JP2005006366A - 電機子用インシュレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】インシュレータ側の差込み部をスロットに挿入する作業を容易にする。
【解決手段】インシュレータ5において各差込み部8を、一方のコイルエンド部55を上辺としてこれより垂下する第1の側壁81と、他方のコイルエンド部55より垂下する第2の側壁82、第1の側壁81と第2の側壁82に接続する第3の側壁83で構成し、第2の側壁82の下辺82bと第3の側壁83の下辺83aとの接点P2位置を、差込み部8のインシュレータ軸方向高さ寸法を最大とするようにし、各側壁の下辺81b、82b、83aを先端点P2を頂点として、インシュレータ水平方向に傾斜して形成する。これによりスロットにインシュレータを差し込んで装着する場合、差込み部8全体としては先端の鋭い楔形状となり、格段にスロットに入れやすくなる。
【選択図】 図5
【解決手段】インシュレータ5において各差込み部8を、一方のコイルエンド部55を上辺としてこれより垂下する第1の側壁81と、他方のコイルエンド部55より垂下する第2の側壁82、第1の側壁81と第2の側壁82に接続する第3の側壁83で構成し、第2の側壁82の下辺82bと第3の側壁83の下辺83aとの接点P2位置を、差込み部8のインシュレータ軸方向高さ寸法を最大とするようにし、各側壁の下辺81b、82b、83aを先端点P2を頂点として、インシュレータ水平方向に傾斜して形成する。これによりスロットにインシュレータを差し込んで装着する場合、差込み部8全体としては先端の鋭い楔形状となり、格段にスロットに入れやすくなる。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータや発電機等の回転電機の電機子用インシュレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
モータ等の回転電機の製造工程には、電機子(ロータ又はステータ)のコアを構成する放射状に設けて円環形状を形成する複数の磁極歯の各磁極歯間のスロットに、その上下方向から1組のインシュレータを装着する工程がある。インシュレータは、各磁極歯間のスロットに差込まれる差込み部を有する。差込み部は、スロットの対向する内壁を覆う第1及び第2の側壁と、これら両方の側壁同士を連結するスロット周方向の内壁を覆う第3の側壁とにより構成される。上述した装着工程は、円環状インシュレータの全ての差込み部を電機子側の各スロットに位置合わせて同時に挿入しなければならない。この挿入作業を容易にするため、インシュレータの差込み部の形状を、差込み方向の先端部側(コイルエンド側を上辺としたとき下辺側)に傾斜した切欠き部を設けた電機子用インシュレータが特許文献1に記載されている。
【0003】
特許文献1に記載の差込み部は、インシュレータ内径側の差込み長さを、外径側の差込み長さより大きく設定することにより、第1、第2側壁の下辺を傾斜させたものである。
【0004】
しかしながら、この特許文献1のインシュレータは、第1、及び第2の側壁を周壁の下辺を傾斜させ、これらを連結する第3の側壁は水平であるため、スロットへの挿入にあたっては第3の側壁の下辺がスロットの縁に当たり、挿入作業が充分円滑には行われない。また、上下のインシュレータの差込み部の下辺の先端同士が突き当ったとき、下辺が相互に反対方向に傾斜するため露出部分が大きくなる。
【0005】
【特許文献1】
特開2003−88029号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、電機子にインシュレータを装着する工程において、インシュレータ側の差込み部を電機子側の各スロットに挿入する作業を容易にするとともに、インシュレータに覆われない露出部分を極力小さくできる電機子用インシュレータの提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、電機子円周方向に配置された複数の磁極歯の、隣接する磁極歯間に形成されるスロット内に部分的に挿入され、かつ前記磁極歯に対応して放射状に形成される複数のコイルエンド搭載部と、隣接するコイルエンド搭載部間に一体成形され、上記スロット内壁面を覆う複数の差込み部とからなる電機子用インシュレータにおいて、前記差込み部の夫々を、一方のコイルエンド搭載部に一体成形され該コイルエンド搭載部の端縁を上辺としてこれより垂下する第1の側壁と、他方のコイルエンド搭載部に一体成形され該コイルエンド搭載部の端縁を上辺としてこれより垂下する第2の側壁と、前記第1の側壁と第2の側壁との間に位置し、その両端を第1の側壁と第2の側壁に接続する第3の側壁と、で構成するとともに、上記第1の側壁、第2の側壁および第3の側壁の各下辺のいずれかに、これら差込み部のインシュレータ軸方向高さ寸法を最大とする差込み部先端点を設け、各側壁の下辺を、前記先端点を頂点として、インシュレータ水平方向に傾斜して形成したことを特徴とする電機子用インシュレータを提供する。
【0008】
この構成によれば、スロットにインシュレータを差し込んで装着する場合、各スロットに挿入される差込み部の下辺が差込み部先端点を頂点として、各側壁下辺が傾斜しているため、差込み部全体としては先端の鋭い楔形状となり、先端が平坦な差込み部に比べ、格段にスロットに入れやすくなり、複数のスロットに対しインシュレータの各差込み部を、同時かつスムーズに差し込むことができ、インシュレータの取付け作業性が格段に向上する。
【0009】
好ましい構成例では、上記差込み部先端点は、前記第1の側壁又は第2の側壁の下辺と、第3の側壁の下辺との接点であることを特徴としている。
【0010】
この構成によれば、差込み部先端点を、第1の側壁又は第2の側壁の下辺と、第3の側壁の下辺との接点とすることにより、各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端として、スムーズな挿入が可能となる。
【0011】
