JP3722712B2 - 回転電機用固定子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機用固定子に関するものであり、特に複数の磁極子に巻装した複数相の巻線中の同相の巻線部間をつなぐ多相の渡り線が相互に接触しないようにした回転電機用固定子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インナーロータタイプの回転電機用固定子は、回転軸に固定された回転子を囲むように配置される環状ヨークの内周側に周方向に等しい間隔をあけて複数の磁極部が配置された固定子コアと、各磁極部の外表面を覆うスロットインシュレータと、スロットインシュレータで絶縁された各磁極部に巻線導体が巻装されて構成されたｎ相の巻線とから構成されている。そして複数の巻線部のうち同相の巻線部どうしを電気的に接続するｎ相分の渡り線が相互に接触しないようにしている。例えば、特開平７−４６７８２号公報に示された従来の回転電機用固定子では、スロットインシュレータの端部に渡り線を固定する渡り線保持構造部が一体に設けられている。この渡り線保持構造部では、渡り線が通過する通路に段差を設け、この段差に渡り線を載せるようにして各渡り線が相互に接触しないようにしている。また段差に代えて溝を設け、この溝中に渡り線を嵌合させて渡り線を保持する構造も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来採用されている渡り線保持構造部では、振動などにより渡り線が段差からはずれて渡り線が接触することが考えられ、完全な相間絶縁が行えない問題がある。また段差の間隔を長くして渡り線相互間の沿面距離を長くすると、電動機の軸線方向の長さが長くなる問題がある。さらに段差に代えて溝を用いる場合でも、巻線導体の線径が太くなると、巻線導体のバネ性が強くなり、単なる溝では、巻線導体が溝から出てしまう問題が発生する。また単なる溝では沿面距離を長くすることができない。
【０００４】
本発明の目的は、複数相の渡り線が確実に相互に接触しないように保持できて、しかも沿面距離を長くすることができる渡り線保持構造部を備えた回転電機用固定子を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、分割コアにより構成される固定子コアを用いる回転電機用固定子において、複数相の渡り線が確実に相互に接触しないように保持できる渡り線保持構造部を備えた回転電機用固定子を提供することにある。
【０００６】
本発明の更に他の目的は、分割コアを用いる場合において、渡り線保持構造部を簡単に構成できる回転電機用固定子を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、渡り線保持構造部に設けた巻線導体嵌合溝への巻線導体の挿入が容易な回転電機用固定子を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、渡り線保持構造部に保持された複数の渡り線を保護できる回転電機用固定子を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、複数の巻線の引き出し部を周囲の導電部から確実に電気的に絶縁できる回転電機用固定子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定子コアが分割コアにより構成される回転電機用固定子と、最初から固定子コアが一体になっている回転電機用固定子の２つのタイプの回転電機用固定子を改良の対象とする。先ず、本発明が改良の対象とする前者の回転電機用固定子は、回転軸に固定された回転子を囲むように配置される環状ヨークの一部を構成するヨーク構成部と、環状ヨークの内周側に周方向に等しい間隔をあけて配置される複数の磁極部の一つとを備えて構成された複数の分割コアが組み合わされて構成された固定子コアを用いる。この固定子コアの複数の磁極部には、巻線導体が巻装されて構成された複数相の巻線が配置されている。分割コアに嵌合されて固定子コアと巻線との間には、両者を電気的に絶縁するために、絶縁樹脂により一体に成形されたインシュレータが配置されている。このインシュレータは、分割コアの内側面の一部を覆う内側面被覆部分とヨーク構成部の軸線方向の両端面上に配置される端面被覆部分とからなる。インシュレータの端面被覆部分には、複数の磁極部に巻装された複数の巻線部のうち同相の巻線部どうしを電気的に接続するｎ相分の渡り線を相互に接触しないように保持する渡り線保持構造部が一体に設けられている。
【００１１】
本発明で用いる渡り線保持構造部は、環状ヨークに沿って間隔を開けて配置され、軸線方向の一方側に向かって環状ヨークから離れるように延びる１以上の柱状部と、１以上の柱状部にそれぞれ形成された複数の巻線導体嵌合溝とを備えている。複数の巻線導体嵌合溝は軸線方向の一方側に間隔を開けて配置され、また複数の巻線導体嵌合溝は回転軸の径方向外側と周方向両側に向かってそれぞれ開口している。そして複数の巻線導体嵌合溝は、分割コアに近いものほどその底部の位置が径方向外側に位置するように形成され、分割コアに近いものほど径方向外側に開口する開口部の位置が径方向外側に位置するように形成されている。
【００１２】
