(57)【要約】【課題】コイルを固定子コアに固定する固定部材を備える電動機の固定子を提供する。【解決手段】電動機の固定子１は、継鉄部３１から内側に突出する主歯３２を有する固定子コア３と、コイル４とを備える。固定子１は、コイル４を固定子コア３に固定する固定部材６を備える。固定子コア３は、主歯３２同士の間に形成された突出部３３を有する。固定部材６は、突出部３３に固定され、継鉄部３１の内側に向かって延びる本体部と、本体部から周方向に延びるように形成され、コイル４の内側の表面を係止する係止部とを有する。【選択図】図６
2020102924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の継鉄部および継鉄部から内側に突出する主歯を有する固定子コアと、
主歯を囲むように形成されたコイルと、
コイルを前記固定子コアに固定する固定部材とを備え、
前記固定子コアは、主歯同士の間に形成され、継鉄部から内側に突出する突出部を有し、
前記突出部は、互いに隣り合うコイル同士の間に形成されており、
前記固定部材は、前記突出部に固定され、継鉄部の内側に向かって延びる本体部と、本体部から周方向に延びるように形成され、前記固定子コアの径方向おけるコイルの内側の表面を係止する係止部とを有する、電動機の固定子。
【請求項２】
前記突出部は、前記固定子コアの軸方向において継鉄部の一方の端面から他方の端面まで延びている、請求項１に記載の電動機の固定子。
【請求項３】
前記固定部材は、本体部から突出するように形成された棒状の挿入部を含み、
前記突出部は、前記固定子コアの軸方向における端面に形成された穴部を含み、
前記固定部材は、挿入部が穴部に配置されて前記突出部に固定されている、請求項１または２に記載の電動機の固定子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の固定子を備える、電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルを固定する固定部材を備える電動機の固定子および電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は、回転軸の周りに回転する回転子と、回転子の周りに配置された固定子とを備える。回転子は、例えば、永久磁石を有する回転子コアを含む。回転子は、固定子が生成する磁気の作用により回転する。固定子は、継鉄部および継鉄部から内側に突出するように形成された主歯を含む固定子コアと、主歯の周りに巻回されたコイルとを含む。主歯は、回転子に対向するように形成される。
【０００３】
従来の技術においては、主歯同士の間に形成された副歯を含む固定子コアが知られている（例えば、特開２００４−１８７４８８号公報、および特開２００２−６４９４９号公報を参照）。副歯は、コイル同士の間に形成される。副歯は、コイルが生ずる熱を放熱したり、主歯と副歯との間にコイルを固定したりする機能を有する。また、コイル同士の絶縁の不良を低減したり、電動機を駆動する時の振動を低減したりする為の板をコイル同士の間に配置することが知られている（例えば、特開２００３−４７１８８号公報および特開２０１１−１３０５６６号公報を参照）。
【０００４】
固定子に配置されるコイルは、主歯から抜けないように固定子コアに固定する必要が有る。従来の技術においては、前述のように、固定子コアの主歯と副歯との間にコイルを固定することが知られている。または、コイルを固定子コアに固定する部材を配置することが知られている（例えば、特許第５９７７３１１号公報を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８７４８８号公報
【特許文献２】特開２００２−６４９４９号公報
【特許文献３】特開２００３−４７１８８号公報
【特許文献４】特開２０１１−１３０５６６号公報
【特許文献５】特許第５９７７３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固定子の製造工程において、固定子コアは、固定子コアの平面形状と同一の平面形状を有する電磁鋼板を積層することにより形成ことができる。次に、主歯を取り囲むようにコイルを固定子コアに配置する。この後に、コイルを覆うように樹脂を配置することにより、固定子コアにコイルを固定することができる。コイルを覆うように樹脂を配置するときに、コイルが主歯に対して動く虞がある。例えば、コイルが主歯から抜けてしまったり、主歯に対してコイルが傾いてしまったりする虞がある。
【０００７】