また、第3の側壁下辺の一方の端部が先端となってこの第3の側壁の下辺が傾斜するため、上下反対方向から差込んだとき、下辺同士が同一方向に平行に傾斜することになり、間隔が広がらず、従って露出部分が増加することはない。
【0012】
好ましい構成例では、上記差込み部先端点は、前記第3の側壁の下辺の略中間に位置することを特徴としている。
【0013】
この構成によれば、差込み部先端点を、第3の側壁の下辺の略中間に位置させることにより、各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端としてスムーズな挿入が可能となる。
【0014】
好ましい構成例では、上記差込み部先端点は、前記第1の側壁の下辺と前記第3の側壁との接点、および第2の側壁の下辺と第3の側壁の下辺との接点であることを特徴としている。
【0015】
この構成によれば、差込み部先端点が、第1の側壁と第2の側壁の各下辺と、第3の側壁の下辺との2つの接点となるが、これら下辺の傾斜形成により差込み部全体としては2つの先端を持った形状となり、先端が平坦な差込み部よりは、スロットに入れやすくなり、複数のスロットに対しインシュレータの各差込み部を、同時かつスムーズに差し込むことができ、インシュレータの取付け作業性が格段に向上する。また、この構成でも各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端として、スムーズな挿入が可能となる。また、第3の側壁の下辺の両端を差込み部先端点とするため、差込み部最下点を第3の側壁の下辺の略中間に位置させた先の構成例のインシュレータと組み合わせ、電機子のスロットの上下方向から2つのインシュレータの差込み部を挿入することで、第3の側壁の下辺同士が、一方は中央が凸形状、他方は中央が凹形状となって、相互に対応した形状となり、露出部分が増加することはない。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明によるインシュレータをその一構成部品とする電機子の分解斜視図である。この電機子1は、3相の電動機用電機子として用いられ、大きく分けてステータ2と、ステータ2の軸方向一端(図では上端側)に装着される配線基板3とにより構成されている。
【0017】
ステータ2は、薄板の積層体からなるステータヨーク4と、上下のインシュレータ5と、インシュレータ5を介してステータヨーク4に巻回されたコイル(図示せず)とにより構成される。ステータヨーク4はロータ(図示せず)の外周を囲むようにリング状に形成され、その円周方向に沿って複数の磁極歯6が半径方向内方に向かって一体に突出形成されている。各磁極歯6間にスロット7が形成され、各スロット7に、リング状インシュレータ5の下面側(差込み方向側)にスロット数に応じて一体成形された差込み部(挿入片)8が上下方向から挿入され、両インシュレータ5がステータヨーク4に対し円周方向に固定保持される。これら上下のインシュレータ5を介してコイル巻線(図示せず)が各磁極歯6の両側のスロット7を通して上下に巻き回されて複数のコイルが円環状に形成される。
【0018】
図2はステータヨーク4に装着されるインシュレータ5の外観斜視図、図3は図1で配線基板3側からみたインシュレータ5の上面図、図4はその下面図である。なお、前述したようにステータヨーク4には上下一対のインシュレータ5が装着されることになるが、本実施形態では双方とも同一形状であるため、図1の上方に位置するインシュレータ5に代表して、その構造を以下説明する。
【0019】
インシュレータ5はステータヨーク4同様、ロータ(不図示)の外周を囲むようにリング状に形成されており、リング状ベース51の上面52には円周方向に沿って、コイル巻線端部(不図示)を係止するための巻線受け部53が多数形成される。各巻線受け部53には切欠き54が形成され、この切欠き54を介して巻線端部がインシュレータ5の半径方向外方に引き出される。
【0020】
またインシュレータ5には、この巻線受け部53形成部位から複数のコイルエンド搭載部55が半径方向内方に向かって一体に突出形成されている。このコイルエンド搭載部55はステータヨーク4の各磁極歯6に係合して、磁極歯側のコイルエンド面を覆うものであり、周方向に隣接する2つのコイルエンド搭載部55間が、ステータヨーク4のスロット7に対応する。したがって、隣接するコイルエンド搭載部55間であって、その下部に、前述した差込み部8(図1)の一つが形成されることになる。
【0021】
各コイルエンド搭載部55の半径方向内側には、各コイルの内周側を支持するフランジ56が一体的に形成される。フランジ56は、ズテータ2の内周部でコイルのコイルエンド(図示せず)を受ける。なお、コイルのコイルエンドとは、スロット7(図1)を通して各磁極歯6に対し上下方向に巻き回されるコイルに関連し、スロット7から上下にはみ出た部分、すなわち上下で巻き返される部分(ターンオーバー部分)を指す。このコイルエンドは半径方向内側においては、上下インシュレータ5の前記フランジ56に、半径方向外側においては上述した巻線受け部53に支持されることになる。
【0022】
以下に、本願発明の特徴たる差込み部8の構造について説明する。図5は隣接した2つのコイルエンド搭載部55間に形成される差込み部8の拡大斜視図(部分断面図)である。なお、本図はその構造の理解を容易ならしめるために、上述したフランジ56を除いて示している。
【0023】
本実施形態によれば、差込み部8は、一方のコイルエンド搭載部55(図5では左側)に一体的に成形され、コイルエンド搭載部55の端縁55aを上辺としてこれよりインシュレータ軸方向に沿って垂下する第1の側壁81(A面)と、他方のコイルエンド搭載部55(図5で右側)に一体成形され、このコイルエンド搭載部55の端縁55aを上辺として、これよりインシュレータ軸方向に沿って垂下する第2の側壁82(C面)と、前記第1の側壁81と第2の側壁82との間に位置し、かつ第1の側壁81と第2の側壁82の半径方向外側の端縁81a、82aに、その端部が接続される第3の側壁83(B面)と、によって構成される。
【0024】
