JP6694305B2 - 固定子および電動機 - Google Patents
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Description
また、固定子巻線が集中巻き方式でティースに巻き付けられる電動機において、固定子巻線の巻数を増加させる(占積率を高める)ために、固定子コアとして、複数の分割コアにより構成される固定子コア(「分割構造の固定子コア」という)が用いられる。
分割構造の固定子コアを用いた電動機は、例えば、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されている分割構造の電動機では、固定子コアは、ティースを有する第1のコア部材と、ヨークを有する第2のコア部材により構成されている。また、絶縁部材は、ティースが挿入可能な貫通孔を有している。ティースを絶縁部材の貫通孔に挿入することによって、絶縁部材がティースに装着される。そして、絶縁部材がティースに装着された状態で第1のコア部材と第2のコア部材を組み付けることによって固定子コアが形成される。
本発明は、このよう点に鑑みて創案されたものであり、分割構造の固定子コアを有する固定子や電動機を製造する際の作業性を改善することができる技術を提供することを目的とする。
固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨークと、径方向に沿って延在するティースを有し、ティースは、ヨークから径方向に沿って内周側に延在するティース基部と、ティース基部の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部を有している。本発明では、固定子コアは、第1のコア部材と第2のコア部材により構成されている。第1のコア部材は、ティース基部とティース先端部により構成されるティースを有し、第2のコア部材は、ヨークと、ティース基部の径方向外周側の端部が挿入可能な凹部を有している。凹部は、ヨークの内周側に形成されている。
絶縁部材は、胴部と、第1の鍔部および第2の鍔部を有している。胴部は、ティース基部が挿入される貫通孔を有している。第1の鍔部および第2の鍔部は、胴部の径方向内周側の端部および径方向外周側の端部に設けられ、胴部から飛び出ている。第1の鍔部および第2の鍔部は、好適には、胴部から軸方向および周方向に沿って延在する板状部材として形成される。
固定子巻線は、ティースに装着されている絶縁部材(ティースのティース基部が絶縁部材の貫通孔に挿入されている)の胴部の回りに巻き付けられている。
貫通孔は、ティース基部が貫通孔に挿入された状態において、軸方向一方側および軸方向他方側に配置され、径方向および周方向に沿って延在する第1の内周面および第2の内周面と、周方向一方側および周方向他方側に配置され、径方向および軸方向に沿って延在する第3の内周面および第4の内周面によって形成されている。
そして、第2の鍔部の、径方向外周側の端面には、軸方向一方側の端部に、第1の突部と第2の突部が形成されている。第1の突部は、貫通孔を形成する第3の内周面より周方向一方側に離れた位置に形成され、第2の突部は、貫通孔を形成する第4の内周面より周方向他方側に離れた位置に形成されている。好適には、貫通孔に挿入されるティース基部の端部の周方向に沿った幅より大きい幅を有する圧入治具が、第1の突部と第2の突部との間の空間に、隙間を有する状態で配置することができるように、第1の突部と第2の突部との間の周方向に沿った間隔が設定される(第1の突部と第2の突部が形成される)。
第1のコア部材と第2のコア部材を組み付ける方法としては、第1のコア部材のティース基部の径方向外周側の端部を第2のコア部材の凹部に圧入(もしくは、焼き嵌めまたは冷し嵌め)する方法が用いられる。典型的には、ティース基部の端部を絶縁部材の貫通孔に挿入し、貫通孔から飛び出ている部分の軸方向一方側の面に、ティース基部の端部を凹部に挿入する方向の力を加える方法が用いられる。この時、圧入治具の幅がティース基部の端部の幅より小さいと、ティース基部の端部の、力が加えられる面に窪みが発生するおそれがある。この場合、ティース基部の端部が周方向および径方向に膨らみ、ティース基部の端部を凹部に圧入する作業が困難となる。
本発明では、第1の突部と第2の突部との間の周方向に沿った間隔が、貫通孔を形成する第3の内周面と第4の内周面との間の周方向に沿った間隔、すなわち、貫通孔に挿入されるティース基部の端部の周方向に沿った幅より大きく設定されている。これにより、ティース基部の端部の周方向に沿った幅より大きい幅を有する圧入治具を用いることができ、ティース基部の端部を凹部に圧入する作業を容易に行うことができる。
なお、第1の突部と第2の突部との間の周方向に沿った間隔は、使用可能な圧入治具の幅に応じて設定される。
また、第1の突部と第2の突部は、軸方向他方側に、第2のコア部材の軸方向に沿った一方側の端面が当接可能な当接面を有している。
本発明では、第1のコア部材の軸方向に沿った一方側の端面を第1の突部と第2の突部の当接面に当接させることにより、第1のコア部材と第2のコア部材を正確に組み付けることができる。これにより、第2のコア部材を構成する電磁鋼板を第1のコア部材を構成する電磁鋼板に確実に組み付けることができ、第2のコア部材を構成する電磁鋼板の一部のずれや脱落を防止することができる。
第1発明の異なる形態では、第1の突部と第2の突部は、径方向外周側が開口している凹部を有している。
