電動機の固定子
【課題】 電動機の固定子の歯部に装着した樹脂ボビンに巻線を整列巻きし、電動機の小型化、高性能化でき品質に優れた電動機の固定子を提供する。
【解決手段】 電動機の固定子の歯部が環状に配置され、前記歯部には樹脂ボビンを装着し巻線が集中巻きされ、前記巻線の巻き回方向は隣同士の前記歯部において逆向きに巻き付けられた電動機の固定子であって、前記樹脂ボビンのスロット内側面には巻線を整列巻きにするための角部突起が設けられ、前記角部突起は隣同士の歯部に装着した樹脂ボビンの一方の歯部のスロット内歯部側面とスロット内底部側面とが交差する位置に設けられ、他方の歯部にはスロット内歯部側面とスロット開口側のスロット内開口部側面とが交差する位置とに設けることにより容易に巻線を整列巻きでき、多くの巻線を巻くことができ電動機の小型化、高性能化でき品質に優れた電動機の固定子とすることができる。
【解決手段】 電動機の固定子の歯部が環状に配置され、前記歯部には樹脂ボビンを装着し巻線が集中巻きされ、前記巻線の巻き回方向は隣同士の前記歯部において逆向きに巻き付けられた電動機の固定子であって、前記樹脂ボビンのスロット内側面には巻線を整列巻きにするための角部突起が設けられ、前記角部突起は隣同士の歯部に装着した樹脂ボビンの一方の歯部のスロット内歯部側面とスロット内底部側面とが交差する位置に設けられ、他方の歯部にはスロット内歯部側面とスロット開口側のスロット内開口部側面とが交差する位置とに設けることにより容易に巻線を整列巻きでき、多くの巻線を巻くことができ電動機の小型化、高性能化でき品質に優れた電動機の固定子とすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子歯部に樹脂ボビンを装着し、直接巻線を巻き付けた集中巻き方式による電動機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題等によって低電圧で駆動される電動機を搭載した電動車両が増えてきている。このような電動機の固定子は車両搭載スペースから小型化や、省エネルギーの観点から損失が少なく、高効率の電動機が要求されている。これらの要求に対して固定子に巻き付けられる巻線は、線径が太く、巻き回数の少ない仕様となっている。このような巻線仕様に対しては、固定子の歯部に直接巻線を巻き付ける集中巻き方式の巻線方法が適している。これにより固定子から飛び出す巻線の巻線高さを小さくすることができ、また巻線によって発生する銅損失を低減することができる。
【０００３】
具体的な電動機の仕様としては、電圧が６０Ｖ以下の場合で駆動運転領域が１５０００ｒ／ｍｉｎ以下の電動機等がある。
【０００４】
このような電動機においては、特開平１１−１２２８５５号公報（特許文献１参照）に示す様に樹脂ボビンの鍔部に屈曲自在に絶縁板を一体的に設けて、固定子の歯部の先端となる鍔部の内側に段差、または６０度程度の角度を成す斜面を設けた絶縁用の樹脂ボビンが使用されている。これにより固定子の歯部に巻き付ける巻線を整列に巻くことができ、スロット内の占積率を上げることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２２８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、このような低電圧の電動機に太い線径の巻線を樹脂ボビンに巻き付ける際、巻き太りが発生し巻線の自由度が奪われる。特に、固定子の歯部に直接巻線を巻き付ける集中巻き方式では、隣同士が異極であるためスロット内での巻き太りは隣同士の巻線が接触し絶縁不良となる。これに鑑みて、樹脂ボビンに巻線を整列巻きできるように歯部の先端となる鍔部の内側に巻線ガイド用の段差部、または６０度程度の角度を成す斜面を設けた絶縁用の樹脂ボビンが使用されている。しかしながら、これらの樹脂ボビンは、隣同士の歯部の巻線の巻き回方向が同じ方向に巻き付けられた集中巻きの電動機の固定子においては有効な構造であるが、隣同士の歯部に巻き付ける巻線の巻き回方向が異なる場合においては、巻線ガイド用の段差部、または６０度程度の角度を成す斜面を歯部の先端となる鍔部の内側に設けるだけでは、確実に整列巻きを実現することは困難である。
【０００７】
具体的には、樹脂ボビンに巻線を巻く場合、すべての固定子の歯部に巻かれる巻線の巻き回方向が一定の場合は、巻線の１段目から２段目への移動が段差部分または６０度程度の角度を成す斜面部分によりスムーズな移動が行え整列巻きに巻き回することができるが、隣同士の歯部によって巻線の巻き回方向が違う場合は、一方の歯部の巻線の巻き回方向では、先に説明したように巻線の１段目から２段目への移動は、歯部の先端となる鍔部の内側に巻線ガイド用の段差部分または６０度程度の角度を成す斜面部分により巻線のスムーズな移動でき整列巻きすることができるが、巻き回方向が逆向きとなる他方の歯部においては、歯部の先端となる鍔部の内側に巻線ガイド用の段差部分または６０度程度の角度を成す斜面部分を設けただけでは巻線の移動がスムーズに行えず乱巻きとなり巻き太りとなってしまう。従って、隣同士が異極となる歯部に巻かれた巻線が接触し絶縁不良となったり、固定子のスロット内に巻かれる巻線の占積率を上げることができなかったりする。また、コイルエンドの高さも高くなり電動機の小型化、高性能を達成することが難しくなっている。
【０００８】
また、巻線を無理に小さく巻き付けようとすると巻線の線径が太く可とう性が悪いため、巻線を強く引張り固定子の歯部に巻き付けることになり巻線自体が傷ついたり、破損したりして絶縁不良の原因となってしまう。更には巻線を強く引張ることにより樹脂ボビン自体が破損したり、引いては積層コアの変形が発生することになる。
【０００９】
本発明は、これに鑑みて、特に低電圧の線径の太い巻線を用いた電動機の固定子であって、巻線の巻き回方向が隣同士の歯部において逆向きに巻き付けられた電動機の固定子において、巻線を固定子の歯部に整列に巻き付け少しでも多くの巻線を巻き付けることができ、また巻線を小さく巻き付け銅損失を低減できる樹脂ボビンを使用した電動機の固定子としている。また、巻線間の接触がなく、巻線への傷、破損が少なく、引いては絶縁用ボビン及び積層コア等の破損、変形の少ない品質を向上した電動機の固定子とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
課題を解決するための本発明は、電動機の固定子の歯部が環状に配置され、歯部には樹脂ボビンを装着し、樹脂ボビンの上には巻線を集中巻し、前記巻線の巻き回方向は隣同士の前記歯部において逆向きに巻き付けられた電動機の固定子において、前記樹脂ボビンのスロット内側面に巻線を整列巻きにするための角部突起を設けた電動機の固定子としている。
【００１１】
特に、前記角部突起が隣同士の歯部に装着した樹脂ボビンの一方の歯部のスロット内歯部側面とスロット内底部側面とが交差する位置に設けられ、他方の歯部にはスロット内歯部側面とスロット開口側のスロット内開口部側面とが交差する位置とに設けることにより、隣同士の歯部に巻き回された巻線の断面形状を凹凸形状とすることができ、互いに干渉することなく巻線を整列巻きすることができ絶縁距離を保ちながら近接させることができる電動機の固定子としている。
