(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定円周上に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心と、隣合うティース鉄心間の外周側に設けられた複数のコアバック鉄心と、前記ティース鉄心に巻き付けられた固定子巻線とを備えた固定子であって、
前記隣合うティース鉄心間に略Ｕ字状の絶縁シートが先端を前記円周外側に向けて設けられるとともに、該絶縁シートが前記ティース鉄心と固定子巻線間に介装され、前記円周の外側から隣合うティース鉄心間に前記コアバック鉄心が挿入されることにより、前記コアバック鉄心の軸部側面が隣合うティース鉄心の継鉄部側面に圧接した状態で保持され、かつ、前記各コアバック鉄心の内周側端面により、前記絶縁シートの先端が内側に折り曲げられて閉塞されていることを特徴とする固定子。
【請求項２】
前記略Ｕ字状絶縁シートの先端側にティース鉄心間の内方に折り曲げた折り曲げ部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の固定子。
【請求項３】
前記コアバック鉄心の内周側端面に、前記絶縁シートの先端を案内する案内凹部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固定子。
【請求項４】
所定円周上に所定間隔をおいて複数のティース鉄心を配置し、前記隣合うティース鉄心間に略Ｕ字状の絶縁シートを先端が前記円周外側に向くように設け、該略Ｕ字状絶縁シートが設けられたティース鉄心に固定子巻線を巻き付けて、隣合うティース鉄心間に対応するコアバック鉄心を前記円周の外側から夫々挿入することにより、前記コアバック鉄心の軸部側面が隣合うティース鉄心の継鉄部側面に圧接した状態で保持されるようにするとともに、前記各コアバック鉄心の内周側端面によって前記略Ｕ字状絶縁シートの先端の両方を折りたたみ閉塞したことを特徴とする固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機や発電機等の回転電機に使用される固定子及び固定子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機や発電機等の回転電機に使用される固定子１として、例えば図１１の平面図に示した固定子鉄心２を備えたものがある。前記固定子鉄心２は、略円環状に形成されるコアバック鉄心３と、該コアバック鉄心３に放射状に配置される複数のティース鉄心４とを備えている。これらのティース鉄心４の側面に固定子巻線６を巻きつけて固定子１を構成するのである。
【０００３】
ところで、前記ティース鉄心４に余分な電流が流れることを防ぐために、固定子巻線６とティース鉄心４との絶縁を確保しておく必要がある。そのため従来は、例えば図１２に示すように絶縁シート７、８を設けて固定子巻線６とティース鉄心４との絶縁を確保している。
【０００４】
具体的には、まず、隣合うティース鉄心４，４の側面とコアバック鉄心３の内周面を覆うように、略Ｕ字状の絶縁シート７を配置する（図１２（ａ）、（ｂ）参照）。次に、前記絶縁シート７で側面を覆われたティース鉄心４に前記固定子巻線６を巻きつける（図１２（ｃ）参照）。そして、前記隣合うティース鉄心４，４間のスロット５に略平板状の絶縁シート８を挿入して、前記略Ｕ字状の絶縁シート７の端部と密着させ、スロット５内の固定子巻線６を密封する（図１２（ｄ）参照）。このようにすれば、固定子巻線６とティース鉄心４との絶縁を確保することができる。なお、前記略平板状の絶縁シート８は、密封性能を確保する必要上、略Ｕ字状の絶縁シート７よりも大きな厚みを有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術においては、前記固定子巻線の巻きつけや前記絶縁シートの配置を前記ティース鉄心の配置部位の内側から行うため、該配置部位の内側に前記巻き付けや配置用機器（図示せず）の作業スペースを確保する必要があった。このため、これらの機器を配置する分だけティース鉄心に対して固定子巻線を巻き付け可能な範囲が制限され、占積率がその分低下してしまうという問題があった。
【０００６】
