JP2001339880A

JP2001339880A - モータのステータ

Info

Publication number: JP2001339880A
Application number: JP2000157716A
Authority: JP
Inventors: Hideya Tsuchida; 英也土田; Hideki Ochi; 秀喜越智
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ステータの磁極部先端での磁束のゆらぎによ
って生じる渦電流により発生する渦電流損を低減し、モ
ータ特性の向上を図れるモータのステータを提供する。【解決手段】モータのステータコア１ａを絶縁処理さ
れた鉄線１５を束ねて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、モータのステー
タに係わり、特に電気掃除機等の交流整流子モータに適
したステータの構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気掃除機等に用いられる従来の交流整
流子モータの要部構成を図１０に、ステータコアの斜視
図を図１１に示す。

【０００３】従来のステータ１のコア１ａ及びロータ２
のコア２ａは、無方向性珪素鋼板を積層して形成されて
いる。ステータコア１ａにはヨーク部１１と磁極部１２
が形成され、ロータコア２ａにはスロット部２１と歯部
２２が形成されている。

【０００４】ステータコア１ａの磁極部１２における巻
線を巻回するティース根本部分（以下、巻回部分とい
う）１３とロータコア２ａの歯部２２には、それぞれ銅
線から成る巻線（図示せず）が巻かれ、各巻線は整流子
を介して接続される。

【０００５】図１２（Ａ）は上記ステータコア１ａに巻
線１ｂを巻回した状態（ロータは省略）を示し、図１２
（Ｂ）はその側面図を示す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電気掃除機
のロータ２は毎分３万回転以上の高速回転を行う。ロー
タコア２ａの各歯部２２の間には開口２３が形成されて
おり、ステータコア１ａの磁極部１２からロータコア２
ａの歯部２２へ通過する磁束は、図１３に示すように歯
部２２間の開口２３の存在のため開口２３に相対する部
分から歯部２２の方へ引きつけられる。

【０００７】ロータ２の回転によってステータコア１ａ
の磁極部１２とロータコア２ａの歯部２２の相対位置が
ずれるから、（ロータの回転数）×（歯数）のゆらぎが
ステータコア１ａの磁極部１２の先端に現れる。

【０００８】電気掃除機等の交流整流子モータでは、回
転数が高く、歯数も多いので、磁束のゆらぎも多く、ゆ
らぎの周波数の２乗に比例して渦電流が流れるため、ス
テータコア１ａの磁極部１２先端に渦電流損が多く発生
する。

【０００９】また、渦電流損は板の厚さの２乗に比例す
るため、従来のモータのステータ１では、渦電流損を小
さくするため、薄い珪素鋼板１４を積層して構成してい
るが、更なる改善が望まれている。

【００１０】また、従来の無方向性珪素鋼板１４を積層
して形成したステータコア１ａでは、巻線１ｂを巻く巻
回部分１３の断面形状が四角形であるため、巻線１ｂを
巻いた場合、四角形の直角に沿って密着しては巻けない
ので、図１２に示したように四角形のそれぞれの辺側に
無駄な空間Ｓができ、巻線長さが長くなることにより、
銅損が増え、効率が悪くなる。

【００１１】そこで、本願発明はこのような課題を解決
するためになされたものであり、ステータの磁極部先端
での磁束のゆらぎによって生じる渦電流により発生する
渦電流損を低減し、モータ特性の向上を図れるモータの
ステータを提供することを目的とするものである。

【００１２】また、ステータに巻線を巻いた場合に無駄
な空間を少なくし、同じ巻数で巻線長さが短くて済み、
銅損を小さくすることができてモータ特性の向上が図れ
るモータのステータを提供することを目的とするもので
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本願発明は、モータのステータコアを絶縁
処理された線材を束ねて構成したことを特徴とするもの
である。

