JP4914668B2 - 電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造、及び液封式電動機 - Google Patents

電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造、及び液封式電動機 Download PDF

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本発明は、電動機の固定子鉄心スロットにコイルを挿入して固定する電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造、及び該コイル固定構造を採用した液封式電動機に関するものである。
電動機の固定子鉄心スロットにコイルを挿入して固定する電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造として、ワニス処理を行う電動機では、その固定子鉄心のスロットに挿入されるコイル及び該コイルを固定するためのスロット内に挿入された楔はワニスで固定されるため、振動によるコイル及び楔のずれが生じない。
しかし、コイルに耐液絶縁電線を用いた液封式の電動機は、ワニス処理を行わないため、楔の圧迫でコイルを固定する。即ち、例えば図4に示すように、電動機固定子鉄心101のスロット102内に挿入された耐液絶縁電線からなるコイル103のスロット102内に位置する周囲に絶縁紙104、105、106を巻いた状態でスロット102内に楔107が振動でずれないように、電動機固定子鉄心101より楔107の長さを長くし、電動機固定子鉄心101の上下両端面で楔107を半田コテで溶かし突起108を作ることで固定していた。
また、他の方法として図5に示すように、絶縁紙104の上下両端部に予め折り返して折り返し部104aを設け、片側部分eをコイル103側に折り曲げその反発力によって楔107側に起き上がろうとし、その折り返し部104aの辺104bは楔107の端面上に位置する。この状態は図示を省略するが、電動機固定子鉄心101の下端においても同様である。また、楔107の長さは絶縁紙104の上下両端の折り返し部104aの辺104bに突き当たる長さ以下としている。従って、楔107の上下両端は絶縁紙104の上下の折り返し部104aによってこの位置において、その動きが制限されスロット102内に位置決め固定される。
しかしながら上記従来の電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造では、前記コイル103に使用されている耐液絶縁電線の被覆は熱に弱いのでコイル103の近傍で図4に示すように、楔107の固定のため熱源である半田コテを近づけることは好ましくない。
また、図5に示すように、絶縁紙104の折り返し部104aがコイル103の内側へ引き寄せられ、折り返し部104aの端面が楔107の端面より外れることがあり、楔107のコイル103をスロット102内に固定するという機能を果たさないことがある。特に液封式の電動機の場合は、耐液絶縁電線の被覆の劣化が電動機の寿命に大きく影響し、更に楔107の固定が十分でないと、振動により楔107がずれることにより事故が発生する恐れがあるため楔107の固定作業は慎重に行わなければならず、液封式の電動機の生産性に大きく影響していた。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、楔の固定に熱源を使用せず、容易且つ確実に楔が固定できる電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造、及びこのコイル固定構造を採用した液封式電動機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本願発明は、電動機固定子鉄心のスロット内にコイルを挿入すると共に、該スロット内に位置する該コイル外周に絶縁紙を巻き、更に該スロット内に楔を挿入することで前記コイルを該固定子鉄心のスロットに固定する電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造であって、前記楔に切欠き溝を設け、該楔の切欠き溝に位置し且つ前記絶縁紙の長手方向の一部のみに長手方向端部から突出する突出部を設け、該突出部を前記楔の切欠き溝に嵌め込んで該楔を前記スロット内に固定して前記コイルを固定することを特徴とする。
また、本願発明は、上記電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造において、前記絶縁紙には前記突出部とは別に片部を設け、該片部の端面部が前記コイルと楔との間に挟み込まれることを特徴とする。
また、本願発明は、上記電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造において、前記絶縁紙の突出部の前記楔の切欠き溝への嵌め込みを該突出部の折り曲げ反発力を利用して行うことを特徴とする。
