JP2009240073A - 同期電動機およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動機の効率を低下させることなく、かつ製造工程を簡易化することができる同期電動機、およびその製造方法を提供する．
【解決手段】 固定子コアの内コアの連結部を、内コアの内径側へ凸形状に構成し、内コア、外コアをモールド固着後、旋盤等にて切除することにより、連結部への磁束の漏れが無くなり、高トルク、高出力化を阻害する要因を排除する。また、製造工程においても、モールド固着工程で固定子コアの内コアと外コアを一体に保持できることから、固定子コアの取扱いが容易になり、作業効率が改善される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転子に永久磁石を配置した同期電動機と、その製造方法に関するもので、特に、固定子とその製造方法に関するものである。

回転子に永久磁石を配置した従来の同期電動機としては、固定コアが、複数の歯部からなる内コアと、前記内コアの外周部に固着された外コアとで構成されたものがある。
図４は、従来の同期電動機の要部を示す部分正断面図である。
図４において、１は同期電動機、２は同期電動機の例えば円筒状のフレーム、３は前記フレームの内部に焼嵌めや接着で固着された円筒状の固定子、４は前記固定子３の内部に配置された回転子で、例えば、表面に永久磁石からなる界磁極４ａ（ポール）を有している。５は前記固定子３を構成する固定子コアで、放射状に設けられた複数の歯部６ａからなる内コア６と、前記内コア６の外周部に嵌合固着されたリング状の外コア７とで構成されている。８は前記外コア７を前記内コア６に嵌合固着する前に、前記内コア６の歯部６ａに装着された固定子巻線、９は前記外コアの内部において隣り合う歯部との間に形成された空間（スロット）内にモールドされた絶縁樹脂である。
このような同期電動機１においては、前記内コア６は、前記歯部６ａに外周部側から固定子巻線８を巻装するために、あるいは固定子巻線８を装着した図示しないボビンを装着するために、内コア６の外周部には、歯部６ａ間に開口部を設けている。また、前記内コア６の内周部には、歯部が個々に分割されないように、製作の容易さを考慮して隣り合う歯部６ａどおしを連結する連結部６ｂを設けている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−５４４６８号公報

