JPH1118332A - ステータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】永久磁石モータのステータにおいて、ロータ回
転によりロータ表面に発生する鉄損を低減し、ロータと
スロットオープンとの位置関係による回転むらを防止
し、振動や騒音の小さい永久磁石モータのステータを提
供することを目的とする。 【解決手段】 鉄などの高透磁率材を主体とする永久磁
石モータのステータにおいて、複数のティース１２とそ
れらを外側でつなぐヨーク１１からなる略円筒形状のス
テータコア１１と、各ティース間の空間（以下スロット
という）に施された巻線群と、ステータコア１１内径に
密着された磁性管１５からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高効率かつ低振動
・低騒音を実現しようとする永久磁石モータのステータ
およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の永久磁石モータのステータは、図
９に示すように、複数のティース１２とそれらを外側で
一体に連結するヨーク１１からなる略円筒形状のステー
タコア１と、前記ステータコアにスロット１３に収納さ
れるように巻装した巻線（図示せず）からなる。永久磁
石を有する回転子（図示せず）は、ステータ内径側に形
成される空間内に回転自在に保持され、巻線に流れる電
流により生じる回転磁界により回転する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の構
成においては、スロット１３に巻線を施すためのスロッ
トオープン１４が必要であった。スロットオープン１４
が存在するため、回転子表面の磁束密度がティース１２
に対向する部分は高く、スロットオープン１４に対向す
る部分は低くなるので、回転子が回転することにより回
転子表面に大きな磁束密度の変化が起き、その結果発生
する渦電流により鉄損が生じていた。また、回転子とス
ロットオープンとの位置関係によって回転むらが生じ、
振動，騒音の原因となっていた。

【０００４】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、効率が高く、振動や騒音の小さい永久磁
石モータのステータを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、複数のティースとそれらを外径側で一体に
連結するヨークからなる略円筒形状のステータコア内径
に、磁性管を密着配置することにより、回転子がスロッ
トオープンと直接対向しないため、回転子表面の磁束密
度が均一になり、回転子表面に発生する回転による鉄損
が小さくなる。

【０００６】また、回転子とスロットオープンとの位置
関係によって生じる回転むらが低減されるため、振動，
騒音を小さくすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、永久磁石
を有する円筒形状の回転子と、前記回転子外周面に一定
の距離を隔てて対向する端面部並びに前記端面部から外
径方向に向かって延設した脚部を有する複数のティース
および前記各ティースの外径側を一体に連結する環状の
ヨークを有する強磁性体からなるステータコアと、隣り
合う前記ティースおよびそれらを連結するヨークとに囲
まれた空間（以下スロットという）に巻装された複数の
巻線とからなる永久磁石モータであって、前記ステータ
コアの内径に強磁性体からなる磁性管を密着させたもの
であり、回転子がスロットオープンと対向しないため、
回転子表面の磁束密度が均一になり、回転により回転子
表面に発生する鉄損が小さくなる。また、回転子とスロ
ットオープンとの位置関係による回転むらが低減される
ため、振動，騒音を小さくすることができる。

【０００８】請求項２記載の発明は、磁性管の内・外周
面の片面または両面に、円周方向に並ぶ複数の環状溝を
設けたものであり、磁性管を貫く磁束の変化による渦電
流が低減されるため、効率が向上する。

【０００９】請求項３記載の発明は、磁性管の内・外周
面の片面または両面に円周方向の螺旋状溝を設けたもの
であり、加工が容易でかつ渦電流低減効果を有する磁性
管が得られる。

【００１０】請求項４記載の発明は、スロットオープン
に対向する部分の磁性管の片面または両面にステータ厚
み方向の溝を設けたものであり、永久磁石回転子の磁束
が磁性管で短絡するのを防止し、磁束を有効に利用する
ことにより、効率が向上する。

