JP2024065298A - 回転電機および産業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の制御性の低下を抑制できるとともに、ボビンの成形不良を抑制できる回転電機を提供する。【解決手段】回転子３と、回転子３とバックヨーク２１ａとの間に複数のスロット２１ｃを有する固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１の径方向に沿って配列された複数のコイル挿入孔２２ａを有しスロット２１ｃ内に嵌め込まれた樹脂製のボビン２２と、ボビン２２の側壁のうちバックヨーク２１ａに最も近い側壁２２ｃに設けられた第１空隙孔２２ｃａとを備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、回転電機および産業機械に関する。

導線に断面が扁平形状の平角線であるセグメントコイルを用いて固定子の巻線占積率を高め、高出力密度化し小型化した回転電機が開発されている。特許文献１の回転電機は、分割されたセグメントコイルを固定子のスロット内に備わるボビンに形成された複数のコイル挿入孔内で嵌合させ、さらなる小型化と、高生産性と低コスト化を実現している。

特開２０２１－１２６０３１号公報

特許文献１のような回転電機では、ボビン内のセグメントコイルと固定子のバックヨークとの距離が相対的に近いとインダクタンスが増加して回転電機の制御性が低下し、当該距離が相対的に遠いとインダクタンスが低減して制御性が向上する傾向がある。例えば、バックコアとセグメントコイルの間のボビンの側壁を局所的に厚くすれば、当該距離を確保できるので制御性の低下を抑制できる。

しかし、ボビンの側壁を局所的に厚くすると、ボビンを樹脂成形する際に当該厚い側壁部分に樹脂が滞留し、その他の側壁が薄い部分、例えば、隣り合う２本のセグメントコイルを隔てるボビンの仕切壁部分に樹脂が行き渡り難くなり、クラックやウェルドライン等の成形不良がボビンに発生する可能性が高まる。

上記課題を解決するために、本発明は、回転子と、前記回転子とバックヨークとの間に複数のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心の径方向に沿って配列された複数のコイル挿入孔を有し前記スロット内に嵌め込まれた樹脂製のボビンと、前記ボビンの側壁のうち前記バックヨークに最も近い側壁に設けられた第１空隙孔とを備える。

本発明によれば、回転電機の制御性の低下を抑制できるとともに、ボビンの成形不良を抑制できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係る回転電機の概略構造を示す断面斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る回転電機の横断面図である。 本発明の第１実施形態に係る回転電機の横断面の部分拡大図である。 比較例に係るボビンに設けられた複数のコイル挿入孔に挿入された電機子巻線の周囲に発生する磁気回路を示す模式図である。 比較例に係る回転電機の電機子巻線の周囲に発生する磁気回路を集中定数により表現した磁気回路図である。 比較例に係る回転電機の他の電機子巻線の周囲に発生する磁気回路を集中定数により表現した磁気回路図である。 本発明の第１実施形態に係るボビンに設けられた複数のコイル挿入孔に挿入された電機子巻線の周囲に発生する磁気回路を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る回転電機の電機子巻線の周囲に発生する磁気回路を集中定数により表現した磁気回路図である。 本発明の第１実施形態に係る回転電機の他の電機子巻線の周囲に発生する磁気回路を集中定数により表現した磁気回路図である。 本発明の第２実施形態に係る回転電機の横断面の部分拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る回転電機の横断面の部分拡大図である。 本発明の第４実施形態に係る回転電機の横断面の部分拡大図である。

以下、図面を用いて、本発明の第１実施形態～第４実施形態による回転電機の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転電機１の構造の概略を示す断面斜視図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係る回転電機１の横断面図であり、図３は、本発明の第１実施形態に係る回転電機１の横断面の部分拡大図である。

回転電機１は、例えば、分布巻インナー回転子型永久磁石同期モータであり、産業機械、例えば、圧縮機の動力源である電動機として用いることができる。

図１に示すように、回転電機１には、固定子２と、回転子３と、シャフト４と、ハウジング５と、エンドブラケット６とが設けられている。

固定子２は、電源から供給された電力により磁力を発生させ、ギャップを介して対向する回転子３を回転させる部品で、固定子鉄心２１と複数のボビン２２（図２，３参照）と複数の電機子巻線２３とを有している。

