JP6869768B2 - 固定子および電動機 - Google Patents

Description

本発明は、固定子巻線が集中巻き方式で巻き付けられる固定子および電動機に関する。

機器を駆動する駆動電動機（例えば、空調機駆動電動機、車両駆動電動機、車載機器駆動電動機）として、固定子巻線が集中巻き方式で巻き付けられる固定子（「集中巻き固定子」と呼ばれている）を備える電動機（「集中巻き電動機」と呼ばれている）が用いられている。集中巻き固定子は、固定子コアと、端部絶縁部材（「樹脂ボビン」と呼ばれている）と、固定子巻線と、相間絶縁部材とを備えている。固定子巻線は、固定子コアの軸方向両側に端部絶縁部材が配置されている状態で巻き付けられる。また、相間絶縁部材は、スロット内に挿入されている、隣接する異なる相の固定子巻線間に配置される。

このような集中巻き電動機は、例えば、特許文献１（特開２０１２−５５０９８号公報）に開示されている。図１２および図１３に、特許文献１に開示されている集中巻き電動機を構成する固定子（集中巻き固定子）１０の概略構成が示されている。なお、図１２は、固定子１０の斜視図であり、図１３は、図１２を矢印ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線から見た断面図である。
固定子１０は、固定子コア２０、第１の端部絶縁部材３００、第２の端部絶縁部材４００、固定子巻線４０および相間絶縁部材５０を有している。固定子コア２０は、ヨーク２１、ティース基部２３とティース先端部２４により形成されるティース２２および周方向に隣接するティース２２によって形成されるスロット２５を有している。第１の端部絶縁部材３００は、外壁部３１０、内壁部３２０および連結部３３０を有している。なお、図示を省略しているが、第２の端部絶縁部材４００も、第１の端部絶縁部材３００と同様に外壁部４１０、内壁部４２０および連結部４３０を有している。固定子巻線４０は、固定子コア２０の軸方向両側に第１の端部絶縁部材３００および第２の端部絶縁部材４００が配置されている状態で巻き付けられる。また、固定子コア２０のスロット２５内には、隣接する異なる相の固定子巻線４０間に、Ｖ字状に折り曲げられた相間絶縁部材５０が配置されている。
固定子コア２０の軸方向両側に第１の端部絶縁部材３００および第２の端部絶縁部材４００が配置されている状態で固定子巻線４０を巻き付ける場合には、第１の端部絶縁部材３００の内壁部３２０の内壁部外周面３２２および第２の端部絶縁部材４００の内壁部４１０の内壁部外周面４２２が、固定子巻線４０を巻き付け可能な領域（巻き付け領域）の境界となる。すなわち、固定子巻線４０が巻き付けられた状態では、第１の端部絶縁部材３００の内壁部３２０の内壁部外周面３２２および第２の端部絶縁部材４００の内壁部４２０の内壁部外周面４２２とティース先端部２４の、周方向一方側の第１のティース先端部外周面２４ｄとの間に第１の隙間Ｓ１が形成され、第１の端部絶縁部材３００の内壁部３２０の内壁部外周面３２２および第２の端部絶縁部材４００の内壁部４２０の内壁部外周面４２２とティース先端部２４の、周方向他方側の第２のティース先端部外周面２４ｅとの間に第２の隙間Ｓ２が形成される。
従来の固定子１０では、Ｖ字状に折り曲げられている相間絶縁部材５０の周方向一方側の第１の縁部および周方向他方側の第２の縁部を、スロット２５内に形成されている第２の隙間Ｓ２および第１の隙間Ｓ１に配置するために、少なくとも一方の端部絶縁部材、例えば、第１の端部絶縁部材３００の内壁部３２０に、第１の隙間Ｓ１および第２の隙間Ｓ２に連通するように軸方向に沿って延在する相間絶縁部材案内通路が形成されている。従来の固定子１０では、図１３に示されているように、第１の端部絶縁部材３００の内壁部３２０に、内壁部内周面３２１側で、第１の内壁部側面３２３側が切り欠かれた第１の切り欠き部３４１により構成される第１の相間絶縁部材案内通路および内壁部内周面３２１側で、第２の内壁部側面３２４側が切り欠かれた第２の切り欠き部３４２により構成される第２の相間絶縁部材案内通路が形成されている。あるいは、図示を省略しているが、第１の内壁部側面３２３に開口し、周方向に沿って延在するとともに軸方向両側が開口している第１の溝（スリット）により構成される第１の相間絶縁部材案内通路および第２の内壁部側面３２４に開口し、周方向に沿って延在するとともに軸方向両側が開口している第２の溝（スリット）により構成される第２の相間絶縁部材案内通路が形成される。
Ｖ字状に折り曲げられている相間絶縁部材５０を隣接する固定子巻線４０間に配置する場合には、図１２に示されているように、相間絶縁部材５０を、第１の縁部と第２の縁部との間の間隔が短くなるように圧縮した状態で、第１の縁部および第２の縁部の一方端を、周方向に隣接する第１の端部絶縁部材３００のうちの周方向一方側の第１の端部絶縁部材３００の内壁部３２０の第２の切り欠き部３４２（第２の相間絶縁部材案内通路）および周方向他方側の第１の端部絶縁部材３００の内壁部３２０の第１の切り欠き部３４１（第１の相間絶縁部材案内通路）に配置した後、相間絶縁部材５０を軸方向に沿って移動させる。これにより、相間絶縁部材５０の第１の縁部および第２の縁部が、第２の切り欠き部３４２および第１の切り欠き部３４１を介して第２の隙間Ｓ２および第１の隙間Ｓ１内に配置される。そして、相間絶縁部材５０の第１の縁部および第２の縁部は、弾性復帰力によって、第２の隙間Ｓ２および第１の隙間Ｓ１内に保持される。