【００１４】また、前記線材の束をワニス等の接合剤で
固めたことを特徴とするものである。

【００１５】また、前記線材の束を樹脂でモールドして
固めたことを特徴とするものである。

【００１６】また、前記線材の束を樹脂でモールドされ
た線材を束ねて焼結することにより固めたことを特徴と
するものである。

【００１７】一方、モータのステータコアを軟磁性鋼パ
ウダーメタル成形材を用いて内部に絶縁処理された線材
を含ませて構成したことを特徴とするものである。

【００１８】また、モータのステータコアの磁極部を軟
磁性鋼パウダーメタル成形材で形成し、ステータコアの
ヨーク部を絶縁処理された線材を束ねて形成したことを
特徴とするものである。

【００１９】さらに、前記ステータコアの磁極部内まで
前記線材を延設したことを特徴とするものである。

【００２０】また、前記線材の断面形状を四角形とした
ことを特徴とするものである。

【００２１】また、前記ステータコアの巻線を巻回する
巻回部分の断面形状を、円形等のように同じ断面積で外
周が四角形より短くなる形状としたことを特徴とするも
のである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、本願発明はモータの
ステータにおけるステータコアの構成に特徴を有するも
のであるので、それを明確に示すため以下の図面では巻
線が巻かれる前のステータコアのみを示している。

【００２３】図１は、本願発明の第１の実施形態におけ
るステータコアの斜視図であり、前記従来技術と同一符
号は同一又は相当部分を示している。

【００２４】本実施形態のステータ１は、従来の珪素鋼
板よりも細い直径の絶縁コーティングされた鉄線１５を
所定の形状に束ね、ワニス等で固めてステータコア１ａ
を構成したものである。すなわち、ステータコア１ａの
ヨーク部１１，磁極部１２及び巻線（図示せず）を巻く
巻回部分１３の全体が鉄線１５の束で形成されている。

【００２５】このように構成することにより、従来の珪
素鋼板を積層したステータよりも、ステータコア１ａの
磁極部１２先端に現れる磁束のゆらぎを珪素鋼板よりも
細い直径の絶縁コーティングされた鉄線１５内に封じ込
めるようにして、渦電流を少なくし、渦電流損の発生を
小さくすることにより、モータ特性の向上を図ることが
できる。

【００２６】図２は、本願発明の第２の実施形態におけ
るステータコアの斜視図であり、前記実施形態と同一符
号は同一又は相当部分を示している。

【００２７】本実施形態のステータ１は、従来の珪素鋼
板よりも細く、かつ断面形状が四角形の絶縁コーティン
グされた鉄線１６を所定の形状に束ね、ワニス等で固め
てステータコア１ａを構成したものである。

【００２８】これにより、前記実施形態と同様にして、
従来の珪素鋼板を積層したステータよりも、ステータコ
ア１ａの磁極部１２先端に現れる渦電流を少なくして、
渦電流損の発生を小さくすることにより、モータ特性の
向上を図ることができる。さらに、鉄線１６の断面形状
を四角形とすることにより、鉄線１６を束ねたときの密
度を高め、断面が丸い鉄線を束ねたときと同等の磁気抵
抗で形状を小さくできる。

【００２９】なお、上記各実施形態において、鉄線１５
又は１６の束の結束手段として、ワニス等の接合剤を用
いれば安価に構成することができるが、樹脂でモールド
して固めるようにすれば強度を高めることができ、さら
に、樹脂でモールドされた鉄線１５又は１６を束ねて焼
結することにより固めるようにすれば、鉄線同士の固着
が確実にでき、強度をより高めることができる。

【００３０】図３は、本願発明の第３の実施形態おける
ステータコアの斜視図、図４と図５はその内部構成を示
すための垂直方向と水平方向の断面図であり、前記実施
形態と同一符号は同一又は相当部分を示している。

