JP2009291003A - 電動機の固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】分割積層した固定子鉄心ブロックを容易に円筒状に組み合わせることができ、コギングトルクが増加することのない電動機の固定子を得ること。
【解決手段】円筒状のフレーム１３と、外周側に軸方向の溝１１ｄが形成された円弧状のヨーク部１１ａ及び該ヨーク部１１ａから突出しコイルが巻装されるティース部１１ｂを有し、前記フレーム１３内に挿入され、前記ヨーク部１１ａの側面１１ｅが隣接して円筒状に配置される複数の固定子鉄心ブロック１１と、前記溝１１ｄ内に打ち込まれ該溝１１ｄと前記フレーム１３の内周面１３ａに圧接し、前記ヨーク部１１ａの側面１１ｅ同士を密着させるとともに前記固定子鉄心ブロック１１を前記フレーム１３に固定する柱状の楔１２と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動機の固定子に関するものである。

従来、継部と極歯を備えた極歯部を極歯単位毎に分割積層した積層鉄心と、この積層鉄心の極歯に施した巻線部と、所定個数の積層鉄心を円筒形状に組み合わせた円筒形状体の外周部に覆着され、前記積層鉄心を内径方向に押圧する環状構造物とを備え、隣接する積層鉄心の当接部に相係合する凹凸を形成した回転電機の固定子がある（例えば、特許文献１参照）。

特許第３４３０５２１号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、継部と極歯を備えた極歯部を極歯単位毎に分割積層した積層鉄心は、プレスによる鉄心抜きの精度や、積層倒れにより、円筒形状に組み合わせた接合部に隙間が生じ、鉄心内径精度が悪化し、磁気特性が劣化する。そのため、コギングトルクが増加する、という問題があった。

また、所定個数の積層鉄心を円筒形状に組み合わせた円筒形状体を環状構造物に焼ばめして保持する場合、分割積層した積層鉄心を隙間なく組み合わせて、外周精度を保ちながら焼ばめを行うのは、非常に困難である、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の固定子鉄心ブロックを容易に円筒状に組み合わせることができ、コギングトルクが増加することのない電動機の固定子を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、円筒状のフレームと、外周側に軸方向の溝が形成された円弧状のヨーク部及び該ヨーク部から突出しコイルが巻装されるティース部を有し、前記フレーム内に挿入され、前記ヨーク部の側面が隣接して円筒状に配置される複数の固定子鉄心ブロックと、前記溝内に打ち込まれ該溝と前記フレームの内周面に圧接し、前記ヨーク部の側面同士を密着させるとともに前記固定子鉄心ブロックを前記フレームに固定する柱状の楔と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、複数の固定子鉄心ブロックを容易に円筒状に組み合わせることができ、コギングトルクが増加することのない電動機の固定子が得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる電動機の固定子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる電動機の固定子の実施の形態１の固定子鉄心ブロック及びフレームを示す正面図であり、図２は、実施の形態１の固定子鉄心ブロックのヨーク部がフレーム内周に接触した状態を示す正面図であり、図３は、実施の形態１の電動機の固定子の組立途中の状態を示す一部破断斜視図であり、図４は、図３の部分拡大図であり、図５は、実施の形態１の固定子鉄心ブロックの有効磁束領域を示す図である。

図１〜図５に示すように、実施の形態１の電動機の固定子１０は、円筒状のフレーム１３と、外周側に軸方向の三角溝１１ｄが形成された円弧状のヨーク部１１ａ、ヨーク部１１ａから突出しコイルが巻装されるティース部１１ｂ及びティース先端拡大部１１ｃを有し、フレーム１３内に挿入され、ヨーク部１１ａの側面１１ｅが隣接して円筒状に配置される複数（９個）の固定子鉄心ブロック１１と、三角溝１１ｄ内に打ち込まれ三角溝１１ｄとフレーム１３の内周面１３ａに圧接し、ヨーク部１１ａの側面１１ｅ同士を密着させるとともに固定子鉄心ブロック１１をフレーム１３に固定する三角柱状の楔１２（図３、図４参照）と、を備えている。

