JP2006101689A - 電気機械のための巻線支持体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な方法及び少ない投資・材料コストで高い銅占積率が得られる電気機械のための巻線支持体を提供する。
【解決手段】少なくともスロット（２１）内の層が、各スロット（２１）内に配置された少なくとも１つの薄板スリーブ（４２，４３）であるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気機械のための巻線支持体であって、該巻線支持体が複数の極歯を有しており、隣り合った極歯が、その間で少なくとも１つのスロットを制限しており、これらのスロットに、それぞれ少なくとも１本の巻線が配置されており、巻線支持体のスロット内と端面とに１つの層が設けられている形式のものに関する。

このような形式の巻線支持体は複数の極歯を有している。隣り合った極歯は、その間で少なくとも１つのスロットを制限しており、これらのスロットには少なくとも各１本の巻線が挿入される。巻線支持体は、スロット内及び端面にそれぞれ絶縁層が設けられている。それというのも、スロット絶縁無しでは巻線線材が電機子薄板の打抜き縁部によって損傷されるからである。前記絶縁層のための可能な変化態様は、ペーパライニング、プラスチックマスク及び静電パウダコーティングである。

ペーパライニングの場合、線材は巻成時に縁部を巡って、これらの縁部に位置するペーパに埋め込まれてよい。これにより、線材がスロット底部に正しく滑り込まない恐れがある。その結果、線材は不都合に配分され且つ銅占積率が低くなる。更に、線材が巻成時に絶縁部の背面に達するという危険が生じる。

プラスチックマスクは巻線支持体の端面を被覆し且つスロット内部に達する。この場合、０．４〜０．５ｍｍの最小肉厚を設けねばならない。しかしこれにより、線材延いては銅占積率に関するスペースが減少される。

静電パウダコーティングの場合は高い銅占積率が得られる。しかし、投資コストが著しく高いので、大量個数の場合にしか割に合わない。

前記の全ての方法に共通して、材料は極めて薄くなければならない。それというのも、当該材料は供与可能なスロットスペースを縮小して、電磁回路を機能させなくするからである。

本発明の課題は、前記の公知の欠点を回避することにある。

この課題を解決するために本発明では、少なくともスロット内の層が、各スロット内に配置された少なくとも１つの薄板スリーブであるようにした。

請求項１の特徴部に記載の構成を有する本発明による電気機械のための巻線支持体は、簡単な方法及び少ない投資・材料コストで、高い銅占積率が得られるという利点を有している。このために規定された電気機械のための巻線支持体は複数の極歯を有しており、隣り合った極歯が、その間で少なくとも１つのスロットを制限しており、これらのスロットは少なくとも各１本の巻線を有しており、巻線支持体のスロット内と端面とに１つの層が設けられており、少なくともスロット内の層が、各スロット内に配置された少なくとも１つの薄板スリーブである。

この薄板スリーブは電磁的に作用するので、極歯を「絶縁薄板」の厚さだけ減らすことができる。これにより、スロット絶縁のために従来必要とされた面を省くことができる。それというのも、この機能は薄板スリーブによって代替されるからである。薄板は圧延表面（極めて平滑）を有しているので、巻線線材は損傷されない。この絶縁が十分でない場合は、例えば極めて薄い絶縁層（例えばラッカコーティング）を備えた薄板を使用することができる。

本発明は、最高とは言わないまでも、高い銅占積率を可能にする。それというのも、スロット内にパッシブな絶縁部材が存在しないからである。本発明は廉価である。なぜならば、安価な絶縁材料（＝薄板）が使用されるからである。この絶縁材料は、簡単で廉価な組立てを可能にする（プロセス及び機械はペーパ挿入の場合と同様である）。薄板の上下縁部を変形させることによって、絶縁部を積層鉄心の形成に利用することも可能である。この積層鉄心は、例えば機能構成群として追加購入可能である。銅線材と薄板との間には最低限の絶縁層しか存在していないので、良好な放熱が得られる。絶縁された積層鉄心は１つの材料（薄板）だけから成っているので、簡単に（グローバルに）調達可能である。

