JP2010130833A - 電動機の固定子及び電動機及び空気調和機及び電動機の製造方法 - Google Patents

電動機の固定子及び電動機及び空気調和機及び電動機の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】リード線が固定子鉄心のエッジに接触することを抑制するとともに、基板に組付けられるリード線配線部品の強度が改善される電動機の固定子を提供する。
【解決手段】この発明に係る電動機の固定子は、リード線を外部に引き出すリード線口出し部品組立を備え、リード線口出し部品組立は、突起と足とで基板を挟持して基板に組付けられ、電源リード線が引き出される凹部が形成される第1のリブと、第1のリブに略平行に形成される第2のリブと、第1のリブと第2のリブの夫々の両端を連結する第1の連結部と、第1の連結部から足方向に第1の連結部と略同じ厚さ及び所定の軸方向ながさで延び、先端に足が形成される足基台と、第2のリブの両端から軸方向に延びる第2の連結部と、第2の連結部に対して略直角方向外側に延びる電源リード線の口出し部とを有するリード線配線部品と、リード線仕切り部品と、リード線押え部品とを備える。
【選択図】図9

Description

この発明は、電動機の固定子に関する。さらに詳しくは、センサー回路と電源回路とが実装される基板が組付けられる電動機の固定子のモータ外部と結線されるリード線を基板に配線する口出し部品に関するものである。また、その電動機の固定子を用いる電動機及び電動機の製造方法及び空気調和機に関する。
従来、電源リード線を直接コイルと結線する電動機の固定子において、回転子の回転検出センサーを低価格で簡単に取付けができるようにするために、固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁部を介して施した巻線とを有する固定子と、この固定子に内装された回転子と、巻線に電力を供給するための電源リード線と、固定子に設けられ、電源リード線を保持する電源リード線保持手段と、回転子の回転を検出し、センサーリード線が接続された回転検出センサーを取付けた基板と、センサーリード線を押さえるリード線押さえ手段と、中仕切り部品と、を備え、センサーリード線はリード線押さえ手段と中仕切り部品とで、また、電源リード線は中仕切り部品と電源リード線保持手段とで挟み込まれて軸方向に2段に組立られる構成とした電動機の固定子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、固定子のモールド成形後に基板が外郭に表出しないようにして、水分が基板に到達する恐れの少ない電動機の固定子を提供するために、電子部品が実装される基板が組付けられる電動機の固定子において、軸方向に突出する、固定子絶縁部の突起を有する固定子絶縁部と、基板に組付けられ、基板に組付けられた状態で基板に対して垂直方向に延びる突起を有し、基板とともに固定子絶縁部の突起に固定される基板押え部品とを備え、電動機の固定子のモールド成形時に、基板押え部品の突起がモールド成形用の金型で押えられてモールド成形が行われる電動機の固定子が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2001−178062号公報 特開2007−228667号公報
固定子の絶縁部に組付けられる基板に配線されるリード線について、モータ外郭への取出しは基板よりもコア側に所定の距離離して取出す場合、リード線が最短距離を通ると渡り線、コアのエッジに接触する可能性があるという課題がある。
また、固定子の絶縁部に固定される基板に組付けられるリード線配線部品の強度が、必ずしも十分ではなかった。
さらに、基板押え部品に備えるリード線位置ずれ防止突起を越えてリード線が内側に洩れるという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電源リード線及びセンサーリード線が固定子鉄心のエッジに接触することを抑制するとともに、基板に組付けられるリード線配線部品の強度を改善し、基板押え部品に備えるリード線位置ずれ防止突起を越えてリード線が内側に洩れる恐れの少ない品質の良い電動機の固定子及び電動機及び空気調和機及び効率良く製造が可能な電動機の製造方法を提供することを目的とする。
この発明に係る電動機の固定子は、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層して形成される固定子鉄心と、固定子鉄心に施される絶縁部と、絶縁部が施された固定子鉄心に巻回されるコイルと、絶縁部の結線側に設置され、絶縁部の結線側の面に実装され、電源リード線が接続される第1のボードイン型コネクタと、絶縁部の結線側の反対側の面に実装され、センサーリード線が接続される第2のボードイン型コネクタとを有する基板とを備えた電動機の固定子において、
電源リード線とセンサーリード線とを外部に引き出すリード線口出し部品組立を備え、
リード線口出し部品組立は、以下の要素を備えるものである。
(1)基板の外周縁部に形成されるコの字状の切り欠き付近において、基板の絶縁部の結線側の面に係り止められる突起と基板の絶縁部の結線側の反対側の面に係り止められる足とで基板を挟持して基板に組付けられ、コの字状の切り欠きに当接し、略中央部に電源リード線が引き出されるコの字状の凹部が形成される第1のリブと、第1のリブの外側で、第1のリブに略平行に形成され、リード線配線部品組立が当該電動機の固定子に組み付けられたときに、絶縁物の外周側よりも外側に配置され、コの字状の凹部から引き出される電源リード線がさらに引き出される第2のリブと、前記第1のリブと前記第2のリブの夫々の両端を連結する第1の連結部と、前記第1の連結部から前記足方向に前記第1の連結部と略同じ厚さ及び所定の軸方向長さで延び、先端に前記足が形成される足基台と、第2のリブの両端からリード線配線部品組立が当該電動機の固定子に組付けられた状態で軸方向に延び、第1の連結に連結する第2の連結部と、第2の連結部の第2のリブの反対側の端部に、第2の連結部に対して略直角方向外側に延びる電源リード線の口出し部とを有するリード線配線部品と、
(2)第2のリブで略直角に口出し部方向に曲げられ、さらに口出し部で略直角に曲げられる電源リード線を、リード線配線部品とで挟持するリード線仕切り部品と、
(3)電源リード線の上に重なり、第2のリブで略直角に口出し部方向に曲げられ、さらにリード線仕切り部品で略直角に曲げられるセンサーリード線を、仕切り部品とで挟持するリード線押え部品。
この発明に係る電動機の固定子は、上記構成により、電源リード線及びセンサーリード線が固定子鉄心のエッジに接触することを抑制するとともに、基板に組付けられるリード線配線部品の強度を改善することができる。
実施の形態1.
