JP7151438B2 - Stator, rotary electric machine using this stator, and method for manufacturing stator - Google Patents
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Description
本発明は、固定子、この固定子を用いる回転電機および固定子の製造方法に関する。 The present invention relates to a stator, a rotating electrical machine using this stator, and a method of manufacturing the stator.
一般に、回転電機の出力密度(出力密度=出力/回転電機の体積)を向上させるため、固定子の絶縁部材の巻枠(以下、「インシュレータ」という)を介在させたコアに銅線を巻線する周回数を増やし、通電時の磁力を向上させる方法がある。一般的に、銅線を整列させながら巻線することにより、限られた巻線領域へ効率的に巻線できる。しかしながら、部材寸法、部材固定位置と組立作業のバラツキなどにより、巻線の整列性が悪化することが多い。
ここで、固定子のコアシートに積層方向弾性凸部およびコア積層用打出部を設けることで、積層高さのバラツキを吸収し、巻線の整列性の悪化を抑制する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
また、回転電機の効率(効率=出力/(出力+損失))を向上させるため、固定子の鉄材を薄板状のコアシートを複数枚積層したコアとすることで渦電流による鉄損を低減する方法がある。一般的に、コアシートを抜きカシメにより製造するため、生産性が良い反面、カシメ部分で積層方向に導通することで渦電流が増大する。この対策として、積層間を接着してコアを得る方法がある(例えば、特許文献2参照)。
In general, in order to improve the output density of a rotating electric machine (output density = output/volume of the rotating electric machine), a copper wire is wound around a core interposed with a winding frame (hereafter referred to as an "insulator") for insulating the stator. There is a method of increasing the number of rotations to improve the magnetic force when energized. In general, winding a copper wire while aligning it enables efficient winding in a limited winding area. However, the alignment of the windings is often degraded due to variations in member dimensions, member fixing positions, assembly work, and the like.
Here, there is a method of absorbing the variation in lamination height and suppressing the deterioration of alignment of the windings by providing the core sheet of the stator with elastic projections in the lamination direction and core lamination embossments (for example, See Patent Document 1).
In addition, in order to improve the efficiency of rotating electric machines (efficiency = output / (output + loss)), iron loss due to eddy currents is reduced by using a core in which multiple thin core sheets are laminated as the iron material of the stator. There is a way. In general, since the core sheet is punched out and crimped, the productivity is high. As a countermeasure against this, there is a method of obtaining a core by bonding between laminations (see, for example, Patent Document 2).
特許文献1に記載の発明は、例えば特許文献1の図1に示すように、各薄板にコア積層用打出部が設けられており、一方の積層端には積層方向弾性凸部が設けられている。これにより積層高さのバラツキによる巻線時の銅線の軌跡の変化に伴う乱れを抑制できることから、巻線の整列性の向上が期待できるが、各薄板にある積層用打出部の影響による出力効率が低下する。
特許文献2に記載の発明は、隣り合うコアシート同士を接着により固定し、抜きカシメで積層固定はしないため、渦電流を解消できるが、接着剤の硬化時間を確保することで生産リードタイムが長くなる。
In the invention described in
In the invention described in
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、出力効率と出力密度が向上でき、生産性が良い固定子、この固定子を用いる回転電機および固定子の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a stator that can improve output efficiency and output density and has good productivity, a rotating electric machine using this stator, and a method for manufacturing the stator. intended to
本発明にかかる回転電子の固定子は、複数個円環状に配置され、円周方向に延伸するヨーク部、ヨーク部から径方向に伸長するティース部、およびティース部の先端で円周方向に円弧状に延伸するシュー部からなる薄板状の複数枚のコアシート同士が固定されずに積積層され、積層方向の上下端面の何れか一方あるいは両方の端面の前記コアシートのみに突起を有するコアと、端面上に設置され、突起に嵌合した穴部を有するインシュレータと、コアの円周方向の両側面部を覆い、端面側でインシュレータに当接するスロットセルと、インシュレータおよびスロットセルに巻回されるコイルとを備える。
本発明にかかる回転電機の固定子の製造方法は、磁性体材料から積層枚数分のコアシートを打ち抜き成形する工程と、積層枚数分のコアシートのうち、端面の前記コアシートのみに、突起をプレス成形する工程と、打ち抜き成形する工程およびプレス成形する工程を繰り返して製作されたコアシートをプレス機から整列搬送部に排出する工程と、突起によるコアシート間の隙間に切り出し部を挿入して、積層枚数分毎のコアシート束を切り出す工程と、前記コアシート同士を固定せずにコアシート束の積層方向の両側面部にスロットセルを組付ける工程と、前記コアシート同士を固定せずにコアシート束の積層方向の端面に、突起に合わせて、インシュレータの穴部を嵌合させる工程と、スロットセルおよびインシュレータを組付けられたコアシート束にコイルを巻装して磁極とする工程と、複数個の磁極を円環状に組み立てる工程とを含む。
The rotating electron stator according to the present invention includes a plurality of stators arranged in an annular shape, each having a yoke portion extending in the circumferential direction, teeth extending radially from the yoke, and ends of the teeth extending in the circumferential direction. A core in which a plurality of thin plate-like core sheets composed of arcuately extending shoe portions are laminated without being fixed to each other , and projections are formed only on the core sheets on either one or both of the upper and lower end surfaces in the stacking direction. , an insulator which is installed on the end surface and has a hole portion fitted to the projection, a slot cell which covers both side surfaces in the circumferential direction of the core and contacts the insulator on the end surface side, and which is wound around the insulator and the slot cell. and a coil.