これらの第1の側壁(A面)81、第2の側壁(C面)82及び第3の側壁(B面)83は、インシュレータ5のリング状ベース51の内側に一体的に形成される。
【0025】
ここで便宜上、第1の側壁81の内壁面をA面、第2の側壁82の内壁面をC面、第3の側壁83の内面をB面と呼び、これら側壁81、82、83の各下方端縁(下辺)81b、82b、83aから構成される、コ字状差込み部先端の各角部を、図4に示すようにC面側からP1、P2、P3、P4で表わす。
【0026】
本実施形態によれば、この3つの側壁81、82、83からなる差込み部8をステータヨーク4のスロット7に挿入するにあたり、その挿入し易さを向上するべく、上記角部P1、P2、P3、P4の内、第2の側壁82と第3の側壁83の接点P2において、矢印Zで示すインシュレータ軸方向の側壁高さ寸法が他の角部(頂点)P1、P3、P4位置における同方向高さ寸法よりも大きく、従って、スロット挿入の際にはこの接点P2が差込み部8の最先端(頂点)となるように、各側壁81、82、83の各下辺81b、82b、83aを矢印Hで示すインシュレータ水平方向に対し傾斜して形成する。
【0027】
図6は、上述した3つの側壁81、82、83からなる差込み部8の壁面展開図であって、インシュレータ半径方向内側より見た1つの差込み部8の展開図である。この図6から明らかなように、3つの側壁81、82、83(又はA面、C面、B面)はすべて台形状に形成され、角部P1、P2、P3、P4の比較で言えば、角部P2を先端として角部P1及びP3がほぼ同じ高さ位置となり、角部P2から水平方向、最も離反した角部P4が最もコイルエンド搭載部55に接近した高さ位置になるように位置決めされている。尚、上述した「インシュレータ軸方向の側壁高さ寸法」は、この図においてコイルエンド搭載部55と下辺81b、82b、83aとの間の直線距離を示すものである。従って、本実施形態では、コイルエンド搭載部55と角部P2とのZ方向に沿う直線距離が、他のいかなる下辺位置とコイルエンド搭載部55間直線距離よりも大きくなる。
【0028】
この結果、差込み部8全体は頂点P2を先端として断面コの字型の楔(先細り)型となり、ステータヨーク4の磁極歯6との干渉の可能性を低くしてスロット7にスムーズに挿入可能となる。
【0029】
さらに本実施形態の差込み部8は、側壁82、83の傾斜した各下辺82b、83a同士の接点を差込み部先端点(頂点P2)とするため、これらの側壁82、83の下辺81b、83aを単純に傾斜して形成するだけで、先の尖った楔状差込み部8を成すことができ、差込み部8自体の設計・製造が容易である。
【0030】
また、同様にして同一形状のインシュレータ5をステータヨーク4の下方からもスロット7に挿入した状態においては、1スロット内で対向する双方の差込み部8は、その展開を図7に示すように、双方の第3の側壁83の先端が、例えばdで示す傾斜間隙を介して離間し、対向する第1の側壁81と第2の側壁82は、差込み部8の半径方向外側において間隙Dを介して離間するようになる。dを所定の一定値とし、下辺の傾斜角度を一定とした場合、対向するB面同士の隙間は一定値dに保たれ、またA、C面間の隙間は最大でDとなる。したがって、スロット内壁が大きく露出することはない。
【0031】
図8はスロット7内にて対向する2つのインシュレータ5の差込み部8を、その半径方向外側から見た概略図、図9は図8のVIVーVIV線に沿って、差込み部8をインシュレータ円周方向から見た概略図である。これらの図8、9から明らかなように、対向する2つの差込み部8はその半径方向外側で最も小さい間隙dを介して対向し、その間隙は半径方向内方に進むに従って徐々に増大し、最終的には半径方向最内部で間隙Dを介して対向することになる。
【0032】
上述した実施形態は、P2を頂点として差込み部全体を先の尖った楔状にしたインシュレータ5であるが、本発明による差込み部先端はP2に限られるものではなく、他の角部P1、P3、P4のいずれかを差込み部先端点となるように各側壁81、82、83の下辺81b、82b、83aを傾斜して形成しても良い。また差込み部先端は角部P1〜P4に限定されるものではなく、各側壁下辺81b、82b、83aの任意の位置に設定しても良い。
【0033】
図10、図11、図12は、先の実施形態の図7、図8、図9にそれぞれ対応させた、本発明の第2実施形態を示すものである。なお、本実施形態において先の第1実施形態と同様な構成要素は、同一番号を付すこことする。
【0034】
この実施形態によれば、差込み部先端点TPは、第3の側壁83の下辺83aの幅方向の中間点に設定される。そして各側壁81、82、83の各下辺81b、82b、83aは、図10に示すように、展開状態において先端点TPに向かって一定の角度で傾斜して形成される。
【0035】
同様に同一形状のインシュレータ5をステータヨーク4の下方からもスロット7に挿入した状態においては、図10に示すようにスロット内で対向する双方の差込み部8は、双方の第3の側壁83の先端点TPが、例えば一定のdで示す傾斜間隙を介して離間し、対向する第1の側壁81と第2の側壁82は、差込み部8の半径方向外側において間隙D’を介して離間するようになる(図12参照)。このD’は前述の図7、9のDよりも幾分大きい。
【0036】
このように、差込み部先端点TPを、第3の側壁83の下辺83aの略中間に位置させることにより、先の実施形態と同様に、各差込み部8の頂点がインシュレータ5の外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、スロットに対し狙いを付け易くなり、スムーズな挿入が可能となる。
【0037】
図13、図14、図15は、スロット挿入の際、先に説明した第2実施形態のインシュレータに組合わされて好適な、本発明の第3実施形態としてのインシュレータを示すものである。なお、本実施形態において先の第2実施形態と同一な構成要素は、同一番号を付すこことする。
【0038】
