JP7364479B2 - 固定子鉄心の外側に配置された筒状部材を備える電動機の固定子 - Google Patents

Description

本発明は、固定子鉄心の外側に配置された筒状部材を備える電動機の固定子に関する。

電動機は、回転軸の周りに回転する回転子と、回転子の周りに配置された固定子とを備える。回転子は、例えば、永久磁石が配置された回転子鉄心を含む。回転子は、固定子が生成する磁気の作用により回転する。固定子は、継鉄部および継鉄部から内側に突出するように形成された歯部を含む固定子鉄心と、歯部の周りに配置されたコイルとを含む。

電動機は駆動すると発熱するために、冷却水が流れる流路を有する冷却部材を固定子鉄心の周りに配置することが知られている（例えば、特開２０１５－９５９０８号公報）。このような固定子鉄心を冷却するための部材は冷却ジャケットと称される。固定子鉄心の熱は効率よく冷却ジャケットに伝達されることが好ましい。このために、固定子鉄心と冷却ジャケットとの間に生じる隙間に樹脂を充填することが知られている（例えば、特開２００１－４５７０１号公報および特開２０１６－４６８６６号公報）。

特開２０１５－９５９０８号公報 特開２００１－４５７０１号公報 特開２０１６－４６８６６号公報

固定子鉄心と冷却ジャケットとの間に生じる隙間を樹脂にて埋めることにより、樹脂を介して熱が伝達される。このために、効率よく固定子鉄心を冷却することができる。または、固定子鉄心と巻き線との間に生じる隙間に樹脂を充填する場合がある。このように、固定子には、樹脂部を形成することができる。

固定子に樹脂部を形成する場合には、樹脂部を形成する部分に硬化前の樹脂を流入することにより樹脂を充填することができる。硬化前の樹脂は流動性があるために、固定子鉄心と冷却ジャケットと間の空間および固定子鉄心とコイルとの間の空間等を通って樹脂が充填される。そして、樹脂を加熱することにより樹脂を硬化して樹脂部を形成することができる。

ところが、大気圧の雰囲気中にて樹脂を流入した時に、樹脂を配置すべき全ての領域に樹脂が流入せずに、気泡が残存する場合がある。例えば、固定子鉄心の歯部とコイルとの間の領域、またはコイル同士の間の領域等に気泡が残存する場合がある。

樹脂部の内部において気泡の残存を抑制するために、真空の雰囲気において樹脂を流入することができる。固定子鉄心を大気圧の雰囲気中に戻すことにより、樹脂の内部に形成される気泡を圧迫して気泡の残存を抑制することができる。しかしながら、この場合においても、樹脂が流入しない部分に気泡が生じて、樹脂部に気泡が残存する場合がある。

樹脂部に気泡が残存すると、電動機を駆動した時にコロナ放電が生じる場合がある。コロナ放電が生じることにより、コイルの巻き線の表面に形成されている絶縁層が破壊され、コイル同士の短絡またはコイルと固定子鉄心との間で地絡等を引き起こす場合が有った。

本開示の第１の態様の電動機の固定子は、筒状の継鉄部および継鉄部から内側に向かって延びる歯部を有する固定子鉄心と、歯部を囲むように巻かれた巻き線を含むコイルとを備える。電動機の固定子は、固定子鉄心の外周面に接触する内周面を有する筒状部材と、固定子鉄心と筒状部材と間に生じる隙間を埋めるように形成された樹脂部とを備える。コイルは、固定子鉄心の軸方向の端面から突出する突出部を有する。樹脂部は、コイルの突出部の全体を覆うように形成されている。筒状部材は、固定子鉄心の軸方向に沿って延びるように内周面に形成された溝部を有する。溝部の内部には樹脂部が形成されている。溝部の一方の端部は、固定子鉄心の一方の端面の外側の樹脂部が形成されている領域に連通している。溝部の他方の端部は、固定子鉄心の他方の端面の外側の樹脂部が形成されている領域、または、固定子の外側の空間まで延びるように筒状部材の内部に形成された穴部に連通している。

本開示の第２の態様の電動機の固定子は、筒状の継鉄部および継鉄部から内側に向かって延びる歯部を有する固定子鉄心と、歯部を囲むように巻かれた巻き線を含むコイルとを備える。電動機の固定子は、固定子鉄心の外周面に接触する内周面を有する筒状部材と、固定子鉄心と筒状部材と間に生じる隙間を埋めるように形成された樹脂部とを備える。コイルは、固定子鉄心の軸方向の端面から突出する突出部を有する。樹脂部は、コイルの突出部の全体を覆うように形成されている。固定子鉄心は、固定子鉄心の軸方向に沿って延びるように外周面に形成された溝部を有する。溝部の内部には樹脂部が形成されている。溝部は、固定子鉄心の軸方向の一方の端面から他方の端面まで形成されている。固定子鉄心の一方の端面は、径方向の外側に向かって固定子鉄心の軸方向の長さが徐々に短くなるように傾斜している。

