WO2022191038A1 - コアならびにコアを備えた電磁機器 - Google Patents

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    • H02K1/04—Details of the magnetic circuit characterised by the material used for insulating the magnetic circuit or parts thereof
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits

Definitions

  • the present invention relates to a core and an electromagnetic device with a core.
  • a stator of a motor includes a substantially annular core and a plurality of coils inserted into a plurality of slots formed on the inner peripheral surface of the core. See Patent Document 1, for example.
  • linear motors which are easy to drive at high speeds and excellent in quietness, have become popular as drive units for various industrial machines, such as spindle/table feed mechanisms for machine tools and magnetic head drive mechanisms for OA equipment.
  • Such a linear motor slider includes a substantially linear core and a plurality of coils inserted into a plurality of slots formed on one side of the core. See Patent Document 2, for example.
  • the coils of electromagnetic devices such as the motors and linear motors mentioned above are enclosed in insulating paper. Further, after the coil is arranged, the entire circumference of the substantially annular or substantially linear core is surrounded by the resin portion.
  • the liquid resin When forming the resin part, the liquid resin is depressurized to defoam the gas mixed in the liquid resin. However, if defoaming is insufficient and/or the liquid resin is not sufficiently filled into the slot, voids will occur inside the slot.
  • the electromagnetic device includes an armature with a gap, partial discharge may occur in the gap, resulting in destruction of the insulation around the gap.
  • a plurality of slots into which coils are to be inserted are formed on one surface of the core, and bottoms of the plurality of slots are provided on the other surface of the core.
  • a core is provided having a recess extending therefrom.
  • the recess is formed in the bottom of the slot into which the coil is to be inserted, when the resin portion covering the entire armature including the core is formed, the void is induced and generated by the recess. do. Therefore, even if partial discharge occurs around the air gap, since the concave portion is separated from the location where the electric field concentrates, a sufficient insulation distance can be secured between the coil and the core, and partial discharge can occur. can be suppressed. Therefore, a highly reliable core can be provided.
  • FIG. 2 is a perspective view of an armature of the linear motor shown in FIG. 1;
  • FIG. FIG. 4 shows a first magnetic plate used to form the core of the armature;
  • FIG. 4 shows a second magnetic plate used to form the core of the armature;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a motor as an electromagnetic device according to a second embodiment;
  • FIG. 4 shows the magnetic plates used to form the core of the stator;
  • It is a perspective view of a reactor as an electromagnetic device based on a third embodiment. It is a top view of a reactor.
  • FIG. 4 shows a magnetic plate used to form the core of the reactor;
  • FIG. 4 shows a magnetic plate used to form the core of the reactor;
  • FIG. 11 shows another magnetic plate used to form the core of the reactor; It is a figure which shows the recessed part of another aspect. It is a figure which shows the recessed part of another aspect. 1 is a partial cross-sectional view of an armature of a linear motor in the prior art; FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a linear motor as an electromagnetic device according to the first embodiment
  • FIG. 2A is a perspective view of a slider of the linear motor shown in FIG. 1.
  • a linear motor 1 as an electromagnetic device includes an armature 10 mainly including a rectangular core 20 and a plurality of coils 30, and a magnet plate 40 having a plurality of magnets arranged side by side. there is
  • the core 20 of the armature 10 has one side 21 and the other side 22, and the one side 21 is formed with a plurality of rectangular slots 23 into which the plurality of coils 30 are to be inserted respectively.
  • Each of the coils 30 is inserted into the slot 23 while being surrounded by insulating paper 35 . Therefore, the coil 30 and the core 20 are electrically insulated.
  • a resin portion 39 is formed around the armature 10 as a whole.
  • FIGS. 2B and 2C are diagrams respectively showing the first magnetic plate and the second magnetic plate used to form the core of the armature. As shown in FIG. 2B, a plurality of slots 23 are formed on one side of the magnetic plate 20a corresponding to the one surface 21 of the core 20. As shown in FIG. 2B, a plurality of slots 23 are formed on one side of the magnetic plate 20a corresponding to the one surface 21 of the core 20. As shown in FIG.
  • a plurality of slots 23 are similarly formed in the magnetic plate 20b shown in FIG. 2C. Furthermore, at least one recess 29 is formed at a position corresponding to the bottom of each slot 23 . These recesses 29 at least partially extend toward the other surface 22 side (back yoke side) of the core 20 . As shown in FIG. 2C, recesses 29 are formed at both ends of the side corresponding to the bottom of slot 23 .
  • the core 20 is formed by laminating a plurality of magnetic plates, such as iron plates, carbon steel plates, and electromagnetic steel plates.
  • regions Z1 to Z3 are set with respect to the core 20 in the stacking direction of the magnetic plates.
  • Region Z1 includes one side of core 20 corresponding to the first magnetic plate among the plurality of magnetic plates to be laminated.
  • Region Z3 includes the other side of core 20 corresponding to the last magnetic plate among the plurality of magnetic plates to be laminated.
  • the area Z2 is an intermediate area sandwiched between the areas Z1 and Z3.
  • portions of the core 20 corresponding to the regions Z1 and Z3 are formed by laminating a plurality of magnetic plates 20a.