本実施の形態は、センサー回路と電源回路とが実装される基板が組付けられる電動機の固定子において、モータ外部と結線されるリード線(電源リード線、センサーリード線)を基板に配線するリード線口出し部品組立に特徴がある。本実施の形態のリード線口出し部品組立を用いることにより、固定子の巻線の渡り線(各相のコイル間を接続する)、固定子鉄心のエッジにリード線が接触することを避けることができる。
また、本実施の形態のリード線口出し部品組立を構成する部品の一つである、基板に組付けられるリード線配線部品の強度を改善する。
さらに、基板押え部品に備えるリード線位置ずれ防止突起を越えてリード線が内側に洩れるのを抑制する。
図1乃至図13は実施の形態1を示す図で、図1は電動機の固定子(逆曲げ)100を逆曲げして巻線した状態を示す斜視図、図2は端子4の斜視図、図3は中性点端子5の斜視図、図4は電動機の固定子(逆曲げ)100の巻線手順を示す図((a)は1相目(U相)の巻線手順、(b)は2相目(V相)の巻線手順、(c)は3相目(W相)の巻線手順)、図5は中性点端子5付近の部分拡大図、図6は電動機の固定子200の斜視図、図7は基板・リード線組立70の斜視図、図8は基板押え部品140の斜視図、図9は電動機の固定子組立300の分解斜視図、図10は電動機の固定子組立300の斜視図、図11はリード線配線部品110aの斜視図、図12は電動機400の一部を断面で示す正面図、図13は電動機400の製造工程を示すフローチャート図である。
先ず、電動機の固定子組立300(図10)の構成を説明する。電動機の固定子組立300は、電動機の固定子(逆曲げ)100(図1)、電動機の固定子200(図6)、電動機の固定子組立300(図10)の順に形成される。
図1において、電動機の固定子(逆曲げ)100は、厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に所定の形状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層される固定子鉄心1を備える。
帯状に積層された固定子鉄心1は、ティース1aへのコイル2の巻線を容易にするために、電動機の固定子200(図6)の状態とは異なる方向に逆曲げしている。電動機の固定子200(図6)の状態では内径側になるティース1aの先端部が、電動機の固定子(逆曲げ)100では、外径側に位置する。帯状に積層された固定子鉄心1を逆曲げすることにより、隣接するティース1a同士の間の距離が広くなり、ティース1aへのコイル2の巻線を容易に行うことができる。
固定子鉄心1は、ここでは、12個のティース1aを有する。各ティース1aには、絶縁部3が施される。絶縁部3は、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を用いて、固定子鉄心1と一体に成形される。
但し、ティース1aの数は、一例であり、12個に限定されるものではない。
絶縁部3は熱可塑性樹脂を用いて固定子鉄心1と一体に成形する方法でなくてもよく、例えば絶縁部3を別途成形後、ティース1aに組付けてもよい。その場合は、絶縁部3は結線側(追って、説明する基板111が組み付けられる側)と反結線側とに分割され、それぞれをティース1aの軸方向両端部から挿入して絶縁部3を構成する。絶縁部3は、ティース1a毎に設けられる。従って、ここでは、12個の絶縁部3を備える。
巻線は、三相のシングルY結線である。そのため、絶縁部3の結線側には、各相(U相、V相、W相)のコイル2が接続される端子4(電源が供給される端子である)、及び中性点端子5が組付けられる。端子4は3個、中性点端子5は1個である。
図1に示すように、完成後の電動機の固定子200と逆方向に曲げて、ティース1a同士の間の開口部が広くなるようにする。完成後の電動機の固定子200では、ティース1aが内側になるが、逆方向に曲げることでティース1aが外側になる。これは、ティース1aにコイル2を巻回しやすくするためである。そして、絶縁部3が施された各ティース1aに、コイル2が巻回される。即ち、コイル2がティース1aに直接巻回される集中巻線方式である。そして、巻線は、三相のシングルY結線である。
図2に示す端子4は平角線を折り曲げて形成される。平角線は、材質は銅であり、例えば錫銅合金の溶融めっきが施される。平角線は、一例では、厚さが0.5mm、幅が1.0mmである。
図2に示すように、端子4は平角線を絶縁部3に備える角穴(図示せず)に端子4を挿入する挿入部4bに対し略90°曲げる。所定の位置で略180°曲げて折り返し部4aを形成し、さらに、絶縁部3に挿入される挿入部4bに対してほぼ逆に伸びるように略90°曲げることにより形成される。
図3に示す中性点端子5も端子4と同じ平角線を使用する。平角線を絶縁部3に備える角穴(図示せず)に中性点端子5を挿入する挿入部5dに対し略90°曲げる。所定の位置で略180°曲げて第一の折り返し部5aを形成する。さらに、絶縁部3への挿入部5dに対し略対称となる位置で、挿入部5d側に略180°曲げて第二の折り返し部5bを形成する。第二の折り返し部5bの先端部5b−1と絶縁部3への挿入部5dとの間に開口部5cを備える。端子4は平角線を折り曲げて形成される。平角線は、材質は銅であり、例えば錫銅合金の溶融めっきが施される。平角線は、一例では、厚さが0.5mm、幅が1.0mmである。
尚、端子4、中性点端子5に平角線を用いる例を説明したが、平角線でなくてもよく角線であればよい。
中性点端子5が組付けられる絶縁部3の結線側に、中性点端子5の引き回し用突起7が設けられる。
さらに、絶縁部3は結線側に、各相の渡り線を、固定子鉄心1の軸方向端面からの高さを所定の位置に保持する突起8を備える。
コイル2は、完成後の電動機の固定子200と逆方向に曲げられた状態で施される。コイル2は、12スロットの三相シングルY結線の巻線を形成する。
図4により、12スロットの三相シングルY結線を施す手順を説明する。コイル2は、完成後の電動機の固定子200と逆方向に曲げられた状態で施されるが、ここでは、解り易くするために帯状の展開図で説明する。