このために、コイルを固定子コアに配置した後には、コイルを固定子コアに固定する必要が有る。固定子コアに形成された副歯にてコイルを固定する構造が存在するが、コイルを固定子コアに強く固定するためには、コイルを固定する部材を用いることが好ましい。また、コイルを固定する部材を用いる場合には、固定子コアが生成する磁界に悪影響を与えないように、コイルを固定することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様の電動機の固定子は、筒状の継鉄部および継鉄部から内側に突出する主歯を有する固定子コアと、主歯を囲むように形成されたコイルとを備える。固定子は、コイルを固定子コアに固定する固定部材を備える。固定子コアは、主歯同士の間に形成され、継鉄部から内側に突出する突出部を有する。突出部は、互いに隣り合うコイル同士の間に形成されている。固定部材は、突出部に固定され、継鉄部の内側に向かって延びる本体部と、本体部から周方向に延びるように形成され、固定子コアの径方向おけるコイルの内側の表面を係止する係止部とを有する。
【０００９】
本開示の一態様の電動機は、上述の固定子を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一態様によれば、コイルを固定子コアに固定する固定部材を備える電動機の固定子および電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態における電動機の概略部分断面図である。
【図２】実施の形態における第１の固定子の斜視図である。
【図３】第１の固定子の他の斜視図である。
【図４】第１の固定子の平面図である。
【図５】実施の形態における第１の固定子コアの拡大斜視図である。
【図６】第１の固定子の拡大斜視図である。
【図７】第１の固定子の拡大平面図である。
【図８】実施の形態における第１の固定部材の斜視図である。
【図９】第１の固定部材を第１の固定子コアに取り付ける工程を説明する拡大斜視図である。
【図１０】比較例の固定子の拡大斜視図である。
【図１１】比較例の固定部材の斜視図である。
【図１２】比較例の固定部材を取り付けた固定子の拡大平面図である。
【図１３】実施の形態における第２の固定子コアの拡大斜視図である。
【図１４】実施の形態における第２の固定部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１から図１４を参照して、実施の形態における電動機の固定子および電動機について説明する。図１に、本実施の形態の電動機に概略部分断面図を示す。本実施の形態の電動機８は、同期電動機である。電動機８は、回転軸８１の周りに回転する回転子２１と、回転子２１の周りに配置された不動の固定子１とを備える。固定子１は、ハウジング２６に固定されている。回転子２１は、回転力を出力するシャフト２２と、シャフト２２の周りに配置された永久磁石を含む回転子コア２３とを含む。シャフト２２は、ベアリング２４，２４により支持されている。ベアリング２４，２５は、ハウジング２６に支持されている。電動機としては、同期電動機に限られず、固定子を含む任意の電動機を採用することができる。例えば、電動機は、誘導起電力を生ずるように籠の形状を有する回転子を含む誘導電動機等であっても構わない。
【００１３】
図２に本実施の形態における第１の固定子の斜視図を示す。図１および図２を参照して、第１の固定子１は、コイルを支持し、磁性体で形成された固定子コア３と、コイルを覆うように形成された樹脂部６７とを含む。樹脂部６７の端面からはコイルの動力線などの配線６８が引き出されている。第１の固定子１は、固定子コア３の外周部に結合されたジャケット６９を含む。本実施の形態のジャケット６９は、金属にて円筒状に形成されている。ジャケット６９は、ハウジング２６に固定され、コイルにて生じる熱を放出する機能を有する。
【００１４】
図３に、本実施の形態における第１の固定子の他の斜視図を示す。図４に、本実施の形態における第１の固定子の平面図を示す。図５に、本実施の形態における第１の固定子の固定子コアの拡大斜視図を示す。図３以降の図では、コイル４を覆う樹脂部６７およびジャケット６９が固定子から排除された状態が示されている。また、複数のコイル４同士を接続する結線およびコイル４に電気を供給する動力線などの配線６８が排除された状態が示されている。例えば、第１の固定子１の製造工程において、ジャケット６９と固定子コア３とを固定した後に、固定子コア３にコイル４を固定する。図３は、固定子コア３にコイル４を固定した後の状態を示している。この後に、コイル４同士を接続する結線およびコイル４に電気を供給する動力線が配置される。更に、コイル４と固定子コア３との間およびコイル４同士の間に樹脂を流入し、コイル４を樹脂にて覆うことにより樹脂部６７を形成する工程を実施する。
