(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のハウジングの内周壁に取付けられ、磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される複数個の固定子コイルとを有する固定子において、
固定子鉄心は、内側に求心方向に突設された歯部と、該歯部の両側にスロット用の空間部の一部をなす切欠き部とを有し、かつ互いに環状に配列される複数の鉄心片からなり、該各鉄心片を、所定間隔をおいて環状に配列保持された各固定子コイル間に向かって移動したとき、互いに隣接する各鉄心片の切欠き部に、固定子コイルを夫々収納し得るスロットを形成したことを特徴とする固定子。
【請求項２】
回転電機のハウジングの内周壁に取付けられ、磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される固定子コイルとを有する固定子において、
固定子鉄心は、環状に間欠的に配列される鉄心片と、該鉄心片間に配置される棒状鉄心片との二種類を有し、鉄心片は、周方向に適宜の幅を有する背部，該背部の内側の中央部に求心方向に突出する歯部と該歯部の両側に設けられたスロット用の空間部をなす切欠き部とを設け、棒状鉄心片は、内側に鉄心片の歯部とほぼ同様の歯部を有する棒状をなし、各鉄心片間に径方向に沿って挿入されたとき、棒状鉄心片の歯部と鉄心片の歯部との間に固定子コイルを収納し得るスロットを形成することを特徴とする固定子。
【請求項３】
回転電機のハウジングの内周壁に取付けられ、磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される固定子コイルとを有する固定子において、
固定子鉄心は、環状に間欠的に配列される鉄心片と、該鉄心片間に配置される棒状鉄心片との二種類を有し、鉄心片は、周方向に適宜の幅を有する背部と、該背部の内側の中央部に求心方向に突出する歯部と、該歯部の両側に設けられたスロット用の空間部をなす切欠き部とを夫々有し、棒状鉄心片は、内側に鉄心片の歯部とほぼ同様の歯部を有すると共に、該歯部の先端にスロット開口部を形成する舌片を有する棒状をなし、各鉄心片間に径方向に沿って挿入されたとき、棒状鉄心片の歯部と鉄心片の歯部との間に固定子コイルを収納し得るスロットを形成することを特徴とする固定子。
【請求項４】
回転電機のハウジングの内周壁に取付けられ、磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される固定子コイルとを有する固定子において、
固定子鉄心は、環状に形成された鉄心片と、該鉄心片に各々挿入係合される複数の棒状鉄心片との二種類を有し、環状の鉄心片は、環状の背部に棒状鉄心を係合し得る係合溝を有すると共に、その背部の内周に等間隔を隔てて求心方向に突設された複数の歯部を有し、棒状鉄心は、一端部が係合溝に係合し得る形状をなすと共に、他端に前記鉄心片の歯部とほぼ同様の歯部を有する棒状をなし、前記鉄心片の係合溝に、棒状鉄心片の一端部を挿入しかつ係合したとき、鉄心片の歯部と棒状鉄心片の歯部との間に、固定子コイルを収納し得るスロットを周方向に形成することを特徴とする固定子。
【請求項５】
回転電機のハウジングの内周壁に取付けられ、磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される複数個の固定子コイルとを有する固定子において、
固定子鉄心は、夫々が前記薄板を所定枚数積層して形成され、かつ内側に求心方向に突設された歯部と、該歯部の両側にスロット用の空間部の一部をなす切欠き部とを有し、互いに環状に配列される積層鉄心片からなり、該各積層鉄心片を、所定間隔をおいて環状に配列保持された各固定子コイル間に向かって移動したとき、互いに隣接する各部材の切欠き部に、固定子コイルを夫々収納し得るスロットを形成したことを特徴とする固定子。
【請求項６】
回転電機のハウジングの内周壁に取付けられ、磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される固定子コイルとを有する固定子において、
固定子鉄心は、夫々が前記薄板を所定枚数積層して形成され、かつ環状に間欠的に配列される複数組の積層鉄心片と、夫々が前記薄板を所定枚数積層して形成され、かつ各組の積層鉄心片間に配置される複数組の積層棒状鉄心片との二種類を有し、各組の積層鉄心片は、周方向に適宜の幅を有する背部，該背部の内側の中央部に求心方向に突出する歯部と該歯部の両側に設けられたスロット用の空間部をなす切欠き部とを設け、各組の積層棒状鉄心片は、内側に積層鉄心片の歯部とほぼ同様の歯部を有する棒状をなし、各積層鉄心片間に径方向に沿って挿入されたとき、積層棒状鉄心片の歯部と積層鉄心片の歯部との間に固定子コイルを収納し得るスロットを形成することを特徴とする固定子。
【請求項７】
前記固定子コイルは、断面ほぼ矩形状の導体からなり、各導体が前記各鉄心片の歯部と前記各棒状鉄心片の歯部とで形成されるスロット内に対し、導体の長辺部分がスロットの長手方向に沿って配置していることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項の何れか一項に記載の固定子。
