JP6197497B2 - 回転電機の固定子及びこの固定子を用いた電動機 - Google Patents

Description

本発明は、発電機や電動機などの回転電機に使用される固定子に関するものである。

従来の回転電機の固定子において、積層鉄心のティース部は、樹脂成形のインシュレータにより被覆して構成する。インシュレータの巻線部には、電線を巻回する。また、巻線部の表面には、突起を設ける。この突起は、電線の直径と等しい間隔で設ける。これにより、巻線部に巻回する電線の巻き付け位置を規制することができるため、巻線密度を向上できる。よって、回転電機の高出力化、小型化を図ることができる（特許文献１参照）。

特開２００６−６７７７８号公報

従来の回転電機の固定子において、巻回される電線の直径と等しい間隔の突起が、インシュレータの巻線部に設けられる。また、インシュレータは樹脂成形であり、巻線部の突起を含めて一体成形されている。しかし、樹脂成形をするためには、高額な金型が必要である。

巻線部の突起を含めて一体成形されるインシュレータの金型の設計、製造では、突起を構成するための溝を金型に形成する必要がある。このため、前記インシュレータの金型の設計、製造は、突起を含まない巻線部のみの金型を設計、製造する場合に比べて複雑となるので、金型の一個あたりの制作費が増大する。

そして、インシュレータに巻回される電線の直径がインシュレータごとに異なる場合、固定子を製造する者は、前記電線の直径に対応する突起を備えた巻線部を有するインシュレータを製造するため、別個の金型を設計、製造する必要がある。このため、固定子を製造する者は、インシュレータを樹脂成形するにあたり複雑な金型を多種類用意する必要があるので、制作費が増大してしまうという課題がある。

本発明は、上記の従来技術の課題を解決し、巻回する電線の密度を向上させることができるとともに、安価で且つ容易に設計、製造可能なインシュレータを備えた回転電機の固定子、及びこの固定子を用いた電動機を提供することを目的とする。

この発明に係る回転電機の固定子は、磁束を発生させる複数の電磁石を円環状に配置して構成される固定子において、電磁石は、鉄心を覆うインシュレータと、インシュレータを介して鉄心の周囲に電線を巻回して構成され、電流を導通することにより磁束を発生させるコイルと、インシュレータに取り付けられ、表面に複数の溝が設けられ、電線が溝に沿って巻き付けられるガイド部とを備え、前記インシュレータには開口が設けられ、ガイド部は、インシュレータとは別の部材として形成され、前記開口に嵌合していることを特徴とする。

また、この発明に係る電動機は、鉄心を有して磁束を発生させる複数の電磁石と、複数の電磁石が発生させた磁束により回転する回転子と、回転子とともに回転し、外部に回転力を伝達するシャフトとにより構成される電動機において、電磁石は、鉄心を覆うインシュレータと、インシュレータを介して鉄心の周囲に電線を巻回して構成され、電流を導通することにより磁束を発生させるコイルと、インシュレータに取り付けられ、表面に複数の溝が設けられ、電線が溝に沿って巻き付けられるガイド部とを備え、前記インシュレータには開口が設けられ、ガイド部は、インシュレータとは別の部材として形成され、前記開口に嵌合していることを特徴とする。

本発明は、巻回する電線の密度を向上させることができるとともに、安価で且つ容易に設計、製造可能なインシュレータを備えた回転電機の固定子、及びこの固定子を用いた電動機を提供することができる。

実施の形態１に係る電動機を示す図である。 実施の形態１に係る固定子の正面図である。 実施の形態１に係る電磁石の斜視図である。 実施の形態１に係る積層鉄心の斜視図である。 実施の形態１に係る電磁石の一部の断面図である。 実施の形態１に係るインシュレータと巻線ガイドの斜視図である。 実施の形態１に係るインシュレータと巻線ガイドの横断面を示す斜視図である。 実施の形態１に係るインシュレータと巻線ガイドの縦断面を示す斜視図である。 実施の形態１に係るインシュレータの斜視図である。 実施の形態１に係るインシュレータの縦断面図である。 実施の形態１に係る巻線ガイドの斜視図である。 実施の形態１に係る巻線ガイドの側面図である。 実施の形態１に係るインシュレータと巻線ガイドを固定する直前を示す図である。 実施の形態１に係るインシュレータと巻線ガイドのスナップフィットによる固定を示す図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電動機１の構造を示す図である。図２は、実施の形態１に係る固定子３の正面図である。図１及び図２を参照して、実施の形態１に係る回転電機の一例である電動機１について説明する。

