JP2010193706A

JP2010193706A - 交流モータの固定子

Info

Publication number: JP2010193706A
Application number: JP2010029527A
Authority: JP
Inventors: Jong Gun Kim; 鐘建金; Young Gyun Shin; 怜均申
Original assignee: Samsung Gwangju Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2010-09-02
Also published as: KR20100092804A; CN101807825A; US8169120B2; US20100207482A1

Abstract

【課題】交流モータの性能を向上させる固定子を提供。
【解決手段】内側固定子コア２０と、内側固定子コア２０の周囲に外嵌されながら内側固定子コア２０の外周に結合される外側固定子コア３０とを含む分離構造を有する固定子コア１０を含み、内側固定子コア２０は、内側固定子コア２０の内周に形成された回転子挿入孔２１を有し、複数個のティース部２２は、コイルを巻き取るために内側固定子コア２０の外周に円周方向に配置され、内側固定子コア２０は、複数の一体に連結されたティースを有するリング状の一体型層ユニットと、複数の互いに離隔したティースを有する離隔型層ユニットと、を含み、一体型層ユニットの一体に連結されたティース及び離隔型層ユニットの離隔したティースは、内側固定子コアの長手方向両端に配置され、離隔型層ユニットは、各一体型層ユニット間に配置される。
【選択図】図７

Description

本発明は、交流モータの固定子の構造に関するもので、より詳細には、製造効率を改善するとともに、交流モータの性能をより向上させることができる交流モータの固定子の構造に関するものである。

交流モータは、相対的に安価であり、機械的寿命が長いことから、例えば、冷蔵庫や空気調和機における冷凍サイクルの圧縮機などに駆動部として採用されるなど、多様な分野で用いられている。

このような交流モータは、固定子及び回転子を備えており、固定子に電源が印加されると、固定子と回転子との間の電磁気的な相互作用によって回転子が回転し、電気エネルギーを機械エネルギーに変えるようになる。

前記固定子は、固定子コアと、固定子コアに装着されるコイルとから構成されており、図１は、従来の固定子コアを示した平面図である。図１に示すように、交流モータの固定子コア１は、同一のリング状を有する複数個の珪素鋼板２が固定子コア１の長手方向に沿って複数の層で積層されることによって形成される。

このような固定子コア１は、回転子を収容するために中央に形成された回転子収容孔１ａと、コイル（図示せず）を収容するために回転子収容孔１ａの周りに配置されたスロット１ｂとを含む。隣接した各スロット１ｂ間には、コイルが巻き取られて磁路を形成するように、半径方向に沿ってティース部１ｃが配置され、コイルは、隣接した各ティース部１ｃ間の内周に形成された間隙１ｄを通して回転子収容孔１ａ側からスロット１ｂの内部に挿入される。

間隙１ｄの幅が小さいほど鉄損及び励磁電流が減少し、交流モータの性能を改善することができる。しかし、上述したように、従来の固定子コア１の構造によれば、各ティース部１ｃ間に形成された間隙１ｄを通してコイルがスロット１ｂに挿入されるので、間隙１ｄの幅は、コイルが充分に挿入されるように設計されなければならず、コイルの厚さを考慮したとき、少なくとも約１．７０mmでなければならない。

このように構成される従来の交流モータの固定子を構成するためには、まず、前記複数個の硅素鋼板２を積層形態で結合することによって固定子コア１を形成する。そして、各スロット１ｂの内壁にインシュレータ（図示せず）が設置された状態で、コイルがスロット１ｂに挿入される。

コイルがスロット１ｂに挿入されるとき、間隙１ｄの幅が過度に狭いことからティース部１ｃにコイルが直接巻き取られないので、コイルは、固定子コア１の外部で予めリング状に巻かれた後、間隙１ｄを通してスロット１ｂに挿入される。このような従来の方法によれば、コイルの設置が複雑になり、その結果、固定子の製造が困難になる。

このような問題を解決するために、コイルが固定子コア１に直接巻き取られるように間隙１ｄの幅を広くすることも考えられるが、この場合、鉄損及び励磁電流の増加によって交流モータの性能が低下する。

また、コイルが固定子コア１に設置された後、固定子コア１の長手方向に沿ってスロット１ｂの外部に露出されるコイルが固定紐で縛り付けられる形態でコイル整理作業がさらに行われ、従来の交流モータの固定子の製造が完了する。上述したように、従来の交流モータの固定子の製作においては、例えば、コイルの装着後にコイル整理作業がさらに要求されるなど、いくつかの不便さがあった。