【請求項８】
ハウジングと、該ハウジングの内周壁に取付けられ、かつ磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心，該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される固定子コイルを夫々有する固定子とを有する回転電機において、
前記固定子鉄心は、スロット用の空間部の一部をなす切欠き部を有し、かつ互いに環状に配列される複数の鉄心片からなり、該各鉄心片を、所定間隔をおいて環状に配列保持された各固定子に向かって移動したとき、互いに隣接する各部材の切欠き部に固定子コイルを夫々収納し得るように構成したことを特徴とする回転電機。
【請求項９】
ハウジングと、該ハウジングの内周壁に取付けられ、かつ磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心，該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される固定子コイルを夫々有する固定子とを有する回転電機において、
固定子の固定子鉄心は、環状に間欠的に配列される鉄心片と、該鉄心片間に配置される棒状鉄心片との二種類を有し、鉄心片は、周方向に適宜の幅を有する背部，該背部の内側の中央部に求心方向に突出する歯部と該歯部の両側に設けられたスロット用の空間部をなす切欠き部とを設け、棒状鉄心片は、内側に鉄心片の歯部とほぼ同様の歯部を有する棒状をなし、各鉄心片間に径方向に沿って挿入されたとき、棒状鉄心片の歯部と鉄心片の歯部との間に固定子コイルを収納し得るスロットを形成することを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
回転電機のハウジングの内周壁に取付けられ、磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される複数個の固定子コイルとを有する固定子において、
予め、内側に求心方向に突設された歯部，該歯部の両側にスロット用の空間部の一部をなす切欠き部を夫々有し、かつ互いに環状に配列される部材を所定枚数軸方向に積層して積層部材を複数組形成しておくと共に、複数個の固定子コイルを成形しておく工程と、複数個の固定子コイルを所定位置に環状に配列保持する工程と、該工程後、前記各々の積層部材を外方から固定子コイル方向に移動させ、積層部材の歯部が固定子コイル間に位置決めされた時点で、積層部材の切欠き部と隣接する積層部材の切欠き部との間に固定子コイルを収納する工程とを有することを特徴とする固定子の組込方法。
【請求項１１】
回転電機のハウジングの内周壁に取付けられ、磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される固定子コイルとを有する固定子において、
予め、各固定子コイルを夫々成形しておく一方、環状に間欠的に配列される形状をなし、かつ周方向に適宜の幅を有する背部，該背部の内側の中央部に求心方向に突出する歯部，該歯部の両側に設けられたスロット用の空間部をなす切欠き部を有する鉄心片を所定枚数軸方向に積層して積層鉄心片を形成すると共に、内側に鉄心片の歯部とほぼ同様の歯部を有する棒状をなし、鉄心片間に配置される棒状鉄心片を所定枚数軸方向に積層して積層棒状鉄心片を形成しておく工程と、各固定子コイルを所定位置に環状に配列保持する工程と、該工程後、各積層鉄心片を各固定子コイルに外方から移動させ、各積層鉄心片の歯部が固定子コイル間に位置決めされた後、各積層棒状鉄心片を各固定子コイルの内方から径方向に移動し、各積層棒状鉄心片が積層鉄心片間に挿入係合したとき、各積層棒状鉄心片の歯部と各積層鉄心片の歯部との間にスロットを形成すると共に、該スロットに固定子コイルを収納する工程とを有することを特徴とする固定子の組込方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、固定子とその固定子を有する回転電機と固定子の組込方法に係り、特に、誘導電動機や同期機などの回転電機において、比較的小容量の汎用誘導電動機に好適なものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
比較的小容量の汎用誘導電動機としては、図１８に示すような構造のものが、従来から一般的に使用されている。
即ち、図１８において、ハウジング１は枠体或いはフレームとも呼ばれ、鋳鉄などの鉄系材料の鋳造によってほぼ筒状に形成されることにより電動機の外被を構成している。このハウジング１の外周には放熱フィン１ａが、ハウジング１の軸心を中心として放射状にかつ軸方向に沿って突設されている。
【０００３】
また、ハウジング１の両端部にはエンドブラケット２Ａ，２Ｂがインロー嵌合し、ボルトにより固着されている。エンドブラケット２Ａ，２Ｂは、軸受ブラケットとも呼ばれており、回転軸６を支承するために軸受４Ａ，４Ｂを収納している。さらに、ハウジング１の内周壁には固定子３が取付けられている。
【０００４】
固定子３は、図１９に示すように、珪素鋼板などからなる磁性材を複数枚積層して形成された固定子鉄心３Ａと、この固定子鉄心３Ａの内周部に複数個設けられたスロット３Ｃと、このスロット３Ｃ内に図２０に示すように装着された固定子コイル３Ｂとを有して構成されている。
