JP2009112141A - 回転機の固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子巻線の占積率を向上させ、回転機の出力トルク性能を改善することが可能な回転機の固定子を提供する。
【解決手段】固定子巻線を巻き付ける絶縁ボビンのコイル巻き付け部１０の形状として、固定子巻線の端部が位置するコイルエンド部１１と固定子巻線の巻き付けスロットを形成するスロット側面部１２とを接続するためのコーナ部１３の形状を、コイルエンド部１１からスロット側面部１２に向かって、半径を段階的に変化させた複数の円弧間を互いに滑らかに接続した曲面形状とする。例えば、コーナ部１３のコイルエンド部１１に近い位置には、半径が小さい円弧ｒ１を、スロット側面部１２に近い位置には、半径が大きい円弧ｒ２を形成し、両者の間を滑らかな曲面でつなぎ合わせる。あるいは、コーナ部１３の形状を、連続的に半径が変化する場合に相当する楕円形状を用いた曲面形状としても良い。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転機の固定子に関し、特に、固定子巻線を巻装するために回転機の固定子鉄心上に嵌め込まれる絶縁ボビンの形状に関する。

回転機は、ケース内に固定された固定子と、回転軸に回動自在に取り付けられた円柱形状の回転子とから構成されている。固定子は、円筒形状の固定子鉄心と固定子巻線とからなり、固定子鉄心を構成するティース部（極歯部）に絶縁ボビンが嵌め込まれて、固定子巻線は、該絶縁ボビンを介してティース部に巻装されるように構成される。

ここで、絶縁ボビンは、断面矩形形状のティース部に嵌め込まれる矩形枠体のコイル巻き付け部と、該コイル巻き付け部の内周縁と外周縁とに沿って一体的に設けられた内側鍔部と外側鍔部とからなっており、矩形枠体のコイル巻き付け部は、固定子巻線を絶縁して巻き付けるための巻き付けスロットを形成するスロット側面部と固定子巻線の端部が位置するコイルエンド部とが接続されるコーナ部を有している。このコーナ部においては、固定子巻線が巻装される際の張力によって、絶縁ボビンと固定子巻線とが強く接触してしまって、固定子巻線の絶縁被膜が損傷したり、固定子巻線の押圧による絶縁ボビンの損傷（圧縮窪み）が生じたりする。この結果、固定子巻線の絶縁不良や、着磁工程においてかかる大きな応力により絶縁ボビンの損傷箇所を起点とした内側鍔部の折損が生じる。

また、絶縁ボビンのスロット側面部は、一般に肉厚を薄く形成しているため、モールド加工時の離型が難しく、コーナ部においてクラックが発生して、絶縁ボビンの絶縁不良が生じ易い。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１の特許第３６７９３０５号公報「冷媒圧縮機」では、直巻き方式における絶縁ボビンのコイル巻き付け部のコーナ部に対して固定子巻線の屈曲による応力がかかることを緩和するために、コイル巻き付け部のコーナ部に固定子巻線の線径の（１／２）以上でかつ４倍以下の円弧形状による面取り加工を施すという提案がなされている。かくのごとき面取り加工を施すことにより、固定子巻線の絶縁被膜や絶縁ボビンの損傷が改善され、絶縁不良や着磁時の絶縁ボビンの折損を防止することができるものとしている。
特許第３６７９３０５号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載のように、絶縁ボビンのコイル巻き付け部のコーナ部に対して固定子巻線の線径の（１／２）以上でかつ４倍以下の円弧形状の面取り加工を施した場合であっても、単純な１個の円弧形状のみによって面取り加工を施したコーナ部としているため、面取り加工を施したコーナ部にて固定子巻線を折り曲げて巻き付ける際に、固定子巻線の反力によって、固定子巻線の巻き付けスロットを形成するスロット側面部や、固定子巻線の端部が位置するコイルエンド部において、絶縁ボビンと固定子巻線との間に、いわゆる「巻き太り」と称する空隙が生じてしまう。「巻き太り」として生じた該空隙は、熱伝導率が低いため、固定子巻線で発熱した熱が放熱されず、そのまま、固定子巻線内に残ってしまう。このため、固定子巻線の占積率を向上させることができず、回転機の出力トルク性能が悪化してしまうという問題がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、絶縁ボビンと固定子巻線との間の空隙の発生を防止し、固定子巻線内の発熱を抑えることによって、固定子巻線の占積率を向上させ、回転機の出力トルク性能を改善することが可能な回転機の固定子を提供することを、その目的としている。