本発明は、このような問題を解決するためのもので、その目的は、より便利に製造されるとともに、交流モータの性能を向上させることができる交流モータの固定子を提供することにある。

このような問題を解決するために、本発明に係る交流モータの固定子は、内側固定子コアと、前記内側固定子コアの外周に結合されながら前記内側固定子コアの周囲に結合される外側固定子コアとを含む分離構造を有する固定子コアを含み、前記内側固定子コアは、前記内側固定子コアの内周に形成された回転子挿入孔を有し、複数個のティース部は、前記コイルを巻き取るために前記内側固定子コアの外周に円周方向に配置され、前記内側固定子コアは、互いに結合されながら長手方向に積層される複数個の層ユニットを含み、前記複数個の層ユニットは、複数の一体に連結されたティースを有するリング状の一体型層ユニットと、複数の互いに離隔したティースを有する離隔型層ユニットと、を含み、前記一体型層ユニットの一体に連結されたティース及び前記離隔型層ユニットの離隔したティースは、複数個のティース部を形成し、前記一体型層ユニットは、前記内側固定子コアの長手方向両端に配置され、前記離隔型層ユニットは、前記各一体型層ユニット間に配置されたことを特徴とする。

円周方向に沿って互いに隣接する前記各ティース部間に形成されたギャップをさらに含み、前記ギャップは、回転子と前記回転子挿入孔との間に形成されたエアギャップの２倍であることを特徴とする。

前記一体型層ユニットは、前記内側固定子コアの長手方向両端にそれぞれ一つ又は二つに配置されたことを特徴とする。

前記コイルと前記固定子コアとを絶縁するために前記内側固定子コアに結合されるインシュレータをさらに含み、前記インシュレータは、前記外側固定子コアへの前記コイルの露出部分を支持するためのガードを含み、前記ガードは、前記内側固定子コアの内周及び外周に対応する前記インシュレータの位置に、前記内側固定子コアの長手方向に延長されるように形成されたことを特徴とする。

本発明に係る交流モータの固定子において、固定子コアは、内側固定子コアと、内側固定子コアの周囲に外嵌されながら内側固定子コアの外周に結合される外側固定子コアとを含む分離型構造を有する。内側固定子コアは、その内周に形成された回転子挿入孔と、内側固定子コアの外周に円周方向に配置される複数のティース部とを有する。

この構造によれば、コイルは、内側固定子コアの外周で隣接する各ティース部間の間隔を通して各ティース部に直接巻き取られる。その結果、固定子の製造が容易になる。

また、コイルのスロットへの挿入は、回転子挿入孔が形成された内側固定子コアの内側に形成された間隙を通して行われないので、間隙は最小の大きさを有する。その結果、交流モータの性能が向上する。

従来の交流モータ固定子の固定子コアの構造を示した平面図である。本発明の一実施形態に係る交流モータの固定子における内側固定子コアの構造を示した斜視図である。本発明の一実施形態に係る交流モータの固定子における内側固定子コアの分解斜視図である。本発明の一実施形態に係る交流モータの固定子における外側固定子コアの構造を示した斜視図である。本発明の一実施形態に係る交流モータの固定子において、インシュレータが結合された状態の内側固定子コアの構造を示した一部切開斜視図である。本発明の一実施形態に係る交流モータの固定子において、インシュレータが結合された状態の内側固定子コアの要部の構造を示した断面図である。本発明の一実施形態に係る交流モータの固定子における内側固定子コア及び外側固定子コアを示した上面図である。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態に係る交流モータの固定子は、図２〜図４及び図７に示すように、固定子コア１０と、固定子コア１０に装着されるコイル４０とを含んで構成される。

固定子コア１０は、内側固定子コア２０及び外側固定子コア３０によって構成された分離構造を有している。内側固定子コア２０は、回転子を収容するために内周に形成された回転子挿入孔２１と、周囲にコイル４０を巻き取るために配置された複数個のティース部２２とを含む。外側固定子コア３０は、内周に内側固定子コア２０が挿入結合されるように中空の円筒状を有する。内側固定子コア２０において、隣接した各ティース部２２間の空間には、コイル４０を設置するためのスロット２３が形成される。

内側固定子コア２０と外側固定子コア３０とを結合するために、外側固定子コア３０の内周には、内側固定子コア２０の各ティース部２２の外側端に形成された結合部２２ａが圧入結合される結合溝３１が形成され、外側固定子コア３０の隣接する各結合溝３１間には、内側固定子コア２０と外側固定子コア３０との結合時、隣接する各結合部２２ａ間のギャップを密閉するために密閉部３２が形成される。