このような構造を採用すると、電動機の振動などがあっても、渡り線の相互間の距離が固定した状態で渡り線を保持できるので、渡り線が巻線導体嵌合溝からはずれて、接触し渡り線間で短絡事故が発生するのを避けることができる。また、渡り線が固定されている場合でも、固定している部所に埃や油膜などが堆積すると、渡り線間の絶縁耐力が低下するおそれがある。このような問題に対処するには、渡り線間の沿面距離を大きくすることが重要になる。本発明のように巻線導体嵌合溝の低部の位置を定めると、巻線導体嵌合溝の低部の位置を一致させた場合と比べて、巻線導体嵌合溝に嵌合した巻線導体相互間の沿面距離を長くすることができ、従来と比べて絶縁耐力を高めることができる。
【００１３】
インシュレータは、絶縁樹脂材料によって一体に形成してもよいが、一対のインシュレータ分割体により構成してもよい。
【００１４】
巻線導体嵌合溝は、開口部の軸線方向に沿う方向の開口幅寸法が、巻線導体の直径寸法よりも小さくするのが好ましい。このようにすれば、渡り線が巻線導体嵌合溝からはずれ難くなるので、より安全性が高くなる。開口部の開口幅寸法を小さくした場合でも、前述の通り各巻線導体嵌合溝の開口部が分割コアに近いものほど径方向外側に位置するように形成されているため、巻線導体嵌合溝に巻線導体を嵌合させる際に、隣接する開口部の両側に位置する少なくとも一方の壁部が撓み易くなっており、巻線導体を巻線導体嵌合溝内に容易に嵌合させることができる。すなわち開口部が段差部に開口しているため、渡り線を巻線導体嵌合溝の開口部に嵌め込む際に渡り線が開口部の両側に位置する壁部を押し広げるときに、開口部の両側に位置する壁の少なくとも一方が壁部が撓み得る空間が必ず存在することになる。そのため巻線導体嵌合溝の開口部の径よりも大きな径の渡り線をはめ込むのに困難を生じない効果がある。
【００１５】
本発明の回転電機用固定子では、分割ヨークの両端部に対応する位置に２つの柱状部が設けられている。本発明のように柱状部を２本取り付けることによって、渡り線保持構造部が分割ヨークの環状の周方向の長さの一部分を占めるに過ぎないので、巻線導体嵌合溝を直線的に構成することが出来て、巻線嵌合溝に渡り線をはめ込むのが容易であり、且つ柱状部を小さくできるので絶縁樹脂の量を少量にすることができる効果がある。
【００１６】
次に本発明が改良の対象とする一体型の回転電機用固定子の構成は、回転軸に固定された回転子を囲むように配置される環状ヨークと環状ヨークの内周側に周方向に等しい間隔をあけて配置された複数の磁極部とを備えている固定子コアと、複数の磁極部に巻線導体が巻装されて構成された複数相の巻線と、絶縁樹脂により一体に成形され、固定子コアの軸線方向の両側から一部がコア内部に挿入されて固定子コアと巻線との間を絶縁する第１及び第２のスロットインシュレータとを具備し、第１及び第２のスロットインシュレータが、複数の分割コアの内側面の一部を覆う内側面被覆部と環状ヨークの軸線方向の一方側に位置する端面上に配置される端面被覆部とからなり、第１のスロットインシュレータの端面被覆部には、複数の磁極部に巻装された複数の巻線部のうち同相の巻線部どうしを電気的に接続するｎ相分の渡り線を相互に接触しないように保持する渡り線保持構造が一体に設けられている。
【００１７】
本発明で用いる渡り線保持構造部は、環状ヨークに沿って間隔を開けて配置され、軸線方向の一方側に向かって環状ヨークから離れるように延びる１以上の柱状部と、１以上の柱状部にそれぞれ形成された複数の巻線導体嵌合溝とを備えている。複数の巻線導体嵌合溝は軸線方向の一方側に間隔を開けて配置され、また複数の巻線導体嵌合溝は回転軸の径方向外側と周方向両側に向かってそれぞれ開口している。そして複数の巻線導体嵌合溝は、分割コアに近いものほどその底部の位置が径方向外側に位置するように形成され、分割コアに近いものほど径方向外側に開口する開口部の位置が径方向外側に位置するように形成されている。
【００１８】
このような構造を採用すると、電動機の振動などがあっても、渡り線の相互間の距離が固定した状態で渡り線を保持できるので、渡り線が巻線導体嵌合溝からはずれて、接触し渡り線間で短絡事故が発生するのを避けることができる。また、渡り線が固定されている場合でも、固定している部所に埃や油膜などが堆積すると、渡り線間の絶縁耐力が低下するおそれがある。このような問題に対処するには、渡り線間の沿面距離を大きくすることが重要になる。本発明のように巻線導体嵌合溝の低部の位置を定めると、巻線導体嵌合溝の低部の位置を一致させた場合と比べて、巻線導体嵌合溝に嵌合した巻線導体相互間の沿面距離を長くすることができ、従来と比べて絶縁耐力を高めることができる。
【００１９】
インシュレータは、絶縁樹脂材料によって一体に形成してもよいが、一対のインシュレータ分割体により構成してもよい。
【００２０】
本発明の一体型の回転電機用固定子では、スロットインシュレータが絶縁樹脂材料によって形成されており、開口部の軸線方向に沿う方向の開口幅寸法が、巻線導体の直径寸法よりも小さくなっている。巻線導体嵌合溝は、開口部の軸線方向に沿う方向の開口幅寸法が、巻線導体の直径寸法よりも小さくするのが好ましい。このようにすれば、渡り線が巻線導体嵌合溝からはずれ難くなるので、より安全性が高くなる。開口部の開口幅寸法を小さくした場合でも、前述の通り各巻線導体嵌合溝の開口部が分割コアに近いものほど径方向外側に位置するように形成されているため、巻線導体嵌合溝に巻線導体を嵌合させる際に、隣接する開口部の両側に位置する少なくとも一方の壁部が撓み易くなっており、巻線導体を巻線導体嵌合溝内に容易に嵌合させることができる。すなわち開口部が段差部に開口しているため、渡り線を巻線導体嵌合溝の開口部に嵌め込む際に渡り線が開口部の両側に位置する壁部を押し広げるときに、開口部の両側に位置する壁の少なくとも一方が壁部が撓み得る空間が必ず存在することになる。そのため巻線導体嵌合溝の開口部の径よりも大きな径の渡り線をはめ込むのに困難を生じない効果がある。
