JP2023154118A - 固定子、電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】巻線のスロット占積率を向上でき、絶縁距離を確保しつつ高効率化が可能な固定子、及び前記固定子を搭載した電動機を提供する。【解決手段】本開示のある態様の固定子は、複数のスロットを有する略円筒状の固定子鉄心と、前記略円筒状における軸方向の両側から前記固定子鉄心を挟む一対のインシュレータと、前記インシュレータを介して前記固定子鉄心に環状に巻回される巻線と、を備え、前記インシュレータは、前記軸方向に直交する面で構成され前記固定子鉄心の前記略円筒状における軸方向端部に接触する基部と、前記基部から前記スロットの内壁に沿って前記軸方向に延出する複数の壁部と、前記壁部の内周に装着される略筒状のスロットセルと、を備える。【選択図】図９

Description

本開示は、固定子、電動機に関する。

固定子鉄心の上下に一対のインシュレータを装着した固定子を有する電動機が知られている。（例えば、特許文献１参照）。以下、その固定子について、図１３および図１４を参照しながら説明する。図１３は、従来の固定子の構成を示す分解斜視図である。図１４は、従来の固定子におけるインシュレータ装着前後を示す断面図である。ここで図１４Ａはインシュレータ装着前であり、図１４Ｂはインシュレータ装着後である。

図１３に示すように、従来の固定子１００では、固定子鉄心１０２の上下から挟み込むように一対のインシュレータ（インシュレータ１０１ａ、インシュレータ１０１ｂ）が装着される。インシュレータは、面で構成される基部に直交する方向に延出して各スロットの壁面を覆う、筒状の壁部を複数有する。また図１４に示すように、従来のインシュレータは、上側のインシュレータ１０１ａの壁部と下側のインシュレータ１０１ｂの壁部とをスロット１０３の内側にて重ね合わせて固定子鉄心１０２に装着される。当該インシュレータを介してスロットに巻線を巻回することで巻線と固定子鉄心との電気絶縁を行う。このような固定子を備えた電動機は、部品点数が少ないため組立工数を減らせるという特徴を有する。

特開２０１２－２００１１６号公報

従来の構成では、スロットの内側にてインシュレータの上下壁部を重ね合わせる際に、上下壁部の接触を防止するためのクリアランスが設けられる。この場合、上下壁部の厚さ及びクリアランスの幅の分だけスロットが狭くなり（図１４の寸法Ｙ）、巻線のスロット占積率が低下する。また巻線を巻装する際に、上下壁部の厚さ及びクリアランスの幅の分だけ巻線と固定子鉄心との距離が離れるため巻線の周長が長くなり、巻線の電気抵抗が増加することで、電動機の電気的効率が低下するおそれがある。したがって、このような構成の固定子には、巻線のスロット占積率を向上させ、電動機を高効率化するという観点から改善すべき余地がある。

本開示の目的の１つは、巻線のスロット占積率を向上でき、絶縁距離を確保しつつ高効率化が可能な固定子、及び前記固定子を搭載した電動機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本開示のある態様の固定子は、複数のスロットを有する略円筒状の固定子鉄心と、前記略円筒状における軸方向の両側から前記固定子鉄心を挟む一対のインシュレータと、前記インシュレータを介して前記固定子鉄心に環状に巻回される巻線と、を備え、前記インシュレータは、前記軸方向に直交する面で構成され前記固定子鉄心の前記略円筒状における軸方向端部に接触する基部と、前記基部から前記スロットの内壁に沿って前記軸方向に延出する複数の壁部と、前記壁部の内周に装着される略筒状のスロットセルと、を備え、これによって所期の目的を達成するものである。

本開示によれば、巻線のスロット占積率を向上でき、絶縁距離を確保しつつ高効率化が可能な固定子、及び前記固定子を搭載した電動機を提供できる。

本実施例に係る電動機を搭載した天井扇を示す側面図 本実施例に係る電動機を示す断面図 本実施例に係る固定子の部分断面を示す平面図 本実施例に係る固定子の構成を示す分解斜視図 第１インシュレータを示す斜視図 第２インシュレータを示す斜視図 本実施例に係る固定子の組立手順を示す図 本実施例に係る固定子の縦断面を示す断面図 本実施例に係る固定子のＡ－Ａ線に沿った横断面を示す断面図 本実施例に係る固定子のＥ－Ｅ線に沿った縦断面を示す断面図 図５の要部を拡大して示す斜視図 図６の要部を拡大して示す斜視図 従来の固定子の構成を示す分解斜視図 従来の固定子におけるインシュレータ装着前後を示す断面図

以下、本開示を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。実施例および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施例を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

図面を参照して本開示の実施例に係る電動機２を説明する。図１は、本実施例に係る電動機２を搭載した天井扇１を示す側面図である。図２は、電動機２の回転軸に沿った縦断面を示す。電動機２の用途に限定はないが、一例として、電動機２は天井扇に好適に搭載できる。

