(57)【要約】【課題】性能の悪化を招くことなくコイルを容易に組み付けることができる回転電機を提供する。【解決手段】円筒状をなし、ステータコア４０のティース４２の先端に嵌合して配置され、スロット４１の開口部を塞ぐとともに、スロット４１の開口部に対応する部位には厚みを薄くするためのＶ字の切欠き６１が形成されたリング６０を備える。スロット４１内においてスロット４１の開口部を含めたスロット４１の内面にわたり配置され、コイル５０とステータコア４０との間およびコイル５０とリング６０との間を絶縁する絶縁紙７０を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
円筒状をなし、前記ロータの外周側に配置され、内周面に開口し周方向に並設されたスロット、および、前記スロットの間に形成され径方向に沿って立設されたティースを有するステータコアと、
前記ステータコアのスロットに挿入されたコイルと、
円筒状をなし、前記ステータコアの前記ティースの先端に嵌合して配置され、前記スロットの開口部を塞ぐとともに、スロットの開口部に対応する部位の一部に厚みを薄くするための空隙が形成されたリングと、
前記スロット内において前記スロットの開口部を含めた前記スロットの内面にわたり配置され、前記コイルと前記ステータコアとの間および前記コイルと前記リングとの間を絶縁する絶縁紙と、
を備えたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記リングの空隙は、リングの内周面または外周面に開口する切欠きであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記リングの空隙は、軸方向において斜めに延びるスキューとなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記リングは、板状のリング体を積層して構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記コイルは、平角線よりなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導モータにおいて、図１３に示すように、ロータコア（ロータ鉄心）１００の外周面にスキュー１０１を設けることによりトルク脈動を低減することができる（例えば特許文献１参照）。また、図１４に示すように、ステータのコア１１０はスロット１１１を有し、スロット１１１は、内周面に開口し、周方向に並設されている。コア１１０におけるスロット１１１の間にはティース１１２が形成され、ティース１１２は鍔１１２ａが形成され、鍔付きのティースとなっている。スロット１１１にコイル１１３が挿入されている。スロット１１１の内面とコイル１１３との間にはスロット絶縁紙１１４が配置されるとともにスロット開口部１１１ａとコイル１１３との間にはウェッジ絶縁紙１１５が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１９９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１４に示すように、ステータコア１１０におけるスロット１１１にコイル１１３を入れる時、スロット開口部１１１ａの幅Ｗ１０が小さいため、コイル１１３を入れにくいとともに時間がかかってしまう。スロット開口部１１１ａの幅Ｗ１０を大きくするとモータ性能が悪化してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、性能の悪化を招くことなくコイルを容易に組み付けることができる回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、ロータと、円筒状をなし、前記ロータの外周側に配置され、内周面に開口し周方向に並設されたスロット、および、前記スロットの間に形成され径方向に沿って立設されたティースを有するステータコアと、前記ステータコアのスロットに挿入されたコイルと、円筒状をなし、前記ステータコアの前記ティースの先端に嵌合して配置され、前記スロットの開口部を塞ぐとともに、スロットの開口部に対応する部位の一部に厚みを薄くするための空隙が形成されたリングと、前記スロット内において前記スロットの開口部を含めた前記スロットの内面にわたり配置され、前記コイルと前記ステータコアとの間および前記コイルと前記リングとの間を絶縁する絶縁紙と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、円筒状をなすリングがステータコアのティースの先端に嵌合して配置されており、スロットの開口部を塞ぐとともに、スロットの開口部に対応する部位の一部に厚みを薄くするための空隙が形成されている。よって、テータコアにおけるスロットにコイルを入れる時、コイルを入れやすく、また、空隙によってモータ性能が悪化することもない。その結果、性能の悪化を招くことなくコイルを容易に組み付けることができる。
【０００８】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の回転電機において、前記リングの空隙は、リングの内周面または外周面に開口する切欠きであるとよい。
