JP2016046866A - Stator for motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁鋼板を積層した固定子鉄心を使用する電動機の固定子に関する。 The present invention relates to a stator for an electric motor that uses a stator core in which electromagnetic steel sheets are laminated.
電動機の固定子は、内周側に巻線を巻回するスロットを、外周に溶接溝を、それぞれ形成した円環状の電磁鋼板を積層した固定子鉄心と、スロットに巻回した巻線と、で構成される。また、固定子を冷却するために、固定子鉄心の外周に嵌合する円筒状の冷却ジャケットを設ける場合もある。 The stator of the electric motor has a slot for winding the winding on the inner peripheral side, a stator core in which annular magnetic steel sheets each formed with a welding groove on the outer periphery are laminated, and a winding wound on the slot, Consists of. Moreover, in order to cool a stator, the cylindrical cooling jacket fitted to the outer periphery of a stator iron core may be provided.
固定子鉄心を構成する電磁鋼板は、溶接溝において互いに溶接され、固定される。また、溶接溝の深さは少なくとも溶接の肉盛よりも深く形成されることが望ましい。これは、冷却ジャケットとの嵌合の妨げにならないように、溶接の肉盛が固定子の外周よりも外に飛び出さないようにするためである。 The magnetic steel sheets constituting the stator core are welded and fixed to each other in the welding groove. Further, it is desirable that the depth of the weld groove is formed deeper than at least the weld overlay. This is to prevent the weld overlay from jumping out beyond the outer periphery of the stator so as not to hinder the fitting with the cooling jacket.
固定子鉄心は、電磁鋼板を回転方向に一定角度ずつ回しながら積層していくスキュー積層する場合がある。スキューする理由は、コギングを低減し、モータを指令通りに滑らかに回転させるためや、騒音や振動を低減するためである。 In some cases, the stator iron core is skew-laminated by laminating the electromagnetic steel sheets while rotating them by a certain angle in the rotation direction. The reason for the skew is to reduce cogging, to smoothly rotate the motor as instructed, and to reduce noise and vibration.
ただし、同一形状の固定子鉄心をスキュー積層すると、溶接溝が固定子の軸方向に対して傾斜するため、溶接トーチも斜めに走る必要がある。しかし、溶接トーチを斜めに走らせるためには、高価な溶接機が必要になるため、固定子鉄心の製造コストが上昇するという問題点があった。 However, when the stator cores having the same shape are skew-stacked, the welding groove is inclined with respect to the axial direction of the stator, so that the welding torch must also run obliquely. However, in order to run the welding torch diagonally, an expensive welding machine is required, which increases the manufacturing cost of the stator core.
上述した問題に対して、特許文献１の従来の電動機の固定子によれば、溶接トーチを固定子の軸方向に平行かつ直線状に走らせても、スキュー積層した固定子鉄心を溶接することができる発明を開示している。以下に詳しく説明する。 In response to the above-described problem, according to the conventional stator of the electric motor of Patent Document 1, even if the welding torch runs in a straight line parallel to the axial direction of the stator, the skew-stacked stator core can be welded. A possible invention is disclosed. This will be described in detail below.
図７と図８は、特許文献１に記載された従来の電動機の固定子を示す図である。図７は従来の電動機の固定子を示す図である。図８は従来の電動機の固定子を構成する電磁鋼板を示す図である。 7 and 8 are diagrams showing a stator of a conventional electric motor described in Patent Document 1. FIG. FIG. 7 is a view showing a stator of a conventional electric motor. FIG. 8 is a view showing a magnetic steel sheet constituting a stator of a conventional electric motor.
図７に示される固定子鉄心１は、図８に示される薄板円盤状の電磁鋼板１０，１０’，１０”等を複数積層させたものである。電磁鋼板１０は、同心円状に穴１１を有した円盤状の形状を有している。内周１０ａには、スロット開口１５が等間隔に複数形成されている。外周１０ｂには、円周方向に等間隔に、切欠部１３が、合計４つ形成されている。電磁鋼板１０’は、電磁鋼板１０に対して、複数のスロット開口１５の位置は変えないで、外周１０ｂに形成された切欠部１３の位置を周方向へ等距離だけずらし、それぞれを切欠部１３’としたものである。電磁鋼板１０”は、電磁鋼板１０’に対して、複数のスロット開口１５の位置は変えないで、切欠部１３を切欠部１３’となるようにずらしたのと同じだけ、切欠部１３’の位置を周方向へずらし、それぞれを切欠部１３”としたものである。尚、図８には、３つの電磁鋼板１０，１０’，１０”しか図示していないが、実際には、積層させて固定子鉄心１（図７参照）を形成するのに必要な枚数の電磁鋼板があり、それぞれの外周に設けられた切欠部の位置は、段階的に周方向へ等距離だけずれている。 A stator core 1 shown in Fig. 7 is obtained by laminating a plurality of thin disk-like electromagnetic steel plates 10, 10 ', 10 ", etc. shown in Fig. 8. The electromagnetic steel plate 10 has holes 11 concentrically. A plurality of slot openings 15 are formed at equal intervals on the inner periphery 10a, and a total of notches 13 are provided at equal intervals in the circumferential direction on the inner periphery 10a. The electromagnetic steel sheet 10 ′ is formed with the same position as the notch 13 formed in the outer periphery 10b by the same distance in the circumferential direction without changing the positions of the plurality of slot openings 15 with respect to the electromagnetic steel sheet 10. The electromagnetic steel sheet 10 ″ is changed to the notch part 13 ′ without changing the positions of the plurality of slot openings 15 with respect to the electromagnetic steel sheet 10 ′. The position of the notch 13 'is as much as In FIG. 8, only three electromagnetic steel plates 10, 10 ′, 10 ″ are shown, but in practice, they are laminated to form a stator. There are as many electrical steel sheets as necessary to form the iron core 1 (see FIG. 7), and the positions of the notches provided on the outer circumferences of the steel plates 1 are shifted in steps in the circumferential direction by equal distances.
