JPH11332140A - 放射リブ巻線式回転電機の電機子構造 - Google Patents

放射リブ巻線式回転電機の電機子構造

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JPH11332140A
JPH11332140A JP10126158A JP12615898A JPH11332140A JP H11332140 A JPH11332140 A JP H11332140A JP 10126158 A JP10126158 A JP 10126158A JP 12615898 A JP12615898 A JP 12615898A JP H11332140 A JPH11332140 A JP H11332140A
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radial rib
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electric machine
rotary electric
core portion
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JP10126158A
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Tamotsu Nose
保 能勢
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Nidec Sankyo Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/08—Salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/09—Magnetic cores comprising laminations characterised by being fastened by caulking

Abstract

(57)【要約】 【課題】 損失を大幅に低減して回転電機の効率値及び
特性を飛躍的に向上させることを可能とする。 【解決手段】 放射リブコア部１ｂに巻回されたコイル
２に対して、部分積層コア３を組み合わせて用いること
によって、従来構造の欠点であった高さ方向のスペース
を最大限に生かすとともに、コイル要素を悪化させるこ
となくトルクと銅損の関係を決める比例定数値を大幅に
改善したもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層コアに放射状
に延在するように設けられたリブ状コア部に対してコイ
ルを装着した放射リブ巻線式回転電機の電機子構造に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、エアギャップ部にサイン波形磁
界を必要とする回転電機においては、分布巻きと呼ばれ
る巻線方法が採用されている。例えば、図１２及び図１
３に示されている三相誘導モータにおけるロータＲの外
周側を取り囲むステータＳでは、そのステータＳを構成
している電機子の積層コアＳＣに、放射リブ状に延在す
るコア部ＳＣ１が設けられており、その放射リブ状コア
部どうしの間のスロットＳＣ２をずらしながら、コイル
ＳＬが重ね合わされるようにして巻線が施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方近年、地球環境問
題が深刻化しており、省エネルギー・省電力を最優先で
進めなければならない状況となってきている。今日では
電力消費が大きな比重を占めているが、その全電力の半
分以上をモータが消費している。このため、モータの効
率を上げ、損失（電力消費）を少しでも減らすことが最
優先課題として求められている。また、電力を発生する
側の発電機においても同様である。
【０００４】そこで本発明は、放射状のリブコア部に巻
線を施した電機子に、高特性化のための構造変更を加え
ることにより、効率値を大幅に改善した放射リブ巻線式
回転電機の電機子構造に回転電機を提供することを目的
としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、モータ及び発
電機を含めた回転電機の特性改善構造に関するものであ
るが、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するのが
モータで、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する
のが発電機であり、モータと発電機とは基本（構造・構
成）的には全く同じものである。そのため、モータを発
電機として使うことも、発電機をモータとして使うこと
も可能である。従って、以下の説明は全てモータにて行
う。
【０００６】一般に、モータ特性を表す指標として出力
やトルクが用いられているが、これらは、印加電圧や巻
線の巻数、また放熱条件・設計などにより変化してしま
うため、モータ特性を絶対値で表す指標にはなっていな
い。一方、別の指標として効率値があり、出力と損失と
の関係を表す良い指標ではあるが、負荷又は回転数条件
により変化し、始動条件では出力が０となり効率値も０
となってしまい、やはりモータ特性の大きさを表す絶対
指標にはなり得ていない。
【０００７】そこでモータの効率値を改善するために
は、まずモータ特性・効率の大きさとは何か、何により
決まるのか、などを正確に把握することが基本であり、
本願発明者が検討した結果、次のことがわかった。モー
タ特性の大きさを表す絶対指標は、発生トルクと発生損
失（銅損）との関係を表す（決める）比例定数値であ
る。磁石無しモータの場合この比例定数＝トルク／銅
損、磁石付きモータの場合この比例定数＝（トルク）２
／銅損、であることがわかった。いわゆる、ある電流を
流した時に発生するトルクと銅損の関係を表す比例定数
値は、印加電圧や巻線巻き数（占積率が同じ場合）、負
荷条件などを変化させても変化せず、モータ特性の大き
