(57)【要約】【課題】主コイルの占積率を向上させて、目標とする回転トルクを容易に得ることができ、比較的少ない工数で容易に製造することが可能な誘導電動機におけるステータの製造方法を提供する。【解決手段】コイル線材を所定形状の型に整形しながら巻回して所定の整形形状の主コイル６，７と補助コイル８を予め製作し、環状部２の外周に多数のティース３を突設して形成したステータコア本体１のティース３における少なくとも内側面と両側面に合成樹脂の絶縁層４を形成する。主コイル６，７と補助コイル８をステータコア本体１におけるティース３間のスロット３ａに外側から嵌め込んだ状態で、ステータコア本体１のティース３の先端部外周にリング状のヨークコア９を嵌め込み固着する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主コイルと補助コイルをステータコアの各スロット間に巻装する誘導電動機のステータの製造方法において、
コイル線材を所定形状の型に整形しながら巻回して所定の整形形状の主コイルと補助コイルを予め製作し、環状部の外周に多数のティースを突設して形成したステータコア本体の該ティースにおける少なくとも内側面と両側面に合成樹脂の絶縁層を形成し、該主コイルと補助コイルを該ステータコア本体におけるティース間のスロットに外側から嵌め込んだ状態で、該ステータコア本体のティースの先端部外周にリング状のヨークコアを嵌め込み固着することを特徴とするステータの製造方法。
【請求項２】
前記ティースの先端の両側に膨出部を設けて略Ｔ字状に形成し、前記主コイルと補助コイルを該ティース間のスロットに外側から嵌め込んだ状態で、該スロットの開口部を閉鎖するように閉鎖板を該膨出部間に圧入して、該主コイルまたは補助コイルを固定することを特徴とする請求項１記載のステータの製造方法。
【請求項３】
前記ステータコア本体の環状部の両側面に、前記絶縁層と一体的に合成樹脂の絶縁スリーブを突出して形成することを特徴とする請求項１記載のステータの製造方法。
【請求項４】
前記主コイルは、大径主コイルと小径主コイルとから形成され、該小径主コイルは該大径主コイルと同心状に且つ該大径主コイルの内側に位置する別のスロットに嵌め込まれ、当該両コイルのコイルエンドがステータコア本体の軸方向に前後して略重なり合うように装着されることを特徴とする請求項１記載のステータの製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層は、ステータコア本体をインサートとして合成樹脂のインサート成形により形成されることを特徴とする請求項１記載のステータの製造方法。
【請求項６】
前記絶縁層は、合成樹脂の型成形によりステータコア本体の外郭形状に形成したものを分割し、その分割体を該ステータコア外面に嵌め合わせて形成されることを特徴とする請求項１記載のステータの製造方法。
【請求項７】
主コイルと補助コイルをステータコアの各スロット間に巻装する誘導電動機のステータの製造方法において、
コイル線材を所定径に巻回したコイル体をプレス加工により所定の形状に整形して主コイルと補助コイルを予め製作し、環状部の外周に多数のティースを突設して形成したステータコア本体の該ティースにおける少なくとも内側面と両側面に合成樹脂の絶縁層を形成し、該主コイルと補助コイルを該ステータコア本体におけるティース間のスロットに外側から嵌め込んだ状態で、該ステータコア本体のティースの先端部外周にリング状のヨークコアを嵌め込み固着することを特徴とする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、誘導電動機におけるステータの製造方法に関し、特に高性能の誘導電動機のステータを少ない工数で簡単に製造することができるステータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機のステータのステータコアは、一般に、最外周に位置するリング状ヨークの内側に、多数のティースを内側に向けて突設して形成され、ティースとティース間に形成されたスロットに、予め巻枠に巻装したステータコイルをティースに嵌め込み、或はコイルを直にティースに巻装して、ステータは製作されている（例えば、下記特許文献１等を参照等参照）。
【０００３】
