JPH08266013A

JPH08266013A - 電動機

Info

Publication number: JPH08266013A
Application number: JP6610595A
Authority: JP
Inventors: Norisada Nishiyama; 典禎西山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】一般，産業用に利用される電動機において、
キャンの強度不足，固定子と回転子との間の磁気的空間
（磁気的エアギャプ）を大きくすることによる磁気効率
の悪化といった問題を解決し、固定子巻線の直接液冷を
行い小型高出力化をはかることを目的とする。【構成】外周部に複数の溝を配した略おねじ形状を有
する少なくとも固定子の軸方向寸法分が磁性材からなる
キャン３を、内径部を略めねじ形状とした固定子２と係
合し、固定子巻線を直接液冷し小型高出力化をはかる。
キャン３のねじ部の補強リブ効果によるキャン強度の向
上，積層構造による渦電流損の減少により小型で高出力
の電動機を得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般，産業用に利用され
る電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電動機を搭載する機械が小型高出
力化をはかる傾向にあり、また省エネルギーの観点から
も、搭載される電動機も同様に小型高出力化をはかるこ
とが望まれる。電動機の発熱を効率よく放熱，冷却する
ことにより、小型高出力化をはかることが可能となる場
合がある。そこで、電動機において主な発熱源となる固
定子巻線を直接冷却することは効果が高い。

【０００３】以下に、従来の固定子巻線をたとえば冷却
水により直接冷却した電動機について説明する。

【０００４】図１３（ａ）は従来の電動機の部分断面図
である。図１３（ａ）において、２１は回転子、２２は
固定子、２３はキャン、２４はフレーム、２５は巻線、
２６はブラケットを示す。

【０００５】図１３（ｂ）は同電動機を図１３（ａ）の
矢印Ｋ−Ｌ方向から見た半断面図である。回転子２１は
軸受（図示せず）を介してブラケット２６にて回転支持
されている。固定子２２の内径部には円筒状のキャン２
３が同軸的に挿入されている。固定子２２は、フレーム
２４，ブラケット２６，キャン２３によって気密を保
ち、固定子および巻線を冷却液による効率の良い冷却を
行っている。

【０００６】このキャン２３には、固定子の隣接ティー
ス間の漏れ磁束といった磁気回路への悪影響が起らぬよ
うに、一般には非磁性の材質、たとえば、オーステナイ
ト系ステンレスが用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、キャンが非磁性材で構成されているため
に固定子と回転子との間の磁気的空間（磁気的エアギャ
プ）が実際の固定子と回転子との間の空間（機械的エア
ギャップ）に加え、さらにキャンの肉厚分だけ広くな
り、キャンを必要としない電動機と比較して磁気効率が
悪化する。このためキャンの肉厚は可能な限り薄いこと
が望ましいが、固定子冷却液の液圧などのキャンにはた
らく力を考慮した場合キャンの強度を高める必要があ
り、キャン肉厚を薄くするには限界があった。したがっ
て、従来のキャンを用いた電動機はキャンを必要としな
い電動機と比較して磁気効率の悪化のため特性が低下
し、小型高出力をはかることが困難であるという問題を
有していた。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、小型で高出力の電動機を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の電動機は、外周部に複数の溝を配した略おね
じ形状を有する少なくとも固定子軸方向寸法分が磁性材
からなるキャンを、内径部をめねじ形状とした固定子に
配設、または外周部に複数のＬ字型突起列あるいはＬ字
型突起部を備えた少なくとも固定子軸方向寸法分が磁性
材からなるキャンを、前記Ｌ字型突起列あるいはＬ字型
突起部を固定子ティース部の穴あるいは溝に係合した構
成を有している。

