JP2012029426A

JP2012029426A - モータのステータ、及びその製造方法

Info

Publication number: JP2012029426A
Application number: JP2010164699A
Authority: JP
Inventors: Satoru Hasegawa; 覚長谷川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】ステータコアに分布巻でステータコイルを巻装した場合において、ステータコアにステータコイルを巻装する作業性が大幅に向上したモータのステータを提供する。
【解決手段】この発明に係るモータのステータ２は、周方向に間隔をおいて軸線方向に沿って延びた複数のスロットＳがティース部１８により区間されたステータコア８と、複数のティース部１８間に跨って導線が巻回されたコイル部２４を有するステータコイル９とを備えたモータのステータにおいて、電磁鋼板が積層されたステータコア８は、周方向に沿ってティース部１８単位で間隔をおいて複数に分割されたコアバック部１３と、このコアバック部と分離したティース部１８とを備えている。
【選択図】図２

Description

この発明は、周方向に間隔をおいて軸線方向に沿って延びた複数のスロットがティース部により区間されたステータコアと、複数のティース部間に跨って導線が巻回されたコイル部を有するステータコイルとを備えたモータのステータ、及びその製造方法に関するものである。

従来、分割鉄心の連結部を中心に回動させ、スロットの開口部を広くした状態で１つのティース部に導線を集中巻きして、ステータコアにステータコイルを巻装し、ステータコイルの巻装時間を短縮したエレベータ用巻上モータのステータが知られている。

特開２０００−２０１４６２号公報（図１５）

しかしながら、１ティース部に導線を巻回する集中巻線とは異なり、複数のティース部を跨って導線を巻回する分布巻線の場合には、巻線終了後、分割鉄心を閉じたときに一対のティース部間の距離が短くなり、導線がスロット内に収まらなくなるといった不都合が生じてしまい、隣接した分割鉄心が互いに回動可能な従来のモータでは、ステータコアに分布巻きでステータコイルを巻装することはできない。

図１４は、コアバック１３Ａ及びティース部１８Ａが一体のステータコア８Ａであり、このステータコア８Ａに導線が分布巻きされたステータコイル９が巻装された図である。
このものの場合、図１５に示すように、６角形状のコイル部２４を予め形成し、ティース部１８Ａの先端部からコイル部２４の一方の直線部３１の各導線をばらしながら、狭いスロットＳの開口部からティース部１８Ａの根元側に数本ずつ挿入してスロットＳに収める。その後、他方の直線部３１についても、一方の直線部３１と同様の手順で１スロットＳ分飛び越えたスロットＳに収める。
このように、複数のティース部間１８Ａに跨って導線が巻回されたコイル部２４を有するステータコイルを備えたステータでは、作業工程で、コイル部２４の導線をばらし狭いスロットＳの開口部から数本ずつしかスロットＳ内に挿入できないので、ステータコア８Ａにステータコイルを巻装する作業性が悪いという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、ステータコアに分布巻でステータコイルを巻装した場合において、ステータコアにステータコイルを巻装する作業性が大幅に向上したモータのステータ、及びその製造方法を得ることを目的とする。

この発明に係るモータのステータは、周方向に間隔をおいて軸線方向に沿って延びた複数のスロットがティース部により区間されたステータコアと、複数のティース部間に跨って導線が巻回されたコイル部を有するステータコイルとを備えたモータのステータにおいて、
電磁鋼板が積層された前記ステータコアは、周方向に沿って前記ティース部単位で間隔をおいて複数に分割されたコアバック部と、このコアバック部と分離した前記ティース部とを備えている。

また、この発明に係るモータのステータの製造方法は、導線を巻回してコイル部を形成する工程と、
複数の前記ティース部をリング状に配置してリング体を形成する工程と、
前記リング体の径方向の外側から前記コイル部を前記ティース部間に跨るように巻装する工程と、
前記リング体の外周部に、各ティース部の先端部に前記コアバック部を固定するとともに隣接したコアバック部同士を連結したコアバックを形成する工程とを備えている。

この発明によるモータのステータによれば、電磁鋼板が積層されたステータコアは、周方向に沿ってティース部単位で間隔をおいて複数に分割されたコアバック部と、このコアバック部と分離した前記ティース部とを備えているので、コイル部を複数のティース部間に跨って巻装する際には、コアバック部を除いた状態で巻装することが可能となり、コイル部をティース部間に跨って巻装する際に導線をバラバラにすることなく、十分な巻装スペースが確保され、ステータコアにステータコイルを巻装する作業性が大幅に向上する。

