JPH09131016A - キャンドモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定子鉄心の歯部間に生じる歯漏れ磁束を小
さくし、且つ透過磁束を増加することができ、これによ
ってモータ効率を向上させることができるキャンドモー
タを提供すること。 【解決手段】 キャン６を構成する金属材料の透磁率
を、該キャン６の固定子鉄心の歯部に対向する部分ａを
大きくし、且つ該キャン６の固定子鉄心のスロット部に
対向する部分ｂを小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固定子鉄心をフレー
ム及びキャン等で完全密封する構造のキャンドモータに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のキャンドモータは、固定
子巻線を巻装した固定子鉄心をフレームと、該フレーム
両端に配置された側板と、固定子鉄心の回転子側に装着
された薄肉円筒のキャンとによって密封する構造となっ
ている。このような構造を採用することにより、固定子
をモータ内外の水や封入液から遮断し、固定子部分の絶
縁を保証している。

【０００３】上記キャンは、内外水及び封入液に対して
長期的に安定した耐食性、シール性、耐熱性、圧力に耐
える機械的強度が要求されるため、通常は非磁性のステ
ンレス鋼の薄肉材料でその厚みが０．２〜０．５mm程度
のものが使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、キャンは固
定子鉄心と回転子との空隙に装着され、これを固定子巻
線からの高磁束密度の回転交番磁束が透過するが、該空
隙はキャンの厚み分だけ大きくなっているので、この空
隙部分の磁気抵抗が大きくなり、励磁電流が増加し、そ
の増加分だけ更に固定子巻線の銅損も増加する。

【０００５】このためキャンの材質として高透磁率特性
の金属磁性材料を使用し、これによって前記空隙増を補
償することが考えられている。

【０００６】しかしながらキャン全体に透磁率の大きい
磁性材料を用いた場合、キャンに接触する固定子鉄心の
多数の歯部の間に生じる歯漏れ磁束が、該高透磁率のキ
ャンを通して増加してしまい、結局それほど透過磁束を
高めることができなかった。

【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、固定子鉄心の歯部間に生じる歯漏れ磁
束を小さくし、且つ回転子への磁束通過空隙を小さく
し、これによってモータ効率を向上させることができる
キャンドモータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、固定子巻線を巻装した固定子鉄心と、該固
定子鉄心を囲繞するフレームと、回転子と、該回転子に
面した薄肉円筒状のキャンとを具備し、少なくとも前記
フレーム及びキャンを用いて固定子鉄心を完全密封した
構造のキャンドモータにおいて、前記キャンを構成する
金属材料の透磁率を、該キャンの固定子鉄心の歯部に対
向する部分を大きくし、且つ該キャンの固定子鉄心のス
ロット部に対向する部分を小さくした。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に
かかるキャンドモータの構造を示す図である。同図に示
すようにこのキャンドモータは、固定子巻線２を巻装し
た固定子鉄心１と、該固定子鉄心１を囲繞するフレーム
３と、該フレーム３の両端に固着される側板４，５と、
固定子鉄心１と側板４，５の内径に嵌着される薄肉円筒
状のキャン６と、キャン６の内部に挿入される回転子７
と、該回転子７を嵌着する主軸８と、該主軸８を軸受１
３，１４を介して回転自在に支持するブラケット９，１
０とを具備して構成されている。

【００１０】なお固定子の部分は、フレーム３と側板
４，５とキャン６とによって完全密封されており、その
内部には樹脂又は気体又は絶縁油等が封入されている。

【００１１】また１１，１２はＯリング、１５は主軸８
に嵌着されたスラスト円板、１６は軸封装置である。

【００１２】ここで図２は前記キャン６を示す斜視図で
ある。本実施形態に係るキャン６は、１枚の金属板を円
筒状に形成して構成されているが、該金属板中の透磁率
を場所によって局部的に変化させている。

【００１３】即ち、キャン６を構成する金属板全体の透
磁率を大きくし、固定子鉄心１の下記するスロット部１
９に対向する位置に来る部分ｂについてだけ透磁率を小
さくしている。