【００１５】
図３から図５を参照して、第１の固定子１は、回転子２１を囲むように形成された第１の固定子コア３と、第１の固定子コア３に固定されたコイル４とを含む。本実施の形態における第１の固定子１は、コイル４を固定子コア３に固定する固定部材６を有する。固定部材６は、それぞれのコイル４同士の間に配置されている。
【００１６】
本実施の形態においては、矢印９１に示す固定子コア３の延びる方向を軸方向と称する。軸方向は、回転子２１の回転軸８１と平行な方向である。また、矢印９２に示すように、固定子コア３の内側に向かう方向を径方向と称する。径方向は、回転子２１の回転軸８１を中心とする円の半径に平行な方向に相当する。また、矢印９３に示すように、回転軸８１を中心とする円に沿う方向を周方向と称する。本実施の形態では、固定子コア３の外周面に沿う方向が周方向に相当する。
【００１７】
固定子コア３は、筒状の継鉄部３１と、継鉄部３１から径方向の内側に突出する主歯３２とを有する。本実施の形態の継鉄部３１は、円筒状に形成されている。複数の主歯３２は、周方向に沿って互いに同じ間隔になるように形成されている。主歯３２は、矢印９１に示す軸方向に沿って延びるように形成されている。本実施の形態の主歯３２は、軸方向において、継鉄部３１の一方の端面から他方の端面まで延びるように形成されている。主歯の個数は、電動機のスロットの個数に応じて任意に設定することができる。
【００１８】
それぞれのコイル４は、環状に形成されている。それぞれのコイル４は、主歯３２を囲むように形成されている。また、１つの主歯３２に対して１つのコイル４が配置されている。複数のコイル４は、矢印９３に示す周方向に並んで配置されている。
【００１９】
図５を参照して、固定子コア３は、主歯３２同士の間に形成された突出部３３を有する。突出部３３は、継鉄部３１から径方向の内側に突出する形状を有する。本実施の形態の突出部３３は、継鉄部３１の周方向において、互いに等間隔に配置されている。突出部３３は、周方向において、主歯３２同士の距離の中央の位置に配置されている。
【００２０】
突出部３３は、矢印９１に示す固定子コア３の軸方向において、継鉄部３１の一方の端面から他方の端面まで延びるように形成されている。突出部３３は、互いに隣り合うコイル同士の間の空間に形成されている。本実施の形態における突出部３３は、平面形状がほぼ三角形に形成されている。本実施の形態における突出部３３は、コイル４に密着するように形成されている。突出部３３は、コイル４同士の間の空間を埋めるように形成されている。このような継鉄部３１の一方の端面から他方の端面まで延びる突出部３３は、副歯とも称される。
【００２１】
突出部３３がコイル４に接触することにより、コイル４にて生じる熱が突出部３３に伝達される。コイル４にて生じる熱を突出部３３および継鉄部３１を介して放出することができる。または、突出部３３がコイル４に密着することにより、コイル４に生ずる振動を抑制することができる。
【００２２】
図６に、本実施の形態における第１の固定子の拡大斜視図を示す。図７に、本実施の形態における第１の固定子の拡大平面図を示す。図６および図７を参照して、固定部材６は、突出部３３に固定されている。固定部材６は、軸方向におけるコイル４の一方の端部および他方の端部を支持するように形成されている。コイル４の一方の端部には１個の固定部材６が配置され、他方の端部には１個の固定部材６が配置されている。
【００２３】
図８に、本実施の形態における第１の固定部材の斜視図を示す。図６から図８を参照して、第１の固定部材６は、突出部３３の上面に固定される本体部６１を含む。固定部材６は、本体部６１が径方向の内側に向かって延びるように固定される。本実施の形態における本体部６１は、断面形状がＬ字形に形成されている。本体部６１は、固定子コア３の軸方向に延びる部分６１ａと、固定子コア３の径方向の内側に向かって延びる部分６１ｂとを有する。
【００２４】
固定部材６は、本体部６１の先端から固定子コア３の周方向に向かって延びるように形成された係止部６４を含む。本実施の形態の係止部６４は、板状に形成されている。係止部６４は、固定部材６に隣接する２個のコイル４を係止するように形成されている。係止部６４は、固定子コア３の径方向において、コイル４の内側の表面を係止する。なお、係止部は、板状の形状に限られず、コイルを固定することができる任意の形状を採用することができる。例えば、係止部は棒状の形状を有していていも構わない。
【００２５】
第１の固定部材６は、本体部６１から突出するように形成された挿入部６５を含む。挿入部６５は、棒状に形成されている。挿入部６５は、軸方向に延びる部分６１ａから軸方向に沿って突出するように形成されている。固定部材は、磁性を有しない材料にて形成することができる。例えば、固定部材は、樹脂等により形成することができる。