本開示の第３の態様の電動機の固定子は、筒状の継鉄部および継鉄部から内側に向かって延びる歯部を有する固定子鉄心と、歯部を囲むように巻かれた巻き線を含むコイルとを備える。電動機の固定子は、固定子鉄心の外周面に接触する内周面を有する筒状部材と、固定子鉄心と筒状部材と間に生じる隙間を埋めるように形成された樹脂部とを備える。コイルは、固定子鉄心の軸方向の端面から突出する突出部を有する。樹脂部は、コイルの突出部の全体を覆うように形成されている。固定子鉄心は、固定子鉄心の軸方向における一方の端面と他方の端面とを有する。固定子鉄心の一方の端面は、径方向の外側に向かって固定子鉄心の軸方向の長さが徐々に短くなるように傾斜している。

本開示の態様の電動機の固定子は、樹脂部の内部に残存する気泡により生じる故障を抑制することができる。

実施の形態における電動機の概略部分断面図である。 実施の形態における固定子の概略斜視図である。 実施の形態における第１の固定子の断面図である。 第１の固定子の固定子鉄心およびコイルの斜視図である。 第１の固定子の冷却ジャケットの斜視図である 第１の固定子における固定子鉄心、コイル、および冷却ジャケットの平面図である。 第１の固定子の製造工程において、樹脂部の内部に生じる気泡を説明する第１の固定子の概略断面図である。 実施の形態における第２の固定子の概略断面図である。 実施の形態における第３の固定子の概略断面図である。 実施の形態の第４の固定子における固定子鉄心およびコイルの斜視図である。 実施の形態における第５の固定子の概略断面図である。 実施の形態における第６の固定子の概略断面図である。

図１から図１２を参照して、実施の形態における電動機の固定子について説明する。図１に、本実施の形態の電動機の概略部分断面図を示す。本実施の形態の電動機２０は、回転軸８１の周りに回転する回転子２１と、回転子２１の周りに配置された不動の固定子１とを備える。固定子１は、ハウジング２６に固定されている。回転子２１は、回転力を出力するシャフト２２と、シャフト２２の周りに配置された回転子鉄心２３とを含む。回転子鉄心２３には、例えば永久磁石が配置されている。シャフト２２は、ベアリング２４，２５により支持されている。ベアリング２４，２５は、ハウジング２６に支持されている。

図２に、本実施の形態における固定子の斜視図を示す。図３に、本実施の形態の第１の固定子の断面図を示す。図３は、固定子鉄心３の歯部３２が形成されている位置で切断した時の断面図である。図２および図３を参照して、第１の固定子１は、回転子２１を囲むように形成された固定子鉄心３と、固定子鉄心３に固定されたコイル４と、コイル４を覆うように形成された樹脂部５とを含む。樹脂部５の端面からはコイル４の動力線などの配線６８が引き出されている。

図４に、第１の固定子の固定子鉄心およびコイルの斜視図を示す。図２から図４を参照して、本実施の形態においては、矢印９１に示すように、固定子鉄心３の延びる方向を軸方向と称する。軸方向は、回転子２１の回転軸８１と平行な方向である。また、矢印９２に示すように、回転子２１の回転軸８１を中心とする円に沿う方向を周方向と称する。本実施の形態では、固定子鉄心３の外周面に沿う方向が周方向に相当する。更に、矢印９３に示すように、回転軸８１を中心とする円の半径に平行な方向を径方向と称する。

固定子鉄心３は、筒状の継鉄部３１と、継鉄部３１から径方向の内側に突出する歯部３２とを有する。本実施の形態の継鉄部３１は、円筒状に形成されている。複数の歯部３２は、周方向に沿って互いに同じ間隔にて形成されている。歯部３２は、矢印９１に示す軸方向に沿って延びるように形成されている。本実施の形態の歯部３２は、軸方向において、継鉄部３１の一方の端面から他方の端面まで延びるように形成されている。

互いに隣り合う歯部３２同士の間には、コイル４が配置されるコイル配置部３３として凹んだ部分が形成されている。コイル配置部３３は、２つの歯部３２に挟まれる領域であり、スロットとも称される。歯部３２およびコイル配置部３３の個数は、電動機に配置されるコイルの数およびコイルを巻く方法等に応じて任意に設定することができる。