【００１１】請求項５記載の発明は、ステータコア内径
が回転子軸方向の一部分で他の部分よりも大きくなって
おり、かつ前記ステータコア内径大なる部分に対向する
磁性管外周面が外側に凸としたものであり、ステータコ
ア内径大部と磁性管外周面凸部とが嵌合することにより
機械的に強固に固定され、輸送やモータ運転による振動
や磁気吸引力などにより磁性管がステータコアから脱落
したり回転したりするのを防止することができる。

【００１２】請求項６記載の発明は、磁性管の長さがス
テータコアの厚さより大きく、かつ磁性管のステータコ
アより突出した両端部の外径がステータコア内径よりも
大としたものであり、磁性管両端部がステータコアを挟
み込んで機械的に強固に固定するので、輸送やモータ運
転による振動や磁気吸引力などにより磁性管がステータ
コアから脱落したり回転したりするのを防止することが
できる。

【００１３】請求項７記載の発明は、しかる後に磁性管
をステータコア内径に圧入する第２の工程とからなるも
のであり、工程が少なくかつ単純であるので、生産性良
く永久磁石モータのステータを製造できる。

【００１４】請求項８記載の発明は、複数のスロットを
有するステータコアに巻線をスロット内に収納して巻装
する第１の工程と、しかる後に外径がステータコア内径
よりもわずかに小さな磁性管をステータコア内径に配置
する第２の工程と、内径側より力を加えて磁性管を膨張
させることにより磁性管をステータコア内径に密着させ
る第３の工程とからなるものであり、磁性管がステータ
コア内径に隙間なく密着するため、機械的エアギャップ
が小さく、ステータの磁気抵抗が小さくなるため、効率
の高い永久磁石モータのステータを製造することができ
る。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図１から図２を参照しなが
ら説明する。

【００１６】（実施例１）永久磁石モータのステータ
は、複数のティース１２とそれらを外側でつなぐヨーク
１１からなる略円筒形状のステータコア１に、スロット
１３に巻線１６を施し、磁性管１５をステータコア内径
に密着させたものである。永久磁石回転子２は、ステー
タ内部にシャフト２３を中心に回転自在に保持され、巻
線に流れる電流により生じる回転磁界により回転する。

【００１７】本構成において、回転子２内部に有する永
久磁石２２ａ，２２ｂから発生した磁束がステータに移
る際、ステータ内径を均一に磁性管１５をとおり、ステ
ータティース１２に流れるため、回転子コア２１表面の
磁束分布は均一になり、回転子の位置によって生じる振
動，騒音が小さい。また、ステータ内径全周にわたって
磁性体があるため、機械的エアギャップが小さく、パー
ミアンスが高いため、高効率を実現できる。

【００１８】本構成において、従来の永久磁石モータの
ステータと比較し、同一回転子でコギングトルクが１０
分の１以下に低減された。

【００１９】（実施例２）本発明の他の実施例を図３を
参照しながら説明する。主な構成および作用は実施例１
と同様である。

【００２０】磁性管１５には、片面または両面に、高さ
方向に複数の溝１７を設けた。溝１７により、磁性管１
５を貫く磁束の変化により発生する渦電流が小さくな
り、渦電流損が低減され、効率の高い永久磁石モータの
ステータを提供できる。溝の間隔は狭い程よく、溝の深
さは深いほどよいが、強度を考慮した値としなければな
らない。

【００２１】（実施例３）本発明の他の実施例を図４を
参照しながら説明する。主な構成および作用は実施例１
と同様である。

【００２２】磁性管１５には、片面または両面に、ステ
ータコアのスロットオープン部に、高さ方向の溝１８が
設けられている。

【００２３】本構成により、回転子の磁束が磁性管１５
をとおり、ステータに鎖交しない磁束を溝１８により防
止し、また巻線に流れる電流により発生した磁束が磁性
管１５をとおり、回転子に渡らない無効磁束を低減し、
有効磁束を増やすことにより、効率の高い永久磁石モー
タのステータを提供する。