A method of manufacturing a stator for a rotary electric machine according to the present invention includes a step of punching core sheets corresponding to the number of laminated layers from a magnetic material, and forming protrusions only on the core sheets on the end faces of the core sheets corresponding to the number of laminated layers. The process of repeatedly pressing, punching and press-molding the core sheet is discharged from the press machine to the aligning and conveying section, and the cut-out part is inserted into the gap between the core sheets due to the protrusions. a step of cutting out a bundle of core sheets corresponding to the number of laminated sheets; a step of assembling slot cells on both sides of the bundle of core sheets in the stacking direction without fixing the core sheets ; A step of fitting a hole portion of an insulator to the end surface of the stacking direction of the core sheet bundle in accordance with the projection, and a step of winding a coil around the core sheet bundle assembled with the slot cell and the insulator to form a magnetic pole. and assembling the plurality of magnetic poles into an annular shape.
本発明にかかる固定子およびこの固定子を用いる回転電機によれば、コアを構成するコアシート同士が、抜きカシメや溶接などで固定されておらず、コアシート同士で導通することがないため、渦電流損が抑制され、高効率な回転電機が得られる。
また、積層されたコアの側面にはスロットセルにより整列装着でき、かつインシュレータがコアの積層方向の上下端面に位置精度良く固定されるため、コイルの巻き乱れが抑制され、より高密度に銅線を巻回できる。さらに、コアの巻線領域や内外周部に突起を設けることなく固定できるため、巻線領域を減らさず、銅線をより多く周回でき、突起による固定子の内周と回転子の外周の隙間(以後、ギャップと呼ぶ)の拡大や、固定子の外周径の拡大が無いため、出力密度が良好な回転電機が得られる。
本発明にかかる固定子の製造方法によれば、プレスから排出したコアシートの束において所定積層枚数毎に突起による隙間が形成されており、必要枚数分のコアシートを簡便に切出しできるため、工数が削減できる。また、突起があるコアシートのプレス成形タイミングをプレス機側で調整することで、切出したコアの積層高さを簡便に調整できるため、段取作業が簡素化し、生産性が向上できる。
According to the stator according to the present invention and the rotary electric machine using this stator, the core sheets that constitute the core are not fixed to each other by punching, crimping, welding, or the like, and there is no electrical connection between the core sheets. Eddy current loss is suppressed, and a highly efficient rotary electric machine is obtained.
In addition, slot cells can be aligned on the side surfaces of the laminated core, and the insulators are fixed to the upper and lower end surfaces of the core in the lamination direction with high positional accuracy. can be wound. In addition, since it can be fixed without providing protrusions on the winding area or the inner and outer circumferences of the core, the winding area can be maintained without reducing the number of turns of the copper wire. (hereinafter referred to as a gap) and the outer diameter of the stator are not enlarged, a rotating electrical machine with a good output density can be obtained.
According to the stator manufacturing method of the present invention, gaps are formed by projections for each predetermined number of stacked core sheets in a bundle of core sheets discharged from a press, and the required number of core sheets can be easily cut out. can be reduced. In addition, by adjusting the press molding timing of the core sheet with protrusions on the press side, the stacking height of the cut cores can be easily adjusted, simplifying setup work and improving productivity.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail, referring drawings.
