JP2022057115A - モータ - Google Patents

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峻介 清水
Shunsuke Shimizu
正樹 平野
Masaki Hirano
寛 日比野
Hiroshi Hibino
祥孝 奥山
Yoshitaka Okuyama
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Abstract

【課題】モータの全体としての鉄損を低減し、運転効率を向上させる。【解決手段】複数のティース(13)には、第1ティース(13G)と、第1ティース(13G)と周方向に隣接し、第1ティース(13G)に形成されるコイルと異相のコイルが形成される第2ティース(13F)と、第3ティース(13G)と、第3ティース(13G)と周方向に隣接し、第3ティース(13G)に形成されるコイルと同相のコイルが形成される第4ティース(13H)と、が含まれる。ヨーク(12)は、第1ティース(13G)と第2ティース(13F)との間を周方向に繋ぐ第1ヨーク部(12A)と、第3ティース(13G)と第4ティース(13H)との間を周方向に繋ぐ第2ヨーク部(12B)と、を有する。第1ヨーク部(12A)は、第2ヨーク部(12B)よりも磁気抵抗が大きい。【選択図】図1

Description

本開示は、モータに関する。
従来、複数枚の積層板がかしめられて形成される固定子鉄心を有する固定子が知られている。この種の固定子を有するモータは、例えば特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載のステータは、複数枚の積層板が外周に接する領域でかしめられて形成されるステータコアと、複数枚の積層板がかしめられた状態でステータコアの一部に集中巻で巻き付けられる巻線と、を有する。特許文献1のステータでは、全てのティースに対応して、ティースとヨークとの接続部付近の外縁に、カシメ部が設けられている。
特許文献1に記載のステータのように、全てのティースに対応して、複数枚の積層板が外周に接する領域にカシメ部を設ければ、モータ特性への影響を少なく抑えることができると考えられる。
特開2019-146428号公報
しかしながら、特許文献1に記載のように、全てのティースに対応して、鉄損を増加させ得るカシメ部を設ける場合、ティースやヨークの部位によって磁束密度の高さが異なることが考慮に入れられていない。そのため、磁束密度の相対的に高いヨークの一部分において、磁気抵抗が大きくなってしまう場合があり、モータの全体としての鉄損が増大してしまう虞があった。また、そのために、運転効率が低下してしまうという問題もあった。
本開示の目的は、モータの全体としての鉄損を低減し、運転効率を向上させることにある。
本開示の第1の態様は、回転軸(30)を中心にして回転自在な回転子(20)と、前記回転子(20)と径方向に対向して配置される固定子(10)と、を備えるモータ(1)を対象とする。前記固定子(10)は、略環状のヨーク(12)と、前記ヨーク(12)から前記回転子(20)に向かって径方向に延び、前記ヨーク(12)の周方向に間隔をおいて配列される複数のティース(13)と、を含む固定子鉄心(11)を備える。前記複数のティース(13)には、第1ティース(13G)と、前記第1ティース(13G)と周方向に隣接し、前記第1ティース(13G)に形成されるコイルと異相のコイルが形成される第2ティース(13F)と、第3ティース(13G)と、前記第3ティース(13G)と周方向に隣接し、前記第3ティース(13G)に形成されるコイルと同相のコイルが形成される第4ティース(13H)と、が含まれる。前記ヨーク(12)は、前記第1ティース(13G)と前記第2ティース(13F)との間を周方向に繋ぐ第1ヨーク部(12A)と、前記第3ティース(13G)と前記第4ティース(13H)との間を周方向に繋ぐ第2ヨーク部(12B)と、を有する。前記第1ヨーク部(12A)は、前記第2ヨーク部(12B)よりも磁気抵抗が大きい。
第1の態様において、磁束密度の相対的に低いヨーク(12)の一部分である第1ヨーク部(12A)の磁気抵抗を大きくするので、第2ヨーク部(12B)の磁気抵抗を大きくする場合と比べて、全体としての鉄損を低減できる。よって、運転効率を向上させることができる。
本開示の第2の態様は、上記第1の態様のモータ(1)において、前記第1ヨーク部(12A)に、鉄損を増加させる損失増加部(120)が位置する。