すなわち、電磁鋼板１０の中心Ｏ１０と切欠部１３とを結ぶ直線をＬ１０とした場合、電磁鋼板１０’における中心Ｏ１０’と切欠部１３’とを結ぶ直線Ｌ１０’、及び電磁鋼板１０”における中心Ｏ１０”と切欠部１３”とを結ぶ直線Ｌ１０”はそれぞれ、直線Ｌ１０に対して中心角度θ及び２θだけ位相がずれた状態となっており、複数の電磁鋼板のそれぞれの外周に設けられた切欠部の位相が、内周に設けられたスロット開口１５に対して、段階的に等角度θだけずれている。 That is, when L10 is a straight line connecting the center O10 of the electromagnetic steel sheet 10 and the notch 13, the straight line L10 'connecting the center O10' and the notch 13 'in the electromagnetic steel sheet 10' and the center O10 in the electromagnetic steel sheet 10 ". A straight line L10 "connecting" and a notch 13 "is in a state shifted in phase by a center angle θ and 2θ with respect to the straight line L10, and the notch provided on the outer periphery of each of the plurality of electrical steel sheets Are shifted by an equal angle θ with respect to the slot opening 15 provided on the inner periphery in a stepwise manner.
このような複数の電磁鋼板１０，１０’，１０”等を積層させたものが、図７に示される固定子鉄心１である。固定子鉄心１の外周には、切欠部１３，１３’，１３”等を積層して形成される溶接溝３が設けられている。溶接溝３は、積層された複数の電磁鋼板同士を溶接によって固定するための溝である。 7 is a stator core 1 shown in FIG. 7. On the outer periphery of the stator core 1, notches 13, 13 ′, A welding groove 3 formed by laminating 13 ″ and the like is provided. The welding groove 3 is a groove for fixing a plurality of laminated electromagnetic steel sheets by welding.
また、固定子鉄心１の内周面には、それぞれの電磁鋼板のスロット開口１５を積層して形成されるスロット６が複数設けられている。スロット６は、軸線Ｌに対してある角度（スキュー角）をもって傾斜している。スロット６のこの傾斜は、切欠部１３の位相を、スロット開口１５に対して、電磁鋼板ごとに段階的に等角度ずらすことで形成される。電磁鋼板１０の外周１０ｂに設けられた切欠部１３の位相を、内周１０ａに設けられたスロット開口１５に対して、段階的にずらす角度θを変えることによって、スキュー角が調整可能である。以上の構成によれば、溶接溝３が固定子の軸方向と平行かつ直線状になるように電磁鋼板を積層しても、スロット６はスキューされるため、軸方向にしか溶接トーチが移動しない安価な溶接機を使用してスキュー溶接が可能となる。この固定子鉄心１のそれぞれのスロット６に、巻線が挿入されて固定子が構成される。 A plurality of slots 6 formed by laminating slot openings 15 of the respective electromagnetic steel plates are provided on the inner peripheral surface of the stator core 1. The slot 6 is inclined at a certain angle (skew angle) with respect to the axis L. This inclination of the slot 6 is formed by shifting the phase of the notch 13 with respect to the slot opening 15 stepwise by an equal angle for each electromagnetic steel sheet. The skew angle can be adjusted by changing the angle θ by which the phase of the notch 13 provided on the outer periphery 10b of the electromagnetic steel sheet 10 is shifted stepwise with respect to the slot opening 15 provided on the inner periphery 10a. According to the above configuration, even if the magnetic steel sheets are stacked so that the welding groove 3 is parallel and straight with the axial direction of the stator, the slot 6 is skewed, so that the welding torch moves only in the axial direction. Skew welding is possible using an inexpensive welding machine. A winding is inserted into each slot 6 of the stator core 1 to form a stator.
図９と図１０は、固定子鉄心１の外周に冷却ジャケットを嵌装した図である。図９は従来の電動機の固定子を固定子の軸方向から見た図であり、図１０は従来の電動機の固定子の軸方向の断面図である。図９、図１０において、２１は冷却ジャケット、２２は冷却ジャケット２１の冷却水又は冷却油を流す流路、２３はＯリング溝、２４は巻線を示す。固定子鉄心１は上述した図７、図８と同じである。 9 and 10 are views in which a cooling jacket is fitted on the outer periphery of the stator core 1. FIG. 9 is a view of the stator of a conventional electric motor as viewed from the axial direction of the stator, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the stator of the conventional electric motor in the axial direction. 9 and 10, reference numeral 21 denotes a cooling jacket, 22 denotes a flow path for flowing cooling water or cooling oil of the cooling jacket 21, 23 denotes an O-ring groove, and 24 denotes a winding. The stator core 1 is the same as that shown in FIGS.
