JP2011103724A - 回転電機の固定子 - Google Patents

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Abstract

【課題】巻線機のノズルが絶縁フィルムを摩擦せず、絶縁フィルムの絶縁性能が劣化しない回転電機の固定子を得る。
【解決手段】スロット開口が形成された筒状の固定子鉄心と、前記スロットの内壁に密着するように筒状に折り曲げ形成され、周方向両端部のゲート部が内側に折り曲げられて前記スロット開口の開口幅以上の開口幅を有するフィルム開口が形成され、フィルム軸方向端部を前記固定子鉄心の軸方向端部から突出させて前記スロットに挿入された絶縁フィルムと、前記固定子鉄心のスロット及び先端エッジと先端エッジとの間のスロット開口と略同一形状のインシュレータスロット及びインシュレータエッジとインシュレータエッジとの間のインシュレータ開口が形成され、前記絶縁フィルムのゲート部近傍のフィルム軸方向端部を挿入して係止する係止部が設けられ、前記固定子鉄心の両軸方向端部に装着された環状のインシュレータと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機（電動機／発電機）の固定子に関する。
従来、ステータのスロット部、及び歯部と歯部との間のスロット開口部に絶縁材が配置されると共に、前記歯部には前記絶縁材の上から直接巻線が施されるブラシレスＤＣモータにおいて、絶縁材は、矩形の板状の４つの角をカットして傾斜部を形成し、絶縁材の歯部と歯部との間に位置する部分の端部には、歯部間の中心線に対して傾いた傾斜部を備えると共に、厚さが約０．２ｍｍ〜０．５ｍｍのポリエステルフィルムとしたブラシレスＤＣモータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３７５４３４９号公報
しかしながら、上記従来の技術によれば、ステータの歯部と歯部との間のスロット開口部に絶縁材が配置されている。そのため、巻線機のノズルが歯部間を動く際に絶縁材に当たり、絶縁材を摩擦して絶縁性能を劣化させる、という問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、巻線機のノズルが絶縁フィルムを摩擦せず、絶縁フィルムの絶縁性能が劣化しない回転電機の固定子を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、スロット及び先端エッジと先端エッジとの間のスロット開口が形成された筒状の固定子鉄心と、前記スロットの内壁に密着するように筒状に折り曲げ形成され、周方向両端部のゲート部が内側に折り曲げられて前記スロット開口の開口幅以上の開口幅を有するフィルム開口が形成され、フィルム軸方向端部を前記固定子鉄心の軸方向端部から突出させて前記スロットに挿入された絶縁フィルムと、前記固定子鉄心のスロット及び先端エッジと先端エッジとの間のスロット開口と略同一形状のインシュレータスロット及びインシュレータエッジとインシュレータエッジとの間のインシュレータ開口が形成され、前記インシュレータエッジのインシュレータスロット側に、前記絶縁フィルムのゲート部近傍のフィルム軸方向端部を挿入して係止する係止部が設けられ、前記固定子鉄心の両軸方向端部に装着された環状のインシュレータと、を備えることを特徴とする。
本発明にかかる回転電機の固定子は、巻線機のノズルが絶縁フィルムを摩擦せず、絶縁フィルムの絶縁性能が劣化しない、という効果を奏する。