【００２１】
本発明の回転電機用固定子では、複数の柱状部は、２つの磁極部の間に形成された複数のスロットにそれぞれ対応する位置に１本または２本ずつ配置されている。本発明のように柱状部を２本取り付けることによって、渡り線保持構造部が分割ヨーク長の一部分を占めるに過ぎないので、巻線導体嵌合溝を直線的に構成することが出来て、巻線嵌合溝に渡り線をはめ込むのが容易であり、且つ柱状部を小さくできるので絶縁樹脂の量を少量にすることができる効果がある。
【００２２】
本発明の２つの型の回転電機用固定子では、複数の柱状部の大部分を収納する環状の溝を備えた絶縁樹脂製の環状キャップが、複数の柱状部を溝内に収納するようにして装着されている。本発明の環状キャップによって、柱状部が環境の埃などから保護されて、柱状部における渡り線間の電気的な絶縁性の低下を抑制し、実効的な沿面距離を伸ばす効果がある。また渡り線をひっかき傷などの機械的損傷から保護する効果がある。
【００２３】
本発明の２つの型の回転電機用固定子では、環状キャップは溝の底壁部に、２本の柱状部間を延びる複数の巻線導体の隣接する２本の巻線導体間に挿入されて２本の巻線導体間を電気的に絶縁する複数の絶縁壁部が一体に設けられている。このような絶縁壁部によって、渡り線が環状キャップ内の柱状部で保持されてない領域で互い接触することを避けることができる効果がある。つまり、渡り線が環状キャップの裏面の溝内で絶縁壁部と柱状部の渡り線嵌合溝とで、溝に完全に固定される効果がある。
【００２４】
本発明の２つの型の回転電機用固定子では、環状キャップの外周部に、複数の巻線の両端引き出し部の基部が嵌合され基部を周囲の導電部から電気的に絶縁する複数の巻線引き出し溝が形成されている。本発明によって、複数の巻線の両端引き出し部の基部が互いに距離を保つことによって渡り線が外部で絡まるなどによって接触することを避けることができる。また各渡り線が周囲の導電部に触れて電気的に短絡されることを避ける効果がある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の回転電機用固定子１の実施の形態の一例について説明する。図１は本発明の装置の実施の形態の一例の基本思想を示す回転電機用固定子１の斜視図である。図面には回転電機用固定子の軸線２の方向の半分を示している。同じ形の構造体が軸線２を共通にして軸線２に垂直な面に対して対称な関係で繋がっている。固定子コア３は固定子１の一部を構成し磁気回路となる部材であり、透磁率の高い磁性体金属板を成型して、層状に重ねて作ったもので、複数の分割コア５が組み合わされて構成されている。図１に示す固定子コア３は、１２個の分割コア５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…５ｊ，５ｋ，５ｌが組み合わされて、回転子の周りを囲む形状になっている。回転電機用固定子１には、固定子コア３が分割コア５に分割された分割型の回転電機用固定子と、固定子コア３が分割コア５が一体となった状態に構成されている一体型の回転電機用固定子とがある。先ず、分割型の回転電機用固定子について説明する。
【００２６】
分割コア５は、図１に示すように回転子を囲むように配置される環状ヨーク７を構成するヨーク構成部９と、環状ヨーク７の内周側に周方向に等しい間隔をあけて配置される磁極部１１とから構成されている。図２（Ａ）は図１の固定子１を軸線２にそって上から見た平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の一点鎖線Ｚにおける断面図である。図示しない回転子は、環状の固定子１の回転の中心軸２が回転軸となるように固定されて配置される。環状ヨーク７は１２個のヨーク構成部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…９ｊ，９ｋ，９ｌで構成されている。これに対応して磁極部１１は１２個の磁極部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…１１ｊ，１１ｋ，１１ｌで構成されている。但し図２（Ａ）では、ヨーク構成部は、一点鎖線の下半分の９ａ、９ｂ、９ｃと９ｄの半分、９ｊの半分、９ｋと９ｌを示している。
【００２７】
図３（Ａ）は図１，図２に示す分割コア５の構造を示す斜視図で、１２個の分割コアの中の一つ、例えば分割コア５ａの構造を示している。分割コア５ａはヨーク構成部９ａと磁極部１１ａとから構成されている。同様に分割コア５ｂはヨーク構成部９ｂと磁極部１１ｂとから構成されている。なおａの符号が付けられた部材については１２個の分割コアに対応してａをｂ，ｃ，ｄ，…ｊ，ｋ，ｌに入れ替えた部材にも同様のことが言えることを意味するものとする。ヨーク構成部９ａと磁極部１１ａとがＴ字の形を作っている。これらの分割コア５ａは軸線２の方向の図示しない部分に延長され、軸線２に垂直な平面を対称面とする構造になっている。
【００２８】
図４は図１，図２及び図３（Ａ）に示す分割コア５ａの平面図及び断面図である。図４（Ａ）の肉太線で示す部分は分割コア５ａを上から見た図である。分割コア５ａはヨーク構成部９ａと磁極部１１ａとから構成されており、Ｔ字状に形成されている。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の分割コア５ａの平面図の対称軸上に描いた一点鎖線Ｘにおける断面図である。１本の縦の点線の間が磁極部１１ａの断面、縦の点線の右側がヨーク構成部９ａの断面に相当する部分になっている。これらは固定子コア３ａの軸線２の方向に延長され、固定子コア１１ａの図示しない下半分の部分につながっている。図４（Ｃ）は図４（Ａ）の一点鎖線Ｙにおける断面図である。肉太線によって分割コア５ａにおけるヨーク構成部９ａの断面を示す。ヨーク構成部９ａは固定子コア３ａの軸線２の方向に延長され、固定子コア３ａの図示しない下半分の部分につながっている。