また、この発明に係るモータのステータの製造方法によれば、リング体の径方向の外側からコイル部をティース部間に跨るように巻装した後、リング体の外周部に、各ティース部の先端部にコアバック部を固定するとともに隣接したコアバック部同士を連結したコアバックを形成したので、コイル部をティース部間に跨って巻装する際に導線をバラバラにすることなく、十分な巻装スペースが確保され、ステータコアにステータコイルを巻装する作業性が大幅に向上する。

この発明の実施の形態１のエレベータ用巻上モータを示す半断面図である。図１のモータの内部を示す正面図である。図１のモータのステータコアのコアバック部を示す斜視図である。図３のコアバック部を構成する第１のコアバック用電磁鋼板片を示す正面図である。図３のコアバック部を構成する第２のコアバック用電磁鋼板片を示す正面図である。図１のモータのステータコアのティース部を示す斜視図である。図６のティース部を構成する第１のティース用電磁鋼板片を示す正面図である。図６のティース部を構成する第２のティース用電磁鋼板片を示す正面図である。図３のコアバック部と図６のティース部とを結合するピンを示す斜視図である。コイル部を示す斜視図である。図１０のコイル部がティース部に巻装される様子を示す図である。図１１のティース部とコアバック部とが結合されたときのステータの部分正面図である。図１２のステータコイルを除いたときの斜視図である。従来のステータの部分正面図である。図１４のステータの製造途中を示す斜視図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１のエレベータ用巻上モータ（以下、モータと略称する。）を示す半断面図、図２は図１のモータの内部を示す正面図である。
このモータは、中心部に軸部４を有する、有底円筒形状の外枠１と、この外枠１の内周側壁面に固定されたステータ２と、軸部４に対して軸受５を介して回転自在のロータ３と、ロータ３の制動するブレーキ３０と、ロータ３と一体の綱車６の周囲においてモータの内部を覆ったカバー７とを備えている。

ステータ２は、軸線方向に延び周方向に一定の間隔をおいて形成されたスロットＳを有するステータコア８と、スロットＳに巻装されたステータコイル９とを備えている。
ステータコア８は、周方向に沿って複数に分割されたコアバック部１３がそれぞれ連結されたコアバックと、各コアバック部１３の中間部から先端部が軸心方向に延びたティース部１８とを備えている。

図３はコアバック部１３を示す斜視図であり、このコアバック部１３は、図４に示す数枚の第１のコアバック用電磁鋼板片１４と、第１のコアバック用電磁鋼板片１４よりも周方向の寸法が短い、図５に示す数枚の第２のコアバック用電磁鋼板片１５とを交互に積層して構成されている。
隣接したコアバック部１３同士は、断面凹凸状の端部において互いに回動可能に歯合している。
各第１のコアバック用電磁鋼板片１４は、両側に孔１６が形成されており、また中間部に台形形状に切り欠かれた切欠き部２８が形成されている。
第２のコアバック用電磁鋼板片１５は、第１のコアバック用電磁鋼板片１４の左右両隣にそれぞれ連結した第１のコアバック用電磁鋼板片１４の各端面に当接する、円弧状の当接面２９が形成されている。また、第２のコアバック用電磁鋼板片１５は、中間部に孔１７が形成されている。
隣接したコアバック部１３同士は、孔１６を貫通したピン２６を中心に回動可能である。

図６はティース部１８を示す斜視図であり、このティース部１８は、図７に示す数枚の第１のティース用電磁鋼板片１９と、第１のティース用電磁鋼板片１９よりも径方向の寸法が短い図８に示す数枚の第２のティース用電磁鋼板片２０とを交互に積層して構成されている。
各第１のティース用電磁鋼板片１９の先端部には、台形形状の挿入部２７が形成されており、この挿入部２７は、第１のコアバック用電磁鋼板片１４の切欠き部２８に嵌着される。
ティース部１８とコアバック部１３とは、ティース部１８の断面凹凸形状の先端部と、コアバック部１３の断面凹凸形状の中間部とが互いに歯合し、かつ第１のティース用電磁鋼板片１９の先端部の孔２１及び第２のコアバック用電磁鋼板片１５の孔１７を貫通した図９に示したピン２３により結合されている。
なお、ピン２３は、ステータコア８と同材料の電磁鋼板で構成されている。