回転子３は、固定子２から発生する磁力により回転する部分である。回転子３には、複数の積層板から構成された回転子鉄心３１と、回転子鉄心３１に形成された複数の磁石挿入孔３２と、複数の磁石挿入孔３２に収納された複数の永久磁石３３とが設けられている。

回転子鉄心３１の中心には貫通孔３１ａが設けられ、貫通孔３１ａにはシャフト４が圧入等により固定されている。また、永久磁石３３は、例えば、フェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石を用いることができ、永久磁石３３の形状は、例えば、角型やセグメント（Ｃ）型を用いることができる。また、磁石挿入孔３２には、１つの磁石が挿入されることが好ましい。

シャフト４は回転子３と共に回転する入出力軸で、エンドブラケット６に嵌め込まれた軸受４ａにより回転自在に支持されている。また、ハウジング５は固定子鉄心２１が嵌め込まれ、固定子２を覆い保護する円筒状部材である。

エンドブラケット６はハウジング５の軸方向における両側に取り付けられ、ハウジング５の軸方向の両端を塞ぐ円板状部材である。エンドブラケット６には、シャフト４が中央から突出するとともにフランジが設けられた第１エンドブラケット６ａと、シャフト４が突出せずフランジがない第２エンドブラケット６ｂとが備わる。ハウジング５の両端を、第１エンドブラケット６ａと第２エンドブラケット６ｂとで塞ぐことにより、固定子２と回転子３は封止され保護される。

このように構成された回転電機１は、固定子２に電力を供給することによりシャフト４を出力軸とする電動機となり、シャフト４を入力軸として回転動力を供給することにより発電機となる。

次に、本実施形態による固定子鉄心２１を詳細に説明する。図２に示すように、固定子鉄心２１には、円環状のバックヨーク２１ａと、バックヨーク２１ａの内周側からバックヨーク２１ａの中心軸に向かって突出する複数（本実施形態では４８個）のティース２１ｂとが設けられている。固定子鉄心２１において複数のティース２１ｂは、バックヨーク２１ａと回転子３の間に位置しており、回転子３と対向している。固定子鉄心２１は、バックヨーク２１ａと複数のティース２１ｂとを備える鋼板を積層させることにより円筒状に形成されている。

複数のティース２１ｂのうち隣り合う２つのティース２１ｂの間には、電機子巻線２３を挿入するための鉄心溝（スロット）２１ｃが形成されている。したがって、固定子２は、回転子３とバックヨーク２１ａの間に複数のスロット２１ｃを有する。

また、図３に示すように、スロット２１ｃの断面形状が矩形となるように、ティース２１ｂの断面形状は、固定子鉄心２１の中心方向に向かって細くなる形状に形成されてもよい。そして、固定子鉄心２１は、スロット２１ｃを囲む２つのティース２１ｂの各々の側面とバックヨーク２１ａの内側面との接合部２１ａｂが曲面になっていることが好ましい。

ボビン２２は絶縁体で、樹脂を成形することにより作製され、スロット２１ｃに嵌め込まれ、固定子鉄心２１の径方向に沿って配列された複数（本実施形態では４つ）のコイル挿入孔２２ａを有する。ボビン２２によって、複数の電機子巻線２３と、固定子鉄心２１（バックヨーク２１ａとティース２１ｂ）とは絶縁される。

図３に示すように、ボビン２２には、複数のコイル挿入孔２２ａと、複数の側壁（複数の仕切壁２２ｂと、バックヨーク側側壁２２ｃと、スロット開口側側壁２２ｄと、２つのティース側側壁２２ｅ）とが設けられている。