本発明は、前述の課題を解決するために、絶縁ボビンのコーナ部の形状を、コイルエンド部からスロット側面部に向かって、半径を段階的に変化させた複数の円弧間を互いに滑らかに接続してなる曲面形状とすることを特徴としている。

本発明の回転機の固定子によれば、絶縁ボビンのコーナ部の形状を、コイルエンド部からスロット側面部に向かって、半径を段階的に変化させた複数の円弧間を互いに滑らかに接続してなる曲面形状としているので、固定子巻線と絶縁ボビンとの間に、いわゆる「巻き太り」による空隙が生じる可能性を低減することができ、而して、熱抵抗を低下させて、固定子巻線の発熱を抑えることにより、固定子巻線の占積率（収容体積）を向上させ、回転機の出力トルク性能を改善することができる。

以下に、本発明による回転機の固定子の最良の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用する回転機は、ケース内に固定された固定子と、該固定子の内側に、所定の間隙を介して配置され、回転軸により回転する円柱形状の回転子と、から構成されている。固定子は、円筒形状の固定子鉄心と固定子巻線とから構成されており、一般に、固定子鉄心を構成するティース部（極歯部）に絶縁ボビンが嵌め込まれて、固定子巻線は、直巻き方式として、該絶縁ボビンを介してティース部に巻装されるように構成されている。

ここで、本発明による回転機の固定子に適用される絶縁ボビンは、図１に示すような構造からなっている。図５は、本発明による回転機の固定子に適用される絶縁ボビンの上半分の構造の一例を示す斜視図である。

図５に示すように、絶縁ボビンは、固定子巻線を巻装するコイル巻き付け部１０、固定子（ステータ）の内周縁に沿ってコイル巻き付け部１０に取り付けられる内側鍔部２０、固定子（ステータ）の外周縁に沿ってコイル巻き付け部１０に取り付けられる外側鍔部３０から構成されている。コイル巻き付け部１０は、その下面が固定子鉄心を構成する断面矩形状のティース部（極歯部）に嵌め込まれる矩形枠体の形状とされている。

また、コイル巻き付け部１０は、固定子巻線の端部が位置するコイルエンド部１１、固定子巻線の巻き付けスロットを形成するスロット側面部１２、コイルエンド部１１とスロット側面部１２とを滑らかに接続するためのコーナ部１３からなっている。コイル巻き付け部１０に巻装される固定子巻線は、上面のコイルエンド部１１から端部に接続されたコーナ部１３にて折り曲げられて、スロット側面部１２に巻き付けられ、ティース部（極歯部）の反対側の位置に嵌め込まれた下半分の絶縁ボビンを経由して、先の面とは反対側のスロット側面部１２に戻ってきて、コーナ部１３にて折り曲げられて、上面のコイルエンド部１１に巻きつけられることによって、１周目の巻線が形成され、以降、所要の回数分、巻き付けが繰り返されて、所要の巻数の固定子巻線が得られる。

以下の説明においては、回転機の固定子に搭載される図１の絶縁ボビンの構造について、図１の矢印Ａ方向から矢視した場合のコイル巻き付け部１０の断面を示す図を用いて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明による回転機の固定子の第１の実施形態について、図２を用いて説明する。図２は、本発明による回転機の固定子の第１の実施形態における絶縁ボビンの断面構造を示す断面図であり、図１に示す矢印Ａ方向から矢視した絶縁ボビンのコイル巻き付け部１０の断面構造を示している。

図２に示すように、本実施形態においては、コイル巻き付け部１０のコーナ部１３の形状を、従来のような単一の円弧形状だけで面取りを施すものではなく、上面側のコイルエンド部１１から側面側のスロット側面部１２に向かって、順次、コーナ部１３の径方向の半径を段階的に変化させた複数の円弧（少なくとも２個の円弧）間を互いに滑らかに接続してなる曲面形状により面取りを施して、曲率半径が異なる複数の曲面が合成された曲面形状とする例を示している。例えば、コイルエンド部１１からスロット側面部１２に向かって、順次半径を大きくした複数の円弧の間を滑らかに接続した曲面として形成する。

