JP2004048870A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子鉄心に外力をかけることなく固定子巻線を固定子鉄心に装着させて、信頼性の向上を図ることが可能な回転電機を提供する。
【解決手段】複数の固定子巻線１が周方向に所定の間隔を介して配置された固定子巻線群２と、鉄粉入り樹脂を各固定子巻線１の端部を残して固定子巻線群２を取り囲むように注入して成形することにより、各固定子巻線１の内側に軸方向に延在し固定子巻線１の線材の径より小さな開口幅のスロットオープニング３ａを有する円筒状に形成された固定子鉄心３とを備える。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄粉入り樹脂で成形された固定子鉄心を有する回転電機に係り、特に固定子巻線を巻回または装着する際に発生する力等の外力で損傷を受ける恐れを防止する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネのため効率の良いモータが市場から求められており、鉄心のスロット内に装着される巻線の密度、すなわち占積率を向上させることでモータの高効率化が図られている。そして、上記のように巻線の占積率を向上させるために、図示はしないが例えば特開平１０−２７１７３３号公報では、予めスロット外でスロットの断面に応じた断面の束に整列巻きされた巻線を、その形状に保持した状態でスロットの開口側から半径方向に挿入して装着することが開示されており、又、鉄心を鉄粉入り樹脂で成形することによりうず電流の低減を図り、さらに高効率化を図ることも一般に行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機は以上のように、巻線の占積率を向上させて高効率化を図るために、予め固定子鉄心のスロット外で、スロットの断面に応じた断面の束に整列巻きされた巻線を、その形状に保持した状態でスロットの開口側から半径方向に装着するようにしているので、鉄粉入り樹脂で成形された固定子鉄心を用いる場合、積層鋼板および焼結部材等で形成された固定子鉄心を用いる場合と比較し、機械的な強度が低いため、巻線の装着あるいはブラケットの取り付け等の際に発生する外力により破損し、信頼性が低下するという問題点があった。
【０００４】
この発明は上記のような問題点を解消するために成されたもので、固定子鉄心に巻線あるいは組立時における外力がかかるのを防止して、信頼性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る回転電機は、複数の固定子巻線が周方向に所定の間隔を介して配置された固定子巻線群と、鉄粉入り樹脂を各固定子巻線の端部を残して固定子巻線群を取り囲むように注入して成形することにより、各固定子巻線の内側に軸方向に延在するスロットオープニングを有する円筒状に形成された固定子鉄心とを備えたものである。
【０００６】
又、この発明の請求項２に係る回転電機は、請求項１において、スロットオープニングの開口幅を、固定子巻線の線材の径より小に形成したものである。
【０００７】
又、この発明の請求項３に係る回転電機は、請求項１または２において、スロットオープニングの軸方向の一部を閉塞するようにしたものである。
【０００８】
又、この発明の請求項４に係る回転電機は、請求項１において、固定子鉄心の軸方向両端に、固定子鉄心の端面を覆い各固定子巻線の端部がそれぞれ貫通可能で内側に開口する開口部を有した環状部材を固着一体化したものである。
【０００９】
又、この発明の請求項５に係る回転電機は、請求項４において、環状部材を周方向に分割したものである。
【００１０】
又、この発明の請求項６に係る回転電機は、請求項５において、環状部材を、積層構造で分割部同士の周方向両端がお互いに重なり合うように一体化したものである。
【００１１】
又、この発明の請求項７に係る回転電機は、請求項４ないし６のいずれかにおいて、環状部材の所定の位置に穴または切欠きを形成したものである。
【００１２】
又、この発明の請求項８に係る回転電機は、請求項４ないし７のいずれかにおいて、固定子鉄心とその外周部に配置される円筒状のブラケットとを、環状部材を介して固着一体化したものである。
【００１３】
又、この発明の請求項９に係る回転電機は、請求項１において、各固定子巻線の固定子鉄心と接する周囲に、固定子鉄心の成形温度より耐熱性の高い絶縁部材を介在させたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回転電機の要部の構成を示す正面断面図、図２は図１における回転電機の要部の構成を示す側面断面図、図３は図１における固定子巻線群と環状部材とを組み合わせた状態を示す部分正面図、図４は図３における線ＩＶ−ＩＶに沿った断面を示す断面図、図５は図１における固定子鉄心を形成するための金型の構成を示す平面図、図６は図５における金型内に固定子鉄心が形成された状態を示す平面図、図７は図６における固定子鉄心の要部の構成を示す部分正面図である。
【００１５】