先ず、1相目、2相目、3相目を次のように定義する。1相目は固定子鉄心1の軸方向端面に最も近い高さの位置を渡り線が引回されて接続されるU相のコイルを指す。
2相目は1相目の次の2段目を渡り線が引回されて接続されたV相のコイルを指す。
3相目は2相目の次の3段目を渡り線が引回されて接続されたW相のコイルを指す。
図4(a)を用いて、1相目のU相の巻線手順について説明する。1相目の最初に形成されるコイルは、図4(a)で示す通り、固定子鉄心1の一方の端部(図4(a)では左端)から3番目のティース1aの絶縁部3に、マグネットワイヤーが巻付けられて形成される。
先ず、絶縁部3の外径側に備える1相目巻始めからげピン10にマグネットワイヤーの端末が引き回される。その後、絶縁部3に備える角穴に挿入された端子4の折り返し部4a(図2参照)に1相目の巻始めとなるマグネットワイヤーが引掛けられる。そして、ティース1aに形成された絶縁部3に左巻きに所定の回数巻付けられて、1相目の第1のコイルU−1が形成される。
コイルU−1が形成された後に、渡り線2aが絶縁部3の1相目渡り線引出し部11より固定子鉄心1の外径側に引出される。
1相目の最初のコイルU−1が形成されたティース1aの隣のティース1a(図4(a)では、右隣)の絶縁部3の、渡り線2aが渡ってきた側の反対側に設けられる1相目渡りからげピン12に、1回以上渡り線2aがからげられ、からげ部13を形成する。からげ部13から、渡り線2aは再び固定子鉄心1の外径側に引出される。
さらに、渡り線2aは一つのティース1aを飛ばした先のティース1aの絶縁部3に設けられた1相目渡り線入口14よりティース1a(図4(a)では、左側から6番目のティース1a)まで引回され、最初のコイルU−1と同様にティース1aに所定の回数左巻きに巻付けられて1相目の第2のコイルU−2が形成される。
このとき渡り線2aは、絶縁部3の外側に設けられる突起8(図1参照)により相毎に固定子鉄心1の軸方向端面からの高さを所定の位置に保持されるが、1相目の渡り線2aは最も固定子鉄心1に近い1段目を引回される。
また、1相目渡り線引出し部11と、1相目渡り線入口14と、1相目渡りからげピン12横(図4(a)では左横)の絶縁部3の切り欠き50は、固定子鉄心1の軸方向端面からの高さがほぼ同じとなっている。
1相目の第3のコイルU−3及び第4のコイルU−4も、第2のコイルU−2と同じように渡り線2aが引回されて形成される。第4のコイルU−4は、図4(a)の右端のティース1aに形成される。
1相目の最後となる第4のコイルU−4が形成された後のマグネットワイヤーは、第4のコイルU−4が形成されるティース1aの絶縁部3に設けられた1相目巻終り引出し部15より引出される。1相目の渡り線2aが引回された方向とは逆方向(図4(a)では左方向)に引出され、隣のティース1aに設けられた絶縁部3まで引回されて1相目巻終りとなる。
このとき、1相目巻終り引出し部15の高さを中性点端子5の第一の折り返し部5a、及び第二の折り返し部5bの高さより高い位置とすることで、中性点端子5へのマグネットワイヤーの引き回しが容易となり、生産性の向上、かつ製造上の品質向上が図れる。
以下、2相目(V相)の巻線手順について図4(b)により説明する。1相目巻終りは、第4のコイルU−4が形成されるティース1aの左隣の2相目の最初の第4のコイルV−4が形成されるティース1aの絶縁部3に設けられた1相目巻終りからげピン16に1回以上からげられる。
第4のコイルV−4が形成されるティース1aの絶縁部3に設けられた中性点端子5の引き回し用突起7を利用して、組付けられた略T字状の中性点端子5の第一の折り返し部5aに掛けられた後、ティース1aまで引回されて、2相目巻始め18となる。
中性点端子5の引き回し用突起7にマグネットワイヤーを引掛けることで、中性点端子5の第一の折り返し部5aにマグネットワイヤーを確実に収めることが可能なため、製造上の品質向上が図れる。
ここで、中性点端子5の引き回し用突起7にマグネットワイヤーを引掛けるということは、以下のような意味合いである。図5を参照しながら説明する。即ち、1相目巻終りを1相目巻終りからげピン16にからげ、ここを支点にしてノズルで2相目巻始め18のマグネットワイヤーを先ずティース1a側に引っ張る。マグネットワイヤーが引き回し用突起7をすぎたら、次いで、2相目巻始め18のマグネットワイヤーを反ティース1a側(電動機の固定子(逆曲げ)100の外周側)に引っ張る。引き回し用突起7は、中性点端子5より軸方向の外側に突出しているので、この状態で、マグネットワイヤーを引き回し用突起7に当てることができる。次に、マグネットワイヤーを引き回し用突起7に当てた状態を維持しながらノズルを第二の折り返し部5bより下げつつ、第二の折り返し部5bの左横を通り、固定子鉄心1の内側(図5では下方)に移動する。すると、マグネットワイヤーは、中性点端子5の開口部5cから中性点端子5の中に入る。そして、ノズルを第一の折り返し部5a側に移動すれば、マグネットワイヤーは中性点端子5の第一の折り返し部5aに掛けられる。
2相目の最初の第4のコイルV−4は、中性点端子5の第一の折り返し部5aに引掛けられ、マグネットワイヤーを切断することなく連続してティース1aに、1相目のコイルとは逆の方向(右巻き)に所定の回数巻付け形成される。
2相目の最初の第4のコイルV−4が形成された後に、2相目の渡り線2bが2相目渡り線引出し部19より固定子鉄心1の外周側に引出される。
1相目の渡り線2aが引回される方向とは逆の方向(図4(b)では左方向)に渡り、隣のティース1a(図4(b)では、右から3番目)の絶縁部3の渡り線2bが渡ってきた側の反対側に備える2相目渡りからげピン20に1回以上からげられて、からげ部51を形成する。
さらに、1ティース1a飛ばした先のティース1a(図4(b)の右から5番目)の絶縁部3に備える2相目渡り線入口21よりティース1aまで引回される。最初の第4のコイルV−4と同様に、ティース1aに所定の回数右巻きに巻付けられて2相目の第3のコイルV−3が形成される。