図２においては、２個の円弧を用いる場合を示しており、コーナ部１３を、上面側のコイルエンド部１１に近い位置の円弧ｒ１と、側面側のスロット側面部１２に近い位置の円弧ｒ２との２つの円弧の間を滑らかな曲面でつなぎ合わせる例を示している。ここで、例えば、スロット側面部１２よりも小さな表面のコイルエンド部１１に近い位置の円弧ｒ１の半径よりも、大きな表面を有するスロット側面部１２に近い位置の円弧ｒ２の半径を、より大きい長さの半径とする。

図２のように、コイルエンド部１１に近い位置の円弧ｒ１の半径よりもスロット側面部１２に近い位置の円弧ｒ２の半径を大きい長さとして、両者の円弧間を滑らかに接続した曲面形状のコーナ部１３を形成することによって、固定子巻線がコーナ部１３で折り曲げられる際に、半径が大きいスロット側面部１２に近い位置では、コイルエンド部１１側よりも、固定子巻線の反力が弱められることになる。

この結果、固定子巻線をスロット側面部１２に密着するように折り曲げることが可能になり、コイルエンド部１１よりも大きい表面を有するスロット側面部１２と固定子巻線との間に空隙を生じにくくすることができる。つまり、いわゆる「巻き太り」を小さくして、絶縁ボビンと固定子巻線との間に空隙が生じにくくすることができる。而して、熱伝達率の低い空隙（空気層）の厚みが薄くなることにより、熱抵抗を低下させ、回転機の出力トルク性能を改善することができる。

例えば、本実施形態の実験例として、図３のような構造のコーナ部を形成した場合、図４に示すような巻き太り低減効果が得られ、その結果、図５に示すような熱抵抗の低減効果を得ることができる。

ここに、図３は、本実施形態における絶縁ボビンの実験例を示す構造図であり、図４は、図３の絶縁ボビン構造による巻き太りの低減効果を説明するための説明図であり、図５は、図３の絶縁ボビン構造による熱抵抗の低減効果を説明するための説明図である。なお、図４の巻き太り低減効果を説明する説明図には、本実施形態の絶縁ボビンの効果と比較するために、単一の半径３ｍｍの円弧形状によりコーナ部を形成した場合の従来例も合わせて、それぞれ、３個ずつの実験例について、その実験結果を示している。

ここで、本実験例における絶縁ボビンの構造は、図３に示すように、コイルエンド部１１に近い位置の円弧ｒ１の半径を２ｍｍとし、スロット側面部１２に近い位置の円弧ｒ２の半径を９ｍｍとし、コーナ部１３の高さ（つまり、上面のコイルエンド部１１からスロット側面部１２の上端部までの垂直方向の間隔）を４ｍｍとしたコーナ部１３を形成している。

図３のように、コーナ部１３を半径が異なる２つの円弧ｒ１，ｒ２による滑らかな曲面形状とした場合、巻き太りによる固定子巻線と絶縁ボビンとの間の空隙は、図４の説明図に示すように、最も巻き太りによる空隙が多い場合で、０．２８ｍｍとなった。一方、単一の円弧（半径３ｍｍ）によるコーナ部を形成した従来の絶縁ボビンの場合には、最も巻き太りによる空隙が少ない場合であっても、０．５５ｍｍとなっており、本実験例の最も多い場合に比しても、約２倍も大きい厚みの空隙が生じている。

図４に示すように、半径が異なる複数の円弧の間を滑らかに接続した曲面形状からなるコーナ部１３を形成することにより、従来のような単一の円弧によりコーナ部を形成する場合に比し、巻き太りによる空隙の厚みを大幅に低減することができる。

この結果、図５に示すように、本実験例において最も巻き太りによる空隙が多い隙間０．２８ｍｍの場合であっても、最も巻き太りによる空隙が少ない隙間０．５５ｍｍの従来例（半径３ｍｍのコーナ部）の場合に比し、熱抵抗を約２８％低減することができる。

