JP2000245081A - 直流電動機用ステータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステータ用鋼板の加工工数や組み付け工数を特
に増やすことなく、スロットに支持される巻線の銅損を
低減させること。 【解決手段】直流電動機用ステータ１は、帯状鋼板２を
複数段に積層して束ねることにより筒状に形成され、そ
の内側に巻線を支持するための複数のスロット３を有す
る。各スロット３は、入口３ａが狭く奥に広がる形状を
有し、その最奥にステータ１の半径方向へ延びる楔状の
切り込み６を有する。切り込み６は、鋼板２の厚さの二
分の一以下の大きさの開口６ａを有する。切り込み６の
先端とステータ１の外径との間の距離は、鋼板２の厚さ
の１〜２倍の大きさに設定される。従って、ステータ１
の外周を押圧することにより、各スロット３の切り込み
６によりステータ１の変形が許容され、特定のスロット
３の入口３ａが拡げられる。これにより、太い巻線が複
数本束ねられた状態でスロット３に容易に挿入されるよ
うになる。

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、直流電力で運転
する直流電動機用ステータに係り、詳しくは、巻線を支
持するための複数のスロットを有する直流電動機用ステ
ータ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の直流電動機はフレームに固定され
たステータ（固定子）と、そのステータの中心で回転可
能に支持されたロータ（回転子）とを備える。ステータ
は、薄肉鋼板を複数段に積層することにより筒状に形成
され、その内側に巻線を支持するための複数のスロット
を有する。

【０００３】実開昭６３−１２４０４３号公報には、こ
の種のスロットを有するステータ（固定子）の一例が開
示されている。図９に示すように、ステータ３１の各ス
ロット３２は、扇形で入口３２ａが狭い茄子形をなして
いる。図１０に示すように、各スロット３２には、入口
３２ａから挿入された巻線３３が配置され支持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のステータ３１では、入口３２ａが狭いスロット３２
に巻線３３を挿入するために、細い巻線３３を数十本束
ねて用いていた。或いは、ステータ３１の内側へ突出す
る突起部、即ち隣合うスロット３２の間のステータポー
ル３４を分割可能に形成し、スロット３１に巻線３３を
挿入するときには、ステータポール３４の分割片（図示
しない）を予め取り外しておき、巻線３３を入れた後に
その分割片を取り付けるようにしていた。

【０００５】従って、細い巻線３３を束ねて用いた場合
には、スロット３２の面積に対する巻線３３の総断面積
の比率が小さくなり、巻線３３の銅損が大きくなるとい
う問題があった。一方、ステータポール３４を分割可能
に構成した場合には、ステータ用鋼板を機械加工するた
めの工数や、ステータ３１を組み付けるための工数が増
えるという問題があった。

【０００６】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、ステータ用鋼板の加工工数や組
み付け工数を特に増やすことなく、スロットに支持され
る巻線の銅損を低減させることを可能にした直流電動機
用ステータ及びその製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、鋼板を複数段に積層する
ことにより筒状に形成され、その内側に巻線を支持する
複数のスロットを有する直流電動機用ステータにおい
て、各スロットは、入口が狭く奥に広がる形状を有し、
その最奥にステータの半径方向へ延びる楔状の切り込み
を有することを趣旨とする。

【０００８】上記発明の構成によれば、筒状のステータ
の外周を、例えば、特定の一つのスロットに対応する１
点で押圧することにより、各スロットの切り込みにより
ステータの変形が許容され、特定の一つのスロットの入
口が拡げられることになる。従って、本来、狭い入口を
有するスロットであっても、太い巻線が複数本束ねられ
た状態で容易にスロットに挿入され、スロットを太い巻
線で満たすことが可能となる。

【０００９】上記目的を達成するために、請求項２に記
載の発明は、請求項１に記載の発明の構成において、楔
状の切り込みが、鋼板の厚さの二分の一以下の大きさの
開口を有することを趣旨とする。

【００１０】上記発明の構成によれば、請求項１の発明
の作用に加え、楔状の切り込みの開口が、鋼板の厚さの
二分の一以下の大きさを有するので、その切り込みから
ステータの磁束が漏れることはない。

【００１１】上記目的を達成するために、請求項３に記
載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明の構成
において、楔状の切り込みの先端とステータの外径との
間の距離が、鋼板の厚さの１〜３倍の大きさであること
を趣旨とする。

【００１２】上記発明の構成によれば、請求項１又は請
求項２の発明の作用に加え、楔状の切り込みの先端とス
テータの外径との間の距離が、鋼板の厚さの１〜３倍の
大きさを有することから、ステータの変形が許容される
と共に、ステータの強度も確保されることになる。

【００１３】上記目的を達成するために、請求項４に記
載の発明は、請求項１乃至請求項３の一つに記載の発明
の構成において、帯状鋼板が螺旋状に複数段に積層され
束ねられることにより形成されることを趣旨とする。

