JPH03164039A - 回転電機の電機子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、巻線用の溝を有するコア板が複数枚積層され
てなる電機子を具備する回転電機の電機子に関する。

（従来の技術） 巻線用の溝を有するコア板が複数枚積層されてなる電機
子を有する回転電機では、上記コア板を複数枚積層した
状態で各コア板の孔にがしめ用のピンを通し、このピン
をかしめることによって電機子を形成している。

第８図に示す従来の回転電機の電機子の例では、３個の
放射状のリブ２工と、各リブ２１の先端の傘状の突極２
２と、各突極２２間に形成された巻線用の溝２４とを有
する複数のコア板が複数枚積層され、この積層された複
数枚のコア板を貫通したかしめピンがかしめられること
によって電機子２０が形成されている。第８図において
符号２５はかしめ部を示しており，このかしめ部２５は
各突極２２の中心、即ち各リブ２１の中心に設けられて
いる。符号２６は手電機子２０と一体の回転軸を示す。

第９図は従来の回転電機の電機子の別の例を示すもので
，符号３０はｆｆｌｌｆｉ子、３Ｌはリブ、３２は突極
、３４は巻線用溝、３５．３５はかしめ部、３６は回転
軸をそれぞれ示す。この例が第８図の例と異なる点は，
かしめ部３５．３５が各突極３２の中央寄りの位置両側
に対をなして設けられていることである。

第１０図は上記第８図の例におけるかしめ部の構造を示
すもので、積層された複数枚のコア板を貫通して形或さ
れた孔２７にかしめピンを押入してかしめるものである
。

（発明が解決しようとする課題） 従来の回転電機の電機子によれば，磁束変化の大きい位
置にかしめ部が設けられているため，磁気損失が大きく
なり、電流が増大して効率が低下するという問題がある
。以下、その理由を詳細に説明する。

コア板の材料として、表面に絶縁処理をした電磁鋼板が
用いられる。この電磁鋼板は鉄損の少ない優れた鉄心用
材料であるが、第８図、第９図に示す従来例のように磁
束変化の大きな箇所にかしめ部を設けると、かしめ部周
辺の内部組織に歪みを生じ、鉄損が増加する。

鉄損にはヒステリシス損と渦電流損がある。このうちヒ
ステリシス損は、金属材料を磁化するときに描くヒステ
リシスループの内側の面積に相当するものである。第５
図はコア板の材料として用いられる電磁鋼板の磁気特性
を示すもので，それ自体のヒステリシスループの内側の
面積は小さく、損失は少ない。しかし、コア板材内部に
歪みが発生すると、第６図に示すようにヒステリシスル
ープの内側の面積が増大し、ヒステリシス損が増加する
。

一方、渦電流損は、磁束が変化する，と電圧が発生し、
この電圧によって渦電流が発生してこれが損失となるも
のである。磁束変化によって発生する電圧Ｅは Ｅ＝−ｄΦ／ｄｔ で表される．いま、モータの渦電流損について考えると
、第７図に矢印で示すように、磁束Φは電機子２０のリ
ブ２１方向に大きく変化し、これにより、第７図に円Ｅ
ｃで示すように、積層されたコア板を横切るようにして
渦電流が発生する。そこで，コア材の表面を絶縁処理し
て積層コア板間の過電流を少なくしている。ところが、
第８図，第９図に示すように積層コア板相互間をかしめ
ると、かしめ部において積層コア相互間が短絡されて電
気抵抗が減少し，渦電流が増大して損失が増加する。

以上述べたヒステリシス損にせよ、渦電流損にせよ、磁
束が変化することによって発生するものであり、その変
化が大きければ大きいほど大きくなる。また、上記のよ
うに、積層コアのかしめ部は、ヒステリシス損と渦電流
損の両方を発生させる原因となるため，なるべく磁束変
化の少ない位置にかしめ部を設けた方が鉄損は少なくな
る。

しかるに、従来の電機子では、第８図、第９図について
説明したとおり，突極の中心又は中心寄りの両側の磁束
変化の大きい位置に設けられているため、ヒステリシス
損と渦電流損が大きくなり、鉄損も増加するという問題
がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためにな
されたもので、鉄損を減少させ、電流の増加を防止して
、効率の向上を図った回転電機の電機子を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、電機子のコア板の部位であって界磁及び電機
子の双方からの磁束変化が少ない部位がかしめ部とされ
ていることを特徴とする。

電機子の巻線用の溝に連通ずる巻線空間の一部に巻線ガ
イド部を形成し、この巻線ガイド部にコア板のかしめ部
を設けてもよい。

（作用） コア板のかしめ部で内部組織が歪み、コア板相互の電気
抵抗が低下するが、かしめ部は界磁及び電機子からの磁
束変化が少ない部位にあるため，ヒステリシス損と渦電
流損は少なくなる。

