JPH05276705A - 回転電機のスロット用磁性楔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 各種電動機に最適特性を安価に製造し、耐電
圧特性を低下させず且つコイルに傷をつけず自動挿入で
きる磁性楔を提供する。 【構成】 ポリエステルフィルム，芳香族アラミッド紙
等の非磁性薄葉材４ａの表面中央部へ固定子鉄心寸法と
略同一長さで、膜厚が数μｍ〜数10μｍ程度のアモルフ
ァス薄帯４ｂを接着し、両者を密着させた安価な磁性楔
４とする。非磁性薄葉材４ａとアモルファス薄帯４ｂは
一体のシート状をしているので、磁性楔４を固定子スロ
ットに挿入するのに従来の自動挿入機を使うことができ
る。そして、磁性楔挿入による電動機固定子のスロット
内のコイル量を減少させることがない。更に、楔からの
スロット開口部へのコイルの飛出しを防止し、薄い方の
非磁性薄葉材が自動挿入時にアモルファス薄帯が剥離又
は破損を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転電機の固定子鉄心に
有するスロットにそのスロット内のコイルの脱出を阻止
するように挿入されるスロット用磁性楔に係り、特に絶
縁材と磁性材とを組合せてなる回転電機のスロット用磁
性楔に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機の効率，力率の改善あるいは電磁
振動音の低減などの目的から、磁性楔を固定子鉄心のス
ロットの開口部に挿入する事が一般的に行なわれてい
る。この磁性楔を挿入することによって、固定子鉄心の
スロット開口部と鉄心歯部との間の磁気的不平衡が是正
され、ロータとステータ間のエアーギャップの磁束歪が
なくなり、電動機の諸特性が改善される。従来の初期の
磁性楔は鉄粉を圧縮成形してなる材料からなるため比較
的大きな厚みをもつ形態をなしていた。電動機の特性
は、スロット内に収納されるコイルの量に比例して改善
されるのが通例である。

【０００３】従って、従来の厚さの大きい磁性楔では、
スロットの有効な断面積が損なわれ、結果的には磁性楔
の挿入による特性改善効果が低く、さらに楔の強度が低
いためスロットへの挿入工程，或いは組み込まれた状態
で外的ショックにより破損され易い欠点があった。そこ
で、その様な欠点を除去することを目的として、実開昭
５９−１８５４８号に開示された薄形磁性楔が提供され
た。これは絶縁性薄葉材にフェライトなどの磁性粉体を
コーティングして一体化させ、磁性楔を形成してなる。

【０００４】しかし、この従来の薄形磁性楔は、薄葉材
にフェライトなどの磁性粉体をコーティングして一体化
するには大掛かりで自動化された高価な設備を必要とす
る。更に、あまり厚く磁性粉体をコーティングするとそ
の磁性層がスロットの挿入工程で剥離するといった問題
があった。さらにコーティング面がスロット内のコイル
側となるため、コイルの耐電圧特性が低下する。更に
は、コイルに磁性層により傷が付けられ易い等の欠点が
あった。

【０００５】一方、特開昭５８−１９１３８号，特開昭
５８−２２５５４号，特開昭５９−１７５３５０号にア
モルファス合金を用いた磁性楔が紹介されている。これ
らに開示された磁性楔はアモルファスシートを縦断面略
台形状になるように積層し、その積層シート間を接着剤
によって接着し或いは積層シート間に磁性粉末混入の合
成樹脂層を介在させてそれらの間を一体化させる構成に
なっている。更には、非晶質磁性繊維を有機結合剤によ
って所定形状に成形してなる磁性楔も紹介されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
に紹介の積層形磁性楔は幅寸法の異なる多数種のアモル
ファスシートを必要とすると共に多数の積層間を接着す
る必要がある。このため、製造に多くの工程を必要とす
ると共に、磁性楔に要求される強度を接着強度によって
確保することが困難である。さらに、多数の積層間への
接着剤または合成樹脂層の介在、或いは磁性繊維の有機
結合剤による一体成形は、楔の体積の増加を招き電動機
特性の悪化および大型化を招く問題がある。この発明の
第１目的は、スロット内占有スペースを最小限に成し得
る薄形をなし、かつ製造の容易な回転電機のスロット用
磁性楔を提供することにある。