  • a portion of the core 20 corresponding to the region Z2 is formed by laminating a plurality of magnetic plates 20b.
  • the recesses 29 are not formed in the portions of the core 20 corresponding to the regions Z1 and Z3. For this reason, the core 20 in the first embodiment has a recess 29 formed only in the intermediate region Z2 in the stacking direction.
  • the entire armature 10 with the coils 30 inserted into the slots 23 is immersed in an insulating liquid resin.
  • the liquid resin enters the slot 23 and fills the space between the coil 30 , the insulating paper 35 and the slot 23 .
  • the armature 10 is removed from the liquid resin and the resin is cured. Thereby, the resin portion 39 is formed.
  • the resin is cured, the coil 30, insulating paper 35 and slot 23 are fixed together.
  • the gas mixed in the liquid resin and/or the gas captured in the slot 23 by the insulating paper 35 moves upward in the vertical direction. Therefore, such gas is guided from slot 23 to recess 29 and stays in recess 29 . Then, when the resin is cured, the gas forms a gap A inside the concave portion 29 .
  • the recess 29 preferably extends at least partially from the bottom of the slot 23 toward the other surface 22 of the core 20 so that the air gap A is formed within the recess 29 .
  • the recess 29 shown in FIG. 1 is semicircular, the recess 29 is not limited to a semicircular shape. Recess 29 may have other shapes that extend at least partially from the bottom of slot 23 toward other surface 22 of core 20 .
  • the magnetic plate 20b with the concave portion 29 is used only in the intermediate region Z2 of the core 20. The reason for this is that the air gap A tends to occur in the central portion in the stacking direction of the magnetic material.
  • the highly reliable core 20 described above can be provided with only a slight increase in manufacturing cost of the core 20 .
  • the core 20 may be formed using a plurality of magnetic plates 20b in all the regions Z1 to Z3. In this case, the occurrence of partial discharge can be further suppressed.
  • the recess 29 may be formed by machining. These cases are also included in the scope of the present disclosure.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of a motor as an electromagnetic device based on the second embodiment.
  • a motor 1' as an electromagnetic device includes a stator 10' mainly including an annular core 20' and a plurality of coils 30', and a rotor 40' having a plurality of magnets arranged side by side on the outer peripheral surface.
  • a plurality of substantially fan-shaped slots 23' into which the plurality of coils 30' are to be inserted are formed at regular intervals on the inner peripheral surface of the core 20'.
  • Each of the coils 30' is inserted into the slot 23' while being surrounded by an insulating paper 35'. Therefore, coil 30' and core 20' are electrically insulated.
  • a resin portion 39' is formed around the entire stator 10'.
  • the core 20' is formed by laminating a plurality of magnetic plates, such as iron plates, carbon steel plates, and electromagnetic steel plates.
  • FIG. 3B is a diagram showing the magnetic plates used to form the core of the stator.
  • a plurality of substantially fan-shaped slots 23' are formed on the inner peripheral surface of the magnetic plate 20a' shown in FIG. 3B.
  • each of the plurality of cutouts is formed with at least one recess 29' at a position corresponding to the bottom of each slot 23'.
  • These recesses 29' extend at least partially from the bottom of the slot 23' toward the outer peripheral surface of the core 20'.
  • recesses 29' are formed at both ends of the side corresponding to the bottom of slot 23'.
  • recesses 29' are formed in all of the plurality of magnetic plates 20a' that constitute the core 20'.
  • the core 20' is composed only of a plurality of magnetic plates 20a' with recesses 29' formed therein, and does not use magnetic plates (not shown) without recesses 29' formed therein.
  • the entire stator 10' with the coils 30' inserted into the slots 23' is immersed in liquid resin to form the resin portion 39' shown in FIG. 3A.
  • the stator 10' is taken out from the liquid resin in the axial direction of the core 20', that is, in the stacking direction of the magnetic plates.
  • the liquid resin flows axially downward along the slots 23' and the recesses 29'.
  • Most of the gas entrained in the liquid resin and/or trapped in the slot 23' by the insulating paper 35' flows axially downward with the liquid resin.
  • part of such gas is guided from the slot 23' to the recess 29' with less flow resistance together with the liquid resin, and stays in the recess 29', forming a void A.
  • the motor 1' thus formed also provides the same advantages as described above.
  • FIG. 4A is a perspective view of a reactor as an electromagnetic device based on the third embodiment
  • FIG. 4B is a top view of the reactor.
  • the outer core 20'' (core) of the reactor 1'' is inserted into a plurality of cores 41 to 43 arranged in the circumferential direction at equal intervals and slots 23'' formed on both sides of these cores 41 to 43. and coils 31 to 33 that are connected to each other.
  • the coils 31-33 are surrounded by insulating paper (not shown).
  • the cores 41-43 are integrally formed with the outer core 20'' or are in contact with the outer core 20''.
  • the outer peripheral iron core 20'' may have another rotationally symmetrical shape, such as a circular shape.
  • the outer core 20'' is composed of a plurality of, for example, three outer core parts 24 to 26 divided at equal intervals in the circumferential direction.
