JP3017616B2 - 回転電機用固定子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機や発電機などに
用いる回転電機用固定子に関し、特に磁極部と継鉄部の
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動機や発電機などの回転電機の
固定子としては、一対の巻線が施された磁極部を回転子
収容空間を介して内周側に対向させて配置させたものが
ある。この種の固定子を図２〜図６によって説明する。

【０００３】図２は従来の固定子を用いて組立てられた
電動機の断面図で、同図に示す電動機は電動送風機の動
力源として用いられている。図３は従来の固定子となる
固定子コアを示す正面図、図４は同じく平面図、図５は
固定子コアに巻線を施して従来の固定子を形成した状態
を示す正面図、図６は同じく平面図である。なお、これ
らの図に示した固定子は特開平３−１９０５４２号公報
に開示されたものである。

【０００４】これらの図において、１は固定子、２はこ
の固定子１の内方に収容配置された回転子で、これらは
略有底筒状に形成された送風機用フレームハウジング３
内に装着されている。４は前記回転子２のインペラ側軸
端部を回転自在に支持するブラケットで、このブラケッ
ト４は前記フレームハウジング３の前部開口部を閉塞す
るようにフレームハウジング３に固定されている。な
お、回転子２のインペラ側とは反対側の軸端部はフレー
ムハウジング３の底部に回転自在に支持されている。５
は前記回転子２の一方の軸端部に固着されたインペラ、
６はインペラ５から送風された空気を案内するためのエ
アガイドである。

【０００５】固定子１は、図３および図４に示す固定子
コア７に固定子コイル８を巻回させて形成されている。
固定子コア７は、回転子収容空間を介して対向する一対
の磁極部７ａと、これらの磁極部７ａに一体に設けられ
て磁気回路を構成する継鉄部７ｂとからなり、正面視略
ロ字状に形成されていた。そして、固定子コイル８が巻
回される部位や固定子コア８と対向する部位はインサー
ト成形などによって樹脂９で覆われていた。

【０００６】このように構成された回転子１では、固定
子コア７に巻線を施すに当たっては磁極部７ａに一体形
成された継鉄部７ｂが邪魔であるために、固定子コア７
の内側の隙間に自動巻線機（図示せず）のノズルを挿入
して行っていた。すなわち、このノズルから固定子コイ
ル８となるマグネットワイヤを導出させ、ノズルを磁極
部７ａを中心として一定の楕円軌道を描くように回して
磁極部７ａに前記マグネットワイヤを巻き付けていた。
図３および図４に示した固定子コア７に上述したように
巻線を施すことによって、図５および図６に示すように
固定子１が形成されることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに磁極部７ａと継鉄部７ｂとが一体に形成された固定
子コア７では、磁極部７ａの回りを一定の楕円軌道を描
いて回転駆動されるノズルによってマグネットワイヤを
引き回すことによって巻線を行わざるを得ないというこ
とが問題であった。すなわち、マグネットワイヤが巻か
れてゆく位置が定まらず、固定子コイル８を高密度に巻
くことができない。このため、固定子コイル８の外径，
太さが大きくなると共に、固定子コイル８の周長が余分
に長くなってしまい、回転駆動時に固定子コイル８から
発生する熱による銅損が増えることに起因して回転電機
の効率を高めるにも限度があった。

【０００８】このような不具合を解消するには、磁極部
を継鉄部とは別体に形成して磁極部への巻線後に磁極部
を継鉄部に固着させればよい。このように構成された固
定子としては、例えば実開平２−７７４９号公報に開示
されたものがある。

【０００９】この公報に示された固定子コアは、継鉄部
を環状に形成してこの継鉄部の内周部に一対の磁極部を
圧入嵌合させて形成されていた。すなわち、この固定子
コアは一対の磁極部と環状の継鉄部とで３分割される構
造になっていた。また、磁極部と継鉄部との圧入嵌合部
はあり溝状に形成されていた。この固定子コアを用いて
固定子を形成するには、先ず、各磁極部に巻線を施し、
その後、磁極部をそれぞれ継鉄部に圧入嵌合させること
によって行っていた。