固定子鉄心ブロック１１は、プレスにより略Ｔ字形状に打ち抜かれた珪素鋼板を積層して形成され、略Ｔ字形の頭部に相当する円弧状のヨーク部１１ａと、略Ｔ字形の胴部に相当しヨーク部１１ａから突出するティース部１１ｂと、略Ｔ字形の脚部に相当するティース先端拡大部１１ｃと、を有している。ヨーク部１１ａの外周側中央部には、軸方向の三角溝１１ｄが形成されている。

図１に示すように、固定子鉄心ブロック１１のヨーク部１１ａの側面１１ｅ同士を密着させ、９個の固定子鉄心ブロック１１を円筒状に配列してフレーム１３内に挿入したとき、ヨーク部１１ａの外周面とフレーム１３の内周面１３ａとの間には、間隙が生じるように、固定子鉄心ブロック１１及びフレーム１３の寸法が設定されている。

また、図２に示すように、フレーム１３内で、固定子鉄心ブロック１１のヨーク部１１ａの外周部が、フレーム１３の内周面１３ａに接触するように、固定子鉄心ブロック１１を等間隔に配置すると、ヨーク部１１ａの側面１１ｅ同士の間に、間隙が生じる。

図５に示すように、例えば、楔１２の横断面形状を正三角形（内角６０°）とするとき、三角溝１１ｄの内角は６０°未満とし、三角溝１１ｄの外周部の溝幅（最大溝幅）を楔１２の横断面の一辺の長さより狭くして、楔１２を三角溝１１ｄに打ち込んだとき、楔１２の２辺が三角溝１１ｄの角部に圧接するようにし、楔１２の二つの角部がフレーム１３の内周面１３ａに圧接するようにする。

なお、楔１２が、三角溝１１ｄ内に打ち込まれることにより、楔１２の２辺が三角溝１１ｄの角部に圧接して角部を押し広げ、ヨーク部１１ａを弾性又は塑性変形させ、この変形によりヨーク部１１ａの側面１１ｅ同士が密着するようにしてもよい。

また、図５に示すように、三角溝１１ｄは、ヨーク部１１ａの外周側中央部に形成してあるので、固定子鉄心ブロック１１の有効磁束領域は、図５に斜線で示す領域となり、三角溝１１ｄが、固定子鉄心ブロック１１の磁気特性に影響をおよぼすことは殆んどない。

実施の形態１の電動機の固定子１０は、組立時には、図１に示すように、固定子鉄心ブロック１１とフレーム１３との間に間隙があるため、焼ばめ等の作業を必要とせず、組立が容易である。

フレーム１３内に９個の固定子鉄心ブロック１１を配置した後、図３及び図４に示すように、三角溝１１ｄ内に楔１２を打ち込むことにより、ヨーク部１１ａの側面１１ｅ同士が密着し、また、楔１２がフレーム１３の内周面１３ａに圧接されるので、固定子鉄心ブロック１１がフレーム１３内に堅固に固定される。

さらに、固定子鉄心ブロック１１の外周面とフレーム１３の内周面１３ａとの間の間隙に樹脂を注入して樹脂モールドを行なえば、固定子鉄心ブロック１１とフレーム１３とを、さらに堅固に固定することができる。

ヨーク部１１ａの側面１１ｅ間の間隙のバラツキは、コギングトルク及びトルクリップルに大きな影響をおよぼし、また、その間隙が大きいと、磁気特性の劣化にもつながるので、安定的に間隙を小さくすることが望ましい。実施の形態１の電動機の固定子１０は、ヨーク部１１ａの側面１１ｅ間の間隙を小さくすることができ、間隙のバラツキも小さく抑えることができ、コギングトルク及びトルクリップルを小さく安定化させることができる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２の電動機の固定子の組立途中の状態を示す一部破断斜視図である。図６に示すように、実施の形態２の電動機の固定子２０においては、固定子鉄心ブロック１１のヨーク部１１ａの外周側中央部に、軸方向の三角溝１１ｄが形成されている。三角溝１１ｄ内に、円柱状の楔２２が打ち込まれている。

