JP3572076B2 - 電機用ステータ - Google Patents

Description

本発明は、管状のスロットなし強磁性磁束スリップリング及びこの磁束スリップリングと組合さった多数の巻線コイルで形成されたステータ巻線を備え、各巻線コイルが磁束スリップリングの円筒状内面に沿ってほぼ軸線方向にのびる少なくとも二つの脚部をもっている電機用ステータに関するものである。
上記型の従来の電機に伴う問題点は、磁束スリップリング内の巻線の総横断面積に比べて巻線コイル線のために利用できる有効スペースが相対的に小さいことである。このことは、電機の効率が相対的に低いことを意味している。
磁束スリップリング内にステータ巻線を設ける従来技術による一つの方法は欧州特許EP 0 225 132に開示されており、この方法は、磁化できない非導電性材料の支持構造体に巻線コイルを装着し、そして支持構造体及び巻線を一緒に磁束スリップリング内に挿置することから成っている。この公知の電機では、巻線支持構造体は大きなスペースを取り、しかも巻線コイル線のために利用できる有効スペースを減少させている。
電機用ステータを構築する別の従来法は、例えば欧州特許EP 0 193 929に見られるように、ねじまたはテープを用いて巻線の脚部をそれらの端部で設置し、それらをガラス繊維製のスリーブと一緒に磁束スリップリング内に挿置し、そして樹脂材料を注入することにより巻線をガラス繊維製のスリーブに固定することから成っている。
この公知の方法では、巻線を正確に方向決めし、従って巻線を高密度に装填することは非常に困難である。
従って、本発明は、巻線の総横断面積に対して巻線コイル線のために
利用できる有効スペースを最大にしていかに電機用ステータを組立て、それと同時に磁束スリップリング内で巻線コイル線をいかに正確に方向決めするかという課題を解決しようとするものである。
この課題は、請求の範囲に定義したようにステータを構成することによって解決される。
以下添附図面を参照して本発明の好ましい実施例について詳しく説明する。
第１図は本発明によるステータを備えた電動機を示す。
第２図は本発明によるステータを示す横断面図である。
第３図は巻線コイル脚部の包囲体を示す横断面図である。
図面には積層型永久磁石ロータ10をハウジング11内に回転可能にジャーナル支持した電動機が示されている。ハウジング11は管状の本体部分12と二つの対向端壁13、14を備えている。
電動機のステータは積層された強磁性体から成る管状のスロットなし磁束スリップリング16及びステータ巻線17から成っている。磁束スリップリング16は渦電流損失を低減するため積層されている。
ステータ巻線17は三つの巻線コイル18、19、20から成り、各巻線コイルは、二つのほぼ真直ぐな脚部18a、ｂ、19a、ｂ、20a、ｂをそれぞれ備えている。各コイルの脚部は互いに直径上、相対して配置されている。第２図参照。
各巻線コイル脚部は薄い可撓性の磁化できない材料から成る包囲体22内に包まれている。この包囲体は管状を成し、そして包囲体内に巻線コイル線を挿入するためのオーバーラップした長手方向スロット23を備えている。図面に示すように、包囲体は360゜以上巻線コイル脚部を取り巻いている。好ましくは、この取り巻きの程度は約390゜とし、磁束スリップリング16内への装着中に線がばらばらにならないようにしている。
包囲体に使用する材料には、図３に示すような巻線コイル脚部を整列させる作用及びそれらの形状を崩さずに、巻線コイル脚部を周方向及び半径方向に一緒にプレスし得るような、特殊な機械的特性が要求される。また、包囲体の材料は、巻線コイル脚部を挿入し、押し込む間の摩擦力に耐える必要がある。これに耐えるために適した材料は、商業的に使用できる、フィルムや繊維状の材料又はそれらの合成物等の電機等用の絶縁材料であり、浸透性及び接合性材料と容易に合成する。これらの材料は、非伝導性であるだけでなく、所定の形状の美観を正確に維持するのに十分な堅さを持ち、かつ機械的ストレスに対する耐久性を持ち、取付工程中に配線を保護できる。
包囲体の材料の厚みは、電動機のサイズの程度に依存し、0.1mm〜0.5mmの範囲で変動する。このことは、包囲体の材料が巻線を使用する重要な空間を取らないことを意味している。小さな電動機の巻線に使用する半径方向の空間は、いつくつかの場合では、２〜3mm程度に小さいものがあるので、包囲体の材料の厚みがこの空間にいくつの有効な配線をいれられるかの決め手になる。
ステータを組み立てる前に、巻線コイル18,19,20は予め組み立てられて所定の長さ巻回され、そして真っ直ぐな脚部18a,b,19a,b及び20a,bは各々、予め独立して形成された包囲体内に包まれる。コイル脚部18,19,20は、第２図に示したように所望のパターンで磁束スリップリング16内に挿入され、脚部間に筒状のマンドレルを導入することによって適当に配置される。その後、加熱した樹脂のような浸透性及び接合性材料が包囲体の外部と内部とに供給され、磁束スリップリング16に対してコイル脚部及びワイヤを確実に固定する。これは磁束スリップリング組立体全体を加熱した樹脂を収容した容器内に浸すことによって達成される。
好ましくは、この容器内処理は大気圧以下で動脈圧力をあたえることのできる容器内で行われる。それによって、樹脂は、各包囲体内にある金銅ワイヤ間に残った全ての空間に染み渡り満たされ、包囲体材料に浸透する。
セッティングの後、樹脂は、コイル脚部を互いに固定し、かつ磁束スリップリング16の内壁に固定する。それによって、非常にコンパクトなステータ巻線が得られる。
図２に示したように、接合樹脂及び包囲体に閉じこめられたコイル脚部は有効な巻線に対して非常に小さい空間を占め、巻線コイルワイヤを効果的に使用できる空間が、全体空間、即ち、磁束スリップリング16内のコイル巻線の断面領域に対して非常に大きくなる。この巻線コイルワイヤを効果的に利用できる空間は全巻線空間の80％以上を構成している。

