JP3800333B2

JP3800333B2 - 回転機

Info

Publication number: JP3800333B2
Application number: JP2003041797A
Authority: JP
Inventors: 晴雄中塚
Original assignee: 日本電産シバウラ株式会社
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: CN1527459A; CN1317804C; KR100592613B1; KR20040074604A; JP2004254419A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流機、誘導機、同期機等の回転機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動機の固定子１００の構造は、図１２に示すようにリング状の継鉄部１０２と、この継鉄部１０２の内周側から複数突出したＴ字状の歯部１０４とよりなる固定子鉄心１０６と、この固定子鉄心１０６の各歯部１０４に固定子巻線１０８を巻回した構造となっている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−５９２８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の固定子鉄心１０６は、鋼板を積層するか、または焼結体によって構成されている。そして、各歯部１０４に固定子巻線１０８を巻回する場合には、固定子鉄心１０６の中心部に巻線装置を配し、この巻線装置で各歯部１０４に固定子巻線１０８を巻回している。
【０００５】
上記のような巻線方法であると、巻線装置の構造が非常に複雑になると共に、巻線に要する時間が長くなり、その巻線作業が非常に煩雑であるという問題点がある。
【０００６】
また、固定子１００も、鋼板を積層した固定子鉄心１０６や焼結体よりなる固定子鉄心１０６に、固定子巻線１０８を巻回する方法であるため、部品点数が多くなり、コストが上昇するという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、巻線を容易にすることができると共に部品点数を少なくし、コストを下げることができる発電機または電動機の回転機を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、固定子を有する円板状のブラケットと、回転子と、前記固定子と前記回転子を覆うカップ状のフレームからなり、前記ブラケットは、導磁性の材料により形成され、複数の巻芯柱が、回転軸を中心にして同心円状に配列され、かつ、回転軸に沿って前記ブラケットから突出し、前記固定子は、前記巻芯柱の先端部に磁束放出板が立設され、かつ、前記磁束放出板の面部分が回転軸方向へ向かい、前記各巻芯柱に固定子巻線がそれぞれ巻回されてなり、軸受けが前記フレームと前記ブラケットの中心にそれぞれ配され、前記回転子が、前記一対の軸受けに支持され、前記複数の磁束放出板の内周側で回転し、前記巻芯柱と前記磁束放出板とが、別体に構成されていることを特徴とするインナーロータ型誘導電動機である。
【００２０】
【作用】
請求項１の回転機であると、固定子巻線に電流を流すことにより、磁束放出板から磁束が放出され、その内周側または外周側に位置する回転子が回転する。また、この回転機を製造する場合に、固定子巻線を各巻芯柱に直接巻き回す構造であるため、その巻線作業が容易となる。
【００２１】
また、請求項６の回転機のように、ボビンに巻線してから、そのボビンを巻芯柱に挿入することにより、巻線作業の時間をさらに短縮できる。
【００２２】
請求項２の回転機であると、固定子を構成する導磁性の材料としては、第１の材料が焼結粉、第２の材料が磁性体を含有した樹脂、第３の材料が鉄あるいは鉄を主成分とする鍛造材の中のいずれか一つの材料が考えれる。そのため材料として、焼結粉の場合には固定子は焼結体によって構成することができる。また、磁性材を含んだ樹脂の材料の場合には樹脂成形によって固定子が成型される。さらに、鉄あるいは鉄を主成分とする鍛造材である場合には、固定子は鉄の鍛造体で形成される。したがって、固定子鉄心は、焼結、樹脂成形、あるいは、鍛造により形成できるので製造が容易である。