実施の形態1
一般に、回転電機の固定子用のコアは、磁極ティース単位毎に分割されるとともに磁性体からなるコアシートを複数枚積層固定したものである。図1に実施の形態1に係る固定子12(後述図5に示す)が構成される1個の磁極1を示す。図1(a)は磁極1の斜視図、図1(b)は磁極1の上面図、図1(c)はコア2の積層方向に平行する断面(B―B断面)を示す図、図1(d)は磁極1の側面図、および図1(e)はコア2の積層方向の断面(A―A断面)を示す図である。
図1(a)に示すように、磁極1は、磁極ティース単位に分割された磁性体(例えば、鉄材)からなるコアシート3を複数枚積層したコア2、インシュレータ4、スロットセル5および絶縁被膜が形成された銅線(あるいは、アルミ線など。以後、銅線のみ記載)からなるコイル6で構成されている。インシュレータ4は絶縁性を有する樹脂(例えば、PET樹脂(ポリエチレンテレフタレート)、ナイロンなど)からなる。スロットセル5は、インシュレータ4と同様に絶縁性を有する樹脂からなるフィルム材である。
図1(c)のB―B断面図に示すように、コアシート3は、コア2を円環状に配置した場合、周方向に隣り合うコア2同士が接するように円周方向へ延伸するヨーク部7、ヨーク部7から円心方向に伸長するティース部8、およびティース部8の先端で円周方向に円弧状に延伸するシュー部9からなる。ティース部8は、円周方向の幅がヨーク部7とシュー部9よりも小さいため、隣り合うティース部8の間に隙間(以下、巻線領域36という)が形成される。コイル6は、コア2の積層方向からみて巻線領域36に格納されている。
In general, a core for a stator of a rotary electric machine is obtained by laminating and fixing a plurality of core sheets each divided into magnetic pole teeth units and made of a magnetic material. FIG. 1 shows one
As shown in FIG. 1(a), the
As shown in the BB cross-sectional view of FIG. 1(c), the
図1(e)のA―A断面図に示すように、コア2の上下端面のコアシート3aとコアシート3bには、それぞれプレス成形により形成された突起10が設けられている。突起10はコアシート3aまたはコアシート3bの厚み方向に突出するもので、コアシート3aまたはコアシート3bの一部が押し出されて形成されている。
図2に実施の形態1にかかる固定子12内の磁極1に用いられるコア2を示す。図2(a)はコア2の斜視図、図2(b)はコア2の側面図、図2(c)はコア2の上面図、図2(d)はスロットセル5が装着されるコア2の上面図をそれぞれ示す。
図2(b)においては、図1(e)のA―A断面図に示すような、上下端面とも突起10が設けられる構造ではなく、コア2の積層方向の上端面のコアシート3aに突起10が設けられている。ここで、例えば、製造時の巻線工程において、コイルの巻線スタート箇所に近いインシュレータは位置ずれが発生しやすいため、このインシュレータを装着する端面に突起10を設けても良い。
As shown in the AA sectional view of FIG. 1(e),
FIG. 2 shows
In FIG. 2(b), the
実施の形態1では、図2に示すように、突起10は、コアシート3aのヨーク部7において周方向中心線で対称な2ヶ所、ティース部8の前記中心線上に1ヵ所の合計3ヵ所に形成されており、外径0.5~2mm、高さ0.2~1mmの円筒状である。
突起10の形状、上述の円筒状以外にも、三角柱あるいは四角柱のような角柱状でもよく、三角錐あるいは四角錐のような角錐状、半球あるいは蒲鉾状、さらに、プレス成形が可能で、かつ、後述するインシュレータ4を突起10で嵌合により固定できる形状であれば、何ら限定されるものではない。また、突起10の形成位置や個数についても、プレス成形が可能で、かつ、後述するインシュレータ4を突起10で固定できる場合、何ら限定されるものではない。例えば、前記中心線上でヨーク部7とティース部8に各1ヵ所の合計2ヶ所、あるいは、ヨーク部7において周方向中心線上でコアシート3の径方向の中心位置のみの1ヵ所でもよい。なお、突起10が丸形状の場合、インシュレータ4が回転しないように複数個設けられることが望ましいが、矩形状であれば1個でも固定できる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
The shape of the