さを表す絶対指標となることがわかった。一方、効率値
に関しても、効率＝出力／入力＝出力／（出力＋損失）
であり、出力＝回転数×トルクで、回転数は印加電圧と
損失で、損失のメインは銅損であるため、この比例定数
値でほぼ決まることがわかった。
【０００８】モータ特性を大きくする（効率を上げる）
ために、大型化したり、高エネルギー積の磁石にした
り、巻線の占有率を上げたりすることが試みられている
が、これらは結局、上記比例定数値を決める要因の条件
を変化させることにより得ているものである。
【０００９】次に、この比例定数値がモータ特性の絶対
値を決める理由と、この比例定数値を決める要因につい
て述べる。モータのトルクは、対向配置された１次側と
２次側との相対移動による磁気エネルギーの変化の大き
さで決まるものである。その磁気エネルギーには、１次
側及び２次側の自己インダクタンスＬにより発生・保持
されるものと、１次側と２次側との相互インダクタンス
Ｍにより発生・保持されるものとがあり、モータの種類
・構造により駆動に使用する磁気エネルギーが違ってい
る。誘導モータやＤＣモータ、ブラシレスモータなどは
Ｍによる磁気エネルギーを使用しており、リラクタンス
モータはＬによる磁気エネルギーを使用している。
【００１０】磁極数などの構造が決まっている場合の１
次側及び２次側の電流Ｉ１，Ｉ２に対する発生トルクの
大きさは、磁気エネルギーの最大値でほぼ決まり、いわ
ゆる、自己インダクタンスＬや相互インダクタンスＭの
おおきさで決まってくる。自己インダクタンスＬによる
磁気エネルギーの大きさは１／２・Ｌ・Ｉ２、相互イン
ダクタンスＭによる磁気エネルギーの大きさはＭ・Ｉ１
・Ｉ２である。リラクタンスモータ以外の一般モータ
は、ほとんどが相互インダクタンスＭを駆動に使用して
いる。誘導モータやユニバーサルモータなど磁石を使用
しないモータの多くは１次電流Ｉ１と２次電流Ｉ２は比
例するため、電流をＩで代表させるとその磁気エネルギ
ーはＭ・Ｉ１・Ｉ２＝Ｍ・Ｉ２と表せる。片側（１次側
と仮定）に磁石を用いるモータの場合、磁石は電流固定
の電磁石のためＩ１固定であり、Ｍ・Ｉ１＝Φ（有効磁
束）のため、その磁気エネルギーはＭ・Ｉ１・Ｉ２＝Φ
・Ｉと表せる。
【００１１】一方、銅損は抵抗損であるから、Ｒ・Ｉ２
で表せる。そのため、トルクと銅損の関係を決める比例
定数は、磁石無しの場合、トルク／銅損のため、結果と
してＬ／ＲまたはＭ／Ｒで表せる。磁石付きの場合、
（トルク）２／銅損のため、結果としてＭ２／Ｒで表せ
る。
【００１２】Ｌ・Ｍ・Ｒを決める要素について考えてみ
ると、コイル巻数は全てに同じ影響を与えるため除いた
場合、ＬとＭは主に、１次・２次対向面積Ｓとエアギャ
ップ長ｇで表せる。磁石付きの場合は更に磁石の材質と
体格・形状などを含む。Ｒは主に、コイル断面積Ａとコ
イル１ターン当たりのコイル長ｌで決まっている。エア
ギャップ長ｇや磁石要素をほぼ固定と考え、主要素のみ
で上記比例定数の構成を考えると以下の通りとなる。 ａ．磁石無しモータ（誘導、ユニバーサル）： Ｓ・Ａ
／ｌ＝Ｓ／コイル要素 ｂ．磁石付きモータ： Ｓ２・Ａ／ｌ＝Ｓ２／コイル要
素 ｃ．リラクタンスモータ： Ｓ・Ａ／ｌ＝Ｓ／コイル要
素 上記のように、比例定数を構成する主要因を改善し、比
例定数値を大きくすれば、モータ特性が大きくなり、結
果として効率値を改善できることがわかる。
【００１３】上記比例定数値という視点から従来品をみ
た場合、従来の回転電機は大きな欠点を持っていること
がわかる。つまり、前述した比例定数の構成式の上辺を
決める共通事項は、１次・２次の磁気対向面の面積Ｓで
あり、この対向面積Ｓを増やすほど比例定数値及び効率
値は高くなることがわかる。しかし、上述した代表的な
回転電機である三相誘導モータ（図１２参照）を例に見
ればすぐわかる様に、軸方向のモータ全体高さＨ２に対
する１次・２次磁気対向部高さＨ３の比率が極端に小さ
いことがわかる。これは、前述したように巻線部高さＨ
１に軸方向スペースの多くが取られているためであり、
その結果、上述した磁気対向部の面積Ｓは非常に小さく
なっている。
【００１４】仮にコイル要素の条件を変えずに、軸方向
のモータスペース一杯まで磁気対向面を取れたとすれ
ば、上記比例定数値が大幅に改善することになり、同一
トルク（又は出力）における損失を、例えば１／２とか
１／３にまで簡単に減少させることが可能であることが
わかる。このような仮の状態は、そのための構造さえ検
討すればある程度可能である。すなわち、コイル要素を
あまり悪化させずに、１次・２次磁気対向面の高さを大
幅に増やすことは構造的に可能であり、その様な構造を
採用することによって効率値を大幅に上げること、つま
り損失を大幅に下げることが可能になる。
【００１５】このような観点から、請求項１記載の発明
では、固定子又は回転子のいずれか一方側の部材を構成
する電機子が、環状コア部と、この環状コア部から他方
側部材に向かって放射状に延出する放射リブ状コア部
と、当該放射リブ状コア部の先端部分に上記他方側部材
と対面するように設けられた対向コア部と、を含む積層
コアを備え、上記積層コアの放射リブ状コア部に対して
コイルが巻回された回転電機の電機子構造において、少
なくとも上記電機子の対向コア部に、前記他方側部材と
の対向面積を拡大する部分積層コアが積み重ねるように
して設けられ、その対向コア部と部分積層コアとの全積
層厚さが前記放射リブ状コア部より厚く形成されてい
る。
【００１６】また、請求項２記載の発明では、放射リブ
状コア部が、対向コア部又は環状コア部と別体に分割し
て形成され、その別体の放射リブ状コア部に対してコイ
ルが巻回された後に、当該放射リブ状コア部が前記対向
コア部又は環状コア部と接合されている。
【００１７】さらに、請求項３記載の発明では、放射リ
ブ状コア部における放射方向外径部分が、対向コア部又
は環状コア部と別体に分割して形成されている。
【００１８】さらにまた、請求項４記載の発明では、対
向コア部のうちの周方向に隣接するものどうしが連結さ
れている。
【００１９】請求項５記載の発明では、対向コア部の各