このとき2相目の渡り線2bは、固定子鉄心1の端面から2段目の高さ位置を引回される(突起8により、分けられる)。また、1相目と同様に、2相目渡り線引出し部19と、2相目渡り線入口21と、2相目渡りからげピン20横(図4(b)では右横)の絶縁部3の切り欠き52は、固定子鉄心1の軸方向端面からの高さがほぼ同じとなっている。
2相目の第2のコイルV−2と、第1のコイルV−1も、第3のコイルV−3の形成と同じように渡り線2bが引回されコイルが形成される。
2相目の最後となる第1のコイルV−1が形成された後のマグネットワイヤーは、第1のコイルV−1が施される絶縁部3に組付けられた端子4の折り返し部4aに収められる。
2相目巻終り23が2相目巻終りからげピン24に巻付けられて、2相目巻終り23が形成され切断される。
このように2相目の最初に形成される第4のコイルV−4は1相目の最後に形成されるコイル第4のコイルU−4の隣となることから、巻線設備が所定の位置までの移動距離が最小となることで、加工時間の縮小が可能となり、加工コストの低減が図れる。
さらに、1相目と2相目とを切断することなく連続して引回すことが可能なことから、マグネットワイヤーを切断する工程が不要となり、さらに加工時間の縮小が可能で、加工コストの低減が図れる。
以下、3相目(W相)の巻線手順について図4(c)により説明する。3相目の最初に形成される第1のコイルW−1は、2相目の最後となる第1のコイルV−1が形成されるティース1a(左から2番目)の隣のティース1a(左端)である。
3相目の最初に形成される第1のコイルW−1は、1相目と同様に3相目巻始めからげピン60にマグネットワイヤーの端末が引き回された後、3相目巻始め25が端子4の折り返し部4aを介してティース1aに施された絶縁部3へ引回され、左巻きにティース1aに所定の回数巻付けられて、第1のコイルW−1が形成される。
渡り線2cに関しては、3相目渡り線引出し部26より固定子鉄心1の外周側に引出される。そして、隣ティース1a(左から2番目)の絶縁部3に備える2相目渡り線入口21の横に備える3相目渡りからげピン27まで引回される。3相目渡りからげピン27に1回以上からげられて、からげ部53を形成する。
さらに、1ティース1a飛ばした先のティース1a(左から4番目)の絶縁部3に備える3相目渡り線入口28よりティース1aまで引回される。そして、最初の第1のコイルW−1と同様にティース1aに所定の回数左巻きに巻付けられて3相目の第2のコイルW−2が形成される。
このとき3相目の渡り線2cは、固定子鉄心1の端面より最も離れた高さ位置を渡る。3相目渡り線引出し部26と、3相目渡り線入口28とは、固定子鉄心1の端面からの高さがほぼ同じとなっている。
また、3相目の第2のコイルW−2、第3のコイルW−3、第4のコイルW−4が形成される絶縁部3に備える3相目渡り線引出し部26と、3相目渡り線入口28とを、1相目渡りからげピン12横に備える切り欠き50及び2相目渡りからげピン20横に備える切り欠き52とは別に設けることにより、別相の渡り線同士が接触することを回避している。
3相目の最後となる第4のコイルW−4が形成された後に、マグネットワイヤーは3相目渡り線引出し部26(図4(c)の右から3番目のティース1aに形成される)より引出される。
さらに、中性点端子5を備える絶縁部3の3相目巻終りからげピン29まで引回される。3相目巻終りからげピン29に1回以上からげられた後に、中性点端子5の第二の折り返し部5bに掛けられて、さらにもう一度3相目巻終りからげピン29まで引戻し、かつ、3相目巻終りからげピン29の上部に1回以上巻付けて3相目の巻終りとなり、マグネットワイヤーの端末を切断して巻線工程を終了する(図5も参照)。
このように3相目の最初に形成される第1のコイルW−1は、2相目の最後に形成される第1のコイルV−1の隣となる。従って、巻線設備が所定の位置までの移動距離が最小となる。そのため、加工時間の縮小が可能となり、加工コストの低減が図れる。
図6に示すように、巻線工程が終了後に、固定子鉄心1は所定の方向に曲げられて略ドーナツ状となり、固定子鉄心1の固定子鉄心突合せ部63を溶接して、溶接部64で固定する。
このとき、各相の渡り線は、絶縁部3の外周側に備える突起8により所定の位置に保持され、各相の渡り線同士が接触することがなくなるので、品質の向上が図れる。
固定子鉄心1は、12個のティース1aを有するので、三相の巻線(シングルY結線)の場合、各相(U相、V相、W相)は夫々4個のコイル2を備える。
コイル2を構成するマグネットワイヤーの端末が端子4とヒュージング、あるいは、半田等で接合する。そして、端子4が電源の配線パターンが施された基板(後述)と接合される。さらに、基板と電源リード線(後述)がボードイン形コネクタ(後述)で接合されることで、外部電源と接続されて電力が各相のコイル2へ供給される。
次に、基板・リード線組立70の構成を図7乃至図11を参照しながら説明する。尚、端子4、中性点端子5は、平角線を折り曲げて形成される図1等に示すものと形状が異なるが、どちらを用いてもよく、同様の効果が得られるものである。
基板・リード線組立70は、以下の要素を備える。
(1)電源リード線151とセンサーリード線152の二つに分けられて配線されることで、両面のパターンを繋げる必要がない両面ノンスルー基板である基板111;
(2)突起142が薄肉連結部140aで連結され、突起142の端面(軸方向)が、電動機の固定子組立300のモールド成形時の金型押え部になる基板押え部品140;
(3)電源リード線151とセンサーリード線152に二つに分けられるリード線153;
(4)リード線153(電源リード線151、センサーリード線152)を配線する口出し部品であるリード線口出し部品組立110;
(5)リード線口出し部品組立110から外部に出たリード線153(電源リード線151、センサーリード線152)の上に被せられる保護チューブ162;
(6)電源リード線151の端末に接続する電源リード線用コネクタ151a;