【０００５】
一方、回転軸６において前記固定子３と対向する位置の外周には、回転子５が取付けられている。回転子５には図示していない二次導体バーと、エンドリング７と、このエンドリング７に突設された内部冷却扇（以下、内ファンと称す）８とを有している。この内ファン８は、エンドリング７の両端面に軸方向に一体に突設された複数の羽根ブレードからなり、電動機内部での空気の循環を図り、冷却作用が得られるようにしている。即ち、回転子５が回転軸６と共に回転すると、内ファン８の回転によって空気流が発生するが、その空気流は、回転子５，エンドリング７，固定子コイル３Ｂ及び固定子鉄心３Ａの両端面を冷却しながら通過した後、ハウジング１に比して比較温度上昇の低いエンドブラケット２Ａ，２Ｂの内面に沿って通過するときに放熱が得られるようにしている。
【０００６】
この誘導電動機は、予め固定子３をハウジング１の内周壁に取付けておき、その後、回転軸６に取付けられている回転子５をその固定子３内に挿入し、次いで回転軸６の両端側をエンドブラケット２Ａ，２Ｂの軸受４Ａ，４Ｂに圧入するようにして、ハウジング１の両端にエンドブラケット２Ａ，２Ｂを夫々インロー嵌合させ、これをボルト締めすることにより、ハウジング１に回転軸５，エンドブラケット２Ａ，２Ｂを組み込む。
【０００７】
前記回転軸６は、その一端側（図では右側）がエンドブラケット２Ｂの軸受４Ｂを挿通して外部に突出し、出力軸を構成しており、他端側（図では左側）がエンドブラケット２Ａの軸受４Ａから突出すると共に、その突出した部分に外部冷却扇（以下、外ファンと称す）９が取付けられている。
また、その外ファン９を覆うためのエンドカバー１０がエンドブラケット２Ａに取付けられている。このエンドカバー１０は、一端が開口されると共に他端が密閉された椀型形状をなしており、外ファン９と対向する他端面に複数の通風口１０ａが設けられ、ボルトによりエンドブラケット２Ａに取付けられている。そして、回転軸６と共に外ファン９が回転すると、外気がエンドカバー１０の通風口１０ａから矢印イの如く吸い込まれ、吸い込まれた空気は、次の矢印の如く、エンドカバー１０の開口端部とエンドブラケット２Ａとの間の隙間部１０ｂから放熱フィン１ａに吹き出され、該放熱フィン１ａを経てエンドブラケット２Ｂの外周に向かい、これにより、エンドブラケット２Ａ，ハウジング１，エンドブラケット２Ｂの外部表面を通風して冷却作用を得るようにしている。図２０において、符号３Ｄはスロットライナである。
【０００８】
なお、この種の従来技術に関するものとして、例えば特開昭６１−２５１４４０号公報等が挙げられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般の回転電機にあっては、小形軽量化が常に大きな命題であり、このため、ハウジングとしてアルミニウムやアルミニウム合金等により形成することが知られている。即ち、回転電機の小形軽量化が要請された場合、ハウジングの材料として、軽くかつ熱伝導率のよいアルミニウムやアルミニウム合金材（比重は鋼の約１／３、ヤング率は約１／３、比熱は約２倍、熱伝導率は約３倍）などの非鉄金属を用い、回転電機の内部で発生する熱をハウジングに良好に伝達することにより冷却を改善し、これにより、ハウジング自体の軽量化と共に、回転電機全体としての小形軽量化を得ることができる。
【００１０】
しかし、上記従来技術は、回転電機の軽量化についてはそれなりの成果を得ることができるものの、小形化に伴う特性の改善についてまでは十分な配慮がされているとは言えず、以下の問題があった。
【００１１】
まず、回転電機を小形化すると、特性が従来より低下する傾向にあり、特に出力や停動トルク（最大トルク）が低下する問題がある。そして、これらの低下を防ぐため、固定子コイルの巻線を巻き戻し、磁束密度を上げようとすると、鉄損が大きくなり、力率や効率が悪くなるという問題があった。
【００１２】
また、一般に回転電機を小形にする場合、固定子を小さくするのが効果的である。その場合、固定子外径を小さくして同一トルクを出力するためには、起磁力を同一にしなければならない。つまり、磁気装荷を変えることなく回転電機を構成する必要がある。これを言い換えると、固定子で発生する磁束量が減少することなく、しかも固定子の単位面積当たりの磁束量（以下、磁束密度と言う）を一定に保つことが重要となる。しかしながら、その状態では、磁束密度が小形化する前と同じでかつ固定子が小さくなっているので、磁束密度は以前より増加することとなり、そのため、磁束密度の飽和を招く結果、回転電機の特性に支障をきたす。
【００１３】
そこで、固定子が小さくなっても、単位面積当たりの磁束密度が飽和しないよう、磁気装荷を変えることなく構成するには、固定子における磁路各部の面積を小形化する前と同等になるように確保する必要がある。その結果、固定子のスロット面積が減少するので、該スロットに固定子コイル３Ｂを収納することができなくなると言う問題があった。これは従来、固定子コイル３Ｂは、スロット３Ｃ内に開口溝から一本ずつ挿入していたので、スロット内では不規則な配列となり、そのため、コイルの収納割合がスロット容積に匹敵する程度にはならず、例えば容積比（以下、占積率と言う）では６０％代にとどまり、コイル収納に限度があった。
