JPH06103974B2 - 電動機用溝なし固定子の製造方法及び該方法によって製造される固定子からなる電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動機用溝なし固定子製造方法及び該方法によ
って製造された固定子を含む電動機並びに特に回転子に
は永久磁石を備えた電動機に関する。

〔従来の技術〕

通常、回転子には永久磁石を装備した電動機の固定子及
び特にヨークは溝を有し、その溝内には銅巻線が設けら
れている。この方法では、電動機の磁気ギャップは比較
的小さく、磁気パーミアンスが高くすることを可能にさ
せる。それにもかかわらず、磁束密度は溝を形成する歯
の縁部での鉄の磁気飽和によって制限される。歯幅の増
加に伴って、磁束密度が増加することを可能にさせるが
このことは溝の寸法及び銅（巻線）の量を犠牲とする。
磁束密度は、このように歯幅とできるだけ多くの銅を含
まなければならない溝の寸法との必要な妥協によって制
限される。高エネルギーの永久磁石が市場に出現したこ
とにより、溝なし固定子を構成することを可能にさせ
る。円筒形状を有する巻線は、溝ありヨークを装備する
電動機の磁気ギャップより大きい磁気ギャップ内に配置
される。巻線の半径方向厚さは、同一銅量に対して巻線
が溝ありヨークにある場合よりも少なくなる。なぜなら
巻線は、ヨークと回転子間の全円筒状空間を占有できる
からである。さらに、磁気ギャップの増加は、歯端部で
の磁気飽和という問題の消滅により償われ、磁束密度は
磁気ギャップの全範囲にわたって一定となる。そのため
通常用いられる磁気密度よりも大きい磁束密度を用いる
ことが可能となる。溝ありヨークの除去は、製造価格を
減少させ、物質の損耗を減少させ、ヨーク及び巻線の据
えつけを簡単化するため突起効果（溝の存在によるギャ
ップ磁束密度の変化）の除去を可能にさせた。通常方法
の一つによれば、円筒状巻線は円筒状支持体に設けられ
ヨークは、例えば、アルミニウム製筒によって周設され
た鉄リングを装備し、巻線はヨークに挿着され、合成樹
脂は、巻線をヨークに締着するために、注入される。米
国特許第4,679,313号に記載されているように、巻線
は、例えばガラス製の円筒状絶縁体であって、巻線とと
もにヨーク内に留まり、不必要に磁気ギャップを増加さ
せるものに据えつけられる。巻線の構成によれば、巻線
の周辺端の縁部でのコイルターン部は、例えば巻線がヨ
ークに挿着されるときにある問題を提出する。すなわち
米国特許第4,679,313号はヨークの内表面に、コイルタ
ーン部を入れかつ回転子を固定することを可能にさせる
円形凹部を提供する。巻線をヨークに挿着する間に及び
樹脂注入前に、前端部が円錐形突起部を有する円筒状支
持体が設けられ、巻線ターン部がヨークに挿着されたと
き該円錐形突起部の周囲に曲げられ、その後に巻線ター
ン部を真っ直ぐにし、ヨークの円形凹部に入れる。もし
巻線に欠陥があると、アルミニウム製枠、ヨーク及び巻
線が、単一ユニットを形成し、樹脂が巻線をヨークと一
体になるようにしたから、巻線を交換することはほとん
ど不可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は前記不利益を除去するとを可能にする溝なし固
定子を製造する方法、特に溝なし固定子の製造をより簡
単化にし、より経済的にする方法を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る方法は特許請求の範囲１に形成される。即
ち、本発明に係る電動機用溝なし固定子の製造方法は、
基本的には、円筒状巻線と該巻線を取り囲む磁性体製ヨ
ークとを含み、円筒状巻線を形成すると共に、該巻線の
周辺端の縁部に位置するコイルターン部を、該巻線の円
形端部を有しかつ該巻線の軸に垂直である平面内で曲げ
る工程と、該巻線が適当な型に挿着されかつ合成樹脂が
注入される工程と、冷却後に、型が除去されて剛性巻線
が形成され、磁性体製ヨークが該巻線を囲繞する様に据
えつけられ且つ、取りつけられるてユニットを形成させ
る工程と、このように得られたユニットが電動機枠に締
着される工程、とから構成される電動機用溝なし固定子
の製造方法である。又、本発明に於ける電動機用溝なし
固定子の製造方法に於いて、円筒状巻線を形成する方法
は、特に限定されるものではないが、従来から当業者間
で知られている公知の巻線形成方法、装置を使用する事
が出来る。

