JP2005229726A

JP2005229726A - 電動機

Info

Publication number: JP2005229726A
Application number: JP2004035884A
Authority: JP
Inventors: Jiyunki Miyoshi; 順基三好
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】比較的簡単な加工により、絶縁性能の高いコア絶縁部材を有する電動機を提供する。
【解決手段】フレーム３に軸支される回転軸９に固定されたロータ１５と、このロータ１５の外周面に向かってヨーク部５２から突出した複数の磁極ティース５３を有するステータコア４１と、それぞれの前記磁極ティース５３間に有するスロット部５５に挿入されたコア絶縁部材６０と、これらのコア絶縁部材６０を介して前記磁極ティース５３に巻回されたステータコイル４８とを備えた電動機２において、前記コア絶縁部材６０は、ほぼ中央端部を前記ステータコア４１の両端面と平行に外側に向かって切起した少なくとも一対の切起突部６２を備え、これらの切起突部６２の間に前記ステータコア４１の前記両端面を保持した電動機である。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステータコアと、このステータコアの磁極ティースに巻回されるステータコイルとの間に設けられたコア絶縁部材を有する電動機に関する。

従来の電動機に関し、例えば、回転電機のコアはヨークとこのヨークから突出する多数の磁極ティースを有し、これらのティース間に形成されたスロットには、断面がほぼＵ字状のコア絶縁部材が設けられている。このコア絶縁部材は、上下の両端部を鍔状に外側に折り返し、コアに有するティースの両端面に先端が接触するようにしてカフスを設け、このカフスの存在によりコアの側面からコイルを浮き上がらせるようにしたものがある。

しかしながら、この場合には、コイルをコア絶縁部材のＵ字状部に巻回するかまたは事前に巻回されたコイルを挿入する際に、折り返した部分が伸びて元の状態に復元し易く、このためティースの所定位置からコア絶縁部材が移動して、コイルの取付に支障を生じたり、絶縁性能の低下を招くことがあった。（例えば、特許文献１参照）

また、他の電動機のコア絶縁部材の例としては、コアに有するティース間のスロットにＵ字状をした絶縁紙の嵌入部を挿入するとともに、この絶縁紙の両端を外側方向に曲折して設けた複数個のエッジ部をコアの両端面に沿うように位置決めを行い、絶縁性の樹脂モールドによりコアと一体的にインサート成形しているものがある。この場合には、絶縁性能は高いものの、モールド工程を必要とするため製造コストがかなり高いものになる。（例えば、特許文献１参照）

さらに、他の電動機のコア絶縁部材の例としては、絶縁性部材に一体的な突起部を設け、この突起部をステータコアに設けた嵌合穴に嵌合させて、コイルを巻回した際に絶縁性部材がコアの磁極ティースから抜け出すのを防止している。この場合もコア絶縁部材を樹脂モールドで製造する必要があり、製造コストが高いものになる。（例えば、特許文献２参照）

特開２００３−１１６２４１号公報（第２、７欄、図３、図７）特開２００２−１９９６２７号公報（第３欄、図３）

このような従来例において、鍔部を折り返してカフスを設けた場合は、コアに対するコア絶縁部材の位置決め力が弱いために、ステータコイルを巻回する際に、コア絶縁部材が所定位置から移動してしまい巻回作業を困難としたり、絶縁性能が悪くなることが多かった。また、絶縁性能を高めるためにコアとコア絶縁部材とをモールド樹脂によりインサート成形を行う場合は、製造コストが著しく高価となってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、インサート成形を行なわない比較的簡単な加工により、絶縁性能の高いコア絶縁部材の提供を目的とする。

本発明は、フレームに軸支される回転軸に固定されたロータと、このロータの外周面に向かってヨーク部から突出した複数の磁極ティースを有するステータコアと、それぞれの前記磁極ティース間に有するスロット部に挿入されたコア絶縁部材と、これらのコア絶縁部材を介して前記磁極ティースに巻回されたステータコイルとを備えた電動機において、前記コア絶縁部材は、ほぼ中央端部を前記ステータコアの両端面と平行に外側に向かって切起した少なくとも一対の切起突部を備え、これらの切起突部の間に前記ステータコアの前記両端面を保持したことを主要な特徴とする。

