JPH0851738A - 電動機のステータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外形に影響を与えることなく積層ステータコ
アに巻線設置用の斜めスロットを設けることができる電
動機のステータを提供する。 【構成】 ステータ１０は積層ステータコア１２と励磁
巻線１４とを備える。積層ステータコア１２は、軸方向
へ延びる略円筒状の内壁１８を有した外側積層コア２０
と、外側積層コア２０に収容されて内壁１８に固定され
る内側積層コア２２とからなる。内側積層コア２２は、
磁性薄板材料から所定形状に打抜かれた複数の薄板コア
を、一方向へ所定角度づつ相対回転しつつ軸方向へ積層
して形成される。それにより内側積層コア２２に、外側
積層コア２０内で軸方向に対し傾斜して放射状に配置さ
れる複数の歯部３８と、それら歯部３８をその半径方向
内縁部で周方向へ等間隔に連結する連結部４０とが形成
され、隣接する歯部３８間に励磁巻線１４を設置するた
めの斜めスロット４６が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動機のステータに関
し、特に、複数の磁性薄板を軸方向へ積層して形成さ
れ、ロータを囲繞する面に複数のスロットを備える積層
ステータコアと、積層ステータコアの複数のスロットに
設置される励磁巻線とを具備した電動機のステータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば工作機械の主軸の回転動作や送り
動作の駆動源として使用される誘導電動機や同期電動機
では、ロータに対向するステータコアの面に軸方向へ延
びる複数のスロットを凹設し、それらスロットに励磁巻
線を設置してなるステータを備えたものが知られてい
る。このようなステータでは、スロットを画定するステ
ータコアの複数の歯部のロータ対向端面とロータの表面
との間の空隙を磁束が通るが、このとき磁束の高調波成
分を除去し、ロータの回転むら（トルクリップル）を低
減するために、軸方向に対し傾斜して延びるいわゆる斜
めスロットを有するステータが、高い動作精度を要求さ
れる電動機において広く採用されている。

【０００３】複数の磁性薄板の積層体からなる積層ステ
ータコアに上記の斜めスロットを設ける場合、まず珪素
鋼板等の磁性薄板材料から複数の歯を有した薄板コアを
打抜き形成する。次に複数の薄板コアを、隣接する薄板
コアの各歯が一方向へ所定角度づつ僅かにずれるように
相対回転して軸方向へ積層し、かしめや接着によって相
互に固定する。このようにして、所定角度づつ僅かにず
れて積層された複数の歯により、軸方向に対し斜めに延
びる積層ステータコアの複数の歯部が形成され、各歯部
間に斜めスロットが形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】積層ステータコアに斜
めスロットを形成する場合、上記のように複数の薄板コ
アを相対回転して積層するので、例えば薄板コアの外周
部の輪郭が多角形のときは積層ステータコアの外形が本
来期待される多角柱形状を周方向へ捩じった形状とな
り、外観を損なうだけでなく、電動機の取扱いを不便に
する課題が生じた。薄板コアの外周部の輪郭を円形にし
て円柱状の積層ステータコアを形成すれば、このような
課題は排除されるが、それにより積層ステータコアの外
形は円柱形状に限定される。このような積層ステータコ
アの外形の限定は電動機の外形に直接影響を及ぼし、例
えば電動機の使用環境に応じた外形設計が困難となった
り、他の外形によって意匠上の付加価値及び付帯効果を
得ようとする際の隘路となったりする課題が生じる。

