JP2002112488A

JP2002112488A - 電動機の固定子

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Publication number: JP2002112488A
Application number: JP2000297822A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ito; 伊藤　　猛; Shigeki Nakamura; 重貴中村
Original assignee: Aichi Elec Co
Current assignee: Aichi Elec Co
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-12
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP4722276B2

Abstract

(57)【要約】【課題】固定子の相間における絶縁破壊を低減する電動
機を提供する。【解決手段】本発明は、電動機の固定子の歯に直接巻線
を巻きつける集中巻方式の電動機において１つのスロッ
ト内に隣り合う相の巻線間における絶縁を、断面形状が
Ｖ字に形成された相間絶縁樹脂を介挿することにより確
実に隣り合う相を分けることができ、巻線同士が振動に
より擦れることを防ぎ、大きな電位差が生じても巻線の
被膜を破壊することがなく不良を低減することができ
る。また、Ｖ字形開口部の端部を固定子のスロット開口
部と反対側に折り曲げ、巻線と固定子の間に介挿するこ
とにより確実にＶ字形相間絶縁を固定することができる
ため品質かつ信頼性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用機器、事務
用機器、家電用機器に使用される電動機の固定子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の実施例を図７に示し説明する。図
７には３相４極の固定子を示している。前記電動機の固
定子鉄心１は、軸方向に薄板の電磁鋼板を多数積層させ
た積層体により形成されている。この積層体を一体固着
させる方法としては、積層体の外周部を溶接により固着
したものや、プレス等により凸凹部を各薄板の電磁鋼板
に形成し、この凸凹部を其々嵌め合わすことにより一体
固着した周知のオートクランプ方式等により固定子鉄心
１を形成している。

【０００３】固定子鉄心１にはスロット５が形成されて
おり、固定子歯部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６
にはスロット絶縁４を介して集中巻方式により直接巻線
が巻き付けられている。歯部Ｓ１にはＵ１相の巻線３が
巻き付けられており、同様に歯部Ｓ２にはＶ１相、歯部
Ｓ３にはＷ１相、歯部Ｓ４にはＵ２相、歯部Ｓ５にはＶ
２相、歯部Ｓ６にはＷ２相の巻線３が巻き付けられてい
る。Ｕ１相とＵ２相、Ｖ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相
は、其々各相を繋ぐ渡り線により結ばれており、各相の
一方の端部は接続され中性点を形成し他方の端部は口出
線に接続し三相Ｙ結線（直列）を構成している。

【０００４】また、別の結線方法としてＵ１相とＵ２相
とを並列に配置しＵ１相の一方の端部とＵ２相の一方の
端部、Ｕ１相の他方の端部とＵ２相の他方の端部を其々
接続し、Ｕ１相とＵ２相の一方の端部を中性点へ接続
し、Ｕ１相とＵ２相の他方の端部を口出線に接続する。
その他の相においてはＶ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相
を其々同様に接続し三相２Ｙ結線（並列）を構成してい
る。

【０００５】近年、このような電動機においては、小型
で高性能な電動機の要求が非常に強くなってきており、
この要求に対して高性能な永久磁石を有した永久磁石形
電動機が増えてきている。通常、この永久磁石形電動機
の永久磁石を備えた回転子に着磁を施す場合、電動機の
ハウジング等に組み付ける前に、着磁巻線を備えた着磁
装置にセットし、この着磁巻線に直流電流を通電するこ
とによって回転子を永久磁石化している。

【０００６】しかしながら、前記界磁を製作した回転子
を電動機のハウジング等に組み込むまでの工程におい
て、永久磁石化された回転子に鉄粉等が付着して電動機
運転中に回転障害を起こしたり、回転子が磁性体の治具
に吸着して扱い難いといった問題が発生していた。

【０００７】前記問題を解決するために電動機ハウジン
グに固定子と回転子を組み込んだ後に、この固定子巻線
を着磁巻線として使用することにより、固定子と対向配
置された回転子に着磁を施すいわゆる組み込み着磁と称
される着磁方法が採用されている。図８は、電動機の固
定子により組み込み着磁を行う場合の着磁結線を示して
いる。前記した直列接続の三相Ｙ結線、並列接続の三相
２Ｙ結線において同様の方法で組み込み着磁をすること
ができるため、ここでは直列接続された三相Ｙ結線につ
いてのみ説明する。