天井扇１は、支柱４と、シャフト６と、羽根３と、本体カバー５と、電動機２と、を備える。

支柱４は、天井から下方に延びる中空円筒状の部材である。

シャフト６は、上下に延びる中空軸で、支柱４の下端に固定される。

羽根３は、略矩形の板形状であり、電動機２の外周に設けられる。

本体カバー５は、略半球形のドーム形状であり、電動機２の下方を覆う。

電動機２は、外転型の交流電動機である。電動機２は、運転用コンデンサ１０と、上部カバー１１と、回転子カバー１２と、軸受ハウジング部１３ａ、１３ｂと、玉軸受１４ａ、１４ｂと、回転子１９と、固定子２０と、を備える。

運転用コンデンサ１０は、電動機２に交流電圧を供給する。運転用コンデンサ１０は、シャフト６の側面に設けられる。

上部カバー１１は、回転子１９と固定子２０とを上側から覆うとともに、回転子１９の外周側に固定される。

回転子カバー１２は、固定子２０を下側から覆うとともに、回転子１９の下側に固定される。

軸受ハウジング部１３ａは、回転子カバー１２に形成された凹部で、玉軸受１４ａの外輪を支持する。軸受ハウジング部１３ｂは、上部カバー１１に形成された凹部で、玉軸受１４ｂの外輪を支持する。

玉軸受１４ａの内輪および玉軸受１４ｂの内輪はシャフト６に固定される。本実施形態に係る玉軸受１４ａおよび玉軸受１４ｂにおいては内輪が固定輪であり、外輪が回転輪である。

回転子１９は、中空略円筒形状であり固定子２０の外周側に配置される。回転子１９は、給電時に羽根３と一体的に固定子２０の周囲を回転する。回転子１９は、回転子鉄心１７を備える。

回転子鉄心１７は、固定子鉄心１６の側面に対向して回転可能に設けられた金属製の部材である。回転子鉄心１７は、エンドリング１５を備える。

エンドリング１５は、回転子鉄心１７を挟んで上下それぞれに設けられる環状の部材である。

固定子２０は、回転子１９の内周に配置され、シャフト６により固定される。固定子２０は、固定子鉄心１６と、インシュレータ７と、Ａ相巻線８と、Ｂ相巻線９とを備える。

固定子鉄心１６は、磁性鋼板をプレスしながら積層して略円筒状に形成される。固定子鉄心１６は、中心孔２１を備える。

中心孔２１は、固定子鉄心１６にシャフト６を挿入するための円孔であり、固定子鉄心１６の中心に設けられる。

インシュレータ７は、固定子鉄心１６の上面及び下面の一部を覆い、巻線の絶縁を確保する。インシュレータ７は、中空の略円盤形状である。インシュレータ７は、第１インシュレータ３０と、第２インシュレータ４０とを備える。第１インシュレータ３０と、第２インシュレータ４０の詳細は後述する。

Ａ相巻線８は、後述する複数の第１スロット２４に施され、Ｂ相巻線９は、後述する複数の第２スロット２５に施されることでインシュレータ７を介して固定子鉄心１６に巻回される。Ａ相巻線８とＢ相巻線９の一方に運転用コンデンサ１０により進相された交流電圧が供給され、他方には進相前の交流電圧が供給される。この結果、Ａ相巻線８およびＢ相巻線９は、固定子２０の周囲に回転磁界を発生させ、誘導電動機の原理により回転子１９に回転トルクを生じさせる。

このような構成によって給電時には、シャフト６および固定子２０が静止し、上部カバー１１、回転子カバー１２および回転子１９が回転する。

続いて図３及び図４を参照して、固定子２０を説明する。図３は、固定子２０の部分断面を示す平面図である。この図では、左上４分の１に固定子鉄心１６を示し、左下４分の１に第１インシュレータ３０および第２インシュレータ４０を装着した状態を示し、右半分にＡ相巻線８およびＢ相巻線９を施した状態を示している。図４は、固定子２０の構成を示す分解斜視図である。以下、固定子鉄心１６の略円筒状における側面に平行な方向（電動機２における回転軸に平行な方向）を「軸方向」、軸方向に直交する方向を「径方向」、径方向において、中心孔２１から遠ざかる方向を「径方向外側」、径方向外側とは反対側を「径方向内側」と称する。また、軸方向に平行な直線を含む面に沿った断面を縦断面、軸方向に直交する面に沿った断面を横断面と称する。

図３に示すように、固定子鉄心１６は、第１歯部２２と、第２歯部２３と、第１スロット２４と、第２スロット２５と、第１連通路２６と、第２連通路２９と、をさらに備える。

第１歯部２２は、固定子鉄心１６の外周から径方向外側に向かって延出する棒状の部分である。第１歯部２２は、固定子鉄心１６の外周側に所定の間隔で複数（例えば１４個）配列される。

第２歯部２３は、第１歯部２２の外周部から二股に分かれ径方向外側に延出する棒状の部分である。第２歯部２３は、第１歯部２２の外周部において所定の間隔で複数（例えば２８個）配列される。第２歯部２３は、延在部５５を備える。

延在部５５は、第２歯部２３とともに第２スロット２５の内壁を形成する。延在部５５は、第２歯部２３の延出先端から第１連通路２６の逆側に延出して設けられる。

第１スロット２４は、Ａ相巻線８を施すために設けられた開口であり、複数の第１歯部２２の間に設けられる。第１スロット２４は、第１歯部２２の側面を内壁として複数形成される。第１スロット２４は、第１スロット開口部５６を備える。