また、実施の形態1に係る固定子では、コイルの巻き乱れを抑制するため、インシュレータ4をコア2の端面に位置精度良く装着できるように、コア2の積層方向の上下端面の何れか一方あるいは両方の端面に突起を設けている。図2に示すように、コア2の積層方向の両端面のうち、上端のコアシート3aの端面に突起10を設け、あるいは、図1(e)に示すように、両端面とも突起10を設けてもよい。突起10の形状、位置、数量についても、プレス成形が可能で、かつ、インシュレータ4を嵌合により固定できるのであれば、何ら限定されるものではない。
Further, in the stator according to the first embodiment, in order to suppress winding disorder of the coil, the
インシュレータ4は、図1に示すように、コア2の積層方向の両端面に当接するように設置されている。図3は、コア2の両端面にある一対のインシュレータ4の斜視図である。インシュレータ4が、コア2の積層方向の上下両端面に当接してコア2と共に円環状に配置した場合、外周側の円周方向に伸長する第一フランジ4bと、第一フランジ4bから円心方向に伸長する胴部4aと、胴部4aの先端で円周方向に円弧状に延伸する第二フランジ4cからなる。インシュレータ4がコア2の両端面に、それぞれ第一フランジ4bがコア2のヨーク部7、胴部4aがコア2のティース部8、および第二フランジ4cがコア2のシュー部9にそれぞれ対応して配置される。
インシュレータ4はコア2とコイル6との間の電気絶縁と、コイル6の巻回位置、およびスロットセル5の設置位置に保持する機能がある。
As shown in FIG. 1, the
The
図3に示すように、コア2と当接するインシュレータ4の当接面4dには穴部11が設けられている。穴部11は、コアシート3に設けられた円筒状の突起10が嵌合可能な円形状を呈している。穴部11の深さは、突起10の高さ以上であるため、コア2の積層方向の端面と、インシュレータ4の当接面4dが隙間なく設置されている。
As shown in FIG. 3, a
本実施の形態1の固定子では、図2に示す突起10に対応して、図3が示すように、円形状の穴部11が3ヵ所設けられているが、例えば、インシュレータ4が樹脂成型品で、前述した形状、位置、個数が任意の突起10に勘合できる穴部11が形成できる場合、この限りではない。
また、本実施の形態1の固定子では、コア2の積層方向の両端面の内、一方の端面のみに突起10が形成されているため、突起10が無い他方の端面に当接するインシュレータについては、穴部11が形成されなくてもよい。
本実施の形態1の固定子では、突起10と穴部11の嵌合について、3対の突起と穴部の組合せの全てが、インシュレータ4を固定できるように嵌合されているが、インシュレータ4が固定可能である限り、2対のみ、あるいは、1対のみ嵌合されていてもよい。また、治具を介して、コア2とインシュレータ4の位置を固定できる場合、前述した突起と穴部の嵌合について、許容範囲を設けてもよく、例えば、穴部11の内径を突起10の外径より0.1mm大きくして、精密に嵌合されてなくてもよい。
In the stator of the first embodiment, as shown in FIG. 3, three
In addition, in the stator of the first embodiment, the
In the stator of the first embodiment, the
図4に磁極1の分解図(コイル6が含まれず)を示す。
スロットセル5は、図4(また、図1(c)および図2(d)にも示す)示すように、コア1個当り2個、コア2の円周方向の両側面部2aを覆うように配置される。具体的には、スロットセル5は、コア2のティース部8の円周方向の側面8a、側面8aに隣接するヨーク部7の円中心側の内周面7a、およびシュー部9の円中心から離れる外周面9aを覆い、上下端面側でインシュレータ4に当接している。つまり、スロットセル5は、コア2の積層方向の断面からみて巻線領域36内のコア2の両側面部2aを完全に覆い、積層されたコア2の整列、および後述するコイル6とコア2との短絡不良を防止する絶縁機能を有している。また、スロットセル5の材料として、厚さが0.03~0.3mmの薄いフィルム材が用いられるので、コア2の側面部に装着してもコア2のサイズに影響が少ない。スロットセル5が装着されるコア2の側面部分は、当接するインシュレータ4の側面部分と同様な形状とサイズで形成される。
FIG. 4 shows an exploded view of the pole 1 (without the coil 6).