【００２６】
図５を参照して、固定子コア３の突出部３３は、矢印９１に示す軸方向における端面に形成された穴部３６を含む。穴部３６は、突出部３３の一方の端面と他方の端面とに形成されている。穴部３６は、固定部材６の挿入部６５を圧入することができる径を有する。
【００２７】
図９に、本実施の形態における第１の固定部材を固定する工程を説明する斜視図を示す。作業者は、予め固定子コア３を形成する。固定子コア３は、複数の電磁鋼板を積層することにより形成することができる。作業者は、それぞれの主歯３２に対応するように、コイル４を配置する。この時に、コイル４の内周面と主歯３２の軸方向の端面とに囲まれる空間８０が形成される。空間８０には、コイル４が軸方向のずれないようにスペーサを配置しても構わない。スペーサは、樹脂などの磁性を有しない材料にて形成することができる。
【００２８】
次に、それぞれのコイル４同士の間において、矢印９４に示すように、固定部材６の挿入部６５を突出部３３に形成された穴部３６に挿入する。第１の固定子１においては、挿入部６５を穴部３６に圧入することにより、固定部材６を突出部３３に固定している。固定部材６は、軸方向における突出部３３の両側の端面に固定される。固定部材６の係止部６４が、コイル４の内側の表面を係止することにより、コイル４を固定子コア３に固定することができる。このように、固定子コア３の軸方向において、コイル４の一方の端部と他方の端部を、固定部材６にて固定することができる。
【００２９】
本実施の形態の固定子１は、固定部材６にてコイル４を固定子コア３に固定することができる。このために、樹脂部６７を形成するためにコイル４を覆うように樹脂を配置する工程において、コイル４が主歯３２から抜けてしまったり、主歯３２に対してコイル４が傾いたりすることを抑制できる。また、本実施の形態における固定子１では、それぞれのコイル４を配置した後に、コイル４に対応するように固定部材６を配置することができる。このために、容易にコイル４を固定子コア３に固定することができる。
【００３０】
また、第１の固定子１におけるコイル４の固定構造では、穴部３６の径方向の位置を変更することにより、継鉄部３１に対する係止部６４の相対的な位置を変更することができる。例えば、厚いコイルを固定する場合には、穴部３６の位置を突出部３３の径方向の内側に向かって移動することにより、コイルを固定することができる。これとは反対に、薄いコイルを固定する場合には、穴部３６の位置を継鉄部３１の方向に向かって移動することにより、コイルを固定することができる。
【００３１】
このように、本実施の形態における固定子１では、突出部３３における固定部材６を固定する位置を調整することにより、複数の種類のコイルに対して同一の固定部材を用いることができる。例えば、厚さが互いに異なる複数のコイルに対して、同一の固定部材を用いることができる。すなわち、本実施の形態の固定部品は、複数の種類のコイルに対して汎用性を有する。
【００３２】
ここで、図１０から図１２を参照して、比較例の固定子コアについて説明する。図１０に、比較例の固定子の拡大斜視図を示す。比較例の固定子７１は、固定子コア７２を有する。固定子コア７２は、コイル７４が周りに配置される主歯３２を有する。比較例７１の固定子コア７２には、主歯３２同士の間に突出部は形成されていない。コイル７４は、固定部材７３にて固定されている。固定子コア７２の軸方向において、主歯３２の端面には固定部材７３を固定するための穴部が形成されている。
【００３３】
図１１に、比較例の固定子の固定部材の斜視図を示す。図１０および図１１を参照して、固定部材７３は、本体部７５と、コイル７４を係止するための係止部７６と、本体部７５から突出する挿入部７７とを有する。固定部材７３は、主歯３２の端面に形成された穴部に挿入部７７が挿入されることにより固定される。固定部材７３は、軸方向における主歯３２の端面と、コイル７４の内周面との間に形成される空間に配置されている。
【００３４】
比較例の固定子７１においても、固定部材７３によりコイル７４を固定することができる。しかしながら、比較例の固定子７１の固定子コア７２においては、主歯３２に固定部材７３を固定するための穴部が形成されている。固定子コア７２を製造工程では、１個の金型を用いて複数の電磁鋼板を形成する。それぞれの電磁鋼板は、固定子コア７２の平面形状と同一の平面形状を有する。そして、複数の電磁鋼板を積層することにより固定子コア７２を形成することができる。このため、主歯３２に形成される穴部は、固定子コア７２の軸方向において、一方の端面から他方の端面まで貫通している。主歯３２は磁束の経路となるために、穴部が磁束の妨げになる場合があった。すなわち、固定子が生成する磁界に対して悪影響を及ぼす場合があった。
