JP2007244185A - 電機子、およびその絶縁方法 - Google Patents

電機子、およびその絶縁方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コアにおける各スロットに対し、インシュレータが備える各インシュレータ部材をコアの軸方向で嵌入させ、インシュレータを介しコアに巻線を巻装させるようにした電機子において、コアの軸方向で、このコアとインシュレータとをより長くすることにより、巻線の巻線量の増加が十分に多くできるようにする。
【解決手段】コア4が、その軸心3の径方向の一方向に向かって突出して軸心3回りの周方向で複数設けられるティース11とを備える。インシュレータ5が、周方向で互いに隣り合う両ティース11間の各スロット12にそれぞれ嵌入される複数のインシュレータ部材14を備える。コア4の軸方向におけるインシュレータ5の一端部側5a、他端部側5b、および中途部5cが互いに別体となるようこのインシュレータ5を分断する。
【選択図】図1

Description

本発明は、コアと巻線との間に介設されてこれらを電気的に絶縁するインシュレータが、上記コアに形成された各ティース間のスロットに嵌入される複数のインシュレータ部材を備えた電機子、およびその絶縁方法に関するものである。
上記電機子には、従来、下記特許文献1に示されるものがある。この公報のものによれば、上記電機子は直流電動機の構成部品とされている。この電機子は、出力軸となる回転軸の一端部側に支持され、この回転軸と共に回転するコアと、このコアの外面側に取り付けられるインシュレータと、このインシュレータを介し上記コアに巻装される巻線と、上記回転軸の他端部側に支持され、この回転軸と共に回転する整流子とを備えている。
上記コアは、その軸心上に位置する円筒形状のボス部と、このボス部からその軸心の径方向の一方向である外方に向かって突出し、上記軸心回りの周方向で複数設けられるティースとを備えている。一方、上記インシュレータは、上記周方向で互いに隣り合う両ティース間の各スロットにそれぞれ嵌入される複数のインシュレータ部材と、上記コアの軸方向での一端部における上記ティースの一端面を覆い、上記各インシュレータ部材の一端部と互いに一体的に結合されるカバー体と、上記コアの軸方向での他端部における上記ティースの他端面を覆い、上記各インシュレータ部材の他端部と互いに一体的に結合される他のカバー体とを備えている。そして、上記巻線は、上記各インシュレータ部材をそれぞれ介して上記コアに巻装されている。
上記インシュレータは、その軸方向の一端部側と他端部側とが互いに別体となるよう2つに分断されている。これらインシュレータの各端部側が備える上記各インシュレータ部材の端部側の各分断端は、上記各スロット内で互いに突き合わされている。
そして、上記整流子を通して上記巻線に電流が流されると、電機子が回転し、上記回転軸から駆動力が出力可能とされる。
ここで、上記電機子の絶縁方法は、次のようなものである。即ち、まず、上記コアと、インシュレータの一端部側および他端部側とがそれぞれ個別に形成される。そして、上記インシュレータの各端部側が上記コアの軸方向の各外方域に位置させられ、次に、上記各インシュレータ部材の端部側が、その各分断端側から上記各スロットにそれぞれ嵌入される。この嵌入の進行により、上記各インシュレータ部材の端部側の各分断端同士が、上記各スロット内で突き合せられれば、上記各スロットに対する上記インシュレータの嵌入作業が終了する。次に、このインシュレータを介し上記コアに巻線を巻装すれば、上記電機子の絶縁作業が終了する。
また、上記電機子には、従来、下記特許文献2に示されるものもある。この公報における電機子のコアはステータを構成するものであって、その軸心上に位置して円筒形状をなすヨークと、このヨークの内面からその軸心の径方向の一方向である内方に向かって突出し、上記軸心回りの周方向で複数設けられるティースとを備えている。
他の構成や絶縁方法は、前記特許文献1のものと同様である。
特開2003−88029号公報 特開2004−350401号公報
