JP5174794B2

JP5174794B2 - 固定子鉄心及び固定子及び電動機及び圧縮機

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Publication number: JP5174794B2
Application number: JP2009276195A
Authority: JP
Inventors: 昌弘仁吾; 和彦馬場; 智明及川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2029-12-04
Also published as: JP2011120392A

Description

この発明は、電磁鋼板を積層して構成される固定子鉄心に関するもので、特に電磁鋼板の積層に用いられるカシメに関するものである。また、その固定子鉄心を用いる固定子に関する。また、その固定子を用いる電動機に関する。さらに、その電動機を用いる圧縮機に関する。

従来の電磁鋼板の積層には、カシメによる接合が用いられている。カシメはプレスにより容易に接合することができ、接合強度も高い。しかし、反面、凸部と凹部を圧入するため鉄心部に歪、応力が生じ、電磁鋼板の透磁率の低下、および、鉄損の増加をもたらし、磁気特性の劣化の原因となる。

そのため、カシメを磁束の流れを遮断しない、鉄損増加の影響が小さい位置に設ける等の工夫がなされた回転電機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−９４９５９号公報

カシメにより電磁鋼板を容易に接合できるが、カシメを設けると圧入により電磁鋼板に応力が生じ、透磁率の低下、および、鉄損密度の増加をもたらす。つまりカシメにより損失が増大する。電動機の高効率化のためにはできるだけカシメの数を減らしたい。

従来の固定子コアは，ティース部とコアバック部にカシメを設けている。固定子の磁束密度は、コアバック部に対しティース部の方が高く、鉄損は主にティース部で発生する。つまり、カシメによる鉄損増加の影響は、コアバック部よりもティース部の方が大きい。高効率化のためにカシメの数を減らすならコアバック部よりティース部のカシメを減らすことが好ましい。

しかし、コアバック部のみにカシメを設け、ティース部にカシメを設けないと巻線時に不具合を起こす場合がある。カシメを設けた電磁鋼板の積層間には一定の隙間ができる。ティース部にカシメを設けないと、巻線時に巻線の圧力でティース部の積層間隙間が縮まっていき、巻線前と巻線後でティース部のコア巾が変わってしまう。これにより、巻き終わり時には巻き始めの巻線にたるみが生じ、巻線性に支障をきたす。巻線の前後でコア巾が大きく変化しないことが好ましい。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、カシメにより電磁鋼板を積層する場合に、巻線時に巻線の圧力でティース部の積層間隙間が縮まることがなく、巻線にたるみが生じる恐れの少ない固定子鉄心を提供する。

また、その固定子鉄心を用いる固定子を提供する。

また、その固定子を用いる電動機を提供する。

さらに、その電動機を用いる圧縮機を提供する。

この発明に係る固定子鉄心は、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を所定枚数、カシメにより積層して構成され、リング状のコアバックと、前記コアバックから内側に放射状に形成されるティースとを有する固定子鉄心であって、
コアバックは、各電磁鋼板のそれぞれに、所定の数で所定の形状の、電磁鋼板を接合するカシメ部を備え、
ティースは、カシメ部を備える領域と、カシメ部を備えない領域とを具備することを特徴とする。

この発明に係る固定子鉄心は、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を所定枚数、カシメにより積層して構成され、リング状のコアバックと、前記コアバックから内側に放射状に形成されるティースとを有する固定子鉄心であって、コアバックは、各電磁鋼板のそれぞれに、所定の数で所定の形状の、電磁鋼板を接合するカシメ部を備え、ティースは、カシメ部を備える領域と、カシメ部を備えない領域とを具備する構成にしたので、カシメ部によりティースの剛性が向上し、巻線時に巻線の圧力でティースの電磁鋼板の間の隙間が縮まることを抑制し、巻線にたるみが生じる課題を解決できる。また、磁束密度の高いティースのカシメ部の数を減らすことで、カシメによる鉄損増加の影響を大幅に低減することができる。