電動機１は、図１に示すように、回転する部分である回転子２と、回転子２に回転力を発生させる部分である固定子３から形成される。

実施の形態１に係る固定子３は、図２に示すように、複数の電磁石１０を円環状に配置して構成する。なお、以下において、径方向とは、図２に示す固定子３の円環における半径方向のことである。固定子３は、円筒形状をしており、径方向の外側から回転子２を覆っている。

回転子２には、図１に示すように、径方向の中心にシャフト４が固定される。回転子２は、シャフト４を中心として円周方向に複数の磁極が配置されるように構成する。回転子２の磁極は、例えば、永久磁石と鉄心とを円周方向に配置して構成する。

固定子３は、シャフト４を中心として円周方向に複数の電磁石１０を配置して構成する。また、シャフト４には、負荷５が接続される。交流電源６は、固定子３の電磁石１０に電気的に接続され、交流電流を供給する。

固定子３の電磁石１０は、電流が流れると、図１のように磁束φを発生させる。回転子２の磁極は、磁束φの方向に磁力を受ける。回転子２は、磁極が磁力を受けることにより駆動する。

次に、電動機１の動作を説明する。回転子２を回転させる場合、電磁石１０が作る磁界の向きを円周方向に次々と移動させる。これは、複数の電磁石１０に対し、任意の交流電流を供給することにより、実現できる。複数の電磁石１０は、時計回りまたは反時計回りの磁界（回転磁界）を生成する。図１に示す例において、複数の電磁石１０は、時計回りの回転磁界を生成している。回転子２の磁極は、回転磁界の回転方向に磁力を受ける。磁極が回転磁界に引っ張られることにより、回転子２は、回転磁界と同じ方向に回転する。

回転子２が回転する時、シャフト４は、回転子２とともに回転する。シャフト４の回転力は、負荷５へと伝達される。つまり、回転子２に発生した回転力は、シャフト４を介して負荷５へと伝達する。

図３は、図２に示す電磁石１０の斜視図である。図４は、図３に示す積層鉄心２０の斜視図である。図５は、図２のＡ−Ａ線に沿った電磁石１０の一部の断面図である。図２から図５を参照して、実施の形態１に係る固定子３の電磁石１０について説明する。

図３に示すように、電磁石１０は、積層鉄心２０を備える。積層鉄心２０は、図４に示す積層方向に、薄板鋼板を積層して構成する。なお、以下において、薄板鋼板を積層する方向のことを、積層方向という。

積層鉄心２０は、図４に示すように、ヨーク部２１と、ヨーク部２１から径方向内側へ突出するように形成したティース部２２とから構成される。実施の形態１に係る固定子３は、図２に示すように、電磁石１０のティース部２２が径方向の内側（中心側）、ヨーク部２１が径方向の外側へ来るように設ける。なお、径方向において、固定子３の中心側のことを、径方向内側とする。径方向において、固定子３の中心から遠ざかる側のことを、径方向外側とする。

図３及び図５に示すように、積層鉄心２０の積層方向の両端部には、インシュレータ３０と巻線ガイド４０を設ける。インシュレータ３０と巻線ガイド４０は、絶縁性を有する材料から形成する。また、積層鉄心２０は、同じ形状のインシュレータ３０及び巻線ガイド４０により、積層方向の両端側から挟まれるように構成する。インシュレータ３０の形状は、積層鉄心２０のティース部２２の周囲を覆うような、半円をした筒状である。これにより、ティース部２２の周囲は、インシュレータ３０と巻線ガイド４０により覆われることになる。なお、本発明のガイド部とは、巻線ガイド４０のことである。実施の形態１において、巻線ガイド４０は、インシュレータ３０とは別の部品として説明する。

電線５０は、図３及び図５に示すように、インシュレータ３０と巻線ガイド４０を介してティース部２２に巻回する。この電線５０により、ティース部２２の周囲にコイルが形成される。この電線に電流を導通することで、コイルが磁束を発生させる。このようにして、電磁石１０を構成する。