【０００７】この発明の第２目的は、スロットへの自動
挿入時に磁性材部分がこれを一体に保持している母材で
あるところの非磁性薄葉材から剥離し難い、十分な強度
を有する回転電機のスロット用磁性楔を提供することに
ある。この発明の第３目的は、スロットへの挿入時にス
ロット内コイルへの傷付を防止できる回転電機のスロッ
ト用磁性楔を提供することにある。この発明の第４目的
は、コイルの耐電圧特性を向上できる回転電機のスロッ
ト用磁性楔を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１
に、回転電機の固定子鉄心のスロットでその開口部を塞
ぐように挿入されてスロット内のコイル脱出を阻止する
ためのスロット用磁性楔であって、両端に折返し部のあ
るポリエステルフィルム，芳香族アラミッド紙のような
非磁性薄葉材と、この薄葉材のスロットへの挿入状態で
コイル側を向く面とは反対側の面に接着されたアモルフ
ァスシートとからなる、改良された磁性楔を提供でき
る。

【０００９】第２に、スロット用磁性楔が、ポリエステ
ルフィルム、芳香族アラミッド紙のような第１の非磁性
薄葉材と、この第１の薄葉材のスロットへの挿入状態で
コイル側を向く面に接着されたアモルファスシートと、
このアモルファスシートをカバーするようにこのアモル
ファスシート上に配置されそれに接着された第２の非磁
性薄葉材とからなる、改良された磁性楔を提供できる。

【００１０】

【作用】本発明では、ポリエステルフィルム，芳香族ア
ラミッド紙等の非磁性薄葉材の表面中央部へ固定子鉄心
寸法と略同一長さで、膜厚が数μｍ〜数10μｍ程度のア
モルファスの薄帯を接着することにより、両者を密着さ
せた安価な磁性楔の素材を提供できる。

【００１１】したがって、ポリエステルフィルム，芳香
族アラミッド紙等の非磁性薄葉材とアモルファスの薄帯
は、一体となったシート状をしているので、磁性楔を固
定子スロットに挿入するのに従来の自動挿入機を使うこ
とができる。そして、磁性楔を挿入することによる電動
機固定子のスロット内のコイル量を減少させることな
く、磁性楔の特性改善効果を発揮できる。又、薄い方の
非磁性薄葉材が自動挿入時にアモルファスの薄帯が剥離
又は破損するのを防止する効果が追加される。

【００１２】

【実施例】以下発明の第１実施例につき、図１乃至図４
を参照して説明する。固定子鉄心１に有するスロット２
内に収納されたコイル３の脱出を防止するための磁性楔
４は、スロット用楔の材料として電動機に従来から普通
に用いられているポリエステルフィルム或いは芳香族ア
ラミット紙等の非磁性薄葉材４ａの片面に、膜厚数μｍ
〜数10μｍ程度のアモルファスシートまたはテープ４ｂ
（以下いずれをも意味するものとしてシートという）を
接着することによって両者を一体化させてなる。この実
施例のアモルファスシート４ｂは、Ｃｏ８８％，Ｆｅ６
％，，Ｎｉ４％，Ｎｂ２％からなる第１の物質75％と、
Ｓｉ40％，Ｂ60％からなる第２の物質２５％とからなる
合金を用いている。

【００１３】そしてこのように形成された磁性楔４は図
２に示すように、固定子鉄心１のスロット２内のコイル
３が開口部２ａから飛び出すのを防止する為に、そのス
ロット２の開口部２ａ内側に挿入されている。ここで、
溝絶縁物18と磁性楔４の間からコイル３が飛出すのを更
に防止する為に、磁性楔４には折返し部５がある。