【００１２】
尚、前記電動機の固定子が分割された固定子コアを環状に配置した電動機の固定子に用いることにより、隣同士の歯部に巻き回された巻線を容易に整列巻きすることができ、隣同士の歯部に巻き付けられた巻線間の絶縁距離を最低限保ちながら多くの巻線を巻くことができる電動機の固定子である。
【００１３】
また、環状に配置された固定子のスロット数をＮ（Nは偶数）スロットとした場合、固定子の巻線によって発生する磁極数がＮ−２とした場合、隣同士の歯部に巻き付けた巻線の巻き回方向を逆向きに巻き付けた電動機の固定子としている。例えば、固定子のスロット数が１２スロット、固定子の巻線によって発生する磁極数１０極（回転子の磁極数としてはN±２となり、１０極または１４極となる）、或いは、固定子のスロット数が１８スロット、固定子の巻線によって発生する磁極数１６極（回転子の磁極数としてはN±２となり、１６極または２０極となる）がある。
【００１４】
更に、本発明の電動機の固定子に巻き付けられる巻線の線径がφ０．８５〜φ２．５の太い線径を整列巻きすることができ電動機の品質、性能を向上した電動機の固定子とすることができる。
【００１５】
また、本発明の電動機の固定子を低電圧の車両搭載用電動機に用いることにより固定子の巻線が整列巻きされ多くの巻線を巻き付けることができ電動機性能を向上することができる。また、巻線に傷、破損がなく、引いては絶縁用ボビン及び積層コア等の破損、変形のない品質を向上した電動機の固定子とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、電動機の固定子の歯部が環状に配置され、歯部には樹脂ボビンを装着し、樹脂ボビンの上には巻線を集中巻し、巻線の巻き回方向が隣同士の歯部において逆向きに巻き付けられた電動機の固定子において、前記樹脂ボビンのスロット内側面に角部突起を設けられた樹脂ボビンを電動機の固定子に装着することにより巻線を整列巻きすることができる。また、角部突起により樹脂ボビンの歯部に巻き付けた一方の歯部の巻線の断面形状を凹形状とすることができ、他方の歯部に巻き付けた巻線の断面形状を凸形状とすることができるため、隣同士の歯部に巻き回された巻線の断面形状を凹凸形状とすることができ、互いに干渉することなく巻線を整列巻きすることができ絶縁距離を保ちながら近接させることができる。
【００１７】
また、特に樹脂ボビンにおける前記角部突起の位置が、隣同士の歯部に装着した樹脂ボビンの一方の歯部のスロット内歯部側面とスロット内底部側面とが交差する位置に設けられ、他方の歯部にはスロット内歯部側面とスロット開口側のスロット内開口部側面とが交差する位置とに設けることにより、樹脂ボビンの一方の歯部に巻き付けた巻線の断面形状を容易に凹形状とすることができ、他方の歯部に巻き付けた巻線の断面形状を容易に凸形状とすることができる。これにより隣同士の歯部に巻き回された巻線の断面形状が凹凸形状となり互いに干渉することなく、巻線を整列巻きすることができ絶縁距離を保ちながら近接させることができる。
【００１８】
尚、電動機の固定子が分割された固定子コアを環状に配置した電動機の固定子に用いることにより、隣同士の歯部に巻き付けられた巻線を容易に整列巻きすることができ、隣同士の歯部に巻き付けられた巻線間の絶縁距離を最低限保ちながら多くの巻線を巻き付けることができる電動機の固定子とすることができる。
【００１９】
また、環状に配置された固定子のスロット数をＮ（Nは偶数）スロットとし、固定子の巻線によって発生する磁極数がＮ−２とした場合、隣同士の歯部に巻き付けた巻線の巻き回方向が互いに逆向きに巻き付けた電動機の固定子では、一方の歯部に巻き付けた巻線の断面形状を凹形状とし、他方の歯部に巻き付けた巻線の断面形状を凸形状とすることができる。これにより隣同士の歯部に巻き回された巻線の断面形状が凹凸形状となり互いに干渉することなく、巻線を整列巻きすることができ絶縁距離を保ちながら近接させることができる。
【００２０】
この様な電動機の固定子の巻線の線径がφ０．８５〜φ２．５の太い線径を使用する場合でも、巻線の巻き太りがなく固定子の歯部に装着した樹脂ボビンに容易に整列巻きすることができ、巻線を小さく巻き付け銅損失を低減した電動機の固定子とすることができる。また、引いては巻線への傷、破損が少なく、絶縁用ボビン及び積層コア等の破損、変形のない品質を向上した電動機の固定子とすることができる。
【００２１】
特に、低電圧で駆動される車両搭載用の電動機の固定子に用いることにより線径の太い巻線を固定子のスロットに整列に巻き付け少しでも多くの巻線を巻き付けることができる。具体的には、電圧が６０Ｖ以下の場合で駆動運転領域が１５０００ｒ／ｍｉｎ以下の電動機の固定子に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１は、環状に配置された電動機の固定子１の歯部Ａ、Ｂに樹脂ボビンＡ１、Ｂ１が装着され、樹脂ボビンＡ１、Ｂ１の上から巻線３が直接巻き付けられた集中巻き方式における電動機の固定子１の歯部拡大図である。この固定子１の歯部Ａ、Ｂには、隣同士の歯部Ａ、Ｂにおける巻線３の巻き回方向が逆向きに巻き付けられている。
【００２３】
具体的には、図１での歯部Ａは固定子１の内径から見た場合（矢印方向から見た場合）、巻線３の巻き回方向は反時計方向に巻き回されており、歯部Ｂを固定子１の内径から見た場合（矢印方向から見た場合）、巻線３の巻き回方向は時計方向に巻き回されている。歯部Ａと歯部Ｂは渡り線３ｂにより繋がれている。歯部Ａの巻き始め線の１ターン目から反時計方向に巻き回され１１ターン目まで巻き回された後（図２（ｂ）参照）、渡り線３ｂにより隣の歯部Ｂへ渡っている。歯部Ｂでは、歯部Ａからの渡り線３ｂの１ターン目から時計方向に巻き回され最終線の１１ターン目まで巻き回されている（図３（ｂ）参照）。本実施形態では歯部Ａと歯部Ｂとは渡り線３ｂにより繋がれ１セットとなっている。
【００２４】
尚、図１に示した電動機の固定子の巻線方法を図６に示している。また結線図を図７に示している。図６の実施形態では歯部Ａ、歯部Ｂが交互に配置され、隣同士の歯部において巻線３の巻き回方向が逆向きに巻き付けられている。図６では、スロットＮＯ．１〜１２に巻線３が装着され、２Ｙ結線された１２スロット１０極に集中巻きされた電動機の固定子を示している。
【００２５】
固定子１の歯部Ａ、Ｂに装着された樹脂ボビンＡ１、Ｂ１により、固定子１のスロット４内の絶縁を形成している。樹脂ボビンＡ１、Ｂ１は固定子１のスロット４の形状にならった形状であり、スロット４内での主要部分の樹脂ボビンの厚さはｔ０．３〜ｔ０．８程度になっている。樹脂ボビンの材質としては、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、液晶ポリマー等を使用している。
【００２６】
図２には、図１の実施形態における電動機の固定子の歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１の各断面図を示している。図２（ａ）は、歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１の巻線引出し側における樹脂ボビンＡ１の軸方向断面図である。図２（ｂ）は、歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１の横断面図。図２（ｃ）は、歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１の反巻線引出し側における樹脂ボビンＡ１の軸方向断面図である。また、図４には、図２に示した樹脂ボビンＡ１の巻線引出し側における部分斜視図を示している。