【００２９】
固定子１の複数の磁極部１１には巻線導体１３が以下のように巻装されて、複数相の巻線１５が形成されている。図１には１２本の磁極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…１１ｊ，１１ｋ，１１ｌに１２個の巻線１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…１５ｊ，１５ｋ，１５ｌが巻装されている。同様に図２の平面図には図３（Ａ）に示す分割コア５ａと図４（Ａ）に示す分割コア５ａの平面図のＴ文字の縦柱の部分の１２本の磁極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…１１ｊ，１１ｋ，１１ｌに巻線１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…１５ｊ，１５ｋ，１５ｌが巻装されている。また、図２（Ｂ）の断面図にも巻線の断面の形状を示してある。
【００３０】
図２に示すように固定子コア５の環状ヨーク７（図１参照）と磁極部１１の間にはスロット（空隙）３５が形成されている。図２に図示しないスロットインシュレータ１７は、スロット（空隙）３５を通して巻装する巻線部１５を絶縁するために、固定子コア５の周囲を被覆する絶縁樹脂から形成されている。スロットインシュレータ１７の構造は、図１，２に一部が図示されているが、符号を付しておらず、詳しくは後に図３と図４とを使って説明する。スロットインシュレータ１７は、１２個の分割コア５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…５ｊ，５ｋ，５ｌを被覆するために１２個の分割インシュレータ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ…１９ｊ，１９ｋ，１９ｌが組み合わされて構成されている。図２（Ｂ）に、分割インシュレータ１９ｄ，１９ｊの平面図２（Ａ）の一点鎖線Ｚにおける断面の一部を示す。図３（Ｂ）に分割コア５ａを被覆する分割インシュレータ１９ａの斜視図を示す。図３（Ｂ）に示す分割インシュレータ１９ａは絶縁樹脂により成形され、図３に示す点線に沿って平行移動すると図３（Ａ）に示す分割コア５ａに嵌合されて、分割コア５ａと巻線部１５ａとの間が絶縁される。分割インシュレータ１９ａは一対が組になって、分割コア５ａを軸線２の方向の両側から嵌合して取り囲み、巻線１５ａとの間を絶縁する。
【００３１】
図３において、分割インシュレータ１９ａは分割コア５ａの内側面の一部を覆う内側面被覆部分２１ａとヨーク構成部９ａの軸線２の方向の一方側に位置する端面上に配置される端面被覆部分２３ａとからなる。分割インシュレータ１９ａの端面被覆部分２３ａには、図２に示すように複数の磁極部１１に巻装された複数の巻線部１５のうち、同相の巻線部どうしを電気的に接続するｎ相分の渡り線２５を相互に接触しないように保持する渡り線保持構造部２７ａが一体に設けられている。図１，２の固定子コア５では、巻線部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…１５ｊ，１５ｋ，１５ｌを３相の交流電源に接続している。即ち、第１相に巻線部１５ａ，１５ｄ，１５ｇ，１５ｊが接続されている。これらの巻線は、図２に示すように渡り線によって一本の線として互いにつながれ、外部端子を経由して１相目の電源につながれている。渡り線はこれらの巻線以外の巻線を飛び越えて、渡り線保持構造部２７を通して同相の巻線間をつなげている。第２相に４巻きの巻線部１５ｂ，１５ｅ，１５ｈ，１５ｋが接続され、これらが渡り線によって互いに接続され２相目の電源に接続されている。第３相に４巻きの巻線部１５ｃ、１５ｆ、１５ｉ、１５ｌが接続され、渡り線２５によって互いにつながれている。図１、図２に示す渡り線２５はこのように接続されているものとする。渡り線の本数は相数の３本になる。図３に示す渡り線保持構造部２７ａは図示しない３本の渡り線２５を保持している。環状ヨークの周方向の沿って端面被覆部分２３の面上を３本の渡り線が走っていて、これらが渡り線保持構造部２７によって平行に走るように保持されている。このように渡り線が平行に走ることによって、渡り線同志が接触して電気的に短絡が起こらない効果がある。このように渡り線保持構造部２７を渡り線が走っている様子は図１の斜視図で見ることができる。
【００３２】
図４に図３に示す分割インシュレータ１９ａの構造の詳細な平面図と断面図を示す。図４（Ａ）の実線で示す部分は図３に示した分割インシュレータ１９ａを上から見た平面図である。分割インシュレータ１９ａが肉太線で示す分割コア５ａに嵌合している。平面図４（Ａ）には内側面被覆部分２１ａと端面被覆部分２３ａの構造を示している。端面被覆部分２３ａには渡り線保持構造部２７ａと柱状部２９ａが配置されている。図３，図４には柱状部が２つの場合を示している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の分割インシュレータ１９ａの平面図の対称軸上に描いた一点鎖線Ｘにおける断面の図である。右上がりの斜線部１１ａ，９ａがそれぞれ磁極部１１ａと分割ヨーク９ａの断面を示している。右下がりの斜線部１９ａ，２３ａが分割インシュレータ１９ａと端面被覆部分２３ａの断面を示している。図４（Ｃ）は図４（Ａ）の一点斜線Ｙにおける断面の図である。右上がりの斜線９ａ，２１ａは分割ヨーク９ａと内側面被覆部分２１ａの断面を示す。右下がりの斜線部分２３ａ，２５，２７ａ，２９ａは端面被覆部分２３ａと渡り線２５と渡り線保持構造部２７ａ，柱状部２９ａとの断面を示す。柱状部２９ａの断面図には巻線導体嵌合溝３１ａの断面が示されている。断面の開口口が渡り線の外形よりも大きくなっている。この点については後で述べる。図１の斜視図と図２の平面図にはこれらの端面被覆部分２３と渡り線保持構造部２７、柱状部２９の全体的な配置が示されている。