さらに、上述した従来の技術においては、隣合うティース鉄心間のスロットごとに形状や厚みの異なる２種類の絶縁シートを用いているため部品点数が増加するという問題があった。加えて、前記２種類の絶縁シートの組み付けを別工程で行わざるを得ないため、製造工程が複雑化するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、占積率を高めることができるとともに、部品点数の低減及び製造工程を容易化することができる固定子および固定子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載した発明は、所定円周上に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心（例えば、実施の形態におけるティース鉄心１１）と、隣合うティース鉄心間の外周側に設けられた複数のコアバック鉄心（例えば、実施の形態におけるコアバック鉄心１２）と、前記ティース鉄心に巻き付けられた固定子巻線（例えば、実施の形態における固定子巻線１３）とを備えた固定子（例えば、実施の形態における固定子１０）であって、前記隣合うティース鉄心間に略Ｕ字状の絶縁シート（例えば、実施の形態における絶縁シート１４）が先端を前記円周外側に向けて設けられるとともに、該絶縁シートが前記ティース鉄心と固定子巻線間に介装され、前記円周の外側から隣合うティース鉄心間に前記コアバック鉄心が挿入されることにより、前記コアバック鉄心の軸部側面が隣合うティース鉄心の継鉄部側面に圧接した状態で保持され、かつ、前記各コアバック鉄心の内周側端面により、前記絶縁シートの先端が内側に折り曲げられて閉塞されていることを特徴とする固定子である。
【０００９】
上記のように構成すると、前記複数のティース鉄心を所定円周上に配置した後に、前記絶縁シートを前記円周の外側から配置することが可能となる。このため、前記絶縁シートの配置作業を前記円周の外側から行うことができ、前記円周の内側に配置作業のためのスペースを確保する必要がなくなる。また、同様に、前記コアバック鉄心を前記所定円周の外側から前記隣合うティース鉄心間に挿入して連結することができるため、前記円周の内側にコアバック鉄心連結作業のためのスペースを確保する必要がなくなる。したがって、前記ティース鉄心に固定子巻線を巻き付けるスペースを増やすことができるため、占積率を高めることができる。
【００１０】
また、隣合うティース鉄心間のスロットごとに略Ｕ字状の絶縁シートを配置して、この絶縁シートの先端を前記コアバック鉄心の内周側端面により折り曲げて閉塞するため、一つのスロットごとに一つの絶縁シートで固定子巻線とティース鉄心との絶縁を確保することができる。これにより、従来に比べて絶縁シートの数を半減できるため部品点数を低減できるとともに、前記コアバック鉄心挿入作業と前記絶縁シート閉塞作業を同時に行うことができるため、製造工程を簡易化することができる。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、前記略Ｕ字状絶縁シートの先端側にティース鉄心間の内方に折り曲げた折り曲げ部（例えば、実施の形態における折り曲げ部１５）を設けたことを特徴とする固定子である。
上記のように構成すると、前記略Ｕ字状絶縁シートは、前記コアバック鉄心挿入の際に、先端が確実に折り曲げられて閉塞されるため、より成形性を高めることができる。
【００１２】
請求項３に記載した発明は、前記コアバック鉄心の内周側端面に、前記絶縁シートの先端を案内する案内凹部（例えば、実施の形態における案内凹部１６）を設けたことを特徴とする固定子である。
上記のように構成すると、前記略Ｕ字状絶縁シートは、前記コアバック鉄心挿入の際に、先端が前記案内凹部により内側に案内されて折り畳まれ、より確実に閉塞されるため、さらに一層成形性を高めることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、所定円周上に所定間隔をおいて複数のティース鉄心を配置し、前記隣合うティース鉄心間に略Ｕ字状の絶縁シートを先端が前記円周外側に向くように設け、該略Ｕ字状絶縁シートが設けられたティース鉄心に固定子巻線を巻き付けて、隣合うティース鉄心間に対応するコアバック鉄心を前記円周の外側から夫々挿入することにより、前記コアバック鉄心の軸部側面が隣合うティース鉄心の継鉄部側面に圧接した状態で保持されるようにするとともに、前記各コアバック鉄心の内周側端面によって前記略Ｕ字状絶縁シートの先端の両方を折りたたみ閉塞したことを特徴とする固定子の製造方法である。
【００１４】
