JPH11346446A

JPH11346446A - 回転電機の固定子

Info

Publication number: JPH11346446A
Application number: JP15143198A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Muramatsu; 正治村松; Koichiro Ohara; 光一郎大原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】連結部による漏洩磁束の問題を無くし、固定
子鉄心分割方式の利点が充分に活かせるようにした回転
電機の固定子を提供すること。【解決手段】複数個の歯部ブロック８０を、矢車状の
非磁性板８１で固着し組み立てることにより、固定子鉄
心の磁極歯部８Ｐを構成するようにしたもの。【効果】固定子鉄心分離方式にしたにもかかわらず、
固定子鉄心がスロット開放型として得られるので、不要
な磁気漏洩がなくなり、界磁磁束が有効に利用されるの
で、回転電機を小形化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流回転電機の固
定子に係り、特にサーボモータに好適な回転電機の固定
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、各種機器の操作用として、種
々の形式のアクチュエータが使用されているが、その一
種に電動機形式のサーボモータがある。図６は、従来技
術によるサーボモータの一例として、界磁に永久磁石を
用いた回転界磁型の同期回転電機形式のサーボモータを
示したものである。

【０００３】ここに示したサーボモータは、固定子鉄心
の分割により、固定子(電機子)コイルの高密度配線を可
能にし、これにより高性能化が得られるようにした、い
わゆる固定子鉄心分割方式の回転電機からなるサーボモ
ータで、図示のように、まず略円筒形に作られたハウジ
ング１と、その夫々の端部に取付けられている負荷側の
ブラケット２及び反負荷側のブラケット３とを備えてい
る。

【０００４】これらのブラケット２、３には軸受４、５
が設けてあり、これらにより回転軸６が支承されてい
る。そして、この回転軸６には、回転子７が設けてある
が、この回転子７は、円周方向に沿って交互に磁極が形
成されるように着磁された円筒状の永久磁石で構成され
ている。次に、ハウジング１の内側には、回転子７の位
置に合わせて、固定子鉄心(ステータコア)８と固定子コ
イル９が設けてあり、さらに、回転軸６の反負荷側に
は、エンコーダ１０が設けてある。

【０００５】ところで、周知のように、このような回転
電機では、その固定子鉄心は、珪素鋼板などの磁性板を
積層して作られており、このとき、一般的な回転電機で
は、固定子鉄心の継鉄(ヨーク)部と磁極(ポール)を形成
する歯(ティース)部が一体の磁性板で作られ、それを積
層して形成されているのが通例であるが、このサーボモ
ータでは、図７に示すように、固定子鉄心８が、環状の
継鉄部８Ｙと、矢車状の磁極歯部８Ｐとに分割され、独
立した形で作られた後、組み合わされて構成されるよう
になっており、これが、上記したように、固定子鉄心分
割方式と呼ばれる所以である。

【０００６】この図７は、固定子鉄心８と固定子コイル
９を図６のＡ−Ａ' 線で切断して矢印方向から見た図で
あるが、この図から明らかなように、固定子鉄心８の磁
極歯部８Ｐは複数の歯部分８Ｔを備えており、固定子コ
イル９は、これらの歯部分８Ｔの間に形成されている溝
(スロット)部分８Ｓ内に、絶縁物１１を介在させた状態
で、各溝部分８Ｓに直接巻線され、或いはボビンに巻い
たコイルを各溝部分８Ｓに挿入することにより、施され
ている。

【０００７】図８は、固定子鉄心８を拡大して示した図
で、図９は、磁極歯部８Ｐだけを取り出して示した図で
あり、これらの図から、環状の継鉄部８Ｙと、矢車状の
磁極歯部８Ｐが、それぞれ独立して作られている様子が
明瞭に示されており、このとき、継鉄部８Ｙは、単純に
環状に作られているだけであるが、磁極歯部８Ｐは、放
射状になった複数の歯部８Ｔがばらばらにならないよう
に、連結部８Ｃで相互に連結されていて、これにより矢
車状に作られていることが判る。

【０００８】従って、固定子コイル９は、環状の継鉄部
８Ｙから矢車状の磁極歯部８Ｐを分離した状態で、磁極
歯部８Ｐの外側に大きく放射状に開放している溝部分８
Ｓに外側から装着することができ、この結果、高密度状
態の巻線が容易に得られることになり、性能向上が得ら
れることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、磁気
回路の形成に充分な配慮がされているとは言えず、漏洩
磁束が多くなり易いという問題があった。上記従来技術
では、固定子鉄心８の磁極歯部８Ｐを構成する複数の歯
部分８Ｔが連結部８Ｃで相互に連結されていて、いわゆ
る閉スロット形式になっている。これは、上記従来技術
では、固定子鉄心８が継鉄部８Ｙと磁極歯部８Ｐとに分
割され独立しており、従って、連結部８Ｃが無いと、複
数の歯部分８Ｔが全てばらばらになってしまって、固定
子コイル９を施したり、継鉄部８Ａへの組み付けが簡単
にはできなくなってしまうからである。