第１スロット開口部５６は、第１スロット２４から径方向外側への開口であり、第１スロット２４の内壁に略矩形に設けられる。

第２スロット２５は、Ｂ相巻線９を施すために設けられた開口であり、複数の第２歯部２３の間に設けられる。第２スロット２５は、第２歯部２３および延在部５５の側面を内壁として複数形成される。第２スロット開口部５７を備える。

第２スロット開口部５７は、第２スロット２５から径方向外側への開口であり、第２スロット２５の内壁に略矩形に設けられる。

第１連通路２６は、各第１スロット開口部５６から径方向外側に延びて固定子鉄心１６の略円筒状における側面に連通する通路空間であり、互いに隣接する２つの第２歯部２３の間に形成される。第１連通路２６は、第１開口部２７を備える。

第１開口部２７は、第１連通路２６において径方向外側の端部に形成される略矩形の開口である。言い換えると、第１開口部２７は、固定子鉄心１６の略円筒状における側面に略矩形に形成される。

第２連通路２９は、各第２スロット開口部５７から径方向外側に延びて固定子鉄心１６の略円筒状における側面に連通する通路空間であり、延在部５５の間に形成される。第２連通路２９は、第２開口部２８を備える。

第２開口部２８は、第２連通路２９において径方向外側の端部に形成される略矩形の開口である。言い換えると、第２連通路２９は、固定子鉄心１６の略円筒状における側面に略矩形に形成される。

第１連通路２６および第２連通路２９は、巻線を施す際のワイヤの通路として利用できる。したがって図３に示すように、Ａ相巻線８は、第１連通路２６を通して各第１スロット２４に施され、第１インシュレータ３０および後述する第１スロットセル５１を介して各第１歯部２２に巻回される。また、Ｂ相巻線９は、第２連通路２９を通して各第２スロット２５に施され、第２インシュレータ４０および後述する第２スロットセル５３を介して各第２歯部２３に巻回される。

図４に示すように、本実施形態に係るインシュレータ７は、径方向に２分割、上下方向に２分割の合計４つのピースを含む。すなわち、インシュレータ７は、複数の第１歯部２２を軸方向両側から挟む一対の第１インシュレータ３０と、複数の第２歯部２３を軸方向両側から挟む一対の第２インシュレータ４０とで構成される。

第１インシュレータ３０は、円環状に形成され、第２インシュレータ４０の径方向内側において、主に第１歯部２２を覆う。第１インシュレータ３０は、第１基部３１と、第１壁部３２とを備える。

第１基部３１は、軸方向に直交する面で構成される円環状の部分である。第１基部３１は、固定子鉄心１６の軸方向の端面に接触して設けられ、各第１歯部２２を覆うように形成される。

第１壁部３２は、第１基部３１から軸方向に延出した筒状の部分である。第１壁部３２は、第１スロット２４の壁面に沿って設けられ、平面視で略Ｏ字状の環状に形成される。第１壁部３２は、第１基部３１からの高さが固定子鉄心１６における軸方向の高さの半分以下となるように設けられる。第１壁部３２は、第１インシュレータ開口部５８を備える。

第１インシュレータ開口部５８は、第１壁部３２の径方向外側に設けられる略矩形の開口である。第１インシュレータ開口部５８は、第１インシュレータ３０を装着した際に第１スロット開口部５６に対応する位置に設けられ、第１スロット開口部５６と同等の大きさを有する。

第２インシュレータ４０は、第１インシュレータ３０よりも径が大きい円環状に形成され、第１インシュレータ３０の径方向外側において、主に第２歯部２３を覆う。第２インシュレータ４０は、第２基部４１と、第２壁部４２とを備える。

第２基部４１は、軸方向に直交する面で構成される円環状の部分である。第２基部４１は、固定子鉄心１６の軸方向の端面に接触して設けられ、第２歯部２３を覆うように形成される。

第２壁部４２は、第２基部４１から軸方向に延出した筒状の部分である。第２壁部４２は、第２スロット２５の壁面に沿って設けられ、平面視で略Ｏ字状の環状に形成される。第２壁部４２は、第１基部３１からの高さが固定子鉄心１６における軸方向の高さの半分以下となるように設けられる。第２壁部４２は、第２インシュレータ開口部５９を備える。

第２インシュレータ開口部５９は、第２壁部４２の径方向外側に設けられる略矩形の開口である。第２インシュレータ開口部５９は、第２インシュレータ４０を装着した際に第２スロット開口部５７に対応する位置に設けられ、第２スロット開口部５７と同等の大きさを有する。

このように、第１インシュレータ３０と第２インシュレータ４０とをそれぞれ独立して円環状に形成することで、固定子鉄心１６に装着するときに、内周部位を起点として径方向に引張、圧縮応力が加わっても、外周部位が周方向に変形する影響を低減できる。このため、第２壁部４２の第２スロット２５への挿入が容易となり、インシュレータの装着作業性が向上する。

