WO2005034305A1

WO2005034305A1 - 同期電動機

Info

Publication number: WO2005034305A1
Application number: PCT/JP2004/014362
Authority: WO
Inventors: Kinshiro Naito; Tokuzo Sekiyama; Yoshito Inotsume; Hiroshi Shibuya
Original assignee: Amada Company, Limited; Ns Engineering, Inc.
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2005-04-14
Also published as: TW200518420A

Abstract

　実質的な体積増加を伴わず、しかも低コストで効率の高い放熱機能を有する同期電動機を提供する。　同期電動機１は、鋼板を多数枚積層することで構成される固定子鉄心１２と、固定子鉄心１２の外側表面に形成される多数の突起５０とを備える。前記鋼板として、外周縁に沿って複数の突片３５が間隔を隔てて形成され、所定枚数積層することで各突片３５どうしが重ね合わされて所要厚さの複数の突起５０を形成する第１の鋼板３０Ｂと、外周縁に突片が形成されず、所定枚数積層された第１の鋼板３０Ｂに重ねて所定枚数積層することで、第１の鋼板３０Ｂの各突起５０と、積層方向に隣接するつぎの第１の鋼板３０Ｂの各突起５０との間に所要間隔の空間を形成する第２の鋼板３０Ａとを備える。

Description

明細書

同期電動機

技術分野

[0001] 本発明は、同期電動機に関する。

背景技術

[0002] 一般に、同期電動機は、運転にともなって自己発熱することが良く知られている。この発熱による同期電動機の温度上昇は、エネルギ損失をもたらし、同期電動機の効率を低下させる原因となる。

[0003] そのため、従来から、このような同期電動機の放熱を促して温度上昇を抑制する方法として、例えば、同期電動機の固定子鉄心の外側表面に、アルミニウム製の放熱器をヒートシンクを介して固着することが考えられて、る。

[0004] また、従来の同期電動機には、例えば特開 2001— 119874号公報に記載のように、固定子鉄心が継鉄部と歯部とに分割されるものがある。また、歯部には、各歯がバラバラのものと、すべての歯が一体になつたものとがある。

[0005] さらに、従来の同期電動機には、固定子の鉄心歯部にコイル (電機子コイル)が卷かれ、回転子に永久磁石が固着されたものがある。この種の同期電動機において、出力トルクを向上させるには、永久磁石を大きくするか、電機子コイルの卷数を増やす力あるいは、固定子と回転子とのギャップを小さくする力、いずれかの方法がある発明の開示

[0006] し力しながら、従来のように、同期電動機の放熱を促すために放熱器を用いることは、アルミニウム製の放熱器およびヒートシンクが必要となるため、同期電動機に大きな体積増加を要するだけでなぐそれらの部品コストが加わるため同期電動機の製造コストが高価になると、う課題がある。

[0007] また、従来のように、固定子鉄心の継鉄部と分割される歯部が各歯バラバラのものは、歯部の各歯を 1つずつ «I鉄部に固着しなければならないため、固定子鉄心の糸且み立てに手間がかかり、同期電動機の製造コストが嵩むという課題がある。 [0008] また、固定子鉄心の歯部のすべての歯が一体になつたものは、 «I鉄部に圧入することで固定されるのが普通である。ところが、このような一体ィ匕された歯部の場合、継鉄部に圧入される前に固定子コイルが巻かれているのが普通であり、し力もこの巻かれた固定子コイルは、一体ィ匕歯部の半径方向外方へ浮いてくる傾向がある。

[0009] そのため、このような固定子コイルの浮き上がりを抑制しながら一体ィ匕歯部を «鉄部に圧入することは、固定子コイルの損傷を回避しながら慎重に行わなければならないため、困難な作業を強いられる。また、専用の治具を用いるなどすれば、同期電動機の製造コストが嵩むという課題がある。

[0010] さらに、従来のように、同期電動機の出力トルクを向上させるために、永久磁石を大きくすることは、そのまま回転子の大型化に繋がり、同期電動機の大型化を招いてしまつ。

[0011] また、電機子コイルの卷数についても、ただ単に増やすだけでは、同期電動機の大型化に繋がる。し力も、電機子コイルに電流を流してトルクを発生させると、電機子電流による磁力すなわち電機子反作用起磁力が発生し、この電機子反作用起磁力が永久磁石による主磁束に対する反作用となる。

[0012] そのため、電機子コイルの卷数を増やすことは、発生する電機子反作用起磁力が増加することに繋がることから、増やした卷数分がそのまま出力トルクの向上に寄与することはありえず、電機子反作用起磁力による出力トルクの阻害原因も増やしてしまつ。

[0013] また、固定子と回転子とのギャップを小さくすることには限界が存在するため、実際の許容量はかなり少なヽとヽわざるをえなヽ。

[0014] したがって、従来の方法では、同期電動機をかなり大型化しない限り、同期電動機の出力トルクを実質的に向上させることができな！/、と!/、う課題がある。

[0015] 本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、実質的な体積増加を伴わず、しかも低コストで効率の高い放熱機能を有する同期電動機を提供することにある。

