JP2006050853A - モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固定子鉄心2は、そのスロット部2dに開口の無い、外周と内周で連結された一体型鉄心となっており、固定子鉄心2に巻装された励磁コイル1は、その負荷側コイルエンド部1eの端面が一平面上に形成され、コイルエンド部1eの外周と内周が各々一円筒面上に形成されており、環状の溝部5eを有する負荷側ブラケット5とコイルエンド部1eで嵌合するようにしたモータ。励磁コイル1を構成する板状導体は、積層する片方の面のみ絶縁を施された4種の略コ字状導体で1ターンを構成するモータとする。
【選択図】 図2
Description
図13は従来技術におけるモータの径方向断面図、図14は同モータの軸方向断面図である。
図13及び図14において、固定子鉄心は外側固定子鉄心2aと内側固定子鉄心2bに2分割されており、内側固定子鉄心2bのティース部間のスロットに、ボビン16に巻装された励磁コイル15が装着されている。内側固定子鉄心2bの内周に、空隙を介して回転子が設けられており、回転子はマグネット11とロータ鉄心13とシャフト14により構成されている。マグネット11の外周には保護テープ12が巻き付けられ、遠心力によるマグネット11の飛散を防止している。外側固定子鉄心2aの外周はフレーム17に内装されており、フレーム17、負荷側ブラケット5、反負荷側ブラケット6によりモータの外装が形成され、負荷側ベアリング9、反負荷側ベアリング10によりシャフト14が支持されている。なお、反負荷側ブラケット6の内側には、固定子コイル結線部7が配置され、また反負荷側ブラケット6の外側には、シャフト14の回転位置を検出する回転位置検出部8が設けられている。
この分割型固定子鉄心を有するモータは、組立て後の固定子鉄心が軟弱のため、その内径真円度を保つために、フレーム17にも相当な精度と強度を必要とする。
励磁コイル15での発熱は、主にボビン16を介して内側固定子鉄心2b、外側固定子鉄心2a、フレーム17から負荷側ブラケット5へと伝導し、外部へと放熱される。
モータの定格出力は、モータが許容できる最高温度で決定されるため、内側固定子鉄心2bと外側固定子鉄心2a、または外側固定子鉄心2aとフレーム17の密着性は、熱伝導に関して、モータの定格を左右する重要な要因となり、例えばフレーム17は焼き嵌め等により固定子鉄心を強力に締付け保持することが多い。
また、励磁コイルの形成には、巻線によらず、固定子鉄心のティース部に板状導体を径方向へ螺旋状に積層して、ロ字状に巻装する方法もある(例えば、特許文献2参照)。この方法によれば、特許文献1のように励磁コイル装着のために固定子鉄心を分割することが不要となる。
また、励磁コイルに巻線を使用しているため、負荷側コイルエンド部を一平面状に形成できず、生じた発熱を負荷側ブラケットに密接して直接放熱できない。結果として放熱は、前記フレームを経由して行うこととなり、放熱が効果的に行われていないためモータの定格を現状に止めているというような問題もある。
一方、特許文献2記載の板状導体からなる励磁コイルによれば、固定子鉄心を分割することが不要となるが、同文献中に示されている図4を始めとする導体片の形状、接合には、導体片にある程度の厚みが必要であり、ターン数が多く必要なモータには適用できないという問題がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、励磁コイルのターン数の多少に拘わらず、コギングトルクを格段に低減するとともに、定格出力を格段に向上することができるモータを提供することを目的とする。
また、本発明の第2の構成は、前記励磁コイルを構成する板状導体は、積層する片方の面のみ絶縁を施された4種の略コ字状導体で1ターンを構成するようにしたものである。
また、固定子鉄心のティース部に巻装された励磁コイルは、その負荷側コイルエンド部の端面が一平面上に形成され、コイルエンド部の外周と内周が各々一円筒面上に形成されており、負荷側ブラケットに設けた環状の溝部とコイルエンド部で嵌合するため、励磁コイルで生じた発熱を負荷側ブラケットとの嵌合部を通して直接放熱でき、冷却効果が向上するため、モータが許容できる最高温度に対してより大きな通電が可能となり、定格出力を格段に向上することができる。
また、本発明の第2の構成によると、励磁コイルを構成する板状導体は、積層する片方の面のみ絶縁を施された導体で構成するため、例えば、片面に絶縁皮膜を持つアルミ箔を切り抜く等、非常に薄い導体での製作も可能であり、励磁コイルのターン数の多少に拘わらず、第1の構成のモータの励磁コイルとして好適に使用することができる。また、板状導体を圧接のみで励磁コイルに構成したモータの場合、分解に関して、導体片までの資源回収が可能となり、リサイクル社会への対応に適したモータとも成し得る。
図1は本発明の実施の形態に係るモータの径方向断面図、図2は同モータの軸方向断面図である。
図1及び図2において、本実施の形態のモータは、板状導体よりなる励磁コイル1および固定子鉄心2からなる固定子と、マグネット11、ロータ鉄心13およびシャフト14からなる回転子とにより構成されている。マグネット11の表面は、保護テープ12で被覆されている。固定子鉄心2は、ティース部2cとスロット部2dを有しており、スロット部2dに、第1のインシュレータ3を介して励磁コイル1が装着されている。固定子鉄心2の負荷側には負荷側ブラケット5が、反負荷側には反負荷側ブラケット6がそれぞれ固定されており、負荷側ブラケット5および反負荷側ブラケット6の中心部に、それぞれ負荷側ベアリング9および反負荷側ベアリング10を介してシャフト14が設けられている。