【０００８】固定子巻線のＵ１相の口出線側を着磁電源
Ｅのプラス側に接続した場合、Ｖ１相及びＷ１相はマイ
ナス側に接続し、この固定子巻線に直流の大電流を流す
ことにより固定子内に対向配置された回転子を着磁する
ことができる。また、前記結線は固定子の三相巻線全て
を使用し組み込み着磁する方法であるが、固定子巻線の
特定の２相を使用し１回目の着磁を施した後に、所定の
角度分着磁位置を変え２回目の着磁を施す着磁方法でも
着磁をすることが可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の集中
巻された電動機においては、固定子スロット内に集中巻
される巻線の割合がそれ程高くなかったため固定子スロ
ット内での隣り合う相の絶縁空間距離を保つことができ
ていたが、前述したように小形、高性能化の要求に伴い
固定子スロット内に集中巻される巻線の割合が非常に高
くなっており固定子スロット内の各相の絶縁を保つこと
が出来なくなっている。

【００１０】特に、電動機の起動時にはスロット内の隣
り合う相の巻線に大電流が流れるため各相の巻線が振動
し巻線の被膜を傷つけ相間の電位差により絶縁破壊を引
き起こし重大な市場不良となっている。その結果、著し
く信頼性を損ねている。

【００１１】また最近、エアコン及び冷蔵庫の駆動源と
なる圧縮機に搭載する電動機には、固定子の歯に直接巻
線を巻き付けた集中巻方式の電動機を採用するようにな
ってきている。このような電動機において小型、高性能
化するために回転子に永久磁石を備えた永久磁石形電動
機が用いられる様になってきている。

【００１２】このような永久磁石形電動機を用いられる
圧縮機においては、前述したように圧縮機に組み込む前
の永久磁石を有する回転子に着磁を施すと、回転子に鉄
粉等が付着し易く、そのまま圧縮機に組み込まれると運
転障害となったり、また回転子が磁性体の治具に吸着し
て圧縮機ハウジングに組み付けしずらいといった問題が
あるため、圧縮機ハウジングに固定子と回転子を組み込
んだ後に、この固定子巻線を着磁巻線として固定子と対
向配置された回転子に着磁をおこなっている。

【００１３】エアコン及び冷蔵庫の圧縮機に採用される
電動機は、小型、高性能化の要求に伴い固定子スロット
内に集中巻される巻線の割合が非常に高いため固定子巻
線を着磁巻線として使用した場合、固定子のスロット内
の隣り合う相の巻線に非常に大きな着磁電流が流れるた
め各相の巻線が激しくぶつかり合うことにより巻線の被
膜を傷つけ、相間の電位差により絶縁破壊を引き起こし
ている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】固定子の歯に直接巻線を
巻き付ける集中巻方式の電動機において、前記固定子の
各スロット内で隣接する巻線相互間に断面形状がV字に
形成された相間絶縁樹脂の絶縁部材を介挿する。また、
この断面形状がV字に形成された相間絶縁樹脂の絶縁部
材の開口部が、前記固定子の各スロット開口部に面して
介挿した電動機の固定子とする。

【００１５】また、相間絶縁樹脂の断面形状がV字に形
成された絶縁部材の開口部の端部においてスロット開口
部とは反対側に折り曲げ部を形成し、この折り曲げ部が
固定子の歯に巻き付けられた巻線と、固定子スロットと
の間に介挿された電動機の固定子とする。

【００１６】また、電動機の固定子のスロット数が３ｎ
個（ｎは自然数）であり、極数が２ｎ個（ｎは自然数）
である電動機の固定子とする。

【００１７】また、永久磁石を備えた回転子を具備する
電動機とする。

【００１８】また、前記固定子の各スロット内で隣接す
る巻線相互間に介挿される前記相間絶縁樹脂の絶縁部材
の材料が、エンプラ（エンジニアリング・プラスチッ
ク）または、スーパーエンプラ（スーパー・エンジニア
リング・プラスチック）である電動機の固定子とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施例について図面を用
いて説明する。図１は本実施例における電動機の固定子
のスロット拡大図である。固定子鉄心１のスロット５に
スロット絶縁４が挿入されている。このスロット絶縁４
は、樹脂で一体成形したものや薄板の絶縁フィルムで形
成したものがある。このスロット絶縁４が固定子鉄心１
に施された後、スロットとスロットにより挟まれた歯部
２に直接巻線が巻かれる集中巻方式により巻線３が巻か
れている。スロット５内の隣り合う相の巻線３には、電
動機の起動時に大電流が流れるため各相の巻線３が振動
し巻線３同士が擦れ被膜を傷つけることになる。その
後、相間の電位差によりこの傷ついて薄く弱い部分にお
いて絶縁破壊を起こしている。