[0016] また、本発明は、比較的簡単な作業で、し力も低コストで固定子鉄心の組み立てを行うことのできる同期電動機を提供することにある。 [0017] さらに、本発明は、大型化を招くことなく出力トルクを実質的に向上させることのできる同期電動機を提供することにある。

[0018] 本発明の第 1の側面に係る同期電動機は、鋼板を多数枚積層することで構成される固定子鉄心と、前記固定子鉄心の外側表面に形成される多数の突起とを備えたことを特徴とするものである。

[0019] 本発明の第 2の側面に係る同期電動機は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、外周縁の所定部位に突片が形成され、所定枚数積層することで前記突片どうしが重ね合わされて所要厚さの突起を形成する第 1の部分と、外周縁の前記所定部位に突片が形成されず、所定枚数積層された前記第 1の部分に重ねて所定枚数積層することで、前記第 1の部分の前記突起と、積層方向に隣接するつぎの前記第 1の部分の前記突起との間に所要間隔の空間を形成する第 2の部分とを備えたことを特徴とするものである。

[0020] 本発明の第 3の側面に係る同期電動機は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、外周縁に沿って複数の突片が間隔を隔てて形成され、所定枚数積層することで前記各突片どうしが重ね合わされて所要厚さの複数の突起を形成する第 1の鋼板と、外周縁に突片が形成されず、所定枚数積層された前記第 1の鋼板に重ねて所定枚数積層することで、前記第 1の鋼板の前記各突起と、積層方向に隣接するつぎの前記第 1の鋼板の前記各突起との間に所要間隔の空間を形成する第 2の鋼板とを備えたことを特徴とするものである。

[0021] 本発明の第 4の側面に係る同期電動機は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、 2組の対向する 2辺どうしが実質的に直角を保って配置された 4辺の外周縁のうち、第 1の対向する 2辺の外周縁に沿って複数の突片が間隔を隔てて形成され、また、第 2の対向する 2辺の外周縁には突片が形成されない鋼板を備え、前記鋼板を、前記第 1の外周縁どうしを対応させて所定枚数重ね合わせる積層と、所定枚数積層された前記第 1の外周縁に対応する位置に、前記第 2の外周縁どうしを対応させて所定枚数重ね合わせる積層とを、交互に繰り返すことによって、前記各突片どうしが重ね合わされて所要厚さの複数の突起を形成し、かつ、前記各突起と、積層方向に隣接するつぎの前記各突起との間に所要間隔の空間を形成することを特徴とするちのである。

[0022] 本発明の第 5の側面に係る同期電動機は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、 2組の対向する 2辺どうしが実質的に直角を保って配置された 4辺の外周縁のうち、第 1の対向する 2辺の外周縁に沿って所定間隔を隔てて配される複数の第 1の部位に突片が形成され、また、第 2の対向する 2辺の外周縁に沿って前記第 1の外周縁の各突片間の間隔に相当する複数の第 2の部位に突片が形成された鋼板を備え、前記鋼板を、前記第 1の外周縁どうしを対応させて所定枚数重ね合わせる積層と、所定枚数積層された前記第 1の外周縁に対応する位置に、前記第 2の外周縁どうしを対応させて所定枚数重ね合わせる積層とを、交互に繰り返すことによつて、前記各突片どうしが重ね合わされて形成される所要厚さの複数の突起と、積層方向に隣接するつぎの所要厚さの複数の突起との間に所要間隔の空間を形成し、かつ、前記複数の突起間の間隔と、積層方向に隣接するつぎの複数の突起間の間隔との間に所要厚さの突起を形成することを特徴とするものである。

[0023] 本発明の第 6の側面に係る同期電動機は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、前記歯部鋼板は、各歯の歯元の両側縁が歯元端に向力つて広がるテーパ状に形成され、前記継鉄部鋼板は、内周縁に、前記歯部鋼板の各歯の歯元を係止するため両側縁が入口から奥に向かって広がるテーパ状に形成された多数の係止溝を備えたことを特徴とするちのである。

[0024] 本発明の第 7の側面に係る同期電動機は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、前記歯部鋼板は、各歯の歯元の両側縁が歯元端に向力つて広がるテーパ状に形成され、前記継鉄部鋼板は、内周縁に、前記歯部鋼板の各歯の歯元を係止するため両側縁が入口から奥に向かって広がるテーパ状に形成された多数の係止溝を備え、また、外周縁に、間隔を隔てて形成された複数の突片を備えたことを特徴とするものである。

[0025] 本発明の第 8の側面に係る同期電動機は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、前記歯部鋼板は、各歯の隣り合う歯先どうしが連結部を介して円形に連なる 1枚の鋼板に、各歯の歯先部分の形状が当該部分の磁気抵抗が大きくなる形状に形成されたことを特徴とするちのである。

[0026] 本発明の第 9の側面に係る同期電動機は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、前記歯部鋼板は、各歯の隣り合う歯先どうしが連結部を介して円形に連なる 1枚の鋼板における各歯の歯先付近に、歯先部分の等価エアギャップを増大させるスリットが形成されたことを特徴とするものである。

