JP4793682B2 - Electric motor - Google Patents
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Description
本発明は、電動機に関するもので、特にステータ構造に関するものである。 The present invention relates to an electric motor, and more particularly to a stator structure.
図２に示すように、従来の永久磁石同期電動機などの電動機２１は、筒状をしたフレーム２２と、前記フレーム２２の軸方向端部にそれぞれ取り付けた負荷側ブラケット２３と反負荷側ブラケット２４と、前記フレーム２２の内面に取り付けられヨーク部２５ａと歯部２５ｂに２分割されて構成されてなるステータコア２５と、前記ステータコア２５の歯部２５ｂにボビン２６を介して巻装したステータコイル２７とからなるステータＳ‘と、前記負荷側ブラケット２３と反負荷側ブラケット２４に軸受２８を介して回転自在に支持したシャフト２９とこのシャフト２９の外周面に取り付けた永久磁石３０とを有してなる回転子Ｒ’とを備えて構成されている。また、前記ステータＳ‘は、コイルエンド２７ａを含めて樹脂３１でモールドされている。（例えば、特許文献１参照）。
なお、図において、３２は前記反負荷側ブラケット１４の外部側に配置された回転検出器である。
In the figure, reference numeral 32 denotes a rotation detector disposed outside the anti-load side bracket 14.
しかしながらこのような従来の電動機においては、次のような問題があった。
（１）前記歯部２５ｂにステータコイル２７を巻回するため、トルク発生に寄与しないコイルエンド２７ａの軸方向厚みをステータコア２５の両側端面に確保する必要があり、電動機の小型化を阻害している。
（２）モールドした樹脂がフレーム側およびエアーギャップ側に漏れることがあり、ステータコア２５をフレーム２２に嵌合するときの支障、およびエアーギャップの確保の支障になるため、後処理工程が必要で樹脂３１の除去作業が面倒である。
本発明は、このような問題に解決するためになされたもので、小型化が可能で、かつ後処理工程が不要な樹脂モールドを可能とする電動機を提供することを目的とするものである。
However, such conventional motors have the following problems.
(1) Since the stator coil 27 is wound around the tooth portion 25b, it is necessary to secure the axial thickness of the coil end 27a that does not contribute to the torque generation on both side end surfaces of the stator core 25, which hinders the downsizing of the motor. Yes.
(2) The molded resin may leak to the frame side and the air gap side, which may hinder the fitting of the stator core 25 to the frame 22 and the air gap. The removal work of 31 is troublesome.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an electric motor that enables a resin mold that can be reduced in size and does not require a post-processing step.
上記問題を解決するため、本発明は、筒状をしたフレームと、前記フレームの軸方向端部にそれぞれ取り付けた負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットと、前記フレームの内面に取り付けられヨーク部と歯部とからなるステータコアと、前記ステータコアにボビンあるいはインシュレータを介して巻装したステータコイルとからなるステータと、前記負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットに軸受を介して回転自在に支持したシャフトとこのシャフトの外周面に取り付けた永久磁石とを有するロータとを備えてなる電動機において、前記ステータコアのヨーク部とステータコイルを巻装しない歯部先端を、前記ステータコイルのコイルエンドの上下部分を覆うように軸方向に突出させ、前記ボビンの軸方向端部位置まで延ばしてヨーク突出部と歯部先端突出部を形成するとともに、前記ヨーク突出部を、前記フレームの内面と密着させ、前記ヨーク突出部と前記歯部先端突出部間を、前記ステータコイルを覆うようにして樹脂でモールドし、前記永久磁石を、前記歯部先端突出部と径方向に対向するように、軸方向に延ばし、前記樹脂の軸方向両側または片側端面を前記ヨーク突出部および前記歯部先端突出部端面と一致させたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a cylindrical frame, a load-side bracket and an anti-load-side bracket respectively attached to axial ends of the frame, a yoke portion and a tooth attached to the inner surface of the frame. A stator core comprising a stator core, a stator coil wound around the stator core via a bobbin or an insulator, a shaft rotatably supported by the load side bracket and the anti-load side bracket via a bearing, and the shaft In the electric motor comprising a rotor having a permanent magnet attached to the outer peripheral surface of the stator, the yoke portion of the stator core and the tip of the tooth portion where the stator coil is not wound are covered with the upper and lower portions of the coil end of the stator coil. Projecting in the axial direction and extending to the axial end position of the bobbin To form the tooth tip protrusions, said yoke projecting portion is brought into close contact with the inner surface of the frame, between said yoke projecting portion and the tooth tip protrusions, so as to cover the stator coil molded with resin The permanent magnet is extended in the axial direction so as to face the tooth tip protruding portion in the radial direction, and both sides of the resin in the axial direction or one end surface thereof coincide with the end face of the yoke protruding portion and the tooth tip protruding portion. It is characterized by having made it.