第2の態様では、磁束密度の相対的に低いヨーク(12)の箇所である第1ヨーク部(12A)に、損失増加部(120)を位置させるので、第2ヨーク部(12B)に損失増加部(120)を位置させた場合と比べて、全体としての鉄損を低減できる。よって、運転効率を向上させることができる。
本開示の第3の態様は、上記第2の態様のモータ(1)において、前記固定子鉄心(11)は、複数枚の積層板(P)が積層されて形成される。前記第1ヨーク部(12A)の径方向中途部には、前記複数枚の積層板(P)を締結するカシメ部(120)が前記損失増加部として設けられる。
カシメ部には圧縮応力が掛かるため、磁束密度の高い箇所に設けると磁気抵抗となり鉄損が増大するという問題がある。第3の態様では、磁束密度の相対的に低いヨーク(12)の箇所である第1ヨーク部(12A)に、カシメ部(120)を位置させるので、全体としての鉄損を低減できる。しかも、本構成では、第1ヨーク部(12A)の径方向中途部にカシメ部(120)を設けているため、外周縁部に設ける場合と比べて、固定子(10)を破損させてしまう虞が少なく、また、複数枚の積層板(P)を精度良く固定することができる。
本開示の第4の態様は、上記第1の態様から第3の態様までのいずれか1つのモータ(1)において、前記第1ヨーク部(12A)は、その径方向における幅が、前記第2ヨーク部(12B)の径方向における幅よりも狭い狭幅部(121)を有する。
第4の態様では、磁束密度の相対的に低いヨーク(12)の箇所である第1ヨーク部(12A)に、狭幅部(121)を設けるので、全体としての鉄損を低減できる。よって、運転効率を向上させることができる。
本開示の第5の態様は、上記第4の態様のモータ(1)において、前記狭幅部は、前記第1ヨーク部(12A)の外周から前記ヨーク(12)の軸心部に向かって凹むように窪んだ切欠き(121)である。
第5の態様では、モータ(1)を、例えば冷凍サイクルの圧縮機に搭載するとした場合に、切欠き(121)を、油戻し運転時の油過通路として用いることができる。その結果、全体としての鉄損を低減しつつ、油戻し運転時間を短縮することが可能となる。
本開示の第6の態様では、上記第4の態様のモータ(1)において、前記狭幅部は、前記第1ヨーク部(12A)の径方向中途部に設けられる孔(123)である。
第6の態様では、全体としての鉄損を低減しつつ、ヨーク(12)に孔を設けることができる。孔(123)は、例えばボルトを挿入するための孔等として利用することができる。
本開示の第7の態様では、上記第1~第6の態様のいずれか1つのモータ(1)において、全ての前記第1ヨーク部(12A)のうちの一部のみが、前記第2ヨーク部(12B)よりも磁気抵抗が大きい。
第7の態様では、必要十分な数だけ損失増加部(120)を設けることが可能となり、設計の自由度が向上する。
本開示の第8の態様では、上記第1の態様のモータ(1)において、前記ティース(13)は、第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)と、第6ティース(13A, 13C, 13E, 13G, 13I, 13K)とを備える。第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)は、同相のコイル(14)が形成されて周方向に隣接する前記ティース(13)のうち、回転子(20)と組み合わされたときに当該回転子(20)の回転方向の遅れ側に配置される。第6ティース(13A, 13C, 13E, 13G, 13I, 13K)は、同相のコイル(14)が形成されて周方向に隣接する前記ティース(13)のうち、回転子(20)と組み合わされたときに当該回転子(20)の回転方向の進み側に配置される。前記第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)に、鉄損を増加させるティース側損失増加部(125)を位置させる。
第8の態様では、磁束密度の相対的に低いティース(13)の箇所である第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)に、ティース側損失増加部(125)を位置させるので、第6ティース(13A, 13C, 13E, 13G, 13I, 13K)にティース側損失増加部を位置させた場合と比べて、全体としての鉄損を低減できる。よって、運転効率を向上させることができる。
本開示の第9の態様では、上記第8の態様のモータ(1)において、前記固定子鉄心(11)は、複数枚の積層板(P)が積層されて形成される。第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)の周方向中途部には、前記複数枚の積層板(P)を締結するカシメ部(125)が前記ティース側損失増加部として設けられる。