[0027] 本発明の第 10の側面に係る同期電動機は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、前記歯部鋼板は、各歯の隣り合う歯先どうしが連結部を介して円形に連なる 1枚の鋼板における各歯の歯先付近に、歯先部分の等価エアギャップを増大させ、かつ、隣り合う歯と歯の間に形成されるスロットの歯先部分の断面積を増加させる、幅の狭い幅狭部が形成されたことを特徴とするものである。

[0028] 本発明の第 11の側面に係る同期電動機は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、前記歯部鋼板は、各歯の隣り合う歯先どうしが連結部を介して円形に連なる 1枚の鋼板における各歯の歯先付近に、歯先部分の等価エアギャップを増大させ、かつ、隣り合う歯と歯の間に形成されるスロットの歯先部分の断面積を増加させる、歯先に向力つてテーパ状に狭まるテーパ部が形成されたことを特徴とするものである。

図面の簡単な説明

[0029] [図 1]図 1は、本発明による同期電動機の第 1の実施の形態を回転子を省略して示す概略的断面図である。

[図 2]図 2は、図 1の同期電動機を一部破断にして示す側面図である。

[図 3]図 3は、図 1の同期電動機の要部の拡大図である。

[図 4]図 4は、 2種類の継鉄部鋼板を示す一部省略した平面図である。

[図 5]図 5は、歯部鋼板を示す一部省略した平面図である。

[図 6]図 6は、継鉄部鋼板と歯部鋼板の要部の拡大図である。

[図 7]図 7は、押え部材による固定子コイルの浮き上がりを防止する説明図である。 [図 8]図 8は、継鉄部鋼板の他の例を示す一部省略した平面図である。

[図 9]図 9は、継鉄部鋼板のさらに他の例を展開して示す一部省略した平面図である

[図 10]図 10は、本発明による同期電動機の第 2の実施の形態に用いる継鉄部鋼板を示す一部省略した平面図である。

[図 11]図 11は、図 10の継鉄部鋼板を用、た同期電動機を一部破断にして示す側面図である。

[図 12]図 12は、本発明による同期電動機の第 3の実施の形態を示す要部の拡大図である。

[図 13]図 13は、図 12の同期電動機の継鉄部鋼板と歯部鋼板の要部の拡大図である

[図 14]図 14は、押え部材による固定子コイルの浮き上がりを防止する説明図である。

[図 15]図 15は、本発明による同期電動機の第 4の実施の形態を示す要部の拡大図である。

[図 16]図 16は、本発明による同期電動機の第 5の実施の形態を示す要部の拡大図である。

発明を実施するための最良の形態

[0030] 本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

[0031] 図 1は、本発明による同期電動機の第 1の実施の形態を回転子を省略して示す概略的断面図、図 2は、図 1の同期電動機を一部破断にして示す側面図 (平面図も同様)である。

[0032] この同期電動機 1は、固定子 10の外側表面、すなわち固定子鉄心 (磁気回路コア）

12の外側表面に多数の突起 50が形成してある。

[0033] 図 1に示すように、固定子 10は、四隅に切り欠きのある実質的に正方形の断面形状を有し、その中心部に図示しない回転子を回転自在に収容する円筒形の空洞 11 を有している。また、固定子 10は、固定子鉄心 12と固定子コイル (電機子コイル） 16 とで構成されている。

[0034] 図 1、図 3に示すように、固定子鉄心 12は、継鉄 (ヨーク） 13とその内側にある多数の歯（ティース） 14Tとで構成され、これらの歯（ティース） 14Tと歯（ティース） 14Tの間に形成される多数のスロット 15内に固定子コイル 16が収容されるものである。

[0035] 固定子鉄心 12は、図 4一図 6に示すような鋼板 30, 40を多数枚積層して構成されるものであり、この鋼板 30, 40を、継鉄 (ヨーク） 13となる継鉄部鋼板 30と、歯 (ティース） 14Tとなる歯部鋼板 40とに分割して構成してある。

[0036] 図 4に示すように、継鉄部鋼板 30は、固定子鉄心 12の中心 O力も等距離の位置に互いに直交する 4辺の外周縁 31を有し、固定子鉄心 12の中心 Oを中心とする実質的に円形の内周縁を有する概略形状をしたものである。また、四隅の切り欠き部付近には、固定子 10を構成する際にボルトを通す通し孔 18 (図 1参照）となる孔 38が形成されている。

[0037] また、継鉄部鋼板 30は 2種類の継鉄部鋼板 30A, 30Bで構成される。継鉄部鋼板 30Aは、図 4 (a)に示すように、 4辺の外周縁 31がいずれも平坦な直線状のものである。一方、継鉄部鋼板 30Bは、図 4 (b)に示すように、継鉄部鋼板 30Aの 4辺の外周縁 31に相当する位置力も複数の突片 35が形成されたものである。継鉄部鋼板 30B は、各突片 35の幅が一定で、隣り合う突片 35どうしの間隔が突片 35の幅とほぼ等しく形成されている。