かくのごとく、上面のコイルエンド部１１から側面のスロット側面部１２に向かって、コーナ部１３を形成するための複数の円弧の径方向の半径を段階的に変化させ、該円弧間を滑らかに接続した曲面形状のコーナ部１３を形成することにより、巻き太りによる空隙の幅を少なくし、熱抵抗を低減することができるので、固定子巻線の占積率を向上させることにより、回転機の出力トルク性能を改善することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明による回転機の固定子の第２の実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、本発明による回転機の固定子の第２の実施形態における絶縁ボビンの断面構造を示す断面図であり、図１に示す矢印Ａ方向から矢視した絶縁ボビンのコイル巻き付け部１０Ａの断面構造を示している。

第１の実施形態として説明した図２のように、上面のコイルエンド部１１から側面のスロット側面部１２に向かってコーナ部１３を形成する円弧の半径を段階的に変化させた曲面形状とした場合であっても、図４の実験結果（２ｍｍと９ｍｍとの２つの円弧を用いた曲面形状の実験例では、最大０．２８ｍｍの空隙が残る）にも示したように、いわゆる「巻き太り」による空隙が、ごく僅かではあるが、残ってしまう場合があるため、まだ熱抵抗を十分には低減することができない場合が存在している。

本実施形態は、かかる状況を改善するために、絶縁ボビンに固定子巻線を実際に巻き付ける前に、巻き太りによる生じる可能性がある空隙の量をあらかじめ予測しておき、あらかじめ予測した空隙の量だけ、絶縁ボビンの上面のコイルエンド部１１と側面のスロット側面部１２との両者に肉厚設定部を形成する場合を示している。

つまり、図６に示すコイル巻き付け部１０Ａにおいては、円弧の半径を段階的に変化させて形成した曲面形状のコーナ部１３のみならず、さらに、上面および下面のコイルエンド部１１には、当該部位における巻き太りによる空隙の量に相当する肉厚設定部１１ａ，１１ｂを、それぞれのコイルエンド部１１に一体化させて形成し、右側面および左側面のスロット側面部１２には、当該部位における巻き太りによる空隙の量に相当する肉厚設定部１２ａ，１２ｂを、それぞれのスロット側面部１２に一体化させて形成した構造とする。

ここで、肉厚設定部１１ａ，１１ｂおよび肉厚設定部１２ａ，１２ｂのそれぞれの肉厚は、前述のように、各部位における巻き太りによる空隙発生量として予測される厚みに相当している。したがって、肉厚設定部１１ａ，１１ｂおよび肉厚設定部１２ａ，１２ｂのそれぞれの表面の形状は、滑らかな曲面形状となり、コーナ部１３に接する部位における厚みは、いずれも、ゼロであり、コイルエンド部１１の中央部、スロット側面部１２の中央部に近づくにつれて、厚みが厚くなっていき、コイルエンド部１１の中央部、スロット側面部１２の中央部において、最も厚くなる。

なお、肉厚設定部１１ａ，１１ｂおよび肉厚設定部１２ａ，１２ｂのそれぞれとコーナ部１３とは、互いに、それぞれの曲面の接線方向が同一となるように配置されており、滑らかに接続される。

また、発生すると予測される空隙量の如何に応じて、コイルエンド部１１、スロット側面部１２の双方に、それぞれ、肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂを設けるようにしても良いし、あるいは、場合によっては、いずれか一方のみに設けるようにしても良い。

かくのごとく、コイルエンド部１１、スロット側面部１２のそれぞれに、各部位における巻き太りにより生じると予測される空隙の量に相当する肉厚を有する肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂを一体化して形成することにより、第１の実施形態において説明した、巻き太りによる空隙よりも、空隙の隙間を狭くすることができ、熱抵抗をさらに低減させることが可能となる。この結果、固定子巻線の占積率をさらに向上させるが可能となるので、回転機の出力トルク性能をさらに改善することができる。