したがって、内側固定子コア２０の隣接した各結合部２２ａ間の距離は、鉄損や励磁電流と関係なしに広く設計することができる。その結果、コイル４０は、内側固定子コア２０が外側固定子コア３０に結合される前に、各結合部２２ａの周囲でティース部２２に直接巻き取られてスロット２３に挿入される。したがって、コイル４０の巻き取りがより迅速に行われるようになる。

また、内側固定子コア２０は、複数個の層ユニット５０、６０が長手方向に積層されることによって形成される。ここで、層ユニット５０は、内側固定子コア２０の長手方向両端に配置される一方、層ユニット６０は、各層ユニット５０間に配置される。層ユニット５０、６０は、回転子挿入孔２１が形成される内側固定子コア２０の内周側で隣接する各ティース部２２間に最小大きさの間隙２４が形成されるように、互いに異なる形状を有する。

すなわち、内側固定子コア２０を構成する層ユニット５０、６０は、複数個のティース５１が一体的に連結された一体的なリング状を有する一体型層ユニット５０と、複数個のティース６１が互いに離隔して円状に配置される離隔型層ユニット６０とを含む。一体型層ユニット５０及び離隔型層ユニット６０のティース５１、６１によってティース部２２が形成される。

一体型層ユニット５０は、ティース部２２を形成するティース５１と、各ティース５１を一体的に連結するために隣接する各ティース５１間に配置される連結部５２とを含む。一体型層ユニット５０は、内側固定子コア２０の長手方向両端に配置され、離隔型層ユニット６０は、円状に配置されるティース６１を含む。離隔型層ユニット６０は、ティース６１がティース５１に対応する形態で両端の一体型層ユニット５０間に配置される。離隔型層ユニット６０を形成するティース６１及び一体型層ユニット５０は、硅素鋼板をそれら形状に応じてパンチング加工することによって製作され、このような層ユニット５０、６０は、コーキング作業を通して積層されて互いに結合される。

図中、未説明符号５３と６３は、コーキングのためのコーキング孔を示しているが、層ユニット５０、６０は、コーキングのみならず、溶接作業やボルト結合を通しても互いに結合される。

したがって、本実施形態に係る内側固定子コア２０において、回転子挿入孔２１側で隣接する各ティース部２２間の間隙２４は、内側固定子コア２０の長手方向両端間に積層された離隔型層ユニット６０の隣接する各ティース６１間の距離によって形成される。このような離隔型層ユニット６０は、環状の一体型層ユニット５０に結合されて一体となり、内側固定子コア２０を構成するようになる。したがって、コイル４０のスロット２３への装着は、内側固定子コア２０の外周を形成する各結合部２２ａ間の距離を通して行われる。すなわち、各ティース部２２間の間隙２４は、コイル４０の挿入を考慮することなく、最小の幅を有するように設計されるので、その結果、従来に比べて交流モータの性能が向上する。

交流モータの性能を最大化するために、間隙２４の幅は、回転子（図示せず）と回転子挿入孔２１との間に形成されるエアギャップの２倍になる。さらに、このような間隙２４は、別途の加工なしに離隔型層ユニット６０の各ティース６１間の間隔を調節することによって形成される。例えば、回転子（図示せず）と回転子挿入孔２１との間に形成されたエアギャップが約０．３mmであるとき、間隙２４の幅は約０．６mmである。

そして、内周に沿って間隙を有さない一体型層ユニット５０は、磁路が形成されていない漏洩部位になる。この点において、内側固定子コア２０の長手方向両端における一体型層ユニット５０の数は、例えば、１又は２に最小化される。本実施形態の場合、一つの一体型層ユニット５０が内側固定子コア２０の長手方向両端にそれぞれ配置される。

また、図５及び図６に示すように、本実施形態に係る固定子は、コイル４０と固定子コア１０との間を絶縁するために固定子コア１０に結合される第１及び第２のインシュレータ７０、８０をさらに含む。固定子をより簡便に製作するために、第１のインシュレータ７０はガード７２、７３を含み、第２のインシュレータ８０はガード８２、８３を含む。ガード７２、７３、８２、８３は、コイル４０を支持する機能を行い、内側固定子コア２０が外側固定子コア３０に結合される前に内側固定コア２０に結合される。