特開２０１２−５５０９８号公報

従来の集中巻き固定子では、第１の端部絶縁部材３００の内壁部３２０に、内壁部３２０（内壁部外周面３２２）と固定子コア２０のティース先端部２４（第１のティース先端部外周面２４ｄ、第２のティース先端部外周面２４ｅ）により規定される第１の隙間Ｓ１および第２の隙間Ｓ２に連通するように軸方向に沿って延在する相間絶縁部材案内通路（切り欠き部あるいは溝）を形成している。このため、第１の端部絶縁部材３００の内壁部３２０の径方向に沿った長さ（内壁部内周面３２１と内壁部外周面３２２との間の径方向に沿った間隔）が長くなり、スロット２５内における第１の端部絶縁部材３００の内壁部３２０の占有面積が大きかった。
近年、固定子巻線の巻数の増大が要望されている。そこで、本発明者は、相間絶縁部材案内通路が形成されている、端部絶縁部材の内壁部のスロット内における占有面積を減少させる手法について種々検討した。その結果、従来の、相間絶縁部材を、端部絶縁部材の内壁部に形成した相間絶縁部材案内通路を介してスロット内に挿入する方法に代えて、スロット開口部を介して径方向内周側からスロット内に挿入する方法を用いることにより、端部絶縁部材の内壁部に相間絶縁部材案内通路を形成する必要がなくなり、端部絶縁部材の内壁部の径方向に沿った長さを短くして、スロット内における端部絶縁部材の内壁部の占有面積を低減させることができることを見出した。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、固定子巻線の巻数を増大させることができる集中巻き固定子および集中巻き電動機を提供することを目的とする。

第１発明は、固定子に関し、特に、固定子巻線が集中巻き方式で巻き付けられる集中巻き固定子に関する。
本発明の固定子は、固定子コアと、第１の端部絶縁部材と、第２の端部絶縁部材と、固定子巻線と、相間絶縁部材を備えている。なお、好適には、スロット内に挿入されるスロット絶縁部材を備える。
固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、ヨークと、複数のティースと、複数のスロットを有している。ヨークは、周方向に沿って延在している。ティースは、ヨークから径方向に沿って径方向内周側に延在するティース基部と、ティース基部の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部とにより形成される。ティース先端部は、径方向内周側にティース先端部内周面を有し、径方向外周側で、周方向一方側に第１のティース先端部外周面を有し、径方向外周側で、周方向他方側に第２のティース先端部外周面を有する。スロットは、周方向に隣接するティースによって形成され、隣接するティース先端部間にスロット開口部を有する。
第１の端部絶縁部材および第２の端部絶縁部材は、外壁部と、複数の内壁部と、複数の連結部を有している。外壁部は、周方向および軸方向に沿って延在している。内壁部は、外壁部より径方向内周側に配置され、周方向および軸方向に沿って延在している。内壁部は、径方向内周側に内壁部内周面を有し、径方向外周側に内壁部外周面を有する。連結部は、径方向に沿って延在し、外壁部と内壁部を連結する。そして、第１の端部絶縁部材および第２の端部絶縁部材は、固定子コアの軸方向一方側および軸方向他方側に、外壁部、連結部および内壁部が、それぞれ固定子コアのヨーク、ティース基部およびティース先端部に対向し、第１の端部絶縁部材および第２の端部絶縁部材の内壁部の内壁部外周面が、固定子コアのティース先端部の第１のティース先端部外周面および第２のティース先端部外周面より径方向外周側に配置されるように配置される。好適には、第１の端部絶縁部材と第２の端部絶縁部材は、同じ構造の端部絶縁部材が用いられる。
固定子巻線は、固定子コアの軸方向一方側および軸方向他方側に第１の端部絶縁部材および第２の端部絶縁部材が配置されている状態で巻き付けられる。好適には、固定子巻線は、第１の端部絶縁部材の外壁部、内壁部および連結部により形成される凹部（第１の凹部）と、第２の端部絶縁部材の外壁部、内壁部および連結部により形成される凹部（第２の凹部）を通るように巻き付けられる。
固定子巻線が巻き付けられた状態において、ティース先端部を挟んで軸方向一方側に配置された第１の端部絶縁部材の内壁部と軸方向他方側に配置された第２の端部絶縁部材の内壁部との間に、第１の端部絶縁部材の内壁部、第２の端部絶縁部材の内壁部およびティース先端部によって規定される第１の隙間および第２の隙間が形成されるように構成されている。第１の隙間は、第１の端部絶縁部材の内壁部の内壁部外周面、第２の端部絶縁部材の内壁部の内壁部外周面およびティース先端部の第１のティース先端部外周面により規定され、第２の隙間は、第１の端部絶縁部材の内壁部の内壁部外周面、第２の端部絶縁部材の内壁部の内壁部外周面およびティース先端部の第２のティース先端部外周面により規定される。
相間絶縁部材は、周方向一方側の第１の縁部を含む第１の縁部分と、周方向他方側の第２の縁部を含む第２の縁部分と、第１の縁部分と第２の縁部分との間に設けられた第１の中央部分および第２の中央部分とを有し、断面がＶ字状を有するよう折り曲げられている。なお、「周方向一方側の第１の縁部」および「周方向他方側の第２の縁部」は、周方向に離間して配置される２つの縁部のうち、周方向一方側に配置される縁部および周方向他方側に配置される縁部を示す。第１の縁部は、スロット内に形成されている第１の隙間と第２の隙間のうちの一方の隙間（好適には、第２の隙間）に配置され、第２の縁部は、他方の隙間（好適には、第１の隙間）に配置され、第１の中央部分と第２の中央部分は、スロット内に挿入されている異なる相の固定子巻線の間に径方向に沿って延在するように配置される。相間絶縁部材の第１の縁部および第２の縁部が、第１の隙間および第２の隙間の一方および他方に配置されることで、相間絶縁部材の、軸方向および周方向への移動が規制される。また、相間絶縁部材の第１の中央部分および第２の中央部分が、隣接する、異なる相の固定子巻線間に配置されることで、隣接する固定子巻線間が絶縁される。
また、本発明では、相間絶縁部材は、スロット開口部を介して、径方向内周側からスロット内に挿入される。このため、端部絶縁部材の内壁部には、従来の集中巻き固定子のように、相間絶縁部材の第１の縁部および第２の縁部を第１の隙間と第２の隙間のうちの一方の隙間および他方の隙間に配置するための、軸方向に沿って延在する相間絶縁部材案内通路を有していない。
本発明では、第１および第２の端部絶縁部材の内壁部に相間絶縁部材案内通路が形成されていないため、第１および第２の端部絶縁部材の内壁部の径方向に沿った長さを短くして、スロット内における第１および第２の端部絶縁部材の内壁部の占有面積を低減させることができる。これにより、スロット内における、固定子巻線を巻き付け可能な有効面積が増大し、固定子巻線の巻数を増大させることができる。
第１発明の他の形態では、相間絶縁部材の第１の縁部分の周方向に沿った長さおよび第２の縁部分の周方向に沿った長さが、相間絶縁部材を、第１の縁部と第２の縁部との間の間隔が短くなるように圧縮した状態で、第１の中央部分と第２の中央部分との間の折り曲げ部から、スロット開口部を介して径方向内周側からスロット内に挿入する際に、弾性復帰力によって、第１の縁部が一方の隙間に挿入される長さおよび第２の縁部が他方の隙間に挿入される長さに設定されている。好適には。第１の縁部分の周方向に沿った長さと第２の縁部分の周方向に沿った長さは等しくなるように設定される。
「第１の縁部分の周方向に沿った長さ」は、第１の縁部と第１の中央部分との間の長さを示し、「第２の縁部分の周方向に沿った長さ」は、第２の縁部と第２の中央部分との間の長さを示す。
本形態では、相間絶縁部材を、スロット開口部を通過可能に圧縮した状態で、第１の中央部分と第２の中央部分との間の折り曲げ部から、スロット開口部を介して径方向内周側からスロット内に挿入することによって、相間絶縁部材の第１の縁部および第２の縁部が自動的に一方の隙間および他方の隙間に挿入される。これにより、相間絶縁部材のスロット内への挿入作業が容易となり、従来の集中巻き固定子では困難であった、機械による、相間絶縁部材のスロット内への挿入作業が可能となる。
第２発明は、電動機に関し、特に、固定子巻線が集中巻き方式で巻き付けられる集中巻き電動機に関する。
本発明の電動機は、前述したいずれかの固定子と、固定子に対して相対的に回転可能に支持される回転子とを備えている。
本発明は、前述した固定子と同様の効果を有する。