又、本発明に於いて使用される剛性巻線（rigid windin
g）は、上記した様に巻線間に適宜の合成樹脂を含浸さ
せ、加熱固化セットさせる事により、合成樹脂層内に当
該巻線が埋め込まれている硬く、且つ剛性を有する巻線
を定義するものである。

本方法の有利な点は次の通りである。

巻線はある機械的応力に耐えることができる剛性ユニッ
ト、即ちある種のカートリッヂを形成し、特にこのカー
トリッヂに直接ヨークを組立てるために用いられる。巻
線の周辺端部でのコイルターン部は肩部を形成し、場合
によっては、少なくとも肩部の一つは、以下に説明する
ように正確な機械的機能を有する。

もし、巻線に欠陥があると、巻線及びヨークから形成さ
れたユニットを、外表面に冷却フインを装備したアルミ
ニウム製の電動機の外枠から、容易に取り去り交換しう
る。

従来の設計では、電動機枠はヨークと一体に形成され、
電動機とヨークとを容易に分離することができない。

本発明の好ましい変形が特許請求の範囲２に形成され
る。

この変形の有利な点は以下の通りである。

コイルターン部を外側方向に曲げることよって、二つの
外肩部が得られ、その外肩部は固定子ヨークを形成する
磁性体製の線を磁性体製の線の巻着によって形成された
巻線の周辺縁部を維持するために成型手段や別の機械的
手段を用いることなしに、巻着することを可能とする。
ヨークを形成する線を使用する有利な点はうず電流の損
失が避けられるということである。

この構成は、以前のような固定子ヨークの製造（機械、
切断、結合等）を回避するので、実施するのに特に経済
的でかつ簡単である。

巻線は樹脂と巻線として用いられる銅線を周設する絶縁
剤とに埋設されるという事実はこの巻線を剛性支持体と
なしこれはその上に線を直接巻着することに対し適した
ものとなる。よって、ヨークが巻線のコイルと不注意に
接触して、続いて絶縁層を弱め、短絡を生じさせるとい
う危険がないことを保証する。

ヨークの雑音を制限し、ヨークをより小型にするため、
このように得られたユニットは、また同時に剛性ユニッ
トに至るよう、合成樹脂で被覆されうる。

本発明を実施するための別の変形が特許請求の範囲５に
よって形成される。

本変形の有利な点は次の通りである。

磁性体製のリングが据えつけられるときで合成樹脂を用
いることによって結合される前では、剛性巻線の外肩部
は停止部として作用する。固定子の構成を経済的にする
製造の容易性、前述したように欠陥がある場合に、巻線
とヨークから形成されるユニットを交換する可能性につ
いて有利な点がある。

本発明は、固定子が請求項２又は３に記載される方法を
用いることによって製造される電動機に関し、これらの
電動機は請求項４及び５にそれぞれ記載される。

〔実施例〕

第１図は円筒状巻線の側面図である。同図において、円
筒状巻線１であって、そのコイルが軸方向に伸張し、そ
のコイルターン部2,3が巻線の周辺端の縁部で、巻線の
軸方向に垂直で巻線の円形縁部を含む平面でかつ外側方
向に曲げられたものが図示され、コイルターン部2,3が
外肩部2,3を形成する。この巻線１は円筒状支持体（図
示されていない）上に、従来方法で形成される。

第１図の巻線の断面図で型内部を示す第２図において、
巻線は次に二つの半型に分割され、肩部6,7を具備する
円筒状部分を含む型４に挿着される。肩部6,7はそれぞ
れ巻線１の肩部2,3に対応する。二つのリング部8,9は各
端部で型４を閉じ、巻線１に圧力Ｐを加える円柱状片10
をその中に通過させ、巻線１を型４に対して押圧させる
ように構成される。

巻線１を型４に固定した後、合成樹脂が高温で注入さ
れ、型４が冷却させられ、片10が引き抜かれまた成型体
が押圧器から除去される。剛性ユニット11はこのように
して得られ、巻線１と巻線をおおう樹脂とによって形成
される。もちろん、巻線を制御装置（電子スイッチ、
等）と接続する導体の端部は、対応装置との接続を後に
行うため、剛性巻線11の外側に残される。