実施の形態１を示す図で、電動機１００の横断面図。実施の形態１を示す図で、電動機１００の縦断面図。実施の形態１を示す図で、固定子２００の横断面図。実施の形態１を示す図で、固定子鉄心２０１の平面図。実施の形態１を示す図で、セグメント２０１ａの平面図。実施の形態１を示す図で、セグメント２０１ａに絶縁材２０２を施した状態を示す図。実施の形態１を示す図で、絶縁材２０２の上に巻線２０３を巻回した状態を示す図。実施の形態１を示す図で、図５のＡ−Ａ断面図。実施の形態１を示す図で、第一の電磁鋼板２０１ａ−１の平面図。実施の形態１を示す図で、第二の電磁鋼板２０１ａ−２の平面図。実施の形態１を示す図で、Ｖカシメ２０４を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図）。実施の形態１を示す図で、カシメにより発生する応力と鉄損密度との関係を示す図。実施の形態１を示す図で、電動機運転中の磁束線図。実施の形態１を示す図で、回転子３００の横断面図。実施の形態１を示す図で、巻線前のセグメント２０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）はＶカシメ２０４で切断した断面図）。実施の形態１を示す図で、巻線後のセグメント２０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は模式断面図）。実施の形態１を示す図で、変形例１のセグメント５０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）。実施の形態１を示す図で、変形例２のセグメント６０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）。実施の形態１を示す図で、変形例３のセグメント７０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）。比較のために示す図で、一般的なセグメント８０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）。比較のために示す図で、一般的な巻線後の固定子セグメント８００を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）。比較のために示す図で、ティースにＶカシメのないセグメント９０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）。比較のために示す図で、ティースにＶカシメのない巻線後の固定子セグメント９００を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）。

実施の形態１．
先ず、本実施の形態の特徴について説明する。本実施の形態の固定子鉄心は、略Ｔ字形状で、コアバックとティースとからなる複数のセグメント（分割鉄心）が屈曲可能に連結されている。各セグメントは、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を、カシメ（例えば、Ｖカシメ）により積層する。各セグメントのコアバックには、二箇所にカシメが設けられる。また、各セグメントのティースは、積層方向にカシメを設けた領域と、カシメを設けない領域とを備えることを特徴とする。

一般にカシメは、プレスにより凸部と凹部を圧入するため鉄心部に歪、応力が生じる。電磁鋼板に応力を加えると、電磁鋼板の透磁率が低下し、また、鉄損の増加をもたらす。その結果、電動機の効率、及び出力が低下する。

従って、電動機の効率の点からは、カシメの数は少ない方が好ましい。

一方、カシメにより積層された電磁鋼板の間には一定の隙間ができる。そのため、電動機の効率の観点から、例えば、各セグメントのコアバックのみにカシメを設けて、各セグメントのティースにカシメを設けない場合、ティースに集中巻線を施すとき、巻線の圧力でティースの積層間の隙間が縮まっていき、巻線前と巻線後でティースのコア幅（積厚）が変わる。巻き終わり時には、巻き始めの巻線にたるみが生じ、巻線性に支障をきたす。

そこで、各セグメントのティースが、積層方向にカシメを設けた領域と、カシメを設けない領域とを備えることにより、電動機の効率、及び巻線性を両立させることができるというものである。

図１乃至図１９は実施の形態１を示す図で、図１は電動機１００の横断面図、図２は電動機１００の縦断面図、図３は固定子２００の横断面図、図４は固定子鉄心２０１の平面図、図５はセグメント２０１ａの平面図、図６はセグメント２０１ａに絶縁材２０２を施した状態を示す図、図７は絶縁材２０２の上に巻線２０３を巻回した状態を示す図、図８は図５のＡ−Ａ断面図、図９は第一の電磁鋼板２０１ａ−１の平面図、図１０は第二の電磁鋼板２０１ａ−２の平面図、図１１はＶカシメ２０４を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図）、図１２はカシメにより発生する応力と鉄損密度との関係を示す図、図１３は電動機運転中の磁束線図、図１４は回転子３００の横断面図、図１５は巻線前のセグメント２０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）はＶカシメ２０４で切断した断面図）、図１６は巻線後のセグメント２０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は模式断面図）、図１７は変形例１のセグメント５０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）、図１８は変形例２のセグメント６０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）、図１９は変形例３のセグメント７０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）である。

