JP2007174827A

JP2007174827A - 電動機の固定子構造

Info

Publication number: JP2007174827A
Application number: JP2005370384A
Authority: JP
Inventors: Masahide Kimura; 真秀木村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】回転子と固定子との間の電磁加振力と構造系の振動モードの共振を低減でき、その結果電動機の振動の問題を解消することができる電動機の固定子構造を提供する。
【解決手段】回転子と板状の固定子コアを積層して構成された固定子とからなる電動機の固定子構造において、固定子１を構成する各固定子コア２の円周方向の強度を不均一にする事により、加振力に対する変形形状を、円環０次以外のモードに変化させ、さらに、各固定子コア２の変形が、変形の円環０次以外のモードに対応して逆位相となるように、少なくとも２箇所の固定子コア２を互いに円周方向にずらして積層する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転子と板状の固定子コアを積層して構成された固定子とからなる電動機の固定子構造に関するものである。

従来、回転子と板状の固定子コアとしての電磁鋼板を積層して構成された固定子とからなる電動機において、電磁鋼板の間に高減衰材料を挟んで積層する事で、固定子の減衰を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００１−５２７３７５号公報

通常、電動機の音振は、回転子と固定子との間の電磁加振力と構造系の振動モードの共振によって増大する。本来、固定子は薄い鋼板の積層体であり高減衰な構造であるが、上述したような振動現象では、積層された電磁鋼板の各々が同じ形状に変形するため、電磁鋼板同士の摩擦による減衰の効果が小さく、振動が低減されない問題があった。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、回転子と固定子との間の電磁加振力と構造系の振動モードの共振を低減でき、その結果電動機の振動の問題を解消することができる電動機の固定子構造を提供しようとするものである。

本発明の電動機の固定子構造は、回転子と板状の固定子コアを積層して構成された固定子とからなる電動機の固定子構造において、固定子を構成する各固定子コアの円周方向の強度を不均一にする事により、加振力に対する変形形状を、円環０次以外のモードに変化させ、さらに、各固定子コアの変形が、前記変形の円環０次以外のモードに対応して逆位相となるように、少なくとも２箇所の固定子コアを互いに円周方向にずらして積層することを特徴とするものである。

本発明では、固定子を構成する各固定子コアの円周方向の強度を不均一にする事により、加振力に対する変形形状を、円環０次以外のモードに変化させ、さらに、各固定子コアの変形が、前記変形の円環０次以外のモードに対応して逆位相となるように、少なくとも２箇所の固定子コアを互いに円周方向にずらして積層しているため、回転子と固定子との間の電磁加振力と構造系の振動モードの共振を低減でき、その結果電動機の振動の問題を解消することができる。

なお、本発明の電動機の固定子構造の好適例としては、固定子コアの円周方向の強度を不均一とする方法が、固定子コアの外周面に設けたスリット部、カット部、凹み部、固定子コアに設けた穴部、固定子コアに設けたスロットの深さの差、のいずれかであることがある。このように構成することで、固定子コアの円周方向の強度を好適に不均一とすることができる。

また、本発明の電動機の固定子構造の好適例としては、隣り合う固定子コアの円周方向におけるずらし方が、変形が円環ｎ次モードの場合、１８０°／ｎとなる角度で固定子コアを円周方向にずらすことがある。このように構成すること、具体的には、２次モードに変形する場合は９０°の角度で、３次モードの場合は６０°の角度で、４次モードの場合は４５°の角度で等々、隣り合う固定子コアを円周方向にずらすことで、ずらした固定子コア同士が逆位相に変形するために、固定子コアの絶縁材料表面に摩擦力、内部にせん断応力が生じて減衰が高くなり、振動が低減される。なお、固定子コアをずらして積層する公報は、固定子コアの磁気特性を均一化する目的で一般的に行われており、コストアップはない。

さらに、本発明の電動機の固定子構造の好適例としては、固定子コアの積層方法が、外周溶接、カシメ、接着のいずれかの方法であることがある。このように構成することで、板状の固定子コアを積層して構成される固定子を好適に得ることができる。

以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の電動機の固定子構造の対象となる固定子の一例を説明するための図である。図１（ａ）に示す例では、板状の固定子コアとしての電磁鋼板２を積層して、固定子１を形成している。図１（ｂ）に示す例では、コイルを巻回するためのスロット３を有する、板状の固定子コアとしての電磁鋼板２を積層して、固定子１を形成している。

本発明の特徴は、上述した構成の固定子１において、（１）固定子１を構成する各電磁鋼板２の円周方向の強度を不均一にする事により、加振力に対する変形形状を、円環０次以外のモード、すなわち、２次モード、３次モード、４次モード…に変化させる点、および、（２）各電磁鋼板２の変形が、上述した円環０次以外のモードに対応して逆位相となるように、少なくとも２箇所の電磁鋼板２を互いに円周方向にずらして積層する点、にある。以下、上記本発明の電動機の固定子構造の特徴を順に説明する。