本形態では、絶縁部材を形成する材料(例えば、樹脂)の量および重量を低減することができる。
第1発明の異なる形態では、第2の鍔部の、径方向外周側の端面には、軸方向他方側の端部に、第3の突部が形成されている。第3の突部は、貫通孔を形成する第2の内周面より軸方向他方側の位置(第2の内周面の位置を含む)であって、第2の内周面と軸方向に重なる位置に形成されている。「軸方向に重なる位置」は、軸方向に沿った線が両者と交差する位置を意味する。また、第3の突部は、軸方向他方側に、ティース基部の端部の凹部への挿入をガイドするガイド面を有している。ガイド面としては、好適には、テーパー面に形成される。また、好適には、第1〜第3の突部に、径方向外周側が開口している凹部が形成される。
本形態では、ティース基部の端部を凹部に挿入する際に、第3の突部のガイド面によって、ティース基部の端部が凹部内にガイドされるため、第1のコア部材あるいは絶縁部材と第2のコア部材が強い力で接触するのを防止することができる。これにより、第1のコア部材や第2のコア部材の変形、あるいは、絶縁部材のクラックの発生を防止することができる。
第1発明の異なる形態では、固定子巻線は、巻き始め部が径方向内周側に配置され、巻き終わり部が径方向外周側に配置されている。
本形態では、固定子巻線は、径方向内周側から巻き始め、径方向外周側で巻き終わるように巻き付けられている。これにより、固定子巻線の結線間違いや固定子巻線とバスバーとの接続間違いを防止することができる。
第1発明の異なる形態では、第2のコア部材の軸方向に沿った長さが、第1のコア部材の軸方向に沿った長さより短く設定されている。
本形態では、第2のコア部材を構成する電磁鋼板を、第1のコア部材を構成する電磁鋼板と確実に組み付けることがでる。これにより、第2のコア部材を構成する電磁鋼板の一部のずれや脱落を防止することができる。
第2発明は、電動機に関する。本発明の電動機は、固定子と、固定子に対して相対的に回転可能な回転子を備えている。そして、固定子として前述した固定子のいずれかがが用いられている。
本発明は、前述したいずれかの固定子と同様の効果を有している。
本明細書では、「軸方向」という記載は、固定子コアの中心点P(図1、図2参照)を通る固定子コア中心線(回転子が固定子に対して回転可能に支持されている状態において、回転子の回転中心点を通る回転子中心線)の方向を示す。「周方向」という記載は、軸方向に直角な断面で見て、固定子コアの中心点Pを中心とする円周方向を示す。「径方向」という記載は、軸方向に直角な断面で見て、固定子コアの中心点Pを通る方向を示す。
なお、絶縁部材に対しては、「軸方向」、「周方向」、「径方向」という記載は、絶縁部材が固定子コアのティース(詳しくは、ティース基部)に装着されている状態における「軸方向」、「周方向」、「径方向」を表している。
固定子10は、固定子コア20、絶縁部材100、固定子巻線50により構成されている。
第1のコア部材30(「インナーコア」と呼ばれる)は、複数の電磁鋼板を積層した積層体により構成され、径方向に沿って延在するとともに、周方向に沿って配置されている複数のティース31を有している。ティース31は、ティース基部32とティース先端部33を有している。周方向に隣接するティース31のティース先端部33は、連結部35によって連結されている。
第2のコア部材40(「アウターコア」と呼ばれる)は、複数の電磁鋼板を積層した積層体により構成され、周方向に沿って延在するヨーク41を有している。ヨーク41の内周面に、第1のコア部材30のティース基部32の径方向外周側の端部が嵌合可能な凹部42が形成されている。
固定子コア20は、第1のコア部材30のティース基部32の、ティース先端部33と反対側(径方向外周側)の端部を第2のコア部材40の凹部42に圧入(もしくは、焼き嵌めまたは冷し嵌め)することによって形成される。すなわち、固定子コア20は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨーク41と径方向に沿って延在する複数のティース31を有し、ティース31は、ヨーク41から径方向に沿って内周側に延在するティース基部32と、ティース基部32の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部33を有する。
なお、ティース先端部33の径方向内周側にはティース先端面34が形成されており、ティース先端面34によって、回転子(図示省略)が挿入される回転子挿入空間20aが形成される。固定子10と、回転子挿入空間20aに挿入される回転子によって電動機が構成される。
本実施形態では、固定子巻線50は、径方向内周側から巻き始め、径方向外周側で巻き終わるように巻き付けられている。すなわち、図1に示されているように、固定子巻線50の巻き始め部50aが径方向内周側に配置され、巻き終わり部50bが径方向外周側に配置されている。
固定子巻線50の巻き始め部50aと巻き終わり部50bが径方向に離れて配置されることにより、固定子巻線50の結線間違いを防止することができる。例えば、各相の固定子巻線50の一方側の端部を共通に接続して中性点を形成し、他方側の端部を外部電源に接続する場合には、径方向内周側に配置されている、各相の固定子巻線50の巻き始め部50aを共通に接続し、径方向外周側に配置されている、各相の固定子巻線50の巻き終わり部50bを外部に引き出す作業を行えばよい。また、各相の固定子巻線50の巻き始め部50aと巻き終わり部50bをバスバーに接続する場合にも、接続間違いを防止することができる。例えば、径方向内周側に配置されている、各相の固定子巻線50の巻き始め部50aとバスバーの、径方向内周側に設けられている接続部を接続し、径方向外周側に配置されている、各相の固定子巻線50の巻き終わり部50bとバスバーの、径方向外周側に設けられている接続部を接続すればよい。
