(57)【要約】【課題】有効巻線領域の減少、固定子鉄心の磁気特性の低下及び巻線の放熱性の低下を防止すると共に、複数種類の鉄心金型の製作が不要な回転電機の固定子を得ること。【解決手段】ヨーク部、ティース部及びティース先端エッジを有する固定子鉄心と、前記ヨーク部、ティース部及びティース先端エッジに囲まれたスロットを被覆する絶縁シートと、前記ヨーク部に配置される第１フランジ、前記ティース先端エッジに配置される第２フランジ及び前記ティース部に配置され前記第１フランジと第２フランジとを接続する胴部を有し、前記胴部の縁部輪郭が前記ティース部の縁部輪郭と同一に形成されたインシュレータと、前記胴部及び絶縁シートに密着するように前記ティース部に整列巻きされる巻線と、を備える回転電機の固定子であって、前記インシュレータは、前記整列巻きされる巻線と前記絶縁シートで被覆された固定子鉄心との間の間隙に差し込まれる係止脚を有する。【選択図】図１−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク部、ティース部及びティース先端エッジを有する固定子鉄心と、
前記ヨーク部、ティース部及びティース先端エッジに囲まれたスロットを被覆する絶縁シートと、
前記ヨーク部の軸方向端部に配置される第１フランジ、前記ティース先端エッジの軸方向端部に配置される第２フランジ及び前記ティース部の軸方向端部に配置され前記第１フランジと第２フランジとを接続する胴部を有し、前記胴部の縁部輪郭が前記ティース部の縁部輪郭と同一に形成されたインシュレータと、
前記胴部及び絶縁シートに密着するように前記ティース部に整列巻きされる巻線と、を備える回転電機の固定子であって、
前記インシュレータは、前記整列巻きされる巻線と前記絶縁シートで被覆された固定子鉄心との間の間隙に差し込まれ該絶縁シートを前記スロット内に係止する係止脚を有することを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記係止脚が差し込まれる間隙は、前記スロットの、ティース部がヨーク部に接続する隅部及びティース部がティース先端エッジに接続する隅部であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記係止脚が差し込まれる間隙は、前記整列巻きされる一層目の隣合う巻線と前記絶縁シートで被覆された固定子鉄心との間の間隙であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記係止脚が差し込まれる間隙は、前記スロットの、ティース部がヨーク部に接続する隅部のヨーク部側に切欠かれたヨーク側凹部及びティース部がティース先端エッジに接続する隅部のティース先端エッジ側に切欠かれたエッジ側凹部であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記係止脚が差し込まれる間隙は、前記スロットのヨーク部側を切欠いたヨーク側切欠き部及びティース先端エッジ側を切欠いたエッジ側切欠き部であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機（電動機／発電機）の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄心と、本体部と上記本体部に設けられ且つ上記鉄心のティース部に沿うコの字形状の押付部とで形成されたインシュレータと、上記鉄心のティース部に装着され、上記インシュレータで上記ティース部に固定された絶縁シートと、上記インシュレータで固定された上記絶縁シートが設けられた上記ティース部に巻回された巻線とで形成され、且つ複数個の上記鉄心が環状に接合された回転電機の固定子であって、上記絶縁シートが、上記ティース部に装着される装着部と上記装着部の両端から延長している延長部とで形成され、上記装着部が、上記鉄心の軸方向の両端に各設置された上記インシュレータの上記押付部の薄肉部間に設置され、上記延長部が、２重に重なって上記インシュレータの開口部側に露出する上記巻線を覆って設置された回転電機の固定子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、絶縁処理した分割鉄心の極歯ごとに巻線を巻回した固定子片を環状接合する固定子において、分割鉄心の極歯幅を積層方向の両端付近に比べ中央付近を広くし、分割鉄心のスロット開口をスロット絶縁板で絶縁すると共に、両端部は、エンドインシュレータでスロット絶縁板を挟持するようにした電動機の固定子が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７１７２０号公報（第４、５頁、図１〜図５）