本発明の固定子および電動機では、固定子巻線を集中巻き方式で巻き付けながら、固定子巻線の巻数を増大させることができる。

本発明の電動機を構成する固定子の一実施形態示す図である。 図１の矢印ＩＩで示す部分の拡大図である。 図２をＩＩＩ−ＩＩＩ線から見た断面図である。 図３の矢印ＩＶで示す部分の拡大図である。 相間絶縁部材の一実施形態を示す図である、 図５をＶＩ−ＶＩ線から見た断面図である。 相間絶縁部材を圧縮した状態を示す図である。 図７をＸＩＩＩ−ＸＩＩＩＩＸ線から見た断面図である。 相間絶縁部材をスロット内に挿入する動作を説明する図である。 相間絶縁部材をスロット内に挿入する動作を説明する図である。 相間絶縁部材をスロット内に挿入する動作を説明する図である。 従来の固定子の斜視図である。 図１２をＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線から見た断面図の要部を拡大した拡大図である。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
本明細書では、「軸方向」という記載は、回転子が固定子に対して相対的に回転可能に配置されている状態において、回転子の回転中心Ｏ（図３参照）を通る回転中心線Ｐ（図１参照）の方向を示す。「周方向」という記載は、回転子が固定子に対して相対的に回転可能に配置されている状態において、軸方向に直角な断面（図３参照）で見て、回転中心Ｏを中心とする円周方向を示す。「径方向」という記載は、回転子が固定子に対して相対的に回転可能に配置されている状態において、軸方向に直角な断面で見て、回転中心Ｏを通る方向を示す。「径方向内周側」という記載は、径方向に沿って回転中心Ｏ側を示し、「径方向外周側」という記載は、径方向に沿って回転中心Ｏと反対側を示す。
なお、端部絶縁部材に対しては、「軸方向」、「周方向」および「径方向」という記載は、端部絶縁部材が固定子コアのコア端面に対向する位置に配置されている状態における「軸方向」、「周方向」および「径方向」を示す。
また、以下では、軸方向に直角な断面（図３、図４）において、時計方向を「周方向一方側」と呼び、反時計方向を「周方向他方側」と呼んでいるが、「周方向一方側」および「周方向他方側」は、逆方向であってもよい。

