(57)【要約】【課題】ティースに巻装される巻線に発生するジュール熱を効率良く放熱させることのできる電動機のステータ構造及び電動機ステータの製造方法を提供する。【解決手段】略円環状のバックヨークと、バックヨークから内周方向へ突出して形成された複数のティース５と、ティース５間に形成されるスロット６内に挿入されてティース５に巻装される巻線４を備える電動機のステータ構造において、ステータ３の中心軸方向に対する断面形状が、スロット６の底部６ａ側に向けて幅狭となる楔８を備え、巻線４をスロット６内に挿入してティース５に巻装した後、楔８を、該楔８とティース５の側面との間に１層以上の巻線４が介在した状態で、スロット６内に挿入することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円環状のバックヨークと、前記バックヨークから内周方向へ突出して形成された複数のティースと、前記ティース間に形成されるスロット内に挿入されて前記ティースに巻装される巻線とを備える電動機のステータ構造において、
ステータの中心軸方向に対する断面形状が、スロットの底部側に向けて幅狭となる楔形状をなす押圧部材を有し、
前記巻線をスロット内に挿入して前記ティースに巻装した後、前記押圧部材を、該押圧部材と前記ティース側面との間に１層以上の巻線が介在した状態で、前記スロット内に挿入することを特徴とする電動機のステータ構造。
【請求項２】
前記押圧部材は、ステータの周方向に対する断面形状が凸型形状であることを特徴とする請求項１に記載の電動機のステータ構造。
【請求項３】
前記押圧部材は、前記スロットの底部側に向く面の２つの端部がステータの周方向に傾斜していることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電動機のステータ構造。
【請求項４】
前記ティースの先端部は、スロット側に向けて凸形状をなすことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電動機のステータ構造。
【請求項５】
略円環状のバックヨークと、前記バックヨークから内周方向へ突出して形成された複数のティースと、前記ティース間に形成されるスロット内に挿入されて前記ティースに巻装される巻線とを備える電動機ステータを製造する製造方法において、
前記スロット内の前記ティース側面に絶縁紙を挿入する絶縁紙挿入工程と、
前記ティースに巻線を巻装する巻線巻装工程と、
ステータの中心軸方向に対する断面形状が、スロットの底部側に向けて幅狭となる楔形状をなす押圧部材を、前記ティース側面との間に１層以上の巻線が介在した状態で、且つ、押圧部材と前記絶縁紙とが直接接触しないように、前記スロット内に圧入する圧入工程と、
前記ティースに巻装された巻線を束ねるレーシング工程と、
前記巻線を結線する結線工程と、
前記巻線に熱硬化性樹脂を含浸させる熱硬化性樹脂含浸工程と、
を備えたことを特徴とする電動機ステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機のステータ構造及びその製造方法に係り、特に巻線に発生する熱をステータに効率良く伝達して放熱効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における電動機のステータ構造として、例えば特開平６−３８４２２号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。該特許文献１では、図８に示すように、ステータに形成された複数のティース１０１間に設けられるスロット１０２内に絶縁紙１０３を挿入し、スロット１０２内に巻線１０４を挿入してティース１０１に巻装した後、断面が矩形状の楔１０５をスロット１０２に対して軸方向（紙面に直交する方向）から圧入している。これにより、巻線１０４のスロット１０２内からの飛び出しを防止することができる。また、巻線１０４をティース１０１側面部の絶縁紙１０３に密着させることができるので、巻線１０４に電流を流した際に発生するジュール熱の放熱特性を向上させることができる。
【特許文献１】特開平６−３８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例は、楔１０５とティース１０１の側面に設けられた絶縁紙１０３との接触部の面積分だけ、巻線１０４と絶縁紙１０３との接触面積、即ち抜熱面積が減少するので、巻線１０４からステータコアへの抜熱性能が十分であるとは言えなかった。
【０００４】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、巻線１０４に発生するジュール熱を効率良く放熱させることのできる電動機のステータ構造及び電動機ステータの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の電動機のステータ構造は、略円環状のバックヨークと、前記バックヨークから内周方向へ突出して形成された複数のティースと、前記ティース間に形成されるスロット内に挿入されて前記ティースに巻装される巻線とを備える電動機のステータ構造において、ステータの中心軸方向に対する断面形状が、スロットの底部側に向けて幅狭となる楔形状をなす押圧部材を有し、前記巻線をスロット内に挿入して前記ティースに巻装した後、前記押圧部材を、該押圧部材と前記ティース側面との間に１層以上の巻線が介在した状態で、前記スロット内に挿入することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の電動機ステータの製造方