JP2012200116A

JP2012200116A - 電動機

Info

Publication number: JP2012200116A
Application number: JP2011063829A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Iwata; 謙一岩田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-10-18

Abstract

【課題】インシュレータの挿入及び嵌合の作業性を向上することができ、絶縁性能を十分確保しつつ、省電力化と生産コストの低減が可能な電動機を提供する。
【解決手段】インシュレータＡ７ａは第２壁部３３の外周側が最も高く、インシュレータＢ７ｂは第１壁部４２の内周側が最も高くなるように、回転軸に直交する面に対して所定の角度の傾斜を有する。またインシュレータＡ７ａには、円環状基部３１から軸方向に所定の寸法だけ延出した突起部（第１突起部３２ａ、第２突起部３３ａ）を有する。各スロット壁部の軸方向端部が、スロットに徐々に挿入されるため、挿入が容易となり組立作業性が向上する。また、突起部３２ａ、３３ａが第１スロット２４及び第２スロット２５の壁面に当接し、固定子鉄心に対するインシュレータＡの位置決め精度が向上するため、インシュレータＢとの嵌合が容易となるとともに、インシュレータの損壊を防止し品質の向上を図る。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の歯部が放射状に配設された固定子鉄心と、これを軸方向上下から挟みこむように装着された上下一対のインシュレータを備えた構成の電動機に関するものである。

従来、この種の電動機においては、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相の巻線を巻装する方法をとっている。（例えば、特許文献１参照）。

以下、その電動機について、図８から図１１を参照しながら説明する。

図に示すように、固定子鉄心１００は中心に中空軸を保持する孔１０１を有し、その外周近傍に複数の第１歯部１０２とここから外周方向に二股に延設する第２歯部１０３とからなり、この第１歯部１０２と第２歯部１０３によって、Ａ相巻線１０９が巻装される第１スロット１０４と、Ｂ相巻線１１０が巻装される第２スロット１０５が形成されている。

このＡ相巻線１０９とＢ相巻線１１０の巻装においては、巻線と固定子鉄心との電気絶縁を行うために、予めインシュレータを軸方向から固定子鉄心に装着している。

こうしたインシュレータは、例えば絶縁性の樹脂材にて成形されており、図１０のように、第１スロット１０４で分割した複数個からなり、軸方向から装着し第１スロット１０４および第２スロット１０５の内部で重ね合わせる構成が示されている。

特開２００９−７１９１３号公報

ところが、このような従来の電動機では、以下のような課題を有している。

スロット壁面で分割した複数個からなる分割型インシュレータにおいては、巻装された巻線と固定子鉄心の空間絶縁距離を確保するために、上下インシュレータをスロット内壁部で回転軸方向に重ね合わせるだけでなく、周方向に隣り合うインシュレータの接合部についても所定の寸法だけ重ね合わせる必要がある。

図１１に示すように、インシュレータは第１スロット１０４の内壁部にて周方向に重ね合わせる構造１２３を有しており、スロット内壁部の樹脂肉厚が厚くなり、巻線が巻装されるスロット面積が狭くなるため、巻線の周長が長くなってしまう。結果的に、巻線の電気抵抗が増加することになり、電動機の効率が低下する。また、部品点数が多くなることで組立工数が増大してしまう。

また、これを解決するために、インシュレータを円環状に成形し上下一対として重ね合わせる方法が考えられる。しかしながら、スロットに挿入する際に、軸方向に延出した壁部の高さが均一に揃えられているため、第１スロット１０４及び第２スロット１０５に同時に挿入する必要があり、固定子鉄心に対するインシュレータの位置決め精度を上げることが非常に困難となり、挿入及び嵌合の作業が充分円滑には行なわれない。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、絶縁性能を十分確保しつつ、インシュレータの挿入作業性と嵌合作業性を向上することができ、省電力化と生産コストの低減が可能な電動機を提供することを目的とする。

本発明の電動機は、内周側にＡ相巻線を施す第１スロットを円環状に設け、前記第１スロットの外周側にＢ相巻線を施す第２スロットを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心の側面に対向して回転可能に取り付けられた回転子を備えた電動機であって、前記固定子鉄心には、軸方向上下から挟み込むように上下一対のインシュレータ（インシュレータＡ、インシュレータＢ）を装着し、このインシュレータは、回転軸に直交する面で構成される基部と、前記第１スロットの壁面を覆うように前記基部から回転軸方向に延出した筒状の第１壁部と、前記第２スロットの壁面を覆うように前記基部から回転軸方向に延出した筒状の第２壁部を有し、前記第１壁部、前記第２壁部の軸方向端部は、回転軸に直交する面に対して所定の角度の傾斜を有するとともに、前記第１壁部と前記第２壁部の軸方向の高さが異なるものである。

