JP2969484B2 - 電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄心に巻線を直接巻き
付け、プリミックスなどによってモ―ルドされるる構造
の電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】電動機
は、一般に鉄心に多数の歯部を形成してスロットと称さ
れる開口部を形成し、この開口部に巻線を挿入装着して
いる。しかし、この様な巻線の装着では、鉄心の軸方向
端面に巻線端が大きく突出して軸方向の寸法が大きくな
る。しかも、この様な巻線端は、鉄心に有効な磁束を発
生するものではなく、抵抗損となり、発熱するだけの無
駄な巻線となっていた。そこで、継鉄部に巻線を巻き付
ける、すなわちトロイダル状の巻線が施される電動機が
試みられ、巻線の無駄を少なくし軸方向の寸法を小さく
することで大きな効果を得ている。しかしながら、この
様な電動機においても幾つかの問題がある。リング状の
継鉄部に巻線を巻き付けるには、継鉄部を分割しなけれ
ば容易に巻線を施すことができず、この分割によって製
造上および特性上好ましくない現象が現れた。例えば、
分割された鉄心を接合する手間や接合部分における磁気
抵抗の乱れなどがあり、高効率や低騒音が求められる電
動機としては問題があった。

【０００３】また、この様な磁気抵抗の乱れがなくと
も、鉄心が分割され、巻線を施した後、接合すると十分
な真円度を得ることが難しく、振動や騒音に悩まされ
た。この様な問題は、回転数を制御するためにサイリス
タなどの素子で電源電圧を制御すると電源電圧の波形が
正弦波でなくなることから発生する高調波に同調して極
めて大きな振動や騒音が発生することで確認されてい
る。

【０００４】この様な現実的な振動や騒音を軽減するた
め、固定子鉄心をプリミックスなどの部材でモ―ルドす
ることが試みられ、振動や騒音を軽減するのに著しい効
果を得ている。しかし、この場合でも、モ―ルドに際し
て、回転子に対向する固定子鉄心の内周面は、少ない隙
間を形成する必要からモ―ルドすることなく露出させる
必要があり、モ―ルドに際して密着する治具を圧入しな
ければならなかった。従って、歯部が軟弱な場合、この
治具の圧入によって変形することがあった。特に、固定
子鉄心の巻線が巻装される部分を絶縁するために、プレ
モ―ルドと称される樹脂モ―ルドを行う場合、一般にプ
レモ―ルドは、高圧力で鉄心に巻線もなく、絶縁層を形
成する成形型の空間が形成されるため、歯部が変形し易
い環境になっていた。

【０００５】電動機は、振動や騒音を軽減する筈のプリ
ミックスなどでモ―ルドされたものにおいてもこの様な
現実的な問題を有しており、この様な電動機においても
良好な鉄心の精度を確保することが電動機の振動や騒音
を軽減するための重要課題であった。特に、回転子は、
外周を一様に切削することが容易であり、軸に対して極
めて精度の高い真円度を得ることができたが、固定子鉄
心は、内周面を切削することができず、製造過程で実質
的に発生する変形を完全に避けることができなかった。
また、対策として回転子と固定子との間に形成される空
隙を大きくして影響を緩和することもあったが、この場
合、運転効率が悪くなるため、好ましい方法ではなかっ
た。

【０００６】この様な歯部は、継鉄部から真っ直ぐに軸
心に向かって延設され、内径側に装着される治具に対し
ても周方向にバランス良く治具に密着する構造の場合、
治具に対して変形が起こらないものである。しかしなが
ら、歯部が治具に対してバランス良く密着しないものの
場合、歯部には治具による外径方向へ押される圧力がア
ンバランスに残存することになる。その代表的な構成の
電動機は、特開昭６３−１１０９２８号公報に示される
ように歯部が一様に軸心に向かって延出するような電動
機と異なり、歯部が軸心に真っ直ぐ形成されることなく
湾曲しており、しかも、内径側で回転子に対向する磁束
面が周方向へ偏在しており、この様な歯部は、変形する
可能性が大きい。そして、万一、歯部が変形すると固定
子鉄心の真円度が十分得られず、回転子との間に形成さ
れる僅かな空隙が不規則となり、振動騒音、及び運転効
率の悪化になった。

【０００７】本発明は、この様な事情に鑑みてなされた
ものであり、モ―ルドなどに際して使用される内径側に
密着する治具によって変形し易い歯部に治具が密着して
も、あるいは、モ―ルドのプリミックスなどに外力を受
けても変形の起こらない固定子鉄心を構成し、固定子鉄
心の内径側の真円度が良好となり、回転子との間に形成
される空隙が正確に形成でき、騒音、振動が少なく、運
転効率の良い電動機を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｅ字状を成す
歯部を構成する極子のうち端部側の極子の内径側に中央
の極子に向けて周方向に延設されるされる磁束面を形成
し、さらに、この磁束面とは反対側へ延設される補強磁
束面を形成し、この磁束面及び補強磁束面の内径側が回
転子に均一に対向する円弧状となるように構成したこと
によって目的を達成している。

