JPH1127888A - 回転電機の固定子及び固定子コイル挿入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定子コイルの挿入に伴うスロットライナの
損傷発生が抑えられ、占積率の向上を充分に図ることが
できる回転電機の固定子を提供すること。 【解決手段】 固定子鉄心１のスロット３に挿入されて
いる固定子コイル７がスロット３の中から出てコイルエ
ンド部７ａに至る間の、傾き部７ｃの前に直線立上り部
７ｄが存在するようにしたもの。 【効果】 スロットライナ５の端部５'で、スロットか
ら外部に突き出している部分の根元Ａに大きな曲げ応力
が現れるのが確実に抑えられるので、占積率を高めても
スロットライナが損傷を受ける虞れがなくなり、小型で
高性能の回転電機を容易に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の固定子
及び固定子コイル挿入装置に係り、特に高占積率のコイ
ルを備えた汎用誘導電動機に好適な固定子と、このため
の固定子コイル挿入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】汎用誘導電動機などの回転電機の固定子
は、一般に、図６に示すように、円周方向に並んで配列
されている歯部(ティース部)２と、これらの間に存在し
ているスロット３を有する固定子鉄心１を用い、スロッ
ト３内に絶縁スロットライナ５(以下、スロットライナ
という)を装着した上で、その内部に予め巻回成形した
コイル７を挿入し、更に、同じく予め成形しておいたウ
ェッジ８を装着して作られている。なお、この図６にお
いて、４はスロット３の開口部で、９はウェッジの側部
を表す。

【０００３】そして、まずスロットライナ５は、例えば
厚さ０.２５ｍｍのポリエステルフィルム等の合成樹脂
製フィルムを所定の長さに切断し、その固定子鉄心１の
側端部から外に出た部分にＵ字曲げ加工を施し、図７に
示すように折り返してカフス部６を形成した上でスロッ
ト３に挿入するようになっており、次に、ウェッジ８
は、例えば厚さ０.２５ｍｍ〜０.３５ｍｍのポリエステ
ルフィルム等の合成樹脂製フィルムを所定寸法に切断
し、ほぼコの字形に折り曲げて成形した上で、コイル７
と同時にスロット３内に挿入するようになっている。

【０００４】ところで、このような固定子コイルとウェ
ッジの固定子鉄心への挿入には、従来から種々の挿入装
置が提案されている。そこで、このような従来技術によ
る挿入装置の中で、幾つかの公知文献に開示されている
ものについて、図８と、この図８のＡ−Ｂ線による一部
断面を示す図９により説明すると、この装置は、図示の
ように、ハウジング１０、ブレード１１、ブレードホル
ダ１２、コイル挿入用のストリッパ１３、図示されてい
ない流体圧シリンダ等の駆動手段に連結されたロッド１
４、このロッド１４をストリッパ１３に結合させている
ボルト１５、ウェッジガイド１６、このウェッジガイド
１６と一緒に、図示されていない流体圧シリンダなどの
駆動手段に連結され、且つウェッジガイド１６間に配置
された棒状の部材からなるウェッジプッシャ１７とで構
成されている。

【０００５】ハウジング１０は、図８で上から見た形状
がほぼ円筒状に作られ、装置全体の基台となるもので、
その内部には、上方向に向う複数本の棒状部材を円形櫛
歯状に配列したブレード１１が周辺部に取付けられてい
る、短円柱状のブレードホルダ１２と、上方に向う複数
本の棒状部材を円筒櫛歯状に配列したウエッジガイド１
６とが設けられている。

【０００６】ここで、ブレード１１とウエッジガイド１
６は、それぞれ図９に示されている断面形状を有し、図
示のように、ブレード１１の外側にウエッジガイド１６
が一対一に重合せに組み合わされているもので、さら
に、これらのブレード１１とウエッジガイド１６は、固
定子鉄心１の歯部２と同じ本数を有し、その内周面で、
円周方向にスロット３の開口部４に対応する間隔をお
き、各歯部２に向い合うようにして、環状に配置されて
いる。

【０００７】ストリッパ１３は、図の上側から見た形状
がほぼ円形をした部材で作られていて、その周辺部に
は、ブレード１１が入り込むようにした複数の縦溝が形
成してある。そして、このストリッパ１３には、上記し
たように、ロッド１４が取付けてあり、これを介して、
図示してない流体圧シリンダなどの駆動手段により上下
に移動させられ、固定子コイル７を、ブレード１１の内
周側の面(背面)に沿って移動させ、スロット３内に挿入
させる働きをする。

