JP2001025197A

JP2001025197A - 電動機のステータ

Info

Publication number: JP2001025197A
Application number: JP11191811A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Oki; 俊治大木; Makoto Abe; 阿部　　誠; Yasushi Suzuki; 泰史鈴木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ステータティース間における漏れ磁束を有効
に低減できる電動機のステータを提供する。【解決手段】ステータコア１１のスロット１３の開口
部１６に非磁性導電体１７を挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スロット付きステ
ータコアにコイルを挿入してなる電動機のステータに関
し、特に、ステータのティース間における漏れ磁束を有
効に低減することができるものである。

【０００２】

【従来の技術】モータ（電動機）は、一般に、ステータ
（固定子）とロータ（回転子）からなり、ステータは、
多くの場合、０.５mm程度の厚さのけい素鋼板からなる
ステータコア単体を複数枚積層して形成されるステータ
コア積層体（以下単に「ステータコア」という）を有し
ている。このステータコア（固定子鉄心）には巻線用の
溝（スロット）が設けられており、これにコイルを挿入
してモータのステータが完成する。なお、通常は、スロ
ットの開口部に例えば絶縁紙などで作られたくさび（ウ
エッジ）を差し込んで、モータの回転中にコイルがスロ
ットから遠心力によって飛び出すことがないようにして
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の構造のステータにあっては、隣り合う二つのスロ
ットの間にある鉄心の部分（ティース）の先端部同士の
間隔がスロットの幅よりも短いため、コイルに流れる励
磁電流によって生じる磁束の中には、ティースの先端部
から隣接するティースの先端部に抜けてロータに到達し
ない磁束が存在し、また、ロータの永久磁石による磁束
の中にも、ティースの先端部から隣接するティースの先
端部に抜けてコイル（電流）に到達しない磁束が存在す
る。このような、ステータから出てロータに届かない磁
束や、逆に、ロータから出てコイル（電流）に届かない
磁束は、鎖交せず、トルクに寄与しない漏れ磁束とな
る。鎖交する磁束が多いほどモータの発生トルクは大き
くなるので、現在、トルクの向上を図るために漏れ磁束
の低減を図ることが強く望まれている。

【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、ステータティース間におけ
る漏れ磁束を有効に低減することができる電動機のステ
ータを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記の手段によって達成される。

【０００６】（１）本発明に係る電動機のステータは、
スロット付きステータコアにコイルを挿入してなる電動
機のステータにおいて、前記スロットの開口部に非磁性
の導電体を挿入したことを特徴とする。

【０００７】（２）前記非磁性導電体は、熱膨張率が前
記ステータコアよりも大きい。

【０００８】（３）前記非磁性導電体は、アルミニウ
ム、銅、または非磁性ステンレスである。

【０００９】（４）前記非磁性導電体は、くさびと同一
または類似の形状をしている。

【００１０】（５）前記非磁性導電体は、前記ステータ
コアの軸方向の端面部にも突出して取り付けられてい
る。

【００１１】（６）前記非磁性導電体の突出部は、当該
電動機のフレームと内接している。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、スロットの開口部に非
磁性の導電体を挿入したので、隣接するティースの先端
部間を磁束が通りにくくなる。すなわち、非磁性体であ
るため、そもそも磁束が通りにくいのに加えて、導電体
でもあるため、磁束が通ろうとするとこれを打ち消す方
向に渦電流が発生する。したがって、もともと磁束が通
りにくい非磁性体であり、かつ、磁束を通さない方向に
働く渦電流の発生によって、より一層磁束が通りにくく
なるので（渦電流の積極的利用）、ステータティース間
における漏れ磁束を有効に低減することができ、トルク
の向上が図られる。また、ステータティース間における
漏れ磁束を低減できることから、オープンスロットの極
小化、つまり、スロットの開口部の幅を極小化すること
が可能となり、コギングトルクの低減が図られる。

【００１３】非磁性導電体として熱膨張率がステータコ
アよりも大きいもの（例えば、アルミニウム、銅、また
は非磁性ステンレスなど）を使用した場合には、単に挿
入しただけであっても高温になってもスロットから外れ
ることはなく、特別の固定方法を実施する必要はない。

【００１４】また、非磁性導電体をくさび（ウエッジ）
と同一または類似の形状とした場合には、くさびと同じ
機能を果たすことができるため、くさびの代用となり、
回転中のコイルの飛出しを防止することができる。

【００１５】また、非磁性導電体をステータコアの軸方
向の端面部にも突出して取り付けた場合には、コイルエ
ンドの漏れ磁束をも低減することができ、また、その突
出部によって放熱を行うこともできる。

【００１６】特に、非磁性導電体の突出部を電動機のフ
レームと内接させた場合には、コイルで発生した熱を効
率的にフレームに伝達することができ（熱伝導率の向
上）、電動機の冷却により一層有利である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】図１は、本発明の一実施の形態に係る電動
機のステータを示す構成図、図２は、図１の要部詳細図
である。

【００１９】このモータ（電動機）は、従来一般的なも
のと同様、円筒状のケーシングであるフレーム３０を有
し、フレーム３０の内周面にはステータ１０が取り付け
られている。また、フレーム３０には、図示しない軸受
を介してロータ２０が回転自在に取り付けられている。
ステータ１０とロータ２０の間には、エアギャップが設
けられている（以上、図４参照）。

【００２０】ステータ１０は、ステータコア１１と、こ
のステータコア１１に巻装されたコイル１２とを有す
る。ステータコア１１は、コイル挿入用の複数（ここで
は４８個）のスロット１３、ならびに、磁気回路を形成
する複数（スロットと同数の４８個）のティース１４お
よびコア背部（ステータバックヨーク）１５からなるス
テータコア単体を複数枚積層して形成されている。ステ
ータコア単体は、例えば、表面に絶縁層が形成された厚
さ約０.５mmのけい素鋼板で作られている。ステータ１
０は、ティース１４の周囲にコイル１２を巻装して（つ
まり、スロット１３にコイル１２を挿入して）完成され
る。