図６は、実施の形態１に係るインシュレータ３０と巻線ガイド４０の斜視図である。図７は、図６のＢ−Ｂ線に沿って切断したインシュレータ３０と巻線ガイド４０の断面を示す斜視図である。図８は、図６のＣ−Ｃ線に沿って切断したインシュレータ３０と巻線ガイド４０の断面を示す斜視図である。図６から図８を参照して、実施の形態１に係るインシュレータ３０と巻線ガイド４０について説明する。

インシュレータ３０は、積層鉄心２０のティース部２２を覆い、周囲に電線５０を巻回するための巻線部３１を持つ。巻線部３１は、図６に示すように、積層方向と直行する方向に設けられる端面３１１と、積層方向に沿って設けられる側面３１２とから構成する。また、インシュレータ３０は、巻線部３１を図６の径方向の両端側から挟むように構成したフランジ３２を備える。フランジ３２は、巻線部３１に巻回した電線５０が、インシュレータ３０から外れてしまわないように設けられる。

また、インシュレータ３０の端面３１１の中央には、巻線ガイド４０を取り付ける。巻線ガイド４０は、図８に示すように、インシュレータ３０の巻線部３１と径方向の長さが同じである。

図９は、実施の形態１に係るインシュレータ３０の斜視図である。図１０は、図９のＤ−Ｄ線に沿ったインシュレータ３０の縦断面図である。図９と図１０を参照して、実施の形態１に係るインシュレータ３０について説明する。

インシュレータ３０の巻線部３１の端面３１１には、図９及び図１０に示すように、開口部３１３を設ける。開口部３１３は、接触面３１３１と、側壁３１３２と、開口穴３１３３とから構成する。なお、本発明の開口とは、開口部３１３または開口穴３１３３のことである。

接触面３１３１は、図１０に示すように、積層方向において端面３１１よりも裏面３１４側によった位置に、端面３１１及び裏面３１４に平行に設ける。側壁３１３２は、端面３１１と接触面３１３１との間に、図１０の積層方向に沿って設ける。接触面３１３１には、開口穴３１３３を設ける。開口穴３１３３は、端面３１１の接触面３１３１から裏面３１４へと貫通するように設ける。

側壁３１３２の高さａは、図１０に示すとおり、図中の部分ａの積層方向の長さである。開口穴３１３３の側壁の高さｂは、図１０に示すとおり、図中の部分ｂの積層方向の長さである。

ここで、異なる２つの導電性部分の相互間における、絶縁物の表面に沿った最短距離のことを沿面距離という。沿面距離は、ＩＥＣ ６０９５０において規定されており、規定の動作電圧及び汚染度において、絶縁破壊等が生じないように寸法を定めなければならない。

巻線部３１の端面３１１から裏面３１４までの沿面距離は、接触面３１３１、側壁３１３２、開口穴３１３３の形状及び寸法によって決定される。このため、接触面３１３１、側壁３１３２、開口穴３１３３は、端面３１１から裏面３１４までの沿面距離が規定の寸法以上となるように設ける。接触面３１３１、側壁３１３２、開口穴３１３３は、例えば動作電圧が４００Ｖ、汚染度が３の場合、沿面距離が５ｍｍ以上になるように構成する。

図１１は、実施の形態１に係る巻線ガイド４０の斜視図である。図１２は、図１１に示す巻線ガイド４０の側面図である。図１１と図１２を参照して、実施の形態１に係る巻線ガイド４０について説明する。

巻線ガイド４０は、図１１及び図１２に示すように、その表面４１に複数の突起４１１を備えている。突起４１１は、表面４１から積層方向外側へ突出するように設ける。なお、積層方向外側とは、積層方向において、積層鉄心２０の中心から遠ざかる側のことである。また、巻線ガイド４０は、図１１及び図１２に示すように、複数の突起４１１の間に、複数の溝４１２がそれぞれ形成される。

また、巻線ガイド４０には、図１１及び図１２に示すように、背面４２の接触面４２１に突出部４２２を設ける。突出部４２２は、接触面４２１から積層方向内側へ突出するように設ける。なお、積層方向内側とは、積層方向における積層鉄心２０の中心側のことである。