図13において上方に示されるのは、第2実施形態のインシュレータを構成する一差込み部8の側壁である。本実施形態の図の下側のインシュレータ180は、図示するように、これに対向してスロット内に位置することになり、上記差込み部先端点は、第1の側壁181の下辺181a(図では上方に位置する)と第3の側壁183の下辺183aとの接点TP1、および第2の側壁182の下辺182aと第3の側壁183の下辺183aとの接点TP2からなる、2つの先端点を有して形成される。また各下辺181a、182a、183aは、これら先端点TP1、TP2に向かって傾斜し、この内第3の側壁183の下辺183aは、対となる第2実施形態の上側の差込み部8の第3の側壁83の下辺83aの輪郭に相補するように、V字状に凹んで形成される。
【0039】
しかして、本実施形態によれば、差込み部180の先端点は接点TP1、TP2となるが、差込み部全体としては2つの先端を持った変形楔形状となり、先の実施形態の差込み部8と同様に、スロット7(図1)に入れやすくなることには変わりはない。
【0040】
このように、第2実施形態のインシュレータ5と組み合わせることにより、上述した第3の側壁83、183(図のB面及びB’面)同士が相補形状になり、図14、図15に示すように、スロット内で対向する2つの第3の側壁83、183間の間隔dが、一定で広がらず、図のA、A’面間及びC、C面間の最大の隙間Dは、図7、9の隙間Dと同じで、図10、12の隙間D’より小さくできる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スロットにインシュレータを差し込んで装着する場合、各スロットに挿入される差込み部の下辺が差込み部先端点を頂点として、各側壁下辺が傾斜しているため、差込み部全体としては先端の鋭い楔形状となり、先端が平坦な差込み部に比べ、格段にスロットに入れやすくなり、複数のスロットに対しインシュレータの各差込み部を、同時かつスムーズに差し込むことができ、インシュレータの取付け作業性が格段に向上する。
【0042】
また、上記差込み部先端点は、前記第1の側壁又は第2の側壁の下辺と、第3の側壁の下辺との接点である構成によれば、差込み部先端点を、第1の側壁又は第2の側壁の下辺と、第3の側壁の下辺との接点とすることにより、各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端として、スムーズな挿入が可能となる。
【0043】
また、第3の側壁下辺の一方の端部が先端となってこの第3の側壁の下辺が傾斜するため、上下反対方向から差込んだとき、下辺同士が同一方向に平行に傾斜することになり、間隔が広がらず、従って露出部分が増加することはない。
【0044】
また、上記差込み部先端点は、前記第3の側壁の下辺の略中間に位置する構成によれば、差込み部先端点を、第3の側壁の下辺の略中間に位置させることにより、各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端としてスムーズな挿入が可能となる。
【0045】
また、上記差込み部先端点は、前記第1の側壁の下辺と前記第3の側壁との接点、および第2の側壁の下辺と第3の側壁の下辺との接点である構成によれば、差込み部先端点が、第1の側壁と第2の側壁の各下辺と、第3の側壁の下辺との2つの接点となるが、これら下辺の傾斜形成により差込み部全体としては2つの先端を持った形状となり、先端が平坦な差込み部よりは、スロットに入れやすくなり、複数のスロットに対しインシュレータの各差込み部を、同時かつスムーズに差し込むことができ、インシュレータの取付け作業性が格段に向上する。また、この構成でも各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端として、スムーズな挿入が可能となる。また、第3の側壁の下辺の両端を差込み部先端点とするため、差込み部最下点を第3の側壁の下辺の略中間に位置させた先の構成例のインシュレータと組み合わせ、電機子のスロットの上下方向から2つのインシュレータの差込み部を挿入することで、第3の側壁の下辺同士が、一方は中央が凸形状、他方は中央が凹形状となって、相互に相補した形状となり、露出部分が増加することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るインシュレータを備えた電機子の分解斜視図。
【図2】図1のインシュレータの斜視図。
【図3】図2のインシュレータの上視図。
【図4】図2のインシュレータの下視図。
【図5】図2のインシュレータの差込み部の斜視図。
【図6】図5の差込み部を構成する3側壁の展開図。
【図7】図2のインシュレータを対向させた場合の差込み部各部の配置を示す図。
【図8】図2のインシュレータを対向させた場合のインシュレータ各部の配置を示す図。
【図9】図8のVIV−VIV線に沿ったインシュレータ断面図。
【図10】本発明の第2実施形態のインシュレータを対向させた場合の差込み部を構成する3側壁の展開図。
【図11】本発明の第2実施形態のインシュレータ対向させた場合のインシュレータ各部の配置を示す図。
【図12】図11のXII−XII線に沿ったインシュレータ断面図。
【図13】第2実施形態のインシュレータと第3実施形態のインシュレータを対向させた場合の差込み部を構成する3側壁の展開図。
【図14】図13に示す位置関係でインシュレータを対向させた場合のインシュレータ各部の配置を示す図。
【図15】図14のXV−XV線に沿ったインシュレータ断面図。
【符号の説明】
1:電機子、2:ステータ、3:配線基板、4:ステータヨーク、
5:インシュレータ、6:磁極歯、7:スロット、8:挿入片(差込み部) 、
51:リング状ベース、52:上面、53:巻線受け部、
54:切欠き、55:コイルエンド搭載部、55a:端縁、56フランジ、
81:第1の側壁、81a:端縁、81b:下辺、
82:第2の側壁 、82a:端縁、82b:下辺、
83:第3の側壁、83a:下辺、180:挿入片(差込み部)、
181:第1の側壁、181a:下辺、182:第2の側壁 、
182a:下辺、183:第3の側壁、183a:下辺、
P1〜P4:角部、TP,TP1,TP2:差込み部先端点、
d,D:間隙
