JP6016722B2 - 電動機用コア、回転型電動機、及びリニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、電動機用コア、回転型電動機、及びリニアモータに関する。

電動機の導体を収納するスロットには、開口部を有する開口形スロットと、開口部を有しない全閉形スロットとがある。開口形スロットは、その開口部で磁束の透過面積が減少するため、励磁電流が増加して消費電力が大きくなり、また、空隙のパーミアンス分布における高調波成分が増加することで騒音が大きくなる場合があった。一方、全閉形スロットは、開口部を有しないため、空隙のパーミアンス分布における高調波成分は少ないが、隣接ティース間の漏洩磁束が増加して、出力が低下したり、コアが磁気飽和して巻線電流に高調波電流が発生し、騒音が大きくなる場合があった。このため、従来、電動機の導体を収納するスロットに開口形スロットを採用したものにおいて、開口部寸法を最適な狭さにすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５８−２０７８４８号公報（第２頁、第２図）

しかしながら、特許文献１においては、単純に１枚１枚のスロット開口部寸法を最適な狭さに打ち抜いたものを積層する方法が採用されている。このため、スロット開口部を打ち抜くときに用いられる金型のパンチの寸法を、スロット開口部寸法に合わせて小さくする必要があった。したがって、剛性、強度が弱くなり、金型が破損しやすいという課題があった。

本発明は、上述のような課題を背景としてなされたもので、金型の破損を抑制しつつ、スロットの開口部を最適な寸法にした電動機用コア、回転型電動機、及びリニアモータを提供することを目的とする。

本発明の電動機用コアは、複数のティース部と、隣接するティース部間に形成されたスロット開口部とが、鋼板を積層して構成された電動機用コアにおいて、前記スロット開口部が積層方向に対して斜めに形成され、前記スロット開口部が狭くなるように、隣接する前記ティース部が少なくとも積層方向に相対的に変位している。

本発明の回転型電動機は、上記電動機用コアを有するローターと、前記ローターに挿入される回転軸と、前記ローターと空隙を介して設けられたステーターと、を備え、複数の前記ティース部は、周状に設けられたものである。

本発明のリニアモータは、上記電動機用コアを有する可動子と、前記可動子と空隙を介して設けられたステーターと、を備え、複数の前記ティース部は、直線状に設けられたものである。

本発明によれば、スロット開口部が積層方向に対して斜めに形成され、スロット開口部が狭くなるように、隣接する前記ティース部が少なくとも積層方向に相対的に変位している。このため、スロット開口部を打ち抜く金型のパンチの寸法を積層後のスロット開口部寸法よりも大きい寸法とすることができる。したがって、破損しにくい金型で、スロットの開口部を最適な狭さにした電動機用コアを得ることができる。

実施の形態１に係る電動機用コア５０としてのローターコア１１ａが搭載された電動機１００の斜視図である。 実施の形態１に係る電動機用コア５０としてのローターコア１１ａが搭載された電動機１００の概略側面図である。 実施の形態１に係る電動機用コア５０としてのローターコア１１ａの平面図である。 実施の形態１に係る電動機用コア５０としてのローターコア１１ａのティース部１を示す第１の例である。 実施の形態１に係る電動機用コア５０としてのローターコア１１ａのティース部１を示す第２の例である。 実施の形態２に係る電動機用コア５０の空隙側から見た図である。 実施の形態２に係る電動機用コア５０の空隙側から見た図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電動機用コア５０としてのローターコア１１ａが搭載された電動機１００の斜視図である。図２は実施の形態１に係る電動機用コア５０としてのローターコア１１ａが搭載された電動機１００の概略側面図である。図３は実施の形態１に係る電動機用コア５０としてのローターコア１１ａの平面図である。図４は実施の形態１に係る電動機用コア５０としてのローターコア１１ａのティース部１を示す第１の例である。図５は実施の形態１に係る電動機用コア５０としてのローターコア１１ａのティース部１を示す第２の例である。

図１，図２に示されるように、電動機１００は、例えば、かご型の回転型電動機（回転型誘導電動機）で構成され、ローター１１と、ステーター３１と、回転軸１５と、フレーム７０と、ブラケット８０とを備える。ローター１１は、ローターコア１１ａ及び二次側導体１１ｂを備える。ステーター３１は、ステーターコア３１ａ及び一次側導体３１ｂを備える。ローター１１は、ステーター３１の内面よりも内側に設けられている。ステーターコア３１ａの外周には一次側導体３１ｂが巻かれる。ローター１１の外径とステーター３１の内径との間には空隙６０が形成されている。また、ローター１１の中央部には、ローター１１の軸方向に挿入される回転軸１５が設けられている。フレーム７０及びブラケット８０は、それぞれ電動機１００の外郭を構成する部材である。フレーム７０及びブラケット８０を組み合わせることで、その内部に空間９０が形成される。そして、空間９０にローター１１、ステーター３１等の部材が格納される。