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の回転電機において、前記リングの空隙は、軸方向において斜めに延びるスキューとなっているとよい。
【０００９】
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機において、前記リングは、板状のリング体を積層して構成するとよい。
請求項５に記載のように、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機において、前記コイルは、平角線よりなるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、性能の悪化を招くことなくコイルを容易に組み付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態における誘導モータの概略縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線での概略縦断面図。
【図３】誘導モータの分解斜視図。
【図４】誘導モータの一部断面図。
【図５】（ａ）はロータの正面図、（ｂ）はロータの側面図、（ｃ）はロータの一部拡大側面図。
【図６】別例の誘導モータの一部断面図。
【図７】別例の誘導モータの一部断面図。
【図８】別例の誘導モータの一部断面図。
【図９】別例の誘導モータの一部断面図。
【図１０】別例の誘導モータの一部断面図。
【図１１】別例の誘導モータの一部断面図。
【図１２】別例のリングの斜視図。
【図１３】背景技術を説明するためのロータの斜視図。
【図１４】背景技術を説明するための誘導モータの一部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１、図２、図３に示すように、回転電機としての誘導モータ１０は、ロータ２０と、ステータ３０を備えている。ステータ３０は、図３に示すように、円筒状をなすステータコア４０と、銅線よりなるコイル５０（図４参照）と、ステータコア４０のティース４２の先端に嵌合されるリング（鉄心リング）６０と、１枚の絶縁紙７０（図４参照）を備える。
【００１３】
図１に示すように、誘導モータ１０のハウジング８０に固定されたステータ３０の内方においてハウジング８０に対し軸受８１，８２によりロータ２０が回転可能に支持されている。
【００１４】
ハウジング８０は、全体の概略形状として、両端面が塞がれた円筒状をなしている。詳しくは、ハウジング８０は、円筒状の本体部８０ａと、本体部８０ａの両端開口部を閉塞する円板状のプレート８０ｂを有する。ハウジング８０は金属材料（例えばアルミニウム）により形成されている。
【００１５】
図２に示すように、ハウジング８０の本体部８０ａにはステータ３０が固定されている。ステータコア４０は、ロータ２０の外周側に配置され、内周面に開口し周方向に並設されたスロット４１、および、スロット４１の間に形成されたティース４２を有する。本実施形態において、スロット４１は、開口端の幅が底面の幅と等しい。即ち、ティース４２は鍔無しティースであり、径方向に沿って立設されている。
【００１６】
図４に示すように、コイル５０は、平角線よりなる。コイル５０がステータコア４０のスロット４１に挿入されている。つまり、ステータ３０は、ハウジング８０の本体部８０ａに固定されたステータコア４０のティース４２にコイル５０が捲回されて構成されている。図１に示すように、コイル５０はステータコア４０における一方の端面から突出しているとともにステータコア４０における他方の端面から突出している。ステータコア４０は、電磁鋼板を積層して構成されている。
【００１７】
図１，２，３に示すように、ステータ３０の内側にはロータ２０が配設されている。ロータ２０はロータコア２１とモータシャフト２２を備えている。モータシャフト２２は、ステータ３０の中心部に配置されている。ロータコア２１は、ステータ３０の内方においてモータシャフト２２に固定されている。ロータコア２１は、電磁鋼板を積層して構成されている。
【００１８】
ロータ２０は二次導体２３を有する。二次導体２３は、ロータバー２４とエンドリング２５，２６を有する。ロータバー２４はロータコア２１の内部に埋設され、軸方向に貫通するように配置されている。エンドリング２５はロータコア２１の一端面に配置され、エンドリング２５はロータバー２４の一端と連結されている。エンドリング２６はロータコア２１の他端面に配置され、エンドリング２６はロータバー２４の他端と連結されている。二次導体２３（ロータバー２４、エンドリング２５，２６）はアルミよりなり、詳しくは、アルミダイキャストで製作している。
【００１９】
リング６０は、円筒状をなし、ステータコア４０のティース４２の先端に嵌合して配置されている。詳しくは、ステータコア４０にリング６０を焼嵌めによりティース４２の先端とリング６０の外周とが密着している。なお、焼嵌めに代わり、圧入、即ち、常温でステータコア４０にリング６０を押し込んで圧入してもよい。
【００２０】
図４に示すように、スロット開口部の幅Ｗ１０は例えば１０ｍｍ程度である。リング６０は、スロット４１の開口部を塞いでいる。リング６０によりスロット開口部を塞いでいるので、スロット４１からコイル１１３が抜けることが防止される。リング６０の内周面とロータ２０の外周面との間にギャップＧ（図２参照）が形成される。