また、図４に示すように、固定子２０は、第１スロットセル５１と、第１スロットウェッジ５２と、第２スロットセル５３と、第２スロットウェッジ５４とをさらに備える。

第１スロットセル５１は、第１インシュレータ３０が装着された後に、第１壁部３２の内周に装着される略筒状の部材である。第１スロットセル５１の軸方向の高さは、固定子鉄心１６における軸方向の高さ以下である。第１スロットセル５１は、第１スロットセル開口部６０を備える。

第１スロットセル開口部６０は、第１スロットセル５１の径方向外側に設けられる略矩形の開口である。第１スロットセル開口部６０は、第１スロットセル５１を第１壁部３２の内周に装着した際に第１インシュレータ開口部５８に対応する位置に設けられ、第１インシュレータ開口部５８と同等の大きさを有する。

第１スロットウェッジ５２は、Ａ相巻線８が施された後に、第１スロット２４の第１連通路２６への出口を覆うように装着される略板状の部材である。第１スロットウェッジ５２の軸方向の高さは、一対の第１インシュレータ３０における一方の第１基部３１と他方の第１基部３１との間隔以上である。

第１スロットセル５１および第１スロットウェッジ５２は、ＰＥＴフィルムなどの絶縁シートからなり、その厚みは第１壁部３２よりも薄い。本実施の形態においては、第１壁部３２の厚みが０．３ｍｍ～０．５ｍｍ程度であることに対して、第１スロットセル５１および第１スロットウェッジ５２の厚みは０．１０ｍｍ～０．２５ｍｍ程度である。

第２スロットセル５３は、第２インシュレータ４０が装着された後に、第２壁部４２の内周に装着される略筒状の部材である。第２スロットセル５３の軸方向の高さは、固定子鉄心１６における軸方向の高さ以下である。第２スロットセル５３は、第２スロットセル開口部６１を備える。

第２スロットセル開口部６１は、第２スロットセル５３の径方向外側に設けられる略矩形の開口である。第２スロットセル開口部６１は、第２スロットセル５３を第２壁部４２の内周に装着した際に第２インシュレータ開口部５９に対応する位置に設けられ、第２インシュレータ開口部５９と同等の大きさを有する。

第２スロットウェッジ５４は、Ｂ相巻線９が施された後に、第２スロット２５の第２連通路２９への出口を覆うように装着される略板状の部材である。第２スロットウェッジ５４の軸方向の高さは、一対の第２インシュレータ４０における一方の第２基部４１と他方の第２基部４１との間隔以上である。

第２スロットセル５３および第２スロットウェッジ５４は、ＰＥＴフィルムなどの絶縁シートからなり、その厚みは第２壁部４２よりも薄い。本実施の形態においては、第２壁部４２の厚みが０．３ｍｍ～０．５ｍｍ程度であることに対して、第２スロットセル５３および第２スロットウェッジ５４の厚みは０．１０ｍｍ～０．２５ｍｍ程度である。

続いて図５及び図１１を参照して、第１インシュレータ３０を説明する。図５は第１インシュレータ３０を示す斜視図である。ここで図５Ａは、第１インシュレータ３０を固定子鉄心１６側から見た図であり、図５Ｂは、第１インシュレータ３０をコイルエンド側から見た図である。図１１は、図５の要部を拡大して示す斜視図である。

第１インシュレータ３０は、第１接合部３３と、第１内周壁３６と、第１係止部Ａ３４と、第１係止部Ｂ３５と、第１押圧部３７とをさらに備える。

第１接合部３３は、第１基部３１の外周側において第１連通路２６を避けて設けられる部分円弧状の部分である。

第１内周壁３６は、第１基部３１の内周端から軸方向で固定子鉄心１６から遠ざかる方向、即ち第１壁部３２とは反対方向に延出する円筒状の部分である。

第１係止部Ａ３４は、第１基部３１と同一平面上にあり、径方向外側から径方向内側に延出して設けられる。第１係止部Ａ３４は、例えば第１壁部３２の第１インシュレータ開口部５８に対応する開口両端部において突起状に形成される。

第１係止部Ｂ３５は、第１基部３１と同一平面上にあり、径方向内側から径方向外側に延出して設けられる。第１係止部Ｂ３５は、例えば第１壁部３２の第１インシュレータ開口部５８とは反対側において突起状に形成される。

第１係止部Ａ３４および第１係止部Ｂ３５は、第１スロットセル５１を第１壁部３２の内周に装着した際に第１スロットセル５１の軸方向両端部に当接することで第１スロットセル５１の軸方向の移動を抑制する。

第１押圧部３７は、第１壁部３２の第１インシュレータ開口部５８に対応する開口両端部から径方向内側に突出して設けられる。第１押圧部３７は、例えば第１係止部Ａ３４と同等の長さで突出する。

続いて図６及び図１２を参照して、第２インシュレータ４０を説明する。図６は、第２インシュレータ４０を示す斜視図である。ここで図６Ａは、第２インシュレータ４０を固定子鉄心１６側から見た図であり、図６Ｂは、第２インシュレータ４０をコイルエンド側から見た図である。図１２は、図６の要部を拡大して示す斜視図である。

第２インシュレータ４０は、第２接合部４３と、第２内周壁４６と、第２外周壁４７と、突起部４８と、第２係止部Ａ４４と、第２係止部Ｂ４５と、第２押圧部５０とをさらに備える。