側面４３の高さｃは、図１２に示すとおり、図中の部分ｃの積層方向の長さである。突出部４２２の高さｄは、図１２に示すとおり、図中の部分ｄの積層方向の長さである。突起４１１の高さｅは、図１２に示すとおり、図中の部分ｅの積層方向の長さである。

また、巻線ガイド４０の側面４３の高さｃは、インシュレータ３０の側壁３１３２の高さａと同じ高さになるように形成する。巻線ガイド４０の突出部４２２の高さｄは、インシュレータ３０の開口穴３１３３の側壁の高さｂと同じ高さになるように形成する。

突出部４２２の先端を、突出端面４２２１とする。巻線ガイド４０の表面４１から突出端面４２２１までの沿面距離は、接触面４２１、突出部４２２、側面４３の形状及び寸法によって決定される。このため、接触面４２１、突出部４２２、側面４３は、表面４１から突出端面４２２１までの沿面距離が規定の寸法以上となるように設ける。接触面４２１、突出部４２２、側面４３は、例えば動作電圧が４００Ｖ、汚染度が３の場合、沿面距離が５ｍｍ以上になるように構成する。

次に、インシュレータ３０と巻線ガイド４０の形成方法について説明する。実施の形態１において、インシュレータ３０と巻線ガイド４０は、金型を使って樹脂成形により形成する。また、インシュレータ３０は、積層鉄心２０と一体的に成形する。

まず、インシュレータ３０の成形用の金型を、積層鉄心２０に装着する。この金型は、図９から分かるとおり、インシュレータ３０の開口部３１３に相当する部分を通して積層鉄心２０のティース部２２に接触する。つまり、この金型は、前記の接触する部分により、積層鉄心２０のティース部２２を積層方向の両側から挟むように支持できる。

そして、この金型にインシュレータ３０成形用の樹脂を注入する。これにより、インシュレータ３０を積層鉄心２０と一体的に成形する。なお、この樹脂は、絶縁性を有する絶縁材である。

また、巻線ガイド４０は、巻線ガイド４０用の金型に巻線ガイド４０成形用の樹脂を注入することにより、成形する。なお、この樹脂は、絶縁性を有する絶縁材である。

なお、インシュレータ３０の接触面３１３１と巻線ガイド４０の接触面４２１とは、同じ形状及び寸法となるように成形する。インシュレータ３０の側壁３１３２と巻線ガイド４０の側面４３とは、同じ形状及び寸法となるように成形する。インシュレータ３０の開口穴３１３３の側壁と巻線ガイド４０の突出部４２２の側面とは、同じ形状及び寸法となるように成形する。

図１３は、図６のように組み立てる直前における、図６のＢ−Ｂ線に沿って切断したインシュレータ３０と巻線ガイド４０の断面を示す斜視図である。図３、図５、図６、図７、及び図１３を参照して、実施の形態１に係る電磁石１０の組み立てについて説明する。

電磁石１０を組み立てる際、電線５０を巻回する前に、巻線ガイド４０をインシュレータ３０の開口部３１３へと取り付ける。このとき、図６及び図１３に示すように、巻線ガイド４０は、積層方向外側からインシュレータ３０へと嵌め込む。この際、巻線ガイド４０は、突起４１１を有する表面４１が積層方向外側に、突出部４２２を有する背面４２が積層方向内側に来るようにして、嵌め込む。

図７及び図１３に示すように、インシュレータ３０は、開口部３１３において、巻線ガイド４０と接触する。巻線ガイド４０は、背面４２及び側面４３において、インシュレータ３０と接触する。

巻線ガイド４０をインシュレータ３０の開口部３１３に取り付ける場合、巻線ガイド４０の接触面４２１は、インシュレータ３０の接触面３１３１と接触する。巻線ガイド４０の側面４３は、インシュレータ３０の側壁３１３２と接触する。巻線ガイド４０の突出部４２２は、インシュレータ３０の開口穴３１３３と接触する。

巻線ガイド４０の取り付けにおいて、巻線ガイド４０は、インシュレータ３０の開口部３１３に隙間無く嵌り込む。また、取り付け後において、巻線ガイド４０は、インシュレータ３０の開口部３１３に対して固定される。つまり、巻線ガイド４０は、インシュレータ３０の開口部３１３に対して嵌合させることにより、固定する。