【００１０】

【作用】この構成によって、キャンが磁性材からなるた
め機械的エアギャップより磁気的エアギャップが増大す
ることなく、キャンを用いることによる電動機の特性を
悪化することがない。また、キャンにねじ形状をほどこ
したのでこのねじ部が円筒状のキャンに対して補強リブ
の効果を与えキャンの強度が上がる。本電動機の固定子
は、板厚０．３mm〜０．５mm程度の電磁鋼板を積層する
ことにより固定子におけるうず電流損などの低減、すな
わち鉄損の低減をはかっている。前記のキャンのねじ部
が積層鋼板により構成された固定子のねじ部と係合し、
積層構造となり渦電流損などの低減、すなわち鉄損を低
減でき特性を悪化することなくキャンの強度を向上でき
る。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。

【００１２】図１（ａ）は本発明の第１の実施例におけ
る電動機の部分断面図である。図１（ａ）において、１
は回転軸を備えた回転子、２は固定子、３は固定子２の
内径部に配したキャン、４は固定子巻線、５はフレー
ム、６はブラケットを示す。回転子１は両ブラケット６
に軸受（図示せず）を介して固定子２と同軸的に回転支
持されている。固定子２は固定子巻線４を備えている。
固定子２と回転子１との空間（エアギャップ）の固定子
内径部にはキャン３を配設している。なお、図１（ｂ）
は図１（ａ）のキャンのおねじ部に沿った矢印Ａ−Ｂに
おける半断面図を示している。図２はキャン３の側面と
回転軸方向から見た図を示していており、３ａがおねじ
部，３ｂが溝部である。

【００１３】以上のように構成された電動機について、
その動作を説明する。本電動機は、一般の電動機のよう
に固定子巻線４のある相に電流を流し励磁することを繰
り返すことによる電磁力により回転子１に回転トルクを
得るものであり、フレーム５，ブラケット６，キャン３
によって気密を保った固定子２および固定子巻線４を冷
却液により直接液冷をしている。

【００１４】本発明はキャン３が磁性材からなるため、
一般の非磁性材からなるキャンを用いた電動機における
磁気的エアギャップの増大による特性の悪化が起らな
い。しかし、キャンを磁性材により構成し固定子の極歯
部（以下ティースと称す）を連結したことにより固定子
ティース間の漏れ磁束が多くなるが、これに対しキャン
の溝部３ｂを固定子２のティース間に配することで、そ
の部分の磁性材を薄くし、その箇所で磁束飽和が生じ、
隣接ティース間における漏れ磁束を低減する。したがっ
て、本発明は磁性材からなるキャンを用いているが、漏
れ磁束を少なくすることができ電動機の特性悪化を少な
くするよう考慮をしている。

【００１５】また、キャンをねじ形状としたことにより
ねじ部３ａが円筒状のキャンに対して補強リブとなり、
冷却液圧などを考慮した上で、薄いキャンで必要強度を
有するものを得ることができる。さらに、キャンのねじ
部が積層鋼板により構成された固定子のねじ部と係合
し、積層構造となり、その部分における渦電流損、すな
わち鉄損が増加せず特性の悪化を防ぐことができる。

【００１６】以上のように本実施例によれば、外周部に
複数の溝を配した略おねじ形状を有し、少なくとも固定
子の軸方向寸法分が磁性材からなるキャンと、内径部を
略めねじ形状とした固定子に配設した構成によって、機
械的エアギャップより磁気的エアギャップが増大するこ
となくキャンを用いることによる電動機の特性を著しく
悪化することがない。また、キャンをねじ形状としたの
で補強リブの効果が得られキャンを薄くすることができ
る。さらに、キャンのねじ部が積層鋼板により構成され
た固定子のねじ部と係合し積層構造となり、その部分に
おける渦電流損、すなわち鉄損が増加せず特性の悪化を
防ぐことができ、小型高出力化を図った優れた電動機を
提供することができる。