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータや発電機等の回転電機の電機子用インシュレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
モータ等の回転電機の製造工程には、電機子(ロータ又はステータ)のコアを構成する放射状に設けて円環形状を形成する複数の磁極歯の各磁極歯間のスロットに、その上下方向から1組のインシュレータを装着する工程がある。インシュレータは、各磁極歯間のスロットに差込まれる差込み部を有する。差込み部は、スロットの対向する内壁を覆う第1及び第2の側壁と、これら両方の側壁同士を連結するスロット周方向の内壁を覆う第3の側壁とにより構成される。上述した装着工程は、円環状インシュレータの全ての差込み部を電機子側の各スロットに位置合わせて同時に挿入しなければならない。この挿入作業を容易にするため、インシュレータの差込み部の形状を、差込み方向の先端部側(コイルエンド側を上辺としたとき下辺側)に傾斜した切欠き部を設けた電機子用インシュレータが特許文献1に記載されている。
【0003】
特許文献1に記載の差込み部は、インシュレータ内径側の差込み長さを、外径側の差込み長さより大きく設定することにより、第1、第2側壁の下辺を傾斜させたものである。
【0004】
しかしながら、この特許文献1のインシュレータは、第1、及び第2の側壁を周壁の下辺を傾斜させ、これらを連結する第3の側壁は水平であるため、スロットへの挿入にあたっては第3の側壁の下辺がスロットの縁に当たり、挿入作業が充分円滑には行われない。また、上下のインシュレータの差込み部の下辺の先端同士が突き当ったとき、下辺が相互に反対方向に傾斜するため露出部分が大きくなる。
【0005】
【特許文献1】
特開2003−88029号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、電機子にインシュレータを装着する工程において、インシュレータ側の差込み部を電機子側の各スロットに挿入する作業を容易にするとともに、インシュレータに覆われない露出部分を極力小さくできる電機子用インシュレータの提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、電機子円周方向に配置された複数の磁極歯の、隣接する磁極歯間に形成されるスロット内に部分的に挿入され、かつ前記磁極歯に対応して放射状に形成される複数のコイルエンド搭載部と、隣接するコイルエンド搭載部間に一体成形され、上記スロット内壁面を覆う複数の差込み部とからなる電機子用インシュレータにおいて、前記差込み部の夫々を、一方のコイルエンド搭載部に一体成形され該コイルエンド搭載部の端縁を上辺としてこれより垂下する第1の側壁と、他方のコイルエンド搭載部に一体成形され該コイルエンド搭載部の端縁を上辺としてこれより垂下する第2の側壁と、前記第1の側壁と第2の側壁との間に位置し、その両端を第1の側壁と第2の側壁に接続する第3の側壁と、で構成するとともに、上記第1の側壁、第2の側壁および第3の側壁の各下辺のいずれかに、これら差込み部のインシュレータ軸方向高さ寸法を最大とする差込み部先端点を設け、各側壁の下辺を、前記先端点を頂点として、インシュレータ水平方向に傾斜して形成したことを特徴とする電機子用インシュレータを提供する。
【0008】
この構成によれば、スロットにインシュレータを差し込んで装着する場合、各スロットに挿入される差込み部の下辺が差込み部先端点を頂点として、各側壁下辺が傾斜しているため、差込み部全体としては先端の鋭い楔形状となり、先端が平坦な差込み部に比べ、格段にスロットに入れやすくなり、複数のスロットに対しインシュレータの各差込み部を、同時かつスムーズに差し込むことができ、インシュレータの取付け作業性が格段に向上する。
【0009】
好ましい構成例では、上記差込み部先端点は、前記第1の側壁又は第2の側壁の下辺と、第3の側壁の下辺との接点であることを特徴としている。
【0010】
この構成によれば、差込み部先端点を、第1の側壁又は第2の側壁の下辺と、第3の側壁の下辺との接点とすることにより、各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端として、スムーズな挿入が可能となる。
【0011】
また、第3の側壁下辺の一方の端部が先端となってこの第3の側壁の下辺が傾斜するため、上下反対方向から差込んだとき、下辺同士が同一方向に平行に傾斜することになり、間隔が広がらず、従って露出部分が増加することはない。
【0012】
好ましい構成例では、上記差込み部先端点は、前記第3の側壁の下辺の略中間に位置することを特徴としている。
【0013】
この構成によれば、差込み部先端点を、第3の側壁の下辺の略中間に位置させることにより、各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端としてスムーズな挿入が可能となる。
【0014】
好ましい構成例では、上記差込み部先端点は、前記第1の側壁の下辺と前記第3の側壁との接点、および第2の側壁の下辺と第3の側壁の下辺との接点であることを特徴としている。
【0015】
この構成によれば、差込み部先端点が、第1の側壁と第2の側壁の各下辺と、第3の側壁の下辺との2つの接点となるが、これら下辺の傾斜形成により差込み部全体としては2つの先端を持った形状となり、先端が平坦な差込み部よりは、スロットに入れやすくなり、複数のスロットに対しインシュレータの各差込み部を、同時かつスムーズに差し込むことができ、インシュレータの取付け作業性が格段に向上する。また、この構成でも各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端として、スムーズな挿入が可能となる。また、第3の側壁の下辺の両端を差込み部先端点とするため、差込み部最下点を第3の側壁の下辺の略中間に位置させた先の構成例のインシュレータと組み合わせ、電機子のスロットの上下方向から2つのインシュレータの差込み部を挿入することで、第3の側壁の下辺同士が、一方は中央が凸形状、他方は中央が凹形状となって、相互に対応した形状となり、露出部分が増加することはない。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明によるインシュレータをその一構成部品とする電機子の分解斜視図である。この電機子1は、3相の電動機用電機子として用いられ、大きく分けてステータ2と、ステータ2の軸方向一端(図では上端側)に装着される配線基板3とにより構成されている。