【００１４】つまり、キャン６の固定子鉄心１が接触す
る部分のみについて言えば、透磁率の大きい部分ａと小
さい部分ｂが交互に設けられたこととなる。

【００１５】図３は前記キャン６の透磁率を変化させた
部分ａ，ｂと、固定子鉄心１及び固定子巻線２の関係を
示す要部拡大側断面図である。

【００１６】同図に示すように、キャン６を構成する金
属材料の透磁率は、該キャン６の固定子鉄心１の歯部１
７に対向する部分ａを大きく、且つ該キャン６の固定子
鉄心１のスロット部１９に対向する部分ｂを小さくなる
ようにしている。

【００１７】図４は本発明の他の実施形態にかかるキャ
ン６−２を示す斜視図である。本実施形態に係るキャン
６−２の場合は、前記実施形態とは逆に、キャン６−２
を構成する１枚の金属板全体の透磁率を小さくし、固定
子鉄心１の歯部１７に対向する位置に来る部分ａについ
てだけ透磁率を大きくしている。

【００１８】つまりこの実施形態の場合も、キャン６の
固定子鉄心１が接触する部分のみについて言えば、前記
実施形態と同様に、透磁率の高い部分ａと低い部分ｂが
交互に設けられたことになる。

【００１９】次に前記図４に示すキャン６を製造する方
法を説明すると、まずキャン６となる金属板として、セ
ミオーステナイトステンレス鋼であって常温でオーステ
ナイトの状態のものを用意する。そしてこの金属板の前
記部分ａのみを局所的に冷間加工することにより、或い
は電子又はレーザビーム等で局所的に加熱急冷（即ち焼
き入れ）することにより、該部分ａのみの金属材料の組
織変態を生じさせ、該部分ａのみをマルテンサイト化す
る。マルテンサイト化した部分ａは他のオーステナイト
部分に比べてその透磁率が高くなる。

【００２０】材料、処理条件、磁束密度によって特性は
変化するが、オーステナイトで比透磁率μ＝１〜１０、
マルテンサイトで比透磁率μ＝４０〜１０００である。

【００２１】次に前記図２に示すキャン６−２を製造す
る方法を説明すると、まずキャン６−２となる金属板と
して、セミオーステナイトステンレス鋼であってその全
体をマルテンサイト化して透磁率を大きくしたものを用
意する。金属板全体をマルテンサイト化する方法として
は以下，のような方法がある。

【００２２】セミオーステナイトステンレス鋼を、サ
ブゼロ処理、即ち例えば−７５℃程度で冷却処理してマ
ルテンサイト化する方法。

【００２３】７６０℃程度の高温に加熱して内部の炭
化物を析出することでマルテンサイト変態温度（マルテ
ンサイトに変態する温度）が室温よりも高くなるよう調
整した後、室温まで冷却して焼き入れしてその全体をマ
ルテンサイト化する方法。

【００２４】そして前記，の方法によってマルテン
サイト化した金属板に、電子又はレーザビーム等で部分
ｂを局所的に加熱することによって、前記マルテンサイ
トを逆変態して再びオーステナイト組織に戻す。これに
よって部分ｂのみがそれ以外の部分に比べて局部的に透
磁率を小さくできる。

【００２５】上記２つの方法によって、それぞれ図２，
図４に示す構造のキャン６，６−２が製造できるが、そ
れ以外にも例えば以下のような方法によって本発明にか
かるキャンが製造できる。

【００２６】(1) ２相ステンレス鋼（オーステナイトと
フェライトがそれぞれほぼ５０％ずつのもの）からなる
キャン６の部分ａを電子又はレーザビーム加熱等で加熱
することによって、該過熱部分のオーステナイト組織を
フェライト組織に変化させ、該部分ａの透磁率を高くす
る方法。

【００２７】(2) 鉄−ニッケル合金でニッケルの含有量
が２５〜４０％の領域のものは、その組成の少しのズレ
によって磁気変態温度Ｔｃと透磁率が急変する。即ちこ
の合金の場合、ニッケルの含有量が２５〜４０％の間で
変化することによって、磁気変態温度Ｔｃは０〜４００
℃、透磁率は１００〜３００００の間で変化する。