ステータコイル９は、隣接したティース部１８間を跨ってエナメル線からなる導線が巻回されて、図１０に示す各コイル部２４で構成されている。この分布巻きされた、各コイル部２４は、互いに接続されてＵ相巻線部、Ｖ相巻線部及びＷ相巻線部を構成し、これらの巻線部（図示せず）は各相毎に位相リング（図示せず）に接続されている。

ロータ３は、有底円環状のロータ本体１０と、このロータ本体１０の外径側の周壁面に
等間隔で配列された永久磁石磁極１１とを備えている。

ロータ３と一体の綱車６には、図示しないロープが巻き掛けされている。このロープの一端部にはかご（図示せず）が固定され、他端部には釣合おもり（図示せず）が固定されている。
モータが駆動し、ブレーキ３０の制動が解除されると、ステータコイル９に生じた回転磁界により、ロータ３及び綱車６が回転し、かご及び釣合おもりがつるべ式に昇降する。
また、モータの通電を遮断し、ブレーキ３０を制動することで、かご及び釣合おもりは、停止し、保持される。

次に、上記構成のモータの製造方法について説明する。
なお、以下に説明するモータは、図１，２に示したモータと比較してティース部１８の数（スロットＳの数）が多数であるが、ティース部１８、コアバック部１３の構造自体は同じであり、同一符号を付して説明する。
先ず、図１０に示すように、エナメル線の導線を巻回して６角形状のコイル部２４を形成する。このコイル部２４の対向した直線部３１間の距離は、隣接した両ティース部１８を跨ぐ距離である。
次に、ティース部１８を図１１に示すように、所定の位置に等分間隔をおいて配置して全体をリング形状としたリング体を形成する。なお、このリング体は、図示しない治具により保持される。
この後、各コイル部２４をティース部１８の先端部から一対のティース部１８を跨ぐようにして所定の箇所に巻装する。

次に、各ティース部１８にコアバック部１３を取付ける。
この取付け手順は、各ティース部１８の先端部の挿入部２７に、コアバック部１３の切欠き部２８が嵌着するように、コアバック部１３を径方向の内側に向けて移動させる。このとき、積層方向の第１のティース用電磁鋼板片１９間の隙間２２に複数の第２のコアバック用電磁鋼板片１５が挿入される。
最後に、各孔１６にピン２６を挿入して隣接したコアバック部１３同士を連結してコアバックを形成するとともに、第１のティース用電磁鋼板片１９の孔２１、第２のコアバック用電磁鋼板片１５の孔１７にピン２３を挿入して、コアバック部１３とティース部１８とを結合する。

上記構成のモータのステータ２によれば、電磁鋼板が積層されたステータコア８は、周方向に沿ってティース部１８単位で間隔をおいて複数に分割されたコアバック部１３と、このコアバック部１３と分離したティース部１８とを備えているので、コイル部２４を複数のティース部１８間に跨って巻装する際には、コアバック部１３を除いた状態で巻装することが可能となり、コイル部２４をティース部１８間に跨って巻装する際に導線をバラバラにすることなく、十分な巻装スペースが確保され、ステータコア８にステータコイル９を巻装する作業性が大幅に向上する。
また、コイル部２４の巻装作業の際、導線がティース部１８に当たり、摩耗することは低減され、ステータコイル９の絶縁劣化要因を小さくすることができ、ステータコイル９の寿命化を図ることができる。

また、コアバックとスロット部とが一体のステータコアの場合、ステータコアを構成する積層された電磁鋼板は、ステータコアと同一形状でプレス加工で製造されるので、ステータコアが、コアバック部１３とティース部１８とに分割されたものと比較して、電磁鋼板の材料歩留まりが向上する。

また、コアバック部１３は、第１のコアバック用電磁鋼板片１４と、この第１のコアバック用電磁鋼板片１４よりも周方向の寸法が短い第２のコアバック用電磁鋼板片１５とを備え、第１のコアバック用電磁鋼板片１４及び第２のコアバック用電磁鋼板片１５は交互に積層され、隣接したコアバック部１３同士は、断面凹凸状の端部において互いに回動可能に歯合しているので、隣接したコアバック部１３同士は、簡単に連結することができる。