薄板スリーブが、少なくとも１つのほぼＵ字形の横断面を有しており且つ各スロットのスロット底部と少なくとも１つの側壁とに接触していることにより、当該の薄板スリーブは最適にスロットに接触しており且つ必要なところにしか接触していない。スロットがアンダカットされており、薄板スリーブがＣ字形の横断面を有しており且つ各スロットのアンダカットに接触していると、巻線は巻成時も比較的良好に保護されている。

薄板スリーブが、巻線支持体の少なくとも１つの第１の端面における少なくとも１つの第１の端部を以て各スロットを越えて突出しており且つ少なくとも第１の端部に漏斗形の拡張区分を有しており、この拡張区分の縁部が、薄板スリーブの第２の端部の方向で曲げられており且つ第１の端面に接触していると、当該端面における少なくとも１つのプラスチックマスクを省くことができる。それというのも、スロットから端面に至る損傷又は端面からスロットに至る損傷の危険無しで線材を設けることができるからである。第２の端面において、薄板スリーブの第２の端部が縁曲げされた区分を有しており、この区分が薄板スリーブの第１の端部の方向で曲げられており且つ第２の端面に接触している場合は、プラスチックマスクは全く必要ない。絶縁薄板が、電機子鉄心の打抜き縁部を容易に被覆する。

これに対して、巻線支持体の両端面の内の少なくとも一方は、ほぼ平らなプラスチックディスクによって被覆されていてよく、この場合、プラスチックディスクは主として極歯の少なくとも一方の端面の、少なくとも巻線が接触するところを被覆する。これは簡単な択一的な構成であり、プラスチックディスクがほぼ巻線支持体の端面の形状を有しており且つ少なくとも極歯において、スロットを制限する各極歯の各側で、少なくとも薄板スリーブの厚さだけ当該極歯を越えて突出することによって更に改良可能である。

有利には薄板スリーブは、圧延された表面を有する金属薄板から成っており且つ／又は絶縁層が設けられており且つ／又は電気金属薄板から製作されている。

有利な改良では、このような巻線支持体は、極歯が半径方向外側に向けられたインナロータの電機子か、又はアウタロータのステータである。それというのも、この場合に極歯は容易に曲げ開かれるからである。

このような巻線支持体を備えた電気機械は、比較可能な構成サイズの電気機械に比べてより高い銅占積率に基づいて、より高い性能を有している。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１及び図２には、回転式の電気機械１０が簡略化されて示されている。この電気機械１０は、自動車において例えばシートアジャスタ、ウインドウリフタ、ワイパ駆動装置等に使用される直流モータであってよい。但し、発電機であってもよい。

ケーシング１２には、軸１６を有する電機子１４が配置されている。この電機子１４は、電気機械１０のための巻線支持体を成している。電機子１４は、金属薄板又はいわゆるＳＭＣ材料（Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）から成る積層鉄心として製作されている。金属薄板から成る積層鉄心の場合、個々の薄板（符号１４に対応）の厚さは０．５ｍｍであり、これは１／１０ミリメートル範囲内の偏差を含んでいてよい。

電機子１４は複数の巻線１８を有している。図面を見やすくするために、図１では１本の巻線１８しか図示されていない。電機子１４の円環区分１９からは複数の極歯２０が半径方向外側に向かって突出しており、これらの極歯２０は、巻線１８を収容するためのスロット２１を仕切っている若しくは形成している。この実施例では、極歯２０は８つである。これに対応して、スロット２１も８つある。もちろん、他の数も可能である。極歯２０は、それぞれ前記区分１９から出発する歯ネック部２２と、これらの歯ネック部２２に続く歯ヘッド部２４とを有している。歯ネック部２２の間には、それぞれ前記区分１９の外周面にスロット２１のスロット底部２５が形成されている。

