JP3944320B2 - 界磁組立体用の絶縁体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に電動機界磁組立体に関するものであり、更に詳しくは電動機磁極から界磁巻線を絶縁するための一体に形成された絶縁体に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
電動機は、円筒形のフレームおよび該フレームの内壁に堅固に取り付けられた一連の界磁組立体を有するように製造されることが多い。回転子がフレーム内の中央に配置されて、電動機軸線を中心として回転する。各々の界磁組立体は巻線および磁極部材を有する。磁極部材は、リベットまたはボルトによって一緒に締め付けられた金属板（例えば、ラミネーション）の多数の層で構成される。磁極部材には典型的には鋭いかど、金属のばり、或いはリベットまたはボルトの頭があり、これらは磁極部材の表面から突き出すことがある。これらのかど、ばりまたは締結具の頭は、電動機運転中に生じる振動と関連して、巻線の絶縁を磨耗させる傾向がある。
【０００３】
巻線の接地を防止するために、界磁組立体はコストおよび労力をかなり要する方法を使用して巻線を絶縁するように製造されている。巻線は、典型的には、磁極部材を絶縁するためにガラス・テープまたは他の材料が機械で巻き付けられている銅線で形成される。テープが巻き付けられた巻線は磁極部材上にはめ合わされ、得られた組立体がワニス浴内に浸漬される。しかし、ガラス・テープを適用するプロセスは高価であり、ガラス・テープが何らかの鋭い縁によって切り裂かれることがないように注意を払わなければならない。更に、ガラス・テープがかなり磨耗している場合は、電動機の振動により最終的に巻線の接地が生じることがある。
【０００４】
他の場合には、ノメックス（ＮＯＭＥＸ）またはマイラー（ＭＹＬＡＲ）のような絶縁材料のシートが、巻線を磁極部材から絶縁するために巻線と磁極部材との間に挿入される。しかし、このようなプロセスも、シートを適切な位置に配置して、完全に固定されるまで所定位置に保持しなければならないので、かなりの労力を必要とする。更に、絶縁シートは電動機の長期の使用の後に巻線を磁極部材から必ずしも完全に絶縁せず、この結果として巻線の接地が生じる。
【０００５】
【発明の概要】
従って、安価に製造できて、装備するのに最少の労力しか必要としない磁極キャップ絶縁体（磁極用のキャップ形の絶縁体）を備えた電動機磁極を提供することが望ましい。本発明の典型的な態様では、一体形成の可撓性の磁極キャップ絶縁体が磁極部材の頂部および底部に配置され、該磁極キャップ絶縁体は磁極部材の側面の一部分にオーバーラップする側壁を含む。磁極キャップ絶縁体は磁極部材の全側面を覆わない。
【０００６】
各々の磁極キャップ絶縁体は、電動機フレームに接近して配置される後縁および互いに対向する側縁を持つ大体矩形の本体部を有する。磁極キャップ絶縁体が磁極部材にかぶさるように固定されたとき、後縁は電動機フレームの湾曲した内面に対して「弦（ｃｈｏｒｄ）」を形成するが、必ずしも電動機フレームに接触しない。
【０００７】
本体部は後縁に対向して位置する半径方向内側を向いた縁を含む。対向する側縁から外側へ延在するテーパ付きの先端部が該半径方向内側を向いた縁と協働して、磁極部材の湾曲した輪郭に対応する湾曲した縁を形成する。磁極部材の湾曲した輪郭は半径方向内側を向いており、回転する回転部材（存在するとき）の表面に接近する湾曲した面を構成する。磁極部材の湾曲した面と回転子の表面との間には接触を防止するのに充分大きな隙間が存在し、しかもこの隙間は磁束の伝達を容易にするほどに充分小さい。
【０００８】
本体部の側縁から一体形成の側壁が延在し、この側壁は、磁極部材の側面の少なくとも一部分に係合するように構成されている。側壁は、磁極部材のかど領域が巻線から絶縁されるように磁極部材の側面の比較的小さい部分と係合する。側壁は磁極部材の側面に対して内側へ傾斜していて、側壁と側面との間に締りばめを構成し、これにより磁極キャップ絶縁体が磁極部材に自己固着する。これは、組み立ての際に磁極キャップ絶縁体を磁極部材に固定するための別個または付加的な手段を必要とせずに、巻線の中央開口内へ基部を受け入れるのを容易にする。更に、側壁は、磁極キャップ絶縁体が磁極部材に自己固着するように磁極部材の一部分に係合する。