【0017】
ステータ2は、薄板の積層体からなるステータヨーク4と、上下のインシュレータ5と、インシュレータ5を介してステータヨーク4に巻回されたコイル(図示せず)とにより構成される。ステータヨーク4はロータ(図示せず)の外周を囲むようにリング状に形成され、その円周方向に沿って複数の磁極歯6が半径方向内方に向かって一体に突出形成されている。各磁極歯6間にスロット7が形成され、各スロット7に、リング状インシュレータ5の下面側(差込み方向側)にスロット数に応じて一体成形された差込み部(挿入片)8が上下方向から挿入され、両インシュレータ5がステータヨーク4に対し円周方向に固定保持される。これら上下のインシュレータ5を介してコイル巻線(図示せず)が各磁極歯6の両側のスロット7を通して上下に巻き回されて複数のコイルが円環状に形成される。
【0018】
図2はステータヨーク4に装着されるインシュレータ5の外観斜視図、図3は図1で配線基板3側からみたインシュレータ5の上面図、図4はその下面図である。なお、前述したようにステータヨーク4には上下一対のインシュレータ5が装着されることになるが、本実施形態では双方とも同一形状であるため、図1の上方に位置するインシュレータ5に代表して、その構造を以下説明する。
【0019】
インシュレータ5はステータヨーク4同様、ロータ(不図示)の外周を囲むようにリング状に形成されており、リング状ベース51の上面52には円周方向に沿って、コイル巻線端部(不図示)を係止するための巻線受け部53が多数形成される。各巻線受け部53には切欠き54が形成され、この切欠き54を介して巻線端部がインシュレータ5の半径方向外方に引き出される。
【0020】
またインシュレータ5には、この巻線受け部53形成部位から複数のコイルエンド搭載部55が半径方向内方に向かって一体に突出形成されている。このコイルエンド搭載部55はステータヨーク4の各磁極歯6に係合して、磁極歯側のコイルエンド面を覆うものであり、周方向に隣接する2つのコイルエンド搭載部55間が、ステータヨーク4のスロット7に対応する。したがって、隣接するコイルエンド搭載部55間であって、その下部に、前述した差込み部8(図1)の一つが形成されることになる。
【0021】
各コイルエンド搭載部55の半径方向内側には、各コイルの内周側を支持するフランジ56が一体的に形成される。フランジ56は、ズテータ2の内周部でコイルのコイルエンド(図示せず)を受ける。なお、コイルのコイルエンドとは、スロット7(図1)を通して各磁極歯6に対し上下方向に巻き回されるコイルに関連し、スロット7から上下にはみ出た部分、すなわち上下で巻き返される部分(ターンオーバー部分)を指す。このコイルエンドは半径方向内側においては、上下インシュレータ5の前記フランジ56に、半径方向外側においては上述した巻線受け部53に支持されることになる。
【0022】
以下に、本願発明の特徴たる差込み部8の構造について説明する。図5は隣接した2つのコイルエンド搭載部55間に形成される差込み部8の拡大斜視図(部分断面図)である。なお、本図はその構造の理解を容易ならしめるために、上述したフランジ56を除いて示している。
【0023】
本実施形態によれば、差込み部8は、一方のコイルエンド搭載部55(図5では左側)に一体的に成形され、コイルエンド搭載部55の端縁55aを上辺としてこれよりインシュレータ軸方向に沿って垂下する第1の側壁81(A面)と、他方のコイルエンド搭載部55(図5で右側)に一体成形され、このコイルエンド搭載部55の端縁55aを上辺として、これよりインシュレータ軸方向に沿って垂下する第2の側壁82(C面)と、前記第1の側壁81と第2の側壁82との間に位置し、かつ第1の側壁81と第2の側壁82の半径方向外側の端縁81a、82aに、その端部が接続される第3の側壁83(B面)と、によって構成される。
【0024】
これらの第1の側壁(A面)81、第2の側壁(C面)82及び第3の側壁(B面)83は、インシュレータ5のリング状ベース51の内側に一体的に形成される。
【0025】
ここで便宜上、第1の側壁81の内壁面をA面、第2の側壁82の内壁面をC面、第3の側壁83の内面をB面と呼び、これら側壁81、82、83の各下方端縁(下辺)81b、82b、83aから構成される、コ字状差込み部先端の各角部を、図4に示すようにC面側からP1、P2、P3、P4で表わす。
【0026】
本実施形態によれば、この3つの側壁81、82、83からなる差込み部8をステータヨーク4のスロット7に挿入するにあたり、その挿入し易さを向上するべく、上記角部P1、P2、P3、P4の内、第2の側壁82と第3の側壁83の接点P2において、矢印Zで示すインシュレータ軸方向の側壁高さ寸法が他の角部(頂点)P1、P3、P4位置における同方向高さ寸法よりも大きく、従って、スロット挿入の際にはこの接点P2が差込み部8の最先端(頂点)となるように、各側壁81、82、83の各下辺81b、82b、83aを矢印Hで示すインシュレータ水平方向に対し傾斜して形成する。
【0027】
図6は、上述した3つの側壁81、82、83からなる差込み部8の壁面展開図であって、インシュレータ半径方向内側より見た1つの差込み部8の展開図である。この図6から明らかなように、3つの側壁81、82、83(又はA面、C面、B面)はすべて台形状に形成され、角部P1、P2、P3、P4の比較で言えば、角部P2を先端として角部P1及びP3がほぼ同じ高さ位置となり、角部P2から水平方向、最も離反した角部P4が最もコイルエンド搭載部55に接近した高さ位置になるように位置決めされている。尚、上述した「インシュレータ軸方向の側壁高さ寸法」は、この図においてコイルエンド搭載部55と下辺81b、82b、83aとの間の直線距離を示すものである。従って、本実施形態では、コイルエンド搭載部55と角部P2とのZ方向に沿う直線距離が、他のいかなる下辺位置とコイルエンド搭載部55間直線距離よりも大きくなる。
