JP2007104863A

JP2007104863A - 外転型コンデンサ電動機の固定子

Info

Publication number: JP2007104863A
Application number: JP2005294823A
Authority: JP
Inventors: Munetada Sato; 宗忠佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2007-04-19

Abstract

【課題】天井扇などの駆動用に使用される外転型コンデンサ電動機の固定子において、巻線品質を劣化させることなく、占積率を向上させると同時に薄型化および生産コストを低減させることを目的としている。
【解決手段】固定子鉄心２を外周方向に放射状でかつ等間隔突出する内側歯部４を有する固定子鉄心ａ３と、二股に分岐した外側歯部６を有する複数個の固定子鉄心ｂ５とに分割し、内側歯部４に絶縁体を介してＡ相巻線１１を巻回し、続いてＢ相巻線１２を固定子鉄心ｂ５に装着する外側分割絶縁体１５を介して巻回するため、Ａ相巻線の巻回時には、絶縁処理を施した内側歯部４に直接巻回することで巻回作業が容易になり整列巻線が可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、同心円状に内周側の巻線と外周側の巻線を有する固定子であって、内周側の巻線を巻回する固定子鉄心と、外周側の巻線を巻回する固定子鉄心とに径方向で分割してなる外転型コンデンサ電動機の固定子に関する。

従来、この種の外転型コンデンサ電動機の固定子においては、一体型の固定子鉄心に適当な絶縁処理を施し、同心円状に２相の巻線を巻回する固定子が知られている（例えば特許文献１参照）。

以下、その外転型コンデンサ電動機の固定子について、図１２から図１７を参照しながら説明する。

図に示すように、固定子鉄心１００は中心に軸１１３を保持する孔１０１を有し、その外周近傍に複数個の内側歯部１０２と外側歯部１０３とからなり、この内側歯部１０２と外側歯部１０３によって、Ａ相巻線１０９が巻回される内側スロット１０４と、Ｂ相巻線１１０が巻回される外側スロット１０５が形成されている。内側スロット１０４と外側スロット１０５の配置においては、この電動機が比較的低い回転数が求められる天井扇に使用されることから、極数としては６極以上の多極の巻線形態が必要となるため、固定子鉄心１００の同心円状に２ｎ（ｎは３以上の整数）個が配置されることになる。このＡ相巻線１０９とＢ相巻線１１０の巻回においては、予め内側スロット１０４と外側スロット１０５のそれぞれを電気絶縁用フィルム材からなり、固定子鉄心１００の上下面からｈ寸法だけ延出するスロット絶縁フィルム１０８で絶縁処理が施され、固定子鉄心１００の外周から巻線治具１１１を装着し、回転自在の巻線フライヤー１１２から伸びる巻線（図示せず）を巻線治具１１１の傾斜に滑らせて内側スロット開口部１０６や外側スロット開口部１０７を介して巻回されていた。この巻線の巻回後、レーシング（図示せず）を施すとともにワニスを含浸してなる構成の外転型コンデンサ電動機の固定子１１４としていた。
実開昭６１−１４９９５４号公報

このような従来の外転型コンデンサ電動機の固定子では、内側スロットは固定子鉄心の外周面から中心方向の奥に位置しており、Ａ相巻線を巻回する場合には巻線治具の傾斜面を滑りながら比較的長い距離の内側スロット開口部を巻線が通過することになる。これにより、高速で巻回される巻線の絶縁被覆にダメージを与えてしまうという課題があり、巻線の品質を向上させることが要求されている。

また、内側スロットには巻線が巻線治具の傾斜面を滑り落ちながら巻回されるため、整列した巻線形状を得難く、巻線の巻回量が制限されてしまうという課題があり、巻線の占積率を向上させることが要求されている。

また、内側スロットおよび外側スロットの内面の絶縁処理にフィルム材を用いていることから、固定子鉄心の上下面と巻線との絶縁距離確保、すなわち空間距離を確保するため、スロット絶縁フィルムを固定子鉄心の積層方向に延出させることから、巻線の高さが大きくなるという課題があり、巻線の高さを低減し薄型化することが要求されている。