図２０乃至図２３は比較のために示す図で、図２０は一般的なセグメント８０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）、図２１は一般的な巻線後の固定子セグメント８００を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）、図２２はティースにＶカシメのないセグメント９０１ａを示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）、図２３はティースにＶカシメのない巻線後の固定子セグメント９００を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図）である。

図１、図２に示す電動機１００は、例えば、６極のブラシレスＤＣモータである。電動機１００は、固定子２００と、回転子３００とを備える。

図２において、固定子２００と、回転子３００とを備える電動機１００は、例えば、密閉型圧縮機の密閉容器４００に、固定子２００が焼き嵌め等により固定される。回転子３００は、図示しない、密閉容器４００に固定される圧縮機構部に、回転子３００の軸３０１が連結する。

図３に示す固定子２００は、９個のセグメント２０１ａが連結された固定子鉄心２０１と、セグメント２０１ａのティース２０６に施される絶縁材２０２と、絶縁材２０２の上から巻回される巻線２０３（集中巻線）とを備える。

図４に示すように、固定子鉄心２０１は、９個のセグメント２０１ａが連結部２０１ｂで連結されて、例えば、帯状に打ち抜き積層される。但し、これは、一例であり、セグメントに分かれていないドーナッツ状のものでもよい。

固定子鉄心２０１のセグメント２０１ａを連結する連結部２０１ｂは、例えば、ジョイントラップもしくは薄肉連結部で構成される。

固定子鉄心２０１の材料は、薄板の電磁鋼板（例えば０．１〜０．７ｍｍ程度の板厚の無方向性電磁鋼板（鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたもの））が用いられる。一例では、０．３５ｍｍの無方向性電磁鋼板を用いている。

図５に示すように、固定子鉄心２０１を構成するセグメント２０１ａは、全体が略Ｔ字形状で、巻線２０３が巻回されるティース２０６と、コアバック２０５とからなる。コアバック２０５には、左右二箇所にＶカシメ２０４（カシメ部）が設けられる。また、ティース２０６は、Ｖカシメ２０４を備える電磁鋼板と、Ｖカシメ２０４を備えない電磁鋼板とが混在する。図５では、端部の電磁鋼板がＶカシメ２０４を備える場合を示している。

図６に示すように、固定子鉄心２０１を構成するセグメント２０１ａに絶縁材２０２を施す。絶縁材２０２は、樹脂の一体成形で施してもよいし、予め別途用意した絶縁材２０２をセグメント２０１ａに挿入するようにしてもよい。

図７に示すように、各セグメント２０１ａに絶縁材２０２の上から、三相６極の集中巻の巻線２０３を施す。巻線２０３には、銅線の外側に絶縁被膜が施されたマグネットワイヤなどが用いられる。

図８の断面図に示すように、セグメント２０１ａは、第一の電磁鋼板２０１ａ−１（図９参照）と、第二の電磁鋼板２０１ａ−２（図１０参照）とが組み合わされる。図８の例では、セグメント２０１ａの積層方向の上端に、二枚の第一の電磁鋼板２０１ａ−１が配置される。そして、二枚の第一の電磁鋼板２０１ａ−１の下に、二枚の第二の電磁鋼板２０１ａ−２が配置される。この第一の電磁鋼板２０１ａ−１と第二の電磁鋼板２０１ａ−２との組合せが繰り返すことで、セグメント２０１ａが構成される。

図９に示すように、第一の電磁鋼板２０１ａ−１は、コアバック２０５に、二つのＶカシメ２０４が左右に分かれて設けられる。また、ティース２０６に、一つのＶカシメ２０４が設けられる。

第一の電磁鋼板２０１ａ−１におけるコアバック２０５の二つのＶカシメ２０４は、その長手方向が周方向に略一致するように配置される。

図１０に示すように、第二の電磁鋼板２０１ａ−２は、コアバック２０５に、二つのＶカシメ２０４が左右に分かれて設けられる。また、ティース２０６には、Ｖカシメ２０４を設けない。

