JP3282493B2 - 電動機の固定子及びその製造方法 - Google Patents

電動機の固定子及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は各種産業用機器に使
用される電動機の固定子及びその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、電動機は小型化，高性能化を図る
ため巻線の高密度化の必要性が高まっている。特に産業
用機器としてのロボットやＮＣ工作機械の駆動源として
使用されるＡＣサーボモータにおいては、ロボットやＮ
Ｃ工作機械の高速化，省スペース化，高出力化に対応す
るためには、電動機の回転子にきわめて磁束密度の高い
磁石を使用するとともに、固定子の巻線の密度を上げる
ことが必要である。
【０００３】以下に従来より知られている電動機につい
て説明する。図６は従来の円周方向に分割した積層鉄心
により構成した電動機の固定子を示している。図６にお
いて、６１は円周方向に分割した積層鉄心、６２は巻線
体、６３は絶縁成型体、６４はスロットオープン部、６
５はスロット側エッジ部、６６は両側に凹部を設けたコ
イル巻装部、６７は絶縁距離、６８は隙間、６９は環状
結合部、７０はレーザ溶接部、７１は相間絶縁シート、
７２は接着剤である。そして、巻線体６２は個々に分割
された積層鉄心６１のコイル巻装部６６を絶縁成型体６
３で挾んで、絶縁成型体６３の上から前記コイル巻装部
６６に整列状に巻線を巻き込んで形成されている。前記
の巻線体６２を施した極歯単位体７３を所定数結合して
円筒状に形成することにより固定子が構成される。上記
従来の構造では、積層鉄心６１のコイル巻装部６６に設
けられた絶縁成型体６３が隣り合う積層鉄心６１の絶縁
成型体６３に相互に当たらないようにスロットオープン
部６４に隙間６８が設けられている。そして隣り合う巻
線体は異極であり、その絶縁を確保するため、相間絶縁
シート７１を隣接する巻線体６２間に介在するように絶
縁成型体６３の一部に接着剤７２で接着固定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記する従来の固定子
の構成では、以下の問題点がある。
【０００５】すなわち、絶縁成型体６３が例えば樹脂成
型品のように固いものであって、スロット側エッジ部６
５より長く突出する構造である場合には極歯単位体７３
どうしの結合の妨げになり、また短すぎると巻線体６２
と積層鉄心６１の絶縁距離が小さく絶縁耐量が低くな
り、一定以上の巻線の高密度化ができなかった。また相
間絶縁シート７１は接着剤７２により所定箇所に接着し
て固定するものであり、その固定のための作業性は悪く
接着位置のバラツキにより、相間絶縁距離が安定しない
で前記と同様に絶縁耐量が低くなり、一定以上の巻線の
高密度化ができなかった。また、積層鉄心６１にコイル
を巻き込んで巻線体６２を装着した極歯単位体７３を円
環状に結合して固定子を完成させる工程までに、各極歯
単位体７３に巻かれた巻線に傷を付ける危惧があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記する従来の問題を解
消することを本発明は課題としており、多数の鉄板を積
層してその内径部及び外径部を溶接して一体化した積層
鉄心において内径部と外径部との間に形成され、両側に
凹部を備えたコイル巻装部とを有する積層鉄心と、前記
コイル巻装部にコイルを巻いて形成した巻線体と、前記
積層鉄心のコイル巻装部の両側の凹部面と巻線体との間
に介在され、かつ巻線体の外側露出面を覆う弾力性と可
撓性を有する絶縁シートとを備えた極歯単位体を所定数
環状に結合したものである。
【０００７】したがって、前記する従来構造における絶
縁成型体と相間絶縁シートの２部品の機能を絶縁シート
の１部品で対応でき、絶縁距離ならびに相間距離が大き
くとれて巻線の高密度化が図れる。また、絶縁シートで
巻線体の外側が包まれるため、絶縁シートで巻線が保護
され、傷がつけられることがない。
【０００８】また、絶縁シートの開口部の両端部を重ね
合わせた場合は、その重ね合わせ部を熱溶着又は接着に
よる接合で巻線の高密度化を図る本発明の目的を達成し
易い。また、絶縁シートには巻線体を包むための折曲が
し易いように罫線を施すことができる。
【０００９】また、積層鉄心の長手方向の端部に配設し
た絶縁性端板により絶縁シートを積層鉄心の所定箇所に
配設した場合には、固定子の製造工程中において絶縁シ