【００１７】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について図面を参照しながら説明する。

【００１８】図３は第２の実施例における電動機の部分
断面図を示す。図３において、１は回転子、３はキャ
ン、４は固定子巻線、５はフレーム、６はブラケット
で、以上は図１の構成と同じものであり、説明を省略す
る。図１の構成と異なるのは固定子７の内径部のねじ部
の構成を変えた点である。その詳細を図４，図５，図６
を用いて説明する。

【００１９】図４は、本実施例の固定子７の半断面図、
図３の矢印Ｃ−Ｄにおける半断面図を示している。図５
は、固定子７を構成する固定子鉄板８のティースを示し
ている。図６は、固定子７の内径側から見たねじ部の展
開図および矢印Ｅ−Ｆにおける断面図を示している。図
６（ａ）のＭ，Ｎは図４のＭ，Ｎ部を表示している。

【００２０】固定子７のねじ部の構成は、図５に示す図
の斜線で表示してある。極歯部の先端を一定角度θだけ
ねじった内径寸法の異なる固定子ティース部８ａ，８ｂ
を有する固定子鉄板８を積層し、簡易な方法にてねじ部
を構成している。この際、図６に示すとおり各ティース
で構成した形状が連続したねじ形状となるように、固定
子鉄板のティース部内径寸法の選択、および曲げ角度を
適切な値としている。

【００２１】さらに、本実施例はティース数が８の場合
であるが、固定子内径寸法に対してティースの幅（めね
じ構成部）が比較的小さい方が（スロット数の多い固定
子）ねじ部の構成が無理なく行えることを追記してお
く。またスロット形状が異なる場合や、ティースが等間
隔とならない固定子においても本実施例が実施できるこ
とはいうまでもない。

【００２２】以上のように本実施例によれば、固定子内
径部のねじ形状を簡易な方法で構成できるので、前記第
１の実施例同様の効果を得ることが容易に行え、小型高
出力化を図った優れた電動機を提供することができる。

【００２３】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について図面を参照しながら説明する。

【００２４】図７は第３の実施例における電動機の部分
断面図を示してある。図７において、１は回転子、４は
固定子巻線、５はフレーム、６はブラケットで、以上は
図１の構成と同じものであり、説明を省略する。図１の
構成と異なるのは固定子９，キャン１０の構成を変えた
点であり、以下に図８を参照しながら説明する。図８は
図７の矢印Ｇ−Ｈにおける部分断面図を示す。９ａは固
定子９のティース部の複数の溝穴、１０ａはキャン１０
の外周部の複数のＬ字型突起部を示していて、固定子テ
ィース部の溝穴９ａにキャンの複数Ｌ字型突起部１０ａ
を係合した構成である。

【００２５】本発明はキャン１０が磁性材からなるた
め、一般の非磁性材からなるキャンを用いた電動機にお
ける磁気的エアギャップの増大による特性の悪化が起ら
ない。キャンを磁性材により構成し固定子のティースを
連結したことにより、固定子ティース間の漏れ磁束が多
くなる。しかし、Ｌ字型突起部１０ａが円筒状のキャン
に対して補強となるのでキャンの肉厚を薄くすることが
可能である。そしてキャンを薄くすることで固定子の隣
接するティース間での漏れ磁束を飽和し、漏れ磁束を低
減する。

【００２６】このように、本実施例では漏れ磁束を少な
くすることにより、電動機の特性悪化を少なくするよう
考慮をしている。

【００２７】なお、固定子ティース部の溝穴９ａに係合
するキャンの複数Ｌ字型突起部１０ａは、必ず同一の周
方向とであることを特徴としている。すなわち、組立時
はキャンのＬ字型突起部を固定子ティース間の位置とな
るようにキャンを固定子内径部に挿入、キャンを回転さ
せ係合させている。

【００２８】以上のように、磁性材からなるキャンの複
数のＬ字型突起部を固定子のティース部の複数の溝穴と
係合した構成により、磁気的エアギャップの増大となら
ずキャンを用いることによる電動機の特性が著しく悪化
することがない。また、複数のＬ字型突起部により、冷
却液圧等を考慮し薄いキャンで必要とする強度を得るこ
とができる。