【０００５】また、積層ステータコアを一体的に締着支
持するために複数の薄板コアを軸方向へ貫通する複数の
ロッド部材を使用したステータ構造が知られているが、
このような構造では、上記方法で積層ステータコアに斜
めスロットを形成すると、薄板コアに設けたロッド穴が
積層によって軸方向に対し斜めに連通されてしまい、ロ
ッド部材の挿入及び締着が困難になる課題が生じた。本
発明の目的は、磁性薄板の積層体からなる積層ステータ
コアを備えた電動機のステータにおいて、積層ステータ
コアの外形や薄板コア締着用ロッド部材の挿通穴形状に
影響を与えることなく、積層ステータコアに巻線設置用
の斜めスロットを設けることができるステータを提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数の磁性薄板を軸方向へ積層して形成
され、ロータを囲繞する面に複数のスロットを備える積
層ステータコアと、積層ステータコアの複数のスロット
に設置される励磁巻線とを具備した電動機のステータに
おいて、積層ステータコアは、軸方向へ貫通する中空部
を画定する内壁を有した外側積層コアと、外側積層コア
の中空部に収容されて内壁に固定される内側積層コアと
からなり、内側積層コアは、中空部内で軸方向に対し傾
斜して放射状に配置される複数の歯部とそれら歯部を所
定間隔で周方向に連結する連結部とを備え、複数のスロ
ットの各々が、内側積層コアの隣合う歯部の間に画定さ
れて軸方向に対し傾斜して延びることを特徴とする電動
機のステータを提供する。

【０００７】

【作用】内側積層コアの複数の歯部は、連結部によって
周方向に所定間隔で固定的に支持され、かつ軸方向に対
し傾斜して放射状に配置される。このような内側積層コ
アは、磁性薄板材料から打抜かれた複数の歯及び連結子
を有する薄板コアを、それらの各歯が一方向へ所定角度
づつ僅かにずれるように相対回転して軸方向へ積層、固
定することによって形成される。このとき、所定角度づ
つ僅かにずれて積層された複数の歯により、軸方向に対
して傾斜した内側積層コアの歯部が形成され、連結部に
よって支持される複数の歯部間に、励磁巻線を設置する
ためのスロットが軸方向に対し傾斜して形成される。こ
のようにして形成される斜めスロットは、ステータとロ
ータとの間の磁束の高調波成分を除去し、ロータの回転
むら（トルクリップル）を低減する。

【０００８】内側積層コアとは別体に形成される外側積
層コアは、所定の外周部形状を有する複数の薄板コアを
それらの輪郭が正確に重なり合うように積層して形成で
きるので、本来期待される積層ステータコアの所望の外
形を得ることができる。また、薄板コア締着用のロッド
部材を用いる場合、ロッド部材の挿通穴を外側積層コア
に設ける構成とすれば、挿通穴は斜めスロットを形成し
たことによる影響を何ら受けずに軸に平行に延設され
る。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明をその好
適な実施例に基づき詳細に説明する。各図において、同
一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。図面
を参照すると、図１は本発明の実施例による電動機のス
テータ１０を分解図で示し、図２は図１のステータ１０
を組立てた状態で示す。ステータ１０は、積層ステータ
コア１２と励磁巻線１４とを備える。積層ステータコア
１２は、ステータ１０の軸方向へ貫通する中空部１６を
画定する略円筒状の内壁１８を有した外側積層コア２０
と、外側積層コア２０の中空部１６に収容されて内壁１
８に固定される内側積層コア２２とからなる。

【００１０】外側積層コア２０は、珪素鋼板等の磁性薄
板材料から所定形状に打抜かれた薄板コア２４（図３
（ａ），（ｂ）参照）を軸方向へ複数個積層して形成さ
れる。薄板コア２４は、略円形輪郭の内周部２６と、内
周部２６に同心の略正方形輪郭の外周部２８とを備えた
平板要素である。外側積層コア２０は、複数の薄板コア
２４をそれらの内周部２６及び外周部２８が相互にずれ
ることなく正確に重なるように軸方向へ密接積層して形
成される。隣接する薄板コア２４はかしめや接着等の方
法によって相互に固定される。各薄板コア２４の内周部
２６及び外周部２８の重なり合いにより、外側積層コア
２０に略円筒状の内壁１８と略正四角柱状の外壁３０と
が付与される。

【００１１】内側積層コア２２は、珪素鋼板等の磁性薄
板材料から所定形状に打抜かれた薄板コア３２（図４
（ａ），（ｂ）参照）を軸方向へ複数個積層して形成さ
れる。薄板コア３２は、周方向へ等間隔に放射状に配置
される略矩形輪郭を有した複数の歯３４と、各歯３４の
半径方向内縁部から周方向に延びて隣接する歯３４を固
定的に連結する略円環状の連結子３６とを備えた平板要
素である。内側積層コア２２は、隣接する薄板コア３２
の連結子３６が相互にずれることなく正確に重なりかつ
各歯３４が一方向へ所定角度づつ僅かにずれて重なるよ
うに、複数の薄板コア３２を相対回転しつつ軸方向へ密
接積層して形成される。隣接する薄板コア３２は、後述
するようにかしめや接着等の方法によって相互に固定さ
れる。