図２（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の電動機の固定子構造における強度不均一化の方法の一例を説明するための図である。図２（ａ）〜（ｅ）に示す例は、いずれも、加振力に対する変形形状を円環２次モードとした例を示している。

図２（ａ）に示す例では、スロット３を有する円環状の固定子１において、各電磁鋼板２の外周１８０°ずれた位置に対称的に２つのスリット部１１を設けている。スリット部１１は切り欠き部でも良い。図２（ｂ）に示す例では、円環状の固定子１において、各電磁鋼板２の外周１８０°ずれた位置に対称的に２つのカット部１２を設けている。図２（ｃ）に示す例では、円環状の固定子１において、各電磁鋼板２の１８０°ずれた位置に対称的に２つの穴部１３を設けている。図２（ｄ）に示す例では、スロット３を有する円環状の固定子１において、各電磁鋼板２の１８０°ずれた対称的な位置における中心からのスロット深さＡを他の部分のスロット深さＢよりも深くした例を示している。図２（ｅ）に示す例では、円環状の固定子１において、各電磁鋼板２の外周１８０°ずれた位置に対称的に２つの凹み部１４を設けている。いずれの例においても、スリット部１１、カット部１２、穴部１３、スロット深さＡを設ける位置、凹み部１４を３個以上円周方向に等間隔で設けることで、３次モード、４次モード…の変形モードを得ることができる。

図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の電動機の固定子構造における固定子コア（電磁鋼板２）のずらし方の一例を説明するための図である。図３（ａ）に示すように２次モードに変形する場合は、ここでは外周が楕円形状の電磁鋼板２を９０°の角度でずらす。また、図３（ｂ）に示すように３次モードに変形する場合は、ここでは各辺がそれぞれの中央部が一番膨張するよに膨張した三角形状の電磁鋼板２を６０°の角度でずらす。同様に、図示しない４次モードに変形する場合は４５°電磁鋼板をずらす。すなわち、ｎモード変形の場合、１８０°／ｎとなる角度に電磁鋼板２をずらしている。また、電磁鋼板２は少なくとも２箇所以上ずらして積層することが好ましく、その中でも最も効果が良いのは、１枚ずつすべての電磁鋼板２をずらして積層した場合である。

上述した実施例において、電磁鋼板２の積層方法は、外周溶接による積層方法、カシメによる積層方法、接着による積層方法のいずれをも用いることができる。その場合の効果は、外周溶接による積層方法、カシメによる積層方法、接着による積層方法の順で高い。

図４（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の電動機の固定子構造の一例を説明するための図である。図４（ａ）〜（ｃ）に示す例では、変形が円環２次モードである場合の例を説明している。まず、図４（ａ）に示す例では、外周１８０°ずれた位置に対称的に２つのスリット部１１を設けた、楕円形状の電磁鋼板２を９０°の角度でずらして積層することで、固定子を形成している。また、図４（ｂ）に示す例では、外周１８０°ずれた位置に対称的に２つのスリット部１１を設けた、円環形状の電磁鋼板２を９０°ずらして積層することで、図４（ｃ）に示すような固定子１を形成している。

本発明の電動機の固定子構造によれば、固定子を構成する各固定子コアの円周方向の強度を不均一にする事により、加振力に対する変形形状を、円環０次以外のモードに変化させ、さらに、各固定子コアの変形が、前記変形の円環０次以外のモードに対応して逆位相となるように、少なくとも２箇所の固定子コアを互いに円周方向にずらして積層しているため、回転子と固定子との間の電磁加振力と構造系の振動モードの共振を低減でき、その結果電動機の振動の問題を解消することができる。そのため、モータの固定子構造、変圧器の固定子構造などにも応用可能である。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の電動機の固定子構造の対象となる固定子の一例を説明するための図である。（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の電動機の固定子構造における強度不均一化の方法の一例を説明するための図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の電動機の固定子構造における固定子コア（電磁鋼板２）のずらし方の一例を説明するための図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の電動機の固定子構造の一例を説明するための図である。

符号の説明

１固定子
２電磁鋼板
３スロット
１１スリット部
１２カット部
１３穴部
１４凹み部

Claims

回転子と板状の固定子コアを積層して構成された固定子とからなる電動機の固定子構造において、固定子を構成する各固定子コアの円周方向の強度を不均一にする事により、加振力に対する変形形状を、円環０次以外のモードに変化させ、さらに、各固定子コアの変形が、前記変形の円環０次以外のモードに対応して逆位相となるように、少なくとも２箇所の固定子コアを互いに円周方向にずらして積層することを特徴とする電動機の固定子構造。
固定子コアの円周方向の強度を不均一とする方法が、固定子コアの外周面に設けたスリット部、カット部、凹み部、固定子コアに設けた穴部、固定子コアに設けたスロットの深さの差、のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の電動機の固定子構造。
隣り合う固定子コアの円周方向におけるずらし方が、変形が円環ｎ次モードの場合、１８０°／ｎとなる角度で固定子コアを円周方向にずらすことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機の固定子構造。
固定子コアの積層方法が、外周溶接、カシメ、接着のいずれかの方法であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機の固定子構造。