層を構成しているコア片が、周方向に一体の板状部材か
ら構成されている。
【００２０】また、請求項６記載の発明では、対向コア
部の各層を構成しているコア片が、一体連結部において
高磁気抵抗を有するように元の板厚よりも薄肉となるよ
うに形成されている。
【００２１】さらに、請求項７記載の発明では、対向コ
ア部の各層を構成しているコア片が、一体連結部におい
て高磁気抵抗を有するように板厚よりも狭い板幅に形成
されている。
【００２２】さらにまた、請求項８記載の発明では、対
向コア部の各層を構成しているコア片には、一体連結部
において高磁気抵抗を有するように機械的な加工歪みが
形成されている。
【００２３】請求項９記載の発明では、一体連結部を有
する対向コア部のコア片と、別体に分割形成されたコア
片とが、組み合わせて積層されている。
【００２４】また、請求項１０記載の発明では、対向コ
ア部における積層方向両端部分には、周方向に連続する
一体環状の非磁性部材からなる接続板が装着されてい
る。
【００２５】さらに、請求項１１記載の発明では、対向
コア部における積層方向略中央部分には、周方向に連続
する一体環状の非磁性部材からなる接続板が埋設されて
いる。
【００２６】さらにまた、請求項１２記載の発明では、
各対向コア部が周方向に分割形成されているとともに、
隣接する対向コア部どうしの隙間部分に、非磁性部材か
らなる接続板がプレスにより圧入されて各対向コア部が
環状に連結されている。
【００２７】請求項１３記載の発明では、対向コア部が
周方向に分割形成されているとともに、積層コアの全体
がインサートモールドにより固着されている。
【００２８】また、請求項１４記載の発明では、対向コ
ア部における放射リブ状コア部側の端面が、放射リブ状
コア部の延出方向に対して略直角方向又は略円周方向に
延びるように形成されている。
【００２９】さらに、請求項１５記載の発明では、放射
リブ状コア部における積層方向の厚さに対して、環状コ
ア部における積層方向の厚さが厚く形成されている。
【００３０】さらにまた、請求項１６記載の発明では、
対向コア部に積層された部分積層コアには、他方側部材
に対して半径方向及び軸方向に対面するラジアル対向面
及びアキシャル対向面が設けられている。
【００３１】請求項１７記載の発明では、部分積層コア
におけるアキシャル対向面は、対向面積を増大させるよ
うに周方向又は半径方向に拡大されている。
【００３２】また、請求項１８記載の発明では、部分積
層コアにおける最端側のアキシャル対向面は、他方側部
材とアキシャル方向に対向するように張り出されてい
る。
【００３３】さらに、請求項１９記載の発明では、電機
子のアキシャル方向両端部分には、他方側部材とアキシ
ャル方向対向面が設けられている。
【００３４】さらにまた、請求項２０記載の発明では、
積層コア及び部分積層コアが、珪素鋼板により構成され
ている。
【００３５】請求項２１記載の発明では、積層コア及び
部分積層コアの珪素鋼板には、板厚方向両面に絶縁被膜
が設けられていない。
【００３６】また、請求項２２記載の発明では、部分積
層コアには、磁束の流れに沿った方向に延びる絶縁スリ
ットが形成されている。
【００３７】さらに、請求項２３記載の発明では、電機
子が、誘導機のロータである。
【００３８】さらにまた、請求項２４記載の発明では、
積層コアの周方向に隣接する対向コア部どうしの間部分
に、漏れ磁束を低減する絶縁スリットが設けられてい
る。
【００３９】請求項２５記載の発明では、部分積層コア
が、対向コア部から放射リブ状コア部まで延設されてい
る。
【００４０】また、請求項２６記載の発明では、周方向
に隣接する対向コア部どうしが別体に分割形成されてい
るとともに、各対向コア部の積層方向両端部分には、周
方向に連続する一体環状の非磁性部材からなる接続板が
装着されている。
【００４１】さらに、請求項２７記載の発明では、対向
コア部のうちの周方向に隣接するものどうしが連結され
ている。
【００４２】さらにまた、請求項２８記載の発明では、
対向コア部の各層を構成しているコア片が、周方向に一
体の板状部材から構成されている。
【００４３】請求項２９記載の発明では、対向コア部の
各層を構成しているコア片が、一体連結部において高磁
気抵抗を有するように元の板厚よりも薄肉となるように
形成されている。
【００４４】また、請求項３０記載の発明では、対向コ
ア部の各層を構成しているコア片が、一体連結部におい
て高磁気抵抗を有するように板厚よりも狭い板幅に形成
されている。
【００４５】さらに、請求項３１記載の発明では、対向
コア部の各層を構成しているコア片には、一体連結部に
おいて高磁気抵抗を有するように機械的な加工歪みが形
成されている。
【００４６】さらにまた、請求項３２記載の発明では、
一体連結部を有する対向コア部のコア片と、別体に分割
形成されたコア片とが、組み合わせて積層されている。
【００４７】請求項３３記載の発明では、導電部の一部
又は全部が、アルミダイキャストから形成されている。
【００４８】また、請求項３４記載の発明では、導電部
の両端エンド部に、銅材からなる端絡環が設けられてい
る。
【００４９】さらに、請求項３５記載の発明では、端絡
環は、プレス成形された銅材が積層されている。
【００５０】さらにまた、請求項３６記載の発明では、
電機子のスロット部分には、導電部の一部を構成する棒
状の銅材が挿入されている。
【００５１】請求項３７記載の発明では、電機子が、誘
導機のステータである。
【００５２】また、請求項３８記載の発明では、電機子
が、磁石形回転電機の電機子であって、１極に１相のコ
イルが複数のスロット内に収納されるように分布巻され
ている。
【００５３】さらに、請求項３９記載の発明では、電機
子が、リラクタンス形回転電機の電機子であって、１極
に１相のコイルが複数のスロット内に収納されるように
分布巻されている。
【００５４】さらにまた、請求項４０記載の発明では、
電機子が、磁石形回転電機又はリラクタンス形回転電機
の電機子であって、毎極毎相のコイルが１つのスロット
内に収納されるように集中巻されている。