複数（本実施形態では３つ）の仕切壁２２ｂは、複数のコイル挿入孔２２ａのうち隣り合う２つのコイル挿入孔２２ａの間に位置し、複数のコイル挿入孔２２ａに挿入された電機子巻線２３同士の短絡を抑制する絶縁壁である。

図３に示すように、バックヨーク側側壁２２ｃは、ボビン２２の複数の側壁のうちバックヨーク２１ａに最も近い側壁で、バックヨーク２１ａと電機子巻線２３の短絡を抑制する絶縁壁である。バックヨーク側側壁２２ｃには、第１空隙孔２２ｃａが設けられている。

なお、第１空隙孔２２ｃａは、固定子鉄心２１の軸方向に貫通する貫通孔であることが好ましい。また、バックヨーク側側壁２２ｃの厚さｔ２２ｃは、仕切壁２２ｂの厚さｔ２２ｂよりも厚くなっていることが好ましい。さらに、第１空隙孔２２ｃａには、樹脂が注入されていることが好ましい。

固定子鉄心２１の径方向における第１空隙孔２２ｃａの幅ｗ２２ｃａは、仕切壁２２ｂの厚さｔ２２ｂより大きいことが好ましい。また、第１空隙孔２２ｃａと、複数のコイル挿入孔２２ａのうち最も第１空隙孔２２ｃａに近接するコイル挿入孔２２ａａとの間の樹脂厚ｔ１が、仕切壁の厚さｔ２２ｂと略同一であることが好ましい。

さらに、第１空隙孔２２ｃａの周囲の樹脂厚ｔ１～ｔ４が、仕切壁の厚さｔ２２ｂと略同一であることが好ましい。加えて、固定子鉄心２１の径方向における第１空隙孔２２ｃａの幅ｗ２２ｃａが、固定子鉄心２１の径方向における複数のコイル挿入孔２２ａの各々の幅ｔ２２ａより小さいことが好ましい。

なお、スロット２１ｃに形成された接合部２１ａｂに対向するバックヨーク側側壁２２ｃの角２２ｃｂには、接合部２１ａｂの曲面に沿ったＲ面取り加工がされていることが好ましい。

スロット開口側側壁２２ｄは、ボビン２２の側壁のうちスロット２１ｃの開口に最も近い側壁である。２つのティース側側壁２２ｅは、複数のコイル挿入孔２２ａとティース２１ｂの間に位置し、複数のコイル挿入孔２２ａの各々に挿入された電機子巻線２３とティース２１ｂとの短絡を抑制する絶縁壁である。

ボビン２２の材質には、例えば、液晶性樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＯＥ樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＥ樹脂、ＰＰ樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂類が使用でき、２種類を組み合わせて使用しても良い。また、無機フィラ、有機フィラ、無機繊維、有機繊維などの充填剤を混ぜて使用しても良い。

電機子巻線２３は、例えば、断面形状が扁平形状の平角線で、複数のコイル挿入孔２２ａの各々に挿入され、複数のティース２１ｂに、例えば、分布巻き方式によって巻回されている。

（作用・効果）
図４は、比較例に係るボビン１２２に設けられた複数のコイル挿入孔２２ａに挿入された電機子巻線２３の周囲に発生する磁気回路を示す模式図である。

電機子巻線２３ａに電流が流れると電機子巻線２３ａの周囲には図４に示す磁路の磁束Φ２３ａが発生し、電機子巻線２３ｂに電流が流れると電機子巻線２３ｂの周囲には図４に示す磁路の磁束Φ２３ｂが発生する。

図５は、比較例に係る回転電機の電機子巻線２３ａの周囲に発生する磁気回路を集中定数により表現した磁気回路図である。図５に示すように、電機子巻線２３ａの周囲の磁気回路は、バックヨーク２１ａ側の磁気抵抗Ｒ２１ａと、ティース２１ｂ側の磁気抵抗Ｒ２１ｂと、仕切壁２２ｂ側の磁気抵抗Ｒ２２ｂを有する。電機子巻線２３ａの起磁力をＩとすると、磁束Φ２３ａは、
Φ２３ａ＝Ｉ／（Ｒ２１ａ＋Ｒ２１ｂ×２＋Ｒ２２ｂ）
となる。