【００２１】
図４に示すように、リング６０においてスロット４１の開口部に対応する部位の一部にＶ字の切欠き６１が形成されている。切欠き６１はリング６０の外周面に開口している。切欠き６１により、厚みｔ２が他の部位の厚みｔ１よりも薄い磁気飽和部６２が形成されている。このように、リング６０には、スロット４１の開口部に対応する部位の一部に厚みを薄くするための空隙としてのＶ字の切欠き６１が形成されている。
【００２２】
本実施形態では、リング６０は、電磁鋼板よりなる板状のリング体を積層して構成されている。詳しくは、電磁鋼板よりなる板状のリング体が接着されている。リング６０において周方向に磁束が磁気飽和部６２（切欠き６１）で流れにくくなり、実質的に磁気回路でのスロット開口部となる。具体的には、図４に示すように、リング６０の厚みｔ１が０．７ｍｍ程度であり、切欠き６１を形成した部位では厚みｔ２が０．１５ｍｍ程度である。
【００２３】
リング６０において、スロット開口幅Ｗ１０に比べ切欠き６１の開口幅Ｗ１１が小さい。これにより、リング６０はティースの鍔（図１４の鍔１１２ａ相当品）として機能してステータ３０からロータ２０への磁束の受け渡しを容易に行うことができる。
【００２４】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、リング６０の空隙としてのＶ字の切欠き６１は、軸方向において斜めに延びるスキュー６５となっている。即ち、スロット幅内（周方向におけるスロット開口部の幅内）において軸方向に、径方向に位相がずれるように斜状に延びている。ステータコア４０の軸方向の長さは、例えば１００ｍｍ程度である。
【００２５】
図４に示すように、絶縁紙７０は、スロット４１内においてスロット４１の開口部を含めたスロット４１の内面にわたり配置されている。絶縁紙７０は、コイル５０とステータコア４０との間およびコイル５０とリング６０との間を絶縁している。
【００２６】
次に、作用について説明する。
ステータのスロット４１にコイル５０を挿入した後に、リング６０を嵌め込むことで、組付け性の向上が図られるとともに効率向上が図られる。
【００２７】
詳しく説明する。従来、図１４に示すように、ステータコア１１０におけるスロット１１１にコイル１１３を入れる時において、スロット１１１の開口部１１１ａの幅Ｗ１０が小さい。そのため、コイル１１３を入れにくいとともに時間がかかってしまう。ここで、スロット１１１の開口部１１１ａの幅Ｗ１０を大きくするとモータ性能が悪化してしまう。また、絶縁紙は、ウェッジ絶縁紙１１５とスロット絶縁紙１１４の２種類が必要となり、特にウェッジ絶縁紙１１５はスロット１１１の開口部１１１ａからの飛び出し等に考慮が必要ある。
【００２８】
これに対し本実施形態においては、図４に示すごとく鍔付きのティースに代わりリング６０を用いることによりモータ性能が悪化することはない。また、リング６０に設けた切欠き６１により磁気飽和部６２を形成することによってティースに鍔を無くすことによりスロット開口幅Ｗ１０を大きくでき、スロットにコイルを挿入しやすくなる。即ち、図１４では鍔付きのティースであったが、図４では鍔の無いティースにでき、スロット４１の開口部を広げることでコイル５０の挿入性の向上が図られる。さらに、図４に示すように、絶縁紙７０は、ウェッジ絶縁紙とスロット絶縁紙とが一体化されており、ウェッジ絶縁紙をスロット絶縁紙と一体化することにより原価低減が図られる。
【００２９】
また、図４，５に示すように、スキュー６５を付けることで、ロータコア（鉄心）２１にスキューを付ける必要がなくなる。さらに、コイル５０をステータコア４０のスロット４１に挿入した後に、ステータコア４０の内周面にリング６０を圧入するが、リング６０にスキュー６５を付けることで、図１３で示した従来でのロータコア（鉄心）へのスキューの形成は不要となる。
【００３０】
また、スキュー６５をリング６０に付けることで、順送型低減が可能となる。つまり、コアの製造ラインおいて帯板状の電磁鋼板を流しつつプレス加工で所望の形状に打ち抜くとともに積層する際に、スキューレスなので、プレス加工後に単純に積層するだけでよく、工程の低減を図ることができコストダウンが図られる。
【００３１】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）回転電機の構成として、ロータ２０と、円筒状をなし、ロータ２０の外周側に配置され、内周面に開口し周方向に並設されたスロット４１、および、スロット４１の間に形成され径方向に沿って立設されたティース４２を有するステータコア４０と、ステータコア４０のスロット４１に挿入されたコイル５０を備える。また、円筒状をなし、ステータコア４０のティース４２の先端に嵌合して配置され、スロット４１の開口部を塞ぐとともに、スロット４１の開口部に対応する部位の一部に厚みを薄くするための空隙としてのＶ字の切欠き６１が形成されたリング６０を備える。さらに、スロット４１内においてスロット４１の開口部を含めたスロット４１の内面にわたり配置され、コイル５０とステータコア４０との間およびコイル５０とリング６０との間を絶縁する絶縁紙７０を備える。よって、ステータコア４０におけるスロット４１にコイル５０を入れる時、コイル５０を入れやすく、また、切欠き６１（磁気飽和部６２）によってモータ性能が悪化することもない。その結果、性能の悪化を招くことなくコイルを容易に組み付けることができる。