この手段により、インシュレータを固定子鉄心に装着するとき、所定の角度の傾斜を有する第１壁部、第２壁部の軸方向端部が、第１スロット、第２スロットに徐々に挿入されるため、挿入が容易となりインシュレータの損壊を防止し品質の向上を図ることができる。また、第１壁部、第２壁部の軸方向の高さが異なるため、挿入が更に容易となり、組立作業性が向上する。

本発明の電動機によれば、
インシュレータは、第１壁部、第２壁部の軸方向端部が、回転軸に直交する面に対して所定の角度の傾斜を有するとともに、第１壁部と第２壁部の軸方向の高さが異なることにより、
インシュレータを固定子鉄心に装着するとき、所定の角度の傾斜を有する第１壁部、第２壁部の軸方向端部が、第１スロット、第２スロットに徐々に挿入されるため、挿入が容易となりインシュレータの損壊を防止し品質の向上を図ることができる。また、第１壁部、第２壁部の軸方向の高さが異なるため、挿入が更に容易となり、組立作業性が向上する。

本発明の実施の形態１における電動機を示す全体構成図同電動機の固定子を示す部分破断の断面図同電動機の固定子の分解斜視図同電動機のインシュレータＡを固定子鉄心側から見た状態の斜視図同電動機のインシュレータＢを固定子鉄心側から見た状態の斜視図（ａ）〜（ｃ）インシュレータＡ及びインシュレータＢの嵌合状態を示すＣ−Ｃ断面図（ａ）〜（ｅ）本発明の実施の形態２における電動機のインシュレータＡ及びインシュレータＢの嵌合状態を示すＤ−Ｄ断面図従来の電動機の固定子鉄心を示す平面図同電動機の巻線の巻装を完了した固定子の平面図同電動機の分割型インシュレータの斜視図同電動機の分割型インシュレータの周方向接合部を示す平面図

また他の手段は、前記インシュレータＡは、第２壁部を第１壁部よりも高く形成し、前記インシュレータＢは、第１壁部を第２壁部よりも高く形成したものである。

この手段により、インシュレータを固定子鉄心に装着するとき、インシュレータＡに設けた第１壁部及び第２壁部は、第２壁部、第１壁部の順にスロットに挿入され、またインシュレータＢに設けた第１壁部及び第２壁部は、第１壁部、第２壁部の順にスロットに挿入されるため、挿入が容易となり組立作業性が向上する。

また他の手段は、前記インシュレータＡに設けた第１壁部及び第２壁部は、外周側の高さを内周側よりも高く形成し、前記インシュレータＢに設けた第１壁部及び第２壁部は、内周側の高さを外周側よりも高く形成したものである。

この手段により、インシュレータを固定子鉄心に装着するとき、インシュレータＡに設けた第１壁部、第２壁部の軸方向端部は、外周側から徐々にスロットに挿入され、またインシュレータＢの第１壁部、第２壁部の軸方向端部は、内周側から徐々にスロットに挿入されるため、挿入が容易となりインシュレータの損壊を防止し品質の向上を図ることができる。

また他の手段は、前記インシュレータに設けた第１壁部、第２壁部の軸方向端部はともに、周方向に傾斜したものである。

この手段により、インシュレータを固定子鉄心に装着するとき、周方向に傾斜した第１壁部、第２壁部の軸方向端部がスロットのエッジ部に接触した場合でも、インシュレータの回転軸方向へかかる力は、第１壁部及び第２壁部がスロットに収まる周方向へかかる力に分散され、固定子鉄心に対するインシュレータの位置決め及び同心度が調整されるため、インシュレータの挿入および嵌合が著しく容易となるとともに、インシュレータの損壊を防止し品質の向上を図ることができる。

また他の手段は、前記インシュレータＡ、前記インシュレータＢを前記固定子鉄心に装着したとき、
前記インシュレータＢに設けた壁部は、前記インシュレータＡに設けた壁部と前記固定子鉄心との間に位置するものである。

この手段により、第１スロットに施されたＡ相巻線、第２スロットに施されたＢ相巻線と固定子鉄心との空間絶縁距離を確保することが可能であり、絶縁性能を十分確保することができる。