また、巻回した巻線の一部の垂れ下がりを防止するために、巻線を固着するレーシング処理やワニス含浸などの工程が必要となる課題があり、レーシング用の糸材やワニス材などの材料費やその加工工数および設備維持費などの生産コストを低減することが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、巻線の品質を向上することができるとともに占積率を向上することができ、また固定子の薄型化ができ、さらに生産コストを低減することができる外転型コンデンサ電動機の固定子を提供することを目的としている。

本発明の外転型コンデンサ電動機の固定子は上記目的を達成するために、固定子鉄心の内周側の絶縁処理を施した歯部に巻回される２ｎ（ｎは３以上の整数）個のＡ相巻線と、このＡ相巻線の外周側に位置し絶縁処理を施した歯部に、前記Ａ相巻線と同数個のＢ相巻線を巻回する固定子において、前記固定子鉄心は中心に軸を保持する孔を有し、前記Ａ相巻線を巻回する２ｎ個の内側歯部を外周方向に放射状で等間隔に突出する固定子鉄心ａと、この固定子鉄心ａの外周側に延設接合し、Ｂ相巻線を巻回する二股に分岐した外側歯部を有する２ｎ個の固定子鉄心ｂとに分割した構成としたものである。

この手段によりＡ相巻線の巻回時には、絶縁処理を施した内側歯部に直接巻回することで巻回作業が容易になり整列巻線が可能となりＡ相巻線の品質を向上させることができるとともに、占積率を向上させることができる外転型コンデンサ電動機の固定子が得られる。

また、固定子鉄心の絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部および巻回部とが一体に成型された絶縁体を用いる構成としたものである。

この手段によりＡ相巻線およびＢ相巻線とも絶縁体に密着しての巻回が可能となり、薄型化することができ、さらに巻回後の巻線を固着する手段および工程が不要となり生産コストを低減することができる外転型コンデンサ電動機の固定子が得られる。

本発明によればＡ相巻線の巻回において、高速で巻回される巻線の絶縁被覆へのダメージが緩和され、巻線の品質を向上させることができるという効果のある外転型コンデンサ電動機の固定子を提供できる。

また、巻線を整列した形状に巻回できるようになり、巻線の占積率を向上させることができるという効果のある外転型コンデンサ電動機の固定子を提供できる。

また、固定子鉄心の上下面と巻線との絶縁距離確保が確保できることで、巻線の高さを低くでき、薄型化することができるという効果のある外転型コンデンサ電動機の固定子を提供できる。

また、巻線の占積率が向上でき、巻線の高さが低減できることの相乗効果によって電動機の運転効率を向上させることができるという効果のある外転型コンデンサ電動機の固定子を提供できる。

また、巻線が絶縁体に保持されることで、レーシング処理やワニス含浸などの工程が不要となり、レーシング用の糸材やワニス材などの材料費やその加工工数および設備維持費などの生産コストを低減することができるという効果のある外転型コンデンサ電動機の固定子を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、固定子鉄心の内周側の絶縁処理を施した歯部に巻回される２ｎ（ｎは３以上の整数）個のＡ相巻線と、このＡ相巻線の外周側に位置し絶縁処理を施した歯部に、前記Ａ相巻線と同数個のＢ相巻線を巻回する固定子において、前記固定子鉄心は中心に軸を保持する孔を有し、前記Ａ相巻線を巻回する２ｎ個の内側歯部を外周方向に放射状で等間隔に突出する固定子鉄心ａと、この固定子鉄心ａの外周側に延設接合し、Ｂ相巻線を巻回する二股に分岐した外側歯部を有する２ｎ個の固定子鉄心ｂとに分割したものであり、Ａ相巻線の巻回時には、絶縁処理を施した内側歯部に直接巻回することで巻回作業が容易になり整列巻線が可能になるという作用を有する。