コイル４は、環状に形成されている。コイル４は、巻き線４ａを含む。巻き線４ａは、歯部３２を囲むように巻回されている。第１の固定子１では、１つの歯部３２に対して１つのコイル４が配置されている集中巻きの形態にて巻き線４ａが巻回されている。複数のコイル４は、矢印９２に示す周方向に並んで配置されている。

図５に、本実施の形態における冷却ジャケットの斜視図を示す。図２、図３、および図５を参照して、第１の固定子１は、固定子鉄心３の外周面に接触する内周面を有する筒状部材としての冷却ジャケット６を備える。冷却ジャケット６は、固定子鉄心３を囲むように筒状に形成されている。冷却ジャケット６の軸方向の長さは、固定子鉄心３の軸方向の長さよりも長くなるように形成されている。

冷却ジャケット６は、外周面に凹部４２を有する。複数の凹部４２は、矢印９２に示す周方向に延びるように形成されている。冷却ジャケット６の外側に、筒状のスリーブ７を配置することにより、凹部４２が冷却水の流路となる。流路に冷却水を流すことにより、固定子鉄心３およびコイル４を効果的に冷却することができる。

冷却ジャケット６は、内周面に形成された溝部４１を有する。溝部４１は、矢印９１に示す固定子鉄心３の軸方向に沿って延びるように形成されている。溝部４１は、軸方向において、冷却ジャケット６の一方の端面の近傍から他方の端面の近傍まで形成されている。溝部４１は、軸方向における一部の領域に形成されている。

図６に、第１の固定子の固定子鉄心、コイル、および冷却ジャケットの平面図を示す。冷却ジャケット６に形成された溝部４１は、周方向において、固定子鉄心３の歯部３２が形成されている位相と同じ位相に形成されている。溝部４１は、歯部３２の位置に対応して、歯部３２の外側に形成されている。換言すると、溝部４１は、コイル配置部３３が形成されている領域同士の間の領域に形成されている。溝部４１は、コイル配置部３３が形成されている位相同士の間の位相に形成されている。

本実施の形態における溝部４１は、固定子鉄心３の全ての歯部３２に対応する位置に形成されているが、この形態に限られない。溝部は、一部の歯部に対応する位置に形成されていても構わない。例えば、周方向において、所定の数の歯部ごとの位相に溝部が形成されていても構わない。

図３を参照して、固定子鉄心３は、矢印９１に示す軸方向において、一方の端面３ａと他方の端面３ｂとを有する。溝部４１は、軸方向において、一方の端部４１ａと他方の端部４１ｂとを有する。第１の固定子１において、溝部４１は、固定子鉄心３の軸方向の長さよりも長くなるように形成されている。溝部４１の一方の端部４１ａは、固定子鉄心３の一方の端面３ａよりも軸方向に飛び出すように形成されている。溝部４１の他方の端部４１ｂは、固定子鉄心３の他方の端面３ｂよりも軸方向に飛び出すように形成されている。

図２から図４を参照して、樹脂部５は、固定子１を構成する構成部材同士の隙間を埋めるように形成されている。樹脂部５は、固定子鉄心３と冷却ジャケット６との間の領域を充填するように形成されている。特に、樹脂部５は、固定子鉄心３と冷却ジャケット６との間に生じる隙間を埋めるように形成されている。樹脂部５は、コイル４同士の間の領域、および固定子鉄心３とコイル４との間の領域に形成されている。樹脂部５は、コイル４の巻き線４ａ同士の間に形成されている。一方で、樹脂部５は、固定子鉄心３の歯部３２の端面が露出するように形成されている。

本実施の形態のコイル４は、固定子鉄心３の軸方向の端面３ａ，３ｂから突出する突出部１９を有する。樹脂部５は、コイル４の突出部１９の全体を覆うように形成されている。更に、第１の固定子１においては、冷却ジャケット６の溝部４１の内部の全体に樹脂部５が形成されている。樹脂部５は、任意の樹脂を硬化することにより形成することができる。例えば、樹脂部５は、エポキシ樹脂を加熱して硬化することにより形成することができる。

溝部４１の一方の端部４１ａは、固定子鉄心３の一方の端面３ａの軸方向の外側の樹脂部５が形成されている領域に連通している。また、溝部４１の他方の端部４１ｂは、固定子鉄心３の他方の端面３ｂの軸方向の外側の樹脂部５が形成されている領域に連通している。一方の端部４１ａおよび他方の端部４１ｂのそれぞれは、コイル４の突出部１９を覆う樹脂部５が形成されている領域に連通している。