本発明によれば、次のような効果がある。
（１）ステータコイルを巻装している歯部の軸方向長さ以上にロータの永久磁石の軸方向長さを大きくすることと併せて、ステータコイルを巻装しない歯部先端を軸方向に突出させることで、ロータの永久磁石より発生する磁束をステータの歯部へ供給することが可能となる。これにより、コイルエンドを含めた電磁部長さを変更することなく、永久磁石長さに比例して電動機定数を向上させることが可能となる。つまり、電動機の性能に対して小形化することができる。
（２）ヨークを軸方向に突出させることで、ヨークの軸方向断面積が増加するため磁束密度を下げることが可能となり、鉄損が低減する。また、ヨークを軸方向に突出させることと併せて外ヨークの半径方向厚さを薄肉として、外ヨークの軸方向断面積を同じとすることにより、スロット面積を広くすることが可能となり、ステータコイルの投入量アップが可能となり電動機定数を向上させることが可能となる。
（３）前記ヨーク突出部と歯部先端突出部間で、樹脂をモールドするので、樹脂がフレーム側およびエアーギャップ側に漏れることがなく、後処理工程が不要で製造が簡単になる。
（４）、前記フレームを、軽量で熱伝達の良好なアルミニウム製とし、前記ヨーク突出部を、前記フレーム２の内面と密着させているので、ステータコアの重量増加を電動機全体で緩和することができるとともに、ステータコアからの熱がフレームに伝達されやすく電動機の冷却を良好に行うことができる。
The present invention has the following effects.
(1) In addition to increasing the axial length of the permanent magnet of the rotor beyond the axial length of the tooth portion around which the stator coil is wound, the tip of the tooth portion on which the stator coil is not wound is axially By projecting, the magnetic flux generated from the permanent magnet of the rotor can be supplied to the teeth of the stator. As a result, the motor constant can be improved in proportion to the permanent magnet length without changing the electromagnetic part length including the coil end. That is, the size of the motor can be reduced.
(2) By projecting the yoke in the axial direction, the axial cross-sectional area of the yoke increases, so that the magnetic flux density can be lowered and the iron loss is reduced. In addition to making the yoke protrude in the axial direction, the radial thickness of the outer yoke is made thin, and the axial sectional area of the outer yoke is made the same, so that the slot area can be increased, and the stator coil This makes it possible to increase the charging amount of the motor and improve the motor constant.
(3) Since the resin is molded between the yoke protruding portion and the tooth tip protruding portion, the resin does not leak to the frame side and the air gap side, and a post-processing step is not required and the manufacturing is simplified.
(4) Since the frame is made of aluminum that is lightweight and has good heat transfer, and the yoke protruding portion is in close contact with the inner surface of the frame 2, an increase in the weight of the stator core can be mitigated by the entire motor. At the same time, the heat from the stator core is easily transmitted to the frame, and the motor can be cooled well.
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施例を示す永久磁石形同期型電動機の側断面図である。
図１において、永久磁石形電動機は、基本的な構成は従来の永久磁石形電動機と同じである。すなわち、永久磁石同期電動機などの電動機１は、筒状をしたフレーム２と、前記フレーム２の軸方向端部にそれぞれ取り付けた負荷側ブラケット３と反負荷側ブラケット４と、前記フレーム２の内面に取り付けられヨーク部５ａと歯部５ｂに２分割されて構成されてなるステータコア５と、前記ステータコア５の歯部５ｂにボビン６を介して巻装したステータコイル７とからなるステータＳと、前記負荷側ブラケット３と反負荷側ブラケット４に軸受８を介して回転自在に支持したシャフト９とこのシャフト９の外周面に取り付けた永久磁石１０とを有してなる回転子Ｒとを備えて構成されている。
また、前記ステータＳは、コイルエンド７ａを含めて樹脂１１でモールドされている。
なお、図において、１２は前記反負荷側ブラケット４の外部側に配置された回転検出器である。
本発明が、従来技術と異なるところは、前記ステータコア５のヨーク部５ａと歯部５ｂを、前記ステータコイル７のコイルエンド７ｂの上下部分を覆うように軸方向に突出させ、前記ボビン６の軸方向端部位置まで延ばしてヨーク突出部５ｃと歯部先端突出部５ｄを形成するとともに、前記ヨーク突出部５ｃを、前記フレーム２の内面と密着させた点と、前記ヨーク突出部５ｃと歯部先端突出部５ｄ間を、ステータコイル７を覆うようにして樹脂１１でモールドした点と、前記永久磁石を、前記歯部先端突出部と径方向に対向するように、軸方向に延ばした点と、ステータコア５の重量増加を電動機全体で緩和するため、および冷却能力の向上のために、前記フレーム２を、軽量で熱伝達の良好なアルミニウム製とした点である。
これにより、ヨーク部５ａの軸方向断面積が増加するため磁束密度を小さくすることが可能となり、鉄損が低減する。また、ステータコイル７を巻回しないヨーク突出部５ｃを軸方向に突き出すことと併せてヨーク部５ａの半径方向厚さを薄肉として、ヨーク部５ａの軸方向断面積を同じとすることにより、歯部５ｂ間に形成されるスロットの面積を広くすることが可能となり、ステータコイル７の投入量アップが可能となって電動機定数を向上させることができる。