インシュレータ３０の側壁３１３２の高さａは、巻線ガイド４０の側面４３の高さｃと同じである。このため、図６のように組み立てた後の状態において、突起４１１は、その高さｅだけ、端面３１１よりも積層方向外側へと突出する。

インシュレータ３０の開口穴３１３３の側壁の高さｂは、巻線ガイド４０の突出部４２２の高さｄと同じである。このため、巻線ガイド４０を開口部３１３に取り付けた状態において、巻線ガイド４０の突出部４２２の突出端面４２２１とインシュレータ３０の裏面３１４とは、図７のとおり面一になる。

次に、インシュレータ３０の巻線部３１及び巻線ガイド４０の周囲に、図３及び図５に示すとおり、電線５０が整列するようにして巻回する。

電線５０をインシュレータ３０の巻線部３１及び巻線ガイド４０の周囲に巻回する場合、電線５０は、図５に示すように、インシュレータ３０の端面３１１より突出した複数の突起４１１に引っ掛けるようにして巻き付ける。つまり、電線５０は、複数の突起４１１のそれぞれに沿って巻回される。

また、電線５０は、複数の突起４１１の間に形成された溝４１２内に収容されるようにして、巻き付ける。このとき、電線５０を溝４１２に当接するように巻き付けることで、電線５０は、溝４１２に沿って溝４１２が設けられた方向へと案内される。

複数の突起４１１を設ける間隔は、電線５０の直径を元に決定される。具体的には、突起４１１は、電線５０を複数の突起４１１のそれぞれに沿って巻回したときに、電線５０と巻線ガイド４０の間、及び電線５０の相互間に隙間が生じないような間隔で設ける。また、複数の溝４１２は、電線５０を複数の溝４１２のそれぞれに沿って巻回したときに、電線５０と巻線ガイド４０の間、及び電線５０の相互間に隙間が生じないような形状として設ける。

これにより、複数の突起４１１及び複数の溝４１２は、巻線ガイド４０に巻回した電線５０の巻き付け位置を規制する。このため、複数の突起４１１及び複数の溝４１２に沿って電線５０を巻回することで、電線５０を隙間無く効率良く巻回することができ、巻線密度を向上できる。また、図５に示すような高密度で安定した整列巻線を実現することができる。

このように、実施の形態１に係る固定子３は、インシュレータ３０と巻線ガイド４０とを別の部品として構成する。また、巻線ガイド４０には、電線５０を巻き付ける位置を規制する複数の突起４１１及び複数の溝４１２を設ける。電磁石１０を組み立てる時、使用する電線５０の直径に応じて巻線ガイド４０を用意し、電線５０を巻回する前に、インシュレータ３０の開口部３１３に取り付ける。その後、積層鉄心２０の周囲に、インシュレータ３０の巻線部３１及び巻線ガイド４０を介して電線５０を実際に巻回する。この際、電線５０は、複数の突起４１１及び複数の溝４１２に沿って巻回し、コイルを形成する。

このような構成としたため、インシュレータ３０の形状は、使用する電線５０の直径に合わせて変更する必要が無くなり、形状を統一することができる。このため、インシュレータ３０成形用の金型を統一でき、同じ金型を用いてインシュレータ３０を成形することができる。よって、実施の形態１に係る固定子３は、インシュレータ３０及びインシュレータ３０を成形するための金型を、使用する電線５０の直径に合わせて多数の種類を用意する必要がなくなる。

実施の形態１に係る固定子３は、インシュレータ３０に突起を設けない。このため、インシュレータ３０を成形するための金型の形状を単純化することができる。また、巻線ガイド４０の形状及び寸法は、インシュレータ３０と比較して、小型でかつ単純な形状である。このため、巻線ガイド４０成形用の金型に突起４１１を構成するための溝を設けたとしても、この巻線ガイド４０成形用の金型は、大きくて複雑な構造とはならない。よって、インシュレータ３０成形用の金型、及び巻線ガイド４０成形用の金型について、これらの金型の製作費を全体として低減することができる。