ここで、図１１を参照しながら、Ｖカシメ２０４について説明する。図１１（ａ）に示すように、Ｖカシメ２０４は、平面視、長方形である。Ｖカシメ２０４の長方形の長辺方向の断面（図１１（ａ）のＢ−Ｂ断面（図１１（ｂ））が、文字通りＶ字状であるため、Ｖカシメと呼ばれる。Ｖカシメ２０４の長方形の短辺方向の断面（図１１（ａ）のＣ−Ｃ断面（図１１（ｃ））は、矩形である。

Ｖカシメ２０４は、凸部２０４ａを凹部２０４ｂに圧入することで固定される（図１１（ｃ）参照）。Ｖカシメ２０４は、形状の大きさが任意に取れる事とＶ形状に折り曲げた部分が横方向に微妙に張り出す事で、側圧が増大するため接合力が高い。一方で、側圧による鉄心部への歪、応力も大きくなり、磁束の流れを遮断し、鉄心の磁気特性が悪化するというデメリットも併せ持つ。

即ち、図１２に示すように、例えば、Ｖカシメ２０４の凸部２０４ａを凹部２０４ｂに圧入するときの応力により、電磁鋼板の鉄損密度が増加する。

また、図１３の電動機運転中の磁束線図に示すように、駆動時には、回転子から空隙（固定子と回転子との間の隙間、例えば、径方向幅が０．３〜１．０ｍｍ程度であり、一例では、０．７５ｍｍ）を介して固定子に鎖交するマグネット磁束と、巻線に通電することで発生する固定子磁束の位相関係により回転子は回転する。このとき、磁束はティースを通りコアバック内径側を沿うように左右に分かれて流れる。このため、磁束密度は、固定子のティースで高く、コアバックの外周部で低い分布となる。磁束密度が高い程、鉄損は大きく、カシメによる鉄損増加も大きい。従って、ティースのカシメの数を減らすことが鉄損を低減するには効果的であると言える。尚、図１３では、固定子の巻線の図示を省略している。

回転子３００は、図１４に示すように、固定子鉄心２０１と同様、薄板の電磁鋼板（例えば０．１〜０．７ｍｍ程度の板厚の無方向性電磁鋼板（鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたもの）、一例では、０．３５ｍｍの無方向性電磁鋼板）を所定の形状に打ち抜き、所定の枚数積層することで構成される回転子鉄心３０１と、六個の永久磁石３０２と、軸３０４とを少なくとも備える。

回転子鉄心３０１には、外周縁に沿って断面形状が略長方形の磁石挿入穴３０３が、磁極の数（ここでは、６極）に対応して形成されている。六個の磁石挿入穴３０３が、略六角形を形成している。

六個の磁石挿入穴３０３に、平板状の永久磁石３０２が収納される。永久磁石３０２は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ（ネオジ、鉄、ホウ素）を主成分とするネオジウム希土類永久磁石を使用することが望ましいが、他の材質（例えばフェライト）でもよい。永久磁石３０２の厚さは１〜２ｍｍ程度である。

磁石挿入穴３０３の両端に、極間における漏れ磁束を抑制する漏れ磁束抑制孔３０５が形成されている。

また、回転子３００の略中央部には、回転子３００のトルクを負荷（例えば、密閉型圧縮機の圧縮機構部）に与える軸３０４が設けられる。回転子３００は、本実施の形態の本題ではないので、詳細な説明は省く。

本実施の形態の固定子鉄心２０１の効果を説明する前に、比較のために、一般的な固定子鉄心について説明する。

図２０に示す一般的なセグメント８０１ａは、一種類の電磁鋼板８０１ａ−１（打ち抜き後）をＶカシメ８０４により積層したものである。各電磁鋼板８０１ａ−１は、図１９に示すように、コアバック８０５の二箇所にＶカシメ８０４が設けられるとともに、ティース８０６の一箇所にＶカシメ８０４が設けられている。

図２１に示すように、セグメント８０１ａに絶縁材８０２、巻線８０３を施した固定子セグメント８００は、電磁鋼板８０１ａ−１（打ち抜き後）のティース８０６の全てにＶカシメ８０４が設けられているため、ティース８０６の剛性が大きい。そのため、巻線の前後で積層方向のコア幅が変化しない（積層方向のコア幅は、巻線の前後で共にＬ１である）。