図６は、比較例に係る回転電機の電機子巻線２３ｂの周囲に発生する磁気回路を集中定数により表現した磁気回路図である。図６に示すように、電機子巻線２３ｂの周囲の磁気回路は、ティース２１ｂ側の磁気抵抗Ｒ２１ｂと、仕切壁２２ｂ側の磁気抵抗Ｒ２２ｂを有する。電機子巻線２３ｂの起磁力をＩとすると、磁束Φ２３ｂは、
Φ２３ｂ＝Ｉ／（（Ｒ２１ｂ＋Ｒ２２ｂ）×２）
となる。

ここで、磁気抵抗Ｒ２１ａと磁気抵抗Ｒ２１ｂは、磁性体であるバックヨーク２１ａとティース２１ｂが磁路となるため、略同等である。一方、磁気抵抗Ｒ２２ｂは、非磁性体である仕切壁２２ｂが磁路となるため、空気と略等価となる。そのため、磁気抵抗Ｒ２２ｂは、磁気抵抗Ｒ２１ａと磁気抵抗Ｒ２１ｂに対して、１００倍から１００００倍であり、磁束Φ２３ａは磁束Φ２３ｂよりも大きくなる。しかし、磁束Φ２３ａのうちバックヨーク２１ａを通過する磁束は、回転子３に鎖交しないので、回転子３の回転トルクに寄与しない無効磁束である。

一方、本実施形態に係る回転電機１を永久磁石同期モータとして同期駆動させると，回転子３の複数の永久磁石３３と固定子２の複数のティース２１ｂとの間の位置関係は連続的に変化するため、モータ内の磁気回路は変動する。磁気回路の変動の際に，ティースに磁気飽和がおこると，インダクタンスは非線形に変動し、電機子巻線を流れる電流は脈動する。電流の脈動が制御装置の制御範囲を超えると脈動が顕在化しモータの制御性が低下する。即ち、電機子巻線のインダクタンスが大きいと、磁気飽和による電流脈動の変動量が大きくなり、モータの制御性が低下してしまう。

他方、インダクタンスを小さくすることができると、端子電圧と無負荷誘導起電力の位相差である負荷角を小さくすることができる。そのため、例えば、センサレス制御を行うときに有効な負荷範囲を広げることができるので、モータの制御性を向上させることができる。

図７は、本実施形態に係るボビン２２に設けられた複数のコイル挿入孔２２ａに挿入された電機子巻線２３の周囲に発生する磁気回路を示す模式図である。電機子巻線２３ａに電流が流れると電機子巻線２３ａの周囲には、図７に示す磁路の磁束Φ２３ａが発生し、電機子巻線２３ｂに電流が流れると電機子巻線２３ｂの周囲には図７に示す磁路の磁束Φ２３ｂが発生する。

図８は、本実施形態に係る回転電機１の電機子巻線２３ａの周囲に発生する磁気回路を集中定数により表現した磁気回路図である。図８に示すように、電機子巻線２３ａの周囲の磁気回路は、ティース２１ｂ側の磁気抵抗Ｒ２１ｂと、仕切壁２２ｂ側の磁気抵抗Ｒ２２ｂを有する。

電機子巻線２３ａの起磁力をＩとすると、磁束Φ２３ａは、
Φ２３ａ＝Ｉ／（（Ｒ２１ｂ＋Ｒ２２ｂ）×２）
となる。

図９は、本実施形態に係る回転電機１の電機子巻線２３ｂの周囲に発生する磁気回路を集中定数により表現した磁気回路図である。図９に示すように、電機子巻線２３ｂの周囲の磁気回路は、ティース２１ｂ側の磁気抵抗Ｒ２１ｂと、仕切壁２２ｂ側の磁気抵抗Ｒ２２ｂを有する。電機子巻線２３ｂの起磁力をＩとすると、磁束Φ２３ｂは、
Φ２３ｂ＝Ｉ／（（Ｒ２１ｂ＋Ｒ２２ｂ）×２）
となる。