法は、略円環状のバックヨークと、前記バックヨークから内周方向へ突出して形成された複数のティースと、前記ティース間に形成されるスロット内に挿入されて前記ティースに巻装される巻線とを備える電動機ステータを製造する製造方法において、前記スロット内の前記ティース側面に絶縁紙を挿入する絶縁紙挿入工程と、前記ティースに巻線を巻装する巻線巻装工程と、ステータの中心軸方向に対する断面形状が、スロットの底部側に向けて幅狭となる楔形状をなす押圧部材を、前記ティース側面との間に１層以上の巻線が介在した状態で、且つ、押圧部材と前記絶縁紙とが直接接触しないように、前記スロット内に圧入する圧入工程と、前記ティースに巻装された巻線を束ねるレーシング工程と、前記巻線を結線する結線工程と、前記巻線に熱硬化性樹脂を含浸させる熱硬化性樹脂含浸工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電動機のステータ構造及び電動機ステータの製造方法では、断面形状が略三角形状をなす押圧部材をスロット内に挿入することにより、巻線をティースの側面方向に押し付けるので、巻線どうしの間の空間部分をより密な状態とすることができる。また、押圧部材と絶縁紙との間には、少なくとも１層以上の巻線が介在するので、巻線と絶縁紙との接触面積を最大限にとることができ、巻線からステータへの抜熱性能を向上させることができ、モータの連続出力や時間定格を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る電動機のステータ構造の一実施形態を示す断面図である。同図に示すように、電動機には、中心に回転軸となるシャフト１が設けられ、その外側にはシャフト１と連動して回転するロータ２が設けられている。そして、このロータ２には永久磁石が搭載されている。
【０００９】
更に、ロータ２の外側にはステータ３が設けられており、このステータ３に搭載されている巻線４に電流を流して回転磁界を発生させ、これによりロータ２、ひいてはシャフト１が回転駆動するようになっている。
【００１０】
図２は、ステータ３のバックヨークに設けられた複数のティースどうしの間のスロット内に巻線４が挿入されている様子を示す断面図であり、（ａ）は楔８の挿入前、（ｂ）は楔８の挿入後の状態を示している。
【００１１】
同図に示すように、互いに隣接するティース５間の空間部は、スロット６とされており、該スロット６の内面には、絶縁紙７が設けられている。そして、その内部には、ステータコイルを形成するための巻線４が挿入されている。この際、巻線４のスロット６内からの飛び出しを防止するために、ティース５の先端部は、横方向に突起する突起部５ａが形成されている。即ち、ティース５の先端部は、スロット６内に向けて凸形状をなしている。
【００１２】
また、巻線４のスロット６内からの飛び出しを防止し、且つ巻線４に電流が流れることにより発生するジュール熱をティース５、及びその周囲部となるバックヨークに効果的に伝達させるために、スロット６の開口部近傍に楔（押圧部材）８を挿入し、巻線４をティース５の側面側に押し付けることにより、巻線４どうしの間に生じる隙間部分をより密な状態として、熱伝導効率を向上させている。
【００１３】
この際、楔８とティース５の側面との間には、少なくとも１層の巻線４が介在しており、楔８と絶縁紙７とは直接接触しない。
【００１４】
図３は、楔８の構成を示す説明図であり、同図（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図をそれぞれ示している。図示のように、該楔８は、断面が略三角形状をなしており、先端部８ａは、幅狭の平面状に形成されている。つまり、ステータの中心軸方向に対する断面形状が、スロットの底部６ａ側（図２（ｂ）参照）に向けて幅狭となる楔形状をなしている。
【００１５】
次に、上述したステータ３を製造する際の手順について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、ステップＳ１の処理で、スロット６内に絶縁紙７を挿入する（絶縁紙挿入工程）。次いで、ステップＳ２にて、絶縁紙７後挿入のスロット６内に巻線４を挿入してティース５に巻装する（巻線巻装工程）。
【００１６】
その後、ステップＳ３にて、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、スロット６の入口側から底部６ａに向けて断面略三角形状の楔８を圧入する（圧入工程）。次いで、ステップＳ４にて、巻線４を束ねるためのレーシング処理を行い（レーシング工程）、ステップＳ５にて、巻線４を接続する結線処理を行い（結線工程）、更に、ステップＳ６にて、ワニスなどの熱硬化性樹脂を巻線４に含浸させることにより（熱硬化性樹脂含浸工程）、巻線４を固定する。こうして、スロットを製造することができるのである。
【００１７】
このようにして、本実施形態に係る電動機のステータ構造では、断面形状が略三角形状をなす楔８をスロット６内に挿入することにより、巻線４をティース５の側面方向に押し付けるので、巻線４どうしの間の空間部分をより密な状態とすることができる。また、楔８と絶縁紙７との間には、少なくとも１層以上の巻線が介在するので、巻線４と絶縁紙７との接触面積を最大限にとることができ、巻線４からステータ３への抜熱性能を向上させることができ、モータの連続出力や時間定格を向上させることができる。
【００１８】