【００３１】本実施形態のステータ１は、ステータコア
１ａの全体に軟磁性鋼パウダーメタル成形材１７を用い
て、その内部に前記第１の実施形態と同様な鉄線１５を
含ませると共に、巻線を巻く巻回部分１３の形状を円形
にし、巻線の長さが短くて済むように成形したものであ
る。巻線を巻く巻回部分１３を円形としたことにより、
そこから二方に分かれたヨーク部１１は、図４に示すよ
うに内側が円弧状を成す半円形状に形成される。また、
磁極部１２は、図５に示すように軟磁性鋼パウダーメタ
ル成形材１７のみで形成され、その先端面は滑らかな円
弧状を成している。

【００３２】従来、無方向性珪素鋼板を積層してステー
タを構成する場合、ステータコアの形状をした同一の金
型で珪素鋼板を打ち抜き、それを積層、バインドして形
成するため、どうしても巻線を巻く巻回部分１３の断面
形状が四角形となったが、本実施形態のものでは、ステ
ータコア１ａを細い鉄線１５と以下のような特性を有す
る軟磁性鋼パウダーメタル成形材１７を用いて形成する
ことにより、容易に上述したような形状を得ることがで
きる。

【００３３】軟磁性鋼パウダーメタル成形材１７は、図
６に示すように、約１００μｍの大きさの純鉄の粉末粒
子５の表面を絶縁コーティング５１で覆ったものであ
る。絶縁コーティング５１は各粒子５を覆っており、高
圧圧縮後もそのまま残るため、軟磁性鋼パウダーメタル
成形材１７は、高周波でも渦電流の発生が小さいという
特徴がある。

【００３４】成形による強度はバインダー５２を添加す
ることや５００℃程度の熱処理中の反応により粒子５同
士が結合することにより得ることができ、また、形状も
型枠を用いて所望の形状に容易に成形することができ
る。

【００３５】ところで、このような軟磁性鋼パウダーメ
タル成形材１７のみでステータコア１ａ全体を形成する
ことも考えられるが、透磁率が珪素鋼板の１／６程度し
かないため、ヨーク部で漏洩磁束が多くなり、磁気回路
効率が低くなり好ましくない。

【００３６】そこで、本実施形態におけるモータのステ
ータ１では、前述したようにステータコア１ａ内部に透
磁率の高い鉄線１５を含ませ、全体を軟磁性鋼パウダー
メタル成形材１７で形成し、巻線を巻く巻回部分１３の
形状を円形等の巻線が短くなる形状となるように構成す
る。

【００３７】この結果、ステータコア１ａでは内部の鉄
線１５で透磁率を良好に確保しながら、磁極部１２先端
に現れる渦電流を少なくして渦電流損の発生を小さく
し、ステータ１全体では巻線が従来の珪素鋼板を積層し
たステータより短くて済むため、銅損を小さくすること
ができて、モータ特性の向上を図ることができる。な
お、巻線の巻回部分１３の断面形状は、円形に限ること
なく、同じ断面積で外周が四角形より短くなる形状であ
れば、五角形以上の多角形、楕円形あるいは角部にＲの
ついた形状でも一定の効果が得られる。

【００３８】また、前記第１，第２の実施形態（図１，
図２）のステータコア１ａの磁極部１２は、鉄線１５又
は１６をカットした状態であるため、ロータの歯部先端
とのギャップが均一になりにくい。

【００３９】これに対して、本実施形態のものでは、磁
極部１２が軟磁性鋼パウダーメタル成形材１７で形成さ
れているため、磁極部１２先端を滑らかな円弧状に形成
できるので、ロータの歯部先端とのギャップを均一にで
き、この点においてもモータ特性の向上を図ることがで
きる。

【００４０】図７は、本願発明の第４の実施形態おける
ステータコアの斜視図であり、前記実施形態と同一符号
は同一又は相当部分を示している。

【００４１】本実施形態のステータ１は、ステータコア
１ａの磁極部１２を軟磁性鋼パウダーメタル成形材１７
で形成し、ヨーク部１１を絶縁コーティングされた鉄線
１５を束ねて形成して組み合わせたものである。すなわ
ち、ステータコア１ａのヨーク部１１は前記第１の実施
形態と同様の絶縁コーティングされた細い鉄線１５を所
定の形状に束ねてワニス等で固めて形成し、磁極部１２
は軟磁性鋼パウダーメタル成形材１７を図示のような磁
極部形状に押し固めて焼結することにより形成し、この
磁極部１２とヨーク部１１を結合することでステータコ
ア１ａを構成している。