巻線空間の一部に形或した巻線ガイド部も磁束変化が少
ないため、この巻線ガイド部にかしめ部を設けた場合も
ヒステリシス損と渦電流損が少なくなる。

（実施例） 以下、本発明にかかる回転電機の電機子の実施例につい
て説明する。

まず、本発明にかかる電機子を適用した回転電機の例を
第ｌ図について説明する。第ｌ図において、有底円筒状
ケース１の開放端部には端板２が固定されており、ケー
スｌの底部中心と端板２の中心に嵌められた軸受１１，
１２によって回転軸３が回転自在に支持されている。回
転軸３には複数枚のコア板を積層し、かつ、かしめによ
って一体化してなる電機子４が固着されている。電機子
４を構成する複数枚のコア板は、複数の突極とこの突極
間に形成された巻線用の溝を有し、この巻線用溝に巻線
１０が巻回されている。ケース１の内周面には永久磁石
界磁９が固定されている。永久磁石界磁９は周方向に偶
数極に着磁されている。

永久磁石界磁９の内周面と電機子４の各突極の外周面は
その間に適宜の空間をおいて対向している。

回転軸３には整流子７が固着されており、端板２の内面
に基部が固定されたブラシ８の先端部が整流子７に摺接
している。

上記回転電機がモータの場合は、ブラシ８と整流子７を
通じて各巻線１０Ａ′通電され、また、回転位置に応じ
て通電が切り換えられることにより、電機子４及び回転
軸３が回転駆動される。また、上記回転電機が発電機の
場合は、回転軸３を回転馳動して電機子４を回転させる
ことにより、巻線１０に電圧が誘起され、整流子７とブ
ラシ８を通じて直流出力を得ることができる。

なお、第１図の例では永久磁石界磁９が固定で電機子４
側が回転するようになっているが、電機子４が固定で永
久磁石界磁９が回転するものであってもよい。

次に、上記回転電機における電機子及び永久磁石界磁の
具体例を第２図によって説明する。第２図において、永
久磁石界磁９は円筒状に形成されると共に、周方向に２
極に着磁されている。これに対して電機子４は、回転軸
３を中心として放射状に３個のリブ４ａを有し、がっ、
各リブ４ａの先端に傘状の突極４ｂを有してなるコア板
が複数枚積層されてなる。上記各突極４ｂの外周面は、
永久磁石界磁９の内周面と同心の部分円弧状に形或され
ている。電機子４を構或する上記各コア板はまた，各突
極４ｂ間に巻線用の溝４ｃを有すると共に、各リブ４ａ
間に巻線空間４ｄを有している。巻線空間４ｄは巻線用
の溝４ｃに連通している。各リブ４ａの基部の両側から
は巻線ガイド部４ｅが巻線空間４ｄに突出している。巻
線ガイド部４ｅは相隣接するリブ４ａ間がら巻線空間４
ｄに三角形状に突出し、各リブ４ａの両側の巻線ガイド
部４ｅの縁部は各リブ４ａに対して直角方向に突出して
いる。

各リブ４ａにはその両側の巻線空間４ｄを利用して第１
図に符号１０で示すような巻線が施される。巻線１０を
施す際に、リブ４ａの両側の巻線ガイド部４ｅの縁部が
ガイドとなって巻線範囲の一端を規制する。電機子４の
巻線によって発生する磁束及び永久磁石界磁９によって
発生する磁束の大半は電機子４のリブ４ａと突極４ｂの
中心部を通り，これらの部位における磁束変化は大きい
。

これに対して巻線ガイド部４ｅを通る磁束は少なく、よ
って、この部位の磁束変化は少ない。そこで、磁束変化
の少ない巻線ガイド部４ｅに、積層された複数枚のコア
板を一体にかしめるためのがしめ部４ｆが設けられてい
る。がしめ部４ｆ自体の構造は、従来のように各コア板
に形或された貫通孔にかしめピンを挿入し、これをかし
めた構造のものでよい。

上記実施例によれば，かしめ部４ｆを設けることにより
、その部分で内部組織の歪みが発生し、また、その部分
で電気抵抗が低下するが、がしめ部４ｆは界磁９及び電
機子４の双方からの磁束変化が少ない部位に設けられて
いるので、ヒステリシス損の増大が防止され、また、渦
電流も抑制されて渦電流損の増大も防止されるため、磁
気損失を低く抑えることができ、電流が増大するのを防
止して効率の高い回転電機を提供することができる。