【０００８】ウェッジプッシャ１７は、ウェッジガイド
１６と同様に、上方向に向う複数本の棒状部材を円形櫛
歯状に配列して構成されたもので、上記したように、ウ
ェッジガイド１６間に配置され、上記した駆動装置によ
り、ストリッパ１３と一緒に上下に動き、図９に示され
ているように、２本のウェッジガイド１６の間に保持さ
れているウエッジ８の下端を押し、固定子コイル７と一
緒にスロット３内に挿入してゆく働きをする。

【０００９】次に、この挿入装置による固定子コイル７
の挿入動作について説明する。まず、ストリッパ１３を
ブレード１１の根元側、つまり図８の下側の後退位置に
移動させた状態にしておき、次いで、円周方向に並んで
いる複数本のブレード１１の中で、いま固定子コイル７
を挿入すべき２個のスロットに対応したブレード１１を
選び、これらに、予め巻回してあるコイルのコイルエン
ド部となる部分を差し渡して保持させ、スロットに対応
しているウェッジガイド１６の間にウェッジ８を保持さ
せる。

【００１０】一方、これと共に、予めスロットライナ５
が各スロット３内に装着してある固定子鉄心１を用意し
ておき、これを、図８に示すように、円環状に配列され
ているブレード１１の上方から挿入する。このとき固定
子鉄心１の歯部２がそれぞれのブレード１１に向かい合
うように摺る。そして、固定子鉄心１の下側の側端面が
ウェッジガイド１６の上端に当接する位置まで挿入した
ら、この位置に、図示してない固定子鉄心位置決装置に
より固定する。

【００１１】次いで、駆動手段により、ロッド１４を前
進方向(上方向)に移動させ、ストリッパ１３をブレード
１１の環内で前進させ、ブレード１１に保持されている
コイル７を固定子鉄心１のスロット３内のスロットライ
ナ５内に挿入して行き、これと共に、同じく駆動手段に
よりウェッジプッシャ１７を移動させ、ウェッジガイド
１６間に保持されているウェッジ８を、スロットライナ
５の内部でスロット３の開口部４側に挿入するのであ
る。

【００１２】ところで、このとき、スロット３に装着さ
れているスロットライナ５は、図７に示したように、そ
の端部５'が固定子鉄心１の側端面から突出した状態に
なるように、その長さが固定子鉄心１の軸方向の長さ、
つまり積層厚さよりも長く作られている。そして、この
突き出している端部５'を折り曲げてカフス部６を形成
しているため、そのスプリングバック、すなわち成形後
での残留弾性による戻りにより、図７に示すように、カ
フス部６がスロット３の側壁の外側に倒れ、隣接する歯
部２の面を塞ぐような状態となり、これに伴い、スロッ
トライナ５の端部５'もスロット３の幅よりも大きく広
っている。

【００１３】そこで、従来は、コイル挿入時、歯部２の
面上に棒状片を装着しておき、これにより、スロットラ
イナ５のカフス部６が周方向に広るのを抑えるようにし
ていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、スロ
ット内でのコイルの占積率の向上に伴うスロットライナ
の損傷発生率の増加について充分に配慮がされていると
はいえず、回転電機の更なる効率向上の点に問題があっ
た。この従来技術におけるスロットライナの損傷発生率
の増加について説明すると以下の通りである。

【００１５】まず、上記したようにして、固定子コイル
７を固定子鉄心１のスロットに挿入すると、これにより
図１０に示すように、スロット３の中にある部分からコ
イルエンド部７ａに至る間に曲り部７ｂが形成される。
一方、図７で説明したように、スロットライナ５は、そ
の端部５'が固定子鉄心１の側端面からスロット３の外
に大きく突き出している。このため、スロット３内に固
定子コイル７を挿入すると、その曲り部７ｂの形成に伴
って傾き部７ｃが現われ、これによりスロットライナ５
の端部５'が周方向に押され、図１０に示すように、そ
の根元部分Ａがスロット３の出口縁部に強く押し付けら
れ、ここで曲げられてしまい、この結果、この根元部分
Ａでスロットライナ５に損傷の虞れが生じてしまう。

【００１６】特に、回転電機では、近年、小形化や高効
率化のため、固定子鉄心のスロット内でのコイルの占積
率(以下、占積率と記す)を高める傾向にあり、この場
合、より一層、巻回本数が増やされている固定子コイル
をスロットに挿入する必要が生じる。しかして、従来技
術では、占積率のため、巻回本数が増やされている固定
子コイルをスロットに挿入しようとすると、スロットラ
イナ５の端部５'の根元部分Ａは更に強く固定子鉄心１
の側端部に押し付けられることになり、曲がりによる損
傷の発生が更に著しくなってしまうのである。