巻線ガイド４０用の金型は、複数の突起４１１及び複数の溝４１２の間隔、形状及び寸法に応じて複数の種類を用意する。この複数の金型のそれぞれに、巻線ガイド４０成形用の樹脂を注入することにより、複数の種類の巻線ガイド４０を形成し、保管しておく。そして、使用する電線５０の直径を変更する場合、作業者は、突起４１１の間隔が異なる巻線ガイド４０に交換する。このような構成とすることで、実施の形態１に係る固定子３は、電線５０の直径変更に対し、巻線ガイド４０を交換するだけで容易に対応することができる。

インシュレータ３０の巻線部３１の開口部３１３には、端面３１１から裏面３１４までの沿面距離が規定の寸法以上となるように、接触面３１３１、側壁３１３２、開口穴３１３３を設ける。また、巻線ガイド４０においては、表面４１から突出端面４２２１までの沿面距離が規定の寸法以上となるように、接触面４２１、突出部４２２、側面４３を設ける。これにより、電線５０と積層鉄心２０間の沿面距離を規定の寸法以上とすることができる。よって、実施の形態１に係る固定子３は、必要とされる絶縁性能を確保することができる。

また、インシュレータ３０は、積層鉄心２０と一体成形する。もし、インシュレータ３０に開口部３１３を設けない場合、積層鉄心２０のティース部２２は、樹脂成形時において金型により支持されていない状態となる。この場合、ティース部２２は、図４の幅方向に撓んでしまうことがある。この状態のまま樹脂成形を行うと、インシュレータ３０の巻線部３１の肉厚が不均一に成形されてしまう。

しかし、実施の形態１に係る固定子３は、インシュレータ３０の巻線部３１に開口部３１３を設けている。このため、インシュレータ３０の成形に使用する金型は、インシュレータ３０の開口部３１３に相当する部分を通して積層鉄心２０のティース部２２を支持できる。また、この金型は、積層鉄心２０のティース部２２を積層方向の両側から挟むように支持できる。よって、積層鉄心２０のティース部２２が撓むことなくインシュレータ３０を成形できるため、インシュレータ３０の巻線部３１の肉厚を均一に成形することができる。

なお、インシュレータ３０と巻線ガイド４０とは、嵌合により固定したが、これに限るものではない。例えば、インシュレータ３０と巻線ガイド４０との固定は、接着剤を使用して接着により固定しても良い。

接着により固定する場合、巻線ガイド４０をインシュレータ３０の開口部３１３に対して嵌合させて固定することは、必ずしも必要では無い。つまり、インシュレータ３０の接触面３１３１と巻線ガイド４０の接触面４２１が接触し、接触面において接着により固定しても良い。インシュレータ３０の側壁３１３２と巻線ガイド４０の側面４３が接触し、接触面において接着により固定しても良い。インシュレータ３０の開口穴３１３３の側壁と巻線ガイド４０の突出部４２２の側面が接触し、接触面において接着により固定しても良い。これらのうち、少なくとも１つの面同士が接触し、接触する面同士において、接着により固定する構成とすれば良い。

他にも、巻線ガイド４０を、インシュレータ３０の開口部３１３に嵌合させるとともに、接着により固定しても良い。また、巻線ガイド４０は、突出部４２２の突出端面４２２１において、積層鉄心２０の積層方向の両端部分と接触する。このため、突出端面４２２１または積層鉄心２０の積層方向の両端部分に接着剤を塗布することにより、巻線ガイド４０を積層鉄心２０に直接固定しても良い。

また、本実施の形態１において、インシュレータ３０の巻線部３１の端面３１１には、開口部３１３として、接触面３１３１、側壁３１３２、及び開口穴３１３３を設けた。巻線ガイド４０には、接触面４２１、突出部４２２、及び側面４３を設けた。しかし、実施の形態１に係る固定子３は、これに限定されるものではない。

すなわち、インシュレータ３０の端面３１１に開口部３１３を設け、この開口部３１３に嵌合する巻線ガイド４０を設ける。また、インシュレータ３０と巻線ガイド４０とは、接着または嵌合により固定する。そして、電線５０と積層鉄心２０間の沿面距離は、規定の寸法以上とする。このような構成とすれば、インシュレータ３０の巻線部３１の端面３１１から裏面３１４までの形状と、巻線ガイド４０の表面４１から背面４２の先端までの形状とは、斜面または曲面等であっても良い。

