(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が略矩形状の線材を巻線して環状の多相固定子巻線を形成する巻線形成工程と、
前記多相固定子巻線全体を接着剤により固着する巻線固着工程と、
前記多相固定子巻線の外形全体と前記多相固定子巻線の外周に隣接し径方向に所定幅を有する円筒状の空間とを前記磁性粉を含有する成形材によって一体的に成形して固定子コアを形成する成形工程と
を備えたことを特徴とする回転電機の固定子製造方法。
【請求項２】
前記成形工程は、前記固定子コアの成形時に取付け穴を有する取付部を同時に成形す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製造方法。
【請求項３】
前記多相固定子巻線の外周にガラスファイバを巻付けるガラスファイバ巻付け工程を更に備え、
前記成形工程は、前記多相固定子巻線の外周にガラスファイバを巻付けた状態で成形を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子製造方法。
【請求項４】
断面形状が略矩形状の線材を巻線して環状の多相固定子巻線を形成する巻線形成工程と、
前記多相固定子巻線全体を接着剤により固着する巻線固着工程と、
電磁鋼板を積層してなり前記多相固定子巻線の外径以上の内径を有する円筒部材を、前記接着剤により固着された前記多相固定子巻線の外周側に配置し、この状態で、前記多相固定子巻線の外形全体を含む前記多相固定子巻線の内周部と前記円筒部材の内周部との間の空間を、磁性粉を含有する樹脂によって一体的に成形して固定子コアを形成する成形工程と
を備えたことを特徴とする回転電機の固定子製造方法。
【請求項５】
前記成形工程は、前記円筒部材を前記多相固定子巻線に対して非接触に配置し、前記多相固定子巻線と前記円筒部材とを前記成形材により連結することを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子製造方法。
【請求項６】
前記多相固定子巻線の外周にガラスファイバを巻付けるガラスファイバ巻付け工程を更に備え、
前記成形工程は、前記多相固定子巻線の外周にガラスファイバを巻装した状態で成形を行うことを特徴とする請求項５に記載の回転電機の固定子製造方法。
【請求項７】
前記円筒部材の内周面に凹凸形状が設けられたことを特徴とする請求項５又は６に記載の回転電機の固定子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧粉磁心材料の成形によって固定子コアを作成し、その固定子コアに巻線を施してなる回転電機の固定子が提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。
【特許文献１】特開２００６−３２００５４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、上述した従来技術における固定子は、固定子コアの成形後にコイルを巻線するものであり、間隔の狭い固定子コアのスロット内へ線材を挿入して巻線を施す作業が困難であり、多くの工数が必要とされるという問題がある。さらに、圧粉磁心材料を用いて成形した固定子コアでは、強度を十分に確保できないおそれがある。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、製造が容易であり且つ強度に優れた回転電機の固定子及びそ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】
【０００５】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
【００２６】
１．断面形状が略矩形状の線材を巻線して環状の多相固定子巻線を形成する巻線形成工程と、
前記多相固定子巻線全体を接着剤により固着する巻線固着工程と、
前記多相固定子巻線の外形全体と前記多相固定子巻線の外周に隣接し径方向に所定幅を有する円筒状の空間とを前記磁性粉を含有する成形材によって一体的に成形して固定子コアを形成する成形工程と
を備えたことを特徴とする回転電機の固定子製造方法。
【００２７】
手段１によれば、巻線形成工程では、断面形状が略矩形状の線材を巻線して環状に形成するので、固定子コアへの巻装作業を伴うことなく、多相固定子巻線を容易に作製することができる。また、巻線固着工程では、多相固定子巻線全体を接着剤により固着することにより、巻線形状を確実に維持することができる。また、成形工程では、多相固定子巻線の外形全体と多相固定子巻線の外周に隣接し径方向に所定幅を有する円筒状の空間とを磁性粉を含有する樹脂によって一体的に成形することにより、固定子コアを樹脂等の成形材の成形によって簡単に作製できると共に、多相固定子巻線を構成する線材間に磁性粉を含有する樹脂等の成形材が隙間無く充填されるため、高い占積率を有する固定子を実現することができる。