次に、剛性巻線の周囲に線を巻着した後に得られた固定
子の断面を示す第３図において、磁性体、例えば、鉄線
12は剛性ユニット11の周囲に直接巻着され、固定子のヨ
ークを形成する。線12は、困難なく巻着される。なぜな
ら、一つの理由として巻線の肩部2,3が横方向案内とし
て役立ち、他方の理由としてユニット11の機械的抵抗が
いかなる他の外的補助なしで形成されたヨークを支える
のに十分だからである。商業的に容易に得られる鉄線で
あり、直径が0.30mmである線12の巻着が完成した後、例
えば、ヨークは、ヨークを巻線と一体にし、雑音を防止
する樹脂でおおわれるのが好ましい。巻線の周囲に巻着
される前に、鉄線は、うず電流を減少させるため、絶縁
材で被覆され得る。それにもかかわらず、たとえ線が絶
縁されていなくとも、試験では、線のコイル間の接触が
小表面上でなされ、うず電流が無視できることを示し
た。

この固定子の価値は、製造方法の簡単化を別にしても、
構成要素が低価格であり、うず電流による損失がないこ
とである。

次に、このように得られた固定子は電動機に据えつける
ために例えば永久磁石を装備する回転子を固定子に結合
し、好ましくはアルミニウム製の特に固定子を据えつけ
ることによって、使用される。枠に据えつけられた固定
子の断面を示す第７図において、このように得られた剛
性ユニットは、冷却フインを装備し、このユニットの一
端が支えられることになる内肩部26を有するアルミニウ
ム製枠25に挿着され、一方リング27は他端に対して押さ
れ、固定子に対してリング27を駆動することを可能にさ
せる通し棒28及びねじ部29,30によってリング27は枠に
結合されるように構成される。

方法の別の変形を説明する。第２の巻線の側面を示す第
４図において、巻線13は前述のように形成されるが、こ
のとき巻線の周辺端の縁部でのコイルターン部は両端の
一方で外側方向に曲げられ、外肩部14を形成し、一方、
他端でコイルターン部は内側方向に曲げられ、内肩部15
を形成する。第４図の巻線の断面で成型内部を示す第５
図において、この巻線13を形成後、巻線13は型16に挿着
される。該型16は二つの半円筒状の半型であって、肩部
18を巻線13の外肩部14と接合させるものから形成される
円筒状部分17、円柱状圧力片19は外肩部側で型16を閉じ
るように構成されたリング20、及び巻線13の内肩部15を
該片21と圧力片19との間でとりまいている円筒状突起部
22を有する片21とから構成される。巻線13が固定された
後、樹脂が型16へ、高温で注入される。

冷却後、圧力片19は引き抜かれ、成型は圧力状態から取
り除かれ、このように樹脂におおわれた巻線13を含む剛
性ユニット23を得る。次に、剛性巻線にリングを通した
後に得られた固定子の断面を示す第６図において、固定
子ヨークは、内部肩側のユニット23へ、磁性体製の絶縁
リング24を通すことによって形成される。肩部14は移動
制限の停止部として役立つ。ヨークが完成した後、リン
グ24は合成樹脂を用いて結合される。この固定子は前述
のように据えつけられる。

本発明に係る固定子の価値は、組立の簡単化及び低価格
を別にして、もし巻線に欠陥ある場合に、樹脂に埋めこ
まれた巻線から形成されるユニット11又は23が、それぞ
れ、及びヨーク12又は24が、それぞれ、取り除かれ、別
の巻線によって枠を再び造る必要なく置換されうる。