第２接合部４３は、第２基部４１の内周側に設けられる環状の部分である。図６の例では、第２接合部４３は、第２基部４１と同一平面上にあり、帯状の各辺が１４角形に組み合わされた形状を有する。

第２内周壁４６は、第２基部４１の内周端から軸方向で固定子鉄心１６から遠ざかる方向、即ち第２壁部４２とは反対方向に延出する円筒状の部分である。

第２外周壁４７は、第２基部４１の外周部から軸方向で固定子鉄心１６から遠ざかる方向、即ち第２壁部４２とは反対方向に延出する部分円筒状の部分である。第２外周壁４７は、Ｂ相巻線９の径方向外側への出っ張りを規制する。

突起部４８は、各第１連通路２６に対応して周方向に所定の間隔で複数（例えば１４）設けられる。突起部４８は、第１開口部２７より径方向内側において、第２基部４１から第１連通路２６の壁面に沿って軸方向に延出する。突起部４８は、第１連通路２６に嵌まり込んで、第２インシュレータ４０の固定子鉄心１６に対する位置決め部材として機能する。突起部４８を有することにより、固定子鉄心１６と第２インシュレータ４０の位置合わせが容易になり、組立作業性が向上する。

突起部４８の第２基部４１からの延出距離ｈ４８は、第２壁部４２の第２基部４１からの延出距離ｈ４２よりも大きい。この場合、第２インシュレータ４０を装着する際、第２基部４１からの延出距離が大きい（高さが高い）突起部４８が先に第１開口部２７より内方に誘導されるため、固定子鉄心１６と第２インシュレータ４０の位置合わせがなされ、第２壁部４２を容易に固定子鉄心１６に被せることができる。この結果、組立作業性が向上する。

第２係止部Ａ４４は、第２基部４１と同一平面上にあり、径方向外側から径方向内側に延出して設けられる。第２係止部Ａ４４は、例えば第２壁部４２の第２インシュレータ開口部５９に対応する開口両端部において突起状に形成される。

第２係止部Ｂ４５は、第２基部４１と同一平面上にあり、径方向内側から径方向外側に延出して設けられる。第２係止部Ｂ４５は、例えば第２壁部４２の第２インシュレータ開口部５９とは反対側において突起状に形成される。

第２係止部Ａ４４および第２係止部Ｂ４５は、第２スロットセル５３を第２壁部４２の内周に装着した際に第２スロットセル５３の軸方向両端部に当接することで第２スロットセル５３の軸方向の移動を抑制する。

第２押圧部５０は、第２壁部４２の第２インシュレータ開口部５９に対応する開口両端部から径方向内側に突出して設けられる。第２押圧部５０は、例えば第２係止部Ａ４４と同等の長さで突出する。

次に、図７を参照して固定子２０の組立手順を説明する。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄは、固定子２０の組立手順を示す図である。

（１）先ず、固定子鉄心１６に、２つの第１インシュレータ３０を上下から装着し、その後に第１スロットセル５１を装着する（図７Ａ）。第１インシュレータ３０は、第１壁部３２を第１スロット２４の内壁に沿って挿入させ、第１基部３１と固定子鉄心１６の軸方向端部とを接触させる。このとき、第１壁部３２は、第１基部３１からの高さが固定子鉄心１６における軸方向の高さの半分以下であるため第１スロット２４の一端から挿入された第１壁部３２と他端から挿入された第１壁部３２との衝突を防ぐことができる。第１スロットセル５１は、第１壁部３２の内周に装着され、軸方向両端を第１壁部３２の第１係止部Ａ３４及び第１係止部Ｂ３５に当接させることで第１壁部３２の内周での軸方向の動きが抑制される。さらに、第１スロットセル５１は、第１インシュレータ３０の第１押圧部３７を第１スロットセル開口部６０に対応する開口両端部で挟持することで第１壁部３２の内周での周方向の動きが抑制される。

（２）次に、巻線機によりＡ相巻線８を巻回し、その後に第１スロットウェッジ５２を装着する（図７Ｂ）。第１スロットウェッジ５２は、第１スロットセル５１とＡ相巻線８との間であって第１スロットセル開口部６０に対向する位置に設けられる。

（３）次に、固定子鉄心１６に、２つの第２インシュレータ４０を上下から装着し、その後に第２スロットセル５３を装着する（図７Ｃ）。第２インシュレータ４０は、第２壁部４２を第２スロット２５の内壁に沿って挿入させ、第２基部４１と固定子鉄心１６の軸方向端部とを接触させる。このとき、第２壁部４２は、第２基部４１からの高さが固定子鉄心１６における軸方向の高さの半分以下であるため第２スロット２５の一端から挿入された第２壁部４２と他端から挿入された第２壁部４２との衝突を防ぐことができる。第２スロットセル５３は、第２壁部４２の内周に装着され、軸方向両端を第２壁部４２の第２係止部Ａ４４及び第２係止部Ｂ４５に当接させることで第２壁部４２の内周での軸方向の動きが抑制される。さらに、第２スロットセル５３は、第２インシュレータ４０の第２押圧部５０を第２スロットセル開口部６１に対応する開口両端部で挟持することで第２壁部４２の内周での周方向の動きが抑制される。