【００２３】
請求項３の回転機であると、固定子の基台が、回転機のフレームまたはブラケットと一体に形成されているため、部品点数を削減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例の回転機について、図１から図３に基づいて説明する。
【００２５】
第１の実施例の回転機は、誘導電動機（以下、単にモータという）１０である。このモータ１０の構造について説明する。
【００２６】
図１及び図２に示すように、円板状のブラケット１２の中心には、回転子１４の回転シャフト１６が貫通するシャフト孔１８が開口し、シャフト孔１８の内側周囲には、軸受２０を保持する軸受けハウジング２２が設けられている。この軸受けハウジング２２の外周には、図２に示すように６個の巻芯柱２４が回転軸を中心に同心円状に等間隔に立設されている。
【００２７】
なお、本明細書でいう「回転軸」とは、部品の名称ではなく、回転子１４が回転する軸の中心を意味する。そして、部品名としては回転シャフトを使用する。このように使い分けている理由は、後から説明するアウターロータ型の電動機においては、回転軸は存在するがこの位置には固定シャフトが設けられるためである。
【００２８】
巻芯柱２４は、図２に示すように、断面が円形であり、その巻芯柱２４の先端部から、円弧状の磁束放出板２６が立設されている。図２に示すように、この磁束放出板２６の面部分は、回転軸の方向に向かって配され、６個の磁束放出板２６は、回転子１４を囲むような構成である。
【００２９】
ブラケット１２の外周部分には、カップ状のフレーム２８の端部が係合するための段部３０、つまりインローが設けられている。また、この段部３０から３個の取り付け脚３２が１２０°毎に突出している。
【００３０】
上記のようにして構成したブラケット１２は磁性粉を含む焼結粉を焼結させて、６個の巻芯柱２４と磁束放出板２６と共に一体の焼結体で構成されている。そして、このブラケット１２は、巻芯柱２４の基台も兼ねており、この基台と巻芯柱２４と磁束放出板２６とより固定子鉄心が構成されている。
【００３１】
巻芯柱２４には、固定子巻線３４がそれぞれ巻回されている。この巻線方法としては、下記の２つの方法がある。
【００３２】
第１の巻線方法は、巻芯柱２４の表面に樹脂等によって絶縁層を設け、この絶縁層を設けた巻芯柱２４に固定子巻線３４を直接巻回する方法である。この第１の方法では、円形の巻芯柱２４に巻線を巻回する構造であるため、円運動で巻線を行うことができ、図１２に示すような従来の巻線方法よりも高速で巻線を行うことができる。
【００３３】
第２の巻線方法としては、図示はしていないが、ボビンに固定子巻線３４を予め巻回してスプールを形成し、このスプールを巻芯柱２４に挿入する方法である。この第２の方法であると、非常に簡単に巻芯柱２４に巻線を施すことができる。
【００３４】
上記のようにして固定子巻線３４を巻回した状態のブラケット１２が固定子３６となる。
【００３５】
そして、図１に示すように、回転子１４の回転シャフト１６に軸受２０，３８を挿入した後、この回転子１４をブラケット１２の軸受けハウジング２２に皿バネを介して係合させる。
【００３６】
次に、カップ状のフレーム２８を被せてネジ等で締結することによって、モータ１０の組立が終了する。フレーム２８の材料としては樹脂、銅板、またはアルミダイカスト、その他の材料を用いる。
【００３７】
なお、このモータ１０は、６本の巻芯柱２４が設けられているため６極のモータであるが、例えば、２極、４極のモータにも適用できるので、８極の場合には、８本の巻芯柱２４を設けるが巻芯柱２４の数はこれに限るものでない。
【００３８】
上記構成のモータ１０であると、固定子鉄心への固定子巻線３４を簡単に行うことができ生産性が向上する。
【００３９】
固定子鉄心を兼ねているブラケット１２を焼結体で構成することにより、固定子３６の内径と軸受２０の同心性を精度よく構成することができる。
