JP4271003B2

JP4271003B2 - 電動機の固定子

Info

Publication number: JP4271003B2
Application number: JP2003362921A
Authority: JP
Inventors: 庸賀田島; 智明及川; 修風間; 貴弘堤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: JP2005130586A

Description

この発明は、圧縮機等に用いられる電動機に係わり、特に固定子の結線処理構造の改良に関するものである。

従来の電動機の固定子における結線処理の構造の一例を説明する。固定子は、内周部に沿って複数の磁極歯を有する固定子鉄心と、この固定子鉄心の各磁極歯に絶縁部材を介して直接巻回される巻線とから構成される。巻線は、各相３個ずつの合計９個のコイルｕ１〜ｗ３が、回転方向にｕ相、ｖ相、ｗ相の順で繰り返し配置されている。

そして、固定子鉄心の両端面には、絶縁部材と一体成形され、ワイヤ受けの役目を果たすキャビティが配置されており、巻線から引き出される巻始め端末が固定子鉄心の一方の端面の一つのキャビティに装着され、また、リード側渡り線がそれぞれｕ１〜ｕ２、ｕ２〜ｕ３、ｖ１〜ｖ２、ｖ２〜ｖ３、ｗ１〜ｗ２、ｗ２〜ｗ３を結ぶように他の二つのキャビティに装着される。

一方、巻終り端末は、固定子鉄心の他方の端面のキャビティに装着される。ｕ１、ｖ１、ｗ１のコイルについてはｖ１に設けられた三つのキャビティに、ｕ２、ｖ２、ｗ２のコイルについてはｖ２に設けられた三つのキャビティに、ｕ３、ｖ３、ｗ３のコイルについてはｖ３に設けられた三つのキャビティに装着される。

そして、固定子鉄心の一方の端面のキャビティに、ワイヤ径よりも小さい巾の導通用溝を一端に有した圧接端子が、複数一体化された状態にて挿入されることにより、巻始め端末と各リード側渡り線とを電気的に接続している。

同様に、固定子鉄心の他方の端面のキャビティに、ワイヤ径よりも小さい巾の導通用溝を一端に有した圧接端子が、複数一体化された状態にて挿入されることにより、ｕ、ｖ、ｗ相の巻終り端末同士を電気的に接続し、中性点を構成している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１１１３６２号公報

従来の固定子の結線処理構造は、圧接端子を挿入するだけで結線することができるので、結線工程の自動化には適しているが、可成りのスペースを必要とするものであった。従って、各磁極歯の固定子上端面に配置できるキャビティのスペースは３個が限界であり、５〜６本の結線が必要な場合には、固定子の両端面を使用して結線せざるを得なかった。このため、固定子の反転工程が必要であったり、検査工程でも両端面を確認しなければならない等、コストアップの要因となっていた。

また、複数一体化された状態にて使用される圧接端子の形状は全て同じであるため、当然導通用溝も同じ寸法となっており、巻線の線径とリード側渡り線との線径が大きく異なる場合には、細い線径の方のワイヤが導通用溝の巾と同じかそれ以下になってしまうため、十分な接触抵抗を得ることができない。従って、巻線の線径が異なる固定子を製造する際には、同時に渡り線の線径も変更しなければならず、やはりコストアップの要因となっていた。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、各磁極歯の固定子片側端面の限られたスペースにて、電源線側、中性点側両方の結線を実施でき、価格の低減に寄与することができるとともに、固定子の小型化を図ることができる電動機の固定子を提供することを目的とする。

この発明に係る電動機の固定子は、内周部に沿って複数の磁極歯を有する固定子鉄心と、この固定子鉄心の各磁極歯に絶縁部材を介して巻回され、巻始め端末と巻終り端末とを有する巻線と、固定子鉄心の一方の端面に絶縁部材に一体に形成され、ワイヤ受けの役目を果たし、２本ずつのワイヤ拘束溝を有する第１、第２のキャビティと、異なる磁極歯に巻回された巻線の巻始め端末同士を接続するリード側渡り線と、異なる磁極歯に巻回された巻線の巻終り端末同士を接続する中性点側渡り線と、電源と巻線とを接続するリード線と、２本の導通用溝を有する圧接端子と、を備え、第１のキャビティの一方のワイヤ拘束溝に巻線の巻始め端末を装着し、第１のキャビティの他方のワイヤ拘束溝に１本または２本のリード側渡り線または１本のリード側渡り線とリード線を装着すると共に、第２のキャビティの一方のワイヤ拘束溝に巻線の巻終り端末を装着し、第２のキャビティの他方のワイヤ拘束溝に１本または２本の中性点側渡り線を装着し、圧接端子を第１、第２のキャビティに挿入して、巻線の巻始め端末と１本または２本のリード側渡り線または１本のリード側渡り線とリード線との接続、及び巻線の巻終り端末と１本または２本の中性点側渡り線との接続を行うことを特徴とする。

