JP5892886B2

JP5892886B2 - 電機子および電機子の製造方法および回転電機

Info

Publication number: JP5892886B2
Application number: JP2012156031A
Authority: JP
Inventors: 啓介岡崎; 順一大田; 隆司梅田; 弘二郎藤島; 浩明黒瀬
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: JP2014023165A

Description

この発明は、巻回の整列性を向上することができる電機子および電機子の製造方法および回転電機に関するものである。

従来の電機子は、インシュレータとして電機子コイルの占積率を高めて電動機の性能を向上させるために、１層目を整列して巻線させるべく磁極ティース部を覆う巻線巻回部と、巻線巻回部の両側部に設けられたフランジ部と、磁極ティース部の積層方向端面を覆う巻線巻回部の両側部に位置する両フランジ部の相対する少なくとも一方の側面の根元部に配設され、相対する他方のフランジ部側面方向に押圧力を有する弾性部材とを備えているものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２０６３１８号公報

従来の電機子は、電機子コイルの１層目が側面部から離れた方向に外れやすく、その結果、１層目の巻線が崩れるといった問題点があった。さらに、電機子コイルの２層目以降において、フランジ部に近い部分を巻回する際に支えがないため、電機子コイルが崩れる場合が考えられるといった問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、電機子コイルの１層目と２層目以降の位置精度が向上することにより、巻回の整列性が向上する電機子および電機子の製造方法および回転電機を提供することを目的とする。

この発明の電機子は、
電磁鋼板を積層してなりヨーク部と磁極ティース部とを有する電機子コアと、上記磁極ティース部を覆うように装着される電機子コイル巻回し用の電機子のインシュレータと、上記インシュレータを介して上記電機子コアに巻回される電機子コイルとを備えた電機子において、
上記インシュレータは、上記磁極ティース部を覆う巻線巻回部と、
上記巻線巻回部の両側部に設けられたフランジ部と、
上記電機子コアへの上記電機子コイルの巻回始めに相当する箇所の上記フランジ部上に、上記巻線巻回部との間で上記電機子コイルが挿入可能な突起部とを有し、
上記電機子コイルの巻回始め箇所は、上記突起部と上記巻線巻回部との間に挟持され、
上記突起部は、上記電機子コイルの２層目の最終ターンおよび上記電機子コイルの３層目の１ターン目を支持する傾斜面を備えているものである。

また、この発明の電機子の製造方法は、
電磁鋼板を積層してなりヨーク部と磁極ティース部とを有する電機子コアと、上記磁極ティース部を覆うように装着される電機子コイル巻回し用の電機子のインシュレータと、上記インシュレータを介して上記電機子コアに巻回される電機子コイルとを備え、
上記インシュレータは、上記磁極ティース部を覆う巻線巻回部と、
上記巻線巻回部の両側部に設けられたフランジ部と、
上記電機子コアへの上記電機子コイルの巻回始めに相当する箇所の上記フランジ部上で、上記電機子コイルが挿入可能な突起部とを備え、
上記突起部は、上記電機子コイルの２層目の最終ターンおよび上記電機子コイルの３層目の１ターン目を支持する傾斜面を備えた電機子の製造方法であって、
上記電機子コアへの上記電機子コイルの巻回始めの箇所を、上記突起部と上記巻線巻回部との間に挟持させた後、上記電機子コイルを上記インシュレータ上に巻回し、上記電機子コイルの２層目の最終ターンおよび上記電機子コイルの３層目の１ターン目を上記傾斜面に支持するものである。

また、この発明の回転電機は、
上記に示した電機子を有する固定子と、回転子とを備えたものである。

また、この発明の回転電機は、
上記に示した電機子を有する回転子と、固定子とを備えたものである。

この発明の電機子、電機子の製造方法、回転電機は、上記のように構成または行われているので、
巻回の整列性を向上することができる。

この発明の実施の形態１の電機子の電機子コアの構成を示す分解斜視図である。この発明の実施の形態１の電機子の構成を示す平面図である。図１に示した電機子の構成を示す上面図である。図３に示した電機子の突起部の構成を示す上面図である。この発明の実施の形態２の電機子の構成を示す上面図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における電機子の一部を電機子コイルを省略して示した分解斜視図、図２は図１に示した電機子の全体構成を示す正面断面図、図３は図１に示した電機子の上面図、図４は図３に示した突起部の構成を示す図である。図において、電機子１は、略矩形形状のヨーク部２０と、周方向中央位置から径方向内側に突出する磁極ティース部２１とを有する電磁鋼板をプレスで打ち抜くとともに打ち抜いた鋼板を積層し、各ヨーク部２０に設けられた図示しない連結部により抜きカシメなどで鋼板同士を連結して構成される電機子コア片２００を環状に配列し積層して構成される電機子コア２と、磁極ティース部２１を積層方向両端側から覆うように装着される電機子コイル巻回し用の電機子の一対のインシュレータ４と、インシュレータ４を介して電機子コア片２００（電機子コア２）に巻回される電機子コイル３とにて構成されている。