【００５５】請求項４１記載の発明では、放射リブ状コ
ア部が、対向コア部又は環状コア部と別体に分割して形
成され、上記別体の放射リブ状コア部に対してコイルが
巻回された後に、当該放射リブ状コア部が前記対向コア
部又は環状コア部と接合されている。
【００５６】また、請求項４２記載の発明では、回転電
機がインナーロータ構造に構成されている。
【００５７】さらに、請求項４３記載の発明では、回転
電機がアウターロータ構造に構成されている。
【００５８】本発明のように、放射リブ巻線に対して部
分積層コアを組み合わせて用いることにより、従来構造
の欠点であった高さ方向のスペースを最大限に生かせる
とともに、コイル要素を悪化させることがないため、上
記比例定数値が大幅に改善されることとなり、その結
果、損失が大幅に低減されて効率値が飛躍的に向上され
る。
【００５９】より具体的には、以下のような作用が得ら
れる。まず、部分積層コアを設けた構造によって、モー
タの高さ方向のスペースを十分に磁気対向面として使え
るようになる。そして、それにも関わらず、巻線への影
響がほとんどなくコイル要素を悪化させることがなく、
逆に、従来の放射リブ巻線構造が持っていた、コア積厚
を増やすと１ターン当たりのコイル長が長くなるという
欠点を、部分積層コア構造と組み合わせることにより改
善できる方向となる。また、モータの高さ方向のスペー
スを有効に磁気対向面として生かす別の方法として、い
わゆる集磁ヨーク構造や磁粉ヨーク構造もあるが、スペ
ースの利用率・磁気特性・加工性などで部分積層コア構
造の方が優れている。すなわち、集磁ヨーク構造では、
磁気飽和の問題もありスペースを十分生かし切れないこ
と、形状加工が難しく精度も出しにくいこと、金型費用
が多くいることなどの問題がある。また、磁粉ヨーク構
造でも、磁気特性・金型費用などの欠点がある。
【００６０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、図１に示されている実施形態は、モ
ータにおける固定子（ステータ）に本発明を適用したも
のであって、図示を省略した固定子枠の内周壁に装着さ
れた積層コア１の環状コア部１ａの内周側には、複数の
放射リブ状コア部１ｂが周方向に所定間隔あけて放射状
に延在するように一体的に設けられているとともに、こ
れらの各放射リブ状コア部１ｂのうちの周方向に隣接す
るものどうしの間にスロットが画成されており、それら
の各スロットの内部に装着されたコイル２が、上記各放
射リブ状コア部１ｂの各々に対して巻回されている。こ
れらの各放射リブ状コア部１ｂの半径方向内側部分に
は、図示を省略した回転子に対面する対向コア部（磁極
部）１ｃが設けられている。
【００６１】このような環状コア部１ａ、放射リブ状コ
ア部１ｂ及び対向コア部１ｃを有する積層コア１のうち
の放射リブ状コア部１ｂは、図２に示されているよう
に、対向コア部１ｃと一体に形成されているが、当該放
射リブ状コア部１ｂの半径方向外側部分は、環状コア部
１ａと別体に分割形成されている。そして、その別体の
放射リブ状コア部１ｂに対して上述したコイル２が巻回
された後に、当該放射リブ状コア部１ｂの半径方向外端
部分に設けられた凸部１ｄが、環状コア部１ａに設けら
れた凹部１ｅに嵌合するように形成されており、軸方向
に挿入され接合されている。
【００６２】また、上記各対向コア部１ｃのうちの周方
向に隣接するものどうしは、互いに連結されて一体環状
部材に構成されており、当該対向コア部１ｃの各層を構
成しているコア片が、周方向に一体の板状部材から構成
されている。これは、当該対向コア部１ｃに対して、次
に述べる部分積層コア３を積み上げた場合おいても十分
な機械的強度を維持させるためである。
【００６３】すなわち、上述した積層コア１は、珪素鋼
板を所定の形状に打ち抜いたコア片を軸方向に積層した
ものであって、図２に示されているような形状のコア片
を所定の高さにわたって積み重ねた積層体からなり、そ
の積層体の対向コア部１ｃに対して、当該対向コア部１
ｃに対応する形状のコア片が更に所定の高さにわたって
積層されている。つまり、上述した放射リブ状コア部１
ｂ及び対向コア部１ｃを有するコア片の積層体によっ
て、積層コア１の軸方向中央部分が構成されているとと
もに、その積層体の対向コア部１ｃに相当する部分に対
して、軸方向の両側からさらに部分積層コア３が積み上
げられるように積層されている。これらの部分積層コア
３及び積層コア１を構成しているコア片は、積層カシメ
４により固定されている。
【００６４】上記部分積層コア３は、図示を省略した回
転子との対向面積を軸方向に拡大するものであって、こ
の部分積層コア１と対向コア部１ｃとを合わせた軸方向
（積層方向）における全積層厚さは、前記放射リブ状コ
ア部１ｂの厚さより厚く形成されている。また、この対
向コア部１ｃと部分積層コア３との全積層厚さは、コイ
ル２の軸方向における巻高さより大きい高さを備えるよ
うに形成されている。このとき、上記対向コア部１ｃ
は、前記放射リブ状コア部１ｂに連続する側の端面１ｃ
ｃが、放射リブ状コア部１ｂの延出方向（放射方向）に
対して略直角方向又は略円周方向に延びるように形成さ
れており、これによって軸方向に形成される磁路の通過
面積が拡大されるように構成されている。
【００６５】一方、回転子の対向面の軸方向（積層方
向）における厚さも、前記放射リブ状コア部１ｂの厚さ
より厚く前記全積層厚さと同程度に形成されており、こ
れによって、部分積層コア３の前面が、回転子側に対面
される構成になされている。また、上記環状コア部１ａ
の積層厚も、放射リブ状コア部１ｂの厚さより厚く形成
されている。これは、軸方向に高く形成することによっ
て、半径方向の厚さを薄くするためでる。
【００６６】上述したように、前記対向コア部１ｃ及び
それに対応する部分積層コア３の各層を構成しているコ
ア片は、一体の環状部材から構成されているが、図３に
示されているように、部分積層コア３の各コア片は、そ
の一体連結部３ａが元の板厚よりも薄肉となるようにプ
レス成形されている。これは、一体連結部３ａにおいて
高磁気抵抗を備えるようにして、漏れ磁束の発生を防止