また他の手段は、前記インシュレータＡ、前記インシュレータＢは、それぞれ円環状に一体成形された合成樹脂からなるものである。

この手段により、スロット壁面で分割した複数個からなる分割型インシュレータでは必要となる、周方向に隣り合うインシュレータ接合部を重ね合わせる構造が不要となるため、スロット面積を広く、巻線の周長を短縮し、巻線の電気抵抗を小さくでき、電動機の効率を向上することが可能であり、また部品点数を低減することができる。

また他の手段は、前記インシュレータＡに設けた前記第１壁部及び第２壁部は、
前記基部との接合部に、前記第１スロット及び前記第２スロットの壁面に当接し、前記基部から回転軸方向に所定の寸法だけ延出した突起部を有するものである。

この手段により、インシュレータＡを固定子鉄心に装着するとき、突起部が第１スロット及び第２スロットの壁面に当接し、固定子鉄心に対するインシュレータＡの位置決め精度が向上するため、インシュレータＢとの嵌合が著しく容易となるとともに、インシュレータの損壊を防止し品質の向上を図ることができる。

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は、本発明の第１の実施の形態における電動機１を示す全体構成図である。この電動機１は、外転型のコンデンサ電動機であり、例えば、シーリングファンあるいは天井扇と呼ばれ天井に取り付けられる扇風機の駆動源として利用される。

中空軸２には、上下一対のインシュレータ７（インシュレータＡ７ａ、インシュレータＢ７ｂ）を介し、Ａ相巻線８（内側コイル）、Ｂ相巻線９（外側コイル）を施した固定子鉄心３が固定されている。この固定子鉄心３の周囲に空隙を介し、中空軸２を中心として回転子鉄心４が配設されている。そして、回転子鉄心４は、回転子カバー１２に圧入保持されて、外転型の回転子としている。また、回転子カバー１２及び上部カバー１１には、軸受ハウジング部１３ａ・１３ｂが設けられ、玉軸受１４ａ・１４ｂを介して中空軸２に回転可能に取り付けられている。

図２は、同電動機１の固定子２０を示す部分破断の断面図であり、図３は、同電動機１の固定子２０の分解斜視図である。固定子鉄心３は複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層したものからなり、その中心部に中空軸２を圧入保持する中心孔２１を有し、この中心孔２１の外周側に等間隔で放射状に位置してＡ相巻線８を巻装する第１歯部２２と、この第１歯部２２から更に外周方向に二股に延設してＢ相巻線９を巻装する第２歯部２３とを形成してなる。また、隣り合う第１歯部２２によって、第１スロット２４が形成され、二股に延設した第２歯部２３の間に第２スロット２５が形成されている。固定子鉄心３とそれぞれの巻線の絶縁には樹脂成型品からなるインシュレータＡ７ａ、インシュレータＢ７ｂを介した構成とする。

次に、図４〜７を用いて、インシュレータ７の構造を説明する。

図４は、インシュレータＡ７ａを固定子鉄心３側から見た状態の斜視図である。インシュレータＡ７ａは、合成樹脂によって一体成形されたものであり、固定子鉄心３の下面に当接する円環状基部３１と、更にそこから第１スロット２４及び第２スロット２５の壁面を覆うように回転軸方向に延出した筒状の第１壁部３２及び第２壁部３３を有している。第１壁部３２及び第２壁部３３の軸方向の高さは、第２壁部３３を第１壁部３２よりも高く形成している。また、第１壁部３２及び第２壁部３３の軸方向端部は、回転軸に直交する面に対して所定の角度の傾斜を有しており、外周側を内周側よりも高く形成している。

更に、インシュレータＡ７ａに設けた第１壁部３２及び第２壁部３３は、円環状基部３１との接合部に、第１スロット２４及び第２スロット２５の壁面に当接し、円環状基部３１から回転軸方向に所定の寸法だけ延出した第１突起部３２ａ及び第２突起部３３ａを有するものである。

図５は、インシュレータＢ７ｂを固定子鉄心３側から見た状態の斜視図である。インシュレータＢ７ｂは、合成樹脂によって一体成形されたものであり、固定子鉄心３の上面に当接する円環状基部４１と、更にそこから第１スロット２４及び第２スロット２５の壁面を覆うように回転軸方向に延出した筒状の第１壁部４２及び第２壁部４３を有している。第１壁部４２及び第２壁部４３の軸方向の高さは、第１壁部４２を第２壁部４３よりも高く形成している。また、第１壁部４２及び第２壁部４３の軸方向端部は、回転軸に直交する面に対して所定の角度の傾斜を有しており、内周側を外周側よりも高く形成している。

