(57)【要約】【課題】  巻線挿入後のスキューによってスロット絶縁シートが固定子鉄心のスロット開口部のバリと擦れ合い、スロット絶縁シートが損傷することを防止する。  また、固定子鉄心の溶接による歪の発生、また前記歪による騒音の増加およびスロット絶縁シートの熱劣化を防止し、高効率で低騒音のスキュー付固定子を提供する。【解決手段】  固定子鉄心の内周に複数個のスロットを有し前記スロットに巻線を絶縁する絶縁シートおよび巻線を装着してなるスキュー付固定子において、前記固定子鉄心は薄板の第１の鉄板シートを積層して構成され、前記スロットの積層方向開口部において固定子鉄心のバリ側に第１の鉄板シートより厚い第２の鉄板シートを互いにバリ方向が合致する向きで装着した構成としている。これにより、固定子鉄心のスロット開口部のバリとスロット絶縁シートの擦れがなく、損傷が防止できる。よって、絶縁性能の高い高信頼性の固定子を提供できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心の内周に複数個のスロットを有し前記スロットに巻線を絶縁する絶縁シートおよび巻線を装着してなるスキュー付固定子において、前記固定子鉄心は薄板の第１の鉄板シートを積層して構成され、前記スロットの積層方向開口部において固定子鉄心のバリ側に第１の鉄板シートより厚い第２の鉄板シートを互いにバリ方向が合致する向きで装着したスキュー付固定子。
【請求項２】
固定子鉄心の内周に複数個のスロットを有し前記スロットに巻線を絶縁する絶縁シートおよび巻線を装着してなるスキュー付固定子において、前記固定子鉄心は硬度の高い第１の鉄板シートを積層して構成され、前記スロットの積層方向開口部において固定子鉄心のバリ側に第１の鉄板シートより硬度の低い第２の鉄板シートを互いにバリ方向が合致する向きで装着したスキュー付固定子。
【請求項３】
固定子鉄心の内周に複数個のスロットを有し前記スロットに巻線を絶縁する絶縁シートおよび巻線を装着してなるスキュー付固定子において、前記固定子鉄心は結晶の大きい第１の鉄板シートを積層して構成され、前記スロットの積層方向開口部において固定子鉄心のバリ側に第１の鉄板シートより結晶の小さい第２の鉄板シートを互いにバリ方向が合致する向きで装着したスキュー付固定子。
【請求項４】
請求項２および請求項３の記載のスキュー付固定子において、第２の鉄板シートは第１の鉄板シートより板厚が厚い材質で構成したスキュー付固定子。
【請求項５】
固定子鉄心の内周に複数個のスロットと前記スロットとスロットの間にティースを有し前記スロットに巻線を絶縁する絶縁シートおよび巻線を装着してなるスキュー付固定子において、前記固定子鉄心は薄板の第１の鉄板シートを積層して構成され、前記スロットの積層方向開口部において固定子鉄心のバリ側に第１の鉄板シートのティース幅より狭いティースを有する第２の鉄板シートを装着したスキュー付固定子。
【請求項６】
固定子鉄心の内周に複数個のスロットを有し前記スロットに巻線を絶縁する絶縁シートおよび巻線を装着してなるスキュー付固定子において、前記固定子鉄心は薄板の第１の鉄板シートを積層して構成され、前記スロットの積層方向開口部において固定子鉄心の反バリ側にも第２の鉄板シートを装着したことを特徴とした請求項１から請求項５までのいずれか１項記載のスキュー付固定子。
【請求項７】
固定子鉄心の内周に複数個のスロットを有し前記スロットに巻線を絶縁する絶縁シートおよび巻線を挿入後にスキューを行う製造方法において、所定のスキュー角度に対し３〜１０度過スキューした後、所定のスキュー角度まで戻しスキュー角度保持手段にて保持したことを特徴としたスキュー付固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明にかかるスキュー付固定子は、低騒音且つ高効率で絶縁性能を向上する効果を有し、家庭用エアコンや自動車用カーエアコンなどに搭載されるコンプレッサー用ブラシレスモータの固定子等に有効である。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境改善のため省エネルギー化の取り組みが盛んに行われ、自動車においても燃費向上や排ガス削減などから自動車用コンプレッサーも電動化が検討され、モータについても更なる高効率化や小型軽量化、また低騒音化が要求されている。
【０００３】