また、ロータＲの軸方向に長く延ばした永久磁石２より発生する磁束をステータコア４へ供給することが可能となり、コイルエンド７ｂを含めた電磁部長さを変更することなく、磁石２の長さに比例して電動機定数を向上させることが可能となる。
さらに、前記ヨーク突出部５ｃと歯部先端突出部５ｄ間で、樹脂１１をモールドするので、樹脂１１がフレーム２側およびエアーギャップ側に漏れることがなく、後処理工程が不要で製造が簡単になる。
またさらに、前記フレーム２を、軽量で熱伝達の良好なアルミニウム製とし、前記ヨーク突出部５ｃを、前記フレーム２の内面と密着させているので、ステータコア５の重量増加を電動機全体で緩和することができるとともに、ステータコア５からの熱がフレーム２に伝達されやすく電動機の冷却が良好に行える。
なお、前記実施例においては、ステータコア５は、ヨーク部５ａと歯部５ｂに２分割されて構成されたものを示し、ステータコイル７はボビン６を介して歯部５ｂに巻装されたものを示しているが、ステータコア５は、ヨーク部５ａと歯部５ｂを一体に形成し、ステータコイル７は、２つの絶縁部材を歯部５ｂに軸方向両側から挟みこんで構成するインシュレータを介して歯部５ｂに巻装するようにしてもかまわない。
FIG. 1 is a sectional side view of a permanent magnet type synchronous motor showing an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the basic configuration of the permanent magnet type motor is the same as that of a conventional permanent magnet type motor. That is, an electric motor 1 such as a permanent magnet synchronous motor includes a cylindrical frame 2, a load-side bracket 3 and an anti-load-side bracket 4 that are respectively attached to axial ends of the frame 2, and an inner surface of the frame 2. A stator S comprising a stator core 5 that is attached and divided into two parts, a yoke part 5a and a tooth part 5b, and a stator coil 7 wound around the tooth part 5b of the stator core 5 via a bobbin 6, and the load And a rotor 9 having a shaft 9 rotatably supported by a side bracket 3 and an anti-load side bracket 4 via a bearing 8 and a permanent magnet 10 attached to the outer peripheral surface of the shaft 9. ing.
The stator S is molded with resin 11 including the coil end 7a.
In the figure, reference numeral 12 denotes a rotation detector disposed on the outside of the anti-load side bracket 4.
The present invention differs from the prior art in that the yoke portion 5a and the tooth portion 5b of the stator core 5 are protruded in the axial direction so as to cover the upper and lower portions of the coil end 7b of the stator coil 7, and the shaft of the bobbin 6 A yoke protrusion 5c and a tooth tip protrusion 5d are formed to extend to the end position in the direction, and the yoke protrusion 5c is in close contact with the inner surface of the frame 2, and the yoke protrusion 5c and the tooth The point between the tip protrusions 5d is molded with resin 11 so as to cover the stator coil 7, and the permanent magnet is extended in the axial direction so as to face the tooth tip protrusions in the radial direction. In order to alleviate the increase in the weight of the stator core 5 in the entire electric motor and to improve the cooling capacity, the frame 2 is made of aluminum that is lightweight and has good heat transfer.
Thereby, since the axial cross-sectional area of the yoke part 5a increases, it becomes possible to make a magnetic flux density small and to reduce an iron loss. Further, the yoke protruding portion 5c that does not wind the stator coil 7 is projected in the axial direction, and the radial thickness of the yoke portion 5a is made thin, so that the axial cross-sectional area of the yoke portion 5a is the same. The area of the slot formed between the portions 5b can be increased, the amount of stator coil 7 charged can be increased, and the motor constant can be improved.
Further, the magnetic flux generated by the permanent magnet 2 extended in the axial direction of the rotor R can be supplied to the stator core 4, and the length of the magnet 2 can be increased without changing the length of the electromagnetic part including the coil end 7 b. It becomes possible to improve the motor constant in proportion.