するためのものである。
【００６７】この場合、部分積層コア３及び対向コア部
１ｃの各層を構成しているコア片の板幅を、一体連結部
において板厚よりも狭い板幅に形成したり、対向コア部
１ｃの各層を構成しているコア片の一体連結部に対して
機械的な加工歪みを生じさせることによっても、同様な
高磁気抵抗とすることができる。
【００６８】更にこの場合、図４に示されているよう
に、周方向の所定の部位において一体連結部を有するコ
ア片３ｂと、その部位で別体に分割形成されたコア片３
ｃとを、複数層毎に入れ替えて用いることによって交互
に組み合わせて積層すれば、良好な機械的強度を得つ
つ、漏れ磁束の低減を図ることが可能となる。
【００６９】同様に、図５及び図６に示されているよう
に、周方向に分割された部分積層コア３及び対向コア部
１ｃの積層体に対して、その積層方向両端部分に、周方
向に連続する一体環状の非磁性部材からなる接続板５を
装着することとしても、良好な機械的強度を得つつ、漏
れ磁束の低減を図ることが可能となる。この一体環状の
非磁性部材からなる接続板５は、対向コア部１ｃにおけ
る積層方向略中央部分に埋設することもできる。
【００７０】さらに、図示は省略したが、周方向に分割
形成された各部分積層コア３及び対向コア部１ｃの隣接
するものどうしの隙間部分に、非磁性部材からなる接続
板を、例えばプレスにより圧入するようにしたり、周方
向に分割形成された部分積層コア３及び対向コア部１ｃ
を有する積層コア１の全体をインサートモールドにより
固着するように構成しても、良好な機械的強度を得つ
つ、漏れ磁束の低減を図ることが可能となる。
【００７１】また、本実施形態における積層コア１及び
部分積層コア３を構成しているコア片として、絶縁皮膜
を備えていない珪素鋼板を用いれば、積層方向（軸方
向）への磁束の流れを良好にすることができる。さら
に、この部分積層コア３を構成しているコア片には、必
要に応じて図７に示されているような絶縁スリット３ｄ
が複数条延びるように形成される。この絶縁スリット３
ｄは、部分積層コア３を積層方向（軸方向）に通過する
磁束によって生じる渦電流の発生を抑える絶縁機能を有
するものである。なお、部分積層コア３を含む全体の積
層コア１を同一形状のコア片により構成することも可能
である。
【００７２】このような構成は、図８及び図９に示され
ているように、誘導機の回転子（ロータ）１１に対して
も同様に適用することができる。すなわち、同図に示さ
れているように、回転軸１２に固着された積層コア１３
の環状コア部１３ａには、複数の放射リブ状コア部１３
ｂが周方向に所定間隔あけて放射状に延在するように一
体的に設けられているとともに、これらの各放射リブ状
コア部１３ｂのうちの周方向に隣接するものどうしの間
に画成された各スロットの内部にアルミダイキャスト材
からなる導電部が一部又は全体に充填されている。ま
た、上記各放射リブ状コア部１３ｂの外端部分には、固
定子（ステータ）１４に対面する対向コア部１３ｃ（磁
極部）が設けられている。
【００７３】上記積層コア１３は、珪素鋼板を所定の形
状に打ち抜いたコア片を軸方向に積層したものであっ
て、図９に示されているような形状のコア片を所定の高
さにわたって積み重ねた積層体の対向コア部１３ｃに対
して、当該対向コア部１３ｃに対応する形状のコア片が
更に所定の高さにわたって積層されている。つまり、上
述した放射リブ状コア部１３ｂ及び対向コア部１３ｃを
有するコア片の積層体により、積層コア１３の軸方向中
央部分が構成されているとともに、その積層体の対向コ
ア部１３ｃに相当する部分に対して、軸方向の両側から
さらに部分積層コア１５が積み上げるようにして積層さ
れている。これらの部分積層コア１５及び積層コア１３
を構成しているコア片は、積層カシメにより固定されて
いる。この場合の部分積層コア１５は、対向コア部１３
ｃから放射リブ状コア部１３ｂまで延設させてもよい。
【００７４】上記部分積層コア１５は、固定子１４との
対向面積を軸方向に拡大するものであって、この部分積
層コア１５と対向コア部１３ｃとを合わせた軸方向（積
層方向）における全積層厚さは、前記放射リブ状コア部
１３ｂの厚さより厚く形成されている。このとき、上記
各対向コア部１３ｃは、環状コア部１３ａと一体に形成
されているため、周方向に隣接するものどうしの間部分
に、漏れ磁束を低減する絶縁スリット１６を設けても、
環状コア部１３ａとの接合部分によって十分な機械的強
度が得られ問題を生じることはない。
【００７５】この場合、前述した実施形態と同様に、周
方向に分割された部分積層コア１５及び対向コア部１３
ｃの積層体に対して、その積層方向両端部分に、周方向
に連続する一体環状の非磁性部材からなる接続板を装着
することとしても（図５及び図６参照）、良好な機械的
強度を得つつ、漏れ磁束の低減を図ることが可能とな
る。この一体環状の非磁性部材からなる接続板は、対向
コア部１３ｃにおける積層方向略中央部分に埋設するこ
ともできる。
【００７６】さらに、周方向に隣接する上記部分積層コ
ア１５及び対向コア部１３ｃどうしを、一体的に連結す
る構造も採用可能である。この場合には、漏れ磁束の発
生を防止するために、一体連結部を、元の板厚よりも薄
肉となるようにプレス成形したり（図３参照）、部分積
層コア１５及び対向コア部１３ｃの各層を構成している
コア片の板幅を一連結部において板厚よりも狭い板幅に
形成したり、部分積層コア１５及び対向コア部１３ｃの
各層を構成しているコア片の一体連結部に対して機械的
な加工歪みを生じさせたりすることが望ましい。
【００７７】また、一体連結部を有する部分積層コア１
５及び対向コア部１ｃのコア片と、別体に分割形成され
たコア片とを、複数層毎に入れ替えて用いることによっ
て交互に組み合わせて積層すれば（図４参照）、良好な
機械的強度を得つつ、漏れ磁束の低減を図ることが可能
となる。
【００７８】一方、このような誘導機の回転子（ロー
タ）１１においては、導電部の両端エンド部に、銅材か
らなる端絡環を設けるように構成することも可能であ
る。この端絡環は、プレス成形された銅材を積層して形