【００１０】しかし、このようにあり溝状の嵌合部を介
して磁極部と継鉄部とを結合させる構造にすると、巻線
後の磁極部を継鉄部に圧入嵌合させるときに押圧力によ
って嵌合部が局所的に変形し易いという問題があった。
このように嵌合部が変形すると、磁極部が位置ずれを起
こし、固定子コアと回転子との間のエアギャップが不均
一となって回転電機の特性が低下したり、回転時に異音
が発生したりし易い。また、磁極部の基部（継鉄部との
連結部）が幅狭になってしまい、磁極部に巻線を施すと
きに磁極部の掴み代が少なくなってしまうという問題も
あった。

【００１１】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、磁極部に巻かれる固定子コイルの周
長を短くして効率を向上させると共に、磁極部と継鉄部
とを結合させるに当たり磁極部が位置ずれを起こさない
ようにすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転電機用
固定子は、回転子収容空間を介して対向しかつ各々巻線
が施される一対の磁極部と、これらの磁極部どうし間に
設けられて磁気回路を構成する一対の継鉄部とを備えた
回転電機用固定子であって、前記磁極部と継鉄部とを個
別に形成して継鉄部を磁極部に対して回転子の径方向両
側に配置すると共にこれら両者を各々の端部に形成され
た凹部と凸部との嵌合からなる連結部を介して結合さ
せ、前記連結部における回転子の径方向外側となる外面
を固定子支持用筒状ハウジングに圧入嵌合させてなり、
前記凹部と凸部を、回転子の軸線方向から見て２辺のな
す角が直角になるＶ字状に形成し、前記２辺を、一対の
継鉄部が並ぶ方向と、一対の磁極部が並ぶ方向とに延び
るように形成したものである。

【００１３】

【作用】巻線は、磁極部を回転させてこの磁極部にマグ
ネットワイヤを巻き付けることにより行うことができ、
整列に近い状態で磁極部に巻き付けられる。また、継鉄
部に対する磁極部の位置決めと、磁極部の支持とを、異
なる２箇所の嵌合部によって行うことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１によって詳細
に説明する。図１は本発明に係る回転電機用固定子を固
定子支持用フレームハウジングに装着させた状態を示す
正面図である。

【００１５】図１において、１１は固定子で、この固定
子１１は、後述する固定子コア１２と固定子コイル１３
とから形成されており、フレームハウジング３の筒状部
に圧入嵌合されてフレームハウジング３に支持固定され
ている。前記固定子コア１２は、固定子コイル１３が巻
回される磁極部としての磁極コア１４と、継鉄部として
の継鉄コア１５とから形成されている。

【００１６】前記磁極コア１４は、回転子２を収容する
空間を介して対向するように２つ設けられ、継鉄コア１
５は、前記磁極コア１４どうしの間であって回転子２の
径方向両側となる部位に配置されている。すなわち、図
１においては磁極コア１４は上下に配置され、この磁極
コア１４の左右両側に継鉄コア１５が配置されている。
そして、磁極コア１４と継鉄コア１５とは、図中符号１
８で示す分割面を介して互いに結合されている。

【００１７】言い換えれば、磁極コア１４と継鉄コア１
５とは、両者が一体に形成されて４隅がフレームハウジ
ング３に圧入嵌合可能な形状に形成された正面視略ロ字
状のコア形成部材を４隅に位置する分割面１８で４分割
することによって形成されている。この分割面１８が本
発明に係る連結部を構成している。

【００１８】分割面１８は、磁極コア１４と継鉄コア１
５との一方を正面視略Ｖ字状に突出させると共に他方を
それとは同形状に凹ませることによって嵌合構造となる
ように形成されている。磁極コア１４の両端部にＶ字状
の凸部が形成され、継鉄コア１５の両端部に前記凸部が
嵌合する凹部が形成されている。そして、この分割面１
８は、回転子２の軸心部から固定子１１とフレームハウ
ジング３との圧入嵌合部へ向けて延びる仮想線（図中一
点鎖線で示す）に沿って形成されている。

【００１９】前記凹部と凸部は、図１に示すように、回
転子２の軸線方向から見て２辺のなす角が直角になるＶ
字状に形成されている。また、前記２辺は、一対の継鉄
コア１５が並ぶ方向と、一対の磁極コア１４が並ぶ方向
とに延びるように形成されている。