  • the outer core portions 24-26 are formed integrally with the cores 41-43, respectively.
  • the radially inner ends of the iron cores 41 to 43 are located near the center of the outer peripheral iron core 20''.
  • the radially inner ends of each of the cores 41-43 converge toward the center of the outer peripheral core 20'' with a tip angle of about 120 degrees.
  • the radially inner ends of cores 41-43 are then separated from each other by magnetically coupleable gaps 101-103.
  • the radially inner end of the core 41 is separated from the radially inner ends of the two adjacent cores 42, 43 via the gaps 101, 102, respectively.
  • the outer core 20'' is formed by laminating a plurality of magnetic plates, such as iron plates, carbon steel plates, and electromagnetic steel plates.
  • FIG. 4C is a diagram showing a magnetic plate used to form the core of the reactor.
  • the magnetic plate 20a'' shown in FIG. 4C is divided into a plurality of magnetic plates 24'-26' corresponding to the outer core portions 24-26.
  • Each magnetic plate 24'-26' has at least one recess 29'' similar to that described above formed in the slot 23''.
  • recesses 29'' extend at least partially from the bottom of the slots 23'' radially outwardly of the outer core 20''.
  • recesses 29 ′′ are formed in all of the plurality of magnetic plates 20 a ′′ that constitute the outer peripheral iron core 20 ′′.
  • the outer core 20'' is composed only of a plurality of magnetic plates 20a'' having recesses 29'', and magnetic plates (not shown) having no recesses 29'' are not used.
  • the entire outer core 20'' with the coils 31-33 inserted into the slots 23'' is immersed in liquid resin.
  • the outer core 20'' is taken out from the liquid resin in the axial direction of the outer core 20'', that is, in the lamination direction of the magnetic plates.
  • the liquid resin flows axially downward along the slots 23'' and the recesses 29''.
  • the magnetic plate 20a'' as a single member, which is not divided into a plurality of magnetic plates 24' to 26', may be laminated to form the outer core 20. Included within the scope of disclosure.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing another embodiment of the recess. These drawings show recesses 29a and 29b formed in the core 20 of the linear motor, but similar recesses 29a and 29b are also formed in the core 20' of the motor and the core 20'' of the reactor 10''. can be formed.
  • the recesses 29a shown in FIG. 5A are formed at both ends of the side corresponding to the bottom of the slot 23. As shown in FIG. These recesses 29a extend partially toward the other surface 22 of the core 20 and partially toward another adjacent slot 23. As shown in FIG. Therefore, the recess 29a shown in FIG. 5A is further away from the slot 23 in the direction parallel to the other surface 22 than the recess 29' shown in FIG. 1 and the like.
  • the insulation distance between the coil 30 and the core 20 can be further secured than in the case of FIG. 1, so the occurrence of partial discharge can be further suppressed. Therefore, it will be appreciated that the reliability of the core 20 can be further enhanced.
  • FIG. 5B extends in an arc shape from the entire side corresponding to the bottom of the slot 23 toward the other surface 22. As shown in FIG.
  • the width of the slot 23 parallel to the other surface 22 is always greater than the width of the recess 29b. Therefore, the coil 30 inserted into the slot 23 is not displaced toward the other surface 22 even when the recess 29b is formed. Therefore, in FIG. 5B, the aforementioned effects can be achieved while the coil 30 is kept in the proper position.
  • a concave portion having another shape in which the width of the slot 23 is larger than the width of the concave portion may be adopted.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the armature of the linear motor in the prior art.
  • the linear motor armature 100 shown in FIG. 6 includes a core 200 in which a plurality of slots 230 are formed. Coils 300 covered by insulating paper 350 are inserted into the plurality of slots 230 respectively. Furthermore, a resin portion 390 is formed around the entire circumference of the armature.
  • the entire armature 100 is immersed in liquid resin and then taken out. As gas entrained in the liquid resin moves vertically upward, such gas remains at the bottom of slot 230 . Then, as shown in FIG. 6, the gas forms a gap A between the bottom of the slot 230 and the insulating paper 350 of the coil 300 .
  • the slot 230 and the coil 300 have similar shapes.
  • recesses 29, 29', 29'' are formed in slots 23, 23', 23'' as shown in FIGS.
  • the shape of 23', 23'' and the shape of coils 30, 30', 31-33 are not similar to each other. Even such cases are included in the scope of the present disclosure.
  • one side (21) of the core has a plurality of slots (23, 23′, 23) into which coils are to be inserted. '') are formed, and recesses (29, 29', 29'') extending toward the other side (22) of the core are formed at the bottom of the plurality of slots. be done.
  • the shape of the coil is not similar to the shape of the slot in which the recess is formed.
  • the core is formed by stacking a plurality of magnetic plates (20a, 20a', 20a'', 20b), and the recess is It is formed only on the magnetic plate (20b) positioned in the middle portion of the core in the stacking direction among the plurality of magnetic plates.
  • the core is formed by laminating a plurality of magnetic plates (20a, 20a', 20a'', 20b), The concave portions are formed in all of the plurality of magnetic plates (20a', 20a'').
  • the electromagnetic device is a linear motor (1), a motor (1') or a reactor (1'').