【００２７】
図２（ｂ）及び図４からも解るように樹脂ボビンＡ１には、固定子１の歯部Ａにならった樹脂ボビンＡ１のスロット内歯部側面Ａ１１と樹脂ボビンＡ１のスロット内底部Ａ１２との交差する位置に樹脂ボビンＡ１をスロット４内に突出した角部突起Ａ２０を設けている。
【００２８】
この樹脂ボビンＡ１のスロット内歯部側面Ａ１１には、スロット４内に突出した角部突起Ａ２０の横から巻線３の巻き始め線３ａの１ターン目が、固定子１の内径から見た場合反時計方向に巻き付けられている。これにより、巻線３の巻き始め位置が巻線３の線径のほぼ１／２ピッチ分、巻き始めがスロット内開口部側面Ａ１３側にずれることになる。これにより巻線３は隙間なく容易に俵積みし整列巻きすることができる。
【００２９】
これにより図２（ｂ）の実施形態では１段目の巻線３は１ターン目から５ターン目までは固定子１のスロット内底部Ａ１２からスロット内開口部側面Ａ１３まで整列巻きでき、その後、巻き回作業は２段目に折り返しスロット内開口部側面Ａ１３からスロット内底部Ａ１２に向い６ターン目から順次９ターン目まで整列に巻き回し、次に３段目に折り返しスロット内底部Ａ１２からスロット内開口部側面Ａ１３に向い１０ターン目、１１ターン目と、巻線３がずれることなく俵積みし確実に整列巻きすることができる。
【００３０】
ここで２段目、３段目の折り返しは、固定子１のスロット４の中央線６０（スロット内開口部中央とスロット内底部中央を結んだ線）より若干飛び出している（凸形状となっている）。図１の実施形態においては、１段目から２段目に折り返す際、１段目の３ターン目と４ターン目の巻線３の間に２段目の６ターン目が位置している。更に２段目と３段目の折り返す際は、２段目の８ターン目と９ターン目の巻線３の間に１０ターン目が位置するようにしている。
【００３１】
これにより巻き回する歯部Ａにおける最終ターンの１１ターンが若干スロット中央線６０から飛び出している（凸形状となっている）が巻線３をほぼ隙間なく密着させて整列巻きすることができる。尚、１段目の３ターン目と４ターン目の巻線３の間に２段目の６ターン目を位置させることや、２段目の８ターン目と９ターン目の巻線３の間に１０ターン目を位置させることは、巻線機の制御により容易に決定することができる。
【００３２】
次に、図１の実施形態から解るように歯部Ａの最終ターンの１１ターン目を巻き終えた後、渡り線３ｂにより、隣の歯部Ｂへ巻線３が引き廻されている。
【００３３】
図３には、図１の実施形態における電動機の固定子の歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１の各断面図を示している。図３（ａ）は、歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１の巻線引出し側における樹脂ボビンＢ１の軸方向断面図である。図３（ｂ）は、歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１の横断面図。図３（ｃ）は、歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１の反巻線引出し側における樹脂ボビンＢ１の軸方向断面図である。また、図５には、図３に示した樹脂ボビンＢ１の巻線引出し側における部分斜視図を示している。
【００３４】
図３（ｂ）及び図５からも解るように樹脂ボビンＢ１には、固定子１の歯部Ｂにならった樹脂ボビンＢ１のスロット内歯部側面Ｂ１１と樹脂ボビンＢ１のスロット内開口部側面Ｂ１３との交差する位置に樹脂ボビンＢ１をスロット４内に突出した角部突起Ｂ３０を設けている。
【００３５】
この樹脂ボビンＢ１のスロット内歯部側面Ｂ１１には、１段目の巻線３が固定子内径から見た場合、時計方向に巻き回されている。歯部Ｂにおける巻線３の１ターン目から５ターン目までは固定子１のスロット内底部Ｂ１２からスロット内開口部側面Ｂ１３まで整列巻きされているが、１段目の最終ターンである６ターン目を樹脂ボビンＢ１のスロット内歯部側面Ｂ１１に密着させ巻き付けることができないため、樹脂ボビンＢ１のスロット内歯部側面Ｂ１１とスロット内開口部側面Ｂ１３とが交差する位置に樹脂ボビンＢ１をスロット４内に突出した角部突起Ｂ３０を設け巻線３を整列巻きし、巻線３が崩れない様にしている。
【００３６】
これにより、巻線３の１段目の最終ターンである６ターン目は、巻線３の線径のほぼ１／２ピッチ分スロット内歯部側面Ｂ１１よりスロット４の中央線６０側にずれることになる。これにより巻線３が隙間なく容易に俵積みし整列巻きすることができる。
【００３７】
尚、この角部突起Ｂ３０は、２段目に巻線３が折り返す際、巻線３のガイド溝の役目も兼ねており、角部突起Ｂ３０が仮にないと巻線３をスロット内歯部側面Ｂ１１に密着させて巻き付けることができなかったり、巻線３を整列巻きすることができずに巻き太りを発生してしまう。
【００３８】
その後、巻き回作業は２段目に折り返しスロット内開口部側面Ｂ１３からスロット内底部Ｂ１２に向い７ターン目から順次１０ターン目まで整列に巻き回し、次に３段目に折り返しスロット内底部Ｂ１２からスロット内開口部側面Ｂ１３に向い最終線３Ｃの１１ターン目の巻線３がずれることなく俵積みし確実に整列巻きすることができる。
【００３９】
ここで２段目、３段目の折り返しは、固定子１のスロット４の中央線６０（スロット内開口部中央とスロット内底部中央を結んだ線）よりほぼ飛び出さないようにしている（凹形状となっている）。従って、図１の実施形態においては、１段目から２段目に折り返す際、１段目の４ターン目と５ターン目の巻線３の間に２段目の７ターン目が位置している。更に２段目と３段目の折り返す際は、２段目の１０ターン目とスロット内底部側面Ｂ１２との間に最終線３Ｃの１１ターン目の巻線３が位置するようにしている。
【００４０】
また、このことからもわかる様に、歯部Ａと歯部Ｂとに巻き付けた巻線３は、確実に密着させ正確に整列巻きすることができ、歯部Ａの樹脂ボビンＡ１に巻き付けられた巻線３の１ターン目から１１ターン目の総断面形状は、固定子１のスロット４の中央線６０（スロット内開口部中央とスロット内底部中央を結んだ線）より若干飛び出した凸形状となっており、逆に、歯部Ｂの樹脂ボビンＢ１に巻き付けられた巻線３の１ターン目から１１ターン目の総断面形状は、固定子１のスロット４の中央線６０（スロット内開口部中央とスロット内底部中央を結んだ線）より飛び出さないような凹形状となっている。これにより、歯部Ａと歯部Ｂに巻き付けた隣同士の巻線３の断面形状が凹凸形状となり最低限の絶縁距離を確保しながら、隣同士の巻線３が干渉することなく多くの巻線３を巻くことができる。
【００４１】