【００１４】
従って、さらなる小形化のため、上述の如くスロット面積が減少する場合、コイルの収納数が従来より減り、巻回数が減少することから、磁束密度がさらに増加してしまう結果、特性上支障が存在する問題があった。
【００１５】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、小形軽量化しても、コイル占積率を確実に高めると共に、良好な特性を得ることが可能となる固定子を提供することにある。また、他の目的は、上記固定子を備えることにより、電動機特性が良好となる回転電機を提供することにあり、さらに他の目的は、上記固定子を確実に組み込み得る固定子の組込方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の固定子では、回転電機のハウジングの内周壁に取付けられ、磁性材からなる薄板を所定枚数積層して形成される固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周部の各スロットに収納される複数個の固定子コイルとを有する固定子において、固定子鉄心は、内側に求心方向に突設された歯部と、該歯部の両側にスロット用の空間部の一部をなす切欠き部とを有し、かつ互いに環状に配列される鉄心片からなり、該各鉄心片を、所定間隔をおいて環状に配列保持された各固定子コイルに向かって移動した時点で、互いに隣接する各鉄心片の切欠き部に、固定子コイルを夫々収納し得るスロットを形成したことを特徴とするものである。
【００１７】
また本発明方法では、予め、内側に求心方向に突設された歯部，該歯部の両側にスロット用の空間部の一部をなす切欠き部を夫々有し、かつ互いに環状に配列される部材を所定枚数軸方向に積層して積層部材を複数組形成しておくと共に、複数個の固定子コイルを成形しておく工程と、複数個の固定子コイルを所定位置に環状に配列保持する工程と、該工程後、前記各々の積層部材を外方から固定子コイル方向に移動させ、積層部材の歯部が固定子コイル間に位置決めされた時点で、積層部材の切欠き部と隣接する積層部材の切欠き部との間に固定子コイルを収納する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
【作用】
本発明の固定子では、上述の如く、固定子鉄心が、内側に求心方向に突設された歯部と該歯部の両側にスロット用の空間部の一部をなす切欠き部とを有し、かつ互いに環状に配列される複数の鉄心片からなり、該各鉄心片を、所定間隔をおいて環状に配列保持された各固定子コイルに向かって移動した時点で、互いに隣接する各鉄心片の切欠き部に、固定子コイルを夫々収納し得るスロットを形成しているので、各鉄心片を固定子コイルに移動することにより、鉄心片の切欠き部とこれに隣接する鉄心片の切欠き部とでスロットを形成すると共に、その形成されたスロット内に固定子コイルが収納された形態となる。
【００１９】
そのため、従来技術のように、固定子コイルをスロット内に圧入することが不要になるので、スロット内において固定子コイルの導体を多数本にわたり収納させることができる。しかも、各鉄心片を移動すれば、固定子を形成できるので、多数本の導体からなる固定子コイルをスロットに圧入する従来技術に比較すると、固定子コイルの収納を極めて容易に行うことができる。
従って、スロットの面積が小形化しているにも拘わらず、スロット内におけるコイル占積率を確実に高めることができる。
【００２０】
また本発明の回転電機では、上述の如き固定子鉄心を備え、該固定子鉄心により、スロット内におけるコイル占積率を高めることができるので、固定子外径を小さくすると共に、スロット容積が小さくなっても、回転電機の磁気装荷を変えることが不要になり、従って、小形軽量化するにも拘わらず、力率や効率等が低下することがなく、電気特性の良好な回転電機を得ることができる。
【００２１】
また、本発明方法では、上述の如く、予め、内側に求心方向に突設された歯部，該歯部の両側にスロット用の空間部の一部をなす切欠き部を夫々有し、かつ互いに環状に配列される部材を所定枚数軸方向に積層して積層部材を複数組形成しておくと共に、複数個の固定子コイルを成形しておく工程と、複数個の固定子コイルを所定位置に環状に配列保持する工程と、該工程後、前記各々の積層部材を外方から固定子コイル方向に移動させ、積層部材の歯部が固定子コイル間に位置決めされた時点で、積層部材の切欠き部と隣接する積層部材の切欠き部との間に固定子コイルを収納する工程とを有して構成したので、上記固定子を確実に組込むことができる効果がある。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１乃至図１６により説明する。図１乃至図１０は本発明による固定子を誘導電動機に適用した一実施例を示している。
【００２３】
図１に示す誘導電動機は、ハウジング１の内周壁に固定子３が取付けられ、該固定子３は、珪素鋼板などの磁性材を軸方向に所定枚数積層されることによって形成された固定子鉄心３Ａと、固定子鉄心３Ａのスロット３Ｃ内に収納された固定子コイル３Ｂとを有している。
【００２４】