しかし、磁束密度がコアバック８０５より高いティース８０６の全てにＶカシメ８０４が設けられているため、Ｖカシメ８０４における凸部を凹部に圧入することにより発生する応力により、電磁鋼板８０１ａ−１の磁気特性（透磁率、鉄損密度）が低下する。それにより、電動機の効率、出力が低下する。

また、図２２に示すセグメント９０１ａは、一種類の電磁鋼板９０１ａ−１（打ち抜き後）をＶカシメ９０４により積層したものである。各電磁鋼板９０１ａ−１は、図２２に示すように、コアバック９０５の二箇所にＶカシメ９０４が設けられるが、ティース９０６にはＶカシメ９０４が設けられていない。

従って、図２３に示す固定子セグメント９００は、ティース９０６を構成する電磁鋼板９０１ａ−１にＶカシメ９０４がないので、ティース９０６の剛性が低い。

コアバック９０５のみにＶカシメ９０４を設け、ティース９０６にＶカシメ９０４を設けないと、巻線時に問題を起こす場合がある。Ｖカシメ９０４を設けた電磁鋼板の間には、一定の隙間ができる。ティース９０６にＶカシメ９０４を設けないと、巻線時に巻線９０３の圧力でティース９０６の積層間の隙間が縮まっていき、巻線前と巻線後でティース９０６の積層方向のコア幅が変わってしまう。巻線前の積層方向のコア幅Ｌ１は、巻線後に積層方向のコア幅Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２）になり、巻き始めの巻線にたるみが生じるという不具合が生じる。

本実施の形態の、ティース２０６にＶカシメ２０４を有する第一の電磁鋼板２０１ａ−１と、ティース２０６にＶカシメ２０４のない第二の電磁鋼板２０１ａ−２とを二枚づつ交互に積層するセグメント２０１ａの効果について、図１５、図１６を参照しながら説明する。

本実施の形態のセグメント２０１ａは、図８〜図１０に示すように、二種類の電磁鋼板（第一の電磁鋼板２０１ａ−１、第二の電磁鋼板２０１ａ−２）を二枚づつ交互にＶカシメ２０４により積層している。

第一の電磁鋼板２０１ａ−１は、コアバック２０５にＶカシメ２０４を二つ備える。コアバック２０５の左右（周方向）に、略対称に二つのＶカシメ２０４は配置されている。また、Ｖカシメ２０４は、断面が略長方形である。コアバック２０５のＶカシメ２０４は、長方形の長辺が周方向に略一致するように配置される。長方形の長辺が、磁束線の向きと略一致させるためである。

第一の電磁鋼板２０１ａ−１は、ティース２０６にＶカシメ２０４を一つ備える。ティース２０６のＶカシメ２０４は、ティース２０６の略中央部に、且つ長方形の長辺が半径方向に向くように配置される。長方形の長辺が、磁束線の向きと略一致させるためである。

先ず二枚の第一の電磁鋼板２０１ａ−１が、積層方向の一方の端部（図８では上部）に、配置される。

第二の電磁鋼板２０１ａ−２も、第一の電磁鋼板２０１ａ−１と同様の配置で、コアバック２０５にＶカシメ２０４を二つ備える。

第二の電磁鋼板２０１ａ−２は、ティース２０６のＶカシメ２０４を持たない。

二枚の第二の電磁鋼板２０１ａ−２が、積層方向の一方の端部（図８では上部）に配置される二枚の第一の電磁鋼板２０１ａ−１に続いて、コアバック２０５にＶカシメ２０４により積層される。

二枚の第一の電磁鋼板２０１ａ−１と二枚の第二の電磁鋼板２０１ａ−２との組合せが繰り返されて、セグメント２０１ａが形成される。

図１５に示すように、巻線前のセグメント２０１ａの積層方向のコア幅をＬ１とする。巻線前のセグメント２０１ａのティース２０６に、先ず絶縁材２０２を施す（樹脂の一体成形もしくは別部品の絶縁材２０２をティース２０６に挿入）。その後、マグネットワイヤを用いて絶縁材２０２の上に集中巻の巻線を施す。