固定子の巻線に電流を流すと、巻線が電気抵抗により発熱する。その熱がモータの外部に伝わることを防止するために図９、図１０に示すように冷却ジャケットを嵌装する場合がある。例としては、内部にモータを内設する工作機械のビルトイン主軸台がある。ビルトイン主軸台に固定子から熱が伝わると、主軸台が熱変形し、工作物の加工精度が悪くなるため、冷却ジャケットを装着することで、固定子から主軸台に熱が伝わり難くしている。 When a current is passed through the stator windings, the windings generate heat due to electrical resistance. In order to prevent the heat from being transmitted to the outside of the motor, a cooling jacket may be fitted as shown in FIGS. As an example, there is a built-in headstock of a machine tool in which a motor is installed. When heat is transmitted from the stator to the built-in headstock, the headstock is thermally deformed and the machining accuracy of the workpiece deteriorates. By installing a cooling jacket, it is difficult for heat to be transmitted from the stator to the headstock. .
上述したように固定子鉄心は、積層した電磁鋼板を、当該電磁鋼板の外周に設けた溶接溝において、互いに溶接することで形成される。しかし、固定子鉄心をスキュー積層すると溶接溝もスキューされるため安価な自動溶接機を使用できなくなる。一般的な自動溶接機は、軸方向を上下方向に向けて固定子鉄心をセットし、固定子鉄心の溶接溝の外周に所定のギャップを設けて複数の溶接トーチを配置し、溶接トーチが上下方向に動いて溶接溝を溶接する。しかし、溶接トーチは回転方向には動かないため、溶接溝がスキューされていると溶接部が溶接溝から外れてしまう。したがって、スキュー積層してある固定子鉄心を溶接する場合は、手作業で溶接溝を一箇所ずつ溶接することになり、溶接作業に時間がかかり固定子の製造コストが増加するという問題があった。また、手作業で溶接すると溶接スピードを一定にできないため、部分的に溶接温度が高くなり固定子鉄心が歪んでしまうという問題があった。固定子鉄心が歪むと、固定子鉄心を冷却ジャケットに嵌合できなくなったり、固定子内周と回転子外周の間の隙間が不均一になったりして、コギングが増加してしまう等の不都合が生じる。自動溶接機をＮＣ化し、溶接トーチが上下方向の移動に同期して、固定子の回転方向にも移動して溶接する機構や、溶接トーチを固定して、固定子鉄心を載せるテーブルを上下、回転方向に移動して溶接する機構等を用いて、スキューされた溶接溝を溶接することは技術的に可能であるが、自動溶接機が高価になるため、溶接した固定子鉄心の製造コストが増加してしまうという問題があった。 As described above, the stator core is formed by welding the laminated electromagnetic steel sheets to each other in the welding groove provided on the outer periphery of the electromagnetic steel sheets. However, if the stator cores are skew-stacked, the welding grooves are also skewed, so that an inexpensive automatic welding machine cannot be used. A typical automatic welding machine sets the stator core with the axial direction facing up and down, and arranges a plurality of welding torches with a predetermined gap around the outer periphery of the welding groove of the stator core. Move in the direction to weld the weld groove. However, since the welding torch does not move in the rotation direction, if the weld groove is skewed, the welded portion will come off the weld groove. Therefore, when welding stator cores that are skew-stacked, welding grooves are welded one by one by hand, which has the problem that it takes time for the welding work and increases the manufacturing cost of the stator. . Further, when welding is performed manually, the welding speed cannot be made constant, so that there is a problem that the welding temperature is partially increased and the stator core is distorted. If the stator core is distorted, it will not be possible to fit the stator core into the cooling jacket, or the gap between the inner periphery of the stator and the outer periphery of the rotor will become uneven, increasing cogging. Occurs. The automatic welding machine is turned into an NC, and the welding torch moves in the vertical direction and moves in the direction of rotation of the stator and welds, and the welding torch is fixed and the table on which the stator core is placed is moved up and down. Although it is technically possible to weld skewed weld grooves using a mechanism that moves in the rotational direction and welds, etc., the automatic welding machine becomes expensive, so the manufacturing cost of the welded stator core is low. There was a problem of increasing.
その他の溶接方法として、固定子鉄心の外周の溶接溝を無くし、溶接溝の無い部分を溶接する方法がある。しかし、機器に組み込む場合や、外周に冷却ジャケットを嵌装する場合には、盛り上がった溶接部が邪魔になるため削らなければならず、そのための加工費用が増加するという問題がある。さらに、溶接溝を削ってしまうと溶接強度が弱くなるため、運搬中に溶接が外れ、固定子鉄心が溶接部から割れてしまうという問題もあった。 As another welding method, there is a method in which a weld groove on the outer periphery of the stator core is eliminated and a portion having no weld groove is welded. However, when it is incorporated in a device or when a cooling jacket is fitted on the outer periphery, the raised welded portion becomes an obstacle, so that there is a problem in that the processing cost increases. Furthermore, since the welding strength is weakened if the welding groove is cut, there is a problem that the welding is disengaged during transportation and the stator core is cracked from the welded portion.