胴部160は、径方向に貫通している貫通孔170が形成されている。貫通孔170には、ティース31のティース基部32が挿入される。
貫通孔170は、上面171、下面172、左側面173および右側面174により形成されている。本実施形態では、図8に示されているように、ティース31のティース基部32が貫通孔170に挿入される場合、貫通孔170の上面171、下面172、左側面173および右側面174が、それぞれティース基部32の上面32a、下面32b、左側面32cおよび右側面32dが対向するように挿入される。
上面171は、図5、図6に示されているように、径方向に沿った断面で見て、傾斜面171b、傾斜面171bより径方向内周側(鍔部150側)に配置されている内周側内周面171a、傾斜面171bより径方向外周側(鍔部110側)に配置されている外周側内周面171cを有している。下面172も同様に、内周側内周面172a、傾斜面172b、外周側内周面172cを有している。
左側面173は、図5、図7に示されているように、軸方向に直角な断面で見て、傾斜面173b、傾斜面173bより径方向内周側(鍔部150側)に配置されている内周側内周面173a、傾斜面173bより径方向外周側(鍔部110側)に配置されている外周側内周面173cを有している。右側面174も同様に、内周側内周面174a、傾斜面174b、外周側内周面174cを有している。
本実施形態では、上面171の傾斜面171bと下面172の傾斜面172bは、両者の軸方向に沿った間隔が、径方向内周側から径方向外周側に向かって減少するように傾斜している。例えば、図6に示されているように、傾斜面171bの径方向に対する傾斜角度がα、傾斜面172bの径方向に対する傾斜角度が−αに設定されている。なお、傾斜面171bと172bは、両者の軸方向に沿った間隔の最小値がティース基部32の軸方向に沿った長さ(図8に示されている、ティース基部32の上面32aと下面32bの間の長さ)より小さくなるように形成される。これにより、絶縁部材100の軸方向のずれを防止することができる。
また、左側面173の傾斜面173bと右側面174の傾斜面174bは、両者の周方向に沿った間隔が、径方向内周側から径方向外周側に向かって減少するように傾斜している。例えば、図7に示されているように、傾斜面173bの径方向に対する傾斜角度がβ、傾斜面174bの径方向に対する傾斜角度が−βに設定されている。なお、傾斜面173bと174bは、両者の周方向に沿った間隔の最小値がティース基部32の幅(図9に示されている、ティース基部32の左側面32cと右側面32dの間の長さN)と同等かそれより小さくなるように形成される。これにより、絶縁部材100の周方向のずれを防止することができる。
なお、傾斜角度αと傾斜角度βは、異なる角度であってもよいし、同じ角度であってもよい。傾斜面171bの傾斜角度と傾斜面172bの傾斜角度は、異なる角度であってもよい。傾斜面173bの傾斜角度と傾斜面174bの傾斜角度は、異なる角度であってもよい。
本実施形態では、上面171の内周側内周面171aと下面172の内周側内周面172aは、両者の軸方向に沿った間隔が径方向内周側から径方向外周側(内周側内周面171aと傾斜面171bとの接続部および内周側内周面172aと傾斜面172bとの接続部)に向かって減少するテーパー面に形成されている。
同様に、左側面173の内周側内周面173aと右側面174の内周側内周面174aは、両者の周方向に沿った間隔が径方向内周側から径方向外周側に向かって減少するテーパー面に形成されている。
本実施形態では、上面171の外周側内周面171cと下面172の外周側内周面172cは、径方向に平行(「略平行」を含む)に延在するように形成されている。すなわち、外周側内周面171cと172cの間の軸方向に沿った間隔が、径方向に沿って等しくなる(「略等しい」を含む)ように設定されている。なお、外周側内周面171cと172cは、両者の軸方向に沿った間隔がティース基部32の軸方向に沿った長さより小さくなるように形成される。これにより、絶縁部材100は、ティース基部32の上面32aおよび下面32bと平行(「略平行」を含む)に保持される。
左側面173の外周側内周面173cと右側面174の外周側内周面174cは、周方向に平行(「略平行」を含む)に延在するように形成されている。すなわち、外周側内周面173cと174cの間の周方向に沿った間隔が、径方向に沿って等しくなる(「略等しい」を含む)ように設定されている。なお、外周側内周面173cと174cは、両者の周方向に沿った間隔がティース基部32の幅N(図9参照)と同等かそれより小さくなるように形成される。これにより、絶縁部材100は、ティース基部32の左側面32cおよび右側面32dと平行(「略平行」を含む)に保持される。