ートが極歯単位体から脱落することがない。
【００１０】
【発明の実施の形態】請求項１記載に係る発明は、多数
の鉄板を積層して溶接により一体化し、外径部と内径部
ならびに外径部と内径部との間に形成され両側に凹部を
備えたコイル巻装部を有する積層鉄心と、前記積層鉄心
のコイル巻装部の両側の凹部面と巻線体との間に介在さ
れ、かつ巻線体の外側露出面を覆う弾力性と可撓性を有
する絶縁シートを備えた極歯単位体を所定数環状に結合
したものであり、絶縁距離，相間絶縁距離を大きくする
事が出来て巻線の高密度化が図れると共に巻線を保護す
ることができる。
【００１１】また、請求項２記載に係る発明は、絶縁シ
ートは巻線体を覆い、かつ両端部が相互に重ね合わされ
たもので、前記請求項１記載の発明の作用を達成し易い
ものである。
【００１２】そして、請求項３記載に係る発明は、絶縁
シートが熱溶着できるプラスチックスである場合には重
ね合わせ部を簡単に熱溶着により固着することができ、
請求項４記載に係る発明では、絶縁シートの重ね合わせ
部を接着剤により接着して、いずれの発明も請求項１記
載の発明の作用を発揮することができる。
【００１３】また、請求項５に係る発明は、絶縁シート
には巻線体の外側に突出する部分に絶縁シートが巻線体
を覆うために折曲し易くする罫線を形成するもので、絶
縁シートによる巻線体の包み込みが容易である。
【００１４】また、請求項６〜８記載に係る発明は、罫
線は絶縁シートの長手方向に部分的に設けるもので、絶
縁シートの保形が確実に行われることとなる。
【００１５】また、請求項９記載に係わる発明は、巻線
体に接続された端子を埋め込んだ絶縁性端板を積層鉄心
の端部に配設し、この絶縁性端板と絶縁性シートとに相
互に係合し合う孔または突起を設けたもので、絶縁性端
板により絶縁シートを脱落する危惧なく積層鉄心に取り
付けることができる。
【００１６】また、請求項１０記載に係る発明は、多数
の鉄板を積層して溶接により一体化した積層鉄心の外径
部と内径部との間に形成され両側に凹部を備えたコイル
巻装部に弾力性と可撓性を有する絶縁シートを介してコ
イルを巻いて巻線体を形成する巻線工程と、前記巻線体
の外側を前記絶縁シートで包むように覆った状態で構成
される極歯単位体を所定数環状に結合する結合工程とを
有する製造方法であり、前記する弾力性と可撓性を有す
る絶縁シートの存在により、固定子の巻線の密度を上げ
ることが容易にできるものである。
【００１７】また、請求項１１記載に係る発明は、積層
鉄心の長手方向に配設した絶縁性端板で絶縁シートを積
層鉄心に配設した状態で、積層鉄心のコイル巻装部にコ
イルを巻いて巻線体を形成する巻線工程を有する製造方
法であり、巻線体のコイル導線の端子などを取り付ける
絶縁性端板で絶縁シートを所定箇所に配設できるので絶
縁シートを脱落させることなく容易に請求項９記載に係
る発明の効果を発揮し得るものである。
【００１８】また、請求項１２記載に係る発明は、積層
鉄心のコイル巻装部に巻装した巻線体を包むように絶縁
シートを折り曲げて両端部を重ね合わせた後、その重ね
合わせ部を熱溶着または接着剤で接合する工程を有する
製造方法であり、絶縁シートの両端部が相互に接合する
接合工程があることにより絶縁シートの包みが外れるよ
うなことがなく、確実に請求項９又は１０記載の効果を
達成することができるものである。
【００１９】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【００２０】（実施例１）図１は実施例１における電動
機固定子の円周方向分割の積層鉄心にコイルを巻装した
構造と絶縁シートの状態を示す。図１（ａ）は極歯単位
体毎の完成品を所定数環状に接合した電動機固定子を示
す。図１（ｂ）は積層鉄心に絶縁シートを介して巻線体
を施した状態を示し、図１（ｃ）は絶縁シートで巻線体
を包んで形成した極歯単位体を組み合わせる状態を示し
ている。
【００２１】次にそれぞれの構成について説明する。１
は積層鉄心、２はコイル巻装部３の両側の凹部４に挿入
された絶縁シートである。上記絶縁シート２は弾力性と
可撓性をもつポリエステル樹脂のフィルムでできてい
る。５は積層鉄心１の外径部、６は内径部を示し、夫々
レーザ溶接部７によって多数の鉄板が固着されて積層鉄
心１となっている。８は積層鉄心１のコイル巻装部３に
絶縁シート２を介して巻装された巻線体である。そして
絶縁シート２は図１（ｃ）で示すように巻線体８の外側
部を包んで、しかもその両端部が重ねられて重ね合わせ
部９が形成されている。そして重ね合わせ部９は、熱溶