本発明の電動機を構成する固定子の一実施形態１０を、図１〜図４を参照して説明する。なお、図１は、一実施形態の固定子１０の斜視図である。図２は、図１の矢印ＩＩで示されている部分を拡大した拡大図であり、図３は、図２をＩＩＩ−ＩＩＩ線から見た断面図であり、図４は、図３の矢印ＩＶで示されている部分を拡大した拡大図である。
本発明の電動機は、図１に示されている固定子１０と、固定子１０に対して相対的に回転可能に支持されている回転子（図示省略）により構成される。回転子としては、電動機の種類に応じた回転子が用いられる。

本実施形態の固定子１０は、固定子コア２０、スロット絶縁部材３０、固定子巻線４０、相間絶縁部材５０、第１の端部絶縁部材１００、第２の端部絶縁部材２００により構成されている。
固定子コア２０は、積層された複数の電磁鋼板により構成され、軸方向両側にコア端面を有している。図１では、軸方向一方側にコア端面２０Ａを有し、軸方向他方側にコア端面２０Ｂを有している。
固定子コア２０は、ヨーク２１、複数のティース２２、複数のスロット２５を有している。軸方向に直角な断面（図３、図４）で見て、ヨーク２１は、周方向に沿って延在している。ティース２２は、ヨーク２１から径方向に沿って径方向内周側（回転中心側）に延在するティース基部２３と、ティース基部２３の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部２４により形成されている。
ティース基部２３は、周方向一方側に形成された第１のティース基部側面（周方向一方側のティース基部側面）２３ａ、周方向他方側に形成された第２のティース基部側面（周方向他方側のティース基部側面）２３ｂを有している。
ティース先端部２４は、径方向内周側に形成されたティース先端部内周面２４ａ、周方向一方側に形成された第１のティース先端部側面（周方向一方側のティース先端部側面）２４ｂ、周方向他方側に形成された第２のティース先端部側面（周方向他方側のティース先端部側面）２４ｃ、径方向外周側で、周方向一方側に形成された（第１のティース先端部側面２４ｂと第１のティース基部側面２３ａとの間に形成された）第１のティース先端部外周面（周方向一方側のティース先端部外周面）２４ｄ、径方向外周側で、周方向他方側に形成された（第２のティース先端部側面２４ｃと第２のティース基部側面２３ｂとの間に形成された）第２のティース先端部外周面（周方向他方側のティース先端部外周面）２４ｅを有している。
周方向に隣接するティース２２によって、スロット２５が形成される。スロット２５は、隣接するティース先端部２４間に、スロット開口部２５ａを有している。スロット２５内には、スロット絶縁部材３０を介して固定子巻線４０が挿入される。また、スロット２５内には、隣接する異なる相の固定子巻線４０間に配置される相間絶縁部材５０が挿入される。相間絶縁部材５０については、後述する。
ティース先端部２４のティース先端部内周面２４ａによって、回転子が挿入される回転子挿入空間２０ａが形成される。
なお、固定子コア２０のコア端面２０Ａおよび２０Ｂには、位置決め凹部２６が形成されている。

第１の端部絶縁部材１００および第２の端部絶縁部材２００は、それぞれ固定子コア２０の軸方向一方側および軸方向他方側に配置される。本実施形態では、第１の端部絶縁部材１００と第２の端部絶縁部材２００は、同一の構成を有している。したがって、以下では、第１の端部絶縁部材１００の構成について説明する。以下の説明において、第２の端部絶縁部材２００の各構成要素のうち、第１の端部絶縁部材１００の構成要素と同じ構成要素を記載する場合には、第１の端部絶縁部材の構成要素に付されている符号と、３桁目以外が同一である符号を用いる。
なお、第１の端部絶縁部材１００と第２の端部絶縁部材が同一の構成を有していない場合でも、両者の基本構成は同じである。
第１の端部絶縁部材１００は、絶縁特性を有する樹脂により形成され（「樹脂ボビン」と呼ばれている）、絶縁部材端面１００Ａを有している。第１の端部絶縁部材１００は、絶縁部材端面１００Ａが固定子コア２０のコア端面２０Ａと対向するように固定子コア２０の軸方向一方側に、あるいは、コア端面２０Ｂと対向するように固定子コア２０の軸方向他方側に配置される。