（４）次に、巻線機によりＢ相巻線９を巻回し、その後に第２スロットウェッジ５４を装着する（図７Ｄ）。第２スロットウェッジ５４は、第２スロットセル５３とＢ相巻線９との間であって第２スロットセル開口部６１に対向する位置に設けられる。その後、巻線のワイヤの先端処理などの付加工程を経て固定子２０は完成する。

次に、図８を参照して固定子２０の断面を説明する。図８Ａは、図３のＢ－Ｂ線に沿った縦断面を示し、図８Ｂは、図３のＣ－Ｃ線に沿った縦断面を示し、図８Ｃは、図３のＤ－Ｄ線に沿った縦断面を示し、図８Ｄは図３のＦ－Ｆ線に沿った縦断面を示す。

図８Ａ、図８Ｃに示すように、第１係止部Ｂ３５および第１係止部Ａ３４は、径方向に延在して第１スロットセル５１を保持する。第１スロットウェッジ５２は、Ａ相巻線８の外周側に介在して外周側へのはみ出しを制限する。第１内周壁３６は、Ａ相巻線８の内周側で軸方向に延在し、Ａ相巻線８の内周側への巻き崩れを防止する。第２外周壁４７は、Ｂ相巻線９の外周側で軸方向に延在し、Ｂ相巻線９の外周側への巻き崩れを防止する。第２内周壁４６は、Ｂ相巻線９の内周側で軸方向に延在し、Ｂ相巻線９の内周側への巻き崩れを防止する。

図８Ｂ、図８Ｄに示すように、第２係止部Ｂ４５および第２係止部Ａ４４は、径方向に延在して第２スロットセル５３を保持する。また、第１接合部３３と、第２接合部４３とは、固定子鉄心１６の端面上で軸方向に重なり合う。この例では、第１接合部３３の上に第２接合部４３が重なり合っている。

図８Ｃに示すように、第１スロットセル５１と第１スロットウェッジ５２とは一部がオーバーラップしており、このことによって絶縁距離（沿面距離）を確保している。また、第２内周壁４６は、Ａ相巻線８とＢ相巻線９との間に延在し、これらの接触を防止する。

次に、図９と図１０を参照して固定子２０の断面をさらに説明する。図９は、図２のＡ－Ａ線に沿った横断面図である。図１０は、図３のＥ－Ｅ線に沿った縦断面図である。

図９に示すように、第１スロットウェッジ５２は、Ａ相巻線８と、第１スロットセル５１の径方向外周端との間に挿入される。言い換えると、第１スロットウェッジ５２は、第１スロットセル開口部６０に対向する位置に設けられる。このことにより、Ａ相巻線８と固定子鉄心１６の沿面距離を確保できる。第１スロットセル５１の端部と、第１スロットウェッジ５２の端部は、互いにオーバーラップしている。また、第１スロットウェッジ５２は、第１押圧部３７によって径方向内側に押し付けられる。換言すると、第１押圧部３７は、第１スロットウェッジ５２をＡ相巻線８に押し当てて、第１スロットウェッジ５２を保持する。

第２スロットウェッジ５４は、Ｂ相巻線９と、第２スロットセル５３の径方向外周端との間に挿入される。言い換えると、第２スロットウェッジ５４は、第２スロットセル開口部６１に対向する位置に設けられる。このことにより、Ｂ相巻線９と固定子鉄心１６の沿面距離を確保できる。第２スロットセル５３の端部と、第２スロットウェッジ５４の端部は、互いにオーバーラップしている。また、第２スロットウェッジ５４は、第２押圧部５０によって径方向内側に押し付けられる。換言すると、第２押圧部５０は、第２スロットウェッジ５４をＢ相巻線９に押し当てて、第２スロットウェッジ５４を保持する。

第１スロットセル５１は、第１スロット２４の周方向において、一方の第１押圧部３７から第１壁部３２に沿ってもう一方の第１押圧部３７までの間に配置される。第１スロットセル５１は、第１押圧部３７によって第１スロット２４の内周における周方向の移動を抑制される。このことにより、Ａ相巻線８を施す際に第１スロットセル５１がワイヤの通路を阻害しないため、巻線作業が円滑に行われる。

第２スロットセル５３は、第２スロット２５の周方向において、一方の第２押圧部５０から第２壁部４２に沿ってもう一方の第２押圧部５０までの間に配置される。第２スロットセル５３は、第２押圧部５０によって第２スロット２５の内周における周方向の移動を抑制される。このことにより、Ｂ相巻線９を施す際に第２スロットセル５３がワイヤの通路を阻害しないため、巻線作業が円滑に行われる。

第１係止部Ａ３４、第１係止部Ｂ３５、第２係止部Ａ４４、第２係止部Ｂ４５、第１押圧部３７および第２押圧部５０（以下、「特定突起」と総称する）は、Ａ相巻線８およびＢ相巻線９に干渉しない位置に設けられる。環状に巻回された巻線は、上下中心部で最も外側に張り出し、各角部には丸みを帯びたコーナＲ６２が形成される。このため、特定突起を、巻線の上下中心部を避けて角部近傍に設けることにより、巻線との干渉を回避できる。