【００３３】
図５に渡り線保持構造部２７ａの斜視図を示す。渡り線保持構造部２７ａは、環状ヨーク７に沿って間隔を開けて配置され、軸線２の方向の一方側に向かって環状ヨーク７から離れるように延びる１以上の柱状部２９ａを備えている。図５には２つの柱状部２９ａが存在する場合を示している。これらの柱状部２９ａそれぞれには複数の巻線導体嵌合溝３１ａが形成されている。巻線導体嵌合溝３１ａの数は渡り線の数、即ち固定子１に与える電源の相数に等しい。図５では３本の巻線導体嵌合溝３１ａ−１φ、３１−２φ、３１−３φを形成している。図５には、磁極１１ａに第１相の巻線が巻装されている場合の渡り線の配線を示している。第１相の巻線導体は巻線部１５ａにつながれて、２つの柱状部２９ａの間の渡り線にはなっていない。第２相と第３相の渡り線だけが２つの柱状部２９ａの間で平行に走り、隣接する磁極の巻線につながっている。このような渡り線の配線が全ての磁極に巻かれた巻線の間を結合している。複数の巻線導体嵌合溝３１ａは軸線２の方向の一方側に間隔を開けて配置され、複数の巻線導体嵌合溝３１ａは回転軸２の径方向外側３３ａと周方向３４ａの両側に向かってそれぞれ開口している。複数の巻線導体嵌合溝３１ａは、分割コア５ａに近いものほどその底部の位置が径方向３３ａの外側に位置するように形成されている。巻線導体嵌合溝３１ａの開口部３３ａの軸線２の方向に沿う方向の開口幅寸法が、巻線導体１３の直径寸法よりも小さくなっている。このような巻線導体嵌合溝３１の開口部の断面の構造は図４（Ｃ）の断面図に精密に示されている。図３，図４の端面被覆部分２３ａにはヨーク構成部９と分割ヨークの両端部に対応する位置に２つの柱状部２９ａが設けられている。
【００３４】
以上のような渡り線保持構造部２７、柱状部２９、巻線導体嵌合溝３１の構造から次のようなことが言える。本発明によって、電動機の振動などがあっても、渡り線の相互間の距離が図４（Ｃ）の断面図と図５の斜視図に示した巻線導体嵌合溝３１ａによって固定されて保持された状態を保てるので、接触し短絡することを避けることができる。また、渡り線が固定されている場合でも、固定している部所に埃などが堆積することによって渡り線に絶縁体の沿面に沿って導電路が徐々に形成され、絶縁が長期的に低下することが問題になっている。このような問題に対処するには渡り線間の円面距離を大きくすることが大変重要になる。渡り線間の配置が互いの距離が、図４（Ｃ）の断面図と図５の斜視図によって示すように、軸線方向の距離と、径方向の距離によって保たれるので、渡り線間の沿面距離を稼ぎ、絶縁性を長期に維持することができる。また柱状部２９ａの開口部の軸線２の方向に沿う方向の開口幅寸法が、図４（Ｃ）の断面図に示すように巻線導体１３の直径寸法よりも小さくなっている。このために渡り線を巻線導体嵌合溝の開口部にはめ込む際に、開口部が段差部に開口されているために、渡り線が開口部を押し広げたときに、異なる開口部が互いに空間的に邪魔にならないので、巻線導体嵌合溝の開口部の径よりも大きな径の渡り線をはめ込むのに困難を生じない。また、渡り線が巻線導体嵌合溝からはずれにくい構造になっている。また図３，図４，図５に示すように、分割ヨークの両端部に対応する位置に２つの柱状部２９ａが設けられている。このように柱状部２９ａを２本取り付けることによって、渡り線保持構造部２７が分割ヨーク７の環状の周方向の長さの一部分を占めるに過ぎないので、巻線導体嵌合溝３１を直線的に構成することが出来て、巻線嵌合溝３１に渡り線をはめ込むのが容易であり、且つ柱状部２９を小さくできるので絶縁樹脂の量を少量にすることができる。
【００３５】
次に一体型の回転電機用固定子１について述べる。この型の回転電機用固定子１は、分割コア５が一体となった固定子コア３に、分割インシュレータ１９が一体となったスロットインシュレータ１７に嵌合されて被覆された後に、巻線導体１３が巻装されて構成されるタイプである。製造過程での部材の構成は異なるが、完成した回転電機用固定子１２の外見上の構造は同じになる。従って以下の説明では内部構造の違いに注意しながら、これまでに用いた図面を用いて、同じ部材には同じ符号を付けて説明する。
【００３６】
固定子コア３は、前述した分割コア５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…５ｊ，５ｋ、５ｌが一体となってできたものである。環状ヨーク７は先に述べた１２個のヨーク構成部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…９ｊ，９ｋ，９ｌが一体となってできたものである。固定子コア３は、回転軸２に固定された回転子を囲むように配置される環状ヨーク７と環状ヨーク７の内周側に周方向に等しい間隔をあけて配置された複数の磁極部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…１１ｊ，１１ｋ，１１ｌとを備えている。分割コアの詳しい構造は図３，４に示したものと同一である。