円柱状の楔２２は、２点（２線）で三角溝１１ｄの傾斜面に圧接され、１点（１線）でフレーム１３の内周面１３ａに圧接される。これにより、ヨーク部１１ａの側面１１ｅ同士が密着し、また、楔２２がフレーム１３の内周面１３ａに圧接されるので、固定子鉄心ブロック１１がフレーム１３内に堅固に固定される。

ヨーク部１１ａの外周側に形成する溝の形状は、三角溝１１ｄに限定されることはなく、溝の奥の幅が入口の幅より狭くなっている溝であれば、半楕円状やＵ字状等であってもよい。また、楔の形状も円柱状に限定されることはなく、四角柱状や六角柱状であってもよい。

さらに、スプリングピンのような弾性を有する楔を用いれば、溝及びフレーム１３の内周面１３ａと楔との圧接応力を容易に調節することができる。また、溝の奥にスリットを形成すれば、ヨーク部１１ａの変形量を大きくすることができる。実施の形態２の電動機の固定子２０は、実施の形態１の電動機の固定子１０とほぼ同等の効果を奏する。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３の固定子鉄心ブロックを示す正面図であり、図８は、実施の形態３の固定子鉄心ブロックの変形例を示す正面図である。図７及び図８に示すように、一つの固定子鉄心ブロック３１、４１のヨーク部３１ａ、４１ａに、夫々複数の溝３１ｆ、３１ｆ、４１ｄ、４１ｆ、４１ｆを形成し、溝３１ｆ、３１ｆ、４１ｄ、４１ｆ、４１ｆの夫々に楔を打ち込むようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかる電動機の固定子は、固定子鉄心ブロックを容易に円筒状に組み合わせることができ、コギングトルクが増加することのないものとして有用である。

本発明にかかる電動機の固定子の実施の形態１の固定子鉄心ブロック及びフレームを示す正面図である。 実施の形態１の固定子鉄心ブロックのヨーク部がフレーム内周に接触した状態を示す正面図である。 実施の形態１の電動機の固定子の組立途中の状態を示す一部破断斜視図である。 図３の部分拡大図である。 実施の形態１の固定子鉄心ブロックの有効磁束領域を示す図である。 実施の形態２の電動機の固定子の組立途中の状態を示す一部破断斜視図である。 実施の形態３の固定子鉄心ブロックを示す正面図である。 実施の形態３の固定子鉄心ブロックの変形例を示す正面図である。

符号の説明

１０，２０ 電動機の固定子
１１，３１，４１ 固定子鉄心ブロック
１１ａ，３１ａ，４１ａ ヨーク部
１１ｂ ティース部
１１ｃ ティース先端拡大部
１１ｄ 三角溝
１１ｅ 側面
１２，２２ 楔
１３ フレーム
１３ａ 内周面
３１ｆ，４１ｄ，４１ｆ 溝（三角溝）

Claims (6)

1. 円筒状のフレームと、
   外周側に軸方向の溝が形成された円弧状のヨーク部及び該ヨーク部から突出しコイルが巻装されるティース部を有し、前記フレーム内に挿入され、前記ヨーク部の側面が隣接して円筒状に配置される複数の固定子鉄心ブロックと、
   前記溝内に打ち込まれ該溝と前記フレームの内周面に圧接し、前記ヨーク部の側面同士を密着させるとともに前記固定子鉄心ブロックを前記フレームに固定する柱状の楔と、
   を備えることを特徴とする電動機の固定子。
2. 前記溝は、三角溝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。
3. 一つの前記固定子鉄心ブロックのヨーク部に、複数の溝が形成され、該溝の夫々に楔が打ち込まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機の固定子。
4. 前記楔は、三角柱状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電動機の固定子。
5. 前記楔は、円柱状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電動機の固定子。
6. 前記楔が前記溝内に打ち込まれることにより前記ヨーク部が変形し、この変形により該ヨーク部の側面同士が密着することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電動機の固定子。

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