JP4500180B2 - 電動機の分割型固定子の製造方法 - Google Patents
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Description
ように分割されたパーツを組み立て製造される電動機の分割型固定子の鉄損低減および励
磁電流低減技術に関する。
効率は各種要因に影響されるが、電動機の鉄芯で発生する損失である鉄損は比較的大きな
比重を占めており、従って最近ではより鉄損の少ない電磁鋼板が使用される場合が増加し
ている。
用固定子では、電磁鋼鈑から製造される製品の歩留まりが悪いため、歩留まりが高くなる
ように固定子の部分毎の形状で打抜き、積層したパーツを所定の形状になるよう組み立て
る分割型固定子がある。
しかし分割型固定子では、電動機の稼動時において、図9に示すように、固定子21の
内部に形成される磁路20を切断するように各パーツの嵌合部19が形成され、この嵌合
部19には不可避的な透磁率の低い空隙(隙間ともいう)が形成されてしまい、磁路全体
の透磁率を低下させ、電動機としての効率を低下させてしまう。
この技術は、固定子に形成された空隙に磁性粉末を混入した樹脂を充填し固化することで
空隙の透磁率を向上し、電動機鉄心の鉄損や励磁電流を低減する技術である。
充填率が低くなることや、磁性粉末間に樹脂が介在することにより空隙に形成される磁気
回路は磁気抵抗の観点から磁性粉末と樹脂の直列回路となり、十分な透磁率が得られず、
電動機の特性は改善されない。
本発明は、分割型固定子の分割嵌合部に形成される不可避的な空隙の透磁率を十分に高
めることで、鉄損および励磁電流が低い電動機用固定子を提供することを目的とする。
(1)電動機の巻き線を内蔵した固定子の内部に形成される磁路を切断するように分断された分割型固定子パーツの勘合部に形成される空隙に磁性粉末と樹脂を充填し固化した分割型固定子であって、前記嵌合面において前記磁性粉末が前記電動機の稼働時に生じる磁束方向と平行方向に配列した電動機の分割固定子を製造する方法において、前記磁性粉末と樹脂を充填し固化する際に、電動機の巻き線に回転子の永久磁石を着磁する際の電流を流しながら固化することを特徴とする電動機の分割型固定子の製造方法。
樹脂を充填し固化した電動機用固定子に比べ、鉄損が15%、励磁電流が10%以上低減
するという効果が得られる。
ツ1aおよび1bの嵌合部に形成される不可避的な空隙3によって生じる鉄損の増加と励
磁電流の増加を抑制するため、空隙3に透磁率が空気に比べ十分高い磁性粉末4を充填し
、これを硬化型樹脂等で固定しないで、移動自在とした。
稼動時と同様な磁場を形成し、空隙3内部の磁性粉末4が磁束線5の方向に直列に配置し
た磁性粉末連鎖6を形成させ、この状態で接着性樹脂を空隙3に樹脂を流し込み、磁性粉
末を固化することで、分割型固定子パーツ1a、1bの嵌合面2a、2bが空隙3内部に
おいて磁性粉末4により磁気的に連結されることを見出した。
率は磁性粉末を充填しないときに比べ大幅に上昇する。これにより、電動機の稼動時に形
成される磁束は滑らかに嵌合部を通過することができ、必要な出力を得るための励磁電流
や鉄損の増大を抑制できる。
電動機の稼動時において磁場が印加されても図1に示される状態に保たれる。そのため空
隙内を通る磁束は、磁性粉末だけでなく樹脂部も通過しなければならず、空隙全体におけ
る透磁率はほとんど増加しない。従って、電動機の稼動時に形成される磁束は嵌合部を通
過しにくく、必要な出力を得るための励磁電流が高くなり、また鉄損も増大する。
珪化鉄、窒化鉄、マグネタイト、およびマグヘマタイトが望ましく、上記粉末を絶縁物に
よる皮膜を施したものでもよい。磁性粉末の粒径は特に限定するものではなく、0.01
μm以上空隙の間隔以下のものを使用することが実用上好ましい。
や熱硬化型樹脂などが好ましい。また、磁性粉末と樹脂を所定の分量で混合し、電動機の
組み立て時に嵌合面にその混合物を塗布し、磁性粉末を再配列させた後に固化してもよい
。
さらに、空隙全体の透磁率を十分に高めるため、磁性粉末の空隙への体積充填率を5v
ol%以上にすることが望ましい。また、樹脂による固化を容易にするため、磁性粉末の
空隙への体積充填率を50vol%以下にすることが望ましい。
磁性粉体を再配列させるには、外部磁場によって所定の方向に配列させるのが最も容易
であり、電動機の巻き線に電流を流すことで、目的の磁束分布を得ることができ、特別な
設備を必要とせず好ましい。特に、永久磁石を回転子に有する永久磁石型電動機では、固
定子と回転子を組み固定子の巻き線に電流を流すことで磁石の着磁を行う場合、着磁時に
形成される磁束分布を利用することで、磁性粉末の再配列を行うことが好ましい。
14とヨーク部15からなる分割型固定子パーツ7を作成した。次に図4に示す、巻き線
8を施した固定子パーツ7を、図5に示すように、円状に配置した分割型固定子10を組