本発明のコア絶縁部材は、比較的簡単な加工により、絶縁性能の高いものとすることができる。

以下、本発明によるコア絶縁部材の実施態様について、図１から図１１を参照して説明する。

図１は、この発明の１つの実施形態に係るコア絶縁部材を用いた電気掃除機の電動送風機１を示す。この電動送風機１は、電力で駆動される電動機２を備えている。この電動機２は有底円筒状のフレーム３を有し、このフレーム３に有する開口部の外周にあるフランジ部４には、開口部を横断するようにねじ５により両端が固定された支持アーム６が設けられている。この支持アーム６とフレーム３との中心部には、それぞれの軸支部７に収容された一対のボールベアリング８により２個所で支持された回転軸９が回転自在に設けられている。

この回転軸９には、整流子片１１を多数外周に有する整流子１２、および各整流子片１１に各端部が接続されるアーマチュアコイル１３をアーマチュアコア１４に巻回した回転子であるロータ１５が設けられている。また整流子１２の外周には、フレーム３に固定される一対のカーボンブラシ装置１６に収容のカーボンブラシ１７の先端がそれぞれ圧接されている。

また、回転軸９の先端部には、ファン２０が取り付けられている。このファン２０は、いずれも円板状をした吸入口２１を有する上ファンプレート２２および下ファンプレート２３と、これらの間に固定された渦巻状のファン翼２４とを備え、この下ファンプレート２３の中心孔が回転軸９に挿入されてナット２５により固定されている。さらにファン２０は、フレーム３のフランジ部４の外周端に嵌合して固定され、中心部に円形の流入口２６を有するお椀状のファンカバー２７により覆われている。

このファン２０と前記支持アーム６との間には、円盤状のディフューザ３０が支持アーム６の軸支部７を中心に相対的な位置にある一対のねじ３１により、支持アーム６に取り付けられている。このディフューザ３０には、ファン２０の外周にあたる位置を入口として渦巻状に設けられた整流板３２が設けられ、この整流板３２により形成される通風路３３は、ディフューザ３０の円板部３４に設けられた数個所の図示しない流出孔から、裏側に備えた下流整流板３５により形成される通気路３６に連通している。さらにこの通気路３６は、支持アーム６の両側部から前記ロータ１５の外周部に連通している。また、ロータ１５のアーマチュアコア１４の外周部には、フレーム３に間接的に固定されたステータ４０が設けられている。

次に、図２から図８によって固定子であるステータ４０について、具体的に説明する。図２および図３は、ステータ４０の正面図ならびに側面図であり、積層鉄心からなるステータコア４１は、絶縁樹脂により成形された上絶縁ブロック４２と下絶縁ブロック４３とにより両面から挟持されている。これらの上絶縁ブロック４２と下絶縁ブロック４３は、それぞれに一体的に設けられた複数の取付突起４４が、ステータコア４１の上面および下面にそれぞれ４個づつの穿孔された取付孔４５に圧入され、これらがステータ４０として一体化されている。

上絶縁ブロック４２および下絶縁ブロック４３は、図示しない手段によってフレーム３にそれぞれ固定されている。これらには、巻回されたステータコイル４８の保持部４９や、ステータコイル４８および前述のカーボンブラシ装置１６に有するリード線を保持するための端子台５０が複数箇所に設けられている。

また、図４に示すように、ステータコア４１には、ヨーク部５２から中央方向に向かうほどその幅が拡開して突出した２つの磁極ティース５３設けられ、これらの磁極ティース５３の先端部は、ロータ１５の外周面と平行面になった円弧状部５４を有している。この隣り合う磁極ティース５３の間はそれぞれスロット部５５となっており、これらのスロット部５５には、それぞれコア絶縁部材６０が嵌合するように挿入されている。

