JPH07236238A - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、製作が容易で有り、特性の低下が
なく、高効率の設計が可能となる電動機を提供すること
を目的としている。 【構成】 円環状の鉄心５、６内部に空間を有し、その
内部に周方向に沿って固定子巻線３、４を巻回してなる
クローポール型の電動機で、その鉄心５、６は、回転軸
７を中心に放射状に分割された複数枚の電磁鋼板から形
成された上部ケース体５１、６１と下部ケース体５２、
６２とからなり、上部ケース体５１、６１は、鉄心５、
６の天井面と、その天井面の内周部から軸方向に沿って
下向きに突出する極数に対応した数の第１突出部５１
ａ、６１ａとよりなり、下部ケース体５２、６２は、鉄
心５、６の底面と、その底面の内周部から軸方向に沿っ
て上向きに突出して、第１突出部５１ａ、６１ａと周方
向に隣設する位置に噛合うように配置される極数に対応
した数の第２突出部５２ａ、６２ａとよりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、効率が良く製造ができ
るクローポール型の電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機の固定子を構成する鉄心は、巻線
によって発生する磁束に渦電流が生じないように、磁束
の流れる方向に薄い電磁鋼板を積層して構成されるもの
である。この様な構成は、薄い電磁鋼板をプレスで連続
的に所定形状に打ち抜き、それらを積層して鉄心をブロ
ック状に形成し、絶縁を施した後に、この鉄心に巻線を
装着することにより、効率の良い電動機の鉄心を構成す
ることができ、ほとんどの鉄心がこの様な構成をなして
いる。

【０００３】一方、クローポール型の電動機は、固定子
鉄心の内周面が周方向に交互に上下に突出するようにし
て、固定子の極を形成しており、巻線の周方向が固定子
の周方向となるように、巻線を装着している。このクロ
ーポール型の電動機では、極数の整数倍の数の巻線を装
着する必要がない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クロー
ポール型の電動機のように、巻線の線方向が固定子の周
方向となる構造の鉄心を構成することは、一様の厚さに
形成された帯状の電磁鋼板を打ち抜いて製造することに
よっては困難である。

【０００５】そのため、鉄心を磁性粉末樹脂などで成型
製作したり、あるいは厚い鉄板を絞り成型して構成して
いる。

【０００６】ところが、この様な構成の鉄心は、前者の
場合、磁束密度を高くすることができないため、設計上
様々の問題を有しており、後者の場合、渦電流が生じや
すくなるため、鉄損が多く、特性が低下するといった問
題を有している。

【０００７】本発明は、この様な事情に鑑みてなされた
ものであり、製作が容易であり、特性の低下がない、高
効率の電動機を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電動機は、円環
状の鉄心内部に空間を有し、前記空間内部に周方向に沿
って固定子巻線を巻回してなる固定子を有するクローポ
ール型の電動機であって、前記円環状の鉄心は、上部ケ
ース体と下部ケース体とからなり、前記上部ケース体と
前記下部ケース体は、それぞれ回転軸を中心に放射状に
分割された複数枚の電磁鋼板から形成され、前記上部ケ
ース体は、前記鉄心の天井面と、その天井面の内周部か
ら軸方向に沿って下向きに突出する極数に対応した数の
第１突出部とよりなり、前記下部ケース体は、前記鉄心
の底面と、その底面の内周部から軸方向に沿って上向き
に突出して、前記第１突出部と周方向に隣設する位置に
噛合うように配置される極数に対応した数の第２突出部
とよりなるものである。

【０００９】

【作用】本発明の電動機では、固定子巻線の線方向に電
磁鋼板が積層されているため、渦電流などの損失を生じ
ることがなく、高効率のクローポール型の電動機を構成
することができる。