しかしながら、このような従来の同期電動機においては、次のような問題があった。（１）固定子コア５を構成する内コア６の内周部が連結部６ｂを有する同期電動機１で、スロットピッチに対して、ポールピッチが狭いスロットコンビネーションの場合、図５に示すように、界磁極４ａの磁束φが連結部６ｂを介して、他の磁極へ漏れる。そのため、モータのトルクに影響する歯部６ａへの磁束φが低減するため、電動機の効率が低下する。
（２）また、図６に示すように、各歯部６ａを分割して構成した固定子コア構造の場合、連結部がないため、上記磁束の漏れの影響が極めて少なく、同期電動機の効率を低下させることはない。しかしながら、複数の歯部６ａそれぞれが完全に独立して構成されるので、各歯部６ａの円周方向の位置決め精度等の制約が出来、製造工程が複雑化し、作業効率が非常に悪い。
本発明は、このような問題点に解決するためのなされたもので、電動機の効率を低下させることなく、かつ製造工程を簡易化することができる同期電動機、およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の同期電動機の発明は、固定子と回転子を備え、前記固定子は、放射状に設けられた複数の歯部からなる内コアと、前記内コアの外周部に嵌合固着されたリング状の外コアとからなる固定子コアと、前記内コアの歯部に装着された固定子巻線と、
前記外コアの内部において隣り合う歯部との間に形成された空間内にモールドされた絶縁樹脂とを備えて構成され、前記回転子は、前記固定子コアの内部に、空隙を介して配置されるとともに、回転子の表面に永久磁石を配置して構成された同期電動機において、前記固定子は、前記内コアの内周部に、それぞれの歯部を繋ぐ連結部を設けるとともに、前記連結部を、少なくとも一部が内コアの内周面から前記回転子の中心部方向へ向かって突出する凸部形状で構成し、前記内コアの前記歯部にコイルを装着し、前記コイルが装着された前記内コアの外周部に、前記外コアを嵌合固定して固定子コアを形成するとともに、絶縁樹脂で固定子鉄心をモールドし、かつ、前記絶縁樹脂でモールドされている前記内コアの凸部を切除して構成されていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記凸部の形状が、矩形状であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記凸部の形状が、三角形状であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記凸部の形状が、円弧形状であることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記内コアの連結部が全て切除されていることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記内コアの連結部が、一部が僅かに残されて切除されていることを特徴とするものである。
請求項７に記載の同期電動機の製造方法の発明は、固定子と回転子を備え、前記固定子は、放射状に設けられた複数の歯部からなる内コアと、前記内コアの外周部に嵌合固着されたリング状の外コアとからなる固定子コアと、前記内コアの歯部に装着された固定子巻線と、前記外コアの内部において隣り合う歯部との間に形成された空間内にモールドされた絶縁樹脂とを備えて構成され、前記回転子は、前記固定子コアの内部に、エアーギャップを介して配置されるとともに、回転子の表面に永久磁石を配置して構成された同期電動機の製造方法において、前記内コアの内周部に、それぞれの歯部を繋ぐ連結部を設けるとともに、前記連結部を、少なくとも一部が内コアの内周面から前記回転子の中心部方向へ向かって突出する凸部形状で構成し、前記内コアの前記歯部にコイルを装着し、前記コイルを装着した後、前記内コアの外周部に、前記外コアを嵌合固定して固定子コアを形成するとともに、絶縁樹脂で固定子鉄心をモールドし、かつ、前記絶縁樹脂でモールドされている前記内コアの凸部を切除することを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような効果がある。
請求項１から５に記載の発明によると、固定子内コア部において、隣り合う歯部の連結部を残さずに切除することから、隣り合う歯部間が磁気的に絶縁されるため、連結部による漏れ磁束の影響が極めて少なくなり、同期電動機を高効率化することができる。また、各歯部を分割し構成した固定子コア構造の場合と比較して、構成部品が少なくでき、モールド固着工程で固定子鉄心の内コア、外コアを一体に保持できることから、固定子コアの取扱いが容易になり、固定子の製造を容易にすることが可能となる。
請求項６に記載の発明によると、内コアの隣り合う歯部の連結部を僅かに残して切除することから、連結部による漏れ磁束の影響が非常に少なくなり、かつ固定子内コアの内周面を連続したものとすることによって、万一、歯部６ａ間の絶縁樹脂９が経年劣化をしたとしても、歯部６ａの内径側の先端間は、僅かに残した連結部６ｂによって閉じられているので、劣化した絶縁樹脂が剥離して固定子と回転子との空隙内に入り込むことを防ぐことができる。
請求項７に記載の同期電動機の製造方法の発明によると、内コアの隣り合う歯部間の連結部を残さずに、あるいは僅かに残して切除することから、隣り合う歯部間の連結部による漏れ磁束の影響が非常に少ない高効率の同期電動機を製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例を示す同期電動機の固定子コアの断面図である。従来技術と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略する。
固定子コア５の内コア６は、連結部６ｂに、内径側に向かう凸部６ｃを設けて、プレス等で帯状鋼板から打ち抜かれる。
固定子製造工程において、内コア６の歯部６ａに固定子巻線８を巻装し、外コア７を、固定子巻線８を巻装した内コア６に焼き嵌めする。あるいは、圧入や接着などで嵌め合わせる。その後、絶縁樹脂９にて内コア６と外コア７をモールド固着し、内コア６の凸部６ｃを、図２の様に、旋盤等で完全に切削し、回転子４を、固定子３の内部に配置することができるようにする。
本発明が従来技術と異なる部分は、隣り合う歯部１２の連結部６ｂに、内径側に向かう凸部６ｃを設け、固定子コア５の内コア６と外コア７を、絶縁樹脂９でモールド固着後、凸部６ｃを切削し固定子３を製造する点である。
このようにすることにより、連結部６ｂへの磁束φの漏れが無くなり、高トルク、高出力化を阻害する要因を排除することができる。また、製造工程においても、モールド固着工程で固定子コア５の内コア６と外コア７を一体に保持できることから、固定子コア５の取扱いが容易になり、作業効率を改善することができる。
なお、前記凸部６ｃの形状は、矩形状でも、三角形状でも、あるいは円弧形状でもよい。
また、前記凸部６ｃは、前記連結部６ｂを僅かに残して切除してもよい。この場合でも、連結部６ｂへの磁束の漏れを極めて僅かにする効果を得て、固定子コア５の取扱いを容易して作業効率を改善することができる。さらに、万一、歯部６ａ間の絶縁樹脂９が経年劣化をしたとしても、歯部６ａの内径側の先端間は、僅かに残した連結部６ｂによって閉じられているので、劣化した絶縁樹脂が剥離して固定子と回転子との空隙内に入り込むのを防ぐことができる。