【００３７】
複数相の巻線１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…１５ｊ，１５ｋ，１５ｌが、複数の磁極部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…１１ｊ，１１ｋ，１１ｌに巻線導体１３が巻装されて構成されている。
【００３８】
スロットインシュレータ１７は絶縁樹脂により成形され、図３，４に示した分割インシュレータ１９ａおよびそれと同一構造の分割インシュレータ１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ…１９ｊ，１９ｋ，１９ｌを一体化したものである。スロットインシュレータ１７は分割インシュレータ１９が対になって分割コア５を両側から嵌合して巻線部１５との間を絶縁したことに対応して、２つのスロットインシュレータ１７ｘ，１７ｙが対になっている。これら一対のスロットインシュレータ１７ｘ，１７ｙを固定子コア３の軸線２の方向の両側から一部がコア３内部に挿入されて固定子コア３と巻線１５との間を絶縁する。第１及び第２のスロットインシュレータ１７ｘ，１７ｙは、固定子コア３の内側面の一部を覆う内側面被覆部２１と環状ヨーク７の軸線２方向の一方側に位置する端面上に配置される端面被覆部２３で構成される。固定子コア３の内側面被覆部分２１は先に述べた分割コア５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…５ｊ，５ｋ，５ｌの内側面被覆部分２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…２１ｊ，２１ｋ，２ｌの総和である。固定子コア３の端面被覆部分２３は先に述べた分割コア５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…５ｊ，５ｋ，５ｌの端面被覆部分２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…２３ｊ，２３ｋ，２３ｌの総和である。
【００３９】
本発明の一体型の回転電機用固定子１は、第１のスロットインシュレータ１７ｘの端面被覆部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…２３ｊ，２３ｋ，２３ｌには、複数の磁極部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…１１ｊ，１１ｋ，１１ｌに巻装された複数の巻線部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…１５ｊ，１５ｋ，１５ｌのうち同相の巻線部どうしを電気的に接続するｎ相分の渡り線２５を相互に接触しないように保持する渡り線保持構造部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ…２７ｊ，２７ｋ，２７ｌが一体に設けられている。
【００４０】
渡り線保持構造部２７ａの構造は分割型回転電機用固定子の場合と同一である。これを図３，図４の符号を用いて再度簡単に説明する。以下の説明で２７ａ等のａの符号を用いたときは、他の１１個の渡り線保持構造部２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ…２７ｊ，２７ｋ，２７ｌについてもａをｂ，ｃ，ｄ…ｊ，ｋ，ｌと置き換えて同じことが言えることとする。１２個の渡り線保持構造部２７は、環状ヨーク７に沿って間隔を開けて配置され、複数の柱状部２９ａと、複数の柱状部２９ａにそれぞれ形成された複数の巻線導体嵌合溝３１ａとを備えている。図５に渡り線保持構造部２７ａの斜視図を示す。巻線導体嵌合溝２７ａの数は渡り線の数、即ち固定子１に与える電源の相数に等しい。図５では３本の巻線導体嵌合溝３１ａ−１φ、３１−２φ、３１−３φを形成している。複数の巻線導体嵌合溝３１ａは、固定子コア３に近いものほどその底部の位置が径方向３３ａの外側に位置するように形成され、固定子コア３に近いものほど径方向外側に開口する開口部３３ａの位置が径方向外側３３ａに位置するように形成されている。巻線導体嵌合部３１ａの開口部３３ａの軸線２の方向に沿う方向の開口幅寸法が、巻線導体１３の直径寸法よりも小さくなっている。
【００４１】
以上述べた一体型の回転電機用固定子１の構造における、巻線部１５と渡り線２５と渡り線保持構造部２７の構造は分割型回転電機用固定子のそれと同一である。従って渡り線２５に対する働きと効果は分割型について述べたのと同じである。
【００４２】
図６に、本発明の回転電機用固定子で渡り線２５を張り巡らせている領域を被覆する環状キャップ３７の構造の斜視図を示す。また図２の平面図の一点斜線Ｚの図の上半分に環状キャップ３７の半分の平面図を示す。図２の平面図に環状キャップ３７が柱状部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ…２９ｊ，２９ｋ，２９ｌを被覆していることを示している。このような環状キャップ３７は本発明の分割型、一体型の２つの型の回転電機用固定子にかかわらず用いることができる。従って以下に述べることはいずれの型の回転電機用固定子について言えることである。図７（Ａ）に環状キャップ３７を裏側から見た平面図を示す。環状キャップ３７は裏側に図７に示すような環状の溝３９を備えた絶縁樹脂製で、図２に示すように、複数の柱状部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ…２９ｊ，２９ｋ，２９ｌを溝３９内に収納するようにして、図６に示すように装着されている。