(7)センサーリード線152の端末に接続するセンサーリード線用コネクタ152a。
図8に示す基板押え部品140は、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を成形して形成され、突起142が薄肉連結部140aで連結された構成となっている。図8の例では、基板押え部品140は9個の突起142を備える。
突起142の端面(軸方向)が、電動機の固定子組立30のモールド成形時の金型押え部になる。
基板押え部品140は、絶縁部3の突起3bが挿入される固定子絶縁部の取付け穴141を、3個備える。
基板押え部品140は、基板111と係り止めされる爪145を、2個備える。爪145は、基板111の外周縁部に係り止めされる。
基板111を貫通して、電源リード線151の位置ずれを防止する第1の電源リード線位置ずれ防止突起143aを1個、第2の電源リード線位置ずれ防止突起143bを2個備える。
基板111に精度良く組付けるための位置決め突起147を、図8の例では、3個備える。位置決め突起147は、爪145が係り止めされる基板111の外周縁部と反対側の外周縁部に形成された切り欠き部(爪145で隠れている)に係合する。
9個の突起142を薄肉連結部140aで連結することにより、材料費が最小限に抑えられ、低コスト化が図られている。
図7、図9、図10に示すように、基板111は略三日月形状をしていて、図9、図10で見えている面(基板押え部品140側の面)には電源の配線パターン(図示せず)が形成される。
また、反対面に組付けられる第1のボードイン型コネクタ166a(電源リード線151用、図7)の端子が挿入される端子穴(図示せず、電源用リード線接合部148の根元付近)を3個備える。第1のボードイン型コネクタ166a(電源リード線151用)と端子穴が接続される部分を電源用リード線接合部148とする。
また、その裏面(図7で見えている面)には、回転子(図示せず)の位置を検出する位置検出センサー167(ホールIC)が3個実装され、回転子のマグネットの位置検出回路が形成されている。また、反対面に組付けられる第2のボードイン型コネクタ166b(センサーリード線152用、図10)と接合されるセンサーリード線接合部149(5箇所)を備えている。
リード線153は、電源リード線151とセンサーリード線152に二つに分けられ、電動機の固定子組立300がモールドされた際に外郭より表出するリード線口出し部品組立110に組付けられて所定の位置まで配され、それぞれ第1のボードイン型コネクタ166a(電源リード線151用)、第2のボードイン型コネクタ166b(センサーリード線152用)を介して電源用リード線接合部148(図9、図10)とセンサーリード線接合部149(図7)で、基板111と半田付けされ接合される。
ここでは、第1のボードイン型コネクタ166a、第2のボードイン型コネクタ166bを使用する例を示したが、リード線153を直接基板111に接合してもよい。
リード線153が、電源リード線151とセンサーリード線152の二つに分けられて配線されることで、両面のパターンを繋げる必要がないため、両面ノンスルー基板が適用可能となり低コストとなる。
リード線153(電源リード線151、センサーリード線152)を配線する口出し部品であるリード線口出し部品組立110は、以下に示す3個の部品で構成される(図9参照)。
(1)リード線配線部品110a;
(2)リード線仕切り部品110b;
(3)リード線押え部品110c。
リード線配線部品110aの構成を、図11により説明する。リード線153を配線するリード線配線部品110aは、基板111の位置検出センサー167を実装する面に係り止められる突起71(2個)と、基板111に設けられる係り止め穴154(図9)に挿入されて係り止められる足72(2個)とで、基板111を挟持して基板111に組付けられる。
このとき、突起71の挟持面71aに、基板111の位置検出センサー167を実装する面が載る。
リード線153を配線するリード線配線部品110aには、基板111にリード線153を配線するリード線配線部品110aが組付けられた際に、基板111の外周縁部に形成されるコの字状の切り欠き84(図9)に当接し、足72(2個)を結ぶ(連結する)第1のリブ73が設けられる。
基板111の、リード線配線部品110aの第1のリブ73が当接する側面(平らな端面)は、平面視で第1のリブ73が略収まるコの字状の切り欠き84(図9)が形成されている。
リード線配線部品110aの第1のリブ73には、略中央部にコの字状の凹部73aが形成されている。コの字状の凹部73aの底面73a−1と、基板111の位置検出センサー167を実装する面との間の距離を電源リード線151の線径と略等しくする。これにより、基板111から引き出される電源リード線151を、基板111の位置検出センサー167を実装する面の位置に配線される。
また、3本の電源リード線151は、第1のボードイン型コネクタ166aから、電源リード線151の位置ずれを防止する第1の電源リード線位置ずれ防止突起143a(1個)、第2の電源リード線位置ずれ防止突起143b(2個)で案内されて、リード線配線部品110aの第1のリブ73の凹部73aまで引き出され、この凹部73aで基板111の切り欠き84に対して略直角方向に曲げられる(図7)。
第1の電源リード線位置ずれ防止突起143aは、電源リード線151が内側に洩れてホールICに掛かることがないこと、かつ、電源リード線を基板面に配することを目的として、電源リード線151の上に被さるL字形状としている。
3個の電源リード線位置ずれ防止突起のうちの、少なくとも1個を、L字形状とすればよい。
また、電源リード線位置ずれ防止突起は、3個でなくてもよい。
基板111の位置検出センサー167を実装する面に平行に並ぶ3本の電源リード線151の中の1本(3本の電源リード線151の中で曲げ半径が最も小さい)が、凹部73aの側壁(左)73a−2を支点として曲げられることで、電源リード線151の配線が容易となり、生産性が向上する。