【００２８】
２．前記成形工程は、前記固定子コアの成形時に取付け穴を有する取付部を同時に成形することを特徴とする手段１に記載の回転電機の固定子製造方法。
【００２９】
手段２によれば、成形工程において固定子コアの成形時に取付け穴を有する取付部を樹脂等の成形材により同時に成形するので、工数の増加を伴うことなく取付部を作製することができる。
【００３０】
３．前記多相固定子巻線の外周にガラスファイバを巻付けるガラスファイバ巻付け工程を更に備え、
前記成形工程は、前記多相固定子巻線の外周にガラスファイバを巻付けた状態で成形を行うことを特徴とする手段１又は２に記載の回転電機の固定子製造方法。
【００３１】
手段３によれば、ガラスファイバ巻付け工程で、多相固定子巻線の外周にガラスファイバを巻付け、成形工程では、多相固定子巻線の外周に帯状等のガラスファイバを巻付けた状態で成形を行うので、固定子の強度を振動等の衝撃に耐えられるように向上させることができる。
【００３２】
４．断面形状が略矩形状の線材を巻線して環状の多相固定子巻線を形成する巻線形成工程と、
前記多相固定子巻線全体を接着剤により固着する巻線固着工程と、
電磁鋼板を積層してなり前記多相固定子巻線の外径以上の内径を有する円筒部材を、前記接着剤により固着された前記多相固定子巻線の外周側に配置し、この状態で、前記多相固定子巻線の外形全体を含む前記多相固定子巻線の内周部と前記円筒部材の内周部との間の空間を、磁性粉を含有する樹脂によって一体的に成形して固定子コアを形成する成形工程と
を備えたことを特徴とする回転電機の固定子製造方法。
【００３３】
手段４によれば、巻線形成工程では、断面形状が略矩形状の線材を巻線して環状に形成するので、固定子コアへの巻装作業を伴うことなく、多相固定子巻線を容易に作製することができる。また、巻線固着工程では、多相固定子巻線全体を接着剤により固着することにより、巻線形状を確実に維持することができる。また、成形工程では、電磁鋼板を積層してなり多相固定子巻線の外径以上の内径を有する円筒部材を、接着剤により固着された多相固定子巻線の外周側に配置し、この状態で、多相固定子巻線の外形全体を含む多相固定子巻線の内周部と円筒部材の内周部との空間を、磁性粉を含有する樹脂によって一体的に成形して固定子コアを形成することにより、電磁鋼板を積層してなる円筒部材と樹脂等の成形材の成形とによって全体の強度が優れた固定子を簡単に作製できると共に、多相固定子巻線を構成する線材間に磁性粉を含有する樹脂等の成形材が隙間無く充填されるため、高い占積率を有する固定子を実現することができる。
【００３４】
５．前記成形工程は、前記円筒部材を前記多相固定子巻線に対して非接触に配置し、前記多相固定子巻線と前記円筒部材とを前記成形材により連結することを特徴とする手段４に記載の回転電機の固定子製造方法。
【００３５】
手段５によれば、成形工程では、円筒部材を多相固定子巻線に対して非接触に配置し、多相固定子巻線と円筒部材とを樹脂等の成形材により連結するので、巻線と円筒部材とを強固に一体化することができる。
【００３６】
６．前記多相固定子巻線の外周にガラスファイバを巻付けるガラスファイバ巻付け工程を更に備え、
前記成形工程は、前記多相固定子巻線の外周にガラスファイバを巻装した状態で成形を行うことを特徴とする手段５に記載の回転電機の固定子製造方法。
【００３７】
手段６によれば、ガラスファイバ巻付け工程で、多相固定子巻線の外周にガラスファイバを巻付け、成形工程では、多相固定子巻線の外周に帯状等のガラスファイバを巻装した状態で成形を行うので、円筒部材と多相固定子巻線とを確実に非接触に保つことができると共に、振動等の衝撃に耐えられるように固定子の強度を向上させることができる。
【００３８】
７．前記円筒部材の内周面に凹凸形状が設けられたことを特徴とする手段５又は６に記載の回転電機の固定子製造方法。
【００３９】
手段７によれば、円筒部材の内周面に凹凸形状が設けられているので、成形工程において樹脂等の成形材との抜け止めが図られ、固定子の耐振動性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の回転電機の固定子及びその製造方法を具体化した各実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００４１】
最初に、第一の実施形態における回転電機の固定子１０の製造方法及び固定子１０の構成について説明する。図１は、本発明の第一の実施形態における固定子１０の製造工程を示すフローチャートである。
【００４２】
本実施形態における固定子１０の製造工程には、図１に示すように、巻線形成工程Ｓ１と、巻線固着工程Ｓ２と、ガラスファイバ巻付け工程Ｓ３と、成形工程Ｓ４とが含まれる。
【００４３】