  • the recess is formed in the bottom of the slot into which the coil is to be inserted, when the resin portion covering the entire armature including the core is formed, the void is guided to the recess. occur. Therefore, even if partial discharge occurs around the air gap, since the concave portion is separated from the location where the electric field concentrates, a sufficient insulation distance can be secured between the coil and the core, and partial discharge can occur. can be suppressed. Therefore, a highly reliable core can be provided.
  • the second aspect even if the coil and the slot are not similar to each other, the above effects can be obtained.
  • the electromagnetic device provided with the core when the electromagnetic device provided with the core is a linear motor, it is highly likely that the air gap is formed in the middle portion in the stacking direction. can be kept to a limit.
  • the electromagnetic device provided with the core when the electromagnetic device provided with the core is a motor or a reactor, when the core is taken out from the liquid resin in the axial direction, the gas or the like mixed in the liquid resin increases the flow resistance together with the liquid resin. is guided to fewer recesses. Therefore, it is particularly advantageous when the electromagnetic device is a motor or a reactor.

Abstract

部分放電の発生を抑えることのできる、コアおよび電磁機器を提供する。 コア（２０）の一面にはコイル（３０）が挿入されるべき複数のスロット（２３）が形成されている。複数のスロットの底部には、コア（２０）の他面に向かって延びる凹部（２９）が形成されている。電磁機器（１）は、そのようなコア（２０）と、複数のスロットに挿入されたコイル（３０、３１～３３）と、コイルを包囲する絶縁紙（３５）と、コア全体を被覆する絶縁樹脂部（３９）とを含む。

Description

コアならびにコアを備えた電磁機器
　本発明は、コアならびにコアを備えた電磁機器に関する。
　一般的に、モータのステータは、略円環状に形成されたコアと、コアの内周面側に形成された複数のスロットに挿入された複数のコイルとを含んでいる。例えば特許文献１参照。
　また、近年では、工作機械の主軸／テーブル送り機構やＯＡ機器の磁気ヘッド駆動機構等、各種産業機械の駆動部として、高速駆動が容易で静粛性に優れたリニアモータも普及している。このようなリニアモータのスライダは、略直線状に形成されたコアと、コアの一面側に形成された複数のスロットに挿入された複数のコイルとを含んでいる。例えば特許文献２参照。
　前述したモータおよびリニアモータ等の電磁機器のコイルは絶縁紙内に包含されている。また、コイルを配置した後で、略円環状または略直線状のコアの周囲全体は、樹脂部により取囲まれる。
特開2018-78749号公報 国際公開第2012/147212号
　樹脂部を形成する際に、液体樹脂を減圧して液体樹脂内に混入している気体を脱泡している。しかしながら、脱泡が十分でない場合および／または液体樹脂がスロットの内部まで十分に充填されてない場合には、スロットの内部に空隙（ボイド）が発生する事態となる。
　電磁機器が空隙が形成された電機子を含んでいる場合には、空隙において部分放電が発生し、その結果、空隙周りの絶縁部分が破壊される可能性がある。
　それゆえ、部分放電の発生を抑えることのできる、信頼性の高いコア、ならびにそのようなコアを備えた電磁機器が望まれている。
　本開示の１番目の態様によれば、コアにおいて、該コアの一面にはコイルが挿入されるべき複数のスロットが形成されており、該複数のスロットの底部には、前記コアの他面に向かって延びる凹部が形成されている、コアが提供される。