側壁が僅かな角度で内側に傾斜しているので、磁極キャップ絶縁体は自己固着するように磁極部材に「スナップばめ（ｓｎａｐ−ｆｉｔ）」される。組み立ての際、磁極キャップ絶縁体は単に磁極部材の頂面および底面を覆うように配置されて、磁極キャップ絶縁体の側壁と磁極部材の側面との間に生じる締りばめにより所定位置に保持される。付加的な結合部材、つなぎ手段、クランプまたは締結具を何ら必要としない。磁極キャップ絶縁体は単に磁極部材を覆うように配置され、巻線は該巻線の中央開口の中に磁極部材を受け入れるように組み立てられる。この結果得られた組立体全体をワニスに浸漬して、最終的な界磁組立体が形成される。これは、工程の数を減らし且つ界磁組立体を組み立てるために要する時間を低減することによって組み立て過程を簡単化する。従って、コストが低減される。
【０００９】
側壁は磁極部材の側面全体に沿って延在していないので、磁極キャップ絶縁体を形成するための材料が低減される。更に、各々の磁極部材に２つの同じ磁極キャップ絶縁体が取り付けられる。従って、単一の磁極キャップ形状が必要とされるに過ぎず、これにより貯蔵および分配コストが最小になる。本発明の他の特徴および利点は以下の説明から明らかになろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、特定の実施態様の磁極キャップ絶縁体１０が動作上の配置方向で示されており、磁極部材１４の頂面１２に１つの磁極キャップ絶縁体が配置され且つ磁極部材の底面１６に別の磁極キャップ絶縁体が配置される。
【００１１】
図２は、界磁組立体１８を分解した状態で示している。図１および図２を参照して説明すると、界磁組立体１８は円筒形の電動機フレームまたはシェル２０に接近して配置され、電動機フレーム２０は内面２６を持つ。界磁組立体１８の主要な構成部品には、磁極キャップ絶縁体（図１）、巻線２８および磁極部材１４が含まれる。幾つかの界磁組立体１８が電動機フレーム２０の内周に沿って均等な間隔で設けられて、電動機フレーム２０の内面２６にボルト止めまたは締め付けられる。装着される界磁組立体１８の数は、トルクおよび回転速度のような電動機の特定の要求条件に依存して定められる。偶数個の界磁組立体１８が使用される。
【００１２】
巻線２８は機械で巻装されたコイル状の銅線で形成され、ほぼ矩形の形状を持ち、僅かに湾曲した平面状の面を持つ。銅線はワニスまたは他の適当な絶縁体の被膜で絶縁されて、個々のコイルが短絡回路を形成しないようにする。巻線２８は中央開口３２を持ち、その中に磁極部材１４の基部３４が配置される。各々の界磁組立体１８の巻線２８は公知のように相互接続され、リード線（図示していない）が外部接続のために設けられている。磁極部材１４は好ましくは厚さ０．０２５インチの金属板またはラミネーションの多数の層から形成され、これらの金属板は一緒にリベット止めされて、磁極部材すなわち積層体を形成する。磁極部材１４は、湾曲した磁極面３８を画成するように基部３４から外側へ延在するテーパ付きの磁極先端部３６を含む。湾曲した磁極面３８は半径方向内側を向いていて、電機子（図示していない）の輪郭に追従する湾曲した輪郭に従う。基部３４は一般に断面形状が矩形であって、頂面１２および底面１６と共に側面４０を含む。
【００１３】
ここで図１乃至図３を参照して説明すると、磁極キャップ絶縁体１０は図３に最も良く示されているような表面領域の構成または形状を有する。図３は、図２の線Ａ−Ａに沿って見た磁極部材１４の表面領域または形状を近似したものである。磁極キャップ絶縁体１０は、後縁５０および互いに対向する側縁５２によって画成される大体矩形の本体部４６を含む。磁極キャップ絶縁体１０は更に、後縁５０に対向する半径方向内側を向いた湾曲した縁５４を含む。後縁５０は真っ直ぐであっても、または磁極キャップ絶縁体１０が磁極部材の頂面１２または底面１６に配置されたときに磁極部材１４の基部３４の後縁５３と一致するように僅かに湾曲した輪郭を有していてもよい。界磁組立体１８が電動機フレーム２０の湾曲した内面２６に取り付けられたとき、後縁５０は電動機フレームの湾曲した内面に対して「弦」を形成するが、必ずしも電動機フレームに接触する必要はない。
【００１４】