第１の端部絶縁部材１００は、外壁部１１０、複数の内壁部１２０、複数の連結部１３０を有している。
外壁部１１０は、周方向および軸方向に沿って延在している。外壁部１１０は、径方向内周側に形成されている外壁部内周面１１１、径方向外周側に形成されている外壁部外周面１１２を有している。
内壁部１２０は、外壁部１１０より径方向内周側（回転中心側）に配置され、周方向および軸方向に沿って延在している。内壁部１２０は、径方向内周側に形成された内壁部内周面１２１、径方向外周側に形成された内壁部外周面１２２、周方向一方側に形成された第１の内壁部側面（周方向一方側の内壁部側面）１２３、周方向他方側に形成された第２の内壁部側面（周方向他方側の内壁部側面）１２４、軸方向に沿って絶縁部材端面１００Ａ側（固定子コア２０側）で、周方向一方側に形成された第１の内壁部端面（周方向一方側の内壁部端面）１２５、軸方向に沿って絶縁部材端面１００Ａ側（固定子コア２０側）で、周方向他方側に形成された第２の内壁部端面（周方向他方側の内壁部端面）１２６を有している。内壁部１２０の内壁部内周面１２１によって、回転子が挿入される回転子挿入空間１００ａが形成される。
連結部１３０は、径方向に沿って延在し、外壁部１１０と内壁部１２０を連結する。連結部１３０は、周方向一方側に形成された第１の連結部側面（周方向一方側の連結部側面）１３１、周方向他方側に形成された第２の連結部側面（周方向他方側の連結部側面）１３２、径方向内周側に形成された連結部内周面１３３を有している。本実施形態では、連結部内周面１３３は、内壁部内周面１２１と面一に形成されている。
外壁部１１０、内壁部１２０および連結部１３０によって、固定子巻線４０をティース２２（詳しくは、ティース基部２３）に巻き付ける際に、固定子巻線４０が収容される（通される）凹部が形成される（図２）。
なお、第１の端部絶縁部材１００の絶縁部材端面１００Ａには、固定子コア２０のコア端面２０Ａあるいは２０Ｂに形成された位置決め凹部２６に嵌合可能な位置決め突部１４０が形成されている。位置決め突部１４０を位置決め凹部２６に嵌合させることにより、固定子コア２０に対する第１の端部絶縁部材１００の配置位置を容易に設定することができる。これにより、第１の端部絶縁部材１００の外壁部１１０、連結部１３０および内壁部１２０は、固定子コア２０のヨーク２１、ティース基部２３およびティース先端部２４に対向する位置に容易に配置される。

固定子巻線４０は、固定子コア２０の軸方向一方側および軸方向他方側に第１の端部絶縁部材１００および第２の端部絶縁部材２００が配置された状態で、固定子コア２０のティース２２（ティース基部２３）に巻き付けられる。具体的には、第１の端部絶縁部材１００の連結部１３０および第２の端部絶縁部材２００の連結部２３０を介して巻き付けられる。
この時、第１の端部絶縁部材１００の内壁部１２０は、固定子コア２０のティース２２に対して、図４に示される位置に配置される。すなわち、第１の端部絶縁部材１００の内壁部１２０の内壁部外周面１２２は、固定子コア２０のティース先端部２４の第１のティース先端部外周面２４ｄおよび第２のティース先端部外周面２４ｅより径方向外周側に配置される。第２の端部絶縁部材２００の内壁部２２０も同様に配置される。
固定子巻線４０は、第１の端部絶縁部材１００の外壁部１１０、内壁部１２０および連結部１３０により形成される凹部に巻き付けられる。すなわち、第１の端部絶縁部材１００の内壁部１２０の第１の内壁部外周面１２２は、スロット２５内における、固定子巻線４０を巻き付け可能な領域（巻き付け領域）の境界を規定する。
このため、固定子巻線４０が巻き付けられた状態においては、固定子コア２０の軸方向一方側に配置された第１の端部絶縁部材１００の内壁部１２０と、軸方向他方側に配置された第２の端部絶縁部材２００の内壁部２２０との間に第１の隙間Ｓ１と第２の隙間Ｓ２が形成される。第１の隙間Ｓ１は、第１の端部絶縁部材１００の内壁部１２０の内壁部外周面１２２、第２の端部絶縁部材２００の内壁部２２０の内壁部外周面２２２および固定子コア２０のティース先端部２４の第１のティース先端部外周面２４ｄによって規定される。また、第２の隙間Ｓ２は、第１の端部絶縁部材１００の内壁部１２０の内壁部外周面１２２、第２の端部絶縁部材２００の内壁部２２０の内壁部外周面２２２および固定子コア２０のティース先端部２４の第２のティース先端部外周面２４ｅによって規定される。

次に、本実施形態の固定子１０で用いられる相間絶縁部材５０を、図５、図６を参照して説明する。図５は、相間絶縁部材５０の斜視図であり、図６は、図５をＶＩ−ＶＩ線から見た断面図である。
図５に示されている相間絶縁部材５０は、四角形の絶縁フィルムを、折り曲げて形成される。すなわち、相間絶縁部材５０は、第１の縁部５０ａを含む第１の縁部分５１ａ、第２の縁部５０ｂを含む第２の縁部分５１ｄ、第１の縁部分５１ａと第２の縁部分５１ｄの間に設けられている第１の中央部分５１ｂと第２の中央部分５１ｃを有し、第１の縁部分５１ａと第１の中央部分５１ｂとの間の第１の折り曲げ部５２ａ、第１の中央部分５１ｂと第２の中央部分５１ｃとの間の第２の折り曲げ部５２ｂ、第２の中央部分５１ｃと第２の縁部分５１ｄとの間の第３の折り曲げ部５２ｃの箇所で、断面がＶ字状を有するように折り曲げられている。本実施形態では、図６に示されているように、第１の縁部分５１ａに対して第１の中央部分５１ｂが角度θ１で折り曲げられ、第１の中央部分５１ｂに対して第２の中央部分５１ｃが角度θ２で折り曲げられ、第２の中央部分５１ｃに対して第２の縁部分５１ｄが角度θ３で折り曲げられている。なお、「断面がＶ字状を有するように折り曲げられている」という記載は、「第１の中央部分５１ｃと第２の中央部分５１ｄがＶ字状に折り曲げられている」態様を意味する。