突部120は、軸方向下側(突部140と対向する側)に、第2のコア部材40(ヨーク41)の軸方向上側の端面40A(図10〜図12参照)が当接可能な当接面121を有している。また、外周側に、四角形状のコーナー部を切り欠いた形状(例えば、R面状、直線状に面取された形状)の外周面122を有している。また、周方向右側(突部130と対向する側)に側面123を有している。突部120(詳しくは、突部120の側面123)は、貫通孔170を形成する左側面173より周方向左側(周方向一方側)に離れた位置に形成されている。
突部130は、軸方向下側(突部140と対向する側)に、第2のコア部材40(ヨーク41)の軸方向上側の端面40Aが当接可能な当接面131を有している。また、四角形状のコーナー部を切り欠いた形状(R面状、直線状に面取りされた形状)の外周面132を有している。また、周方向左側(突部120と対向する側)に側面133を有している。突部130(詳しくは、突部130の側面133)は、貫通孔170を形成する右側面174より周方向右側(周方向他方側)に離れた位置に形成されている。
突部140は、貫通孔170を形成する下面172に対して、軸方向に沿って重なる位置に形成されている。突部140は、軸方向上側(突部120および130と対向する側)に、上面141を有している。好適には、上面141は、貫通孔170を形成する下面172(詳しくは、下面172の外周側内周面172c)と面一(同一面)となるように形成される。勿論、上面141を、下面172(外周側内周面172c)より軸方向下側に離れた位置に形成することもできる。また、突部140の軸方向下側には、貫通孔170に挿入されたティース基部32の端部を第2のコア部材40の凹部42に圧入する際に、ティース基部32の端部を凹部42内にガイドするガイド面142が形成されている。本実施形態では、ガイド面142は、軸方向下側から軸方向上側に向って径方向外周側に飛び出ているテーパー面に形成されている。
本実施形態では、突部140は、ガイド面142全体が、軸方向に沿って下面172と重なるように(下面172より軸方向下側に離れた位置に配置されるように)形成されているが、ガイド面142の少なくとも一部が、軸方向に沿って下面172と重なるように形成されていればよい。
突部120、130、140には、径方向外周側が開口している凹部120a、130a、140aが形成されている。突部120、130、140に凹部120a、130a、140aを形成することにより、絶縁部材100を形成する樹脂の量および重量を低減することができる。
なお、鍔部150の外周部のコーナー部151、152、153および154は、四角形状のコーナー部が切り欠かれた形状を有している。
また、上面171の内周側内周面171a、傾斜面171b、外周側内周面171cが、それぞれ本発明の「第1の内周側内周面」、「第1の傾斜面」、「第1の外周側内周面」に対応し、下面172の内周側内周面172a、傾斜面172b、外周側内周面172cが、それぞれ本発明の「第2の内周側内周面」、「第2の傾斜面」、「第2の外周側内周面」に対応し、左側面173の内周側内周面173a、傾斜面173b、外周側内周面173cが、それぞれ本発明の「第3の内周側内周面」、「第3の傾斜面」、「第3の外周側内周面」に対応し、右側面174の内周側内周面174a、傾斜面174b、外周側内周面174cが、それぞれ本発明の「第4の内周側内周面」、「第4の傾斜面」、「第4の外周側内周面」に対応する。
また、鍔部150が、本発明の「胴部の径方向内周側の端部に設けられた第1の鍔部」に対応し、鍔部110が、本発明の「胴部の径方向外周側に設けられた第2の鍔部」に対応する。
また、突部120が、本発明の「軸方向一方側の端部に形成された第1の突部」に対応し、突部130が、本発明の「軸方向一方側の端部に形成された第2の突部」に対応し、突部140が、本発明の「軸方向他方側の端部に形成された第3の突部」に対応する。
先ず、第1のコア部材30のティース31に絶縁部材100を装着する。本実施形態では、ティース31のティース基部32の端部を絶縁部材100の貫通孔170に、鍔部150側(径方向内周側)から挿入する。この時、貫通孔170を形成する上面171、下面172、左側面173および右側面174の内周側内周面171a、172a、173aおよび174aにより、ティース基部32の端部が貫通孔170内にガイドされる。
ティース基部32の端部を更に貫通孔170内に挿入すると、ティース基部32の端部の上面32aと下面32bが貫通孔170を形成する上面171と下面172の傾斜面171bと172bに当接し、絶縁部材100は、ティース基部32に対する軸方向に沿った移動が規制される。また、ティース基部32の端部の左側面32cと右側面32dが貫通孔170を形成する左側面173と右側面174の傾斜面173bと174bに当接し、絶縁部材100は、ティース基部32に対する周方向に沿った移動が規制される。
ティース基部32の端部を更に貫通孔170内に挿入すると、ティース基部32の端部の上面32aと下面32bが貫通孔170を形成する上面171と下面172の外周側内周面171cと172cに当接し、絶縁部材100は、軸方向に関し、ティース基部32の上面32aおよび下面32bと平行(「略平行」を含む)に保持される。また、ティース基部32の端部の左側面32cと右側面32dが貫通孔170を形成する左側面173と右側面174の外周側内周面173cと174cに当接し、絶縁部材100は、周方向に関し、ティース基部32の左側面32cおよび右側面32dと平行(「略平行」を含む)に保持される。