【００１７】このようにして、スロットライナが損傷を
受けると、電気絶縁耐力は著しく低下し、絶縁不良を起
こしてコイル対アース間の短絡につながり、ついにはコ
イル焼損に至って事故になってしまう。従って、スロッ
トライナでの損傷発生は極めて深刻な問題で、極力、そ
の解決が望まれることになる。ところで、上記したよう
に、このスロットライナの損傷を防ぐため、歯部に棒状
片を装着する方法が従来から知られているが、この従来
の方法では、スロットライナのカフス部の広がりの抑制
に重点が置かれているだけであり、やはり上記の問題点
の解決には至っていなかった。

【００１８】まず本発明の第１の目的は、上記従来技術
の問題点に鑑み、固定子コイルの挿入に伴うスロットラ
イナの損傷発生が抑えられ、占積率の向上を充分に図る
ことができる回転電機の固定子を提供することにあり、
次に、第２の目的は、この固定子の製造装置を提供する
ことにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、固定
子コイルが、スロットライナを介して、固定子鉄心のス
ロットに挿入されている回転電機の固定子において、前
記固定子コイルの、前記スロットから前記固定子鉄心の
側端面側に抜け出ている部分に、前記スロット内での該
コイルの延長方向と同じ方向に伸びた直線部が形成され
るようにして達成される。

【００２０】上記直線部は、上記スロットライナの端部
で、スロットから外部に突き出している部分の根元に大
きな曲げ応力が現れるのを抑えるように働く。従って、
占積率を高めてもスロットライナが損傷を受ける虞れが
なくなり、性能向上を充分に図ることができる。

【００２１】また、上記第２の目的は、予め所定の形状
に巻回成形しておいた固定子コイルを、スロットライナ
カフス部が形成されているスロットライナを介して固定
子鉄心のスロットに挿入する方式の固定子コイル挿入装
置において、前記固定子鉄心の歯部の周方向の幅から、
前記スロットライナの厚さの２倍を減算した幅の棒状部
材を、前記歯部の側端面に装着する手段を設け、隣接す
るスロットの前記スロットライナカフス部の間に前記棒
状部材が介在した状態で、前記固定子コイルの挿入を行
うようにして達成される。

【００２２】棒状部材は、固定子コイルの挿入に際して
上記スロットライナの端部で、スロットから外部に突き
出している部分を支え、その根元に曲りが発生しないよ
うに働く。従って、占積率を高めてもスロットライナが
損傷を受ける虞れのない固定子が得られることになり、
性能向上を充分に図ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明による回転電機の固
定子と、固定子コイル挿入装置について、図示の実施形
態により詳細に説明する。図１は、本発明による回転電
機の固定子の一実施形態で、図１０に示した従来技術の
場合と同じく、固定子鉄心１のスロット３に固定子コイ
ル７が挿入されている状態を示した断面図であるが、こ
の図１と図１０とを比較してみれば明らかなように、こ
の図１の実施形態の場合には、固定子コイル７がスロッ
ト３の中から出てコイルエンド部７ａに至る間で、傾き
部７ｃの前に直線立上り部７ｄが存在している点で、図
１０の従来技術の場合とは異なっている。

【００２４】そして、この結果、この図１の実施形態で
は、スロットライナ５の端部５'に傾きが発生せず、そ
の根元部分Ａでの曲げ応力の発生もない。従って、この
実施形態によれば、固定子コイル７の占積率を高めて
も、スロットライナ５に損傷発生の虞れは全くなく、高
占積率化を充分に図ることができ、小型で効率の良い回
転電機を容易に得ることができる。

【００２５】次に、この図１の実施形態による固定子を
得る方法について、図２により説明する。まず、この図
２において、１８はカフスプロテクタであり、その他
は、図１と同じである。そして、図１に示した固定子
は、この図２に示すように、固定子コイル７をスロット
３に挿入する際、カフスプロテクタ１８をスロットライ
ナカフス部６の間の歯部２の表面に装着しておくことに
より、作り出すことができる。

【００２６】そこで、以下、本発明による固定子コイル
挿入装置についての説明と共に、カフスプロテクタ１８
を用いることにより、図１の固定子が作り出せる理由に
ついて、図３に示す一実施形態により説明する。まず、
この図３の実施形態は、図８に示した従来技術と基本的
な構成は同じである。