【００１４】この挿入状態で、磁性楔４はアモルファス
シート４ｂがコイル３と反対側に位置するようにその湾
曲方向が設定され、更に薄葉材４ａ及びアモルファスシ
ート４ｂの寸法はスロットでのLongitudinal Lengthと
略同一に設定されている。

【００１５】この発明は、以上のように構成したので、
アモルファスシート４ｂの膜厚が数μｍ〜数10μｍ程度
に薄いため、スロット２内に収納可能なコイル３の量
は、非磁性の薄葉材のみを楔とした従来のものと殆ど同
等の好ましい値にすることが可能になるだけでなく、磁
性楔の効果を発揮させることができる。この磁性楔４は
アモルファスシート４ｂを非磁性薄葉材４ａに接着して
一体となったシート状をなしており、これを従来の楔の
自動挿入機に容易に適用でき、しかもその自動挿入工程
ではアモルファス材料が磁性粉体のコーティグではなく
シートの接着構造であって、かつその接着層数が１層と
少数であるから両部材４ａ，４ｂ間の剥離事故の確率が
極めて低く、全体として十分な強度を保つことができ
る。また、アモルファスシート４ｂがコイル３とは反対
側に位置するのでコイル３の耐電圧強度が向上すると共
に、コイル３は薄葉材４ａと接することになるので磁性
層によるコイルへの傷付を防止できる。更に、非磁性薄
葉材４ａと溝絶縁物18の間からコイル３がスロット２か
ら飛出すのを、非磁性薄葉材４ａの折返部５で防止して
いる。

【００１６】この本発明の磁性楔を適用した場合と従来
の非磁性楔を適用した場合の特性比較を４極２kw電動機
で実験し、その結果を表１に示した。この事例によれ
ば、効率が８１．０％から８２．５％と１．５％向上し
ていることが分かる。又、損失も約５０Ｗ減少してお
り、これはステータ・ロータ間の空隙部分の高調波損失
の減少によるものである。

【００１７】

【表１】

【００１８】又、楔部分にサーチコイルを巻回して楔部
分に鎖交する磁束の周波数特性を調査した結果、図３及
び図４に示すように、本発明の磁性楔４の方が各周波数
帯、特に１ｋＨｚ以下の周波数帯で磁性楔での鎖交磁束
が顕著であり、これは空隙部分の高周波損失の減少を意
味する。本発明で使用するアモルファスシートの組成
は、鉄系，コバルト系，ニッケル系等のあらゆるアモル
ファスシートを含む。

【００１９】また、本発明においては、磁性楔４は薄葉
材４ａの一方の面をショットブラスト、又はエンボス加
工で凸凹に形成したところへアモルファスシート４ｂを
接着することにより両者が強固に密着して一体にする構
成としてもよい。更にアモルファスシートはその表面に
絶縁物をコーティング後、薄葉材に接着する構成にして
もよい。 （第２実施例）

【００２０】第２実施例について図５および図６を参照
しながら説明する。この実施例の磁性楔９は第１実施例
で述べたと同様の材質からなる第１の非磁性薄葉材４ａ
にアモルファスシート４ｂを接着し、さらにこのアモル
ファスシート４ｂをカバーするように第１の非磁性薄葉
材４ａと同一材質で厚さのみがやや薄い第２の非磁性薄
葉材４ｃをアモルファスシート４ｂ上に接着して三者一
体化してなる。この様に形成された磁性楔９は図６に示
すように、薄い第２の非磁性薄葉材４ｃがコイル３とは
反対側に位置するようにスロット２内に挿入される。

【００２１】この実施例の磁性楔９によれば、スロット
２内への自動挿入工程で、アモルファスシート４ｂが剥
離されるのを第２の非磁性薄葉材４ｃによって効果的に
防止できる。また、第２の非磁性薄葉材４ａを薄くした
分、コイル３と接する第１の非磁性薄葉材４ａの厚みを
増やすことができるのでコイルの耐電圧強度が向上す
る。なお、第２の非磁性薄葉材４ｃを第１のそれよりも
薄くすることは必須条件ではない。 （第３実施例）