第9の態様では、カシメ部(125)には圧縮応力が掛かるため、磁束密度の高い箇所に設けると磁気抵抗となり鉄損が増大するという問題がある。本構成によれば、磁束密度の相対的に低いティース(13)の箇所である第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)に、カシメ部(125)を位置させるので、全体としての鉄損を低減できる。
本開示の第10の態様では、上記第8又は第9の態様のモータ(1)において、全ての前記第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)のうちの一部のみに、前記ティース側損失増加部(125)が位置する。
第10の態様では、必要十分な数だけティース側損失増加部(125)を設けることが可能となり、設計の自由度が向上する。
図1は、本開示の第1実施形態に係るモータを軸方向に垂直に切ったときの断面図である。 図2は、本開示の第2実施形態に係るモータを軸方向に垂直に切ったときの断面図である。 図3は、第2実施形態の変形例に係るモータを軸方向に垂直に切ったときの断面図である。 図4は、本開示の第3実施形態に係るモータを軸方向に垂直に切ったときの断面図である。 図5は、本開示の第4実施形態に係るモータを軸方向に垂直に切ったときの断面図である。 図6は、本開示の第5実施形態に係るモータを軸方向に垂直に切ったときの断面図である。 図7は、本開示の第6実施形態に係るモータを軸方向に垂直に切ったときの断面図である。
以下、本開示の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、或いはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
≪実施形態≫
<1.第1実施形態>
<1-1.モータの全体構成>
以下では、図1を参照して、本実施形態に係るモータ(1)の構成について説明する。図1は、本実施形態に係るモータ(1)を軸方向に垂直に切ったときの断面図である。モータ(1)は、例えば空気調和機の圧縮機等に搭載される。図1に示すように、モータ(1)は、固定子(10)と、回転子(20)と、回転軸(30)とを含む。
なお、以下の説明においては、回転軸(30)の軸線に沿う方向を軸方向、回転軸(30)を中心とする円に沿う方向を周方向、軸線に対して垂直な方向を径方向として、説明を行う場合がある。
回転軸(30)は、軸方向に延びる。回転軸(30)には、動力を伝達する対象物が取り付けられる。回転子(20)は、回転軸(30)を中心にして回転自在に設けられる。固定子(10)は、回転子(20)と径方向に対向して配置される。
本実施形態の固定子(10)は、モータ(1)の外周側に配置され、図示しない筐体に固定される。固定子(10)は、固定子鉄心(11)と、巻線(図示省略)とを含む。
固定子鉄心(11)は、積層板としての電磁鋼板(P)を軸方向に複数枚積層することによって形成される。本実施形態の固定子鉄心(11)は、軸方向に視たときに略環状、より具体的には略円環状のバックヨーク(ヨーク)(12)を含む。また、固定子鉄心(11)は、バックヨーク(12)の内周面から径方向内側(後述する回転子(20)側)に向かって径方向に延びる複数のティース(13)を含む。複数のティース(13)は、バックヨーク(12)の周方向に一定の間隔をおいて、等間隔に配列される。
複数のティース(13)の各々は、延出部(131)と、鍔部(132)とを有する。延出部(131)は、バックヨーク(12)の内周面から径方向内側に直線的に延びる。各ティース(13)には、巻線が集中巻で巻かれてコイル(14)が形成される。鍔部(132)は、延出部(131)の径方向内側の先端部から周方向両側に向かって延びる。鍔部(132)は、延出部(131)に巻かれたコイル(14)を押さえる。
図1に示すように、本実施形態では、ティース(13)は、全部で12個設けられる。これらのティース(13)には、対応する巻線が巻かれており、これらの巻線に所定の電流が流れることにより、固定子(10)はその周方向に10極を有する状態となる。
具体的には、巻線は、4つずつ3組がU相、V相、又はW相の電力が供給されるよう、図示しない三相電力源に接続されている。この三相電力源は、例えば上記各相に対応するパルス幅を制御された電圧信号であるパルス幅変調信号を出力することにより、モータ(1)の回転を制御する。
