JP2012161195A

JP2012161195A - 電動機

Info

Publication number: JP2012161195A
Application number: JP2011020294A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Zeisho; 亮平税所; Hideki Nihei; 秀樹二瓶; Masahide Yamazaki; 政英山▲崎▼
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2031-02-02
Also published as: CN102629792B; CN104852497A; JP5703045B2; CN102629792A; CN104852497B

Abstract

【課題】
電動機において、ボビンとティースとの固定方法の公知例では、耐久性や特性に悪影響を与える可能性があった。
【解決手段】
固定子鉄心と絶縁材と前記絶縁材に券回された固定子巻線とを有するいわゆる集中巻のコイルを構成している固定子において、前記絶縁材の先端にＴ字の突起物を設け、複数の前記Ｔ字の突起物と噛み合うように取り付けられたボビンホルダを有することを特徴とする電動機を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は電動機に関する。

本技術分野の背景技術として特許文献１がある。この文献には「ティースコアのティース部に被嵌する巻線ボビンの中空部壁面に突部を一体形成し、巻線ボビン被嵌時に突部の押し潰しにより巻線ボビンの固定保持を図る」と記載されている（例えば、要約書、明細書０００８等参照）。また、別の背景技術として特許文献２がある。この文献には「巻線の絶縁をするためのボビンに積厚方向に凸部を設け、かつ、ボビン形状は内径側寸法と外形側寸法は同一として、ティース部先端の両側に設けられた凹部にボビンの凸部が嵌合するようにした。」と記載されている。

特開２００１−３２７１０９号公報特開２００１−１５７３８７号公報

固定子の巻線に関しては、上述の特許文献１〜２に示されるように、巻線がボビンに巻かれた状態でティースに取り付けられる構成が知られている。このような巻線方式を採用する際には、ボビンとティースとの固定方法が問題となる。

上述のように、特許文献１および２には、ボビンとティースとの固定方法が記載されているが、特許文献１のボビン固定方法は、固定後に応力が残存してしまうため、耐久性に悪影響を与える場合がある。また、特許文献２のボビン固定方法は、ティースの形状を変化させているため、磁気特性に悪影響を与える場合がある。

また、特許文献１には、位置決めのために複数のボビンと当接するプリント版を備えているが、ボビンとティースとの固定を意図したものではない。

そこで、本発明は、電動機の耐久性や特性に悪影響を与えることなくボビンとティースを固定可能な構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の電動機は、複数のティース部を円周方向に有する固定子鉄心と、固定子巻線が巻き回されて前記ティース部に挿入される中空形状の絶縁材と、複数の前記絶縁材と勘合してこれらを固定子鉄心に固定するボビンホルダと、を備え、
前記絶縁材は、前記ティース部に挿入される方向に延伸する延伸部先端に突起物を有し、
前記ボビンホルダは、前記突起物と噛み合って前記絶縁材を前記固定子に固定するものとした。

上記の本発明の構成においてより好ましい具体的態様は下記の通りである。
（１）前記延伸部は前記固定子鉄心の鋼板の積層方向の一側に設けられ、前記絶縁材は前記延伸部が前記固定子鉄心の一側に並ぶように挿入され、
前記固定子鉄心の鋼板の積層方向に貫通するボルトが、前記固定子鉄心の前記一側にヘッドが位置するように設けられ、
前記ボビンホルダは、前記ヘッドと前記固定子巻線との接触を防ぐ防壁を有すること。
（２）前記延伸部及び前記ボビンホルダを覆うカバーを有し、前記カバーと固定子とを固定することで前記ボビンホルダを固定すること。
（３）前記固定子鉄心及び前記ボビンホルダは円周方向に複数に分割され、前記固定子鉄心の分割位置と前記ボビンホルダの分割位置を合わせたこと。
（４）前記固定子鉄心は円周方向の外周側に突出する複数のティース部を有するものであり、前記ティース部の外周側に円筒状の回転子を備える外転型の電動機であり、前記回転子は複数に分割され回転子コアから構成され、かつ、前記回転子コアの内表面に磁石を配置したこと。

本発明によれば、電動機の耐久性や特性に影響を与えずにボビンの固定を行うことのできる構造を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

電動機のステータ部の一部を示す斜視図である。図１のＡ矢視図である。ボビンホルダの上方斜視図である。ボビンホルダの下方斜視図である。ボビンホルダが取り付けられた状態の上面図である。モータの中心軸を水平にしたときのステータ全体図である。ステータ部の上方拡大斜視図である。延伸部とボビンホルダを上方から覆うカバーが取り付けられた状態を示す斜視図である。

本発明の実施形態は、固定子巻線が絶縁材に巻き回された状態で、固定子鉄心の矩形状のティースに挿入され、集中巻のコイルを構成する固定子を前提とする。この構成において、固定子巻線が巻き回された絶縁材の先端に突起物を設けている。絶縁材はティースごとに円周方向に複数存在しており、これらの絶縁材の突起物と噛み合う勘合部を構成した部材を設けている。これによって、当該部材の勘合部と絶縁材の突起物との組み合わせにより、絶縁材が固定子より脱落することが防止されるようになっている。