一方、特許文献１記載の従来の電動機の固定子によれば、積層する電磁鋼板のスロット開口と、溶接溝３となる切欠部の角度θを１枚毎に変えることで、スキュー積層であっても、溶接溝３を固定子の軸方向と平行に配置することができ、軸方向にしか溶接トーチが移動しない安価な溶接機を使用できるとある。しかし、電磁鋼板を１枚毎に異なる形状にすると、今度は、電磁鋼板の製造設備や製造工程が複雑になり、電磁鋼板の製造コストが上昇し、ひいては固定子鉄心１の製造コストが上昇するという問題があった。電磁鋼板を１枚毎に異なる形状にすると電磁鋼板の製造コストが上昇する理由について以下に説明する。 On the other hand, according to the stator of the conventional electric motor described in Patent Document 1, the skew opening is achieved by changing the slot opening of the electromagnetic steel sheets to be laminated and the angle θ of the notch portion to be the welding groove 3 for each sheet. However, the welding groove 3 can be arranged parallel to the axial direction of the stator, and an inexpensive welding machine in which the welding torch moves only in the axial direction can be used. However, if the shape of each electromagnetic steel sheet is different, the manufacturing equipment and manufacturing process of the electromagnetic steel sheet become complicated, the manufacturing cost of the electromagnetic steel sheet increases, and the manufacturing cost of the stator core 1 increases. There was a problem. The reason why the manufacturing cost of the electromagnetic steel sheet increases when the electromagnetic steel sheets are formed in different shapes for each sheet will be described below.
電磁鋼板の形状を加工する方法としては、プレス金型を使用してプレス加工する方法が一般的である。プレス金型には、ノッチング金型と順送金型がある。ノッチング金型は、固定子鉄心の部分形状をプレス加工する複数のノッチング金型を交換して、固定子鉄心の全体形状をプレス加工する。さらに詳しく説明すると、例えば、固定子の１スロット分を加工するノッチング金型を用いた場合の作業手順は、ノッチングプレス機械に電磁鋼板の材料をセットし、ノッチングプレス機械は、１ショットプレス毎に、電磁鋼板を１スロット分の角度だけ回転する。そして全てのスロットをプレス加工するまでこの作業を繰り返すのである。そして、加工が完了したら、次のノッチング金型に交換し、電磁鋼板の形状が完成するまで、同じ作業を繰り返す。 As a method of processing the shape of the electromagnetic steel sheet, a method of pressing using a press die is common. The press die includes a notching die and a progressive die. In the notching die, the entire shape of the stator core is pressed by exchanging a plurality of notching dies for pressing the partial shape of the stator core. More specifically, for example, when using a notching die for machining one slot of the stator, the work procedure is to set the material of the electromagnetic steel sheet in the notching press machine. The electromagnetic steel sheet is rotated by an angle corresponding to one slot. This process is repeated until all slots are pressed. Then, when the processing is completed, the next notching die is replaced, and the same operation is repeated until the shape of the electromagnetic steel sheet is completed.
ノッチング金型は人手で交換するため、１枚の電磁鋼板を製造するための時間も長くなる。よって、比較的少量生産の場合に使用されることが多い。ノッチング金型を用いて、電磁鋼板のスロット開口と溶接溝となる切欠の角度を１枚毎に異なる形状にするためには、スロット開口を加工するノッチング金型と、溶接溝となる切欠を加工するノッチング金型の相対角度をずらす機構、例えば、スロット開口を加工した後に、溶接溝となる切欠を加工する場合、加工の合間に、加工途中の電磁鋼板を所定の角度だけ回転させることができる機構をノッチングプレス機械に設ける必要がある。通常のノッチングプレス機械は、相対角度を変更する機能はない。そのため、このような機構を設けると、ノッチングプレス機械が高価になり、ひいては電磁鋼板の製造コストが増加してしまう。 Since the notching die is manually replaced, the time for manufacturing one electromagnetic steel sheet also becomes longer. Therefore, it is often used for relatively small-scale production. Using notching dies, in order to make the angle of the slot opening of the electromagnetic steel sheet and the notch that becomes the welding groove different for each sheet, the notching die that processes the slot opening and the notch that becomes the welding groove are processed. A mechanism that shifts the relative angle of the notching mold to be used, for example, when machining a notch that becomes a welding groove after machining a slot opening, it is possible to rotate the magnetic steel sheet in the middle of machining by a predetermined angle between machining It is necessary to provide the mechanism in a notching press machine. A normal notching press machine does not have a function of changing the relative angle. Therefore, when such a mechanism is provided, the notching press machine becomes expensive, and as a result, the manufacturing cost of the electromagnetic steel sheet increases.