【００１４】上記発明の構成によれば、請求項１乃至請
求項３の一つに記載の発明の作用に加え、螺旋状に複数
段に積層される帯状鋼板が使用されることから、筒状の
ステータが一本の帯状鋼板により一体的に形成される。
又、帯状鋼板を一方向へ走行させながらその長手方向に
沿ってプレス機で複数回連続的に打ち抜くことにより、
並列配置された複数のスロット用穴を一体的に有する帯
状鋼板が容易に得られる。

【００１５】上記目的を達成するために、請求項５に記
載の発明は、鋼板を複数段に積層することにより筒状に
形成され、その内側に巻線を支持する複数のスロットを
有する直流電動機用ステータの製造方法において、帯状
鋼板を長手方向に沿って順次に打ち抜くことにより、入
口が狭く奥に広がり、最奥に楔状の切り込みを有するス
ロット用穴を複数形成する打ち抜き工程と、複数のスロ
ット用穴が形成された帯状鋼板を螺旋状に複数段に積層
して束ねることにより筒状に形成し、その内側に位置す
る複数のスロット用穴の一部を互いに整合させることに
より各スロットを形成する束ね工程と、筒状に束ねられ
たステータの外周を押圧することにより、ステータを変
形させて特定のスロットの入口を拡げる変形工程と、拡
げられた入口から、スロットの形状に束ねられた複数の
巻線をスロットに挿入する挿入工程とを備え、変形工程
及び挿入工程を複数回繰り返すことにより、複数のスロ
ットに巻線を挿入するようにしたことを趣旨とする。

【００１６】上記発明の構成によれば、上記一連の工程
により、複数のスロット用穴の加工が容易となり、帯状
鋼板により一体的なステータが形成され、各スロットに
対する巻線の挿入が容易となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の直流電動機用ステ
ータを具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に
説明する。

【００１８】図１に直流電動機用ステータ１等を示す。
このステータ１は、薄肉の帯状鋼板２が螺旋状に複数段
に積層され束ねられることにより筒状に形成される。ス
テータ１の内側には、ほぼ軸線方向に延びる複数のスロ
ット３が設けられる。各スロット３には、例えば、外径
２．９ｍｍの比較的太い巻線４を複数本束ねて形成され
た巻線束５が支持される。

【００１９】図２にステータ１の端面及び帯状鋼板２の
一部を示す。各スロット３は、入口３ａが狭く奥に広が
る茄子形状を有し、その最奥にはスロット３の半径方向
へ延びる楔状の切り込み６を有する。切り込み６は、帯
状鋼板２の厚さの二分の一以下の大きさｄ１に設定され
た開口６ａを有する。ステータ１の内側において隣合う
スロット３の間に位置する突起部はステータポール２ａ
であり、帯状鋼板２に一体に形成される。切り込み６の
先端とステータ１の外径との間の距離Ｌ１は、帯状鋼板
２の厚さの１〜２倍の大きさに設定される。切り込み６
の開口６ａを帯状鋼板２の厚さの二分の一以下に設定し
たのは、ステータ１の漏洩磁束を発生させないようにす
るためであり、以下の式（１）が成立することが望まし
い。 Ｎ²＞（４＊Ｌ＊π）／Ｔ ・・・（１） ここで、「Ｎ」はステータ１の極数を、「Ｔ」は帯状鋼
板２の厚さを、「Ｌ」はスロット３の最奥からステータ
１の外周までの距離をそれぞれ意味する。

【００２０】この実施の形態では、例えば、４０ｍｍの
幅Ｗ１、０．４ｍｍの厚さＴを有する帯状鋼板２に対し
て、０．２ｍｍ以下の開口６ａを有する切り込み６が形
成される。切り込み６の先端とステータ１の外周との距
離Ｌ１は、１．０ｍｍに設定される。

【００２１】次に、上記ステータ１の製造方法について
説明する。図３にその製造手順をフローチャートに示
す。図４〜８にフローチャートの各工程に対応する説明
図を示す。

【００２２】先ず、打ち抜き工程では、図４に示すよう
に、帯状鋼板２の原板７を一方向へ走行させながら、そ
の長手方向に沿ってプレス機で所定形状に複数回連続的
に打ち抜くことにより、前述したスロット３の形状に対
応したスロット用穴８を複数形成する。この実施の形態
では、互いに半ピッチずらした状態で帯状鋼板２が２列
同時に打ち抜き加工されるようになっている。ここで
は、各スロット用穴８の最奥に切り込み６があることか
ら、帯状鋼板２の幅Ｗ１をステータ１の内径と外径との
半径差以上に設定すれば良いことになる。この２列の打
ち抜き加工により、帯状鋼板２の材料歩留まりを大幅に
向上させることができる。