この発明に係る電動機の固定子は、各磁極歯の固定子片側端面の限られたスペースにて、電源線側、中性点側両方の結線を実施できるので、コストの低減に寄与することができるとともに、固定子の小型化を図ることができる。

実施の形態１．
図１乃至図４は実施の形態１を示す図で、図１は固定子の上面図、図２は絶縁部材の詳細な構造を示す図、図３は固定子の結線図、図４は固定子の結線方法を示す説明図である。

図１に示すように、固定子１は、内周部に沿って複数の磁極歯を有する固定子鉄心２と、この固定子鉄心２の各磁極歯に絶縁部材３を介して直接巻回される巻線４とを備える。巻線４は、各相３個ずつの合計９個のコイルｕ１〜ｗ３が、回転方向にｕ相、ｖ相、ｗ相の順で繰り返し配置されている。

そして、固定子鉄心２の一方の端面には、絶縁部材３と一体成形され、ワイヤ受けの役目を果たすキャビティ５１、５２が配置されている。
第１のキャビティはキャビティ５１、第２のキャビティはキャビティ５２に相当する。

図２に示すように、キャビティ５１、５２には、それぞれ２本ずつのワイヤ拘束溝５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂが設けられている。

また、絶縁部材３は、絶縁部材の胴体部３１、絶縁部材の回転子側巻線保持部３２、絶縁部材の磁極歯嵌合溝３３を備え、絶縁部材３は固定子鉄心２の磁極歯の片側端面から絶縁部材の磁極歯嵌合溝３３を嵌めこんだ状態でキャビティ５１、５２と絶縁部材の胴体部３１と絶縁部材の回転子側巻線保持部３２との空間の間に巻線４を巻回することになる。

図３の固定子の結線図に示すように、各相毎に巻始め端末４ａ同士がリード側渡り線６１〜６６により接続される。詳しくは、コイルｕ１の巻始め端末４ａと、コイルｕ２の巻始め端末４ａとがリード側渡り線６１により接続され、コイルｕ２の巻始め端末４ａと、コイルｕ３の巻始め端末４ａとがリード側渡り線６２により接続される。また、コイルｖ１の巻始め端末４ａと、コイルｖ２の巻始め端末４ａとがリード側渡り線６３により接続され、コイルｖ２の巻始め端末４ａと、コイルｖ３の巻始め端末４ａとがリード側渡り線６４により接続される。さらに、コイルｗ１の巻始め端末４ａと、コイルｗ２の巻始め端末４ａとがリード側渡り線６５により接続され、コイルｗ２の巻始め端末４ａと、コイルｗ３の巻始め端末４ａとがリード側渡り線６６により接続される。

巻終り端末４ｂは、隣り合うｕ、ｖ、ｗのコイル同士が中性点側渡り線７１〜７６により接続されている。詳しくは、コイルｕ１の巻終り端末４ｂと、コイルｖ１の巻終り端末４ｂとが中性点側渡り線７１で接続され、コイルｖ１の巻終り端末４ｂと、コイルｗ１の巻終り端末４ｂとが中性点側渡り線７２で接続される。また、コイルｕ２の巻終り端末４ｂと、コイルｖ２の巻終り端末４ｂとが中性点側渡り線７３で接続され、コイルｖ２の巻終り端末４ｂと、コイルｗ２の巻終り端末４ｂとが中性点側渡り線７４で接続される。さらに、コイルｕ３の巻終り端末４ｂと、コイルｖ３の巻終り端末４ｂとが中性点側渡り線７５で接続され、コイルｖ３の巻終り端末４ｂと、コイルｗ３の巻終り端末４ｂとが中性点側渡り線７６で接続される。

そのため、各相を構成する３つずつのコイルが、それぞれ並列に接続されていることが分かる。即ち、コイルｕ１、ｕ２、ｕ３が並列に接続され、またコイルｖ１、ｖ２、ｖ３が並列に接続され、さらにコイルｗ１、ｗ２、ｗ３が並列に接続される。

