JP2000175386A - トロイダルステータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特殊な巻線機を必要とすることなく、且つ組
立作業性の優れたトロイダルステータを提供する。 【解決手段】 環状のヨーク部の内側に周方向に所定の
間隔を介して複数のテイース部が突出して形成されると
ともにヨーク部の各テイース部間にそれぞれコイルが巻
回されてなるトロイダルステータにおいて、ヨーク部７
の各テイース部８根元近傍にそれぞれ展開可能な展開手
段としての穴９およびスリット１０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄心のヨーク部
にトロイダルコイルが施された電動機のトロイダルステ
ータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の例えば特開平１０−２１
０６８８号公報に開示されたトロイダルステータは、図
１９に示すように２分割された分割鉄心１、２の各ヨー
ク部１ａ、２ａにそれぞれ巻線３を施した後、一方の分
割鉄心１を図中矢印で示す方向に移動させて、各端面に
それぞれ形成された凹、凸部１ｂ、２ｂ、１ｃ、２ｃを
お互いに嵌合させて当接することにより一体化したもの
であり、各分割鉄心１、２に分割することにより巻線の
容易化を図ったものであるが、元々が環状であるために
各磁極テイース先端間の隙間が狭いため特殊な巻線機を
必要とする。

【０００３】又、特開平１０−２０１１４５号公報に開
示されたトロイダルステータは、図２０（Ａ）に示すよ
うに固定子コアをテイース４ａとヨーク部４ｂが一対ず
つ一体化された多数の分割鉄心４に分割し、図２０
（Ｂ）に示すように各ヨーク部４ｂにボビン５に巻回さ
れた巻線６をそれぞれ装着させた後、各分割鉄心４の端
面にそれぞれ形成された凹、凸部４ｃ、４ｄをお互いに
嵌合させて当接することにより、図２０（Ｃ）に示すよ
うな環状に一体化したものであり、固定子コアを多数の
分割鉄心４に分割したことにより特殊な巻線機を用いる
ことなく、巻線６をトロイダル状に施すことが可能とな
るが、その反面、部品点数が大幅に増加し固定子コア自
体の組立が繁雑になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のトロイダルステ
ータは以上のように、巻線作業容易化のため固定子コア
を分割してもその分割数が少なければ、各磁極テイース
先端間の隙間が狭いため特殊な巻線機が必要となり、
又、分割数を多くしてテイース４ａとヨーク部４ｂが一
対ずつ一体化された分割鉄心４とすると、特殊な巻線機
は不要となるが、部品点数が大幅に増加して固定子コア
自体の組立が繁雑となり組立作業性が低下する等の問題
点があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、特殊な巻線機を必要とすること
なく、且つ組立作業性の優れたトロイダルステータを提
供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るトロイダルステータは、環状のヨーク部の内側に周方
向に所定の間隔を介して複数のテイース部が突出して形
成されるとともにヨーク部の各テイース部間にそれぞれ
コイルが巻回されてなるトロイダルステータにおいて、
ヨーク部の各テイース部根元近傍にそれぞれ展開可能な
展開手段を設けたものである。

【０００７】又、この発明の請求項２に係るトロイダル
ステータは、請求項１において、展開手段をテイース部
の個数をｎとすると（ｎ−１）個所に設けるようにした
ものである。

【０００８】又、この発明の請求項３に係るトロイダル
ステータは、請求項１において、テイース部を周方向に
２分割し両分割面をヨーク部が展開される状態でお互い
に離反する方向に回動可能に形成したものである。

【０００９】又、この発明の請求項４に係るトロイダル
ステータは、請求項３において、分割部をテイース部中
央から側方に抜けて延在するように形成したものであ
る。

【００１０】又、この発明の請求項５に係るトロイダル
ステータは、請求項４において、テイース部の先端を周
方向両側に分割部が側方に抜ける側を長く他方を短くそ
れぞれ突出させるようにしたものである。