従来技術では、図１３に示すように上下壁部の厚さ及びクリアランスの幅の分だけスロットが狭くなるため（図１３の寸法Ｙ）、巻線のスロット占積率が低下していた。

本実施例では、図１０に示すように、第１インシュレータ３０の第１壁部３２が上下ともに第１スロット２４の内壁に沿って挿入されるため、固定子鉄心１６と第１インシュレータ３０の第１壁部３２との間に無駄な隙間が殆ど形成されない。また、第１スロットセル５１の厚みは第１壁部３２の厚みよりも薄いため、第１壁部３２及び第１スロットセル５１の厚みの合計（寸法Ｘ）は図１３の寸法Ｙよりも小さくなる。第２スロット２５においても同様の構成であり、第２インシュレータ４０の第２壁部４２が上下ともに第２スロット２５の内壁に沿って挿入され、第２スロットセル５３の厚みは第２壁部４２の厚みよりも薄い。このような構成によって本開示の固定子は、従来よりもスロットが広くなり、巻線のスロット占積率を向上できる。また、本開示の固定子では、従来よりも巻線の周長が短縮するため巻線の電気抵抗を小さくでき、絶縁距離を確保しつつ電動機の電気的効率を向上させることが可能になる。さらに、従来よりも巻線の周長が短縮することで、電動機の薄型化も可能となる。

以上、本開示を、実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

［変形例］
以下、変形例について説明する。変形例の図面および説明では、実施例と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施例と重複する説明を適宜省略し、第１実施例と相違する構成について重点的に説明する。

実施例の説明では、一対のインシュレータが互いに同形状である例を示したが、インシュレータは上下で異なる形状であってもよい。

以上の構成要素の任意の組み合わせも、実施例及び変形例を抽象化した技術的思想の態様として有効である。たとえば、実施例に対して他の実施例の任意の説明事項を組み合わせてもよいし、変形例に対して実施例及び他の変形例の任意の説明事項を組み合わせてもよい。

以上、実施例及び変形例を説明した。実施例及び変形例を抽象化した技術的思想を理解するにあたり、その技術的思想は実施例及び変形例の内容に限定的に解釈されるべきではない。前述した実施例及び変形例は、いずれも具体例を示したものにすぎず、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。実施例では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施例」との表記を付して強調している。しかしながら、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。

本開示にかかる電動機は、例えば、天井扇などの駆動用電動機に適用できる。

１：天井扇
２：電動機
３：羽根
４：支柱
５：本体カバー
６：シャフト
７：インシュレータ
８：Ａ相巻線
９：Ｂ相巻線
１０：運転用コンデンサ
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
１５：エンドリング
１６：固定子鉄心
１７：回転子鉄心
１９：回転子
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
２６：第１連通路
２７：第１開口部
２８：第２開口部
２９：第２連通路
３０：第１インシュレータ
３１：第１基部
３２：第１壁部
３３：第１接合部
３４：第１係止部Ａ
３５：第１係止部Ｂ
３６：第１内周壁
３７：第１押圧部
４０：第２インシュレータ
４１：第２基部
４２：第２壁部
４３：第２接合部
４４：第２係止部Ａ
４５：第２係止部Ｂ
４６：第２内周壁
４７：第２外周壁
４８：突起部
５０：第２押圧部
５１：第１スロットセル
５２：第１スロットウェッジ
５３：第２スロットセル
５４：第２スロットウェッジ
５５：延在部
５６：第１スロット開口部
５７：第２スロット開口部
５８：第１インシュレータ開口部
５９：第２インシュレータ開口部
６０：第１スロットセル開口部
６１：第２スロットセル開口部
６２：コーナＲ
１００：固定子
１０１ａ、１０１ｂ：インシュレータ
１０２：固定子鉄心
１０３：スロット

上記課題を解決するために、本開示のある態様の固定子は、複数のスロットを有する略円筒状の固定子鉄心と、前記略円筒状における軸方向の両側から前記固定子鉄心を挟む一対のインシュレータと、前記インシュレータを介して前記固定子鉄心に環状に巻回される巻線と、を備え、前記インシュレータは、前記軸方向に直交する面で構成され前記固定子鉄心の前記略円筒状における軸方向端部に接触する基部と、前記基部から前記スロットの内壁に沿って前記軸方向に延出する複数の壁部と、前記壁部の内周に装着される略筒状のスロットセルと、を備え、前記固定子鉄心は、前記スロットから前記略円筒状における径方向の外側へのスロット開口部を有し当該スロット開口部から前記固定子鉄心の側面に連通する連通路を備え、前記壁部は、前記スロット開口部に対応するインシュレータ開口部を備え、前記スロットセルは、前記インシュレータ開口部に対応するスロットセル開口部と、前記スロットセルと前記巻線との間であって前記スロットセル開口部に対向する位置
に略板状のスロットウェッジと、を備え、前記壁部は、前記インシュレータ開口部における開口両端部から前記径方向の内側に突出して前記スロットウェッジに当接する押圧部を備え、前記押圧部は、前記スロットウェッジを前記径方向の内側に押圧し前記巻線に押し付けて保持し、これによって所期の目的を達成するものである。