【００４２】このように構成しても、ステータコア１ａ
のヨーク部１１での透磁率を良好に確保しながら、ステ
ータコア１ａの磁極部１２先端に現れる渦電流を少なく
して渦電流損の発生を小さくし、また、ロータの歯部先
端とのギャップを均一にできるので、モータ特性の向上
を図ることができる。

【００４３】図８は、本願発明の第５の実施形態おける
ステータコアの斜視図であり、前記実施形態と同一符号
は同一又は相当部分を示している。

【００４４】本実施形態のステータ１は、前記第４の実
施形態（図７）におけるステータコア１ａに対して鉄線
１５の束で形成される巻線の巻回部分１３をほぼ円形に
形成したものである。巻回部分１３をほぼ円形としたこ
とにより、そこから二方に分かれた鉄線１５の束で形成
されたヨーク部１１は、内側がほぼ円弧状を成す略半円
形状に形成される。

【００４５】このように構成することにより、前記第４
の実施形態の作用効果に加えて、巻線の巻回部分１３が
ほぼ円形となることで巻線が従来の珪素鋼板を積層した
ステータより短くて済むため、銅損を小さくすることが
できてモータ特性の向上を図ることができる。

【００４６】図９は、本願発明の第６の実施形態おける
ステータコアの水平方向の断面図であり、前記実施形態
と同一符号は同一又は相当部分を示している。

【００４７】本実施形態では、前記第４の実施形態（図
７）における鉄線１５を軟磁性鋼パウダーメタル成形材
１７で形成された磁極部１２内まで延設したものであ
る。

【００４８】このように構成することにより、渦電流が
現れる磁極部１２先端は軟磁性鋼パウダーメタル成形材
１７で覆われるため前記第４の実施形態とほぼ同様な作
用効果が得られると共に、磁極部１３内の透磁率も高め
ることができるので、モータ特性の更なる向上を図るこ
とができる。また、このような変形例は、前記第３の実
施形態（図３〜図５）や第５の実施形態（図８）にも適
用することができる。

【００４９】なお、前記第３〜第６の実施形態（図３〜
図９）において、第２の実施形態（図２）と同様な断面
が四角形の鉄線１６を用いることにより、鉄線１６を束
ねたときの密度を高め、断面が丸い鉄線１５を束ねたと
きと同等の磁気抵抗で形状を小さくできる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本願発明によれば、モータ
のステータコアを絶縁処理された線材を束ねて構成する
ことにより、従来の珪素鋼板を積層したものよりも渦電
流を少なくでき、渦電流損の発生を小さくすることによ
り、モータ特性の向上を図ることができる。

【００５１】また、前記線材の束をワニス等の接合剤で
固めるようにすれば、安価に構成することができる。

【００５２】また、前記線材の束を樹脂でモールドして
固めるようにすれば、強度を高めることができる。

【００５３】また、前記線材の束を樹脂でモールドされ
た線材を束ねて焼結することにより固めるようにすれ
ば、線材同士の固着が確実にでき、強度をより高めるこ
とができる。

【００５４】一方、モータのステータコアを軟磁性鋼パ
ウダーメタル成形材を用いて内部に絶縁処理された線材
を含ませて構成することにより、内部の線材で透磁率を
良好に確保しながら、磁極部先端に現れる渦電流を少な
くして渦電流損の発生を小さくし、また、ロータの歯部
先端とのギャップを均一にできるので、モータ特性の向
上を図ることができる。