これにより、ティース31(詳しくは、ティース基部32)に絶縁部材100を装着した状態で第1のコア部材30と第2のコア部材40を組み付ける際における、絶縁部材100のティース31(詳しくは、ティース基部32)に対するずれやティース31からの脱落等を防止することができる。
この時、前述したように、径方向内周側から巻き始め、径方向外周側で巻き終わるように、すなわち、巻き始め部50aが径方向内周側に配置され、巻き終わり部50bが径方向外周側に配置されるように固定子巻線50を巻き付けるのが好ましい。これにより、固定子巻線50の結線間違いや、固定子巻線50とブスバーとの接続間違いを防止することができる。
なお、絶縁部材100の装着および固定子巻線50の巻き付けに関しては、固定子巻線50を絶縁部材100の、胴部160と鍔部110および150によって形成される空間に固定子巻線50を巻き付けた状態で、第1のコア部材30のティース31に絶縁部材100を装着する方法を用いることもできる。
本実施形態では、図11に示されているように、第2のコア部材40(ヨーク41)の軸方向に沿った長さL1を、第1のコア部材30(ティース31)の軸方向に沿った長さL2より短く(L1<L2)設定している。これにより、第2のコア部材40を構成する電磁鋼板の全てを第1のコア部材30を構成する電磁鋼板と組み付けることができ、第2のコア部材40を構成する電磁鋼板の一部のずれや脱落を防止することができる。なお、第1のコア部材30を構成する電磁鋼板は、絶縁部材100の貫通孔170に挿入されるため、ずれや脱落のおそれはない。
これにより、第2のコア部材40を構成する電磁鋼板の全てを、第1のコア部材30を構成する電磁鋼板に確実に組み付けることができる。したがって、第2のコア部材40を構成する電磁鋼板の一部のずれや脱落をより確実に防止することができる。
本実施形態では、絶縁部材100は、鍔部110の径方向外周側の端面110Aに、貫通孔170を形成する下面172より軸方向下側で、下面172と軸方向に沿って重なる位置に突部140が形成されている。また、突部140は、軸方向下側(ティース基部23の端部を凹部42に挿入する側)にガイド面142が形成されている。
これにより、絶縁部材100の貫通孔170に挿入されたティース基部32の端部を、第2のコア部材40の凹部42に軸方向上側(軸方向一方側)から挿入する際に、ティース基部32の端部より軸方向下側(軸方向他方側)に配置されている突部140の軸方向下側に形成されているガイド面142によって、ティース基部32の端部が凹部42内にガイドされる。したがって、第1のコア部材30あるいは絶縁部材100と第2のコア部材40が強い力で接触するのを防止することができ、第1のコア部材30や第2のコア部材40が変形し、あるいは、絶縁部材100にクラックが発生するのを防止することができる。
この場合、圧入治具500の周方向に沿った幅Dがティース基部32の端部の上面32aの幅Nより小さいと、圧入治具500によって加えられる力によって、ティース基部32の端部の上面32aに窪みが発生するおそれがある。ティース基部32の端部の上面32aに窪みが発生すると、ティース基部32の端部が周方向および径方向に膨らみ、ティース基部32の端部を第2のコア部材40の凹部42に圧入する作業が困難となる。
本実施形態では、絶縁部材100の鍔部110の径方向外周側の端面110Aに形成されている突部120と130との間の間隔Kを、ティース基部32の端部の幅Nより大きい幅Dを有する圧入治具500を、突部120と130の間の空間に隙間を有する状態で挿入可能な値に設定されている。すなわち、突部120の側面123を、貫通孔170を形成する左側面173より周方向左側(周方向一方側)に離れた位置に配置するとともに、突部130の側面133を、貫通孔170を形成する右側面174より周方向右側(周方向他方側)に離れた位置に配置している。具体的には、[K>D>N]を満足するように設定される。
これにより、ティース基部32の幅Nより大きい幅Dを有する圧入治具500を用いることができるため、ティース基部32の端部を凹部42に圧入する際にティース基部32の端部が周方向および径方向に膨らむのを防止することができ、圧入作業が容易となる。
ティース31(詳しくは、ティース基部32)に巻き付けられた固定子巻線50の巻き始め部50aや巻き終わり部50bは、通常、縛り紐等の結束部材を用いて結束される。固定子巻線50を縛り紐で結束する場合には、鍔部110および150に縛り紐を通す空間を設ける必要がある。
本実施形態では、第1のコア部材30と第2のコア部材40を組み付けた場合、図10に示されているように、周方向に隣接する鍔部110の、切り欠かれた形状を有するコーナー部の間に空間110aが形成される。また、周方向に隣接する鍔部150の、切り欠かれた形状を有するコーナー部の間に空間150aが形成される。
このため、本実施形態では、固定子巻線50を結束する結束部材を通すめための空間を鍔部110や150に形成する必要がない。
第2の実施形態の絶縁部材200は、第1のコア部材30のティース基部32の端部が挿入される貫通孔270の形状が第1の実施形態の絶縁部材100の貫通孔170の形状と相違している。したがって、以下では、貫通孔270の形状のみを説明する。
貫通孔270は、上面271、下面272、左側面273および右側面274により形成されている。
上面271は、傾斜面271bを有している。本実施形態では、上面271は、内周側内周面および外周側外周面を有していない。
下面272は、内周側内周面272aと傾斜面272bを有している。本実施形態では、下面272は、外周側外周面を有していない。
