JP4197570B2

JP4197570B2 - 電動機の固定子

Info

Publication number: JP4197570B2
Application number: JP2000085312A
Authority: JP
Inventors: 俊彦二見
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: JP2001275291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の固定子に係わり、特に結線構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、空気調和機などに搭載される圧縮機に組み込まれる電動機は、回転軸に一体に取付けられる回転子と、この回転子の外周面と狭小の間隙を存して配置される固定子とから構成される。
【０００３】
上記固定子は、内周部に沿って複数の磁極歯が所定間隔を存して放射状に設置される円環状の継鉄鉄心と、この継鉄鉄心の上記磁極歯に絶縁部材からなる巻枠部を介して巻装される巻線とからなり、多相巻線を形成している。
【０００４】
従来、図１１に示すような２本同時巻の巻線構造もしくは、図１２に示すような上層巻線と下層巻線との２回巻の巻線構造のいずれかが採用されている。いずれも、図中１は鉄心、２は巻枠部、３は巻線、４は巻始め端末、５は巻終り端末であり、Ｕ相と、Ｖ相およびＷ相との３相からなる。
【０００５】
上記巻枠部２に巻装される巻線３は、その巻始め端末４と巻終り端末５が巻枠部から引き出されていて、これらは渡り線と呼ばれ、あるいは接続位置に応じて中性点接続線や電源接続線と呼ばれる接続線によって接続配線される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的に電動機の巻線は出力が大きくなるほど、また電源電圧が小さくなるほど巻数が減少し、かつ線径が大きくなる。巻線の線径が大きくなると線の剛性が高くなり、巻線作業などが困難になって品質の低下を招くことが知られている。
【０００７】
特に、鉄心に巻枠部を装着し、この巻枠部に電線を直接巻き付けて集中巻線となす場合において、顕著となる。このため、各相の極間接続を並列結線として線径が大きくなるのを抑制しているが、さらに出力が大きくなると並列結線でも線径が過大になる。
【０００８】
具体的には、以下のような欠点がある。
【０００９】
１．各極の巻線３を２本とすると端末が非常に多くなる。たとえば、図１１および図１２に示すように、端末が２４本となってしまい、巻線後に行う結線作業に多くの工数を要する。また、多くの巻線端末が集まるので接続部が大きくなり、その絶縁と収容が困難になる。
【００１０】
２．図１１に示す、２本同時巻では、巻線機から巻線を繰り出すノズル部が大形になり、このためノズルが通過するのに必要なスペースが大きくなって、スロットの有効断面積が減少する。さらに、スロットを大きくする必要があり、特性が低下する。巻線３を２本同時に巻付けるためノズルや巻枠にかかる力が大きくなることにより、巻線性が悪化する。
【００１１】
３．図１２に示す、上層巻線と下層巻線の２回に分けて巻線を行う場合は、巻線の線径が細いものを用いることができる反面、巻線に要する時間が２倍以上となり、多くの工数を要する。
【００１２】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、極の巻線の並列接続が容易になって巻線の端末数を減少させ、配線作業の容易化を図った電動機の固定子を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の目的を満足するためになされたものであって、請求項１として、鉄心に絶縁部材からなる巻枠部を装着し、この巻枠部に巻線を巻付けて集中巻線となし、３相各々の極間接続を並列接続とする電動機の固定子において、各極の巻線を、巻方向が互いに逆な下層巻線（巻始め側）と上層巻線（巻終り側）に分割するとともに、下層巻線の巻終り部の巻線を巻枠部から外部に引き出したあとに再び巻枠部に引き入れて上層巻線を行い、極の巻始め線（下層巻線の巻始め線）と巻終り線（上層巻線の巻終り線）を接続して一端となし、下層巻線と上層巻線の中間部で外部に引き出された線（中間引出し線）を他端となして、それぞれの相に結線することを特徴とする。
