JPH099533A

JPH099533A - 電動機

Info

Publication number: JPH099533A
Application number: JP15187095A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yasuhara; 隆安原; Hiromitsu Fuku; 裕光富久; Katsunori Nakajima; 勝範中島; Yukiro Endo; 幸郎遠藤; Ryuichi Iwata; 竜一岩田; Tatsuhisa Matsunaga; 建久松永; Akiji Yamada; 旭司山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】固定子で発生する漏洩磁束を低減することがで
きる電動機を提供する。【構成】複数のスロット３３ｃが形成されている固定子
鉄心３３ａと、固定子鉄心３３ａの外周部に装着され
た、非磁性体の導電部材３４と、複数のスロット毎に固
定子鉄心３３ａおよび導電部材３４に巻き回された固定
子コイル３３ｂとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機に係り、特に比
較的小容量の誘導電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機としては、図５に示すような構造
を有する比較的小容量の汎用誘導電動機が、従来から一
般的に使用されている。

【０００３】図５において、１はハウジングで、枠体或
いはフレームとも呼ばれ、鋳鉄など鉄系材料の鋳造によ
り、ほぼ筒状に成形され、本電動機の外被を構成してい
る。１ａは、ハウジング１と一体鋳造された放熱フィン
で、軸方向に伸びた短冊状をなし、ハウジング１の外周
に放射状に複数形成されている。２Ａ、２Ｂは、エンド
ブラケットで、軸受ブラケットとも呼ばれ、軸受４Ａ、
４Ｂを収納している。これらのエンドブラケットは、そ
れぞれ、ハウジング１の両端にインロー嵌合して取付け
られている。

【０００４】３は固定子で、ケイ素鋼板の積層体でつく
られた固定子鉄心３ａと、この固定子鉄心３ａの内周部
に複数個設けられているスロット３ｃ（ここでは図示せ
ず）に巻回された固定子コイル３ｂとで構成されてい
る。該固定子コイル３ｂは、図６に示すようにスロット
３ｃ毎に固定子鉄心３ａに巻回されており、いわゆるト
ロイダル状巻線になっている。

【０００５】５は回転子で、回転軸６を有する。この回
転軸６は、エンドブラケット２Ａ、２Ｂの軸受４Ａ、４
Ｂにより回転自在に保持されており、固定子３に対向す
る所定の位置で回転する。

【０００６】そして、電動機を組立てる際には、まず、
固定子３をハウジング１の内側に挿入する。固定子３を
挿入したら、つぎに、この固定子３をハウジング１の内
周壁に支え板１ｂを複数個介して取付ける。

【０００７】ハウジング１の内周壁に取付けた固定子３
の内側には、回転子５を挿入する。その後、回転軸６が
軸受４Ａ、４Ｂに嵌合するように位置を合わせながら、
ハウジング１の両端にエンドブラケット２Ａ、２Ｂをそ
れぞれ、インロー嵌合させる。これらは、複数本のボル
ト（図示省略）で締結する。

【０００８】一方、回転軸６は、その一端側（同図では
右側）がエンドブラケット２Ｂの軸受４Ｂを挿通して外
部に突出し、出力軸を形成している。また、他端側（同
図では左側）は、エンドブラケット２Ａの軸受４Ａから
突出した部分に外部冷却扇９（以下、外ファンと称す）
が取付けられている。

【０００９】１０はエンドカバーで、外ファン９を覆う
カバーである。このエンドカバー１０の正面には、外気
を取り込むための開孔１０ａ（以下、通風入口と称す）
が設けられている。エンドカバー１０の背面側には、開
孔１０ｂ（以下、通風出口と称す）が設けられている。

【００１０】したがって、回転子５とともに外ファン９
が回転すると、エンドカバー１０の通風入口１０ａから
外気が吸い込まれて、これが通風出口１０ｂから吹き出
される。吹き出された外気は、エンドブラケット２Ａ、
ハウジング１、及び、エンドブラケット２Ｂのそれぞれ
の外部表面を通過する。この通風により、これらの部材
には、冷却作用が働くことになる。

【００１１】回転子５は、前述したように、固定子３と
対向する位置に取付けられており、この回転子５には、
図示してない二次導体バーと、エンドリング７が設けら
れている。さらに、回転子５には、エンドリング７と一
体に内部冷却扇８（以下、内ファンと称す）が形成され
ている。

【００１２】この内ファン８は、エンドリング７の両端
面から軸方向に突設された複数の羽根ブレードからな
り、これらの回転により、電動機内部での空気の循環を
図られて、冷却作用が得られるようになっている。