低騒音化のためには、固定子もしくは回転子をスキューすることが知られており、家庭用エアコン用コンプレッサーに搭載のブラシレスモータにおいてスキュー仕様の場合は、回転子側の擬似的なスキューを採用している事例が多い。擬似的なスキューに対し連続的なスキューは磁束の変化が滑らかであるため低騒音・低振動の効果は大きいが、主に製造的観点等から回転子側の擬似的なスキューとなっている。
【０００４】
また、固定子側のスキューの方法には、固定子鉄心の状態で予めスキューした固定子鉄心に巻線する方式と、固定子鉄心の状態ではスキューせずに巻線を行った後にスキューする方式が知られている。前者の場合は巻線を固定子鉄心に直接巻き込む直巻き方式や手作業で製作する方式、或いはスロット数の比較的少ない構造の固定子、または比較的積厚の短い構造の固定子などの場合に採用される事例が多い。後者の場合は、巻線をスロットの内径側開口部から挿入するインサーター方式の事例が多い。
【０００５】
車両搭載用コンプレッサーの場合、搭載上一般的に外径の小さな構造が好まれる。同一外径で高出力の場合は長い積厚が必要となる。また、低振動・低騒音の場合はスロット数多くする必要がある。つまり同一外径において、高出力・低振動・低騒音を考慮すると、積厚の長いスロット数の多い構造が必要となり、インサーター方式が有効となる。
【０００６】
インサーター方式の場合、巻線の挿入はインサート時のスロット絶縁や巻線のダメージを考慮して固定子鉄心に形成されたスロット部において、反バリ側から行うのが一般的に知られている。
【０００７】
巻線を挿入後にスキューを行う際、スキューをするとスロット内の巻線が圧迫されスロット絶縁シートを固定子鉄心に強く押し当てることとなる。スロットの軸方向開口部は巻線の出口となるため上記巻線がスロット内より開放されるため、スロット絶縁シートが固定子鉄心のスロット開口部のエッジ部に、より強く押し当てられることとなる。言うまでもなく前記エッジ部にバリがあればスロット絶縁シートへのストレスは更に厳しい状況となる。
【０００８】
モータ効率を向上させる一例として、スロット内の巻線量を増大し銅損を低減する手段は広く知られている。つまり前記の巻線量の増大により前記の絶縁シートへのストレスは更に増大し、スロット絶縁シートが固定子鉄心のスロット開口部のエッジ部に益々強く押し当てられることとなる。
【０００９】
一方、スキューを行う際に固定鉄心を捻ってスキューすると、スロットの長手方向長さがスキュー角度に応じて長くなるため、スキュー前のスロット絶縁シートと接触している鉄板シートの相対位置が変化し、鉄板シートとスロット絶縁シートが擦れあうこととなる。前記巻線の反挿入側固定子鉄心端面、つまり巻線の反挿入側スロット開口部は前述の通りバリ側が一般的となっている。その結果、スロット絶縁シートが固定子鉄心のスロット開口部バリに強い力で押し当てられながら擦れることとなるため、スロット絶縁シートが削られ薄くなるという問題やスロット絶縁シートに亀裂が発生するという問題があった。
また、モータ効率を向上させる手段の一例として鉄損の低減が挙げられ、具体的手段としては固定子鉄心を構成する鉄板シートに結晶の大きい材質の鉄板シートを採用し鉄損低減を図る手段がある。この場合、鉄板シートのプレス面は拡大するとノコギリ状となっている。従って、この場合はスロット絶縁シートへのストレスは更に増加することになる。
【００１０】
スロット内の巻線量を増大してスキューを行う際、スキューをするとスロット内の巻線が圧迫されその反力等によって所定のスキュー角度に対し浅い角度まで戻そうとする荷重が働くため、所定のスキュー角度にするためにはその加重に耐える大きな保持力が必要となる。上記対策としては固定子鉄心の外周を溶接しスキュー角度および積層状態を保持する事例が多いが、溶接エネルギーによる固定子鉄心の変形、特に固定子鉄心内径の歪、またそれによる騒音の悪化、更には溶接熱によるスロット絶縁シートの熱劣化という問題があった。
【００１１】
また更に、モータ効率を向上させるためにスロット内の巻線量を増大した場合は、更にスキュー時の反力が増大し、益々スキュー角度を保持する保持力の増大が必要となり上記課題が顕著になる。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００４−４０８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする問題点は、巻線挿入後のスキューによってスロット絶縁シートが固定子鉄心のスロット開口部のバリと擦れ合い、スロット絶縁シートが損傷することにある。