この固定子鉄心３Ａは、図２乃至図４に示すように、鉄心片３１と、棒状鉄心片３２との二種類が分割形成され、これらが交互に環状に配置されることにより、固定子鉄心３Ａを構成している。複数個の各鉄心片３１は、背部３１ａと、該背部３１ａの内側中央部に求心方向に沿って突設された歯部３１ｂとからなるＴ字状に形成されている。
【００２５】
具体的に述べると、鉄心片３１は、図３に示すように、背部３１ａと、該背部３１ａの内側中央部に求心方向に沿って突設された歯部３１ｂと、歯部３１ｂにおける周方向の両側に切欠いて形成され、かつスロット３Ｃ用の空間部を形成する切欠き部３１ｃとを有してほぼＴ字状に形成されている。そして、この鉄心片３１を軸方向に所定枚数積層することにより、図２，図９に示す如き積層鉄心片３１０が形成される。
また、鉄心片３１の背部３１ａには図３に示すように、両側部に棒状鉄心片３２と係合し得る突起３１ｄが形成され、しかも両側部において突起３１ｄより外周側となる上部には面取り３１ｅが設けられている。
【００２６】
棒状鉄心片３２は、図４に示すように、鉄心片３１の背部３１ａと同様の長さで、かつ鉄心片３１の３１ｂの幅と同一幅をなす背部３２ａと、該背部３２ａの内側にこれとほぼ同様の幅をもって求心方向に真直に延長形成され、かつ先端に幅方向に突出する舌片３２ｃを設けた歯部３２ｂとを有して形成されている。また、前記背部３２ａの両側部には、鉄心片３１の背部３１ａの突起３１ｄと係合し得る凹溝３２ｄが形成され、しかもその両側部において凹溝３２ｄより外周側となる上部には鉄心片３１と同様に面取り３２ｅが設けられている。
そして、この棒状鉄心片３２も軸方向に所定枚数積層することにより、図２，図９に示す如き積層棒状鉄心片３２０が形成される。
【００２７】
この積層棒状鉄心片３２０は、積層鉄心片３１０の両側に対し、固定子３の中心側から外方に挿入したとき、各棒状鉄心片３２の凹溝３２ｄに鉄心片３１の突起３２ｄが係合することによって互いに組み付けられ、しかもその状態のとき、積層棒状鉄心片３２０の歯部３２ｂと積層鉄心片３１０の歯部３１ｂとによってスロット３Ｃを画成するようにしている。
【００２８】
従って、各鉄心片３１における背部３１ａの周方向の板幅は、棒状鉄心片３２が挿入係合されたとき、スロット３Ｃの空間部とこれに隣接する歯部３１ｂとこれに隣接するスロット３Ｃの空間部とを形成し得る寸法をなしている。
【００２９】
固定子コイル３Ｂは、予め、スロット３Ｃ内に収納し得る形状となるように成形されている。即ち、固定子コイル３Ｂは、図６に示すように、複数本の導線３３がトロイダル状に巻線され、そのうち、図７に示すように、導線３３の両側部３３ａ，３３ｂがスロット３Ｃに挿入される部分をなし、両側部３３ａ，３３ｂと連結される上部３３ｃ及び下部３３ｄが、固定子３の外径側に位置するように折り曲げられ、コイルエンド部をなしている。コイルエンド部３３ｃ，３３ｄは、固定子コイル３Ｂが固定子鉄心３Ａのスロット３Ｃに挿入されたとき、図５に示すように、固定子鉄心３Ａの軸方向の上部，下部に露出することとなる。
【００３０】
また、固定子コイル３Ｂの両側部３３ａ，３３ｂは上述の如くスロット３Ｃ内に挿入される部分であって、スロット３Ｃが固定子３において放射状に配置されることから、図８に示す矢印の順序で折り曲げられ、最終的にスロット３Ｃの角度位置に応じた角度に成形される。
【００３１】
その際、固定子コイル３Ｂのコイルエンド部３３ｃ，３３ｄは図８にて実線にて示すように、適度の半径Ｒをもつ曲線状に成形してもよいが、スロットに挿入されたとき、隣りのスロットに挿入された固定子コイルのコイルエンド部と干渉するのを避けるため、同図鎖線にて示す形状に成形する方が好ましい。
【００３２】
この固定子コイル３Ｂは、断面丸形状の導体を用いても良いが、例えば図１０に示すように、ほぼ矩形断面を有する導体３３を用い、その導体３３を、長辺部分がスロット３Ｃの内壁の長手方向に沿うと共に、短辺部分がスロット３Ｃの内壁の短手方向に沿うように配置し、これによって各導体間に存在する空間を極小化すると共に、各導体３３とスロット内壁との間の空間をも極小化することにより、電流密度を上げるのが望ましい。図１０において、符号３４はスロットライナであり、固定子コイル３Ｂが成形されたときに装着される。
【００３３】
なお図１において、図１８に示す従来例と同一符号のものは夫々同じものを表しているので、ここではその説明を省略する。
【００３４】
実施例の固定子３は、上記の如く構成されているので、次に、その作用に関連して固定子の組込方法の一実施例について述べる。
上述の如き、固定子３は、以下のようにして組込むことができる。まず、固定子３の組込に際しては、予め成形された所定個数の固定子コイル３Ｂを、図示しない治具により所定の角度で所定の位置に環状に配列保持し、その固定子コイル３Ｂに対し、予め鉄心片３１が積層されている積層鉄心片３１０を外周方向から図示しないインデックス等の移動手段によって移動させ、積層鉄心片３１０の歯部３１ｂ両側の切欠き部３１ｃに固定子コイル３Ｂを位置決めした後、積層棒状鉄心片３２０を、固定子コイル３Ｂ，積層鉄心片３１０双方の内方から図示しない移動手段により径方向に沿って移動させ、積層鉄心片３１０間に挿入係合すると、積層鉄心片３１０の歯部３１ｂと積層棒状鉄心片３２０の歯部３２ｂとで画成されるスロット３Ｃ内に固定子コイル３Ｂを収納することができる。従って、予め成形した固定子コイル３Ｂを、分割形成した鉄心片３１と棒状鉄心片３２とを組付けるだけで、スロット３Ｃに収納できるので、固定子コイル３Ｂの収納を的確に行うことができる。