【００１３】すなわち、内ファン８の回転により空気流
が発生し、この空気は、回転子５、エンドリング７、固
定子コイル３ｂ、及び、固定子鉄心３ａのそれぞれの両
端面を冷却しながら通過する。その後、この空気は、ハ
ウジング１に対して比較的温度上昇の低いエンドブラケ
ット２Ａ、２Ｂの内面に沿って通過し、この際に、放熱
する。

【００１４】以上のようなタイプの電動機としては、例
えば、特開昭６１ー２５１４４０号公報に記載されてい
るものがある。また、トロイダル状にコイルを巻いた電
動機としては、例えば、特開昭５５ー１３９０６２号公
報に記載されているものがある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】さて、図６および図７
に示すようなトロイダル状巻線を施した電動機は、従来
より、固定子コイル３ｂを通電することで発生する磁束
のうち、その一部が回転子５と鎖交しないで固定子３の
外部へ漏洩していた。

【００１６】この漏洩磁束２２は、主磁束２１と違って
トルク発生に寄与せず、また、電動機の特性を低下させ
るという問題がある。

【００１７】特に、電動機の特性を維持した状態で、電
動機の小形、薄形化を実現しようとした場合、前述の漏
洩磁束は無視できなくなる。

【００１８】この様な問題点を鑑み、本発明の目的は、
漏洩磁束を低減することができる電動機を提供すること
にある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の態様によれば、固定子鉄心の内周部に
複数のスロットが形成されている電動機において、前記
固定子鉄心の外周部に装着された、非磁性体の導電部材
と、前記複数のスロット毎に前記固定子鉄心及び前記導
電部材に巻き回されたコイルとを有することを特徴とす
る電動機が提供される。

【００２０】上記目的を達成するための本発明の第２の
態様によれば、第１の態様において、前記導電部材は、
銅、アルミニウム、銅合金、および、アルミニウム合金
の何れかであることを特徴とする電動機が提供される。

【００２１】

【作用】本発明によれば、固定子鉄心の外周部に導電部
材が装着されているので、固定子鉄心で発生した磁束の
うち、固定子鉄心の外側へ漏洩する磁束（漏洩磁束）に
ついては前記導電部材を通過する。

【００２２】一般に、導電部材（例えば、導電性の金属
板）は、直径の違った多数の金属環が集ったものと考え
ることができるので、該金属板を貫く磁束が変化する場
合には、いわゆるレンツの法則によって起電力を生じ、
うず巻き状に誘導電流が流れることになる。これは、う
ず電流と呼ばれている。

【００２３】すなわち、固定子鉄心のコイルを交流で通
電した場合、発生する磁束は時間とともに変化するた
め、導電部材には前記うず電流が流れることになる。こ
のうず電流は、前述の漏洩磁束と方向が反対の反作用磁
束を発生させる。この反作用磁束は、漏洩磁束を打消す
ように作用する。

【００２４】その結果、電動機の漏洩インピーダンスが
小さくなり、むだな誘起電圧が発生しなくなる。すなわ
ち、電動機のトルクを発生するための励磁電圧の低下が
なくなり、充分なトルクの発生を実現することができ
る。

【００２５】また、前述の導電部材は、非磁性体である
が、その中でも、銅、アルミニウム、銅合金、または、
アルミニウム合金のような電気抵抗が小さいものであれ
ば、うず電流による電力損失が抑制される。

【００２６】

【実施例】以下、本発明に係る電動機について、図示の
実施例により詳細に説明する。

【００２７】図１には、本発明を汎用の誘導電動機に適
用した場合の一実施例が示されている。

【００２８】本誘導電動機は、その特徴として、固定子
３３を構成する固定子鉄心３３ａの外周面に密着して装
着された円筒形の導電部材３４を有している。この導電
部材３４は、非磁性体、例えば、銅、アルミニウム、銅
合金、または、アルミニウム合金で形成される。固定子
鉄心３３ａは、ケイ素鋼板を積層して構成されており、
その内周部に複数のスロット（ここでは図示せず）が設
けられている。

【００２９】なお、固定子３３に関する構成要素以外の
各構成要素については、図５に示したものと同様である
ので、同一符号を付して説明を省略する。

【００３０】図２は、固定子３３を正面から見た場合の
部分的な断面図である。また、図３にも、固定子コイル
３３ｂの装着状態が示されている。

【００３１】両図に示すように、固定子鉄心３３ａに
は、複数のスロット３３ｃが形成されており、固定子コ
イル３３ｂは、スロット毎に整列した状態で固定子鉄心
３３ａ及び導電部材３４にトロイダル状に巻き回されて
いる。