このコア絶縁部材６０が電動機２に組込まれる前は、図５に示すように、４角形をした絶縁性があるフィルム状の絶縁シート６１を素材とし、上下関係にある２辺の中央端部には、ほぼ３角形をした一対の切起突起６２が一方方向にほぼ直角に突出して設けられ、左右の両端部には、それぞれ切起突起６２の突出方向と反対方向に曲げられた湾曲部６３を有している。

そして、図４および図６に示す電動機２のステータコア４１に、コア絶縁部材６０およびステータコイル４８が上または下方向から組込まれた状態では、コア絶縁部材６０の外側面がステータコア４１のヨーク部５２および磁極ティース５３の内壁面に接触するとともに、その中央端部にある３角形をした一対の切起突起６２は、ヨーク部５２の両端面６４に接触し、これによりステータコア４１を挟持したようになっている。また、コア絶縁部材６０の両端部にある湾曲部６３は、組込まれる前に比べ内側に一層湾曲度が強くなるように曲げられ、この湾曲部６３の内側には前記ステータコイル４８が収容されている。

この状態では、切起突起６２のそれぞれの両側から両端部に位置し、全部で４個所のコア絶縁部材６０に有するガード部６６は、ステータコア４１の両端面６４から切起突起６２と同一の長さ分だけ上または下方向に突出している。これにより、ステータコイル６５を上および下方向に導き、ステータコア４１との絶縁性能を一層高めている。なお、切起突起６２のそれぞれ３角形の先端は、ステータコア４１の両端面６４に接触しつつ、上絶縁ブロック４２および下絶縁ブロック４３の内壁面６７に近接する位置まで外方に突出している。

次に、上記コア絶縁部材６０の加工方法を説明する。図７（ａ）は、上述したコア絶縁部材６０の素材となる４角形で長尺状の絶縁シート７０を示し、その向い合う２辺の中央端部から上記ガード部６６に必要な高さに等しい長さＬの位置に、切起突起６２の３角形の幅および高さを想定した長さＨの突起切込部７１を、絶縁シート７０の中心部に横方向の切込みを入れて設ける。この横方向の切込みは、積層されたステータコア４１の両端面６４と平行になるようにするとともに、これらの一対の突起切込部７１の間は、ステータコア４１の厚さに等しいかまたはわずかに大きい寸法にする必要がある。また、この中心部には、突起切込部７１間を切り結ぶ縦方向の重合切込部７２を設ける。これらの切り込みは、適当なカッターを使用して行う。

その後、図７（ｂ）に示すように、絶縁シート７０の中央部を圧縮して、突起切込部７１の両端を底辺とした立体的な３角形になるよう突出させることにより、上下端部に一対の切起突起６２を作ることができる。この時の３角形の高さは、圧縮する長さにより決定することができる。この圧縮の際、上下の切起突起６２の間に絶縁シート７０の一部が重なり合った重合部７３が形成される。これにより切起突起６２の両側には、それぞれ高さＬのガード部６６が形成されることになる。

このガード部６６は、ステータコイル４８をステータコア４１に取り付けるときに、外方に大きく押し広げる力が加わることもあるが、その際これに近接する上絶縁ブロック４２および下絶縁ブロック４３の内壁面６７があるために、一定の範囲内の広がりに抑えられる。なお、この切起突起６２は、それらによる強度を持たせるために、向い合う２辺の中央部にそれぞれ近接して２対または３対を設けることも可能である。また、重合切込部７２は、実際に切り込みを行うことなく、Ｚ字状に折り込んで重合部７３を設けることもできる。