また、ティース部１８は、第１のティース用電磁鋼板片１９と、この第１のティース用電磁鋼板片１９よりも径方向の寸法が短い第２のティース用電磁鋼板片２０とを備え、第１のティース用電磁鋼板片１９及び第２のティース用電磁鋼板片２０は交互に積層され、
コアバック部１３は、中間部に切欠き部２８を有する第１のコアバック用電磁鋼板片１４と、この切欠き部２８を覆った第２のコアバック用電磁鋼板片１５とを備え、第１のコアバック用電磁鋼板片１４及び第２のコアバック用電磁鋼板片１５は交互に積層され、ティース部１８とコアバック部１３とは、ティース部１８の断面凹凸形状の先端部と、コアバック部１３の断面凹凸形状の中間部とが互いに歯合し、かつ先端部及び中間部を貫通したピン２３により結合されているので、コアバック部１３とティース部１８とは簡単に、かつ強度に結合される。

また、ピン２３は、ステータコア８と同じ材料である電磁鋼板で構成されているので、磁路の歪みを防止することができる。

また、リング体の径方向の外側からコイル部２４をティース部１８間に跨るように巻装した後、リング体の外周部に、各ティース部２４の先端部にコアバック部１３を固定するとともに隣接したコアバック部１３同士を連結したコアバックを形成したので、コイル部２４をティース部２４間に跨って巻装する際に導線をバラバラにすることなく、十分な巻装スペースが確保され、ステータコア８にステータコイル９を巻装する作業性が大幅に向上する。

なお、上記実施の形態では、導線が隣接したティース部１８間に跨って巻装された分布巻線について説明したが、例えば３つのティース部１８間に跨って導線を巻装した分布巻線であってもよい。
また、モータについては、エレベータ用巻上モータは一例であり、この発明は、分布巻きされた他のステータを有するモータにも適用できるのは勿論である。
また、ロータに関しても、永久磁石式は一例であり、ロータ本体に導線が巻回されたものでよいでもよいのは勿論である。

２ステータ、８ステータコア、９ステータコイル、１３コアバック部、１４第１のコアバック用電磁鋼板片、１５第２のコアバック用電磁鋼板片、１６，１７，２１孔、１８ティース部、１９第１のティース用電磁鋼板片、２０第２のティース用電磁鋼板片、２３ピン、２４コイル部、２５導線、２６ピン。

Claims

周方向に間隔をおいて軸線方向に沿って延びた複数のスロットがティース部により区間されたステータコアと、複数のティース部間に跨って導線が巻回されたコイル部を有するステータコイルとを備えたモータのステータにおいて、
電磁鋼板が積層された前記ステータコアは、周方向に沿って前記ティース部単位で間隔をおいて複数に分割されたコアバック部と、このコアバック部と分離した前記ティース部とを備えたことを特徴とするモータのステータ。
前記コアバック部は、第１のコアバック用電磁鋼板片と、この第１のコアバック用電磁鋼板片よりも周方向の寸法が短い第２のコアバック用電磁鋼板片とを備え、第１のコアバック用電磁鋼板片及び第２のコアバック用電磁鋼板片は交互に積層され、
隣接したコアバック部同士は、断面凹凸状の端部において互いに回動可能に歯合していることを特徴とする請求項１に記載のモータのステータ。
前記ティース部は、第１のティース用電磁鋼板片と、この第１のティース用電磁鋼板片よりも径方向の寸法が短い第２のティース用電磁鋼板片とを備え、第１のティース用電磁鋼板片及び第２のティース用電磁鋼板片は交互に積層され、
前記コアバック部は、中間部に切欠き部を有する第１のコアバック用電磁鋼板片と、この切欠き部を覆った第２のコアバック用電磁鋼板片とを備え、第１のコアバック用電磁鋼板片及び第２のコアバック用電磁鋼板片は交互に積層され、
前記ティース部と前記コアバック部とは、ティース部の断面凹凸形状の先端部と、コアバック部の断面凹凸形状の中間部とが互いに歯合し、かつ先端部及び中間部を貫通したピンにより結合されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータのステータ。
前記ピンは、前記電磁鋼板で構成されていることを特徴とする請求項３に記載のモータのステータ。
前記モータは、前記ステータに対向した永久磁石を有するロータを備えた永久磁石式モータであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のモータのステータ。
前記モータは、エレベータ用巻上モータであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のモータのステータ。
請求項１〜６の何れか１項に記載のモータのステータの製造方法であって、
前記導線を巻回して前記コイル部を形成する工程と、
複数の前記ティース部をリング状に配置してリング体を形成する工程と、
前記リング体の径方向の外側から前記コイル部を前記ティース部間に跨るように巻装する工程と、
前記リング体の外周部に、各ティース部の先端部に前記コアバック部を固定するとともに隣接したコアバック部同士を連結したコアバックを形成する工程とを備えたことを特徴とするモータのステータの製造方法。