【００２８】このためこの合金によって構成されたキャ
ンの部分ａ又は部分ｂに、イオン注入したり、電子又は
レーザビーム加熱することによって、該部分ａ又は部分
ｂの透磁率のみを他の部分に比べて局所的に変化させ、
これによって前記図２又は図４に示す構造のキャン６，
６−２を製造する。具体的に言えば、前記合金のニッケ
ル含有率が大きいと、透磁率が大きくなるので、ニッケ
ル含有率の低い合金にニッケルイオンを局所的に注入し
てその部分の透磁率を大きくしたり、逆にニッケル含有
率の高い合金にクロムイオン等を局所的に注入してその
部分の透磁率を小さくしたりする。

【００２９】なお本発明は、同一金属内の透磁率を局所
的に変化させることができるのであれば、上記方法以外
のどのような方法を用いても良い。

【００３０】以上説明したように本発明は、キャン６
（６−２）の固定子鉄心１の歯部１７に対向する部分ａ
の透磁率を大きくしたので、図３に示す固定子巻線２か
らの高磁束密度の回転交番磁束（主磁束Φ１）の透過効
率が向上する。

【００３１】一方キャン６（６−２）の固定子鉄心１の
スロット部１９に対向する部分ｂの透磁率を小さくした
ので、図３に示す固定子鉄心１の歯部１７の間に生じる
歯漏れ磁束Φ２が、該透磁率の小さい部分ｂによって抑
制され、結局透過主磁束Φ１を高めることができる。

【００３２】従ってキャンを挿入することによって生じ
る空隙増を充分補償でき、励磁電流が増加することはな
く、従って固定子巻線２の銅損も増加せず、キャンドモ
ータの効率を向上させることができる。

【００３３】なお前記実施形態でキャンの材料として用
いたセミオーステナイトステンレス鋼は、電気抵抗率も
約８０μΩ−ｃｍと、ＳＵＳ３０４よりも少し大きいの
で、キャンで生じるうず電流損も少しながら低減でき、
キャンドモータの効率向上に寄与する。

【００３４】なお、キャンドモータの構造は上記図１に
示す構造のものに限定されず、例えば特開平６−１５３
４４１号公報に開示されるような、側板を有しない構造
のキャンドモータでも良い。要は少なくともフレーム及
びキャンを用いて固定子鉄心を完全密封した構造のキャ
ンドモータであれば本発明は適用できる。

【００３５】

【実施例】ＳＵＳ６３１の０．３mm厚の薄板を円筒状に
製作し、これをサブゼロ処理してその全体をマルテンサ
イト化したものを、電子ビームを用いて局部加熱するこ
とにより、図２に示す部分ｂを局部的にオーステナイト
に逆変態させて製作したキャンを、１ＫＷのキャンドモ
ータに装着して実験したところ、ＳＵＳ３０４のキャン
を用いた場合と比較して、効率，力率とも各々２％，５
％向上することが確認された。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、固定子鉄心の歯部間に生じる歯漏れ磁束を小さくで
き、且つ透過主磁束を増加することができ、これによっ
てモータ効率を向上させることができるという優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるキャンドモータの
構造を示す図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかるキャン６を示す斜
視図である。

【図３】キャン６の透磁率を変化させた部分ａ，ｂと、
固定子鉄心１及び固定子巻線２の関係を示す要部拡大側
断面図である。

【図４】本発明の他の実施形態にかかるキャン６−２を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 固定子鉄心 ２ 固定子巻線 ３ フレーム ６ キャン ７ 回転子 １７ 歯部 １９ スロット部 ６−２ キャン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子巻線を巻装した固定子鉄心と、該
   固定子鉄心を囲繞するフレームと、回転子と、該回転子
   に面した薄肉円筒状のキャンとを具備し、少なくとも前
   記フレーム及びキャンを用いて固定子鉄心を完全密封し
   た構造のキャンドモータにおいて、 前記キャンを構成する金属材料の透磁率は、該キャンの
   固定子鉄心の歯部に対向する部分を大きくし、且つ該キ
   ャンの固定子鉄心のスロット部に対向する部分を小さく
   したことを特徴とするキャンドモータ。