図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は、インシュレータＡ７ａ及びインシュレータＢ７ｂの嵌合状態を示すＣ−Ｃ断面図である。ここでは、Ａ相巻線８およびＢ相巻線９は図示していない。インシュレータＡ７ａ及びインシュレータＢ７ｂは、固定子鉄心３に回転軸方向から装着される。

まずインシュレータＡ７ａの装着を説明する。インシュレータＡ７ａは、第２壁部３３の外周側から順次挿入が開始される。装着後には、第１突起部３２ａ及び第２突起部３３ａが、第１スロット２４及び第２スロット２５の壁面に当接するため、固定子鉄心３に対するインシュレータＡ７ａの位置決め精度は向上する。

次に、インシュレータＢ７ｂの装着を説明する。インシュレータＢ７ｂは、第１壁部４２の内周側から順次挿入が開始される。装着後には、インシュレータＢ７ｂに設けた第１壁部４２及び第２壁部４３は、インシュレータＢ７ｂに設けた第１壁部４２及び第２壁部４３と固定子鉄心３との間に位置しており、すなわち所定の寸法だけ重なり合った状態となる。

このように本発明の実施の形態１における電動機１によれば、
所定の角度の傾斜を有する第１壁部３２、第２壁部３３の軸方向端部が、第１スロット２４、第２スロット２５に徐々に挿入されるため、挿入が容易となり組立作業性が向上する。

また、第１突起部３２ａ及び第２突起部３３ａが第１スロット２４及び第２スロット２５の壁面に当接し、固定子鉄心３に対するインシュレータＡ７ａの位置決め精度が向上するため、インシュレータＢ７ｂとの嵌合が著しく容易となるとともに、インシュレータＡ７ａ及びインシュレータＢ７ｂの損壊を防止し品質の向上を図ることができる。

また、第１スロット２４に施されたＡ相巻線８、第２スロット２５に施されたＢ相巻線９と固定子鉄心３との空間絶縁距離を確保することが可能であり、絶縁性能を十分確保することができる。

（実施の形態２）
図７（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態２における電動機のインシュレータＡ７ａ及びインシュレータＢ７ｂの嵌合状態を示すＤ−Ｄ断面図である。図７において、実施の形態１と異なるところは、
インシュレータ７に設けた壁部の軸方向端部が、回転軸に直交する面に対して径方向ではなく周方向に所定の角度の傾斜を有している点である。また、図４、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。また、第１壁部３２と第２壁部３３は、同じ方向の傾斜を有しているので、ここでは第１壁部３２のみ説明する。

まずインシュレータＡ７ａの装着を説明する。インシュレータＡ７ａは、第１壁部３２の軸方向端部の最も高い部分から順次挿入が開始される。周方向に傾斜した第１壁部３２の軸方向端部が第１スロット２４のエッジ部に接触した場合でも、インシュレータＡ７ａの回転軸方向へかかる力は、第１壁部３２が第１スロット２４に収まる周方向へかかる力に分散され、軸方向端部は全て第１スロット２４に挿入される。

装着後には、第１突起部３２ａが、第１スロット２４の壁面に当接するため、固定子鉄心３に対するインシュレータＡ７ａの位置決め精度は向上する。

次に、インシュレータＢ７ｂの装着を説明する。インシュレータＢ７ｂは、第１壁部４２の軸方向端部の最も高い部分から順次挿入が開始される。周方向に傾斜した第１壁部４２の軸方向端部が第１スロット２４のエッジ部に接触した場合でも、インシュレータＢ７ｂの回転軸方向へかかる力は、第１壁部４２が第１スロット２４に収まる周方向へかかる力に分散され、軸方向端部は全て第１スロット２４に挿入される。装着後には、インシュレータＢ７ｂに設けた第１壁部４２は、インシュレータＢ７ｂに設けた第１壁部４２と固定子鉄心３との間に位置しており、すなわち所定の寸法だけ重なり合った状態となる。

このように本発明の実施の形態２における電動機１によれば、
所定の角度の傾斜を有する第１壁部３２、第２壁部３３の軸方向端部が、第１スロット２４、第２スロット２５に徐々に挿入されるため、挿入が容易となり組立作業性が向上する。