【００５５】また、モータのステータコアの磁極部を軟
磁性鋼パウダーメタル成形材で形成し、ステータコアの
ヨーク部を絶縁処理された線材を束ねて形成することに
よりヨーク部での透磁率を良好に確保しながら、磁極部
先端に現れる渦電流を少なくして渦電流損の発生を小さ
くし、また、ロータの歯部先端とのギャップを均一にで
きるので、モータ特性の向上を図ることができる。

【００５６】さらに、前記ステータコアの磁極部内まで
線材を延設することにより、渦電流が現れる磁極部先端
は軟磁性鋼パウダーメタル成形材で覆われるため前記と
ほぼ同様な作用効果が得られると共に、磁極部内の透磁
率も高めることができるので、モータ特性の更なる向上
を図ることができる。

【００５７】また、前記線材の断面形状を四角形とする
ことにより、線材を束ねたときの密度を高め、断面が丸
い線材を束ねたときと同等の磁気抵抗で形状を小さくで
きる。

【００５８】また、前記ステータコアの巻線を巻回する
巻回部分の断面形状を、円形等のように同じ断面積で外
周が四角形より短くなる形状とすることにより、巻線が
従来の珪素鋼板を積層したステータより短くて済むた
め、銅損を小さくすることができて、モータ特性の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１の実施形態におけるステータコ
アの斜視図。

【図２】本願発明の第２の実施形態におけるステータコ
アの斜視図。

【図３】本願発明の第３の実施形態におけるステータコ
アの斜視図。

【図４】上記図３のステータコアの垂直方向断面図。

【図５】同じく、図３のステータコアの水平方向断面
図。

【図６】軟磁性鋼パウダーメタル成形材の組成図。

【図７】本願発明の第４の実施形態におけるステータコ
アの斜視図。

【図８】本願発明の第５の実施形態におけるステータコ
アの斜視図。

【図９】本願発明の第６の実施形態におけるステータコ
アの水平方向断面図。

【図１０】電気掃除機等に用いられる従来の交流整流子
モータの要部構成図。

【図１１】従来のステータコアの斜視図。

【図１２】従来のステータコアに巻線を巻回した状態を
示す図。

【図１３】従来のステータコアとロータコア間の磁束の
流れを示す図。

【符号の説明】

１ステータ１ａステータコア１ｂステータ巻線１１ヨーク部１２磁極部１３巻回部分１４珪素鋼板１５，１６鉄線１７軟磁性鋼パウダーメタル成形材２ロータ２ａロータコア２１スロット部２２歯部２３開口５純鉄の粉末粒子５１絶縁コーティング５２バインダー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータのステータコアを絶縁処理された
線材を束ねて構成したことを特徴とするモータのステー
タ。
【請求項２】前記線材の束をワニス等の接合剤で固め
たことを特徴とする請求項１記載のモータのステータ。
【請求項３】前記線材の束を樹脂でモールドして固め
たことを特徴とする請求項１記載のモータのステータ。
【請求項４】前記線材の束を樹脂でモールドされた線
材を束ねて焼結することにより固めたことを特徴とする
請求項１記載のモータのステータ。
【請求項５】モータのステータコアを軟磁性鋼パウダ
ーメタル成形材を用いて内部に絶縁処理された線材を含
ませて構成したことを特徴とするモータのステータ。
【請求項６】モータのステータコアの磁極部を軟磁性
鋼パウダーメタル成形材で形成し、ステータコアのヨー
ク部を絶縁処理された線材を束ねて形成したことを特徴
とするモータのステータ。
【請求項７】前記ステータコアの磁極部内まで前記線
材を延設したことを特徴とする請求項５又は請求項６記
載のモータのステータ。
【請求項８】前記線材の断面形状を四角形としたこと
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載
のモータのステータ。
【請求項９】前記ステータコアの巻線を巻回する巻回
部分の断面形状を、円形等のように同じ断面積で外周が
四角形より短くなる形状としたことを特徴とする請求項
１ないし請求項８のいずれかに記載のモータのステー
タ。