成することができる。また、この場合、電機子のスロッ
ト部分に対して棒状の銅材を挿入して導電部の一部を構
成することもできる。
【００７９】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【００８０】例えば、図１０及び図１１に示されている
実施形態では、固定子２１の対向コア部に積層された部
分積層コア２２には、回転子２３に対して半径方向に対
面するラジアル対向面に加えて、軸方向に対面するアキ
シャル対向面２２ａが設けられており、これらの各対向
面によって対向面積の拡大が図られている。このときの
部分積層コア２２におけるアキシャル対向面２２ａは、
周方向又は半径方向に拡大されることにより対向面積が
拡大されており、当該部分積層コア２２におけるアキシ
ャル対向面２２ａは、回転子２３を軸方向に挟み込むよ
うにして一対設けられている。
【００８１】また、本発明は、誘導機のステータを構成
する電機子に対しても同様に適用することができるもの
であるとともに、磁石形回転電機において、毎極毎相の
コイルを複数のスロット内に収納するように分布巻され
た巻線構造を有する電機子や、リラクタンス形回転電機
において、毎極毎相のコイル２が複数のスロット内に収
納されるように巻線が分布巻された電機子にに対しても
適用可能である。
【００８２】同様に、本発明は、磁石形回転電機又はリ
ラクタンス形回転電機において、毎極毎相のコイルが１
つのスロット内に収納されるように巻線が集中巻されて
いる電機子に対しても適用することができる。
【００８３】この場合には、特に、放射リブ状コア部
を、対向コア部又は環状コア部と別体に分割して形成
し、その別体の放射リブ状コア部に対してコイルを巻回
した後に、対向コア部又は環状コア部と接合することが
好ましい。
【００８４】さらにまた、上述した各実施形態では、イ
ンナーロータ型に構成されているが、アウターロータ型
に構成することも可能である。
【００８５】さらに、本発明は、上述した各実施形態の
ようなモータに限らず、発電機に対しても同様に適用す
ることができる。
【００８６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、放射
リブ巻線に対して部分積層コアを組み合わせて用いるこ
とによって、従来構造の欠点であった高さ方向のスペー
スが最大限に生かされるとともに、コイル要素を悪化さ
せることがないために、トルクと銅損の関係を決める比
例定数値が大幅に改善されることとなり、損失が大幅に
低減されて回転電機の効率値及び特性を飛躍的に向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる誘導モータのステ
ータの電機子構造を表した外観斜視説明図図である。
【図２】図１に表された積層コアの部分平面説明図であ
る。
【図３】図１及び図２における部分積層コアを構成して
いるコア片の構造を表した部分拡大側面説明図である。
【図４】部分積層コアを構成しているコア片の他の構造
を表した部分拡大側面説明図である。
【図５】部分積層コアを構成しているコア片の更に他の
構造を表した部分拡大側面説明図である。
【図６】図５に表された部分積層コアの他の構造例を表
した部分平面説明図である。
【図７】コア片に形成された絶縁スリットの形状を表し
た平面説明図である。
【図８】本発明を誘導モータのロータに適用した場合の
模式的縦断面説明図である。
【図９】図８に表されたロータの部分平面説明図であ
る。
【図１０】本発明の積層コアの他の実施形態を表した模
式的縦断面説明図である。
【図１１】図１１に表された積層コアの平面説明図であ
る。
【図１２】一般的な回転電機の構造例を表した縦断面説
明図である。
【図１３】図１２に表されている回転電機における巻線
構造を表した外観斜視説明図である。
【符号の説明】
１ 積層コア １ａ 環状コア部 １ｂ 放射リブ状コア部 １ｃ 対向コア部（磁極部） ２ コイル ３ 部分積層コア ４ 積層カシメ ５ 接続板 ３ｂ 絶縁スリット １０ 誘導機の回転子（ロータ） １３ 積層コア １３ａ 環状コア部 １３ｂ 放射リブ状コア部 １３ｃ 対向コア部 １４ 固定子（ステータ） １５ 部分積層コア ２１ 固定子 ２２ 部分積層コア ２２ａ アキシャル対向面

Claims (43)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固定子又は回転子の少なくとも一方側の
    部材を構成する電機子が、環状コア部と、この環状コア
    部から他方側部材に向かって放射状に延出する放射リブ
    状コア部と、当該放射リブ状コア部の先端部分に上記他
    方側部材と対面するように設けられた対向コア部と、を
    含む積層コアを備え、 上記積層コアの放射リブ状コア部に対してコイルが巻回
    された回転電機の電機子構造において、 少なくとも上記電機子の対向コア部に、前記他方側部材
    との対向面積を拡大する部分積層コアが積み重ねるよう
    にして設けられ、その対向コア部と部分積層コアとの全
    積層厚さが前記放射リブ状コア部より厚く形成されてい
    ることを特徴とする放射リブ巻線式回転電機の電機子構
    造。
  2. 【請求項２】 前記放射リブ状コア部が、対向コア部又
    は環状コア部と別体に分割して形成され、 その別体の放射リブ状コア部に対してコイルが巻回され
    た後に、当該放射リブ状コア部が前記対向コア部又は環
    状コア部と接合されていることを特徴とする請求項１記
    載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  3. 【請求項３】 前記放射リブ状コア部における放射方向
    外径側部分が、対向コア部又は環状コア部と別体に分割
    して形成されていることを特徴とする請求項２記載の放
    射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  4. 【請求項４】 前記対向コア部のうちの周方向に隣接す