しかし、従来のこの種の誘導電動機のステータは、ステータコアの内側に突設したティースにコイルを直に巻装する構造のもの、或は巻枠に予め巻装したステータコイルを挿入して装着する構造のものでは、両者共に、各ティース先端間の空間に制限があるために、ティースやスロットの数が増すほど、コイルを巻装するための空間が縮小し、コイルの巻装回数が制限され、或はスロット数、ティース数が制限され、電動機の目標とする性能が出せなくなる課題があった。
【特許文献１】特開平８−３０８１８９号公報
【特許文献２】特開２００３−２８４２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、従来の誘導電動機のステータには、上記特許文献２に記載されるように、リング状ヨークの外周部に多数のティースを突設した構造のステータコアを使用し、それらのティースにコイルを直に巻装する構造のものが知られている。この種のステータコアは、ティースがリング状ヨークの外周部に外側に開くように突設されるため、巻線機などでコイルをティースに巻装する場合、比較的容易に巻くことができるものの、ティース間のスロットにコイルを分布巻式で巻装する場合、主コイルが補助コイルの外側を巻回して巻かれるため、コイルエンドが長くなると共に、主コイルの占積率が低下し、所望の回転トルクが得られにくくなるという課題があった。また、コイルエンドの整形が必要となり、コイルエンドの整形に多くの工数が費やされ、その整形時にはコイルの絶縁性が損なわれ易いという課題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、主コイルの占積率を向上させて、目標とする回転トルクを容易に得ることができ、比較的少ない工数で容易に製造することが可能な誘導電動機におけるステータの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明のステータの製造方法は、主コイルと補助コイルをステータコアの各スロット間に巻装する誘導電動機のステータの製造方法において、コイル線材を所定形状の型に整形しながら巻回して所定の整形形状の主コイルと補助コイルを予め製作し、環状部の外周に多数のティースを突設して形成したステータコア本体の該ティースにおける少なくとも内側面と両側面に合成樹脂の絶縁層を形成し、該主コイルと補助コイルを該ステータコア本体におけるティース間のスロットに外側から嵌め込んだ状態で、該ステータコア本体のティースの先端部外周にリング状のヨークコアを嵌め込み固着することを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記ティースの先端の両側に膨出部を設けて略Ｔ字状に形成し、前記主コイルと補助コイルを該ティース間のスロットに外側から嵌め込んだ状態で、該スロットの開口部を閉鎖するように閉鎖板を該膨出部間に圧入して、該主コイルまたは補助コイルを固定することができる。
【０００８】
また、上記ステータコア本体の環状部の両側面に、合成樹脂製の絶縁スリーブを突出形成することができる。
【０００９】
また、上記主コイルは、大径主コイルと小径主コイルとから形成され、該小径主コイルは該大径主コイルと同心状に且つ該大径主コイルの内側に位置する別のスロットに嵌め込まれ、当該両コイルのコイルエンドがステータコア本体の軸方向に前後して略重なり合うように装着することができる。
【００１０】
また、上記絶縁層は、ステータコア本体をインサートとして合成樹脂のインサート成形により形成することができ、或は、合成樹脂の型成形によりステータコア本体の外郭形状に形成したものを分割し、その分割体を該ステータコア外面に嵌め合わせて形成することもできる。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成のステータの製造方法によれば、予めコイル線材を例えば所定形状の巻枠に整形しながら巻回して、所定の整形形状の主コイルと補助コイルを製作し、その主コイルと補助コイルを、外周方向に広く開口されたステータコア本体のティースとティース間のスロットとスロットの間に、外側から嵌め込むように装着するため、コイルの組付作業性は極めてよく、また、スロット数は最大まで増やすことができ、スロット数の削減による回転トルクの減少を回避して高性能の誘導電動機を製作することができる。
【００１２】
さらに、装着するコイルは予め整形されているため、コイルに不要な力を加えることなく、主コイル、補助コイルを傷つけたりせず、容易に且つ効率よくスロット間に組み付けることができる。また、主コイルと補助コイルはスロット内に有効に収納される形状に整形して、主コイルの占積率を高めると共に、コイルエンドの高さも最少とすることができる。
