JPS596140B2 - 電動機の固定子とその組立方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電動機素子を製作する装置及び技術さらに評言
すれば電動機の固定子の製作技術とそのための装置に関
する。

電動機の固定子を製作する場合、多数の比較的薄い固定
子成層体が帯条材料から圧穿され一体的に積層されて中
央に軸線方向に延びたほぼ円筒形の腔部をそなえた固定
子鉄心を形成し、この場合多数の軸線方向に延びたスロ
ットが、隣り合ったスロットを離隔して同様に多数の固
定子の歯で画成されて上記腔部に連通している。

固定子の歯は固定子腔部近傍に互いに対向して張り出し
た複数の歯端を有し、スロットが上記腔部に連通ずるギ
ャップをこれによって形成している。

次にスロットにはスロット内巻線組付技術又は、巻線形
成後この巻線を適当な鉄心スロット中に軸線方向か半径
方向に挿入することによって巻線を配設する。

固定子巻線に用いられる巻線は、隣接している一対の固
定子歯の間にあるギャップによって制限される、又は別
言すれば、所定の巻線径に対して隣接する固定子歯の間
にギャップがこの巻線を受入れるだけの十分な大きさを
有することが必要である。

固定子鉄心ギャップ内に巻線を組付ける技法には様々な
配慮が必要であるが、スロットギャップはなお巻線径を
制約し、この巻線径はスロットギャップを制約し、さら
にこのスロットギャップは公知の固定子製作技術によれ
ばそれ以上縮小できないか又は巻線径を大きくすること
ができない。

本発明のいくつかの目的のうち、本発明による電動機固
定子製作技術は従来方式に比べて、隣接する固定子歯の
間のギャップを巻線径と対応させて増減し得るようにす
る点は注目すべきである。

これは、電動機の効率を向上させ、固定子鉄心のスロッ
トに予め巻かれたコイルを挿置する方向を改良し、さら
に電動機の固定子を製作するにあたって隣接する固定子
歯の間のギャップの長さによてもたらされる制約を排除
することを可能にする。

一般的に言えば、固定子鉄心のスロットに予め巻かれた
コイルを挿置する本発明の一法によれば、鉄心スロット
開口部をある程度拡大し、特定の拡大されたスロット開
口部に予め巻かれたコイルを挿通し、さらに上記スロッ
ト開口部を縮小させることにより巻線形固定子を形成さ
せるのである。

同様にして、本発明において、中央部の軸線方向にほぼ
円筒状の腔部を延設した固定子鉄心をそなえ、この腔部
と多数の軸線方向に細長く延びたスロットとを連通し、
隣り合うスロットを同数の固定子歯で離隔し、この固定
子歯の隣接する歯端にスロットを上記腔部と連通させる
ギャップを形成した電動機の固定子の製作方法には、少
なくとも一部の隣り合って一対をなす歯の間のギャップ
を拡大すること、特定のスロット中に固子巻線を装定す
ること、上記少なくとも一部の隣り合って一対をなす歯
の間のギャップを縮小せしめること、が含まれる。

さらに又、本発明の固定子等のスロットにコイルを組込
む装置には、固定子鉄心を係着支持するための固定子腔
部保持体、固定子歯の歯端を半径方向内側部に形成して
歯を腔部支持体に合致させる圧穿部材等の手段が設けら
れる。

多数のほぼ円形に配列された平行な刃部はコイルと固定
子鉄心を支持するとともに、これらの刃部に沿ってスト
リッパ等の部材を移動させることにより刃部に沿ってコ
イルを動かし固定子鉄心のスロットに押込むはたらきを
なす。

固定子の歯端を半径方向外側部の形状を変えさせて、例
えば固定子腔部内側に同時的に係着移動する多数の円筒
状ローラによって円筒状の腔部固定子を形成させ、歯端
が形成される前に占めていた位置に固定子歯の歯端を半
径方向外向きに配列するのである。

