JP4747423B2 - 電動機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、集中巻きを施したモータおよび発電機の固定子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータおよび発電機の界磁巻線を施した固定子として、一つの固定子極歯に一つの相の巻線を巻いた集中巻固定子がある。集中巻固定子では、特に巻線端部（コイルエンド部）を短くできるという長所があり、モータの小型化が図れ、また巻線抵抗も小さくなるので巻線電流と巻線抵抗によって生じる銅損も小さく高効率であるという長所が得られる。さらに、固定子の巻線が収まるスロット部に巻線を整列巻することで、スロットにおける巻線の占積率を高め、巻線抵抗を下げることができ高効率なモータを実現できる。これを実現する一方式として、一固定子極歯毎に分割した固定子に巻線を整列巻し、その後これら固定子極歯を環状に接続して、固定子とする方式がある。この巻線を施した固定子極歯同士の接続には、固定子極歯接合部の外周部を溶接等によって一体化し、環状の固定子としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に固定子の材料として、渦電流低減のために表面を電気絶縁した板厚０．５から０．２程度の電磁鋼板を積層して構成している。固定子極歯部の構成は、積層整列した固定子コアシート積層方向に対し直角方向から境目を数箇所溶接して構成している。図６は固定子極歯部を表し、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は軸方向断面図であり、コアシート６１溶接積層の状態を示す。固定子極歯部６０は、コアシート６１を積層し、インシュレータ６２を介して巻線６３を同心状に巻いている。巻線を施すために、コアシート６１の外周端面境目を溶接している。ここでの溶接箇所は６４で示している。
【０００４】
しかしながら、固定子コアシートの境目の溶接部６４において積層した電磁鋼板の電気絶縁が破壊されることで渦電流が増加し、効率が悪化するという課題がある。固定子内径部は、回転子と対面していて、磁束の変化が激しい箇所であり、ここでの絶縁破壊は大幅に渦電流損が増加し効率を悪化する。
【０００５】
また、積層構成手段の他の一例として、予め電磁鋼板の絶縁コーティング材として接着剤を用いた接着電磁鋼板は、予めコア材に接着材が塗布されているものであり、打ち抜き等によりコア形状にしたものを整列積層し、加圧加熱接着を行い一体化している。高効率を追求するモータでは、コア打ち抜きによって生じたコア材の歪みによる磁気特性悪化の改善のために、歪み除去の目的で焼鈍を行うことがよくある。焼鈍条件の一例として、８００℃１時間その後除冷というものである。接着剤が焼鈍温度では機能しないため焼鈍処理ができないという課題がある。
【０００６】
また、積層構成手段の他の一例として、コアシートの一部に凹凸を設けたカシメという手段では、カシメ部でコア材の磁気特性が悪化しモータの効率に影響を与える。また軸方向寸法いわゆる積厚の大きなモータでは、カシメ部のばね性による積厚の偏差が生じ、特に固定子に複数の分割コアを用いたモータでは好ましくない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本件発明は、極歯部を有する複数の固定子分割部材を環状に組み合わせた固定子を備える電動機であって、前記固定子分割部材は複数の電磁鋼板を積層し、各電磁鋼板を接着剤により連結したことを特徴とする電動機であり、一極歯毎に分割した固定子分割部材を構成するため、１００ｍＰａ・Ｓ程度以下の低粘度接着剤（例えば、シアノアクリルレート系瞬間接着剤、嫌気性接着剤、ＵＶ硬化接着剤）を用い、複数の電磁鋼板を積層したものである。少なくとも磁束変化の激しい内径部には、溶接を用いないで、電磁鋼板の積層体を作ることができるので、電磁鋼板積層電気絶縁が破壊され、渦電流の増加による効率が悪化するということはない。よって、簡単な構造で小型高効率、高性能なモータを実現することができる集中巻固定子を有した電動機を提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本件発明は、極歯部を有する複数の固定子分割部材を環状に組み合わせた固定子を備える電動機であって、前記固定子分割部材は複数の電磁鋼板を積層し、各電磁鋼板を接着剤により連結したことを特徴とする電動機であり、複数の電磁鋼板を積層したものである。少なくとも磁束変化の激しい内径部には、溶接を用いないで、電磁鋼板の積層体を作ることができる。