ここで、本実施形態に係る回転電機１の電機子巻線２３ａの周囲に発生する磁気回路にバックヨーク２１ａ側の磁気抵抗Ｒ２１ａが含まれないので、磁束Φ２３ａは磁束Φ２３ｂと略同等となる。

一方、起磁力Iに対する磁束Φの大きさは、電機子巻線２３のインダクタンスを示すため、本実施形態に係る回転電機１は、比較例に係る回転電機よりも、インダクタンスを小さくすることができる。

ボビン２２は、固定子鉄心２１の径方向に沿って配列された複数のコイル挿入孔２２ａのうち最もバックヨーク２１ａに近接するコイル挿入孔２２ａａを第１空隙孔２２ｃａによりバックヨーク２１ａから遠ざけることができる。これにより、コイル挿入孔２２ａａに挿入された電機子巻線２３ａの周囲の磁気回路に、他のコイル挿入孔２２ａに挿入された電機子巻線２３の周囲の磁気回路と同様に、バックヨーク２１ａ側の磁気抵抗Ｒ２１ａが含まれないようにできる。そのため、磁束Φ１は低減させるので、インダクタンスは低減し，モータの制御性を向上させることができる。よって、電機子巻線２３をバックヨーク２１ａから離すことにより、モータの制御性を向上させることができる。

即ち、本実施形態の回転電機１は、回転子３と、回転子３とバックヨーク２１ａとの間に複数のスロット２１ｃを有する固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１の径方向に沿って配列された複数のコイル挿入孔２２ａを有しスロット２１ｃ内に嵌め込まれた樹脂製のボビン２２と、ボビン２２の側壁のうちバックヨーク２１ａに最も近い側壁であるバックヨーク側側壁２２ｃに設けられた第１空隙孔２２ｃａと、を備える。

バックヨーク２１ａに最も近いボビン２２の側壁であるバックヨーク側側壁２２ｃに第１空隙孔２２ｃａを設けると、電機子巻線２３ａとバックヨーク２１ａの距離を確保できる。そのため、インダクタンスの増加を抑制できるので、回転電機１の制御性を向上できる。

さらに、第１空隙孔２２ｃａを設けることによってバックヨーク側側壁２２ｃの樹脂厚ｔ１～ｔ４が他の部分の側壁の樹脂厚に比して極端に増大することが抑制される。これにより、ボビン２２を樹脂成形する際に樹脂が局所的に滞留することを抑制できるので、ボビン２２の成形不良の発生も抑制できる。即ち、本実施形態の回転電機１によれば、回転電機１の制御性の低下を抑制できるとともに、ボビン２２の成形不良を抑制できる。

また、本実施形態のボビン２２では、バックヨーク側側壁２２ｃに設けられた第１空隙孔２２ｃａが、バックヨーク側側壁２２ｃを固定子鉄心２１の軸方向に貫通する貫通孔であることが好ましい。これにより、第１空隙孔２２ｃａの成形が容易となるとともに、ボビン２２を樹脂成形するときの樹脂圧の偏りを抑制でき、クラック等の成形不良の発生を抑制できる。

また、本実施形態のボビン２２では、バックヨーク側側壁２２ｃが、複数のコイル挿入孔２２ａのうち隣り合う２つのコイル挿入孔２２ａの間に位置する仕切壁２２ｂよりも厚くなっていることが好ましい。これにより、バックヨーク側側壁２２ｃの厚さｔ２２ｃが、仕切壁２２ｂの厚さｔ２２ｂ以下の場合より、インダクタンスを小さくすることができるので、モータの制御性を向上できる。