次に、電動機１００の動作について説明する。一次側導体３１ｂに交流電圧を印加すると、ステーターコア３１ａから空隙６０を通ってローターコア１１ａへ交番磁界が発生し、二次側導体１１ｂに電流が流れてローター１１が回転する。

図３に示されるように、ローターコア１１ａは、複数のティース部１と、コアバック１ｂと、を備える。各ティース部１は、ティース部先端部１ａと、ティース部根幹部１ｔと、を備える。複数のティース部１は、コアバック１ｂによって連結され、二次側導体１１ｂの一部を収納するスロット２を取り囲む形状となっている。隣接するティース部先端部１ａ間にはスロット開口部２ａが設けられている。

図４に示されるように、ローターコア１１ａのティース部１は、複数の鋼板１Ａを周方向にずらしながら積層され、さらにティース部１をひねって構成される。具体的には、図４の紙面上側に向かうほど図４の紙面右側にずらし、ティース部先端部１ａ及びコアバック１ｂをひねることで構成される。なお、ローターコア１１ａの積層方向は、図示の例に限定されるものでなく、スロット開口部２ａを狭くできればよい。例えば、図４の紙面上側に向かうほど図４の紙面左側にずらしてもよい。また、図４の紙面左側のティース部１の最も紙面下側の斜線で示す鋼板１Ａと、図４の紙面右側のティース部１の最も紙面下側の斜線で示す鋼板１Ａとが同一層となっている。

ここで、ティース部１をひねらない場合には、スロット開口部２ａの寸法は、隣接する一方のティース部１のティース部端部４ａと、隣接する他方のティース部１のうち、ティース部端部４ａと同一の層のティース部端部３ａとの距離Ｗとなる。

これに対して、本実施の形態１の電動機用コア５０は、スロット開口部２ａが積層方向に対して斜めに形成され、スロット開口部２ａが狭くなるように、ティース部１が少なくとも積層方向に変位している。このため、スロット開口部２ａの寸法は、隣接する一方のティース部１のティース部端部４ａと、隣接する他方のティース部１のうち、ティース部端部４ａと異なる層のティース部端部３ｂとの距離が距離Ｗ１となる。すなわち、スロット開口部２ａの距離Ｗを従来のスロット開口部よりも大きくし、スロット開口部２ａの距離Ｗ１を従来のスロット開口部よりも小さくすることができる。したがって、磁気的にも（磁気回路上）、距離Ｗ１のスロット開口部２ａの寸法の特性のコアを得ることができる。また、距離Ｗ１を最適な開口部寸法とすることで、励磁電流を抑制して消費電力を削減するとともに、空隙のパーミアンス分布における高調波成分の増加を抑制して、騒音の発生を抑制することができる。この距離Ｗ１が最適な長さとなるように、距離Ｗおよびひねり角度を決めることが望ましい。このようにして、金型の破損を抑制しつつ、スロット開口部２ａを最適な寸法にした電動機用コア５０を得ることができる。

なお、隣接するティース部１のうち、一方のティース部１の複数の鋼板１Ａの一部の鋼板１Ａについては、その鋼板１Ａの端部が、他方のティース部１のいずれの鋼板１Ａの端部とも対向していない。具体的には、図４の紙面左側のティース部１のうち、最も図４の紙面下側の鋼板１Ａは、その鋼板１Ａの端部が、図４の紙面右側のティース部１のいずれの鋼板１Ａの端部とも対向していない。なお、このことは、他方のティース部１の複数の鋼板１Ａの一部の鋼板１Ａについても同様である。すなわち、図４の紙面右側のティース部１のうち、最も図４の紙面上側の鋼板１Ａは、その鋼板１Ａの端部が、図４の紙面左側のティース部１のいずれの鋼板１Ａの端部とも対向していない。

また、ティース部１は、例えば、ティース部先端部１ａをひねっても、ティース部根幹部１ｔをひねってもよい。いずれの場合でも、スロット開口部２ａの寸法となる距離Ｗを小さくして、例えばスロット開口部２ａの寸法を距離Ｗ１のように小さくできる。また、ティース部１を積層しながらひねっても、また、ティース部１を積層した後にひねっても、同様の効果を得ることができる。