歯ネック部２２は、有利にはそれぞれ電機子１４の全周にわたって均等に配分されており且つ真っ直ぐに突出している、即ち、歯ネック部２２は湾曲された延在部を有していない。但し、歯ネック部２２が湾曲された延在部を有しているということも考えられる。更に、歯ネック部２２は、ほぼ一定の幅を有している。但し、この幅は択一的に可変であってもよい、即ち、内側から外側に向かって狭幅又は広幅になってもよい。

歯ヘッド部２４は、それぞれ歯ネック部２２に対して横方向に突出しており且つ互いに逆向きの区分２８を有している。これらの区分２８はアンダカット３０を形成しており、これにより、これらのアンダカット３０がアンダカットされたスロット２１を制限している。更に、前記区分２８はスロットのスリット３２を制限している。

電機子１４の積層鉄心の端面３４，３６は、各１つのプラスチックディスク３８によって被覆されている。スロット２１、即ち歯ネック部２２の側壁４０、スロット底部２５、必要な場合はアンダカット３０及び場合によってはスロットのスリット３２は、有利にはスリットの設けられた薄板スリーブ４２によってライニングされており、この場合、スロットのスリット３２と薄板スリーブ４２のスリットとは、有利には合致している。図面を見やすくするために、図１では１つのスロット２１においてのみ、薄板スリーブが点線で示されている。

プラスチックディスク３８は、ほぼ電機子１４の端面３４，３６の形状を有している。この実施例では、プラスチックディスク３８は一体成形された歯ネック部２２を有するディスク形の区分１９に対応する形状を有している。但し、付加的に歯ヘッド部２４をカバーする区分が設けられていてもよい。プラスチックディスク３８は、主として極歯２０の、少なくとも巻線１８が接触する端面３４，３６を被覆する必要がある。プラスチックディスク３８が、例えば材料を節約するために歯ネック部２２に沿って延在するスリットを有しているということも可能である。

プラスチックディスク３８は、各極歯２０のスロット２１を制限している各側若しくは側壁４０において、少なくとも薄板スリーブ４２の厚さだけ、前記極歯２０を越えて突出している。薄板スリーブ４２の厚さは約０．４ｍｍである。端面３４，３６からスロット２１への移行域において、プラスチックディスク３８は丸く面取りされている。有利には、この面取り部の半径は、巻き付けられる巻線１８の線材の半径と同じ大きさである。

特に図３から判るように、プラスチックディスク３８は、例えば個々の薄板の厚さの０．５〜５倍だけスロット２１に突入しており、これにより、プラスチックディスク３８はセンタリングもされる。但し、センタリングするためには択一的にプラスチックディスク３８の極歯２０の範囲内にセンタリングピン４４が設けられてよく、このセンタリングピン４４は、極歯２０若しくは極歯２０の歯ネック部２２の切欠き４６内に配置されている。このことは、例えばプレス嵌めを介して行われるか、又は接着によって行われてよい。前記切欠き４６は打ち抜かれてよい。

択一的又は付加的に、プラスチックディスク３８は１平面内に配置されたウェブ若しくは翼４８を有しており、これらの翼４８は、互いに面した短い方の小幅側で歯ネック部２２の両側に接触しており且つ極歯２０のアンダカット３０には２つの面を以て接触している。翼４８によってもやはりセンタリングが行われる。翼４８の幅は、アンダカット３０の幅とほぼ同じであるか又はやや狭幅であり且つ翼４８のスロット２１への侵入深さに関しては、その幅よりも小である。翼４８は、最高でプラスチックディスク３８の厚さと同じである、つまり、１０分の数ミリメートルである。翼４８は面状にアンダカット３０にしか接触していないので、巻線１８のスペースを占領しない範囲に配置されている。

薄板スリーブ４２は、各スロット２１においてＵ字形若しくはＣ字形の横断面を有している。図３に示したように、それぞれスロット２１に配置された薄板スリーブ４２は、スロット２１の長さよりも１０分の数ミリメータ又は数ミリメータ短くなっている。