As shown in FIG. 4 (also shown in FIG. 1(c) and FIG. 2(d)), two
コイル6は、図1に示すように、コア2を覆うようにインシュレータ4の胴部4aとスロットセル5に当接するように巻線領域36内に巻回される。本実施の形態1に係る固定子では、絶縁被膜が形成された銅線でコイル6が形成されているが、アルミ線など、産業上利用可能な範囲で材料を選定してもよい。
As shown in FIG. 1 , the
図5に本実施の形態1に係る固定子を用いた回転電機16を示す。図5(a)は回転電機16の斜視図である。図5(b)は図5(a)のC―C断面を示す。図5(c)は、図1に示す磁極1を12個円環状に組み立てることで得られる固定子12を示す図である。固定子12において各磁極のコイル6同士を接続し、例えば、アルミフレーム25を固定子12の外周部に焼き嵌め、または、圧入することによって固定子組立13が得られる。ここで、アルミフレームの代わりに鉄フレーム、または、樹脂で固定子12と一体的に封止するように成形した樹脂フレームを用いて固定子を保持してもよい。固定子組立13の内径部に回転子14を挿入し、ベアリングを内包したブラケット15で固定子組立13と回転子14を連結することによって回転電機16が得られる。なお、本発明にかかる固定子は12極の磁極による構成であるが、磁極の数はこれに限定されているものではない。固定子は磁極を複数個円環状に組み立てることで得られる。
FIG. 5 shows a rotating
図6は、本発明に係る固定子12内の磁極1の製造方法を示す図である。磁極1の製造方法において、磁性体材料100から積層枚数分のコアシート3を打ち抜き成形する工程と、積層枚数分のコアシートの一枚に、突起10をプレス成形する工程と、打ち抜き成形する工程およびプレス成形する工程を繰り返して製作されたコアシート3およびコアシート3a(或いはコアシート3b)をプレス機33から整列搬送部に排出する工程と、突起10によるコアシート間の隙間に切り出し部20を挿入して、積層枚数分毎のコアシート束18を切り出す工程と、コアシート束18の積層方向の両側面部にスロットセル5を組付ける工程と、コアシート束18の積層方向の端面に、突起10に合わせてインシュレータ4の穴部11に嵌合させる工程と、スロットセルおよび前記インシュレータを組付けられたコアシート束にコイルを巻装して磁極とする工程と、複数個の磁極を円環状に組み立てる工程と、を含む。
FIG. 6 is a diagram showing a method of manufacturing the
図6の(a)から(g)にそれぞれの工程を示す。
図6(a)は、コアシート3を打ち抜き成形する工程を示す図である。例えば、電磁鋼板等、シート状の磁性体材料100からコアシート3を打ち抜き成形により得られる。
図6(b)は、突起のあるコアシートをプレス成形する工程を示す図である。コアシート3をプレス成形する際に、周期的に、突起10のプレス成形タイミングをプレス機33側で制御(プログラマブルロジックコントローラ(PLC)などで金型のパンチの出し入れを制御)することで、必要なコア2の積層枚数毎に、第1ステージ31で突起10を形成し、第2ステージ32でコアシート3a(あるいはコアシート3b)をプレス成形する。例えば、電磁鋼板の板厚が0.5mm、コア2の積層厚さが50mmの場合、突起10が無いコアシート3を99枚打ち抜いた後、突起10があるコアシート3a(あるいはコアシート3b)を1枚打ち抜くことで積層方向の両端面の内の1端面に突起10が形成された、図2に示すような、コア2が得られる。
Each step is shown in (a) to (g) of FIG.
FIG. 6(a) is a diagram showing the process of stamping the
FIG. 6(b) is a diagram showing a process of press-molding a core sheet with projections. When the
図7に突起10の製造方法を示す。図7に示すように、電磁鋼板等の磁性体材料100を用いて、金型のパンチ26で半抜き(打抜かない)することによって突起10が成形され、コア2の積層方向の端面のコアシート3aが作製される。パンチ26をエアシリンダなどで突起を形成する第1ステージ31にある上型内外に出し入れすることで、半抜きを「する」「しない」を制御し、突起10を所定のコア2の積層枚数毎に制御できる。
図6(c)は、打ち抜いたコアシート3および3aをプレス機33から排出する工程を示す図である。打ち抜いた積層枚数分のコアシート3およびコアシート3aは、プレス機33から連続して排出されるため、整列搬送部17を介して、コアシート3aにある突起10より積層方向に隣り合うよう並んだコアシート群(以下、コアシート束18という)の状態でプレス機33の外へ排出される。ここで、整列搬送部17は、例えば搬送レール17aを有するパイプシュータを使用する。
FIG. 7 shows a method of manufacturing the
FIG. 6(c) is a diagram showing a process of discharging the punched
図6(d)は、排出されたコアシート束18から、コア2の積層厚さに相当するコアシート束18を切り出す工程を示す図である。所定の積層枚数毎に突起10がプレス成形されているため、コアシート束18には、所定の間隔、つまり、コア2の積層厚さ毎に隙間19が形成されている。隙間19の積層方向の距離は、突起10の高さ(0.2~1mm)に相当する。例えば、この隙間19に薄板状のツールである切り出し部20を挿入した状態で積層方向に移動することで、コア2の積層厚さに相当する枚数のコアシート3のコアシート束18を切り出すことができる。本作業を繰り返すことで、複数個のコア2が得られる。