環状キャップ３７の溝３９の底壁部４０には、複数の絶縁壁部４１が一体に設けられており、絶縁壁部４１が２本の柱状部２９間に配置されるように環状キャップがはめ込まれる。絶縁壁部４１の断面図を図７（Ｂ）に示す。絶縁壁部では溝の方向に平行に走る２枚の仕切り板４２によって環状キャップの溝が３つの通路に仕切られている。通路の数は渡り線２５の相数に等しい。隣接する２本の柱状部２９間を通過する渡り線２５が絶縁壁部の複数の通路を別々に通過し、平行に走る渡り線の間を電気的に絶縁するようになっている。このような絶縁壁部４１によって、渡り線２５が環状キャップ３７内の柱状部２９で保持されてない領域で互いに接触することを避けることができる。つまり、渡り線２５が環状キャップ３７の裏面の溝３９内で絶縁壁部４１と柱状部２９の渡り線嵌合溝３１とで、溝３９の内部に完全に固定される。また環状キャップ３７によって、柱状部２９が環境の埃などから保護されて、柱状部２９における渡り線２５間の電気的な絶縁性の低下を抑制し、実効的な沿面距離を伸ばす効果がある。また渡り線２５をひっかき傷などの機械的損傷から保護する効果がある。
【００４３】
図２に示す環状キャップ３７の外周部４３には、複数の巻線１５の両端引き出し部４４の基部４５が嵌合され基部４５を周囲の導電部から電気的に絶縁する複数の巻線引き出し溝４７が形成されている。複数の巻線の両端引き出し部の基部４５が互いに距離を保つことによって巻線１５の引き出し部４４が外部で絡まるなどによって接触することを避けることができる。また各巻線の引き出し部４４が周囲の導電部に触れて電気的に短絡されることを避けることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によって、分割型と一体型いずれの型の回転電機用固定子においても、渡り線の相互間の距離が巻線導体嵌合溝で一定以上確保されるので、電動機の振動などがあっても、渡り線が互いに接触し短絡することを避けることができる効果がある。また渡り線間の配置が互いの距離が巻線導体嵌合溝の形状により、渡り線間の沿面距離を稼ぎ、渡り線間の絶縁性を長期に維持することができる効果がある。また巻線導体嵌合溝の開口部の形状によって、開口部の径よりも大きな径の渡り線をはめ込むのに困難を生じないで、且つ渡り線が巻線導体嵌合溝からはずれにくい構造になる。また分割ヨークの両端部に柱状部を２本取り付けることによって、巻線導体嵌合溝に渡り線を容易にはめ込み、且つ柱状部に必要な絶縁樹脂量を少量にすることができる。
【００４５】
本発明の２つの型の回転電機用固定子では、環状キャップによって、渡り線を環境の埃や機械的なひっかき傷などから保護する効果がある。また環状キャップは溝の絶縁壁部によって、渡り線が環状キャップ内の柱状部で保持されてない領域で互いに接触することを避けることができる。環状キャップの外周部に、複数の巻線の両端引き出し部の基部が互いに距離を保つことによって渡り線が外部で絡まるなどによって接触したり、また各渡り線が周囲の導電部に触れて電気的に短絡されることを避ける効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の回転電機用固定子の実施の形態の一例を示す構造の斜視図である。
【図２】 本発明の回転電機用固定子の実施の形態の一例を示す構造の平面図と断面図である。
【図３】 本発明の回転電機用固定子の実施の形態の分割コアの一例を示す構造の斜視図である。
【図４】 本発明の回転電機用固定子の実施の形態の分割コアの一例を示す構造の平面図と断面図である。
【図５】 本発明の回転電機用固定子の渡り線保持構造部の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図６】 本発明の回転電機用固定子の環状キャップの実施の形態の一例を示す構造である。
【図７】 本発明の回転電機用固定子の環状キャップの実施の形態の一例を示す裏側からの構造である。
【符号の説明】
１ 固定子
２ 軸線
３ 固定子コア
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…５ｊ，５ｋ，５ｌ 分割コア
７ 環状ヨーク
９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…９ｊ，９ｋ，９ｌ ヨーク構成部
９ａ 分割ヨークの両端部
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…１１ｊ，１１ｋ，１１ｌ 磁極部
１３ 巻線導体
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…１５ｊ，１５ｋ，１５ｌ 巻線部
１７ｘ，１７ｙ スロットインシュレータ
１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ…１９ｊ，１９ｋ，１９ｌ 分割インシュレータ
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…２１ｊ，２１ｋ，２１ｌ 内側面被覆部分
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…２３ｊ，２３ｋ，２３ｌ 端面被覆部分
２５ 渡り線
２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ…２７ｊ，２７ｋ，２７ｌ 渡り線保持構造部