本実施の形態のセグメント２０１ａは、二枚の第一の電磁鋼板２０１ａ−１と二枚の第二の電磁鋼板２０１ａ−２とが交互に積層され、且つ積層方向の端部に二枚の第一の電磁鋼板２０１ａ−１（ティース２０６にＶカシメ２０４を備える）が配置されるので、ティース２０６に剛性があり、集中巻の巻線をティース２０６に巻回しても積層方向のコア幅が縮小しない。図１６に示すように、巻線後の積層方向のコア幅は、巻線前の積層方向のコア幅Ｌ１と変わらない。

本実施の形態のセグメント２０１ａは、例えば、図２０に示す一般的なセグメント８０１ａに比べて、ティース２０６のＶカシメ２０４の数が半分である。従って、セグメント２０１ａの磁気特性（透磁率、鉄損密度）は、一般的なセグメント８０１ａのそれより優れる。また、ティース２０６にＶカシメ２０４を部分的に有し、且つ積層方向の端部にティース２０６にＶカシメ２０４を備える第一の電磁鋼板２０１ａ−１を配置したので、巻線（集中巻）を施しても積層方向のコア幅が変化しない。そのため、巻線のゆるみが発生しない。

本実施の形態のセグメント２０１ａは、磁気特性の劣化が大きいティース２０６のカシメ数が、各電磁鋼板毎にカシメを設けた場合に対して略半分になっており、カシメによる磁気特性劣化を抑制することによる損失低減効果が大きい。

特にティース２０６は、積層後巻線２０３を施すため、巻線２０３形成後にコアの剛性力が向上し、積層時の接合力は電磁鋼板を仮止めできれば良い程度の場合がある。巻線２０３による固定力を考慮して、ティース２０６のカシメによる接合力はコアバック２０５より小さくてよい場合が多い。

ティース２０６には積層方向にＶカシメ２０４を設けた領域（第一の電磁鋼板２０１ａ−１の領域、カシメ部を備える領域）と、Ｖカシメ２０４を設けない領域（第二の電磁鋼板２０１ａ−２の領域、カシメ部を備えない領域）を設けているが、Ｖカシメ２０４を設けた領域とＶカシメ２０４を設けない領域と、は一定の間隔で管理した方が、磁気的アンバランスの面で好ましい。

ティース２０６には積層方向にＶカシメ２０４を設けた領域（第一の電磁鋼板２０１ａ−１の領域）と、Ｖカシメ２０４を設けない領域（第二の電磁鋼板２０１ａ−２の領域）を設けているが、ティース２０６とコアバック２０５のカシメ（サイズ、方式）が同じである場合、ティース２０６はコアバック２０５に比べて、接合力が足りなかったり、積層方向のコア幅が縮みやすいことが課題になる場合がある。

特に固定子２００に巻線２０３を施す際には、固定子鉄心２０１と巻線２０３との絶縁をとるための絶縁材２０２を装着し巻線する。そのため、コアバック２０５とティース２０６の積層方向のコア幅はできるだけ同じになるように構成することが好ましい。

その場合、ティース２０６にコアバック２０５と異なるカシメ深さのカシメを設けることにより、ティース２０６の接合力をコアバック２０５に対して高めたり、カシメによる積層隙間を広く構成することで、カシメがない領域とのコア巾の調整を行うことができる。

上述のセグメント２０１ａは、二枚の第一の電磁鋼板２０１ａ−１と二枚の第二の電磁鋼板２０１ａ−２とが交互に積層されるようにしたが、それぞれの枚数は任意でよい。

また、上述のセグメント２０１ａは、積層方向の端部に、第一の電磁鋼板２０１ａ−１（ティース２０６にＶカシメ２０４を備える）を配置するようにしたが、第二の電磁鋼板２０１ａ−２（ティース２０６にＶカシメ２０４がない）を積層方向の端部に配置してもよい。

次に、図１７を参照しながら、変形例１のセグメント５０１ａについて説明する。変形例１のセグメント５０１ａは、ティース５０６にコアバック５０５と異なる方式のカシメを設けている。その他は、図８のセグメント２０１ａと同じである。