【００１２】各薄板コア３２の歯３４及び連結子３６の
このような重なり合いにより、内側積層コア２２に、外
側積層コア２０の中空部１６内で軸方向に対し傾斜して
放射状に配置される複数の歯部３８と、それら歯部３８
をその半径方向内縁部で周方向へ等間隔に連結する連結
部４０とが形成される（図１及び図５（ａ），（ｂ）参
照）。さらに、連結部４０には軸方向へ略円筒状に延び
る内壁４２が付与され、この内壁４２が、ステータ１０
に組込まれるロータ（図示せず）に空隙を介して対向す
る。また、複数の歯部３８の半径方向外周面４４は、好
ましくは連結部４０の内壁４２と同心の円筒面上に配置
される。

【００１３】このようにして内側積層コア２２には、連
結部４０によって支持される複数の歯部３８間に、励磁
巻線１４を設置するためのスロット４６が軸方向に対し
傾斜して形成される。積層ステータコア１２においてい
わゆる閉スロット形状を呈するこの斜めスロット４６
は、ステータ１０とロータ（図示せず）との間の磁束の
高調波成分を除去し、電動機の作動時にロータの回転む
ら（トルクリップル）を低減する。

【００１４】ステータ１０を組立てる際には、図１に示
すように、内側積層コア２２の各歯部３８に例えば型巻
きコイルからなる巻線１４を装着した後、内側積層コア
２２を外側積層コア２０の中空部１６に挿入し、内側積
層コア２２の各歯部３８の半径方向外周面４４を外側積
層コア２０の内壁１８に固定する。この固定は、例えば
圧入による締り嵌め、接着剤による接着、樹脂モールド
による固着等の方法によって実施できるが、積層ステー
タコア１２に形成される磁気回路に影響を与えないよう
に内側積層コア２２の半径方向外周面４４と外側積層コ
ア２０の内壁１８とは密着することが好ましい。このよ
うにして、図２に示すステータ１０が組立てられる。な
お、巻線１４は図示の型巻きコイルに限らず、人手や機
械によって直接に各歯部３８に巻付けて形成することも
でき、また単層巻や二層巻等、様々な形態の巻線を内側
積層コア２２に装着できる。このとき、図示実施例では
内側積層コア２２に設けられるスロット４６が外側に開
口しているので、巻線１４の装着が極めて容易である。

【００１５】内側積層コア２２の連結部４０は、隣合う
歯部３８間での磁気漏洩を低減するために可及的に薄肉
に形成されることが好ましい。一般に薄板コア３２は、
０．５mm〜３．０mmの厚みを有するが、打抜き工程によ
って薄板コア３２の連結子３６は薄板コア３２の厚みと
同程度までの半径方向寸法を得ることができる。したが
って内側積層コア２２の連結部４０は、０．５mm厚の薄
板コア３２を積層することにより０．５mmの厚み（半径
方向寸法）に形成することができる。所望により、連結
部４０の内壁４２に研削等の機械加工を施すことによっ
て連結部４０をさらに薄肉化することもできる。

【００１６】上記の構成を有するステータ１０は、積層
ステータコア１２が外側積層コア２０と内側積層コア２
２とを組合せて構成されるので、内側積層コア２２を形
成する複数の薄板コア３２を相対回転して積層すること
により斜めスロット４６を画定したにも関わらず、外側
積層コア２０の外壁３０は本来期待される正四角柱状の
輪郭を維持することができる。