【００１１】又、この発明の請求項６に係るトロイダル
ステータは、請求項１ないし５のいずれかにおいて、ヨ
ーク部の外側に複数の突起部を形成したものである。

【００１２】又、この発明の請求項７に係るトロイダル
ステータは、請求項６において、突起部を各展開手段の
両側に一対ずつ形成するようにしたものである。

【００１３】又、この発明の請求項８に係るトロイダル
ステータは、請求項７において、両突起部をヨーク部が
展開された状態で側面が当接するように形成したもので
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の
実施の形態１におけるトロイダルステータが適用された
コンデンサ型単相誘導電動機の構成を示す断面図、図２
は環状鉄心の構成を示す正面図、図３は図２における環
状鉄心に絶縁用塗装膜を施した状態を示す正面図、図４
は図３における環状鉄心を展開した状態を示す正面図、
図５は図４に示すように展開された環状鉄心にコイルを
施した状態を示す正面図、図６は図５における環状鉄心
を元の環状に戻して形成されるトロイダルステータの構
成を示す正面図である。

【００１５】図において、７は環状のヨーク部、８はこ
のヨーク部７の内側に周方向に所定の間隔を介して突出
して形成される複数のテイース部、９はヨーク部７の各
テイース部８とそれぞれ対応する外周側の位置に形成さ
れる穴、１０はテイース部８を周方向に２分割するよう
に、先端から穴９に向けて延在して形成され穴９と共に
展開手段を構成するスリットで、これら７〜１０は薄板
状磁性板を打ち抜くことにより形成され、これらが所定
の枚数積層一体化されて環状鉄心１１が構成されてい
る。

【００１６】１２は環状鉄心１１の表面に例えばエポキ
シ樹脂を静電塗装、電着塗装、吹付塗装等によって施す
ことにより形成された絶縁用塗装膜、１３、１４はヨー
ク部７の各テイース部８間にそれぞれ巻回され、２個ず
つ交互に接続して構成されるメインコイルおよびサブコ
イルで、端部にそれぞれメインおよびサブ端末が配置さ
れている。そして、これら１１〜１４はトロイダルステ
ータ１５を構成している。１６はこのトロイダルステー
タ１５を覆って一体化する樹脂モールド、１７はトロイ
ダルステータ１５の内径側を貫通して配設される回転軸
１８に固着され、トロイダルステータ１５と共にコンデ
ンサ型単相誘導電動機１９を構成するロータである。

【００１７】次に、上記のように構成される実施の形態
１におけるトロイダルステータの組立方法について説明
する。まず、薄板状磁性板を打ち抜くことにより、図２
に示すように環状のヨーク部７、複数のテイース部８お
よびスリット１０を形成し、所定の枚数積層一体化する
ことにより環状鉄心１１を構成する。次いで、図３に示
すように環状鉄心１１の表面に例えばエポキシ樹脂を静
電塗装することにより絶縁用塗装膜１２を形成する。

【００１８】次いで、図４に示すように環状鉄心１１の
スリット１０の部分を拡開することにより環状鉄心１１
を帯状に展開し、図５に示すようにメインコイル１３お
よびサブコイル１４を、ヨーク部７の各テイース部８間
にそれぞれ巻回する。次いで、帯状に展開された環状鉄
心１１を図６に示すように再び元の環状に戻し、図示は
しないが両端部を例えば溶接等により接合することによ
りトロイダルステータ１５が組み立てられ、最後に、図
１に示すようにこのトロイダルステータ１５の周囲を樹
脂モールド１６で覆って一体化した後、ロータ１７と組
み合わせることによりコンデンサ型単相誘導電動機１９
が完成する。

【００１９】このように上記実施の形態１によれば、テ
イース部８をスリット１０により周方向に２分割し、両
分割面をお互いが離反する方向に回動させることによ
り、ヨーク部７が帯状に展開できるようにしているの
で、特殊な巻線機を用いることなく両コイル１３、１４
をトロイダル状に巻回することが可能となり、又、帯状
に展開したヨーク部７を元に戻すだけで環状のトロイダ
ルステータ１５を構成することができるので、組立作業
性の大幅な向上を図ることが可能になる。なお、展開手
段としてのスリット１０を、テイース部８の個数をｎと
した場合に（ｎ−１）個所に形成するようにしているの
で、スリット１０の無い部分を切り離すことができるた
め、帯状に展開する作業が容易となる。