【０００９】
また、本件発明は、固定子分割部材は、複数の電磁鋼板を接着剤のみで連結したことを特徴とする電動機であり、溶接による電磁鋼板の電気的絶縁の破壊を抑えることができる。
【００１０】
また、本件発明の固定子分割部材は、各電磁鋼板を溶接により連結しており、前記固定子分割部材の極歯部に溶接点を設けないことで、磁束の変化が激しい箇所に溶接点を設けない。
【００１１】
また、本件発明の固定子分割部材は、各電磁鋼板を溶接により連結しており、前記固定子分割部材の極歯部の背面を溶接し、各電磁鋼板を連結している。よって、磁束の変化が少ない箇所に溶接点を設けているので、溶接による効率の悪化は少ない。
【００１２】
また、本件発明は、隣合う固定子分割部材は、溶接により連結固定することができる。
【００１３】
また、本件発明は、隣合う固定子分割部材を連結する溶接点の近傍には、積層する電磁鋼板の間に非接着部を設けることで、溶接による熱で、接着剤の一部がガスとなることを抑えることができる。
【００１４】
また、本件発明は、隣合う固定子分割部材を連結する溶接点の近傍に、はっ水、はっ油コーティングを施した電磁鋼板を積層し、各電磁鋼板を接着剤により連結したことで、溶接点の近傍を非接着部にすることが容易になる。
【００１５】
また、本件発明は、極歯部にインシュレータを介し、この極歯部に導電性巻線を集中巻するとよい。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明を好適な実施例に基づいて説明する。図１は、第一の実施例の集中巻固定子を用いたモータ正面図を示す。固定子１は、インシュレータ５を介して巻線４を集中巻した極歯部を有する複数の固定子分割部材２を、回転子６は、永久磁石７をコア内部に配したいわゆる埋め込み磁石型モータである。
【００１７】
本実施例では、埋め込み磁石型モータであるが、回転子コア表面に永久磁石を配した表面磁石型モータや、集中巻固定子を用いるスイッチトリラクタンスモータ等にも適用でき、極数も８極１２スロットに限らない。
【００１８】
図２（ａ）（ｂ）は、固定子極歯部の斜視図を示している。固定子極歯部１０は、固定子コアシートを積層したもので、内周部１１と外周部１２のコアシート積層面に接着剤を浸透させて積層固定したものである。接着剤は１００ｍＰａ・Ｓ程度以下の低粘度なシアノアクリルレート系瞬間接着剤を用いる。このように、溶接やカシメを用いることなく積層した固定子極歯部にインシュレータを介して巻線を施し、環状に組み合わせた固定子を用いたモータは、溶接部にて電気絶縁が破壊されることで渦電流が増加し、効率が悪化するということはない。簡単な構造で小型高効率、高性能な集中巻固定子を用いたモータを実現することができる。
【００１９】
（実施例２）
図３（ａ）（ｂ）は、第二の実施例を示す固定子極歯部の斜視図を示している。
【００２０】
固定子極歯部２０は、固定子コアシートを積層したもので、内周部２１のコアシート積層面に接着剤を浸透させて積層固定したものである。接着剤は１００ｍＰａ・Ｓ程度以下の低粘度なシアノアクリルレート系瞬間接着剤を用いる。外周部２２は外周部からコアシート積層外周面の一部を溶接している。固定子内径部は、回転子と対面していて、磁束の変化が激しい箇所であり、ここでの電磁鋼板同士の絶縁破壊は、大幅に渦電流損が増加し効率の悪化を招く。本発明は、内径部を溶接していないので高効率である。
【００２１】
また、図４は、本実施例を示す固定子の斜視図を示す。説明のため、巻線やインシュレータは図示していない。固定子２５の外周部の２６は溶接箇所を示す。
【００２２】
また、外径は溶接しているので、積層固定の強度もあり、大型モータにも適用できる。
【００２３】
このように、回転子と対面する固定子内径部の溶接やカシメを用いることなく積層した固定子極歯部２０にインシュレータを介して巻線を施し、環状に組み合わせた固定子を用いたモータは、溶接部にて電気絶縁が破壊されることで渦電流が増加し、効率が悪化するということはない。簡単な構造で小型高効率、高性能な集中巻固定子を用いたモータを実現することができる。
【００２４】
（実施例３）
固定子極歯部に巻線を施し環状に一体化する手段として、隣接したコア接続部外周を溶接している場合があるが、溶接部において、溶接の際接着剤の一部がガスとなり溶接を阻害する場合があり環状とした固定子の強度、精度に不備を生じるという課題がある。
【００２５】