【００１０】このように、磁極歯部８Ｐには連結部８Ｃ
が不可欠であるが、しかして、この連結部８Ｃの存在
が、従来技術で問題になってしまうのである。すなわ
ち、この連結部Ｃは隣接した歯部分８Ｔ間に、その間を
つないだ形で存在している。従って、この間を直接結ぶ
磁路を形成して回転子７による磁束(界磁磁束)を短絡す
る働きをしてしまい、この結果、トルクに寄与する磁束
の減少をもたらし、性能向上が充分に得られなくなって
しまうのである。

【００１１】ところで、これに対処するためには、連結
部Ｃを細くし、小さな断面積になるようにしてやればよ
い。こうすれば歯部分８Ｔ間を結ぶ磁路の磁気抵抗が高
くなって、短絡される磁束の割合が少なくなり、その
分、トルクに寄与する磁束の増加がえられるからであ
る。

【００１２】しかしながら、従来技術では、この連結部
Ｃを細くするのは困難である。何故なら、従来技術で
は、この連結部Ｃにより複数の歯部分８Ｔを相互に連結
し、磁極歯部８Ｐの矢車状の形状が保たれるようにして
いるからで、このとき、この連結部Ｃに或る程度の強度
が無いと磁極歯部８Ｐ全体の強度が保てず、上記した固
定子コイル９を施したり、継鉄部８Ａに組み付けたりす
るとき、変形してしまって、固定子と回転子の間の空隙
が保てなくなってしまうからである。

【００１３】このとき、治具などにより補強してやる方
法も考えられるが、特別な治具を必要とする上、その取
付工程と取外し工程を要する結果、コストの上昇が避け
られず、治具装着のためのスペースが鉄心に必要にな
り、大型化してしまうという問題が発生してしまう。

【００１４】本発明の目的は、連結部による漏洩磁束の
問題を無くし、固定子鉄心分割方式の利点が充分に活か
せるようにした回転電機の固定子を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、独立した継
鉄部と歯部の組合せからなる固定子鉄心を備えた回転電
機の固定子において、前記歯部が、複数の歯部ブロック
を矢車状の非磁性板で組合せ、一体化して構成させるこ
とにより達成される。磁気回路と強度部材が分離された
結果、不要な磁気漏洩がなくなり、小形化できると共
に、強度も充分に得られるので、固定子の組立てに際し
て、別途補強材を用いる必要もなくすことができ、従っ
て、固定子鉄心分割方式の利点を充分に活かし、回転電
機の小型化と高性能化を充分に図ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による回転電機の固
定子について、図示の実施形態により詳細に説明する。
図１は、本発明を固定子鉄心分割方式のサーボモータに
適用した一実施形態における磁極歯部８Ｐを示した図
で、図において、８０は歯部ブロックで、８１は非磁性
板であり、複数個の歯部ブロック８０を非磁性板８１で
組み立てることにより、磁極歯部８Ｐが構成されるよう
になっている。

【００１７】なお、この実施形態では、その磁極歯部８
Ｐの構成が異なるだけで、その他の構成は、図６で説明
した従来技術と同じであり、従って、以下、この磁極歯
部８Ｐに重点をおいて説明する。

【００１８】まず、歯部ブロック８０は、図２(a)に示
す形状の磁性板８００を、同図(b)に示すように、所定
の枚数、積層して作られている。ここで、磁性板８００
は、珪素鋼板などの磁性材料から、例えばプレス加工な
どにより作られ、その形状は、固定子鉄心の歯部分と同
じ形状に、すなわち図２(a)に示すように、短冊状の磁
路部８００Ａと、その一方の端部の両側から突出した磁
極片突起部８００Ｂを有する形状に成形されている。

【００１９】次に、非磁性板８１は、ステンレス鋼板な
どの非磁性材料の板材から、例えばプレス加工などによ
り作られたもので、図４に示すように、環状部８１０
と、この環状部８１０から放射状に伸びている複数の突
出部８１１とを有しており、ここで、環状部８１０の内
径は固定子鉄心の内径と同じに作られており、突出部８
１１の形状は、歯部ブロック８０の磁路部８００Ａと同
じ形状にしてある。

【００２０】そして、非磁性板８１を歯部ブロック８０
の両端面と、積層中間部の所定の位置にそれぞれ配置さ
せた状態で全体を固着、合体させ、図１に示すように、
磁極歯部８Ｐとして組み立てるのである。このとき歯部
ブロック８０と非磁性板８１の重ね合わせ状態を軸方向
から見たのが図４で、各歯部ブロック８０は複数の非磁
性板８１の突出部８１１に重ね合わされて固定され、こ
れにより、その磁極片突起部８００Ｂ相互間に所定の寸
法の間隙Ｇが形成されるように、各部の寸法が選ばれて
いる。