【００３５】
実施例の固定子３は、上述の如く、固定子鉄心３Ａが、環状に間欠的に配列される鉄心片３１と、該鉄心片３１間に配置される棒状鉄心片３２との二種類を有し、しかも鉄心片３１が、周方向に適宜の幅を有する背部３１ａ，該背部３１ａの内側の中央部に求心方向に突出する歯部３１ｂ，該歯部３１ｂの両側に設けられたスロット用の切欠き部３１ｃを夫々設けたＴ字状をなす一方、棒状鉄心片３２が、内側に鉄心片３１の歯部３１ｂとほぼ同様の歯部３２ｂを有する棒状をなし、その各棒状鉄心片３２が各鉄心片３１間に径方向に沿って挿入し、かつ係合された時点で、棒状鉄心片３２の歯部３２ｂと鉄心片３１の歯部３１ｂとの間に固定子コイル３Ｂを収納し得るスロット３Ｃを形成するので、切欠き部３１ｃに配置された鉄心片３１間に対し、棒状鉄心片３２を固定子３の中心側から径方向に移動して挿入係合すれば、スロット３Ｃ内に固定子コイル３Ｂが収納された形態となる。
【００３６】
そのため、従来技術のように、固定子コイル３ｂをスロット内に圧入することが不要になるので、スロット内において固定子コイル３Ｂの導体３３を多数本にわたり収納させることができる。しかも、鉄心片３１間に対し、棒状鉄心片３２を固定子３の中心側から径方向に移動して挿入すれば固定子３を形成できるので、多数本の導体からなる固定子コイルをスロットに圧入する従来技術に比較すると、固定子コイル３Ｂの収納を極めて容易に行うことができる。
従って、スロット３Ｃの面積が小形化しているにも拘わらず、スロット内におけるコイル占積率を確実に高めることができる。
【００３７】
また、従来技術では、固定子鉄心の内周に僅かな幅の溝を設けてスロット３Ｃ内にコイルを導き、収納することから、該溝幅は１本のコイルの径寸法により支配されており、そのため、回転電機の特性を改良するため、溝幅を任意に選定することに制限されていた。しかし、上述の如く、鉄心片３１に棒状鉄心片３２を挿入係合すれば固定子コイル３Ｂを収納できるので、従来技術のように溝幅に制限されることがなくなり、回転電機の設計の裕度が大きくなり、最適を設計することが可能となる。
【００３８】
さらに、棒状鉄心片３２の歯部３２ｂの先端には舌片３２ｃが形成され、該舌片３２ｃによりスロット３Ｃの幅より狭い開口部を形成しているので、固定子コイル３Ｂの導体がスロット３Ｃ内から外部に出るおそれが全くないばかりでなく、舌片３２ｃと周方向に隣列する鉄心片３１の歯部３１ｂとの間のギャップを小さくできるので、回転軸６と共に回転子５が回転したときに発生する騒音を低減することもできる。
【００３９】
そしてさらに、実施例では、固定子鉄心３Ａが上述の如く、鉄心片３１と棒状鉄心片３２との二種類で構成すると、固定子鉄心３Ａとしての歩留まりを極めて向上させることができる。即ち、鉄心片３１をＴ字状に形成する場合、図１１（ａ）に示すように、その素材３０１からプレス加工により、鉄心片３１を互い違いにくり抜いて成形でき、また棒状鉄心片３２を形成する場合、同図（ｂ）に示すように、その素材３０２からプレス加工により、棒状鉄心片３２も同様に互い違いにくり抜き成形できるので、双方の素材３０１，３０２の不要な部分が少量となる。
その点、従来技術では、図１９に示すように、固定子鉄心３Ａとして、そのまま一枚にくり抜いた板で構成すると、素材そのものからして大型のものが必要となるばかりでなく、素材からスロット３Ｃ及びそれより内側の空間部分をも不要になり、素材の不要な部分が多量となるので、材料の使用量がかさみ、コスト高となっていた。従って、実施例では、素材３０１，３０２の不要部分が少量となりり、大幅に少なくできる結果、歩留まりを極めて向上させることができる。
【００４０】
なお図示実施例では、固定子コイル３Ｂの導体として、断面矩形状のものを用い、この矩形状の導体がスロット３Ｃに対し、導体の長辺部がスロット３Ｃの長手方向に沿って配置されているので、スロット３Ｃ内において導体を除く空間部の面積を極力小さくすることができ、そのため、スロット３Ｃ内の面積が減少しても、固定子コイル３Ｂとしての電流密度を上げることができ、固定子内の磁束密度が増加するのをより確実に防止することができる。
【００４１】
また図示実施例では、鉄心片３１，棒状鉄心片３２の両側部の外周側である上部に図３，図４の如き面取り３１ｅ，３２ｅが設けられ、これら面取り３１ｅ，３２ｅの箇所に接着剤や溶接などを用いることにより、双方の鉄心片３１及び３２を互いに堅牢に固着することができる。
【００４２】
図１２乃至図１７は固定子の他の実施例を夫々示している。
図１２及び図１３に示す第二の実施例においては、固定子鉄心３Ａとして、互いに同一形状に形成され、しかも環状に複数配列されたとき、隣接する二つのものにより、スロット３Ｃを形成することができるよう、単一種類の鉄心片３５で形成されている。
【００４３】