【０００９】

【作用】歯部の極子に形成される磁束面がそれぞれ対向
するように周方向へ延設される場合、治具によってこの
磁束面が治具の当接面とは反対側を、すなわち外径方向
へ押圧されて変形の恐れがあるが、この磁束面とは、周
方向の反対側に補強磁束面を形成し、一連の円弧状に形
成したため、磁束面が治具によって外径方向へ押圧され
た場合、補強磁束面が治具を押圧するように作用し、磁
束面の変形を阻止することができる。

【００１０】

【実施例】本発明を図面に示された一実施例に基づいて
説明すると、図１は、本発明による電動機の固定子鉄心
の構造を示す要部横断面図であり、図２は、巻線が施さ
れた状態を示す斜視図であり、図３は、治具によって歯
部が押されて変形する状態を示す要部平面図であり、図
４は、本発明によって歯部の変形が阻止される電動機の
要部平面図である。

【００１１】図１において、電動機の固定子鉄心は、帯
状鋼板をプレスによって打抜き必要量積層されるもので
あり、外周側にリング状の継鉄部１を形成し、継鉄部１
の内周側に軸心に向かって突出する主極２を構成する第
１巻線部３が６個均等に配設けられている。そして、第
１巻線部３の内径側にＥ字状に３個の極子４ａ、４ｂ、
４ｃからなる歯部４が形成されており、この極子４ａ、
４ｂ、４ｃは、固定子鉄心の体積を必要最小にするた
め、磁路として最小限必要な幅に形成されている。ま
た、電動機を小形に形成するため、径方向に圧縮された
形状に構成されている。さらに、Ｅ字状に形成され極子
４ａ、４ｂ、４ｃから成る歯部４は、第１巻線部３に支
持されるように内径側に形成されており、第１巻線部３
と同じく６個均等に配設されている。この歯部４と隣設
する歯部４との間には、継鉄部１から内径側に軸心に向
けて突出する補極５が歯部４と同じく６個均等に配設さ
れている。そして、歯部４を構成する極子４ａ、４ｂ、
４ｃ及び補極５の内径側は、僅かな隙間を介して隣設さ
れる回転子６の外周面に対向するように一連の円弧状に
形成されている。回転子６は、図示されない軸によって
回転するように支持されており、鉄心にアルミニウムの
ダイカスで二次導体が形成されるカゴ型回転子を形成し
ている。

【００１２】歯部４を形成する極子４ａ、４ｃは、それ
ぞれ内径側に互いに対向するように延設される磁束面７
を形成している。そして、この磁束面７の周方向におけ
る反対側に小さく突出する補強磁束面７ａが形成されて
おり、この磁束面７と補強磁束面７ａとが回転子６に均
一に対向する円弧を形成している。

【００１３】図２において、電動機は、主極２に第１巻
線Ａ及び第２巻線Ｍがそれぞれ巻装されており、第１巻
線Ａは、６個が連接されるように１本の線で構成されて
おり、さらに、歯部４を構成する極子４ａ、４ｂ、４ｃ
の内、補極５を越えて隣設する極子４ａ、４ｃに亘り第
２巻線Ｍが巻装されている。この第２巻線Ｍについて
も、６個が１本の線で連続して巻装されている。

【００１４】図３において、磁束面７の周方向における
反対側に突出する補強磁束面がないものが示されてお
り、内径に密着する治具８が装着されており、この治具
８によって歯部４を形成する極子４ａ、４ｃの磁束面７
が外径方向へ変形している状態が示されている。

【００１５】図４において、固定子鉄心は、歯部４を形
成する極子４ａ、４ｃにそれぞれ磁束面７とは周方向の
反対側へ延出する補強磁束面７ａがそれぞれ設けられて
いる。そして、補強磁束面７ａと磁束面７とは、回転子
６に均一に対向する円弧を形成している。