【００１４】
請求項２として、請求項１記載の電動機の固定子において下層巻線の巻始め線と、上層巻線の巻終り線を接続した側を電源線とし、下層巻線と上層巻線との中間で外部に引き出された側を中性点側として３相星形結線とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項３として、請求項１記載の電動機の固定子において上記巻始め線と、上記中間引出し線および上記巻終り線のいずれも、上記巻枠部に設けられる巻線受けに引き回して装着され、かつこの巻線受けに圧接形端子を挿入固着することにより電気的接続と固定をなし、この圧接形端子を介して各相の配線を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項４として、請求項３記載の電動機の固定子において上記圧接形端子への嵌合部を備えた導体板を、複数の圧接形端子に亘って嵌合させて接続を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項５として、請求項４記載の電動機の固定子において上記導体板に、溶接、はんだ付けもしくは接続端子を介して口出し線を接続・固定したことを特徴とする。
【００１８】
請求項６として、請求項５記載の電動機の固定子において上記導体板は、樹脂などの絶縁材にて形成された配線板に樹脂モールドあるいは差込み固定により一体化し、かつ各導体板は一括して圧接形端子に嵌合・接続されることを特徴とする。
【００２１】
このような解決手段を採用することにより、線の端末を増やすことなく並列巻ができ配線作業が簡略化されるとともに、より細い巻線を用いることができ、巻線工数の増大を抑制する。
【００２２】
なお、圧接形端子や導体板を用いることにより、口出し線を含めた配線がさらに容易になり巻線から配線までの自動化が可能で、中性点接続と圧着具を用いて中性点を形成することにより工数が減少し、端子のコストが削減される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を示していて、電動機の固定子における巻線状態を説明する図である。図２は、各端子を接続した結線図を示す。
図中１は固定子鉄心であり、２はこの固定子鉄心１に装着される絶縁部材からなる巻枠部であり、巻線３に対する巻枠をなす。上記鉄心１に形成される各極１ａ（ここでは合計６極ある）に対して、１本の巻線３を巻始め端末４から下層巻線として巻装し、さらにこの下層巻線とは逆の巻方向の上層巻線として巻装して、下層巻線と上層巻線を分割している。
【００２４】
すなわち、下層巻線の巻終り部の巻線を巻枠部２から外部に引出したあとに再び巻枠部２に引入れて上層巻線を行う。そして、極の巻始め線（下層巻線の巻始め線）４と巻終り線（上層巻線の巻終り線）５を接続して一端部１Ｐとなし、下層巻線と上層巻線の中間部で外部に引き出された線（以下、中間引出し線と言う）６を他端部２Ｐとなして、それぞれの相に結線したものである。なお、図中の矢印は巻線の方向を示す。
【００２５】
このように、巻線後に接続線７で巻始め線４と巻終り線５を接続して一端部１Ｐとなし、中間引出し線６を他端部２Ｐとなし、Ｕ相と、Ｖ相およびＷ相の各相の巻線を行ったあと、各端部１Ｐ，２Ｐ相互を接続線７で結線することにより、いわゆる３相巻線（図では星形結線）が形成されることになる。
【００２６】
特に図２において、たとえばＵ相では、図の左側２本のコイルが一方の極（図１のＵ相Ａ）における下層巻線ＵＡｐと上層巻線ＵＡｄとなり、図の右側２本のコイルが他方の極（図１のＵ相Ｂ）における下層巻線ＵＢｐと上層巻線ＵＢｄとなる。Ｖ相およびＷ相においても全く同様の巻線構造となり、符号のみ付して新たな説明を省略する。
【００２７】
以上説明したように、下層巻線の巻終り部を巻枠部２外に引き出して中間引出し線６となし、外周を渡らせてから再度巻枠部２に引き入れて上層巻線を行うことにより、巻線３の端末を大幅に増やすことなく並列巻ができ、より細い巻線３とすることが容易となる。
【００２８】
また、下層巻線の最外層と上層巻線の最内層が接することになるが、両者は回路上、電位差が少なく、間に絶縁物を挟まないでも絶縁不良を防止できる。さらに、上層巻線と下層巻線に分割して巻線を行っても、端末が少ないために巻線時に端末を固定処理するなどの時間が少なくてすみ、工数の増大を抑制できる。