【特許文献２】特開２００６−１４１１７３号公報（第４頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の技術によれば、インシュレータのコの字形状の押付部で絶縁シートを鉄心のティース部に固定するので、押付部の肉厚（インシュレータを樹脂成型する場合、通常、流動性のよいＬＣＰを用いても、最低０．２５ｍｍ以上の肉厚が必要）により有効巻線領域が減少すると共に、鉄心と巻線とが離間して巻線の放熱性が低下する、という問題があった。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載された従来の技術によれば、分割鉄心の製造金型を複数種類製作しなければならず、また、積層方向の両端付近では磁路断面積が小さくなり磁気特性が低下する、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、有効巻線領域の減少、鉄心の磁気特性の低下及び巻線の放熱性の低下を防止すると共に、複数種類の鉄心金型の製作が不要な回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ヨーク部、ティース部及びティース先端エッジを有する固定子鉄心と、前記ヨーク部、ティース部及びティース先端エッジに囲まれたスロットを被覆する絶縁シートと、前記ヨーク部の軸方向端部に配置される第１フランジ、前記ティース先端エッジの軸方向端部に配置される第２フランジ及び前記ティース部の軸方向端部に配置され前記第１フランジと第２フランジとを接続する胴部を有し、前記胴部の縁部輪郭が前記ティース部の縁部輪郭と同一に形成されたインシュレータと、前記胴部及び絶縁シートに密着するように前記ティース部に整列巻きされる巻線と、を備える回転電機の固定子であって、前記インシュレータは、前記整列巻きされる巻線と前記絶縁シートで被覆された固定子鉄心との間の間隙に差し込まれ該絶縁シートを前記スロット内に係止する係止脚を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インシュレータの胴部の縁部輪郭が固定子鉄心のティース部の縁部輪郭と同一に形成され、インシュレータは、整列巻きされる巻線と絶縁シートで被覆された固定子鉄心との間の間隙に差し込まれて絶縁シートをスロット内に係止する係止脚を有するので、スロットの有効巻線領域が減少することがなく、固定子鉄心の磁気特性の低下及び巻線の放熱性の低下を防止すると共に、複数種類の鉄心金型の製作が不要である、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１−１】図１−１は、本発明の回転電機の固定子の実施の形態１を示す横断面図である。
【図１−２】図１−２は、図１−１のＡ部拡大図である。
【図１−３】図１−３は、実施の形態１のインシュレータを示す斜視図である。
【図２−１】図２−１は、本発明の回転電機の固定子の実施の形態２を示す上面図である。
【図２−２】図２−２は、実施の形態２の回転電機の固定子の巻線を破断した上面図である。
【図３−１】図３−１は、本発明の回転電機の固定子の実施の形態３を示す横断面図である。
【図３−２】図３−２は、実施の形態３の回転電機の固定子の分解斜視図である。
【図３−３】図３−３は、実施の形態３の回転電機の固定子の他の方向から見た分解斜視図である。
【図４−１】図４−１は、本発明の回転電機の固定子の実施の形態４を示す横断面図である。
【図４−２】図４−２は、実施の形態４の回転電機の固定子の分解斜視図である。
【図４−３】図４−３は、実施の形態４の回転電機の固定子の他の方向から見た分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる回転電機の固定子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１−１は、本発明の回転電機の固定子の実施の形態１を示す横断面図であり、図１−２は、図１−１のＡ部拡大図であり、図１−３は、実施の形態１のインシュレータを示す斜視図である。
【００１３】