ところで、上記駆動力の出力を、より大きくしたいなどの場合に、上記コアの外径寸法を抑制したままで、その軸方向長さをより長くすることにより、上記巻線の巻線量を多くしたい場合がある。そして、このようにする場合には、上記インシュレータが備える各インシュレータ部材もそれぞれ長くする必要が生じる。しかし、これら各インシュレータ部材を単に長くすると、次のような問題点が生じてくる。
即ち、前記した電機子の絶縁方法において、上記各インシュレータ部材の端部側が、その各分断端側から各スロットに嵌入されるとき、上記各インシュレータ部材は、上記のように長くされた分、上記各スロットの内面から与えられる摩擦抵抗に対する強度と剛性とが低下して、容易に屈曲しがちとなる。そして、これにより、上記各スロットへの各インシュレータ部材の円滑な嵌入作業が阻害されるおそれを生じ、つまり、上記電機子の円滑な絶縁作業が阻害されるおそれを生じる。
そこで、上記電機子の絶縁方法において、上記各インシュレータ部材が、上記各スロットの内面から与えられる摩擦抵抗に十分に対抗して容易には屈曲しないよう、上記各インシュレータ部材の肉厚を、より大きくして上記強度と剛性とを向上させることが考えられる。
しかし、上記のようにすると、上記各インシュレータ部材の肉厚を、より大きくした分、上記各スロットに嵌入された各インシュレータ部材の内部容量が少なくなる。このため、これら各インシュレータ部材を介してコアに巻装される巻線の巻線量の増加が阻害されるという不都合が生じる。
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、コアにおける各スロットに対し、インシュレータが備える各インシュレータ部材を上記コアの軸方向で嵌入させ、上記インシュレータを介し上記コアに巻線を巻装させるようにした電機子において、上記コアの軸方向で、このコアと上記インシュレータとをより長くすることにより、上記巻線の巻線量の増加が十分に多くできるようにすることである。
また、本発明の他の目的は、上記電機子の絶縁作業が容易にできるようにすることである。
請求項1の発明は、コア4と、このコア4の外面側に取り付けられるインシュレータ5と、このインシュレータ5を介し上記コア4に巻装される巻線6とを備え、上記コア4が、その軸心3の径方向の一方向に向かって突出して上記軸心3回りの周方向で複数設けられるティース11を備え、一方、上記インシュレータ5が、上記周方向で互いに隣り合う両ティース11間の各スロット12にそれぞれ嵌入される複数のインシュレータ部材14を備えた電機子において、
上記コア4の軸方向における上記インシュレータ5の一端部側5a、他端部側5b、および中途部5cが互いに別体となるようこのインシュレータ5を分断したものである。
請求項2の発明は、請求項1に記載の電機子の絶縁方法であって、
上記インシュレータ5の中途部5cが備える上記各インシュレータ部材14の中途部14cを、上記コア4の外方域において上記各スロット12の配置に相応するよう配置すると共に結合体19により互いに一体的に結合し、次に、上記各インシュレータ部材14の中途部14cを上記各スロット12に嵌入し、次に、上記各インシュレータ部材14の中途部14c側から上記結合体19を除去するようにしたものである。
請求項3の発明は、請求項2の発明に加えて、上記結合体19が、上記コア4の軸方向の外方域からこのコア4に嵌合可能とされる嵌合体20と、上記各インシュレータ部材14の中途部14cからそれぞれ上記コア4の径方向の一方向に向かって一体的に突出しその各突出端部が上記嵌合体20に一体的に結合される結合バー21とを備え、上記コア4の軸方向の外方域から上記各スロット12に対し、上記各インシュレータ部材14の中途部14cと共に上記各結合バー21を嵌入可能にすると共に、上記各スロット12に嵌入された上記結合バー21を切断することにより、上記のように結合体19を除去するものである。
なお、この項において、上記各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。
本発明による効果は、次の如くである。
請求項1の発明は、コアと、このコアの外面側に取り付けられるインシュレータと、このインシュレータを介し上記コアに巻装される巻線とを備え、上記コアが、その軸心の径方向の一方向に向かって突出して上記軸心回りの周方向で複数設けられるティースを備え、一方、上記インシュレータが、上記周方向で互いに隣り合う両ティース間の各スロットにそれぞれ嵌入される複数のインシュレータ部材を備えた電機子において、
