(57)【要約】【課題】電動機の固定子において、巻線温度が上昇下降すると、モールドに熱応力が加わりクラックが発生する。【解決手段】モールド３と固定子鉄心１の軸方向端面の境界面のモールド内周面に溝１０を設け、モールド３の応力集中部を除去する。これにより、モールド３と固定子鉄心１の線膨張係数の差によりモールド３に熱応力が加わっても、モールド３のクラックの発生や伸展を抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の電磁鋼板を積層した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内周に設けた複数のティースによって形成されたスロットと、前記ティースに巻回した巻線と、前記巻線のコイルエンドと前記スロットの内周側開口部に一体に注型されたモールドとを備える電動機の固定子であって、
前記モールドの内周面のうち、少なくともティース内周面角部に対応する部分に設けられており、前記モールドの周方向に沿った溝を有することを特徴とする電動機の固定子。
【請求項２】
前記溝が、前記モールドの内周面の全周に亘って形成された環状溝であり、
前記環状溝に配置されており、前記モールドと材質の異なるリング状部材を有することを特徴とする、請求項１に記載の電動機の固定子。
【請求項３】
円環状の電磁鋼板を積層した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内周に設けた複数のティースによって形成されたスロットと、前記ティースに巻回した巻線と、前記巻線のコイルエンドと前記スロットの内周側開口部に一体に注型されたモールドとを備える電動機の固定子であって、
前記モールドの内周面のうち、ティース内周面角部に対応する部分に設けられており、前記ティース内周面角部を包み込む空隙を有することを特徴とする電動機の固定子。
【請求項４】
前記空隙に少なくとも前記モールドより弾力性のある部材が充填されていることを特徴とする請求項３に記載の電動機の固定子。
【請求項５】
前記スロットからの前記巻線の飛び出しを防ぐために前記スロットの内周側開口部に絶縁板が設けられており、前記絶縁板の前記固定子鉄心の軸方向端面間に少なくとも１つのモールド導通穴またはモールド導通切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の電動機の固定子。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルエンドがモールド注型された電動機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動機の固定子の構成を、図９、図１０、図１１に示す。図９は、従来の電動機の固定子の斜視図を示し、図１０は、従来の電動機の固定子の固定子鉄心端面の径方向断面図である。図１１は、従来の電動機の固定子を内周面側から見た図で、内部の構造は破線で示してある。
【０００３】
従来の電動機の固定子は、円環状の電磁鋼板を積層した固定子鉄心１と、固定子鉄心１の内径に設けた複数のティース２によって形成されたスロット６と、ティース２に巻回した巻線４と、巻線４のコイルエンド９とスロット開口部７に一体に注型されたモールド３と、巻線４に電流を供給するリード線１４で構成される。尚、図１０、図１１に示すようにスロット６からの巻線４の飛び出しを防ぐため、スロット６に長方形状の絶縁板５が挿入されていてもよい。
【０００４】
他の従来の電動機の固定子の構成を、図１２、図１３に示す。図１２は、他の従来の電動機の固定子の斜視図を示し、図１３は、他の従来の電動機の固定子を構成する分割固定式ユニットを示している。
【０００５】
他の従来の電動機の固定子１００は、平角導体Ｄを巻回して形成され、外側コイル端部１１２ａと内側コイル端部１１２ｂを有するコイル１１２と、コイル１１２を挿入するティース部１１１ａを備えた分割式固定子コア１１１と、分割式固定子コア１１１に挿入したコイル１１２のコイルエンド部分を樹脂で覆った樹脂モールド部１１３とを備え、分割式固定子コア１１１とコイル１１２の間にはインシュレータ１１４がインサート成形によって形成され、樹脂モールド部１１３は、コイル１１２と分割式固定子コア１１１の端面との間に、固定子１００の径方向に連続して形成される空洞１２０を有し、分割固定式ユニット１１０をリング状に並べて、アウターリング１０２内に嵌装して構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５５１６７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電動機の固定子では、巻線に電流が流れ固定子の温度が上がると、固定子鉄心とモールドとは線膨張係数が異なるため、円周方向に異なる熱変位量で変形し、この影響でモールドに変形による応力が加わりクラックが発生するという問題があった。特にクラックが発生しやすい場所は、モールドに応力集中が発生する図１０、図１１に示すティース内周面角部８であり、ここを起点にしてクラックが発生し、クラックは主に電動機の軸方向に伸展する。