図１−１に示すように、固定子鉄心１０は、珪素鋼板を積層して形成され、略Ｔ字形の頭部に相当するヨーク部１１と、略Ｔ字形の胴部に相当しヨーク部１１から突出するティース部１２と、略Ｔ字形の脚部に相当するティース先端エッジ１３と、を有している。複数の固定子鉄心１０のヨーク部１１の周方向端部１１ａ同士を当接させて、固定子鉄心１０を円環状に組立てれば、回転電機（電動機／発電機）の固定子鉄心となる。
【００１４】
図１−１に示すように、絶縁シート３０は、固定子鉄心１０のヨーク部１１、ティース部１２及びティース先端エッジ１３に囲まれたスロット１５の内壁部に密着するように形成され、ティース先端エッジ１３の内壁部を被覆するエッジ被覆部３１と、ティース部１２の内壁部を被覆するティース被覆部３２と、ヨーク部１１の内壁部を被覆するヨーク被覆部３３と、エッジ被覆部３１の先端部を折返した折返し部３５と、ヨーク被覆部３３の延長部を折返して巻線４０を被覆するカバー部３６と、を有している。カバー部３６の先端部は、折返し部３５に重ねられる。絶縁シート３０の軸方向長さは、固定子鉄心１０の軸方向長さと同一となっている。
【００１５】
図１−３に示すように、インシュレータ２０は、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等により射出成型され、固定子鉄心１０のヨーク部１１の軸方向端部に配置される第１フランジ２１と、ティース先端エッジ１３の軸方向端部に配置される第２フランジ２３と、第１フランジ２１と第２フランジ２３とを接続し固定子鉄心１０のティース部１２の軸方向端部を絶縁被覆する胴部２２と、を有している。第１フランジ２１には、巻線４０の渡り腺又は中性線を通す溝２１ａが設けられている。
【００１６】
インシュレータ２０の第１フランジ２１、第２フランジ２３及び胴部２２のスロット１５に臨む縁部２２ａの輪郭は、スロット１５の形状（断面形状）と同一となっている。また、胴部２２が第１フランジ２１に接続する隅部及び胴部２２が第２フランジ２３に接続する隅部には、胴部２２及び絶縁シート３０に密着するようにティース部１２に整列巻きされる一層目の巻線４０と絶縁シート３０で被覆された固定子鉄心１０との間の間隙（デッドスペース）、すなわち、スロット１５の、ティース部１２がヨーク部１１に接続する隅部及びティース部１２がティース先端エッジ１３に接続する隅部に差し込まれ、絶縁シート３０をスロット１５内に係止する夫々２本の所定の長さの係止脚２５ａ、２５ｂが設けられている。図１−１及び図１−２に示すように、係止脚２５ａ、２５ｂの断面形状は、前記隅部の間隙に挿入可能なように、略三角形に形成されている。係止脚２５ａ、２５ｂは、縁部２２ａの隅部から盛り上がるように設けられている。
【００１７】
実施の形態１の回転電機の固定子によれば、スロットの有効巻線領域が減少することがなく、固定子鉄心の磁気特性の低下及び巻線の放熱性の低下を防止すると共に、複数種類の鉄心金型の製作が不要である。
【００１８】
実施の形態２．
図２−１は、本発明の回転電機の固定子の実施の形態２を示す上面図であり、図２−２は、実施の形態２の回転電機の固定子の巻線を破断した上面図である。
【００１９】
実施の形態２の回転電機の固定子が、実施の形態１の回転電機の固定子と異なるところは、インシュレータ２２０の係止脚２２５の形態のみであるので、係止脚２２５の形態について説明し、他の部分の説明は省略する。
【００２０】
図２−１及び図２−２に示すように、実施の形態２のインシュレータ２２０は、固定子鉄心１０のヨーク部１１の軸方向端部に配置される第１フランジ２２１と、ティース先端エッジ１３（図示せず）の軸方向端部に配置される第２フランジ２２３と、第１フランジ２２１と第２フランジ２２３とを接続し固定子鉄心１０のティース部１２（図示せず）の軸方向端部を絶縁被覆する胴部２２２と、を有している。第１フランジ２２１には、巻線４０の渡り腺又は中性線を通す溝２２１ａが設けられている。実施の形態２では、巻線４０として、φ３ｍｍ程度の太い巻線が用いられている。
【００２１】
インシュレータ２２０の第１フランジ２２１、第２フランジ２２３及び胴部２２２のスロット１５に臨む縁部２２２ａの輪郭形状は、スロット１５の形状（断面形状）と同一となっている。また、胴部２２２の縁部２２２ａには、胴部２２２及び絶縁シート３０に密着するようにティース部１２（図示せず）に整列巻きされる一層目の隣合う巻線４０と絶縁シート３０で被覆された固定子鉄心１０との間の間隙（デッドスペース）に差し込まれ、絶縁シート３０をスロット１５内に係止する所定の長さの係止脚２２５が設けられている。係止脚２２５は、胴部２２２の縁部２２２ａから盛り上がるように設けられている。