本発明の実施例に関して添付図に従い以下説明する。

第１図において、固定子鉄心１１は巻線を装定すべきス
ロット１３，１５．１７を有する。

この巻線は特定のスロットに直接巻装するか、巻線を前
成形してスロット内にこの巻線を軸線方向又は半径方向
から装定するかたちで設けられる。

隣接する各一対のスロットは一方の側に固・定子歯１９
又は２１を形成し、又こうして隣接し合った一対の固定
子歯は、巻線を固定子鉄心に装定するための鉄心ギャッ
プを間に挾んでなる歯端２３．２５゜２７．２９，３１
，３３をそなえている。

従来の鉄心ギャップ１は歯端２７と２９との間に示され
ている。

予め巻かれたコイルを軸線方向に挿置するには、固定子
鉄心のみならずコイルをも支持する多数のほぼ円形に配
列された平行に延びる刃部の面に固定子鉄心を装定し、
さらにこれらの刃部に沿ってスｌ−ＩＪツバ等の装置を
移動させてコイルを固定子鉄心スロット内に装入させる
のである。

予め巻いたコイルを軸線方向に挿入する技法はアダムソ
ンに対する米国特許第２，４３２，２６７号、ヒルに対
する同第３，３２４，５３６号、さらにウォーカー等に
対する同第３，４０２，４６２号に例示されている。

上記の刃部３５，３７の代表的な対が第１図に示され、
これらの刃部は唇状部又はリップ部３９及び４１をそな
えておりリップ部は各固定子歯端２３及び２５に重なっ
て巻線の挿入の際に、巻線が固定子鉄心の歯端の比較的
荒い表面により傷つけられないように保護する。

従って、挿入部の刃部特にリップ部３９及び４１は巻線
挿入の際に利用可能なギャップを図示したギャップ■か
らギャップＢに減少させることになる。

勿論、刃部ギャップを大きくすれば、挿入が可能になり
必要に応じてさらに巻線径の大きな巻線を挿置すること
も可能になる。

このように刃部ギャップを大きくすると鉄心ギャップも
大きくする必要が生じ、鉄心ギャップをさらに大きくす
ると、出来上った電動機の運転効率が低下するに至る。

鉄心ギャップは大きくせずに刃部ギャップを大きくする
か、刃部ギャップを小さくせずに鉄心ギャップを小さく
する、又はこれらを同時になすには、図示のごとく、歯
端３１及び３３によって固定子歯端を形成すればよい。

図示のスロット１３のギャップ１と刃部ギャップＢはこ
の問題に対する従来の対応策を示すが、スロット１５に
ついて示されているギャップはスロット１７について示
されている刃部ギャップＢとほとんど同じ程度のギャッ
プとなっていて、こうしたギャップは固定子歯端を、ス
ロット１７について図示した幅がさらに拡がった新たな
ギャップ■にまで変形することによって達成し得る。

この変形は、歯端３１及び３３について示されるごとく
、固定子の成層を行った後に隣接して対になった歯のあ
るものに対してこれらの歯の間のギャップを拡大せずに
固定子成層用圧穿ダイによって行うことができるが、回
転子成層構造の素材が固定子成層体から圧断した中央部
分を用いて形成されることが多く、このようなダイス形
は一対で一組になった歯どうしのギャップを固定子成層
体の圧穿初期に拡大させてしまうため不都合である。

第２図において、圧穿部材５１は、軸線方向に固定子ス
ロット４５に挿入され、５１′で示す位置まで半径方向
内側に押されると、隣接し合った固定子歯端４７及び４
９を固定子腔部に向かって位置４７’、４９’まで偏向
させ、これによって鉄心ギャップを拡大させるはたらき
をする。

実際には、５１のような多数の圧穿部材はほぼ日影に配
列され、固定子スロットに対して同時に整合して軸線方
向に挿入し得るものである。

いくつかのスロット開口部を拡大させるために、５３及
び５５のような複数対の楔状部材が相対的に移動されて
、各圧穿部材を展開させる又は半径方向内側に縮退させ
て、特定の巻線裁定工程で必要な多数の歯端を同時に賦
形する。