巻線形成工程Ｓ１では、線材３０を巻線して、図２に示す環状の三相固定子巻線２０を形成する。図２は、三相固定子巻線２０を示す斜視図である。図３は、線材３０を示す断面図である。図４は、線材３０の形状を示す斜視図である。尚、三相固定子巻線２０が、本発明の多相固定子巻線を構成するものである。
【００４４】
線材３０は、断面形状が略矩形状の線材（平角線）であって、銅製の導体３２と、導体３２の外周を覆い導体３２を絶縁する内層３４および外層３６からなる絶縁被覆とから形成されている。内層３４は導体３２の外周を覆い、外層３６は内層３４の外周を覆っている。内層３４および外層３６を合わせた絶縁被覆の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。このように、内層３４および外層３６からなる絶縁被覆の厚みが厚いので、線材３０同士を絶縁するめに線材３０同士の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がない。外層３６はナイロン等の絶縁材、内層３４は外層よりもガラス転移温度の高い熱可塑性樹脂またはガラス転移温度の無いポリアミドイミド等の絶縁材で形成されている。
【００４５】
また、線材３０は、図４に示すように、後述する固定子コア１２内に配置される直線部４０と、固定子コア１２の外に突出し、周方向に異なる位置に配置されている直線部４０同士を接続しているターン部４２とを有しており、環状に波巻されることにより固定子巻線２０を形成している。ターン部４２は、固定子巻線２０の軸方向両側にそれぞれ形成されている。ターン部４２の略中央部にはねじりを伴わないクランク部４４が形成されている。クランク部４４は、固定子コア１２端面に沿うクランク形状に形成されている。このクランク部４４のクランク形状によるずれ量は、線材３０の略幅分である。これにより、径方向に隣接している線材３０のターン部４２同士を密に巻回できる。その結果、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、固定子巻線２０が径方向外側に張り出すことを防止する。また、固定子コア１２内から固定子コア１２外に突出するターン部４２の突出箇所に、固定子コア１２軸方向両側端面に沿うクランク部４６が形成されている。
【００４６】
さらに、線材３０には、ターン部４２の略中央部のクランク部４４と、ターン部４２の突出箇所に形成したクランク部４６との間に、それぞれ２個のクランク部４８が形成されている。つまり、固定子コア１２の一方の軸方向の端面側の線材３０のターン部４２には、合計７個のクランク部が形成されている。これにより、クランク部を形成しない三角形状のターン部の高さに比べ、ターン部４２の高さが低くなる。クランク部４８のクランク形状も、クランク部４４、４６と同様に、固定子コア１２の端面に沿ったクランク形状に形成されている。したがって、線材３０のターン部４２は、クランク部４４を挟んで両側を階段状に形成している。
【００４７】
次に、巻線固着工程Ｓ２では、巻線形成工程Ｓ１において形成された三相固定子巻線２０の巻線形状を維持するために、三相固定子巻線２０全体を接着剤により固着する。
【００４８】
次に、ガラスファイバ巻付け工程Ｓ３では、強度の向上を図るために、接着剤で固着された三相固定子巻線２０外周に帯状のガラスファイバ１９を巻付ける。図５は、ガラスファイバ巻付け工程Ｓ３を説明するための説明図である。また、三相固定子巻線２０と樹脂等の成形材との密着性を確保するために、ガラスファイバ１９は、三相固定子巻線２０の外周全体を覆うのではなく、例えば、外周全体の半分程度を覆うように巻付けること（所謂、ハーフラップ）が好ましい。
【００４９】
次に、成形工程Ｓ４では、外周にガラスファイバ１９が巻付けられた三相固定子巻線２０を図示しない成形型内に配置し、三相固定子巻線２０の外形全体と三相固定子巻線２０の外周に隣接し径方向に所定幅を有する円筒状の空間とを、磁性粉を含有する樹脂等の成形材によって一体的に成形して固定子コア１２を形成する。図６は、成形材によって成形される部分を示す説明図である（成形される部分を点線で示す）。成形工程Ｓ４では、固定子コア１２の成形と同時に、取付け穴１２ｄを有する取付部１２ｄを成形材により一体的に成形する。
【００５０】
磁性粉としては、絶縁被膜が施された鉄粉を用いることが好ましく、鉄粉として低鉄損材料（例えば、珪素鋼入り鉄粉）を用いることが特に好ましい。絶縁被膜が施された鉄粉によれば、鉄粉の電気抵抗率を高めることにより、回転電機における鉄損を少なくすることできる。また、鉄粉として低鉄損材料を用いることによって、鉄損が少ない回転電機をより確実に実現することできる。
【００５１】