【００２７】従って、この図３において、まず、ストリ
ッパ１３をブレード１１の根元側に移動させた状態にし
ておき、次いで、円周方向に並んでいる複数本のブレー
ド１１の中で、いま固定子コイル７を挿入すべき２個の
スロットに対応したブレード１１を選び、これらに、予
め巻回してあるコイルのコイルエンド部となる部分を差
し渡して保持させ、スロットに対応しているウェッジガ
イド１６の間にウェッジ８を保持させ、次いで、予めス
ロットライナ５が各スロット３内に装着してある固定子
鉄心１をブレード１１の上方から、固定子鉄心１の歯部
２が、それぞれのブレード１１に向かい合うようにし
て、その外面に沿わせて挿入するまでの処理は、図８の
従来技術と同じである。

【００２８】しかして、図３の実施形態では、このとき
の固定子鉄心１の挿入が終わったあとで、まず、この固
定子鉄心１の下側にカフスプロテクタ１８が装着され、
その後、固定子コイル７の挿入を開始し、終了後、カフ
スプロテクタ１８を外してコイル挿入処理を終えるよう
になっている点で、図８の従来技術の場合とは異なって
いる。

【００２９】そこで、まず、このカフスプロテクタ１８
について、図４と図５により詳しく説明する。なお、こ
れらの図において、まず図４は、カフスプロテクタ１８
の一部を拡大し、それを固定子鉄心１に装着した状態を
示したもので、図３の下側から見た図となり、次に図５
は、図４のＣ−Ｄ線による断面図である。

【００３０】カフスプロテクタ１８は、所定の強度を備
えた適当なプラスチック材などで作られ、図４から明ら
かなように、固定子鉄心１の各歯部２に対応して外周側
から内周側に向かって放射状に伸びた複数本の棒状部１
８ａと、これらの棒状部１８ａの外周側を一体にしてい
る円弧部１８ｂとで構成されている。

【００３１】そして、その棒状部１８ａの断面形状は、
図５に示すように、スロットライナ５のスロットライナ
カフス部６の間に丁度入り込めるように、ほぼ角形に形
成されており、ここで、この棒状部１８ａの幅方向の寸
法Ｗは、歯部２の幅から両側のスロットライナカフス部
６の厚さを引いた寸法にしてある。従って、いま、歯部
２の幅を図示のようにＴとし、スロットライナ５の厚さ
をｔとすると、 Ｗ＝Ｔ−２ｔ となる。

【００３２】次に、このカフスプロテクタ１８の棒状部
１８ａは、固定子鉄心１の全ての歯部２に対応して同じ
本数が設けてあり、円弧部１８ｂにより、相互に連結さ
れているが、このとき、この円弧部１８ｂは、全ての棒
状部１８ａに対して共通になっているのではなくて、そ
の円周方向に沿って分割されていて、扇形状の複数個の
カフスプロテクタ１８として作られている。

【００３３】そして、図３の装置では、これら複数個の
カフスプロテクタ１８が、それぞれ固定子鉄心１の外周
部から内周側に向かって、放射状に移動できるように構
成してある。そこで、まず、固定子鉄心１がブレード１
１に挿入される前には、予めカフスプロテクタ１８を外
周側に戻しておく。そして、この状態で、固定子鉄心１
をブレード１１に挿入し、所定の位置に固定したら、こ
こで、カフスプロテクタ１８を、外周側から内周方向に
動かしてゆく。

【００３４】そうすると、図５に示すように、歯部２の
側端面で、両側にあるスロット２に装着されてるスロッ
トライナ５のスロットライナカフス部６の間に、各カフ
スプロテクタ１８の棒状部１８ａがそれぞれ入り込んだ
状態でカフスプロテクタ１８が移動してゆき、最終的に
図４に示す位置に達する。そこで、この状態になったと
ころでカフスプロテクタ１８を固定する。

【００３５】そこで、このときの状態を見てみると、カ
フスプロテクタ１８の棒状部１８ａは、図５に示されて
いるように、隣接するスロットライナカフス部６の間に
隙間なく介在された状態にされている。この結果、図５
から明らかなように、固定子鉄心１の側端部でスロット
３から突き出たスロットライナ５の端部５'とスロット
ライナカフス部６は、スロット３の外側にあるカフスプ
ロテクタ１８の棒状部１８ａにより支えられ、これらス
ロットライナ５の端部５'とスロットライナカフス部６
がスロット３の外側に倒れ込もうとするのが的確に支持
されていることになる。