このように得られた固定子は、例えば、永久磁石を装備
する回転子を有する電動機を組立てるために用いられ
る。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、円筒縁部に
位置するコイルターン部が外側方向に曲がり、両肩部を
得るように構成され、巻線が適当な型に挿着され、合成
樹脂が注入され、冷却後に型から除去し、剛性ユニット
が得られ、このユニットの周囲と両肩間とに固定子のヨ
ークを形成する鉄線を巻着し、このように得られたユニ
ットを簡単な機械装置によってアルミニウム製枠へ据え
つけられるようにしたので、うず電流損失を回避でき、
製造方法が簡単化し、故障時の交換が容易になるという
効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は円筒状巻線の側面図、第２図は第１図の巻線の
断面図、第３図は剛性巻線の周囲に線を巻着した後に得
られた固定子の断面図、第４図は第２の巻線の側面図、
第５図は第４図の巻線の断面図、第６図は枠に据えつけ
られた固定子の断面図である。第７図はフレームに据え
つけられた固定子の断面図である。 １……円筒状巻線、2,3……コイルターン部、４……
型、6,7……肩部、8,9……リング、10……円柱状片、11
……剛性ユニット、12……鉄線（ヨーク）、13……巻
線、14……外肩部、15……内肩部、16……型、17……円
筒状部分、18……肩部、19……円柱状圧力片、20……リ
ング（ヨーク）、21……片、22……円筒状突起部、23…
…ユニット、24……絶縁リング、25……枠、26……内肩
部、27……リング、28……通し棒、29,30……ねじ部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状巻線と該巻線を取り囲む磁性体製ヨ
   ークとを含み、 円筒状巻線を形成すると共に、該巻線の周辺端の縁部に
   位置するコイルターン部を、該巻線の円形端部を有しか
   つ該巻線の軸に垂直である平面内で曲げる工程と、 該巻線が適当な型に挿着されかつ合成樹脂が注入される
   工程と、 冷却後に、型が除去されて剛性巻線が形成され、磁性体
   製ヨークが該巻線を囲繞する様に据えつけられ且つ、取
   りつけられるユニットを形成させる工程と、 このように得られたユニットが電動機枠に締着される工
   程、 とから構成されることを特徴とする電動機用溝なし固定
   子の製造方法。
2. 【請求項２】巻線の両周辺端の縁部のコイルターン部が
   外側方向に曲がり、二つの外肩部を形成し、ヨークが剛
   性巻線の円筒状表面の周囲で、かつ該肩部間に磁性体製
   の線を巻着することによって形成され、該磁性体製の線
   が両肩部間の空間を一部又は全部満たすことを特徴とす
   る請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】このように得られたユニットが合成樹脂で
   被覆されたことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】磁性体製の線を巻線の周囲に巻着する前
   に、絶縁剤で被覆することを特徴とする請求項２に記載
   の方法。
5. 【請求項５】巻線の周辺端の両縁部の一方のコイルター
   ン部が外側方向に曲げられ、外肩部を形成し、巻線の他
   方の縁部のコイルターン部が内側方向に曲げられ、内肩
   部を形成し、内直径が巻線の円筒状外壁の直径に等しい
   磁性体製リングを内肩部のある端部の側の巻線に、所定
   の長さのヨークが得られるまで、通すことによってヨー
   クが形成され、該リングが相互にかつ巻線に合成樹脂に
   埋設することによって結合され、このようにして得られ
   たユニットが電動機枠に締着されることを特徴とする請
   求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】周辺端の縁部のコイルターン部が、巻線の
   円形端部を有しかつ巻線の軸に垂直である平面で、外側
   方向に曲げられ、二つの外肩部を形成する円筒状巻線を
   含み、該巻線が合成樹脂に埋設され、剛性ユニットを形
   成し、固定子ヨークが巻線の周囲に巻着された磁性体製
   の線から形成され、ヨーク及び巻線が電動機枠に機械的
   手段によって据えつけられるように構成されることを特
   徴とする溝なし固定子を含む電動機。
7. 【請求項７】ヨークが合成樹脂で被覆されることを特徴
   とする請求項６に記載の電動機。
8. 【請求項８】両周辺端の一方の縁部のコイルターン部が
   巻線の円形端部を有しかつ巻線の軸に垂直である平面で
   内側方向に曲げられ、内肩部を形成し、一方、他方の周
   辺端の縁部のコイルターン部が巻線の他方の円形端部を
   有しかつ巻線の軸に垂直である平面で、外側方向へ曲げ
   られ、外部肩を形成する円筒状巻線を含み、 該巻線が合成樹脂に埋設され、剛性ユニットを形成し、
   ヨークが剛性巻線に通した磁性体製のリングによって形
   成され、相互に及び巻線に結合されるように構成される
   ことを特徴とする溝なし固定子を含む電動機。