JP4788769B2 - 電動機の固定子およびモールドモータ - Google Patents

Description

本発明は、家電機器用の電動機の固定子およびその固定子を用いたモールドモータに関する。

最近、家電用電動機は、省エネルギーの観点から高効率を求めるためにブラシレスモータへの転換が進んでいる。それに伴って、円環状ステータの内側と外側に磁石ロータを有する、２ロータ形の３相ブラシレスモータが注目されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

円環状ステータにトロイダル巻線を施す場合、通常、円環状ステータコアは半分割される。ついで、図１２に示すように、まず第１相コイル６０を、第２相コイルのためのスペースを残して巻線し、その後、そのスペースに第２相コイルを巻線する。この時、コイル間を接続する渡り線が、異なる相のコイルと接触する。したがって、第２相コイルを巻線する前に、第１相コイル６０と第１相の渡り線に絶縁テープを貼り付けるなどの絶縁処理を施す必要があり面倒である。コイルと渡り線の間に絶縁距離を確保して、絶縁テープの貼付を不要にする構成が望まれる。

通常、トロイダル巻線を施した固定子コアは、モータの固定子として完成させるために、樹脂モールドされる。したがって、固定子コアの構成は、モールド樹脂の高い圧力が印加されても、コイルと渡り線との間の絶縁距離が確保される構成でなければならない。

渡り線とコイルとの接触を防ぐため、例えば、特許文献３は、渡り線を収容するための絶縁性の溝を開示する。
日本特許出願特開２００５−３３３７２７号公報 日本特許出願特開２００６−１０１６５６号公報 日本特許出願特開平５−１８４０９２号公報

本発明の電動機の固定子は、環状のヨークとヨークの内径側と外径側の少なくとも一方にティースを有する固定子コアと、複数の溝と複数のガイドポストとを有し、固定子コアを覆う絶縁カバーと、固定子コアに絶縁カバーを介してトロイダル巻きで巻線された３相巻線とを有する。３相巻線の第１相、第２相、第３相のそれぞれは、複数のトロイダルコイルとコイル間を接続する渡り線とを有する。第１相の渡り線は、絶縁カバーの溝を通って第２相と第３相のコイルの内側を通る。第２相の渡り線は、絶縁カバーのガイドポストにガイドされて第１相コイルの上方を通り、そして溝を通って第３相のコイルの内側を通る。第３相の渡り線は、ガイドポストにガイドされて第１相と第２相のコイルの上方を通る。この構成により、モールド樹脂の高い圧力が印加されても、コイルと渡り線との間の絶縁距離は確保される。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

図１に示すように、環状固定子コアを半分に分割した分割固定子コア（以後「固定子コア」と言う）１は、ヨーク２の両側に内側ティース３と外側ティース４とを有する。絶縁カバー５が固定子コア１を覆う。以下、固定子コア１のティースの間のスロットに、３相巻線の第１相、第２相、第３相のコイルをトロイダル巻きで順次に巻線するステップを説明する。

まず、図１に示すように、固定子コア１に、第１相のコイル１１、１２、１３を、コイル間を接続する渡り線１４、１５を介して順次に巻線する。

次に、図２に示すように、固定子コア１に、第２相のコイル２１、２２、２３を、渡り線２４、２５を介して順次巻線する。渡り線２４は第１相のコイル１２上を渡る。同様に、渡り線２５は第１相のコイル１３上を渡る。

図２の空いたスロットに、第３相のコイル３１、３２、３３を順次巻線する（図４参照）。第３相の渡り線３４、３５は、既に巻線された第１相と第２相のコイル上を渡る。以上のように、各相の渡り線は他相コイルとコイル下またはコイル上で交差する。

図３は、第１相コイルと第２相コイルが巻線された固定子コア１の部分斜視図である。絶縁カバー５は、第３相コイルが巻線されるべき場所である肉厚部６に、溝１６、２６を有する。第１相の渡り線１４は溝１６に収容され、第２相の渡り線２４は溝２６内に収容される。絶縁カバー５は、更にガイドポスト７を有する。渡り線２４は、溝２６を過ぎて第１相のコイル１２上を渡る際には、コイル１２と所定の絶縁距離５０を保つようにガイドポスト７にガイドされる。

図４は、第１相、第２相、第３相のコイルが巻線された固定子コア１の斜視図を示す。第３相の渡り線３４、３５はともに、第１相と第２相のコイルと所定の絶縁距離を保つようにガイドポスト７にガイドされる。ガイドポスト７は、渡り線を内径側と外径側に分離配置するために内径側と外径側に設けられる。これにより、渡り線間の接触が防止される。図４では、渡り線３４と２４は、内径側と外径側に分離配置される。同様に、渡り線２５と３５は、内径側と外径側に分離配置される。

何らかの理由で渡り線の分離配置ができない場合は、図５に断面を示す、分離壁８を有するガイドポスト７を使用する。分離壁８が渡り線を分離するので、異なる相の渡り線をガイドする場合でも渡り線間の接触は防止される。

トロイダルコイルを有する固定子コア１をモータの固定子として完成するために樹脂モールドが行われる。図６は、モールド金型４０にセットされた固定子コア１を示す。固定子コア１のコイルと渡り線は、所定の絶縁距離を保つために、モールドゲート４１からの樹脂流の高い圧力で変形しないように構成されることが必要である。

樹脂流の圧力に対する対策として、渡り線と異相コイルとを分離する。渡り線を、例えばコイル下を通過させることにより、渡り線にコイルを介して樹脂流の圧力がかかるのを防止することができる。渡り線が、コイル上を通過する場合は、ガイドポストの間隔を短くすることにより、樹脂流による渡り線の変位を最小にすることができる。