上記のように構成すると、占積率を高めることができるとともに、部品点数が少なくてすみ、製造工程を簡易化することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における固定子及び固定子の製造方法を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施の形態における固定子を示す斜視図である。本実施の形態による固定子１０は、図１に示されるように、略円筒状に形成され、所定円周上に所定間隔をおいて放射状に配置された複数のティース鉄心１１と、隣合うティース鉄心１１、１１間に配置されたコアバック鉄心１２とを備えて構成されている。
【００１６】
図２（ａ）に前記ティース鉄心１１の前記円周軸線方向から見た断面図を示す。同図に示したように、ティース鉄心１１は、固定子１０の中心軸線と平行な方向に所定の厚さを有しており、内周側の巻線部１９と、外周側の継鉄部２０とを備えて構成されている。
【００１７】
巻線部１９は周方向に所定幅を有するように形成され、この巻線部１９の内周側の端部には周方向の外側に向かい突出する係止部１７が設けられている。ここで、隣合うティース鉄心１１、１１間で対向する２つの係止部１７、１７は、ティース鉄心１１、１１間に挿入された絶縁シート１４の内周側端面に当接可能とされており、絶縁シート１４が径方向内方へ抜け落ちることを防止している。
【００１８】
継鉄部２０は、周方向の幅が内周側から外周側に向かい大きくなるように形成され、例えばテーパ状の継鉄部側面を有している。すなわち、継鉄部側面間の距離は、内周側から外周側に向かい漸次大きくなるように設定されている。そして、所定円周上に所定間隔をおいて配置された隣合うティース鉄心１１、１１間で対向する継鉄部側面間の距離は、内周側から外周側に亘って所定の値となるように、あるいは、内周側から外周側に向かい若干小さくなるように設定されている。そして、前記ティース鉄心１１の外周面中央には、径方向外方に向けて突出した突出部１８が形成されている。また、前記ティース鉄心１１は、珪素鋼鈑等の方向性を有する電磁鋼鈑が積層されてなり、例えば磁化容易方向が固定子の径方向に設定されている。
【００１９】
図４に前記コアバック鉄心１２の断面図を示す。同図に示したように、周方向から見たコアバック鉄心１２は、周方向の外側に向かい突出する外周側端部の頭部２１と、その内周側の軸部２２とを備えた略Ｔ字状に形成されている。前記コアバック鉄心１２の頭部２１は、周方向の幅が前記隣合うティース鉄心１１、１１間で対向する突出部１８側面の距離と同等の値になるように形成され、前記軸部２２は、内周側から外周側に亘って所定の値、例えば隣合うティース鉄心１１、１１間で対向する継鉄部側面の距離と同等の値、あるいは、この距離より若干大きな値となるように形成されており、隣合うティース鉄心１１、１１間に挟み込まれるようにして固定される（図３（ｂ）参照）。コアバック鉄心１２の厚さは、例えばティース鉄心１１の厚さと同等に形成されている。
【００２０】
そして、コアバック鉄心１２の内周側端面には、前記ティース鉄心１１側面に当接する周縁部から中央部に向けて高さが減少する案内凹部１６が形成されている。この案内凹部１６により、絶縁シート１４の先端部が折り曲げ閉塞されている。これについては詳細を後述する。
また、前記コアバック鉄心１２は、珪素鋼鈑等の方向性を有する電磁鋼鈑が積層されてなる略直方体状に形成され、例えば磁化容易方向が固定子の周方向に設定されている。
【００２１】
図５に本実施の形態における絶縁シート１４の断面図を示す。同図に示したように、絶縁シート１４は略Ｕ字状に形成され、両方の先端部には互いに先端が向き合うように折り曲げられた折り曲げ部１５が形成されている。この絶縁シート１４は、底面部が前記隣合うティース鉄心１１、１１の係止部１７に当接し、両側面部が前記ティース鉄心１１の巻線部１９に当接し、両先端部が前記コアバック鉄心１２の案内凹部１６に当接して折り曲げ閉塞された状態で前記隣合うティース鉄心１１，１１に配置されている。そして、前記絶縁シート１４内に形成された略矩形状の空間に、ティース鉄心１１の側面部に巻き付けられる固定子巻線１３を挿入している。なお、Ｕ字状の絶縁シート１４の幅は、前記コアバック鉄心１２または、前記ティース鉄心１１の周方向の幅よりも数ミリ程度大きい幅に形成されている。
【００２２】
次にこの固定子１０の製造方法について図２，図３を用いて説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、略円柱状のティース固定治具２３の外周面上に、所定間隔をおいて複数のティース鉄心１１を配置する。このとき、隣合うティース鉄心１１、１１間には、略Ｔ字状に空間部が形成される。