尚、樹脂ボビンＡ１のスロット内歯部側面Ａ１１及び、樹脂ボビンＢ１のスロット内歯部側面Ｂ１１には、巻線３を巻き付けるためのガイド溝５０を設けている。ガイド溝５０は巻線３を整列巻きする際、巻線３の整列巻きがずれないように巻線３の線径が確実に凹溝に収まるように波型形状の凹凸溝としている。このガイド溝５０により太い線径の巻線でも比較的容易に樹脂ボビンＡ１、Ｂ１のスロット内歯部側面Ａ１１、Ｂ１１に巻線３が乱れることなく整列巻きさせることができ、本実施形態との相乗効果により、よりよい効果を得ることができる。
【００４２】
また、図１〜図４に示した実施形態を用いる場合、歯部を環状に配置させた固定子１の構造であれば、隣同士の歯部Ａと歯部Ｂは、分割した固定子コア片とすることが好ましい。これにより、歯部Ａ及び歯部Ｂに巻線３を巻き付ける際に巻線機等のノズルが通過する隙間を考慮することなく巻線３を巻き付けることが可能となり、歯部Ａ、Ｂに多くの巻線３を巻き付けることができ電動機の性能を向上させることができる。従って、先に説明したように歯部Ａと歯部Ｂの巻線間の隙間を最低限の絶縁距離のみ考慮するだけで巻線３を巻き付けることができる。
【００４３】
図１〜図４に示した実施形態においては、固定子１の内径中心として歯部毎に径方向に分割した固定子コア片を固定子１の円周方向に環状に配置させ結合している。結合方法は、結合部分をレーザ等で溶接しても良いが、固定子コア片の歯部を環状に付け合せたのみでケース等に圧入、焼きバメ等により保持、固定しても良い。この場合、レーザ等による溶接を行わないため固定子コア片を形成している薄板鉄板の積層間に溶接の溶け込みが無く、薄板鉄板間の短絡がなくなり鉄損失を増やすこともない。尚、歯部を環状に配置させた固定子１の分割方法は、この方法に限定されるものではなく、例えば、固定子の歯部分とヨーク部分との２分割の固定子コア片としてもよい。
【００４４】
また、環状に配置された固定子１のスロット数がＮ（Nは偶数）スロットの時、固定子１の巻線３によって発生する磁極数がＮ−２とした場合、隣同士の歯部Ａ、Ｂに巻き付けた巻線３の巻き回方向が逆向きに巻き付けた電動機の固定子となるため、歯部Ａと歯部Ｂに巻き付けた巻線３の巻き回方向の違いにより巻線３の総断面形状を変えることができる。例えば、歯部Ａでは巻き付けた巻線３の総断面形状を凸形状とした場合、歯部Ｂでは巻き付けた巻線３の総断面形状を凹形状とすることができ、歯部Ａと歯部Ｂに巻き付けた巻線３の総断面形状は凸凹形状が若干の隙間をおいて対峙した形状となる。これにより歯部Ａと歯部Ｂの巻線間の絶縁距離を最低限考慮するだけで巻線３を歯部に多く巻き付けることができ、電動機の性能を向上させることができる。
【００４５】
尚、特に電動機のシャフトにかかる磁気バランスの均衡を考慮した場合、固定子のスロット数が１２スロットの場合は、固定子の巻線によって発生する磁極数としては１０極（回転子の磁極数としてはN±２となり、１０極または１４極となる。）、或いは、固定子のスロット数が１８スロットの場合は、固定子の巻線によって発生する磁極数１６極（回転子の磁極数としてはN±２となり、１６極または２０極となる。）が好ましい。
【００４６】
また、図１〜図４に示した実施形態の電動機の固定子の樹脂ボビンＡ１、Ｂ１の角部突起Ａ２０、Ｂ３０は、歯部Ａ、Ｂに巻き付けられた巻線３の線径がφ０．８５未満の場合においては、歯部Ａ、Ｂに巻線３を巻き付ける際、巻線３が歯部Ａ、Ｂに馴染み整列巻きや、巻き太りを考慮しなくても巻線３を比較的容易に巻き付けることができる。逆に、歯部Ａ、Ｂに巻き付けられた巻線３の線径がφ２．６以上の場合においては、樹脂ボビンＡ１、Ｂ１に角部突起Ａ２０、Ｂ３０を設けても、巻線３の線径が太過ぎるため巻き回する自由度が少なく角部突起Ａ２０、Ｂ３０を設けた効果を十分に得ることができない。従って、おもに歯部Ａと歯部Ｂに巻き付けられる巻線３の線径がφ０．８５〜φ２．５を用いた場合において樹脂ボビンＡ１、Ｂ１の角部突起Ａ２０、Ｂ３０の効果を最大限に発揮することができる。
【００４７】
また、この様な電動機の固定子を低電圧で駆動される車両搭載用の電動機の固定子に用いることにより線径の太い巻線を固定子のスロットに整列に巻き付け、少しでも多くの巻線を巻き付けることができる。更に、巻線を小さく巻くことができるため銅損失を低減することができ電動機性能が向上することができる。特に、車両駆動用の電動機の固定子や、電動用パワーステアリングの電動機の固定子とすることにより性能を向上させることができる。また、巻線への傷、破損が少なく、絶縁用ボビン及び積層コア等の破損、変形のない品質を向上した電動機の固定子とすることができる。具体的には、電圧が６０Ｖ以下の場合で駆動運転領域が１５０００ｒ／ｍｉｎ以下の電動機の固定子に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態による電動機の固定子の歯部拡大図。
【図２】図１の実施形態による電動機の固定子の歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１の各断面図。
【図３】図１の実施形態による電動機の固定子の歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１の各断面図。
【図４】図２の実施形態の歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１における部分斜視図。
【図５】図３の実施形態の歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１における部分斜視図。
【図６】図１の実施形態における各歯部に巻き付けた巻線方法。
【図７】図６の巻線方法による電動機の固定子の結線図。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・固定子、２・・・ヨーク、３・・・巻線、３ａ・・・巻き始め線、３ｂ・・・渡り線、３ｃ・・・最終線、４・・・スロット、Ａ，Ｂ・・・歯部、Ａ１，Ｂ１・・・樹脂ボビン、Ａ１１，Ｂ１１・・・スロット内歯部側面、Ａ１２，Ｂ１２・・・スロット内底部側面、Ａ１３，Ｂ１３・・・スロット内開口部側面、Ａ２０，Ｂ３０・・・角部突起、５０・・・ガイド溝、６０・・・固定子のスロットの中央線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子歯部に樹脂ボビンを装着し、直接巻線を巻き付けた集中巻き方式による電動機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題等によって低電圧で駆動される電動機を搭載した電動車両が増えてきている。このような電動機の固定子は車両搭載スペースから小型化や、省エネルギーの観点から損失が少なく、高効率の電動機が要求されている。これらの要求に対して固定子に巻き付けられる巻線は、線径が太く、巻き回数の少ない仕様となっている。このような巻線仕様に対しては、固定子の歯部に直接巻線を巻き付ける集中巻き方式の巻線方法が適している。これにより固定子から飛び出す巻線の巻線高さを小さくすることができ、また巻線によって発生する銅損失を低減することができる。
【０００３】
具体的な電動機の仕様としては、電圧が６０Ｖ以下の場合で駆動運転領域が１５０００ｒ／ｍｉｎ以下の電動機等がある。
【０００４】