【００２０】実施の形態２．図７はこの発明の実施の形
態２におけるトロイダルステータが適用されたコンデン
サ型単相誘導電動機の構成を示す断面図、図８は図７に
おける線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面を示す断面
図、図９は環状鉄心の構成を示す正面図、図１０は図９
における環状鉄心を展開した状態を示す正面図、図１１
は図１０における環状鉄心にボビンを一体成型した構成
を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正面図、図１２は図
１１に示すようにボビンが一体成型された環状鉄心にコ
イルを施した状態を示す正面図、図１３は図１２におけ
る環状鉄心を元の環状に戻して形成されるトロイダルス
テータの構成を示す正面図、図１４は図１３におけるト
ロイダルステータをフレームと組み合わせた状態を示す
断面図である。

【００２１】図において、２０は環状のヨーク部、２１
はこのヨーク部２０の内側に周方向に所定の間隔を介し
て突出して形成される複数のテイース部、２２はヨーク
部２０の各テイース部２１とそれぞれ対応する外側に突
出して形成される複数の突起部、２３はヨーク部２０の
各突起部２２根元近傍にそれぞれ形成される一対の穴、
２４は両穴２３、２３からテイース部２１を周方向に２
分割するように、テイース部２１の中央から側方に抜け
るように延在して形成され、両穴２３、２３と共に展開
手段を構成するスリットで、これら２１〜２４は薄板状
磁性板を打ち抜くことにより形成され、これらが所定の
枚数積層一体化されて環状鉄心２５が構成されている。

【００２２】２６は環状鉄心２５を帯状に展開した状態
で、ヨーク部２０の各テイース部２１間にそれぞれ樹脂
で一体成型することにより形成されるボビン、２７、２
８は各ボビン２６にそれぞれ巻回され、２個ずつ交互に
接続して構成されるメインコイルおよびサブコイルで、
これら２５〜２８はトロイダルステータ２９を構成して
いる。３０は例えばアルミやステンレス等のような非磁
性材料でなる円筒状のフレームで、内周面に各突起部２
２の外周面が嵌合されている。３１はトロイダルステー
タ２９の内径側を貫通して配設される回転軸３２に固着
され、トロイダルステータ２９と共にコンデンサ型単相
誘導電動機３３を構成するロータである。

【００２３】次に、上記のように構成される実施の形態
２におけるトロイダルステータの組立方法について説明
する。まず、薄板状磁性板を打ち抜くことにより、図９
に示すように環状のヨーク部２０、複数のテイース部２
１、突起部２２およびスリット２４を形成し、所定の枚
数積層一体化することにより環状鉄心２５を構成する。
次いで、図１０に示すように環状鉄心２５のスリット２
４の部分を拡開することにより環状鉄心２５を帯状に展
開する。

【００２４】次いで、図１１に示すようにヨーク部２０
の各テイース部２１間に、それぞれ樹脂を一体成型する
ことによりボビン２６を形成し、図１２に示すようにメ
インコイル２７およびサブコイル２８をボビン２６に巻
回する。次いで、帯状に展開された環状鉄心２５を図１
３に示すように再び元の環状に戻し、図示はしないが両
端部を例えば溶接等で接合することによりトロイダルス
テータ２９が組み立てられ、最後に、図１４に示すよう
に各突起部２２の外周にフレーム３０を嵌合させて一体
化した後、ロータ３１と組み合わせることによりコンデ
ンサ型単相誘導電動機３３が完成する。