着される。したがって、巻線体８は絶縁シート２で保護
され巻線が傷つけられる事はない。なお重ね合わせ部９
は熱溶着のかわりに接着剤によって相互に接着して熱溶
着と同様の効果がある。
【００２２】また、積層鉄心１は絶縁シート２で包まれ
た巻線体８を備えることにより完成される極歯単位体１
０を環状に接合する際に隣り合う絶縁シート２の両端部
を重ね合わせて重ね合わせ部９を形成することにより、
図１（ｄ）に矢印で示すように絶縁距離１１を大きくす
ることができる。同時に図１（ｅ）で矢印で示すように
相間絶縁距離１２も大きくすることができる。絶縁距離
１１及び相間絶縁距離１２を大きくすることにより巻線
体８の巻線密度を高くすることができる。
【００２３】図２（ａ）に示すように絶縁シート２の両
端の重ね合わせ部９ａは積層鉄心１の凹部４の外径部５
の部分に設けても、図１に示す凹部４の中間部に配設す
るのと同じ作用効果がある。なお図２（ａ）に示す重ね
合わせ部９ａにおいては絶縁シート２の図２（ａ）にお
いて上方に位置する端部は折り曲げる必要がなく、図２
（ａ）において下方に位置する端部のみを折り曲げれば
よいものである。この図２（ａ）に示す場合における絶
縁距離１１ａは重ね合わせ部がないものに比較し長いも
のであり、巻線体８の巻線密度を高くし易いものであ
る。
【００２４】また、図２（ｂ）に示すように絶縁シート
２の重ね合わせ部９ｂは積層鉄心１の凹部４において、
下方に設けても図２（ａ）に示すと同様、矢印で示す。
絶縁距離１１ｂは重ね合わせ部がないものに比較して長
く、巻線体８の巻線密度を高くし易いものである。
【００２５】図３（ａ）に示すように絶縁シート２の端
部２ａと２ｂを重ね合わせて重ね合わせ部９を形成する
のに絶縁シート２には前もって折曲し易くするため、図
３（ｂ），（ｃ）に示す罫線１３を設けると巻線を施し
た後、折曲ならびにその折曲作業が簡単でかつ確実に行
い得る。なお罫線１３は折曲し易くするため、薄肉線に
することが考えられよう。
【００２６】また、上記両外側に位置する罫線１３は、
絶縁シート２の長手方向全長に設けるものではなく、部
分的、例えば両端部を残して形成するとか、図３（ｄ）
に示すように点線状に形成することが考えられる。
【００２７】このように罫線１３は部分的に存在し、絶
縁シート２に連続部分が残っているため、巻線する前は
絶縁シート２が積層鉄心１の凹部４の面に沿っていて内
側に倒れこまず、保形が確実となりコイルの巻線工程が
行い易いものである。
【００２８】（実施例２）実施例１と同じ構成部分につ
いては、同一符号をつけ詳細な説明は省略する。実施例
１においても巻線体８を積層鉄心１に巻きつける際、絶
縁性端板を積層鉄心１の両端に嵌合着させた上で巻線す
るものであるが、単に絶縁性端板で絶縁シート２を積層
鉄心１に挾着させるのみでなく、実施例２においては図
４，図５に示す特殊な構成にしている。
【００２９】すなわち、図４，図５において絶縁性端板
１４には積層鉄心１のコイル巻装部３に絶縁シート２を
介して嵌合する中央溝部１４ａと、積層鉄心１の外径部
５に当接する上突出部１４ｂと、積層鉄心１の内径部６
に当接する下突出部１４ｃとがある。そして上突出部１
４ｂには突起（図示せず）があり、絶縁シート２の上方
に設けた上透孔１５に嵌入し、絶縁性端板１４の下突出
部１４ｃに突起１６が設けられていて、絶縁シート２の
下方に設けた下透孔１７に嵌入する。したがって絶縁シ
ート２は絶縁性端板１４により積層鉄心１に脱落するこ
とがないように保持され、巻線工程の作業が絶縁シート
２の脱落の危惧なく容易に行い得るものである。なお絶
縁シート２と絶縁性端板１４に夫々設けた透孔と突起は
逆にしても絶縁シート２を絶縁性端板１４で保持できる
ことは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】前記に説明したように本発明によれば、
従来より絶縁距離を大きくし絶縁耐量が大きい高密度巻
線（導体線積率７０％）を実現し、一層の小型，高出力
化を図る場合の生産性を向上させることができ、小型高
出力の電動機を安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における積層鉄心，絶縁シー
トならびに巻線体により完成する極歯単位体を説明する
要部断面図
【図２】同極歯単位体の絶縁シートの重ね合わせ部を説
明する要部拡大断面図
【図３】同極歯単位体に用いる絶縁シートの罫線を説明
する絶縁シートの要部側面図