【００２９】さらに、図７に示すようにキャンのＬ字型
突起部１０ａが電磁鋼板の積層により構成された固定子
の溝穴部に係合し積層構造となり、その部分における渦
電流損、すなわち鉄損の増加とならず特性の悪化を防ぐ
ことができ、小型高出力化を図った優れた電動機を提供
することができる。

【００３０】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について図面を参照しながら説明する。

【００３１】図９は本発明の第４の実施例における電動
機の部分断面図である。図９において、１は回転子、４
は固定子巻線、５はフレーム、６はブラケットで、以上
は図７の構成と同じものであり、説明を省略する。図１
の構成と異なるのは固定子１１，キャン１２を変更した
点であり、その点を図１０を参照しながら以下に説明す
る。図１０は図９のＧ−Ｈにおける部分断面図を示す。
１１ａは固定子１１のティース部の複数の溝を、１２ａ
はキャン１２の外周部の複数のＬ字型突起列を示してい
て、固定子１１のティース部の溝１１ａにキャンの複数
Ｌ字型突起列１２ａを係合した構成である。

【００３２】本発明はキャン１２が磁性材からなるた
め、一般の非磁性材からなるキャンを用いた電動機にお
ける磁気的エアギャップの増大による特性の悪化が起ら
ない。キャンを磁性材により構成し固定子の極歯部（テ
ィース）を連結したことにより、固定子ティース間の漏
れ磁束が多くなる。しかし、Ｌ字型突起列１２ａが円筒
状のキャンに対して補強となるので、キャンの肉厚を薄
くすることが可能である。キャンを薄くすることで固定
子の隣接するティース間での漏れ磁束を飽和し、漏れ磁
束を低減する効果となる。

【００３３】したがって、磁性材からなるキャンを用い
ているが漏れ磁束を少なくすることにより、電動機の特
性悪化を少なくするよう考慮をしている。

【００３４】なお、キャン１２は軸方向に挿入可能な形
状であることが本実施例の特徴の一つである。すなわ
ち、キャンのＬ字型突起部１２ａを固定子１１のティー
ス部の溝１１ａに係合するよう軸方向に挿入することに
より組立が容易であるという効果がある。

【００３５】さらに、必要とする強度を考慮して突起列
の数を減少させる、あるいは突起列を前実施例３と同様
な突起部とすることにより、その部分における渦電流
損、すなわち鉄損の増加とならず特性の悪化を防ぐこと
ができ、小型高出力化を図った優れた電動機を提供する
ことができる。

【００３６】（実施例５）以下、本発明の第５の実施例
について図１１を参照しながら説明する。

【００３７】図１１において、１は回転子、２は固定
子、４は固定子巻線、５はフレームで、以上は図１の構
成と同じものであり、説明を省略する。図１の構成と異
なるのはキャン１３を固定子２の軸方向寸法より若干長
くなる程度に短くした点と、非磁性からなるブラケット
１４のキャン１３との嵌合部分をその分固定子側へ近づ
けた構成にした点である。

【００３８】本実施例では、キャン１３の軸方向寸法が
固定子２のそれとほぼ同じである、すなわち回転子と対
向した部分にだけ磁性材を配することにより磁性材にお
ける鉄損の増加と、磁性材を通じて漏れる漏れ磁束を低
減することができる。また、キャンの軸方向寸法を短く
することで、キャンを支えている両端の距離が短くなり
強度の向上がはかれる。