    るものどうしが連結されていることを特徴とする請求項
    ２記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  5. 【請求項５】 前記対向コア部の各層を構成しているコ
    ア片が、周方向に一体の板状部材から構成されているこ
    とを特徴とする請求項４記載の放射リブ巻線式回転電機
    の電機子構造。
  6. 【請求項６】 前記対向コア部の各層を構成しているコ
    ア片が、一体連結部において高磁気抵抗を有するように
    元の板厚よりも薄肉となるように形成されていることを
    特徴とする請求項５記載の放射リブ巻線式回転電機の電
    機子構造。
  7. 【請求項７】 前記対向コア部の各層を構成しているコ
    ア片が、一体連結部において高磁気抵抗を有するように
    板厚よりも狭い板幅に形成されていることを特徴とする
    請求項５記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  8. 【請求項８】 前記対向コア部の各層を構成しているコ
    ア片には、一体連結部において高磁気抵抗を有するよう
    に機械的な加工歪みが形成されていることを特徴とする
    請求項５記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  9. 【請求項９】 前記一体連結部を有する対向コア部のコ
    ア片と、別体に分割形成されたコア片とが、組み合わせ
    て積層されていることを特徴とする請求項５記載の放射
    リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  10. 【請求項１０】 前記対向コア部における積層方向両端
    部分には、周方向に連続する一体環状の非磁性部材から
    なる接続板が装着されていることを特徴とする請求項４
    記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  11. 【請求項１１】 前記対向コア部における積層方向略中
    央部分には、周方向に連続する一体環状の非磁性部材か
    らなる接続板が埋設されていることを特徴とする請求項
    １０記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  12. 【請求項１２】 前記各対向コア部が周方向に分割形成
    されているとともに、隣接する対向コア部どうしの隙間
    部分に、非磁性部材からなる接続板がプレスにより圧入
    されて各対向コア部が環状に連結されていること特徴と
    する請求項４記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構
    造。
  13. 【請求項１３】 前記対向コア部が周方向に分割形成さ
    れているとともに、積層コアの全体がインサートモール
    ドにより固着されていることを特徴とする請求項４記載
    の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  14. 【請求項１４】 前記対向コア部における放射リブ状コ
    ア部側の端面が、放射リブ状コア部の延出方向に対して
    略直角方向又は略円周方向に延びるように形成されてい
    ることを特徴とする請求項２記載の放射リブ巻線式回転
    電機の電機子構造。
  15. 【請求項１５】 前記放射リブ状コア部における積層方
    向の厚さに対して、環状コア部における積層方向の厚さ
    が厚く形成されていることを特徴とする請求項１記載の
    放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  16. 【請求項１６】 前記対向コア部に積層された部分積層
    コアには、他方側部材に対して半径方向及び軸方向に対
    面するラジアル対向面及びアキシャル対向面が設けられ
    ていることを特徴とする請求項１記載の放射リブ巻線式
    回転電機の電機子構造。
  17. 【請求項１７】 前記部分積層コアにおけるアキシャル
    対向面は、対向面積を増大させるように周方向又は半径
    方向に拡大されていることを特徴とする請求項１６記載
    の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  18. 【請求項１８】 前記部分積層コアにおける最端側のア
    キシャル対向面は、他方側部材とアキシャル方向に対向
    するように張り出されていることを特徴とする請求項１
    ６記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  19. 【請求項１９】 前記電機子のアキシャル方向両端部分
    には、他方側部材とアキシャル方向対向面が設けられて
    いることを特徴とする請求項１６記載の放射リブ巻線式
    回転電機の電機子構造。
  20. 【請求項２０】 前記積層コア及び部分積層コアが、珪
    素鋼板により構成されていることを特徴とする請求項１
    記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  21. 【請求項２１】 前記積層コア及び部分積層コアの珪素
    鋼板には、板厚方向両面に絶縁被膜が設けられていない
    ことを特徴とする請求項２０記載の放射リブ巻線式回転
    電機の電機子構造。
  22. 【請求項２２】 前記部分積層コアには、磁束の流れに
    沿った方向に延びる絶縁スリットが形成されていること
    を特徴とする請求項２０記載の放射リブ巻線式回転電機
    の電機子構造。
  23. 【請求項２３】 前記電機子が、誘導機のロータである
    ことを特徴とする請求項１記載の放射リブ巻線式回転電
    機の電機子構造。
