JP4261177B2

JP4261177B2 - 電動機の固定子絶縁と固定子

Info

Publication number: JP4261177B2
Application number: JP2002373553A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　猛; 重貴中村; 哲治服部; 鐘治真野
Original assignee: アイチエレック株式会社
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP2004208387A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、固定子鉄心の両端面を上部絶縁端板と下部絶縁端板にて絶縁を施した電動機の固定子絶縁と固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固定子絶縁は、図７に示したように巻線を巻き付ける固定子鉄心の両端部とスロット内を合成樹脂で一体樹脂成形された固定子絶縁（例えば、特許文献１参照。）や、或いは、図８に示したような固定子鉄心のスロット内のほぼ中央で上下２分割され、スロット中央付近において重ね合わせ部を設けたセパレート型の樹脂絶縁等（例えば、特許文献２参照。）がある。
【０００３】
しかしながら、これらの固定子絶縁は種々の問題点がある。図７に示したように固定子絶縁が一体樹脂成形された電動機においては、固定子鉄心の積厚が同一の場合は問題にならないが、仕様変更等により積厚を変更するような場合、新に樹脂成形型を製作する必要があった。
【０００４】
また、図８の固定子鉄心のスロット内のほぼ中央部にて上下２分割され、スロット内において重ね合わせ部を設けたセパレート型の樹脂絶縁では、スロット内で樹脂絶縁を重ね合わせるため樹脂絶縁の先端部分が薄く仕上がっており、この薄く仕上がった重ね合わせ部分が固定子鉄心の積厚公差範囲内で前後し確実に重ならない部分ができてしまう。このような場合、巻線と固定子鉄心との耐圧を保つことができずに絶縁不良を起すことがあった。
【０００５】
また、絶縁材料として厳しい環境下で使用される場合、耐熱、耐薬品等の使用条件を満足した高価な材料を多く使用することになるため製品単価が高いものとなっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５９−１９１４４５号公報
【特許文献２】
特開平０６−７８４８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７では、仕様変更等により積厚を変更するような場合、新に樹脂成形型を製作する必要があった。また、図８のような方法では、重ね合わせが不十分な場合、樹脂の厚みがないため固定子歯部に巻き付けた巻線と固定子鉄心との間で耐圧を保つことができずに絶縁不良となる場合があった。また、高価な材料を多く使用しているため製品単価が高いものとなっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、前記絶縁は固定子鉄心の両端面を樹脂成形された上部絶縁端板と下部絶縁端板により絶縁された固定子において、固定子鉄心のスロット形状は、第２の固定子鉄心のスロット形状より大きくした第１の固定子鉄心と、第２の固定子鉄心との段付き積層構造の固定子であり、前記上部絶縁端板及び下部絶縁端板は、各スロット内に伸びる絶縁脚を有しており、前記上部絶縁端板の絶縁脚は第1の固定子鉄心のスロット内側面を覆うように絶縁し、前記下部絶縁端板の絶縁脚は第２の固定子鉄心のスロット内側面を覆うように絶縁し、尚且つ、前記第1の固定子鉄心のスロット内側面を覆うように絶縁した上部絶縁端板の絶縁脚と重ね合わせるように絶縁することにより固定子鉄心の積厚公差のばらつきや、多少の固定子の積厚変更が生じたとしても上部絶縁端板と下部絶縁端板の絶縁脚の重なり具合を調整することにより新規に型を作る必要もなくなり、スロット内における固定子鉄心と巻線との耐圧による絶縁不良を低減することができる。
【０００９】