より具体的には、図1に示すように、U相の電力が供給されるコイルが周方向に2つ連続し、その周方向一方側にW相の電力が供給されるコイルが周方向に2つ連続し、その周方向一方側にV相の電力が供給されるコイルが周方向に2つ連続し、その周方向一方側にU相の電力が供給されるコイルが2つ連続し、その周方向一方側にW相の電力が供給されるコイルが2つ連続し、その周方向一方側にV相の電力が供給されるコイルが2つ連続し、その周方向一方側に初出のU相の電力が供給されるコイルが隣接するという配列パターンとなっている。なお、連続する2つの同相のコイルは巻線が互いに逆方向に巻かれている。
なお、「周方向一方側」は、モータ(1)の回転子(20)の回転方向の進み側に一致するものとして、以下の説明を行う。
回転子(20)の外周部には、周方向に等間隔に、10個の永久磁石(21)が埋め込まれる。これにより、回転子(20)は、周方向に10極を有する状態となっている。永久磁石(21)としては、公知の種々のものを用い得るが、例えばネオジム磁石としてもよい。永久磁石(21)は、周方向にN極とS極とが交互に並ぶように配置されている。
このように、本実施形態のモータ(1)は、10極12スロットのモータであり、一般的な極数:スロット数が2:3となるモータに比べて、巻線係数を向上させることができ、モータ(1)の永久磁石(21)の鎖交磁束を有効活用することができる。
なお、12個のティース(13A~13L)とコイル(14)の相との対応関係は、図1に示すとおりのものであるとして、以下の説明を行う。
<1-2.ティースの構成及び定義>
12個のティース(13A~13L)の全ては、軸方向に視たときに同一の外形を有する。ティース(13A~13L)のそれぞれは、軸方向に視たときにティース幅方向中央の中心線に対して線対称な外形を有する。
ティース(13G)に着目したとき、ティース(13F)は、このティース(13G)と周方向に隣接する。ティース(13F)には、ティース(13G)に形成されるコイル(U+)とは異相のコイル(V+)が形成されている。すなわち、ティース(13G)を本実施形態に係る「第1ティース」としたとき、ティース(13F)は「第2ティース」であると捉えることができる。
同様に、ティース(13H)とティース(13I)の関係、ティース(13J)とティース(13K)の関係、ティース(13L)とティース(13A)の関係、ティース(13B)とティース(13C)の関係、及びティース(13D)とティース(13E)の関係も、「第1ティース」と「第2ティース」の関係と捉えることができる。
また、ティース(13G)に着目したとき、ティース(13H)は、このティース(13G)と周方向に隣接する。ティース(13H)には、ティース(13G)に形成されるコイル(U+)と同相のコイル(U-)が形成されている。すなわち、ティース(13G)を本実施形態に係る「第3ティース」としたとき、ティース(13H)は「第4ティース」であると捉えることができる。
同様に、ティース(13I)とティース(13J)の関係、ティース(13K)とティース(13L)の関係、ティース(13A)とティース(13B)の関係、ティース(13C)とティース(13D)の関係、及びティース(13E)とティース(13F)の関係も、「第3ティース」と「第4ティース」の関係と捉えることができる。
<1-2.バックヨークの構成及び定義>
バックヨーク(12)は、第1ヨーク部(12A)と第2ヨーク部(12B)とを周方向に交互に接続してなる。本実施形態の第1ヨーク部(12A)及び第2ヨーク部(12B)は、いずれも、軸方向に視たときに円弧状である。
第1ヨーク部(12A)は、バックヨーク(12)のうち、第1ティースと第2ティースとの間を周方向に繋ぐ部位である。具体例としては、ティース(13G)とティース(13F)とは、「第1ティース」と「第2ティース」との関係にあり、これらを繋ぐヨーク部は、第1ヨーク部(12A)である。別の言い方をすれば、異相コイルが周方向に隣接するティース(13G, 13F)間は、第1ヨーク部(12A)により繋がれる。
同様に、ティース(13H)とティース(13I)の間、ティース(13J)とティース(13K)の間、ティース(13L)とティース(13A)の間、ティース(13B)とティース(13C)の間、及びティース(13D)とティース(13E)の間にも、第1ヨーク部(12A)が位置する。
第2ヨーク部(12B)は、バックヨーク(12)のうち、第3ティースと第4ティースとの間を周方向に繋ぐ部位である。具体例としては、ティース(13G)とティース(13H)とは、「第3ティース」と「第4ティース」との関係にあり、これらを繋ぐヨーク部は、第2ヨーク部(12B)である。別の言い方をすれば、同相コイルが周方向に隣接するティース(13G, 13H)間は、第2ヨーク部(12B)により繋がれる。