次に、本発明にかかる電機子の各種変形例にっいて説明
する。

第３図に示す実施例は、ｆ＆層された複数枚のコア板に
３個のリブ５ａを放射状に形或し、各リブ５ａの先端に
それぞれ傘状の突極５ｂを形戊すると共に、各突極５ｂ
の両端内周側レ；各コア板を一体化するためのかしめ部
５ｆを形或して電機子５を形成したものである。符号５
ｃは巻線用溝を、５ｄは巻線空間をそれぞれ示す。この
実施例の場合も第２図の実施例と同様に第１図に示す回
転電機の電機子として適用可能である。

上記実施例の場合も、界磁及び電機子の双方からの磁束
変化が少ない部位である各突極５ｂの両端部にかしめ部
５ｆが設けられているため、ヒステリシス損と渦電流損
が少なくなり、電流が増大するのを防止して効率の高い
回転電機を提供することができる。

第４図に示す実施例は、ブラシレスモータの電機子に本
発明を適用したものである。第４図において、電機子６
は、放射状に形成された多数のリブ６ａと、各リブ６ａ
の先端に傘状に形成された突極６ｂとが形戒された複数
枚のコア板を積層してなる。コア板は内周側に円形の空
間を有し、この内周側の空間には適宜数の突出部６ｅが
形成されている。この突出部６ｅは界磁及び電機子の双
方からの磁束変化が少ない部位であり、この部位に、積
層された各コア板を一体化するためのかしめ部６ｆが設
けられている。符号６ｃは巻線用の溝、６ｄは巻線空間
をそれぞれ示す。

この実施例の場合も、界磁及び電機子の双方からの磁束
変化が少ない部位である電機子６の内周側の突出部６ｅ
にかしめ部６ｆが設けられているため、ヒステリシス損
と渦電流損が少むくなり、電流が増大するのを防止して
効率の高い回転電機を提供することができる。

なお、本発明は，複数のコア板をかしめにより一体化し
て電機子を構或するものであれば総ての回転電機に適用
可能である。従って，永久磁石界磁の極数や電機子の突
極数は適宜設定してよく、例えば、４−６構造、その他
多極構造としてもよい．また、ブラシ付きモータでもブ
ラシレスモータでもよく、モータに限らず発電機であっ
てもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、積層された複数枚のコア板を一体化す
るためのかしめ部を、界磁及び電機子の双方からの磁束
変化が少ない部位に設けたため，ヒステリシス損の増大
が防止されると共に、渦電流の抑制により渦電流損の増
大も防止され、もって、磁気損失が低く抑えられると共
に、電流の増大が防止されて効率の高い回転電機を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能な回転電機の例を示す断面正
面図、第２図は本発明にかかる回転電機の電機子の実施
例を示す平面図、第３図は本発明にかかる回転電機の電
機子の別の実施例を示す平面図、第４図は本発明にかか
る回転電機の電機子のさらに別の実施例を示す平面図、
第５図は電機子コア材料である＠磁鋼板の磁気特性を示
すヒステリシス線図、第６図は同上電機子コア材料に歪
みが発生した場合の磁気特性を示すヒステリシス線図、
第７図は電機子に禍電流が発生する原理を説明するため
の斜視図，第８図は従来の回転電機の電機子の例を示す
平面図、第９図は従来の回転電機の電機子の別の例を示
す平面図、第１０図は第８図に示す従来例のかしめ部の
構造を示す断面図である。 ４，５．６・・・電機子、　４ｂ，５ｂ，６ｂ・・突極
、　４　ｃ　，　５　ｃ　，　６　ｃ−巻線用の溝、　
　４ｄ，５ｄ，６ｄ・・・巻線空間、　４ｅ・・・巻線
ガイド部、４ｆ，５ｆ，６ｆ・・・かしめ部、　９・・
永久磁石界磁。 第 １ 図 第 ２ 図 第 ４ 図 手糸売ネｒＩＴＪＥ書 平成３隼 ２月 ｇ 日 ｌ． １エ件の表示 平成 １年 特 許 願 第３０３４９９Ｂ ２． 発明の名称 回転電機の電機子 ３． Ｍ正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、偶数極に着磁された永久磁石界磁と、この永久磁石
   界磁に対向して配設された複数の突極及びこの突極間に
   形成された巻線用の溝を有するコア板が複数枚積層され
   かしめられてなる電機子とを備え、上記界磁と電機子の
   うち何れか一方が他方に対して回転する回転電機におい
   て、上記電機子のコア板の部位であって界磁及び電機子
   の双方からの磁束変化が少ない部位がかしめ部とされて
   いることを特徴とする回転電機の電機子。 ２、電機子の巻線用の溝に連通する巻線空間の一部に巻
   線ガイド部が形成され、この巻線ガイド部にコア板のか
   しめ部が設けられていることを特徴とする請求項１記載
   の回転電機の電機子。