次に、図２（ｂ）に示すように、ティース固定治具２３に固定されたティース鉄心１１の巻線部１９間に、先端部を外に向けて略Ｕ字状の絶縁シート１４を挿入配置する。このとき、絶縁シート１４の底面部は、隣合うティース鉄心１１、１１の係止部１７によって係止されるため、絶縁シート１４が径方向内方に抜け落ちることを防止できる。
【００２３】
そして、図２（ｃ）に示すように、図示しない巻線機によって、各ティース鉄心１１側面の巻線部１９に固定子巻線１３を巻き付ける。前記巻線機は、各周回毎に同じ相の固定子巻線１３が同じティース鉄心１１間に巻装されるように設定されている。例えば、３相モータの場合には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して、複数本の固定子巻線１３を同時に束ねた状態で供給するように構成され、それぞれの固定子巻線１３が各ティース鉄心１１に巻装される。上述したように、隣合うティース鉄心１１、１１の巻線部１９側面間には絶縁シート１４が配置されているため、固定子巻線１３は前記巻線部１９側面に絶縁シート１４を介して巻装される。なお、固定子巻線１３は、各ティース鉄心１１における前記絶縁シート１４が配置された側面に直交する側面には、張力を均一にする等のため、若干の隙間を有して巻き付けられる。このため、前記直交する側面には、絶縁シート１４を配置する必要がない。したがって、固定子巻線１３と各ティース鉄心１１との絶縁を確保することができるため、各ティース鉄心１１に余分な電流が流れるおそれがない。
【００２４】
それから、図３（ａ）に示すように、コアバック鉄心１２を各隣合うティース鉄心１１、１１間に前記円周の外側から挿入していく。このように、前記コアバック鉄心１２を前記ティース鉄心１１，１１間に挿入していくと、コアバック鉄心１２の内周側端面（案内凹部）１６が前記絶縁シート１４の先端部に当接する。そして、さらにコアバック鉄心１２を挿入していくと、前記絶縁シート１４の先端部が前記コアバック鉄心１２の内周側端面１６により、内側に折り曲げられていく。上述したように、前記絶縁シート１４は、先端部に折り曲げ部１５を形成しているため、コアバック鉄心１２の内周側端面１６に当接した状態で押圧されると、前記折り曲げ部１５は互いに重なるように容易に折り曲げられる。また、前記コアバック鉄心１２の内周側端面は案内凹部１６となっているため、前記絶縁シート１４の先端は案内凹部１６の周縁側から中央側に案内されるにつれて、互いに折り重なるように内側に折り曲げられる。このように、絶縁シート１４の先端をコアバック鉄心１２挿入時に確実に折り曲げて閉塞することができ、成形性を高めることができる。
【００２５】
そして、図３（ｂ）に示したように、コアバック鉄心１２は、頭部２１側面が前記隣合うティース鉄心１１、１１の突出部１８，１８側面に圧接し、コアバック鉄心１２の軸部２２側面が前記隣合うティース鉄心１１，１１の継鉄部２０，２０側面に圧接した状態で保持される。このとき、絶縁シート１４は、先端部を前記コアバック鉄心１２の案内凹部１６により折り曲げられて閉塞されている。
その後、ティース固定治具２３を取り外して、一連の工程を終了する。
【００２６】
このように、コアバック鉄心１２の挿入工程と、絶縁シート１４の閉塞工程とを並行して行うことができるため、製造工程を簡易化することができる。また、一つのスロットごとに一つの絶縁シートで足りるため、部品点数が少なくてすみ、コストをその分低減することができる。
【００２７】
尚、上記したコアバック鉄心１２の案内凹部１６は、図６に示したように案内凹部１６を２段に分けて、第１、第２の凹部１６ａ、１６ｂとで形成するようにしてもよい。この場合には、絶縁シート１４先端の折り曲げ部１５が確実に成形しながら閉塞させることができる。
【００２８】
また、図７に示すように、絶縁シート１４の一方の折り曲げ部１５ａを他方の折り曲げ部１５ｂよりも長くしてもよい。この場合にも絶縁シート１４の先端部の折り曲げが確実にすることができる。
図８は図６に示すコアバック鉄心１２で図７に示す絶縁シート１４を閉塞する工程（図３（ａ）、（ｂ）に示した工程に相当）を示した工程説明図である。なお、図示都合上、ティース鉄心１１や固定子巻線１３は省略している。
【００２９】
図８（ａ）に示したように、コアバック鉄心１２を前記絶縁シート１４の先端側に移動させていくと、前記コアバック鉄心１２の第１の凹部１６ａに絶縁シート１４の一方の折り曲げ部１５ａが当接して内側に案内されるとともに、前記コアバック鉄心１２の第２の凹部１６ｂに絶縁シート１４の他方の折り曲げ部１５ｂが当接して内側に案内される。このため、図８（ｂ）に示したように、コアバック鉄心１２を所定位置まで移動させると、絶縁シート１４の折り曲げ部１５ａ、１５ｂが確実に折り重なるようにして閉塞させることができる。