２９，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ…２９ｊ，２９ｋ，２９ｌ 柱状部
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ…３１ｊ，３１ｋ，３１ｌ 巻線導体嵌合溝
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ…３３ｊ，３３ｋ，３３ｌ 径方向外側に開口する開口部
３５ スロット
３７ 環状キャップ
３９ 環状の溝
４０ 溝の底壁部
４１ 絶縁壁部
４２ 仕切り板
４３ 環状キャップの外周部
４４ 巻線の両端引き出し部
４５ 巻線の両端引き出し部の基部
４７ 巻線引き出し溝

Claims (7)

1. 回転軸に固定された回転子を囲むように配置される環状ヨークの一部を構成するヨーク構成部と、前記環状ヨークの内周側に周方向に等しい間隔をあけて配置される複数の磁極部の一つとを備えて構成された複数の分割コアが組み合わされて構成された固定子コアと、
   前記複数の磁極部に巻線導体が巻装されて構成された複数相の巻線と、
   絶縁樹脂により一体に成形され、前記分割コアに嵌合されて前記固定子コアと前記巻線との間を絶縁するインシュレータとを具備し、
   前記インシュレータは、前記分割コアの内側面の一部を覆う内側面被覆部分と前記ヨーク構成部の軸線方向の端面上に配置される２つの端面被覆部分とからなり、
   前記インシュレータの一方の前記端面被覆部分に、前記複数の磁極部に巻装された複数の巻線部のうち同相の巻線部どうしを電気的に接続するｎ相分の渡り線を相互に接触しないように保持する渡り線保持構造部が一体に設けられている回転電機用固定子であって、
   前記渡り線保持構造部は、前記環状ヨークに沿って間隔を開けて配置され、前記軸線方向の一方側に向かって前記環状ヨークから離れるように延びる１以上の柱状部と、前記１以上の柱状部にそれぞれ形成された複数の巻線導体嵌合溝とを備え、前記複数の巻線導体嵌合溝は前記軸線方向の前記一方側に間隔を開けて配置され、前記複数の巻線導体嵌合溝は前記回転軸の径方向外側と周方向両側に向かってそれぞれ開口しており、
   前記複数の巻線導体嵌合溝は、前記分割コアに近いものほどその底部の位置が前記径方向外側に位置するように形成され、且つ前記分割コアに近いものほど前記径方向外側に開口する開口部の位置が前記径方向外側に位置するように形成され、
   前記インシュレータは絶縁樹脂材料によって形成された一対のインシュレータ分割体により構成され、
   前記開口部の前記軸線方向に沿う方向の開口幅寸法が、前記巻線導体の直径寸法よりも小さいことを特徴とする回転電機用固定子。
2. 前記分割ヨークの両端部に対応する位置に２つの前記柱状部が設けられている請求項１に記載の回転電機用固定子。
3. 回転軸に固定された回転子を囲むように配置される環状ヨークと前記環状ヨークの内周側に周方向に等しい間隔をあけて配置された複数の磁極部とを備えている固定子コアと、
   前記複数の磁極部に巻線導体が巻装されて構成された複数相の巻線と、
   絶縁樹脂により一体に成形され、前記固定子コアの軸線方向の両側から一部がコア内部に挿入されて前記固定子コアと前記巻線との間を絶縁する第１及び第２のスロットインシュレータとを具備し、
   前記第１及び第２のスロットインシュレータが、前記複数の分割コアの内側面の一部を覆う内側面被覆部と前記環状ヨークの前記軸線方向の一方側に位置する端面上に配置される端面被覆部とからなり、
   前記第１のスロットインシュレータの前記端面被覆部には、前記複数の磁極部に巻装された複数の巻線部のうち同相の巻線部どうしを電気的に接続するｎ相分の渡り線を相互に接触しないように保持する渡り線保持構造が一体に設けられている回転電機用固定子であって、
   前記渡り線保持構造は、前記環状ヨークに沿って間隔を開けて配置され、前記軸線方向の一方側に向かって前記環状ヨークから離れるように延びる複数の柱状部と、前記複数の柱状部にそれぞれ形成された複数の巻線導体嵌合溝とを備え、前記複数の巻線導体嵌合溝は前記軸線方向の前記一方側に間隔を開けて配置され、前記複数の巻線導体嵌合溝は前記回転軸の径方向外側と周方向両側に向かってそれぞれ開口しており、
   前記複数の巻線導体嵌合溝は、前記固定子コアに近いものほどその底部の位置が前記径方向外側に位置するように形成され、前記固定子コアに近いものほど前記径方向外側に開 口する開口部の位置が前記径方向外側に位置するように形成され、
   前記スロットインシュレータは絶縁樹脂材料によって形成されており、
   前記開口部の前記軸線方向に沿う方向の開口幅寸法が、前記巻線導体の直径寸法よりも小さいことを特徴とする回転電機用固定子。
4. 前記複数の柱状部は、２つの前記磁極部の間に形成された複数のスロットにそれぞれ対応する位置に１本または２本ずつ配置されている請求項３に記載の回転電機用固定子。
5. 前記複数の柱状部の大部分を収納する環状の溝を備えた絶縁樹脂製の環状キャップが、前記複数の柱状部を前記溝内に収納するようにして装着されている請求項３に記載の回転電機用固定子。
6. 前記環状キャップは前記溝の底壁部には、２本の前記柱状部間を延びる複数の前記巻線導体の隣接する２本の前記巻線導体間に挿入されて２本の巻線導体間を電気的に絶縁する複数の絶縁壁部が一体に設けられている請求項５に記載の回転電機用固定子。
7. 前記環状キャップの外周部には、前記複数の巻線の両端引き出し部の基部が嵌合され前記基部を周囲の導電部から電気的に絶縁する複数の巻線引き出し溝が形成されている請求項５に記載の回転電機用固定子。

Images