【００２３】次に、束ね工程では、図５，６に示すよう
に、打ち抜き工程で複数のスロット用穴８が形成された
帯状鋼板２を螺旋状に複数段に積層して束ねることによ
り筒状のステータ１に形成し、その内側に位置する複数
のスロット用穴８の一部を互いに整合させることにより
各スロット３を形成する。

【００２４】次に、変形工程では、筒状に束ねられたス
テータ１の外周を押圧することにより、図７に示すよう
に、特定のスロット３の入口３ａを拡げて変形させる。
ここでは、ステータ１の外周を、特定の一つのスロット
に対応する１点を押圧することにより、ステータ１を変
形させる。このとき、対応する特定の一つスロット３の
切り込み６が拡げられ、その他のスロット３の切り込み
６が窄められることにより、特定の一つのスロット３の
入口３ａが拡げられるようになる。

【００２５】次に、挿入工程では、図７に示すように、
対応するスロット３の拡げられた入口３ａから、太い巻
線４が複数本スロット形状に束ねられた巻線束５がスロ
ット３の中に挿入される。巻線束５の挿入を終了した
後、ステータ３の押し挟みを解除することにより、図８
に示すように、ステータ１が形状復帰し、対応するスロ
ット３を満たすように巻線束５が装着され支持される。

【００２６】その後、上記変形工程及び挿入工程を所要
回数繰り返すことにより、複数のスロット３に巻線束５
を装着する。これにより、巻線束５を支持するステータ
１が得られる。

【００２７】以上説明したように、この実施の形態の直
流電動機用ステータ１の構成によれば、筒状のステータ
１の外周を、特定の一つのスロット３に対応する１点で
押圧することにより、各スロット３の切り込み６により
ステータ３の変形が許容され、対応する特定の一つのス
ロット３の入口３ａが拡げられる。従って、本来、狭い
入口３ａを有するスロット３であっても、複数の太い巻
線４より形成された巻線束５が容易にスロット３に挿入
され、スロット３が太い巻線４で満たされることにな
る。このため、各スロット３に巻線束５を挿入するため
にステータポール２ａを分割可能に形成し、挿入時にそ
の分割片を取り外したり取り付けたりする必要がなくな
る。この結果、ステータポール２ａを分割可能にするた
めにステータ用鋼板の加工工数や組み付け工数を特に増
やす必要がない。又、ステータ１の各スロット３が太い
巻線４で満たされるので、巻線４の銅損を低減させるこ
とができるようになる。

【００２８】この実施の形態のステータ１の構成によれ
ば、楔状の切り込み６の開口６ａが、帯状鋼板２の厚さ
の二分の一以下の大きさに設定されることから、その切
り込み６からステータ１の磁束が漏れることはない。こ
のため、直流電動機においてステータ１が発揮すべき場
磁界の強度低下を招くことがなく、直流電動機用ステー
タ１としての機能を確保することができる。

【００２９】この実施の形態のステータ１の構成によれ
ば、楔状の切り込み６の先端とステータ１の外径との間
の距離Ｌ１が、帯状鋼板２の厚さの１〜２倍の大きさを
有することから、ステータ１の変形が許容されると共
に、ステータ１の強度も確保される。このため、製造が
容易で耐久性を有するステータ１を得ることができる。

【００３０】この実施の形態のステータ１の構成によれ
ば、螺旋状に複数段に積層される帯状鋼板２が使用され
ることから、筒状のステータ１が一本の帯状鋼板２によ
り一体的に形成されることになる。又、帯状鋼板２を一
方向へ走行させながらその長手方向に沿ってプレス機で
複数回連続的に打ち抜くことにより、並列配置された複
数のスロット用穴８を一体的に有する帯状鋼板２が容易
に得られる。このため、円環状の単一鋼板が複数枚積層
されるステータのように複数枚の鋼板を互いにかしめる
必要がなく、一体性のあるステータ１を比較的容易に製
造することができる。

【００３１】この実施の形態の製造方法によれば、前述
した打ち抜き工程、束ね工程、変形工程及び挿入工程に
より、複数のスロット用穴８の加工が容易となり、帯状
鋼板２により一体的なステータ１が形成され、各スロッ
ト３に対する巻線束５の挿入が容易となる。このため、
製造方法の観点からも、ステータ１の機械加工と組み付
けを簡易化することができ、一体性のあるステータ１を
一連の工程に従って効率良く製造することができるよう
になる。

【００３２】尚、この発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲
で以下のように実施することもできる。