また、リード線配線部品110aは、リード線配線部品110aの第1のリブ73の外側に、第1のリブ73に略平行な第2のリブ74を備える。第2のリブ74は、リード線口出し部品組立110が電動機の固定子200に組み付けられたときに、絶縁部3の外周側よりも外側に配置される。そして、電源リード線151が第2のリブ74まで基板111の位置検出センサー167を実装する面から引き出されるので、電動機の固定子200の渡り線(図示せず)、及び固定子鉄心1のエッジに電源リード線151の接触を避けることが可能となり、渡り線の断線,電源リード線151の被覆破れの防止を図れることから、電動機の固定子組立300の品質の向上が図れる。
第2のリブ74には、3本の電源リード線151が引き出されるピッチに合わせて、2個の仕切りピン74aが略中央部に形成されている。2個の仕切りピン74aの間、及び夫々の仕切りピン74aの外側に、1本の電源リード線151を納める溝74bが形成されている。
リード線配線部品110aの第1のリブ73と第2のリブ74とは、夫々の両端が第1の連結部76aで連結されている。
これらの第1の連結部76aは、基板111の係り止め穴154に挿入されて係り止められる足72方向に延び、略同じ厚さ及び所定の軸方向長さの足基台76cを形成している。足基台76cは、第1の連結部76aに連結している。そして、足基台76cの先端に、足72が、足基台76cに対して略直角方向で、且つ外側に向かって形成されている。
第1の連結部76a及び第2の連結部76bと略同じ厚さで足基台76cが形成されていること、かつ、十分な強度を確保する軸方向長さを持つことで、リード線153が何らかの原因で引っ張られても第1の連結部76a、第2の連結部76b、足基台76cが折れる恐れがすくない。
また、リード線配線部品110aは、第2のリブ74の両端から下方(リード線口出し部品組立110が電動機の固定子200に組付けられた状態で軸方向)に延びる2本の第2の連結部76bを備える。第2の連結部76bは、第1の連結部76aに連結する。
2本の第2の連結部76bの第2のリブ74の反対側の端部に、2本の第2の連結部76bに対して略直角方向(リード線口出し部品組立110が電動機の固定子200に組付けられた状態で径方向外側)に延びる電源リード線151の口出し部75を備える。
口出し部75には、3本の電源リード線151を納める溝75aが3個形成されている。
第2のリブ74から引き出される3本の電源リード線151は、第2のリブ74で略直角に口出し部75方向に曲げられる。
そして、3本の電源リード線151は、さらに口出し部75で略直角(リード線口出し部品組立110が電動機の固定子200に組付けられた状態で径方向外側)に曲げられ、溝75aに納められる。
溝75aに納められた3本の電源リード線151は、リード線仕切り部品110bで固定される。リード線仕切り部品110bは、爪10b−1が口出し部75の係合孔75cに係合して、3本の電源リード線151を口出し部75との間で挟持する。
基板111の基板押え部品140が組付けられる面に取り付けられる第2のボードイン型コネクタ166bから引き出されるセンサーリード線152は、リード線配線部品110aの第1のリブ73及び第2のリブ74で電源リード線151の上に重なるよう引き出される。
センサーリード線152は、電源リード線151と同様、第2のリブ74で略直角に口出し部75方向に曲げられる。そして、センサーリード線152は、さらにリード線仕切り部品110bで略直角(リード線口出し部品組立110が電動機の固定子200に組付けられた状態で径方向外側)に曲げられ、リード線仕切り部品110bの溝110b−2(図9)に納まる。
リード線仕切り部品110bの溝110b−2に納められたセンサーリード線152は、リード線押え部品110cで押さえられる。リード線押え部品110cの突起110c−1(図9)がリード線配線部品110aの口出し部75の係合部75bに係合して、センサーリード線152をリード線仕切り部品110bとリード線押え部品110cとで挟持する。
以上により、電源リード線151とセンサーリード線152とをリード線口出し部品組立110から引き出すことができる。
基板・リード線組立70の電動機の固定子200との組付けについて説明する。電動機の固定子200の絶縁部3の結線側(端子4が取り付けられる側)の外径側に形成された突起80の軸方向端面である基板設置面80a(図9)に、基板111が設置される。
電動機の固定子200の絶縁部3の結線側の外径側に備える基板111の取付け穴111a(図7)に嵌まり込む突起3bを、基板111に備える取付け穴111aとともに、基板押え部品140の取付け穴141に挿入する。そして、基板押え部品140の取付け穴141より突出している突起3bを熱溶着して電動機の固定子200と基板111とが組付けられる。基板111の端子穴より突出している端子4に半田を施すことで、電動機の固定子200のコイル2と基板111とが電気的に接合する。
基板・リード線組立70が電動機の固定子200に組付けられると、リード線配線部品110aの鉄心当接部78が、固定子鉄心1の外周面に当接する。
また、電動機の固定子組立300のモールド樹脂による成形時に、リード線配線部品110aの足72の反対側に形成されている突起79が、基板押え部品140の突起142と同様に、突起79の端面(軸方向)が、電動機の固定子組立300のモールド成形時の金型押え部になる。それにより、リード線口出し部品組立110付近の基板111のモールド成形時における浮き上がりを抑制する。