詳しく述べると、この各鉄心片３５は、背部３５ａと、その内側中央部に求心方向に突設された歯部３５ｂとを有し、歯部の両側がスロット３Ｃの空間を半分割した形状の切欠き部３５ｃを形成している。そして、この鉄心片３５を軸方向に所定枚数積層して積層鉄心片が形成され、この積層鉄心片の各々が、所定間隔をもって環状に配列保持された固定子コイル３Ｂに対し、図１３に示す矢印の如く外方から求心方向に移動すると、積層鉄心片とこれと隣り合う積層鉄心片とでスロット３Ｃを形成すると共に、該スロット３Ｃ内に固定子コイル３Ｂを収納するようにしている。
また、この実施例において、固定子３の組込に際しては、各鉄心片３５を、所定間隔をおいて環状に配列保持された各固定子コイル３Ｂに向かって移動し、鉄心片３５の歯部３５ｂが各固定子コイル３Ｂ間に挿入されると共に、隣り合う鉄心片３５と接すると、互いに隣接する各鉄心片３５の切欠き部３５ｃに、固定子コイル３Ｂを夫々収納し得るスロット３Ｃを形成することができる。従って、各鉄心片３５を固定子コイル３Ｂに移動することにより、鉄心片３５の切欠き部３５ｃとこれに隣接する鉄心片３５の切欠き部３５ｃとでスロット３Ｃを形成すると共に、その形成されたスロット３Ｃに固定子コイル３Ｂが収納された形態となる。
【００４４】
そのため、従来技術のように、固定子コイル３Ｂをスロット３Ｃ内に圧入することが不要になるので、スロット３Ｃ内において固定子コイル３Ｂの導体３３を多数本にわたり収納させることができる。しかも、各鉄心片３５を移動すれば、固定子３Ａを形成できるので、前記第一の実施例と同様に、固定子コイルの収納を極めて容易に行うことができる。また、この実施例によれば、固定子鉄心３Ａを構成する鉄心片３５が一種類の形状であり、しかも鉄心片３５のみを移動するだけでスロット３Ｃを形成すると共に、該スロット３Ｃ内に固定子コイル３Ｂを収納するので、前記第一の実施例に比較し、鉄心片３５の製作がそれだけ容易となる。
【００４５】
図１４及び図１５に示す第三の実施例では、上述した第二の実施例の鉄心片３５を、例えば３枚連結させた形状に形成したものである。即ち、この実施例の鉄心片３６は、その内側に、三個の歯部３６ｂが間欠的に設けられると共に、各歯部３６ｂ間に二個のスロット３Ｃが形成され、しかも、最も外側に位置する二個の歯部３６ｂの外側に、スロット３Ｃを半分割した形状の切欠き部３６ｃが形成されている。
【００４６】
この実施例では、固定子コイル３Ｂの収納に際し、環状に配列保持された固定子コイル３Ｂに対し、鉄心片３６を外方から求心方向に移動すると、各歯部３６ｂ間のスロット３Ｃに固定子コイル３Ｂを収納することができ、しかも一方の鉄心片３６の切欠き部３６ｃとこれと隣り合う他方の鉄心片３６の切欠き部３６ｃとにより、第二の実施例と同様にスロット３Ｃを形成すると共に、固定子コイル３Ｂを収納することができる。
【００４７】
従って、この実施例によれば、基本的には第二の実施例とほぼ同様の効果を得ることができるのに加え、一種類の鉄心片３６が三個の歯部３６ｂを有する幅広に形成されているので、各鉄心片３６の移動数が少なく済むこととなり、固定子３としての製作が容易となる。
【００４８】
図１６及び図１７に示す実施例は、前記第一の実施例を応用している。
即ち、図１６に示す第四の実施例では、環状に配列される複数の鉄心片３７と、隣り合う鉄心片３７間に挿入され、鉄心片３７の歯部３７ｂとの間でスロット３Ｃを形成する棒状鉄心片３８との二種類に分割形成されている。
鉄心片３７は、背部３７ａと、その内側中央部に突設され、スロット用の切欠き３７ｃを設けた歯部３７ｂとを有する他、背部３７ａの両側に棒状鉄心片３８と係合し得る係合切欠き３７ｄを有している。一方、棒状鉄心片３８は、若干の長さを有する背部３８ａに延長形成された歯部３８ｂを有すると共に、該歯部３８ｂの先端に舌片３８ｃを有して形成されている。
【００４９】
そして、環状に配列された鉄心片３７において、互いに隣り合う双方の鉄心片３７の係合切欠き３７ｄに棒状鉄心片３８の背部３８ａを挿入し、かつ係合させると、各棒状鉄心片３８の歯部３８ｂと各鉄心片３７の歯部３７ｂとの間でスロット３Ｃを形成し得るようにしている。従って、棒状鉄心片３８の背部は、鉄心片３７に挿入されたとき、該鉄心片３７の背部３７ａに係合し得るように形成されている。
【００５０】
この実施例によれば、基本的には前記第一の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図１７に示す実施例は、環状に形成された鉄心片３９と、その鉄心片３９の所定位置に夫々挿入係合された棒状鉄心３８′とを有して構成されている。即ち、鉄心片３９は、環状に形成された背部３９ａと、これに等間隔を隔てて求心方向に突設された歯部３９ｂを有し、また背部３９ａにおいて棒状鉄心片３８′を挿入係合するための係合溝３２ｃが形成されている。係合溝３２ｅは、棒状鉄心片３８′との係合強度を上げるため、棒状鉄心片３８′より僅かに広く切り欠かれている。棒状鉄心片３８′は、図１６に示す実施例のものとほぼ同様の形状であるので、その説明を省略する。
【００５２】
そして、環状の鉄心片３９の係合溝３２ｃに対し、棒状鉄心片３８′の背部を挿入し、かつ係合することにより、棒状鉄心片３８′の歯部３８ｂと鉄心片３９の各歯部３９ｂとの間でスロット３Ｃが形成される。
【００５３】