このような電動機においては、特開平１１−１２２８５５号公報（特許文献１参照）に示す様に樹脂ボビンの鍔部に屈曲自在に絶縁板を一体的に設けて、固定子の歯部の先端となる鍔部の内側に段差、または６０度程度の角度を成す斜面を設けた絶縁用の樹脂ボビンが使用されている。これにより固定子の歯部に巻き付ける巻線を整列に巻くことができ、スロット内の占積率を上げることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２２８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、このような低電圧の電動機に太い線径の巻線を樹脂ボビンに巻き付ける際、巻き太りが発生し巻線の自由度が奪われる。特に、固定子の歯部に直接巻線を巻き付ける集中巻き方式では、隣同士が異極であるためスロット内での巻き太りは隣同士の巻線が接触し絶縁不良となる。これに鑑みて、樹脂ボビンに巻線を整列巻きできるように歯部の先端となる鍔部の内側に巻線ガイド用の段差部、または６０度程度の角度を成す斜面を設けた絶縁用の樹脂ボビンが使用されている。しかしながら、これらの樹脂ボビンは、隣同士の歯部の巻線の巻き回方向が同じ方向に巻き付けられた集中巻きの電動機の固定子においては有効な構造であるが、隣同士の歯部に巻き付ける巻線の巻き回方向が異なる場合においては、巻線ガイド用の段差部、または６０度程度の角度を成す斜面を歯部の先端となる鍔部の内側に設けるだけでは、確実に整列巻きを実現することは困難である。
【０００７】
具体的には、樹脂ボビンに巻線を巻く場合、すべての固定子の歯部に巻かれる巻線の巻き回方向が一定の場合は、巻線の１段目から２段目への移動が段差部分または６０度程度の角度を成す斜面部分によりスムーズな移動が行え整列巻きに巻き回することができるが、隣同士の歯部によって巻線の巻き回方向が違う場合は、一方の歯部の巻線の巻き回方向では、先に説明したように巻線の１段目から２段目への移動は、歯部の先端となる鍔部の内側に巻線ガイド用の段差部分または６０度程度の角度を成す斜面部分により巻線のスムーズな移動でき整列巻きすることができるが、巻き回方向が逆向きとなる他方の歯部においては、歯部の先端となる鍔部の内側に巻線ガイド用の段差部分または６０度程度の角度を成す斜面部分を設けただけでは巻線の移動がスムーズに行えず乱巻きとなり巻き太りとなってしまう。従って、隣同士が異極となる歯部に巻かれた巻線が接触し絶縁不良となったり、固定子のスロット内に巻かれる巻線の占積率を上げることができなかったりする。また、コイルエンドの高さも高くなり電動機の小型化、高性能を達成することが難しくなっている。
【０００８】
また、巻線を無理に小さく巻き付けようとすると巻線の線径が太く可とう性が悪いため、巻線を強く引張り固定子の歯部に巻き付けることになり巻線自体が傷ついたり、破損したりして絶縁不良の原因となってしまう。更には巻線を強く引張ることにより樹脂ボビン自体が破損したり、引いては積層コアの変形が発生することになる。
【０００９】
本発明は、これに鑑みて、特に低電圧の線径の太い巻線を用いた電動機の固定子であって、巻線の巻き回方向が隣同士の歯部において逆向きに巻き付けられた電動機の固定子において、巻線を固定子の歯部に整列に巻き付け少しでも多くの巻線を巻き付けることができ、また巻線を小さく巻き付け銅損失を低減できる樹脂ボビンを使用した電動機の固定子としている。また、巻線間の接触がなく、巻線への傷、破損が少なく、引いては絶縁用ボビン及び積層コア等の破損、変形の少ない品質を向上した電動機の固定子とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
課題を解決するための本発明は、電動機の固定子の歯部が環状に配置され、歯部には樹脂ボビンを装着し、樹脂ボビンの上には巻線を集中巻し、前記巻線の巻き回方向は隣同士の前記歯部において逆向きに巻き付けられた電動機の固定子において、前記樹脂ボビンのスロット内側面に巻線を整列巻きにするための角部突起を設けた電動機の固定子としている。
【００１１】
特に、前記角部突起が隣同士の歯部に装着した樹脂ボビンの一方の歯部のスロット内歯部側面とスロット内底部側面とが交差する位置に設けられ、他方の歯部にはスロット内歯部側面とスロット開口側のスロット内開口部側面とが交差する位置とに設けることにより、隣同士の歯部に巻き回された巻線の断面形状を凹凸形状とすることができ、互いに干渉することなく巻線を整列巻きすることができ絶縁距離を保ちながら近接させることができる電動機の固定子としている。
【００１２】
尚、前記電動機の固定子が分割された固定子コアを環状に配置した電動機の固定子に用いることにより、隣同士の歯部に巻き回された巻線を容易に整列巻きすることができ、隣同士の歯部に巻き付けられた巻線間の絶縁距離を最低限保ちながら多くの巻線を巻くことができる電動機の固定子である。
【００１３】
また、環状に配置された固定子のスロット数をＮ（Nは偶数）スロットとした場合、固定子の巻線によって発生する磁極数がＮ−２とした場合、隣同士の歯部に巻き付けた巻線の巻き回方向を逆向きに巻き付けた電動機の固定子としている。例えば、固定子のスロット数が１２スロット、固定子の巻線によって発生する磁極数１０極（回転子の磁極数としてはN±２となり、１０極または１４極となる）、或いは、固定子のスロット数が１８スロット、固定子の巻線によって発生する磁極数１６極（回転子の磁極数としてはN±２となり、１６極または２０極となる）がある。
【００１４】
更に、本発明の電動機の固定子に巻き付けられる巻線の線径がφ０．８５〜φ２．５の太い線径を整列巻きすることができ電動機の品質、性能を向上した電動機の固定子とすることができる。
【００１５】
また、本発明の電動機の固定子を低電圧の車両搭載用電動機に用いることにより固定子の巻線が整列巻きされ多くの巻線を巻き付けることができ電動機性能を向上することができる。また、巻線に傷、破損がなく、引いては絶縁用ボビン及び積層コア等の破損、変形のない品質を向上した電動機の固定子とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、電動機の固定子の歯部が環状に配置され、歯部には樹脂ボビンを装着し、樹脂ボビンの上には巻線を集中巻し、巻線の巻き回方向が隣同士の歯部において逆向きに巻き付けられた電動機の固定子において、前記樹脂ボビンのスロット内側面に角部突起を設けられた樹脂ボビンを電動機の固定子に装着することにより巻線を整列巻きすることができる。また、角部突起により樹脂ボビンの歯部に巻き付けた一方の歯部の巻線の断面形状を凹形状とすることができ、他方の歯部に巻き付けた巻線の断面形状を凸形状とすることができるため、隣同士の歯部に巻き回された巻線の断面形状を凹凸形状とすることができ、互いに干渉することなく巻線を整列巻きすることができ絶縁距離を保ちながら近接させることができる。
【００１７】
また、特に樹脂ボビンにおける前記角部突起の位置が、隣同士の歯部に装着した樹脂ボビンの一方の歯部のスロット内歯部側面とスロット内底部側面とが交差する位置に設けられ、他方の歯部にはスロット内歯部側面とスロット開口側のスロット内開口部側面とが交差する位置とに設けることにより、樹脂ボビンの一方の歯部に巻き付けた巻線の断面形状を容易に凹形状とすることができ、他方の歯部に巻き付けた巻線の断面形状を容易に凸形状とすることができる。これにより隣同士の歯部に巻き回された巻線の断面形状が凹凸形状となり互いに干渉することなく、巻線を整列巻きすることができ絶縁距離を保ちながら近接させることができる。