ここで、図6(a)~(d)に記載されている整列搬送部17は、便宜上2本の搬送レール17aがあるパイプシュータで示しているが、図8に示すように、例えば、図8(a)に搬送レール17aが2本、図8(b)に搬送レール17aが3本、および、図8(c)に搬送レール17aが4本のパイプシュータの構成も同様に搬送できる。パイプシュータ以外のコアシートを整列して搬送できる装置を使用しても良い。なお、図8に示しているコアシートは突起10があるコアシート3aを模式的に示した図であるが、突起のないコアシート3も同様に整列搬送できる。
FIG. 6(d) is a diagram showing a process of cutting out the
6(a) to 6(d) is shown as a pipe shooter having two conveying
図6(e)は、切り出したコア2にインシュレータ4を取付ける工程、および、スロットセル5を取り付ける工程を示す図である。2枚のスロットセル5をそれぞれコア2の両側面部2aに装着した後、2個のインシュレータ4をそれぞれコア2の積層方向の両端面に取り付ける。本実施の形態1において、突起10があるコア2の端面に、突起10をインシュレータ4の穴部11に嵌合させる。また、コア2の積層方向の両端面とも突起10を有する場合も同様に、それぞれ穴部11があるインシュレータ4を嵌合させる。
図6(f)は、インシュレータ4とスロットセル5を設置したコア2に巻線する工程を示す図である。コア2を覆うように、絶縁被膜が形成された銅線6aをインシュレータ4とスロットセル5の上から巻回してコイル6を形成する。
また、コア2の積層方向の両端面のコアシートとも突起10を形成しても良い。この場合、製造方法は同じであり、コアシート束間において、両端面のコアシートとも突起を有し、コアシート束の間隔が一端面に突起がある場合より広くなる。
FIG. 6(e) is a diagram showing a step of attaching the
FIG. 6(f) is a diagram showing the process of winding the
Also, the
図6(g)は、磁極1を12個接続し、例えば必要なコイル接続を行い、円環状に組み立てることで固定子12が得られる工程を示す。
図6(a)から図6(g)に示す工程を含む製造方法により、本実施の形態1にかかる固定子12を得ることができる。
FIG. 6(g) shows a process for obtaining a
The
実施の形態1に係る固定子およびこの固定子を用いる回転電機によれば、コア2を構成するコアシート3同士が、抜きカシメや溶接などで固定されておらず、コアシート同士で導通することがないため、渦電流損が抑制され、高効率な回転電機が得られる。
また、積層されたコアの側面部はスロットセルにより整列装着され、かつ、コア2に設けられた突起10とインシュレータ4に設けられた穴部11とが嵌合されるため、インシュレータ4をコア2に位置精度良く設置できる。巻線時の銅線に印加する張力によるインシュレータ4の位置ズレや浮き上がり(コア2とインシュレータ4の当接面が離れる)を抑制できるため、巻線時の銅線の軌跡の変化を伴う乱れ(巻き乱れ)が抑制され、より高密度に銅線を巻回できる。有限である巻線領域36に対し、より多くの銅線を巻回することで、回転電機16の出力密度を向上できる。
According to the stator according to the first embodiment and the rotary electric machine using this stator, the
In addition, since the side portions of the stacked cores are aligned and mounted by the slot cells, and the
実施の形態1に係る固定子の製造方法によれば、製造工程において、整列搬送部17を介してプレス機33外へ排出したコアシート束18において、所定積層枚数毎、つまり、コア2の積層厚さ毎に切り出し部20を使用して簡便に切り出すことができるため、工数が削減できる。また、突起10のプレス成形タイミングをプレス機33側で制御(プログラマブルロジックコントローラ(PLC)などで金型のパンチの出し入れを制御)することで、切り出すコア2の積層厚さを簡便に調整でき、機種段取りが簡素化し、生産性が向上する。
突起10をプレス成形、穴部11を射出成型で形成した場合、位置や高さなどの寸法を±0.01mm程度の高精度で管理できるため、嵌合状態の調整が容易で、生産性の向上につなげることができる。
According to the stator manufacturing method according to the first embodiment, in the manufacturing process, the
When the
以上により、実施の形態1に係る固定子およびこの固定子を用いる回転電機によれば、出力密度および出力効率が向上できる。また、実施の形態1に係る固定子の製造方法によれば、生産性が向上できる。 As described above, according to the stator according to the first embodiment and the rotary electric machine using this stator, the power density and the power efficiency can be improved. Moreover, according to the stator manufacturing method according to the first embodiment, productivity can be improved.
実施の形態2.