【００１７】外側積層コア２０及び内側積層コア２２
は、例えば所望のプレスステーションを指定して多様な
作業工程を遂行可能な１つの順送金型装置によって製造
することができる。順送金型装置によれば、磁性薄板材
料からの薄板コアの打抜き作業並びに複数の薄板コアの
積層及び固定作業が所望順序で自動的に行われる。特に
内側積層コア２２の製造時には、各薄板コア３２を所定
角度だけ相対回転させつつ積層するとともに、かしめに
よって隣接する薄板コア３２を相互に固定する作業が、
順送金型装置によって容易に行われる。図５（ｂ）に
は、かしめ作業によって薄板コア３２の各歯３４に形成
されるかしめ部４８が示される。

【００１８】或いは、予め両面に接着剤を塗布した磁性
薄板材料から打抜かれた薄板コアを積層すれば、上記の
かしめ作業を省略することもできる。この場合、図６に
示すような略円筒状の治具５０を使用して、内側積層コ
ア２２の複数の薄板コア３２を所定角度だけ相対回転さ
せつつ積層することができる。治具５０は、薄板コア３
２の各歯３４に万遍なく接触する略円筒状の内壁５２を
備え、内壁５２には、軸方向に対して傾斜して延びる１
つの突条５４が形成される。内側積層コア２２を形成す
る際には、薄板コア３２の１つの歯３４の先端側面部分
を、治具５０の内壁５２と突条５４との間に形成される
肩部に当接させつつ、複数の薄板コア３２を積層すれば
よい。そのようにして積層された複数の薄板コア３２に
熱及び圧力を加えて固定することにより、内側積層コア
２２が形成される。

【００１９】本発明に係るステータは、上記以外の様々
な形状を有することができる。例えば外側積層コア２０
の外壁３０の輪郭は、図７（ａ）に示すような正四角柱
の四隅を切り欠いた形状や、図７（ｂ）に示すような他
の多角柱形状等、電動機の所望の外形に適応した形状に
することができる。その場合、外側積層コア２０の外壁
３０の輪郭は、内側積層コア２２に斜めスロット４６
（図５）を形成したことによる何らの影響も受けず、薄
板コア２４の外周部２８（図３）の輪郭によって決ま
る。なお図７（ａ）には、外側積層コア２０を軸方向へ
貫通する複数の穴５６が示される。これらの穴５６は、
外側積層コア２０の複数の薄板コア２４を一体に固定支
持するロッド部材（図示せず）を挿通するためのもので
ある。従来のステータでは、積層ステータコアに斜めス
ロットを形成するとこれらロッド部材挿通穴も斜めにな
ってしまう課題があったが、本発明に係るステータによ
れば、内側積層コア２２に斜めスロット４６を形成して
も、図示のように外側積層コア２０に設けた穴５６は軸
に平行に直線状に延びるので、ロッド部材の挿通を困難
にすることはない。

【００２０】また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、
外側積層コア２０の中空部１６（図１）内で軸方向に対
し傾斜して放射状に配置される複数の歯部５８と、それ
ら歯部５８をその半径方向外縁部で周方向へ等間隔に連
結する連結部６０とを備えた内側積層コア６２を使用す
ることもできる。内側積層コア６２は、図９（ａ），
（ｂ）に示すように、周方向へ等間隔に放射状に配置さ
れる略矩形輪郭を有した複数の歯６４と、各歯６４の半
径方向外縁部から周方向に延びて隣接する歯６４を固定
的に連結する略円環状の連結子６６とを備えた薄板コア
６８を、軸方向へ複数個積層することにより形成され
る。このとき各薄板コア６８は、隣接する薄板コア６８
の連結子６６が相互にずれることなく正確に重なりかつ
各歯６４が一方向へ所定角度づつ僅かにずれて重なるよ
うに、相対回転しつつ軸方向へ密接積層され、かしめや
接着等の方法によって相互に固定される。このようにし
て内側積層コア６２には、連結部６０によって支持され
る複数の歯部５８間に、励磁巻線１４（図１）を設置す
るためのスロット７０が軸方向に対し傾斜して形成され
る。

【００２１】内側積層コア６２の複数の歯部５８の半径
方向内周面７２は、１つの円筒面上に配置され、ステー
タ１０に組込まれるロータ（図示せず）に空隙を介して
対向する。また連結部６０には、好ましくは各歯部５８
の半径方向内周面７２と同心で軸方向へ略円筒状に延び
る外壁７４が付与され、この外壁７４が、外側積層コア
２０の内壁１８に圧入、接着剤、樹脂モールド等によっ
て密着固定される。さらに、各歯部５８の半径方向内周
面７２には、歯部５８の両側面から周方向へ延びる突縁
部７６が形成される。突縁部７６は、スロット７０に配
置された励磁巻線１４のスロット７０からの脱落を防止
する。