【００１６】この様な構成において、電動機は、鋼板を
プレスによって所定の形状に打抜き、積層され、さら
に、図２に示されるように第１巻線Ａ及び第２巻線Ｍを
巻装し、固定子鉄心を形成する。このとき、最初に第１
巻線Ａが巻装され、次に第２巻線Ｍを巻装しなければな
らない。すなわち、第２巻線Ｍは、内径側に位置するた
め、第１巻線Ａの巻装を妨げるものであり、すべての第
１巻線Ａを先に巻装し、次に第２巻線Ｍを巻装すること
で一連の巻線が行える。この様な第１巻線Ａ及び第２巻
線Ｍを巻装するには、固定子鉄心の軸心で上下動し、さ
らに周方向へ揺動するノズルから巻線を形成する銅線を
引き出し、第１巻線部３及び極子４ａ、４ｃに直接巻き
付けるものである。このとき、第１巻線Ａと第２巻線Ｍ
とは、ノズルの長さおよび揺動による振れる角度を変え
なければならないが、これは巻線機側で行う。また、６
個の歯部４などに対して連続的に巻線を行うため、固定
子鉄心を回転させるように構成するものである。この様
な巻線機は、ステッピングモ―タなどの鉄心に直接巻線
を巻き付けるものでは既存の技術である。

【００１７】そして、第１巻線Ａ及び第２巻線Ｍが巻装
された後、または、巻装される以前に固定子鉄心の内径
側に治具８を装着し、プレモ―ルドなどの成型型に装着
し、モ―ルドする。そこで、その様な工程において、図
３に示されるように従前の歯部の構造では、治具８に磁
束面７が押されることがある。すなわち、この磁束面７
は、治具８が均一に当接するものであったとしても、外
径方向へ圧力を受けると、外径側が空間の場合、曲がっ
て変形が起こり易いものである。従って、治具８の押圧
力が大きくなるとこの磁束面７の変形が発生することに
なる。この磁束面７の変形は、プレモ―ルドなどの場
合、薄い絶縁層を形成する必要からモ―ルドされる樹脂
の粘度が低く、また、高圧力で充填されるため、治具８
と磁束面７との間に充填される樹脂が入り易く、治具８
については、磁束面と７との間に圧入程度の接触圧力が
必要となっている。このため、従前のものを示す図３に
おいては、磁束面の７の変形が発生易いわけである。そ
こで、図４に示される本発明の構造では、磁束面７の周
方向の反対側に補強磁束面７ａを形成し、これらを回転
子６に均一に対向する一連の円弧状に形成したため、こ
の補強磁束面７ａが治具８に密着することになる。従っ
て、磁束面７が図３に示されるように変形する場合、こ
の補強磁束面７ａが内径側へ突出するように変形するこ
とになる。この様な補強磁束面７ａの変形は、治具８に
密着している関係上起こり得ないことであり、磁束面７
の変形を阻止することができる。すなわち、磁束面７と
補強磁束面７ａとが極４ａ、４ｃを構成する径方向へ延
設される部分を軸としてシ―ソ―の如く作用し、磁束面
７が外径方向へ変形するときは、補強磁束面７ａが反対
に内径方向へ変形することになる。従って、磁束面７と
補強磁束面７ａとに密着する治具は、両者の一部を曲げ
て変形させることができず、固定子鉄心の内径側におけ
る真円度を正確に確保することができる。

【００１８】

【発明の効果】この様にして完成された電動機は、第１
巻線Ａを補助巻線としてコンデンサ―を接続し、第２巻
線Ｍ主巻線としてそれぞれ電源を接続して運転される。
そして、固定子鉄心の真円度が良好であることから振動
騒音が小さく、また、運転の効率の、良い電動機が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動機の固定子鉄心の構造を示す
要部横断面図である。

【図２】巻線が施された状態を示す斜視図である。

【図３】治具によって歯部が押されて変形する状態を示
す要部平面図である。

【図４】本発明によって歯部の変形が阻止される電動機
の要部平面図である。

【符号の説明】

１……継鉄部 ２……主極 ３……第１巻線部 ４……歯部 ５……補極 ６……回転子 ７……磁束面 ７ａ……補強磁束面

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周にリング状の継鉄部を形成し、この継
   鉄部の内周側に軸向きに突出する複数の補極と、この複
   数の補極の間に形成される主極とからなり、この主極に
   前記継鉄部から軸向きに突設する第１巻線部を形成し、
   この第１巻線部の内径側にＥ字状に軸心に向かって３個
   突出する極子で歯部を形成し、第１巻線部に第１巻線を
   施し、歯部の前記補極に隣接する極子と補極を越えて隣
   接する極子との間に第２巻線を施す電動機において、Ｅ
   字状を成す極子のうち端部側の極子の内径側に中央の極
   子に向けて周方向に延設される磁束面を形成し、さら
   に、この磁束面とは反対側へ延設される補強磁束面を形
   成し、この磁束面及び補強磁束面の内径側が回転子に均
   一に対向する円弧状となるように構成したことを特徴と
   する電動機。