また、図７に示すように、スロット開口部１７に巻線ガイド１８を設ける。巻線ガイド１８は、巻線時には電線をスロット開口部１７にガイドし、モールド時には、樹脂流の圧力により変形しないように、コイル２０を保持する。

なお、モールド樹脂として熱硬化性樹脂を使用すると好ましい。本発明の実施の形態における固定子をモールドモータに適用することができる。すなわち、本実施の形態の固定子を熱硬化性樹脂にて成形したモータフレームを有するモールドモータを提供することができる。このモールドモータにおいては、モールド時に熱硬化性樹脂の高い圧力が印加されても、コイルと渡り線との間の絶縁距離は確保される。

次に、巻線ステップの作業を安定させ、かつ３相巻線の相間絶縁に高い信頼性を得るための固定子コアの改善について図８から図１１を用いて説明する。

第１相コイル、第２相コイル、第３相コイルを順次巻線していくステップでは、巻線が終了した相のコイル端末２７は緩み防止のために固定する必要がある。図８に示すように、巻線端末付近の絶縁カバー５上に、突起状の保持部１９を設ける。コイル端末２７を保持部１９に結わえることにより、コイルの緩みを防止する。

また、図９に示すように、絶縁カバー５の溝１６（図３参照）の内壁にカバー２８を設ける。カバー２８は、渡り線を溝１６内に保持すると共に、肉厚部６に巻線されるコイルと渡り線との接近を防止する。

図１０では、絶縁カバー５は図９に示した肉厚部６と溝１６を持たない。渡り線上に絶縁シート３０が装着され、渡り線とコイルとの間を絶縁する。肉厚部６がないので固定子の厚みは減少する。絶縁シート３０は、接着以外にも、絶縁カバー５上に絶縁シート止め２９を設けることで簡単に装着できる。

なお、図１１に示すように、渡り線を浅い溝１６に収容し、その上に絶縁シート３０を装着することも可能である。

本発明の固定子は、３相巻線の相間絶縁に高い信頼性を有するので、ブラシレスモータのみならず、インダクションモータにも使用できる。

固定子コアに巻線された第１相コイルを示す図 固定子コアに巻線された第２相コイルを示す図 第１相コイル、第２相コイルが巻線された固定子コアの部分斜視図 第１相コイル、第２相コイル、第３相コイルが巻線された固定子コアの斜視図 分離壁を有するガイドポストの断面図 モールド金型セットされた固定子コアの図 スロット開口部に設けられた巻線ガイドの図 絶縁カバーに設けられた端末線保持部の図 渡り線を収容する溝の内壁に設けられた溝カバーの図 渡り線の絶縁を示す図 渡り線の絶縁を示す他の図 従来のトロイダル巻線を説明する図

符号の説明

１ 固定子コア
２ ヨーク
３ 内側ティース
４ 外側ティース
５ 絶縁カバー
６ 肉厚部
７ ガイドポスト
８ 分離壁
１１，１２，１３ 第１相コイル
１４，１５ 第１相渡り線
１６ 溝
１７ スロット開口部
１８ 巻線ガイド
１９ 保持部
２１，２２，２３ 第２相コイル
２４，２５ 第２相渡り線
２６ 溝
２７ コイル端末
２８ 溝カバー
２９ 絶縁シート止め
３０ 絶縁シート
３１，３２，３３ 第３相コイル
３４，３５ 第３相渡り線
５０ 絶縁距離

Claims (9)

1. 環状のヨークと前記ヨークの内径側と外径側の少なくとも一方にティースを有する固定子コアと、複数の溝と複数のガイドポストとを有し前記固定子コアを覆う絶縁カバーと、前記固定子コアに前記絶縁カバーを介してトロイダル巻きで巻線された３相巻線とを有する電動機の固定子で、
   前記３相巻線の第１相、第２相、第３相は、それぞれ複数のトロイダル巻きコイルと前記コイル間を接続する渡り線とを有し、
   前記第１相の渡り線は、前記溝を通って前記第２相と第３相のコイルの内側を通り、
   前記第２相の渡り線は、前記ガイドポストにガイドされて前記第１相コイルの上方を通り、そして前記溝を通って前記第３相のコイルの内側を通り、
   前記第３相の渡り線は、前記ガイドポストにガイドされて前記第１相と第２相のコイルの上方を通る電動機の固定子。
2. 前記固定子コアは半分割コアである請求項１記載の電動機の固定子。
3. 前記絶縁カバーは、コイル端末を保持するための突起状の保持部を有する請求項２記載の電動機の固定子。
4. 前記ガイドポストを前記絶縁カバーの外径側及び内径側に設け、前記ガイドポストにガイドされる前記渡り線を外径側と内径側に分離する請求項１記載の電動機の固定子。
5. 前記ガイドポストは、各相の前記渡り線を分離する分離壁を有する請求項１記載の電動機の固定子。
6. 前記絶縁カバーは、スロット開口部に形成された巻線ガイドを有する請求項１記載の電動機の固定子。
7. 前記絶縁カバーは、前記溝の内壁に形成された溝カバーを有する請求項１記載の電動機の固定子。
8. 前記絶縁カバー上を通る渡り線と、前記渡り線上に装着された絶縁シートと、前記絶縁シート上に巻線されたトロイダル巻きコイルとを有する請求項１記載の電動機の固定子。
9. 請求項１記載の電動機の固定子を熱硬化性樹脂で成形したモータフレームを有するモールドモータ。

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