例えば、本実施形態の実験例として、図７のような構造のコーナ部を形成した場合、図８に示すような熱抵抗の低減効果を得ることができる。

ここに、図７は、本実施形態における絶縁ボビンの実験例を示す構造図であり、図８は、図７の絶縁ボビン構造による熱抵抗の低減効果を説明するための説明図である。

図７に示すように、本実験例における絶縁ボビンの構造としては、コーナ部の形状を、図３の場合と同様、コイルエンド部１１に近い位置の円弧ｒ１の半径を２ｍｍとし、スロット側面部１２に近い位置の円弧ｒ２の半径を９ｍｍとし、コーナ部１３の高さを４ｍｍとする以外に、コイルエンド部１１およびスロット側面部１２のそれぞれには、半径７１ｍｍの円弧による曲面形状の肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、半径１，２７０ｍｍの円弧による曲面形状の肉厚設定部１２ａ，１２ｂをそれぞれ一体化して形成している。

ここで、コイルエンド部１１に近いコーナ部１３を形成する半径２ｍｍの円弧ｒ１と肉厚設定部１１ａ，１１ｂの半径７１ｍｍの円弧とは、接線方向を同一方向として滑らかに接続され、スロット側面部１２に近いコーナ部１３を形成する半径９ｍｍの円弧ｒ２と肉厚設定部１２ａ，１２ｂの半径１，２７０ｍｍの円弧とは、接線方向を同一方向として滑らかに接続されている。

図７のように、コーナ部１３を半径が異なる２つの円弧ｒ１，ｒ２による滑らかな曲面形状とする以外に、コイルエンド部１１、スロット側面部１２それぞれの表面形状を、巻き太りにより生じると予測される空隙の量を埋め合わせる肉厚を追加した滑らかな曲面形状とした場合の実験結果として、巻き太りによる固定子巻線と絶縁ボビンとの間に生じる空隙を、最も巻き太りによる空隙が多い場合であっても、０．０５ｍｍと、大幅に低減することができた。つまり、単一の円弧（半径３ｍｍ）によるコーナ部を形成した従来の絶縁ボビンの場合の最も空隙が少ない場合（０．５５ｍｍの隙間）の約（１／１０）となり、また、図３の第１の実施形態の実験例の場合の最も空隙が多い場合（０．２８ｍｍの隙間）の約（１／６）に低減されることになり、極めて狭い幅の空隙に抑えることができる。

この結果、図８に示すように、本実験例において最も巻き太りによる空隙が多くなる場合の隙間０．０５ｍｍの場合であっても、最も巻き太りによる空隙が少ない場合の隙間０．５５ｍｍの従来例（半径３ｍｍのコーナ部）の場合に比し、熱抵抗を約４９％まで低減することができる。

かくのごとく、円弧の径方向の半径を段階的に変化させた曲面形状のコーナ部１３を形成するととともに、コイルエンド部１１、スロット側面部１２の表面に、巻き太りにより生じると予測される空隙の量を埋め合わせる肉厚を追加した滑らかな曲面形状とする肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂを一体化して形成することにより、巻き太りによる空隙の幅を大幅に低減し、熱抵抗をさらに低減することができるので、固定子巻線の占積率をさらに向上させることにより、回転機の出力トルク性能をさらに改善することができる。

なお、前述の実施形態では、肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂとしてコイルエンド部１１、スロット側面部１２と分けて、一体化形成するとの説明を行ったが、一体化形成するために、肉厚設定部１１ａ，１１ｂとコイルエンド部１１とを、また、肉厚設定部１２ａ，１２ｂとスロット側面部１２とを、互いに貼り付ける場合に限るものではなく、コイルエンド部１１、スロット側面部１２の本体そのものを、肉厚の曲面形状を有する形状に形成するようにしても、もちろん、かまわないことは言うまでもない。

（第３の実施形態）
次に、本発明による回転機の固定子の第３の実施形態について、図９を用いて説明する。図９は、本発明による回転機の固定子の第３の実施形態における絶縁ボビンの断面構造を示す断面図であり、図１に示す矢印Ａ方向から矢視した絶縁ボビンのコイル巻き付け部１０Ｂの断面構造を示している。