【００１０】また、第１突出部と第２突出部により、電
動機の極数を増減できるので、極数が増大しても、製造
が容易である。

【００１１】

【実施例】本発明を図面に示された一実施例に基づいて
説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例を示すクローポ
ール型の電動機の要部を切り欠いて示した斜視図であ
る。図２は、クローポール型の電動機を構成する場合の
固定子の内周面を展開して示した図である。図３は、固
定子の要部の縦断面図である。図４は、電磁鋼板をプレ
スによって打ち抜く状態を示した要部の縦断面図であ
る。図５は、帯状の電磁鋼板を連続的に打ち抜く過程を
説明するための電磁鋼板の平面図である。図６は、本発
明に用いられる電磁鋼板の斜視図である。図７は、電磁
鋼板を所定の形状に打ち抜いた状態を示す要部の平面図
である。図８は、電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いた状
態を示す要部の平面図である。図９は、電磁鋼板を積層
して円環状に形成された固定子の平面図である。

【００１３】まず、本実施例のクローポール型の電動機
の固定子１の構造について説明する。

【００１４】図１において、固定子１が中空円柱状に形
成されており、固定子１の中空部に永久磁石で構成され
た回転子２が備えられている。

【００１５】固定子１は、その周方向に巻回した巻線
３、４を、それぞれ収容した鉄心５、６が軸方向に２層
備えられている。鉄心５は、その軸方向で分割された上
部ケース体５１と下部ケース体５２とからなり、その中
に巻線３を収容している。また、鉄心６も、その軸方向
で分割された上部ケース体６１と下部ケース体６２とか
らなり、その中に巻線４を収容している。

【００１６】鉄心５の上部ケース体５１は、鉄心５の上
面と外周面を構成するとともに、鉄心５の内周面で、極
数に対応する数の下方に突出する第１突出部５１ａを有
する。

【００１７】鉄心５の下部ケース体５２は、鉄心５の下
面と外周面を構成するとともに、鉄心５の内周面で、上
部ケース体５１の第１突出部５１ａと周方向に隣設する
位置に噛み合うように、極数に対応する数の上方に突出
する第２突出部５２ａを有する（図２，３参照）。

【００１８】鉄心６の上部ケース体６１は、鉄心６の上
面と外周面を構成するとともに、鉄心６の内周面で、極
数に対応する数の下方に突出する第１突出部６１ａを有
する。

【００１９】鉄心６の下部ケース体６２は、鉄心６の下
面と外周面を構成するとともに、鉄心６の内周面で、上
部ケース体６１の第１突出部６１ａと周方向に隣設する
位置に噛み合うように、極数に対応する数の上方に突出
する第２突出部６２ａを有する（図２，３参照）。

【００２０】図２は、図１でＡに示すように、固定子１
を展開して、その内周面を示した図を拡大した図であ
る。

【００２１】図２に示すように、固定子１の内周面に形
成される極の配列は、鉄心５では、上部ケース体５１の
第１突出部５１ａと下部ケース体５２の第２突出部５２
ａとが互い違いに設けられ、鉄心５が軸方向に分割され
ることによって極を形成する溝１０が形成されている。
鉄心６も同様に、上部ケース体６１の第１突出部６１ａ
と下部ケース体６２の第２突出部６２ａとが互い違いに
設けられ、鉄心６が軸方向に分割されることによって極
を形成する溝１０が形成されている。そして、２層に備
えられる固定子１の鉄心５、６の極の配列は、周方向に
極数により定まる角度θだけずれるように形成されてい
る。これにより、それぞれの鉄心５、６に内装される巻
線３、４に異なる極性で通電されることにより、交互に
磁極が形成されるこの様な極の形成は、クローポール型
の電動機の特徴であり、回転子２を回転させるための構
成である。