電動機の固定子200に、基板・リード線組立70が組付けられた際に、電源リード線151が基板111の位置検出センサー167を実装する面に位置決めされている。即ち、リード線配線部品110aの第1のリブ73には、略中央部にコの字状の凹部73aが形成されている。コの字状の凹部73aの底面73a−1と、第1の電源リード線位置ずれ防止突起143aのL字のリード線配置面とを、基板111の位置検出センサー167を実装する面との間の距離を電源リード線151の線径と略等しくする。これにより、基板111から引き出される電源リード線151を、基板111の位置検出センサー167を実装する面の位置に位置決めされる。また、電源リード線151の曲げ位置に第2のリブ74を設けることで、電動機の固定子200の渡り線(図示せず)、及び固定子鉄心1のエッジに電源リード線151の接触を避けること可能となり、渡り線の断線,電源リード線151の被覆破れの防止を図れることから、電動機の固定子組立300の品質の向上が図れる。
図12は電動機400を示す。電動機400は、回転子138、ブラケット139、電動機の固定子組立300をモールド成形したモールド固定子240、結線部品241(基板111)等を備える。
図12に示すように、本実施の形態の電動機の固定子組立300に外部と接続される結線部品241を組付け、機械的に、かつ、電気的にも接合した後にモールドを施す。その後、回転子138、ブラケット139等の部品を組付けて電動機400となる。
前述の品質の良い、かつ、コスト低減された電動機の固定子組立300を使用することで、品質の良い、低コストの電動機400を得ることができる。
図13は電動機400の製造工程を示す。
(1)ステップ1:厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層された固定子鉄心1を製作する。併行して、基板111、リード線153(電源リード線151、センサーリード線152)を製造する。
(2)ステップ2:固定子鉄心1にコイル2等を施して電動機の固定子200の製造を行う。併行して、基板111にリード線153を半田付けする。また、基板押え部品140の製造を行う。
(3)ステップ3:基板111に基板押え部品140を組み付ける。併行して、リード線配線部品110aの製造を行う。
(4)ステップ4:基板111の絶縁部3の結線側の面に係り止められる突起79と基板111の絶縁部3の結線側の反対側の面に係り止められる足72とで基板111を挟持して、基板111にリード線配線部品110aを組み付け、併行してリード線仕切り部品110b、リード線押え部品110cの製造を行う。
(5)ステップ5:リード線配線部品110aにリード線仕切り部品110bとリード線押え部品110cを組み付ける。このとき、電源リード線151は、リード線配線部品110aとリード線仕切り部品110bとで挟持される。また、センサーリード線152は、リード線仕切り部品110bとリード線押え部品110cとで挟持される。
(6)ステップ6:電動機の固定子200に基板111を組み付けて端子4と基板111を半田付けする。
(7)ステップ7:電動機の固定子組立300をモールド成形し、併行して回転子138、ブラケット139他を製造する。
(8)ステップ8:電動機400の組立を行う。
図13の製造工程で電動機400の組立を行うことで、電動機400を効率良く製造することができる。
帯状に電磁鋼板を打抜いて積層した固定子鉄心1を用いる例を説明したが、折り曲げの必要の無い丸状に電磁鋼板を打抜いた固定子の場合でも、本実施の形態は適用可能である。
実施の形態2.
図14は実施の形態2を示す図で、空気調和機500の構成図である。
図14に示すように、空気調和機500は、室内機242と、室内機242に接続される室外機243とを備える。室外機243は送風機244を備える。室内機242も送風機(図示せず)を備える。
室内機242及び室外機243に、実施の形態1の品質のよい電動機400を、空気調和機500の主要部品である送風機用電動機として用いることで、空気調和機500の品質の向上が図れる。
実施の形態1を示す図で、電動機の固定子(逆曲げ)100を逆曲げして巻線した状態を示す斜視図。 実施の形態1を示す図で、端子4の斜視図。 実施の形態1を示す図で、中性点端子5の斜視図。 実施の形態1を示す図で、電動機の固定子100の巻線手順を示す図((a)は1相目(U相)の巻線手順、(b)は2相目(V相)の巻線手順、(c)は3相目(W相)の巻線手順)。 実施の形態1を示す図で、中性点端子5付近の部分拡大図。 実施の形態1を示す図で、電動機の固定子200の斜視図。 実施の形態1を示す図で、基板・リード線組立70の斜視図。 実施の形態1を示す図で、基板押え部品140の斜視図。 実施の形態1を示す図で、電動機の固定子組立300の分解斜視図。 実施の形態1を示す図で、電動機の固定子組立300の斜視図。 実施の形態1を示す図で、リード線配線部品110aの斜視図。 実施の形態1を示す図で、電動機400の一部を断面で示す正面図。 実施の形態1を示す図で、電動機400の製造工程を示すフローチャート図。 実施の形態2を示す図で、空気調和機500の構成図。
符号の説明
1 固定子鉄心、1a ティース、2 コイル、3 絶縁部、3a 角穴、3b 突起、4 端子、4a 折り返し部、5 中性点端子、5a 第一の折り返し部、5b 第二の折り返し部、5c 開口部、7 引き回し用突起、8 突起、9 1相目巻始め、10 1相目巻始めからげピン、11 1相目渡り線引出し部、12 1相目渡りからげピン、13 からげ部、14 1相目渡り線入口、15 1相目巻終り引出し部、16 1相目巻終りからげピン、18 2相目巻始め、19 2相目渡り線引出し部、20 2相目渡りからげピン、21 2相目渡り線入口、22 2相目巻終り引掛け部、23 2相目巻終り、24 2相目巻終りからげピン、25 3相目巻始め、26 3相目渡り線引出し部、27 3相目渡りからげピン、28 3相目渡り線入口、29 3相目巻終りからげピン、31 固定子鉄心突合せ部、32 溶接部、33 角線端子、34 横曲げフック部、35 接合部、36 巻始めからげピン、37 巻終りからげピン、50 切り欠き、51 からげ部、52 切り欠き、53 からげ部、60 3相目巻始めからげピン、63 固定子鉄心突合せ部、64 溶接部、70 基板・リード線組立、71 突起、71a 挟持面、72 足、73 第1のリブ、73a 凹部、73a−1 底面、73a−2 側壁(左)、74 第2のリブ、74a 