【００２２】第３実施例として図７および図８に示す本
発明の磁性楔１０は、アモルファスシート４ａの長手方
向寸法（Longitudinal Length）をスロット２の長手方
向寸法Ｌと略等しくし、非磁性薄葉材４ｂのそれをスロ
ット２の両端から適当寸法ｄ₁ だけ突出する寸法に設定
してなる。このような磁性楔１０によると、電気的絶縁
性に欠けるアモルファスシート４ｂの両端とコイル３と
の間の絶縁距離が長くなる結果、そのシート４ｂによる
コイル３への傷付き防止がより一層図れられると共に、
コイル３の耐電圧強度が向上する。 （第４実施例）

【００２３】図９乃至図１１に示す第４実施例の磁性楔
１１は、そのアモルファスシート４ｂの両側縁から非磁
性薄材４ａが適当寸法ｄ₂ だけ突出する大きさに設定さ
れた点を除き第３の実施例の磁性楔１０と同一である。 （第５実施例）

【００２４】図１２乃至図１４に示す第５実施例の磁性
楔２１は、略Ｕ字状に成形された非磁性薄葉材４ａと固
定子鉄心１のスロット２の開口部２ａの内側縁間寸法よ
り長い短冊状アモルファス薄帯４ｂとからなる。ここ
で、非磁性薄葉材４ａの中央部のみアモルファス薄帯４
ｂが結合されており、スロット２内に挿入されると図１
４のようにスロット２内のアモルファス薄帯４ｂの両端
が固定子鉄心１側に開こうとして、固定子鉄心１とアモ
ルファス薄帯４ｂの接触度が向上する。 （第６実施例）

【００２５】図１５に示す第６実施例の磁性楔２２は、
スロット２内の挿入時のアモルファス薄帯４ｂの位置を
除き第５実施例の磁性楔２１と同一である。非磁性薄葉
材４ａの中央部のみアモルファス薄帯４ｂが結合されて
おり、スロット２内に磁性楔２２を挿入する際、図１５
のようにスロット２の開口部２ａ側にアモルファス薄帯
４ｂを折曲げて入れることにより、固定子鉄心１とアモ
ルファス薄帯４ｂの接触度が向上する。更に、コイル３
からのアモルファス薄帯４ｂまでの距離が長くなり、絶
縁強度も向上する。

【００２６】アモルファス薄帯４ｂと非磁性薄葉材４ａ
の結合方法としては、接着剤を表面に塗布したり、ポリ
エステル，エポキシ或いはワニス等の液槽の中を通過さ
せて接着する。

【００２７】上記とは異なる方法として、アモルファス
材料をメッキ法或いはスパッタ法により薄葉材の表面に
直接成膜することにより薄葉材と接着された形態のアモ
ルファスシートを得ても良い。

【００２８】

【発明の効果】本発明では、ポリエステルフィルム，芳
香族アラミッド紙等の非磁性薄葉材の表面中央部へ固定
子鉄心寸法と略同一長さで、膜厚が数μｍ〜数10μｍ程
度のアモルファスの薄帯を接着することにより、両者を
密着させた安価な磁性楔の素材を提供できる。

【００２９】したがって、ポリエステルフィルム，芳香
族アラミッド紙等の非磁性薄葉材とアモルファスの薄帯
は一体となったシート状をしているので、磁性楔を固定
子スロットに挿入するのに従来の自動挿入機を使うこと
ができる。そして、磁性楔を挿入することによる電動機
固定子のスロット内のコイル量を減少させることなく、
磁性楔の特性改善効果を発揮できる。又、薄い方の非磁
性薄葉材が自動挿入時にアモルファスの薄帯が剥離又は
破損するのを防止する効果が追加される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す磁性楔の斜視図、