図７に、本実施の形態における第１の固定子の製造工程において樹脂を充填する工程を説明する第１の固定子の概略断面図を示す。作業者は、固定子鉄心３を準備する。固定子鉄心３は、磁性体にて形成することができる。固定子鉄心３は、例えば電磁鋼板を積層することにより形成することができる。固定子鉄心３の歯部３２の周りにコイル４を配置する。また、固定子鉄心３の外側に冷却ジャケット６を配置する。冷却ジャケット６には、溝部４１が形成されている。また、本実施の形態においては、溝部４１の位相が歯部３２の位相と一致するように、冷却ジャケット６を配置する。

固定子鉄心３および冷却ジャケット６は、矢印９１に示す固定子鉄心３の軸方向が、鉛直方向と平行になるように配置する。図７に示す例では、固定子鉄心３の一方の端面３ａは、他方の端面３ｂよりも下側に配置される。また、溝部４１の一方の端部４１ａは、他方の端部４１ｂよりも下側に配置される。

次に、固定子１の構成部材同士の間に硬化前の樹脂６２を充填する。溝部４１の内部に樹脂６２が充填される。また、コイル４同士の間の領域およびコイル４の巻き線４ａ同士の隙間に樹脂を充填する。また、固定子鉄心３の端面３ａ，３ｂの外側の領域に樹脂６２を充填する。コイル４と固定子鉄心３との間の領域に樹脂６２が充填される。樹脂６２を配置する方法は、任意の方法にて行うことができる。例えば、固定子鉄心３、コイル４、および冷却ジャケット６を含む組立体を金型の内部に配置して、金型の内部に樹脂を供給することができる。または、固定子鉄心３および冷却ジャケット６に接触して樹脂６２を堰き止める枠部材を準備することができる。樹脂６２が漏れないように枠部材を固定子鉄心４および冷却ジャケット６に固定した後に、樹脂６２を供給することができる。樹脂６２の供給は任意の方向から行うことができる。例えば、端面３ｂの上側または端面３ａの下側に樹脂の供給管を配置して樹脂を供給することができる。

樹脂６２は、構成部材同士の間の隙間を通って進行することにより、構成部材同士の間に充填される。例えば、樹脂６２は、コイル４同士の間の空間を通って流れる。樹脂６２は、コイル４と固定子鉄心３との間の空間を通って流れる。樹脂６２は、コイル４の巻き線４ａ同士の間の空間を通って流れる。また、樹脂６２は、冷却ジャケット６の溝部４１を流れる。

本実施の形態においては、冷却ジャケット６の一方の端部から他方の端部まで樹脂部５が形成されるように、樹脂６２を供給している。また、樹脂６２は、コイル４の突出部１９の全体を覆うまで充填することができる。ここでの例では、樹脂６２を充填するときに、固定子鉄心３、コイル４、および冷却ジャケット６の周りの空間を減圧する。すなわち、真空の雰囲気中で樹脂６２を充填する。

ところで、樹脂６２が充填されるときに樹脂６２が十分に進行せずに、樹脂６２の内部に、気泡６９が形成される場合がある。気泡６９は、構成部材同士の間の領域を上昇して樹脂６２の上面に到達することにより消滅する。ところが、気泡６９は、構成部材に挟まれる狭い空間に残存する場合が有る。例えば、コイル４と固定子鉄心３の端面３ａとの間の領域に気泡６９が生成される場合がある。このような気泡６９は、コイル４等の構成部材の形状および配置に依存して生じる。例えば、固定子鉄心３の一方の端面３ａは、固定子鉄心３の底面になる。端面３ａにより気泡６９の上昇が妨げられて、気泡６９が樹脂６２の内部に残存する場合が有る。

本実施の形態における冷却ジャケット６の内周面には、固定子鉄心３の端面３ａの下側の領域および固定子鉄心３の端面３ｂの上側の領域に連通する溝部４１が形成されている。固定子鉄心３の下側に生じた気泡６９は、溝部４１の一方の端部４１ａに流入する。気泡６９は、矢印９５に示すように溝部４１を通って上昇する。気泡６９は、他方の端部４１ｂを通って、固定子鉄心３の上側に貯留する樹脂６２に流入する。そして、気泡６９は、固定子鉄心３の上側に貯留する樹脂６２の上面に到達して消滅する。

樹脂６２の供給が完了した後には、固定子鉄心３の周りの圧力を大気圧まで戻す。この後に、樹脂６２を加熱することにより、樹脂６２が硬化して樹脂部５を形成することができる。