【００２２】
図２−２に示すように、係止脚２２５の断面形状は、一層目の隣合う巻線４０と絶縁シート３０で被覆された固定子鉄心１０との間の間隙（デッドスペース）に挿入可能なように、略波形に形成されている。係止脚２２５は、波形の底部で互いに繋がっていてもよいし、繋がっていなくてもよい。波形の数は、１つでもよいし、複数であってもよい。
【００２３】
実施の形態２の回転電機の固定子によれば、実施の形態１の回転電機の固定子と同様の効果を奏すると共に、係止脚２２５の断面形状が略波形に形成されているので、実施の形態１の係止脚２５ａ、２５ｂに比べて強度が高く、絶縁シート３０の保持性が高い。また、係止脚２２５は、巻線４０の一層目を整列巻きするときのガイドとなる。
【００２４】
実施の形態３．
図３−１は、本発明の回転電機の固定子の実施の形態３を示す横断面図であり、図３−２は、実施の形態３の回転電機の固定子の分解斜視図であり、図３−３は、実施の形態３の回転電機の固定子の他の方向から見た分解斜視図である。
【００２５】
図３−１〜図３−３に示すように、実施の形態３の回転電機の固定子は、固定子鉄心３１０のスロット３１５の、ティース部３１２がヨーク部３１１に接続する隅部に、ヨーク部３１１側に切り欠かれたヨーク側凹部３１７が形成され、スロット３１５のティース部３１２がティース先端エッジ３１３に接続する隅部に、ティース先端エッジ３１３側に切り欠かれたエッジ側凹部３１８が形成されている。ヨーク側凹部３１７及びエッジ側凹部３１８は、固定子鉄心３１０の全長に亘って形成されている。ヨーク側凹部３１７及びエッジ側凹部３１８は、ヨーク部３１１及びティース先端エッジ３１３の磁路断面積の大きい根元部（デッドスペース）に形成されるので、固定子鉄心３１０の磁気特性が劣化することはない。
【００２６】
絶縁シート３３０は、固定子鉄心３１０のヨーク部３１１、ヨーク側凹部３１７、ティース部３１２、エッジ側凹部３１８及びティース先端エッジ３１３に囲まれたスロット３１５の内壁部に密着するように形成され、ティース先端エッジ３１３の内壁部を被覆するエッジ被覆部３３１と、エッジ側凹部３１８の内壁部を被覆するエッジ側凹部被覆部３３８と、ティース部３１２の内壁部を被覆するティース被覆部３３２と、ヨーク側凹部３１７の内壁部を被覆するヨーク側凹部被覆部３３７と、ヨーク部３１１の内壁部を被覆するヨーク被覆部３３３と、エッジ被覆部３３１の先端部を折返した折返し部３３５と、ヨーク被覆部３３３の延長部を折返して巻線４０を被覆するカバー部３３６と、を有している。カバー部３３６の先端部は、折返し部３３５に重ねられる。絶縁シート３３０の軸方向長さは、固定子鉄心３１０の軸方向長さと同一となっている。
【００２７】
インシュレータ３２０の第１フランジ３２１、第２フランジ３２３及び胴部３２２のスロット３１５に臨む縁部３２２ａの輪郭形状は、スロット３１５の形状（断面形状）と同一となっている。また、胴部３２２が第１フランジ３２１に接続する隅部及び胴部３２２が第２フランジ３２３に接続する隅部には、胴部３２２及び絶縁シート３３０に密着するようにティース部３１２に整列巻きされる一層目の巻線４０と絶縁シート３３０で被覆された固定子鉄心１０との間の間隙、すなわち、ヨーク側凹部３１７及びエッジ側凹部３１８に差し込まれ絶縁シート３３０をスロット３１５内に係止する夫々２本の所定の長さの係止脚３２５ａ、３２５ｂが設けられている。図３−１に示すように、係止脚３２５ａ、３２５ｂの断面形状は、ヨーク側凹部３１７及びエッジ側凹部３１８に挿入可能なように、略四角形に形成されている。
【００２８】
実施の形態３の回転電機の固定子によれば、実施の形態１の回転電機の固定子と同様の効果を奏すると共に、係止脚３２５ａ、３２５ｂの断面形状が略四角形に形成されているので、実施の形態１の係止脚２５ａ、２５ｂに比べて強度が高く、絶縁シート３３０の保持性が高い。
【００２９】
実施の形態４．
図４−１は、本発明の回転電機の固定子の実施の形態４を示す断面図であり、図４−２は、実施の形態４の回転電機の固定子の分解斜視図であり、図４−３は、実施の形態４の回転電機の固定子の他の方向から見た分解斜視図である。
【００３０】
