図5に示すように、巻芯柱24と磁束放出板26とを別体に設け、磁束放出板26の基部46が、巻芯柱24の先端部に嵌合する構成となっている。
【0050】
このように磁束放出板26と巻芯柱24とを別体に構成することにより、巻線作業がより簡単になる。すなわち、上記で説明した第1の方法で巻芯柱24に固定子巻線34を施す場合に、磁束放出板26が巻線作業の障害にならず、より巻線作業が簡単となる。
【0051】
また、図6及び図7に示すように、円弧状の磁束放出板26の面積を大きくすることができ、磁束密度をより大きくすることができる。すなわち、磁束放出板26の円弧状の長さが、巻芯柱24の直径よりも大きく形成することができるので、磁束放出板26の寸法が大きくなる。
【0052】
なお、本実施例であっても磁束放出板26と巻芯柱24とを同じ材料、例えば両者共に焼結体で構成してもよいし、また、巻芯柱24とブラケット12とは焼結体によって構成し、磁束放出板26は他の導磁性の材料で構成してもよい。
【0053】
(第5の実施例)
第5の実施例について、図8に基づいて説明する。
【0054】
第5の実施例は、第4の実施例の変更例であり、第4の実施例では巻芯柱24に固定子巻線34を直接巻回する方法であったが、本実施例では図8に示すように、固定子巻線34をボビン48に巻回してスプール50を形成し、このスプール50を巻芯柱24に挿入した後に、別体の磁束放出板26を巻芯柱24に嵌合する。
【0055】
本実施例であると、スプール50を巻芯柱24に挿入するだけで固定子巻線34を巻回することができるため、その巻線作業が非常に簡単となり、作業スピードが向上する。
【0056】
(第6の実施例)
上記各実施例では巻芯柱24の断面は円形であったが、これに限らず他の形状でもよい。
【0057】
例えば、図9に示すように巻芯柱24の横断面が楕円であったり、図10に示すように扇形であってもよい。このような形状にすることにより基台であるブラケット12の部分を効率よく使用することができ、不要な空間を残すことがない。
【0058】
上記実施例では、6極のモータ10で説明したが、8極やそれ以上の極のモータとなる場合には巻芯柱24の数が増え、より効率よく巻芯柱24に固定子巻線34を巻回する必要がある。そのような場合には、図8や図9のような形状であると、隣接する巻芯柱24の間隔を小さくすることができ、前記のような多数の極のモータを実現することができる。
【0059】
なお、この構成は、2極や4極のモータにも適用することができる。
【0060】
(第7の実施例)
上記各実施例では、回転子14が、複数の磁束放出板26の内側で回転するインナーロータ型のモータであったが、本実施例では図11に示すようにアウターロータ型のモータ10である。
【0061】
具体的には、図11に示すように、フレーム12の中心、すなわち、回転軸に固定シャフト52を立設し、この固定シャフト52に軸受54,56を配して、カップ状の回転子14を回転自在に取り付け、回転子14が、複数の磁束放出板26の外周で回転する構造である。
【0062】
本実施例であっても、第1の実施例と同様に固定子36で構成することができるため、固定子巻線34の巻回を容易にすることができ、また、部品点数を削減することができるので、モータ10を安価に提供することができる。
【0063】
(変更例1)
上記各実施例では磁束放出板26の断面が略円弧状であったが、直線状すなわち真っ直ぐな板状であってもよく、この板の面部分が回転軸の方向に向いていればよい。
【0064】
(変更例2)
上記各実施例では誘導電動機で説明したが、これに代えて直流電動機(例えば、ブラシレスDCモータ)や同期電動機であっても、固定子を上記のような構成で実現できる。
【0065】
(変更例3)
上記各実施例では誘導電動機、すなわち電動機で説明したが、これに代えて発電機であっても、その固定子を上記のような構成で実現できる。
【0066】
例えば、直流発電機、誘導発電機、同期発電機の固定子で実現できる。
【0067】
(変更例4)
上記実施例ではブラケット12と固定子鉄心とを一体にした構成で説明したが、これに代えて、フレーム28に巻芯柱24を突出させて、フレーム28と固定子鉄心とを一体にした構成でよい。
【0068】
【発明の効果】
以上により本発明の回転機であると、固定子巻線を容易に巻回することができるため作業効率を向上させることができる。
【0069】
また、銅線の使用量を減少させることができる。
【0070】
さらに、部品点数を削減することができるため安価な回転機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例のモータの縦断面図である。
【図2】ブラケット(固定子)の平面図である。
【図3】巻芯柱、磁束放出板の斜視図である。
【図4】第3の実施例の磁束放出板と巻芯柱の縦断面図である。
【図5】第4の実施例の磁束放出板と巻芯柱の縦断面図である。
【図6】第4の実施例のブラケット(固定子)の平面図である。
【図7】第4の実施例の巻芯柱と磁束放出板の斜視図である。
【図8】第5の実施例の巻芯柱と磁束放出板と固定子巻線の縦断面図である。
【図9】第6の実施例における一の実施例のブラケット(固定子)の平面図である。
【図10】第6の実施例における他の実施例のブラケット(固定子)の平面図である。
【図11】第7の実施例のアウターロータ型のモータの縦断面図である。
【図12】従来の固定子の平面図である。
【符号の説明】
10 モータ
12 ブラケット
14 回転子
16 回転シャフト
24 巻芯柱
26 磁束放出板
28 フレーム
34 固定子巻線
36 固定子
Claims (12)
- 固定子と回転子とを含む回転機において、
前記固定子は、
導磁性の材料により形成され、
基台から複数の巻芯柱が回転軸を中心にして同心円状に配列され、かつ、回転軸に沿って突出し、
前記各巻芯柱の先端部に磁束放出板が立設され、かつ、前記磁束放出板の面部分が回転軸方向へ向かい、
前記各巻芯柱に固定子巻線がそれぞれ巻回され、
前記回転子が、前記複数の磁束放出板の内周側、または、外周側で回転することを特徴とする回転機。 - 前記導磁性の材料としては、第1の材料が焼結粉、第2の材料が磁性体を含有した樹脂、第3の材料が鉄あるいは鉄を主成分とする鍛造材の中のいずれか一つの材料であることを特徴とする請求項1記載の回転機。
- 前記固定子の基台が、前記回転機のフレーム、または、ブラケットと一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載の回転機。
- 前記磁束放出板の断面が、略円弧状、または、略直線状であることを特徴とする請求項1記載の回転機。
- 前記巻芯柱の断面が、円、楕円、または、扇状であることを特徴とする請求項1記載の回転機。
- 前記巻芯柱に前記固定子巻線が直接巻回されているか、または、ボビンに前記固定子巻線が巻回されたスプールが前記巻芯柱へ挿入されていることを特徴とする請求項1記載の回転機。
- 前記巻芯柱と前記磁束放出板とが、別体に構成されていることを特徴とする請求項1記載の回転機。
- 前記回転子が、前記複数の磁束放出板の内周側で回転するインナーロータ型であることを特徴とする請求項1記載の回転機。
- 前記回転子が、前記複数の磁束放出板の外周側で回転するアウターロータ型であることを特徴とする請求項1記載の回転機。
- 前記回転機が、電動機であることを特徴とする請求項1から9のうち少なくとも一項に記載の回転機。
- 前記回転機が、発電機であることを特徴とする請求項1から9のうち少なくとも一項に記載の回転機。
- 前記回転機が、直流機、誘導機、または、同期機であることを特徴とする請求項1から11のうち少なくとも一項に記載の回転機。
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