JP2005304167A - 回転電機用コア - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機用コアのスロット内へ絶縁シートを取着する際に、当該絶縁シートをスロットの内面から浮き上がらない状態に取着でき、絶縁不良を発生させる虞なく巻線を装着することができる回転電機用コアを提供する。
【解決手段】ステータコア１１のスロット１５内には平角巻線１７がスロット１５の内面形状に沿うように曲げ形成された絶縁シート１８を介在させて装着される。スロット１５の内面１９のうち、ティース１３の先端部から突起部１４が突設されていない方の内側面１９ａには開口部１６の近傍部位に係止溝２０が形成されている。従って、スロット１５内へ取着される絶縁シート１８は、先端部２１ａが前記開口部１６を指向するように曲げ形成された曲げ片部２１における前記先端部２１ａが前記係止溝２０に係止保持され、スロット１５の内面１９から浮き上がるのを防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スロット内に絶縁シートを介在させて巻線が装着される回転電機用コアに関する。

一般に、電動機（モータ）や発電機等の回転電機では、その固定子（又は、回転子）が積層鋼板からなる回転電機用コアに巻線を装着することにより形成されている。例えば、回転電機用コアが円筒状のステータコア（固定子用コア）である場合には、図５（ａ）に示すように、ステータコア５０の内周面に形成された各ティース５１間のスロット５２内に、絶縁被覆された導線からなる巻線５３が当該巻線５３とスロット５２の内面５２ａとの間に絶縁シート５４を介在させて装着されるようになっている。即ち、スロット５２内へ巻線５３を装着する際には、その前段階で、前記絶縁シート５４がスロット５２の内面形状に沿うように曲げ形成されてステータコア５０の軸方向から嵌挿される。

しかし、前記絶縁シート５４は、スロット５２内へ巻線５３を装着している途中で、図５（ｂ）に示すように、その曲げ片部５４ａがスロット５２の内面５２ａから浮き上がるようにスロット５２の内方に傾いてしまうことがあった。そのため、巻線５３をステータコア５０のスロット５２内に装着（挿入）する際に、スロット５２の内面５２ａと絶縁シート５４の曲げ片部５４ａとの間に巻線（導線）５３が入り込み、絶縁不良を発生させる虞があった。そこで、このような絶縁不良が発生する虞を回避すべく、近時、例えば特許文献１に記載されるような、絶縁シート（ステータコアの絶縁紙）の取着方法が提案されている。

即ち、この特許文献１に記載の絶縁シートの取着方法は、コイルフォーマを用いて巻線をステータコアのスロット内に装着する場合において、当該コイルフォーマに一体形成した舌片（絶縁紙（絶縁シート）押さえ）により絶縁シートの曲げ片部（特許文献１ではリップ部）をスロットの内面から浮き上がらないように押さえるというものである。そのため、この特許文献１に記載の発明によれば、絶縁シートの曲げ片部がスロットの内面から浮き上がることを規制でき、巻線がコイルフォーマの半球状の頭部に案内されてスロット内に装着（挿入）される際に、スロットの内面と絶縁シートとの間に入り込むのを防止できるようになっている。
特開平８−３２２１７７号公報（段落番号［００１１］、図１（ｂ））

ところが、特許文献１に記載の発明では、コイルフォーマという巻線専用治具を用いて巻線をステータコアのスロット内に装着（挿入）するということを前提とし、そのコイルフォーマに形成した舌片（絶縁シート押さえ）により絶縁シートの曲げ片部の浮き上がりを規制するようにしている。しかし、巻線をステータコアのスロット内に装着（挿入）する場合には、コイルフォーマを用いずに装着（挿入）する場合もある。また、特に、ステータコアがスロットを軸方向に沿う平行態様ではなく斜めに捩れた態様とするコア（所謂スキューコア）である場合には、そのような捩れて延びるスロット内へコイルフォーマの舌片を挿入できず、その結果、スロットの内面からの絶縁シートの浮き上がりを規制できないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機用コアのスロット内へ絶縁シートを取着する際に、当該絶縁シートをスロットの内面から浮き上がらない状態に取着でき、絶縁不良を発生させる虞なく巻線を装着することができる回転電機用コアを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、コア本体にスロットが所定方向へ延びるように形成され、前記スロット内に当該スロットの内面形状に沿うように曲げ形成された絶縁シートを介在させて巻線を装着するようにした回転電機用コアにおいて、前記スロットの内面には、スロット内へ絶縁シートを取着する際に、当該絶縁シートをスロットの内面に沿った状態に止着するための止着手段を設けたことを要旨としている。