左側面273は、内周側内周面273aと傾斜面273bを有し、右側面274は、内周側内周面274aと傾斜面274bを有している。本実施形態では、左側面273および右側面274は、外周側外周面を有していない。
本実施形態では、上面271の傾斜面271bが、本発明の「第1の傾斜面」に対応し、下面272の内周側内周面272a、傾斜面272bが、それぞれ本発明の「第2の内周側内周面」、「第2の傾斜面」に対応し、左側面273の内周側内周面273a、傾斜面273bが、それぞれ本発明の「第3の内周側内周面」、「第3の傾斜面」に対応し、右側面274の内周側内周面274a、傾斜面274bが、それぞれ本発明の「第4の内周側内周面」、「第4の傾斜面」に対応する。
本実施形態では、上面271の傾斜面271bと下面272の傾斜面272bは、両者の軸方向に沿った間隔が径方向に沿って等しく(「略等しい」を含む)なるように傾斜している。例えば、図13に示されているように、傾斜面271bの径方向に対する傾斜角度が−α、傾斜面272bの径方向に対する傾斜角度が−αに設定されている。なお、傾斜面271bと272bは、両者の軸方向に沿った間隔がティース基部32の軸方向に沿った長さより大きくなるように形成される。
下面272の内周側内周面272aは、上面271の傾斜面271bと下面272の内周側内周面272aとの間の軸方向に沿った間隔が、径方向内周側から内周側内周面272aと傾斜面272bとの接続部に向かって減少するテーパー面に形成されている。なお、内周側内周面272aの、径方向に対する傾斜角度は、貫通孔270を形成する上面271の傾斜面271bおよび下面272の傾斜面272bが、ティース基部32の上面32aおよび下面32bに倣う(平行に)ように、絶縁部材200がティース基部32の端部に対して傾斜可能な角度に設定される。
また、左側面273の傾斜面273bと右側面274の傾斜面274bは、両者の周方向に沿った間隔が、径方向内周側から径方向外周側に向かって減少するように傾斜している。例えば、図14に示されているように、傾斜面273bの径方向に対する傾斜角度が−β、傾斜面274bの径方向に対する傾斜角度がβに設定されている。なお、傾斜面273bと274bは、両者の周方向に沿った間隔の最小値がティース基部32の幅Nより小さくなるように形成される。
左側面273と右側面274の内周側内周面273aと274aは、ティース基部32の端部を貫通孔270に挿入する際に、ティース基部32の端部を貫通孔270内にガイドするガイド面として形成されている。本実施形態では、内周側内周面273aと274aは、両者の軸方向に沿った間隔が、径方向内周側から径方向外周側に向かって減少するテーパー面に形成されている。
ティース31のティース基部32の端部を絶縁部材200の貫通孔270に挿入する際には、上面271の傾斜面271b、下面272の内周側内周面272a、左側面273の内周側内周面273a、右側面274の内周側内周面274aによって、ティース基部32の端部が貫通孔270内にガイドされる。
ティース基部32の端部を更に貫通孔270内に挿入すると、絶縁部材200は、貫通孔270を形成する上面271および下面272の傾斜面271bおよび272bが、ティース基部32の端部の上面32aおよび下面32bに倣うように(平行になるように)、ティース基部32の端部に対して傾斜する。すなわち、絶縁部材200は、径方向に沿った断面で見て、ティース基部32の端部に対して、傾斜面271bおよび272bの傾斜角度αに対応する角度だけ傾斜した状態となる。また、ティース基部32の端部の左側面32cおよび右側面32dが、貫通孔270を形成する左側面273の傾斜面273bおよび右側面274の傾斜面274bに当接する。これにより、絶縁部材200は、ティース基部32の端部に対する周方向に沿った移動が規制される。
これにより、ティース31に絶縁部材200を装着した状態で第1のコア部材30と第2のコア部材40を組み付ける際に、絶縁部材200がティース31(ティース基部32)から脱落するのを防止することができる。また、絶縁部材200が、ティース基部32に対して、径方向内周側から径方向外周側に向かって軸方向上側に傾斜した状態となるため、ティース基部32の端部が貫通孔270に挿入された絶縁部材200による干渉を防止することができ、ティース基部32を第2のコア部材40の凹部42に容易に挿入することができる。
第3の実施形態の絶縁部材300は、第1の実施形態の絶縁部材100および第2の実施形態の絶縁部材200と同様に、上面、下面、左側面および右側面により形成される貫通孔370を有している。なお、貫通孔370を形成する左側面および右側面は、貫通孔170を形成する左側面173および右側面174あるいは貫通孔270を形成する左側面273および右側面274と同じ形状に形成することができる。したがって、以下では、貫通孔370を形成する上面と下面の形状について説明する。
本実施形態の絶縁部材300では、貫通孔370を形成する上面371は、内周側内周面371aと傾斜面371bを有し、下面372は、内周側内周面372a、傾斜面372bと外周側内周面372cを有している。本実施形態では、上面371は、外周側内周面を有していない。
本実施形態では、上面371の内周側内周面371a、傾斜面371bが、それぞれ本発明の「第1の内周側内周面」、「第1の傾斜面」に対応し、下面372の内周側内周面372a、傾斜面372b、外周側内周面372cが、それぞれ本発明の「第2の内周側内周面」、「第2の傾斜面」、「第2の外周側内周面」に対応する。