上記コアの軸方向における上記インシュレータの一端部側、他端部側、および中途部が互いに別体となるようこのインシュレータを分断している。
このため、上記コアの軸方向で、このコアと上記インシュレータとをより長くしたとしても、上記したように、このインシュレータは一端部側、他端部側、および中途部に分断されていて、これらがそれぞれ備えるインシュレータ部材の一端部側、他端部側、および中途部の各長さはそれぞれ短く抑制できる。
よって、電機子の絶縁方法において、上記各スロットに対し上記各インシュレータ部材を嵌入させる場合に、上記各スロットの内面から与えられる摩擦抵抗に十分に対抗させる、ということは、上記各インシュレータ部材の肉厚を大きくすることなく達成される。この結果、上記各スロットに嵌入される各インシュレータ部材の肉厚を大きくすることにより、その内部容量が少なくなる、ということは防止される。つまり、上記コアとインシュレータとを長くすることにより、その各インシュレータ部材を介してコアに巻装される巻線の巻線量の増加を十分に多くさせることができる。
請求項2の発明は、請求項1に記載の電機子の絶縁方法であって、
上記インシュレータの中途部が備える上記各インシュレータ部材の中途部を、上記コアの外方域において上記各スロットの配置に相応するよう配置すると共に結合体により互いに一体的に結合し、次に、上記各インシュレータ部材の中途部を上記各スロットに嵌入し、次に、上記各インシュレータ部材の中途部側から上記結合体を除去するようにしている。
このため、上記電機子の絶縁方法において、上記各スロットに対し各インシュレータ部材の中途部を嵌入させる場合に、上記各インシュレータ部材の中途部を互いに一体的に同時に嵌入させることができる。よって、上記各インシュレータ部材の中途部を個別に嵌入させることに比べて、上記電機子の絶縁作業がより容易にできる。
請求項3の発明は、上記結合体が、上記コアの軸方向の外方域からこのコアに嵌合可能とされる嵌合体と、上記各インシュレータ部材の中途部からそれぞれ上記コアの径方向の一方向に向かって一体的に突出しその各突出端部が上記嵌合体に一体的に結合される結合バーとを備え、上記コアの軸方向の外方域から上記各スロットに対し、上記各インシュレータ部材の中途部と共に上記各結合バーを嵌入可能にすると共に、上記各スロットに嵌入された上記結合バーを切断することにより、上記のように結合体を除去することとしている。
このため、上記電機子の絶縁方法において、上記各スロットに対し各インシュレータ部材の中途部を嵌入させて、この嵌入を上記コアの軸方向における各スロットの中途部に向けて進行させる場合、この嵌入の進行作業は、上記コアの径方向の離反域で上記嵌合体を把持したり、押動したり、引張したりしてすることができ、上記進行作業は容易にできる。
しかも、上記結合体の除去は、上記結合バーを単に切断することにより達成されるのであって、上記結合体の除去作業も極めて容易である。
よって、電機子の絶縁作業が更に容易にできる。
本発明の電機子に関し、コアにおける各スロットに対し、インシュレータが備える各インシュレータ部材を上記コアの軸方向で嵌入させ、上記インシュレータを介し上記コアに巻線を巻装させるようにした電機子において、上記コアの軸方向で、このコアと上記インシュレータとをより長くすることにより、上記巻線の巻線量の増加が十分に多くできるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。
即ち、電機子は、コアと、このコアの外面側に取り付けられるインシュレータと、このインシュレータを介し上記コアに巻装される巻線とを備えている。上記コアは、その軸心の径方向の一方向に向かって突出して上記軸心回りの周方向で複数設けられるティースを備えている。一方、上記インシュレータは、上記周方向で互いに隣り合う両ティース間の各スロットにそれぞれ嵌入される複数のインシュレータ部材を備えている。上記コアの軸方向における上記インシュレータの一端部側、他端部側、および中途部が互いに別体となるようこのインシュレータが分断されている。
本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。