【００２５】このように上記実施の形態２によれば、実
施の形態１におけると同様に、テイース部２１をスリッ
ト２４により周方向に２分割し、両分割面をお互いが離
反する方向に回動させることにより、ヨーク部２０を帯
状に展開するとともに、テイース部２１先端間の開度を
拡大できるようにしているので、特殊な巻線機を用いる
ことなく両コイル２７、２８をトロイダル状に巻回する
ことが可能となり、又、帯状に展開したヨーク部２０を
元に戻すだけで環状のトロイダルステータ２９を構成す
ることができるので、組立作業性の大幅な向上を図るこ
とが可能になり、さらに又、ヨーク部２０の外周側に突
起部２２を形成したことによりフレーム３０との一体化
が容易となり、さらに組立作業性の向上を図ることが可
能になる。

【００２６】実施の形態３．図１５はこの発明の実施の
形態３におけるトロイダルステータが適用されたコンデ
ンサ型単相誘導電動機の構成を示す断面図、図１６は環
状鉄心の構成を示す正面図、図１７は図１６における環
状鉄心を展開した状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）
はコイルを施す方法を示す正面図、図１８は図１７にお
ける環状鉄心を元の環状に戻して形成されるトロイダル
ステータの構成を示す正面図である。

【００２７】図において、３４は例えば展開手段として
のピン３５により回転自在に連結された複数のヨーク片
３４ａで形成される環状のヨーク部、３６は各ヨーク片
３４ａの両端から内側に突出してそれぞれ形成される第
１および第２のテイース片３６ａ、３６ｂのお互いに周
方向に相隣なる同士が一体に係合して構成されるテイー
ス部、３７は各ヨーク片３４ａの両端から外側に突出し
てそれぞれ形成される一対の突起部で、これら３４、３
６、３７は薄板状磁性板を打ち抜くことにより形成さ
れ、これらが所定の枚数積層された後、ピン３５により
連結一体化されて環状鉄心３８が構成される。

【００２８】３９は環状鉄心３８を帯状に展開した状態
で各ヨーク片３４ａにそれぞれ巻回されるコイルで、環
状鉄心３８と共にトロイダルステータ４０を構成してい
る。４１はノズル４１ａを介してコイル３９を巻線する
巻線機、４２は帯状に展開された環状鉄心３８の両端を
保持して回転させる保持具、４３は例えばアルミやステ
ンレス等のような非磁性材料でなる円筒状のフレーム、
４４はトロイダルステータ４０の内径側を貫通して配設
される回転軸４５に固着され、トロイダルステータ４０
と共にコンデンサ型単相誘導電動機４６を構成するロー
タである。

【００２９】次に、上記のように構成される実施の形態
３におけるトロイダルステータの組立方法について説明
する。まず、薄板状磁性板を打ち抜くことにより、図１
６に示すように環状のヨーク部３４、複数のテイース部
３６および突起部３７を形成し、所定の枚数積層した後
ピン３５により連結一体化することにより環状鉄心３８
を構成する。次いで、図示はしないが環状鉄心３８の表
面に例えばエポキシ樹脂を静電塗装することにより絶縁
用塗装膜を形成する。

【００３０】次いで、図１７（Ａ）に示すようにピン３
５を介して第１および第２のテイース片３６ａ、３６ｂ
をお互いが離反する方向に回転させるとともに、相隣な
る両突起部３７、３７同士を当接させることにより環状
鉄心３８を帯状に展開する。次いで、図１７（Ｂ）に示
すように巻線機４１からノズル４１ａを介して巻線を供
給するとともに、保持具４２で環状鉄心３８を回転させ
ることにより各ヨーク片３４ａにそれぞれコイル３９を
巻回する。次いで、帯状に展開された環状鉄心３８を図
１８に示すように再び元の環状に戻し、図示はしないが
両端部を例えば溶接等で接合することによりトロイダル
ステータ４０が組み立てられ、最後に、図１５に示すよ
うに各突起部３７の外周にフレーム４３を嵌合させて一
体化した後、ロータ４４と組み合わせることによりコン
デンサ型単相誘導電動機４６が完成する。