図において、１は所定の間隔を介し軸方向に延在するストレート部１ａと、これらストレート部１ａの端部をそれぞれ連結するエンド部１ｂとでなる固定子巻線で、周方向に複数組所定の間隔を介して配置されることにより固定子巻線群２が構成される。３は例えばナイロン系の熱可塑性樹脂またはワニス等の熱硬化性樹脂に０．１〜６％のシリコンが含有された鉄粉を混ぜ、固定子巻線のエンド部１ｂを残し固定子巻線群２を取り囲むように注入成形することにより形成される円筒状の固定子鉄心である。
【００１６】
そして、この固定子鉄心３の各固定子巻線１の両ストレート部１ａの内側に、軸方向に延在し開口幅Ｗを有するスロットオープニング３ａがそれぞれ形成され、両端面には、外周部に複数の切り欠き４ａ、および所定の位置に複数の貫通穴４ｂがそれぞれ形成されるとともに、内周側の各固定子巻線１と対応する位置に、固定子巻線１の各エンド部１ｂが貫通し、内側に開口する開口部４ｃが形成された環状部材４がそれぞれ固着一体化されている。５は固定子３の周囲を覆うように配設される円筒状のブラケットで、内周面が固定子３の両環状部材４と例えば溶接等により固着されている。
【００１７】
次に、上記のように構成された実施の形態１における回転電機の固定子鉄心の製造方法を図に基づいて説明する。
まず、図５に示すように、円柱状でその外周面に固定子鉄心３のスロットオープニング３ａと同じ間隔で、開口幅Ｗと等しい幅を有し長手方向に延在する突起６ａが形成された中心部材６ｂと、この中心部材６ｂとの間に断面矩形状で環状の空胴６ｃを形成する外壁部材６ｄとで構成され、空胴６ｃの一方が開口された器状の金型６を用意する。
【００１８】
次いで、図３にその一部を示すように、各固定子巻線１を周方向に配置して固定子巻線群２を構成し、各固定子巻線１のエンド部１ｂをそれぞれ両環状部材４の開口部４ｃに貫通させ、図４に示すように両環状部材４より外方に突出させて、両環状部材４と各固定子巻線１とを仮止めする。次いで、図４に示すように固定子巻線群２と両環状部材４とが一体化された状態で、図６に示すように金型６の空胴６ｃ内に開口された側から挿入し、環状部材４の内外周を中心部材６ｂの外周および外壁部材６ｄの内周に嵌合させて装着する。
【００１９】
この時、器状の底部側に装着された環状部材４の下面は、上記金型６の構成では詳しく説明しなかったが、空胴６ｃの底部により閉塞された状態で保持される。
次に、器状の開口側に装着された環状部材４の外方から、各切り欠き４ａ、貫通穴４ｂおよび開口部４ｃの内側の、固定子巻線１のエンド部１ｂと金型６の中心部材６ｂとの間にわずかに形成される隙間を介して、例えば０．１〜６％のシリコンを含有した鉄粉が混入されたナイロン系の熱可塑性樹脂を加熱した状態で注入する。
【００２０】
すると、この樹脂は両環状部材４間に位置する各固定子巻線１のストレート部１ａ間に侵入して、これらを取り囲むように充填される。そして、この充填が完了すると、熱可塑性樹脂は金型６内で冷却されて固まり、金型６から取り出すと固定子巻線群２が内部に装着された円筒状の固定子鉄心３が完成され、各固定子巻線１の内側と対応する位置には、金型６の突起６ａによるスロットオープニング３ａが形成される。最後に、固定子鉄心３をブラケット５の内側に嵌挿し、両環状部材４の外周部とブラケット５の内周部との間を、例えば溶接等により固着して一体化することにより固定子が構成され、図示はしないが回転子と組み合わされることにより回転電機が完成する。
【００２１】
このように上記実施の形態１によれば、固定子鉄心３を、鉄粉が混入された樹脂を固定子巻線１のエンド部１ｂを残して、固定子巻線群２を取り囲むように注入して成形し、各固定子巻線１の内側に軸方向に延在するスロットオープニング３ａを有する円筒状に形成したので、固定子鉄心３に外力を与えることなく固定子巻線群２を装着することができるため、固定子鉄心３が破損する等の事態を回避し、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００２２】
又、固定子鉄心３の軸方向両端に、固定子鉄心３の端面を覆い固定子巻線１のエンド部１ｂがそれぞれ貫通可能で内側に開口する開口部４ｃを有する環状部材４を固着一体化したので、固定子巻線１の位置決めを容易にして組立作業性の向上を図ることが可能になり、又、環状部材４の所定の位置に切り欠き４ａおよび貫通穴を形成したので、樹脂の注入時における流れを改善させて、さらに組立作業性の向上を図ることが可能となり、さらに又、固定子鉄心３とブラケット５を、環状部材４を介して固着一体化するようにしているので、固定子鉄心３に外力をかけることなく、ブラケット５との一体化を容易に行うことができ、組立作業性ならびに信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００２３】
なお、上記構成では説明しなかったが、固定子鉄心３のスロットオープニング３ａの開口幅Ｗを、固定子巻線１の線材の径より小に形成することにより、従来におけるように、開口幅を線材の径より大きくしなければならない場合と比較して、固定子鉄心３と回転子鉄心（図示せず）との対向面積を増加させ、空隙部における磁気抵抗を減少させることができるため、高効率化を図ることが可能になる。又、各固定子巻線１の固定子鉄心３と接する周囲に、固定子鉄心３の成形温度より耐熱性の高い絶縁部材を介在させることにより、固定子巻線１の絶縁破壊を防止して、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００２４】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２における回転電機の固定子の構成を示す正面図、図９は図８における環状部材の分割片の構成を示す斜視図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。７は固定子鉄心３の両端に固着一体化された環状部材で、周方向に配列された複数の分割部材８により構成されている。