　１番目の態様においては、コイルが挿入されるべきスロットの底部に凹部が形成されているので、コアを含む電機子全体を被覆する樹脂部を形成したときに、空隙は凹部に誘導されて発生する。このため、空隙周りで部分放電が生じたとしても、凹部は電界が集中する箇所から離間しているので、コイルとコアとの間の絶縁距離を十分に確保することができ、部分放電の発生を抑制できる。それゆえ、信頼性の高いコアを提供することができる。
　本発明の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の実施形態の説明により一層明らかになろう。
第一実施形態に基づく電磁機器としてのリニアモータの断面図である。 図１に示されるリニアモータの電機子の斜視図である。 電機子のコアを形成するのに使用される第一磁性板を示す図である。 電機子のコアを形成するのに使用される第二磁性板を示す図である。 第二実施形態に基づく電磁機器としてのモータの断面図である。 ステータのコアを形成するのに使用される磁性板を示す図である。 第三実施形態に基づく電磁機器としてのリアクトルの斜視図である。 リアクトルの頂面図である。 リアクトルのコアを形成するのに使用される磁性板を示す図である。 リアクトルのコアを形成するのに使用される他の磁性板を示す図である。 他の態様の凹部を示す図である。 さらに他の態様の凹部を示す図である。 従来技術におけるリニアモータの電機子の部分断面図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通または同様の参照符号を付す。
　図１は第一実施形態に基づく電磁機器としてのリニアモータの断面図であり、図２Ａは図１に示されるリニアモータのスライダの斜視図である。図１に示されるように、電磁機器としてのリニアモータ１は、矩形のコア２０と複数のコイル３０とを主に含む電機子１０と、複数の磁石が並置された磁石板４０とを含んでいる。
　電機子１０のコア２０は一面２１および他面２２を有し、一面２１には、複数のコイル３０のそれぞれが挿入されるべき複数の矩形のスロット２３が形成されている。コイル３０のそれぞれは絶縁紙３５により包囲された状態で、スロット２３に挿入されている。従って、コイル３０とコア２０とは電気的に絶縁されている。そして、図１から分かるように、電機子１０全体の周囲には樹脂部３９が形成されている。
　ここで、図２Ｂおよび図２Ｃは電機子のコアを形成するのに使用される第一磁性板および第二磁性板をそれぞれ示す図である。図２Ｂに示されるように、コア２０の一面２１に対応する磁性板２０ａの一側には、複数のスロット２３が形成されている。
　同様に、図２Ｃに示される磁性板２０ｂにも、複数のスロット２３が同様に形成されている。さらに、各スロット２３の底部に対応する位置において少なくとも一つの凹部２９が形成されている。これら凹部２９はコア２０の他面２２側（バックヨーク側）に向かって少なくとも部分的に延びている。図２Ｃに示されるように、凹部２９はスロット２３の底部に対応する辺の両端部に形成されている。
　再び図２Ａを参照すると、コア２０は複数の磁性板、例えば鉄板、炭素鋼板、電磁鋼板を積層することにより形成されている。また、図２Ａにおいては、磁性板の積層方向において領域Ｚ１～Ｚ３がコア２０に対して設定されている。領域Ｚ１は、積層されるべき複数の磁性板のうちの最初の磁性板に対応するコア２０の一側を含む。領域Ｚ３は、積層されるべき複数の磁性板のうちの最後の磁性板に対応するコア２０の他側を含む。さらに、領域Ｚ２は、領域Ｚ１および領域Ｚ３に挟まれる中間領域である。
　本開示においては、領域Ｚ１および領域Ｚ３に対応するコア２０の一部分は複数の磁性板２０ａを積層することにより形成されている。また、領域Ｚ２に対応するコア２０の一部分は複数の磁性板２０ｂを積層することにより形成されている。
　領域Ｚ１および領域Ｚ３に対応するコア２０の一部分には凹部２９は形成されていない。このため、第一実施形態におけるコア２０には、その積層方向における中間領域Ｚ２のみにおいて、凹部２９が形成されている。
　ところで、樹脂部３９を形成する際には、コイル３０がスロット２３に挿入された電機子１０全体を絶縁性液体樹脂に浸漬させる。このとき、液体樹脂は、スロット２３内部に進入し、コイル３０と絶縁紙３５とスロット２３との間の空間を充填する。減圧により液体樹脂を脱泡した後で、電機子１０を液体樹脂から取出して樹脂を硬化させる。これにより、樹脂部３９を形成する。樹脂が硬化されると、コイル３０と絶縁紙３５とスロット２３とは互いに固定される。
　電機子１０を液体樹脂から取出すときに、液体樹脂に混入している気体および／または絶縁紙３５によりスロット２３内で捕獲された気体は、垂直方向上方に移動する。従って、そのような気体はスロット２３から凹部２９へ誘導されて、凹部２９内に滞留する。そして、樹脂を硬化させると、気体は凹部２９内に空隙Ａを形成するようになる。
　空隙Ａがスロット２３内に形成されている電機子１０を備えたリニアモータ１の駆動時には、空隙Ａ周りで部分放電が生じる可能性がある。しかしながら、本開示においては凹部２９が形成されており、凹部２９は、リニアモータ１において電界が集中する箇所から離間している。このため、コイル３０とコア２０との間の絶縁距離を十分に確保することができ、部分放電の発生を抑制できる。それゆえ、信頼性の高いコア２０およびそのようなコア２０を備えた電磁機器としてのリニアモータ１を提供することができる。