図1−6において、符号1は、直流電動機の構成部品である回転電機子(アーマチュアロータ)である。
上記電機子1は、回転軸2と同じ軸心3上でこの回転軸2の一端部側に支持され、この回転軸2と共に回転するコア4と、このコア4の外面側に取り付けられるインシュレータ5と、このインシュレータ5を介し上記コア4に巻装される巻線6と、上記回転軸2の他端部側に支持され、この回転軸2と共に回転する整流子7とを備えている。
上記回転軸2は上記軸心3回りに回転可能となるよう不図示のヨークに支持され、電動機の駆動力を出力する出力軸である。上記コア4は、その軸心3上に位置して上記回転軸2に外嵌されて支持される円筒形状のボス部10と、このボス部10からその軸心3の径方向の一方向である外方に向かって一体的に突出し、上記軸心3回りの周方向で複数(10ヶ)設けられるティース11とを備えている。
上記コア4は多数の鉄板材を軸方向に積層することにより形成されている。上記ティース11は、互いに同形同大で、上記周方向で等ピッチに配置されている。上記周方向で互いに隣り合う両ティース11の間には、上記軸心3に沿った視線でみて(図3)、U字形状の複数(10ヶ)のスロット12が形成されている。これら各スロット12は、その奥部の幅寸法よりも開口部の幅寸法が狭くなるよう形成されている。これら各スロット12も互いに同形同大とされている。
上記インシュレータ5は樹脂製であって、上記コア4と巻線6との間に介設されてこれらを電気的に絶縁する。上記インシュレータ5は、上記各スロット12に対し、コア4の軸方向でそれぞれ嵌入される複数のインシュレータ部材14と、上記コア4の軸方向での一端部における上記ティース11の一端面を覆い、上記各インシュレータ部材14の一端部と互いに一体的に結合されるカバー体15と、上記コア4の軸方向での他端部における上記ティース11の他端面を覆い、上記各インシュレータ部材14の他端部と互いに一体的に結合される他のカバー体16とを備えている。上記各カバー体15,16には、上記各インシュレータ部材14の内部空間を上記コア4の軸方向の外方に向けて開口させる切り欠き17が形成されている。
上記各インシュレータ部材14は上記各スロット12の内面に全体的に接合させられている。上記各インシュレータ部材14は、上記軸心3に沿った視線で見て(図3)、上記スロット12と同様のU字形状とされている。
上記コア4の軸方向における上記インシュレータ5の一端部側5a、他端部側5b、および中途部5cは互いに別体となるよう分断されている。この場合、上記インシュレータ5の一端部側5aが備える各インシュレータ部材14の一端部側14aは、上記カバー体15と共に互いに一体的に形成されている。一方、上記インシュレータ5の他端部側5bが備える各インシュレータ部材14の他端部側14bは、上記他のカバー体16と共に互いに一体的に形成されている。一方、上記インシュレータ5の中途部5cが備える各インシュレータ部材14の中途部14cは、互いに別体とされて個別に上記スロット12に嵌入されている。また、上記各インシュレータ部材14の一端部側14a、他端部側14b、および中途部14cの各分断端(対向端)は上記各スロット12内で互いに突き合わされている。具体的には、各分断端は互いに接合し、もしくは、小さな隙間をおいて対向している。
全図により、上記電機子1の絶縁方法につき説明する。
まず、特に図7で示すように、上記コア4と、インシュレータ5の一端部側5a、他端部側5b、および中途部5cとがそれぞれ個別に形成される。この場合、上記インシュレータ5の中途部5cが備える上記各インシュレータ部材14の中途部14cは、上記コア4の外方域において上記各スロット12の配置に相応するよう配置されると共に樹脂製の結合体19により互いに一体的に結合されている。上記各インシュレータ部材14の中途部14cと、上記結合体19とは射出成形により一体的に形成される。
上記結合体19は、上記コア4の軸方向の外方域からこのコア4に遊嵌状に外嵌するよう嵌合可能とされる環形状の嵌合体20と、上記各インシュレータ部材14の中途部14cからそれぞれ上記コア4の径方向外方に向かって一体的に突出し、その突出端部が上記嵌合体20に一体的に結合される結合バー21とを備えている。