【0028】
この結果、差込み部8全体は頂点P2を先端として断面コの字型の楔(先細り)型となり、ステータヨーク4の磁極歯6との干渉の可能性を低くしてスロット7にスムーズに挿入可能となる。
【0029】
さらに本実施形態の差込み部8は、側壁82、83の傾斜した各下辺82b、83a同士の接点を差込み部先端点(頂点P2)とするため、これらの側壁82、83の下辺81b、83aを単純に傾斜して形成するだけで、先の尖った楔状差込み部8を成すことができ、差込み部8自体の設計・製造が容易である。
【0030】
また、同様にして同一形状のインシュレータ5をステータヨーク4の下方からもスロット7に挿入した状態においては、1スロット内で対向する双方の差込み部8は、その展開を図7に示すように、双方の第3の側壁83の先端が、例えばdで示す傾斜間隙を介して離間し、対向する第1の側壁81と第2の側壁82は、差込み部8の半径方向外側において間隙Dを介して離間するようになる。dを所定の一定値とし、下辺の傾斜角度を一定とした場合、対向するB面同士の隙間は一定値dに保たれ、またA、C面間の隙間は最大でDとなる。したがって、スロット内壁が大きく露出することはない。
【0031】
図8はスロット7内にて対向する2つのインシュレータ5の差込み部8を、その半径方向外側から見た概略図、図9は図8のVIVーVIV線に沿って、差込み部8をインシュレータ円周方向から見た概略図である。これらの図8、9から明らかなように、対向する2つの差込み部8はその半径方向外側で最も小さい間隙dを介して対向し、その間隙は半径方向内方に進むに従って徐々に増大し、最終的には半径方向最内部で間隙Dを介して対向することになる。
【0032】
上述した実施形態は、P2を頂点として差込み部全体を先の尖った楔状にしたインシュレータ5であるが、本発明による差込み部先端はP2に限られるものではなく、他の角部P1、P3、P4のいずれかを差込み部先端点となるように各側壁81、82、83の下辺81b、82b、83aを傾斜して形成しても良い。また差込み部先端は角部P1〜P4に限定されるものではなく、各側壁下辺81b、82b、83aの任意の位置に設定しても良い。
【0033】
図10、図11、図12は、先の実施形態の図7、図8、図9にそれぞれ対応させた、本発明の第2実施形態を示すものである。なお、本実施形態において先の第1実施形態と同様な構成要素は、同一番号を付すこことする。
【0034】
この実施形態によれば、差込み部先端点TPは、第3の側壁83の下辺83aの幅方向の中間点に設定される。そして各側壁81、82、83の各下辺81b、82b、83aは、図10に示すように、展開状態において先端点TPに向かって一定の角度で傾斜して形成される。
【0035】
同様に同一形状のインシュレータ5をステータヨーク4の下方からもスロット7に挿入した状態においては、図10に示すようにスロット内で対向する双方の差込み部8は、双方の第3の側壁83の先端点TPが、例えば一定のdで示す傾斜間隙を介して離間し、対向する第1の側壁81と第2の側壁82は、差込み部8の半径方向外側において間隙D’を介して離間するようになる(図12参照)。このD’は前述の図7、9のDよりも幾分大きい。
【0036】
このように、差込み部先端点TPを、第3の側壁83の下辺83aの略中間に位置させることにより、先の実施形態と同様に、各差込み部8の頂点がインシュレータ5の外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、スロットに対し狙いを付け易くなり、スムーズな挿入が可能となる。
【0037】
図13、図14、図15は、スロット挿入の際、先に説明した第2実施形態のインシュレータに組合わされて好適な、本発明の第3実施形態としてのインシュレータを示すものである。なお、本実施形態において先の第2実施形態と同一な構成要素は、同一番号を付すこことする。
【0038】
図13において上方に示されるのは、第2実施形態のインシュレータを構成する一差込み部8の側壁である。本実施形態の図の下側のインシュレータ180は、図示するように、これに対向してスロット内に位置することになり、上記差込み部先端点は、第1の側壁181の下辺181a(図では上方に位置する)と第3の側壁183の下辺183aとの接点TP1、および第2の側壁182の下辺182aと第3の側壁183の下辺183aとの接点TP2からなる、2つの先端点を有して形成される。また各下辺181a、182a、183aは、これら先端点TP1、TP2に向かって傾斜し、この内第3の側壁183の下辺183aは、対となる第2実施形態の上側の差込み部8の第3の側壁83の下辺83aの輪郭に相補するように、V字状に凹んで形成される。
【0039】
しかして、本実施形態によれば、差込み部180の先端点は接点TP1、TP2となるが、差込み部全体としては2つの先端を持った変形楔形状となり、先の実施形態の差込み部8と同様に、スロット7(図1)に入れやすくなることには変わりはない。
【0040】
このように、第2実施形態のインシュレータ5と組み合わせることにより、上述した第3の側壁83、183(図のB面及びB’面)同士が相補形状になり、図14、図15に示すように、スロット内で対向する2つの第3の側壁83、183間の間隔dが、一定で広がらず、図のA、A’面間及びC、C面間の最大の隙間Dは、図7、9の隙間Dと同じで、図10、12の隙間D’より小さくできる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スロットにインシュレータを差し込んで装着する場合、各スロットに挿入される差込み部の下辺が差込み部先端点を頂点として、各側壁下辺が傾斜しているため、差込み部全体としては先端の鋭い楔形状となり、先端が平坦な差込み部に比べ、格段にスロットに入れやすくなり、複数のスロットに対しインシュレータの各差込み部を、同時かつスムーズに差し込むことができ、インシュレータの取付け作業性が格段に向上する。