第２壁部４２は、第２基部４１から軸方向に延出した筒状の部分である。第２壁部４２は、第２スロット２５の壁面に沿って設けられ、平面視で略Ｏ字状の環状に形成される。第２壁部４２は、第２基部４１からの高さが固定子鉄心１６における軸方向の高さの半分以下となるように設けられる。第２壁部４２は、第２インシュレータ開口部５９を備える。

従来技術では、図１３および図１４に示すように上下壁部の厚さ及びクリアランスの幅の分だけスロットが狭くなるため（図１４の寸法Ｙ）、巻線のスロット占積率が低下していた。

本実施例では、図１０に示すように、第１ インシュレータ３０の第１壁部３２が上下ともに第１スロット２４の内壁に沿って挿入されるため、固定子鉄心１６と第１インシュレータ３０の第１壁部３２との間に無駄な隙間が殆ど形成されない。また、第１スロットセル５１の厚みは第１壁部３２の厚みよりも薄いため、第１壁部３２及び第１スロットセル５１の厚みの合計（寸法Ｘ）は図１４の寸法Ｙよりも小さくなる。第２スロット２５においても同様の構成であり、第２インシュレータ４０の第２壁部４２が上下ともに第２スロット２５の内壁に沿って挿入され、第２スロットセル５３の厚みは第２壁部４２の厚みよりも薄い。このような構成によって本開示の固定子は、従来よりもスロットが広くなり、巻線のスロット占積率を向上できる。また、本開示の固定子では、従来よりも巻線の周長が短縮するため巻線の電気抵抗を小さくでき、絶縁距離を確保しつつ電動機の電気的効率を向上させることが可能になる。さらに、従来よりも巻線の周長が短縮することで、電動機の薄型化も可能となる。

Claims (12)

1. 複数のスロットを有する略円筒状の固定子鉄心と、
   前記略円筒状における軸方向の両側から前記固定子鉄心を挟む一対のインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記固定子鉄心に環状に巻回される巻線と、を備え、
   前記インシュレータは、
   前記軸方向に直交する面で構成され前記固定子鉄心の前記略円筒状における軸方向端部に接触する基部と、
   前記基部から前記スロットの内壁に沿って前記軸方向に延出する複数の壁部と、
   前記壁部の内周に装着される略筒状のスロットセルと、を備えた固定子。
2. 前記スロットセルの厚みは、前記壁部の厚みよりも薄い請求項１に記載の固定子。
3. 一対の前記インシュレータにおける双方の壁部は、
   前記基部からの高さが前記固定子鉄心における前記軸方向の高さの半分以下である請求項１に記載の固定子。
4. 前記スロットセルの前記軸方向の高さは、
   前記固定子鉄心における前記軸方向の高さ以下である請求項１に記載の固定子。
5. 前記壁部は、
   前記基部と同一平面上に属し、前記略円筒状における径方向の外側から当該径方向の内側に延出する係止部Ａと、
   前記基部と同一平面上に属し、前記径方向の内側から当該径方向の外側に延出する係止部Ｂと、を備え、
   前記スロットセルは、
   一対の前記インシュレータにおいて一方が有する前記係止部Ａ及び前記係止部Ｂと他方が有する前記係止部Ａ及び前記係止部Ｂとの間に配置され、前記係止部Ａ及び前記係止部Ｂにより前記軸方向の移動を抑制される請求項１に記載の固定子。
6. 前記固定子鉄心は、
   前記スロットから前記略円筒状における径方向の外側へのスロット開口部を有し当該スロット開口部から前記固定子鉄心の側面に連通する連通路を備え、
   前記壁部は、
   前記スロット開口部に対応するインシュレータ開口部を備え、
   前記スロットセルは、
   前記インシュレータ開口部に対応するスロットセル開口部と、
   前記スロットセルと前記巻線との間であって前記スロットセル開口部に対向する位置に略板状のスロットウェッジと、を備えた請求項１に記載の固定子。
7. 前記スロットウェッジの前記軸方向の高さは、
   一対の前記インシュレータにおける一方の前記基部と他方の前記基部との間隔以上である請求項６に記載の固定子。
8. 前記壁部は、
   前記インシュレータ開口部における開口両端部から前記径方向の内側に突出して前記スロットウェッジに当接する押圧部を備え、
   前記押圧部は、
   前記スロットウェッジを前記径方向の内側に押圧し前記巻線に押し付けて保持する請求項６に記載の固定子。
9. 前記壁部は、
   前記インシュレータ開口部における開口両端部から前記径方向の内側に突出して前記スロットウェッジに当接する押圧部を備え、
   前記スロットセルは、
   前記スロットセル開口部における開口両端部が前記押圧部を挟持し、前記押圧部により前記スロットの内周における周方向の移動を抑制される請求項６に記載の固定子。
10. 前記巻線は、
    前記環状の巻回において前記係止部Ａ及び前記係止部Ｂの近傍に丸みを帯びたコーナＲを備えた請求項５に記載の固定子。
11. 前記巻線は、
    前記環状の巻回において前記押圧部の近傍に丸みを帯びたコーナＲを備えた請求項８または９に記載の固定子。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の固定子を備えた電動機。

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