図9は、実施の形態2に係る固定子12が構成される磁極ティースが3極分連結された連結磁極21の斜視図である。図10に3極分のヨーク部の外周側で連結されたコアシート23の平面図を示す。図10(a)は3極分連結された突起10がないコアシート23の平面図であり、図10(b)は3極分連結された突起10があるコアシート23aの平面図である。
実施の形態1において、磁極ティースが1極分のコアシート3を複数枚積層して構成されたコア2に対して、実施の形態2では、連結磁極21は、磁極ティースが3極分連結されたコアシート23を複数枚積層したコア22を有する。図9に示すように、コアシート23は、1磁極毎に、ヨーク部27、ティース部28およびシュー部29を有し、ヨーク部27の外周側に薄肉連結部30が形成されている。隣接する磁極ティースが円環状に組み立てて固定子12を得られるため、薄肉連結部30の径方向の厚みはコアシート23のほかの部分より薄くしている。
FIG. 9 is a perspective view of a connecting
In the first embodiment, the
実施の形態2に係る固定子12では、図9に示すように、コア22以外の部分、インシュレータ4、スロットセル5、およびコイル6の構成は実施の形態1と同様である。コア22の積層方向において、磁極毎に上下端面上下端面の何れか一方あるいは両方の端面に1つ以上の突起10(図10(b)に示す)を有する。また、コア22の磁極毎に、積層方向の上下端面にそれぞれインシュレータ4が設置される。インシュレータ4は、当接するコア22の端面の各磁極における突起10を嵌合する穴部11(図示せず)を有する。また、磁極毎において、ティース部28の周方向の側面28a、側面28aに隣接するヨーク部27の内周面27aおよびシュー部29の外周面29aを覆い、上下端面はインシュレータ4に当接するスロットセル5(図示せず)を有し、インシュレータ4とスロットセル5(図示せず)を覆うように巻回されるコイル6を有する。
In the
図9に示す連結磁極21を4個、円環状に組み立てることで、実施の形態1と同様に固定子12が得られるが、磁極ティースの連結数は2極、4極、6極でもよい。12極がすべて薄肉連結部30で連結したコアシートからの構成でもよい。また、2極と4極の組み合わせ、3極と6極の組み合わせなどでもよい。つまり、実施の形態1と実施の形態2に係る12磁極からなる固定子12では、連結のない磁極、または連結された連結磁極を組み合わせて12極分を構成すればよい。実施の形態2に係る固定子を用いる回転電機も、実施の形態1と同様な構造である。
さらに、実施の形態2の変形例として、図11に示すように、12磁極のすべてが連結して構成された固定子24でもよい。この場合、連結固定子で円環状をなしており、回転電機を組み立てる際に、円環状に組み立てる作業が不要となる。固定子24は外観および使用上においては固定子12と同様である。
By assembling four connecting
Furthermore, as a modification of the second embodiment, a
次に、実施の形態2における、連結磁極21、および、連結磁極21による固定子12の製造方法について説明する。図5に示す工程中の符号と同様である。実施の形態1と同様である部分の説明を省略する。
連結磁極21の場合において、まずは、連結するコアシート23を打ち抜き成形する。
この後、必要なコアの積層枚数を重複成形した後、突起10があるコアシート23aをプレス成形する。
打ち抜き成形する工程およびプレス成形する工程を繰り返して製造された、連結する突起のないコアシート23、および突起のあるコアシート23aをプレス機から整列搬送部17に排出する。例えば、図12に、コアシート23aの磁極毎に搬送レール17bが2本ある整列搬送部17により整列搬送するイメージを示す。なお、図12に示しているコアシートは突起があるコアシート23aのイメージであるが、突起のないコアシート23も同様に整列搬送できる。
次に、突起10によるコアシート間の隙間19に切り出し部20を入れて、積み重ねられたコアシート束を切り出す。
この後、6枚のスロットセル5を磁極毎に2枚組み付け、6個のインシュレータ4を磁極毎に2個組み付けてから、磁極毎にコイルを巻回する。
最後に、各磁極のコイルを接続して、必要な磁極を用いて円環状に組み立て、固定子12を製造できる。
12極分の円環コアシートに構成された固定子24の場合でも、円環状に組み立てる作業が不要で、同様に製造できる。この場合、24枚のスロットセル5を磁極毎に2枚組み付け、24個のインシュレータ4を磁極毎に2個組み付けることになる。
Next, the method of manufacturing the connecting
In the case of the connecting
After that, after the required number of laminated cores is over-molded, the
The
Next, a cutting
After that, two six
Finally, the
Even in the case of the
実施の形態2に係る固定子、および、この固定子を用いる回転電機によれば、実施の形態1と同様な効果を有し、出力密度および効率が向上できる。また、実施の形態2に係る固定子の製造方法による効果については、実施の形態1と同様に生産性が向上できる上、実施の形態1よりも部品点数が少ないので、部材管理が簡素化し、コスト安になる。 The stator according to the second embodiment and the rotary electric machine using this stator have the same effect as the first embodiment, and can improve the power density and efficiency. As for the effect of the stator manufacturing method according to the second embodiment, the productivity can be improved as in the first embodiment, and the number of parts is smaller than that of the first embodiment. become cheaper.
