JP2009247060A - 電動機用固定子鉄心 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固定子鉄心のティース部の長さをLとし、ティース部の先端から少なくともL/20の長さとなる先端部を有し、残りを根元部としたとき、先端部の5000A/mにおける磁束密度B(T)50を1.75T以上とし、かつ先端部の磁束密度B(T)50と根元部の磁束密度B(R)50との差(B(T)50−B(R)50)を0.05T以上とする。
【選択図】図1
Description
鉄心材料は通常、同一の組成からなる一体のものとする場合が多いので、特に高速回転時には損失が増加する結果、効率の劣化が避けられなかった。
例えば、特許文献1には、ティース部がヨーク部より飽和磁化の大きい材料で構成される電動機が記載されている。この電動機は、ティース部及びヨーク部共に同一の材料を使用した電動機と比較して、トルク性能は改善されるものの、ティース先端部における磁束分布の不均一に起因して、効率は改善が認められないか、むしろ劣化するという問題があった。
1.固定子鉄心のティース部の長さをLとし、該ティース部の先端から少なくともL/20の長さとなる先端部を有し、残りを根元部としたとき、該先端部の5000A/mにおける磁束密度B(T)50が1.75T以上で、かつ該先端部の磁束密度B(T)50と該根元部の磁束密度B(R)50との差(B(T)50−B(R)50)が0.05T以上であることを特徴とする電動機用固定子鉄心。
図1に本発明の要である固定子鉄心のティース部の構造を示す。図中、符号1は固定子、2はヨーク部、3はティース部、4はティース部の先端部、5はティース部の根元部である。図1に示したように、ティース部3を先端部4と根元部5とに二分割し、それぞれを異なった材料で構成するのである。このとき、ティース部長さに対する先端部長さの比が重要であり、ティース部3の長さをLとしたとき、先端部4は少なくともL/20の長さを必要とする。というのは、L/20に満たないと、先端部に用いた磁束密度の大きい材料により、ティース部を中心とした固定子鉄心に流れる磁束の分布の適正化が不十分となるからである。
一方、先端部4の長さが18L/20を超えると特に、ティース部に流れる磁束の流れを調整する作用が少なくなるので、先端部4の長さの上限は18L/20とすることが望ましい。より好ましくは5L/20〜18L/20の範囲である。
これらに使用する鋼板は、強磁性体であれば効果を有し、必ずしもFeが主成分である必要はなく、Co、Niその他の強磁性元素またはその合金系を使用することができる。一般的には高磁束密度を有するFe基合金が有利であり、若干の合金元素を含む分には磁束密度を阻害しない限り問題はない。
その後、固定子鉄心に3層巻線を施した後、その中心にシャフトを挿入し、外径寸法115mmの6スロットの固定子とした。一方、回転子としては希土類磁石を用いた磁石内蔵型の回転子を用いた。
さらに、比較のために、ティース部およびヨーク部を一枚の鋼板で一体製作して積層したもの(固定子鉄心B、D、E、GおよびI)ならびに特許文献1に記載のもの(ティース部が全体としてヨーク部と別体になっているもの、固定子鉄心Q)についての調査結果も併せて示す。
固定子鉄心の巻線に3層電流を通電し、外部ブレーキを用いてトルク負荷を与え、無負荷回転数9000rpmにおける最大効率及び無負荷回転数3500rpmにおけるトルク定数を算出した。
また、本発明では、ティース部先端部のみの材料置換であるため、高価な材料を多量に使用することがなく経済性にも優れることから、広い普及が期待される。
2 ヨーク部
3 ティース部
4 先端部
5 根元部
6 スペーサ
Claims (2)
- 固定子鉄心のティース部の長さをLとし、該ティース部の先端から少なくともL/20の長さとなる先端部を有し、残りを根元部としたとき、該先端部の5000A/mにおける磁束密度B(T)50が1.75T以上で、かつ該先端部の磁束密度B(T)50と該根元部の磁束密度B(R)50との差(B(T)50−B(R)50)が0.05T以上であることを特徴とする電動機用固定子鉄心。
- 前記先端部が、ティース部長さのL/20〜18L/20の範囲であることを特徴とする請求項1の電動機用固定子鉄心。
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