また、上部絶縁端板及び下部絶縁端板の絶縁材料が耐熱、耐薬品等の使用条件を満足した高価な材料を多く使用しているため、固定子鉄心取り付け面側に少なくとも１ヶ所の凹状の溝を設けることにより使用材料を低減することができる。この場合の上部絶縁端板及び下部絶縁端板の固定子端部の厚さは、絶縁距離が確保することができればよく、凹状にして空間距離を設けているため、それ程厚くする必要はない。
【００１０】
このような上部絶縁端板及び下部絶縁端板の絶縁脚の厚さは、固定子鉄心と巻線の間の耐圧による絶縁不良が多いため、絶縁脚の厚さをｔとした場合、０＜ｔ≦１．０ｍｍとすることにより耐圧による絶縁不良を低減することができる。
【００１１】
好ましくは、上部絶縁端板及び下部絶縁端板の材料が、樹脂型内における樹脂の流動性が良いＬＣＰ（液晶ポリマー）とすることにより樹脂成形寸法の安定した製品を製作することができる。
【００１２】
このような固定子絶縁を、冷蔵庫用またはエアコン用の圧縮機内に搭載する電動機の固定子に用いることにより絶縁不良の少ない、コストを低減した電動機の固定子を製作することができる。また、車両用途に用いても同様の効果を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施例における上部絶縁端板２を固定子鉄心１に装着した状態を上から見た図である。本実施例では、固定子鉄心１の両端部に上部絶縁端板２及び下部絶縁端板３が装着されている。この上部絶縁端板２及び下部絶縁端板３が装着された歯部４に直接巻線５を巻き付けた集中巻き方式の三相永久磁石型電動機である。
【００１４】
スロット６の数は９スロットあり、磁極数は６極となっている。固定子鉄心１には、固定子鉄心１を固定するためのボルト穴７が設けられている。本実施形態における巻線５は、一点鎖線で示されている。
【００１５】
図１に示す上部絶縁端板２には、各歯部４に直接巻き付けられた巻線５の一方の端部を固定するための中性点側端子固定部８と、各相のリード線と接続する他方のリード線側端子固定部９がある。各端子と巻線５はマグメイト等で固定されている。
【００１６】
各相のリード線と接続するリード線側端子固定部９から引出されたリード線は歯部４に直接巻き付けられた巻線５の外周側面に設けられた上部絶縁端板２の外周壁１１の凸凹間を縫うように引き廻され蛇腹形状に固定され、リード線固定用フック１０で止められている。これによりリード線は確実に上部絶縁端板２に固定されることになる。
【００１７】
図２には、図１で示された電動機の固定子鉄心１の歯部４におけるＤ−Ｄ’断面図が示されている。図２からわかる様に、固定子鉄心１は第２の固定子鉄心１ｂのスロット６の形状より大きくした第１の固定子鉄心１ａと、第２の固定子鉄心１ｂの段付き積層構造である。図２のＤ−Ｄ’断面図は、固定子鉄心１の歯部４のみを示しているため第１の固定子鉄心１ａが第２の固定子鉄心１ｂの歯幅より狭くなっている。この場合の第１の固定子鉄心１ａと第２の固定子鉄心１ｂとの段差は約１．０ｍｍ以下にしている。
【００１８】
また、固定子鉄心１の端部に上部絶縁端板２からスロット６の内部に伸びる絶縁脚２ａを有している。本実施形態ではスロット６の数が９スロットあるため、絶縁脚２ａは９本となる。この絶縁脚２ａは、第１の固定子鉄心１ａのスロット６の内側面を覆うように絶縁されている。この場合の絶縁脚２ａは、第１の固定子鉄心１ａと隙間なく装着されている。
【００１９】
また、図４には図１で示した固定子鉄心１の反対側から見た図である。図１に示した上部絶縁端板２を取り付ける側とは反対側の固定子鉄心１の端部から下部絶縁端板３が装着されている。スロット６の内部には絶縁脚３ａ（図２を参照）が伸びている。尚、図中の１３は、ケース内の台座にボルト等で固定するための逃がし部分である。
【００２０】
上部絶縁端板２と同様、スロット６の数が９スロットであるため、図２で示した下部絶縁端板３から伸びた絶縁脚３ａは９本である。この絶縁脚３ａは、第２の固定子鉄心１ｂのスロット６の内側面を覆うように絶縁され、尚且つ、先に説明した第１の固定子鉄心１ｂに装着した上部絶縁端板２の絶縁脚２ａと重ね合わせるように、下部絶縁端板３の絶縁脚３ａが配置されている。
【００２１】