以下で詳細を説明する図面から明らかであるが、本実施形態では、固定子鉄心の外周側に突出するティース部を有している。回転子はこれらティース部よりもさらに外周側に位置している（図示は省略）。すなわち、いわゆるアウターロータ型の電動機を例に説明する。また、固定子鉄心は円周方向に６分割されており、各々８個のティースを有し、ステータ全体としては４８個のティースを有する、いわゆる４８スロットのステータを構成しているものとする。この分割は、電磁鋼板から採取する固定子鉄心の形状を略長方形とすることにより、材料使用率の向上を図っているものである。

以下、本実施形態の具体例を図面を用いて説明する。図１〜６は、本実施形態の電動機の示す図である。

図１は電動機のステータ部の一部を示す斜視図である。図１において、固定子鉄心１に設けられたティース部１ａは外周側に突出する形状で設けられており、これらのティース部１ａは絶縁材２（ボビン２）で覆われている。この絶縁材２には固定子巻線３が巻き回されて、いわゆる集中巻のコイルを構成している。また、絶縁材２は、中空矩形の形状をなしており、ティース部１ａに挿入される方向に延伸部２ａが設けられ、その先端部にはＴ字状の突起物２ａ’を有している。

この延伸部２ａは固定子鉄心１の一方の側に設けられ、他方の側には設けられていない。以下の説明では、特にことわりの無い限り、積層鋼板の積厚方向（回転軸の延伸方向）において、延伸部２ａが設けられている側を上方とし、他側を下方ということとする。

図１では、最も左側に位置する絶縁材２がティース部１ａから離れた位置に存在しているが、これは固定子鉄心１に取り付けられる前の状態を示したものである。実際の取り付けの際には、図１に示されるように、絶縁材２の外周に固定子巻線３が巻き回された状態で、ティース部１ａに挿入される。その際、複数の絶縁材２が放射状に並ぶため、突起物２ａが固定子鉄心１の中心側で円周方向に整列することになる。このように延伸部２ａが固定子鉄心１の一側に並ぶ状態とすることで、本実施形態による固定方法が行いやすいものとなっている。

図２は図１のＡ矢視図である。説明の便宜上、固定子鉄心１は省いた図となっている。すなわち、絶縁材２を下方から見た図となっている。図２おいて、絶縁材２を固定する機能を設けた円弧状の部材４（以下、ボビンホルダ４という。）には、放射状に複数の突起物４ａが設けられており、突起物４ａはボビン２のＴ字状の突起物２ａ’と噛み合うようＴ字状を成している。このように，一個のボビンホルダ４に対して８個のボビン２が各々の突起物にて勘合して固定されている。

この固定は、絶縁材２が全てティース部１ａに取り付けられた状態でボビンホルダ４を固定子鉄心１の鋼板の積層方向上方から挿入することで行う。一度ボビンホルダ４の突起物４ａと各絶縁材２の突起物２ａとが勘合されると、後述するように絶縁材２ａの抜け防止が可能となる。なお、ボビンホルダ４の材質は樹脂等の絶縁材が好ましい。この理由は後述する。

図３はボビンホルダ４の上方斜視図である。ボビンホルダ４の上方側の表面には突出する防壁４ｂがティース部１ａと同数設けられ、防壁４ｂで囲まれる内部は開口部となっている。Ｔ字状の突起物４ａはボビンホルダ４の下側に設けられているため、ボビンホルダ４が上方から取り付けられることで、絶縁材２の固定が行われる。

図４はボビンホルダ４の下方斜視図である。絶縁材２の突起物２ａ’と勘合する突起物４ａが各開口部の間に存在している。

これら図３、図４に示すように、ボビンホルダ４は分割された固定子鉄心１のそれぞれに対応しており、分割位置も合わせられるように組み上げられる。このため、固定子鉄心１の各パーツごとに組立て可能となっている。

図５はボビンホルダ４が取り付けられた状態の上面図であり、本実施形態の構成による効果説明図である。図５に示すように、固定子の上面側には固定子巻線３の内周側にコイルガイド突起２ｂが絶縁材２の延伸部２ａに設けられており、さらに内周側にボビンホルダ４が位置している（コイルガイド突起２ａについては後述）。

図５において、固定子巻線３が巻き回されたボビン２の１つが固定子鉄心１から抜け出る方向に外力Ｆ１が加わった場合、当該ボビン２のＴ字の突起物２ａとボビンホルダ４の突起物４ａが噛み合っているため、ボビンホルダ４に同一方向の力Ｆ２、Ｆ３がかかる。また、他の７個のボビン２にも同一方向の力Ｆ４がかかるが、ボビン２はティースに沿う方向ｂへしか移動できず，各々のボビン２の移動方向が異なるため、他の７個のボビン２により外力を受けたボビン２の移動が阻害される。このため，ボビン２は抜け出せない。

このような固定方法を採用すれば、応力の残存も無く、ティースの形状も変更させずに済むため、耐久性や磁気特性に影響を及ぼさずにボビン（絶縁材２）を固定することが可能となる。