また、固定子鉄心ａと固定子鉄心ｂの接合面において、固定子鉄心ａに凸部を有し、固定子鉄心ｂに凹部を有するアリ溝形状を設けたものであり、Ａ相巻線の巻回が完了した固定子鉄心ａにおいて凸部が外周方向に突出しているので、固定子鉄心ｂの接合が容易にできるという作用を有する。

また、アリ溝の固定子鉄心ａの凸部の形状面積を、固定子鉄心の積層方向の下部で大きく形成し、途中で小さく形成するのに合わせて、固定子鉄心ｂの凹部の面積形状も積層途中で大きさを変えて形成し、固定子鉄心ａと固定子鉄心ｂのアリ溝の接合がなされる構成としたものであり、固定子鉄心ａの下部の凸部によって固定子鉄心ｂが支持され、組立て後の電動機の運転時における振動に対しても、固定子鉄心ｂが抜け落ちることが無くなるという作用を有する。

また、外側歯部を有する固定子鉄心ｂに予め鋼鈑の表面に接着剤が塗布された接着性電磁鋼鈑を使用したものであり、固定子鉄心ｂの固着強度が向上し、電動機運転時の振動が抑止されるという作用を有する。

また、Ａ相巻線を巻回する固定子鉄心ａのそれぞれの内側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部が一体に成型された絶縁体を用いたものであり、巻線を絶縁体の巻回部に密着して巻回でき、巻線の高さを最小限にできるととともに、巻線は絶縁体の内壁部と外壁部に保持されるという作用を有する。

また、Ａ相巻線を巻回する固定子鉄心ａのそれぞれの内側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部が一体で成型され、この巻回部が固定子鉄心の積層方向で分離されてなる一対の絶縁体を用いたものであり、巻線を絶縁体の巻回部に密着して巻回でき、巻線の高さを最小限にできるとともに、巻線は絶縁体の内壁部と外壁部に保持され、さらに一対の構造であるため成型の金型もスライド式などの複雑な構造が不要となり、金型の製作が容易になるという作用を有する。

また、Ｂ相巻線を巻回する固定子鉄心ｂの外側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部およびスロット絶縁部が一体で成型され、このスロット絶縁部が固定子鉄心の積層方向で分離されてなる一対の絶縁体を用い、前記巻回部の両端に、隣接する外側歯部によって形成されるスロット開口部の側面を絶縁するためのスロット開口絶縁部を設けるものであり、巻線を絶縁体の巻回部に密着して巻回でき、巻線高さを最小限にできるとともに、巻線は絶縁体の内壁部と外壁部に保持されるという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１〜図１１に示すように、ここでは請求項１記載のｎを７に設定し、Ａ相巻線１１とＢ相巻線１２および内側歯部４と固定子鉄心ｂ５のそれぞれが１４個の場合について説明する。固定子鉄心２は外周方向に放射状でかつ等間隔に突出する１４個の内側歯部４を有する固定子鉄心ａ３と、この内側歯部４のさらに外周に接合する二股に分岐した外側歯部６を有する１４個の固定子鉄心ｂ５に分割される形状をしており、それぞれが所定枚数の電磁鋼鈑を打ち抜き積層されている。固定子鉄心ａ３の内側歯部４に内側一体絶縁体１３または内側分割絶縁体１４のどちらかを装着し、この絶縁体を介してＡ相巻線１１を巻回し、Ｂ相巻線１２は固定子鉄心ｂ５に装着する外側分割絶縁体１５を介して巻回される。このＡ相巻線１１およびＢ相巻線１２はコンデンサ電動機であるので、それぞれ主巻線、または補助巻線を意味する。

ここで、一つの内側歯部４に対しＡ相巻線１１の一つが巻回されるが、Ｂ相巻線１２は二股に分岐された外側歯部６によって形成されるスロット１６に対し、隣接する外側歯部６の二つに跨って外側スロット開口部７ｂから巻回される。また、隣接する外側歯部６によって内側スロット開口部７ａが形成されている。両巻線の巻回が完了したのち、固定子鉄心２の孔１８に軸１７が保持され固定子１をなすものである。