【００１３】
また、固定子鉄心の溶接による歪の発生、また前記歪による騒音の増加およびスロット絶縁シートの熱劣化にある。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するもので、簡単な構成でより絶縁性能の高い高信頼性の低騒音モータならびに高効率モータの固定子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明のスキュー付固定子は、固定子鉄心の内周に複数個のスロットを有し前記スロットに巻線を絶縁する絶縁シートおよび巻線を装着してなるスキュー付固定子において、前記固定子鉄心は薄板の第１の鉄板シートを積層して構成され、前記スロットの積層方向開口部において固定子鉄心のバリ側に第１の鉄板シートより厚い第２の鉄板シートを互いにバリ方向が合致する向きで装着したことを特徴としている。  
【００１６】
これにより、固定子鉄心のスロット開口部のバリとスロット絶縁シートの擦れがなくなり、スロット絶縁シートの損傷が防止できる。よって、絶縁性能の高い高信頼性の固定子を提供できる。
【００１７】
なお、板厚の厚い第２の鉄板シートを採用することにより、第２の鉄板シート自身の打ち抜き加工を行う際に、スロット開口部の面取り形状を最適に設定しやすい長所がある。しかるに、よりスロット絶縁シートの損傷が防止でき、より絶縁性能の高い高信頼性の固定子を提供できる。
【００１８】
また、固定子鉄心は硬度の高い第１の鉄板シートを積層して構成され、前記スロットの積層方向開口部において固定子鉄心のバリ側に第１の鉄板シートより硬度の低い第２の鉄板シートを互いにバリ方向が合致する向きで装着したことを特徴としている。
【００１９】
これにより、第２の鉄板シート自身の打ち抜き加工を行う際に、スロット開口部の面取り形状を最適に設定しやすい長所がある。しかるに、よりスロット絶縁シートの損傷が防止でき、より絶縁性能の高い高信頼性の固定子を提供できる。
【００２０】
また、前記固定子鉄心は結晶の大きい第１の鉄板シートを積層して構成され、前記スロットの積層方向開口部において固定子鉄心のバリ側に第１の鉄板シートより結晶の小さい第２の鉄板シートを互いにバリ方向が合致する向きで装着したことを特徴としている。  
【００２１】
これにより、第２の鉄板シート自身の打ち抜き加工を行う際に、プレス面がぎざぎざになりにくくスロット開口部の面取り形状を最適に設定しやすい長所がある。しかるに、よりスロット絶縁シートの損傷が防止でき、より絶縁性能の高い高信頼性の固定子を提供できる。
【００２２】
また、固定子鉄心は薄板の第１の鉄板シートを積層して構成され、前記スロットの積層方向開口部において固定子鉄心のバリ側に第１の鉄板シートのティース幅より狭いティースを有する第２の鉄板シートを装着したことを特徴としている。
【００２３】
これにより、固定子鉄心のスロット開口部のバリとスロット絶縁シートの擦れがなくなり、スロット絶縁シートの損傷か防止できる。よって、絶縁性能の高い高信頼性の固定子を提供できる。
【００２４】
また、固定子鉄心の内周に複数個のスロットを有し前記スロットに巻線を絶縁する絶縁シートおよび巻線を挿入後にスキューを行う製造方法において、所定のスキュー角度に対し３〜１０度過スキューした後、所定のスキュー角度まで戻しスキュー角度保持手段にて保持したことを特徴としている。
【００２５】
これにより、スロット内の巻線の圧迫等による反力が緩和するため固定子鉄心の溶接エネルギーを低減することが可能となり歪の低減、またそれによる騒音の増加の防止およびスロット絶縁シートの熱劣化を防止した低騒音且つ絶縁性能の高い高信頼性の固定子を提供できる。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１から請求項６の発明によれば、巻線挿入後のスキューによってスロット絶縁シートが固定子鉄心のスロット開口部のバリと擦れ合うことがないため、スキューによるスロット絶縁シートの損傷がなく絶縁性能の高い低騒音固定子の製造が可能となる。
【００２７】