さらに、開口部３１３は、開口穴３１３３を設けず、接触面３１３１と側壁３１３２だけを設けるようにしても良い。言い換えると、開口部３１３は、端面３１１から裏面３１４まで貫通する穴として設けなくても良い。

この場合、開口部３１３は、接触面３１３１及び側壁３１３２により、窪んだ穴のように形成する。巻線ガイド４０の背面４２は、この開口部３１３の窪みと一致する形状とする。そして、巻線ガイド４０は、インシュレータ３０の開口部３１３に嵌め込み、接着または嵌合により固定する。

このような構成とした場合、インシュレータ３０に貫通した穴を設けないため、沿面距離について検討をしなくとも、必要とされる絶縁性能を確保することができる。

なお、実施の形態１においては、回転電機の一例として電動機１について説明したが、発電機の場合においても、電磁石１０の構成を電動機１の場合と同様の構成とすることで、同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る電動機１について説明する。実施の形態１と同一または同等の構成、手段に関しては、同一の名称及び符号を付して説明を省略する。

図１４は、図６のように組み立てる直前における、図６のＢ−Ｂ線に沿って切断したインシュレータ３０と巻線ガイド４０の断面を示す斜視図である。図６及び図１４を参照して、実施の形態２に係る固定子３の電磁石１０について説明する。

実施の形態２において、巻線ガイド４０の背面４２には、実施の形態１のような突出部４２２は設けない。代わりに、実施の形態２に係る巻線ガイド４０の背面４２には、接触面４２１から図１４の積層方向内側へ突出するように、突出部４２３を設ける。巻線ガイド４０の突出部４２３の側面は、インシュレータ３０の開口穴３１３３の側壁と同じ形状及び寸法となるように形成する。

また、突出部４２３には、図１４の幅方向へ突出するように、フック４２３１を設ける。フック４２３１の先端間の距離は、インシュレータ３０の開口穴３１３３の幅方向の長さよりも長くなるように形成する。

インシュレータ３０の裏面３１４には、図１４に示すとおり、切欠３１４１を設ける。切欠３１４１は、巻線ガイド４０の突出部４２３に設けるフック４２３１と同じ形状及び寸法となるように形成する。

電磁石１０を組み立てる際、まず巻線ガイド４０をインシュレータ３０へと取り付ける。このとき、図６及び図１４に示すように、巻線ガイド４０は、積層方向外側からインシュレータ３０へと嵌め込む。この際、巻線ガイド４０は、突起４１１を有する表面４１が積層方向外側に、突出部４２３を有する背面４２が積層方向内側に来るようにして、嵌め込む。

インシュレータ３０及び巻線ガイド４０は、金型を使用して樹脂成形するため、その材料は樹脂である。このため、巻線ガイド４０をインシュレータ３０の開口部３１３に取り付ける場合、突出部４２３及びフック４２３１は、フック４２３１が開口穴３１３３の側壁に圧迫されることにより、幅方向の長さが短くなるように弾性的に変形する。

その後、巻線ガイド４０を積層方向内側へさらに押し込むことで、フック４２３１は、切欠３１４１へと嵌り込む。また、フック４２３１が開口穴３１３３の側壁の圧迫から開放されることにより、突出部４２３及びフック４２３１は、幅方向の長さがもとに戻るように弾性的に変形する。

そして、フック４２３１が切欠３１４１に対して引っ掛かることになり、巻線ガイド４０は、インシュレータ３０の開口部３１３に対して固定される。この場合、巻線ガイド４０に対して積層方向外側の向きに力が加わったとしても、巻線ガイド４０がインシュレータ３０の開口部３１３から外れることはない。このようにして、巻線ガイド４０は、インシュレータ３０に対し、スナップフィットにより固定される。

この状態において、巻線ガイド４０の接触面４２１は、インシュレータ３０の接触面３１３１と接触する。巻線ガイド４０の側面４３は、インシュレータ３０の側壁３１３２と接触する。巻線ガイド４０の突出部４２３は、インシュレータ３０の開口穴３１３３と接触する。

このように、実施の形態２に係る固定子３は、巻線ガイド４０をインシュレータ３０の開口部３１３に取り付ける際、スナップフィットにより、フック４２３１を切欠３１４１に嵌め込んで固定する。このような構成としたことで、巻線ガイド４０をインシュレータ３０に取り付ける際、容易に固定することができる。よって、実施の形態２に係る固定子３は、取り付け作業を簡単にすることができる。