楔状部材５５は、腔部支持部材５９を支持するとともに
５１のようないくつかの圧穿部材を可動的に基部５７に
対して固定させることができる。

第２の枠部材６１は５３のようないくつかの楔を可動的
に支持しており、この楔５３と圧穿部材５１とは半径方
向外向きにばねの力で外定されている。

固定子鉄心６３と上部枠部材５７及び下部枠部材６１と
を適切に整合させると各固定子スロット内で圧穿部材と
一対の楔状部材が同時に軸心合わせされるとともに枠部
分５７と６１を互いに押して同時に各一対の歯端の変形
を行わせる。

上記工程により歯端に与えられる実際の曲げ又は変形は
、腔部支持体５９の隣接する腔部支持部分の形状のみな
らず、圧穿部材４３の形状によって左右される。

こうした変形の後、固定子鉄心は第３図に示した歯形を
有する。

第３図において、裁定すべき巻線は６５，６７６９など
の挿入体刃部に裁定される。

刃部は前出の米国特許第３，３２４，５３６号、同第３
，４０２，４６２号に示されたものと同様に円形に平行
に延びるかたちで配列さ、れている。

しかし、こうした刃部は従来のものと比べて、一対の細
長い凹陥部７１゜７３が設けられていてこれらの外側の
対応する歯８３面でひろがる一対のリブ片７９．８１と
ともに各々形成された固定子歯端７５，７７を受入れる
ようになされている点で異なることに注目する必要があ
る。

ストリッパ８５は固定子腔部に通されて常法どおり巻線
を軸線方向に挿入する。

８７のような巻線を固定子スロットに配設すると、第４
図の固定子８９には円筒形の成形具９１が挿通されるだ
けで固定子歯端が半径方向外向きに変形され円筒形に固
定子腔部に復帰し、一方隣接する対になった歯どおしの
間のギャップは縮してスロット開口部がさらに一層狭く
なる。

形成具９１はその円筒部分の直径がほぼ出来上った固定
子腔部の直径に等しくしてあり、テーパ状部分９３でこ
の工具を固定子に挿通しやすくして固定子歯端の復元を
ある程度漸進的に行わせることができる。

上記の固定子腔部は円筒形状に復元して、第５Ａ図及び
第５Ｂ図の１１７，１１９，１２１゜１２３のようなロ
ーラを用いて予め変形された歯端を再成形して隣り合う
歯対間のギャップを小さくすることができる。

ローラは内部固定子腔部内で転動させて１０１などの固
定子歯端を半径方向外向きに最終位置まで変位させる。

これらのローラは円筒形で円周方向に固設されその最外
側面が完成された固定子腔部と合致するようになす。

これらのローラが固設されると、固定子がローラ間に変
形ずみ歯端を落とし込むように離隔するとともに、固定
子はローラに対して回転して固定子歯端を変形させるよ
うな寸法関係にされている。

一方、ローラ１１７，１１９，１２Ｌ１２３はテーパ状
をなしカム又はテーパ状ローラ１３３等により各軸線に
対してほぼ直交して外向きに可動になされ、これによっ
て必要に応じて固定子歯端の漸進的変形を行わせること
ができる。

固定子歯部の整形は第５Ａ図及び第５Ｂ図に示す装置に
よりむしろたやすく行われる。

固定子歯端を変形した固定子８９には４個のテーパ付き
ローラ１１７，１１９，１２１．１２３が押込まれ、次
で中央のテーパ付きローラ１３３をいくつかの対向した
テーパ付きローラに押込んで上記４個のローラを外向き
に押しひろげて固定子腔部の整形を行う。

これら４個の外側ローラの細長いスロツト１２９には各
ローラのいずれか一端に軸棒１２５が設けられ、固定子
腔部を外向きに押されるとこれら４個のローラ内で半径
方向に自在に動き得るようにされている。

上記のことから、本発明による電動機固定子を製作する
ための方法及び装置は前述した目的ならびに諸利点を具
体的に実現するものであることが明白になった。

本発明では様々な変更が可能であり、例えば、絶縁性の
スロットライナー１０３及び腔部楔１０５を常法に従っ
て固定子中に挿置したり、固定子歯端の変形及び整形に
様々な方式を用い得る。