【００４０】
巻芯柱２４の断面が円形であるため、固定子巻線３４を巻回する場合に一周の平均長さが短くなり、固定子巻線３４の材料である銅の銅損が小さくなり、効率のよいモータを構成することができる。
【００４１】
また、ブラケット１２と固定子鉄心とを一体に構成するため、部品点数を削減することができる。
【００４２】
以上により、従来よりも生産性が向上し、さらに、部品点数を削減することができるので安価なモータ１０を提供することができる。
【００４３】
（第２の実施例）
上記実施例では固定子鉄心を構成するブラケット１２を焼結体によって構成したが、これに代えて磁性体を含んだモールド樹脂によって、モールド成型してもよい。
【００４４】
また、鉄あるいは鉄を主成分とする材料を鍛造によって形成して、固定子鉄心であるブラケット１２を構成してもよい。
【００４５】
（第３の実施例）
第３の実施例について、図４に基づいて説明する。
【００４６】
第１の実施例では、円板状のブラケット１２から６本の巻芯柱２４を立設し、ブラケット１２を巻芯柱２４が突出する基台と兼用したが、これに代えて、ブラケット１２とは別体に円板状の基台を設け、この基台４４から巻芯柱２４を立設してもよい。この場合には、基台４４、巻芯柱２４、磁束放出板２６を焼結体により一体に構成するものである。
【００４７】
本実施例の場合には、基台４４とブラケット１２とが別体であるため、ブラケット１２の材料を導磁性の材料以外の安価な、あるいは、比重の軽い材料で形成することができる。また、小型化するので焼結が容易になり、不良率が減少する。
【００４８】
（第４の実施例）
第４の実施例について、図５から図７に基づいて説明する。
【００４９】
第１の実施例では、巻芯柱２４の先端部に磁束放出板２６を一体に形成したが、本実施例では図５に示すように、巻芯柱２４と磁束放出板２６とを別体に設け、磁束放出板２６の基部４６が、巻芯柱２４の先端部に嵌合する構成となっている。
【００５０】
このように磁束放出板２６と巻芯柱２４とを別体に構成することにより、巻線作業がより簡単になる。すなわち、上記で説明した第１の方法で巻芯柱２４に固定子巻線３４を施す場合に、磁束放出板２６が巻線作業の障害にならず、より巻線作業が簡単となる。
【００５１】
また、図６及び図７に示すように、円弧状の磁束放出板２６の面積を大きくすることができ、磁束密度をより大きくすることができる。すなわち、磁束放出板２６の円弧状の長さが、巻芯柱２４の直径よりも大きく形成することができるので、磁束放出板２６の寸法が大きくなる。
【００５２】
なお、本実施例であっても磁束放出板２６と巻芯柱２４とを同じ材料、例えば両者共に焼結体で構成してもよいし、また、巻芯柱２４とブラケット１２とは焼結体によって構成し、磁束放出板２６は他の導磁性の材料で構成してもよい。
【００５３】
（第５の実施例）
第５の実施例について、図８に基づいて説明する。
【００５４】
第５の実施例は、第４の実施例の変更例であり、第４の実施例では巻芯柱２４に固定子巻線３４を直接巻回する方法であったが、本実施例では図８に示すように、固定子巻線３４をボビン４８に巻回してスプール５０を形成し、このスプール５０を巻芯柱２４に挿入した後に、別体の磁束放出板２６を巻芯柱２４に嵌合する。
【００５５】
本実施例であると、スプール５０を巻芯柱２４に挿入するだけで固定子巻線３４を巻回することができるため、その巻線作業が非常に簡単となり、作業スピードが向上する。
【００５６】
（第６の実施例）
上記各実施例では巻芯柱２４の断面は円形であったが、これに限らず他の形状でもよい。
【００５７】
例えば、図９に示すように巻芯柱２４の横断面が楕円であったり、図１０に示すように扇形であってもよい。このような形状にすることにより基台であるブラケット１２の部分を効率よく使用することができ、不要な空間を残すことがない。
【００５８】
上記実施例では、６極のモータ１０で説明したが、８極やそれ以上の極のモータとなる場合には巻芯柱２４の数が増え、より効率よく巻芯柱２４に固定子巻線３４を巻回する必要がある。そのような場合には、図８や図９のような形状であると、隣接する巻芯柱２４の間隔を小さくすることができ、前記のような多数の極のモータを実現することができる。