なお、インシュレータ３０と巻線ガイド４０との固定は、上記の構成に限るものではない。例えば、巻線ガイド４０は、インシュレータ３０の開口部３１３に対してスナップフィットにより固定するとともに、接着により固定しても良い。

また、実施の形態２において、インシュレータ３０の巻線部３１の端面３１１には、開口部３１３として、接触面３１３１、側壁３１３２、及び開口穴３１３３を設けた。インシュレータ３０の巻線部３１の裏面３１４には、切欠３１４１を設けた。巻線ガイド４０には、接触面４２１、突出部４２３、フック４２３１、及び側面４３を設けた。しかし、実施の形態２に係る固定子３は、これに限定されるものではない。

すなわち、インシュレータ３０の端面３１１に開口部３１３を設け、この開口部３１３に巻線ガイド４０を取り付ける。また、インシュレータ３０と巻線ガイド４０とは、スナップフィットによりフック４２３１が切欠３１４１に嵌まり込んで固定される構造とする。また、電線５０と積層鉄心２０間の沿面距離は、規定の寸法以上とする。このような構成とすれば、インシュレータ３０の巻線部３１の端面３１１から裏面３１４までの形状と、巻線ガイド４０の表面４１から突出部４２３のフック４２３１までの形状とは、斜面または曲面等であっても良い。

また、実施の形態１と同じく、発電機の場合においても、電磁石１０の構成を電動機１の場合と同様の構成とすることで、同様の効果を得ることができる。

１ 電動機、２ 回転子、３ 固定子、４ シャフト、５ 負荷、６ 交流電源、１０ 電磁石、２０ 積層鉄心、２１ ヨーク部、２２ ティース部、３０ インシュレータ、３１ 巻線部、３１１ 端面、３１２ 側面、３１３ 開口部、３１３１ 接触面、３１３２ 側壁、３１３３ 開口穴、３１４ 裏面、３１４１ 切欠、３２ フランジ、４０ 巻線ガイド、４１ 表面、４１１ 突起、４１２ 溝４２ 背面、４２１ 接触面、４２２ 突出部、４２２１ 突出端面、４２３ 突出部、４２３１ フック、４３ 側面、５０ 電線

Claims (6)

1. 磁束を発生させる複数の電磁石を円環状に配置して構成される固定子において、
   前記電磁石は、
   鉄心を覆うインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記鉄心の周囲に電線を巻回して構成され、電流を導通することにより前記磁束を発生させるコイルと、
   前記インシュレータに取り付けられ、
   表面に複数の溝が設けられ、
   前記電線が前記溝に沿って巻き付けられるガイド部とを備え、
   前記インシュレータには開口が設けられ、
   前記ガイド部は、
   前記インシュレータとは別の部材として形成され、
   前記開口に嵌合している
   ことを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記鉄心は、鋼板を積層して構成され、
   前記インシュレータの前記開口は、
   前記鋼板の積層方向の両端に表面から裏面までを貫通し、
   前記ガイド部は、
   背面が前記開口に接触するようにして前記インシュレータに取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記電磁石は、
   前記インシュレータの表面から裏面までの沿面距離が、予め定められた距離以上である
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記電磁石は、
   前記ガイド部が、接着、嵌合またはスナップフィットにより前記インシュレータに対して固定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
5. 前記電磁石は、
   前記ガイド部が前記鉄心に直接接着されることにより、前記インシュレータに対して固定される
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
6. 鉄心を有して磁束を発生させる複数の電磁石と、
   前記複数の電磁石が発生させた磁束により回転する回転子と、
   前記回転子とともに回転し、外部に回転力を伝達するシャフトとにより構成される電動機において、
   前記電磁石は、
   前記鉄心を覆うインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記鉄心の周囲に電線を巻回して構成され、電流を導通することにより前記磁束を発生させるコイルと、
   前記インシュレータに取り付けられ、
   表面に複数の溝が設けられ、
   前記電線が前記溝に沿って巻き付けられるガイド部とを備え、
   前記インシュレータには開口が設けられ、
   前記ガイド部は、
   前記インシュレータとは別の部材として形成され、
   前記開口に嵌合している
   ことを特徴とする電動機。

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