また、インシュレータＡ７ａを固定子鉄心３に装着するとき、周方向に傾斜した第１壁部３２、第２壁部３３の軸方向端部が第１スロット２４、第２スロット２５のエッジ部に接触した場合でも、インシュレータＡ７ａの回転軸方向へかかる力は、第１壁部３２、第２壁部３３が第１スロット２４、第２スロット２５に収まる周方向へかかる力に分散され、固定子鉄心３に対するインシュレータＡ７ａの位置決め及び同心度が調整されるため、インシュレータＡ７ａの挿入および嵌合が著しく容易となるとともに、インシュレータＡ７ａの損壊を防止し品質の向上を図ることができる。

また、インシュレータ７を円環状に形成することにより、スロット壁面で分割した複数個からなる分割型インシュレータでは必要となる、周方向に隣り合うインシュレータ接合部を重ね合わせる構造１２３が不要となるため、スロット面積を広く、巻線の周長を短縮し、巻線の電気抵抗を小さくでき、電動機の効率を向上することが可能であり、また部品点数を低減することができる。

なお、本発明の実施の形態１及び実施の形態２で説明したインシュレータ７は、インシュレータＡ７ａを軸方向下側から、インシュレータＢ７ｂを軸方向上側から装着するように定義しているが、装着方向が上下逆であっても対応可能な構造としている。

本発明にかかる電動機は、絶縁性能を十分確保しつつ、品質の向上、組立の容易化および合理化が可能であり、例えば、天井扇などの駆動用電動機に適用できる。

１電動機
２中空軸
３固定子鉄心
４回転子鉄心
７インシュレータ
７ａインシュレータＡ
７ｂインシュレータＢ
８Ａ相巻線
９Ｂ相巻線
１１上部カバー
１２回転子カバー
１３ａ、１３ｂ軸受ハウジング部
１４ａ、１４ｂ玉軸受
２０固定子
２１中心孔
２２第１歯部
２３第２歯部
２４第１スロット
２５第２スロット
３１円環状基部
３２第１壁部
３２ａ第１突起部
３３第２壁部
３３ａ第２突起部
４１円環状基部
４２第１壁部
４３第２壁部

Claims

内周側にＡ相巻線を施す第１スロットを円環状に設け、前記第１スロットの外周側にＢ相巻線を施す第２スロットを有する固定子鉄心と、
この固定子鉄心の側面に対向して回転可能に取り付けられた回転子を備えた電動機であって、
前記固定子鉄心には、軸方向上下から挟み込むように上下一対のインシュレータ（インシュレータＡ、インシュレータＢ）を装着し、
このインシュレータは、
回転軸に直交する面で構成される基部と、
前記第１スロットの壁面を覆うように前記基部から回転軸方向に延出した筒状の第１壁部と、
前記第２スロットの壁面を覆うように前記基部から回転軸方向に延出した筒状の第２壁部を有し、
前記第１壁部、前記第２壁部の軸方向端部は、回転軸に直交する面に対して所定の角度の傾斜を有するとともに、
前記第１壁部と前記第２壁部の軸方向の高さが異なることを特徴とする電動機。
前記インシュレータＡは、第２壁部を第１壁部よりも高く形成し、
前記インシュレータＢは、第１壁部を第２壁部よりも高く形成した請求項１記載の電動機。
前記インシュレータＡに設けた第１壁部及び第２壁部は、外周側の高さを内周側よりも高く形成し、
前記インシュレータＢに設けた第１壁部及び第２壁部は、内周側の高さを外周側よりも高く形成した請求項１記載の電動機。
前記インシュレータに設けた第１壁部、第２壁部の軸方向端部はともに、周方向に傾斜した請求項１記載の電動機。
前記インシュレータＡ、前記インシュレータＢを前記固定子鉄心に装着したとき、
前記インシュレータＢに設けた壁部は、前記インシュレータＡに設けた壁部と前記固定子鉄心との間に位置することを特徴とする請求項１〜４いずれか一つに記載の電動機。
前記インシュレータＡ、前記インシュレータＢは、それぞれ円環状に一体成形された合成樹脂からなることを特徴とする請求項１〜５いずれか一つに記載の電動機。
前記インシュレータＡに設けた前記第１壁部及び第２壁部は、
前記基部との接合部に、前記第１スロット及び前記第２スロットの壁面に当接し、前記基部から回転軸方向に所定の寸法だけ延出した突起部を有することを特徴とする請求項１〜６いずれか一つに記載の電動機。