成形工程Ｓ４が終了すると、本実施形態の固定子１０が完成する。図７は、固定子１０を示す斜視図である。図８は、図７におけるＡ−Ａ線断面図である。固定子１０は、図７に示すように、線材３０を巻線して環状に形成され且つ接着剤により全体が固着された三相固定子巻線２０と、三相固定子巻線２０の外形全体を磁性粉を含有する成形材によって成形してなる内側成形部１２ａ、及び内側成形部１２ａの外周側に一体的に形成され径方向に所定幅を有する円筒状の空間を磁性粉を含有する成形材によって成形してなる外側成形部１２ｂからなる固定子コア１２とを備えている。内側成形部１２ａの上部からは、２本×３組の入力端子２０ａが径外方向へ引き出されている。また、外側成形部１２ｂ外周には、径外方向へ突出して軸方向に貫通する取付け穴１２ｄを有する３個の取付部１２ｃが、周方向に等間隔で設けられている。
【００５２】
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、三相固定子巻線２０は、断面形状が略矩形状の線材３０を予め巻線して環状に形成されているので、線材３０を固定子コアのスロットへ挿入する等の作業を伴うことなく、簡単な巻線作業で三相固定子巻線２０を作製することができる。また、三相固定子巻線２０全体が接着剤により固着されているので、巻線形状を確実に維持することができる。また、固定子コア１２は、三相固定子巻線２０の外形全体を磁性粉を含有する樹脂等の成形材によって成形してなる内側成形部１２ａ、及び内側成形部１２ａの外周側に一体的に形成され径方向に所定幅を有する円筒状の空間を磁性粉を含有する樹脂等の成形材によって成形してなる外側成形部１２ｂからなるので、固定子コア１２を樹脂等の成形材の成形によって簡単に作製できると共に、三相固定子巻線２０を構成する線材３０間に磁性粉を含有する樹脂等の成形材が隙間無く充填されるため、高い占積率を有する固定子１０を実現することができる。
【００５３】
また、取付部１２ｃが外側成形部１２ｂと一体成形されているので、固定子１０を取付部１２ｃでネジ部材等によりハウジング等へ確実に取付けることができる。また、固定子コア１２の成形と同時に取付部１２ｃが樹脂等の成形材によって形成されるので、取付部１２ｃの作製が容易であり且つ工数の増加を伴わない。
【００５４】
また、固定子コア１２の外側成形部１２ｂが、三相固定子巻線２０の外周に帯状等のガラスファイバ１９を巻付けた状態で樹脂等の成形材によって成形されているので、強度の向上によって振動等の衝撃に耐えることが可能となる。
【００５５】
次に、本発明の第二の実施形態における回転電機の固定子１１の製造方法及び固定子１１の構成について説明する。図９は、第二の実施形態における円筒部材１５を示す平面図である。図１０は、第二の実施形態の成形工程Ｓ４において成形される部分を示す説明図である。尚、第一の実施形態と同一部材には同一の符号を付しそれらについての詳細な説明を省略する。
【００５６】
上述した第一の実施形態では、固定子コア１２全体（内側成形部１２ａ及び外側成形部１２ｂ）を成形材によって形成する構成としたが、本実施形態では、第一の実施形態における外側成形部１２ｂに略相当する部分を、電磁鋼板を軸方向に積層してなる円筒部材１５により構成し、内側成形部１２ａに略相当する部分のみを成形材によって形成する構成としたものである。尚、本実施形態における製造工程は、第一の実施形態における製造工程とは成形工程Ｓ４の内容が異なるのみであるので、フローチャートの図示を省略する。
【００５７】
すなわち、本実施形態の成形工程Ｓ４では、外周にガラスファイバ１９が巻付けられた三相固定子巻線２０を図示しない成形型内に配置し、さらに、電磁鋼板を軸方向に積層してなり三相固定子巻線２０の外径よりも僅かに大きい内径を有する円筒部材１５を、三相固定子巻線２０の外周側に非接触に配置する。図９に示すように、円筒部材１５の内周面には、複数の楔状の凹凸形状１５ａが設けられている。また、円筒部材１５外周には、径外方向へ突出して軸方向に貫通する取付け穴１５ｄを有する３個の取付部１５ｃが、周方向に等間隔で設けられている。
【００５８】
そして、成形工程Ｓ４では、円筒部材１５が三相固定子巻線２０の外周側に配置された状態で、三相固定子巻線２０の外形全体を含む三相固定子巻線２０の内周部と円筒部材１５の内周部との間の空間を、磁性粉を含有する樹脂等の成形材によって一体的に成形し、成形部１４と円筒部材１５とからなる固定子コア１３を形成する。図１０は、成形材によって成形される部分を示す説明図である（成形される部分を点線で示す）。
【００５９】
成形工程Ｓ４が終了すると、本実施形態の固定子１１が完成する。図１１は、固定子１１を示す斜視図である。図１２は、図１１におけるＡ−Ａ線断面図である。固定子１０は、図１１，１２に示すように、線材３０を巻線して環状に形成され且つ接着剤により全体が固着された三相固定子巻線２０と、成形部１４及び円筒部材１５からなる固定子コア１３とを備えている。
【００６０】