また、ティース５の先端部が凸形状となっているので、この先端部からも巻線４に発生する熱を抜熱させることができ、より一層抜熱面積を増大させることができ、抜熱効率を向上させることができる。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電動機のステータ構造について説明する。図５は、第２の実施形態に係る電動機のステータ構造に用いる楔（押圧部材）１８の構成を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図をそれぞれ示している。同図（ａ）に示すように、この楔１８は側面視した際の形状、即ち、ステータの周方向に対する断面形状が、頂点１８ａを有する凸型形状とされている。
【００２０】
また、同図（ｂ）の符号１８ｂに示すように、楔１８の先端部の面、即ち、スロット６の底部６ａに向かう面が、上端部、及び下端部にて、横方向（ステータ３の周方向）に向けて傾斜している。
【００２１】
そして、このような構成を有する楔１８を用いることにより、楔１８をスロット６内の巻線４内に圧入する際には、楔１８の頂点１８ａを、スロット６の内径側巻線４間の所望する圧入部位に向けて圧入を開始させることができるので、楔１８の位置決めを容易に行うことができる。
【００２２】
即ち、ティース５及びスロット６をステータ３の内側から見ると、図６に示すように、巻線４が一方のティース５側に屈曲した状態となっている。本実施形態では、図５に示す如くの楔１８を用いることにより、頂点１８ａを巻線４間の所望する位置に合わせ、その後楔１８をスロット６内に圧入することにより、容易に楔１８の位置を設定することができる。
【００２３】
また、傾斜部１８ｂが存在することにより、図６に示す巻線４の上部、下部での屈曲に合わせて楔１８を圧入することができる。
【００２４】
従って、無理なく楔１８をスロット６内に圧入することができ、また、楔１８と絶縁紙７との間に少なくとも１層以上の巻線４を介在させることも容易に行うことができる。
【００２５】
また、楔１８に設ける傾斜部１８ｂの傾斜角度が、図６に示した巻線４の上部、及び下部における屈曲の角度と略同一となるようにすれば、より一層楔１８を圧入し易くなり、ステータ製造時の作業性を向上させることができる。
【００２６】
次に、本発明の第３の実施形態に係る電動機のステータ構造について説明する。図７は、第３の実施形態に係る電動機のステータ構造に用いる楔（押圧部材）２８の構成を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。同図（ａ）に示すように、この楔２８は側面視した際の形状、即ち、ステータの周方向に対する断面形状が、スロット６の底部側に向けて突起する円弧形状（凸型形状）とされている。
【００２７】
また、同図（ｂ）の符号２８ｂに示すように、楔２８の先端部の面、即ち、スロット６の底部に向かう面が、上端部、及び下端部にて、横方向（ステータ３の周方向）に向けて傾斜している。
【００２８】
そして、このような構成を有する楔２８を用いることにより、上述した第２の実施形態と同様に、楔１８をスロット６内の巻線４内に圧入する際には、楔２８のスロット６側先端面が突起してるので、所望する圧入部位に向けて圧入を開始させることができ、楔２８の位置決めを容易に行うことができる。
【００２９】
また、第２の実施形態と同様に、傾斜部２８ｂが存在することにより、巻線４の屈曲に合わせて楔２８を圧入することができる。
【００３０】
以上、本発明の電動機のステータ構造及び電動機ステータの製造方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００３１】
例えば、上述した実施形態では、ステータの周方向に対する断面形状が凸型形状である押圧部材として、図５に示した頂点を有する形状、及び図７に示した円弧形状を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の凸型形状を用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
スロット内の巻線を圧縮し、且つ巻線に生じる熱を効果的に放熱する点で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る電動機のステータ構造を示す説明図である。
【図２】第１の実施形態に係る電動機のステータ構造を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態に係る電動機のステータ構造に用いられる楔の形状を示す説明図である。
【図４】電動機ステータの製造方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る電動機のステータ構造に用いられる楔の形状を示す説明図である。
【図６】ティースに巻装される巻線の屈曲状態を示す説明図である。
【図７】第３の実施形態に係る電動機のステータ構造に用いられる楔の形状を示す説明図である。
【図８】従来における電動機のステータ構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  シャフト
２  ロータ
３  ステータ
４  巻線
５  ティース
５ａ  突起部
６  スロット
６ａ  底部
７  絶縁紙
８，１８，２８  楔（押圧部材）
８ａ  先端部
１８ａ  頂点
１８ｂ，２８ｂ  傾斜部
１０１  ティース
１０２  スロット
１０３  絶縁紙
１０４  巻線
１０５  楔  
【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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