次に、相間絶縁部材５０をスロット２５内に挿入する動作を説明する。
本実施形態では、Ｖ字状に折り曲げられた相間絶縁部材５０は、第１の縁部５０ａおよび第２の縁部５０ｂが、軸方向に延在するように配置される。すなわち、相間絶縁部材５０の第１の縁部５０ａが、周方向一方側に配置され、第２の縁部５０ｂが、周方向他方側に配置される。
周方向一方側に配置される第１の縁部５０ａが、本発明の「周方向一方側の第１の縁部」に対応し、周方向他方側に配置される第２の縁部５０ｂが、本発明の「周方向他方側の第２の縁部」に対応する。

前述したように、固定子コア２０の軸方向両側に第１の端部絶縁部材１００および第２の端部絶縁部材２００を配置した状態で固定子巻線４０を巻き付けた場合、スロット３５内（詳しくは、スロット３５内に挿入されているスロット絶縁部材３０により囲まれる空間内）に、第１の端部絶縁部材１００の内壁部１２０、第２の端部絶縁部材２００の内壁部２２０およびティース先端部２４によって規定される第１の隙間Ｓ１と第２の隙間Ｓ２が形成される。
従来の集中巻き固定子では、端部絶縁部材の内壁部に、第１の隙間Ｓ１および第２の隙間Ｓ２に連通するように、軸方向に沿って延在する相間絶縁部材案内通路を形成し、相間絶縁部材案内通路を介して相間絶縁部材の第１の縁部および第２の縁部を一方の隙間および他方の隙間内に配置していた。
本発明では、相間絶縁部材を、スロット開口部を介して、径方向内周側からスロット内に挿入することによって、相間絶縁部材の第１の縁部および第２の縁部を一方の隙間および他方の隙間に配置している。

相間絶縁部材５０を、スロット開口部２５ａを介して、径方向内周側からスロット２５内に挿入する動作を、図９〜図１１を参照して具体的に説明する。
なお、本実施形態では、図６に示されている、第１の縁部分５１ａの幅Ｌ１および第２の縁部分５１ｄの幅Ｌ２は、相間絶縁部材５０を、圧縮した状態で、スロット開口部２５ａを介して、径方向内周側からスロット２５内に移動させる際に、弾性復帰力によって、第１の縁部５０ａが一方の隙間に挿入される長さおよび第２の縁部５０ｂが他方の隙間に挿入される長さに設定されている。第１の縁部分５１ａの長さＬ１は、第１の縁部５０ａと第１の中央部分５１ｂとの間の長さであり、第２の縁部分５１ｄの幅Ｌ２は、第２の縁部５０ｂと第２の中央部分５１ｃとの間の長さである。好適には。第１の縁部分５１ａの幅Ｌ１と第２の縁部分５１ｄの幅Ｌ２は等しくなるように設定される。
図９は、第１の縁部５０ａおよび第２の縁部５０ｂがスロット開口部２５ａを通過する前の状態を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）を矢印（ｂ）の方向から見た図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）を（ｃ）−（ｃ）線から見た断面図である。図１０は、第１の縁部５０ａおよび第２の縁部５０ｂがスロット開口部２５ａを通過した状態を示し、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）を矢印（ｂ）方向から見た図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）を（ｃ）−（ｃ）線から見た断面図である。図１１は、第１の縁部分５１ａおよび第２の縁部分５１ｄがスロット開口部２５ａを通過した状態を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）を矢印（ｂ）方向から見た図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）を（ｃ）−（ｃ）線から見た断面図である。
なお、図９〜図１１に示されている４０ａは、第１端部絶縁部材１００の内壁部１２０の内壁部外周面１２２により規定される巻き付け領域の境界である。

先ず、図７に示されているように、相間絶縁部材５０の第１の縁部５０ａと第２の縁部５０ｂとの間の間隔が短くなるように圧縮する。この時、相間絶縁部材５０が、スロット開口部２５ａを通過できるように圧縮する。例えば、図８に示されているように、第１の縁部分５１ａに対して第１の中央部分５１ｂが角度α１（＞θ１）で折り曲げられ、第１の中央部分５１ｂに対して第２の中央部分５１ｃが角度α２（＞θ２）で折り曲げられ、第２の中央部分５１ｃに対して第２の縁部分５１ｄが角度α３（＞θ３）で折り曲げられるように圧縮する。この時、相間絶縁部材５０は、圧縮力が解除されると、弾性復帰力によって元の形状に復帰可能に圧縮される。
そして、圧縮した状態の相間絶縁部材５０を、第１の中央部分５１ｂと第２の中央部分５１ｃとの間の第２の折り曲げ部５２ｂから、スロット開口部２５ａを介して、径方向内周側からスロット２５内に移動させる。

図９に示されている状態では、第１の縁部５０ａおよび第２の縁部５０ｂがスロット開口部２５ａを通過していないため、相間絶縁部材５０は圧縮された状態を保持する。
図１０に示されている状態では、第１の縁部５０ａおよび第２の縁部５０ｂがスロット開口部２５ａを通過しているため、弾性復帰力によって、第１の縁部５０ａは、第１の縁部分５１ａと第１の中央部分５１ｂとの間の第１の折り曲げ部５２ａを中心に第１の中央部分５１ｂから離れる方向に回動し、また、第２の縁部５０ｂは、第２の縁部分５１ｄと第２の中央部分５１ｃとの間の第３の折り曲げ部５２ｃを中心に第２の中央部分５１ｃから離れる方向に回動する。ここで、相間絶縁部材５０の弾性復帰力と第１の縁部分５１ａの幅Ｌ１および第２の縁部分５１ｄの幅Ｌ２が適切に設定されているため、第１の縁部５０ａおよび第２の縁部５０ｂがスロット開口部２５ａを通過した後に、弾性復帰力によって元の形状に戻る際に、第１の縁部５０ａおよび第２の縁部５０ｂが第１の隙間Ｓ１および第２の隙間Ｓ２のうちの一方および他方に自動的に挿入される。
図１１に示されている状態では、第１の縁部分５１ａおよび第２の縁部分５１ｄがスロット開口部２５ａを通過している。このため、圧縮された状態でスロット２５内の、異なる相の固定子巻線４０間に、径方向に沿って延在するように挿入された第１の中央部分５１ｂと第２の中央部分５１ｃが、第１の中央部分５１ｂと第２の中央部分５１ｃとの間の第２の折り曲げ部５２ｂを中心に、互いに離間する方向に回動する。これにより、第１の縁部分５１ａおよび第２の縁部分５１ｄが一方の隙間および他方の隙間内に押し込まれ、相間絶縁部材５０の軸方向に沿った移動および周方向に沿った移動が確実に規制される。