[0038] そのため、このような継鉄部鋼板 30Bを任意枚数積層すると、重ね合わされた枚数分の突片 35により所要厚さ D1の突起 50 (図 2参照）が構成される。また、このような任意枚数の継鉄部鋼板 30Bと、同様な任意枚数の継鉄部鋼板 30Bとの間に、継鉄部鋼板 30Aを任意枚数積層してサンドイッチにすると、継鉄部鋼板 30Bの突片 35による所要厚さ D1の突起 50と、同様な継鉄部鋼板 30Bの突片 35による所要厚さ D1 の突起 50との間に、突片 35のない間隔 D2 (図 2参照）が形成されることとなる。

[0039] そして、このような継鉄部鋼板 30A, 30Bを所定枚数ずつ交互に積層して、外周縁 31の各辺ごとに適宜数選んだ箇所に全枚数を通じて溶接を施すことで、継鉄部鋼板 30全体を一体化する。これにより、重ね合わされた所定枚数分の突片 35により構成される所要厚さ D1の突起 50が外側表面に多数形成された継鉄 (ヨーク） 13が完成することとなる。

[0040] このとき、継鉄 (ヨーク） 13の外側表面に形成された多数の突起 50が、溶接の熱を逃がして溶接歪みを抑えることができる利点がある。

[0041] 図 5、図 6 (b)に示すように、歯部鋼板 40は、多数の歯 (ティース） 14Tとなる各鋼板歯 41の隣り合う歯先 43どうしが連結部 44を介して円形に連なる 1枚の鋼板で形成されている。また、鋼板歯 41と鋼板歯 41との間には、スロット 15となる切り欠き 45が形成されている。

[0042] そして、各鋼板歯 41の歯元 42は、両側縁を歯元端に向かって (すなわち歯部鋼板 40の半径方向外方に向かって）広がるテーパ状に形成してある。

[0043] 一方、図 4、図 6 (a)に示すように、継鉄部鋼板 30の内周縁には、歯部鋼板 40の各鋼板歯 41の歯元 42形状と対応する係止溝 32が多数形成されている。すなわち、各係止溝 32の両側縁は、入口力も奥に向力つて (すなわち継鉄部鋼板 30の半径方向外方に向力つて)広がるテーパ状に形成してある。

[0044] このような歯部鋼板 40を芯出ししながら、かつ、各鋼板歯 41および各切り欠き 45が通るように角度調整しながら所要枚数積層したうえ、例えば円周方向に数力所選んだ切り欠き 45内に全枚数を通じて溶接を施すことで、歯部鋼板 40全体を一体化する。これにより、すべての歯 (ティース） 14Tがー体ィ匕された一体歯 (ティース） 14が構成される。

[0045] そして、この一体歯（ティース） 14の各スロット 15に固定子コイル 16を卷きながら収容し、適宜の仕上げ処理をすることで、固定子コイル付き歯 (ティース） 14Cが完成することとなる（図 7参照)。

[0046] このとき、積層されて列状に構成される各歯 (ティース） 14Tは、円形の連結部 44から放射状に形成されるから、各スロット 15は底部（歯先 43側）に比べて入口部（歯元 42側）の方が断面積が広い。そのため、固定子コイル 16を各スロット 15に挿入する際、断面積の広い入口部（歯元 42側）から作業が行えるので、固定子コイル 16の挿入 ·組立が容易である利点がある。

[0047] また、各歯 (ティース） 14Tの歯元 42はテーパ状に広がっているため、各スロット 15 に挿入された固定子コイル 16がスロット 15から外方へ浮いてくることを抑制することができる利点がある。

[0048] さらに、例えば図 7に示すように、テーパ状の押え部材 49を各歯 (ティース） 14Tの適宜箇所に嵌合しておくことで、継鉄 (ヨーク） 13に組み付けられるまでの間、固定子コイル付き歯（ティース） 14Cのすベてのスロット 15内の固定子コイル 16が半径方向外方へ浮いてくることを確実に防止できる利点がある。この押え部材 49の長さは、積層されて列状に構成される各歯 (ティース） 14Tの長さ（図 7で紙面と直交する方向の長さ）に比べて遙かに短いものでよい。

[0049] そのため、上記のようにして一体ィ匕した継鉄（ヨーク） 13に、上記のようにして一体化した固定子コイル付き歯 (ティース） 14Cを、軸心を揃えて組み付けたうえ、両端に押え板 17を配し、通し孔 18に図示しないボルトを通して一体ィ匕することで、固定子 1 0が構成されることとなる（図 2参照)。

[0050] すなわち、一体化した継鉄 (ヨーク） 13に、一体ィ匕した固定子コイル付き歯 (ティース） 14Cを組み付けるには、積層された歯部鋼板 40の各歯 41の歯元端に向力つて広がるテーパ状の歯元 42形状を、積層された継鉄部鋼板 30の入口力も奥に向かつて広がるテーパ状の多数の係止溝 32に嵌め込むだけで、固定子鉄心 12を組み立てることができ、しかもこのとき、歯部鋼板 40の各歯 41に卷かれた固定子コイル 16は、各歯 41の歯元端に向力つて広がるテーパ状の歯元 42形状によって、歯部鋼板 40 の半径方向外方への浮き上がり傾向を抑制されるから、比較的簡単な作業で固定子 10の組み立てを行うことができる。