【００３３】前記実施の形態では、薄肉の帯状鋼板２を
螺旋状に複数段に積層して束ねることにより筒状のステ
ータ１を形成した。これに対し、円環状の単一鋼板を複
数枚積層することにより筒状のステータを形成する。そ
して、各単一鋼板の内側にスロット用穴を複数形成し、
単一鋼板を複数枚積層したときにそれらスロット用穴を
整合させることにより、複数のスロットを形成する。そ
のスロットを、入口が狭く奥に広がる形状とし、その最
奥にステータの半径方向へ延びる楔状の切り込みを形成
する。これにより、前記実施の形態と同等の作用及び効
果を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明の構成によれば、
各スロットの切り込みによりステータの変形が許容さ
れ、特定のスロットの入口が拡げられ、スロットに対す
る太い巻線の挿入が可能になる。このため、ステータ用
鋼板の加工工数や組み付け工数を特に増やすことなく、
スロットに支持される巻線の銅損を低減させることがで
きるという効果を発揮する。

【００３５】請求項２に記載の発明の構成によれば、請
求項１の発明の効果に加え、楔状の切り込みからステー
タの磁束が漏れることがない。このため、直流電動機用
ステータとして発揮すべき場磁界の強度低下を招くこと
がなく、直流電動機用ステータとしての機能を確保する
ことができるとう効果を発揮する。

【００３６】請求項３に記載の発明の構成によれば、請
求項１又は請求項２の発明の効果に加え、ステータの変
形が許容されると共に、ステータの強度も確保される。
このため、製造が容易で耐久性を有するステータを得る
ことができるという効果を発揮する。

【００３７】請求項４に記載の発明の構成によれば、請
求項１乃至請求項３の一つの発明の効果に加え、円環状
の単一鋼板が複数枚積層されるステータのように複数枚
の鋼板を互いにかしめる必要がなく、一体性のあるステ
ータを比較的容易に製造することができるという効果を
発揮する。

【００３８】請求項５に記載の発明の構成によれば、ス
テータの機械加工と組み付けを簡易化することができ、
一体性のあるステータを一連の工程に従って効率良く製
造することができるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態に係り、ステータを示す斜視図で
ある。

【図２】同じく、ステータの端面及び帯状鋼板の一部を
示す正面図である。

【図３】同じく、ステータの製造手順を示すフローチャ
ートである。

【図４】同じく、打ち抜き工程を示す説明図である。

【図５】同じく、束ね工程を示す説明図である。

【図６】同じく、ステータの端面の一部を示す正面図で
ある。

【図７】同じく、変形工程及び挿入工程を示す説明図で
ある。

【図８】同じく、挿入工程を示す説明図である。

【図９】従来のステータをの端面を示す正面図である。

【図１０】従来のステータのスロットを示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１ ステータ ２ 帯状鋼板 ３ スロット ３ａ 入口 ４ 巻線 ５ 巻線束 ６ 楔状の切り込み ６ａ 開口 ８ スロット用穴

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板を複数段に積層することにより筒状
   に形成され、その内側に巻線を支持する複数のスロット
   を有する直流電動機用ステータにおいて、 前記各スロットは、入口が狭く奥に広がる形状を有し、
   その最奥にステータの半径方向へ延びる楔状の切り込み
   を有することを特徴とする直流電動機用ステータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の直流電動機用ステータ
   において、 前記楔状の切り込みが、前記鋼板の厚さの二分の一以下
   の大きさの開口を有することを特徴とする直流電動機用
   ステータ。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の直流電動
   機用ステータにおいて、 前記楔状の切り込みの先端とステータの外径との間の距
   離が、前記鋼板の厚さの１〜２倍の大きさであることを
   特徴とする直流電動機用ステータ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の一つに記載の直
   流電動機用ステータであって、 帯状鋼板が螺旋状に複数段に積層され束ねられることに
   より形成されることを特徴とする直流電動機用ステー
   タ。
5. 【請求項５】 鋼板を複数段に積層することにより筒状
   に形成され、その内側に巻線を支持する複数のスロット
   を有する直流電動機用ステータの製造方法において、 帯状鋼板を長手方向に沿って順次に打ち抜くことによ
   り、入口が狭く奥に広がり、最奥に楔状の切り込みを有
   するスロット用穴を複数形成する打ち抜き工程と、 前記複数のスロット用穴が形成された前記帯状鋼板を螺
   旋状に複数段に積層して束ねることにより筒状に形成
   し、その内側に位置する前記複数のスロット用穴の一部
   を互いに整合させることにより前記各スロットを形成す
   る束ね工程と、 前記筒状に束ねられたステータの外周を押圧することに
   より、前記ステータを変形させて特定の少なくとも一つ
   のスロットの入口を拡げる変形工程と、 前記拡げられた入口から、前記スロットの形状に束ねら
   れた複数の巻線を前記スロットに挿入する挿入工程とを
   備え、前記変形工程及び前記挿入工程を複数回繰り返す
   ことにより、複数のスロットに巻線を挿入するようにし
   たことを特徴とする直流電動機用ステータの製造方法。