【００２９】
図３は、第２の実施の形態を示す。巻始め端末４からの巻始め線と、中間引出し線６および巻終り端末５に至る巻終り線のいずれにおいても、固定子鉄心１上の巻枠部２に設けられる巻線受け８に引き回して挿入される。
【００３０】
そのあと、図４（Ａ）に示すように、圧接形端子９を巻線受け８に挿着することにより、上述の各線の電気的接続と固定をなす。さらに、図４（Ｂ）に示すように、接続線７の端部に接続端子１０を取付け、この接続端子１０を巻線受け８内に装着された圧接形端子９に挿入して取付け固定することにより、先に図２で説明したような３相巻線である星形結線の配線が完了する。
【００３１】
このようにして、巻始め線４と、中間引出し線６および巻終り線５のいずれも巻枠部２に設けた巻線受け８に引き回して装着し、圧接形端子９を用いて電気的接続と固定をなすことにより、中間引出し線６の回路接続が容易となる。
【００３２】
図５は、第３の実施の形態を示す。極１ａの巻始め端末４からの巻始め線（下層巻線の巻始め線）と、巻終り端末５に至る巻終り線（上層巻線の巻終り線）を接続した側を電源側Ｄとし、下層巻線と上層巻線の中間で外部に引き出された側を中性点側Ｓとして、先に図２に説明したような３相星形結線となす。
【００３３】
このようにして、極１ａの巻始め線４と巻終り線５を接続した側を電源側Ｄとし、下層巻線と上層巻線の中間で外部に引き出された側６を中性点Ｓとすることにより、上記中性点Ｓに集まる接続線を減少でき、接続点を小さくすることができる。
【００３４】
図６は、第４の実施の形態を示す。図に太線で示すような平面視形状の導体板１２が形成される。それぞれの導体板１２には、図７に示すように、下方に突出する嵌合部１０ａが一体に設けられている。
【００３５】
すなわち、この嵌合部１０ａは、先に図４で説明した上記接続端子１０と同一の形状寸法をなす。しかも、導体板１２を同相の複数の圧接形端子９に亘って嵌合させ接続を行うものである。
【００３６】
ここでは、導体板１２に圧接形端子９への嵌合部１０ａを設け、この導体板１２を複数の圧接形端子９に渡って嵌合させて接続することにより、配線が簡略化する。
【００３７】
そして、第５の実施の形態として、図７に示すように、上記導体板１２には溶接、はんだあるいは接続端子を介して口出し線１１を接続・固定してもよい。
【００３８】
したがって、導体板１２に溶接、はんだ付けあるいは接続端子１０を介して口出し線１１を接続・固定することにより、口出し線１１を含めた配線が容易にできる。
【００３９】
図８は、第６の実施の形態を示し、樹脂などの絶縁材で形成された配線板１３に、先に説明した各導体板１２を樹脂モールドあるいは差込み固定などにより取付けて一体となしている。
そして、導体板１２に設けられる嵌合部１０ａを一括して、ここでは図示しない圧接形端子９に嵌合し、電気的な接続をなすものである。
【００４０】
このように、配線板１３に各導体板１２を樹脂モールドあるいは差込み固定などにより取付けて一体となすことにより、全体を一括して圧接形端子９に嵌合・接続でき、装着が容易となる。
【００４１】
第７の実施の形態として、先に図５で説明した実線で示す電源側Ｄを構成する接続線７の代わりに、極の巻終りから相手極の巻始めまで巻枠部２の外周を渡らせて連続して巻線を行い、巻始め線と、極間渡り線および巻終り線を接続して一端となし、中間引き出し線を他端となしてもよい。
【００４２】
このように、極の巻終りから相手極の巻始めまで巻枠部外周を渡らせ、連続して巻線を行うことにより、図５に実線で示した接続線７を省略することができ、また巻線の端末も減少できる。
【００４３】
第８の実施の形態として、図９に示すように、巻枠部２の外周に沿って中性点接続線１５を渡らせるとともに、極の中間引出し線６を上記中性点接続線１５に平行して這わせ、線相互１５，６を圧着具１４（圧着手段）によって接続し、これを全ての極１ａについて行うことにより、３相星形結線の中性点を形成したものである。
【００４４】
なお、図１０（Ａ）は接続に用いる圧着具１４の一例であって、電線の絶縁被覆を剥離することなく圧着により導通を得ることができる。図１０（Ｂ）は、圧着後の断面を示す。
【００４５】