Claims (7)

1. 管状のスロットなし強磁性磁束スリップリング（16）と、
   前記磁束スリップリング（16）と組合さった複数の巻線コイル（18、19、20）で形成されたステータ巻線（17）と
   を備えた電機用ステータであって、
   前記巻線コイル（18、19、20）の各々が、少なくとも二つの脚部（18a、18b;19a、19b;20a、20b）にまとめられるワイヤーを有し、
   前記脚部（18a、18b;19a、19b;20a、20b）が、磁束スリップリング（16）の円筒状内面に沿ってほぼ軸線方向に伸び、
   前記巻線コイルの脚部（18a、18b、19a、19b、20a、20b）の各々が、薄い撓み性の磁化できない材料から成る管状包囲体（22）内に挿置され、
   前記管状包囲体（22）とその内部に挿置された巻線コイルの脚部とに、熱間硬化性樹脂材料を含浸して結合し、
   前記熱間硬化性樹脂材料により、前記巻線コイルの脚部を挿置した前記管状包囲体（22）を相互に結合すると共に、磁束スリップリング（16）に固着して成る
   ことを特徴とする電機用ステータ。
2. 前記巻線コイル（18、19、20）を構成するワイヤーのために利用できる有効スペースが、上記磁束スリップリング（16）内の前記管状包囲体（22）を含む巻線コイル（18、19、20）の総横断面積の80％以上である
   ことを特徴とする請求の範囲１に記載の電機用ステータ。
3. 上記管状包囲体（22）が、前記巻線コイルの脚部を挿入するための長手方向のオーバーラップしたスロット（23）を備え、
   上記管状包囲体（22）が360゜以上にわたって上記巻線コイルの脚部を包囲している
   ことを特徴とする請求の範囲１または２に記載の電機用ステータ。
4. 上記包囲体材料の厚さが0.1〜0.5mmの範囲である
   ことを特徴とする請求の範囲１〜３の何れか一項に記載の電機用ステータ。
5. ワイヤーを二つの脚部にまとめて巻線コイルを形成し、
   各巻線コイルの脚部を可撓性で非導電性の磁化できない材料から成る薄壁の包囲体内に収容し、
   巻線コイルの脚部の全てを予定のパターンで磁束スリップリング内に挿入し、
   磁束スリップリングに対して巻線コイルの脚部を適当に配置するために心棒を挿入し、
   各包囲体の内側と外側とに熱間硬化性樹脂材料を添加して、各コイルの脚部と包囲体とを結合すると共に、前記包囲体を互いに、かつ、磁束スリップリングに結合する
   ことを特徴とする請求の範囲１〜４の何れか一項に記載の電機ステータの製造方法。
6. 熱間硬化性樹脂材料を入れた浴槽に、磁束スリップリング組立体の全体を浸すことにより、
   巻線コイルの脚部を構成するワイヤーと、脚部が収容された包囲体との間、及び包囲体と磁束スリップリングとの間に残っている全ての隙間に熱間硬化性樹脂材料を浸透させる
   ことを特徴とする請求の範囲５に記載の方法。
7. 磁束スリップリング組立体が大気圧以下の圧力レベルの下で、前記浴槽に浸される
   ことを特徴とする請求の範囲６に記載の方法。

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