【００２０】１６は固定子コイル１３と磁極コア１４と
の間を絶縁するための絶縁樹脂材である。この絶縁樹脂
材１６は、磁極コア１４の巻線部分を覆うように例えば
インサート成形によって磁極コア１４に一体的に成形さ
れている。また、この絶縁樹脂材１６は、磁極コア１４
における回転子２の外周面と対向する円弧状部分を横切
る鍔体が一体成形されている。この鍔体は、磁極コア１
４から継鉄コア１５へ向けて直線的に突出すると共に、
磁極コア１４から回転子２の軸線方向に沿って両側へ直
線的に突出している。そして、この鍔体の形成位置は、
磁極コア１４どうしの間に回転子２を挿入させた状態で
これらを軸方向端部から見たときに、鍔体が回転子２の
外周部を横切る位置とされている。

【００２１】このように鍔体を絶縁樹脂材１６に形成す
ると、固定子コイル１３は鍔体より回転子２の径方向外
側に形成される。そして、固定子コイル１３が巻き上が
った状態では固定子コイル１３が回転子２のコアや回転
子コイルを隙間をおいて径方向外側から覆うようにな
る。詳述すると、軸端側から見ると図１に示すように直
線状に覆い、径方向に見ると半月状に覆い被さった形状
となる。

【００２２】すなわち、固定子コイル１３を回転子２の
軸端側から見た形状は回転子２の曲率に略沿うよう湾曲
した形状ではなく、直線に近い形状となるため、固定子
コイル１３の周長はさらに短くなる。このため、回転電
機の効率をより一層向上させることができる。

【００２３】このように形成された固定子を組立てるに
は、先ず、継鉄コア１５とは別個に形成されて絶縁樹脂
材１６が成形された磁極コア１４に巻線を施す。この巻
線は、例えば磁極コア１４の外周部を回転スピンドル
（図示せず）に装着させ、磁極コア１４を回転させてそ
れにマグネットワイヤを巻き付けて行う。このとき、マ
グネットワイヤをノズルから適切な張力を付与させつつ
繰り出すと共に、ノズルをスピンドルおよび磁極コア１
４の回転に協調させて回転軸線方向へ微動させる。

【００２４】巻線が終了した後、磁極コア１４および継
鉄コア１５を分割面１７によって嵌合させて一体化さ
せ、この組立体を例えば円筒状の治具（図示せず）に嵌
入させて仮保持させる。そして、この円筒状治具をフレ
ームハウジング３の軸方向端部の開口部分にフレームハ
ウジング３とは同軸状に対接させ、この状態で円筒状治
具内の前記組立体をフレームハウジング３内に圧入嵌合
させる。この圧入は、磁極コア１４，継鉄コア１５の軸
方向端面を同時にプレス装置（図示せず）などによって
押圧し、分割面１８に無理な変形が生じないように精度
よく行う。このようにして磁極コア１４および継鉄コア
１５を有する固定子１１をフレームハウジング３内に装
填することができる。

【００２５】固定子１１をフレームハウジング３に組み
込むに当たっては、巻線が施された磁極コア１４および
継鉄コア１５を分割面１８を介して結合させて円筒状の
治具に挿入するときに、前記両コア間に回転子２を挿入
した状態で行う。このときには、回転子２の回転軸の両
端部を不図示の軸支持部材によって保持しつつ行う。そ
して、円筒状治具をフレームハウジング３に対向させた
状態で円筒状治具内の組立体（この場合は磁極コア１
４，継鉄コア１５および回転子２）をフレームハウジン
グ３内に装填する。