第６図の工程例において、上記の歯端の変形工程１０７
は先に述べたように固定子成層体の圧穿ステップ１０９
に組み入れてもよい。

この成層体はステップ１１１で組立てて従前の溶接又は
ボルト固定により又は現在よく行われるクリート法によ
って成層体を合体させて固定子鉄心を形成することがで
きる。

固定子巻線の挿入ステップ１１３では、絶縁用の腔部楔
部材が挿置され、さらにこれは単巻の巻線を１段階で挿
置するものでも異なる巻線を数段階で挿置するものでも
よく、あるいは多数の別々な巻線を同時に挿置するもの
であってもよい。

本発明は又スロット内巻装及び手巻きのほかの巻線取付
方式を採る際にも有利である。

固定子歯端を半径方向内向きに偏向させる上述２法にあ
っては、歯端は必要に応じて別な向きに偏向させて鉄心
ギャップをより一層ひろげるようにすることもできる。

又、整形ステップ１１５の２法も他の適宜な方式に変更
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明と従来技術とを比較する電動機の固定子
鉄心の部分端面図、第２Ａ図、２Ｂ図、２０図、２Ｂ図
は隣接する複数対の固定子鉄心の歯の間の鉄心ギャップ
を拡大させるための装置、第３図は変更されたコイル挿
置具と拡大されたギャップとの位置関係を示す固定子部
分、第４図は隣接する複数対の固定子鉄心の歯の間の予
め拡大されたギャップを縮小させるための装置と固定子
の斜視図、第５Ａ図及び第５Ｂ図は隣接し合った複数対
の固定子鉄心の歯の間のギャップを縮小させる別な装置
に関連した固定子の部分をそれぞれ示す端面図と部分断
面図、第６図は本発明による固定子製作の一法を示すブ
ロック図である。 １１・・・・・・固定子鉄心、１３，１５，１７・・・
・・・スロット、１９，２１・・・・・・固定子の歯、
２３．２５゜２７．２９，３１．３３・・・・・・歯端
、３９，４１・・・・・・リップ部、Ｂ・・・・・・ギ
ャップ、５１・・・・・・圧穿部材、５３．５５・・・
・・・楔状部制、５９・・・・・・腔部支持部材、５７
．６１・・・・・・枠部材、６５，６７．６９・・・・
・・刃部、８７・・・・・・巻線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定子鉄心と係合してこれを保持する固定子腔部支
   持体、半径方向内向きに固定子歯端を形成して上記腔部
   支持体に対し固定子の歯を適合せしめるための手段、コ
   イル及び固定子鉄心を支持するほぼ円形に配列され複数
   の平行に延びる刃、部並びに固定子の歯を半径方向外向
   きに整形して円筒状腔部の固定子を形成せしめるための
   手段、によって構成されたことを特徴とする固定子等の
   スロットにコイルを組込むための装置。 ２ 請求の範囲１記載の装置において、各刃部は固定子
   スロットに整合された隣接する刃部の間にギャップを有
   する固定子歯と係合し、各刃部の一対の細長い凹陥部は
   それぞれに形成された固定子歯端を受入れてなり、さら
   に上記凹陥部の外側の一対のリブ部材が対応する歯面両
   側に形成されてなること。 ３ 請求の範囲１記載の装置において、上記固定子を形
   成するための手段は、固定子スロット中にそれぞれ配置
   可能な多数の圧穿部材、及び上記各圧穿部材を対応する
   固定子歯端に押入するための手段を含んでなること。 ４ 請求の範囲１記載の装置において、前記整形するた
   めの手段は一ト記固定子の腔部に同時に係合し該腔部内
   で転動して上記固定子歯端を半径方向外方に変位せしめ
   るための多数の円筒状ローラを含むこと。 ５ 請求の範囲１記載の装置において、上記成形された
   固定子歯端は成形に先立って占めていた位置にまで半径
   方向外方に同時に押圧せしめられること。 ６ 中央部に軸線方向に延在したほぼ円筒状の腔部、該
   腔部に連通し軸線方向に延設された多数のスロット及び
   隣接するこれらのスラントを離隔した多数の固定子歯、