本実施形態は、第１の実施形態において説明したコーナ部１３の形状、第２の実施形態において説明した肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂの形状のさらに異なる形状を説明するものである。つまり、図９には、コーナ部１３Ａの形状を、円弧の半径が連続的に変化する場合に相当する楕円形状とし、楕円の長辺幅と短辺幅との比率をあらかじめ定めた範囲内に収まるように設定する場合、および／または、肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂそれぞれが一体化形成されるコイルエンド部１１、スロット側面部１２の最大肉厚と最小肉厚との差があらかじめ定めた範囲内に収まるような曲面形状に肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂの表面形状を設定する場合、の双方について示している。

なお、本実施形態においても、肉厚設定部１１ａ，１１ｂおよび肉厚設定部１２ａ，１２ｂのそれぞれとコーナ部１３Ａとは、互いに、それぞれの曲面の接線方向が同一となるように配置し、滑らかに接続する。

まず、コーナ部１３Ａの形状について説明する。図９に示すコイル巻き付け部１０Ｂにおけるコーナ部１３Ａは、第１の実施形態の図３のコーナ部１３のように、半径が異なる円弧を滑らかな曲面により接続する曲面形状とは異なり、楕円の長辺側の頂点と短辺側の頂点との間のほぼ（１／４）周分の楕円弧を用いた曲面形状に形成されている。さらに、楕円弧を用いた曲面形状からなるコーナ部１３Ａは、コイル巻き付け部１０Ｂの左右方向（つまり、スロット側面部よりも小さな表面のコイルエンド部と平行な方向）に短辺側を、上下方向（つまり、大きな表面を有するスロット側面部と平行な方向）に長辺側を配置した楕円形状として形成されている。

ここで、該楕円形状の長辺幅をＡ、短辺幅をＢとした場合、Ａ：Ｂの比率は、固定子巻線を巻き付けた際に、コイルエンド部１１および／またはスロット側面部１２において巻き太りにより生じると予測される空隙の量に基づいてあらかじめ定めた範囲内の比率に設定することとする。例えば、コーナ部１３Ａの曲面形状による巻き太りに伴う空隙の厚みを低減して熱抵抗の増加を十分に抑制するためには、Ａ：Ｂの比率を、
（４：１）〜（６：１）
の範囲内の比率に設定することが望ましく、さらには、
Ａ：Ｂ≒５：１
程度とすることが最も望ましい。

さらに、図９に示すコイル巻き付け部１０Ｂには、肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂの第２の実施形態とは異なる例も合わせて示している。

図９の場合も、コイルエンド部１１および／またはスロット側面部１２の表面形状をそれぞれ形成する肉厚設定部１１ａ，１１ｂおよび／または肉厚設定部１２ａ，１２ｂの表面の形状は、第２の実施形態の場合と同様に、曲面形状としている。しかし、図９に示す本実施形態の場合には、一体化形成された肉厚設定部１１ａ，１１ｂおよび／または肉厚設定部１２ａ，１２ｂをそれぞれ含むコイルエンド部１１および／またはスロット側面部１２それぞれの各部位における肉厚のうち、最大になる肉厚と最小になる肉厚との差を、固定子巻線を巻き付けた際に、コイルエンド部１１および／またはスロット側面部１２において巻き太りにより生じると予測される空隙の量に基づいてあらかじめ定めた範囲内の値に設定する場合を示している。

つまり、コイルエンド部１１と一体形成される肉厚設定部１１ａ，１１ｂの表面形状として、最も肉厚になるコイルエンド部１１の中央部上の頂点ａまでのコイルエンド部１１の厚みつまり最大肉厚Ｔ１と、肉厚が最も薄くなるコイルエンド部１１の端部つまりコーナ部１３Ａとの接続点ｂまでのコイルエンド部１１の厚みつまり最小肉厚Ｔ２との両者の差を、あらかじめ定めた範囲内に収まる値にするとともに、コーナ部１３Ａとの接続部位も含めて滑らかな曲面形状になるように形成する。

例えば、肉厚設定部１１ａ，１１ｂと一体化したコイルエンド部１１の表面の曲面形状として、コイルエンド部１１の中央部上の頂点ａと両端のコーナ部１３Ａとの接続点ｂの３点を通過する円弧形状とするようにしても良い。