従って、請求項１に記載の発明では、絶縁シートがスロット内に取着される際に、当該絶縁シートは、止着手段によってスロットの内面に沿った形状となるように止着される。そのため、絶縁シートを介在させて巻線をスロット内に装着する際に、当該巻線が絶縁シートとスロットの内面との間に入り込むことを防止される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転電機用コアにおいて、前記止着手段は、前記絶縁シートにおいて先端部がスロットの開口部を指向するように曲げ形成された曲げ片部を止着することを要旨としている。従って、請求項２に記載の発明では、絶縁シートをスロット内へ取着した場合、絶縁シートは特にスロットの内面から浮き上がるように傾きやすい曲げ片部がスロットの内面に沿った状態に止着されるため、前記巻線が絶縁シートとスロットの内面との間に入り込むことをより確実に防止できる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転電機用コアにおいて、前記止着手段は、前記絶縁シートの曲げ片部の先端部を前記スロットの内面からの離間を規制するように係止する係止部により構成されていることを要旨としている。従って、請求項３に記載の発明では、絶縁シートをスロット内へ取着する際に、曲げ片部の先端部をスロットの内面に形成された係止部に係止させるだけで、絶縁シートの曲げ片部がスロットの内面からの浮き上がりを規制された状態に簡単に止着される。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の回転電機用コアにおいて、前記係止部は、スロットの延設方向に沿って形成された係止溝であることを要旨としている。従って、請求項４に記載の発明では、スロットの内面に形成された係止溝が絶縁シートをスロット内へ挿入取着する際の挿入ガイドとしても機能することになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の回転電機用コアにおいて、前記止着手段は、前記スロットの内面における前記開口部の近傍部位に設けられていることを要旨としている。従って、請求項５に記載の発明では、スロット内への取着状態において絶縁シートはスロットの開口部近傍に位置する部分がスロットの内面から剥離するように浮き上がってスロットの開口部を狭めることが効果的に防止される。

本発明によれば、回転電機用コアのスロット内へ絶縁シートを取着する際に、当該絶縁シートをスロットの内面から浮き上がらない状態に取着でき、絶縁不良を発生させる虞なく巻線を装着することができる。

以下、本発明を回転電機の一種である電動機（モータ）のステータコアに具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１（ａ）に示すように、本実施形態のステータコア（回転電機用コア）１１は、積層鋼板からなる円筒状のコア本体１２を有している。コア本体１２の内周面には、径方向内側に向かって突出する複数のティース１３が周方向へ等間隔に形成され、各ティース１３は、その先端部からコア本体１２の周方向一方側に向けて突起部１４が突設されたＬ字状のティースとされている。周方向で隣り合う各ティース１３間には、コア本体１２の軸方向に沿って延びるようにスロット１５が夫々形成されており、本実施形態では前記ステータコア１１がスロット１５を軸方向に沿う平行態様とするコア（所謂ストレートコア）に構成されている。

前記スロット１５は、当該スロット１５を周方向両側から挟むように隣り合って位置する両ティース１３の先端部間が開口部１６とされている。スロット１５の開口部１６は、各ティース１３の先端部から周方向へ突設された前記突起部１４の突出分だけスロット１５内の周方向幅よりも狭くされ、その開口部１６を通して各スロット１５内に絶縁被覆導線からなる断面扁平状の平角巻線１７が挿入されるようになっている。そして、図１（ｂ）に示すように、この平角巻線１７が絶縁シート１８を介してスロット１５内に挿入装着されることにより、前記ステータコア１１は電動機（図示略）の固定子として機能するようになっている。