図４−１〜図４−３に示すように、実施の形態４の回転電機の固定子は、固定子鉄心４１０に、スロット４１５のヨーク部４１１側を切欠いたヨーク側切欠き部４１７及びティース先端エッジ４１３側を切欠いたエッジ側切欠き部４１８が形成されている。ヨーク側切欠き部４１７及びエッジ側切欠き部４１８は、ヨーク部４１１及びティース先端エッジ４１３の磁路断面積の大きい部分（有効磁路ではない部分、すなわち、デッドスペースであって、特に、ヨーク側切欠き部４１７は、巻線機では巻線４０を巻くことができない部分である）を切欠いているので、固定子鉄心４１０の磁気特性が劣化することはない。
【００３１】
絶縁シート４３０は、固定子鉄心４１０のヨーク側切欠き部４１７、ティース部４１２及びエッジ側切欠き部４１８に囲まれたスロット４１５の内壁部に密着するように形成され、エッジ側切欠き部４１８の内壁部を被覆するエッジ被覆部４３１と、ティース部４１２の内壁部を被覆するティース被覆部４３２と、ヨーク側切欠き部４１７の内壁部を被覆するヨーク被覆部４３３と、エッジ被覆部４３１の先端部を折返した折返し部４３５と、ヨーク被覆部４３３の延長部を折返して巻線４０を被覆するカバー部４３６と、を有している。カバー部４３６の先端部は、折返し部４３５に重ねられる。絶縁シート４３０の軸方向長さは、固定子鉄心４１０の軸方向長さと同一となっている。
【００３２】
インシュレータ４２０の第１フランジ４２１、第２フランジ４２３及び胴部４２２のスロット４１５に臨む縁部４２２ａの輪郭形状は、ヨーク側切欠き部４１７及びエッジ側切欠き部４１８が形成される前のスロット形状、すなわち、実施の形態１のスロット１５の形状（断面形状）と同一となっている。
【００３３】
また、第１フランジ４２１、第２フランジ４２３のスロット４１５に臨む縁部４２２ａの下側には、胴部４２２及び絶縁シート４３０に密着するようにティース部４１２に整列巻きされる巻線４０と絶縁シート４３０で被覆された固定子鉄心４１０との間の間隙、すなわち、ヨーク側切欠き部４１７及びエッジ側切欠き部４１８に差し込まれ絶縁シート４３０をスロット４１５内に係止する夫々２本の所定の長さの係止脚４２５ａ、４２５ｂが設けられている。図４−１に示すように、係止脚４２５ａ、４２５ｂの断面形状は、ヨーク側切欠き部４１７及びエッジ側切欠き部４１８と同一形状となっている。
【００３４】
実施の形態４の回転電機の固定子によれば、実施の形態１の回転電機の固定子と同様の効果を奏すると共に、係止脚４２５ａ、４２５ｂの断面積が大きいので、実施の形態１の係止脚２５ａ、２５ｂに比べて強度が高く、絶縁シート３３０の保持性が高い。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかる回転電機の固定子は、磁気特性及び放熱性の高い固定子として有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１０、３１０、４１０  固定子鉄心
１１、３１１、４１１  ヨーク部
１１ａ  周方向端部
１２、３１２、４１２  ティース部
１３、３１３、４１３  ティース先端エッジ
１５、３１５、４１５  スロット
３１７  ヨーク側凹部
４１７  ヨーク側切欠き部
３１８  エッジ側凹部
４１８  エッジ側切欠き部
２０、２２０、４２０  インシュレータ
２１、２２１、３２１  第１フランジ
２１ａ、２２１ａ  溝
２２、２２２、３２２、４２２  胴部
２２ａ、２２２ａ、３２２ａ、４２２ａ  縁部
２３、２２３、３２３、４２３  第２フランジ
２５ａ、２５ｂ、２２５、３２５ａ、３２５ｂ、４２５ａ、４２５ｂ  係止脚
３０、３３０、４３０  絶縁シート
３１、３３１、４３１  エッジ被覆部
３３８  エッジ側凹部被覆部
３２、３３２、４３２  ティース被覆部
３３、３３３、４３３  ヨーク被覆部
３３７  ヨーク側凹部被覆部
３５、３３５、４３５  折返し部
３６、３３６、４３６  カバー部
４０  巻線
【図１−１】
2011259614.tif 000003
【図１−２】
2011259614.tif 000004
【図１−３】
2011259614.tif 000005
【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
2011259614.tif 000009
【図３−３】
2011259614.tif 000010
【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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