また、本実施形態の固定子鉄心２１の径方向における第１空隙孔２２ｃａの幅ｗ２２ｃａは、仕切壁２２ｂの厚さｔ２２ｂより大きいことが好ましい。これにより、固定子鉄心２１の径方向におけるバックヨーク側側壁２２ｃの厚さｔ２２ｃは、仕切壁２２ｂの厚さｔ２２ｂより大きくなるとともに、第１空隙孔２２ｃａの周囲の樹脂厚ｔ１～ｔ４を薄くできる。そのため、インダクタンスを小さくして回転電機１の制御性の低下を抑制できるとともに、第１空隙孔２２ｃａの周囲の樹脂厚ｔ１～ｔ４を薄くしてボビン２２の成形不良を抑制できる。

また、本実施形態の第１空隙孔２２ｃａと複数のコイル挿入孔２２ａのうち最も前記第１空隙孔２２ｃａに近接するコイル挿入孔２２ａａとの間の樹脂厚ｔ１が、仕切壁２２ｂの厚さｔ２２ｂと略同一であることが好ましい。これにより、ボビンを樹脂成形するときの樹脂圧の偏りを抑制でき、クラック等の成形不良の発生をさらに抑制できる。

さらに、本実施形態の第１空隙孔２２ｃａの周囲の樹脂厚ｔ１～ｔ４が、仕切壁２２ｂの厚さｔ２２ｂと略同一であることが好ましい。これにより、ボビンを樹脂成形するときの樹脂圧の偏りをさらに抑制できるので、クラック等の成形不良の発生をさらに一層抑制できる。

また、本実施形態の固定子鉄心２１の径方向における第１空隙孔２２ｃａの幅ｗ２２ｃａが、固定子鉄心２１の径方向における複数のコイル挿入孔２２ａの各々の幅ｔ２２ａより小さいであることが好ましい。これにより、バックヨーク側側壁２２ｃの固定子鉄心２１の径方向における幅ｔ２２ｃを小さくすることができるので、ティース２１ｂに巻回される電機子巻線２３の占積率の低下を抑制できる。

また、本実施形態のスロット２１ｃを囲む２つのティース２１ｂの各々の側面とバックヨーク２１ａの内側面との接合部２１ａｂが曲面になっていることが好ましい。これにより、接合部２１ａｂにおいて磁束が流れやすくすることができ、鎖交磁束に対する磁気抵抗を低減することができるので、磁気損失を低減できる。

また、本実施形態の第１空隙孔２２ｃａに樹脂を注入することが好ましく、これにより、ボビン２２の強度を向上させることができる。

（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態に係る回転電機の横断面の部分拡大図である。本実施形態が、第１実施形態と異なる点は、第１空隙孔２２ｃａとバックヨーク２１ａとの間の樹脂壁２２ｃｃに、固定子鉄心２１の軸方向に延伸するスリットであるバックヨーク側開口部２２ｃｅが設けられている。

これにより、ボビン２２２を樹脂成形するための金型において、第１空隙孔２２ｃａを形成するために金型に設けられた貫通孔成形用突起部は、バックヨーク側開口部２２ｃｅを形成させるための金型部分を介して金型の外側壁に結合される。そのため、ボビン２２２の射出成形において金型に注入される樹脂の圧力により、貫通孔成形用突起部に発生する撓みや振動が抑制されるので、成形不良を抑制することができる。

なお、バックヨーク側開口部２２ｃｅは、樹脂壁２２ｃｃの強度の低下を防ぐために、固定子鉄心２１の軸方向の一部にのみ設けられていることが好ましい。この場合、バックヨーク側開口部２２ｃｅを形成させるための金型部分は、金型の貫通孔成形用突起部に発生する撓みや振動を効率よく抑制するために、貫通孔成形用突起部の先端側に設けられていることが好ましい。そのため、バックヨーク側開口部２２ｃｅは、金型の貫通孔成形用突起部の先端側に形成されることが好ましい。

（第３実施形態）
図１１は、本発明の第３実施形態に係る回転電機の横断面の部分拡大図である。本実施形態が、第２実施形態と異なる点は、ボビン３２２の側壁のうちスロット２１ｃの開口に最も近い側壁（スロット開口側側壁２２ｄ）に第２空隙孔２２ｄａが設けられている点である。