スロット２１はアンダカットされているので、薄板スリーブ４２はＣ字形の横断面を有しており且つ各スロット２１のアンダカット３０に接触している。但し、薄板スリーブ４２が少なくとも１つのほぼＵ字形の横断面を有しており且つ各スロット２１のスロット底部２５と少なくとも側壁４０とに接触していても十分である。スロット底部２５に密着している基部は著しく平らである。側壁４０に接触している側方脚部は広げられている。アンダカット３０に接触している端部片は、側方脚部から出発して互いに向かって且つ基部から離反して延びている。各移行部は面取りされている。

図４には完成した積層鉄心が示されており、この場合、より良好に明瞭にするために、１つの極歯２０若しくは歯ネック部２２が中断されて示されている。

図５には、ちょうど薄板スリーブ４２が押し込まれるところの積層鉄心が示されている。この過程に引き続いて、端面３４，３６がプラスチックディスク３８によって被覆される。

やはり１つの極歯２０若しくは歯ネック部２２が中断されて図示された図６では、スリットの設けられた薄板スリーブ４３が、巻線支持体１４の第１の端面３４における第１の端部５０を以て各スロット２１を越えて突出しており且つ第１の端部５０に漏斗形の拡張区分５２を有している様子が示されている。この区分５２の縁部５４は、薄板スリーブ４３の第２の端部５６の方向で曲げられており且つ第１の端面３４に接触している。薄板スリーブ４３の第２の端部５６は、第２の端面３６において縁曲げされた区分５８を有しており、この区分５８もやはり第１の区分と同様に漏斗形に拡張されており且つその縁部６０は第１の端部５０の方向で曲げられている。縁曲げされた区分５８を以て、薄板スリーブ４３は第２の端面３６に接触している。

もちろん、薄板スリーブ４３の第１の端部５０だけが縁曲げされた、又は漏斗形の拡張区分５２を有していても十分である。このようにして、薄板スリーブ４３がまず最初に製作される。図７に示したように、薄板スリーブ４３が端面３４から挿入された後で、図６に示した縁曲げが行われるか、又は図４に示したプラスチックディスク３８によるカバーが設けられてよい。

薄板スリーブ４２，４３は、圧延された表面を有する金属薄板から成っており且つ／又は絶縁層が設けられており且つ／又は電気金属薄板から成っている。例えば、ＤＩＮ４６４００に基づく特別な磁気特性を備えた、ケイ素を合金された厚さ約０．２〜０．６５ｍｍの冷間圧延金属薄板が考慮される。ＤＩＮ ＥＮ １０１０６、ＤＩＮ ＥＮ １０１０７、ＤＩＮ ＥＮ １０１２６、ＤＩＮ ＥＮ １０１６５又はＤＩＮ ＩＥＣ ６１０２１に基づく冷間圧延された電気金属薄板及び電気金属帯材も使用可能である。しかしまた、熱間圧延された金属薄板も使用可能である。薄板スリーブ４２，４３は、打ち抜かれてから曲げられるか、又は深絞り加工されてよい。

本発明は、電機子１４の形の巻線支持体にのみ限定されるものではない。図面から明らかなように、電機子の代わりにアウタロータ型モータ又は発電機のステータであってもよい。更に、極歯は必ずしも図示のように半径方向外向きでなくてもよい。極歯は、例えばより大きな円区分１９から内側に向いていてもよく、このことは、例えば発電機又は電子整流式の電動モータのステータの場合に該当する。

薄板スリーブ４２，４３をスロット２１に挿入するための特に良好な状態は、スロット２１の長さが巻線支持体１４の直径よりも小さな電気機械１０において得られる。従って、薄板スリーブ４２，４３は特に良好に前記のような機械に適している。

電気機械の横断面図である。 図１に示した断面線ＩＩ−ＩＩ線に基づく断面図である。 図２に基づく第１実施例の断面図である。 第１実施例における電機子鉄心を抜粋して斜視図で示した図である。 図４に示した電機子鉄心の組立て中を示した図である。 図２に基づく第２実施例の断面図である。 第２実施例における電機子鉄心を抜粋して斜視図で示した図である。