  24. 【請求項２４】 前記積層コアの周方向に隣接する対向
    コア部どうしの間部分に、漏れ磁束を低減する絶縁スリ
    ットが設けられていることを特徴とする請求項２３記載
    の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  25. 【請求項２５】 前記部分積層コアが、対向コア部から
    放射リブ状コア部まで延設されていることを特徴とする
    請求項２３記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構
    造。
  26. 【請求項２６】 前記積層コアの周方向に隣接する対向
    コア部どうしが別体に分割形成されているとともに、各
    対向コア部の積層方向両端部分には、周方向に連続する
    一体環状の非磁性部材からなる接続板が装着されている
    ことを特徴とする請求項２３記載の放射リブ巻線式回転
    電機の電機子構造。
  27. 【請求項２７】 前記対向コア部のうちの周方向に隣接
    するものどうしが連結されていることを特徴とする請求
    項２３記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  28. 【請求項２８】 前記対向コア部の各層を構成している
    コア片が、周方向に一体の板状部材から構成されている
    ことを特徴とする請求項２７記載の放射リブ巻線式回転
    電機の電機子構造。
  29. 【請求項２９】 前記対向コア部の各層を構成している
    コア片が、一体連結部において高磁気抵抗を有するよう
    に元の板厚よりも薄肉となるように形成されていること
    を特徴とする請求項２８記載の放射リブ巻線式回転電機
    の電機子構造。
  30. 【請求項３０】 前記対向コア部の各層を構成している
    コア片が、一体連結部において高磁気抵抗を有するよう
    に板厚よりも狭い板幅に形成されていることを特徴とす
    る請求項２８記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構
    造。
  31. 【請求項３１】 前記対向コア部の各層を構成している
    コア片には、一体連結部において高磁気抵抗を有するよ
    うに機械的な加工歪みが形成されていることを特徴とす
    る請求項２８記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構
    造。
  32. 【請求項３２】 前記一体連結部を有する対向コア部の
    コア片と、別体に分割形成されたコア片とが、組み合わ
    せて積層されていることを特徴とする請求項２８記載の
    放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  33. 【請求項３３】 前記導電部の一部又は全部が、アルミ
    ダイキャストから形成されていることを特徴とする請求
    項２３記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  34. 【請求項３４】 前記導電部の両端エンド部に、銅材か
    らなる端絡環が設けられていることを特徴とする請求項
    ２３記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  35. 【請求項３５】 前記端絡環は、プレス成形された銅材
    を積層することにより形成されていることを特徴とする
    請求項３４記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構
    造。
  36. 【請求項３６】 前記電機子のスロット部分には、導電
    部の一部を構成する棒状の銅材が挿入されていることを
    特徴とする請求項２３記載の放射リブ巻線式回転電機の
    電機子構造。
  37. 【請求項３７】 前記電機子が、誘導機のステータであ
    ることを特徴とする請求項１記載の放射リブ巻線式回転
    電機の電機子構造。
  38. 【請求項３８】 前記電機子が、磁石形回転電機の電機
    子であって、１極に１相のコイルが複数のスロット内に
    収納されるように分布巻されていることを特徴とする請
    求項１記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  39. 【請求項３９】 前記電機子が、リラクタンス形回転電
    機の電機子であって、１極に１相のコイルが複数のスロ
    ット内に収納されるように分布巻されていることを特徴
    とする請求項１記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子
    構造。
  40. 【請求項４０】 前記電機子が、磁石形回転電機又はリ
    ラクタンス形回転電機の電機子であって、毎極毎相のコ
    イルが１つのスロット内に収納されるように集中巻され
    ていることを特徴とする請求項１記載の放射リブ巻線式
    回転電機の電機子構造。
  41. 【請求項４１】 前記放射リブ状コア部が、対向コア部
    又は環状コア部と別体に分割して形成され、 上記別体の放射リブ状コア部に対してコイルが巻回され
    た後に、当該放射リブ状コア部が前記対向コア部又は環
    状コア部と接合されていることを特徴とする請求項４０
    記載の放射リブ巻線式回転電機の電機子構造。
  42. 【請求項４２】 回転電機がインナーロータ構造に構成
    されていることを特徴とする請求項１記載の放射リブ巻
    線式回転電機の電機子構造。
  43. 【請求項４３】 回転電機がアウターロータ構造に構成
    されているとを特徴とする請求項１記載の放射リブ巻線
    式回転電機の電機子構造。
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