【図４】本発明の実施例２における積層鉄心と絶縁性端
板ならびに絶縁シートを示す要部分解斜面図
【図５】同実施例２における極歯単位体の斜面図
【図６】従来の極歯単位体の要部断面図
【符号の説明】
１ 積層鉄心 ２ 絶縁シート ３ コイル巻装部 ４ 凹部 ５ 外径部 ６ 内径部 ８ 巻線体 ９，９ａ，９ｂ 重ね合わせ部 １０ 極歯単位体 １１，１１ａ，１１ｂ 絶縁距離 １２ 相間絶縁距離 １３ 罫線 １４ 絶縁性端板 １５ 上透孔 １６ 突起 １７ 下透孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−193556（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−9535（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−163076（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−140291（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 3/34 H02K 1/16 H02K 1/18 H02K 15/02

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多数の鉄板を積層して溶接により一体化
    し、外径部と内径部ならびに外径部と内径部との間に形
    成され両側に凹部を備えたコイル巻装部を有する積層鉄
    心と、前記コイル巻装部にコイルを巻いて形成した巻線
    体と、前記積層鉄心のコイル巻装部の両側の凹部面と巻
    線体との間に介在され、かつ巻線体の外側露出面を覆う
    弾力性と可撓性を有する絶縁シートを備えた極歯単位体
    を所定数環状に結合したことを特徴とする電動機の固定
    子。
  2. 【請求項２】絶縁シートは巻線体を覆い、かつ両端部が
    相互に重ね合わされていることを特徴とする請求項１記
    載の電動機の固定子。
  3. 【請求項３】絶縁シートの両端部は熱により相互に溶着
    したものであることを特徴とする請求項２記載の電動機
    の固定子。
  4. 【請求項４】絶縁シートの両端部は接着剤により相互に
    接着したものであることを特徴とする請求項２記載の電
    動機の固定子。
  5. 【請求項５】絶縁シートには、巻線体の外側に突出する
    部分に絶縁シートが巻線体を覆うために折曲し易くする
    罫線を形成したことを特徴とする請求項１ないし４のい
    ずれかに記載の電動機の固定子。
  6. 【請求項６】罫線は絶縁シートの長手方向に部分的に設
    けた請求項５記載の電動機の固定子。
  7. 【請求項７】罫線は絶縁シートの長手方向の両端部を残
    した部分に設けた請求項５又は６記載の電動機の固定
    子。
  8. 【請求項８】罫線は点線状に形成した請求項５又は６記
    載の電動機の固定子。
  9. 【請求項９】絶縁シートと、積層鉄心の長手方向の端部
    に配設された絶縁性端板とは、相互に係合し合う孔また
    は突起をいずれかに設けたことを特徴とする請求項１な
    いし８のいずれかに記載した電動機の固定子。
  10. 【請求項１０】多数の鉄板を積層して溶接により一体化
    した積層鉄心の外径部と内径部との間に形成され両側に
    凹部を備えたコイル巻装部に弾力性と可撓性を有する絶
    縁シートを介してコイルを巻いて巻線体を形成する巻線
    工程と、前記巻線体の外側を前記絶縁シートで包むよう
    に覆った状態で構成される極歯単位体を所定数環状に結
    合する結合工程とを有する電動機の固定子の製造方法。
  11. 【請求項１１】積層鉄心の長手方向に配設した絶縁性端
    板で絶縁シートを積層鉄心に配設した状態で、積層鉄心
    のコイル巻装部にコイルを巻いて巻線体を形成する巻線
    工程を有する請求項１０記載の電動機の固定子の製造方
    法。
  12. 【請求項１２】積層鉄心のコイル巻装部に巻装した巻線
    体を包むように絶縁シートを折り曲げて両端部を重ね合
    わせた後、その重ね合わせ部を熱溶着または接着剤で接
    合する接合工程を有する請求項１０又は１１記載の電動
    機の固定子の製造方法。
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