同様に、ティース(13I)とティース(13J)の間、ティース(13K)とティース(13L)の間、ティース(13A)とティース(13B)の間、ティース(13C)とティース(13D)の間、及びティース(13E)とティース(13F)の間にも、第2ヨーク部(12B)が位置する。
第1ヨーク部(12A)は、第2ヨーク部(12B)よりも磁気抵抗が大きくなるように構成される。本実施形態では、6個の第1ヨーク部(12A)の全てに、鉄損を増加させる「損失増加部」としてのカシメ部(120)が位置する。
カシメ部(120)は、複数枚の積層板としての電磁鋼板(P)を締結する。カシメ部(120)は、第1ヨーク部(12A)の径方向中途部に設けられる。カシメ部(120)は、電磁鋼板(P)を塑性変形させて軸方向に繋ぎ合わせるカシメ加工が行われることにより、形成される。本実施形態では、カシメ部(120)が第1ヨーク部(12A)の外縁部や内縁部ではなく、第1ヨーク部(12A)の径方向中途部に設けられるため、カシメ加工を施す際に、固定子(10)を破損させてしまう虞が少なく、また、複数枚の電磁鋼板(P)を精度よく固定することができる。
ここで、一般的に、カシメ部には圧縮応力が掛かるため、磁束密度の高い箇所に設けると磁気抵抗が増加し、鉄損が増大するという事情がある。また、本願の発明者らは、モータの駆動時において、ティースやバックヨークの部位によって磁束密度の高さが異なることを見出した。この点、本実施形態に係るモータ(1)によれば、バックヨーク(12)のうち磁束密度が相対的に低い箇所である第1ヨーク部(12A)にカシメ部(120)を位置させるので、モータ(1)の全体としての鉄損を低減できる。その結果、モータ(1)の運転効率を向上させることができる。
<2.第2実施形態>
以下では、図2を参照して、第2実施形態に係るモータ(1)の構成について説明する。図2は、第2実施形態に係るモータ(1)を軸方向に垂直に切ったときの断面図である。
第2実施形態に係る固定子鉄心(11)は、カシメ部(120)に代えて切欠き(121)を有する点において、第1実施形態とは相違する。切欠き(121)は、本開示の「狭幅部」の実施の一形態である。切欠き(121)は、第1ヨーク部(12A)の外周から回転軸(30)側に向かって凹むように窪んでいる。第1ヨーク部(12A)の切欠き(121)の部分の、径方向における幅は、第2ヨーク部(12B)の径方向における幅よりも狭くなっている。切欠き(121)は、所謂コアカットをなしている。
以上に示した構成により、第2実施形態に係るモータ(1)では、磁束密度の相対的に低いバックヨーク(12)の箇所である第1ヨーク部(12A)に、狭幅部としての切欠き(121)を設けるので、モータ(1)の全体としての鉄損を低減できる。よって、運転効率を向上させることができる。
また、第2実施形態に係るモータ(1)を、例えば冷凍サイクルの圧縮機に搭載するとした場合に、切欠き(121)を、油戻し運転時の油通過通路として用いることができる。その結果、モータ(1)の全体としての鉄損を低減しつつ、油戻し運転時間を短縮することが可能となる。
<3.第2実施形態の変形例>
以下では、図3を参照して、第2実施形態の変形例に係るモータ(1)の構成について説明する。図3は、第2実施形態の変形例に係るモータ(1)を軸方向に垂直に切ったときの断面図である。
本変形例に係る切欠き(121)の1つは、キー部材(122)を挿入するために用いられる点において、第2実施形態とは相違する。
キー部材(122)は、切欠き(121)の溝幅に対応する矩形状の断面を有する。キー部材(122)は、軸方向に延びる。モータ(1)を収容するケーシングの内周面にも、切欠き(121)の溝幅に対応し軸方向に延びる内溝が形成される。キー部材(122)が、第1ヨーク部(12A)の切欠き(121)と、ケーシングの上記内溝とに、収容されることにより、固定子(10)がケーシングに対して相対回転不能とされる。
以上に示したように、狭幅部を、キー部材(122)を挿入するために用いる等、狭幅部は様々な用途に用いることができる。
<4.第3実施形態>
以下では、図4を参照して、第3実施形態に係るモータ(1)の構成について説明する。図4は、第3実施形態に係るモータ(1)を軸方向に垂直に切ったときの断面図である。
本実施形態に係る第1ヨーク部(12A)は、「狭幅部」として貫通孔(孔)(123)を有する点において、第2実施形態とは相違する。
貫通孔(123)は、第1ヨーク部(12A)の径方向中途部、かつ、第1ヨーク部(12A)の周方向中途部に設けられる。貫通孔(123)は、固定子鉄心(11)の第1ヨーク部(12A)を軸方向に貫通している。本実施形態では、貫通孔(123)は、軸方向に視たときに円形状を有する。これにより、容易に第1ヨーク部(12A)に狭幅部としての貫通孔(123)を設けることができる。貫通孔(123)内は、流体(例えば、空気、冷媒)で満たされる。空気は、固定子鉄心(11)をなす材料よりも透磁率が低い。