図８により、コア絶縁部材６０の他の実施例につき説明する。図８（ｃ）は絶縁シート７５に、切起突起７６を４角形に形成するものである。まず、２本の突起切込部７７は、その２辺の中央端部からガード部７８に必要な高さに等しい長さＬの位置に、切起突起７６の４角形の幅および高さを想定したＨの長さで、中心部に横方向に切り込むことにより設ける。この中心部には、それぞれ突起切込部７７の両端から、切起突起７６の決定された幅と等しい長さの位置に、突起切込部７７の間を切り結ぶ縦方向に２本の分離切込部７９をそれぞれ設ける。

その後、図８（ｄ）に示すように、中央部を圧縮して突起切込部７７の両端と、この両端から切起突起７６の必要な高さに等しい位置とで折り曲げる。次に、２本の分離切込部７９の間に挟まれた部分を取り除いて、分離切込部７９の先端同士を接合することにより、立体的な４角形の切起突起７６を形成することができる。これらの２本の分離切込部７９を設けることにより、コア絶縁部材６０の切起突起７６が突出した面と反対側のステータコア４１と接する面は、重合部がないため平滑面とすることができる。なお、上述した３角形の切起突起６２を設ける場合にも、このような２本の分離切込部７９を設ければ、重合切込部７２を無くし平滑面とすることができる。

上記の図７および図８に示したコア絶縁部材６０を、電動機２に組込む際の切起突起６２、７６による作用について説明する。これらの切起突起６２、７６は、ステータコイル４８をステータコア４１の磁極ティース５３に巻回するか、または予め巻回しておいたステータコイル４８を磁極ティース５３間のスロット部５５に挿入して巻回状態に収容する際、コア絶縁部材６０の湾曲部６３は、ステータコイル４８の巻回または収容で生じる圧力によってスロット部５５の内壁に圧接され、これによって両端部方向に引っ張られることが多い。このときステータコア４１の両端面６４に沿って接触している突起切込部７１、７７がスリップして、中央部にある切起突起６２、７６の３角形または４角形が両側に広がるように多少変形することで、この引張られた分を補給する。これにより、スロット部５５の内壁とコア絶縁部材６０との間に、ステータコイル４８を収容可能なデッドスペースが生じることを防止して、組み込み作業を円滑にすることができる。

このコア絶縁部材６０が多少伸びて復元した場合でも、スロット部５５に嵌合しているために、多少３角形または４角形の高さが多少低くなるだけで、ステータコア４１に対するストッパーとしての機能を失うことはない。また、一対の切起突起６２、７６の間は、積層されたステータコア４１の厚さ寸法と全く同一でなく、ステータコア４１の厚さ寸法より若干長くして「遊び」を持たせた場合であっても、絶縁性能に影響を生じることはない。

また、切起突起６２、７６は、突起切込部７１、７７をステータコア４１の両端面６４に対して平行に設けたことにより、これらの両端面６４にほぼ均一に接触するとともに、幅、高さ、厚さを有する立体的形状をしていることで、ステータコア４１の縦方向から巻回または挿入されるステータコイル６５の動きに対し大きな抵抗力を有し、コア絶縁部材６０とステータコア４１との相対移動を阻止するストッパーとなり絶縁性能を保持することができる。

図９により、コア絶縁部材６０の他の実施例につき説明する。絶縁シート８０の向い合う２辺の中央端部において、縦方向にガード部８１として必要な長さの位置まで、平行する２本の切り込みを入れてそれぞれ突起切込部８２を設ける。その後、２本の突起切込部８２の間を、湾曲部６３の突出方向と反対方向に直角に折り曲げることにより一対の切起突起８３を設けることができる。この一対の切起突起８３の間は、積層されたステータコア４１の厚さと等しい寸法とし、これらの間にステータコア４１を配置させることにより、ステータコイル６５により縦方向に加わる力に対し、コア絶縁部材６０とステータコア４１との相対移動を阻止できるために、絶縁性能を保持することができる。なお、この切起突起８３は、２辺のそれぞれ中央端部に２個づつ並べて設け、これにより構成される２対の切起突起８３を、ステータコア４１の両端面６４に接触させて保持することもできる。