【0042】
また、上記差込み部先端点は、前記第1の側壁又は第2の側壁の下辺と、第3の側壁の下辺との接点である構成によれば、差込み部先端点を、第1の側壁又は第2の側壁の下辺と、第3の側壁の下辺との接点とすることにより、各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端として、スムーズな挿入が可能となる。
【0043】
また、第3の側壁下辺の一方の端部が先端となってこの第3の側壁の下辺が傾斜するため、上下反対方向から差込んだとき、下辺同士が同一方向に平行に傾斜することになり、間隔が広がらず、従って露出部分が増加することはない。
【0044】
また、上記差込み部先端点は、前記第3の側壁の下辺の略中間に位置する構成によれば、差込み部先端点を、第3の側壁の下辺の略中間に位置させることにより、各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端としてスムーズな挿入が可能となる。
【0045】
また、上記差込み部先端点は、前記第1の側壁の下辺と前記第3の側壁との接点、および第2の側壁の下辺と第3の側壁の下辺との接点である構成によれば、差込み部先端点が、第1の側壁と第2の側壁の各下辺と、第3の側壁の下辺との2つの接点となるが、これら下辺の傾斜形成により差込み部全体としては2つの先端を持った形状となり、先端が平坦な差込み部よりは、スロットに入れやすくなり、複数のスロットに対しインシュレータの各差込み部を、同時かつスムーズに差し込むことができ、インシュレータの取付け作業性が格段に向上する。また、この構成でも各差込み部の頂点がインシュレータの内周又は外周側に位置することになり、作業者が各スロットに各差込み部を差し込む際、頂点を挿入開始端として、スムーズな挿入が可能となる。また、第3の側壁の下辺の両端を差込み部先端点とするため、差込み部最下点を第3の側壁の下辺の略中間に位置させた先の構成例のインシュレータと組み合わせ、電機子のスロットの上下方向から2つのインシュレータの差込み部を挿入することで、第3の側壁の下辺同士が、一方は中央が凸形状、他方は中央が凹形状となって、相互に相補した形状となり、露出部分が増加することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るインシュレータを備えた電機子の分解斜視図。
【図2】図1のインシュレータの斜視図。
【図3】図2のインシュレータの上視図。
【図4】図2のインシュレータの下視図。
【図5】図2のインシュレータの差込み部の斜視図。
【図6】図5の差込み部を構成する3側壁の展開図。
【図7】図2のインシュレータを対向させた場合の差込み部各部の配置を示す図。
【図8】図2のインシュレータを対向させた場合のインシュレータ各部の配置を示す図。
【図9】図8のVIV−VIV線に沿ったインシュレータ断面図。
【図10】本発明の第2実施形態のインシュレータを対向させた場合の差込み部を構成する3側壁の展開図。
【図11】本発明の第2実施形態のインシュレータ対向させた場合のインシュレータ各部の配置を示す図。
【図12】図11のXII−XII線に沿ったインシュレータ断面図。
【図13】第2実施形態のインシュレータと第3実施形態のインシュレータを対向させた場合の差込み部を構成する3側壁の展開図。
【図14】図13に示す位置関係でインシュレータを対向させた場合のインシュレータ各部の配置を示す図。
【図15】図14のXV−XV線に沿ったインシュレータ断面図。
【符号の説明】
1:電機子、2:ステータ、3:配線基板、4:ステータヨーク、
5:インシュレータ、6:磁極歯、7:スロット、8:挿入片(差込み部) 、
51:リング状ベース、52:上面、53:巻線受け部、
54:切欠き、55:コイルエンド搭載部、55a:端縁、56フランジ、
81:第1の側壁、81a:端縁、81b:下辺、
82:第2の側壁 、82a:端縁、82b:下辺、
83:第3の側壁、83a:下辺、180:挿入片(差込み部)、
181:第1の側壁、181a:下辺、182:第2の側壁 、
182a:下辺、183:第3の側壁、183a:下辺、
P1〜P4:角部、TP,TP1,TP2:差込み部先端点、
d,D:間隙
Claims (4)
- 電機子円周方向に配置された複数の磁極歯の、隣接する磁極歯間に形成されるスロット内に部分的に挿入され、かつ前記磁極歯に対応して放射状に形成される複数のコイルエンド搭載部と、隣接するコイルエンド搭載部間に一体成形され、上記スロット内壁面を覆う複数の差込み部とからなる電機子用インシュレータにおいて、
前記差込み部の夫々を、一方のコイルエンド搭載部に一体成形され該コイルエンド搭載部の端縁を上辺としてこれより垂下する第1の側壁と、他方のコイルエンド搭載部に一体成形され該コイルエンド搭載部の端縁を上辺としてこれより垂下する第2の側壁と、前記第1の側壁と第2の側壁との間に位置し、その両端を第1の側壁と第2の側壁に接続する第3の側壁と、で構成するとともに、
上記第1の側壁、第2の側壁および第3の側壁の各下辺のいずれかに、これら差込み部のインシュレータ軸方向高さ寸法を最大とする差込み部先端点を設け、各側壁の下辺を、前記先端点を頂点として、インシュレータ水平方向に傾斜して形成したことを特徴とする電機子用インシュレータ。 - 上記差込み部先端点は、前記第1の側壁又は第2の側壁の下辺と、第3の側壁の下辺との接点であることを特徴とする請求項1に記載の電機子用インシュレータ。
- 上記差込み部先端点は、前記第3の側壁の下辺の略中間に位置することを特徴とする請求項1に記載の電機子用インシュレータ。
- 上記差込み部先端点は、前記第1の側壁の下辺と前記第3の側壁との接点、および第2の側壁の下辺と第3の側壁の下辺との接点であることを特徴とする請求項1に記載の電機子用インシュレータ。
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