よって、インシュレータ４により、電機子コイル３と電機子コア片２００（電機子コア２）とは電気的に絶縁される。また、磁極ティース部２１は磁極ティース先端部２１ａを有している。インシュレータ４は、例えば樹脂成形品にて形成され、断面コの字状に形成され磁極ティース部２１を囲む巻線巻回部４０と、巻線巻回部４０の両側部に設けられ、電機子コイル３の少なくともコイルエンド部の巻崩れを防ぐ壁面を有する一方および他方フランジ部４１ａ、４１ｂと、電機子コア２への電機子コイル３の巻回始めに相当する箇所である一方フランジ部４１ａ上に、巻線巻回部４０との間で電機子コイル３が挿入可能な挟持部分７を有するように形成された突起部５とを備えている。そして、電機子コイル３の巻回始め箇所３１は、突起部５と巻線巻回部４０との間に挟持されている。また、突起部５はインシュレータ４と一体形成されている。

巻線巻回部４０は、上面が曲面にて形成されている上面部４２ａと、この上面部４２ａに境界４３にて連結されている平面にて形成されている側面部４２ｂとを有している。また、上面部４２ａには、電機子コイル３の巻回始め側の一方フランジ部４１ａ側に上面傾斜部４２ｃが形成されている。また、この突起部５は、巻線巻回部４０の上面側から見ると、断面直角三角形にて形成されており、巻線巻回部４０側の側面５ａ、および、一方フランジ部４１ａと接している底面５ｂ、および、２層目以降の電機子コイル３が接触する傾斜面５ｃとを有している。尚、ここでは傾斜面５ｃを平面にて形成する例を示したが、これに限られることはなく、曲面にて形成することも可能である。

そして、側面５ａの長さｔ１は、電機子コイル３の直径をＡとすると、
Ａ・√３＜ｔ１＜Ａ
程度有することが適当であると考えられる。
また、底面５ｂの長さｔ２は、
Ａ＜ｔ２＜（√３−０．５）・Ａ
程度有することが適当であると考えられる。
また、傾斜面５ｃは、上記に示したように、側面５ａおよび底面５ｂにより決定される。また、電機子コイル３の挟持部分７は、突起部５の側面５ａと、巻線巻回部４０の上面部４２ａの上面傾斜部４２ｃの側面との間にて形成されているものである。また、突起部５は、図１における上下方向の長さが、上記に示したように上面傾斜部４２ｃの側面位置から巻線巻回部４０の上面部４２ａと側面部４２ｂとの境界４３まで形成されているものである。

次に上記のように構成された実施の形態１の電機子の製造方法について説明する。まず、電機子コイル３の巻回時には、図３に示すように、この突起部５（の側面５ａ）と巻線巻回部４０（の上面傾斜部４２ｃの側面）との間の挟持部分７に、電機子コイル３の巻回始め箇所３１を挿入する。そして、この電機子コイル３の巻回始め箇所３１を、突起部５（の側面５ａ）と巻線巻回部４０（の上面傾斜部４２ｃの側面）との間の挟持部分７にて挟持される。また、２層目の最終ターン３２と３層目の１ターン目３３とは、この突起部５（の傾斜面５ｃ）により支えられており、位置安定性が向上している。

上記のように構成された実施の形態１の電機子および電機子の製造方法によれば、突起部が、１層目の外れ防止と、２層目以降のフランジ部巻回時の電機子コイルの位置が安定する。そのため、電機コイルの整列性が向上する。また、突起部はインシュレータと一体形成されているため、突起部を容易に形成することが可能である。

本願発明のように、突起部５が存在しないと、電機子コイル３は巻回を行う際には一定の張力が電機子コイル３にはかかっているため、電機子コイル３がずれて、２層目の最終ターン３２と３層目の１ターン目３３は側面部４２ｂの方向に落ち込む可能性がある。また、４層目の最終ターン３４の巻線時にも同様に２層目の最終ターン３２と３層目の１ターン目３３と４層目の最終ターン３４が側面部４２ｂの方向に落ち込む可能性がある。

尚、本実施の形態１では電機子１が固定子と、他に回転子を有する回転電機の場合について示したが、これに限られることはなく、電機子が回転軸と一体に構成される回転子とし、他に固定子を備え回転電機を構成する場合であっても同様に適用することができ、同様の効果を奏することができる。また、リニアモータの電機子にも適用することができる。

また、本実施の形態１では、電機子コア２はヨーク部２０と磁極ティース部２１とを有する複数の電機子コア片２００を環状に連結することにより構成したが、これに限られるものではなく、例えば、環状のヨーク部材に複数の磁極ティースを所定間隔で固定することにより形成するような構成であっても同様に適用することができ、同様の効果を奏することができる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による電機子の構成を示す側面図である。上記実施の形態１ではインシュレータ４に形成された突起部５により電機子コイル３の巻線の整列性を向上させていたが、突起部５の材質について特に示していない。本実施の形態２では突起部を弾性部材にて形成し、インシュレータ４の突起部を弾性部材として弾性変形する例えばウレタンゴムにてなるゴム部材６を配置する。また、ゴム部材６は、インシュレータ４とは別部品であり、別々に形成される。そして、ゴム部材６のインシュレータ４への固定は、例えば接着剤等による固着により行っている。尚、ゴム部材６の外形形状は上記実施の形態１の突起部５と同様の外形形状を有するものである。