本発明の実施例を示す同期電動機の固定子コアの断面図である。 本発明の実施例を示す固定子コアの製造工程後の断面図である。 本発明の実施例における磁束の流れを示す図である。 従来技術における同期電動機の要部を示す正断面図である。 従来技術における磁束の流れを示す図である。 従来技術における分割式固定子コアの要部を示す断面図である。

符号の説明

１ 同期電動機
２ フレーム
３ 固定子
４ 回転子
５ 固定子コア
６ 内コア
６ａ 歯部
６ｂ 連結部
６ｃ 凸部
７ 外コア
８ 固定子巻線
９ 絶縁樹脂
φ 磁束

Claims (7)

1. 固定子と回転子を備え、
   前記固定子は、
   放射状に設けられた複数の歯部からなる内コアと、前記内コアの外周部に嵌合固着されたリング状の外コアとからなる固定子コアと、
   前記内コアの歯部に装着された固定子巻線と、
   前記外コアの内部において隣り合う歯部との間に形成された空間内にモールドされた絶縁樹脂とを備えて構成され、
   前記回転子は、前記固定子コアの内部に、空隙を介して配置されるとともに、回転子の表面に永久磁石を配置して構成された同期電動機において、
   前記固定子は、
   前記内コアの内周部に、それぞれの歯部を繋ぐ連結部を設けるとともに、前記連結部を、少なくとも一部が内コアの内周面から前記回転子の中心部方向へ向かって突出する凸部形状で構成し、
   前記内コアの前記歯部にコイルを装着し、
   前記コイルが装着された前記内コアの外周部に、前記外コアを嵌合固定して固定子コアを形成するとともに、絶縁樹脂で固定子鉄心をモールドし、かつ、前記絶縁樹脂でモールドされている前記内コアの凸部を切除して構成されていることを特徴とする同期電動機。
2. 前記凸部の形状が、矩形状であることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機。
3. 前記凸部の形状が、三角形状であることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機。
4. 前記凸部の形状が、円弧形状であることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機。
5. 前記内コアは、連結部が全て切除されていることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機。
6. 前記内コアは、連結部が、一部が僅かに残されて切除されていることを特徴とする請求項1に記載の同期電動機。
7. 固定子と回転子を備え、
   前記固定子は、
   放射状に設けられた複数の歯部からなる内コアと、前記内コアの外周部に嵌合固着されたリング状の外コアとからなる固定子コアと、
   前記内コアの歯部に装着された固定子巻線と、
   前記外コアの内部において隣り合う歯部との間に形成された空間内にモールドされた絶縁樹脂とを備えて構成され、
   前記回転子は、前記固定子コアの内部に、エアーギャップを介して配置されるとともに、回転子の表面に永久磁石を配置して構成された同期電動機の製造方法において、
   前記内コアの内周部に、それぞれの歯部を繋ぐ連結部を設けるとともに、前記連結部を、少なくとも一部が内コアの内周面から前記回転子の中心部方向へ向かって突出する凸部形状で構成し、
   前記内コアの前記歯部にコイルを装着し、
   前記コイルを装着した後、前記内コアの外周部に、前記外コアを嵌合固定して固定子コアを形成するとともに、絶縁樹脂で固定子鉄心をモールドし、かつ、前記絶縁樹脂でモールドされている前記内コアの凸部を切除することを特徴とする同期電動機の製造方法。

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