図１は、本発明にかかる回転電機の固定子の実施例１を示す分解斜視図である。 図２は、絶縁フィルムの平面図である。 図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４は、固定子鉄心側から見たインシュレータの部分平面図である。 図５は、絶縁フィルム及びインシュレータが装着されスロット開口に巻線機のノズルが挿入された状態の固定子鉄心の横断面図である。 図６は、図５のＢ部拡大図である。 図７は、コイルが巻装された回転電機の固定子の平面図である。 図８は、コイルが巻装された回転電機の固定子の側面図である。 図９は、本発明にかかる回転電機の固定子の実施例２を示す絶縁フィルム及びインシュレータが装着されスロット開口に巻線機のノズルが挿入された状態の固定子鉄心の部分拡大横断面図である。
以下に、本発明にかかる回転電機の固定子の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
図１は、本発明にかかる回転電機の固定子の実施例１を示す分解斜視図であり、図２は、絶縁フィルムの平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４は、固定子鉄心側から見たインシュレータの部分拡大平面図であり、図５は、絶縁フィルム及びインシュレータが装着されスロット開口に巻線機のノズルが挿入された状態の固定子鉄心の横断面図であり、図６は、図５のＢ部拡大図であり、図７は、コイルが巻装された回転電機の固定子の平面図であり、図８は、コイルが巻装された回転電機の固定子の側面図である。
図１に示すように、実施例１の回転電機の固定子９１は、固定子鉄心１０と、固定子鉄心１０のスロット１１内に挿入されてスロット１１とコイル４０（図７参照）とを絶縁する絶縁フィルム２０と、固定子鉄心１０の軸方向両端部１６、１６に装着されて軸方向端部１６とコイル４０とを絶縁するインシュレータ３０とを備えている。
固定子鉄心１０は、環状に打抜き形成された電磁鋼板を積層して筒状に形成され、リング状のヨーク１２と、ヨーク１２から中心に向かって突出するティース１３と、ティース１３の先端から周方向に突出する先端エッジ１４とを有している。
ヨーク１２、ティース１３及び先端エッジ１４に囲まれるように、扇形の空隙であるスロット１１が形成され、対向する先端エッジ１４間には、空隙であるスロット開口１５が形成されている。
図１〜図３及び図６に示すように、絶縁フィルム２０は、ポリエステルフィルム等により、スロット１１の内壁に密着するように断面が扇形の筒状に折り曲げ形成される。このとき、周方向両端のゲート部２１が筒の内側に向かって折り曲げられてスロット開口１５の開口幅以上（同一又は大きい）の開口幅を有するフィルム開口２３が形成される。絶縁フィルム２０は、軸方向の長さが、固定子鉄心１０の軸方向長さよりも長く形成されているので、スロット１１に挿入されると、フィルム軸方向端部２２は、固定子鉄心１０の軸方向端部１６から突出した状態になる。
なお、本発明の絶縁フィルムは、これに限られず、この回転電機が用いられる機器に応じて種々変更可能である。例えば、冷媒を圧縮するコンプレッサに用いられる場合は、ポリエステルフィルムに換えて、ポリフェニレンサルファイドフィルムや、アラミド繊維で構成される絶縁フィルムなどの、難燃性のある絶縁フィルムを用いることが好ましい。
ゲート部２１は、固定子鉄心１０にコイル４０が巻装されたとき、コイル４０と固定子鉄心１０との間の絶縁沿面距離（２．４ｍｍ以上）を確保する役割を有している。
図１、図４及び図６に示すように、インシュレータ３０は、短い筒状に形成され、固定子鉄心１０のヨーク１２上に設置される外周壁３１と、外周壁３１の固定子鉄心１０側から中心に向かって突出し固定子鉄心１０のティース１３を覆う巻き胴３２と、巻き胴部３２の先端から周方向に突出するインシュレータエッジ３３と、インシュレータエッジ３３の反固定子鉄心側に設けられた内側鍔３４と、固定子鉄心１０の外周端部に外嵌してインシュレータ３０を固定子鉄心１０に固定する３つの外爪３５と、を有している。
外周壁３１の固定子鉄心１０側、巻き胴３２及びインシュレータエッジ３３に囲まれるように、固定子鉄心１０のスロット１１及びスロット開口１５と同一形状のインシュレータスロット３７及びインシュレータ開口３６が形成されている。