上面371の内周側内周面371aと下面372の外周側内周面372cは、貫通孔370にティース基部32の端部が挿入された絶縁部材300を、ティース基部32の端部に対して安定に保持する保持面である。
本実施形態では、内周側内周面371aと外周側内周面372cは、径方向に平行(「略平行」を含む)に延在するように形成されている。すなわち、内周側内周面371aと外周側内周面372cの間の軸方向に沿った間隔が、径方向に沿って等しくなる(「略等しい」を含む)ように設定されている。内周側内周面371aと外周側内周面372cとの間の軸方向に沿った間隔は、ティース基部32の軸方向に沿った長さより小さくなるように設定されている。
下面372の内周側内周面372aは、上面371の傾斜面371bと内周側内周面372aとの間の軸方向に沿った間隔が、径方向内周側から径方向外周側に向かって減少するテーパー面に形成されている。
なお、本実施形態では、上面に内周側内周面を設け、下面に外周側内周面を設けたが、上面に外周側内周面を設け、下面に内周側内周面を設けてもよい。すなわち、上面と下面の一方が、径方向に平行に延在する内周側内周面を有し、他方が、径方向に平行な外周側内周面を有していればよい。この場合、傾斜状の内周面は、他方側に設けられる。
ティース31のティース基部32の端部を絶縁部材300の貫通孔370に挿入する際には、上面371の傾斜面371bと下面372の内周側内周面372aによって、ティース基部32の端部が貫通孔370内にガイドされる。
ティース基部32の端部を更に貫通孔370内に挿入すると、ティース基部32の端部の上面32aおよび下面32bが貫通孔370を形成する上面371の傾斜面371bおよび下面372の傾斜面372bに当接する。これにより、絶縁部材300は、ティース基部32に対する軸方向に沿った移動が規制される。
ティース基部32の端部を更に貫通孔370内に挿入すると、ティース基部32の端部の上面32aおよび下面32bが貫通孔370を形成する上面371および下面372の内周側内周面371aおよび外周側内周面371cに当接し、絶縁部材300は、軸方向に関し、ティース基部32の上面32aおよび下面32bと平行(「略平行」を含む)に保持される。
本実施形態の絶縁部材400は、第1の実施形態の絶縁部材100と同様に、胴部460、鍔部410および450、鍔部410の径方向外周側の端面に設けられた突部420、430および440、上面471、下面472、左側面473および右側面474により形成される貫通孔470を有している。
本実施形態では、突部420の当接面421および突部430の当接面431の配置位置が第1の実施形態の絶縁部材100と相違している。
すなわち、突部420の当接面421は、貫通孔470を形成する左側面473より周方向左側(周方向一方側)に離れているとともに、上面471より軸方向下側(軸方向他方側)に距離Hだけ離れた位置に設けられている。また、突部430の当接面431は、貫通孔470を形成する右側面474より周方向右側(周方向他方側)に離れているとともに、上面471より軸方向下側(軸方向他方側)に距離Hだけ離れた位置に設けられている。なお、本実施形態の構成は、貫通孔470を形成する上面471が、当接面421および431より軸方向上側(軸方向一方側)に距離Hだけ離れた位置に配置されていると表現することもできる。
本実施形態の固定子では、絶縁部材400の突部420および430の当接面421および431が、貫通孔470を形成する上面471より軸方向下側に離れた位置に設けられているため、第2のコア部材40(ヨーク41)の軸方向に沿った長さL3と、第1のコア部材30(ティース31)の軸方向に沿った長さL4との差を大きくすることができる。これにより、第2のコア部材40を構成する電磁鋼板を、第1のコア部材30を構成する電磁鋼板により確実に組み付けることができる。
本発明は、絶縁部材として構成することもできるし、固定子コア、絶縁部材と固定子巻線を備える固定子として構成することもできるし、固定子と、固定子に対して相対的に回転可能な回転子を備える電動機として構成することもできる。あるいは、固定子コアと絶縁部材を備える固定子を製造する固定子製造方法として構成することもできる。
絶縁部材の貫通孔は、種々の形状に形成することができる。例えば、軸方向に対向する面(軸方向一方側の面と軸方向他方側の面)が少なくとも傾斜面を有している形状、あるいは、周方向に対向する面(周方向一方側の面と周方向他方側の面)が少なくとも傾斜面を有している形状に形成することができる。
実施形態では、第1の突部と第2の突部が軸方向上側に配置され、第3の突部が軸方向下側に配置されるようにティース基部の端部を絶縁部材の貫通孔に挿入したが、第1の突部と第2の突部が軸方向下側に配置され、第3の突部が軸方向上側に配置されるようにティース基部の端部を絶縁部材の貫通孔に挿入することもできる。
径方向外周側の鍔部の径方向外周側の端面には、第2のコア部材(ヨーク)の一方側の端面が当接可能な当接面を有する少なくとも1つの突部が設けられていればよい。
径方向外周側の鍔部の径方向外周側の端面に設ける突部の形状、数や配置位置は、適宜設定可能である。
実施形態では、連結部によって連結されている複数のティースを有する1つの第1のコア部材を用いたが、1つのティースを有する第1のコア部材を複数用いることもできる。