負荷側ブラケット5の内側には、環状の溝部5eが設けられており、その溝部5eに、第2のインシュレータ4を介して励磁コイル1の負荷側コイルエンド部1eが嵌合するようになっている。なお、反負荷側ブラケット6の内側には、固定子コイル結線部7が配置され、また反負荷側ブラケット6の外側には、シャフト14の回転位置を検出する回転位置検出部8が設けられている。
図3は、固定子鉄心2と第1のインシュレータ3の形状説明図であり、第1のインシュレータ3は、負荷側の第1のインシュレータ3aと、反負荷側の第1のインシュレータ3bとからなっている。各々の第1のインシュレータ3a,3bは筒状であり、負荷側と反負荷側より固定子鉄心2の各スロット2dに挿入し、励磁コイル1と固定子鉄心2を絶縁する。比較的小さなモータでは、負荷側の全ての第1のインシュレータ3aまたは反負荷側の全ての第1のインシュレータ3bを、一体で樹脂成形することもある。
図4において、固定子鉄心2に巻装された励磁コイル1は、その負荷側コイルエンド部1eの端面が一平面上に形成され、コイルエンド部1eの外周と内周が各々一円筒面上に形成されており、図2に示すように、環状の溝部5eを有する負荷側ブラケット5とコイルエンド部1eで嵌合するようにしている。そのため、励磁コイル1で生じた発熱を負荷側ブラケット5との嵌合部を通して直接放熱でき、冷却効果が向上する。したがって、モータが許容できる最高温度に対してより大きな通電が可能となり、定格出力を格段に向上することができる。
図5及び図6に示すように、励磁コイル1は、負荷側の下層部を構成する板状導体1A、負荷側の上層部を構成する板状導体1B、反負荷側の下層部を構成する板状導体1C、および反負荷側の上層部を構成する板状導体1Dの4種の略コ字状導体から構成されており、これらの4種の板状導体により励磁コイル1の1ターンが構成され、詳細な形状は各ターン毎に変化するが、この4種の板状導体を繰返し所望のターン数積層することで励磁コイル1を構成する。
以上の説明は、各板状導体を圧接のみで連結した場合であるが、導電性接着材やハンダを用いて、図中の板状導体1Aと1C、板状導体1Bと1Dの対面する端部を連結すれば、通電は常に2つの導体を経路として通電される。
図7において、1Asは負荷側の下層部を構成する板状導体の最下層の導体、1Bsは負荷側の上層部を構成する板状導体の最下層の導体であり、この2つの導体を1As、1Bsの順番に負荷側よりスロットに装着する。1Asi、1Bsiは励磁コイル構成後の一方の通電端部である。
図8において、1Csは反負荷側の下層部を構成する板状導体の最下層の導体、1Dsは反負荷側の上層部を構成する板状導体の最下層の導体である。この2つの導体を1Cs、1Dsの順番に反負荷側よりスロットに装着する。その際、反負荷側の下層部を構成する板状導体の最下層の導体の一方の通電端部1Csiを、負荷側の下層部を構成する板状導体の最下層の導体のもう一方の通電端部1Asoに、反負荷側の上層部を構成する板状導体の最下層の導体の一方の通電端部1Dsiを、負荷側の上層部を構成する板状導体の最下層の導体のもう一方の通電端部1Bsoに密着するように装着する。
その後は、図9に示すように、1As、1Bs、1Cs、1Dsの4種の板状導体を繰返し所望のターン数積層することで励磁コイルを構成することは、前記の通りである。
その結果、図11のように、1つの励磁コイルが構成される。1Aeo、1Beoは励磁コイルのもう一方の通電端部である。
図12は、励磁コイルの1つが固定子鉄心2に巻装された状態を斜め反負荷側より見た説明図である。
励磁コイルの通電端部である1Asi、1Bsi、1Aeo、1Beoは、図2における固定子コイル結線部7で適当に結線され、モータの固定子が構成される。
また、板状導体よりなる励磁コイルをコギングトルク低減と定格出力向上の目的で利用すること、スロット部に開口の無いモータで用いること、また、4種の略コ字状導体で1ターンを構成することにより、ターン数の多少に拘わらず、好適な励磁コイルを製造することができる。
2 固定子鉄心
3 第1のインシュレータ
4 第2のインシュレータ
5 負荷側ブラケット
6 反負荷側ブラケット
7 固定子コイル結線部
8 回転位置検出部
9 負荷側ベアリング
10 反負荷側ベアリング
11 マグネット
12 保護テープ
13 ロータ鉄心
14 シャフト
15 励磁コイル
16 ボビン
Claims (2)
- 固定子が、スロット部を形成した電磁鋼板を複数枚積層してなる一体型固定子鉄心と、その固定子鉄心のティース部に板状導体を径方向へ螺旋状に積層してロ字状に巻装された励磁コイルとを備え、回転子が、前記固定子鉄心の内周にエアギャップを介して対向するマグネットと、回転子鉄心と、シャフトとを備え、前記固定子鉄心が固定される負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットを有する外装を設けたモータにおいて、
前記固定子鉄心は、そのスロット部に開口の無い、外周と内周で連結された一体型鉄心となっており、
前記固定子鉄心のティース部に巻装された前記励磁コイルは、その負荷側コイルエンド部の端面が一平面上に形成され、コイルエンド部の外周と内周が各々一円筒面上に形成されており、
前記負荷側ブラケットに、前記負荷側コイルエンド部が嵌合する環状の溝部を設けたことを特徴とするモータ。 - 前記励磁コイルを構成する板状導体は、積層する片方の面のみ絶縁を施された4種の略コ字状導体で1ターンを構成したことを特徴とする請求項1記載のモータ。
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