【００３２】つぎに、本発明の作用について図４を用い
て説明する。

【００３３】図４には、図示しない交流電源で発生させ
た交流電流を固定子コイル３３ｂに流したときに生じる
磁束の動きが示されている。

【００３４】固定子コイル３３ｂに交流電流が流れる
と、同図に示すような主磁束２１、２２が発生する。主
磁束２１は、固定子３３の内側に向かい回転子５と鎖交
する。一方、主磁束２２は、固定子３３の内側には向か
わず外側に向かい、回転子５とは鎖交しない漏洩磁束と
なる。この主磁束（以下、漏洩磁束とする）２２は、固
定子鉄心３３ａの外周面に装着された導電部材３４を図
示のように通ることになる。

【００３５】導電部材３４は、前述した通り導電材料で
形成されていることから、前記漏洩磁束２２が通ると、
導電部材３４内に矢印Ａで示すような、うず電流２３が
流れる。詳細には、固定子コイル３３ｂに交流が通電し
ているので、発生する磁束は時間とともに変化し、いわ
ゆるレンツの法則によって前記うず電流２３が流れるこ
とになる。このうず電流２３は、前述の漏洩磁束２２と
方向が反対の反作用磁束２４を発生させる。この反作用
磁束２４は、漏洩磁束２２を打消すように作用する。

【００３６】一般に誘導電動機等は、漏洩磁束がある
と、漏洩インピーダンスが増加して、トルクや出力が減
少し、その特性が低下するが、本実施例によれば、前述
の如く漏洩磁束が減少する。したがって、電動機の漏洩
インピーダンスが小さくなり、むだな誘起電圧が発生し
なくなる。すなわち、電動機のトルクを発生させるため
の励磁電圧の低下が抑制でき、充分なトルクを発生させ
ることができる。

【００３７】なお、うず電流２３が導電部材３４に流れ
た場合、その電力損失として電動機が発熱するが、該導
電部材３４を、前述したような、銅、アルミニウム、銅
合金、または、アルミニウム合金等の電気抵抗の小さい
材料で形成すれば、うず電流損失を抑制することができ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、固定子で発生する磁束
の漏洩分が低減されるので、その分、電動機のトルクや
出力を高めることができる。また、漏洩インピーダンス
も減少するので、電動機の力率が良くなり省電力を図る
ことができる。

【００３９】また、電動機の特性を維持した状態で電動
機の小形、薄形化を実現する場合に、これらの効果は特
に発揮されることになる。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動機の一実施例を側面から見た
場合の部分断面図。

【図２】本発明による電動機の一実施例を正面から見た
場合の部分断面図。

【図３】本発明の実施例における固定子の部分拡大図。

【図４】本発明の実施例における反作用磁束に関する説
明図。

【図５】従来技術による電動機の一例を側面から見た場
合の部分断面図。

【図６】従来技術による電動機の一例を正面から見た場
合の部分断面図。

【図７】従来技術による固定子で発生する漏洩磁束に関
する説明図。

【符号の説明】

１：ハウジング、１ａ：放熱フィン、１ｂ：支え
板、２Ａ、２Ｂ：エンドブラケット、３、３３：固
定子、３ａ、３３ａ：固定子鉄心、３ｂ、３３ｂ：
固定子コイル、３ｃ、３３ｃ：スロット、４Ａ、４
Ｂ：軸受、５：回転子、６：回転軸、７：エンド
リング、８：内ファン、９：外ファン、１０：エ
ンドカバー、１０ａ：通風入口、１０ｂ：通風出
口、２１：主磁束、２２：漏洩磁束、２３：うず
電流、２４：反作用磁束、３４：導電部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤幸郎東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内 (72)発明者岩田竜一東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内 (72)発明者松永建久東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内 (72)発明者山田旭司千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子鉄心の内周部に複数のスロットが形
成されている電動機において、前記固定子鉄心の外周部に装着された、非磁性体の導電
部材と、前記複数のスロット毎に前記固定子鉄心及び前記導電部
材に巻き回されたコイルとを有することを特徴とする電
動機。
【請求項２】請求項１において、前記導電部材は、銅、アルミニウム、銅合金、および、
アルミニウム合金の何れかであることを特徴とする電動
機。