一方、順送金型は、固定子鉄心の部分形状をプレスする複数の工程を同一型内に等ピッチで順番に配置してあり、順送プレス機械にセットした順送金型に、送り装置でロール状の電磁鋼帯をプレス機械１回転毎に１ピッチずつ順送りして固定子鉄心をプレス加工する。自動で固定子鉄心をプレス加工できるため大量生産の場合に使用される。順送金型でスロット開口と溶接溝の角度を１枚毎に異なる形状にプレス加工するためには、油圧で１方向にしか駆動しない順送プレス機械や、送り装置で一方向にのみ送られる電磁鋼帯を回転させることは難しいため、順送金型内に、スロット開口を加工する型と、溶接溝となる切欠を加工する型の相対角度を自動で変更する機構を設ける必要がある。しかし、順送金型にそのためのスペースを確保することは難しく、例えできたとしても順送金型が非常に高価になり、ひいては電磁鋼板の製造コストが増加してしまう。 On the other hand, a progressive die has a plurality of processes for pressing the partial shape of the stator core arranged in order in the same die at an equal pitch. The progressive die set in the progressive press machine is rolled by a feeder. The stator iron core is pressed by progressively feeding the shaped electromagnetic steel strip one pitch at a time for each rotation of the press machine. Used for mass production because the stator core can be pressed automatically. In order to press the slot opening and the welding groove into different shapes for each sheet with a progressive die, a progressive press machine that is driven only in one direction by hydraulic pressure, or an electromagnetic that is fed only in one direction by a feeder. Since it is difficult to rotate the steel strip, it is necessary to provide a mechanism in the progressive die that automatically changes the relative angle between the mold that processes the slot opening and the mold that processes the notch that becomes the weld groove. However, it is difficult to secure a space for it in the progressive metal mold, and even if it can be done, the progressive metal mold becomes very expensive, and as a result, the manufacturing cost of the electrical steel sheet increases.
本発明においては、同一形状の電磁鋼板を使用し、かつスキュー積層しても、固定子の軸方向にしか溶接トーチが移動しない一般的な溶接機を使用して溶接が可能であり、安価な電動機の固定子を提供することを目的とする。 In the present invention, it is possible to use a general welding machine in which the welding torch moves only in the axial direction of the stator, even if skew lamination is used, using the same shape of the electromagnetic steel sheet, and the welding is inexpensive. It aims at providing the stator of an electric motor.
上記課題を解決する手段として、本発明の電動機の固定子は、内周または外周の一方に巻線を巻回するスロットを、内周または外周の他方に溶接溝を、それぞれ形成した円環状の電磁鋼板をスキュー積層して構成される固定子鉄心と、前記スロットに巻回した巻線と、で構成される電動機の固定子であって、前記溶接溝は、その底面に、前記固定子の軸方向と平行かつ直線状の溶接部を形成できるように、その底面が略平面、かつ、固定子の半径方向から見て略平行四辺形に形成されている、ことを特徴とする。 As means for solving the above problems, the stator of the electric motor according to the present invention has an annular shape in which a slot for winding a winding is formed on one of the inner circumference and the outer circumference, and a welding groove is formed on the other inner circumference or outer circumference. A stator of an electric motor composed of a stator core configured by skew lamination of electromagnetic steel sheets, and a winding wound around the slot, wherein the weld groove is formed on the bottom surface of the stator. The bottom surface of the welded portion is formed in a substantially flat plane and a substantially parallelogram when viewed from the radial direction of the stator so that a welded portion parallel to the axial direction and linear can be formed.
前記溶接溝の底面の円周方向の幅は、固定子鉄心のスキュー角をθ°、固定子鉄心の溶接溝５３の底面における直径をＤ、溶接部の幅をＢとすると、Ｄ×π×θ÷３６０＋Ｂ以上である、ことが望ましい。 The circumferential width of the bottom surface of the weld groove is D × π × where the skew angle of the stator core is θ °, the diameter at the bottom surface of the weld groove 53 of the stator core is D, and the width of the welded portion is B. It is desirable that θ ÷ 360 + B or more.
さらに、固定子鉄心に嵌合する冷却ジャケットを備え、前記固定子鉄心の溶接溝にモールド樹脂が充填されている、ことも好適である。 Furthermore, it is also preferable that a cooling jacket fitted to the stator core is provided, and a mold resin is filled in the weld groove of the stator core.
さらに、前記巻線のうち固定子鉄心の端面から突出する部分であるコイルエンドは、モールドされており、前記溶接溝に充填されるモールド樹脂は、前記コイルエンドをモールドするモールド樹脂と一体成形されている、ことも好適である。 Further, a coil end that is a portion of the winding that protrudes from the end face of the stator core is molded, and a mold resin that fills the weld groove is integrally formed with a mold resin that molds the coil end. It is also suitable.
本発明の電動機の固定子は、同一形状の電磁鋼板がスキュー積層されていても、溶接溝が、その底面が略平面で、かつ固定子の半径方向から見て略平行四辺形に形成されているため、溶接溝の底面を固定子の軸方向と平行かつ直線状に溶接することができる。よって、スキューがかかっていない固定子鉄心と同様、固定子の軸方向にしか溶接トーチが動かない一般的な自動溶接機で溶接可能な、安価な電動機の固定子を提供することができる。 In the stator of the electric motor of the present invention, even if electromagnetic steel sheets having the same shape are skew-laminated, the welding groove is formed in a substantially parallelogram when the bottom surface is substantially flat and viewed from the radial direction of the stator. Therefore, the bottom surface of the welding groove can be welded in a straight line parallel to the axial direction of the stator. Therefore, it is possible to provide an inexpensive electric motor stator that can be welded by a general automatic welding machine in which the welding torch moves only in the axial direction of the stator, similarly to the stator core that is not skewed.