このように、バックヨーク(12)のうち、磁束密度が相対的に低い部分である第1ヨーク部(12A)の磁気抵抗を大きくするので、第2ヨーク部(12B)の磁気抵抗を大きくした場合と比べて、モータ(1)の全体としての鉄損を低減できる。その結果、運転効率を向上させることができる。
以上に示したように、本実施形態では、モータ(1)の全体としての鉄損を低減しつつ、バックヨーク(12)に貫通孔(123)を設けることができる。貫通孔(123)は、例えばボルトを挿入するためのボルト孔等として利用することができる。
<5.第4実施形態>
以下では、図5を参照して、第4実施形態に係るモータ(1)の構成について説明する。図5は、第4実施形態に係るモータ(1)を軸方向に垂直に切ったときの断面図である。
第4実施形態に係るモータ(1)は、バックヨーク(12)の全ての第1ヨーク部(12A)のうちの、一部の第1ヨーク部(12A)のみが、カシメ部(120)を有する点において、第1実施形態とは相違する。具体的には、6つの第1ヨーク部(12A)のうちの、周方向に1つおきに配置される3つの第1ヨーク部(12A)にのみ、カシメ部(120)が設けられる。別の言い方をすれば、第4実施形態では、第1実施形態に対し、カシメ部(120)の形成箇所が間引かれている。
以上に示したように、第4実施形態に係るモータ(1)においては、全ての第1ヨーク部(12A)のうちの一部のみが、第2ヨーク部(12B)よりも磁気抵抗が大きくなっている。これにより、必要十分な数だけ、カシメ部(損失増加部)(120)を設けることが可能となり、設計の自由度が向上する。
<6.第5実施形態>
以下では、図6を参照して、第5実施形態に係るモータ(1)の構成について説明する。図6は、第5実施形態に係るモータ(1)を軸方向に垂直に切ったときの断面図である。
<6-1.ティースの定義>
同相のコイル(14)が巻かれる、周方向に隣接する2つのティース(13)に着目したとき、回転子(20)の回転方向の遅れ側に配置されるティース(13)を「第5ティース」、進み側に配置されるティース(13)を「第6ティース」とする。
具体的には、ティース(13G)とティース(13H)に着目したとき、ティース(13G)に形成されるコイル(U+)は、ティース(13H)に形成されるコイル(U-)と同相である。ここで、回転子(20)の回転方向は図6の紙面上で反時計回りなので、ティース(13H)が遅れ側に配置されるティースである「第5ティース」、ティース(13G)が進み側に配置されるティースである「第6ティース」となる。
同様に、ティース(13I)とティース(13J)の関係、ティース(13K)とティース(13L)の関係、ティース(13A)とティース(13B)の関係、ティース(13C)とティース(13D)の関係、及びティース(13E)とティース(13F)の関係も、「第6ティース」と「第5ティース」の関係と捉えることができる。
第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)は、第6ティース(13A, 13C, 13E, 13G, 13I, 13K)よりも磁気抵抗が大きくなるように構成される。本実施形態では、6個の第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)の全てに、鉄損を増加させる「鉄損増加部」としてのカシメ部(125)が位置する。
カシメ部(125)は、複数枚の積層板としての電磁鋼板(P)を締結する。カシメ部(125)は、第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)の周方向中途部、かつ、径方向中途部に、設けられる。カシメ部(125)は、電磁鋼板(P)を塑性変形させて軸方向に繋ぎ合わせるカシメ加工が行われることにより、形成される。本実施形態では、カシメ部(125)が軸方向に視たときに第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)の端部ではなく、第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)の中央部に設けられるため、カシメ加工を施す際に、固定子(10)を破損させてしまう虞が少なく、また、複数枚の電磁鋼板(P)を精度よく固定することができる。