これにより、スロット開口側側壁２２ｄの第２空隙孔２２ｄａの周囲の樹脂厚ｔ５～ｔ８が薄くなるので、ボビン３２２を樹脂成形する際に樹脂がスロット開口側側壁２２ｄに局所的に滞留することを抑制できる。したがって、ボビン２２の成形不良の発生をさらに抑制できる。

なお、第２空隙孔２２ｄａの周囲の樹脂の厚さｔ５～ｔ８は、仕切壁２２ｂの厚さｔ２２ｂと略同一であることが好ましい。これにより、ボビン３２２を樹脂成形するときの樹脂圧の偏りをさらに抑制でき、クラック等の成形不良をさらに抑制できる。

さらに、第２空隙孔２２ｄａには、樹脂が注入されてしていることが好ましい。これにより、ボビン３２２の強度を向上させることができる。

（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４実施形態に係る回転電機の横断面の部分拡大図である。本実施形態が、第３実施形態と異なる点は、第２空隙孔２２ｄａとスロット２１ｃの開口との間の樹脂壁２２ｄｃに、固定子鉄心２１の軸方向に延伸するスリットであるスロット開口側開口部２２ｄｅが設けられている点である。

これにより、ボビン４２２を樹脂成形するための金型において、第２空隙孔２２ｄａを形成するために金型に設けられた貫通孔成形用突起部は、スロット開口側開口部２２ｄｅを形成するための突起部を介して金型の外側壁に結合される。そのため、ボビン４２２の射出成形において金型に注入される樹脂の圧力により、貫通孔成形用突起部に発生する撓みや振動が抑制されるので、成形不良を抑制することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。上記の回転電機１において、極数とスロット数が８極４８スロットの場合を示したがこれに限定されず、極数とスロット数の組み合わせは任意であり、例えば、４極４８スロットや２極２４スロットの組み合わせを用いてもよい。

また、上記において、永久磁石３３に角型やセグメント（Ｃ）型のフェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石を用いることを示した。しかし、この形態に限定されず、他の磁石、他の形状であってもよい。また、磁石挿入孔３２には、１つの磁石が挿入される場合だけでなく、固定子２の軸方向、周方向または径方向に複数の永久磁石３３を挿入してもよい。

また、上記において、スロット２１ｃの断面形状が矩形となるように、ティース２１ｂの断面形状は、固定子鉄心２１の中心方向に向かって細くなる形状に形成されている実施形態を示した。しかし、これに限定されず、例えば、ティース２１ｂの断面形状が矩形で、スロット２１ｃの断面形状が固定子鉄心２１の中心方向に向かって細くなる形状であってもよい。また、ティース２１ｂの先端が固定子鉄心２１の周方向に広がっており、ティース２１ｂの断面形状がＴ字状になっていてもよい。

また、上記の実施形態において、バックヨーク２１ａと複数のティース２１ｂとを一体に設けた鋼板を積層する固定子鉄心２１を示した。しかし、これに限定されず、複数のティース２１ｂとバックヨーク２１ａとを異なる鋼板により作製し、積層されたバックヨーク２１ａに積層されたティース２１ｂを複数組み付けて固定してもよい。

また、電機子巻線２３は、巻線占積率を高めるために、平角線を用いることが好ましいがこれに限定されず、例えば、丸線や撚り線でも良い。電機子巻線２３に丸線や撚り線を用いた場合、コイル挿入孔２２ａの形状は、電機子巻線２３の断面形状に従って変形させることが好ましい。また、電機子巻線２３には、例えば、絶縁被膜（例えば、ワニスやエンジニアリング・プラスチック）をコーティングした銅を主成分とする電気導体が好ましい。