Further, since the resin 11 is molded between the yoke protruding portion 5c and the tooth tip protruding portion 5d, the resin 11 does not leak to the frame 2 side and the air gap side, and a post-processing step is not required and manufacturing is easy. Become.
Furthermore, the frame 2 is made of aluminum that is lightweight and has good heat transfer, and the yoke protruding portion 5c is in close contact with the inner surface of the frame 2, so that the increase in the weight of the stator core 5 is alleviated by the entire motor. In addition, the heat from the stator core 5 is easily transmitted to the frame 2, and the motor can be cooled well.
In the above embodiment, the stator core 5 is divided into a yoke part 5a and a tooth part 5b, and the stator coil 7 is wound around the tooth part 5b via a bobbin 6. As shown, the stator core 5 is integrally formed with a yoke portion 5a and a tooth portion 5b, and the stator coil 7 has teeth formed via insulators that are configured by sandwiching two insulating members between the tooth portions 5b from both sides in the axial direction. You may make it wind around the part 5b.
１，２１ 電動機
２，２２ フレーム
３，２３ 負荷側ブラケット
４，２４ 反負荷側ブラケット
５，２５ ステータコア
５ａ，２５ｂ ヨーク部
５ｂ，２５ｂ 歯部
５ｃ，２５ｃ ヨーク突出部
５ｄ，２５ｄ 歯部先端突出部
６，２６ ボビン
７，２７ ステータコイル
７ａ，２７ａ コイルエンド
８，２８ 軸受
９，２９ シャフト
１０，３０ 永久磁石
１１，３１ 樹脂
１２，３２ 回転検出器
Ｒ，Ｒ’ ロータ
Ｓ，Ｓ’ ステータ
1,21 Electric motor 2,22 Frame 3,23 Load side bracket 4,24 Anti-load side bracket 5,25 Stator core 5a, 25b Yoke part 5b, 25b Tooth part 5c, 25c Yoke protrusion part 5d, 25d Tooth part tip protrusion part 6 , 26 Bobbin 7, 27 Stator coil 7a, 27a Coil end 8, 28 Bearing 9, 29 Shaft 10, 30 Permanent magnet 11, 31 Resin 12, 32 Rotation detector R, R 'Rotor S, S' Stator
Claims (1)
前記フレームの軸方向端部にそれぞれ取り付けた負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットと、
前記フレームの内面に取り付けられヨーク部と歯部とからなるステータコアと、前記ステータコアにボビンあるいはインシュレータを介して巻装したステータコイルとからなるステータと、
前記負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットに軸受を介して回転自在に支持したシャフトとこのシャフトの外周面に取り付けた永久磁石とを有するロータとを備えてなる電動機において、
前記ステータコアのヨーク部とステータコイルを巻装しない歯部先端を、前記ステータコイルのコイルエンドの上下部分を覆うように軸方向に突出させ、前記ボビンの軸方向端部位置まで延ばしてヨーク突出部と歯部先端突出部を形成するとともに、前記ヨーク突出部を、前記フレームの内面と密着させ、
前記ヨーク突出部と前記歯部先端突出部間を、前記ステータコイルを覆うようにして樹脂でモールドし、
前記永久磁石を、前記歯部先端突出部と径方向に対向するように、軸方向に延ばし、
前記樹脂の軸方向両側または片側端面を前記ヨーク突出部および前記歯部先端突出部端面と一致させたことを特徴とする電動機。
A cylindrical frame,
A load-side bracket and an anti-load-side bracket that are respectively attached to the axial ends of the frame;
A stator core that is attached to the inner surface of the frame and includes a yoke portion and a tooth portion; and a stator coil that is wound around the stator core via a bobbin or an insulator;
In an electric motor comprising a rotor having a shaft rotatably supported via a bearing on the load side bracket and the anti-load side bracket, and a permanent magnet attached to the outer peripheral surface of the shaft,
The yoke portion of the stator core and the tip of the tooth portion on which the stator coil is not wound are protruded in the axial direction so as to cover the upper and lower portions of the coil end of the stator coil, and are extended to the axial end portion position of the bobbin. And the tooth tip protrusion, and the yoke protrusion is in close contact with the inner surface of the frame,
Between the yoke projecting portion and the tooth tip protrusions, so as to cover the stator coil molded with resin,
The permanent magnet is extended in the axial direction so as to face the tooth portion tip protrusion in the radial direction,
The electric motor according to claim 1, wherein both end surfaces of the resin in the axial direction or one end face are made to coincide with the end faces of the yoke protrusion and the tooth tip protrusion .
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