【００２２】内側積層コア２２，６２において、歯部３
８，５８の形状及び個数は任意であり、電動機の要求さ
れる磁気特性に応じて設定できる。ただし、連結部４０
の内壁４２、及び歯部５８の半径方向内周面７２は、空
隙を介してロータに対向するのでロータ回転軸に同心の
１つの円筒面上に配置されることが肝要であり、また、
歯部３８の半径方向外周面４４、及び連結部６０の外壁
７４は、薄板コア３２，６８の積層時の回転による形状
変化が無いようにやはり１つの円筒面上に配置されるこ
とが肝要である。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、磁性薄板の積層体からなる積層ステータコアを備え
た電動機のステータにおいて、積層ステータコアを外側
積層コアと内側積層コアとの組合せにより形成し、内側
積層コアに、軸方向に対し傾斜して放射状に配置される
複数の歯部とそれら歯部を所定間隔で周方向に連結する
連結部とを設け、以て内側積層コアの隣合う歯部の間に
斜めスロットを画定する構成とした。したがって、積層
ステータコアの外形すなわち外側積層コアの外形は、内
側積層コアに斜めスロットを画定することによる影響を
受けず、所望の輪郭に形成される。また、外側積層コア
に薄板コア締着用ロッド部材の挿通穴を設ければ、挿通
穴は斜めスロットを形成したことによる影響を何ら受け
ずに軸に平行に延設される。このように本発明によれ
ば、使用環境に適した所望の外形を備えるとともに作動
時のロータ回転むらを低減可能な適用範囲の広い高性能
の電動機が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による電動機のステータの分解
斜視図である。

【図２】図１のステータの組立時の斜視図である。

【図３】図１のステータの外側積層コアを構成する薄板
コアの図で、（ａ）平面図、及び（ｂ）斜視図、であ
る。

【図４】図１のステータの内側積層コアを構成する薄板
コアの図で、（ａ）平面図、及び（ｂ）斜視図、であ
る。

【図５】図１のステータの内側積層コアの図で、（ａ）
平面図、及び（ｂ）斜視図、である。

【図６】図１のステータの内側積層コアを形成する治具
を示す斜視図である。

【図７】変形例による外側積層コアを有したステータの
斜視図で、（ａ）正四角柱の四隅を切り欠いた形状、及
び（ｂ）多角柱形状、の外側積層コアを示す。

【図８】変形例による内側積層コアの図で、（ａ）平面
図、及び（ｂ）斜視図、である。

【図９】図８の内側積層コアを構成する薄板コアの図
で、（ａ）平面図、及び（ｂ）斜視図、である。

【符号の説明】

１２…積層ステータコア １４…励磁巻線 １６…中空部 １８…内壁 ２０…外側積層コア ２２，６２…内側積層コア ２４，３２，６８…薄板コア ３０，７４…外壁 ３４，６４…歯 ３６，６６…連結子 ３８，５８…歯部 ４０，６０…連結部 ４６，７０…スロット ５０…治具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の磁性薄板を軸方向へ積層して形成
   され、ロータを囲繞する面に複数のスロットを備える積
   層ステータコアと、該積層ステータコアの該複数のスロ
   ットに設置される励磁巻線とを具備した電動機のステー
   タにおいて、 前記積層ステータコアは、軸方向へ貫通する中空部を画
   定する内壁を有した外側積層コアと、該外側積層コアの
   該中空部に収容されて該内壁に固定される内側積層コア
   とからなり、該内側積層コアは、該中空部内で軸方向に
   対し傾斜して放射状に配置される複数の歯部とそれら歯
   部を所定間隔で周方向に連結する連結部とを備え、前記
   複数のスロットの各々が、該内側積層コアの隣合う該歯
   部の間に画定されて軸方向に対し傾斜して延びることを
   特徴とする電動機のステータ。