JP2009268178A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな製造設備を必要とせずに、固定子鉄心に線径の異なる巻線を整列巻きすることができる電動機を得ること。
【解決手段】ヨーク部、ティース部及びティース先端拡大部を有する鉄心と、前記ヨーク部側に配置される第１フランジ部、前記ティース先端拡大部側に配置される第２フランジ部及び前記ティース部上に配置される胴部を有するインシュレータと、前記インシュレータの胴部を介して前記鉄心のティース部に巻かれる巻線と、を備えて成る固定子を有する電動機において、前記インシュレータの第２フランジ部に切欠き部が設けられ、前記巻線の線径に応じて前記第１フランジ部と第２フランジ部との間の巻線巻幅を調整するために、前記切欠き部から巻線治具のガイド部が第２フランジ部の内側に突出され、前記ガイド部により前記巻線巻幅が規制されることにより、少なくとも前記巻線の第１層目が、巻線同士を密着させて整列巻きされている。
【選択図】 図９

Description

本発明は、固定子鉄心に線径の異なる巻線を整列巻きすることができる電動機に関するものである。

電動機を小型化、効率化するためには、巻線領域を有効に利用し、巻線の占積率を向上させる必要がある。従来より、巻線を整列巻きして占積率を向上させることが行われている。巻線を整列巻きするためには、巻線の巻幅を規制する必要がある。

従来、ヨーク部から突出した複数の磁極ティースを有する鉄心の上記磁極ティースそれぞれに、熱可塑性樹脂からなる電機絶縁性のインシュレータを介してマグネットワイヤを一定ピッチで巻回する整列巻きによりコイルを形成する電機子の製造方法において、上記マグネットワイヤを整列巻きした時の上記マグネットワイヤの一定ピッチで、上記マグネットワイヤの線径以下の線径を有する線状部を並列に配列した発熱体を形成し、上記発熱体を上記インシュレータ軟化温度以上の温度に加熱し、上記発熱体の線状部を、上記インシュレータのコイル形成部の一部または全部に押し当てて溝を形成し、上記溝に沿って上記マグネットワイヤを巻回して上記コイルを形成する電機子の製造方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、巻線機のフォーマー機構により巻線を拘束する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−２６７４４１号公報 特開平１０−３０４６０５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された電機子の製造方法では、インシュレータの高精度な溝の形成が難しく、また、電機子の製作に大掛かりな装置が必要である。さらに、溝の突条部分で巻線の被服が傷つきやすく、巻線が劣化する、という問題があった。

また、特許文献２に記載された従来の技術によれば、フォーマーによって巻線の位置決めを行なうので、フォーマーもワークと伴に回転する必要があり、１ティースやボビン巻で主流となっているスピンドル巻を行なうのは困難である。さらに、巻線機にフォーマーを装備し、制御しながら移動させる必要があり、巻線機が複雑化し、高価で大きなものになってしまう、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大掛かりな製造設備を必要とせずに、固定子鉄心に線径の異なる巻線を整列巻きすることができる電動機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ヨーク部、該ヨーク部から突出するティース部及びティース先端拡大部を有する鉄心と、前記ヨーク部側に配置される第１フランジ部、前記ティース先端拡大部側に配置される第２フランジ部及び前記第１フランジ部と第２フランジ部とを接続し前記ティース部上に配置される胴部を有するインシュレータと、前記インシュレータの第１フランジ部と第２フランジ部との間の胴部を介して前記鉄心のティース部に巻かれる巻線と、を備えて成る固定子を有する電動機において、前記インシュレータの第１フランジ部又は第２フランジ部に切欠き部が設けられ、前記巻線の線径に応じて前記第１フランジ部と第２フランジ部との間の巻線巻幅を調整するために、前記切欠き部から巻線治具のガイド部が前記第１フランジ部又は第２フランジ部の内側に突出され、前記ガイド部により前記巻線巻幅が規制されることにより、少なくとも前記巻線の第１層目が、巻線同士を密着させて整列巻きされていることを特徴とする。

この発明によれば、大掛かりな製造設備を必要とせずに、固定子鉄心に線径の異なる巻線を整列巻きすることができる電動機が得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる電動機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明にかかる電動機の実施の形態の固定子を示す正面図であり、図２は、実施の形態の固定子の一部を示す斜視図であり、図３及び図４は、実施の形態のインシュレータを示す斜視図であり、図５は、実施の形態の巻線治具を示す斜視図である。図６は、実施の形態の固定子鉄心ブロックにインシュレータを装着した状態を示す斜視図であり、図７は、実施の形態の固定子鉄心ブロックにインシュレータ及び巻線治具を装着した状態を示す斜視図であり、図８は、実施の形態のインシュレータを装着した固定子鉄心ブロックに標準線径の巻線を巻いた状態を示す正面図であり、図９は、実施の形態のインシュレータ及び巻線治具を装着した固定子鉄心ブロックに非標準線径の巻線を巻いた状態を示す正面図である。