磁極キャップ絶縁体１０は、本体部４６の対向する側縁５２から外側へ延在するように構成された２つのテーパ付きの先端部６０を含む。テーパ付きの先端部６０は半径方向内側を向いた湾曲した縁５４と協働して、磁極面３８の湾曲した輪郭に対応する連続した湾曲した縁を形成する。一般に、磁極キャップ絶縁体１０のテーパ付きの先端部６０は形状が磁極部材１４のテーパ付きの磁極先端部３６の形状に従う。従って、図３の上面図に示されているように、磁極キャップ絶縁体１０の二次元平面形状は後縁５０、側縁５２、湾曲した縁５４およびテーパ付きの先端部６０によって画成される。
【００１５】
ここで図１、２および４を参照して説明すると、磁極キャップ絶縁体１０はまた、図１および図４に最も良く示されているように、本体部４６の側縁５２から延在する一体形成の側壁６２を含む。側壁６２は、磁極部材１４の側面４０の少なくとも一部分に係合して、本体部４６が磁極部材の頂面１２および磁極部材１４上に保持されるように構成されている。図４に最も良く示されているように、側壁６２は本体部４６から９０度の角度で延在していない。むしろ、側壁６２は本体部４６に直角な平面に対して内側へ傾斜している。従って、側壁６２は磁極部材１４の側面４０に対して内側へ角度をなしており、これにより磁極キャップ絶縁体１０が磁極部材の頂面１２および底面１６に被さるように配置されたときに側壁６２と側面４０との間に締りばめを構成する。側壁６２は０度と１０度との間の角度で傾斜していてよい。好ましくは、傾斜の角度は約３乃至６度である。
【００１６】
磁極キャップ絶縁体１０は可撓性材料で形成されているので、側壁６２と磁極部材１４の側面４０との間に形成された締りばめにより、磁極キャップ絶縁体が磁極部材に自己固着する。磁極キャップ絶縁体１０を形成する材料は、例えば、高温プラスチック、ライナイト（ＲＹＮＩＴＥ）５３０プラスチック、または他の適当な材料でよい。
【００１７】
磁極キャップ絶縁体１０の自己固着の特徴は従来技術に比べて有利である。操作において、巻線２８を磁極部材１４の基部３４の周りに配置する前に、磁極キャップ絶縁体１０が磁極部材１４の頂面１２および底面１６を覆うように「スナップばめ（ｓｎａｐ−ｆｉｔ）」される。側壁６２によって与えられる張力または変形抵抗は、磁極部材１４の側面４０に対して作用する僅かな圧縮力を生じるさせる傾向がある。これにより、磁極キャップ絶縁体１０は側面４０をグリップすなわち把持することによって自己固着する。磁極キャップ絶縁体１０が自己固着性であるので、付加的な結合手段、つなぎ手段、クランプまたは締結手段を何ら必要としない。更に、巻線２８の組み立て中に磁極キャップ絶縁体１０を所定位置に保持するための特別な治具は何ら必要とされない。磁極キャップ絶縁体１０は磁極部材１４に単にプレスばめすればよく、その後、巻線２８がその中央開口３２内に磁極部材を受け入れるように磁極部材の基部３４に配置される。
【００１８】
このようにして、磁極キャップ絶縁体１０は巻線２８を磁極部材１４から絶縁する。ここで、側壁６２は磁極部材１４の側面４０の全長に沿って延在していないので、巻線２８の表面上のノメックス（ＮＯＭＥＸ）絶縁体のみが巻線を側面から絶縁することに留意されたい。しかし、絶縁体を磨耗させるような鋭い縁が側面４０に沿って何ら存在していない。更に、図２の矢印Ｂ−Ｂで示されているように、巻線を磁極部材１４から本質的に「変位」させる磁極キャップ絶縁体１０の厚さに部分的に起因して、側面４０と巻線２８の内面との間に小さな隙間が存在する。
【００１９】
ここで図１および図２を参照して説明すると、基部３４のかど部７０およびテーパ付きの磁極先端部３６の縁７２が比較的鋭い縁を提供しており、これらは巻線２８から絶縁する必要がある。図１から理解できるように、巻線２８が磁極部材１４および磁極キャップ絶縁体の周りに配置されたとき、磁極キャップ絶縁体１０が巻線２８の内側のかどの面７４をかど部７０および縁７２から絶縁する。
【００２０】
図１および図３に示されているように、側壁６２は本体部４６の側縁５２に沿って延在し、またテーパ付きの先端部６０に沿っても延在して、テーパ付きの先端部の周縁７８に沿って先端部側壁７６を形成する。先端部側壁７６は側縁５２から延在する側壁６２と協働して、巻線２８の半径方向内側を向いた面または面部分８４（図２）をテーパ付きの磁極先端部３６から絶縁する。図２に示されているように、巻線２８はテーパ付きの磁極先端部３６の曲率に形状が従うように僅かな半径方向内向きの曲率半径を持つ。
【００２１】