上記課題を解決する手段の一例について図５を用いて説明する。図５は本実施例を示す固定子コアシートの平面図を示す。ステータコアシート３０は、接着部３１と固定子極歯同士を円環状に溶接するための溶接部３２との間の３３で示した領域にはっ水、はっ油性のコーティング剤を配したものである。ここで、接着部３１とは実施例２で示したものと同じで、コアシートを整列積層した状態で、コアシート外周面から浸透させる箇所を示している。また、溶接部３２とは、積層した固定子極歯部にインシュレータを介し巻線を施したもの同士を環状に組み合わせ固定するための溶接部を示す。はっ水、はっ油性のコーティング剤により溶接部近傍に浸透する接着剤を阻止し非接着部を設けることができ、溶接において、接着剤の一部がガスとなり溶接を阻害することを防ぐ効果がある。強固な溶接により、環状とした固定子の強度、精度を高める効果を得る。
【００２６】
また、コーティング剤としては速乾性のあるシリコーン系のものを用いると効果的である。なお、コーティング剤はコアシート所定の形状に打ち抜いた後、歪み取焼鈍の後で塗布することができる。焼鈍を行わない場合は、打ち抜き工程でコーティング剤を塗布することも効果的である。
【００２７】
このように、隣合う固定子分割部材を連結する溶接点の近傍には、積層する電磁鋼板の間に非接着部を設けたことで、溶接やカシメを用いることなく積層した固定子極歯部にインシュレータを介して巻線を施し、環状に組み合わせた固定子を用いたモータは、溶接部にて電気絶縁が破壊されることで渦電流が増加し、効率が悪化するということはない。簡単な構造で小型高効率、高性能な集中巻固定子を用いたモータを実現することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、極歯部を有する複数の固定子分割部材を環状に組み合わせた固定子を備える電動機であって、前記固定子分割部材は複数の電磁鋼板を積層し、各電磁鋼板を接着剤により連結したことを特徴とする電動機とすることで、溶接による電磁鋼板の電気的絶縁の破壊を抑えることができ、簡単な構造で小型高効率、高性能なモータを実現することができる集中巻固定子を有した電動機を提供することができる。
【００２９】
また、回転子と対面していて、磁束の変化が激しい固定子内径部の溶接を行わないことで絶縁破壊による大幅な渦電流損の増加もなく高効率なモータを提供することができる。
【００３０】
また、隣合う固定子分割部材を連結する溶接点の近傍に、はっ水、はっ油コーティングを施した電磁鋼板を積層し、各電磁鋼板を接着剤により連結したことで、溶接の際接着剤の一部がガスとなり溶接を阻害することなく、環状とした固定子の強度、精度が高い高効率なモータを提供することができる。
【００３１】
また、本発明の電動機を用いた圧縮機を備えた冷却システムは小型で高効率を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示す集中巻固定子を用いたモータの正面図
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明の第一の実施例を示す固定子極歯部の斜視図
【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の第二の実施例を示す固定子極歯部の斜視図
【図４】本発明の第二の実施例を示す固定子の斜視図
【図５】本発明の第三の実施例を示す固定子コアシートの平面図
【図６】（ａ）従来例を示す固定子極歯部の正面図
（ｂ）同軸方向断面図
【符号の説明】
１ 固定子
２ 固定子分割部材
８ 回転子

Claims (6)

1. 極歯部を有する複数の固定子分割部材を環状に組み合わせた固定子を備える電動機であって、前記固定子分割部材は複数の電磁鋼板を積層し、前記電磁鋼板は、接着部と外周面端部の溶接部とを有し、各電磁鋼板が前記接着部で接着剤により連結され、隣合う固定子分割部材は前記溶接部どうしが溶接されることにより連結固定され、前記溶接部と前記接着部間に、さらに、はっ水、はっ油コーティングを施したコーティング領域を備え、前記コーティング領域が、前記接着剤の前記溶接部への浸透を阻止することを特徴とする電動機。
2. 固定子分割部材は、複数の電磁鋼板を接着剤のみで連結したことを特徴とする請求項１記載の電動機。
3. 固定子分割部材は、さらに各電磁鋼板の外周部を溶接により連結していることを特徴とする請求項１記載の電動機。
4. 極歯部にインシュレータを介し、この極歯部に導電性巻線を集中巻した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機を備えた圧縮機。
6. 請求項５記載の圧縮機を備えた冷却システム。

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