図１〜図７に示すように、実施の形態の電動機の固定子２０は、インシュレータ（絶縁部材）１２を装着し、インシュレータ１２を介して巻線１３がティース部１１ｂに巻かれた１２個の固定子鉄心ブロック１１を、円筒状に接続して形成されている。

固定子鉄心ブロック１１は、珪素鋼板を積層して形成され、略Ｔ字形の頭部に相当するヨーク部１１ａと、略Ｔ字形の胴部に相当しヨーク部１１ａから突出するティース部１１ｂと、略Ｔ字形の脚部に相当するティース先端拡大部１１ｃと、を有している。複数（例えば１２個）の固定子鉄心ブロック１１のヨーク部１１ａの側部１１ｄ同士を接合すれば、円筒状の固定子鉄心１０が形成される。

インシュレータ１２は、固定子鉄心ブロック１１のヨーク部１１ａ側に配置される第１フランジ部１２ａと、ティース先端拡大部１１ｃ側に配置される第２フランジ部１２ｃと、第１フランジ部１２ａと第２フランジ部１２ｃとを接続し固定子鉄心ブロック１１のティース部１１ｂ上に配置される胴部１２ｂと、を有している。

第１フランジ部１２ａには、巻線１３の巻始め端を引出す巻線引出溝１２ｄと、巻終り端を引出す巻線引出溝１２ｅが形成されている。また、第２フランジ部１２ｃの両側部には、後述の巻線治具１４のガイド部１４ａと嵌合する切欠き部１２ｆが形成されている。

インシュレータ１２は、全体として鞍形に形成され、固定子鉄心ブロック１１の正面側及び背面側から固定子鉄心ブロック１１を挟むように、固定子鉄心ブロック１１に装着される。

図８及び図９に示すように、インシュレータ１２が装着された固定子鉄心ブロック１１は、標準線径の巻線１３、巻線１３とは線径の異なる非標準線径の巻線１５夫々を、巻線同士を密着させた状態で整列複数層巻きすることができる。

例えば、インシュレータ１２の第１フランジ部１２ａの内面１２ｇと第２フランジ部１２ｃの内面１２ｈ間の距離を、５．４ｍｍに形成する。このインシュレータ１２の胴部１２ｂに、標準線径＝０．６φの巻線１３を、第１層目の１巻目を第１フランジ部１２ａの内面１２ｇに当接させ、２巻目以降を巻いていくと、９巻目で、巻線巻幅＝線径０．６φ×巻数９＝５．４ｍｍとなり、第２フランジ部１２ｃの内面１２ｈにより、９巻目で巻線巻幅が規制され、第１層目を、巻線同士を密着させて整列巻きすることができる。

巻線の第１層目が、巻線同士を密着させて隙間なく整列巻きされるので、第２層目以降の巻線が第１層目の巻線間に落ち込むことはなく、第２層目以降を俵積み状に整列複数層巻きすることができる。

また、このインシュレータ１２の胴部１２ｂに、非標準線径＝０．５φの巻線１５を、第１層目の巻数＝１０回巻こうとするときは、図５、図７及び図９に示すように、巻線治具１４のガイド部１４ａを、第２フランジ部１２ｃの切欠き部１２ｆへ挿し込んで第２フランジ部１２ｃの内側へ突出させる。

巻線治具１４をティース先端拡大部１１ｃの外面に当接させたとき、巻線治具１４のガイド部１４ａと第１フランジ部１２ａの内面１２ｇとの間の距離が、５．０ｍｍになるように、ガイド部１４ａの突出量が設定されている。

巻線治具１４をティース先端拡大部１１ｃの外面に当接させた状態で、巻線１５を、インシュレータ１２の胴部１２ｂを介して固定子鉄心ブロック１１のティース部１１ｂに巻く。巻線１５の第１層目の１巻目を第１フランジ部１２ａの内面１２ｇに当接させ、２巻目以降を巻いていくと、１０巻目で、巻線巻幅＝非標準線径０．５φ×巻数１０＝５．０ｍｍとなり、巻線治具１４のガイド部１４ａにより、１０巻目で巻線巻幅が規制され、巻線の第１層目を、巻線同士を密着させて整列巻きすることができる。

巻線１５の第１層目が、巻線同士を密着させて隙間なく整列巻きされるので、第２層目以降の巻線が第１層目の巻線間に落ち込むことはなく、第２層目以降を俵積み状に整列複数層巻きすることができる。整列複数層巻き後に、巻線治具１４を切欠き部１２ｆから引き抜いて撤去する。第２層目以降が巻かれた巻線１５は、固く巻き締められるので、巻線治具１４が撤去されても整列巻きが崩れることはない。