再び図１に戻ると、巻線４から引き出される巻始め端末４ａが、キャビティ５１のワイヤ拘束溝５１ａに装着され、巻終り端末４ｂが、キャビティ５２のワイヤ拘束溝５２ｂに装着される。

また、リード側渡り線６１がｕ１〜ｕ２、リード側渡り線６２がｕ２〜ｕ３、リード側渡り線６３がｖ１〜ｖ２、リード側渡り線６４がｖ２〜ｖ３、リード側渡り線６５がｗ１〜ｗ２、リード側渡り線６６がｗ２〜ｗ３を結ぶようにキャビティ５１のワイヤ拘束溝５１ｂに装着される。

このとき、ｕ２、ｖ２、ｗ２については、ワイヤ拘束溝５１ｂに２本の渡り線が装着されていることになる。

さらに、中性点側渡り線７１がｕ１〜ｖ１、中性点側渡り線７２がｖ１〜ｗ１、中性点側渡り線７３がｕ２〜ｖ２、中性点側渡り線７４がｖ２〜ｗ２、中性点側渡り線７５がｕ３〜ｖ３、中性点側渡り線７６がｖ３〜ｗ３を結ぶようにキャビティ５２のワイヤ拘束溝５２ａに装着される。

このとき、ｖ１、ｖ２、ｖ３については、ワイヤ拘束溝５２ａに２本の渡り線が装着されていることになり、ｖ２に関しては、計６本のワイヤが集まることになる。

参考までに他の箇所については、ｕ１に関してはリード線１本と渡り線２本が含まれるので計５本、ｕ２に関しては渡り線３本が含まれるので計５本、ｕ３に関しては渡り線２本が含まれるので計４本、ｖ１に関してはリード線１本と渡り線３本が含まれるので計６本、ｖ２に関しては既に述べたように渡り線４本が含まれるので計６本、ｖ３に関しては渡り線３本が含まれるので計５本、ｗ１に関してはリード線１本と渡り線２本が含まれるので計５本、ｗ２に関しては渡り線３本が含まれるので計５本、ｗ３に関しては渡り線２本が含まれるので計４本である。

そして、キャビティ５１、５２に導通用溝８ａ、８ｂを有する圧接端子８が挿入され、巻線４と渡り線或いはリード線とが電気的に接続されている。

図４に示すように、キャビティ５１上に、巻線４の巻始め端末４ａとリード側渡り線６１〜６６を配置し、この上からこれらワイヤ径よりも小さい幅の導通用溝８ａ、８ｂを一端に有した圧接端子８をキャビティ内に押し込む。巻線４の巻始め端末４ａとリード側渡り線６１〜６６はキャビティ５１に設けられたワイヤ拘束溝５１ａ、５１ｂにより拘束されるから、巻始め端末４ａとリード側渡り線６１〜６６の絶縁層は圧接端子８の導通用溝８ａ、８ｂにより除去される。これにより巻線４と圧接端子８、及びリード側渡り線６１〜６６と圧接端子８とが導通するため、巻線４とリード側渡り線６１〜６６とが接続状態になる。

同様に、キャビティ５２上に、巻線の巻終り端末４ｂと中性点側渡り線７１〜７６を配置し、圧接端子８をキャビティ５２に挿入することにより、巻線４と中性点側渡り線７１〜７６とが接続状態になる。

上述した実施の形態１によれば、巻線の巻始め端末４ａとリード側渡り線６１〜６６の中の１本または２本またはリード側渡り線６１〜６６の中の１本とリード線、及び巻終り端末４ｂと中性点側渡り線７１〜７６の中の１本または２本、の結線を固定子鉄心の片側端面上の磁極歯毎の限られたスペースにて行うことができるので、自動化が容易になりコストの増加を防止することができる。また、結線しない側のキャビティは不要になるので、その分絶縁部材を小さくすることができ、固定子の小型化が図れる。

また、例えば結線される３本のワイヤの内、片側の導通用溝に挿入される２本のワイヤの線径が大きく異なると、細い線径の方のワイヤが導通用溝の巾と同じか小さくなってしまうため、十分な接触抵抗を得ることができない。従って、片側の導通用溝に挿入される２本のワイヤが、巻線の端末と渡り線であった場合、巻線の線径が異なる固定子を製造する際には、同時に渡り線の線径も変更しなければならないが、上述した実施の形態によれば、結線される３本のワイヤの内、片側の導通用溝に挿入する２本のワイヤをいずれも渡り線としたので、巻線の線径が異なる固定子を製造する際でも、渡り線は線径を変更する必要がない。従って、渡り線の段取り換えが不要になり、コストの増加を防止することができる。