【００２２】回転子２は、永久磁石が周方向に異極を形
成するように着磁されたものや、誘導電導機に使用する
カゴ型ロータなどに、軸７が取り付けられており、図示
されない軸受を介してフレーム８の外側へ延出されてい
る。フレーム８は、固定子１を２層にして保持すること
の他、軸受を介して軸７を回転するように保持するよう
に構成されるものであり、固定子１を２層にしてプリミ
ックスなどによってモールドされてもよく、金属のケー
スに嵌合されて構成されてもよい。

【００２３】フレーム８の一方には、ブラケット１１が
一体に形成されており、各種機器に取り付けられるよう
に構成されている。

【００２４】次に、固定子１の製造方法について説明す
る。

【００２５】図３において、固定子１の一断面を示して
おり、鉄心５、６は、それぞれ電磁鋼板を開口部１０を
有するほぼＣ字状にプレスで打ち抜き成型し、さらに、
上下の方向に分割して上部ケース体５１，下部ケース体
５２を形成し、巻線３、４が容易に装着できるように構
成されており、この様に構成される鉄心５、６を軸方向
に２層にして固定子１を構成している。

【００２６】図４において、電磁鋼板１２は、プレス１
３に装着されており、プレス１３は、電磁鋼板１２を所
定の形状に打ち抜きように構成されており、ダイス１４
に載置された電磁鋼板１２をポンチ１５によって打ち抜
くように構成されている。この電磁鋼板１２は、厚い断
面を有する一方側１７から、薄い断面を有する他方側１
８へ漸次厚みが減少しているものである。

【００２７】そして、ポンチ１５は、上部型１６で電磁
鋼板１２をダイス１４に押圧した状態で電磁鋼板１２を
打ち抜くように構成されており、ポンチ１５は、電磁鋼
板１２の厚い方である一方側１７を先に切り込み、次第
に薄い方である他方側１８に作用するように構成されて
おり、厚さが異なるため、切り曲げるように作用するよ
う構成されている。

【００２８】図５において、電磁鋼板１２は、帯状に長
く形成されており、１９〜２２の工程を有しており、第
１工程１９では、中空に打ち抜き形成され、第２工程２
０では、空間１０になる極の分離される部分２３が打ち
抜き形成され、第３工程２１では、隣接する打ち抜き部
分との間を切断するため、スリット２５が打ち抜き形成
されている。そして、第４工程２２において、電磁鋼板
１２は、鉄心５の上部ケース体５１ａと下部ケース体５
２ａ、鉄心６の上部ケース体６１ａと下部ケース体６２
ａを形成するための分割部分２６が形成されている。

【００２９】また、電磁鋼板１２は、一枚毎に第２工程
２０での打ち抜き部２３の位置が順次移動して、空間１
０が図２に示す極を形成するように構成されており、こ
の様なプレスワークを行うように打ち抜き部２３を打ち
抜くポンチは、プログラム的に一枚毎に位置が異なるよ
うに構成されている。この様なポンチの位置を変化させ
ることは、従前の技術で可能であり、また、異なるプレ
スによってそれぞれ打ち抜き部２３の位置の異なる電磁
鋼板１２を成型製作しておき、後に寄せ集めて積み重ね
て鉄心を形成してもよい。

【００３０】図６において、電磁鋼板１２は、帯状に長
く形成されており、厚い断面を有する一方側１７から、
薄い断面を有する他方側１８へ漸次厚みが減少してい
る。

【００３１】このような形状を有する電磁鋼板１２を用
いるため、後に詳述するように、一方側１７は一方側１
７、他方側１８は他方側１８で順次積み重ねることによ
り、自然に円環状の形状を有する鉄心とすることができ
る。

【００３２】この電磁鋼板１２は、従来の鉄心用の帯状
鋼板と同じく、長く形成され、ロール状に巻き付けられ
たフープ材として形成されており、一方側１７が厚く他
方側１８が薄く形成されているため、ロール状に巻き付
けられた場合、薄い他方側１８に隙間ができるため、こ
の隙間に何等の部材を挿入するか、或いは２枚の電磁鋼
板１２を一方側１７と他方側１８とを互いに反対側にし
て重ねて両側の面を平行な状態にしてロール状に巻き付
けてもよい。もちろん、一方側１７があまり厚くなると
ロール状に巻き付けが困難になるため、一定長に切断さ
れた部材としてもよく、輸送および保存などの都合で材
料の形状を決定することができるものである。

