JP5531841B2 - 電動機 - Google Patents
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Description
非特許文献1に記載されているように、固定子に圧縮応力が加わると電動機の特性が劣化する原因は、主に鉄心材料である電磁鋼板の鉄損特性の応力依存性にある。したがって、電動機の特性劣化を抑制するには、固定子の鉄心に圧縮応力を加えないことが望ましい。しかし、固定子を電動機のケースに固定するためには、ある程度の圧縮応力が加わることは避けられない。
具体的には、Siの含有量が6.5mass%の電磁鋼板では、磁歪定数がほぼゼロとなるので、応力感受性は低くなる。ここで、応力感受性が低いとは、応力による磁気特性の変化が小さい、すなわち、圧縮応力による鉄損特性の劣化(鉄損の増加)が小さいことを意味する。しかし、Si含有量が6.5mass%の鋼は、硬くて脆く、圧延して製造することが困難であるため、浸珪法や温間圧延等、特殊な方法で製造する必要がある。また、Si含有量が増加すると、飽和磁束密度が低下するという問題点もある。一方、Si含有量が低い通常の電磁鋼板は、応力感受性が高い反面、飽和磁束密度が高いという特性を有する。したがって、それぞれの鋼板が有する特性に応じて、使い分けることが好ましい。
すなわち、ティース部のみで固着することで、固定子の固定によって電動機ケースから大きい外径の積層鋼板に加わる圧縮応力を大きくし、小さい外径の積層鋼板に加わる圧縮応力を弱めることができる。しかも、ティース部のみで固着した場合には、小さい外径の積層鋼板のティースの根元部分には、上下に積層した外径の大きい積層鋼板から、径方向の内側に向かって小さいながらも引張応力を受けるので、ティース部分の鉄損をより低減することができる。
本発明は、上記知見に基づき、さらに検討を加えてなされたものである。
本発明の電動機は、固定子形状に加工した電磁鋼板を積層した固定子を、電動機のケース(ハウジング)に固定した構造のものであることが必要である。
上記固定子を電動機のケースに固定する方法としては、焼き嵌めによる方法あるいは圧入による方法が一般的である。図1は、固定子を電動機のケースに焼き嵌めにより固定する方法を模式的に説明した図であり、(a)は、固定子1の外径より僅かに小さい内径を有する電動機ケース2を加熱し、熱膨張させて大きくした電動機ケース2の内径部分に固定子1を装入した状態を、また、(b)は、上記電動機ケース2が冷却して収縮し、固定子1がケース2に固定された状態を示したものである。また、圧入による方法は、固定子1の外径より僅かに小さい内径を有する電動機ケース2を加熱することなく、その内径部分に固定子1を、荷重を加えて挿入する方法である。これらの方法では、いずれの場合も固定子の外径に、圧縮応力が加わった状態となる。
すなわち、従来の電動機における固定子の鉄心は、打ち抜き外径が全て同じ寸法をもつ電磁鋼板(積層鋼板)で構成されていたため、固定子を構成する積層鋼板はすべて同じ圧縮応力を受け、積層方向(厚さ方向)における圧縮応力にはほとんど変化はないと考えられる。
上述したように、本発明の電動機では、打ち抜き後の外径寸法の異なる積層鋼板Aと電積層鋼板Bとで、電動機のケースから受ける圧縮応力の大きさが異なる。そこで、大きな圧縮応力を受ける積層鋼板Aには、鉄損特性の応力感受性の低い電磁鋼板を用いることが必要となる。
2:電動機のケース(ハウジング)
3:ヨーク部
4:ティース部
A:打ち抜き外径がケース内径より大きい電磁鋼板(積層鋼板A)
B:打ち抜き外径がケース内径より小さい電磁鋼板(積層鋼板B)
Claims (4)
- 固定子形状に加工した電磁鋼板を積層した固定子を焼き嵌めあるいは圧入によりケースに固定した電動機において、上記固定子は、Si含有量が3.5mass%以上で、外径がケースの内径より大きい電磁鋼板Aと、外径がケースの内径より小さい電磁鋼板Bとを交互にあるいは数枚おきに積層してなり、かつ、上記電磁鋼板BのSi含有量は、上記電磁鋼板AのSi含有量より低いことを特徴とする電動機。
- 上記電磁鋼板AのSi含有量は3.5〜6.5mass%、電磁鋼板BのSi含有量は3.5mass%未満であることを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- 上記固定子は、積層した電磁鋼板がティース部において固着されてなるものであることを特徴とする請求項1または2に記載の電動機。
- 上記固定子は、電磁鋼板Aと電磁鋼板Bとが1:1〜5の比率で積層されてなるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動機。
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