【００３０】
前記コアバック鉄心１２の案内凹部１６は、上述した形態に限らず、図９に示したように、前記凹部１６ａのみを設け、他の部分を平坦面１６ｃにしてもよい。また、図１０に示したように、コアバック鉄心１２の内周側端面周縁部のみを凹部１６ｅとし、その内側を平坦面１６ｄとしてもよい。また、コアバック鉄心１２の内周側端面に前記案内凹部１６を設けずに、該内周側端面を平坦に形成してもよい。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態においては、絶縁シート１４の配置作業やコアバック鉄心１２連結作業を前記円周の外側から行うことができる。このため、前記円周の内側に作業用のスペースを確保する必要がなくなるため、ティース鉄心１１に固定子鉄心１３を巻き付けるスペースを増やすことができ、占積率を高めることができる。
【００３２】
なお、本発明は、前実施の形態のみに限らず、例えば、ティース鉄心１１側面間の距離を内周側から外周側に亘って所定値となるように設定してもよい。この場合には、コアバック鉄心１２の両側面をティース鉄心１１側面と面接触させ、コアバック鉄心１２をティース鉄心１１側面の面接触した全面によって両側から挟み込むようにして固定することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によれば、前記円周の内側に前記絶縁シートの配置作業やコアバック鉄心の連結作業のためのスペースを確保する必要がなくなるため、前記ティース鉄心に固定子巻線を巻き付けるスペースを増やすことができ、占積率を高めることができる。また、一つのスロットごとに一つの絶縁シートで固定子巻線とティース鉄心との絶縁を確保することができるため、部品点数を低減できるとともに、製造工程を簡易化することができる。
【００３４】
請求項２に記載した発明によれば、前記略Ｕ字状絶縁シートは、前記コアバック鉄心挿入の際に、先端が確実に折り曲げられて閉塞されるため、より成形性を高めることができる。
請求項３に記載した発明によれば、前記略Ｕ字状絶縁シートは、前記コアバック鉄心挿入の際に、先端が前記案内凹部により内側に案内されて折り畳まれ、より確実に閉塞されるため、さらに一層成形性を高めることができる。
請求項４に記載した発明によれば、占積率を高めることができるとともに、部品点数が少なくてすみ、製造工程を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態における固定子を示す斜視図である。
【図２】  本発明の実施の形態における固定子の製造方法を示す工程図である。
【図３】  本発明の実施の形態における固定子の製造方法を示す工程図である。
【図４】  図１に示す固定子のコアバック鉄心の断面図である。
【図５】  図２に示す絶縁シートの断面図である。
【図６】  図１に示すコアバック鉄心の変形例を示す断面図である。
【図７】  図２に示す絶縁シートの変形例を示す断面図である。
【図８】  図６に示すコアバック鉄心で図７に示す絶縁シートを閉塞する工程を示した工程説明図である。
【図９】  図１に示すコアバック鉄心の変形例を示す断面図である。
【図１０】  図１に示すコアバック鉄心の変形例を示す断面図である。
【図１１】  従来における固定子の要部を示す断面図である。
【図１２】  従来における固定子の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０  固定子
１１  ティース鉄心
１２  コアバック鉄心
１３  固定子巻線
１４  絶縁シート
１５  折り曲げ部
１６  案内凹部
【図１】
0003749165.tif 000002
【図２】
0003749165.tif 000003
【図３】
0003749165.tif 000004
【図４】
0003749165.tif 000005
【図５】
0003749165.tif 000006
【図６】
0003749165.tif 000007
【図７】
0003749165.tif 000008
【図８】
0003749165.tif 000009
【図９】
0003749165.tif 000010
【図１０】
0003749165.tif 000011
【図１１】
0003749165.tif 000012
【図１２】
0003749165.tif 000013