固定子コア１３の外周部分を構成する円筒部材１５は、電磁鋼板を軸方向に積層してなり、三相固定子巻線２０の外径以上の内径を有し三相固定子巻線２０の外周側に配置される。また、円筒部材１５外周には、上述したとおり、３個の取付部１５ｃが周方向に等間隔で設けられている。
【００６１】
一方、固定子コア１３の内周部分を構成する成形部１４は、三相固定子巻線２０の外形全体を含む三相固定子巻線２０の内周部と円筒部材１５の内周部との間の空間を磁性粉を含有する成形材によって成形してものである。成形部１４上部には、２本×３組の入力端子２０ａが径外方向へ引き出されている。
【００６２】
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、固定子コア１３は、電磁鋼板を積層してなり三相固定子巻線２０の外径以上の内径（外径よりも僅かに大きい内径）を有し三相固定子巻線２０の外周側に配置される円筒部材１５、及び三相固定子巻線２０の外形全体を含む三相固定子巻線２０の内周部と円筒部材１５の内周部との間の空間を磁性粉を含有する樹脂等の成形材によって成形してなる成形部１４からなるので、固定子１１全体の強度を確実に確保することができると共に、固定子コア１３を電磁鋼板を積層してなる円筒部材１５と樹脂等の成形材の成形とによって簡単に作製でき、さらに、三相固定子巻線２０を構成する線材３０間に磁性粉を含有する樹脂等の成形材が隙間無く充填されるため、高い占積率を有する固定子１１を実現することができる。
【００６３】
また、円筒部材１５が三相固定子巻線２０に対して非接触に配置されて成形材により連結されることにより、巻線２０と円筒部材１５との強固な一体化が図られている。特に、固定子コア１３の成形部１４は、三相固定子巻線２０の外周に帯状等のガラスファイバを巻装した状態で樹脂等の成形材により成形されているので、円筒部材１５と三相固定子巻線２０とが確実に非接触に保たれると共に、強度の向上によって振動等の衝撃に耐えることが可能となる。
【００６４】
また、円筒部材１５の内周面に複数の楔状の凹凸形状１５ａが設けられているので、樹脂等の成形材との抜け止めが図られて耐振動性が向上する。
【００６５】
尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。
【００６６】
例えば、上述した各実施形態の製造方法では、三相固定子巻線２０外周にガラスファイバ１９を巻付けるガラスファイバ巻付け工程Ｓ３を実施する例を説明したが、必要な強度を確保することが可能であれば、ガラスファイバ巻付け工程Ｓ３を省略して実施しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、強度に優れた回転電機の固定子を簡単に製造することが必要とされる場合に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第一の実施形態における固定子の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】三相固定子巻線を示す斜視図である。
【図３】線材を示す断面図である。
【図４】線材の形状を示す斜視図である。
【図５】ガラスファイバ巻付け工程を説明するための説明図である。
【図６】第一の実施形態の成形工程において成形される部分を示す説明図である。
【図７】第一の実施形態の固定子を示す斜視図である。
【図８】図７におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図９】第二の実施形態における円筒部材を示す平面図である。
【図１０】第二の実施形態の成形工程において成形される部分を示す説明図である。
【図１１】第二の実施形態の固定子を示す斜視図である。
【図１２】図１１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０    固定子
１１    固定子
１２    固定子コア
１２ａ  内側成形部
１２ｂ  外側成形部
１３    固定子コア
１４    成形部
１５    円筒部材
１５ａ  凹凸形状
１９    ガラスファイバ
２０    三相固定子巻線
３０    線材
【図１】
0005050747.tif 000002
【図２】
0005050747.tif 000003
【図３】
0005050747.tif 000004
【図４】
0005050747.tif 000005
【図５】
0005050747.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005050747.tif 000008
【図８】
0005050747.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005050747.tif 000011
【図１１】
0005050747.tif 000012
【図１２】
0005050747.tif 000013