１…回転電機、２…固定子、３…回転子、２１…固定子鉄心、２１ａ…バックヨーク、２１ａａ…バックヨーク内側面、２１ａｂ…接合部、２１ｂ…ティース、２１ｂａ…ティース側面、２１ｃ…スロット、２２，１２２，２２２，３２２，４２２…ボビン、２２ａ…コイル挿入孔、２２ｂ…仕切壁、２２ｃ…バックヨーク側側壁、２２ｃａ…第１空隙孔、２２ｃｃ…樹脂壁、２２ｃｅ…バックヨーク側開口部、２２ｄ…スロット開口側側壁、２２ｄａ…第２空隙孔、２２ｄｃ…樹脂壁、２２ｄｅ…スロット開口側開口部、２３…電機子巻線、３１…回転子鉄心、３１ａ…貫通孔、３２…磁石挿入孔、３３…永久磁石

Claims (15)

1. 回転子と、
   前記回転子とバックヨークとの間に複数のスロットを有する固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心の径方向に沿って配列された複数のコイル挿入孔を有し、前記スロット内に嵌め込まれた樹脂製のボビンと、
   前記ボビンの側壁のうち前記バックヨークに最も近い側壁であるバックヨーク側側壁に設けられた第１空隙孔とを備えることを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機であって、
   前記第１空隙孔は、前記バックヨーク側側壁を前記固定子鉄心の軸方向に貫通する貫通孔であることを特徴とする回転電機。
3. 請求項１に記載の回転電機であって、
   前記バックヨーク側側壁は、前記複数のコイル挿入孔のうち隣り合う２つのコイル挿入孔の間に位置する仕切壁よりも厚くなっていることを特徴とする回転電機。
4. 請求項３に記載の回転電機であって、
   前記固定子鉄心の径方向における前記第１空隙孔の幅は、前記仕切壁の厚さより大きいことを特徴とする回転電機。
5. 請求項３に記載の回転電機であって、
   前記第１空隙孔と、前記複数のコイル挿入孔のうち最も前記第１空隙孔に近接するコイル挿入孔との間の樹脂厚が、前記仕切壁の厚さと略同一であることを特徴とする回転電機。
6. 請求項３に記載の回転電機であって、
   前記第１空隙孔の周囲の樹脂厚が、前記仕切壁の厚さと略同一であることを特徴とする回転電機。
7. 請求項１に記載の回転電機であって、
   前記固定子鉄心の径方向における前記第１空隙孔の幅が、前記固定子鉄心の径方向における前記複数のコイル挿入孔の各々の幅より小さいことを特徴とする回転電機。
8. 請求項１に記載の回転電機であって、
   前記スロットは、前記バックヨークから前記固定子鉄心の中心方向に突出する複数のティースのうち周方向に隣り合う２つのティースの間に形成され、
   前記スロットを囲む前記２つのティースの各々の側面と前記バックヨークの内側面との接合部が曲面になっていることを特徴とする回転電機。
9. 請求項１に記載の回転電機であって、
   前記第１空隙孔に樹脂が注入されていることを特徴とする回転電機。
10. 請求項１に記載の回転電機であって、
    前記第１空隙孔と前記バックヨークとの間の樹脂壁に、前記固定子鉄心の軸方向に延伸するスリットが設けられていることを特徴とする回転電機。
11. 請求項１に記載の回転電機であって、
    前記ボビンの側壁のうち前記スロットの開口に最も近い側壁に第２空隙孔が設けられていることを特徴とする回転電機。
12. 請求項１１に記載の回転電機であって、
    前記第２空隙孔の周囲の樹脂の厚さが、前記複数のコイル挿入孔のうち隣り合う２つのコイル挿入孔の間に位置する仕切壁の厚さと略同一であることを特徴とする回転電機。
13. 請求項１１に記載の回転電機であって、
    前記第２空隙孔に樹脂が注入されていることを特徴とする回転電機。
14. 請求項１１に記載の回転電機であって、
    前記第２空隙孔と前記スロットの開口との間の樹脂壁に、前記固定子鉄心の軸方向に延伸するスリット状の第２開口部が設けられていることを特徴とする回転電機。
15. 請求項１に記載の回転電機を備えることを特徴とする産業機械。

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