【００２１】このステータ１０では、さらに、ステータ
コア１１のスロット１３の開口部１６に非磁性の導電体
１７が挿入されている。非磁性導電体は、好ましくは、
高温でも外れないようにするため、熱膨張率がステータ
コア１１よりも大きいもの、例えば、アルミニウム、
銅、または非磁性ステンレスなどを使用する。また、非
磁性導電体は、好ましくは、コイル１２の飛出しを防止
するくさび（ウエッジ）の代用としても用いるため、そ
れと同じ形状をしている。また、非磁性導電体１７の軸
方向の長さは、ステータコア１１の軸方向の長さと同じ
である。なお、非磁性導電体１７は、スロット開口部１
６に挿入された軸方向の長さの合計がステータコア１１
の軸方向の長さと同じであればよく、１本の棒状のもの
であっても、２本以上に分割されたものであってもよ
い。

【００２２】したがって、本実施の形態によれば、スロ
ット１３の開口部１６に非磁性導電体１７を挿入したの
で、隣接するティース１４の先端部１４ａ間を磁束が通
りにくくなる。すなわち、非磁性体であるため、そもそ
も磁束が通りにくいのに加えて、導電体でもあるため、
磁束が通ろうとするとこれを通さない方向に渦電流が発
生する。よって、もともと磁束が通りにくい非磁性体で
ある上に、かつ、導電体であることによる渦電流の発生
によって、より一層磁束が通りにくくなるので（渦電流
の積極的利用）、ステータティース１４間における漏れ
磁束を有効に低減することができ、その結果、トルクの
向上が図られる。

【００２３】また、ステータティース１４間における漏
れ磁束を低減できることから、オープンスロットの極小
化、つまり、スロット１３の開口部１６の幅Ｌを極小化
することが可能となり、コギングトルクの低減が図られ
る。すなわち、オープンスロットが小さいほどコギング
トルクが小さくなることはよく知られているところであ
り、一般的にはオープンスロットを狭くするほど漏れ磁
束は多くなるが、本発明では、ステータティース１４間
の漏れ磁束が低減されるため、トルクの向上を犠牲にす
ることなく、漏れ磁束の低減によるトルクの向上と共
に、オープンスロットの極小化によるコギングトルクの
低減を同時に図ることができる。

【００２４】図３は、非磁性導電体の他の例を示すステ
ータの斜視図である。なお、図１および図２と共通する
部材には同一の符号を付してある。

【００２５】この例では、非磁性導電体４０は、略Ｔ字
形の立体形状をしており、ステータコア１１のスロット
１３の開口部１６に挿入される挿入部４１と、ステータ
コア１１の軸方向の端面部１１ａに突き出た状態で取り
付けられる突出部４２とを有する。ここでは、例えば、
かかる略Ｔ字形の二つの非磁性導電体４０が、ステータ
コア１１の両端面部１１ａ，１１ａからそれぞれ同じス
ロット開口部１６に挿入されている。もちろん、二つの
非磁性導電体４０の挿入部４１の長さの合計は、ステー
タコア１１ａの軸方向の長さと同じである。

【００２６】このように、非磁性導電体４０に突出部４
２を設けてステータコア端面部１１ａにも取り付けるこ
とにより、コイルエンド１８（図４参照）からの漏れ磁
束をも低減することができ、この点からもトルクの向上
が図られる。また、その突出部４２によって放熱を行う
ことができるため、モータの冷却にも資する。

【００２７】特に、図４に示すように、非磁性導電体４
０の突出部４２ａを延長してモータのフレーム３０に接
触させた場合には、コイルで発生した熱を効率的にフレ
ーム３０に伝達することができ（熱伝導率の向上）、モ
ータの冷却により一層有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る電動機のステー
タを示す構成図である。

【図２】図１の要部詳細図である。

【図３】非磁性導電体の他の例を示すステータの斜視
図である。

【図４】図３の非磁性導電体の変更例を示すモータの
断面図である。

【符号の説明】

１０，１０ａ，１０ｂ…ステータ、１１，１１ａ…ステータコア、１２…コイル、１３…スロット、１４…ティース、１４ａ…ティースの先端部、１６…スロットの開口部、１７…非磁性導電体、１８…コイルエンド、２０…ロータ、３０…フレーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木泰史神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 5H002 AA02 AB01 AE07 5H604 AA05 BB01 BB14 CC01 CC05 CC13 CC16 DA02 QC01 QC04 QC09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スロット付きステータコアにコイルを挿
入してなる電動機のステータにおいて、前記スロットの開口部に非磁性の導電体を挿入したこと
を特徴とする電動機のステータ。
【請求項２】前記非磁性導電体は、熱膨張率が前記ス
テータコアよりも大きいことを特徴とする請求項１記載
の電動機のステータ。
【請求項３】前記非磁性導電体は、アルミニウム、
銅、または非磁性ステンレスであることを特徴とする請
求項２記載の電動機のステータ。
【請求項４】前記非磁性導電体は、くさびと同一また
は類似の形状をしていることを特徴とする請求項１記載
のステータ。
【請求項５】前記非磁性導電体は、前記ステータコア
の軸方向の端面部にも突出して取り付けられていること
を特徴とする請求項１記載の電動機のステータ。
【請求項６】前記非磁性導電体の突出部は、当該電動
機のフレームと内接していることを特徴とする請求項５
記載の電動機のステータ。