み立てる際に、図10に示すように、各分割型固定子パーツが分割型固定子の外周で接し
、内周には、50μmの空隙が生じるように各分割型固定子パーツの嵌合面を研磨し成形
した。
した固定子10の巻き線8に隣接する巻き線において反対方向となるよう直流電流を流し
ながら、嵌合部12に合成樹脂接着剤を浸透させ固化し、分割型固定子を作成した。
なお本発明の実施例において、鉄粉の体積充填率は、組み立て後の嵌合部12の顕微鏡
観察から空隙の体積を割り出し、さらに充填する鉄粉の重量および比重を測定することで
求めた。
接着剤のみを浸透させ固化したものと、比較例2として、巻き線8に電流を流さず、鉄粉
を20vol%混入した合成樹脂接着剤を嵌合部12に浸透させ固化した分割型固定子を
作成した。
さらに、図6に示すように、上記分割型固定子10を上下から固定治具9ではさみ、連
結部16をボルト(図示しない)で固定し、分割型固定子10の内側に永久磁石17を配
置した回転子18を設置した電動機11を製作した。
5000[rpm]、トルク7[Nm]の2水準にて鉄損および励磁電流を測定した。
測定結果を、各水準における比較例1の測定値に対する比率で図7に示す。
本発明例a(本発明例の水準1)では、比較例a(比較例1の水準1)に対し鉄損で3
4%、励磁電流で20%低減し、比較例b(比較例2の水準1)に対し鉄損で25%、励
磁電流で16%低減した。
本発明例b(本発明例の水準2)では、比較例c(比較例1の水準2)に対し鉄損で2
4%、励磁電流で14%低減し、比較例d(比較例2の水準2)に対し鉄損で22%、励
磁電流で12%低減した。
(比較例b,d)に対し、本発明により、鉄損で20%程度もしくはそれ以上、励磁電流
で10%以上低減させることができた。
示すような、ティース部14とヨーク部15が分割された分割型固定子において、上記と
同様の測定を実施したところ、空隙に何も充填しないもの、および、特許文献1で提示さ
れる形態の電動機に対し、鉄損で15%以上、励磁電流で10%以上低減させることがで
きた。
同文献1の86頁に紹介されているような集中巻きでも、上記と同等の効果を得た。
イラスト・図解シリーズ「小型モータのすべて」、技術評論社、2001年4月 23日発行、83,86頁。(ISBN−7741−1199−6)
2:分割型固定子のパーツの嵌合面
3:分割型固定子のパーツの嵌合面に形成される不可避的な空隙
4:磁性粉末
5:磁束線
6:磁性粉末連鎖
7:本発明の実施例の一部である、分割型固定子パーツ
8:本発明の実施例の一部である、分割型固定子に巻く巻き線
9:本発明の実施例の一部である、分割型固定子の固定治具
10:本発明の実施例である、分割型固定子
11:本発明の実施例である、分割型固定子を使用した電動機
12:本発明の実施例の一部である、分割型固定子パーツが形成する嵌合部
13:本発明の実施例の一部である、分割型固定子パーツの嵌合面
14:本発明の実施例の一部である、分割型固定子パーツのティース部
15:本発明の実施例の一部である、分割型固定子パーツのヨーク部
16:本発明の実施例の一部である、分割型固定子の固定治具の連結部
17:本発明の実施例の一部である、分割型固定子の内側に配置される回転子に埋め込
まれる永久磁石
18:本発明の実施例の一部である、分割型固定子の内側に配置される回転子
19:分割型固定子の分割型固定子パーツが形成する嵌合部
20:分割型固定子内部に形成される磁路の模式図
21:分割型固定子
22:本発明の実施例の一部である、分割型固定子の内部に形成される磁路の模式図
23:分割型固定子の分割型固定子パーツの内周
24:分割型固定子の分割型固定子パーツの外周
25:樹脂
Claims (1)
- 電動機の巻き線を内蔵した固定子の内部に形成される磁路を切断するように分断された分割型固定子パーツの勘合部に形成される空隙に磁性粉末と樹脂を充填し固化した分割型固定子であって、前記嵌合面において前記磁性粉末が前記電動機の稼働時に生じる磁束方向と平行方向に配列した電動機の分割固定子を製造する方法において、
前記磁性粉末と樹脂を充填し固化する際に、電動機の巻き線に回転子の永久磁石を着磁する際の電流を流しながら固化することを特徴とする電動機の分割型固定子の製造方法。
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JP2005050125A JP4500180B2 (ja) | 2005-02-25 | 2005-02-25 | 電動機の分割型固定子の製造方法 |
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- 2005-02-25 JP JP2005050125A patent/JP4500180B2/ja active Active
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