図１７に示すように、変形例１のセグメント５０１ａは、第一の電磁鋼板５０１ａ−１と、第二の電磁鋼板５０１ａ−２とが組み合わされる。図１７の例では、セグメント５０１ａの積層方向の上端に、二枚の第一の電磁鋼板５０１ａ−１が配置される。そして、二枚の第一の電磁鋼板５０１ａ−１の下に、二枚の第二の電磁鋼板５０１ａ−２が配置される。この第一の電磁鋼板５０１ａ−１と第二の電磁鋼板５０１ａ−２との組合せが繰り返すことで、セグメント５０１ａが構成される。

図１７に示すように、第一の電磁鋼板５０１ａ−１は、コアバック５０５に、二つのＶカシメ５０４が左右に分かれて設けられる。また、ティース５０６に、一つの丸カシメ５０８が設けられる。

第一の電磁鋼板５０１ａ−１におけるコアバック５０５の二つのＶカシメ５０４は、その長手方向が周方向に略一致するように配置される。

図１７に示すように（図１７（ｂ）参照）、第二の電磁鋼板５０１ａ−２は、コアバック５０５に、二つのＶカシメ５０４が左右に分かれて設けられる。また、ティース５０６には、丸カシメ５０８を設けない。

丸カシメ５０８と、Ｖカシメ５０４とを比較すると、磁気特性については丸カシメ５０８の方が優れるが、カシメ強度についてはＶカシメ５０４の方が優れる。

第一の電磁鋼板５０１ａ−１のティース５０６に、Ｖカシメ５０４もしくは丸カシメ５０８のどちらを使用するかは、機種によって好ましい方を使用することになる。

次に、図１８を参照しながら、変形例２のセグメント６０１ａについて説明する。変形例２のセグメント６０１ａは、第一の電磁鋼板６０１ａ−１（ティース６０６にＶカシメ６０４を備える）を積層方向の両端部に設け、その間は、第二の電磁鋼板６０１ａ−２（ティース６０６にＶカシメ６０４がない）で構成することを特徴とする。両端部の複数の第一の電磁鋼板６０１ａ−１以外には、第一の電磁鋼板６０１ａ−１は設けない。

第一の電磁鋼板６０１ａ−１、第二の電磁鋼板６０１ａ−２は、コアバック６０５には、左右に二つのＶカシメ６０４を備える。

図１８では、セグメント６０１ａの積層方向の上端部に、二枚の第一の電磁鋼板６０１ａ−１を設け、且つセグメント６０１ａの積層方向の下端部に、三枚の第一の電磁鋼板６０１ａ−１を設けている。

セグメント６０１ａの積層方向の上端部に、少なくとも二枚の第一の電磁鋼板６０１ａ−１を設け、且つセグメント６０１ａの積層方向の下端部に、少なくとも二枚の第一の電磁鋼板６０１ａ−１を設けることが必須となる。

変形例２のセグメント６０１ａは、積層方向の上端部に少なくとも二枚の第一の電磁鋼板６０１ａ−１を設け、且つセグメント６０１ａの積層方向の下端部に少なくとも二枚の第一の電磁鋼板６０１ａ−１を設けることにより、セグメント６０１ａのティース６０６の剛性を確保できる。

セグメント６０１ａは、両端部の複数の第一の電磁鋼板６０１ａ−１以外には、第一の電磁鋼板６０１ａ−１は設けないので、ティース６０６におけるＶカシメ６０４の数が減る。よって、セグメント６０１ａの磁気特性の悪化を抑制することができる。

次に、図１９を参照しながら、変形例３のセグメント７０１ａについて説明する。変形例３のセグメント７０１ａは、変形例２のセグメント６０１ａの第一の電磁鋼板６０１ａ−１におけるティース６０６のＶカシメ６０４を、丸カシメ７０８に変えたものである。その他の構成は、変形例２のセグメント６０１ａと同様である。セグメント７０１ａのティース７０６の剛性よりも、磁気特性を重視する場合は、丸カシメ７０８をティース７０６のカシメに用いる変形例３のセグメント７０１ａが適する。