テーパ付きの先端部６０がまた、先端部側壁７６と一体に形成された内向きの先端囲い部分９０を含む。この先端囲い部分９０は本質的にテーパ付きの磁極先端部３６の最先端９２（図１）を保護すなわちカバーする。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの磁極キャップ絶縁体を磁極部材に対して相対的な配置方向で示している分解斜視図である。
【図２】磁極部材、巻線および円筒形電動機フレームの一部分の分解斜視図である。
【図３】磁極キャップ絶縁体の上面図である。
【図４】磁極キャップ絶縁体の正面図である。
【符号の説明】
１０ 磁極キャップ絶縁体
１２ 頂面
１４ 磁極部材
１６ 底面
１８ 界磁組立体
２０ 電動機フレーム
２６ 内面
２８ 巻線
３２ 中央開口
３４ 基部
３６ テーパ付きの磁極先端部
３８ 湾曲した磁極面
４０ 側面
４６ 本体部
５０ 後縁
５２ 側縁
５３ 後縁
５４ 湾曲した縁
６０ テーパ付きの先端部
６２ 側壁
７０ かど部
７２ 縁
７４ 内側のかどの面
７６ 先端部側壁
７８ 周縁
９０ 先端囲い部分
９２ 最先端

Claims (10)

1. 円筒形の電動機フレームを持つ直流電動機の界磁組立体であって、絶縁体が嵌め合わされた磁極部材を受け入れる中央開口を持つ巻線を含むと共に、第１の面（１２）、第２の面（１６）、前記第１および第２の面の間に配置される側面（４０）を持つ基部を有する前記磁極部材及び、前記磁極部材の形状とほぼ一致する形状を有している前記絶縁体を含んでおり、
   該絶縁体は、
   第１の縁（５４）と第１の縁に対向して位置する第２の縁（５０）及び前記第１及び第２の縁の間に延在し、互いに対向する側縁（５２）とを有する本体部であって、前記第２の縁（５０）は、電動機フレームへの挿入時に電動機フレームの湾曲した内面に対して弦を形成する後縁である、本体部、
   前記本体部の前記側縁からそれぞれ外側へ延在するテーパ付きの先端部であって、前記第１の縁と協働して、半径方向内側を向いた前記磁極部材の湾曲した輪郭に対応する湾曲した縁を形成すると共に、電機子の輪郭に追従する湾曲した輪郭に従うテーパ付きの先端部、および
   前記本体部の前記側縁からそれぞれ延在する一体形成の側壁であって、前記本体部が前記基部の前記第１および第２の面の少なくとも一方に保持されて前記基部が前記巻線の前記中央開口内に受け入れられたときに前記巻線を前記基部から絶縁するように、前記絶縁体と前記磁極部材とが嵌め合わされるときに前記磁極部材の前記側面の少なくとも一部分に係合するように構成されている側壁、を有していることを特徴とする界磁組立体。
2. 前記側壁は、前記絶縁体と前記磁極部材とが嵌め合わされるときに該側壁と前記磁極部材の前記側面との間に締りばめを形成するために前記側面に対して内側へ傾斜している請求項１記載の界磁組立体。
3. 前記絶縁体と前記磁極部材とが嵌め合わされたときに、前記締りばめにより、前記巻線の前記中央開口内へ前記基部を受け入れるのを容易にするように前記絶縁体が前記磁極部材に自己固着する請求項２記載の界磁組立体。
4. 前記側壁が約３度の角度で内側に傾斜している請求項１記載の界磁組立体。
5. 前記側壁が約０度と１０度の間の角度で内側に傾斜している請求項１記載の界磁組立体。
6. 前記絶縁体と前記磁極部材とが嵌め合わされ、前記基部が前記巻線の前記中央開口内に受け入れられたときに、前記側壁および該側壁に近接した本体部の一部分が前記巻線の内側のかどの面を前記基部のかど部から絶縁する請求項１記載の界磁組立体。
7. 前記絶縁体が高温熱可塑性材料で形成されている請求項１記載の界磁組立体。
8. 前記テーパ付きの先端部から延在する一体形成の先端部側壁であって、前記側縁から延在する前記側壁と協働して、前記基部が前記巻線の前記中央開口内に受け入れられたときに前記巻線の半径方向内側を向いた面部分を前記磁極部材から絶縁する先端部側壁を更に含んでいる請求項１記載の界磁組立体。
9. 前記先端部側壁と一体に形成された内向きの先端囲い部分であって、前記絶縁体と前記磁極部材とが嵌め合わされたときに、前記磁極部材のテーパ付きの磁極先端部の最先端に係合し且つ該最先端を部分的に囲む先端囲い部分を更に含んでいる請求項８記載の界磁組立体。
10. 前記本体部が大体矩形の形状を有している請求項１記載の界磁組立体。

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