　空隙Ａが凹部２９内で形成されるようにするために、凹部２９は、スロット２３の底部からコア２０の他面２２側に向かって少なくとも部分的に延びるのが好ましい。また、図１に示される凹部２９は半円形であるが、凹部２９は半円形に限定されない。凹部２９は、スロット２３の底部からコア２０の他面２２側に向かって少なくとも部分的に延びる他の形状であってもよい。
　また、第一実施形態においては、凹部２９を備えた磁性板２０ｂはコア２０の中間領域Ｚ２においてのみ使用されている。その理由は、空隙Ａは磁性体の積層方向における中央部分に発生する傾向が高いためである。
　言い換えれば、他の領域Ｚ１、Ｚ３においては磁性板２０ｂを使用する必要がない。このため、凹部２９を備えた磁性板２０ｂの数を最小限に抑えることができる。それゆえ、コア２０の製造費用がわずかに増すのみで、前述した信頼性の高いコア２０を提供することができる。
　なお、図示しない実施形態においては、全ての領域Ｚ１～Ｚ３において複数の磁性板２０ｂを用いてコア２０を形成してもよい。この場合には、部分放電の発生をさらに抑えられる。あるいは、全ての領域Ｚ１～Ｚ３において複数の磁性板２０ａのみを用いてコア２０を形成した後で、中間領域Ｚ２における磁性板２０ａに対し、または全ての領域Ｚ１～Ｚ３における磁性板２０ａに対して、凹部２９を機械加工により形成してもよい。これらの場合も本開示の範囲に含まれる。
　図３Ａは第二実施形態に基づく電磁機器としてのモータの断面図である。電磁機器としてのモータ１’は、環状のコア２０’と複数のコイル３０’とを主に含むステータ１０’と、複数の磁石が外周面に並置されたロータ４０’とを含んでいる。
　図３Ａに示されるように、コア２０’の内周面には、複数のコイル３０’のそれぞれが挿入されるべき複数の略扇型のスロット２３’が等間隔で形成されている。コイル３０’のそれぞれは絶縁紙３５’により包囲された状態で、スロット２３’に挿入されている。従って、コイル３０’とコア２０’とは電気的に絶縁されている。また、前述したのと同様に、ステータ１０’全体の周囲には樹脂部３９’が形成されている。
　第一実施形態と同様に、コア２０’は複数の磁性板、例えば鉄板、炭素鋼板、電磁鋼板を積層することにより形成されている。ここで、図３Ｂはステータのコアを形成するのに使用される磁性板を示す図である。図３Ｂに示される磁性板２０ａ’の内周面には、略扇型の複数のスロット２３’が形成されている。
　さらに、複数の切欠のそれぞれには、各スロット２３’の底部に対応する位置において少なくとも一つの凹部２９’が形成されている。これら凹部２９’はスロット２３’の底部からコア２０’の外周面側に向かって少なくとも部分的に延びている。図３Ｂに示されるように、凹部２９’はスロット２３’の底部に対応する辺の両端部に形成されている。第二実施形態においては、コア２０’を構成する複数の磁性板２０ａ’の全てに凹部２９’が形成されているものとする。言い換えれば、コア２０’は凹部２９’が形成された複数の磁性板２０ａ’のみによって構成されており、凹部２９’が形成されていない磁性板（図示しない）は使用されていない。
　図３Ａに示される樹脂部３９’を形成するために、コイル３０’がスロット２３’に挿入されたステータ１０‘全体を液体樹脂に浸漬させる。ステータ１０‘は液体樹脂からコア２０’の軸方向、つまり磁性板の積層方向に取出される。このとき、液体樹脂はスロット２３’および凹部２９’に沿って軸方向下方に流れる。液体樹脂に混入している気体および／または絶縁紙３５’によりスロット２３’内で捕獲された気体の大部分は液体樹脂と共に軸方向下方に流れる。そして、そのような気体の一部分は液体樹脂と共に、スロット２３’から流動抵抗のより少ない凹部２９’へ誘導されて、凹部２９’内に滞留し、空隙Ａが形成される。このようにして形成されたモータ１’についても、前述したのと同様な効果が得られるのが分かるであろう。
　図４Ａは第三実施形態に基づく電磁機器としてのリアクトルの斜視図であり、図４Ｂはリアクトルの頂面図である。リアクトル１’’の外周部鉄心２０’’（コア）は、等間隔で周方向に配置された複数の鉄心４１～４３と、これら鉄心４１～４３の両側に形成されたスロット２３’’に挿入されるコイル３１～３３とを含んでいる。なお、コイル３１～３３は絶縁紙（図示しない）により包囲されている。鉄心４１～４３は外周部鉄心２０’’と一体的に形成されるか、または外周部鉄心２０’’に接触している。なお、外周部鉄心２０’’が他の回転対称形状、例えば円形であってもよい。
　なお、図４Ｂにおいては、外周部鉄心２０’’は周方向に等間隔に分割された複数、例えば三つの外周部鉄心部分２４～２６より構成されている。外周部鉄心部分２４～２６は、それぞれ鉄心４１～４３に一体的に構成されている。このように外周部鉄心２０’’が複数の外周部鉄心部分２４～２６から構成される場合には、外周部鉄心２０’’が大型である場合であっても、そのような外周部鉄心２０’’を容易に製造できる。
　さらに、鉄心４１～４３のそれぞれの半径方向内側端部は外周部鉄心２０’’の中心近傍に位置している。図面においては鉄心４１～４３のそれぞれの半径方向内側端部は外周部鉄心２０’’の中心に向かって収斂しており、その先端角度は約１２０度である。そして、鉄心４１～４３の半径方向内側端部は、磁気的に連結可能なギャップ１０１～１０３を介して互いに離間している。
　言い換えれば、鉄心４１の半径方向内側端部は、隣接する二つの鉄心４２、４３のそれぞれの半径方向内側端部とギャップ１０１、１０２を介して互いに離間している。他の鉄心４２、４３についても同様である。なお、ギャップ１０１～１０３の寸法は互いに等しいものとする。