樹脂６２の内部に気泡６９が残存した状態で、樹脂６２が硬化されると、樹脂部５に気泡６９が残存する。電動機２０を駆動すると、気泡６９においてコロナ放電が生じてコイル等の構成部品が破損する虞がある。しかしながら、本実施の形態の固定子１は、樹脂６２を配置する製造工程において、溝部４１を通って気泡６９を上昇させることができる。このために、樹脂６２の内部に気泡６９が残存することを抑制できる。換言すると、気泡６９を樹脂６２が貯留する部分から排除することができる。この結果、樹脂６２の硬化後に、樹脂部５の内部に気泡６９が残存することを抑制できる。

本実施の形態における溝部４１は、固定子鉄心３の歯部３２が形成されている位置に対応する位置に形成されている。コイル４にて生成される磁束は、主に固定子鉄心３の内部を通る。更に、冷却ジャケット６も磁束の流路を構成することができる。冷却ジャケット６において、歯部３２同士の間のコイル配置部３３に対応する領域は、コイル４にて生成される磁束の流路になる。この領域に溝部４１が形成されると磁束が妨げられて、電動機２０が出力するトルクが低下する場合が有る。本実施の形態では、溝部４１は歯部３２が形成されている位相と同じ位相に形成されている。このために、溝部４１が磁束の妨げになることを抑制することができる。溝部４１による電動機のトルクの低下を抑制することができる。

なお、溝部は、この形態に限られず、冷却ジャケットの内周面の任意の位置に軸方向に延びるように形成することができる。例えば、歯部同士の間の位相に溝部を形成しても構わない。

図３を参照して、第１の固定子１においては、溝部４１の一方の端部４１ａは、固定子鉄心３の一方の端面３ａの軸方向の外側の樹脂部５が形成されている領域に連通している。溝部４１の他方の端部４１ｂは、固定子鉄心３の他方の端面３ｂの軸方向の外側の樹脂部５が形成されている領域に連通している。この溝部４１の構成により、図７に示すように、気泡６９を固定子鉄心３の下側の領域から、固定子鉄心３の上側の領域に導くことができて、気泡６９を樹脂部５から排除することができる。

また、本実施の形態における溝部４１の一方の端部４１ａおよび他方の端部４１ｂは、溝部４１の先端に向かって深さが徐々に浅くなるように形成されている。すなわち、端部４１ａ，４１ｂの底面は傾斜している。端部４１ａ，４１ｂにおいて溝部４１の底面が傾斜していることにより、気泡６９が溝部４１に流入する時の抵抗および気泡６９が溝部４１から流出するときの抵抗を抑制することができる。このように、端部の底面が傾斜していない溝部よりも気泡６９を確実に樹脂部５から排除することができる。

なお、本実施の形態では、溝部４１の両方の端部４１ａ，４１ｂが先端に向かって徐々に浅くなるように形成されているが、この形態に限られない。溝部４１のいずれか１つの端部４１ａ，４１ｂが先端に向かって徐々に浅くなるように形成されていても構わない。または、溝部４１の端部４１ａ，４１ｂは、深さが一定になるように形成されていても構わない。

また、第１の固定子１においては、溝部４１の内部の全体を埋めるように樹脂部５が形成されている。この構成を採用することにより、溝部４１においても樹脂部５を介して固定子鉄心３の熱を冷却ジャケット６に伝達することができる。固定子鉄心３を効果的に冷却することができる。また、本実施の形態においては、樹脂部５はコイル４の突出部１９の全体を覆うように形成されている。この構成を採用することにより、樹脂部５にてコイル４を固定すると共に、コイル４を効果的に冷却することができる。

上記の製造方法においては、真空の雰囲気中で樹脂６２を流入しているが、この形態に限られない。樹脂を供給する工程を大気圧の雰囲気中で行っても構わない。

本実施の形態においては、固定子鉄心の周りに配置される筒状部材として、冷却ジャケットを例示しているが、この形態に限られない。筒状部材は、固定子鉄心を囲む筒状の部材を採用することができる。例えば、筒状部材は、スリーブ等の溝部を有しない部材であっても構わない。この場合においても、筒状部材の内周面に溝部を形成することにより、樹脂部の内部に気泡が残存することを効果的に抑制することができる。

図８に、本実施の形態における第２の固定子の概略断面図を示す。第２の固定子２においては、固定子鉄心の構成が第１の固定子１と異なる。第２の固定子２は、固定子鉄心９を備える。固定子鉄心９は、軸方向における一方の端面９ａと他方の端面９ｂとを有する。固定子鉄心９の端面９ａは、固定子鉄心９の軸方向の長さが徐々に短くなるように、径方向の外側に向かって傾いている傾斜部を有する。他方の端面９ｂは、固定子鉄心９の軸方向に垂直な方向に延びるように形成されている。