以下、本発明の第１の実施例について、図１、図２を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る電動機の固定子を軸方向から見た図である。図２は、本発明の第１の実施例に係る電動機の固定子を半径方向から見た図である。５０は電磁鋼板、５１は固定子鉄心、５３は溶接溝、５４は溶接部、５５はスロットである。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a view of a stator of an electric motor according to a first embodiment of the present invention as viewed from the axial direction. FIG. 2 is a view of the stator of the electric motor according to the first embodiment of the present invention as seen from the radial direction. 50 is a magnetic steel sheet, 51 is a stator core, 53 is a welding groove, 54 is a welded portion, and 55 is a slot.
固定子鉄心５１は、内周にスロット５５、外周に溶接溝５３を形成した同一形状の円環状の電磁鋼板５０を複数枚スキューしながら積層させたものである。積層した電磁鋼板５０は、溶接溝５３を溶接して固定する。固定子鉄心５１のスロット５５に、図示しない巻線を巻回して固定子を形成する。 The stator core 51 is formed by laminating a plurality of annular electromagnetic steel plates 50 having the same shape and having slots 55 on the inner periphery and weld grooves 53 on the outer periphery while skewing. The laminated electromagnetic steel sheets 50 are fixed by welding the weld grooves 53. A stator (not shown) is wound around the slot 55 of the stator core 51 to form a stator.
本実施例では、溶接溝５３の底面を固定子の軸方向と平行かつ直線状に溶接できるよう、溶接溝５３は、底面が略平面部で、かつ、固定子の半径方向から見て略平行四辺形に形成した。さらに、略平行四辺形の溶接溝５３に固定子の軸方向と平行かつ直線状に溶接するためには、溶接溝５３の固定子の円周方向の幅Ｗは、固定子鉄心５１のスキュー角をθ°、固定子鉄心５１の溶接溝５３の底の直径をＤ、溶接部の幅をＢとすると、Ｄ×π×θ÷３６０＋Ｂ以上に形成すればよい。なお、スキュー角θとは、固定子鉄心５１を構成する複数の電磁鋼板５０のうち、最上面に位置する電磁鋼板５０と最下面に位置する電磁鋼板５０との位相差（電磁鋼板の配置角度の差）を意味している。 In the present embodiment, the welding groove 53 has a substantially flat bottom surface and is substantially parallel to the stator in the radial direction so that the bottom surface of the welding groove 53 can be welded in a straight line parallel to the axial direction of the stator. Formed into a quadrilateral. Further, in order to weld the welding groove 53 having a substantially parallelogram shape in parallel and linearly to the axial direction of the stator, the circumferential width W of the stator of the welding groove 53 is determined by the skew angle of the stator core 51. Is θ °, the diameter of the bottom of the weld groove 53 of the stator core 51 is D, and the width of the welded portion is B, it may be formed to be D × π × θ ÷ 360 + B or more. Note that the skew angle θ is a phase difference between the electromagnetic steel sheet 50 positioned on the uppermost surface and the electromagnetic steel sheet 50 positioned on the lowermost surface (arrangement angle of the electromagnetic steel sheets) among the plurality of electromagnetic steel sheets 50 constituting the stator core 51. Difference).
これにより、同一形状の電磁鋼板がスキュー積層されていても、溶接溝の底面を固定子の軸方向と平行かつ直線状に溶接することができる。よって、スキューがかかっていない固定子鉄心と同様、固定子の軸方向にしか溶接トーチが動かない一般的な自動溶接機で溶接できるため、安価な電動機の固定子を提供することができる。 Thereby, even if the electromagnetic steel plates of the same shape are skew-laminated, the bottom surface of the welding groove can be welded in a straight line parallel to the axial direction of the stator. Therefore, since it can be welded by a general automatic welding machine in which the welding torch moves only in the axial direction of the stator, similarly to the stator core that is not skewed, an inexpensive electric motor stator can be provided.
次に、本発明の第２の実施例について、図３、図４を用いて説明する。図３は、本発明の第２の実施例に係る電動機の固定子を軸方向から見た図である。図４は、本発明の第２の実施例に係る電動機の固定子の軸方向の断面図である。６１は巻線を冷却するためにモールド樹脂で巻線を固めたコイルエンドモールドである。その他、固定子鉄心５１の構造は、上述した第１の実施例と同じである。また、冷却ジャケット２１は、従来例を示した図９、図１０と同じである。尚、図３では、溶接溝５３が見えるようにコイルエンドモールド６１を省略した図とした。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a view of the stator of the electric motor according to the second embodiment of the present invention as seen from the axial direction. FIG. 4 is a sectional view in the axial direction of the stator of the electric motor according to the second embodiment of the present invention. Reference numeral 61 denotes a coil end mold in which the winding is hardened with mold resin in order to cool the winding. In addition, the structure of the stator core 51 is the same as that of the first embodiment described above. The cooling jacket 21 is the same as that shown in FIGS. 9 and 10 showing the conventional example. In FIG. 3, the coil end mold 61 is omitted so that the welding groove 53 can be seen.