【００１３】
さらに、コイルを直にティースに巻装した場合のように、コイルを巻装後にコイルエンドの整形を行なう必要はなく、コイルエンドを整形作業により傷つける虞はなくなる。また、ステータコアの各ティースにおける内側面と両側面に、予め合成樹脂の絶縁層が形成されるため、予め整形形状に巻回された主コイル、補助コイルには、ワニスや絶縁紙などによる絶縁体を施す必要がなく、作業工数を削減することができる。
【００１４】
さらに、ステータコア本体の環状部の両側面に、合成樹脂の絶縁スリーブを突出形成した場合、絶縁スリーブに添わせてコイルエンドを良好に保持させ、コイルの端部接続部も絶縁スリーブに添わせて保持させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は誘導電動機用のステータにおけるステータコア本体１の正面図を示し、図２はその斜視図を、図３は、ティース３の所定箇所に絶縁層４を形成したステータコア本体１の斜視図を示している。
【００１６】
ここでは一例として、ステータコアの円周上に２４個のスロット３ａを設け、予め所定の整形形状に形成した大径主コイル６、小径主コイル７、補助コイル８を、各スロット３ａに嵌挿して４極の磁極を有するステータについて説明するが、これ以外のスロット数または磁極数のステータに本発明を適用することも可能である。
【００１７】
ステータコア本体１は、図１、図２に示すように、リング状の環状部２の外周部に、２４本のティース３を１５°の角度間隔で突設し、全周のティース３とティース３間に２４個のスロット３ａを設けるように、多数枚の積層鋼板を重ね合わせて形成されている。
【００１８】
ステータコア本体１の環状部２の内周面と全ティース３の先端面を除いたすべての面に、図３に示すように、合成樹脂製の絶縁層４が形成される。つまり、ステータコア本体１の全ティース３の内側面（スロット３ａの位置する面）と両側面（図１の正面と背面）に、合成樹脂の絶縁層４が形成されている。この合成樹脂の絶縁層４は、例えば、ステータコア本体１をインサートとして、所定形状の金型内に収納し、ＰＶＣなどの熱可塑性樹脂を金型内に射出し、インサート成形により、成形することができる。
【００１９】
またこの成形時に、絶縁層４と共に、円筒状の絶縁スリーブ５が、ステータコア本体１の環状部２の両側面（図１の正面と背面）から突出すように、一体成形される。この絶縁スリーブ５は、スロット３ａ内に嵌入される大径主コイル６、小径主コイル７、補助コイル８のコイルエンドを円周に保持するために、両側に張り出すように突設される。また、この絶縁スリーブ５の端面には、後述のように、複数のコイル保持ピンが先端を差し込むように固定され、各コイルの端部を相互に接続して保持するために使用される。
【００２０】
なお、絶縁層は、合成樹脂の型成形によりステータコア本体１の外郭形状に形成したものを分割し、その分割体をステータコア外面に嵌め合わせて形成することもできる。
【００２１】
このステータに使用されるコイルは、ここでは、一例として、大径主コイル６、小径主コイル７、及び補助コイル８の３種類である。ステータの磁極数は４極で、ステータコアのスロット数は２４個であるから、図１１に示すように、４極が各々ステータの正面視で０°、９０°、１８０°、２７０°の位置に形成される場合、各磁極には、大径主コイル６と小径主コイル７が同心上に配置され、補助コイル８はそれらの各磁極を跨ぐように配置される。
【００２２】
すなわち、図１１に示すように、例えば、０°位置の磁極の場合、大径主コイル６は３７．５°のスロットと３２２．５°のスロット間に跨ぐように装着され、小径主コイル７は２２．５°のスロットと３３７．５°のスロット間に跨ぐように装着される。また、補助コイル８は、７．５°のスロットと８２．５°のスロット間に跨ぐように装着される。つまり、補助コイル８の中心は、主コイルの中心に対し４５°ずれて装着される。
【００２３】
このように、ステータコア本体１の各スロット３ａに嵌め込まれて装着される大径主コイル６、小径主コイル７、及び補助コイル８の巻形状、大きさ、スロットに嵌め込まれた際の撓み形状、偏平形状などは、ステータコア本体１の各スロット３ａの大きさ、厚さ、形状などに基づき、予め決定されるため、大径主コイル６、小径主コイル７、及び補助コイル８は、このような巻形状、大きさ、偏平形状などに応じて形成された巻枠を使用して、独自の整形形状に成形されながら、所定のターン数に巻装されて製作することができる。