従って、この実施例では、鉄心片３９が環状に形成されているので、図１５に示す実施例に比較すると、鉄心片を互いに組み込むことが不要になるばかりでなく、鉄心片を外方から移動させることも不要になり、環状に配列保持された固定子コイル３Ｂと鉄心片３９との相対的な位置決めをすればよいので、固定子３の組込がそれだけ容易となる。
【００５４】
なお、図１６及び図１７に示す実施例において、棒状鉄心片３８・３８′と鉄心片３７・３９との係合は、一枚の薄板の場合でも係合するが、棒状鉄心片３８・３８′，鉄心片３７・３９の各々が所定枚数積層されることによって各組の積層棒状鉄心片，積層鉄心片を予め形成しておき、その積層鉄心片に対し、積層棒状鉄心片を挿入すると、互いの係合が的確に行われるので、積層状態で挿入されるのが望ましい。この点は図１２乃至図１５に示す実施例も同様である。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１によれば、鉄心片を移動するだけで該鉄心片の切欠き部に、固定子コイルを夫々収納し得るスロットを形成するように構成したので、従来技術のように、固定子コイルをスロット内に圧入することが不要になり、スロット内において固定子コイルの導体を多数本にわたり収納させることができ、しかも、各鉄心片を移動すれば、固定子を形成できることにより、固定子コイルの収納を極めて容易に行うことができる結果、スロットの面積が小形化しているにも拘わらず、スロット内におけるコイル占積率を確実に高めることができる。
【００５６】
また請求項２〜６によれば、固定子鉄心が鉄心片とこれに挿入係合される棒状鉄心片とを有し、しかも鉄心片間に対し、棒状鉄心片を固定子の中心側から径方向に移動して挿入すれば固定子を形成できるので、多数本の導体からなる固定子コイルをスロットにいちいち圧入する従来技術に比較すると、固定子コイルの収納を極めて容易に行うことができる結果、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
さらに、請求項７によれば、固定子コイルが断面ほぼ矩形状の導体からなり、各導体が各鉄心片の歯部と各棒状鉄心片の歯部とで形成されるスロットに対し、導体の長辺部分がスロットの長手方向に沿って配置し、スロット内において導体を除く空間部の面積を極力小さくすることができるように構成したので、スロット内の面積が減少しても、固定子コイルとしての電流密度を上げることができる結果、固定子内の磁束密度が増加するのをより確実に防止することができる効果がある。
【００５８】
そして、請求項８及び９によれば、固定子鉄心により、スロット内におけるコイル占積率を高めることができるので、固定子外径を小さくすると共に、スロット容積が小さくなっても、回転電機の磁気装荷を変えることが不要になる結果、小形軽量化するにも拘わらず、力率や効率等が低下することがなく、電気特性の良好な回転電機を得ることができる効果がある。
【００５９】
また、請求項１０及び１１によれば、上記固定子を確実に組込むことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固定子を誘導電動機に適用した全体説明図。
【図２】本発明による固定子の第一の実施例を示す説明図。
【図３】固定子鉄心を構成する鉄心片を示す拡大正面図。
【図４】固定子鉄心を構成する棒状鉄心片を示す拡大正面図。
【図５】固定子鉄心に固定子コイルを組み込んだ状態を示す説明用斜視図。
【図６】固定子コイルの巻線状態を示す説明図。
【図７】固定子コイルにおけるコイルエンド部の成形状態を示す説明用斜視図。
【図８】固定子コイルにおけるスロット挿入部分の成形状態を示す説明図。
【図９】積層鉄心片と積層棒状鉄心片と固定子コイルとの組込状態を示す破断説明図。
【図１０】スロット内における固定子コイルを示す説明用拡大図。
【図１１】素材から鉄心片を打ち抜く説明図（ａ）及び素材から棒状鉄心片を打ち抜く説明図（ｂ）。
【図１２】本発明による固定子の第二の実施例を示す説明図。
【図１３】固定子の組込状態を示す要部の拡大説明図。
【図１４】本発明による固定子の第三の実施例を示す説明図。
【図１５】固定子の組込状態を示す要部の拡大説明図。
【図１６】本発明による固定子の第四の実施例を示す説明図。
【図１７】本発明による固定子の他の実施例を示す説明図。
【図１８】従来の回転電機の一構成例を示す全体説明図。
【図１９】従来の固定子鉄心を示す説明図。
【図２０】固定子鉄心のスロット内に挿入された固定子コイルを示す拡大説明図。
【符号の説明】
１…ハウジング、３…固定子、３Ａ…固定子鉄心、３Ｂ…固定子コイル、３Ｃ…スロット、３１，３７，３９…鉄心片、３１ａ，３７ａ，３９ａ…背部、３１ｂ，３７ｂ，３９ｂ…歯部、３１ｃ，３７ｃ，３９ｃ…スロット用の切欠き部、３２，３８，３８′…棒状鉄心片、３２ａ，３８ａ…背部、３２ｂ，３８ｂ…歯部、３２ｃ，３８ｃ…舌片、３５，３６…鉄心片、３５ａ，３６ａ…背部、３５ｂ，３６ｂ…歯部、３５ｃ，３６ｃ…スロット用の切欠き部、３３…固定子コイルの導体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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