JPH11289721A - 積層固定子鉄心とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高占積率の固定子鉄心及びコイル使用量を減
少し、かつ、スロット間でのコイル接続及び製造工程の
少ない積層固定子鉄心とその製造方法を提供する。 【解決手段】 帯状フープ材１を歯形１１状に打ち抜
き、積層し、円環状に変形し、内径を調整する積層固定
子鉄心の製造方法において、打ち抜き帯状フープ材の歯
形状歯底部１３を径方向外側から押し込むことにより、
内径を調整する。内径方向に押し込んだ変形部１３を回
転子外径に合わせて加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯形状部分にコイ
ルを巻回した固定子鉄心とその製造方法に係り、特に、
使用材料費の低減及び各スロット間のコイル接続工数の
低減に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回転電機の固定子は、固定子鉄
心の円周方向に配置された歯部間に形成されるスロット
と、その内部に配置されたコイル及び鉄心とコイル間を
絶縁する絶縁物から形成されている。

【０００３】従来、歯形状固定子鉄心を製造する場合、
金型によって鉄心と同形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定
の厚さまで積層したものを使用していた。その際、コイ
ル上部を薄くして漏れを少なくするために、歯形状歯底
部を径方向外側から押し込んで成形することが行われて
いる（特開昭６１−１２８７４８号公報参照）。また、
帯状フープ材を歯形状部分が互いに噛み合うように打ち
抜き、積層し、円環状に変形して、積層固定子鉄心とす
る製造方法も提案されている（特開平７−１３５７５５
号公報参照）。

【０００４】次に、得られた積層固定子鉄心のスロット
内部に絶縁物を挿入した後、コイルを巻回していた。そ
して、コイル巻回後にコイル先端部分の接続を行い、固
定子鉄心とコイル間の絶縁を目的としてワニス等で固着
していた。なお、固定子鉄心にコイルを巻回する場合に
は、ノズルがスロット内部を出入りしながらコイルを各
歯部に整列に巻き付ける方法（以下、「歯部集中巻方
式」という。）と、予め専用治具に巻回しておいたコイ
ルをスロット内部に挿入する方法（以下、「インサータ
方式」という。）が行われていた。また、この固定子を
外部環境から保護するため、ケース（以下、「ハウジン
グ」と呼ぶ。）内に収納し、回転を防止して固定してい
た。

【０００５】近年、回転電機について、原価低減を目的
として材料利用率の向上を目指して固定子鉄心の巻き形
状の検討が行われている。しかしながら、巻き形状で帯
状フープ材から固定子鉄心を得る場合、材料取り及び加
工上の問題から歯部分の幅及び回転子の外径等が制約さ
れていた。また、小形化や高効率化を目的としてスロッ
ト内コイル占積率（以下、「占積率」という。）を高め
る傾向にある。このためには、前述したコイルの巻回方
法のうち、歯部集中巻方式が適していることが知られて
いる。しかしながら、この方式によると、各スロットに
おいてコイルの巻き始めと巻き終りが生じ、各コイル端
部の結線が必要となり、従来まで用いられてきたインサ
ータ方式よりも多くのコイル間接続が必要であった。さ
らに、巻き回したコイルの外側の被覆を外部からの不可
抗力による破損及び寿命による劣化から防ぐために樹脂
及びワニス等で保護する必要があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点に鑑み、高占積率の固定子鉄心及びコ
イル使用量を減少し、かつ、スロット間でのコイル接続
及び製造工程の少ない積層固定子鉄心とその製造方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、帯状フープ材
を歯形状に打ち抜き、積層し、円環状に変形し、内径を
調整する積層固定子鉄心の製造方法において、打ち抜き
帯状フープ材の歯形状歯底部を径方向外側から押し込む
ことにより、内径を調整する積層固定子鉄心の製造方法
である。