【００２４】溝の幅は小さい程良く溝の深さは深い程よ
いが、強度を考慮の上、値を決めるべきである。

【００２５】なお、高さ方向に複数の環状の溝１９と共
に用いると、さらに効果的に効率を高くすることが可能
である。

【００２６】（実施例４）本発明の他の実施例を図５を
参照しながら説明する。

【００２７】図５（ａ）は、本実施例におけるステータ
コアの構成を示す。ステータコアは内径が均一なステー
タコアシートを積層したステータコア３１と、内径に切
り欠き３３を有するステータコアシートを積層したステ
ータコア３２とからなり、ステータコア３２は、２つの
ステータコア３１の間に挟まれている。

【００２８】このように構成したステータコア１に巻線
（図示せず）を施し、図５（ｂ）に示す方向から磁性管
をステータに挿入しステータ内径に磁性管１５を密着さ
せる。この際、図５（ｃ）のごとく、磁性管１５のステ
ータコア切り欠き３３に対向する部分に外周方向に凸な
る部分３４を設け、密着させることにより、ステータコ
アから磁性管が脱落するのを防ぐことができる。切り欠
き３３の幅および深さは磁気的には小さいほどよい。な
お、切り欠き３３は、ステータティース先端部全体に渡
って存在してもよく、すなわち、一部のステータコアの
内径が、他のステータコアの内径より微少に大きくても
よい。

【００２９】（実施例５）本発明の他の実施例を図６を
参照しながら説明する。主な構成および作用は実施例１
と同様である。

【００３０】図６（ａ）のごとく、ステータコア１の厚
さに比べ、磁性管１５の長さが大きく、磁性管１５をス
テータコア１内径に挿入したとき、磁性管１５の両端が
ステータコア１からはみ出るようにする。図６（ｂ）の
ごとく、磁性管１５のステータコア１からはみ出た部分
３５を、内径を大きくすることにより、磁気的特性を落
とすことなく、ステータコアから磁性管が脱落するのを
防ぐことができる。

【００３１】（実施例６）本実施例は、上記永久磁石モ
ータのステータの製造方法に関するものである。

【００３２】本発明の実施例を図７を参照しながら説明
する。ステータコア１の内径に、磁性管１５を圧入す
る。圧入工程のみであるので、工程が少なく、生産性が
よい。ステータコア内径と磁性管の外径は、圧入可能な
範囲であればよく、ステータコア内径がφ６０程度であ
れば、ステータコア内径はφ６０〜φ６０．０３、磁性
管外径はφ５９．９７〜φ６０程度とすればよい。

【００３３】（実施例７）本実施例は、永久磁石モータ
のステータの製造方法に関するものである。

【００３４】本発明の他の実施例を図８を参照しながら
説明する。ステータコア１の内径に磁性管１５を挿入
後、油圧機に接続された金属管３６にゴム管３８を設け
たバルジ加工機などにより磁性管１５の内径に内圧を加
え、磁性管１５を膨張させ、ステータコア１に密着させ
る。油圧機を通して油が穴３７より金属管３６に入り、
穴４０よりゴム管３８内部の空間３９に油が充満され
る。さらに油を注ぐことにより、油圧によって磁性管１
５の内径に内圧がかかる。

【００３５】本製造方法により、ステータコア１の内径
寸法は、磁性管１５の外径寸法よりある程度大きくてよ
いので、磁性管１５の変形なくステータコア１に挿入で
き、また、ステータコア１内径に磁性管１５が密着する
ため、機械的エアギャップが小さく、従ってパーミアン
スが高く、効率の高い永久磁石モータのステータを提供
できる。

【００３６】磁性管内径にかける内圧は、バルジ工法で
なくてもよく、本発明の主旨に応じて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００３７】

【発明の効果】上記説明より明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、効率が高く回転むらによる振動や
騒音の小さい永久磁石モータのステータを提供すること
ができる。