上記結合バー21は、上記インシュレータ部材14の中途部14cにおいて、コア4の軸方向の端部で、互いに対向する開口縁部からそれぞれ突出させられている。上記結合バー21は、上記コア4の軸方向の外方域から上記各スロット12に対し、上記各インシュレータ部材14の中途部14cと共に嵌入可能とされている。
そして、上記コア4の軸方向の外方域から、上記各スロット12に対し上記各インシュレータ部材14の中途部14cと各結合バー21とが嵌入させられる。また、これに続いて、上記各インシュレータ部材14の一端部側14aと他端部側14bとが上記コア4の軸方向の各外方域からこのコア4の一端部側と他端部側との各スロット12の部分に嵌入させられる。この際、上記各スロット12に嵌入されていた上記各インシュレータ部材14の中途部14cは、上記各インシュレータ部材14の一端部側14aと他端部側14bとのうちの少なくともいずれか一方に押されて、上記各スロット12の所定位置に嵌入される。
次に、上記各スロット12に嵌入された上記各結合バー21がニッパーなどの切断工具により切断されて、上記各インシュレータ部材14の中途部14c側から上記結合体19が除去される。この後、上記巻線6を巻装すれば、上記電機子1の絶縁作業が終了する。
上記構成によれば、コア4の軸方向における上記インシュレータ5の一端部側5a、他端部側5b、および中途部5cが互いに別体となるようこのインシュレータ5を分断している。
このため、上記コア4の軸方向で、このコア4と上記インシュレータ5とをより長くしたとしても、上記したように、このインシュレータ5は一端部側5a、他端部側5b、および中途部5cに分断されていて、これら5a,5b,5cがそれぞれ備えるインシュレータ部材14の一端部側14a、他端部側14b、および中途部14cの各長さはそれぞれ短く抑制できる。
よって、電機子1の絶縁方法において、上記各スロット12に対し上記各インシュレータ部材14を嵌入させる場合に、上記各スロット12の内面から与えられる摩擦抵抗に十分に対抗させる、ということは、上記各インシュレータ部材14の肉厚を大きくすることなく達成される。この結果、上記各スロット12に嵌入される各インシュレータ部材14の肉厚を大きくすることにより、その内部容量が少なくなる、ということは防止される。つまり、上記コア4とインシュレータ5とを長くすることにより、その各インシュレータ部材14を介してコア4に巻装される巻線6の巻線量の増加を十分に多くさせることができる。
また、前記電機子の絶縁方法であって、
上記インシュレータ5の中途部5cが備える上記各インシュレータ部材14の中途部14cを、上記コア4の外方域において上記各スロット12の配置に相応するよう配置すると共に結合体19により互いに一体的に結合し、次に、上記各インシュレータ部材14の中途部14cを上記各スロット12に嵌入し、次に、上記各インシュレータ部材14の中途部14c側から上記結合体19を除去するようにしている。
このため、上記電機子1の絶縁方法において、上記各スロット12に対し各インシュレータ部材14の中途部14cを嵌入させる場合に、上記各インシュレータ部材14の中途部14cを互いに一体的に同時に嵌入させることができる。よって、上記各インシュレータ部材14の中途部14cを個別に嵌入させることに比べて、上記電機子1の絶縁作業がより容易にできる。
また、前記したように、結合体19が、上記コア4の軸方向の外方域からこのコア4に外嵌するよう嵌合可能とされる嵌合体20と、上記各インシュレータ部材14の中途部14cからそれぞれ上記コア4の径方向外方に向かって一体的に突出しその各突出端部が上記嵌合体20に一体的に結合される結合バー21とを備え、上記コア4の軸方向の外方域から上記各スロット12に対し、上記各インシュレータ部材14の中途部14cと共に上記各結合バー21を嵌入可能にすると共に、上記各スロット12に嵌入された上記結合バー21を切断することにより、上記のように結合体19を除去することとしている。
このため、上記電機子1の絶縁方法において、上記各スロット12に対し各インシュレータ部材14の中途部14cを嵌入させて、この嵌入を上記コア4の軸方向における各スロット12の中途部に向けて進行させる場合、この嵌入の進行作業は、上記コア4の径方向外方の離反域(コア4の外部空間)で上記嵌合体20を操作することによりでき、具体的には嵌合体20を把持したり、押動したり、引張したりすることによりでき、上記進行作業は容易にできる。