【０００８】また、本発明は、上記帯状フープ材を、歯
形状部分が互いに噛み合うように打ち抜く積層固定子鉄
心の製造方法である。

【０００９】そして、本発明は、内径方向に押し込んだ
変形部を回転子外径に合わせて加工する積層固定子鉄心
の製造方法である。

【００１０】更に、本発明は、歯形状部分にコイルを装
着し、樹脂又はワニス等で固着する積層固定子鉄心の製
造方法である。

【００１１】また、本発明は、歯形状部分にコイルを装
着する際、コイル間の渡り線を同一相間において連続し
て巻回する積層固定子鉄心の製造方法である。

【００１２】そして、本発明は、上記樹脂又はワニス
は、固定子外周部も固着する積層固定子鉄心の製造方法
である。

【００１３】更に、本発明は、コアバックを固定子外周
に圧入し、上記樹脂又はワニスで固着する積層固定子鉄
心の製造方法である。

【００１４】また、本発明は、円周方向に配置された歯
部間に形成されるスロットと、該スロットの内部に配置
されるコイルと、鉄心とコイル間を絶縁する絶縁物とか
らなる積層固定子鉄心において、上記コイルは、コイル
間の渡り線を同一相間において連続して巻回されている
積層固定子鉄心である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態を説明
する。以下、本発明による固定子鉄心の製造プロセスの
一実施例を、図１〜図６により説明する。図１は、実施
例における固定子鉄心の板取り工程の一例の説明図であ
る。図２は、実施例における固定子鉄心板を環状に成形
した状態の一例の説明図である。図３は、実施例におけ
る固定子環状鉄心歯を成形した状態の一例の説明図であ
る。図４は、実施例における固定子鉄心歯にボビンを挿
入した状態の一例の説明図である。図５は、実施例にお
ける固定子鉄心歯にコアバックを挿入しモールドした状
態の一例の説明図である。図６は、実施例におけるモー
ルド固定子鉄心を回転子鉄心を内径加工した状態の一例
の説明図である。

【００１６】実施例を説明する。図１は、本実施例にお
ける固定子鉄心の板取り工程の一例を示す。本実施例を
実現するための材料は、設定された歯部形状に応じた幅
を持った帯状フープ材１をプレスにより抜き材１９を打
抜くことによって、歯部１１ａ、１１ｂを有する固定子
鉄心材を２つ同時に得るものである。その際、抜き材１
９は、材料送りのガイドを兼用することができる。次
に、上記方法で長手方向に連続して打抜かれた歯部１１
を積層し、環状に成形する（図２参照）。このとき、図
１に示すように打抜かれた材料の場合、歯部１１の幅及
び固定子鉄心のスロット面積を確保するためには所定の
長さ（例えば、３０．９ｍｍ）を必要とするため、環状
に成形して得られた内径（３０．９ｍｍ）は、回転子外
径に対応した固定子内径（例えば、２４．３ｍｍ）とは
ならない場合が生じる。そのため、本実施例では、歯間
接続部１２の外側から径方向中心に向かって押し込み成
形する。これにより、環状成形時の内径（３０．９ｍ
ｍ）は変形し、回転子外径にほぼ対応した固定子内径
（例えば、２３．３ｍｍ）とすることができる。得られ
た固定子鉄心の歯部１１の一例を図３に示す。このと
き、歯間接続部１２を押し込むために成形コマを動作さ
せる手段としてはカム等を用いることができる。

【００１７】次に、打抜き、積層成形した固定子鉄心歯
に巻線を施す工程の一例を説明する。その説明図を図４
に示す。本工程では、得られた固定子鉄心を使用し、固
定子鉄心歯部１１の外側に、ボビン２１に直接且つ整列
して巻線を巻回した、開放形巻線方式を採用して形成し
たコイル２を挿入する。各ボビン２１は、予め固定子鉄
心歯部１１に挿入されており、そして、それぞれ巻回す
るために取り出され、巻線が巻回された状態で再び鉄心
歯部１１に挿入される。こうすることで、本工程におけ
る口出線２３は、各スロットには存在せず、その代わ
り、スロット間には渡り線２２が存在することとなる。
つまり、例えば三相モータの場合、口出線２３の数は各
相２箇所となるため、外部との接続作業は、合計６箇所
のみですむこととなる。

【００１８】モールド工程を説明する。本工程は、固定
子鉄心歯部の電工工程後に別途積層製作されたコアバッ
ク３を圧入し、スロット部４をモールドする。モールド
するのは、相間絶縁と固定子鉄心歯の回転を防ぐことを
目的としている。得られた状態を図５に示す。このと
き、モールドをスロット部４だけではなく、コアバック
３の外表面にも施すこともでき、そのときは、意匠性を
出すことができるので、ハウジングを省略することがで
きる。

【００１９】最後の工程として、固定子の歯底部の変形
部分１３を切削加工により除去する。これにより、固定
子の内径は、所定の値（例えば、２４．３ｍｍ）とな
り、回転子外径に合わせることができる。得られた状態
を図６に示す。