[0051] また、このとき、継鉄 (ヨーク） 13の内周縁に形成された多数のテーパ状の係止溝 3 2に、固定子コイル付き歯 (ティース） 14Cの外周縁に形成された多数のテーパ状の歯元 42力固定子鉄心 12の軸線に沿って嵌め込まれていくことで、それまで固定子コイル 16の浮き上がりを抑えていた押え部材 49は、継鉄 (ヨーク） 13に押されて歯元 42に沿って摺動して、き、最後に歯元 42から抜け落ちる。

[0052] そのため、継鉄（ヨーク） 13への固定子コイル付き歯 (ティース） 14Cの組み付けが終了する瞬間まで、押え部材 49による固定子コイル 16の浮き上がり抑止機能は持続する。

[0053] このようにして組み立て終わった固定子 10に、図示しない回転子を組み込んで同期電動機（同期電動機） 1を作製すると、各歯 (ティース） 14Tが、回転子の周面に固着した永久磁石に吸引されて継鉄 (ヨーク） 13に対して半径方向内側へ変位しようとする。

[0054] しかし、継鉄 (ヨーク） 13の内周縁に形成された多数のテーパ状の係止溝 32に、各歯 (ティース） 14Tのテーパ状に形成された歯元 42が嵌合しているため、また、各歯（ティース） 14Tが歯部鋼板 40ごとに連結部 44を介して円形に連なっているため、このような半径方向内側への変位を確実に防止することができる利点がある。

[0055] 上記のようにして構成された同期電動機 1は、運転にともなって自己発熱する。しかし、固定子鉄心 12の外側表面に多数の突起 50が形成されているため、これら多数の突起 50によって固定子鉄心 12の外側表面積を大幅に拡大することができる。これにより、実質的な体積増加を伴わずに高い放熱効率を達成することができる。

[0056] 図 8は、継鉄部鋼板の他の例を示す図であり、この継鉄部鋼板 130は、互いに平行な 2辺にのみ複数の突片 135が形成され、他の 2辺は外周縁 131のままであるため、これ 1種類だけで足りるものである。

[0057] すなわち、継鉄部鋼板 130を所定枚数ごとに 90° 向きを変えて積層することで、重ね合わされた所定枚数分の突片 135により構成される所要厚さの突起 50を、固定子鉄心 12の外側表面に多数形成することができる。

[0058] この継鉄部鋼板 130の場合も、係止溝 132は、上記の係止溝 32と同様に両側縁が入口から奥に向力つて広がるテーパ状に形成してあり、歯部鋼板 40の各鋼板歯 41 の歯元 42形状と対応して、る。

[0059] 図 9は、継鉄部鋼板のさらに他の例を示す図であり、この継鉄部鋼板 230は、比較的大型の同期電動機 1に対応するため、 1枚ではなく複数（図示の例では 4枚)の鋼板片 230Pに分割したものである。

[0060] なお、図 4 (b)に示す継鉄部鋼板 30Bを例にして図示してある力図 4 (a)に示す継鉄部鋼板 30Aおよび図 8に示す継鉄部鋼板 130についても、比較的大型の同期電動機（同期電動機） 1に対応させる場合は、 1枚ではなく複数 (例えば 4枚または 2枚）の鋼板片に分割することができる。

[0061] この鋼板片 230Pは、 4枚を組み合わせて 1枚の継鉄部鋼板 230を構成するものであり、各鋼板片 230Pどうしの接合部を、先端に向力つてテーパ状に広がる係止突片 237と、入口から奥に向力つてテーパ状に広がる係止溝 238とによる接合構造としてある。

[0062] このように複数に分割された鋼板片 230Pを 1枚の継鉄部鋼板 230として組み付けるには、例えば、継鉄部鋼板 230の内接円と同径のドラムと、継鉄部鋼板 230の孔 2 38に通すポストとを直立させて備えた組み付け治具を用いて、ポストに鋼板片 230P の孔 238を通して内接円をドラムの周面に沿わせながら落とし入れることで、容易に組み付けることが可能である。

[0063] し力も、この組み付け治具を用いることで、継鉄部鋼板 230の積層も容易に実現することがでさる。

[0064] 図 10は、本発明による同期電動機の第 2の実施の形態に用いる継鉄部鋼板を示す一部省略した平面図、図 11は、図 10の継鉄部鋼板を用いた同期電動機を一部破断にして示す側面図（平面図も同様)である。

[0065] この同期電動機 301は、図 1一図 7に示す同期電動機 1の構成を一部変更したものであるので、同期電動機 1の各部と同様の部分に、同期電動機 1で用いた符号に 30 0を加えた符号を付けて示すことで、重複する図示および説明は省略する。

