JP5872909B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータに関する。

従来、この種のモータとしては、磁極部と磁極部以外に形成された複数個の巻線挿入用スロットとスロット間に形成されたティースとを有する塊状回転子鉄心と、複数個のスロット内に挿入された界磁巻線及びダンパ巻線と、界磁巻線保持用ウェッジとを備えた回転子において、複数個のスロットのうち磁極部に近いスロットの配置間隔を磁極部から遠いスロットの配置間隔より大きくするとともに、磁極部に近いスロット内に挿入されたダンパ巻線の断面積を磁極部から遠いスロット内に挿入されたダンパ巻線の断面積より大きくするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このモータでは、こうした構成とすることにより、所要界磁電流を増大させることなく逆相電流による回転子の温度上昇を低減することができるようにしている。

特開平０９−１５４２４６号公報

こうしたモータでは、ウェッジによって巻線の径方向への飛び出しを防止することと、モータの製造に用いるウェッジの使用量をできるだけ削減することと、の両立を図ることが課題の一つとされている。

本発明のモータは、ウェッジ紙によるコイルの飛出防止の確保とウェッジ紙の使用量の削減との両立を図ることを主目的とする。

本発明のモータは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のモータは、
円筒形の外周を形成するヨーク部と該ヨーク部から径方向内側に突出する複数のティース部とを有するステータコアと、前記複数のティース部に巻回されるコイルと、隣接する２つの前記ティース部間にそれぞれ形成された複数のスロットにそれぞれ配置されて前記コイルの径方向内側への飛び出しを防止する複数のウェッジ紙と、を有するステータを備えるモータであって、
前記コイルは、前記複数のスロットのうち一部のスロットにおいて、残余のスロットに比して径方向の折れ曲がりの程度が小さくなるよう構成されてなり、
前記複数のウェッジ紙のうち前記一部のスロットに配置されるウェッジ紙は、前記残余のスロットに配置されるウェッジ紙に比して軸方向の長さが短く形成されてなる、
ことを要旨とする。

この本発明のモータでは、コイルは、複数のスロットのうち一部のスロットにおいて、残余のスロットに比して径方向の折れ曲がりの程度が小さくなるよう構成され、複数のウェッジ紙のうち一部のスロットに配置されるウェッジ紙は、残余のスロットに配置されるウェッジ紙に比して軸方向の長さが短く形成される。コイルの径方向の折れ曲がりの程度が比較的小さいスロット（一部のスロット）では、コイルの径方向の折れ曲がりの程度が比較的大きいスロット（残余のスロット）に比して、コイルの残有応力が小さく、径方向内側に作用する力が小さい。したがって、一部のスロットに配置されるウェッジ紙の軸方向の長さを残余のスロットに配置されるウェッジ紙の軸方向の長さに比して短くすることにより、コイルの径方向への飛び出しをウェッジ紙によって防止する飛出防止の確保とウェッジ紙の使用量の削減との両立を図ることができる。また、一部のスロットに配置されるウェッジ紙については、スロットに挿入して配置しやすくなり、作業性の向上を図ることができる。

本発明の一実施例としてのモータ２０の構成の概略を示す構成図である。 ステータ４０の外観を示す外観図である。 ステータコア４２のスロット４５周辺を拡大して示す拡大図である。 セグメントコイル５１をステータコア４２に挿入する様子を示す説明図である。 コイル５０のうち径方向の折れ曲がりの程度が大きい部分が配置されたスロット４５におけるステータコア４２の軸方向端面周辺の様子を示す説明図である。 コイル５０のうち径方向の折れ曲がりの程度が小さい部分が配置されたスロット４５におけるステータコア４２の軸方向端面周辺の様子を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのモータ２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、ステータ４０の外観を示す外観図であり、図３は、ステータコア４２のスロット４５周辺を拡大して示す拡大図であり、図４は、セグメントコイル５１をステータコア４２に挿入する様子を示す説明図であり、図５は、コイル５０のうち径方向の折れ曲がりの程度が大きい部分が配置されたスロット４５におけるステータコア４２の軸方向端面周辺の様子を示す説明図であり、図６は、コイル５０のうち径方向の折れ曲がりの程度が小さい部分が配置されたスロット４５におけるステータコア４２の軸方向端面周辺の様子を示す説明図である。

実施例のモータ２０は、図１に示すように、回転軸２２に取り付けられたロータ３０と、内周側がロータ３０の外周側に対向するよう配置されたステータ４０と、を備える例えば三相交流モータなどとして構成されている。

ロータ３０は、無方向性電磁鋼板を打ち抜き加工によって環状に形成したロータ部材を複数積層して構成されたロータコア３２と、ロータコア３２に埋め込まれた複数の永久磁石３４とを備え、焼き嵌め又はスプライン嵌合などによって回転軸２２に取り付けられている。

ステータ４０は、図１〜図３に示すように、無方向性電磁鋼板を打ち抜き加工によって形成したステータ部材を複数積層して構成されると共に円筒形の外周部分を形成するヨーク部４３とヨーク部４３から径方向内側（内周側）に突出するティース部４４とを有するステータコア４２と、複数のティース部４４に巻回されるコイル５０と、隣接する２つのティース部４４間にそれぞれ形成された複数のスロット４５のそれぞれに配置されてコイル５０の径方向内側への飛び出しを防止する複数のウェッジ紙５４と、を備える。