第２の固定子鉄心９の構造を採用することにより、樹脂６２を充填する時に生じる気泡６９は、端面９ａに沿って固定子鉄心９の径方向の外側に向かって移動する。気泡６９を、矢印９６に示すように、溝部４１の内部に効果的に導くことができる。また、溝部４１の内部を上昇する気泡６９を、固定子鉄心９の端面９ｂの上側の領域に導くことができる。この結果、気泡６９を樹脂部５から排除することができる。同様に、大気圧の雰囲気中で行っても構わない。

なお、図８に示す例においては、固定子鉄心９の端面９ａの全体が、径方向の外側に向かって傾いているが、この形態に限られない。端面９ａの一部が傾いていても構わない。例えば、端面９ａにおいて、溝部４１に近い外周部が外側に向かって傾いていると共に、中央部は傾いていなくても構わない。

図９に、本実施の形態における第３の固定子の断面図を示す。第３の固定子１０においては、冷却ジャケットの構造が第１の固定子１と異なる。第３の固定子１０は、筒状部材としての冷却ジャケット１１を備える。冷却ジャケット１１は、溝部４３を有する。溝部４３は、軸方向において、固定子鉄心３の外周面の途中まで形成されている。

溝部４３の一方の端部４３ａは、軸方向において固定子鉄心３の一方の端面３ａの外側の領域に連通するように形成されている。一方で、溝部４３の他方の端部４３ｂは、固定子鉄心３の他方の端面３ｂの外側の領域に連通していない。冷却ジャケット１１は、溝部４３の端部４３ｂに連通する穴部４４を有する。穴部４４は、冷却ジャケット１１の内部に形成されている。穴部４４は、固定子１０の外側の空間まで延びるように形成されている。

穴部４４は、冷却ジャケット１１の内部を通る通路を構成している。固定子１０に硬化前の樹脂を供給する場合に、固定子鉄心３の一方の端面３ａが他方の端面３ｂよりも下側に配置される様に、固定子鉄心３および冷却ジャケット１１を配置する。また、溝部４３の一方の端部４３ａが他方の端部４３ｂよりも下側に配置されるように、固定子鉄心３および冷却ジャケット１１を配置する。硬化前の樹脂を供給すると、端面３ａよりも下側の領域において生じた気泡は、溝部４３および穴部４４を通って外側に放出されることができる。なお、図９に示す例では、樹脂部５は、穴部４４の一部に形成されているが、この形態に限られない。樹脂部５は、穴部４４の少なくとも一部に形成されることができる。例えば、樹脂部５は、穴部４４の全体を埋めるように形成されていても構わない。このように、溝部４３は固定子鉄心３の他方の端面３ｂの外側の領域に連通していなくても構わない。

前述の固定子においては、１つの歯部３２に１つのコイル４が配置される集中巻きの形態が示されている。コイルの巻き方としては、この形態に限られず、分布巻きを行うことができる。

図１０に、本実施の形態における第４の固定子の固定子鉄心およびコイルの斜視図を示す。図１０には、分布巻きのうち同心巻きの形態が示されている。第４の固定子は、固定子鉄心１２を有する。固定子鉄心１２は、筒状に形成された継鉄部３４と、継鉄部３４から内側に向かって突出する歯部３５とを有する。歯部３５同士の間には凹んだ形状を有するコイル配置部３６が形成されている。第４の固定子においては、複数のコイル１６が同心円状に歯部３５に巻かれている。分布巻きの形態としては、同心巻きに限られず、例えば、同一ピッチにてコイルを重ねて配置する構造として、重ね巻きを例示することができる。

このように、分布巻きにてコイルが巻かれた固定子においては、固定子鉄心１２の端面の外側の領域において、複数のコイル１６の突出部が重なり合う場合がある。複数のコイルが重なる領域では、樹脂が進行せずに気泡が生じやすくなる。または、気泡が排出されにくくなる。このために、分布巻きにてコイルが配置されている固定子に、本実施の形態における構造を適用することにより、気泡を排除する効果が顕著になる。また、コイル１６同士が接触する部分には絶縁紙が配置される場合がある。絶縁紙の形状および絶縁紙の配置に依存して、樹脂部に気泡が残存しやすくなる場合がある。例えば、コイル１６が重なり合っている部分に絶縁紙が配置されると、コイル１６同士の間に気泡が残存する場合が有る。このために、絶縁紙が配置されている固定子に、本実施の形態における構造を適用することにより、気泡を排除する効果が顕著になる。