実施形態で説明した各構成は、単独で用いることもできるし、適宜選択した複数を組み合わせて用いることもできる。
20 固定子コア
20a 回転子挿入空間
30 第1のコア部材
31 ティース
32 ティース基部
32a 上面
32b 下面
32c 左側面
32d 右側面
33 ティース先端部
34 ティース先端面
35 連結部
40 第2のコア部材
40A、40B 端面
41 ヨーク
42 凹部
50 固定子巻線
50a 巻き始め部
50b 巻き終わり部
100、200、300、400 絶縁部材
110、150、210、250、310、350、410、450 鍔部
110a、150a 空間
110A、110B 端面
120、130、140、220、230、240、320、340、420、430、440、 突部
120a、130a、140a、420a、430a、440a 凹部
121、131、421、431 当接面
122、123、422、432 外周面(切り欠き面)
123、13、423、433 側面
141 上面
142、442 ガイド面
151、152、153、154 コーナー部
160、260、360、460 胴部
170、270、370、470 貫通孔
171、471 下面
172、472 上面
173、473 左側面
174、474 右側面
171a、172a、173a、174a、272a、273a、274a、371a、372a、 内周側内周面
171b、172b、173b、174b、271b、272b、273b、274b、371b、372b 傾斜面
171c、172c、173c、174c、372c 外周側内周面
500 圧入治具
Claims (6)
- 固定子コアと、絶縁部材と、固定子巻線を備え、
前記固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨークと、径方向に沿って延在するティースを有し、前記ティースは、前記ヨークから径方向に沿って内周側に延在するティース基部と、前記ティース基部の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部を有し、
前記固定子コアは、前記ティース基部と前記ティース先端部により構成される前記ティースを有する第1のコア部材と、前記ヨークを有するとともに、前記ティース基部の、径方向外周側の端部が挿入可能な凹部を有する第2のコア部材により構成され、
前記絶縁部材は、
前記ティース基部が挿入される貫通孔を有する胴部と、
前記胴部の、径方向内周側の端部に設けられ、前記胴部から飛び出ている第1の鍔部と、
前記胴部の、径方向外周側の端部に設けられ、前記胴部から飛び出ている第2の鍔部を有し、
前記固定子巻線は、前記絶縁部材の前記貫通孔に前記ティースの前記ティース基部が挿入されている状態で、前記絶縁部材の前記胴部の回りに巻き付けられている固定子であって、
前記貫通孔は、前記ティース基部が前記貫通孔に挿入された状態において、軸方向一方側に配置され、径方向および周方向に沿って延在する第1の内周面と、軸方向他方側に配置され、径方向および周方向に沿って延在する第2の内周面と、周方向一方側に配置され、径方向および軸方向に沿って延在する第3の内周面と、周方向他方側に配置され、径方向および軸方向に沿って延在する第4の内周面により形成され、
前記第2の鍔部の、径方向外周側の端面には、軸方向一方側の端部に、第1の突部と第2の突部が形成され、
前記第1の突部は、周方向一方側に配置されている前記第3の内周面より周方向一方側に離れた位置に形成され、前記第2の突部は、周方向他方側に配置されている前記第4の内周面より周方向他方側に離れた位置に形成され、前記第1の突部と前記第2の突部は、軸方向他方側に、前記第2のコア部材の端面が当接可能な当接面を有していることを特徴とする固定子。 - 請求項1に記載の固定子であって、
前記第1の突部と前記第2の突部は、径方向外周側が開口している凹部を有していることを特徴とする固定子。 - 請求項1または2に記載の固定子であって、
前記第2の鍔部の、径方向外周側の端面には、軸方向他方側の端部に、第3の突部が形成され、
前記第3の突部は、軸方向に沿って前記第2の内周面より軸方向他方側の位置であって、前記第2の内周面と軸方向に重なる位置に形成され、
また、前記第3の突部は、軸方向他方側に、前記凹部への前記ティース基部の、径方向外周側の端部の挿入をガイドするガイド面を有していることを特徴とする固定子。 - 請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の固定子であって、
前記固定子巻線は、巻き始め部が径方向内周側に配置され、巻き終わり部が径方向外周側に配置されていることを特徴とする固定子。 - 請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の固定子であって、
前記第2のコア部材の軸方向に沿った長さが、前記第1のコア部材の軸方向に沿った長さより短く設定されていることを特徴とする固定子。 - 固定子と、前記固定子に対して相対的に回転可能な回転子を備える電動機であって、
前記固定子として請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載の固定子が用いられていることを特徴とする電動機。
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