また、絶縁材２が固定子鉄心１から抜け出るのを防止するためにティース部１ａの先端を絶縁材２の幅よりも広くする必要が無くなり、ティース部１ａの設計自由度が増加する効果がある。

図６に、モータの中心軸を水平にしたときのステータ全体図を示す。本図においては上方は鉛直上方を意味している。本モータはアウターロータ型であり，図示されていないロータがステータの外周面に配置され，図示されていない固定支持部材に図示されていないベアリングを介してロータは回転自在に支持される。ロータの回転面は鉛直方向にあり，例えば，エレベータの巻上機のようにロープを上下方向に駆動する用途に適した配置となる。この図６に示した方向でモータが設置される場合では、重力により常にボビン２が固定子鉄心１から抜ける方向Ｇ１の力を受けるが、上述した構成によりボビン２が抜けるのを防止できる。よって，本実施形態はエレベータの巻上機としての用途に特に効果的である。この場合、回転子も複数に分割された回転子コアから構成され、かつ、前記回転子コアの内表面に磁石を配置する構成が好適である。

図７はステータ部の上方拡大斜視図であり、ボビンホルダ４の上部の形状を示す。図７において、固定子鉄心１を図示していないフレームに固定するためのボルト５が設けられ、さらにボビンホルダ４の上面にボルト５を覆うように絶縁用の防壁４ｂが設けられている。固定子鉄心１の鋼板の積層方向に貫通するボルトは、固定子鉄心１の上面から突出することになるが、この突出部（ヘッド）と巻線との接触を防壁４ｂによって回避することができる。したがって、防壁４ｂを採用し、また、ボビンホルダ４を絶縁材とすることにより、コイル足がボビンホルダ４の上部に配置するときにボルト５との干渉を防ぐことができ、絶縁距離を保つことが可能となる。

すなわち、既に述べたように、絶縁材２の上方側には延伸部２ａが設けられており、固定子巻線３が巻き回される部分の内側にコイルガイド突起２ｂが設けられている。この構成によって、コイルの引き出し線を回転中心側に引き出すにあたって、導通部（ボルト５のヘッド部分）との接触を回避することができる。固定子巻線３のコイル端部は延伸部２ａが設けられている側に引き出される構成としつつ、引き出し線が導通部分と接触しないようにコイルガイド突起２ｂ及び防壁４ｂが設けられているということになる。

図８は延伸部２ａとボビンホルダ４を上方から覆うカバーが取り付けられた状態を示す斜視図である。図８のように、ボビンホルダ４の積厚方向上部にカバー６を設け、さらにカバー６と図示していないフレームとを空穴部６ａにてボルト等で締結させる。カバー６を採用することにより、ボビンホルダ４を積厚方向上下から挟み込んで固定することができ、ボビンホルダが積厚方向上部に外れるのを防止することが可能となる。

また、カバー６を採用することにより、防壁４ｂの間に配置されるコイル足がステータ端面から離れることを防止することが可能となる。当然，カバーを絶縁材で形成することによりコイル足の絶縁を施すこともできる。

１…固定子鉄心、１ａ…ティース部、２…絶縁材（ボビン）、２ａ…延伸部、２ａ’…Ｔ字の突起物、２ｂ…コイルガイド突起、３…固定子巻線、４…ボビンホルダ、４ａ…突起物、４ｂ…絶縁用の防壁、Ｆ１〜４…力がかかる方向、ｂ…ティースに沿う方向、Ｇ１…重力の方向、５…ボルト、６…カバー、６ａ…空穴部。

Claims

複数のティース部を円周方向に有する固定子鉄心と、固定子巻線が巻き回されて前記ティース部に挿入される中空形状の絶縁材と、複数の前記絶縁材と勘合してこれらを固定子鉄心に固定するボビンホルダと、を備え、
前記絶縁材は、前記ティース部に挿入される方向に延伸する延伸部先端に突起物を有し、
前記ボビンホルダは、前記突起物と噛み合って前記絶縁材を前記固定子に固定することを特徴とする電動機。
前記延伸部は前記固定子鉄心の鋼板の積層方向の一側に設けられ、前記絶縁材は前記延伸部が前記固定子鉄心の一側に並ぶように挿入され、
前記固定子鉄心の鋼板の積層方向に貫通するボルトが、前記固定子鉄心の前記一側にヘッドが位置するように設けられ、
前記ボビンホルダは、前記ヘッドと前記固定子巻線との接触を防ぐ防壁を有することを特徴とする請求項１記載の電動機。
前記延伸部及び前記ボビンホルダを覆うカバーを有し、前記カバーと固定子とを固定することで前記ボビンホルダを固定することを特徴とする請求項１記載の電動機。
前記固定子鉄心及び前記ボビンホルダは円周方向に複数に分割され、前記固定子鉄心の分割位置と前記ボビンホルダの分割位置を合わせたことを特徴とする請求項１記載の電動機。
前記固定子鉄心は円周方向の外周側に突出する複数のティース部を有するものであり、前記ティース部の外周側に円筒状の回転子を備えるアウターロータ型の電動機であり、前記回転子は複数に分割された回転子コアから構成され、かつ、前記回転子コアの内表面に磁石を配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電動機。