【００２６】したがって、巻線は、磁極コア１４を回転
させてこの磁極コア１４にマグネットワイヤを巻き付け
ることにより行うことができるから、整列に近い状態で
磁極コア１４に巻き付けることができる。また、巻線後
の磁極コア１４と継鉄コア１５は、凹凸嵌合によって互
いに位置決めされ、フレームハウジング３に圧入嵌合さ
れることでこれに支持される。このため、継鉄コア１５
に対する磁極コア１４の位置決めと、磁極コア１４の支
持は、異なる２箇所の嵌合部によって行われるから、固
定子１１をフレームハウジング３に圧入嵌合させるとき
に磁極コア１４が変形し難くなる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る回転電
機用固定子は、回転子収容空間を介して対向しかつ各々
巻線が施される一対の磁極部と、これらの磁極部どうし
間に設けられて磁気回路を構成する一対の継鉄部とを備
えた回転電機用固定子であって 、前記磁極部と継鉄部と
を個別に形成して継鉄部を磁極部に対して回転子の径方
向両側に配置すると共にこれら両者を各々の端部に形成
された凹部と凸部との嵌合からなる連結部を介して結合
させ、前記連結部における回転子の径方向外側となる外
面を固定子支持用筒状ハウジングに圧入嵌合させてな
り、前記凹部と凸部を、回転子の軸線方向から見て２辺
のなす角が直角になるＶ字状に形成し、前記２辺を、一
対の継鉄部が並ぶ方向と、一対の磁極部が並ぶ方向とに
延びるように形成したため、巻線は、磁極部を回転させ
てこの磁極部にマグネットワイヤを巻き付けることによ
り行うことができ、整列に近い状態で磁極部に巻き付け
られる。

【００２８】したがって、固定子コイルを高密度に巻回
させることができると共に、周長を従来に較べて１０％
〜３０％程度短くすることができる。このため、固定子
コイルに存する銅損を少なく抑えて回転電機の効率を向
上させることができる。

【００２９】また、継鉄部に対する磁極部の位置決め
と、磁極部の支持は、異なる２箇所の嵌合部によって行
われる。継鉄部に対する磁極部の位置決めをする凹凸嵌
合部分は、継鉄部と磁極部のうち一方が他方を引張るよ
うな引張力を伝達することはない。

【００３０】したがって、磁極部と継鉄部との連結部に
無理な力が加わってこれらが変形することがないから、
固定子と回転子の間のエアギャップを全域にわたって略
均一とすることができる。このため、回転電機の特性が
低下したり、回転時に異音が発生したりすることがな
い。しかも、磁極部における固定子コイルの軸線上とな
る部分には嵌合部が存在しないから、磁極部に巻線を施
すときにはその比較的幅拡な部分を回転駆動装置等に掴
ませて行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る回転電機用固定子を固定子支持
用フレームハウジングに装着させた状態を示す正面図で
ある。

【図２】 従来の固定子を用いて組立てられた電動機の
断面図である。

【図３】 従来の固定子となる固定子コアを示す正面図
である。

【図４】 従来の固定子となる固定子コアを示す平面図
である。

【図５】 固定子コアに巻線を施して従来の固定子を形
成した状態を示す正面図である。

【図６】 固定子コアに巻線を施して従来の固定子を形
成した状態を示す平面図である。

【符号の説明】

２…回転子、３…フレームハウジング、１１…固定子、
１２…固定子コア、１３…固定子コイル、１４…磁極コ
ア、１５…継鉄コア、１８…分割面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 光男 埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地 １ 三菱電機ホーム機器株式会社内 (72)発明者 中原 裕治 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社 生産技術研究所内 (72)発明者 三宅 展明 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社 生産技術研究所内 (72)発明者 ▲ひじ▼方 祥雄 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社 生産技術研究所内 (72)発明者 西村 孝一 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社 生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 平６−113491（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−131240（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−195737（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−7749（ＪＰ，Ｕ) 国際公開92／10020（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 1/12 - 1/18 H02K 15/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子収容空間を介して対向しかつ各々
   巻線が施される一対の磁極部と、これらの磁極部どうし
   間に設けられて磁気回路を構成する一対の継鉄部とを備
   えた回転電機用固定子であって、前記磁極部と継鉄部と
   を個別に形成して継鉄部を磁極部に対して回転子の径方
   向両側に配置すると共にこれら両者を各々の端部に形成
   された凹部と凸部との嵌合からなる連結部を介して結合
   させ、前記連結部における回転子の径方向外側となる外
   面を固定子支持用筒状ハウジングに圧入嵌合させてな
   り、前記凹部と凸部を、回転子の軸線方向から見て２辺
   のなす角が直角になるＶ字状に形成し、前記２辺を、一
   対の継鉄部が並ぶ方向と、一対の磁極部が並ぶ方向とに
   延びるように形成したことを特徴とする回転電機用固定
   子。