JP2007325472A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で組み付けが容易でありながら高効率で小型のモータを提供する。
【解決手段】ほぼ筒形状の固定子１１の内側に回転子１２が配置されている。固定子鉄心１８のエンドブラケット１６側端部の一枚の電磁鋼板２０の内周縁は、回転子１２と干渉しないようにエンドブラケット１６側へ屈曲されると共に回転軸１３に向かって延出し、エンドブラケット１６側のコイルエンド２４が電磁鋼板２０に沿って固定子１１の内側に延びるように整形されている。コイルエンド２４の軸方向の高さが低く抑えられ、モータの体格が小型化される。固定子鉄心１８のエンドブラケット１６側端部の電磁鋼板２０が電磁シールドとして作用し、コイルエンド２４の漏れ磁束に起因した鉄損失が低減される。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータに係り、特に積層鋼板からなるほぼ筒形状の鉄心に巻線された固定子の内側に回転子が配置されるモータに関する。

従来のモータの構造を図５に示す。ほぼ筒形状の固定子１の内側に回転子２が配置され、回転子２と一体に形成された回転軸３がエンドブラケット４および５に回転自在に支持されている。固定子１は、複数枚の電磁鋼板を積層してなるほぼ筒形状の固定子鉄心６に形成された複数のスロット（図示せず）にコイル７が収納保持された構造を有している。
コイル７は、通常、予め巻回されたものを固定子鉄心６の複数のスロットに挿入して保持させるため、スロットへの挿入を容易とするために軸方向の長さが固定子鉄心６よりも長く形成されており、コイル７をスロットに収納保持した際には、固定子鉄心６の両端からそれぞれコイルエンド８が軸方向に飛び出ることとなる。

このようなモータを車両に搭載する等、限られたスペース内に配置しようとすると、モータの出力特性を確保しながらモータの体格を小型化することが要求される。
この場合、固定子鉄心６あるいはコイルエンド８を小さくする必要があるが、固定子鉄心６の体格はモータの出力特性に影響を及ぼすため、小型化することが困難である。

そこで、コイルエンド８が占めるスペースを小さくしようとして、コイルエンド８を回転軸３に近づく方向に曲げてコイルエンド８の軸方向への飛び出し高さを低くすることが考えられるが、コイルエンド８が回転子２の軸方向外側に位置すると、コイルエンド８からの漏れ磁束により回転子２の鉄心にうず電流が発生し、鉄損失が大きくなってモータの効率が低下するという問題を生じてしまう。

特許文献１には、固定子のコイルエンドの近傍に配置された感磁性素子への漏れ磁束を遮断する目的で、固定子の複数のスロットから飛び出た複数のコイルエンドをそれぞれ磁気シールド板で覆うモータが開示されている。

実開昭５６−３５８８８号公報

しかしながら、特許文献１のモータのように、複数のコイルエンドにそれぞれ磁気シールド板を設置するのでは、部品点数が増大してモータの構成が複雑になると共に、複数の磁気シールド板を複数のコイルエンドにそれぞれ設置しなければならず、モータの組み付け作業に手間がかかってしまう。

この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、簡単な構成で組み付けが容易でありながら高効率で小型のモータを提供することを目的とする。

この発明に係るモータは、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層してなるほぼ筒形状の鉄心にコイルが巻回された固定子の内側に回転子が配置されるモータにおいて、固定子の鉄心の軸方向端部の少なくとも一枚の電磁鋼板を電磁シールドとして固定子の内側に延出させ、固定子のコイルエンドを前記電磁シールドとなる電磁鋼板に沿って固定子の内側に延びるように整形したものである。