コイル５０は、図４に示すように、略Ｕ字状で中央より一方の端部側にシフト曲げ（コイル５０となったときに径方向にズレ（シフト）が生じるようにするための曲げ）が施されたシフト曲げ部５２を有する複数のセグメントコイル５１をそれぞれステータコア４２のスロット４５に挿入し（図４では１つのセグメントコイル５１のみ図示）、その後、それぞれのセグメントコイル５１の両端部が近接してセグメントコイル５１が周回するよう折り曲げて、電気的に見たときに一本の導線によって分布巻されているようにセグメントコイル５１の端部を隣接する他のセグメントコイル５１の端部と接合して構成されている。各スロット４５において、径方向外側にはヨーク部４３があることから、こうして構成されたコイル５０では、セグメントコイル５１を折り曲げて（特に、径方向に折り曲げて）構成したことによる残留応力により、径方向内側に飛び出そうとする力が生じる（いわゆるスプリングバック）。そして、この力の大きさは、コイル５０の各位置の径方向の折れ曲がりの程度によって異なる。具体的には、図５に示すように、コイル５０の径方向の折れ曲がりの程度が比較的大きいスロット４５では、径方向内側に向けて比較的大きな力が生じ（図中、左向き太線矢印参照）、図６に示すように、コイル５０の径方向の折れ曲がりの程度が比較的小さいスロット４５では、径方向内側に向けて比較的小さな力が生じる（図中、左向き太線矢印参照）。なお、後者の場合、コイル５０の径方向の折れ曲がりの程度によっては、径方向内側に向けてほとんど力が生じないこともある。

複数のウェッジ紙５４は、厚さが０．２ｍｍや０．３ｍｍ，０．４ｍｍ，０．５ｍｍなどのラミネート樹脂などの絶縁材によって形成されており、図３に示すように、コイル５０より径方向内側に配置されてティース部４４の径方向内側の端部の周方向側面に形成された突起４４ａに係止されることにより、コイル５０の径方向内側への飛び出しを防止できるようになっている。この複数のウェッジ紙５４のうち、コイル５０の径方向の折れ曲がりの程度が比較的大きなスロット４５に配置されるウェッジ紙５４ａについては、図５に示すように、ステータコア４２の軸方向の両端から長さＬ１ずつはみ出すように形成されており、コイル５０の径方向の折れ曲がりの程度が比較的小さなスロット４５に配置されるウェッジ紙５４ｂについては、図６に示すように、軸方向の両端から中心側に長さＬ２ずつ短くなるよう形成されている。ここで、長さＬ１や長さＬ２は、比較的少ないウェッジ紙５４の使用量でコイル５０の径方向内側への飛び出しを防止できるように予め実験などによって定めた長さとすることができる。例えば、軸方向の長さが５０ｍｍの場合、長さＬ１としては２ｍｍや３ｍｍ，５ｍｍなど（ウェッジ紙５４ａの長さとしては５４ｍｍや５６ｍｍ，６０ｍｍなど）とすることができ、長さＬ２としては８ｍｍや１０ｍｍ，１２ｍｍなど（ウェッジ紙５４ｂの長さとしては３４ｍｍや３０ｍｍ，２６ｍｍなど）とすることができる。

コイル５０の径方向の折れ曲がりの程度が比較的小さなスロット４５については、径方向内側に作用する力の大きさが小さいことから、上述したように、このスロット４５に配置されるウェッジ紙５４ｂの軸方向の長さを、コイル５０の径方向の折れ曲がりの程度が比較的大きなスロット４５に配置されるウェッジ紙５４ａの軸方向の長さに比して短くすることにより、ウェッジ紙５４によるコイル５０の飛出防止の確保とウェッジ紙５４の使用量の削減との両立を図ることができる。また、ウェッジ紙５４ｂについては、短くすることによってスロット４５に挿入して配置しやすくなるから、作業性の向上を図ることができる。

以上説明した実施例のモータ２０によれば、コイル５０の径方向の折れ曲がりの程度が比較的小さなスロット４５に配置されるウェッジ紙５４ｂの軸方向の長さを、コイル５０の径方向の折れ曲がりの程度が比較的大きなスロット４５に配置されるウェッジ紙５４ａの軸方向の長さに比して短くすることにより、ウェッジ紙５４によるコイル５０の飛出防止の確保とウェッジ紙５４の使用量の削減との両立を図ることができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ヨーク部４３が「ヨーク部」に相当し、ティース部４４が「ティース部」に相当し、ステータコア４２が「ステータコア」に相当し、コイル５０が「コイル」に相当し、ウェッジ紙５４が「ウェッジ紙」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、モータの製造産業などに利用可能である。

２０ モータ、２１ ステータ、２２ 回転軸、３０ ロータ、３２ ロータコア、３４ 永久磁石、４０ ステータ、４２ ステータコア、４３ ヨーク部、４４ ティース部、４５ スロット、５０ コイル、５１ セグメントコイル、５２ シフト曲げ部、５４，５４ａ，５４ｂ ウェッジ紙。

Claims (1)

1. 円筒形の外周を形成するヨーク部と該ヨーク部から径方向内側に突出する複数のティース部とを有するステータコアと、前記複数のティース部に巻回されるコイルと、隣接する２つの前記ティース部間にそれぞれ形成された複数のスロットにそれぞれ配置されて前記コイルの径方向内側への飛び出しを防止する複数のウェッジ紙と、を有するステータを備えるモータであって、
   前記コイルは、前記複数のスロットのうち一部のスロットにおいて、残余のスロットに比して径方向の折れ曲がりの程度が小さくなるよう構成されてなり、
   前記複数のウェッジ紙のうち前記一部のスロットに配置されるウェッジ紙は、前記残余のスロットに配置されるウェッジ紙に比して軸方向の長さが短く形成されてなる、
   モータ。