図４及び図６に示すように、実施の形態１の回転電機の固定子９１の特徴的な構成として、インシュレータエッジ３３には、インシュレータスロット３７側へ突出する突出部３３ａが形成される。突出部３３ａには、絶縁フィルム２０のゲート部２１近傍のフィルム軸方向端部２２を挿入して絶縁フィルム２０をスロット１１に沿わせる係止部３３ｂが設けられている。
実施の形態１の係止部３３ｂは、係止爪３３ｃと係止溝３３ｄとを有している。係止爪３３ｃは、突出部３３ａから固定子鉄心１０に向かって軸方向に延在しており、この係止爪３３ｃとインシュレータエッジ３３との間に係止溝３３ｄが設けられる。係止爪３３ｃのインシュレータ開口３６側の側面は、絶縁フィルム２０の肉厚分以上、インシュレータエッジ３３端面より反開口側にずらしている。これにより、係止爪３３ｃのインシュレータ開口３６側の側面とインシュレータ開口３６との間に絶縁フィルム２０の肉厚分以上のずれ部３３ｚが設けられる。このずれ部３３ｚにより形成される空間に、絶縁フィルム２０のゲート部２１が配置されるので、絶縁フィルム２０のフィルム開口２３の開口幅は、スロット開口１５の開口幅以上となる。係止爪３３ｃの側面は、絶縁フィルム２０のフィルム軸方向端部２２を差し込み易いように、テーパ面となっているので、係止溝３３ｄの溝幅は、固定子鉄心１０に近いほど大きくなっている。
実施の形態１の回転電機の固定子９１を組立てるときは、まず、固定子鉄心１０のスロット１１に、絶縁フィルム２０を、フィルム軸方向両端部２２、２２をそれぞれ固定子鉄心１０の軸方向端部１６から突出させるようにして挿入する。次に、絶縁フィルム２０のフィルム軸方向端部２２をインシュレータスロット３７及び係止溝３３ｄに挿入するようにして、インシュレータ３０を固定子鉄心１０の軸方向両端部１６、１６に装着する。
係止溝３３ｄに挿入された絶縁フィルム２０のフィルム軸方向端部２２が係止爪３３ｃで固定子鉄心１０の先端エッジ１４に密着するように支持されるので、絶縁フィルム２０全体が、スロット１１の内壁に沿うように支持される。また、係止爪３３ｃのインシュレータ開口３６側の側面が、絶縁フィルム２０の肉厚分以上、反開口側にずらされているので、絶縁フィルム２０のフィルム開口２３の開口幅を、スロット開口１５の開口幅以上とすることができる。
次に、図５及び図６に示すように、スロット１１の内壁が絶縁フィルム２０で被覆され、軸方向両端部１６、１６がインシュレータ３０で被覆された固定子鉄心１０に、巻線機のノズル５０により、コイル４０を巻装する。
ノズル５０は、固定子鉄心１０の１つのスロット開口１５を上方から下方へ抜け、隣のスロット開口１５へ移動し、隣のスロット開口１５を下方から上方へ抜け、前のスロット開口１５へ戻る。このとき、絶縁フィルム２０のフィルム開口２３は、スロット開口１５の開口幅以上となっているので、ノズル５０と絶縁フィルム２０のゲート部２１が擦れることはない。
なお、絶縁フィルム２０を固定子鉄心１０のスロット１１に挿入するときに、挿入位置がずれ、ゲート部２１がスロット開口１５側に飛び出した場合には、ノズル５０との擦れが生じる。しかし、この場合でも、絶縁フィルム２０は、ノズル５０に押し広げられて位置ずれが解消されるので、ノズル５０とゲート部２１が繰り返して擦れることはない。この工程を１サイクルとして、図７及び図８に示すように、全てのティース１３に所定の巻数のコイル４０を巻装し、コイル４０の線端をリード線６０に接続すれば、実施の形態１の回転電機の固定子９１が完成する。
実施の形態１の回転電機の固定子９１は、ゲート部２１が内側に折り曲げられてスロット開口１５の開口幅以上の開口幅を有するフィルム開口２３が形成されスロット１１に挿入された絶縁フィルム２０と、インシュレータエッジ３３に、絶縁フィルム２０のゲート部２１近傍のフィルム軸方向端部２２を挿入して絶縁フィルム２０をスロット１１に沿わせるとともにフィルム開口２３の開口幅をスロット開口１５の開口幅以上とすることができる係止部３３ｂが設けられたインシュレータ３０と、を備えるので、巻線機のノズル５０が絶縁フィルム２０のゲート部２１を摩擦せず、絶縁フィルム２０の絶縁性能を劣化させることはない。