[0066] 図 10に示すように、この同期電動機 301の継鉄部鋼板 330は、互いに平行な 2辺 Aに形成された複数の突片 335および突片 335間の間隔と、これと直交する 2辺 Bに形成された突片 335間の間隔および複数の突片 335とが、それぞれ対応する位置に配置されたものである。

[0067] そのため、このような継鉄部鋼板 330を所定枚数ごとに、図 10 (a)に示す角度と図 10 (b)に示す角度とに 90° ずつ向きを変えて積層することで、重ね合わされた所定枚数分の突片 335により構成される所要厚さの突起 350を、図 11に示すように、固定子鉄心 312 (固定子 310)の外側表面に、千鳥格子状に配置することができる。

[0068] このように配置された突起 350の場合は、図 1、図 2に示すように配置された突起 50 に比べて表面積が増えるため、放熱効率の一層の向上を図ることができる。

[0069] また、この継鉄部鋼板 330の場合も、係止溝 332は、同期電動機 1の場合の係止溝 32と同様に両側縁が入口力も奥に向力つて広がるテーパ状に形成してあり、同期電動機 1の場合の歯部鋼板 40の各鋼板歯 41の歯元 42形状と対応してヽる。

[0070] 図 12は、本発明による同期電動機の第 3の実施の形態を示す要部の拡大図、図 1 3は、図 12の同期電動機の継鉄部鋼板と歯部鋼板の要部の拡大図、図 14は、押え部材による固定子コイルの浮き上がりを防止する説明図である。

[0071] この同期電動機 401は、図 1一図 7に示す同期電動機 1の構成を一部変更したものであるので、同期電動機 1の各部と同様の部分に、同期電動機 1で用いた符号に 40 0を加えた符号を付けて示すことで、重複する図示および説明は省略する。

[0072] 図 12、図 13 (b)〖こ示すように、この同期電動機 401の各鋼板歯 441の歯先 443付近には、適宜の大きさのスリット 446が形成してある。このスリット 446により、固定子 4 10と回転子 420とのギャップ G (図 12参照）を変えずに歯先 443部分の等価エアギヤップを増大させてあり、これによつて、各鋼板歯 441の歯先 443部分が、磁気抵抗が大きくなる形状に形成されてヽる。

[0073] このように構成された同期電動機 401の固定子コイル 416に電機子電流（3相交流電流)を流してトルクを発生させると、電機子電流による磁力すなわち電機子反作用起磁力が発生し、この電機子反作用起磁力が永久磁石 421による主磁束に対する反作用となる。

[0074] ところが、このような電機子反作用起磁力が集中する歯先 443部分にスリット 446が形成してあり、このスリット 446によって歯先 443部分の等価エアギャップを増大させることで、歯先 443部分の磁気抵抗が大きくなつている。そのため、固定子鉄心 412 の歯先 443に集中する電機子反作用起磁力に対して磁気抵抗が大きく働いて、永久磁石 421による主磁束に対する反作用を軽減することができる。その結果、大型化を招くことなく同期電動機 401の出力トルクを実質的に向上させることができる。

[0075] 図 15は、本発明による同期電動機の第 4の実施の形態を示す要部の拡大図である。この同期電動機 501は、図 12の同期電動機 401の構成を一部変更したものであるので、同期電動機 401で用いた符号に 100を加えた符号を付けて示す。

[0076] この同期電動機 501は、各鋼板歯 541の歯先 543付近に幅の狭い幅狭部 547が形成してある。この幅狭部 547により、固定子 510と回転子 520とのギャップ Gを変えずに歯先 543部分の等価エアギャップを増大させてあり、これによつて、各鋼板歯 54 1の歯先 543部分が、磁気抵抗が大きくなる形状に形成されている。

[0077] また、幅狭部 547により、隣り合う歯 (ティース） 514Tと歯 (ティース） 514Tの間に形成されるスロット 515の歯先 543部分の断面積を増カロさせてある。

[0078] この同期電動機 501は、固定子コイル 516に電機子電流（3相交流電流）を流してトルクを発生させると、電機子電流による磁力すなわち電機子反作用起磁力が発生し、この電機子反作用起磁力が永久磁石 521による主磁束に対する反作用となる。

[0079] ところが、このような電機子反作用起磁力が集中する歯先 543部分に幅狭部 547 が形成してあり、この幅狭部 547によって歯先 543部分の等価エアギャップを増大させることで、歯先 543部分の磁気抵抗が大きくなつている。そのため、固定子鉄心 51 2の歯先 543に集中する電機子反作用起磁力に対して磁気抵抗が大きく働いて、永久磁石 521による主磁束に対する反作用を軽減することができる。

[0080] しかも、この同期電動機 501の場合は、各歯 (ティース） 514Tの歯先 543付近に幅狭部 547を形成することで、各スロット 515の歯先 543部分の断面積を増力！]させてある力、固定子コイル 516の卷数を増やすことができる。

[0081] その結果、大型化を招くことなく同期電動機 501の出力トルクを実質的に向上させることがでさる。

[0082] 図 16は、本発明による同期電動機の第 5の実施の形態を示す要部の拡大図である。この同期電動機 601は、図 12の同期電動機 401の構成を一部変更したものであるので、同期電動機 401で用いた符号に 200をカ卩えた符号を付けて示す。