【００１８】
尚、電動機の固定子が分割された固定子コアを環状に配置した電動機の固定子に用いることにより、隣同士の歯部に巻き付けられた巻線を容易に整列巻きすることができ、隣同士の歯部に巻き付けられた巻線間の絶縁距離を最低限保ちながら多くの巻線を巻き付けることができる電動機の固定子とすることができる。
【００１９】
また、環状に配置された固定子のスロット数をＮ（Nは偶数）スロットとし、固定子の巻線によって発生する磁極数がＮ−２とした場合、隣同士の歯部に巻き付けた巻線の巻き回方向が互いに逆向きに巻き付けた電動機の固定子では、一方の歯部に巻き付けた巻線の断面形状を凹形状とし、他方の歯部に巻き付けた巻線の断面形状を凸形状とすることができる。これにより隣同士の歯部に巻き回された巻線の断面形状が凹凸形状となり互いに干渉することなく、巻線を整列巻きすることができ絶縁距離を保ちながら近接させることができる。
【００２０】
この様な電動機の固定子の巻線の線径がφ０．８５〜φ２．５の太い線径を使用する場合でも、巻線の巻き太りがなく固定子の歯部に装着した樹脂ボビンに容易に整列巻きすることができ、巻線を小さく巻き付け銅損失を低減した電動機の固定子とすることができる。また、引いては巻線への傷、破損が少なく、絶縁用ボビン及び積層コア等の破損、変形のない品質を向上した電動機の固定子とすることができる。
【００２１】
特に、低電圧で駆動される車両搭載用の電動機の固定子に用いることにより線径の太い巻線を固定子のスロットに整列に巻き付け少しでも多くの巻線を巻き付けることができる。具体的には、電圧が６０Ｖ以下の場合で駆動運転領域が１５０００ｒ／ｍｉｎ以下の電動機の固定子に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１は、環状に配置された電動機の固定子１の歯部Ａ、Ｂに樹脂ボビンＡ１、Ｂ１が装着され、樹脂ボビンＡ１、Ｂ１の上から巻線３が直接巻き付けられた集中巻き方式における電動機の固定子１の歯部拡大図である。この固定子１の歯部Ａ、Ｂには、隣同士の歯部Ａ、Ｂにおける巻線３の巻き回方向が逆向きに巻き付けられている。
【００２３】
具体的には、図１での歯部Ａは固定子１の内径から見た場合（矢印方向から見た場合）、巻線３の巻き回方向は反時計方向に巻き回されており、歯部Ｂを固定子１の内径から見た場合（矢印方向から見た場合）、巻線３の巻き回方向は時計方向に巻き回されている。歯部Ａと歯部Ｂは渡り線３ｂにより繋がれている。歯部Ａの巻き始め線の１ターン目から反時計方向に巻き回され１１ターン目まで巻き回された後（図２（ｂ）参照）、渡り線３ｂにより隣の歯部Ｂへ渡っている。歯部Ｂでは、歯部Ａからの渡り線３ｂの１ターン目から時計方向に巻き回され最終線の１１ターン目まで巻き回されている（図３（ｂ）参照）。本実施形態では歯部Ａと歯部Ｂとは渡り線３ｂにより繋がれ１セットとなっている。
【００２４】
尚、図１に示した電動機の固定子の巻線方法を図６に示している。また結線図を図７に示している。図６の実施形態では歯部Ａ、歯部Ｂが交互に配置され、隣同士の歯部において巻線３の巻き回方向が逆向きに巻き付けられている。図６では、スロットＮＯ．１〜１２に巻線３が装着され、２Ｙ結線された１２スロット１０極に集中巻きされた電動機の固定子を示している。
【００２５】
固定子１の歯部Ａ、Ｂに装着された樹脂ボビンＡ１、Ｂ１により、固定子１のスロット４内の絶縁を形成している。樹脂ボビンＡ１、Ｂ１は固定子１のスロット４の形状にならった形状であり、スロット４内での主要部分の樹脂ボビンの厚さはｔ０．３〜ｔ０．８程度になっている。樹脂ボビンの材質としては、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、液晶ポリマー等を使用している。
【００２６】
図２には、図１の実施形態における電動機の固定子の歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１の各断面図を示している。図２（ａ）は、歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１の巻線引出し側における樹脂ボビンＡ１の軸方向断面図である。図２（ｂ）は、歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１の横断面図。図２（ｃ）は、歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１の反巻線引出し側における樹脂ボビンＡ１の軸方向断面図である。また、図４には、図２に示した樹脂ボビンＡ１の巻線引出し側における部分斜視図を示している。
【００２７】
図２（ｂ）及び図４からも解るように樹脂ボビンＡ１には、固定子１の歯部Ａにならった樹脂ボビンＡ１のスロット内歯部側面Ａ１１と樹脂ボビンＡ１のスロット内底部Ａ１２との交差する位置に樹脂ボビンＡ１をスロット４内に突出した角部突起Ａ２０を設けている。
【００２８】
この樹脂ボビンＡ１のスロット内歯部側面Ａ１１には、スロット４内に突出した角部突起Ａ２０の横から巻線３の巻き始め線３ａの１ターン目が、固定子１の内径から見た場合反時計方向に巻き付けられている。これにより、巻線３の巻き始め位置が巻線３の線径のほぼ１／２ピッチ分、巻き始めがスロット内開口部側面Ａ１３側にずれることになる。これにより巻線３は隙間なく容易に俵積みし整列巻きすることができる。
【００２９】
これにより図２（ｂ）の実施形態では１段目の巻線３は１ターン目から５ターン目までは固定子１のスロット内底部Ａ１２からスロット内開口部側面Ａ１３まで整列巻きでき、その後、巻き回作業は２段目に折り返しスロット内開口部側面Ａ１３からスロット内底部Ａ１２に向い６ターン目から順次９ターン目まで整列に巻き回し、次に３段目に折り返しスロット内底部Ａ１２からスロット内開口部側面Ａ１３に向い１０ターン目、１１ターン目と、巻線３がずれることなく俵積みし確実に整列巻きすることができる。
【００３０】
ここで２段目、３段目の折り返しは、固定子１のスロット４の中央線６０（スロット内開口部中央とスロット内底部中央を結んだ線）より若干飛び出している（凸形状となっている）。図１の実施形態においては、１段目から２段目に折り返す際、１段目の３ターン目と４ターン目の巻線３の間に２段目の６ターン目が位置している。更に２段目と３段目の折り返す際は、２段目の８ターン目と９ターン目の巻線３の間に１０ターン目が位置するようにしている。
【００３１】
これにより巻き回する歯部Ａにおける最終ターンの１１ターンが若干スロット中央線６０から飛び出している（凸形状となっている）が巻線３をほぼ隙間なく密着させて整列巻きすることができる。尚、１段目の３ターン目と４ターン目の巻線３の間に２段目の６ターン目を位置させることや、２段目の８ターン目と９ターン目の巻線３の間に１０ターン目を位置させることは、巻線機の制御により容易に決定することができる。
【００３２】