【００２０】本発明はこのことに鑑みてなされたもので
あり、固定子鉄心１のスロット５内の巻線３を断面形状
がＶ字に形成された相間絶縁樹脂７（以下、Ｖ字形相間
絶縁樹脂７とする）を介挿することにより確実に隣り合
う相を分けることができ巻線３同士が振動し擦れること
を防ぎ、大きな電位差を生じても絶縁破壊が起こらない
ようにするものである。固定子鉄心１の各スロット開口
部６側に面してＶ字形相間絶縁樹脂７の絶縁部材の開口
部側をスロット開口部６側に面して介挿している。ま
た、Ｖ字形相間絶縁樹脂７の開口部側端部は、スロット
５内の固定子内径側鉄心部分に突き当てるように介挿す
ることによってスロット５内でＶ字形相間絶縁樹脂７が
湾曲し各巻線３をスロット５内に押さえ込む効果を有し
ている。然るに、従来より問題となっている巻線３の固
定子内径への飛び出しも同時に防ぐことができる。

【００２１】従って、Ｖ字形相間絶縁樹脂７が狭い巻線
相互間の間に介挿することにより、このV字形相間絶縁
樹脂７のバネ効果を得ることができ固定子鉄心１より巻
線３の飛び出しを防ぎ尚且つ、固定子鉄心１からＶ字形
相間絶縁樹脂７が脱落することがないのでスロット５内
の隣り合う巻線３の相互間を確実に分けることができ、
巻線３同士が振動し擦れることを防ぎ、大きな電位差を
生じても絶縁破壊が起こらないようにすることができ
る。尚、図２は本実施例のＶ字形相間絶縁樹脂７の斜視
図である。また、Ｖ字形相間絶縁樹脂７の開口部の開口
角度は適宜巻線３の使用量により決定され、バネ効果を
損なわない程度に設定すると良い。

【００２２】また、別の実施例を図３に示して説明す
る。図３は固定子のスロット拡大図である。図１と同様
に固定子鉄心１のスロット５にスロット絶縁４が挿入さ
れている。このスロット絶縁４は、樹脂で一体成形した
ものや薄板の絶縁フィルムで形成したものがありスロッ
ト絶縁４が固定子鉄心１に施された後に、スロットとス
ロットにより挟まれた歯部２に直接巻線が巻かれる集中
巻方式により巻線３が巻かれている。本実施例は図３に
示すようにスロット５内の巻線３が占める割合が少ない
場合において適用することにより、非常に良好な効果を
得ることができる。

【００２３】固定子鉄心１の歯部に直接巻きつけられた
巻線３とスロット５内に装着したスロット絶縁４との間
に断面形状がV字に形成された絶縁部材の相間絶縁樹脂
８（以下、Ｖ字形相間絶縁樹脂８とする）のV字形状端
部においてスロット開口部６側とは反対側に折り曲げ部
を形成し、この折り曲げ部を巻線３と固定子鉄心１との
間に挟み込むことによってV字形相間絶縁樹脂８を更に
確実にスロット５内の相間に固定することができる。こ
の場合、V字形状端部の折れ曲がり部は固定子鉄心１と
スロット絶縁４の間に挟み込んでも良いが、巻線３とス
ロット絶縁４との間に挟み込んでも良い。また、V字形
状端部の折れ曲がり角度は、前記V字形相間絶縁樹脂８
のバネ効果を損なわない角度に設定することが好まし
い。

【００２４】従って、特にスロット５内の巻線３が占め
る割合が少ない場合においても、スロット５内の隣り合
う巻線３の相互間を確実に分けることができ、尚且つV
字形相間絶縁樹脂８が固定子鉄心１より脱落することな
く確実に固定することができるため、巻線３同士が振動
し擦れることを防ぎ、大きな電位差を生じても巻線３の
被膜を破壊し絶縁不良を生じることは無い。尚、図４は
本実施例のＶ字形の端部に折れ曲がり部を備えたV字形
相間絶縁樹脂８の斜視図である。

【００２５】また、固定子鉄心１のスロットとスロット
により挟まれた歯部２に直接巻線が巻かれる集中巻方式
により巻線３が巻かれ、スロット５内において隣り合う
相の巻線３同士が振動し擦れ、巻線３の被膜を破壊し絶
縁不良を生じる電動機や、相間に大きな電位差を生じる
電動機、つまり固定子のスロット数が３ｎ個（ｎは自然
数）であり、極数が２ｎ個（ｎは自然数）である電動機
において、スロット５内の巻線３をV字形相間絶縁樹脂
７及び８を介挿することにより隣り合う相を確実に分け
ることができるため、巻線３同士が振動し擦れることが
なくなり、大きな電位差を生じても巻線３の被膜を破壊
するような絶縁破壊を起こすことがなくなる。