しかも、上記結合体19の除去は、上記結合バー21を単に切断することにより達成されるのであって、上記結合体19の除去作業も極めて容易である。
よって、電機子1の絶縁作業が更に容易にできる。
なお、以上は図示の例によるが、上記各インシュレータ部材14の中途部14cは、コア4の軸方向で複数に分断してもよい。また、上記嵌合体20は矩形枠形状であってもよい。また、この嵌合体20は上記軸心3回りで複数に分断されていてもよい。また、上記各結合バー21は、上記コア4の軸方向における各インシュレータ部材14の中途部14cのいずれの部位から突出させてもよい。
また、上記各スロット12に対し各インシュレータ部材14の中途部14cを嵌入させて、この嵌入を上記コア4の軸方向における各スロット12の中途部に向けて進行させる場合、上記各スロット12に一体的に嵌入される治具により、上記各インシュレータ部材14の中途部14cを押動させるようにしてもよい。
また、上記電機子1のコア4はステータを構成するものであって、その軸心3上に位置して円筒形状をなすヨークと、このヨークの内面からその軸心3の径方向の一方向である内方に向かって突出し、上記軸心3回りの周方向で複数設けられるティース11とを備えるものであってもよい。
この場合、上記嵌合体20はコア4に内嵌するよう嵌合可能とされ、結合バー21は各インシュレータ部材14の中途部14cから上記コア4の径方向内方に向かって一体的に突出し、その各突出端部が上記嵌合体20に一体的に結合される。また、電機子1の絶縁方法における嵌合体20への操作は、上記コア4の径方向内方の離反域(コア4の内部空間)ですることができる。
図3のI−I線矢視断面図である。 電機子の平面図である。 図2のIII−III線矢視部分断面図である。 図3の部分拡大図である。 図4のV−V線矢視断面図である。 インシュレータの部分斜視図である。 電機子の絶縁方法を示す作用説明図である。
符号の説明
1 電機子
2 回転軸
3 軸心
4 コア
5 インシュレータ
5a 一端部側
5b 他端部側
5c 中途部
6 巻線
7 整流子
10 ボス部
11 ティース
12 スロット
14 インシュレータ部材
14a 一端部側
14b 他端部側
14c 中途部
15 カバー体
16 カバー体
19 結合体
20 嵌合体
21 結合バー

Claims (3)

  1. コアと、このコアの外面側に取り付けられるインシュレータと、このインシュレータを介し上記コアに巻装される巻線とを備え、上記コアが、その軸心の径方向の一方向に向かって突出して上記軸心回りの周方向で複数設けられるティースを備え、一方、上記インシュレータが、上記周方向で互いに隣り合う両ティース間の各スロットにそれぞれ嵌入される複数のインシュレータ部材を備えた電機子において、
    上記コアの軸方向における上記インシュレータの一端部側、他端部側、および中途部が互いに別体となるようこのインシュレータを分断したことを特徴とする電機子。
  2. 請求項1に記載の電機子の絶縁方法であって、
    上記インシュレータの中途部が備える上記各インシュレータ部材の中途部を、上記コアの外方域において上記各スロットの配置に相応するよう配置すると共に結合体により互いに一体的に結合し、次に、上記各インシュレータ部材の中途部を上記各スロットに嵌入し、次に、上記各インシュレータ部材の中途部側から上記結合体を除去するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の電機子の絶縁方法。
  3. 上記結合体が、上記コアの軸方向の外方域からこのコアに嵌合可能とされる嵌合体と、上記各インシュレータ部材の中途部からそれぞれ上記コアの径方向の一方向に向かって一体的に突出しその各突出端部が上記嵌合体に一体的に結合される結合バーとを備え、上記コアの軸方向の外方域から上記各スロットに対し、上記各インシュレータ部材の中途部と共に上記各結合バーを嵌入可能にすると共に、上記各スロットに嵌入された上記結合バーを切断することにより、上記のように結合体を除去することを特徴とする請求項2に記載の電機子の絶縁方法。
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