【００２４】
したがって、この４極のステータで使用される４本の大径主コイル６と、４本の小径主コイル７と、４本の補助コイル８は、上記のような巻枠を使用して、図４、図５、図６に示すように、所定の矩形形状に、各辺部を湾曲させ、各辺部の外径や偏平程度などを調整しながら整形し、予め製作することができる。特に、各大径主コイル６、小径主コイル７、及び補助コイル８におけるスロット３ａ内に挿入される部分は、偏平形状に形成され、スロット３ａ内に挿入し易く形成され、小径主コイル７は大径主コイル６の略内側に嵌り込む形状に整形される。また、図８などに示すように、大径主コイル６と補助コイル８のコイルエンドには相互に重なり合って交差する部分が生じるが、この交差部分は、円周方向（ラジアル方向）に偏平となる形状に整形され、つまり、大径主コイル６と補助コイル８のコイルエンドは、スロット内の断面形状とは明らかに相違した断面形状に形成され、両コイルのコイルエンドが膨らむことを防止している。
【００２５】
さらに、各大径主コイル６、小径主コイル７、及び補助コイルを所定の整形形状に巻装しておくことにより、各コイルをスロットに嵌入する際に、コイルを整形する必要がなく、また、上記のようにステータコア本体１のスロット内側面等に絶縁層４が形成されるため、ワニスや絶縁紙をコイルに施す処理は、省くことができる。
【００２６】
さらに、大径主コイル６または小径主コイル７は、補助コイル８と相互に重なり合い或は交差するように装着されるため、補助コイル８の干渉によってスロット内での占積率が低下しやすいが、大径主コイル６、小径主コイル７、及び補助コイル８は、大径主コイル６または小径主コイル７が補助コイル８の影響を受けないように、その巻装形状を整形して巻装する。これにより、大径主コイル６及び小径主コイル７の占積率を高くすることができ、さらに、各コイルのコイルエンドの高さ形状も最少に抑えることができる。
【００２７】
次に、上記のように予め製作され絶縁層４を設けたステータコア本体１と、大径主コイル６と、４本の小径主コイル７と、４本の補助コイル８とを使用して、ステータの組み付けを行なう。
【００２８】
先ず、４本の補助コイル８を、ステータコア本体１の各スロット３ａ間に、各磁極位置を跨ぐように嵌入（挿入）する。図３に示すように、ステータコア本体１の各スロット３ａは、外周方向に向けて開口しているため、補助コイル８は所定位置のスロット３ａに極めて容易に、殆ど力を加えることなく、挿入することができる。１つの補助コイル８は、例えば、図１１のように、７．５°のスロットと８２．５°のスロット間に跨ぐように装着される。
【００２９】
４本の補助コイル８を、ステータコア本体１の各スロット３ａ間に、各磁極位置を跨ぐように挿入した状態で、次に、４本の大径主コイル６を各磁極の中心位置にその中央部を合わせるように、図８の如く、各スロット３ａに挿入する。この大径主コイル６の挿入作業も、ステータコア本体１の各スロット３ａは、外周方向に開口しているため、所定のスロット３ａに極めて容易に、殆ど力を加えることなく、挿入することができる。１つの大径主コイル６は、例えば、図１１のように、３７．５°のスロットと３２２．５°のスロット間に跨ぐように挿入される。
【００３０】
そして、４本の大径主コイル６を、各磁極の中心位置と同心状に、各スロット３ａに挿入した状態で、次に、４本の小径主コイル７を各磁極の中心位置と同心状に図８の如く、各スロット３ａに挿入する。この小径主コイル７の挿入作業も、ステータコア本体１の各スロット３ａは、外周方向に開口しているため、所定のスロット３ａに極めて容易に、殆ど力を加えることなく、挿入することができる。１つの小径主コイル７は、例えば、図１１のように、２２．５°のスロットと３３７．５°のスロット間に跨ぐように装着される。
【００３１】
このように、全ての大径主コイル６、小径主コイル７、及び補助コイル８をステータコア本体１の各スロット３ａに挿入して装着した状態で、図示は省略されているが、各ティース３の先端部と各コイルの内側との間に、楔部材を先端側から差し込んで、各コイルをコアに対し固定する。この楔部材は各ティース３の先端部に嵌着可能な形状とすることができる。
【００３２】