   上記スロットが上記腔部と連通しているギャップを形成
   した隣接し合う固定子歯端をそなえてなる固定子鉄心を
   設けた電動機の固定子を製作する方法であって、隣接し
   て対をなす少なくとも一部の歯の間のギャップを拡大せ
   しめる段階、所定の複数のスロットに固定子巻線を組み
   付ける段階、ならびに上記隣接して対をなす少なくとも
   一部の歯の間の上記ギャップを縮少せしめる段階によっ
   て構成されることを特徴とする上記固定子製作方法。 ７ 請求の範囲６記載の方法において、上記拡大された
   後縮小されたギャップは少なくとも上記所定のスロット
   に対応するギャップを含むこと。 ８ 請求の範囲６記載の方法において、上記ギャップは
   、隣接する固定子歯端を半径方向内方に変形せしめるた
   とによって拡大されること。 ９ 請求の範囲８記載の方法において、上記ギャップは
   上記固定子歯端を半径方向外方に復元せしめることによ
   り縮小せしめて上記固定子腔部を円筒状の原形に復元せ
   しめられること。 １０請求の範囲６記載の方法において、上記ギャップは
   非円形腔部のある複数の固定子成層体を圧穿して拡大さ
   れ、複数の成層体を積層し、さらに成層積層体を一体的
   に結合して上記固定子鉄心を形成せしめること。 １１ 請求の範囲１０記載の方法において、上記固定子
   成層体の腔部は半径方向内向きに突出するギャップの近
   傍にセグメントを有することによって円形からはずれた
   形状になしたこと。 １２請求の範囲６記載の方法において、上記ギャップを
   拡大せしめる段階は、上記歯端の間の固定子歯を半径方
   向に支持すること及び隣り合った歯端を半径方向内向き
   に変形せしめることを含んでなること。 １３複数の予め巻かれたコイルを複数の固定子鉄心のス
   ロットに挿定するための方法であって、上記スロットの
   開口部のうちの一部を拡大せしめる工程、所定の拡大さ
   れたスロット開口部に予め巻かれたコイルを挿通せしめ
   る工程、ならびに上記スロット開口部のうちの上記一部
   を縮小せしめる工程、からなることを特徴とする上記方
   法。 １４請求の範囲１３記載の方法であって、上記ギャップ
   の拡大工程は、多数の圧穿部材をそれぞれ個々の固定子
   スロットに対し軸線方向に挿通ずること、上記圧穿部材
   を半径方向内方に向けて縮退させて上記隣接し合う固定
   子歯端を上記固定子腔部に向けて偏向せしめること、な
   らびに上記固定子スロットから上記多数の圧穿部材を軸
   線方向に抜去すること、よりなること。 １５請求の範囲１４記載の方法であって、上記縮小工程
   は上記偏向せしめられた固定子歯端を半径方向外方に押
   圧して円筒状の固定子腔部を形成せしめることを含んで
   なること。 １６請求の範囲１３記載の方法であって、上記スロット
   開口部は隣接し合う固定子歯端を半径方向内向きに変形
   せしめることにより拡大されること。 １７請求の範囲１６記載の方法において、上記スロット
   開口部は固定子歯端を半径方向外方に再整形して上記固
   定子腔部を円筒状の原形に復元せしめることにより縮小
   されること。 １８請求の範囲１３記載の方法において、上記スロット
   開口部が非円形の腔部を有する固定子成層体を圧穿して
   拡大され、多数の成層体を積層し、さらに該成層積層体
   を一体的に結合して固定子鉄心を形成せしめること。 １９請求の範囲１８記載の方法において、上記固定子腔
   部は、半径方向内方に突出する上記スロット開口部の近
   傍にセグメントを有することにより円形からずれた形状
   をなしていること。 加請求の範囲１３記載の方法において、上記ギャップの
   拡大工程は、上記歯端の間の固定子歯を半径方向に支持
   することならびに隣接し合う歯端を半径方向内方に変形
   せしめることを含んでなること。