次に、図１の実施形態から解るように歯部Ａの最終ターンの１１ターン目を巻き終えた後、渡り線３ｂにより、隣の歯部Ｂへ巻線３が引き廻されている。
【００３３】
図３には、図１の実施形態における電動機の固定子の歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１の各断面図を示している。図３（ａ）は、歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１の巻線引出し側における樹脂ボビンＢ１の軸方向断面図である。図３（ｂ）は、歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１の横断面図。図３（ｃ）は、歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１の反巻線引出し側における樹脂ボビンＢ１の軸方向断面図である。また、図５には、図３に示した樹脂ボビンＢ１の巻線引出し側における部分斜視図を示している。
【００３４】
図３（ｂ）及び図５からも解るように樹脂ボビンＢ１には、固定子１の歯部Ｂにならった樹脂ボビンＢ１のスロット内歯部側面Ｂ１１と樹脂ボビンＢ１のスロット内開口部側面Ｂ１３との交差する位置に樹脂ボビンＢ１をスロット４内に突出した角部突起Ｂ３０を設けている。
【００３５】
この樹脂ボビンＢ１のスロット内歯部側面Ｂ１１には、１段目の巻線３が固定子内径から見た場合、時計方向に巻き回されている。歯部Ｂにおける巻線３の１ターン目から５ターン目までは固定子１のスロット内底部Ｂ１２からスロット内開口部側面Ｂ１３まで整列巻きされているが、１段目の最終ターンである６ターン目を樹脂ボビンＢ１のスロット内歯部側面Ｂ１１に密着させ巻き付けることができないため、樹脂ボビンＢ１のスロット内歯部側面Ｂ１１とスロット内開口部側面Ｂ１３とが交差する位置に樹脂ボビンＢ１をスロット４内に突出した角部突起Ｂ３０を設け巻線３を整列巻きし、巻線３が崩れない様にしている。
【００３６】
これにより、巻線３の１段目の最終ターンである６ターン目は、巻線３の線径のほぼ１／２ピッチ分スロット内歯部側面Ｂ１１よりスロット４の中央線６０側にずれることになる。これにより巻線３が隙間なく容易に俵積みし整列巻きすることができる。
【００３７】
尚、この角部突起Ｂ３０は、２段目に巻線３が折り返す際、巻線３のガイド溝の役目も兼ねており、角部突起Ｂ３０が仮にないと巻線３をスロット内歯部側面Ｂ１１に密着させて巻き付けることができなかったり、巻線３を整列巻きすることができずに巻き太りを発生してしまう。
【００３８】
その後、巻き回作業は２段目に折り返しスロット内開口部側面Ｂ１３からスロット内底部Ｂ１２に向い７ターン目から順次１０ターン目まで整列に巻き回し、次に３段目に折り返しスロット内底部Ｂ１２からスロット内開口部側面Ｂ１３に向い最終線３Ｃの１１ターン目の巻線３がずれることなく俵積みし確実に整列巻きすることができる。
【００３９】
ここで２段目、３段目の折り返しは、固定子１のスロット４の中央線６０（スロット内開口部中央とスロット内底部中央を結んだ線）よりほぼ飛び出さないようにしている（凹形状となっている）。従って、図１の実施形態においては、１段目から２段目に折り返す際、１段目の４ターン目と５ターン目の巻線３の間に２段目の７ターン目が位置している。更に２段目と３段目の折り返す際は、２段目の１０ターン目とスロット内底部側面Ｂ１２との間に最終線３Ｃの１１ターン目の巻線３が位置するようにしている。
【００４０】
また、このことからもわかる様に、歯部Ａと歯部Ｂとに巻き付けた巻線３は、確実に密着させ正確に整列巻きすることができ、歯部Ａの樹脂ボビンＡ１に巻き付けられた巻線３の１ターン目から１１ターン目の総断面形状は、固定子１のスロット４の中央線６０（スロット内開口部中央とスロット内底部中央を結んだ線）より若干飛び出した凸形状となっており、逆に、歯部Ｂの樹脂ボビンＢ１に巻き付けられた巻線３の１ターン目から１１ターン目の総断面形状は、固定子１のスロット４の中央線６０（スロット内開口部中央とスロット内底部中央を結んだ線）より飛び出さないような凹形状となっている。これにより、歯部Ａと歯部Ｂに巻き付けた隣同士の巻線３の断面形状が凹凸形状となり最低限の絶縁距離を確保しながら、隣同士の巻線３が干渉することなく多くの巻線３を巻くことができる。
【００４１】
尚、樹脂ボビンＡ１のスロット内歯部側面Ａ１１及び、樹脂ボビンＢ１のスロット内歯部側面Ｂ１１には、巻線３を巻き付けるためのガイド溝５０を設けている。ガイド溝５０は巻線３を整列巻きする際、巻線３の整列巻きがずれないように巻線３の線径が確実に凹溝に収まるように波型形状の凹凸溝としている。このガイド溝５０により太い線径の巻線でも比較的容易に樹脂ボビンＡ１、Ｂ１のスロット内歯部側面Ａ１１、Ｂ１１に巻線３が乱れることなく整列巻きさせることができ、本実施形態との相乗効果により、よりよい効果を得ることができる。
【００４２】
また、図１〜図４に示した実施形態を用いる場合、歯部を環状に配置させた固定子１の構造であれば、隣同士の歯部Ａと歯部Ｂは、分割した固定子コア片とすることが好ましい。これにより、歯部Ａ及び歯部Ｂに巻線３を巻き付ける際に巻線機等のノズルが通過する隙間を考慮することなく巻線３を巻き付けることが可能となり、歯部Ａ、Ｂに多くの巻線３を巻き付けることができ電動機の性能を向上させることができる。従って、先に説明したように歯部Ａと歯部Ｂの巻線間の隙間を最低限の絶縁距離のみ考慮するだけで巻線３を巻き付けることができる。
【００４３】
図１〜図４に示した実施形態においては、固定子１の内径中心として歯部毎に径方向に分割した固定子コア片を固定子１の円周方向に環状に配置させ結合している。結合方法は、結合部分をレーザ等で溶接しても良いが、固定子コア片の歯部を環状に付け合せたのみでケース等に圧入、焼きバメ等により保持、固定しても良い。この場合、レーザ等による溶接を行わないため固定子コア片を形成している薄板鉄板の積層間に溶接の溶け込みが無く、薄板鉄板間の短絡がなくなり鉄損失を増やすこともない。尚、歯部を環状に配置させた固定子１の分割方法は、この方法に限定されるものではなく、例えば、固定子の歯部分とヨーク部分との２分割の固定子コア片としてもよい。
【００４４】
また、環状に配置された固定子１のスロット数がＮ（Nは偶数）スロットの時、固定子１の巻線３によって発生する磁極数がＮ−２とした場合、隣同士の歯部Ａ、Ｂに巻き付けた巻線３の巻き回方向が逆向きに巻き付けた電動機の固定子となるため、歯部Ａと歯部Ｂに巻き付けた巻線３の巻き回方向の違いにより巻線３の総断面形状を変えることができる。例えば、歯部Ａでは巻き付けた巻線３の総断面形状を凸形状とした場合、歯部Ｂでは巻き付けた巻線３の総断面形状を凹形状とすることができ、歯部Ａと歯部Ｂに巻き付けた巻線３の総断面形状は凸凹形状が若干の隙間をおいて対峙した形状となる。これにより歯部Ａと歯部Ｂの巻線間の絶縁距離を最低限考慮するだけで巻線３を歯部に多く巻き付けることができ、電動機の性能を向上させることができる。
【００４５】