【００２０】以上説明したように、本実施例によれば、
回転電機の固定子の歯部分の成形において、帯状フープ
材から所定形状の歯幅及び高さに合わせて打抜き加工
し、環状に巻き積層して歯を成形し、その際、回転子の
外径に合わせた歯内径にするため、各歯間のブリッジ部
分を半径方向に外側から押込むことにより、所定の内径
を得ることができ、また、コイルの巻線においては、絶
縁物によって覆われた歯部にコイルを搬出するノズルで
集中的に巻回する際に、必要な結線方法に応じた動作を
し、各スロット間の渡り線長さを適切に調整することに
よって、必要最低限の結線でコイルの接続を行うことが
でき、さらに、固定子鉄心に巻回されたコイル表面に樹
脂及びワニス等で固着することによって、コイル表面の
キズを防止し絶縁特性をよくすることができる。また、
コイルの固着に樹脂を用いた場合、固定子外表面にも同
時に樹脂を施すことによって、ハウジング及びその組立
工程を省略することができる。なお、固定子の歯底部の
変形部分１３を切削加工により除去する工程は、歯底部
の変形部分が存在するときの内径が、所定の値（例え
ば、２４．３ｍｍ）であるときは、省略することができ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、高占積率の固定子鉄心
及びコイル使用量を減少し、かつ、スロット間でのコイ
ル接続及び製造工程の少ない積層固定子鉄心を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における固定子鉄心の板取り工程の一例
の説明図。

【図２】実施例における固定子鉄心板を環状に成形した
状態の一例の説明図。

【図３】実施例における固定子環状鉄心歯を成形した状
態の一例の説明図。

【図４】実施例における固定子鉄心歯にボビンを挿入し
た状態の一例の説明図。

【図５】実施例における固定子鉄心歯にコアバックを挿
入しモールドした状態の一例の説明図。

【図６】実施例におけるモールド固定子鉄心を回転子鉄
心を内径加工した状態の一例の説明図。

【符号の説明】

１ 帯状フープ材 １１、１１ａ、１１ｂ 歯部 １２ 歯部 １３ 変形部分 １９ 抜き材 ２ コイル歯 ２１ ボビン ２２ 渡り線 ２３ 口出線 ３ コアバック ３１ 外壁

フロントページの続き (72)発明者 浅野 洋一郎 東京都千代田神田駿河台四丁目６番地 株 式会社日立製作所内 (72)発明者 清水 泉 東京都千代田神田駿河台四丁目６番地 株 式会社日立製作所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状フープ材を歯形状に打ち抜き、積層
   し、円環状に変形し、内径を調整する積層固定子鉄心の
   製造方法において、 打ち抜き帯状フープ材の歯形状歯底部を径方向外側から
   押し込むことにより、内径を調整することを特徴とする
   積層固定子鉄心の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の積層固定子鉄心の製造方
   法において、 上記帯状フープ材を、歯形状部分が互いに噛み合うよう
   に打ち抜くことを特徴とする積層固定子鉄心の製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の積層固定子鉄心の製造方
   法において、 内径方向に押し込んだ変形部を回転子外径に合わせて加
   工することを特徴とする積層固定子鉄心の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の積
   層固定子鉄心の製造方法において、 歯形状部分にコイルを装着し、樹脂又はワニス等で固着
   することを特徴とする積層固定子鉄心の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の積層固定子鉄心の製造方
   法において、 歯形状部分にコイルを装着する際、コイル間の渡り線を
   同一相間において連続して巻回することを特徴とする積
   層固定子鉄心の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載の積層固定子鉄心の製造方
   法において、 上記樹脂又はワニスは、固定子外周部も固着することを
   特徴とする積層固定子鉄心の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項４〜６のいずれか１項に記載の積
   層固定子鉄心の製造方法において、 コアバックを固定子外周に圧入し、上記樹脂又はワニス
   で固着することを特徴とする積層固定子鉄心の製造方
   法。
8. 【請求項８】 円周方向に配置された歯部間に形成され
   るスロットと、該スロットの内部に配置されるコイル
   と、鉄心とコイル間を絶縁する絶縁物とからなる積層固
   定子鉄心において、 上記コイルは、コイル間の渡り線を同一相間において連
   続して巻回されていることを特徴とする積層固定子鉄
   心。