【図２】この磁性楔のスロットへの挿着状態を示す固定
子鉄心の部分的断面図、

【図３】非磁性楔における鎖交磁束量を示す測定図、

【図４】本発明の磁性楔における鎖交磁束量を示す測定
図、

【図５】本発明の第２実施例を示す磁性楔の斜視図、

【図６】第２実施例の磁性楔をスロットへの挿着状態を
示す固定子鉄心の部分的断面、

【図７】第３実施例における磁性楔の斜視図、

【図８】第３実施例の平らに展開して示す平面図、

【図９】第４実施例の磁性楔を示す図７相当図、

【図１０】第４実施例の磁性楔を示す断面図、

【図１１】第４実施例の磁性楔を示す図８相当図、

【図１２】第５実施例を示す磁性楔の斜視図、

【図１３】第５実施例の磁性楔を示す断面図、

【図１４】第５実施例の磁性楔をスロットへ挿着した固
定子鉄心の部分的断面図、

【図１５】第６実施例の磁性楔をスロットへ挿着した固
定子鉄心の部分的断面図。

【符号の説明】

１：固定子鉄心、 ２：スロット、 ２ａ：
開口部、３：コイル、 ４，９，10，：磁性
楔、４ａ，４ｃ，22：非磁性薄葉材、４ｂ：アモルファ
スシートの薄帯、 ５：折返し部、18：溝絶縁
物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢 孝雄 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 坂田 保夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 木村 忠朋 三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地 株 式会社東芝三重工場内 (72)発明者 小澤 繁雄 三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地 株 式会社東芝三重工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性薄葉材と、この薄葉材のスロット
   への挿入状態でコイル側を向く面とは反対側の面に接着
   されたアモルファスシートとからなり、両端折返し部を
   設けたスロット用磁性楔を、回転電機の固定子鉄心のス
   ロットでその開口部を塞ぎスロット内のコイル脱出を阻
   止するのに挿入したことを特徴とする回転電機のスロッ
   ト用磁性楔。
2. 【請求項２】 第１の非磁性薄葉材と、この第１の薄葉
   材のスロットへの挿入状態でコイル側を向く面とは反対
   側の面に接着されたアモルファスシートと、このアモル
   ファスシート上に配置されそれに接着された第２の非磁
   性薄葉材とからなるスロット用磁性楔を、回転電機の固
   定子鉄心のスロットでその開口部を塞ぎスロット内のコ
   イル脱出を阻止するのに挿入したことを特徴とする回転
   電機のスロット用磁性楔。
3. 【請求項３】 アモルファスシートはスロットの長手方
   向寸法と略同等の寸法に設定されている請求項１及び２
   記載の回転電機のスロット用磁性楔。
4. 【請求項４】 非磁性薄葉材のスロット長手方向寸法お
   よびこれと直交する方向の寸法のうち少なくとも一方の
   寸法がアモルファスシートのそれよりも長い寸法である
   請求項１記載の回転電機のスロット用磁性楔。
5. 【請求項５】 第１および第２の非磁性薄葉材のスロッ
   ト長手方向寸法およびこれと直交する方法の寸法のうち
   の少なくとも一方の寸法がアモルファスシートのそれよ
   りも長い寸法である請求項２記載の回転電機のスロット
   用磁性楔。
6. 【請求項６】 回転電機の固定子鉄心に有するスロット
   にその開口部を塞ぐように挿入されてスロット内のコイ
   ルの脱出を阻止するためのスロット用磁性楔は、スロッ
   トに挿入される非磁性薄葉材と、この薄葉材のスロット
   への挿入状態でコイル側を向く面とは反対側の面に重合
   するようにスロットに挿入されるアモルファス薄帯とか
   らなるスロット用磁性楔を、回転電機の固定子鉄心のス
   ロットでその開口部を塞ぎスロット内のコイル脱出を阻
   止するのに挿入したことを特徴とする回転電機のスロッ
   ト用磁性楔。