上記のように構成された実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、ゴム部材は、弾性を有するため、電機子コイルの直径に応じて変形するため、種々の直径に対応することができる。さらに、ゴム部材とインシュレータとを別々に形成することができるため、ゴム部材の位置を自由に変更することができ、電機子コイルを整列させるのに最適な位置に容易に配設することできる。さらに、インシュレータとゴム部材とは別部品であり、それぞれ別々に形成された後、インシュレータにゴム部材が固定される構成であるため、インシュレータ自体の形状を単純化でき、インシュレータの成形上の制約が減少し、それに伴い作製費用の低減を図ることができる。

また、ゴム部材は弾性が高いため、２層目の最終ターンと３層目の１ターン目の電機子コイルの配列に沿う形状でなくても、位置を規制することができる。また、ゴム部材の弾性により電機子コイルの直径によらず、ゴム部材が変形するため、種々の直径に対応することができる。

また、上記各実施の形態においては、占積率の高いインシュレータを形成するためには、電機子コイルの線径に応じて突起部およびゴム部材の形状や材質を変更する必要がある。この際、インシュレータ自体の設計変更は不要であり、突起部およびゴム部材の簡単な設計変更を行うだけで、電機子コイルの線径に応じたインシュレータを得ることができる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１電機子、２電機子コア、２０ヨーク部、２１磁極ティース部、
２１ａ磁極ティース先端部、２００電機子コア片、３電機子コイル、
３１巻回始め箇所（１層目）、３２２層目の最終ターン、
３３３層目の１ターン目、３４４層目の最終ターン、４インシュレータ、
４０巻線巻回部、４１ａ一方フランジ部、４１ｂ他方フランジ部、
４２ａ上面部、４２ｃ上面傾斜部、４２ｂ側面部、５突起部、５ａ側面、
５ｂ底面、５ｃ傾斜面、６ゴム部材、７挟持部分。

Claims

電磁鋼板を積層してなりヨーク部と磁極ティース部とを有する電機子コアと、上記磁極ティース部を覆うように装着される電機子コイル巻回し用の電機子のインシュレータと、上記インシュレータを介して上記電機子コアに巻回される電機子コイルとを備えた電機子において、
上記インシュレータは、上記磁極ティース部を覆う巻線巻回部と、
上記巻線巻回部の両側部に設けられたフランジ部と、
上記電機子コアへの上記電機子コイルの巻回始めに相当する箇所の上記フランジ部上に、上記巻線巻回部との間で上記電機子コイルが挿入可能な突起部とを有し、
上記電機子コイルの巻回始め箇所は、上記突起部と上記巻線巻回部との間に挟持され、
上記突起部は、上記電機子コイルの２層目の最終ターンおよび上記電機子コイルの３層目の１ターン目を支持する傾斜面を備えている電機子。
上記突起部は、弾性部材にて形成されている請求項１に記載の電機子。
上記弾性部材は、ゴム部材にて形成されている請求項２に記載の電機子。
上記突起部は、上記インシュレータと一体形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電機子。
上記突起部は、上記インシュレータとは別部品であり、別々に形成された後、上記突起部が上記インシュレータに固定されたものである請求項２または請求項３に記載の電機子。
上記突起部は、上記巻線巻回部の上面側から見た断面が直角三角形状にて形成され、
上記傾斜面は、上記直角三角形状の斜辺にて形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電機子。
電磁鋼板を積層してなりヨーク部と磁極ティース部とを有する電機子コアと、上記磁極ティース部を覆うように装着される電機子コイル巻回し用の電機子のインシュレータと、上記インシュレータを介して上記電機子コアに巻回される電機子コイルとを備え、
上記インシュレータは、上記磁極ティース部を覆う巻線巻回部と、
上記巻線巻回部の両側部に設けられたフランジ部と、
上記電機子コアへの上記電機子コイルの巻回始めに相当する箇所の上記フランジ部上で、上記電機子コイルが挿入可能な突起部とを備え、
上記突起部は、上記電機子コイルの２層目の最終ターンおよび上記電機子コイルの３層目の１ターン目を支持する傾斜面を備えた電機子の製造方法であって、
上記電機子コアへの上記電機子コイルの巻回始めの箇所を、上記突起部と上記巻線巻回部との間に挟持させた後、上記電機子コイルを上記インシュレータ上に巻回し、上記電機子コイルの２層目の最終ターンおよび上記電機子コイルの３層目の１ターン目を上記傾斜面に支持する電機子の製造方法。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電機子を有する固定子と、回転子とを備えた回転電機。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電機子を有する回転子と、固定子とを備えた回転電機。