【０００８】
ここで、ティース内周面角部８について説明する。ティース内周面角部８は、ティースの内周側の先端面の４つの角部である。ティース内周面角部８は尖っているため、この先端とモールドとの接触部分では、特に応力が集中することがある。
【０００９】
上述の特許文献１には、固定子に図１３に示す空洞１２０を設けることにより、モールドのクラックを防止する技術が開示されているが、特許文献１に記載のクラック防止技術では上記課題を解決することは困難である。
【００１０】
この理由について説明する。特許文献１に記載の電動機は、分割固定式ユニットをリング状に並べて、アウターリング内に嵌装した構造であり、図１０、図１１に示す電動機とは基本的な構成が異なっている。特に、分割固定式ユニットでは、固定子コアにインシュレータがインサート成形されているため、固定子コアの角部はモールドに接していない（特許文献１の図３参照）。
【００１１】
このため、特許文献１に記載のクラック防止技術を、図１０、図１１に示す電動機に適用することは困難である。仮に、適用できたとしても、モールドの円周方向にかかる応力によって、ティース内周面角部８から円周方向に残ったモールドに向かってクラックが発生してしまうため、クラックの発生を防止することはできない。
【００１２】
また、図１０、図１１において、スロット開口部が絶縁板によって覆われている場合、絶縁板の長手方向の両辺がクラックの伸展方向と一致するため、よりクラックが伸展しやすくなる。そこで、本発明は、一体型の固定子を備えた電動機において、コイルエンドのモールドのクラックを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る電動機の固定子は、円環状の電磁鋼板を積層した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内周に設けた複数のティースによって形成されたスロットと、前記ティースに巻回した巻線と、前記巻線のコイルエンドと前記スロットの内周側開口部に一体に注型されたモールドとを備える電動機の固定子であって、前記モールドの内周面のうち、少なくともティース内周面角部に対応する部分に設けられており、前記モールドの周方向に沿った溝を有することを特徴とする。
【００１４】
また、前記溝が、前記モールドの内周面の全周に亘って形成された環状溝であり、前記環状溝に配置されており、前記モールドと材質の異なるリング状部材を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る電動機の固定子は、円環状の電磁鋼板を積層した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内周に設けた複数のティースによって形成されたスロットと、前記ティースに巻回した巻線と、前記巻線のコイルエンドと前記スロットの内周側開口部に一体に注型されたモールドとを備える電動機の固定子であって、前記モールドの内周面のうち、ティース内周面角部に対応する部分に設けられており、前記ティース内周面角部を包み込む空隙を有することを特徴とする。
【００１６】
また、前記空隙に少なくとも前記モールドより弾力性のある部材が充填されていることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係る電動機の固定子においては、前記スロットからの前記巻線の飛び出しを防ぐために前記スロットの内周側開口部に絶縁板が設けられており、前記絶縁板の前記固定子鉄心の軸方向端面間に少なくとも１つのモールド導通穴またはモールド導通切欠きが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電動機の固定子によれば、モールドの内周面のうち、少なくともティース内周面角部に対応する部分に、モールドの周方向に沿った溝が設けられているので、モールドの応力集中部が除去され、モールドのクラックの発生を防止することができる。
【００１９】
また、その他の本発明の電動機の固定子によれば、モールドの内周面のうち、ティース内周面角部に対応する部分に、ティース内周面角部を包み込む空隙が設けられているので、モールドの応力集中部が除去され、モールドのクラックの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態である電動機の固定子の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態である電動機の固定子の内周面側から見た図である。