符号の説明

１０ 電気機械、 １２ ケーシング、１４ 電機子、 １６ 軸、 １８ 巻線、 ２０ 極歯、 ２１ スロット、 ２２ 歯ネック部、 ２４ 歯ヘッド部、 ２５ スロット底部、 ３０ アンダカット、 ３２ スロットのスリット、 ３４，３６ 端面、 ３８ プラスチックディスク、 ４０ 側壁、 ４２，４３ 薄板スリーブ、 ４４ センタリングピン、 ４６ 切欠き、 ４８ 翼、 ５０ 第１の端部、 ５４ 縁部、 ５６ 第２の端部

Claims (10)

1. 電気機械（１０）のための巻線支持体（１４）であって、該巻線支持体が複数の極歯（２０）を有しており、隣り合った極歯（２０）が、その間で少なくとも１つのスロット（２１）を制限しており、これらのスロットに、それぞれ少なくとも１本の巻線（１８）が配置されており、巻線支持体（１４）のスロット（２１）内と端面（３４，３６）とに１つの層が設けられている形式のものにおいて、
   少なくともスロット（２１）内の前記層が、各スロット（２１）内に配置された少なくとも１つの薄板スリーブ（４２，４３）であることを特徴とする、電気機械のための巻線支持体。
2. 薄板スリーブ（４２，４３）が、少なくとも１つのほぼＵ字形の横断面を有しており且つ各スロット（２１）のスロット底部（２５）と少なくとも側壁（４０）とに接触している、請求項１記載の巻線支持体。
3. スロット（２１）がアンダカットされており、薄板スリーブ（４２，４３）がＣ字形の横断面を有しており且つ各スロット（２１）のアンダカット（３０）に接触している、請求項１又は２記載の巻線支持体。
4. 薄板スリーブ（４３）が、巻線支持体（１４）の少なくとも一方の第１の端面（３４）における少なくとも１つの第１の端部を以て各スロット（２１）を越えて突出しており且つ少なくとも第１の端部（５０）に漏斗形の拡張区分（５２）を有しており、該拡張区分の縁部（５４）が、薄板スリーブ（４３）の第２の端部（５６）の方向で曲げられており且つ第１の端面（３４）に接触している、請求項１から３までのいずれか１項記載の巻線支持体。
5. 薄板スリーブ（４３）の第２の端部（５６）が、第２の端面（３６）において縁曲げされた区分（５８）を有しており、該区分が薄板スリーブ（４３）の第１の端部（５０）の方向で曲げられており且つ第２の端面（３６）に接触している、請求項４記載の巻線支持体。
6. 巻線支持体（１４）の両端面（３４，３６）の内の少なくとも一方が、ほぼ平らなプラスチックディスク（３８）によって被覆されており、該プラスチックディスク（３８）が主として極歯（２０）の少なくとも一方の端面（３４，３６）の、少なくとも巻線（１８）が接触するところを被覆する、請求項１から５までのいずれか１項記載の巻線支持体。
7. プラスチックディスク（３８）が、ほぼ巻線支持体（１４）の端面の形状を有しており且つ少なくとも極歯（２０）において、スロット（２１）を制限する各極歯（２０）の各側（４０）で、少なくとも薄板スリーブ（４２，４３）の厚さだけ当該極歯（２０）を越えて突出している、請求項１から６までのいずれか１項記載の巻線支持体。
8. 薄板スリーブ（４２，４３）が、圧延された表面を有する金属薄板から成っており且つ／又は絶縁層が設けられており且つ／又は電気金属薄板から成っている、請求項１から７までのいずれか１項記載の巻線支持体。
9. 巻線支持体（１４）がインナロータの電機子又はアウタロータのステータであり、極歯（２０）が半径方向外側に向けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の巻線支持体。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の巻線支持体（１４）を有する電気機械（１０）。