この場合、上部絶縁端板２の絶縁脚２ａと下部絶縁端板３の絶縁脚３ａの重なり部分は隙間のない方が好ましい。従って、第１の固定子鉄心１ａの段差部分に装着された絶縁脚２ａは第１の固定子鉄心１ａと第２の固定子鉄心１ｂとの段差とほぼ同程度の厚さとすることにより上部絶縁端板２の絶縁脚２ａと下部絶縁端板３の絶縁脚３ａの重なり部分は隙間なく装着することができる。
【００２２】
これにより、絶縁脚２ａ及び３ａの重なりを確実にできるため積厚公差のばらつきや、多少の出力の違いにより固定子の積厚変更が生じたとしても上部絶縁端板２と下部絶縁端板３の絶縁脚２ａ及び３ａの重なり具合を調整するだけで対応することができ、新規に型を作る必要もなくなり、また、上部絶縁端板２及び下部絶縁端板３の絶縁脚２ａ及び３ａの重なり部分が確実にでき、絶縁脚２ａ及び３ａの薄いところがないためスロット６内における固定子鉄心１と巻線５の耐圧による絶縁不良を低減することができる。
【００２３】
また、図３及び図５は、其々上部絶縁端板２及び下部絶縁端板３の裏側、つまり、固定子鉄心１の取り付け面を示している。図示しているように固定子鉄心１側の取り付け面は、凹状の溝１２が設けられている。これにより上部絶縁端板２及び下部絶縁端板３の樹脂使用料を低減することができる。図６は図３及び図５で示した上部絶縁端板２のＥ−Ｅ’断面図である。
【００２４】
樹脂使用料の点から見た場合、上部絶縁端板２及び下部絶縁端板３の固定子鉄心１の端面上の樹脂部分はできる限り薄いことが望ましいが、凹状の溝１２の深さは、固定子鉄心１の端部と巻線５との絶縁距離を確保し、尚且つ樹脂充填が可能である樹脂厚さが有ればよいため凹状の溝１２の深さは２．０ｍｍ程度あれば良い。
【００２５】
また、上部絶縁端板２の絶縁脚２ａと下部絶縁端板３の絶縁脚３ａの厚さは、厚すぎればスロット６の内に巻線５を巻き込める有効断面積が低減することになり、逆に、薄すぎれば樹脂成形することができなくなる。従って、スロット６内に巻線５を巻き込むための有効断面積を極力広くして、尚且つ樹脂成形が容易にでき、固定子鉄心１と巻線５間の耐圧による絶縁不良が起こらない寸法にしなければならない。
【００２６】
この場合の最適な絶縁脚２ａ及び絶縁脚３ａの厚さｔは、０＜ｔ≦１．０ｍｍとすることによりスロット６内の有効断面積を極力広く取ることができ、樹脂成形が容易にでき、耐圧による絶縁不良を低減することができる。尚、好ましくは樹脂成形を行う場合、樹脂成形スピードや、樹脂型内における樹脂の湯廻り状況（特に、絶縁脚２ａ及び３ａにおける樹脂の湯廻り状況）、樹脂型での製品の保持時間等、また成形後の絶縁脚２ａ及び３ａの寸法変形が少ない厚さとして０．５ｍｍがよい。
【００２７】
また、上部絶縁端板２及び下部絶縁端板３を製作する材料としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂で成形することができるが、樹脂成形スピードや、樹脂型内における樹脂の湯廻り状況（特に、絶縁脚２ａ及び３ａにおける樹脂の湯廻り状況）、樹脂型での製品の保持時間等、また成形後の絶縁脚２ａ及び３ａの寸法変形が少ない材料とすることが望ましい。特に、この場合の樹脂としては樹脂型内の湯廻りがよく、寸法変形の少ない液晶ポリマー（ＬＣＰ）が最適である。
【００２８】
また、本実施形態のように積厚公差のばらつきや、多少の積厚変更が生じても樹脂型を製作する必要がなく、固定子鉄心１と巻線５の間の耐圧による絶縁不良が低減した電動機の固定子とすることによって、圧縮機を駆動源とする冷蔵庫用途やエアコン用途に用いることができコスト的に優れ、品質が良好な製品を製作することができる。
【００２９】
同様に、車両用途として用いることによりコスト的に優れ、品質の良好な製品とすることができる。特に、電気自動車の駆動用の電動機の固定子や電動パワーステアリング用の電動機の固定子等に最適である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、上部絶縁端板及び下部絶縁端板から各スロット内に伸びる絶縁脚を有しており、上部絶縁端板の絶縁脚は第1の固定子鉄心のスロット内側面を覆うように絶縁し、下部絶縁端板の絶縁脚は第２の固定子鉄心のスロット内側面を覆うように絶縁し、尚且つ、第1の固定子鉄心のスロット内側面を覆うように絶縁した上部絶縁端板の絶縁脚と重ね合わせるように絶縁することにより固定子鉄心の積厚公差のばらつきや、多少の固定子の積厚による仕様変化が生じたとしても上部絶縁端板と下部絶縁端板の絶縁脚の重なり具合を変化させることにより樹脂型を新規に作る必要も少なくなり、スロット内における固定子鉄心と巻線との耐圧による絶縁不良も低減することができる。