　前述した実施形態と同様に、外周部鉄心２０’’は複数の磁性板、例えば鉄板、炭素鋼板、電磁鋼板を積層することにより形成されている。ここで、図４Ｃはリアクトルのコアを形成するのに使用される磁性板を示す図である。図４Ｃに示される磁性板２０ａ’’は、外周部鉄心部分２４～２６に対応する複数の磁性板２４’～２６’に分割されている。各磁性板２４’～２６’には、前述したのと同様な少なくとも一つの凹部２９’’がスロット２３’’に形成されている。
　これら凹部２９’’はスロット２３’’の底部から外周部鉄心２０’’の半径方向外側に向かって少なくとも部分的に延びている。第三実施形態においては、外周部鉄心２０’’を構成する複数の磁性板２０ａ’’の全てに凹部２９’’が形成されているものとする。言い換えれば、外周部鉄心２０’’は凹部２９’’が形成された複数の磁性板２０ａ’’のみによって構成されており、凹部２９’’が形成されていない磁性板（図示しない）は使用されていない。
　図４Ｂに示される樹脂部３９’’を形成するために、コイル３１～３３がスロット２３’’に挿入された外周部鉄心２０’’全体を液体樹脂に浸漬させる。外周部鉄心２０’’は液体樹脂から外周部鉄心２０’’の軸方向、つまり磁性板の積層方向に取出される。このとき、液体樹脂はスロット２３’’および凹部２９’’に沿って軸方向下方に流れる。液体樹脂に混入している気体および／または絶縁紙（図示しない）によりスロット２３’’内で捕獲された気体の大部分は液体樹脂と共に軸方向下方に流れる。そして、そのような気体の一部分は液体樹脂と共に、スロット２３’’’から流動抵抗のより少ない凹部２９’’へ誘導されて、凹部２９’’’内に滞留し、空隙Ａが形成される。このようにして形成されたリアクトル１’’についても、前述したのと同様な効果が得られるのが分かるであろう。
　なお、図４Ｄに示されるように、複数の磁性板２４’～２６’に分割されていない、単一部材としての磁性板２０ａ’’を積層して、外周部鉄心２０を形成する場合も本開示の範囲に含まれる。
　ところで、図５Ａおよび図５Ｂは、他の態様の凹部を示す図である。これら図面においては、リニアモータのコア２０に形成される凹部２９ａ、２９ｂが示されているが、モータのコア２０’、およびリアクトル１０’’のコア２０’’にも同様な凹部２９ａ、２９ｂが形成されうるものとする。
　図５Ａに示される凹部２９ａは、スロット２３の底辺に対応する辺の両端部に形成されている。これら凹部２９ａは、コア２０の他面２２に向かって部分的に延びると共に、隣接する他のスロット２３に向かって部分的に延びている。このため、図５Ａに示される凹部２９ａは、他面２２に対して平行な方向において、図１等に示される凹部２９’よりもスロット２３から離間することになる。
　従って、図１の場合よりも、コイル３０とコア２０との間の絶縁距離をさらに確保できるので、部分放電の発生を更に抑制できる。それゆえ、コア２０の信頼性をさらに高められるのが分かるであろう。
　図１および図５Ａ等においては一つのスロット２３に対して二つの凹部２９ａが形成されているが、図５Ｂにおいては一つのスロット２３に対して単一の凹部２９ｂが形成されている。そして、図５Ｂに示される凹部２９ｂはスロット２３の底部に対応する辺全体から、他面２２に向かって円弧状に延びている。
　つまり、図５Ｂにおいて、他面２２に対して平行なスロット２３の幅は凹部２９ｂの幅よりも常に大きい。このため、凹部２９ｂが形成されている場合であっても、スロット２３に挿入されたコイル３０が他面２２に向かって位置ズレすることはない。それゆえ、図５Ｂにおいては、コイル３０を適切な位置に保ちつつ、前述した効果を奏することができる。なお、一つのスロット２３に対して単一の凹部が形成される場合には、スロット２３の幅が凹部の幅よりも大きいようにした他の形状の凹部を採用してもよい。
　ここで、図６は従来技術におけるリニアモータの電機子の部分断面図である。図６に示されるリニアモータの電機子１００は、複数のスロット２３０が形成されているコア２００を含んでいる。そして、絶縁紙３５０により包含されたコイル３００が複数のスロット２３０にそれぞれ挿入されている。さらに、電機子の周囲全体には樹脂部３９０が形成されている。
　図６に示される樹脂部３９０を形成するために、電機子１００全体を液体樹脂に浸漬させてから取出す。液体樹脂に混入している気体は、垂直方向上方に移動するので、そのような気体はスロット２３０の底部に滞留する。そして、図６に示されるように、気体はスロット２３０の底部とコイル３００の絶縁紙３５０との間に空隙Ａを形成するようになる。
　この場合には、電機子１００において電界が集中する箇所に空隙Ａが形成されることになる。このため、コイル３００とコア２００との間の絶縁距離を十分に確保することができない。その結果、部分放電が発生するので、信頼性の高いコア２００を提供することができない。
　これに対し、本開示では、コア２０の凹部２９、２９’２９’’、２９ａ、２９ｂに空隙Ａが集中して形成されるので、前述した問題は起こらず、信頼性の高いコア２０およびそのようなコアを備えた電磁機器を提供することができる。さらに、本開示の内容は、モータ、リニアモータ、リアクトル以外の電磁機器にも適用されるのは明らかであろう。