すなわち、第１のインシュレータ７０が内側固定子コア２０の一端に装着される一方、第２のインシュレータ８０は内側固定子コア２０の他端に装着される。第１及び第２のインシュレータ７０、８０は、それぞれ複数個の第１及び第２の絶縁部７１、８１を含む。
第１及び第２の絶縁部７１、８１は、結合部２２ａが形成された外側及び回転子挿入孔２１が形成された内側を除いて、ティース部２２を取り囲むように円周方向に配置される。

第１及び第２のインシュレータ７０、８０の第１及び第２の絶縁部７１、８１は、内側固定子コア２０の長手方向に半分ずつティース部２２を取り囲む。内側固定子コア２０が完全に結合された状態で第１及び第２の絶縁部７１、８１が対向端で互いに接触し、スロット２３の内壁とコイル４０とが互いに完全に絶縁される。

そして、ガード７２、７３、８２、８３は、内側固定子コア２０の内周及び外周に対応するインシュレータ７０、８０の位置に、内側固定子コア２０の長手方向に沿って所定長さ延長されるように形成される。内側ガード７２、８２は、一つの環状構造を有し、内側固定子コア２０の上部及び下部の内周に配置される。外側ガード７３、８３は、第１及び第２の絶縁部７１、８１に対応するように、内側固定子コア２０の上部及び下部の外周に複数個配置される。

したがって、図６に示すように、第１及び第２のインシュレータ７０、８０が設置された内側固定子コア２０のティース部２２にコイル４０が直接巻き取られるとき、内側固定子コア２０の長手方向に沿ってスロット２３の外部に露出されるコイル４０の部分が内側ガード７２、８２及び外側ガード７３、８３によって安定的に支持される。すなわち、内側固定子コア２０に巻き取られたコイル４０に別途の整理作業を行う必要がなく、その結果、固定子がより効率的かつ迅速に製作される。

インシュレータ７０、８０及びコイル４０が内側固定子コア２０に装着された後、内側固定子コア２０は、内側固定子コア２０の結合部２２ａが外側固定子コア３０の結合溝３１に圧入されることによって外側固定子コア３０に結合される。これによって、交流モータの固定子の組み立てが完了する。

１０固定子コア
２０内側固定子コア
２１回転子挿入孔
２２ティース部
２２ａ結合部
２３スロット
２４間隙
３０外側固定子コア
３１結合溝
３２密閉部
４０コイル
５０一体型層ユニット
５１ティース
５２連結部
６０離隔型層ユニット
６１ティース
７０第１のインシュレータ
８０第２のインシュレータ
７１、８１絶縁部
７２、８２内側ガード
７３、８３外側ガード

Claims

内側固定子コアと、前記内側固定子コアの周囲に外嵌されながら前記内側固定子コアの外周に結合される外側固定子コアとを含む分離構造を有する固定子コアを含み、前記内側固定子コアは、前記内側固定子コアの内周に形成された回転子挿入孔を有し、複数個のティース部は、前記コイルを巻き取るために前記内側固定子コアの外周に円周方向に配置され、
前記内側固定子コアは、互いに結合されながら長手方向に積層される複数個の層ユニットを含み、
前記複数個の層ユニットは、複数の一体に連結されたティースを有するリング状の一体型層ユニットと、複数の互いに離隔したティースを有する離隔型層ユニットと、を含み、前記一体型層ユニットの一体に連結されたティース及び前記離隔型層ユニットの離隔したティースは、複数個のティース部を形成し、
前記一体型層ユニットは、前記内側固定子コアの長手方向両端に配置され、前記離隔型層ユニットは、前記各一体型層ユニット間に配置されたことを特徴とする交流モータの固定子。
円周方向に沿って互いに隣接する前記各ティース部間に形成されたギャップをさらに含み、前記ギャップは、回転子と前記回転子挿入孔との間に形成されたエアギャップの２倍であることを特徴とする、請求項１に記載の交流モータの固定子。
前記一体型層ユニットは、前記内側固定子コアの長手方向両端にそれぞれ一つ又は二つに配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の交流モータの固定子。
前記コイルと前記固定子コアとを絶縁するために前記内側固定子コアに結合されるインシュレータをさらに含み、
前記インシュレータは、前記外側固定子コアへの前記コイルの露出部分を支持するためのガードを含み、
前記ガードは、前記内側固定子コアの内周及び外周に対応する前記インシュレータの位置に、前記内側固定子コアの長手方向に延長されるように形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の交流モータの固定子。