1 磁極、2 コア、3、3a、3b コアシート、4 インシュレータ、4a 胴部、4b 第一フランジ、4c 第二フランジ、4d インシュレータ4の当接面、5 スロットセル、6 コイル、6a 銅線、7 ヨーク部、8 ティース部、9 シュー部、7a 内周面、8a 側面、9a 外周面、10 突起、11 穴部、12 固定子、13 固定子組立、14 回転子、15 ブラケット、16 回転電機 17 整列搬送部、17a、17b 搬送レール、 18 コアシート束、19 隙間、20 切り出し部、21 連結磁極、22 コア、 23、23a コアシート、24 固定子、25 アルミフレーム、26 パンチ、 27、ヨーク部、28 ティース部、29 シュー部、27a 内周面、28a 側面、29a 外周面、30 薄肉連結部、31 第1ステージ、32 第2ステージ、36 巻線領域
1 magnetic pole, 2 core, 3, 3a, 3b core sheet, 4 insulator, 4a trunk, 4b first flange, 4c second flange, 4d contact surface of
Claims (7)
前記端面上に設置され、前記突起に嵌合した穴部を有するインシュレータと、
前記コアの円周方向の両側面部を覆い、端面側で前記インシュレータに当接するスロットセルと、
前記インシュレータおよび前記スロットセルに巻回されるコイルと、
を備える回転電機の固定子。 A thin plate comprising a plurality of annularly arranged yoke portions extending in the circumferential direction, tooth portions extending radially from the yoke portions, and shoe portions extending in an arc shape in the circumferential direction at the tips of the tooth portions. a core in which a plurality of shaped core sheets are stacked without being fixed to each other , and projections are formed only on the core sheets on either one or both of the top and bottom end faces in the stacking direction;
an insulator installed on the end face and having a hole fitted to the projection;
a slot cell that covers both side surfaces of the core in the circumferential direction and contacts the insulator on the end surface side;
a coil wound around the insulator and the slot cell;
A stator of a rotating electric machine.
前記固定子を保持するフレームと、
前記固定子の内径部に配設された回転子と、
を備える回転電機。 A stator according to any one of claims 1 to 5;
a frame holding the stator;
a rotor disposed in the inner diameter portion of the stator;
A rotating electric machine.
前記積層枚数分のコアシートのうち、端面の前記コアシートのみに、突起をプレス成形する工程と、
前記打ち抜き成形する工程および前記プレス成形する工程を繰り返して作製された前記コアシートをプレス機から整列搬送部に排出する工程と、
前記コアシート間で前記突起によって生じる隙間に切り出し部を挿入して、コアシート束を切り出す工程と、
前記コアシート同士を固定せずに前記コアシート束の積層方向の両側面部にスロットセルを組付ける工程と、
前記コアシート同士を固定せずに前記コアシート束の積層方向の端面に、前記突起に合わせて、インシュレータの穴部を嵌合させる工程と、
前記スロットセルおよび前記インシュレータを組付けられた前記コアシート束にコイルを巻装して磁極とする工程と、
複数個の前記磁極を円環状に組み立てる工程と、
を含む回転電機の固定子の製造方法。 A step of punching and forming core sheets corresponding to the number of laminated layers from a magnetic material;
a step of press-molding protrusions only on the core sheets on the end faces among the core sheets corresponding to the number of laminates ;
a step of discharging the core sheet produced by repeating the punching step and the press forming step from the pressing machine to an alignment and conveying section;
a step of inserting a cut-out portion into a gap between the core sheets caused by the protrusions to cut out a bundle of core sheets;
a step of assembling slot cells on both side surfaces of the core sheet bundle in the stacking direction without fixing the core sheets together ;
a step of fitting a hole portion of an insulator to an end surface of the stacking direction of the core sheet bundle without fixing the core sheets to each other, in accordance with the protrusion;
a step of winding a coil around the core sheet bundle assembled with the slot cell and the insulator to form a magnetic pole;
assembling a plurality of the magnetic poles in an annular shape;
A method of manufacturing a stator for a rotating electrical machine, comprising:
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