　また、図６を参照して分かるように、スロット２３０とコイル３００とは互いに相似した形状を有している。しかしながら、本開示においては、図１、図３Ａおよび図４Ｂに示されるように、スロット２３、２３’、２３’’に凹部２９、２９’、２９’’が形成されているので、スロット２３、２３’、２３’’の形状とコイル３０、３０’、３１～３３の形状とは互いに相似でない。このような場合であっても、本開示の範囲に含まれる。
　本開示の態様
　１番目の態様によれば、コア（２０、２０’、２０’’）において、該コアの一面（２１）にはコイルが挿入されるべき複数のスロット（２３、２３’、２３’’）が形成されており、該複数のスロットの底部には、前記コアの他面（２２）に向かって延びる凹部（２９、２９’、２９’’）が形成されている、コアが提供される。
　２番目の態様によれば、１番目の態様において、前記コイルの形状と、前記凹部が形成された前記スロットの形状とが相似ではないようにした。
　３番目の態様によれば、１番目または２番目の態様において、前記コアは複数の磁性板（２０ａ、２０ａ’、２０ａ’’、２０ｂ）を積層することにより形成されており、前記凹部は、前記複数の磁性板のうちの、前記コアの積層方向中間部分に位置する磁性板（２０ｂ）にのみ形成されている。
　４番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様において、前記コアは複数の磁性板（２０ａ、２０ａ’、２０ａ’’、２０ｂ）を積層することにより形成されており、前記凹部は、前記複数の磁性板（２０ａ’、２０ａ’’）の全てに形成されている。
　５番目の態様によれば、１番目から４番目のいずれかのコアと、前記複数のスロットに挿入されたコイル（３０、３０’、３１～３３）と、該コイルを包囲する絶縁紙（３５、３５’）と、前記コア全体を被覆する絶縁樹脂部（３９、３９’、３９’’）と、を具備する、電磁機器が提供される。
　６番目の態様によれば、５番目の態様において、前記電磁機器がリニアモータ（１）、モータ（１’）またはリアクトル（１’’）であるようにした。
　態様の効果
　１番目の態様においては、コイルが挿入されるべきスロットの底部に凹部が形成されているので、コアを含む電機子全体を被覆する樹脂部を形成したときに、空隙は凹部に誘導されて発生する。このため、空隙周りで部分放電が生じたとしても、凹部は電界が集中する箇所から離間しているので、コイルとコアとの間の絶縁距離を十分に確保することができ、部分放電の発生を抑制できる。それゆえ、信頼性の高いコアを提供することができる。
　２番目の態様においては、コイルとスロットとが互いに相似でない場合であっても、前述した効果を奏することができる。
　３番目の態様においては、コアを備えた電磁機器がリニアモータである場合には、空隙が積層方向の中間部分に形成される可能性が高いので、凹部が形成された磁性板の数を最小限に抑えることができる。
　４番目の態様においては、コアを備えた電磁機器がモータまたはリアクトルである場合には、コアを液体樹脂から軸方向に取出すときに、液体樹脂に混入している気体等は液体樹脂と共に流動抵抗のより少ない凹部へ誘導される。このため、電磁機器がモータまたはリアクトルである場合に特に有利である。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、後述する請求の範囲の開示範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を為し得ることは、当業者に理解されよう。
　　１　　　リニアモータ（電磁機器）
　　１’　　　モータ（電磁機器）
　　１’’　　　リアクトル（電磁機器）
　１０　　　電機子
　１０’　　　ステータ
　２０、２０’、２０’’　　　コア、外周部鉄心
　２０ａ、２０ａ’、２０ａ’’、２０ｂ　　　磁性板
　２１　　　一面
　２２　　　他面
　２３、２３’、２３’’　　　スロット
　２４～２６　　　外周部鉄心部分
　２９、２９’、２９’’　　　凹部
　３０、３０’、３１～３３　　　コイル
　３５、３５’　　　絶縁紙
　３９、３９’、３９’’　　　樹脂部（絶縁樹脂部）
　４１～４３　　　鉄心
　Ｚ１～Ｚ３　　　領域

Claims (6)

  1. 　コアにおいて、
    　該コアの一面にはコイルが挿入されるべき複数のスロットが形成されており、
    　該複数のスロットの底部には、前記コアの他面に向かって延びる凹部が形成されている、コア。
  2. 　前記コイルの形状と、前記凹部が形成された前記スロットの形状とが相似ではないようにした請求項１に記載のコア。
  3. 　前記コアは複数の磁性板を積層することにより形成されており、
    　前記凹部は、前記複数の磁性板のうちの、前記コアの積層方向中間部分に位置する磁性板にのみ形成されている、請求項１または２に記載のコア。
  4. 　前記コアは複数の磁性板を積層することにより形成されており、
    　前記凹部は、前記複数の磁性板の全てに形成されている、請求項１または２に記載のコア。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載のコアと、
    　前記複数のスロットに挿入されたコイルと、
    　該コイルを包囲する絶縁紙と、
    　前記コア全体を被覆する絶縁樹脂部と、を具備する、電磁機器。
  6. 　前記電磁機器がリニアモータ、モータまたはリアクトルであるようにした、請求項５に記載の電磁機器。
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