この発明によれば、固定子の鉄心の軸方向端部の少なくとも一枚の電磁鋼板を電磁シールドとして固定子の内側に延出させると共にコイルエンドを固定子の内側に延びるように整形したので、簡単な構成で組み付けが容易でありながら高効率で小型のモータを実現することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に実施の形態に係るモータの構造を示す。ほぼ筒形状の固定子１１の内側に回転子１２が配置されている。回転子１２と一体に形成された回転軸１３が軸受け１４および１５を介してエンドブラケット１６および１７に回転自在に支持されている。
固定子１１は、ほぼ筒形状に形成された固定子鉄心１８と、この固定子鉄心１８に巻回され保持されたコイル１９とを有している。固定子鉄心１８は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成されているが、一方のエンドブラケット１６側の端部の一枚の電磁鋼板２０以外の複数枚の電磁鋼板２１は、それぞれ図２に示されるような環状の形状を有している。各電磁鋼板２１の内周部には、コイル１９を挿入するための複数（図示の例では３６個）のスロット２２が形成されている。

これらの電磁鋼板２１に対して、エンドブラケット１６側の端部の一枚の電磁鋼板２０は、図３に示されるような形状を有している。この電磁鋼板２０には、他の電磁鋼板２１と同じ位置に同数（図示の例では３６個）のスロット２３が形成されると共に、電磁鋼板２０の内周縁が他の電磁鋼板２１よりも固定子１１の内側に向かって延出している。図１に示されるように、エンドブラケット１６側の端部の一枚の電磁鋼板２０の内周縁は、回転子１２と干渉しないようにエンドブラケット１６側へ屈曲されると共に回転軸１３に向かって延出している。
この端部の一枚の電磁鋼板２０は、他の複数枚の電磁鋼板２１と共に溶接あるいはカシメを行うことにより確実に固定することができる。

このような固定子鉄心１８の複数のスロット２２および２３に、予め巻回されたコイル１９が挿入され保持されている。このコイル１９は、固定子鉄心１８の両端からそれぞれ軸方向に飛び出たコイルエンド２４および２５を有している。そして、一方のエンドブラケット１６側のコイルエンド２４が、固定子鉄心１８の端部の電磁鋼板２０に沿って固定子１１の内側、すなわち回転軸１３に向かう方向に延びるように整形されている。このようにコイルエンド２４を整形したことにより、コイルエンド２４の軸方向の高さが低く抑えられている。
また、コイルエンド２４は電磁鋼板２０に沿って整形されており、このコイルエンド２４の整形部分と回転子１２のエンドブラケット１６側の端面との間に電磁鋼板２０が介在している。

なお、回転子１２も、固定子１１と同様に、複数枚の電磁鋼板２６を積層してなる回転子鉄心２７を有しており、この回転子鉄心２７の表面に例えば永久磁石２８が取り付けられている。

モータを組み付ける際には、固定子鉄心１８の複数のスロット２２および２３に予め巻回されたコイル１９を挿入して保持させた後、電磁鋼板２０側のコイルエンド２４を電磁鋼板２０に沿って固定子１１の内側に延びるように整形する。その後、他方のコイルエンド２５側から固定子鉄心１８内に回転子１２を挿入し、固定子鉄心１８の両端にエンドブラケット１６および１７を固定すればよい。

この実施の形態に係るモータの運転時には、例えば固定子１１のコイル１９に交流電流を流すことにより回転磁界が誘起され、回転子１２に取り付けられている永久磁石２８に反発力あるいは吸引力が作用して回転子１２が回転軸１３の回りに回転する。
このとき、図４に示されるように、一方のエンドブラケット１６側のコイルエンド２４が固定子１１の内側に延びるように整形されているため、このコイルエンド２４から漏れ磁束Ｍが発生する。ところが、コイルエンド２４と回転子１２のエンドブラケット１６側の端面との間に電磁鋼板２０が介在しているので、この電磁鋼板２０が電磁シールドとして作用し、漏れ磁束Ｍが遮断されて回転子鉄心２７にうず電流が発生することが防止される。すなわち、うず電流の発生により鉄損失が大きくなってモータの効率が低下するという問題を回避することができる。