また、固定子鉄心ａ３と固定子鉄心ｂ５との接合面には、内側歯部４の先端に凸部９を形成し、外側歯部６の内周側に凹部１０を形成しており、この凸部９と凹部１０がお互いにアリ溝８となるよう構成されている。

また、図２から図４に示すように、内側歯部４の先端に形成する凸部９は、積層方向の下方で面積が大きい面積大凸部９ａを形成し、途中からは面積小凸部９ｂを形成している。この凸部９の形状に合わせて外側歯部６に設ける凹部１０も、積層方向の下方では面積大凹部１０ａと途中から面積小凹部１０ｂを形成している。

また、固定子鉄心ｂ５を構成する鋼鈑材料に、その表面の全体に予め接着剤が塗布された接着性電磁鋼鈑を用いて、打ち抜きと同時に積層固着する構成としている。

また、図８に示すように、Ａ相巻線１１の絶縁に用いる内側一体絶縁体１３は、Ａ相巻線１１を巻回する巻回部１３ｃと、巻回したＡ相巻線１１を保持する外壁部１３ａおよび内壁部１３ｂとが絶縁性の樹脂で一体に成型されてなるもので、内側歯部４に外周方向から装着するボビン形状を呈している。

また、図９に示すように、Ａ相巻線１１の絶縁に用いる別の手段となる内側分割絶縁体１４は、Ａ相巻線１１を巻回する巻回部１４ｃと、巻回したＡ相巻線１１を保持する外壁部１４ａおよび内壁部１４ｂとが絶縁性の樹脂で一体に成型されてなるもので、かつ固定子鉄心２の積層方向のほぼ中間付近で分割した形状で、内側歯部４を上下方向から挟み込む一対の形態となる絶縁体としている。

また、図１０に示すように、Ｂ相巻線１２の絶縁に用いる外側分割絶縁体１５は、Ｂ相巻線１２を巻回する巻回部１５ｃと、巻回したＢ相巻線１２を保持する外壁部１５ａおよび内壁部１５ｂと、外側歯部６によって形成されるスロット１６を絶縁するスロット絶縁部１５ｄと、隣接する外側歯部６で形成される内側スロット開口部７ａを絶縁するスロット開口絶縁部１５ｅが絶縁性の樹脂で一体に成型されてなるもので、かつスロット絶縁部１５ｄにおいて固定子鉄心２の積層方向のほぼ中間付近で分割した形状で、スロット１６に挿入し外側歯部６を挟み込む一対の形態となる絶縁体としている。そして、このスロット開口絶縁部１５ｅの寸法Ｈは、固定子鉄心２の積層方向に３ｍｍ以上延設している。

また、請求項１記載の外転型コンデンサ電動機の固定子の構造を有し、この製造方法としては、打ち抜き積層された固定子鉄心ａ３の内側歯部４に内側一体絶縁体１３または内側分割絶縁体１４を装着してＡ相巻線１１を巻回する工程と、これに続いて内側歯部４の外周先端の凸部９に外側歯部６を有する固定子鉄心ｂ５の凹部１０を接合する工程と、この固定子鉄心ｂ５に外側分割絶縁体１５を装着してＢ相巻線１２を巻回する工程からなる製造方法とする。

上記構成において、Ａ相巻線１１を巻回する内周歯部４が固定子鉄心ａ３の外周方向に突出しているので、Ａ相巻線１１の巻回時には、絶縁処理を施した内側歯部４に直接巻回することで巻回作業が容易になり整列巻線が可能になるため、巻線被覆へのダメージを軽減できＡ相巻線１１の品質が向上できるとともに、占積率を向上させることができる。

また、Ａ相巻線１１の巻回が完了した固定子鉄心ａ３において凸部９が外周方向に突出しているので、Ａ相巻線１１の巻回後の固定子鉄心ｂ５の接合が容易にできることになる。

また、固定子鉄心ａ３の凸部９のうち下部の面積大凸部９ａによって固定子鉄心ｂ５が支持されることになり、組立て後の電動機の運転時における振動に対しても、固定子鉄心ｂ５の位置ずれや脱落が解消されることになる。