なお、最大肉厚Ｔ１と最小肉厚Ｔ２との差については、前述のように、あらかじめ定めた範囲内に収まる値とするが、コイルエンド部１１の表面の曲面形状による巻き太りに伴う空隙の厚みを低減して熱抵抗の増加を十分に抑制するためには、最大肉厚Ｔ１と最小肉厚Ｔ２との差を、０．１〜０．３ｍｍ程度に設定することが望ましい。

同様に、スロット側面部１２と一体形成される肉厚設定部１２ａ，１２ｂの表面形状として、最も肉厚になるスロット側面部１２の中央部上の頂点ｃまでのスロット側面部１２の厚みつまり最大肉厚ｔ１と、肉厚が最も薄くなるスロット側面部１２の端部つまりコーナ部１３Ａとの接続点ｄまでのスロット側面部１２の厚みつまり最小肉厚ｔ２との両者の差を、あらかじめ定めた範囲内に収まる値にするとともに、コーナ部１３Ａとの接続部位も含めて滑らかな曲面形状になるように形成する。

例えば、肉厚設定部１２ａ，１２ｂと一体化したスロット側面部１２の表面の曲面形状として、コイルエンド部１１側の場合と同様、スロット側面部１２の中央部上の頂点ｃと両端のコーナ部１３Ａとの接続点ｄの３点を通過する円弧形状とするようにしても良い。

なお、最大肉厚ｔ１と最小肉厚ｔ２との差については、前述のように、あらかじめ定めた範囲内に収まる値とするが、スロット側面部１２の表面の曲面形状による巻き太りに伴う空隙の厚みを低減して熱抵抗の増加を十分に抑制するためには、最大肉厚ｔ１と最小肉厚ｔ２との差についても、コイルエンド部１１側の場合と同様、０．１〜０．３ｍｍ程度に設定することが望ましい。

ここで、巻き太りによる空隙の発生量の如何に応じて、コイルエンド部１１、スロット側面部１２の双方に、それぞれ、肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂを設けるようにしても良いし、あるいは、場合によっては、いずれか一方のみに設けるようにしても良い。

図９に示すコイル巻き取り部１０Ｂのように、コーナ部１３Ａの形状を、円弧の半径が連続的に変化する楕円形状とし、楕円の長辺幅Ａと短辺幅Ｂとの比率をあらかじめ定めた範囲内に収まるように設定することにより、および／または、肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂそれぞれが一体化形成されるコイルエンド部１１、スロット側面部１２の最大肉厚と最小肉厚との差があらかじめ定めた範囲内に収まるような曲面形状とすることにより、第１、第２の実施形態における場合と同様の効果を得ることができる。つまり、巻き太りによる空隙の幅を低減し、熱抵抗を低減することができるので、固定子巻線の占積率を向上させることにより、回転機の出力トルク性能を改善することができる。

なお、本実施形態においても、第２の実施形態の場合と同様、肉厚設定部１１ａ，１１ｂ、肉厚設定部１２ａ，１２ｂとしてコイルエンド部１１、スロット側面部１２と分けて、一体化形成するとの説明を行ったが、一体化形成するために、肉厚設定部１１ａ，１１ｂとコイルエンド部１１とを、また、肉厚設定部１２ａ，１２ｂとスロット側面部１２とを、互いに貼り付ける場合に限るものではなく、コイルエンド部１１、スロット側面部１２の本体そのものを、肉厚の曲面形状を有する形状に形成するようにしても、もちろん、かまわないことは言うまでもない。

本発明による回転機の固定子に適用される絶縁ボビンの上半分の構造の一例を示す斜視図である。 本発明による回転機の固定子の第１の実施形態における絶縁ボビンの断面構造を示す断面図である。 本発明による回転機の固定子の第１の実施形態における絶縁ボビンの実験例を示す構造図である。 図３の絶縁ボビン構造による巻き太りの低減効果を説明するための説明図である。 図３の絶縁ボビン構造による熱抵抗の低減効果を説明するための説明図である。 本発明による回転機の固定子の第２の実施形態における絶縁ボビンの断面構造を示す断面図である。 本実施形態における絶縁ボビンの実験例を示す構造図である。 図７の絶縁ボビン構造による熱抵抗の低減効果を説明するための説明図である。 本発明による回転機の固定子の第３の実施形態における絶縁ボビンの断面構造を示す断面図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ…コイル巻き付け部、１１…コイルエンド部、１１ａ，１１ｂ…肉厚設定部、１２…スロット側面部、１２ａ，１２ｂ…肉厚設定部、１３，１３Ａ…コーナ部、２０…内側鍔部、３０…外側鍔部、Ａ…長辺幅、ａ，ｃ…頂点、Ｂ…短辺幅、ｂ，ｄ…接続点、ｒ１，ｒ２…円弧。Ｔ１，ｔ１…最大肉厚、Ｔ２，ｔ２…最小肉厚。