【００３１】このように上記実施の形態３によれば、ピ
ン３５を介して第１および第２のテイース片３６ａ、３
６ｂをお互いが離反する方向に回転させるとともに、相
隣なる両突起部３７、３７同士を当接させることにより
環状鉄心３８を帯状に展開するとともに、第２のテイー
ス片３６ｂの先端を第１のテイース片３６ａと係合する
側を他方より長く突出させて、テイース部３６先端間の
開度を十分に拡大できるようにしているので、特殊な巻
線機を用いることなく各コイル３９をトロイダル状に巻
回することが可能となり、又、帯状に展開したヨーク部
３４を元に戻すだけで環状のトロイダルステータ４０を
構成することができるので、組立作業性の大幅な向上を
図ることが可能になり、さらに又、各ヨーク片３４ａの
両端から外側に一対の突起部３７、３７を突出させるよ
うにしているので、フレーム４３との一体化が容易であ
ることは勿論のこと、巻枠の役目も果たしてボビンを不
要としさらに組立作業性の向上を図ることが可能にな
る。

【００３２】なお、上記各実施の形態１〜３では、各ト
ロイダルステータ１５、２９、４０がコンデンサ型単相
誘導電動機に適用された場合について説明したが、勿論
これに限定されるものではなく、三相誘導電動機、ＤＣ
ブラシレス電動機等の電動機および車載用オルタネータ
に代表される発電機全般に適用できることは言うまでも
ない。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、環状のヨーク部の内側に周方向に所定の間隔を介
して複数のテイース部が突出して形成されるとともにヨ
ーク部の各テイース部間にそれぞれコイルが巻回されて
なるトロイダルステータにおいて、ヨーク部の各テイー
ス部根元近傍にそれぞれ展開可能な展開手段を設けたの
で、特殊な巻線機を必要とすることなく、且つ組立作業
性の向上が可能なトロイダルステータを提供することが
できる。

【００３４】又、この発明の請求項２によれば、請求項
１において、展開手段をテイース部の個数をｎとすると
（ｎ−１）個所に設けるようにしたので、さらに組立作
業性の向上が可能なトロイダルステータを提供すること
ができる。

【００３５】又、この発明の請求項３によれば、請求項
１において、テイース部を周方向に２分割し両分割面を
ヨーク部が展開される状態でお互いに離反する方向に回
動可能に形成したので、特殊な巻線機を必要としないこ
とは勿論のこと、巻線作業の容易なトロイダルステータ
を提供することができる。

【００３６】又、この発明の請求項４によれば、請求項
３において、分割部をテイース部中央から側方に抜けて
延在するように形成したので、巻線作業の容易なトロイ
ダルステータを提供することができる。

【００３７】又、この発明の請求項５によれば、請求項
４において、テイース部の先端を周方向両側に分割部が
側方に抜ける側を長く他方を短くそれぞれ突出させるよ
うにしたので、さらに巻線作業の容易なトロイダルステ
ータを提供することができる。

【００３８】又、この発明の請求項６によれば、請求項
１ないし５のいずれかにおいて、ヨーク部の外側に複数
の突起部を形成したので、フレームとの一体化が容易な
トロイダルステータを提供することができる。

【００３９】又、この発明の請求項７によれば、請求項
６において、突起部を各展開手段の両側に一対ずつ形成
するようにしたので、巻線用ボビンを不要とするトロイ
ダルステータを提供することができる。

【００４０】又、この発明の請求項８によれば、請求項
７において、両突起部をヨーク部が展開された状態で側
面が当接するように形成したので、巻線作業の容易なト
ロイダルステータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるトロイダル
ステータが適用されたコンデンサ型単相誘導電動機の構
成を示す断面図である。