【図３】本発明の第１実施形態である電動機の固定子のスロット中央部の軸方向断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態である電動機の固定子の固定子鉄心端面の径方向断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態である電動機の固定子の内周面側から見た図である。
【図６】本発明の第３実施形態である電動機の固定子の内周面側から見た図である。
【図７】本発明の第３実施形態である電動機の固定子の図６のＸ軸方向断面図である。
【図８】本発明の第１、第２、第３実施形態にそれぞれ適用可能なモールド導通穴を設けた絶縁板をスロット開口部に挿入したモールド前の電動機の固定子の内周面側から見た図である。
【図９】従来の電動機の固定子の斜視図である。
【図１０】従来の電動機の固定子の固定子鉄心端面の径方向断面図である。
【図１１】従来の電動機の固定子の内周面側から見た図である。
【図１２】他の従来の電動機の固定子の斜視図である。
【図１３】他の従来の電動機の固定子を構成する分割固定式ユニットである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜４を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態である電動機の固定子の斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態である電動機の固定子の内周面側から見た図である。図３は、本発明の第１実施形態である電動機の固定子のスロット中央部の軸方向断面図である。図４は、本発明の第１実施形態である電動機の固定子の固定子鉄心端面の径方向断面図で、モールド溝を施す箇所は破線で示してある。
【００２２】
これらの図において、１は固定子鉄心、２は固定子鉄心のティース、３はモールド、４は巻線、５は絶縁板、６はスロット、７はスロット開口部（内周側開口部）、８は固定子鉄心１の内径に設けたティース内周面角部、９はコイルエンド、１０は溝、３ａ，３ｂ，３ｃはモールド３を構成するモールドであり、モールド３ａとモールド３ｃはコイルエンド９、モールド３ｂはスロット開口部７に注型されている。
【００２３】
固定子は、円環状の電磁鋼板を積層した固定子鉄心１と、固定子鉄心１の内周面に設けた複数のティース２と、ティース２によって形成されたスロット６と、ティース２に巻回した巻線４と、巻線４のコイルエンド９とスロット開口部７に一体に注型されたモールド３を備えている。スロット開口部７には、絶縁板５がスロット６からの巻線４の飛び出しを防ぐために挿入されていても良い。
【００２４】
溝１０は、モールド３と固定子鉄心１の軸方向端面の境界面の、モールド３の内周面全周に設けられている。すなわち、溝１０は、モールド３の内周面側において、固定子鉄心１の両端部近傍に、モールド３の内周面に沿ってそれぞれ設けられている。つまり、モールド３の内周面側において、ティース内周面角部８の軸方向の両端部に対応する位置を切り欠くように環状の溝１０が形成されている。
【００２５】
溝１０の形成方法としては、モールド３をモールド後に、切削加工によってモールド３を削って形成する方法や、モールド注型の際に、溝１０を形成する位置にモールド３と親和性の低い材質で作られたリング状治具をセットし、モールド後にリング状治具をモールド３から除去する方法等がある。なお、溝１０は、ティース内周面角部８に対応する部分を切り欠いていれば、連続していなくても断続する複数の溝形状でもよい。
【００２６】
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、モールド３と固定子鉄心１の軸方向端面の境界面の、モールド３の内周面全周に溝１０を設けたので、熱により固定子鉄心１とモールド３と間に線膨張係数の違いによる応力が発生しても、クラックの起点となるティース内周面角部８の応力集中部が除去されて、クラックの発生を抑えることができる。また、クラックは、図１１示すように、ティース内周面角部８を起点にして発生し図中矢印方向に伸展する。本発明の第１実施形態では、このクラックの発生する方向を分断するように溝１０を設けているため、クラックの伸展も止めることができる。
【００２７】