【００３５】
図５を参照して、これに対して本実施の形態における第１の固定子１では、固定部材６を取り付けるための穴部３６が主歯３２とは異なる突出部３３に形成されている。突出部３３は、磁束の経路にならないために、固定子１が生成する磁界への悪影響を回避することができる。
【００３６】
図１２に、比較例の固定子の拡大平面図を示す。比較例の固定子７１において、固定部材７３の係止部７６は、主歯３２の端面から軸方向に延びている。図１２に示す境界線８５は、固定子７１が配置される領域の境界を示している。境界線８５よりも外側の領域が固定子７１の領域である。境界線８５は、例えば、主歯３２の径方向の内側の表面に接触する線になる。比較例の固定子７１においては、係止部７６が主歯３２の端面に配置されるために、係止部７６の厚さに対応して、コイル７４の厚さＷ２を小さくしなければならないという問題が有る。
【００３７】
これに対して、図７に示す第１の固定子１においては、固定部材６は、コイル４同士の間に配置されるために、境界線８５の近傍まで、コイル４を形成することができる。第１の固定子１のコイル４の厚さＷ１を比較例のコイル７４の厚さＷ２よりも大きくすることができる。第１の固定子１は、コイル４の体積を大きくすることができるために、比較例の固定子７１よりも大きな磁束密度を発生することができる。
【００３８】
図１３に、本実施の形態における第２の固定子コアの斜視図を示す。図５を参照して、第１の固定子１の突出部３３は、矢印９１に示す軸方向において、継鉄部３１の一方の端面から他方の端面まで延びるように形成されているが、この形態に限らない。図１３に示す第２の固定子コア５は、継鉄部３１から内側に延びるように形成されている突出部３４を有する。突出部３４は、固定子コア５の軸方向において、継鉄部３１の一方の端部と他方の端部とに形成されている。固定子コア５は、軸方向の中央部に突出部が形成されていない構造を有する。
【００３９】
突出部３４の端面には、固定部材６の挿入部６５が挿入される穴部３６が形成されている。このように、固定部材を固定する為の突出部を、固定子コア５の軸方向の両側の端部に形成しても構わない。
【００４０】
図１４に、本実施の形態における第２の固定部材の斜視図を示す。第２の固定部材７は、本体部６１の軸方向に延びる部分６１ａの端部に形成された接着部６６を有する。接着部６６は、板状に形成されている。接着部６６は、軸方向に延びる部分６１ａに対してほぼ垂直な方向に延びる表面を有する。固定部材７は、接着部６６に接着剤を塗布して、固定子コアの突出部の表面に固定することができる。また、固定部材７を接着する径方向の位置を調整することにより、複数の種類のコイルに対して同一の固定部材７を用いることができる。第２の固定部材７を用いる場合には、固定子コアの突出部に穴部を形成する必要がなくなる。
【００４１】
このように、固定部材は、接着剤にて固定されても構わない。更に、固定部材の固定方法は上記の形態に限られない。固定部材は、任意の方法にて固定子コアの突出部に固定することができる。例えば、固定部材は、ねじなどの締結部材を用いて、固定子コアの突出部に固定されても構わない。
【００４２】
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。
【符号の説明】
【００４３】
１    固定子
３，５    固定子コア
４    コイル
６，７    固定部材
８    電動機
３１    継鉄部
３２    主歯
３３，３４    突出部
３６    穴部
６１    本体部
６４    係止部
６５    挿入部
【図１】
2020102924.tif 000003
【図２】
2020102924.tif 000004
【図３】
2020102924.tif 000005
【図４】
2020102924.tif 000006
【図５】
2020102924.tif 000007
【図６】
2020102924.tif 000008
【図７】
2020102924.tif 000009
【図８】
2020102924.tif 000010
【図９】
2020102924.tif 000011
【図１０】
2020102924.tif 000012
【図１１】
2020102924.tif 000013
【図１２】
2020102924.tif 000014
【図１３】
2020102924.tif 000015
【図１４】
2020102924.tif 000016