図１（ｂ）に示すように、前記スロット１５の内面１９は、コア本体１２の中心軸線Ｐ（図１（ａ）参照）と直交する平面での断面形状が略台形状をなしている。そして、その内面１９のうち、前記断面形状においてスロット１５の開口部１６近傍を通って前記軸線Ｐから放射方向（本実施形態ではコア本体１２の径方向）に沿って延びた形状となる内面部分、即ち、ティース１３の両側面のうち先端部から突起部１４が突設されていない方の側面で構成される内側面１９ａには係止溝２０が形成されている。この係止溝２０は前記スロット１５の延設方向に沿って延びるように形成されており、具体的には、前記内側面１９ａにおいて前記スロット１５の開口部１６の近傍部位、換言すると、コア本体１２の周方向においてティース１３の突起部１４とスロット１５の開口部１６を挟んで対向する内面部位に形成されている。

一方、前記絶縁シート１８は、平面視略矩形状をなす樹脂製（例えば、ナイロン樹脂製、液晶ポリマ系樹脂製等）のシート体（図示略）から前記スロット１５の内面形状に沿うように曲げ形成されたものであり、図２に示すように、スロット１５内へはコア本体１２の軸方向（前記中心軸線Ｐに沿う方向）に沿って挿入取着される。そして、スロット１５内への取着状態では、図１（ｂ）に示すように、複数ある曲げ片部のうち先端部２１ａが前記スロット１５の開口部１６を指向するように曲げ形成された曲げ片部２１における先端部２１ａが前記係止溝２０に係止されるようになっている。即ち、この係止溝２０は、スロット１５内に挿入取着された絶縁シート１８の曲げ片部２１の先端部２１ａがスロット１５の内面１９（内側面１９ａ）から離間するように浮き上がるのを規制する係止部として機能する。そして、この係止作用に基づき、前記係止溝２０は、スロット１５内へ絶縁シート１８を取着する際に、その絶縁シート１８（特に曲げ片部２１）をスロット１５の内面（内側面１９ａ）に沿った状態に止着する止着手段として機能する構成とされている。

そこで次に、上記のように構成されたステータコア１１のスロット１５内に絶縁シート１８を取着する場合、及び、その取着後のスロット１５内へ平角巻線１７を装着する場合の各作用について、以下説明する。

さて、スロット１５内へ平角巻線１７を装着する際には、その前段階として、当該スロット１５内へ前記絶縁シート１８が取着される。即ち、前述したように、予め絶縁シート１８がスロット１５の内面形状に沿うように曲げ形成され、その曲げ形成形態にて、コア本体１２の軸方向からスロット１５内へ挿入される（図２参照）。その際、絶縁シート１８は前記曲げ片部２１の先端部２１ａがスロット１５の前記内側面１９ａに形成された係止溝２０に係入され、当該係止溝２０を挿入ガイドとしてスロット１５内へ挿入される。そして、スロット１５内への挿入装着が完了した絶縁シート１８は、前記曲げ片部２１の先端部２１ａが前記係止溝２０に係止保持された状態となり、少なくとも前記曲げ片部２１の部分がスロット１５の内面１９（内側面１９ａ）に沿った状態に止着される。即ち、絶縁シート１８は、図１（ｂ）に示す状態でスロット１５内に取着される。

すると次に、そのスロット１５内へ、平角巻線１７が以下のような手順で装着される。まず、本実施形態では、スロット１５内に平角巻線１７を装着する前段階として、巻線装着時においてスロット１５内への挿入部位となる巻線部分（「コイルサイド」ともいう）が、図３（ａ）に示す単列積層状態となるように、前記平角巻線１７が予め単列に複数回巻回しされる。そして、その状態から、図３（ｂ）に示すように、前記単列積層状態をなす平角巻線（コイルサイド）１７を積層方向において隣接する平角巻線１７同士が断面図示した場合に略平行態様で部分的に連接した連接積層状態となるようにお互いに位置ずれさせる。なお、その際には、前記連接積層状態とした各平角巻線１７を図３（ｂ）に一点鎖線で示すような左右一対の挟持部材（例えば、一対の長尺板等）２２を使用して連接方向と直交する左右両側から挟持するとよい。