以上のように、本実施形態では、相間絶縁部材５０を、スロット開口部２５ａを介して、径方向内周側からスロット２５内に移動させることによって、相間絶縁部材５０の周方向一方側の第１の縁部５０ａおよび周方向他方側の第２の縁部５０ｂを、端部絶縁部材１００、２００の内壁部１２０、２２０とティース先端部２４とによって規定される第１の隙間Ｓ１および第２の隙間Ｓ２に配置するように構成されている。
これにより、従来、端部絶縁部材の内壁部に形成していた相間絶縁部材案内通路が不要となる。したがって、端部絶縁部材１００、２００の内壁部１２０、２２０の径方向に沿った長さを短縮して、スロット２５内における内壁部１２０、２２０の占有面積を減少させることができ、スロット内における固定子巻線４０の巻数を増大させることができる。
また、相間絶縁部材５０を、スロット開口部２５ａを介して、径方向内周側からスロット内に移動させる操作だけで、相間絶縁部材５０の周方向一方側の第１の縁部５０ａおよび周方向他方側の第２の縁部５０ｂを第１の隙間Ｓ１および第２の隙間Ｓ２内に自動的に挿入することができるため、従来では困難であった、機械を用いた相間絶縁部材５０のスロット２５内への挿入作業が可能となる。

本発明は、実施形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
端部絶縁部材の構成は、実施形態で説明した構成に限定されない。
固定子コアの軸方向両側に配置する端部絶縁部材は、同じ構造の端部絶縁部材を用いてもよいし、異なる構造の端部絶縁部材を用いてもよい。
相間絶縁部材として、周方向一方側の第１の縁部を含む第１の縁部分、周方向他方側の第２の縁部を含む第２の縁部分、第１の縁部分と第２の縁部分との間に設けられている第１の中央部分と第２の中央部分を有し、Ｖ字状に折り曲げられた相間絶縁部材を用いたが、相間絶縁部材は、少なくとも、周方向一方側の第１の縁部を含む第１の縁部分、周方向他方側の第２の縁部を含む第２の縁部分、第１の縁部分と第２の縁部分との間に設けられている中央部分を有し、第１の縁部および第２の縁部が、第１の隙間および第２の隙間のうちの一方の隙間および他方の隙間に配置され、中央部分が、隣接する異なる相の固定子巻線間に径方向に沿って延在するように配置可能に構成されていればよい。
本発明は、種々の種類の電動機として構成することができる。

１０ 電動機
２０ 固定子コア
２０Ａ、２０Ｂ コア端面
２０ａ 回転子挿入空間
２１ ヨーク
２１ａ ヨーク内周面
２２ ティース
２３ ティース基部
２３ａ 第１のティース基部側面（周方向一方側のティース基部側面）
２３ｂ 第２のティース基部側面（周方向他方側のティース基部側面）
２４ ティース先端部
２４ａ ティース先端部内周面
２４ｂ 第１のティース先端部側面（周方向一方側のティース先端部側面）
２４ｃ 第２のティース先端部側面（周方向他方側のティース先端部側面）
２４ｄ 第１のティース先端部外周面（周方向一方側のティース先端部外周面）
２４ｅ 第２のティース先端部外周面（周方向他方側のティース先端部外周面）
２５ スロット
２５ａ スロット開口部
２６ 位置決め凹部
３０スロット絶縁部材
４０ 固定子巻線
５０ 相間絶縁部材
５０ａ 第１の縁部
５０ａ 第２の縁部
５０ｃ 第１の端部
５０ｄ 第２の端部
５１ａ 第１の縁部分
５１ｂ 第１の中央部分
５１ｃ 第２の中央部分
５１ｄ 第２の縁部分
５２ａ 第１の折り曲げ部
５２ｂ 第２の折り曲げ部
５２ｃ 第３の折り曲げ部
６０ 絶縁シート
６０Ａ 第１の面
６０Ｂ 第２の面
６０ａ 第１の縁部
６０ｂ 第２の縁部
６０ｃ 第１の端部
６０ｄ 第２の端部
６１ａ 第１の部分
６１ｂ 第２の部分
６１ｃ 第３の部分
６１ｄ 第４の部分
６２ａ 第１の折り曲げ線
６２ｂ 第２の折り曲げ線
６２ｃ 第３の折り曲げ線
１００、２００、３００、４００ 端部絶縁部材
１００Ａ 絶縁部材端面
１００ａ 回転子挿入空間
１１０、２１０、３１０、４１０ 外壁部
１１１ 外壁部内周面
１１２ 外壁部外周面
１２０、２２０、３２０、４２０ 内壁部
１２１、３２１ 内壁部内周面
１２２、３２２ 内壁部外周面
１２３、３２３ 第１の内壁部側面（周方向一方側の内壁部側面）
１２４、３２４ 第２の内壁部側面（周方向他方側の内壁部側面）
１２５ 第１の内壁部端面（周方向一方側の内壁部端面）
１２６ 第２の内壁部端面（周方向他方側の内壁部端面）
１３０、２３０、３３０、４３０ 連結部
１３１、３３１ 第１の連結部側面（周方向一方側の連結部側面）
１３２、３３２ 第２の連結部側面（周方向他方側の連結部側面）
１３３ 連結部内周面
１４０、２４０ 位置決め用突部
３４１ 第１の切り欠き部（第１の相間絶縁部材案内通路）
２４１ａ 切り欠き面
３４２ 第２の切り欠き部（第２の相間絶縁部材案内通路）
３４２ａ 切り欠き面
Ｓ１ 第１の隙間
Ｓ２ 第２の隙間