【００２５】
そして、これら各分割部材８は、各外周部に切り欠き８ａ、所定の位置に貫通穴８ｂ、および内周側に幅狭部８ｃがそれぞれ形成されている。９は図９に示すようにこれら各分割部材８の相隣なる同士の両幅狭部８ｃによって内周側に形成される開口部で、各固定子巻線１と対応する位置となるように配置され、固定子巻線１のエンド部１ｂが貫通して配置されている。
【００２６】
このように上記実施の形態２によれば、環状部材７を複数の分割部材８を周方向に配列することにより構成しているので、比較的小片の材料取りで済ませることができるため、材料の歩留りを向上させてコストの低減を図ることが可能になる。
【００２７】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３における回転電機の固定子の環状部材の分割片の構成を示す斜視図である。
上記実施の形態２では複数の分割部材８を周方向に配列することにより環状部材７を構成しているが、この実施の形態３においては、薄板状部材１１を積層して形成される複数の分割部材１２を、周方向に配列することにより環状部材１３を構成している。
【００２８】
そして、薄板状部材１１を積層して形成された複数の分割部材１２は、外周部に切り欠き１２ａ、所定の位置に貫通穴１２ｂ、および内周側に幅狭部１２ｃがそれぞれ形成され、各薄板状部材１１の周方向両端が互い違いに長、短尺に形成されることにより、積層方向に相隣なる同士が重なり合って一体化されている。又、各分割部材１２の相隣なる幅狭部１２ｃによって内周側に開口部１４が形成され、上記実施の形態２におけると同様に、この開口部１４を固定子巻線のエンド部（図示せず）が貫通して配置されている。
【００２９】
このように上記実施の形態３によれば、薄板状部材１１を積層して分割部材１２を形成するとともに、各薄板状部材１１の周方向両端が互い違いに長、短尺となるように形成して、積層方向に相隣なる同士を重なり合わせて一体化しているので、相隣なる分割部材１２同士に軸方向の外力を加えることにより容易に分離することができるようになり、リサイクル性の向上を図ることが可能になる。
【００３０】
実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４における回転電機の固定子の要部の構成を示す斜視図である。
図において、上記各実施の形態１、２におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。１５は固定子鉄心３の各スロットオープニング３ａの軸方向の一部を閉塞するように形成される閉塞部である。
【００３１】
このように上記実施の形態４によれば、固定子鉄心３の各スロットオープニング３ａに軸方向の一部を閉塞する閉塞部１５を形成したので、樹脂注入時の樹脂の流れを良くして成形作業性の向上を図ることが可能になる。
なお、図に示すように、環状部材７を固定子鉄心３の軸方向に所定の間隔を介して複数段配設するようにしても良く、固定子鉄心３が構造的に補強されることは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、複数の固定子巻線が周方向に所定の間隔を介して配置された固定子巻線群と、鉄粉入り樹脂を各固定子巻線の端部を残して固定子巻線群を取り囲むように注入して成形することにより、各固定子巻線の内側に軸方向に延在するスロットオープニングを有する円筒状に形成された固定子鉄心とを備えたので、信頼性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３３】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、スロットオープニングの開口幅を、固定子巻線の線材の径より小に形成したので、空隙部における磁気抵抗を減少させて、高効率化を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３４】
又、この発明の請求項３によれば、請求項１または２において、スロットオープニングの軸方向の一部を閉塞するようにしたので、注入時における樹脂の流れを改善させて、成形のための作業性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３５】
又、この発明の請求項４によれば、請求項１において、固定子鉄心の軸方向両端に、固定子鉄心の端面を覆い各固定子巻線の端部がそれぞれ貫通可能で内側に開口する開口部を有した環状部材を固着一体化したので、固定子巻線の位置決めを容易にして、組立作業性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３６】
又、この発明の請求項５によれば、請求項４において、環状部材を周方向に分割したので、材料の歩留りを改善させて、コストの低減を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３７】