そして次に、前記連接積層状態とした各平角巻線１７を、図３（ｃ）に示すように、連接方向の先頭に位置する平角巻線１７から順次に開口部１６を介してスロット１５内に挿入する。その際、絶縁シート１８における前記曲げ片部２１がスロット１５の前記内側面１９ａから浮き上がるようにスロット１５の内方へ傾いていると、前記開口部１６からスロット１５内へ挿入された平角巻線１７が前記曲げ片部２１とスロット１５の前記内側面１９ａとの間に入り込んでしまうことになる。しかし、本実施形態では、前記曲げ片部２１が、その先端部２１ａを前記係止溝２０に係止保持されてスロット１５の内側面１９ａからの浮き上がりを規制されているため、当該曲げ片部２１と前記スロット１５の内側面１９ａとの間に平角巻線１７が入り込むことはない。そして、スロット１５内に挿入完了された平角巻線１７は、図３（ｄ）に示すように、当該スロット１５内の奥側において前記連接積層状態から再び元の単列積層状態となるように整列される。以後、同様の手順で二段目及び三段目となる各平角巻線１７がスロット１５内に順次挿入され、図１（ｂ）に示すように、スロット１５内には平角巻線（コイルサイド）１７の単列積層状態がスロット１５の奥行き方向へ三段形成される。

従って、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）絶縁シート１８は、スロット１５内に取着された際に、係止溝２０が止着手段として機能するため、スロット１５の内面１９（内側面１９ａ）に止着された状態となる。そのため、平角巻線（巻線）１７をスロット１５内に装着する際に、平角巻線１７が絶縁シート１８とスロット１５の内面１９（内側面１９ａ）との間に入り込むことを防止できる。従って、ステータコア（回転電機用コア）１１のスロット１５内へ絶縁シート１８を取着する際に、当該絶縁シート１８をスロット１５の内面から浮き上がらない状態に取着でき、絶縁不良を発生させる虞なく平角巻線１７を装着することができる。

（２）絶縁シート１８をスロット１５内へ取着した場合、当該絶縁シート１８において特にスロット１５の内面から浮き上がるように傾きやすい曲げ片部２１がスロット１５の内面に沿った状態に止着される。そのため、平角巻線（巻線）１７をスロット１５内に装着する際に、平角巻線１７が絶縁シート１８とスロット１５の内面１９（内側面１９ａ）との間に入り込むことをより確実に防止できる。

（３）スロット１５内へ絶縁シート１８を取着する際において、絶縁シート１８の曲げ片部２１の先端部２１ａをスロット１５の内面１９（内側面１９ａ）の係止溝（係止部）２０に係止させるという簡単な作業だけで、絶縁シート１８をスロット１５の内面１９に沿った状態に止着できる。従って、絶縁シート１８の取着作業を素早くでき、後に続く平角巻線１７の装着作業へスムーズに移行できる。

（４）絶縁シート１８をスロット１５内へ取着する際には、係止溝２０が絶縁シート１８における曲げ片部２１をスロット１５の内面１９（内側面１９ａ）からの離間を規制するように係止保持した状態で挿入ガイドするように機能する。従って、特にステータコア１１がスロット１５を軸方向に沿う平行態様ではなく斜めに捩れた態様とするコア（所謂スキューコア）である場合にも、絶縁シート１８をスロット１５の内面１９に沿った状態に確実に取着できる。