Claims (9)

1. 固定子鉄心と絶縁ボビンを介して該固定子鉄心に巻装される固定子巻線とからなる回転機の固定子であって、固定子巻線を巻き付ける前記絶縁ボビンのコイル巻き付け部が、固定子巻線の端部が位置するコイルエンド部と固定子巻線の巻き付けスロットを形成するスロット側面部と前記コイルエンド部と前記スロット側面部とを滑らかな曲面により接続するためのコーナ部とからなる回転機の固定子において、前記コーナ部の形状を、前記コイルエンド部から前記スロット側面部に向かって、半径を段階的に変化させた複数の円弧間を互いに滑らかに接続してなる曲面形状とすることを特徴とする回転機の固定子。
2. 請求項１に記載の回転機の固定子において、前記コーナ部の曲面形状を形成する複数の円弧の半径が、前記コイルエンド部から前記スロット側面部に向かって、段階的に、大きくなることを特徴とする回転機の固定子。
3. 固定子鉄心と絶縁ボビンを介して該固定子鉄心に巻装される固定子巻線とからなる回転機の固定子であって、固定子巻線を巻き付ける前記絶縁ボビンのコイル巻き付け部が、固定子巻線の端部が位置するコイルエンド部と固定子巻線の巻き付けスロットを形成するスロット側面部と前記コイルエンド部と前記スロット側面部とを滑らかな曲面により接続するためのコーナ部とからなる回転機の固定子において、前記コーナ部の形状を、楕円の長辺側の頂点と短辺側の頂点との間の少なくとも（１／４）周分の楕円弧を用いた曲面形状とすることを特徴とする回転機の固定子。
4. 請求項３に記載の回転機の固定子において、前記コーナ部の楕円弧を用いた曲面形状が、前記コイルエンド部と平行な方向に、該楕円弧の短辺側が配置された形状であることを特徴とする回転機の固定子。
5. 請求項４に記載の回転機の固定子において、前記コーナ部の楕円形状の長辺側の幅と短辺側の幅との比率を、固定子巻線を巻き付けた際に、前記コイルエンド部および／または前記スロット側面部において巻き太りにより生じると予測される空隙の量に基づいてあらかじめ定めた範囲内の比率に設定することを特徴とする回転機の固定子。
6. 請求項５に記載の回転機の固定子において、前記コーナ部の楕円形状の長辺側の幅と短辺側の幅との比率を、４：１ないし６：１の範囲内の比率に設定することを特徴とする回転機の固定子。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の回転機の固定子において、固定子巻線を巻き付けた際に、前記コイルエンド部および／または前記スロット側面部において巻き太りにより生じると予測される空隙の量を埋め合わせる肉厚を有する曲面形状に、前記コイルエンド部および／または前記スロット側面部の表面を形成することを特徴とする回転機の固定子。
8. 請求項１ないし６のいずれかに記載の回転機の固定子において、前記コイルエンド部および／または前記スロット側面部の表面を曲面形状とし、かつ、前記コイルエンド部および／または前記スロット側面部それぞれの各部位における肉厚のうち、最大になる肉厚と最小になる肉厚との差を、固定子巻線を巻き付けた際に、前記コイルエンド部および／または前記スロット側面部において巻き太りにより生じると予測される空隙の量に基づいてあらかじめ定めた範囲内の値に設定することを特徴とする回転機の固定子。
9. 請求項７または８に記載の回転機の固定子において、前記コイルエンド部および／または前記スロット側面部の表面に形成された曲面形状と、前記コーナ部に形成された曲面形状とが、互いの接続部において、同一の接線方向となる形状であることを特徴とする回転機の固定子。

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