このようにして、巻枠部２の外周に沿って中性点接続線１５を渡らせるとともに、極１ａの中間引出し線６を上記中性点接続線１５に平行して這わせ、線相互を圧着具１４によって接続し、これを全ての極１ａについて行うことにより容易に中性点を形成できるとともに、先に説明したような圧接形端子９の個数を減少でき、端子圧入に要する工数やコストを省くことができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、つぎの効果を得られる。
【００４７】
１．線の端末を増やすことなく並列巻ができ配線作業が簡略化されるとともに、より細い巻線とすることが容易となる。
【００４８】
２．並列巻化による巻線工数の増大を抑制できる。
【００４９】
３．圧接形端子や導体板を用いることにより配線が容易となる。
【００５０】
４．配線板を用いることにより口出し線を含めた配線がさらに容易になり、巻線から配線までの自動化が可能となる。
【００５１】
なお、中性点接続と圧着具を用いて中性点を形成することにより工数が減少し、端子のコストが削減されて安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す、固定子巻線の平面図。
【図２】同実施の形態を示す、３相接続図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す、固定子巻線の平面図。
【図４】同実施の形態を示す、巻線受けと、この巻線受けに挿入される圧接端子の斜視図。
【図５】本発明の第３と第７の実施の形態を示す、固定子巻線の図。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示す、固定子巻線と導体板の平面図。
【図７】本発明の第５の実施の形態を示す、導体板と口出し線の斜視図。
【図８】本発明の第６の実施の形態を示す、固定子巻線と配線板の平面図。
【図９】本発明の第８の実施の形態を示す、固定子巻線と中性点接続線の平面図。
【図１０】同実施の形態を示す、圧着具の斜視図と、圧着具を用いた線相互の固定状態の断面図。
【図１１】従来の、固定子巻線であり、２本同時巻の巻線構造を示す図。
【図１２】従来の、固定子巻線であり、上層巻線と下層巻線との２回巻の巻線構造を示す図。
【符号の説明】
１…鉄心、
２…巻枠部、
３…巻線、
４…巻始め端末（巻始め線）、
５…巻終り端末（巻終り線）、
６…中間引出し線、
７…接続線、
８…巻線受け、
９…圧接形端子、
１０…接続端子、
１１…口出し線、
１２…導体板、
１３…配線板、
１４…圧着具（圧着手段）、
１５…中性点接続線。

Claims

鉄心に絶縁部材からなる巻枠部を装着し、この巻枠部に巻線を巻付けて集中巻線となし、３相各々の極間接続を並列接続とする電動機の固定子において、
各極の巻線を、巻方向が互いに逆な下層巻線（巻始め側）と上層巻線（巻終り側）に分割するとともに、下層巻線の巻終り部の巻線を巻枠部から外部に引き出したあとに再び巻枠部に引き入れて上層巻線を行い、極の巻始め線（下層巻線の巻始め線）と巻終り線（上層巻線の巻終り線）を接続して一端となし、下層巻線と上層巻線の中間部で外部に引き出された線（中間引出し線）を他端となして、それぞれの相に結線することを特徴とする電動機の固定子。
下層巻線の巻始め線と、上層巻線の巻終り線を接続した側を電源線とし、下層巻線と上層巻線との中間で外部に引き出された側を中性点側として３相星形結線とすることを特徴とする請求項１記載の電動機の固定子。
上記巻始め線と、上記中間引出し線および上記巻終り線のいずれも、上記巻枠部に設けられる巻線受けに引き回して装着され、かつこの巻線受けに圧接形端子を挿入固着することにより電気的接続と固定をなし、この圧接形端子を介して各相の配線を行うことを特徴とする請求項１記載の電動機の固定子。
上記圧接形端子への嵌合部を備えた導体板を、複数の圧接形端子に亘って嵌合させて接続を行うことを特徴とする請求項３記載の電動機の固定子。
上記導体板に、溶接、はんだ付けもしくは接続端子を介して口出し線を接続・固定したことを特徴とする請求項４記載の電動機の固定子。
上記導体板は、樹脂などの絶縁材にて形成された配線板に樹脂モールドあるいは差込み固定により一体化し、かつ各導体板は一括して圧接形端子に嵌合・接続されることを特徴とする請求項５記載の電動機の固定子。