【００３１】
また、上部絶縁端板及び下部絶縁端板の固定子鉄心取り付け面側に少なくとも１ヶ所の凹状の溝を設けることにより高価な樹脂材料の使用料を低減することができる。この場合の上部絶縁端板及び下部絶縁端板の固定子端部の厚さは、絶縁距離が確保できればよく、凹状にして絶縁距離を設けていることになる。
【００３２】
このような上部絶縁端板及び下部絶縁端板の絶縁脚の厚さｔを０＜ｔ≦１．０ｍｍとすることによりスロット内に巻線を巻く有効面積を極力広く確保しつつ、樹脂成形が容易にでき、固定子鉄心と巻線の間の耐圧による絶縁不良を低減することができる。
【００３３】
好ましくは、上部絶縁端板及び下部絶縁端板の材料が、樹脂型内における樹脂の流動性が良いＬＣＰ（液晶ポリマー）とすることにより樹脂成形寸法の安定した製品を製作することができる。
【００３４】
このような固定子絶縁を用いた電動機を、冷蔵庫用またはエアコン用の圧縮機内に搭載する電動機の固定子に用いることによりコストを低減し、固定子と巻線間の耐圧による絶縁不良を低減することができる。同様に、車両用途に用いる電動機の固定子に用いても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の上部絶縁端板を固定子鉄心に装着した図。
【図２】図１で示した実施形態の固定子歯部のＤ−Ｄ’断面図。
【図３】図１に示した上部絶縁端板を下から見た図。
【図４】本発明の実施形態の下部絶縁端板を固定子鉄心に装着した図。
【図５】図４に示した上部絶縁端板を下から見た図。
【図６】Ｅ−Ｅ’断面図。
【図７】従来例を示した図。
【図８】従来例を示した図。
【符号の説明】
１・・・固定子鉄心、１ａ・・・第１の固定子鉄心、１ｂ・・・第２の固定子鉄心、２・・・上部絶縁端板、２ａ・・・絶縁脚、３・・・下部絶縁端板、３ａ・・・絶縁脚、４・・・歯部、５・・・巻線、６・・・スロット、７・・・ボルト穴、８・・・中性点側端子固定部、９・・・リード線側端子固定部、１０・・・リード線固定用フック、１１・・・凸凹部、１２・・・凹状の溝、１３・・・ボルト固定の逃がし部。

Claims

固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、前記絶縁は固定子鉄心の両端面を樹脂成形された上部絶縁端板と下部絶縁端板により絶縁され、前記固定子鉄心のスロット形状は、第２の固定子鉄心のスロット形状より大きくした第１の固定子鉄心と、第２の固定子鉄心とによる段付き積層構造の固定子であり、前記上部絶縁端板及び下部絶縁端板は、各スロット内に伸びる絶縁脚を有しており、前記上部絶縁端板の絶縁脚は第1の固定子鉄心のスロット内側面を覆うように絶縁され、前記下部絶縁端板の絶縁脚は第２の固定子鉄心のスロット内側面を覆うように絶縁し、尚且つ、前記第1の固定子鉄心のスロット内側面を覆うように絶縁した上部絶縁端板の絶縁脚と重ね合わせるように絶縁したことを特徴とする電動機の固定子絶縁。
前記上部絶縁端板及び下部絶縁端板は、固定子鉄心取り付け面側に少なくとも１ヶ所の凹状の溝が設けられていることを特徴とする請求項１項記載の電動機の固定子絶縁。
前記上部絶縁端板及び下部絶縁端板の絶縁脚の厚さｔは、０＜ｔ≦１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１項または２項記載の電動機の固定子絶縁。
前記上部絶縁端板及び下部絶縁端板の材料が、ＬＣＰ（液晶ポリマー）であることを特徴とする請求項１項及至３項いずれかに記載の電動機の固定子絶縁。
前記固定子絶縁を用いた電動機が、冷蔵庫用またはエアコン用の圧縮機内に搭載する電動機に用いたことを特徴とする請求項１項及至４項いずれかに記載の電動機の固定子。
前記固定子絶縁を用いた電動機が、車両用途に用いたことを特徴とする請求項１項及至５項いずれかに記載の電動機の固定子。