尚、特に電動機のシャフトにかかる磁気バランスの均衡を考慮した場合、固定子のスロット数が１２スロットの場合は、固定子の巻線によって発生する磁極数としては１０極（回転子の磁極数としてはN±２となり、１０極または１４極となる。）、或いは、固定子のスロット数が１８スロットの場合は、固定子の巻線によって発生する磁極数１６極（回転子の磁極数としてはN±２となり、１６極または２０極となる。）が好ましい。
【００４６】
また、図１〜図４に示した実施形態の電動機の固定子の樹脂ボビンＡ１、Ｂ１の角部突起Ａ２０、Ｂ３０は、歯部Ａ、Ｂに巻き付けられた巻線３の線径がφ０．８５未満の場合においては、歯部Ａ、Ｂに巻線３を巻き付ける際、巻線３が歯部Ａ、Ｂに馴染み整列巻きや、巻き太りを考慮しなくても巻線３を比較的容易に巻き付けることができる。逆に、歯部Ａ、Ｂに巻き付けられた巻線３の線径がφ２．６以上の場合においては、樹脂ボビンＡ１、Ｂ１に角部突起Ａ２０、Ｂ３０を設けても、巻線３の線径が太過ぎるため巻き回する自由度が少なく角部突起Ａ２０、Ｂ３０を設けた効果を十分に得ることができない。従って、おもに歯部Ａと歯部Ｂに巻き付けられる巻線３の線径がφ０．８５〜φ２．５を用いた場合において樹脂ボビンＡ１、Ｂ１の角部突起Ａ２０、Ｂ３０の効果を最大限に発揮することができる。
【００４７】
また、この様な電動機の固定子を低電圧で駆動される車両搭載用の電動機の固定子に用いることにより線径の太い巻線を固定子のスロットに整列に巻き付け、少しでも多くの巻線を巻き付けることができる。更に、巻線を小さく巻くことができるため銅損失を低減することができ電動機性能が向上することができる。特に、車両駆動用の電動機の固定子や、電動用パワーステアリングの電動機の固定子とすることにより性能を向上させることができる。また、巻線への傷、破損が少なく、絶縁用ボビン及び積層コア等の破損、変形のない品質を向上した電動機の固定子とすることができる。具体的には、電圧が６０Ｖ以下の場合で駆動運転領域が１５０００ｒ／ｍｉｎ以下の電動機の固定子に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態による電動機の固定子の歯部拡大図。
【図２】図１の実施形態による電動機の固定子の歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１の各断面図。
【図３】図１の実施形態による電動機の固定子の歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１の各断面図。
【図４】図２の実施形態の歯部Ａに装着した樹脂ボビンＡ１における部分斜視図。
【図５】図３の実施形態の歯部Ｂに装着した樹脂ボビンＢ１における部分斜視図。
【図６】図１の実施形態における各歯部に巻き付けた巻線方法。
【図７】図６の巻線方法による電動機の固定子の結線図。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・固定子、２・・・ヨーク、３・・・巻線、３ａ・・・巻き始め線、３ｂ・・・渡り線、３ｃ・・・最終線、４・・・スロット、Ａ，Ｂ・・・歯部、Ａ１，Ｂ１・・・樹脂ボビン、Ａ１１，Ｂ１１・・・スロット内歯部側面、Ａ１２，Ｂ１２・・・スロット内底部側面、Ａ１３，Ｂ１３・・・スロット内開口部側面、Ａ２０，Ｂ３０・・・角部突起、５０・・・ガイド溝、６０・・・固定子のスロットの中央線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の固定子の歯部が環状に配置され、前記歯部には樹脂ボビンを装着し巻線が集中巻きされ、前記巻線の巻き回方向は隣同士の前記歯部において逆向きに巻き付けられた電動機の固定子であって、
前記樹脂ボビンのスロット内側面には巻線を整列巻きにするための角部突起が設けられたことを特徴とする電動機の固定子。
【請求項２】
前記角部突起は、隣同士の前記歯部に装着した樹脂ボビンの一方の歯部のスロット内歯部側面とスロット内底部側面とが交差する位置に設けられ、他方の歯部にはスロット内歯部側面とスロット開口側のスロット内開口部側面とが交差する位置とに設けられた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】
前記電動機の固定子は分割された固定子コアで、環状に配置されたことを特徴とする請求項１項または請求項２項に記載の電動機の固定子。
【請求項４】
前記電動機の固定子に巻線を巻き付けるためのスロット数はＮ（Nは偶数）スロットを有し、前記固定子の巻線によって発生する磁極数はＮ−２であることを特徴とする請求項１項及至請求項３項いずれかに記載の電動機の固定子。
【請求項５】
前記電動機の固定子の歯部に巻き付けられた線径は、φ０．８５〜φ２．５であることを特徴とする請求項１項及至請求項４項いずれかに記載の電動機の固定子。
【請求項６】
前記固定子を、車両搭載用電動機に用いたことを特徴とする請求項１項及至請求項５項いずれかに記載の電動機の固定子。
【請求項１】
電動機の固定子の歯部が環状に配置され、前記歯部には樹脂ボビンを装着し巻線が集中巻きされ、前記巻線の巻き回方向は隣同士の前記歯部において逆向きに巻き付けられた電動機の固定子であって、
前記樹脂ボビンのスロット内側面には巻線を整列巻きにするための角部突起が設けられたことを特徴とする電動機の固定子。
【請求項２】
前記角部突起は、隣同士の前記歯部に装着した樹脂ボビンの一方の歯部のスロット内歯部側面とスロット内底部側面とが交差する位置に設けられ、他方の歯部にはスロット内歯部側面とスロット開口側のスロット内開口部側面とが交差する位置とに設けられた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】
前記電動機の固定子は分割された固定子コアで、環状に配置されたことを特徴とする請求項１項または請求項２項に記載の電動機の固定子。
【請求項４】
前記電動機の固定子に巻線を巻き付けるためのスロット数はＮ（Nは偶数）スロットを有し、前記固定子の巻線によって発生する磁極数はＮ−２であることを特徴とする請求項１項及至請求項３項いずれかに記載の電動機の固定子。
【請求項５】
前記電動機の固定子の歯部に巻き付けられた線径は、φ０．８５〜φ２．５であることを特徴とする請求項１項及至請求項４項いずれかに記載の電動機の固定子。
【請求項６】
前記固定子を、車両搭載用電動機に用いたことを特徴とする請求項１項及至請求項５項いずれかに記載の電動機の固定子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２９６１４６（Ｐ２００６−２９６１４６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１６５９６（Ｐ２００５−１１６５９６）
【出願日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（０００１００８７２）アイチエレック株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（０００１００８７２）アイチエレック株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
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