なお、電磁シールドとして作用する電磁鋼板２０自体も漏れ磁束Ｍの影響を受けるため、電磁鋼板２０は、回転子鉄心２７の電磁鋼板２６よりも鉄損失に対して高グレードのものを使用する必要がある。

以上のように、この実施の形態では、固定子鉄心１８の端部の一枚の電磁鋼板２０の内周縁を固定子１１の内側に向かって延出させると共にコイルエンド２４を電磁鋼板２０に沿って固定子１１の内側に延びるように整形したので、コイルエンド２４の軸方向の高さが低く抑えられ、また、コイルエンド２４の漏れ磁束Ｍに起因した鉄損失が電磁鋼板２０によって低減され、小型で高効率のモータが実現される。
また、固定子鉄心１８の端部の一枚の電磁鋼板２０を電磁シールドとして用いているので、専用の複数の磁気シールド板をコイルエンド２４に設置する必要がなく、モータの構成が簡単になり、組み付けが容易となる。

なお、固定子１１の内側に延びるように整形されたコイルエンド２４は、固定子鉄心１８のエンドブラケット１６側の端部の一枚の電磁鋼板２０により支持されるが、電磁鋼板２０が薄い等により、コイルエンド２４の支持強度を向上させたい場合には、一枚ではなく、エンドブラケット１６側の端部の数枚の電磁鋼板をそれぞれ固定子１１の内側に向かって延出させ、これらの電磁鋼板によりコイルエンド２４を支持すればよい。

また、漏れ磁束の影響が小さい、低周波数、低電流の領域で駆動されるモータの場合には、電磁シールドとして作用する電磁鋼板２０を必ずしも鉄損失に対して高グレードの材料から形成する必要はなく、グレードの低い材料を用いることもできる。

上記の実施の形態では、コイルエンド２４を固定子１１の内側に延びるように整形した後に固定子鉄心１８の他方の端部から固定子鉄心１８内に回転子１２を組み付けたが、これに限るものではなく、固定子鉄心１８内に回転子１２を組み付けた後にコイルエンド２４の整形を行ってもよい。この場合には、固定子鉄心１８の両端に位置するコイルエンド２４および２５の双方を固定子１１の内側に延びるように整形して、モータの体格をさらに小型化することが可能となる。ただし、固定子鉄心１８の両端の少なくとも一枚の電磁鋼板を電磁シールドとして固定子１１の内側に延出させる必要がある。

なお、固定子鉄心１８のスロット２２および２３の個数は３６個に限るものではない。
また、上記の実施の形態では、永久磁石型の同期モータについて説明したが、これに限るものではなく、この発明は、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層してなるほぼ筒形状の鉄心にコイルが巻回された固定子の内側に回転子が配置されるモータに広く適用されるものである。

この発明の実施の形態に係るモータの構造を示す断面図である。 実施の形態のモータにおいて固定子鉄心に用いられた電磁鋼板を示す図である。 実施の形態のモータにおいて固定子鉄心の端部に用いられた電磁鋼板を示す図である。 実施の形態の作用を説明するための部分拡大断面図である。 従来のモータの構造を示す断面図である。

符号の説明

１１ 固定子、１２ 回転子、１３ 回転軸、１４，１５ 軸受け、１６，１７ エンドブラケット、１８ 固定子鉄心、１９ コイル、２０，２１，２６ 電磁鋼板、２２，２３ スロット、２４，２５ コイルエンド、２７ 回転子鉄心、２８ 永久磁石、Ｍ 漏れ磁束。

Claims (1)

1. 複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層してなるほぼ筒形状の鉄心にコイルが巻回された固定子の内側に回転子が配置されるモータにおいて、
   前記固定子の鉄心の軸方向端部の少なくとも一枚の電磁鋼板を電磁シールドとして前記固定子の内側に延出させ、
   前記固定子のコイルエンドを前記電磁シールドとなる電磁鋼板に沿って前記固定子の内側に延びるように整形したことを特徴とするモータ。

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