【００３６】そして、この後、カフスプロテクタ１８が
装着された状態で固定子コイル７の挿入を行なう。そう
すると、この後、スロット３内に、占積率を高めるた
め、コイル素線の本数を多くした固定子コイル７が挿入
されてきたとしても、スロットライナ５の端部５'とス
ロットライナカフス部６の、少なくとも根元付近で傾き
が発生する虞れは全く生じない。

【００３７】従って、この挿入装置によれば、図１に示
すように、固定子コイル７がスロット３の中から出てコ
イルエンド部７ａに至る間で、傾き部７ｃの前に直線立
上り部７ｄが形成されている固定子を確実に、しかも容
易に製造することができる。

【００３８】そして、全部のコイルの挿入を終わった
後、カフスプロテクタ１８を外周側に戻し、コイルが挿
入された固定子鉄心１を挿入装置から取り外してやれ
ば、固定子コイルの挿入処理が完了することになる。

【００３９】ここで、本件発明者らが確認したところ、
本発明による挿入装置によりスロットライナが受けた損
傷の程度は、従来技術の場合に比して、面積比で３５％
以下に減少しており、損傷を生じた場合でも、その程度
は軽く、絶縁不良(耐電圧不良)の原因になる程のもので
はなく、従って、本発明によれば、充分に占積率が高め
られ、性能の向上が大きく図れることが判った。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、スロットライナの端部
で、スロットから外部に突き出している部分の根元に大
きな曲げ応力が現れるのが確実に抑えられるので、占積
率を高めてもスロットライナが損傷を受ける虞れがなく
なり、小型で高性能の回転電機の固定子を容易に提供す
ることができる。

【００４１】さらに本発明によれば、固定子コイルの挿
入に際して、スロットライナの端部で、スロットから外
部に突き出している部分を支え、その根元に曲りが発生
しないようにでき、従って、スロットライナの損傷によ
る絶縁不良が発生する虞れがなく、高占積率で、しかも
絶縁耐力の低下がなく、小型で高効率、且つ信頼性の高
い回転電機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転電機の固定子の一実施形態を
示す部分断面図である。

【図２】本発明による回転電機の固定子の一実施形態に
おけるカフスプロテクタを説明するための部分断面図で
ある。

【図３】本発明による固定子コイル挿入装置の一実施形
態を示す断面図である。

【図４】本発明によるカフスプロテクタの一実施形態の
一部を拡大して示した平面図である。

【図５】本発明によるカフスプロテクタの一実施形態が
装着された状態を拡大してしめした断面図である。

【図６】回転電機の固定子におけるコイルの挿入状態を
説明するための拡大図である。

【図７】回転電機の固定子におけるスロットライナの装
着状態を示す拡大図である。

【図８】従来技術によるコイル挿入装置の一例を示す断
面図である。

【図９】従来技術によるコイル挿入装置の一例における
ブレードとウェッジガイドを示す断面図である。

【図１０】従来技術による固定子におけるコイルの挿入
状態の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 固定子鉄心 ２ 歯部 ３ スロット ４ スロットの開口部 ５ スロットライナ ５' スロットライナの端部 ６ スロットライナカフス部 ７ 固定子コイル ７ａ コイルエンド部 ７ｂ 固定子コイルの曲り部 ７ｃ 固定子コイルの傾き部 ７ｄ 固定子コイルの直線立上り部 ８ ウェッジ ９ ウェッジの側部 １０ ハウジング １１ ブレード １２ ブレードホルダ １３ ストリッパ １４ ロッド １５ ボルト １６ ウェッジガイド １７ ウェッジプッシャ １８ カフスプロテクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 幸郎 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 大原 光一郎 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 清水 泉 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 斉藤 嘉治 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子コイルが、スロットライナを介し
   て、固定子鉄心のスロットに挿入されている回転電機の
   固定子において、 前記固定子コイルの、前記スロットから前記固定子鉄心
   の側端面側に抜け出ている部分に、前記スロット内での
   該コイルの延長方向と同じ方向に伸びた直線部が形成さ
   れていることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 【請求項２】 予め所定の形状に巻回成形しておいた固
   定子コイルを、スロットライナカフス部が形成されてい
   るスロットライナを介して固定子鉄心のスロットに挿入
   する方式の固定子コイル挿入装置において、 前記固定子鉄心の歯部の周方向の幅から、前記スロット
   ライナの厚さの２倍を減算した幅の棒状部材を、前記歯
   部の側端面に装着する手段を設け、 隣接するスロットの前記スロットライナカフス部の間に
   前記棒状部材が介在した状態で、前記固定子コイルの挿
   入を行うように構成したことを特徴とする固定子コイル
   挿入装置。