JP3153913B2 - 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、鉄心に巻線を巻き付け
る構造の電動機における、効率の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】電動機
は、一般に鉄心にクシ状に軸心に向かって延出する多数
の歯部を備えてスロットと称される開口部を形成し、こ
の開口部に巻線を軸方向から挿入装着している。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】そこで、特開昭６３−１１０９２８号公報
に記載されるような電動機が試みられている。この電動
機は、リング状の継鉄部の内周に径方向に深さの異なる
スロットを形成し、歯部に直接巻線を巻装している。こ
の場合、固定子鉄心を分割しなくとも巻線を巻装でき、
磁束の乱れなどがなく、振動、騒音の低減で効果が期待
できる。しかし、効率の点で幾つかの問題を有してい
る。まず、スロットの容積が小さく巻線量の制限を受け
るため、出力を大きくできない。このため、径方向に大
きくしなければならず、外径の大きい電動機になる。ま
た、電動機には、漏洩磁束による効率の悪化があり、通
常固定子鉄心と回転子との僅かな隙間に発生するジグザ
グリーケージ、巻線端部で発生するコイルエンドリーケ
ージ、スロットで発生するスロットリーケージの問題が
ある。

【０００４】この構造の電動機においても、これらの問
題は解消されておらず、特に、スロットを径方向へ深く
するため、主巻線の磁束が通る歯部が隣設する歯部との
間で洩れることになり、ゆわゆるスロットリーケージと
いわれる歯部間における洩れリアクタンスが大きくなっ
て出力特性が悪くなる。しかし、この歯部に大量の巻線
を巻装するために補極と歯部を接近させると、ますます
洩れリアクタンスが大きくなり、出力特性が悪化するこ
とになり、出力特性を良くするために、巻線量が多くで
きないといった結果となり、出力を大きくできないとい
った欠点があった。

【０００５】本発明は、この様な事情に鑑みてなされた
ものであり、振動、騒音が少なく、効率の良い電動機を
提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、外周にリング
状の継鉄部を形成し、この継鉄部の内周に軸向きに突出
する複数の第１補極を備え、この第１補極の間に軸向き
に突出する支持部を形成し、この支持部の内径側に周方
向へ延出すると共に軸向きに突出する２個の歯部を形成
し、この２個の歯部の間で前記支持部の延長線上に第２
補極を形成し、前記２個の歯部と第２補極とをＥ字状に
形成し、前記支持部にコンデンサと直列に接続される補
助巻線をそれぞれ巻装し、前記第１補極を介して隣設す
る歯部相互間に主巻線をそれぞれ巻装することを特徴と
する電動機である。

【０００７】

【作 用】継鉄側になる支持部に補助巻線を巻装するこ
とによって、隣設する歯部との間で発生する磁束の漏洩
は、直列に接続されるコンデンサによって吸収されるこ
とになり、効率の悪化が避けられる。そして、補極と歯
部とを接近させることができ、スロットの面積を大きく
することができることから、巻線量を飛躍的に多くで
き、出力を大きくできる。

【０００８】

【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
を示す要部斜視図であり、図２は、固定子鉄心の磁束の
流れを示す要部平面図であり、図３は、漏洩磁束の流れ
を示す固定子鉄心の展開した図であり、図４は、等価回
路を示す図であり、図５は、特性を示す図であり、図６
は、巻線機の一例を示す図である。

【０００９】図１において、電動機は、固定子鉄心１の
外径側がリング状の継鉄部２で構成され、継鉄部２の内
周側に第１補極３が軸向きに複数立設されており、この
第１補極３の間に支持部４が形成されている。そして、
支持部４の内径側に周方向へ延出されると共に軸向きに
延設される２個の歯部５ａ、５ｂが形成されており、２
個の歯部５ａ、５ｂの間に支持部４の延長線となる第２
補極６が形成されている。さらに、第１補極３、歯部５
ａ、５ｂ、第２補極６は、それぞれ内径側が図示されな
い回転子に対向する円弧状の磁束面を形成しており、回
転子に磁束を通すように構成されている。さらに、支持
部４には、補助巻線７が巻装されており、第１補極３を
介在して隣設する歯部５ａ、５ｂ間に主巻線８が巻装さ
れている。この補助巻線７は、図示されないコンデンサ
と直列に接続されているものであり、線径は主巻線８に
対して小さくなっている。主巻線８は、補助巻線７に対
して線径が少し大きくなっている。これらの補助巻線７
及び主巻線８は、それぞれード線９に接続されて外部の
図示されない電源に接続されるように構成されている。

【００１０】図２において、電動機は、補助巻線７によ
って発生する磁束７ａ及び主巻線８によって発生する磁
束８ａがそれぞれ実線によって示されている。

【００１１】図３において、固定子鉄心１が展開して示
されており、図中の実線で漏洩する磁束１０ａ、１０ｂ
が示されており、漏洩磁束１０ａは、歯部５ａと第１補
極３との間に発生するものであり、漏洩磁束１０ｂは、
回転子１１の表面を介して発生するものである。

【００１２】図４において、補助巻線７にコンデンサが
接続された等価回路を示しており、コンデンサＣと直列
に洩れリアクタンスＬが存在し、さらに、補助巻線７の
抵抗Ｒが存在している。そして、補助巻線７には、励磁
リアクタンスと並列に回転子１１が存在する。インピー
ダンスＺ１は、励磁リアクタンス及び回転子１１の総合
インピーダンスを示しているものである。