【００３３】また、一方側１７と他方側１８との厚さの
差は、一方側１７と他方側１８とをそれぞれ同じにして
積み重ねて円環状の鉄心を形成する場合、所定の外径お
よび内径になるような寸法に設定されるものである。さ
らに、長い帯状に形成されることに限定されるものでも
なく、鉄心１枚の寸法に形成されているものでもよく、
成型するプレスや搬送などの都合で任意の形状の材料に
することができるものである。

【００３４】図７において、電磁鋼板１２は、プレス１
３によって打ち抜かれて成型された状態が示されてお
り、一方が開放されたほぼＣ型に形成されており、第２
工程の打ち抜き部２３とは反対側で分割されている。そ
して、この打ち抜き部２３は、鉄心に形成された後、図
示されない巻線３を挿入装着すると隣接する極との間を
仕切る部分である空間１０となり、回転子２に対向する
固定子１の内周面に形成される。

【００３５】図８において、電磁鋼板１２は、図７に示
される電磁鋼板１２に対して打ち抜き部２３の位置が異
なって形成されており、この様な打ち抜き部２３の位置
が異なる電磁鋼板１２を重ねることにより、空間１０の
位置が変化して図２に展開して示されるような特定の形
状の極を形成するように構成されている。

【００３６】図９において、鉄心５、６は、平面におい
て、周方向に積層されることにより、電磁鋼板１２の厚
さが異なるため、自然に円環状の鉄心５、６を形成する
ことになり、回転子２を内装できるようになる。

【００３７】この様な構成において、電動機は、図６に
示されるような電磁鋼板１２をプレス１３によって成型
し、成型された１枚の電磁鋼板１２を複数積み重ねて鉄
心５、６を形成する。このとき、電磁鋼板１２は、厚い
断面を有する一方側１７から、薄い断面を有する他方側
１８へ漸次厚みが減少しているため、一方側１７および
他方側１８をそれぞれ揃えて積み重ねることにより、図
９に示されるように自然に円環状に形成されることにな
る。この際、鉄心５、６は、それぞれ上部ケース体５１
ａ、６１ａと、下部ケース体５２ａ、６２ａとに分割さ
れた状態で積み重ねられ、円環状に形成される。

【００３８】円環状に形成された鉄心５の上部ケース体
５１ａと下部ケース体５２ａとに、円環状に巻装された
巻線３を挾み込むように装着して、上部ケース体５１ａ
と下部ケース体５２ａとを一体化して、巻線３を装着し
た鉄心５を形成させる。

【００３９】鉄心６についても、鉄心５と同様にして、
巻線４を装着した鉄心６を形成させた後、これら鉄心５
と６とを軸方向に積み重ね、更に、フレーム８で一体に
形成し、回転子２を内装すれば電動機ができあがる。

【００４０】この鉄心５の上部ケース体５１ａと下部ケ
ース体５２ａ、鉄心６の上部ケース体６１ａと下部ケー
ス体６２ａ、巻線３、４を一体に形成する方法は、上述
した方法に限定されるものではなく、例えば、鉄心５の
下部ケース体５２ａと鉄心６の上部ケース体６１ａとを
あらかじめ軸方向に積み重ねて、一体に形成した後、鉄
心５の上部ケース体５１ａと鉄心６の下部ケース体６２
ａとをそれぞれ一体化させる際に、円環状に巻装された
巻線３、４を挾み込むように装着して固定子を形成して
もよい。