【００２６】また、図５及び図６に示す電動機は、固定
子鉄心１のスロット５に樹脂で一体成形したものか、も
しくは薄板の絶縁フィルムで形成したスロット絶縁４が
施された後、このスロットとスロットにより挟まれた歯
部２に直接巻線が巻かれる集中巻方式により巻線３が巻
かれており、この固定子内径には、永久磁石１１を備え
た回転子９，１０を配置している。

【００２７】このような永久磁石を有した回転子を備え
た電動機を、特にエアコン及び冷蔵庫の駆動源となる圧
縮機に採用した場合、圧縮機に組み込む前に回転子９，
１０に着磁を施すと回転子９，１０に鉄粉等が付着し易
くなり、そのまま圧縮機に組み込まれると圧縮機の運転
障害となったり、また着磁した回転子９，１０が磁性体
の治具に吸着して圧縮機ハウジングに組み込みしずらい
といった問題が発生する。このため圧縮機ハウジングに
固定子と回転子９，１０を組み込んだ後に、固定子の巻
線３を着磁巻線として回転子９，１０を着磁している。

【００２８】この場合、固定子の１つのスロット内に集
中巻された隣り合う相の巻線３に非常に大きな着磁電流
が流れ各相の巻線３が激しくぶつかり合い巻線３の被膜
を傷つけ相間の電位差により絶縁破壊を引き起こしてし
まう。然るに、このような絶縁破壊を防ぐためにV字形
相間絶縁樹脂７及び８を介挿することによりスロット内
の隣り合う相の巻線３を確実に分けることができため絶
縁不良を起こすことがなくなる。従って、固定子の歯に
直接巻線を巻き付ける集中巻方式の電動機をケーシング
に組み込んだ後に、前記電動機の固定子巻線を利用して
永久磁石を備えた回転子を問題なく着磁することができ
る。

【００２９】尚、回転子の構造は図５に示すように永久
磁石を回転子鉄心内に埋め込む、埋め込み形永久磁石回
転子でも、図６に示す永久磁石を回転子表面に装着させ
た、表面装着形永久磁石回転子であてもよい。

【００３０】また、固定子の各スロット５内で隣接する
相間に介挿するV字形相間絶縁樹脂７及び８の材料を、
電動機の運転環境が１００℃以上ある場合はエンプラ
を、電動機の運転環境が１５０℃以上ある場合はスーパ
ーエンプラを使用することにより電動機の温度上昇によ
る絶縁材料の劣化に起因する絶縁不良を減らすことがで
きる。その結果、固定子スロット５内の隣り合う相の巻
線３同士が振動し絶縁材料を破壊することもなく、大き
な電位差を生じても巻線３の被膜を破壊し絶縁不良を起
こすこともなくなる。また、電動機の仕様によってエン
プラまたは、スーパーエンプラを適宜選択することによ
り材料費を節約することもできる。

【００３１】また、スロット内の巻線の占積率が非常に
高い場合、スロット内の巻線相互間に介挿するV字形相
間絶縁樹脂７及び８をエンプラまたは、スーパーエンプ
ラのフィルム形状にすることによって相間の隙間が少な
い場合でも確実に介挿することができるため、巻線３の
被膜が破壊され絶縁不良となることはない。尚、V字形
相間絶縁樹脂７及び８をフィルム形状にすることにより
絶縁材料の使用量の低減及び加工性が向上し、更に固定
子スロット内への挿入性もよくなり取り扱いを容易にす
ることができる。

【００３２】エンプラとしては、例えばポリアミド（Ｐ
Ａ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（Ｐ
ＢＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）
等がある。また、スーパーエンプラとしては、例えば、
ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレン
サルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー樹脂（ＬＣ
Ｐ）、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥ
ＥＫ）等がある。