又、この発明の請求項６によれば、請求項５において、環状部材を、積層構造で分割部同士の周方向両端がお互いに重なり合うように一体化したので、分割部同士の分離が容易となり、リサイクル性の改善を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３８】
又、この発明の請求項７によれば、請求項４ないし６のいずれかにおいて、環状部材の所定の位置に穴または切欠きを形成したので、注入時における樹脂の流れを改善させて、さらに組立作業性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００３９】
又、この発明の請求項８によれば、請求項４ないし７のいずれかにおいて、固定子鉄心とその外周部に配置される円筒状のブラケットとを、環状部材を介して固着一体化したので、固定子鉄心に外力をかけることなくブラケットとの固着を容易とし、組立作業性ならびに信頼性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することができる。
【００４０】
又、この発明の請求項９によれば、請求項１において、各固定子巻線の固定子鉄心と接する周囲に、固定子鉄心の成形温度より耐熱性の高い絶縁部材を介在させたので、固定子巻線の絶縁破壊を防止して、信頼性の向上を図ることが可能な回転電機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における回転電機の要部の構成を示す正面断面図である。
【図２】図１における回転電機の要部の構成を示す側面断面図である。
【図３】図１における固定子巻線群と環状部材とを組み合わせた状態を示す部分正面図である。
【図４】図３における線ＩＶ−ＩＶに沿った断面を示す断面図である。
【図５】図１における固定子鉄心を形成するための金型の構成を示す平面図である。
【図６】図５における金型内に固定子鉄心が形成された状態を示す平面図である。
【図７】図６における固定子鉄心の要部の構成を示す部分正面図である。
【図８】この発明の実施の形態２における回転電機の固定子の構成を示す正面図である。
【図９】図８における環状部材の分割片の構成を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態３における回転電機の固定子の環状部材の分割片の構成を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態４における回転電機の固定子の要部の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　固定子巻線、１ａ　ストレート部、１ｂ　エンド部、２　固定子巻線群、３　固定子鉄心、３ａ　スロットオープニング、４，７，１３　環状部材、５　ブラケット、６　金型、８，１２　分割部材、９，１４　開口部、１５　閉塞部。

Claims (9)

1. 複数の固定子巻線が周方向に所定の間隔を介して配置された固定子巻線群と、鉄粉入り樹脂を上記各固定子巻線の端部を残して上記固定子巻線群を取り囲むように注入して成形することにより、上記各固定子巻線の内側に軸方向に延在するスロットオープニングを有する円筒状に形成された固定子鉄心とを備えたことを特徴とする回転電機。
2. 上記スロットオープニングの開口幅は、上記固定子巻線の線材の径より小に形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 上記スロットオープニングは、軸方向の一部が閉塞されていることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機。
4. 上記固定子鉄心の軸方向両端に、上記固定子鉄心の端面を覆い上記各固定子巻線の端部がそれぞれ貫通可能で内側に開口する開口部を有した環状部材が固着一体化されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
5. 上記環状部材は、周方向に分割されていることを特徴とする請求項４記載の回転電機。
6. 上記環状部材は、積層構造で分割部同士の周方向両端がお互いに重なり合って一体化されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機。
7. 上記環状部材は、所定の位置に穴または切欠きが形成されていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の回転電機。
8. 上記固定子鉄心とその外周部に配置される円筒状のブラケットとは、上記環状部材を介して固着一体化されていることを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載の回転電機。
9. 上記各固定子巻線の上記固定子鉄心と接する周囲には、上記固定子鉄心の成形温度より耐熱性の高い絶縁部材が介在されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。

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