本実施例は、冷却ジャケット２１を用いた電動機の固定子において、固定子鉄心５１と冷却ジャケット２１の熱伝導率を改善し、巻線２４の冷却効率を上昇させることができる。まず、溶接溝幅Ｗは、Ｄ×π×θ÷３６０＋Ｂ以上に形成すればよいことを説明した。この式から、スキュー角θが大きくなるほど溶接溝幅Ｗは広くなることがわかる。溶接溝幅Ｗが広くなると、固定子鉄心５１と冷却ジャケット２１の接触面積が小さくなるため、固定子鉄心５１から冷却ジャケット２１への熱伝導が悪くなるという問題があった。
そこで、本実施例では、溶接溝５３にモールド樹脂を充填し、溶接部５３の熱伝導率を向上させている。モールド樹脂は、溶接部５３のみに充填しても良い。ただし、本実施例のようにコイルエンドモールドを行なう場合は、コイルエンドモールドに使用するモールド樹脂と、溶接溝５３に充填するモールド樹脂を一体成形すれば、工程を追加することなく安価にモールド樹脂を溶接溝５３に充填することができる。
In the present embodiment, in the stator of the motor using the cooling jacket 21, the thermal conductivity of the stator core 51 and the cooling jacket 21 can be improved, and the cooling efficiency of the winding 24 can be increased. First, it has been described that the weld groove width W may be formed to be D × π × θ ÷ 360 + B or more. From this equation, it can be seen that the weld groove width W increases as the skew angle θ increases. When the weld groove width W is increased, the contact area between the stator core 51 and the cooling jacket 21 is reduced, which causes a problem that heat conduction from the stator core 51 to the cooling jacket 21 is deteriorated.
Therefore, in the present embodiment, the welding groove 53 is filled with a mold resin to improve the thermal conductivity of the welded portion 53. The mold resin may be filled only in the welded portion 53. However, when the coil end molding is performed as in the present embodiment, if the mold resin used for the coil end molding and the mold resin filling the welding groove 53 are integrally formed, the mold resin can be inexpensively added without adding a process. Can be filled in the weld groove 53.
次に、本発明の第３の実施例について、図５、図６を用いて説明する。図５は、本発明の第３の実施例に係る電動機の固定子を軸方向から見た図である。図６は、本発明の第３の実施例に係る電動機の固定子の軸方向の断面図である。６０は電磁鋼板、６１は固定子鉄心、６３は溶接溝、６４は溶接部、６５はスロットである。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a view of the stator of the electric motor according to the third embodiment of the present invention as seen from the axial direction. FIG. 6 is an axial sectional view of a stator of an electric motor according to a third embodiment of the present invention. 60 is a magnetic steel sheet, 61 is a stator core, 63 is a welding groove, 64 is a welded portion, and 65 is a slot.
固定子鉄心６１は、外周にスロット６５、内周に溶接溝６３を形成した円環状の電磁鋼板６０を複数枚スキューしながら積層させたものである。積層した電磁鋼板６０は、溶接溝６３を溶接して固定する。固定子鉄心６１のスロット６５に、図示しない巻線を巻回して固定子を形成する。 The stator core 61 is formed by laminating a plurality of annular electromagnetic steel plates 60 each having a slot 65 on the outer periphery and a welding groove 63 on the inner periphery while skewing. The laminated electromagnetic steel plates 60 are fixed by welding the welding grooves 63. A stator (not shown) is wound around the slot 65 of the stator core 61 to form a stator.
本実施例は、固定子鉄心６１の外周にスロット６５を設けた電動機の固定子に本発明を適用した例である。つまり上記実施例１、実施例２は、回転子が固定子の内周側に配置されるインナーロータ型であるが、本実施例は回転子が固定子の外周側に配置されるアウターロータ型である。アウターロータ型の場合、固定子の外周に溶接溝を設けると、回転子の内周の磁気抵抗が不均一となるため、トルクが低下したり、トルクリップル（脈動トルク）が大きくなったりする。よって溶接溝６３は内周に設ける必要がある。内周に設けた溶接溝６３は、実施例１、実施例２と同様、底面を固定子の軸方向と平行かつ直線状に溶接できるよう、底面が略平面部で、かつ、固定子の半径方向から見て略平行四辺形に形成した。さらに、略平行四辺形の溶接溝６３に固定子の軸方向と平行かつ直線状に溶接するためには、溶接溝６３の固定子の円周方向の幅Ｗは、固定子鉄心６１のスキュー角をθ°、固定子鉄心６１の溶接溝６３の底の直径をＤ、溶接部の幅をＢとすると、Ｄ×π×θ÷３６０＋Ｂ以上に形成すればよい。 In the present embodiment, the present invention is applied to a stator of an electric motor in which a slot 65 is provided on the outer periphery of the stator core 61. That is, in the first and second embodiments, the rotor is an inner rotor type in which the rotor is disposed on the inner peripheral side of the stator. However, in this embodiment, the outer rotor type in which the rotor is disposed on the outer peripheral side of the stator. It is. In the case of the outer rotor type, if a welding groove is provided on the outer periphery of the stator, the magnetic resistance on the inner periphery of the rotor becomes non-uniform, resulting in a decrease in torque and an increase in torque ripple (pulsation torque). Therefore, it is necessary to provide the welding groove 63 on the inner periphery. As with the first and second embodiments, the welding groove 63 provided on the inner circumference has a substantially flat bottom surface and a stator radius so that the bottom surface can be welded in a straight line parallel to the axial direction of the stator. It was formed in a substantially parallelogram when viewed from the direction. Further, in order to weld the welding groove 63 having a substantially parallelogram shape in parallel and linearly to the axial direction of the stator, the circumferential width W of the stator of the welding groove 63 is determined by the skew angle of the stator core 61. Is θ °, the diameter of the bottom of the welding groove 63 of the stator core 61 is D, and the width of the welded portion is B, it may be formed to be D × π × θ ÷ 360 + B or more.
