JPWO2018008738A1 - 回転電機及び回転電機の製造方法 - Google Patents
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Abstract
ロータ12側に開口する開口部135が形成されたスロット132が周方向に複数形成され、ロータ12の円周面に対向して配置されたステータコア131と、スロット132に挿入されたコイル133とを備え、スロット132の開口部135には、軟磁性体粉末と樹脂材料との混合体17が形成され、混合体17の比透磁率が5〜35である。
Description
前記スロットは、前記コイルを収納する格納部と、前記格納部よりも内径側に位置するスロット開口部とを有し、
前記スロット開口部の内壁から前記格納部の少なくとも一部の内壁まで磁性部材が接触している。
ステータスコア131のスロット132の格納部139内には、絶縁物であるスロットライナー14と、巻線133と、絶縁物であるスロットライナー(またはサシキ)15とが、外周側より挿入されて収納されている。外周側のスロットライナー14は巻線133とティース134との間を絶縁する。また、内周側のスロットライナー15は絶縁の役割に加え、巻線133がスロット開口部135の端部よりロータコア側へ突出するのを防ぐ役割を持つ。巻線133は例えばエナメル被服銅線のような導体がティース134に巻回されたコイルである。
実施例4は、ステータコア131のスロット開口部135における軸方向(図16のZ方向)の構造の特徴を説明するものである。スロット開口部135の軸方向Zに、所定間隔で、複数の磁性部材161が配置され、それら磁性部材161の間に、磁性粉末と樹脂とを混練した磁性材172を充填して構成される。磁性材172は上述の磁性楔と同様の磁性部材である。ここで、磁性部材161はスロット開口部135の形状に合わせて予め硬化させた固体物であり、混練した磁性材172を充填するための案内部材或いは支持部材となる。磁性部材161は作業工程の観点から治具と呼んでもよいであろう。なお、図16は、スロット開口部135に複数の磁性部材161が装填しているが、磁性材172が未だ充填していない状態を示している。なお、後述する実施例5や実施例6との関係で言えば、実施例4は、磁性楔が軸方向Zに複数層の磁性部材から構成される例である。
実施例5は、磁性粉末と樹脂を混練し成形・硬化して製作した、複数の層構造から成る磁性楔173を、スロット開口部135及び格納部139に軸方向端部から挿入することで、実施例1と同様なステータスコアを構成する。
図17及び図18を参照するに、予め磁性粉末と樹脂を混練しあらかじめ成形・硬化して製作した磁性楔173は、径方向Yに、第1層1731と第2層1732の2層構造を成している。内径側に位置する第1層1731は樹脂密度よりも軟磁性体粉密度が高い層であり、外径側にある第2層1732は軟磁性体粉密度よりも樹脂密度が高い層である。磁性粉末の密度を高くすることによって透磁率が高くなるが、他方では磁性粉末同士の結合強度が弱くなるため機械的強度が低下する。機械的強度低下を防止するために磁性粉末密度を低くすることにより、磁性粉末同士を接着させる力が強まり樹脂の曲げ強さ等の機械的強度を向上させることが出来る。そこで、本実施例においては、径方向に複数構造を成す、第1層と第2層で磁性粉末の密度を異ならせることによって、磁気特性が必要な部分においては高磁気特性を有し、機械的強度が必要な箇所では高機械強度を有する磁性楔を提供することができる。
図9の例は、径方向に積層された第1層1731の下部を第2層1732が覆うように形成され、両者の接着面では周方向Xから突出する突起181によって両者の層を噛み合わせるように構成している。図9(a)及び(b)は、第1層1731から第2層1732へ突起181が形成され、(c)は反対に、第2層1732から第1層1731へ突起181が形成されている。このように構成することで、径方向内側にかかる磁気吸引力に耐えられる構造となる。
なお、磁性楔1731、1732の材料は樹脂と磁性粉末の混錬物であるため、例えば圧縮成型やトランスファー成型などプラスチックの成型に用いられている手法を用いた成型が可能である。
複数の層構造から成る磁性楔173の成型は予め成形・硬化しなくても、充填方式による製造プロセスでも実現できる。例えば、最初に第2層1732を形成する磁性粉末と樹脂の混練物をスロット開口部135内に充填して硬化させ、その後、第2層1732の上に、第1層を形成する高磁気特性の磁性粉末と樹脂の混練物を充填して硬化させることによって、製造プロセス中において複数層の磁性楔173を形成することが可能となる。また、他の例として、既に成型された絶縁層(第2層対応)を予めスロット開口部内に挿入した後、高磁気特性の混練物(第1層対応)を充填して硬化させることにより、同様の磁性楔173を形成することができる。