以上説明したように、実施の形態の電動機の固定子ブロックは、インシュレータ１２の第１フランジ部１２ａと第２フランジ部１２ｃとの間に配置された巻線治具１４のガイド部１４ａにより巻線１５の巻幅が規制され、巻線１５の第１層目が、巻線巻幅５．０ｍｍ＝非標準線径０．５φ×巻数１０となるように巻線同士を密着させて整列巻きされ、第２層目以降が、俵積み状に整列複数層巻きされている。

実施の形態の電動機の固定子ブロックによれば、同一寸法の固定子鉄心ブロック１１及びインシュレータ１２を用い、巻線治具１４のガイド部１４ａの突出寸法を変更することにより、異なる線径の巻線を整列巻きすることができ、第１層目の巻数を増やすことができる。それ故、コイル仕様の異なる固定子を製造するために、固定子鉄心ブロック１１の製造金型及びインシュレータ１２の製造金型を複数用意する必要はない。

巻線１５の線径の仕上りのバラツキに関しては、巻線１５の最小仕上り線径と、巻線１５の伸びを考慮した最小の線径に対応した突出寸法のガイド部１４ａを有する巻線治具１４を製作し、図９に示すように、ばねによるばね圧（巻線テンション以下に設定することが望ましい。）で押圧しておくことにより、巻線１５が最大仕上り線径になったときは、ばねを圧縮させるようにして、線径のばらつきの影響を吸収するようにする。

実施の形態の電動機は、ノズル巻、フライヤ巻、スピンドル巻等の巻線工法によらず、また、フォーマーなどを巻線機に設ける必要がなく、巻線機に依存せずに整列巻きを行うことができる。

実施の形態では、第２フランジ部１２ｃの両側部に切欠き部１２ｆを形成したが、第１フランジ部１２ａに切欠き部を形成し、巻線治具を装着するようにしてもよい。第２フランジ部１２ｃに巻線治具１４を装着すると、ノズル巻、フライヤ巻による巻線工法の場合、巻線治具１４が邪魔して巻線が困難な場合があるが、第１フランジ部１２ａに巻線治具を装着すれば、巻線治具が巻線を邪魔することはない。

以上のように、本発明にかかる電動機は、同一の固定子鉄心に異なる線径の巻線を巻く場合に有用である。

本発明にかかる電動機の実施の形態の固定子を示す正面図である。 実施の形態の固定子の一部を示す斜視図である。 実施の形態のインシュレータを示す斜視図である。 実施の形態のインシュレータを示す斜視図である。 実施の形態の巻線治具を示す斜視図である。 実施の形態の固定子鉄心ブロックにインシュレータを装着した状態を示す斜視図である。 実施の形態の固定子鉄心ブロックにインシュレータ及び巻線治具を装着した状態を示す斜視図である。 実施の形態のインシュレータを装着した固定子鉄心ブロックに標準線径の巻線を巻いた状態を示す正面図である。 実施の形態のインシュレータ及び巻線治具を装着した固定子鉄心ブロックに非標準線径の巻線を巻いた状態を示す正面図である。

符号の説明

１０ 固定子鉄心
１１ 固定子鉄心ブロック
１１ａ ヨーク部
１１ｂ ティース部
１１ｃ ティース先端拡大部
１１ｄ 側部
１２ インシュレータ
１２ａ 第１フランジ部
１２ｂ 胴部
１２ｃ 第２フランジ部
１２ｄ，１２ｅ 巻線引出溝
１２ｆ 切欠き部
１２ｇ，１２ｈ 内面
１３ 標準線径の巻線
１４ 巻線治具
１４ａ ガイド部
１５ 非標準線径の巻線
２０ 固定子

Claims (2)

1. ヨーク部、該ヨーク部から突出するティース部及びティース先端拡大部を有する鉄心と、
   前記ヨーク部側に配置される第１フランジ部、前記ティース先端拡大部側に配置される第２フランジ部及び前記第１フランジ部と第２フランジ部とを接続し前記ティース部上に配置される胴部を有するインシュレータと、
   前記インシュレータの第１フランジ部と第２フランジ部との間の胴部を介して前記鉄心のティース部に巻かれる巻線と、
   を備えて成る固定子を有する電動機において、
   前記インシュレータの第１フランジ部又は第２フランジ部に切欠き部が設けられ、
   前記巻線の線径に応じて前記第１フランジ部と第２フランジ部との間の巻線巻幅を調整するために、前記切欠き部から巻線治具のガイド部が前記第１フランジ部又は第２フランジ部の内側に突出され、
   前記ガイド部により前記巻線巻幅が規制されることにより、少なくとも前記巻線の第１層目が、巻線同士を密着させて整列巻きされていることを特徴とする電動機。
2. 前記巻線治具は、前記巻線の巻付け時に、ばねにより前記第１フランジ部又は第２フランジ部の内側に向けて押圧されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。

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