次に、この実施例３の切起突起８３を設けた場合に、コア絶縁部材６０とステータコア４１との相対移動の阻止をさらに強力なものとする構造を、実施例１と同一の構成は同一の番号を使用して、図１０、図１１により説明する。一対の切起突起８３は、前述と同様にいずれもステータコア４１の両端面６４に接触した状態となっているが、これらの上から上絶縁ブロック４２および下絶縁ブロック４３の一面で圧接して、両端面６４との間でそれぞれ挟持された状態となっている。これにより、コア絶縁部材６０の移動を完全に阻止することが可能となる。なお、この実施例では、一対の切起突起８３をそれぞれ上絶縁ブロック４２および下絶縁ブロック４３で挟持したが、上絶縁ブロック４２または下絶縁ブロック４３により、一方の切起突起８３のみを挟持するだけでも良い。この場合、切起突起８３は、挟持される一方のみを１個コア絶縁部材６０に設ければ良い。

本発明によるコア絶縁部材を用いた電動機の一部断面図である。（実施例１）図１に示す電動機のステータの正面図である。図１に示す電動機のステータの側面図である。図１に示す電動機のステータの平面図である。図１に示す本発明のコア絶縁部材の斜視図である。図１に示す電動機の一部断面図である。図５に示すコア絶縁部材の加工方法を現す正面図および斜視図である。本発明による他の実施例を示すコア絶縁部材の加工方法を現す正面図および斜視図である。（実施例２）本発明による他の実施例を示すコア絶縁部材の斜視図である。（実施例３）図９に示すコア絶縁部材を用いた電動機の一部断面図である。図９に示すコア絶縁部材を用いた電動機のステータの平面図である。

符号の説明

１電動送風機
２電動機
３フレーム
９回転軸
１５ロータ
４０ステータ
４１ステータコア
４２上絶縁ブロック（絶縁ブロック）
４３下絶縁ブロック（絶縁ブロック）
４８ステータコイル
５２ヨーク部
５３磁極ティース
５５スロット部
６０コア絶縁部材
６２、７６、８３切起突起
６４両端面

Claims

フレームに軸支される回転軸に固定されたロータと、このロータの外周面に向かってヨーク部から突出した複数の磁極ティースを有するステータコアと、それぞれの前記磁極ティース間に有するスロット部に挿入されたコア絶縁部材と、これらのコア絶縁部材を介して前記磁極ティースに巻回されたステータコイルとを備えた電動機において、
前記コア絶縁部材は、ほぼ中央端部を前記ステータコアの両端面と平行に外側に向かって切起した少なくとも一対の切起突部を備え、これらの切起突部の間に前記ステータコアの前記両端面を保持したことを特徴とする電動機。
フレームに軸支される回転軸に固定されたロータと、このロータの外周面に向かってヨーク部から突出した複数の磁極ティースを有するステータコアと、それぞれの前記磁極ティース間に有するスロット部に挿入されたコア絶縁部材と、これらのコア絶縁部材を介して前記磁極ティースに巻回されたステータコイルとを備えた電動機において、
前記コア絶縁部材は、前記ステータコアの両端面に沿って切り込みを入れてそれぞれ前記ステータコアの両端面と平行に外側に向かって切起した少なくとも一対の切起突起を備え、これらの切起突部の間に前記ステータコアの前記両端面を保持したことを特徴とする電動機。
フレームに軸支される回転軸に固定されたロータと、このロータの外周面に向かってヨーク部から突出した複数の磁極ティースを有するステータコアと、このステータコアを両面から挟持して前記フレームに固定した一対の絶縁ブロックと、前記磁極ティース間のスロット部に挿入されたコア絶縁部材と、これらのコア絶縁部材を介して前記磁極ティースに巻回されたステータコイルとを備えた電動機において、
前記コア絶縁部材の少なくとも１個所を前記ステータコアの両端面に沿って切起した切起突部を設け、この切起突部を前記ステータコアと前記絶縁ブロックとにより挟持して固定したことを特徴とする電動機。