また、図５に示されるように、ティース部１を折り曲げて構成してもよい。具体的には、ティース部先端部１ａを折り曲げて構成する。このようにして、距離Ｗを小さくできる。すなわち、スロット開口部２ａの寸法は、隣接する一方のティース部１のティース部端部４ａと、隣接する他方のティース部１のうち、ティース部端部４ａと異なる層のティース部端部３ｃとの距離が距離Ｗ１となる。このとき、ティース部根幹部１ｔは水平でよいために、ここに抜きカシメを設けても、ひねりによってカシメが緩むことはない。図５では、２箇所で折り曲げるようにしているが、片側だけ折り曲げるようにしてもよく、３箇所以上折り曲げるようにしてもよい。また、円弧状に滑らかに曲げるようにしてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１とは異なり、例えば、リニアモータ等に搭載される可動子（図示省略）の電動機用コア５０に設けられる、直線状に複数配置されたティース部１の例を示す。リニアモータ（図示省略）は、可動子と、この可動子と空隙を介して設けられたステーター（図示省略）と、を備える。実施の形態２においては、実施の形態１と同一の構成について、同一の符号を付して説明を割愛する。

図６は、実施の形態２に係る電動機用コア５０の空隙側から見た図である。図６（ａ）は、実施の形態２に係る電動機用コア５０の空隙側から見た正面図を示す第１の例である。図６（ｂ）は、実施の形態２に係る電動機用コア５０の空隙側から見た下面図を示す第１の例である。図７は、実施の形態２に係る電動機用コア５０の空隙側から見た図である。図７（ａ）は、実施の形態２に係る電動機用コア５０の空隙側から見た正面図を示す第２の例である。図７（ｂ）は、実施の形態２に係る電動機用コア５０の空隙側から見た下面図を示す第２の例である。

図６（ａ）に示されるように、電動機用コア５０のティース部１は、ずらしながら積層され、さらにティース部１をひねって構成される。具体的には、図６（ａ）の紙面上側に向かうほど図６（ａ）の紙面右側にずらし、ティース部先端部１ａ及びコアバック１ｂをひねることで構成される。また、ティース部先端部１ａは、空隙（図示省略）側から見て時計回りに少しひねって構成されている。

なお、図７（ａ）に示されるように、ティース部１を折り曲げて構成してもよい。具体的には、ティース部先端部１ａ及びコアバック１ｂを折り曲げて構成される。他の詳細については、実施の形態１で図５を用いて説明した内容と同一である。

また、本発明は、実施の形態１，２で説明したような製品への適用に限定されるものではなく、例えば、ひねったステーターコアや、直流電動機や同期電動機のコアに適用することもできる。

１ ティース部、１Ａ 鋼板、１ａ ティース部先端部、１ｂ コアバック、１ｔ ティース部根幹部、２ スロット、２ａ スロット開口部、３ａ，３ｂ，３ｃ，４ａ ティース部端部、１１ ローター、１１ａ ローターコア、１１ｂ 二次側導体、１５ 回転軸、３１ ステーター、３１ａ ステーターコア、３１ｂ 一次側導体、５０ 電動機用コア、６０ 空隙、７０ フレーム、８０ ブラケット、９０ 空間、１００ 電動機、Ｗ 距離、Ｗ１ 距離。

Claims (4)

1. 複数のティース部と、隣接するティース部の先端部間に形成されたスロット開口部とが、鋼板を積層して構成された電動機用コアにおいて、
   前記スロット開口部が前記鋼板の積層方向に対して斜めに傾けて形成され、
   前記ティース部は、前記スロット開口部を傾けた方向にひねられ、
   前記鋼板は、前記積層方向の一方側から他方側に向かうにしたがって前記スロット開口部の傾き方向にずらして積層されて、前記スロット開口部の内側に階段形状が形成されている
   ことを特徴とする電動機用コア。
2. 複数のティース部と、隣接するティース部の先端部間に形成されたスロット開口部とが、鋼板を積層して構成された電動機用コアにおいて、
   前記スロット開口部が前記鋼板の積層方向に対して斜めに傾けて形成され、
   前記鋼板は、前記ティース部のうち前記スロット開口部と対向する部分が、前記スロット開口部を傾けた方向に折り曲げられ、
   前記鋼板は、前記積層方向の一方側から他方側に向かうにしたがって前記スロット開口部の傾き方向にずらして積層されて、前記スロット開口部の内側に階段形状が形成されている
   ことを特徴とする電動機用コア。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動機用コアを有するローターと、
   前記ローターに挿入される回転軸と、
   前記ローターと空隙を介して設けられたステーターと、を備え、
   複数の前記ティース部は、周状に設けられた
   ことを特徴とする回転型電動機。
4. 請求項１または請求項２に記載の電動機用コアを有する可動子と、
   前記可動子と空隙を介して設けられたステーターと、を備え、
   複数の前記ティース部は、直線状に設けられた
   ことを特徴とするリニアモータ。

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