【００３８】請求項２記載の発明によれば、磁性管内部
に発生する渦電流を抑えることができ、効率が向上す
る。

【００３９】請求項３記載の発明によれば、より加工が
容易でかつ渦電流を抑制することができる磁性管を得る
ことができる。

【００４０】請求項４記載の発明によれば、有効磁束量
を増加させることができ、効率が向上する。

【００４１】請求項５または６記載の発明によれば、輸
送やモータ運転による振動や磁気吸引力などにより磁性
管がステータコアから脱落したり回転したりするのを防
止し、信頼性が向上する。

【００４２】請求項７記載の発明によれば、効率が高
く、回転むらによる振動や騒音の小さい永久磁石モータ
のステータを生産性よく製造できる。

【００４３】請求項８記載の発明によれば、機械的エア
ギャップが小さく、磁気特性がよく、機械的信頼性の高
い永久磁石モータのステータを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のステータの斜視図

【図２】同ステータとロータの断面図

【図３】同実施例２のステータの斜視図

【図４】同実施例３のステータの斜視図

【図５】（ａ）同実施例４のステータの分解斜視図 （ｂ）同磁性管とステータを示す図 （ｃ）同ステータを示す図

【図６】（ａ）同実施例５のステータの縦断面図 （ｂ）同ステータの縦断面図

【図７】同実施例６のステータの製造方法を示す斜視図

【図８】同実施例７のステータの製造方法を示す縦断面
図

【図９】従来の永久磁石モータのステータの斜視図

【符号の説明】

１，３１ ステータコア ２ 回転子 １１ ヨーク １２ ティース １３ スロット １４ スロットオープン １５ 磁性管 １６ 巻線 １７，１８，１９ 溝 １９ 溝 ２１ 回転子コア ２２ａ，２２ｂ 永久磁石 ２３ シャフト ３２ 切り欠きを有するステータコア ３３ 切り欠き ３４ 凸部 ３５ 磁性管のステータコアからはみ出した部分 ３６ 金属管 ３７，４０ 穴 ３８ ゴム管 ３９ 空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 清和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転子外周面に一定の距離を隔てて対向す
   る端面部並びに前記端面部から外径方向に向かって延設
   した脚部を有する複数のティースおよび前記各ティース
   の外径側を一体に連結する環状のヨークを有する強磁性
   体からなるステータコアと、隣り合う前記ティースおよ
   びそれらを連結するヨークとに囲まれた空間に巻装され
   た複数の巻線とを備え、前記ステータコアの内径に強磁
   性体からなる磁性管を密着させたことを特徴とするステ
   ータ。
2. 【請求項２】磁性管の内・外周面の片面または両面に、
   円周方向に並ぶ複数の環状溝を設けたことを特徴とする
   請求項１記載のステータ。
3. 【請求項３】磁性管の内・外周面の片面または両面に円
   周方向の螺旋状溝を設けたことを特徴とする請求項１記
   載のステータ。
4. 【請求項４】磁性管の前記隣り合うティース端面部間の
   部分にステータ厚み方向の溝を設けたことを特徴とする
   ステータ。
5. 【請求項５】ステータコア内径が回転子軸方向の一部分
   で他の部分よりも大きくなっており、かつ前記ステータ
   コア内径大なる部分に対向する磁性管外周面が外側に凸
   となっていることを特徴とするステータ。
6. 【請求項６】磁性管の長さがステータコアの厚さより大
   きく、かつ磁性管のステータコアより突出した両端部の
   外径がステータコア内径よりも大なることを特徴とする
   請求項１記載のステータ。
7. 【請求項７】複数のスロットを有するステータコアに巻
   線をスロット内に収納して巻装する第１の工程と、しか
   る後に磁性管をステータコア内径に圧入する第２の工程
   とからなることを特徴とするステータ製造方法。
8. 【請求項８】複数のスロットを有するステータコアに巻
   線をスロット内に収納して巻装する第１の工程と、しか
   る後に外径がステータコア内径よりもわずかに小さな磁
   性管をステータコア内径に配置する第２の工程と、内径
   側より力を加えて磁性管を膨張させることにより磁性管
   をステータコア内径に密着させる第３の工程とからなる
   ことを特徴とするステータ製造方法。