【００３３】また、特に環境問題等により従来、エアコ
ンや冷蔵庫に使用される冷媒がＣＦＣ１２、ＣＦＣ２２
等で冷凍機油がナフテン系、パラフィン系の鉱油または
アルキルベンゼン系油を採用していたが、代替冷媒であ
るＨＦＣ１３４ａ、ＨＦＣ４１０ａ、ＨＦＣ４０７ｃ等
の冷媒と、冷凍機油であるポリアルキレングリコール系
油やポリエステル系油またはエーテル系油等の混合油を
使用する場合、V字形相間絶縁樹脂７及び８の材料をス
ーパーエンプラとすることにより冷凍機油内に含まれる
水分量による絶縁物の加水分解を極力少なくすることが
できる。尚、説明するまでも無いが、スロット絶縁４の
材料をスーパーエンプラとすることによりスロット絶縁
４の加水分解も極力少なくすることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、電動機の固定子の歯に直接巻
線を巻きつける集中巻方式の電動機において１つのスロ
ット内に隣り合う相の巻線間に、V字形相間絶縁樹脂を
介挿することにより確実に隣り合う相を分けることがで
き、巻線同士が振動により擦れることを防ぎ、大きな電
位差が生じても巻線の被膜が破壊することがなくなる。
また、固定子鉄心のスロットの開口部側に面してV字形
相間絶縁樹脂の開口部側を介挿することによって、スロ
ット内のV字形相間絶縁樹脂が脱落することなく確実に
固定することができる。また、従来より問題となってい
る巻線の固定子内径への飛び出しもV字形相間絶縁樹脂
のバネ効果によって、巻線をスロット内に押さえ込みこ
とができるため巻線の固定子内径への飛び出しも防いで
いる。

【００３５】また、V字形相間絶縁樹脂の開口部の端部
を固定子のスロット開口部と反対側に折り曲げ、巻線と
固定子の間に介挿することにより、更に確実にＶ字形相
間絶縁を固定することができる。

【００３６】また、電動機の固定子のスロット数が３ｎ
個（ｎは自然数）であり、極数が２ｎ個（ｎは自然数）
の固定子に本発明を適用することによって確実に１つの
スロット内に隣り合う相の巻線間を絶縁することができ
る。

【００３７】また、前記電動機の回転子に永久磁石を備
えている永久磁石形電動機において本発明を適用するこ
とにより、ハウジング内に組み込まれた後に固定子巻線
を着磁巻線として着磁する場合においても、着磁電流に
起因する巻線の絶縁破壊をなくすことができる。

【００３８】また、前記固定子の各スロット内で隣接す
る巻線相互間に介挿される前記V字形相間絶縁樹脂の材
料が、エンプラまたは、スーパーエンプラとすることに
よってエアコンや冷蔵庫の駆動源である圧縮機に仕様す
ることができる。

【００３９】これらのことより、V字形相間絶縁樹脂に
よって、隣り合う相間の絶縁を確実に行うことができ電
位差による巻線の絶縁不良をなくすことができるため品
質及び信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す固定子の部分断面図。

【図２】図１のＶ字形相間絶縁樹脂の斜視図。

【図３】本発明の実施例を示す固定子の部分断面図。

【図４】図３のＶ字形相間絶縁樹脂の斜視図。

【図５】本発明の実施例を示す回転子に永久磁石を備え
た電動機の横断面図。

【図６】本発明の実施例を示す回転子に永久磁石を備え
た電動機の横断面図。

【図７】従来例を示す固定子の横断面図。

【図８】本発明の電動機の固定子巻線を着磁巻線として
使用する場合の結線図。

【符号の説明】

１…固定子鉄心、２，Ｓ１〜Ｓ６…歯部、３…巻線、４
…スロット絶縁、５…スロット、６…スロット開口部、
７，８…Ｖ字形相間絶縁樹脂、９，１０…回転子、１１
…永久磁石、Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２…
相、Ｅ…着磁電源。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子の歯に直接巻線を巻き付ける集中
巻方式の電動機において、前記固定子の各スロット内で
隣接する巻線相互間に介挿される相間絶縁樹脂の断面形
状がV字に形成された絶縁部材であって、前記相間絶縁
樹脂の断面形状がV字に形成された絶縁部材の開口部
を、前記固定子の各スロット開口部に面して介挿された
ことを特徴とする電動機の固定子。
【請求項２】前記相間絶縁樹脂の断面形状がV字に形
成された絶縁部材の開口部の端部においてスロット開口
部とは反対側に折り曲げ部が形成され、前記折り曲げ部
が固定子の歯に巻き付けられた巻線と、固定子スロット
との間に介挿されたことを特徴とする請求項１記載の電
動機の固定子。
【請求項３】前記電動機の固定子のスロット数が３ｎ
個（ｎは自然数）であり、極数が２ｎ個（ｎは自然数）
であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
電動機の固定子。
【請求項４】前記電動機は、永久磁石を具備する回転
子を備えたことを特徴とする請求項３記載の電動機。
【請求項５】前記固定子の各スロット内で隣接する巻
線相互間に介挿される相間絶縁樹脂の絶縁部材の材料
が、エンプラ（エンジニアリング・プラスチック）また
はスーパーエンプラ（スーパー・エンジニアリング・プ
ラスチック）であることを特徴とする請求項１及至請求
項３のいずれかに記載の電動機の固定子。