更に他の変形例として、上述した磁性楔173は複数層構造が径方向Yに積層されたものであるが、層構造の方向は、径方向に限らず、軸方向或いは周方向のいずれの方向においても可能である。
実施例6は、ステータコア131の周方向Xに複数の層構造を有する磁性楔173の例である。図示のように、磁性楔173は、スロット開口部135の両側壁に接触する第1層1731と、第1層1731の両側下部に形成された第2層17322とを有する構造である。第1層と第2層は、周方向Xに層構想を形成している。第1層1731の下部はスロットライナー15に接し、第2層1732は格納部139の両側に装填されたスロットライナー14と第1層1731とにそれぞれ接触している。
なお、他の例として、第2層1732は、実施例5の変形例で説明したように、磁性粉末密度を下げた磁性材料と趣旨の混練物でもよい。更に他の例によれば、第2層1732は、磁性材料を含まない、樹脂やワニスなどの絶縁材料でも構わない。
実施例7は、複数層を有する磁性楔の例であり、実施例6の他の例と考えてよい。
図示のように、磁性楔173は、第1層1731と第2層1732から構成されて、第1層1731は、スロット開口部135の側壁に沿って径方向Y(図21の下方)に延伸している形状であり、その底部はスロットライナー15に接触している。更に、第1層1731は径方向Y(下方)に延伸するにしたがって第1層の周方向Xにおける幅が広くなり、その両端は、格納部139の両側に配置されたスロットライナー14に接触している。第1層及び第2層を形成する磁性粉末と樹脂の混練物は実施例6と同様である。
このような構造とすることで、ロータコア121からの磁気吸引力によって第1層1731が欠落する事態を低減することができる。なお、第1層1731の下部の形状は曲線的に幅が広くなっているが、その形状は曲線に限らず直線的に幅を広げても構わない。また、第2層1732の形状も曲線に限らず、直線としてもよい。
Claims (15)
- ロータ側に開口する開口部が形成されたスロットが周方向に複数形成され、前記ロータの円周面に対向して配置されたステータコアと、前記スロットに挿入されたコイルと、を備え、
前記スロットの開口部には、軟磁性体粉末と、樹脂材料による混合体が形成され、前記混合体の比透磁率が、5〜35である回転電機。 - 前記混合体における、前記軟磁性体粉末の混合割合が、50体積%以上85体積%以下である請求項1に記載の回転電機。
- 前記軟磁性体粉末と樹脂材料との混合体は、前記軟磁性体粉末間に前記樹脂材料が介在して形成されている請求項1に記載の回転電機。
- 前記軟磁性体は、鉄−シリコン(Fe−Si)合金である請求項1に記載の回転電機。
- 前記ステータコアのスロットは、半閉型スロットである請求項1に記載の回転電機。
- ロータ側に開口する開口部が形成されたスロットが周方向に複数形成され、前記ロータの円周面に対向して配置されたステータコアと、前記スロットに挿入されたコイルと、を備えた回転電機の製造方法であって、
樹脂材料と軟磁性体粉末とを混合して混合物を形成し、
前記混合物を固形化して、前記樹脂材料と前記軟磁性体粉末との混合体であって、比透磁率が5〜35である混合体を、前記開口部に形成する回転電機の製造方法。 - 前記開口部に前記混合物を充填し、
前記開口部に充填された前記混合物に含まれる前記樹脂材料を固形化して、前記混合体を形成する請求項6に記載の回転電機の製造方法。 - 前記混合物に含まれる前記樹脂材料を固形化して前記混合体を形成し、
前記混合体を、前記開口部に嵌合させる請求項6に記載の回転電機の製造方法。 - 径方向外側から内側へ延伸する複数のティースと、前記ティースの間に形成されるスロットとを有するステータコアと、前記スロットに配置されたコイルとを有する回転電機であって、
前記スロットが、前記コイルを収納する格納部と、前記格納部よりも内径側に位置し前記格納部よりも幅の狭いスロット開口部とを有し、
前記スロット開口部の内壁から前記格納部の少なくとも一部の内壁まで磁性部材が接触している回転電機。 - 前記磁性部材は、ステータの径方向又は周方向に複数の層を有する請求項9に記載の回転電機。
- 複数の層を有する前記磁性部材は、ステータの内径側に位置する第1層の透磁率が、ステータの外径側に位置する第2層の透磁率よりも高い請求項10に記載の回転電機。
- 前記磁性部材は、前記スロット開口部の両側壁に接触する第1層と、前記第1層の両側に位置して前記格納部の側壁の一部に接して形成された第2層とを有し、
前記第1層は前記第2層よりも透磁率が高い請求項10又は11に記載の回転電機。 - 前記第1層は、径方向外側へ向かうに従って、その幅が広くなる請求項12に記載の回転電機。
- 前記磁性部材を形成する前記第1層と前記第2層との境界には、いずれか一方の層から他方の層へ伸びる突起を有する請求項12に記載の回転電機。
- 前記磁性部材は、磁性粉末と樹脂材料との混合体である請求項9に記載の回転電機。
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