[0083] この同期電動機 601は、各鋼板歯 641の歯先 643付近に歯先に向かってテーパ状に狭まるテーパ部 648が形成してある。このテーパ部 648により、固定子 610と回転子 620とのギャップ Gを変えずに歯先 643部分の等価エアギャップを増大させてあり、これによつて、各鋼板歯 641の歯先 643部分が、磁気抵抗が大きくなる形状に形成されている。

[0084] また、テーノ部 648により、隣り合う歯（ティース） 614Tと歯（ティース） 614Tの間に形成されるスロット 615の歯先 643部分の断面積を増カロさせてある。

[0085] この同期電動機 601は、固定子コイル 616に電機子電流（3相交流電流）を流してトルクを発生させると、電機子電流による磁力すなわち電機子反作用起磁力が発生し、この電機子反作用起磁力が永久磁石 621による主磁束に対する反作用となる。

[0086] ところが、このような電機子反作用起磁力が集中する歯先 643部分にテーパ部 648 が形成してあり、このテーパ部 648によって歯先 643部分の等価エアギャップを増大させることで、歯先 643部分の磁気抵抗が大きくなつている。そのため、固定子鉄心 6 12の歯先 643に集中する電機子反作用起磁力に対して磁気抵抗が大きく働いて、永久磁石 621による主磁束に対する反作用を軽減することができる。

[0087] し力も、この同期電動機 601の場合は、各歯 (ティース） 614Tの歯先 643付近にテーパ部 648を形成することで、各スロット 615の歯先 643部分の断面積を増加させてある力ら、固定子コイル 616の卷数を増やすことができる。

[0088] その結果、大型化を招くことなく同期電動機 601の出力トルクを実質的に向上させることがでさる。

産業上の利用可能性

[0089] 本発明は以上のように、鋼板を多数枚積層して構成される固定子鉄心の外側表面に多数の突起を形成したので、これら多数の突起によって固定子鉄心の外側表面積を大幅に拡大することができる。それにより、実質的な体積増加を伴わずに高い放熱効率を達成することができ、し力も、鋼板以外に新たな部品を必要としないため、その高い放熱効率を低コストで実現することができる効果がある。

[0090] また、本発明は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板を継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割して構成し、前記歯部鋼板の各歯の歯元の両側縁を歯元端に向かって広がるテーパ状に形成し、前記継鉄部鋼板の内周縁に、前記歯部鋼板の各歯の歯元を係止するため両側縁が入口力奥に向力つて広がるテーパ状の多数の係止溝を形成したので、積層された歯部鋼板の各歯の歯元端に向力つて広がるテーパ状の歯元形状を、積層された継鉄部鋼板の入口から奥に向かって広がるテーパ状の多数の係止溝に嵌め込むだけで、固定子鉄心を組み立てることができる。し力もこのとき、歯部鋼板の各歯に巻かれた固定子コイルは、各歯の歯元端に向かつて広がるテーパ状の歯元形状によって、歯部鋼板の半径方向外方への浮き上がり傾向を抑制されるから、比較的簡単な作業で、し力も低コストで固定子鉄心の組み立てを行うことができる効果がある。

[0091] さらに、本発明は、多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板を継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割して構成し、前記歯部鋼板を、各歯の隣り合う歯先どうしが連結部を介して円形に連なる 1枚の鋼板で形成し、各歯の歯先部分を磁気抵抗が大きくなる形状に形成したので、固定子鉄心の歯先に集中する電機子反作用起磁力に対して磁気抵抗が大きく働いて、永久磁石による主磁束に対する反作用を軽減することができる。その結果、大型化を招くことなく同期電動機の出力トルクを実質的に向上させることができる効果がある。

Claims

請求の範囲

[1] 鋼板を多数枚積層することで構成される固定子鉄心と、

前記固定子鉄心の外側表面に形成される多数の突起と、

を備えたことを特徴とする同期電動機。

[2] 多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、

外周縁の所定部位に突片が形成され、所定枚数積層することで前記突片どうしが重ね合わされて所要厚さの突起を形成する第 1の部分と、

外周縁の前記所定部位に突片が形成されず、所定枚数積層された前記第 1の部分に重ねて所定枚数積層することで、前記第 1の部分の前記突起と、積層方向に隣接するつぎの前記第 1の部分の前記突起との間に所要間隔の空間を形成する第 2の部分と、

を備えたことを特徴とする同期電動機。

[3] 多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、

外周縁に沿って複数の突片が間隔を隔てて形成され、所定枚数積層することで前記各突片どうしが重ね合わされて所要厚さの複数の突起を形成する第 1の鋼板と、外周縁に突片が形成されず、所定枚数積層された前記第 1の鋼板に重ねて所定枚数積層することで、前記第 1の鋼板の前記各突起と、積層方向に隣接するつぎの前記第 1の鋼板の前記各突起との間に所要間隔の空間を形成する第 2の鋼板と、を備えたことを特徴とする同期電動機。