また、請求項７の発明によれば、溶接ストレスを低減することが可能となるため溶接によるスロット絶縁シートの熱劣化も防止可能となり、更に絶縁性能の高い固定子内径が低歪である高信頼性の低騒音固定子を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
巻線挿入後のスキューによってスロット絶縁シートが固定子鉄心のスロット開口部のバリと強く擦れ合わないように固定子鉄心端部に第２の鉄板シートを装着することによって絶縁シートの損傷を防止し、絶縁性能の高い低騒音高効率モータ用固定子を実現した。
また、スキューによるスロット内の巻線の圧迫等による反力を緩和し、溶接ストレスを低減してスロット絶縁シートの熱劣化も防止し、絶縁性能の高い低騒音高効率モータ用固定子を実現した。
以下本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は本発明の一実施例における固定子の斜視図であり、図２は本発明の一実施例における固定子の部分断面図である。
内径側に複数個のスロット２を有した第１の鉄板シート１ａとして厚み０．３５ｍｍ鉄板シート（ＪＩＳ記号３５Ａ３００）を所定量積層し、前記スロット２の開口部においてバリ側には第２の鉄板シート１ｂとして厚み０．５ｍｍの鉄板シート（ＪＩＳ記号５０Ａ１０００）をバリとバリとを合致する向きで装着した後、前記固定子鉄心１の前記スロット２には２重のスロット絶縁シート３が挿入されている。鉄心側のスロット絶縁シート３ａはストレート形状、反鉄心側（巻線側）のスロット絶縁シート３ｂは折り返しのある形状で前記鉄心側のスロット絶縁シート３ａを包み込むと同時に固定子鉄心１を保持している。次に前記固定子鉄心１の反バリ側からスキューの無いストレートの状態で巻線４をインサートした後、固定子鉄心１を捻ってスキューを行うとスロット２内の巻線４が圧迫されスロット絶縁シート３を鉄板シートに強く押し当てることとなる。これは巻線４の出口にてより顕著となり、またスロット絶縁シート３と接触している鉄板シートの相対位置が変化し、鉄板シートとスロット絶縁シート３が擦れあうこととなるが当部は上記の通りバリとバリとを合致する向きで装着しているので、バリの露出がないためスロット絶縁シート３のダメージが無くスロット絶縁シート３の損傷を防止しでき絶縁性能の高いスキュー付固定子が提供できる。
【００３０】
本実施例おいては第１の鉄板シートに厚み０．３５ｍｍ（ＪＩＳ記号３５Ａ３００）を使用するが３５Ａ３００より低鉄損材質や０．３５ｍｍより薄い板厚材を使用すると以下の理由により、本願の効果が更に高まる。
【００３１】
低鉄損材質の鉄板シートを採用してモータ効率向上を図る場合、低鉄損鉄板シートの硬度は一般的に高く結晶の大きさも大きく、また板厚が薄くなる。プレス加工において結晶まで切断することは一般的に困難であり、その結果プレス面がギザギザ状となりバリも顕著となる。しかし、本願実施例のように対策することによりスロット絶縁シート３のダメージが無くスロット絶縁シート３の損傷を防止しでき、絶縁性能の高いスキュー付固定子が提供でき、且つ高効率化にも大いに貢献できる。
【実施例２】
【００３２】
図３は本発明の一実施例における固定子鉄心の部分詳細図であり、第１の鉄板シート１ａおよび第２の鉄板シート１ｂの構成を示している。
実施例１の構成において、第２の鉄板シート１ｂには第１の鉄板シート１ａのティース幅より狭いティースを有する第２の鉄板シート１ｂ、厚み０．３５ｍｍ（ＪＩＳ記号３５Ａ３００）を使用し、スロット２の開口部のバリ側に第２の鉄板シート１ｂのバリ側を向けて装着している。またスロット絶縁シート３も同様の構成となっている。巻線４のインサート後のスキューによってスロット絶縁シート３を鉄板シートに強く押し当てられ且つ、鉄板シートとスロット絶縁シート３が擦れあうこととなるが当部はバリの露出がなく、また適度な段により第１の鉄板シート１ａのバリには当接しないためスロット絶縁シート３のダメージが無くスロット絶縁シート３の損傷を防止しできる。
【００３３】
また、第２の鉄板シート１ｂの装着方向は第１の鉄板シート１ａと同方向であっても、当部は適度な段により第１の鉄板シート１ａのバリには当接しないためスロット絶縁シート３のダメージが無くスロット絶縁シート３の損傷を防止しでき、且つ第２の鉄板シート１ｂとの適度な段により第２の鉄板シート１ｂ自身へのスロット絶縁シート３への押圧も軽減してスロット絶縁シート３の損傷を防止しでき絶縁性能の高いスキュー付固定子が提供できる。