【００３９】図１２はキャンの側面図である。なお、図
１２に示したキャン１５は磁性材からなる１５ａと、非
磁性材からなる１５ｂとで構成されたものである。キャ
ン１５を図１におけるキャン３に変って構成することに
より、本実施例と同様の効果が得られる。本実施例は実
施例１のキャンの変更例であるが、実施例２，３，４に
おいても本実施例と同様の構造とすることで、同様の効
果が得られることはいうまでもない。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明は、外周部に複数の
溝を配した略おねじ形状を有する少なくとも固定子の軸
方向寸法分は磁性材からなるキャンと、内径部を略めね
じ形状とした固定子とを係合、または外周部に複数のＬ
字型突起列あるいは、Ｌ字型突起部を備えた少なくとも
固定子の軸方向寸法分が磁性材からなるキャンと、前記
Ｌ字型突起を固定子ティース部の溝穴に係合した構成を
有することにより、キャンを用いることによる磁気的エ
アギャップの増大のための電動機の特性悪化を防ぎ、ま
たキャンをねじ形状としたのでねじ部が円筒状のキャン
に対して補強リブの効果を与えることでキャンの強度が
上がりキャンを薄くすることができ、さらにキャンのね
じ部が電磁鋼板の積層により構成された固定子のねじ部
と係合し積層構造となり、渦電流損などの低減、すなわ
ち鉄損を低減でき特性の悪化を防ぎ、さらに固定子内径
の凹凸がなくなることで風音，磁気騒音，トルクリップ
ルを減少した小型で高出力の優れた電動機を実現するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の第一の実施例における電動機の
部分断面図（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ｂ半断面図

【図２】キャンの側面と回転軸方向からみた図

【図３】本発明の第２の実施例における電動機の部分断
面図

【図４】図３のＣ−Ｄ半断面図

【図５】本発明の第２の実施例における電動機の固定子
鉄板のティースを示す図

【図６】（ａ）同実施例における固定子の内径側から見
たねじ部の展開図（ｂ）図６（ａ）における矢印Ｅ−Ｆ断面図

【図７】本発明の第３の実施例における電動機の部分断
面図

【図８】図７の矢印Ｇ−Ｈ部分断面図

【図９】本発明の第４の実施例における電動機の部分断
面図

【図１０】図９の矢印Ｉ−Ｊ部分断面図

【図１１】本発明の第５の実施例における電動機の部分
断面図

【図１２】同実施例におけるキャンの側面図

【図１３】（ａ）従来の電動機の部分断面図（ｂ）図１３（ａ）のＫ−Ｌ半断面図

【符号の説明】

１，２１回転子２，７，９，１１，２２固定子３，１０，１２，１３，１５，２３キャン３ａおねじ部３ｂ溝部４，２５固定子巻線５，２４フレーム６，１４，２６ブラケット８ａ，８ｂ固定子鉄板９ａ，１１ａ固定子のティース部の複数の溝穴１０ａ，１２ａキャンの外周部の複数のＬ字型突起部１５ａ磁性キャン１５ｂ非磁性キャン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉円筒の外周におねじのねじ山部に軸方
向に複数の溝を配することで略おねじ形状とした磁性材
からなるキャンを、内径部を略めねじ形状とした固定子
に係合したことを特徴とする電動機。
【請求項２】内径寸法の異なる固定子鉄板の内径方向の
極歯部（ティース）を一定角度ねじり積層し、内径部を
略めねじ形状とした固定子を有することを特徴とする請
求項１記載の電動機。
【請求項３】外周部に同一周方向の複数のＬ字型突起部
を備えた少なくとも固定子の軸方向寸法分が磁性材から
なるキャンと、前記Ｌ字型突起部を固定子極歯部（ティ
ース）の穴あるいは溝に係合したことを特徴とする電動
機。
【請求項４】外周部に複数のＬ字型突起列を備えた少な
くとも固定子の軸方向寸法分が磁性材からなるキャン
と、前記Ｌ字型突起列を固定子極歯部（ティース）の穴
に係合したことを特徴とする電動機。
【請求項５】少なくとも固定子の軸方向寸法分が磁性材
からなり、その少なくとも一端が非磁性材により構成さ
れたキャンを有する請求項１または請求項２または請求
項３または請求項４記載の電動機。