【００３２】
（２）絶縁紙７０は、１枚の絶縁紙よりなり、ウェッジ絶縁紙とスロット絶縁紙の２種類が不要となり、また、ウェッジ絶縁紙はスロット開口部からの飛び出し等に考慮する必要もない。
【００３３】
（３）リング６０の空隙は、リング６０の外周面に開口する切欠き６１であるので、実用的である。
（４）リング６０の空隙としてのＶ字の切欠き６１は、軸方向において斜めに延びるスキュー６５となっているので、トルク脈動を低減できる。
【００３４】
（５）リング６０は、板状のリング体（電磁鋼板）を積層して構成したので、モータ効率がよい。
（６）コイル５０は、平角線よりなるので、丸線を用いる場合よりもスロットでの占積率を上げることができる。
【００３５】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図４においては、リング６０におけるスロット４１の開口部に対応する部位の一部に、磁気飽和部６２となる厚みを薄くするための空隙としてのＶ字の切欠き６１を形成した。空隙としてのＶ字の切欠き６１に代わり、図６に示すように長方形の切欠き６３ａを形成してもよい。この場合、空隙としての長方形の切欠き６３ａにより、リング６０においてスロット４１の開口部に対応する部位の一部に厚みｔ２が他の部位の厚みｔ１よりも薄い磁気飽和部６２が形成される。
【００３６】
他にも、図７に示すように台形状の切欠き６３ｂを形成してもよい。この場合、空隙としての台形状の切欠き６３ｂにより、リング６０においてスロット４１の開口部に対応する部位の一部に厚みｔ２が他の部位の厚みｔ１よりも薄い磁気飽和部６２が形成される。
【００３７】
他にも、図８に示すように円弧状の切欠き６３ｃを形成してもよい。この場合、空隙としての円弧状の切欠き６３ｃにより、リング６０においてスロット４１の開口部に対応する部位の一部に厚みｔ２が他の部位の厚みｔ１よりも薄い磁気飽和部６２が形成される。
【００３８】
他にも、図９に示すように幅狭なスリット６３ｄとしてもよい。この場合、空隙としての幅狭なスリット６３ｄにより、リング６０においてスロット４１の開口部に対応する部位の一部に厚みｔ２が他の部位の厚みｔ１よりも薄い磁気飽和部６２が形成される。
【００３９】
他にも、図１０に示すようにリング６０に断面円形の中空部６３ｅを形成してもよい。この場合、空隙としての断面円形の中空部６３ｅにより、リング６０においてスロット４１の開口部に対応する部位の一部に、厚みｔ３の第１の薄肉部６４ａと厚みｔ４の第２の薄肉部６４ｂによる磁気飽和部が形成され、磁気飽和部の厚みｔ３＋ｔ４は他の部位の厚みｔ１よりも薄い。
【００４０】
他にも、図１１に示すようにリング６０に断面角形の中空部６３ｆを形成してもよい。この場合、空隙としての断面角形の中空部６３ｆにより、リング６０においてスロット４１の開口部に対応する部位の一部に、厚みｔ３の第１の薄肉部６４ａと厚みｔ４の第２の薄肉部６４ｂによる磁気飽和部が形成され、磁気飽和部の厚みｔ３＋ｔ４は他の部位の厚みｔ１よりも薄い。
【００４１】
・図６，７，８，９，１０，１１で示した切欠き６３ａ，６３ｂ，６３ｃ、スリット６３ｄ、中空部６３ｅ，６３ｆは、軸方向において斜めに延びるスキューとしてもよい。
・図３においてはリング６０の外周面に切欠き６１（スキュー６５）を設けたが、図１２に示すように、リング６０の内周面に切欠き６６を設けてもよい。このように、磁気飽和部は、リング６０の内周面または外周面に開口する切欠きにより構成することができる。さらに、この切欠き（６６）は、軸方向において斜めに延びるスキュー６７としてもよい。
【００４２】
・誘導モータ１０において、ハウジング８０は、本体部８０ａが開口したフレームレスタイプであってもよい。
・リングは、板状のリング体（電磁鋼板）を積層して構成したが、これに限ることはなく、例えば焼結材（圧粉）でもよい。積層とした方がよりモータ効率はよい。
【００４３】
・ステータコア、ロータコアは電磁鋼板を積層して構成したが、これに限ることはなく、例えば焼結材（圧粉コア）でもよい。
・リングは、磁性材料であればよい。
【００４４】
・コイルは平角線に限ることなく丸線で構成してもよい。
・絶縁紙は１枚で構成したが、２枚以上で構成してもよい。また、絶縁テープでもよい。
【００４５】
・回転電機は誘導モータに限ることなく、例えば永久磁石埋込式モータ等であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０…誘導モータ、２０…ロータ、４０…ステータコア、４１…スロット、４２…ティース、５０…コイル、６０…リング、６１…切欠き、６３ａ…切欠き、６３ｂ…切欠き、６３ｃ…切欠き、６３ｄ…スリット、６３ｅ…中空部、６３ｆ…中空部、６５…スキュー、６６…切欠き、６７…スキュー、７０…絶縁紙。
【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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