【００５９】
なお、この構成は、２極や４極のモータにも適用することができる。
【００６０】
（第７の実施例）
上記各実施例では、回転子１４が、複数の磁束放出板２６の内側で回転するインナーロータ型のモータであったが、本実施例では図１１に示すようにアウターロータ型のモータ１０である。
【００６１】
具体的には、図１１に示すように、フレーム１２の中心、すなわち、回転軸に固定シャフト５２を立設し、この固定シャフト５２に軸受５４，５６を配して、カップ状の回転子１４を回転自在に取り付け、回転子１４が、複数の磁束放出板２６の外周で回転する構造である。
【００６２】
本実施例であっても、第１の実施例と同様に固定子３６で構成することができるため、固定子巻線３４の巻回を容易にすることができ、また、部品点数を削減することができるので、モータ１０を安価に提供することができる。
【００６３】
（変更例１）
上記各実施例では磁束放出板２６の断面が略円弧状であったが、直線状すなわち真っ直ぐな板状であってもよく、この板の面部分が回転軸の方向に向いていればよい。
【００６４】
（変更例２）
上記各実施例では誘導電動機で説明したが、これに代えて直流電動機（例えば、ブラシレスＤＣモータ）や同期電動機であっても、固定子を上記のような構成で実現できる。
【００６５】
（変更例３）
上記各実施例では誘導電動機、すなわち電動機で説明したが、これに代えて発電機であっても、その固定子を上記のような構成で実現できる。
【００６６】
例えば、直流発電機、誘導発電機、同期発電機の固定子で実現できる。
【００６７】
（変更例４）
上記実施例ではブラケット１２と固定子鉄心とを一体にした構成で説明したが、これに代えて、フレーム２８に巻芯柱２４を突出させて、フレーム２８と固定子鉄心とを一体にした構成でよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上により本発明の回転機であると、固定子巻線を容易に巻回することができるため作業効率を向上させることができる。
【００６９】
また、銅線の使用量を減少させることができる。
【００７０】
さらに、部品点数を削減することができるため安価な回転機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例のモータの縦断面図である。
【図２】ブラケット（固定子）の平面図である。
【図３】巻芯柱、磁束放出板の斜視図である。
【図４】第３の実施例の磁束放出板と巻芯柱の縦断面図である。
【図５】第４の実施例の磁束放出板と巻芯柱の縦断面図である。
【図６】第４の実施例のブラケット（固定子）の平面図である。
【図７】第４の実施例の巻芯柱と磁束放出板の斜視図である。
【図８】第５の実施例の巻芯柱と磁束放出板と固定子巻線の縦断面図である。
【図９】第６の実施例における一の実施例のブラケット（固定子）の平面図である。
【図１０】第６の実施例における他の実施例のブラケット（固定子）の平面図である。
【図１１】第７の実施例のアウターロータ型のモータの縦断面図である。
【図１２】従来の固定子の平面図である。
【符号の説明】
１０モータ
１２ブラケット
１４回転子
１６回転シャフト
２４巻芯柱
２６磁束放出板
２８フレーム
３４固定子巻線
３６固定子

Claims

固定子を有する円板状のブラケットと、回転子と、前記固定子と前記回転子を覆うカップ状のフレームからなり、
前記ブラケットは、導磁性の材料により形成され、複数の巻芯柱が、回転軸を中心にして同心円状に配列され、かつ、回転軸に沿って前記ブラケットから突出し、
前記固定子は、前記巻芯柱の先端部に磁束放出板が立設され、かつ、前記磁束放出板の面部分が回転軸方向へ向かい、前記各巻芯柱に固定子巻線がそれぞれ巻回されてなり、
軸受けが前記フレームと前記ブラケットの中心にそれぞれ配され、
前記回転子が、前記一対の軸受けに支持され、前記複数の磁束放出板の内周側で回転し、
前記巻芯柱と前記磁束放出板とが、別体に構成されていることを特徴とするインナーロータ型誘導電動機。