【図２】 環状鉄心の構成を示す正面図である。

【図３】 図２における環状鉄心に絶縁用塗装膜を施し
た状態を示す正面図である。

【図４】 図３における環状鉄心を展開した状態を示す
正面図である。

【図５】 図４に示すように展開された環状鉄心にコイ
ルを施した状態を示す正面図である。

【図６】 図５における環状鉄心を元の環状に戻して形
成されるトロイダルステータの構成を示す正面図であ
る。

【図７】 この発明の実施の形態２におけるトロイダル
ステータが適用されたコンデンサ型単相誘導電動機の構
成を示す断面図である。

【図８】 図７における線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った
断面を示す断面図である。

【図９】 環状鉄心の構成を示す正面図である。

【図１０】 図９における環状鉄心を展開した状態を示
す正面図である。

【図１１】 図１０における環状鉄心にボビンを一体成
型した構成を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正面図で
ある。

【図１２】 図１１に示すようにボビンが一体成型され
た環状鉄心にコイルを施した状態を示す正面図である。

【図１３】 図１２における環状鉄心を元の環状に戻し
て形成されるトロイダルステータの構成を示す正面図で
ある。

【図１４】 図１３におけるトロイダルステータをフレ
ームと組み合わせた状態を示す断面図である。

【図１５】 この発明の実施の形態３におけるトロイダ
ルステータが適用されたコンデンサ型単相誘導電動機の
構成を示す断面図である。

【図１６】 環状鉄心の構成を示す正面図である。

【図１７】 図１６における環状鉄心を展開した状態を
示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はコイルを施す方法を示
す正面図である。

【図１８】 図１７における環状鉄心を元の環状に戻し
て形成されるトロイダルステータの構成を示す正面図で
ある。

【図１９】 従来のトロイダルステータの構成を示す正
面図である。

【図２０】 従来のトロイダルステータの図１９におけ
るとは異なる構成を示す正面図である。

【符号の説明】

７，２０，３４ ヨーク部、８，２１，３６ テイース
部、９ 穴、１０，２４ スリット、１１，２５，３８
環状鉄心、１２ 絶縁用塗装膜、１３，２７ メイン
コイル、１４，２８ サブコイル、１５，２９，４０
トロイダルステータ、１６ 樹脂モールド、１７，３
１，４４ ロータ、１９，３３，４６ コンデンサ型単
相誘導電動機、２２，３７ 突起部、２６ ボビン、３
０，４３ フレーム、３４ａ ヨーク片、３５ ピン、
３６ａ 第１のテイース片、３６ｂ 第２のテイース
片、３９ コイル、４１ 巻線機、４２ 保持具。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 展明 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 竹腰 幸典 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 米谷 晴之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA07 AB01 AC07 AE07 AE08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状のヨーク部の内側に周方向に所定の
   間隔を介して複数のテイース部が突出して形成されると
   ともに上記ヨーク部の上記各テイース部間にそれぞれコ
   イルが巻回されてなるトロイダルステータにおいて、上
   記ヨーク部の上記各テイース部根元近傍にそれぞれ展開
   可能な展開手段が設けられていることを特徴とするトロ
   イダルステータ。
2. 【請求項２】 展開手段はテイース部の個数をｎとする
   と（ｎ−１）個所に設けられていることを特徴とする請
   求項１記載のトロイダルステータ。
3. 【請求項３】 テイース部は周方向に２分割され両分割
   面はヨーク部が展開される状態でお互いに離反する方向
   に回動可能に形成されていることを特徴とする請求項１
   記載のトロイダルステータ。
4. 【請求項４】 分割部はテイース部中央から側方に抜け
   て延在するように形成されていることを特徴とする請求
   項３記載のトロイダルステータ。
5. 【請求項５】 テイース部の先端を周方向両側に分割部
   が側方に抜ける側を長く他方を短くそれぞれ突出させた
   ことを特徴とする請求項４記載のトロイダルステータ。
6. 【請求項６】 ヨーク部の外側に複数の突起部を形成し
   たことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載
   のトロイダルステータ。
7. 【請求項７】 突起部は各展開手段の両側に一対ずつ形
   成されていることを特徴とする請求項６記載のトロイダ
   ルステータ。
8. 【請求項８】 両突起部はヨーク部が展開された状態で
   側面が当接するように形成されていることを特徴とする
   請求項７記載のトロイダルステータ。