図１１に、本実施の形態における第５の固定子の断面図を示す。前述の第１の固定子から第４の固定子においては、固定子鉄心の周りに配置される筒状部材に溝部が形成されているが、この形態に限らない、溝部は、固定子鉄心の外周面に形成されることができる。第５の固定子１３は、固定子鉄心１４と冷却ジャケット１５とを備える。冷却ジャケット１５の内周面には、溝部が形成されていない。固定子鉄心１４の外周面に、溝部４５が形成されている。溝部４５の内部には樹脂部５が形成されている。

溝部４５は、固定子鉄心１４の軸方向に沿って、一方の端面１４ａから他方の端面１４ｂまで形成されている。この構成を採用することにより、硬化前の樹脂を配置した場合に、固定子鉄心１４の一方の端面１４ａの外側に残存する気泡６９を、矢印９６に示すように、溝部４５を通って上昇させることができる。固定子鉄心１４の他方の端面１４ｂの外側の領域に、気泡６９を導くことができる。気泡６９を樹脂の外側に排出することができる。この結果、樹脂部５の内部に気泡６９が残存することを抑制できる。

固定子鉄心１４の外周面に溝部４５を形成する場合においても、溝部４５は、固定子鉄心１４の歯部３２に対応する位置に形成されることが好ましい。また、大気圧の雰囲気中にて硬化前の樹脂を配置する時に生じる気泡についても、真空の雰囲気中において硬化前の樹脂を配置する時に生じる気泡と同様の作用および効果を奏する。

第５の固定子１３においては、固定子鉄心１４の端面１４ａは、固定子鉄心１４の軸方向の長さが径方向の外側に向かって徐々に短くなるように形成されている。端面１４ａは、固定子鉄心１４の外周に向かって徐々に高くなるように傾斜している。このように端面１４ａが傾斜するように傾斜部を形成することにより、本実施の形態の第２の固定子２と同様に、樹脂の内部に生じる気泡を溝部４５に導くことができる。この結果、気泡を効果的に樹脂部５から排除することができる。

また、第５の固定子１３において、溝部４５の一方の端部４５ａおよび他方の端部４５ｂは、溝部４５の先端に向かって深さが徐々に深くなるように形成されている。この構成を採用することにより、固定子鉄心１４の端面１４ａの軸方向の外側の領域に生じる気泡６９を、一方の端部４５ａを通って溝部４５の内部に導くことができる。また、溝部４５の内部を上昇する気泡６９を、他方の端部４５ｂを通って固定子鉄心１４の端面１４ｂの外側の領域に導くことができる。

なお、本実施の形態においては、溝部４５の両方の端部４５ａ，４５ｂにおいて、溝部４５の深さが変化するように形成されているが、この形態に限られない。溝部４５の深さは、固定子鉄心の軸方向において一定であっても構わない。または、２つの端部４５ａ，４５ｂのうち１つの端部の深さが変化するように形成されていても構わない。

上記の実施の形態においては、冷却ジャケットの内周面または固定子鉄心の外周面に溝部が形成されているが、この形態に限られず、冷却ジャケットの内周面および固定子鉄心の外周面の両方に溝部が形成されていても構わない。

図１２に、本実施の形態における第６の固定子の概略断面図を示す。第６の固定子１７は、第２の固定子２および第５の固定子１３において、溝部４１，４５が形成されていない構成を有する。第６の固定子１７は、固定子鉄心９および冷却ジャケット１５を備える。固定子鉄心９は、軸方向において、一方の端面９ａと他方の端面９ｂとを含む。端面９ａは、固定子鉄心９の軸方向の長さが徐々に短くなるように、径方向の外側に向かって傾いている傾斜部を有する。

第６の固定子１７の製造工程においては、固定子鉄心９の軸方向が鉛直方向とほぼ平行になるように固定子鉄心９を配置する。一方の端面９ａが他方の端面９ｂよりも下側に配置される。硬化前の樹脂を供給した時に端面９ａよりも下側の領域において発生した気泡６９は、上昇して端面９ａに接触する。気泡６９は、端面９ａに沿って矢印９７に示すように径方向の外側に向かって移動する。気泡６９は、冷却ジャケット１５と接触して停止する。第６の固定子においては、樹脂が硬化された後に樹脂部５に気泡６９が残存する場合が有る。ところが、気泡６９は、樹脂部５の外周部に配置されるために、コイル４から離れている。このために、気泡６９の内部でコロナ放電が生じてコイル等の構成部品が破損することを抑制できる。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１，２，１０，１３，１７ 固定子
３，９，１２，１４ 固定子鉄心
３ａ，３ｂ，９ａ，９ｂ，１４ａ，１４ｂ 端面
４，１６ コイル
１９ 突出部
５ 樹脂部
６，１１，１５ 冷却ジャケット
２０ 電動機
３１，３４ 継鉄部
３２，３５ 歯部
４１，４３ 溝部
４１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂ 端部
４４ 穴部
４５ 溝部
４５ａ，４５ｂ 端部