これにより、同一形状の電磁鋼板がスキュー積層されていても、溶接溝の底面を固定子の軸方向と平行かつ直線状に溶接することができる。よって、スキューがかかっていない固定子鉄心と同様、固定子の軸方向にしか溶接トーチが動かない一般的な自動溶接機で溶接できるため、安価な電動機の固定子を提供することができる。尚、本実施例の固定子は、固定子の内周に溶接トーチを入れ溶接する必要があるため、固定子の内径が大きく、溶接トーチは小型のものが求められる。 Thereby, even if the electromagnetic steel plates of the same shape are skew-laminated, the bottom surface of the welding groove can be welded in a straight line parallel to the axial direction of the stator. Therefore, since it can be welded by a general automatic welding machine in which the welding torch moves only in the axial direction of the stator, similarly to the stator core that is not skewed, an inexpensive electric motor stator can be provided. In addition, since the stator of the present embodiment needs to be welded by inserting a welding torch on the inner periphery of the stator, the stator has a large inner diameter and a small welding torch is required.
実施例２では、固定子の外周に冷却ジャケットを配置した形態について説明したが、本実施例においても、冷却ジャケットを固定子の内周に設ければ、当然、実施例２と同様、溶接溝６３にモールド樹脂を充填し、溶接部６３の熱伝導率を向上させることができる。モールド樹脂は、溶接部６３のみに充填しても良いが、コイルエンドモールドを行なう場合は、コイルエンドモールドに使用するモールド樹脂と、溶接溝６３に充填するモールド樹脂を一体成形すれば、工程を追加することなく安価にモールド樹脂を溶接溝６３に充填することができる。 In the second embodiment, the configuration in which the cooling jacket is disposed on the outer periphery of the stator has been described. However, in this embodiment as well, if the cooling jacket is provided on the inner periphery of the stator, the weld groove is naturally similar to the second embodiment. 63 can be filled with a mold resin to improve the thermal conductivity of the welded portion 63. The mold resin may be filled only in the welded portion 63. However, in the case of performing coil end molding, if the mold resin used for the coil end mold and the mold resin filled in the weld groove 63 are integrally formed, the process is performed. The mold resin can be filled in the welding groove 63 at low cost without adding.
１ 固定子鉄心、３ 溶接溝、６ スロット、１０，１０’，１０” 電磁鋼板、１１ 穴、１３，１３’，１３” 切欠部、１５ スロット開口、２１ 冷却ジャケット、２２ 流路、２３ Ｏリング溝、２４ 巻線、５０ 電磁鋼板、５１ 固定子鉄心、５３ 溶接溝、５４ 溶接部、５５ スロット、６１ コイルエンドモールド。 1 Stator Iron Core, 3 Welding Groove, 6 Slots, 10, 10 ', 10 "Magnetic Steel Sheet, 11 Holes, 13, 13', 13" Notch, 15 Slot Opening, 21 Cooling Jacket, 22 Channel, 23 O-ring Groove, 24 windings, 50 magnetic steel sheet, 51 stator core, 53 weld groove, 54 weld, 55 slot, 61 coil end mold.
Claims (4)
前記溶接溝は、その底面に、前記固定子の軸方向と平行かつ直線状の溶接部を形成できるように、その底面が略平面、かつ、固定子の半径方向から見て略平行四辺形に形成されている、
ことを特徴とする電動機の固定子。 A stator core formed by skew laminating an annular magnetic steel sheet formed with a slot for winding a winding on one of the inner periphery and outer periphery, a welding groove on the other of the inner periphery and outer periphery, and the slot A stator of an electric motor composed of a winding wound around
The weld groove has a substantially parallelogram shape when viewed from the radial direction of the stator so that a bottom surface of the weld groove can be formed in a straight line parallel to the axial direction of the stator. Formed,
An electric motor stator characterized by the above.
前記固定子鉄心の溶接溝にモールド樹脂が充填されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機の固定子。 In addition, it has a cooling jacket that fits into the stator core,
Mold resin is filled in the welding groove of the stator core,
The stator for an electric motor according to claim 1, wherein the stator is an electric motor.
前記溶接溝に充填されるモールド樹脂は、前記コイルエンドをモールドするモールド樹脂と一体成形されている、ことを特徴とする請求項３に記載の電動機の固定子。 The coil end that is a portion protruding from the end face of the stator core of the winding is molded,
The stator for an electric motor according to claim 3, wherein the mold resin filled in the welding groove is integrally formed with a mold resin for molding the coil end.
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