【００１３】図５において、電動機の特性を示してお
り、曲線１２ａは、６０Ｈｚにおける本発明の実験結果
であり、曲線１２ｂは、５０Ｈｚにおける本発明の実験
結果であり、曲線１３ａ、１３ｂは、６０Ｈｚ、５０Ｈ
ｚにおける、それぞれ特開昭６３−１１０９２８号公報
に記載される電動機と同じ構造にした場合の実験結果を
示しているものである。

【００１４】図６は、本発明における固定子鉄心の補助
巻線７及び主巻線８をそれぞれ巻装するための巻線機の
一例を示す要部の縦断面図であり、固定子鉄心１の外周
側となる継鉄部２を回転する支持体１４が支持してお
り、この支持体１４は、ギヤー１５を介して電動機１６
で回転するように構成されている。この支持体１４の回
転は、それぞれ６個巻装される補助巻線７及び主巻線８
を、それぞれ周方向へ連続して巻装するためのものであ
る。そして、巻線１７が引き出されるノズル１８を上下
に動かすアーム１９が巻線機２０の内部から固定子鉄心
１の内径側へ延出されており、このアーム１９は、図中
の点線で示されるように上下に運動するよう構成されて
いる。さらに、ノズル１８の先端は、固定子鉄心１の支
持部４に補助巻線７を巻装する状態を示しており、歯部
５ａ、５ｂに主巻線８を巻装する場合は、ノズル１８が
アーム１９側へ後退するように構成されている。

【００１５】この様な構成において、電動機は、帯状鋼
板をプレスによって打抜き、図２に示されるような形状
の鋼板を形成し、積層して巻線のない固定子鉄心１を形
成する。そして、巻線のない固定子鉄心１は、図示され
ない絶縁被膜が形成され、図６に示されるような巻線機
２０によって補助巻線７及び主巻線８がそれぞれ巻装さ
れる。この巻線のない固定子鉄心１の絶縁被膜は、固定
子鉄心１と同じ形状に整形製作された樹脂製の絶縁部材
を被着するか、あるいは、整形型に装着して外表面に樹
脂を充填して被膜を形成する、ゆわゆるプレモールドに
よって形成してもよい。もちろん、粉体塗装による絶縁
被膜の形成方法もあり、既存の技術で十分であり、補助
巻線７及び主巻線８がそれぞれ鋼板との間で絶縁されれ
ば良い。そして、補助巻線７にコンデンサを接続し、主
巻線８と共にリード線９を介して電源に接続すると、図
２に示すような回転磁界が発生する。

【００１６】しかしながら、固定子鉄心１は、構造上第
１補極３と歯部５ａとが互いに隣設し、しかも平行して
いる距離が大きいため、図３に示されるような漏洩磁束
１０ａが発生する。また、回転子１１の表面を介して別
の漏洩磁束１０ｂが発生する。従って、漏洩磁束１０
ａ、１０ｂは、それぞれ電動機の出力特性を悪化させる
要因を有しているが、このように補助巻線における漏洩
磁束１０ａの電気的な負荷は、図４に示されるような等
価回路で考察すると、コンデンサＣに吸収されることに
なる。すなわち、この等価回路の総合インピーダンスＺ
２は、数１のようになる。

【００１７】

【数１】 したがって、洩れリアクタンスは、コンデンサＣと相殺
されることが確認できる。従って、洩れリアクタンスに
よって発生する出力特性の悪化がなくなり、効率の良い
電動機を得ることができる。この様な結果は、図５に示
される実験結果の通り、顕著なものであり、スロットの
面積を大きくし巻線を大量に収容しても、効率の悪化が
なく、小形で高出力の電動機を構成することができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、補助巻線と主巻線とを
巻装する固定子鉄心に発生する漏洩磁束の影響が少なく
なり、効率を向上することができる外、従来の電動機で
問題となった振動、騒音まで解消することができ、しか
も、補助巻線および主巻線を巻装する支持部及び歯部の
形状をスロットの面積が最大になるようにすることがで
き、大量の巻線を収容することができることから、小形
で高出力の電動機を得ることができ、その効果は極めて
大きいものである。

【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を示す要部斜
視図である。

【図２】固定子鉄心の磁束の流れを示す要部平面図であ
る。

【図３】漏洩磁束の流れを示す固定子鉄心の展開した図
である。

【図４】等価回路を示す図であ。

【図５】特性を示す図である。

【図６】巻線機の一例を示す図である。

【符号の説明】 １……固定子鉄心 ２……継鉄部 ３……第１補極 ４……支持部 ５ａ、５ｂ……歯部 ６……第２補極 ７……励磁リアクタンス ８……主巻線 ９……リード線

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、 この継鉄部の内周に軸向きに突出する複数の第１補極を
   備え、 この第１補極の間に軸向きに突出する支持部を形成し、 この支持部の内径側に周方向へ延出すると共に軸向きに
   突出する２個の歯部を形成し、 この２個の歯部の間で前記支持部の延長線上に第２補極
   を形成し、 前記２個の歯部と第２補極とをＥ字状に形成し、前記 支持部にコンデンサと直列に接続される補助巻線を
   それぞれ巻装し、前記 第１補極を介して隣設する歯部相互間に主巻線をそ
   れぞれ巻装することを特徴とする電動機。