ここで、一般的に、カシメ部には圧縮応力が掛かるため、磁束密度の高い箇所に設けると磁気抵抗が増加し、鉄損が増大するという事情がある。この点、本実施形態に係るモータ(1)によれば、バックヨーク(12)のうち磁束密度が相対的に低い箇所である第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)にカシメ部(120)を位置させるので、モータ(1)の全体としての鉄損を低減できる。その結果、モータ(1)の運転効率を向上させることができる。
<7.第6実施形態>
以下では、図7を参照して、第6実施形態に係るモータ(1)の構成について説明する。図7は、第6実施形態に係るモータ(1)を軸方向に垂直に切ったときの断面図である。
第6実施形態に係るモータ(1)は、全ての第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)のうちの、一部の第5ティース(13D, 13H, 13L)のみが、カシメ部(125)を有する点において、第5実施形態とは相違する。具体的には、6つの第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)のうちの、周方向に1つおきに配置される3つの第5ティース(13D, 13H, 13L)にのみ、カシメ部(125)が設けられる。別の言い方をすれば、第6実施形態では、第5実施形態に対し、カシメ部(125)の形成箇所が間引かれている。
以上に示したように、第6実施形態に係るモータ(1)においては、全ての第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)のうちの一部のみが、第6ティース(13A, 13C, 13E, 13G, 13I, 13K)よりも磁気抵抗が大きくなっている。これにより、必要十分な数だけ、カシメ部(ティース側損失増加部)(125)を設けることが可能となり、設計の自由度が向上する。
<8.変形例>
以上に、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
固定子鉄心(11)に第1ヨーク部(12A)のカシメ部(120)と第5ティース部(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)のカシメ部(125)の両方が設けられるとしてもよい。
第2実施形態において、切欠き(121)の形状は軸方向視において矩形状のものに限らない。上記に代えて、切欠き(121)を、軸方向視において半円状としたり、三角形状としたり、外周を削ぎ落として平坦部を形成したDカット状としたりしてもよい。
第3実施形態において、貫通孔(123)の形状は軸方向視において円形状のものに限らない。上記に代えて、貫通孔(123)を、軸方向視において楕円形としたり、三角形状としたり、矩形状としたりしてもよい。また、貫通孔(123)が第1ヨーク部(12A)に複数設けられていてもよい。さらに、貫通孔(123)内が、固定子鉄心(11)をなす材料よりも透磁率が低い材料により満たされているとしてもよい。
上記の実施形態のモータ(1)では、周方向に隣接するティース(13)に同相のコイル(14)が形成される状態と、異相のコイル(14)が形成される状態とが、周方向に交互に現れるとしたが、必ずしもこれに限らない。上記に代えて、周方向に隣接するティース(13)に同相のコイル(14)が形成される状態が、周方向に複数回連続していてもよい。斯かる場合、第1ヨーク部(12A)は、周方向に一定ではない間隔で配置されることとなる。
すなわち、モータ(1)は、10極12スロットのモータに限定されるものではない。上記に代えて、例えば、8極9スロット、10極9スロット、14極12スロットのモータとしてもよい。
上記の実施形態のモータ(1)は、外周側に固定子(10)が配置され、内周側に回転子(20)が配置されるとしたが、これに限らない。上記に代えて、モータを、外周側に回転子が配置され、内周側に固定子が配置される、所謂アウターロータ型としてもよい。
また、上記の実施形態及び変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
本開示は、モータについて有用である。
1 モータ
10 固定子
11 固定子鉄心
12 バックヨーク(ヨーク)
12A 第1ヨーク部
12B 第2ヨーク部
13 ティース
14 コイル
20 回転子
21 永久磁石
30 回転軸
120 カシメ部(損失増加部)
121 狭幅部
122 キー部材
123 貫通孔(孔)
125 カシメ部(ティース側損失増加部)
131 延出部
132 鍔部
P 電磁鋼板(積層板)

Claims (10)

  1. 回転軸(30)を中心にして回転自在な回転子(20)と、