Claims (8)

1. 筒状の継鉄部および継鉄部から内側に向かって延びる歯部を有する固定子鉄心と、
   前記歯部を囲むように巻かれた巻き線を含むコイルと、
   前記固定子鉄心の外周面に接触する内周面を有する筒状部材と、
   前記固定子鉄心と前記筒状部材と間に生じる隙間を埋めるように形成された樹脂部と、を備え、
   前記コイルは、前記固定子鉄心の軸方向の端面から突出する突出部を有し、
   前記樹脂部は、前記コイルの前記突出部の全体を覆うように形成されており、
   前記筒状部材は、前記固定子鉄心の軸方向に沿って延びるように内周面に形成された溝部を有し、
   前記溝部の内部には前記樹脂部が形成されており、
   前記溝部の一方の端部は、前記固定子鉄心の一方の端面の外側の前記樹脂部が形成されている領域に連通しており、
   前記溝部の他方の端部は、前記固定子鉄心の他方の端面の外側の前記樹脂部が形成されている領域、または、固定子の外側の空間まで延びるように前記筒状部材の内部に形成された穴部に連通している、電動機の固定子。
2. 前記溝部は、前記固定子鉄心の周方向において、前記歯部が形成されている位相と同じ位相に形成されている、請求項１に記載の電動機の固定子。
3. 前記溝部は、前記固定子鉄心の軸方向の長さよりも長く形成されており、
   前記溝部の他方の端部は、前記固定子鉄心の他方の端面の外側の前記樹脂部が形成されている領域に連通している、請求項１または２に記載の電動機の固定子。
4. 前記溝部の一方の端部および他方の端部のうち少なくとも１つの端部は、前記溝部の先端に向かって深さが徐々に浅くなるように形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電動機の固定子。
5. 前記固定子鉄心の一方の端面は、径方向の外側に向かって前記固定子鉄心の軸方向の長さが徐々に短くなるように傾斜している、請求項１から４のいずれか一項に記載の電動機の固定子。
6. 筒状の継鉄部および継鉄部から内側に向かって延びる歯部を有する固定子鉄心と、
   前記歯部を囲むように巻かれた巻き線を含むコイルと、
   前記固定子鉄心の外周面に接触する内周面を有する筒状部材と、
   前記固定子鉄心と前記筒状部材と間に生じる隙間を埋めるように形成された樹脂部と、を備え、
   前記コイルは、前記固定子鉄心の軸方向の端面から突出する突出部を有し、
   前記樹脂部は、前記コイルの前記突出部の全体を覆うように形成されており、
   前記固定子鉄心は、前記固定子鉄心の軸方向に沿って延びるように外周面に形成された溝部を有し、
   前記溝部の内部には前記樹脂部が形成されており、
   前記溝部は、前記固定子鉄心の軸方向の一方の端面から他方の端面まで形成されており、
   前記固定子鉄心の一方の端面は、径方向の外側に向かって前記固定子鉄心の軸方向の長さが徐々に短くなるように傾斜している、電動機の固定子。
7. 前記溝部の一方の端部および他方の端部のうち少なくとも１つの端部は、前記溝部の先端に向かって深さが徐々に深くなるように形成されている、請求項６に記載の電動機の固定子。
8. 筒状の継鉄部および継鉄部から内側に向かって延びる歯部を有する固定子鉄心と、
   前記歯部を囲むように巻かれた巻き線を含むコイルと、
   前記固定子鉄心の外周面に接触する内周面を有する筒状部材と、
   前記固定子鉄心と前記筒状部材と間に生じる隙間を埋めるように形成された樹脂部と、を備え、
   前記コイルは、前記固定子鉄心の軸方向の端面から突出する突出部を有し、
   前記樹脂部は、前記コイルの前記突出部の全体を覆うように形成されており、
   前記固定子鉄心は、前記固定子鉄心の軸方向における一方の端面と他方の端面とを有し、
   前記固定子鉄心の一方の端面は、径方向の外側に向かって前記固定子鉄心の軸方向の長さが徐々に短くなるように傾斜している、電動機の固定子。

Images