（５）絶縁シート１８は、スロット１５内への取着状態において、当該スロット１５の開口部１６の近傍に位置する部分（曲げ片部２１の先端部２１ａ）がスロット１５の内面１９（内側面１９ａ）に止着されることになる。従って、スロット１５内へ開口部１６を介して平角巻線１７を挿入装着する際に、前記開口部１６の近傍において絶縁シート１８がスロット１５の内面１９（内側面１９ａ）から剥離するように浮き上がってスロット１５の開口部１６を狭めることを防止できる。

（６）係止部として機能する係止溝２０は、スロット１５の内面１９のうち、絶縁シート１８において先端部２１ａがスロット１５の開口部１６を指向するように曲げ形成された曲げ片部２１が当接することになるスロット１５の内側面１９ａに形成されている。そのため、スロット１５内へ絶縁シート１８を取着した場合、前記曲げ片部２１がスロット１５の内方へ傾くことを係止溝２０の係止作用により確実に防止できる。従って、突起部１４により狭くされた開口部１６を通して平角巻線１７をスロット１５内へ挿入する際にも、平角巻線１７が絶縁シート１８の曲げ片部２１とスロット１５の内側面１９ａとの間に入り込むことを効果的に防止できる。

（７）スロット１５内へ取着した絶縁シート１８の曲げ片部２１の浮き上がり防止を、スロット１５の内面１９に設けた係止溝２０により実現できるため、コイルフォーマ等の浮き上がり防止専用治具を格別に準備する必要もなくなる。

なお、前記実施形態は以下のような別の実施形態（別例）に変更してもよい。
○ 前記実施形態におけるステータコア１１（回転電機用コア）に代えて、コア本体の外周面に複数のスロットが形成され、それら各スロット内に絶縁シートを介在させて巻線が装着されるロータコア（回転電機用コア）に具体化してもよい。

○ 止着手段として機能する係止部は、前記実施形態における係止溝２０に代えて、各スロット１５の内側面１９ａにおける開口部１６の近傍部位に当該スロット１５の延設方向へ所定間隔をおいて複数形成された係止爪により構成してもよい。このような複数の係止爪によっても絶縁シート１８における曲げ片部２１の先端部２１ａをスロット１５の内側面１９ａからの離間を規制するように係止できる。

○ 前記実施形態において、止着手段は、図４（ａ）に第１別例として示すように、例えば絶縁シート１８の曲げ片部２１をスロット１５の内側面１９ａに止着（接着）させる接着剤等の接着材料２３であってもよい。この場合は、ステータコアが、スロット１５の内面１９に係止溝２０を形成していないステータコア１１Ａ（コア本体１２Ａ）であってもよいことになる。

○ 前記実施形態において、ステータコア（コア本体）を、図４（ｂ）に第２別例として示すように、ティース１３の先端部から突起部１４が周方向の何れの方向にも突設されていないステータコア１１Ｂ（コア本体１２Ｂ）とし、各ティース１３の各側面で構成されることになるスロット１５の両内側面１９ａに係止溝２０を設けてもよい。この場合には、先端部２１ａがスロット１５の開口部１６を指向するように曲げ形成される曲げ片部２１が左右一対形成されることになるが、それら両曲げ片部２１の各先端部２１ａを前記両係止溝２０により係止保持できる。

○ 前記実施形態において、ステータコア（コア本体）を、図４（ｃ）に第３別例として示すように、スロット１５の内面１９の断面形状が略円形状をなし、当該スロット１５を挟む両ティース１３の各側面で構成されることになるスロット１５の両内側面１９ａに係止溝２０が設けられたステータコア１１Ｃ（コア本体１２Ｃ）としてもよい。この場合も、先端部２１ａがスロット１５の開口部１６を指向するように曲げ形成される曲げ片部２１が左右一対形成されることになるが、それら両曲げ片部２１の各先端部２１ａを前記両係止溝２０により係止保持できる。

○ 前記実施形態において、巻線は、断面扁平状の平角巻線１７に限らず、断面円形状の丸線（図５参照）であってもよい。また、予め略Ｕ字状に成形された複数のコイル片であって当該各コイル片の両脚部（コイルサイドとなる部分）がコア本体１２の軸方向からスロット１５内へ挿入された後にスロット１５内で隣り合う他のコイル片の各脚部同士がコイル形態に繋がるように溶接などで接続されるものであってもよい。