[4] 前記第 1の鋼板は、 2組の対向する 2辺どうしが実質的に直角を保って配置された 4 辺の外周縁のすべての辺に、前記複数の突片をそれぞれ備え、

前記第 2の鋼板は、 2組の対向する 2辺どうしが実質的に直角を保って配置された 4 辺の外周縁の!、ずれの辺にも、前記突片を備えて!/、な、ことを特徴とする請求項 3 記載の同期電動機。

[5] 多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、

2組の対向する 2辺どうしが実質的に直角を保って配置された 4辺の外周縁のうち、第 1の対向する 2辺の外周縁に沿って複数の突片が間隔を隔てて形成され、また、第 2の対向する 2辺の外周縁には突片が形成されない鋼板を備え、前記鋼板を、前記第 1の外周縁どうしを対応させて所定枚数重ね合わせる積層と、所定枚数積層された前記第 1の外周縁に対応する位置に、前記第 2の外周縁どうしを対応させて所定枚数重ね合わせる積層とを、交互に繰り返すことによって、前記各突片どうしが重ね合わされて所要厚さの複数の突起を形成し、かつ、前記各突起と、積層方向に隣接するつぎの前記各突起との間に所要間隔の空間を形成することを特徴とする同期電動機。

[6] 多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、

2組の対向する 2辺どうしが実質的に直角を保って配置された 4辺の外周縁のうち、第 1の対向する 2辺の外周縁に沿って所定間隔を隔てて配される複数の第 1の部位に突片が形成され、また、第 2の対向する 2辺の外周縁に沿って前記第 1の外周縁の各突片間の間隔に相当する複数の第 2の部位に突片が形成された鋼板を備え、前記鋼板を、前記第 1の外周縁どうしを対応させて所定枚数重ね合わせる積層と、所定枚数積層された前記第 1の外周縁に対応する位置に、前記第 2の外周縁どうしを対応させて所定枚数重ね合わせる積層とを、交互に繰り返すことによって、前記各突片どうしが重ね合わされて形成される所要厚さの複数の突起と、積層方向に隣接するつぎの所要厚さの複数の突起との間に所要間隔の空間を形成し、かつ、前記複数の突起間の間隔と、積層方向に隣接するつぎの複数の突起間の間隔との間に所要厚さの突起を形成することを特徴とする同期電動機。

[7] 多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、

継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、

前記歯部鋼板は、各歯の歯元の両側縁が歯元端に向力つて広がるテーパ状に形成され、

前記継鉄部鋼板は、内周縁に、前記歯部鋼板の各歯の歯元を係止するため両側縁が入口力も奥に向力つて広がるテーパ状に形成された多数の係止溝を備えたことを特徴とする同期電動機。

[8] 多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、

継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、

前記継鉄部鋼板は、内周縁に、前記歯部鋼板の各歯の歯元を係止するため両側縁が入口力も奥に向力つて広がるテーパ状に形成された多数の係止溝を備え、また、外周縁に、間隔を隔てて形成された複数の突片を備えたことを特徴とする同期電動機。

[9] 前記継鉄部鋼板は、前記固定子鉄心の中心まわり方向に沿って複数のパーツに分割可能であり、

前記パーツどうしの接合部は、一方の接合部に、両側縁が先端に向力つて広がるテーパ状に形成された突片を備え、また、他方の接合部に、前記突片を係止するため両側縁が入口力奥に向力つて広がるテーパ状に形成された係止溝を備えたことを特徴とする請求項 7または請求項 8記載の同期電動機。

[10] 多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、

継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、

前記歯部鋼板は、各歯の隣り合う歯先どうしが連結部を介して円形に連なる 1枚の鋼板に、各歯の歯先部分の形状が当該部分の磁気抵抗が大きくなる形状に形成されたことを特徴とする同期電動機。

[11] 多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、

継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、

前記歯部鋼板は、各歯の隣り合う歯先どうしが連結部を介して円形に連なる 1枚の鋼板における各歯の歯先付近に、歯先部分の等価エアギャップを増大させるスリットが形成されたことを特徴とする同期電動機。

[12] 多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、

継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、

前記歯部鋼板は、各歯の隣り合う歯先どうしが連結部を介して円形に連なる 1枚の鋼板における各歯の歯先付近に、歯先部分の等価エアギャップを増大させ、かつ、隣り合う歯と歯の間に形成されるスロットの歯先部分の断面積を増加させる、幅の狭い幅狭部が形成されたことを特徴とする同期電動機。

[13] 多数枚積層することで固定子鉄心を構成する鋼板として、継鉄部鋼板と歯部鋼板とに分割された鋼板を備え、

前記歯部鋼板は、各歯の隣り合う歯先どうしが連結部を介して円形に連なる 1枚の鋼板における各歯の歯先付近に、歯先部分の等価エアギャップを増大させ、かつ、隣り合う歯と歯の間に形成されるスロットの歯先部分の断面積を増加させる、歯先に向かってテーパ状に狭まるテーパ部が形成されたことを特徴とする同期電動機。