Claims (3)

1. 電動機を構成する固定子であって、
   固定子コアと、第１の端部絶縁部材と、第２の端部絶縁部材と、固定子巻線と、相間絶縁部材を備え、
   前記固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨークと、前記ヨークから径方向に沿って径方向内周側に延在するティース基部および前記ティース基部の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部により形成される複数のティースと、周方向に隣接するティースによって形成され、隣接するティース先端部間にスロット開口部を有する複数のスロットとを有し、
   前記ティース先端部は、径方向内周側にティース先端部内周面を有し、径方向外周側で、周方向一方側に第１のティース先端部外周面を有し、径方向外周側で、周方向他方側に第２のティース先端部外周面を有し、
   前記第１の端部絶縁部材および前記第２の端部絶縁部材は、周方向および軸方向に沿って延在する外壁部と、前記外壁部より径方向内周側に配置され、周方向および軸方向に沿って延在する複数の内壁部と、径方向に沿って延在し、前記外壁部と前記各内壁部を連結する複数の連結部とを有し、
   前記内壁部は、径方向外周側に内壁部外周面を有し、径方向内周側に内壁部内周面を有し、
   前記第１の端部絶縁部材および前記第２の端部絶縁部材は、前記固定子コアの軸方向一方側および軸方向他方側に、前記外壁部、前記連結部および前記内壁部が、前記固定子コアの前記ヨーク、前記ティース基部および前記ティース先端部に対向し、前記第１の端部絶縁部材および前記第２の端部絶縁部材の前記内壁部の前記内壁部外周面が、前記固定子コアの前記ティース先端部の前記第１のティース先端部外周面および前記第２のティース先端部外周面より径方向外周側に配置されるように配置され、
   前記固定子巻線は、前記第１の端部絶縁部材および前記第２の端部絶縁部材が前記固定子コアの軸方向一方側および軸方向他方側に配置されている状態で巻き付けられ、
   前記固定子巻線が巻き付けられた状態において、前記ティース先端部を挟んで軸方向一方側に配置されている前記第１の端部絶縁部材の前記内壁部と軸方向他方側に配置されている前記第２の端部絶縁部材の前記内壁部との間に、当該第１の端部絶縁部材の前記内壁部の前記内壁部外周面および当該第２の端部絶縁部材の前記内壁部の前記内壁部外周面と当該ティース先端部の前記第１のティース先端部外周面とにより規定される第１の隙間と、当該第１の端部絶縁部材の前記内壁部の前記内壁部外周面および当該第２の端部絶縁部材の前記内壁部の前記内壁部外周面と当該ティース先端部の前記第２のティース先端部外周面とにより規定される第２の隙間が形成されるように構成され、
   前記相間絶縁部材は、周方向一方側の第１の縁部を含む第１の縁部分と、周方向他方側の第２の縁部を含む第２の縁部分と、前記第１の縁部分と前記第２の縁部分との間に設けられた第１の中央部分および第２の中央部分とを有し、断面がＶ字状を有するよう折り曲げられており、前記第１の縁部は、前記スロット内に形成されている前記第１の隙間と前記第２の隙間のうちの一方の隙間に配置され、前記第２の縁部は、他方の隙間に配置され、前記第１の中央部分と前記第２の中央部分は、当該スロット内に挿入されている異なる相の固定子巻線の間に径方向に沿って延在するように配置され、
   前記第１の端部絶縁部材の前記内壁部および前記第２の端部絶縁部材の前記内壁部は、前記相間絶縁部材の前記第１の縁部および前記第２の縁部を前記第１の隙間および前記第２の隙間のうちの一方の隙間および他方の隙間に配置するための相間絶縁部材案内通路を有していないことを特徴とする固定子。
2. 請求項１に記載の固定子であって、
   前記相間絶縁部材の前記第１の縁部分および前記第２の縁部分の周方向に沿った長さは、前記相間絶縁部材を、前記第１の縁部と前記第２の縁部との間の間隔が短くなるように圧縮した状態で、前記スロット開口部を介して径方向内周側から前記スロット内に挿入する際に、弾性復帰力によって、前記第１の縁部が前記一方の隙間に挿入されるとともに、前記第２の縁部が前記他方の隙間に挿入されるように設定されていることを特徴とする固定子。
3. 固定子と、前記固定子に対して相対的に回転可能に支持される回転子とを備える電動機であって、前記固定子として請求項１または２に記載の固定子が用いられていることを特徴とする電動機。
   

Images