○ 前記実施形態において、ステータコア１１（コア本体１２）は周方向へ複数に分割されたコア分割片が環状に組み合わせて構成されるステータコア（コア本体）であってもよい。また、ステータコア１１（コア本体１２）は、スロット１５を軸方向に沿う平行態様ではなく斜めに捩れた態様とするコア（所謂スキューコア）であってもよい。

○ 前記実施形態において、係止溝２０は、ティース１３の先端部から突設された突起部１４の内側部分にも付加的に設けられていてもよい。
○ 前記実施形態において、絶縁シート１８は樹脂製のものに限らず、紙製の絶縁紙であってもよい。また、前記実施形態において各スロット１５はコア本体１２の内周面（又は外周面）に等ピッチ間隔ではなく不等ピッチ間隔で形成されていてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記スロットは、コア本体の内周面又は外周面に形成されており、前記止着手段は、前記スロットの内面のうち、前記コア本体の中心軸線と直交する平面での断面形状においてスロットの開口部近傍を通って前記中心軸線から放射方向に沿って延びた形状となる内面部分に設けられている請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の回転電機用コア。このように構成した場合、特にスロットの開口部を介してスロット内へ巻線を挿入取着する場合に、その巻線が絶縁シートとスロットの内面との間に入り込むことを効果的に防止できる。

（ロ）コア本体の内周面又は外周面から複数のティースが周方向へ所定間隔をおいて突出形成され、周方向で隣り合うティース間にスロットが形成されると共に、各ティースの先端からは周方向一方側に向けてスロットの開口部を狭くするように突起部が形成されており、前記止着手段は、前記スロットの内面のうち、前記ティースの突起部とスロットの開口部を挟んで対向する内面部分に設けられている請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の回転電機用コア。このように構成した場合にも、上記技術的思想（イ）に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

（ａ）は巻線が装着されたステータコアの正面図、（ｂ）は図１（ａ）に示すステータコアの要部拡大平面図。 スロット内へ絶縁シートを取着する場合を示す説明図。 （ａ）〜（ｄ）はスロット内への巻線の装着手順を順次に示す説明図。 （ａ）は第１別例を示す要部拡大平面図、（ｂ）は第２別例を示す要部拡大平面図、（ｃ）は第３別例を示す要部拡大平面図。 （ａ）は従来のステータコアを示す概略平面図、（ｂ）は図５（ａ）に点線で囲み表示したＡ部分を示す要部拡大平面図。

符号の説明

１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…ステータコア（回転電機用コア）、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…コア本体、１３…ティース、１５…スロット、１６…開口部、１７…平角巻線（巻線）、１８…絶縁シート、１９…スロットの内面、１９ａ…内側面、２０…係止溝（係止部、止着手段）、２１…曲げ片部、２１ａ…先端部、２３…接着材料（止着手段）。

Claims (5)

1. コア本体にスロットが所定方向へ延びるように形成され、前記スロット内に当該スロットの内面形状に沿うように曲げ形成された絶縁シートを介在させて巻線を装着するようにした回転電機用コアにおいて、
   前記スロットの内面には、スロット内へ絶縁シートを取着する際に、当該絶縁シートをスロットの内面に沿った状態に止着するための止着手段を設けた回転電機用コア。
2. 前記止着手段は、前記絶縁シートにおいて先端部がスロットの開口部を指向するように曲げ形成された曲げ片部を止着する請求項１に記載の回転電機用コア。
3. 前記止着手段は、前記絶縁シートの曲げ片部の先端部を前記スロットの内面からの離間を規制するように係止する係止部により構成されている請求項２に記載の回転電機用コア。
4. 前記係止部は、スロットの延設方向に沿って形成された係止溝である請求項３に記載の回転電機用コア。
5. 前記止着手段は、前記スロットの内面における前記開口部の近傍部位に設けられている請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の回転電機用コア。

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