【００２１】この実施形態によれば、非磁性板８１によ
り各歯部ブロック８０が組み立てられるので、複数の歯
部ブロック８０が独立していても、充分に強度を保って
磁極歯部８Ｐが組み立てられ、この結果、従来技術に於
ける連結部８Ｃを設ける必要がなくなり、各歯部ブロッ
ク８０の間に所定の寸法の間隙Ｇを持たせることができ
るので、界磁磁束の短絡路の形成を無くすことができ
る。

【００２２】こうして、図１に示すように組み立てられ
た磁極歯部８Ｐは、上記した従来技術と同じく、図７に
示すように、固定子コイル９が施されてから環状の継鉄
部８Ｙの内側に挿入され、組み合わされて固定子を構成
し、図６に示したように、サーボモータとして組み立て
られることになる。

【００２３】従って、この実施形態によるサーボモータ
では、固定子鉄心分割方式であるにもかかわらず、各歯
部ブロック８０間に間隙Ｇを有する、いわゆるスロット
開放型の固定子鉄心が形成されるので、回転子７による
界磁磁束が短絡される虞れがなくなり、界磁磁束に漏洩
を生じることなく、固定子鉄心内に効率良く導かれ、無
駄なくトルクの発生に寄与することになる。

【００２４】この結果、この実施形態によれば、固定子
鉄心分割方式を採用したことによる利点を充分に活かす
ことができ、小型で効率の良いサーボモータを確実に提
供することができる。

【００２５】ところで、この本発明による磁極歯部８Ｐ
では、歯部ブロック８０と非磁性板８１との固着状態が
強度に大きく影響するので、充分な固着強度が得られる
ようにする必要がある。図５は、この歯部ブロック８０
と非磁性板８１の固着を、レーザによる異種金属溶接に
より得るようにした一実施形態で、図において、Ｐはレ
ーザ溶接による溶着部である。

【００２６】この溶着部Ｐは、図示のように、非磁性板
８１が歯部ブロック８０に重なっている部分に沿ってス
ポット状に複数箇所に施してあり、これにより、歯部ブ
ロック８０と非磁性板８１を強固に固着することがで
き、しかも、溶着部分での渦電流損を最小限に抑え、特
性の劣化を充分に小さくすることができる。

【００２７】ここで、上記の実施形態による磁極歯部８
Ｐでは、非磁性板８１が歯部ブロック８０の両端面と、
積層中間部に２枚と、計４枚使用されているが、この非
磁性板８１の枚数は、必要とする強度に応じて任意の枚
数使用してやれば良く、４枚に限られるものではない。
また、この非磁性板８１の厚さや環状部８１０の幅、或
いは材質についても、必要に応じて任意に選んで実施し
てやれば良いことも、いうまでもない。

【００２８】ところで、以上の実施形態では、本発明を
永久磁石回転界磁型のサーボモータに適用した場合につ
いて説明したは、本発明は、回転電機の形式を問わず実
施可能で、汎用の誘導電動機などに適用して、その小型
化、高効率化を図ることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、固定子鉄心分離方式に
したにもかかわらず、固定子鉄心がスロット開放型とし
て得られるので、不要な磁気漏洩がなくなり、界磁磁束
が有効に利用されるので、回転電機を小形化することが
できる。また、本発明によれば、固定子鉄心の強度が充
分に得られるので、固定子を組立てる際、補強の必要が
なくなり、コストを容易に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転電機の固定子の一実施形態に
おける磁極歯部を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態における歯部ブロックの説
明図である。

【図３】本発明の一実施形態における非磁性板の説明図
である。

【図４】本発明の一実施形態における磁極歯部の組立状
態を示す説明図である。

【図５】本発明による回転電機の固定子の一実施形態に
おける磁極歯部の固着方法を示す斜視図である。

【図６】永久磁石を界磁に用いた回転界磁型回転電機か
らなるサーボモータの一例を示す部分断面による側面図
である。

【図７】従来技術による固定子の一例を示す説明図であ
る。

【図８】従来技術による固定子鉄心の一例を示す説明図
である。

【図９】従来技術による固定子鉄心の磁極歯部の説明図
である。

【符号の説明】

１ハウジング２負荷側ブラケット３非負荷側ブラケット４、５軸受６回転軸７回転子８固定子鉄心９固定子コイル１０エンコーダ８０歯部ブロック８１非磁性板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】独立した継鉄部と歯部の組合せからなる
固定子鉄心を備えた回転電機の固定子において、前記歯部が、複数の歯部ブロックを矢車状の非磁性板で
組合せ、一体化して構成されていることを特徴とする回
転電機の固定子。
【請求項２】請求項１の発明において、前記歯部ブロックと非磁性板がスポット溶接で固着され
ていることを特徴とする回転電機の固定子。