そして、次に、図９に示すように、上記の如く各コイルを装着したステータコア本体１の外周部に、リング状（円筒状）のヨークコア９を嵌め込み、固定する。このヨークコア９は、例えば圧入により、各ティース３の先端をヨークコア９の内周面に圧接させて、ステータコア本体１の外周部に取り付けることができる。
【００３３】
この後、全ての大径主コイル６、小径主コイル７、及び補助コイル８の各端部が接続回路の順序に従って接続されるが、それらの接続されたコイルの各端部は、例えば、コアの両側に突出した絶縁スリーブ５の端面に、複数のコイル保持ピンの先端を差し込むように固定して取り付け、それらのコイル保持ピンに、コイルの各端部を絡めるように保持させ、ステータは完成する。
【００３４】
このように、上記のステータの製造方法によれば、外周方向に開口したスロット３ａに、予め所定の整形形状に巻装された大径主コイル６、小径主コイル７、及び補助コイル８を挿入するため、力を入れずに非常に容易にコイルをステータコアに装着できると共に、装着作業時にコイルを傷める不具合を防止することができる。また、スロット数は最大まで増やすことができ、スロット数の削減による回転トルクの減少を回避して高性能の誘導電動機を製作することができる。
【００３５】
さらに、装着するコイルは予め整形されているため、コイルに不要な力を加えることなく、主コイル、補助コイルを傷つけたりせず、容易に且つ効率よくスロット間に組み付けることができる。また、大径主コイル６、小径主コイル７、補助コイル８はスロット内に有効に収納される形状に整形して、主コイル６，７の占積率を高めると共に、コイルエンドの高さも最少とすることができる。
【００３６】
さらに、コイルを直にティースに巻装した場合のように、コイルを巻装後にコイルエンドの整形を行なう必要はなく、コイルエンドを整形作業により傷つける虞はなくなる。また、ステータコアの各ティース３における内側面と両側面に、予め合成樹脂の絶縁層４が形成されるため、予め整形形状に巻回された大径主コイル６、小径主コイル７、補助コイル８には、ワニスや絶縁紙などによる絶縁体を施す必要がなく、作業工数を削減することができる。
【００３７】
さらに、ステータコア本体１の環状部２の両側面に、合成樹脂の絶縁スリーブ５を突出形成した場合、絶縁スリーブ５に添わせてコイルエンドを良好に保持させ、コイルの端部接続部も絶縁スリーブ５に添わせて保持させることができる。
【００３８】
なお、上記実施形態の各ティース３の先端には、両側に広がる膨出部を設けて略Ｔ字状とし、コイルをティース間のスロットに巻装後、スロット３ａの開口部を閉じるように、閉鎖板をその膨出部の内側に嵌め込み、コイルをスロット３ａ内に押し込むようにして、コイルの抜けを防止することもできる。
【００３９】
また、上記大径主コイル６、小径主コイル７、補助コイル８は、所定の形状に形成した巻枠に線材を巻回して所定の整形形状に整形したが、予め所定の径と巻数でコイルを巻回し、それをプレスにより所定の形状に整形して各コイルを製作することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態を示すステータコア本体の正面図である。
【図２】同ステータコア本体の斜視図である。
【図３】絶縁層と絶縁スリーブを被覆成形した状態のステータコア本体の斜視図である。
【図４】大径主コイルの正面図（ａ）と左側面図（ｂ）である。
【図５】小径主コイルの正面図（ａ）と左側面図（ｂ）である。
【図６】補助コイルの正面図（ａ）と左側面図（ｂ）である。
【図７】各コイルを重ね合わせた状態の正面図である。
【図８】ステータコア本体に小径主コイルを嵌入する状態の斜視図である。
【図９】コイルを装着したステータコア本体の外周部にヨークコアを嵌着する状態を示す斜視図である。
【図１０】製造されたステータの斜視図である。
【図１１】ステータコア本体にコイルを巻装した状態の断面説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ステータコア本体
２  環状部
３  ティース
３ａ  スロット
４  絶縁層
５  絶縁スリーブ
６  大径主コイル
７  小径主コイル
８  補助コイル
９  ヨークコア
【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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