    前記回転子(20)と径方向に対向して配置される固定子(10)と、
    を備え
    前記固定子(10)は、
    略環状のヨーク(12)と、
    前記ヨーク(12)から前記回転子(20)に向かって径方向に延び、前記ヨーク(12)の周方向に間隔をおいて配列される複数のティース(13)と、
    を含む固定子鉄心(11)を備え、
    前記複数のティース(13)には、
    第1ティース(13G)と、
    前記第1ティース(13G)と周方向に隣接し、前記第1ティース(13G)に形成されるコイルと異相のコイルが形成される第2ティース(13F)と、
    第3ティース(13)と、
    前記第3ティース(13G)と周方向に隣接し、前記第3ティース(13G)に形成されるコイルと同相のコイルが形成される第4ティース(13H)と、
    が含まれ、
    前記ヨーク(12)は、
    前記第1ティース(13G)と前記第2ティース(13F)との間を周方向に繋ぐ第1ヨーク部(12A)と、
    前記第3ティース(13G)と前記第4ティース(13H)との間を周方向に繋ぐ第2ヨーク部(12B)と、
    を有し、
    前記第1ヨーク部(12A)は、前記第2ヨーク部(12B)よりも磁気抵抗が大きい
    ことを特徴とするモータ(1)。
  2. 請求項1のモータ(1)において、
    前記第1ヨーク部(12A)に、鉄損を増加させる損失増加部(120)が位置する
    ことを特徴とするモータ(1)。
  3. 請求項2のモータ(1)において、
    前記固定子鉄心(11)は、複数枚の積層板(P)が積層されて形成され、
    前記第1ヨーク部(12A)の径方向中途部には、前記複数枚の積層板(P)を締結するカシメ部(120)が前記損失増加部として設けられる
    ことを特徴とするモータ(1)。
  4. 請求項1~3のいずれか1つのモータ(1)において、
    前記第1ヨーク部(12A)は、その径方向における幅が、前記第2ヨーク部(12B)の径方向における幅よりも狭い狭幅部(121)を有する
    ことを特徴とするモータ(1)。
  5. 請求項4のモータ(1)において、
    前記狭幅部は、前記第1ヨーク部(12A)の外周から前記ヨーク(12)の軸心部に向かって凹むように窪んだ切欠き(121)であることを特徴とするモータ(1)。
  6. 請求項4のモータ(1)において、
    前記狭幅部は、前記第1ヨーク部(12A)の径方向中途部に設けられる孔(123)であることを特徴とするモータ(1)。
  7. 請求項1~6のいずれか1つのモータ(1)において、
    全ての前記第1ヨーク部(12A)のうちの一部のみが、前記第2ヨーク部(12B)よりも磁気抵抗が大きいことを特徴とするモータ(1)。
  8. 請求項1のモータ(1)において、
    前記ティース(13)は、
    同相のコイル(14)が形成されて周方向に隣接する前記ティース(13)のうち、回転子(20)と組み合わされたときに当該回転子(20)の回転方向の遅れ側に配置される第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)と、
    同相のコイル(14)が形成されて周方向に隣接する前記ティース(13)のうち、回転子(20)と組み合わされたときに当該回転子(20)の回転方向の進み側に配置される第6ティース(13A, 13C, 13E, 13G, 13I, 13K)と、
    を備え、
    前記第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)に、鉄損を増加させるティース側損失増加部(125)を位置させる
    ことを特徴とするモータ(1)。
  9. 請求項8のモータ(1)において、
    前記固定子鉄心(11)は、複数枚の積層板(P)が積層されて形成され、
    前記第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)の周方向中途部には、前記複数枚の積層板(P)を締結するカシメ部(125)が前記ティース側損失増加部として設けられる
    ことを特徴とするモータ(1)。
  10. 請求項8又は9のモータ(1)において、
    全ての前記第5ティース(13B, 13D, 13F, 13H, 13J, 13L)のうちの一部のみに、前記ティース側損失増加部(125)が位置することを特徴とするモータ(1)。
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