次に本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第２実施形態である電動機の固定子の内周面側から見た図で、モールド３と材質の異なるリング状部材１１を設けた状態を示した図である。
【００２８】
第２実施形態では、第１実施形態の溝１０に、モールド３と材質の異なるリング状部材１１を境界部に挿入している。リング状部材１１は、溝１０と略同じ形状であり、溝１０への挿入を容易にするために分割構成としてもよい。また、リング状部材１１の材質としては、例えば、フッ素樹脂やシリコンゴム等が好適である。その他の構成は第１実施形態と同じ構成である。
【００２９】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、リング状部材１１を設けることにより、モールド３とティース内周面角部８の応力集中部が除去されるため、クラックの発生及び進展を防ぐことができる。また、溝１０がリング状部材１１により密閉されるので、溝１０からのクラックの発生を抑制することができる。また、溝１０内の腐食を抑制することもできる。
【００３０】
次に本発明の第３実施形態について、図６、図７を用いて説明する。図６は、本発明の第３実施形態である電動機の固定子の内周面側から見た図である。図７は、本発明の第３実施形態である電動機の固定子の図６のＸ軸方向断面図である。図６、図７において、１５は空隙である。その他の符号は図２、図４と同様である。
【００３１】
第３実施形態では、モールド３のティース内周面角部８とモールド３の境界に空隙１５を設けている。すなわち、モールド３の内周面のうち、ティース内周面角部８に対応する部分に空隙１５が設けられている。この空隙１５は、ティース内周面角部８を包み込む空間を有しており、モールド３とティース内周面角部８とを非接触としている。
【００３２】
空隙１５は応力集中し易い鋭角ではなく、例えば、図６に示すように丸形の形状とすることにより、応力集中が大幅に緩和される。これにより、モールド３のクラックの発生を防止することができる。
【００３３】
空隙１５を形成する方法としては、モールド３の注型の際、硬化前の液状のモールド３が固定子内周面側に漏れないように、円筒状の治具を嵌め、円筒状の治具の外周に、放射状に空隙１５の形状に相当する嵌装穴を設け、その嵌装穴から空隙１５に相当するピンを治具外周から飛び出させ、空隙１５の位置にセットする。モールド３の硬化後には、ピンを治具の内周面側に抜いてから、円筒状の治具を外して固定する方法がある。
【００３４】
また、空隙１５に、少なくともモールド３より弾力性のある部材を充填剤として充填しても良い。充填剤としては、例えば、フッ素樹脂やシリコンゴムなどが好適である。このような充填剤を充填することによって、コイルエンド９やモールド３の放熱性を向上することができ、また、空隙１５の内部腐食を防止することもできる。
【００３５】
図８は、本発明の第１、第２、第３実施形態にそれぞれ適用可能なモールド導通穴１３を設けた絶縁板５をスロット開口部７に挿入したモールド前の電動機の固定子の内周面側から見た図である。
【００３６】
第１実施形態、第２実施形態では、溝１０やリング状部材１１を設けることにより、モールド３ｂは、モールド３ａ、３ｃから分離される。モールド３ａ、３ｂ、３ｃが一体に形成されていれば、モールド３ｂはモールド３ａ、３ｃにより固定されるが、これらが分離されると、モールド３ｂは、絶縁板５との接着のみで固定され、接着力が弱い場合には、モールド３ｂが剥がれてしまうという問題がある。また、第３実施形態においても、空隙１５により、モールド３ｂとモールド３ａ、３ｃの接触面積が減るため、モールド３ｂが剥がれやすくなる。
【００３７】
この問題を解決するために、図８に示すように、絶縁板５に、少なくとも１つのモールド導通穴１３を設けている。モールド３ｂは、モールド導通穴１３を通じてスロット６内に充填されたモールド３と一体的に結合するので、絶縁板５から剥がれることが抑制される。なお、図８のモールド導通穴１３の形状は丸形状であるが、形状を変えても同一の効果が得られる。また、絶縁板５の長手方向の両辺にモールド導通切欠きを設けても同じ効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  固定子鉄心、２  ティース、３，３ａ，３ｂ，３ｃ  モールド、４  巻線、５  絶縁板、６  スロット、７  スロット開口部（内周側開口部）、８  ティース内周面角部、９  コイルエンド、１０  溝、１１  リング状部材、１３  モールド導通穴、１４  リード線、１５  空隙。
【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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