【００４１】また、巻線３、４は、それぞれ円環状に予
め巻装し、外周を絶縁し、端部のみ引き出せるように構
成しておくことにより、簡単に鉄心５、６に装着するこ
とができる。勿論、巻線３、４を絶縁することに限定さ
れるものではなく、鉄心５、６の内側にあるいは、巻線
３、４と鉄心５、６との間に絶縁物を介在して組み立て
てもよい。

【００４２】また、電磁鋼板１２を打ち抜き成型する場
合、図４に示される通りプレス１３によって図５に示さ
れるようなプロセスで打ち抜き成型すれば容易に製作で
きる。そして、電磁鋼板１２の一方側１７と他方側１８
とでは厚さが異なるため、プレスワークに際しては、プ
レス１３のダイス１４とポンチ１５との関係を本実施例
の如く厚い一方側１７から薄い他方側１８へポンチ１４
が作用するように構成し、一度に打ち抜くのではなく、
切り曲げるようにして打ち抜くこともできる。勿論、こ
の様な方法によらずとも、従来の電磁鋼板の打ち抜きと
同じく一度に打ち抜くことも可能であり、プレス１３の
負担にならない方法を選択すればよい。

【００４３】この様に構成された電動機は、巻線３、４
の線方向に電磁鋼板１２が積層されるため、渦電流の発
生がなく、低損失の電動機を構成することができる。ま
た、電磁鋼板１２の特性上、磁束密度を高くすることが
できるため、不要に大きくする必要がなく、小型で効率
のよい電動機を構成することができる。

【００４４】本実施例においては、巻線を内装する鉄心
が２層の場合について、説明したが、これに限定される
ものではなく、巻線を内装する鉄心を３層以上積み重ね
てもよい。そうすることによって、より高出力の電動機
とすることができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、従来のクローポール型
の電動機のように、鉄板を絞って鉄心を成型していない
ため、鉄損による特性低下がなく、また、磁性粉末樹脂
を成型加工した鉄心のように、磁束密度を高くできない
ということもなく、製作が容易で有り、高効率の設計が
可能となるクローポール型の電動機を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すクローポール型の電動
機の要部を切り欠いて示した斜視図である。

【図２】クローポール型の電動機を構成する場合の内周
面を展開して示した図である。

【図３】固定子の縦断面図である。

【図４】電磁鋼板をプレスによって打ち抜く状態を示し
た要部の縦断面図である。

【図５】帯状の電磁鋼板を連続的に打ち抜く過程を説明
するための電磁鋼板の平面図である。

【図６】本発明に用いられる電磁鋼板の斜視図である。

【図７】電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いた状態を示す
要部の平面図である。

【図８】電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いた状態を示す
要部の平面図である。

【図９】電磁鋼板を積層して円環状に形成された固定子
の平面図である。

【符号の説明】

１……固定子 ２……回転子 ３、４……巻線 ５、６……鉄心 ７……軸 １０……空間 １２……電磁鋼板 １３……プレス ５１、６１……上部ケース体 ５２、６２……下部ケース体 ５１ａ、６１ａ……第１突出部 ５２ａ、６２ａ……第２突出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円環状の鉄心内部に空間を有し、前記空間
   内部に周方向に沿って固定子巻線を巻回してなるクロー
   ポール型の電動機であって、 前記円環状の鉄心は、上部ケース体と下部ケース体とか
   らなり、 前記上部ケース体と前記下部ケース体は、それぞれ回転
   軸を中心に放射状に分割された複数枚の電磁鋼板から形
   成され、 前記上部ケース体は、前記鉄心の天井面と、その天井面
   の内周部から軸方向に沿って下向きに突出する極数に対
   応した数の第１突出部とよりなり、 前記下部ケース体は、前記鉄心の底面と、その底面の内
   周部から軸方向に沿って上向きに突出して、前記第１突
   出部と周方向に隣設する位置に噛合うように配置される
   極数に対応した数の第２突出部とよりなることを特徴と
   する電動機。