【００３４】
第１の鉄板シートと第２の鉄板シートの材質を同一にすることにより、同一プレス工程にて固定子鉄心の製造が可能となり、品質の安定が図れ且つ生産性が良好となるメリットも有する。
【００３５】
また更に実施例１の構成において、第２の鉄板シート１ｂには第１の鉄板シート１ａのティース幅より狭いティースを有する第２の鉄板シート１ｂ、厚み０．３５ｍｍ（ＪＩＳ記号３５Ａ３００）を使用し、スロット２の開口部の両側に第１の鉄板シート１ａのバリ方向と同一の向きで装着している。またスロット絶縁シート３も同様の構成となっている。巻線４のインサート後のスキューによってスロット絶縁シート３を鉄心に強く押し当てられ且つ、鉄板シートとスロット絶縁シート３が擦れあうこととなるが当部は適度な段により第１の鉄板シート１ａのバリやエッジには当接しないためスロット絶縁シート３のダメージが無くスロット絶縁シート３の損傷を防止しできる。また、両側にある第２の鉄板シート１ｂの適度な段により第２の鉄板シート１ｂ自身へのスロット絶縁シート３への押圧も軽減され、固定子鉄心の反バリ側に対しても確実にスロット絶縁シート３の損傷を防止しでき、絶縁性能の高いスキュー付固定子が提供できる。
【００３６】
更に別に実施例として、内径側に複数個のスロットを有した第１の鉄板シート１ａである厚み０．３５ｍｍ鉄板シート（ＪＩＳ記号３５Ａ３００）を所定量積層し、前記スロット２の開口部においてバリ側には第２の鉄板シート１ｂである厚み０．５ｍｍの鉄板シート（ＪＩＳ記号５０Ａ１０００）をバリとバリとを合致する向きで装着した後、前記固定子鉄心１の前記スロット２には２重の絶縁シート３が挿入されている。鉄心側のスロット絶縁シート３ａはストレート形状、反鉄心側（巻線側）のスロット絶縁シート３ｂは折り返しのある形状で前記鉄心側のスロット絶縁シート３ａを包み込んでいる。次に前記固定子鉄心の１反バリ側からスキューの無いストレートの状態で巻線４をインサートした後、固定子鉄心１を捻って所定のスキュー角度２０度に対し５度の過スキューに値する２５度捻った後、所定のスキュー角度２０度まで戻し、固定子鉄心１の外周を溶接してスキュー角度保持および積層固定を行っている。
【００３７】
スロット内の巻線量を増大してスキューを行う際、スキューをするとスロット内の巻線４が圧迫されその反力等によって所定のスキュー角度に対し浅い角度まで戻そうとする荷重が働くため、所定のスキュー角度にするためにはその加重に耐える大きな保持力が必要となる。しかし、上記のように過スキューを行うことにより上記反力が緩和し、小さな加重でもしてスキュー角度保持が可能となる。従って、より小さなエネルギーで溶接を行うことができるので固定子鉄心に加わるストレスが小さくなりスロット絶縁シートの熱劣化が防止できる。また、固定子鉄心の内径歪が低減でき鉄損が低減可能となり高効率で信頼性の高いスキュー付固定が提供できる。
【００３８】
加えて、上記のように過スキューを行うとスロット絶縁シートに通常以上のストレスが加わることとなる。従って、既に述べた本願のスロット絶縁シート損傷対策を行うことにより高効率、低騒音で絶縁性能の高い高信頼性の固定子が提供可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明にかかるスキュー付固定子は、低騒音且つ高効率で絶縁性能を向上する効果を有し、家庭用エアコンや自動車用カーエアコンなどに搭載されるコンプレッサー用ブラシレスモータの固定子等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施例における固定子の斜視図
【図２】本発明の一実施例における固定子の部分断面図
【図３】本発明の一実施例における固定子鉄心の部分詳細図
【図４】従来例の固定子の部分断面図
【符号の説明】
【００４１】
１  固定子鉄心
１ａ  第１の鉄板シート
１ｂ  第２の鉄板シート
２  スロット
３  スロット絶縁
３ａ  コア側のスロット絶縁シート
３ｂ  巻線側のスロット絶縁シート
４  巻線
５  ティース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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