本実施の形態は、ティースのカシメの数を減らした場合でも、巻線２０３によるティース２０６のコア縮みを抑制する効果があるため、巻線時の巻線２０３による圧力が大きい集中巻の電動機での効果が大きい。

また、巻線時の巻線２０３による圧力が大きい機械巻きで巻線２０３が形成される電動機で効果が大きい。

固定子鉄心２０１が、ジョイントラップ方式で構成される場合、コアバック２０５にジョイントラップのジョイント部による積層隙間が生じるため、本実施の形態は効果的である。

ジョイントラップ方式は、隣り合うセグメント２０１ａのそれぞれ隣接するコア部材が交互に重なった関節部（ピンで連結しても良いし、凹凸で連結しても良い）により連結される方式である。

本実施の形態は、固定子鉄心２０１の磁束密度が高いほど鉄損低減等の効果が大きく、磁力の高い希土類磁石を搭載した電動機で、より大きな効率改善効果が得られる。

また、その電動機を高効率・高トルクを必要とするエアコン用圧縮機（圧縮機）に搭載すると、効果的である。

本発明の活用例として、例えば、高効率・高トルクを必要とするエアコン用圧縮機モータや省エネ性の向上が要求される自動車用モータがある。

１００電動機、２００固定子、２０１固定子鉄心、２０１ａセグメント、２０１ａ−１第一の電磁鋼板、２０１ａ−２第二の電磁鋼板、２０１ｂ連結部、２０２絶縁材、２０３巻線、２０４Ｖカシメ、２０４ａ凸部、２０４ｂ凹部、２０５コアバック、２０６ティース、３００回転子、３０１回転子鉄心、３０２永久磁石、３０３磁石挿入穴、３０４軸、３０５漏れ磁束抑制孔、４００密閉容器、５０１ａセグメント、５０１ａ−１第一の電磁鋼板、５０１ａ−２第二の電磁鋼板、５０４Ｖカシメ、５０５コアバック、５０６ティース、５０８丸カシメ、６０１ａセグメント、６０１ａ−１第一の電磁鋼板、６０１ａ−２第二の電磁鋼板、６０４Ｖカシメ、６０５コアバック、６０６ティース、７０１ａセグメント、７０１ａ−１第一の電磁鋼板、７０１ａ−２第二の電磁鋼板、７０４Ｖカシメ、７０５コアバック、７０６ティース、７０８丸カシメ、８０１ａセグメント、８０１ａ−１電磁鋼板、８０２絶縁材、８０３巻線、８０４Ｖカシメ、８０５コアバック、８０６ティース、９０１ａセグメント、９０１ａ−１電磁鋼板、９０２絶縁材、９０３巻線、９０４Ｖカシメ、９０５コアバック、９０６ティース。

Claims

所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を所定枚数、カシメにより積層して構成され、リング状のコアバックと、前記コアバックから内側に放射状に形成されるティースとを有する固定子鉄心であって、
前記コアバックは、各電磁鋼板に、積層方向で隣接する他の電磁鋼板と所定の数で所定の形状のカシメにより接合される部分を備え、
前記ティースは、積層方向の両端にある電磁鋼板と、積層方向の両端にある電磁鋼板以外の一部の電磁鋼板とに、積層方向で隣接する他の電磁鋼板とカシメにより接合される部分を備え、
前記ティースがカシメにより接合される部分を備える電磁鋼板と、前記ティースがカシメにより接合される部分を備えない電磁鋼板とが一定枚数ずつ交互に積層され、
前記ティースのカシメにより接合される部分のカシメ深さ及びカシメ方式が前記コアバックのカシメにより接合される部分と異なり、
セグメントに分割されていて、それぞれのセグメントがジョイントラップ方式で連結されたことを特徴とする固定子鉄心。
請求項１記載の固定子鉄心に、集中巻の巻線が施されたことを特徴とする固定子。
機械巻きで前記巻線が施されたことを特徴とする請求項２記載の固定子。
請求項２又は３記載の固定子と、希土類磁石を有する回転子とを備えることを特徴とする電動機。
請求項４記載の電動機が搭載されたことを特徴とする圧縮機。