また、固定子鉄心ｂ５を形成している一枚一枚の電磁鋼鈑が密着されることから、固着強度が向上し、固定子鉄心ａ３のアリ溝８で片持ち支持されても、電動機運転時の振動が抑止されることになる。

また、Ａ相巻線１１を内側一体絶縁体１３の巻回部１３ｃに密着して巻回できることから、巻線の高さを最小限にできるととともに、Ａ相巻線１１は内壁部１３ｂと外壁部１３ａに保持されることから、レーシング処理やワニス含浸などの工程が不要となり、レーシング用の糸材やワニス材などの材料費やその加工工数および設備維持費などの生産コストを低減することができる。

また、Ａ相巻線１１を内側分割絶縁体１４の巻回部１４ｃに密着して巻回でき、巻線の高さを最小限にできるとともに、Ａ相巻線１１は内壁部１４ｂと外壁部１４ａに保持され、さらに一対の構造であるため成型の金型もスライド式などの複雑な構造が不要となり、金型の製作が容易になることになる。

また、Ｂ相巻線を１２を外側分割絶縁体１５の巻回部１５ｃに密着して巻回でき、巻線高さを最小限にできるとともに、Ｂ相巻線は内壁部１５ｂと外壁部１５ａに保持されることから、Ａ相巻線１１と同様にレーシング処理やワニス含浸などの工程が不要となり、レーシング用の糸材やワニス材などの材料費やその加工工数および設備維持費などの生産コストを低減することができる。

また、スロット開口絶縁部１５ｅによって内側スロット開口部７ａが３ｍｍ以上覆われることになり、Ｂ相巻線１２との絶縁距離が十分確保することができる。

また、上記製造方法において、絶縁を施した内側歯部４へのＡ相巻線１１の巻回作業が固定子鉄心ｂ５が存在しない状態でできるため、整列巻線が可能になり、巻線被覆へのダメージの軽減によって品質が向上できる。

本発明にかかる外転型コンデンサ電動機の固定子は、固定子鉄心を分割積層して巻線を個別に巻回するため、巻線品質の向上が実現するとともに、巻線の整列化や巻線高さを縮小化することができ、天井扇駆動用の電動機への搭載が可能である。

本発明の実施の形態１の外転型コンデンサ電動機の固定子鉄心を示す平面図同固定子鉄心ａの凸部を示す部分斜視図同固定子鉄心ｂの凹部を示す斜視図同固定子鉄心ａと固定子鉄心ｂをアリ溝で接合した断面図同固定子鉄心ａにＡ相巻線を巻回した平面図同巻線の巻回を完了した固定子の平面図同固定子の断面図同固定子鉄心ａの内側歯部に装着する一体型絶縁体を示す斜視図同固定子鉄心ａの内側歯部に装着する分割型絶縁体を示す斜視図同固定子鉄心ｂの外側歯部に装着する分割型絶縁体を示す斜視図同固定子鉄心ｂの外側歯部に分割型絶縁体を装着した断面図従来の外転型コンデンサ電動機の固定子鉄心を示す平面図同固定子の断面図同固定子鉄心に巻線治具を装着した側面図同固定子鉄心に巻線治具を装着した平面図同巻線の巻回を完了した固定子の平面図同Ｂ相巻線の側面図

符号の説明

１固定子
２固定子鉄心
３固定子鉄心ａ
４内側歯部
５固定子鉄心ｂ
６外側歯部
７ａ内側スロット開口部
７ｂ外側スロット開口部
８アリ溝
９凸部
９ａ面積大凸部
９ｂ面積小凸部
１０凹部
１０ａ面積大凹部
１０ｂ面積小凹部
１１Ａ相巻線
１２Ｂ相巻線
１３内側一体絶縁体
１３ａ外壁部
１３ｂ内壁部
１３ｃ巻回部
１４内側分割絶縁体
１４ａ外壁部
１４ｂ内壁部
１４ｃ巻回部
１５外側分割絶縁体
１５ａ外壁部
１５ｂ内壁部
１５ｃ巻回部
１５ｄスロット絶縁部
１５ｅスロット開口絶縁部
１６スロット
１７軸
１８孔