実施の形態２．
実施の形態１において、結線される３本のワイヤの内、片側の導通用溝に挿入する２本のワイヤの線径が大きく異なると、十分な接触抵抗を確保することができないと説明したが、２本のワイヤの線径が同じ場合でも十分な接触抵抗を確保することはできない。

図５は実施の形態２を示す図で、巻線と渡り線との接続状態を示す説明図である。図５（ａ）に示すように、圧接端子８の導通用溝に渡り線が挿入されると、導通用溝はハの字になるように広がる。よって、下側に配置されたワイヤと圧接端子８との接触面積が小さくなり接触抵抗が小さくなってしまう。

ところが、本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、下側に配置するワイヤの線径を、上側に配置するワイヤの線径よりも大きくしているので、圧接端子８の導通用溝がハの字状に広がっても、上下のワイヤとも同様に接触面積を確保できる。ここで、上下のワイヤの線径差は、０．０５〜０．１５ｍｍが最適である。
ワイヤは、リード側渡り線６１〜６６、中性点側渡り線７１〜７６、リード線９に相当する。

以上より、本実施の形態によれば、下側に配置するワイヤの線径を、上側に配置するワイヤの線径よりも大きくしているので、圧接端子８の導通用溝に渡り線が挿入されて、圧接端子８の導通用溝がハの字状に広がっても、上下のワイヤとも同様に接触面積を確保できる。圧接端子８の片側の導通用溝に挿入するワイヤ２本とも、確実に接触抵抗を確保することができるので、信頼性に優れた固定子を提供することができる。

実施の形態１を示す図で、図１は固定子の上面図である。実施の形態１を示す図で、絶縁部材の詳細な構造を示す図である。実施の形態１を示す図で、固定子の結線図である。実施の形態１を示す図で、固定子の結線方法を示す説明図である。実施の形態２を示す図で、巻線と渡り線との接続状態を示す説明図である。

符号の説明

１固定子、２固定子鉄心、３絶縁部材、４巻線、４ａ巻始め端末、４ｂ巻終り端末、８圧接端子、８ａ，８ｂ導通用溝、９リード線、３１絶縁部材の胴体部、３２絶縁部材の回転子側巻線保持部、３３絶縁部材の磁極歯嵌合溝、５１，５２キャビティ、５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂワイヤ拘束溝、６１〜６６リード側渡り線、７１〜７６中性点側渡り線。

Claims

内周部に沿って複数の磁極歯を有する固定子鉄心と、
この固定子鉄心の各磁極歯に絶縁部材を介して巻回され、巻始め端末と巻終り端末とを有する巻線と、
前記固定子鉄心の一方の端面に前記絶縁部材に一体に形成され、ワイヤ受けの役目を果たし、２本ずつのワイヤ拘束溝を有する第１、第２のキャビティと、
異なる磁極歯に巻回された前記巻線の巻始め端末同士を接続するリード側渡り線と、
異なる磁極歯に巻回された前記巻線の巻終り端末同士を接続する中性点側渡り線と、
電源と前記巻線とを接続するリード線と、
２本の導通用溝を有する圧接端子と、
を備え、前記第１のキャビティの一方のワイヤ拘束溝に前記巻線の巻始め端末を装着し、前記第１のキャビティの他方のワイヤ拘束溝に１本または２本の前記リード側渡り線または１本の前記リード側渡り線と前記リード線を装着すると共に、前記第２のキャビティの一方のワイヤ拘束溝に前記巻線の巻終り端末を装着し、前記第２のキャビティの他方のワイヤ拘束溝に１本または２本の前記中性点側渡り線を装着し、前記圧接端子を前記第１、第２のキャビティに挿入して、前記巻線の巻始め端末と１本または２本の前記リード側渡り線または１本の前記リード側渡り線と前記リード線との接続、及び前記巻線の巻終り端末と１本または２本の前記中性点側渡り線との接続を行うことを特徴とする電動機の固定子。
前記圧接端子の導通用溝に２本のワイヤが挿入される場合、下側に配置される方の線径を、上側に配置される方の線径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の電動機の固定子。