図９は、本発明にかかる回転電機の固定子の実施例２を示す絶縁フィルム及びインシュレータが装着されスロット開口に巻線機のノズルが挿入された状態の固定子鉄心の部分拡大横断面図である。実施例２の回転電機の固定子９２は、絶縁フィルム２０のフィルム開口２３（図１参照）の開口幅が、固定子鉄心１０のスロット開口１５（図１参照）の開口幅より大きく形成されている。
また、インシュレータ３０のインシュレータエッジ３３（図１参照）には、絶縁フィルム２０のゲート部２１近傍のフィルム軸方向端部２２を挿入して係止する係止部３３ｂ（図９参照）が設けられるとともに、ゲート部２１の軸方向端部を係止爪３３ｃ（係止部３３ｂ）との間に挿入してゲート部２１がスロット開口１５側に出ないようにガイドするガイド部３３ｆが設けられている。実施例２の回転電機の固定子９２の他の部分は、実施例１の回転電機の固定子９１と異なるところはない。
実施の形態２の回転電機の固定子９２によれば、ゲート部２１がスロット開口１５側に出ないように、ゲート部２１の軸方向端部をガイドするガイド部３３ｆが設けられているので、ゲート部２１を確実に反スロット開口側に配置でき、ゲート部２１がスロット開口１５側に出ることがないので、巻線機のノズル５０が絶縁フィルム２０のゲート部２１を摩擦するおそれは全くなく、絶縁フィルム２０の絶縁性能を劣化させることはない。
以上のように、本発明にかかる回転電機の固定子は、民生機器及び産業機器に使用する回転電機に有用である。
１０ 固定子鉄心
１１ スロット
１２ ヨーク
１３ ティース
１４ 先端エッジ
１５ スロット開口
１６ 軸方向端部
２０ 絶縁フィルム
２１ ゲート部
２２ フィルム軸方向端部
２３ フィルム開口
３０ インシュレータ
３１ 外周壁
３２ 巻き胴
３３ インシュレータエッジ
３３ａ 突出部
３３ｂ 係止部
３３ｃ 係止爪
３３ｄ 係止溝
３３ｆ ガイド部
３３ｚ ずれ部
３４ 内側鍔
３５ 外爪
３６ インシュレータ開口
３７ インシュレータスロット
４０ コイル
５０ ノズル
６０ リード線
９１、９２ 回転電機の固定子

Claims (2)

  1. スロット及び先端エッジと先端エッジとの間のスロット開口が形成された筒状の固定子鉄心と、
    前記スロットの内壁に密着するように筒状に折り曲げ形成され、周方向両端部のゲート部が内側に折り曲げられて前記スロット開口の開口幅以上の開口幅を有するフィルム開口が形成され、フィルム軸方向端部を前記固定子鉄心の軸方向端部から突出させて前記スロットに挿入された絶縁フィルムと、
    前記固定子鉄心のスロット及び先端エッジと先端エッジとの間のスロット開口と略同一形状のインシュレータスロット及びインシュレータエッジとインシュレータエッジとの間のインシュレータ開口が形成され、前記インシュレータエッジのインシュレータスロット側に、前記絶縁フィルムのゲート部近傍のフィルム軸方向端部を挿入して係止する係止部が設けられ、前記固定子鉄心の両軸方向端部に装着された環状のインシュレータと、
    を備えることを特徴とする回転電機の固定子。
  2. 前記絶縁フィルムのフィルム開口の開口幅が、前記固定子鉄心のスロット開口の開口幅より大きく形成され、前記インシュレータのインシュレータエッジには、前記絶縁フィルムのゲート部近傍のフィルム軸方向端部を挿入して係止する係止部が設けられるとともに、前記ゲート部の軸方向端部を挿入してガイドするガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
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