仕切りピン、74b 溝、75 口出し部、75a 溝、75b 係合部、75c 係合孔、76a 第1の連結部、76b 第2の連結部、76c 足基台、78 鉄心当接部、79 突起、80 突起、80a 基板設置面、84 切り欠き、100 電動機の固定子(逆曲げ)、110 リード線口出し部品組立、110a リード線配線部品、110b リード線仕切り部品、110b−1 爪、110b−2 溝、110c リード線押え部品、110c−1 突起、111 基板、111a 取付け穴、138 回転子、139 ブラケット、140 基板押え部品、140a 薄肉連結部、141 取付け穴、142 突起、143a 第1の電源リード線位置ずれ防止突起、143b 第2の電源リード線位置ずれ防止突起、145 爪、147 位置決め突起、148 電源用リード線接合部、151 電源リード線、151a 電源リード線用コネクタ、152 センサーリード線、152a センサーリード線用コネクタ、153 リード線、161 端子穴、162 保護チューブ、166a 第1のボードイン型コネクタ、166b 第2のボードイン型コネクタ、167 位置検出センサー、138 回転子、139 ブラケット、200 電動機の固定子、240 モールド固定子、241 結線部品、242 室内機、243 室外機、244 送風機、300 電動機の固定子組立、400 電動機、500 空気調和機。

Claims (5)

  1. 所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層して形成される固定子鉄心と、前記固定子鉄心に施される絶縁部と、前記絶縁部が施された前記固定子鉄心に巻回されるコイルと、前記絶縁部の結線側に設置され、前記絶縁部の結線側の面に実装され、電源リード線が接続される第1のボードイン型コネクタと、前記絶縁部の結線側の反対側の面に実装され、センサーリード線が接続される第2のボードイン型コネクタとを有する基板とを備えた電動機の固定子において、
    前記電源リード線と前記センサーリード線とを外部に引き出すリード線口出し部品組立を備え、
    前記リード線口出し部品組立は、以下の要素を備えることを特徴とする電動機の固定子。
    (1)前記基板の外周縁部に形成されるコの字状の切り欠き付近において、前記基板の前記絶縁部の結線側の面に係り止められる突起と前記基板の前記絶縁部の結線側の反対側の面に係り止められる足とで前記基板を挟持して前記基板に組付けられ、前記コの字状の切り欠きに当接し、略中央部に前記電源リード線が引き出されるコの字状の凹部が形成される第1のリブと、前記第1のリブの外側で、前記第1のリブに略平行に形成され、前記リード線配線部品組立が当該電動機の固定子に組み付けられたときに、前記絶縁物の外周側よりも外側に配置され、前記コの字状の凹部から引き出される前記電源リード線がさらに引き出される第2のリブと、前記第1のリブと前記第2のリブの夫々の両端を連結する第1の連結部と、前記第1の連結部から前記足方向に前記第1の連結部と略同じ厚さ及び所定の軸方向長さで延び、先端に前記足が形成される足基台と、前記第2のリブの両端から前記リード線配線部品組立が当該電動機の固定子に組付けられた状態で軸方向に延び、前記第1の連結に連結する第2の連結部と、前記第2の連結部の前記第2のリブの反対側の端部に、前記第2の連結部に対して略直角方向外側に延びる前記電源リード線の口出し部とを有するリード線配線部品と、
    (2)前記第2のリブで直角以上に前記口出し部方向に曲げられ、さらに前記口出し部で略直角に曲げられる前記電源リード線を、前記リード線配線部品とで挟持するリード線仕切り部品と、
    (3)前記電源リード線の上に重なり、前記第2のリブで略直角に前記口出し部方向に曲げられ、さらに前記リード線仕切り部品で略直角に曲げられる前記センサーリード線を、前記仕切り部品とで挟持するリード線押え部品。
  2. 前記絶縁部の結線側の面に実装された前記第1のボードイン型コネクタから引き出される電源リード線を案内する複数の電源リード線位置ずれ防止突起を有する基板押え部品を備え、前記複数の電源リード線位置ずれ防止突起のうちの少なくとも一つは、前記電源リード線の上に被さるL字形状としたことを特徴とする請求項1記載の電動機の固定子。
  3. 請求項1又は請求項2記載の電動機の固定子をモールド成形したモールド固定子に、回転子、ブラケット等の部品を組付けて構成したことを特徴とする電動機。
  4. 請求項3記載の電動機を送風機に用いたことを特徴とする空気調和機。
  5. 電磁鋼板を打ち抜き積層して固定子鉄心を製作し、併行して、基板、電源リード線とセンサーリード線とを有するリード線を製造する第1の工程と、
    前記固定子鉄心に絶縁部、コイル等を施して電動機の固定子の製造を行い、併行して、前記基板にリード線を半田付けし、基板押え部品の製造を行う第2の工程と、
    前記基板に前記基板押え部品を組み付け、併行して、リード線配線部品の製造を行う第3の工程と、
    前記基板に、前記基板の前記絶縁部の結線側の面に係り止められる突起と前記基板の前記絶縁部の結線側の反対側の面に係り止められる足とで挟持して前記リード線配線部品を組み付け、併行してリード線仕切り部品、リード線押え部品の製造を行う第4の工程と、
    前記リード線配線部品に前記リード線仕切り部品と前記リード線押え部品を組み付け、前記電源リード線を前記リード線配線部品と前記リード線仕切り部品とで挟持し、また、前記センサーリード線を前記リード線仕切り部品と前記リード線押え部品とで挟持する第5の工程と、
    前記電動機の固定子に前記基板を組み付けて端子と前記基板を半田付けして電動機の固定子組立を製造する第6の工程と、
    前記電動機の固定子組立をモールド成形し、併行して回転子、ブラケット等を製造する第7の工程と、
    電動機の組立を行う第7の工程とを備えたことを特徴とする電動機の製造方法。
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