Claims

固定子鉄心の内周側の絶縁処理を施した歯部に巻回される２ｎ（ｎは３以上の整数）個のＡ相巻線と、このＡ相巻線の外周側に位置し絶縁処理を施した歯部に、前記Ａ相巻線と同数個のＢ相巻線を巻回する固定子において、前記固定子鉄心は中心に軸を保持する孔を有し、前記Ａ相巻線を巻回する２ｎ個の内側歯部を外周方向に放射状で等間隔に突出する固定子鉄心ａと、この固定子鉄心ａの外周側に延設接合し、Ｂ相巻線を巻回する二股に分岐した外側歯部を有する２ｎ個の固定子鉄心ｂとに分割した外転型コンデンサ電動機の固定子。
請求項１記載の固定子鉄心ａと固定子鉄心ｂの接合面において、固定子鉄心ａに凸部を有し、固定子鉄心ｂに凹部を有するアリ溝形状を設けたことを特徴とする外転型コンデンサ電動機の固定子。
前記アリ溝の固定子鉄心ａの凸部の形状面積を、固定子鉄心の積層方向の下部で大きく形成し、途中で小さく形成するのに合わせて、固定子鉄心ｂの凹部の形状面積も積層途中で大きさを変えて形成し、固定子鉄心ａと固定子鉄心ｂのアリ溝の接合がなされる構成とした請求項２記載の外転型コンデンサ電動機の固定子。
外側歯部を有する固定子鉄心ｂに予め鋼鈑の表面に接着剤が塗布された接着性電磁鋼鈑を使用した請求項１から３いずれかに記載の外転型コンデンサ電動機の固定子。
Ａ相巻線を巻回する固定子鉄心ａのそれぞれの内側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部が一体に成型された絶縁体を用いる請求項１から４いずれかに記載の外転型コンデンサ電動機の固定子。
Ａ相巻線を巻回する固定子鉄心ａのそれぞれの内側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部が一体で成型され、この巻回部が固定子鉄心の積層方向で分離されてなる一対の絶縁体を用いる請求項１から４いずれかに記載の外転型コンデンサ電動機の固定子。
Ｂ相巻線を巻回する固定子鉄心ｂの外側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部およびスロット絶縁部が一体で成型され、このスロット絶縁部が固定子鉄心の積層方向で分離されてなる一対の絶縁体を用い、前記巻回部の両端に、隣接する外側歯部によって形成されるスロット開口部の側面を絶縁するためのスロット開口絶縁部を設ける請求項１から６いずれかに記載の外転型コンデンサ電動機の固定子。
請求項７記載のスロット開口絶縁部の寸法を少なくとも３ｍｍ以上に設定して、Ｂ相巻線の巻線高さを最小限にしながらも固定子鉄心ｂとの絶縁距離を確保できることを特徴とする外転型コンデンサ電動機の固定子。
固定子鉄心の内周側の絶縁処理を施した歯部に巻回される２ｎ（ｎは３以上の整数）個のＡ相巻線と、このＡ相巻線の外周側に位置し絶縁処理を施した歯部に、前記Ａ相巻線と同数個のＢ相巻線を巻回する固定子の製造方法において、中心に軸を保持する孔を有し、外周方向に放射状で等間隔に突出する２ｎ個の内側歯部を有する固定子鉄心ａの、前記内側歯部に絶縁体を装着してＡ相巻線を巻回する工程と、続いて前記内側歯部の外周側に二股に分岐した外側歯部を有する二股に分岐した固定子鉄心ｂを接合する工程と、この固定子鉄心ｂに絶縁処理を施して隣接する前記外側歯部に跨ってＢ相巻線を巻回する工程とからなる外転型コンデンサ電動機の固定子の製造方法。