また、本願発明は、耐液性の被覆を施した耐液絶縁電線からなるコイルが固定子鉄心のスロットに固定された構造の液封式電動機において、前記固定子鉄心のスロットに前記コイルを固定する構造に、上記電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造のいずれかを採用したことを特徴とする。
本願発明によれば、楔に切欠き溝を設け、該楔の切欠き溝に位置し且つ前記絶縁紙の長手方向の一部のみに長手方向端部から突出する突出部を設け、該突出部を楔の切欠き溝に嵌め込んで楔を固定するので、従来のように半田コテ等の熱源を用いて楔を溶かして突起を設けることなく(コイルを構成する耐液絶縁電線の被覆を熱により傷めるおそれがなく)、容易に且つ確実に楔を固定してコイルを安定して固定することができる。従って、電動機の生産性が向上し、電動機の寿命を損ねることなく、また楔の脱落による事故も防止できる。
また、本願発明によれば、絶縁紙には突出部とは別に片部を設け、該片部の端面部がコイルと楔との間に挟み込まれるので、片部の端面部の反発力により楔がコイルの反対側に押されることになり、絶縁紙の突出部の楔の切欠き溝への嵌め込みが安定的に維持され、楔の位置ずれを防止できる。
また、本願発明によれば、絶縁紙の突出部の楔の切欠き溝への嵌め込みを該突出部の折り曲げ反発力を利用して行うので、より容易に且つ確実に楔を固定することができる。従って、電動機の生産性の更なる向上が見込める。
また、本願発明によれば、液封式電動機の固定子鉄心のスロットにコイルを固定する構造に上記本願発明に係る電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造を採用したので、コイルを構成する耐液絶縁電線の被覆が劣化しないので、電動機の寿命の大幅な向上が期待できる。
以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図3は本発明に係る液封式電動機の全体構成例を示す縦断面図である。図示するように液封式電動機は筒状のフレーム11に固定子鉄心12を挿入固定し、該固定子鉄心12の中央に回転子13が固定された主軸14がラジアル軸受(負荷側)15、ラジアル軸受(反負荷側)16、スラスト軸受17に回転自在に支持され配置されている。そしてこの種の液封式電動機の内部には、水若しくは油等の封入液18を封入し、更に内外圧を調整し、且つモータ運転時における封入液18の熱膨張を吸収する目的でフレーム11の反負荷側にダイヤフラム19からなる調圧機構を設けている。なお、固定子鉄心12は例えば珪素鋼板を積層してなる。
固定子鉄心12には後に詳述する固定構造でコイル20が取り付けられている。なお、図3において、21、22はそれぞれ負荷側と反負荷側のフレーム側板であり、23、24はそれぞれ負荷側、反負荷側の軸受ブラケットである。また、25は軸受ケース、26は軸封装置、27、28はそれぞれボルトである。
〔第1実施形態〕
図1は本発明に係る電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造を示す図で、図1(a)は図3のA部分の拡大図、図1(b)は絶縁紙31の端部を示す図、図1(c)は楔40と絶縁紙31の一部を示す図である。本電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造は、3枚の絶縁紙31、32、33を挿入した固定子鉄心12のスロット12a内に耐液絶縁電線からなるコイル20を挿入し、次にスロット12a内に楔40を挿入して構成されている。
ここで絶縁紙32はコイル20の外周にこれを囲むように巻き回されてコイル20のスロット12a内への挿入時にコイル20が傷付くのを保護する目的の絶縁紙である。また、絶縁紙33は絶縁紙31の上にコ字状に取り付けられて、固定子鉄心12の端面にコイル20の圧迫によって絶縁紙31、32が破れて固定子鉄心12の端面にエッジでコイル20に傷が付くことを防止する目的の補強用の絶縁紙である。
一方絶縁紙31は、絶縁紙32の外周上にほぼ一巻き巻き付けた絶縁紙であり、固定子鉄心12の端面に位置する部分に、予め切込み34を付けて片部35を設ける、絶縁紙31のスロット12a挿入時は片部35を固定子鉄心12の端面に該片部35を合わせて挿入しスロット12a内側に位置する部分に突出部36が位置するようにしている。楔40は断面台形状でスロット12a内に挿入し所定の位置に固定した際に、絶縁紙31に設けた突出部36と一致する位置に切欠き溝41を設けている。
次に、上記電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造の組立てについて説明する。絶縁紙31に設けられている折り目は折らず、絶縁紙32、33をスロット12a内に挿入した後スロット12a内にコイル20を挿入し、次に絶縁紙31の片部35をコイル20に押付けるように曲げ、絶縁紙31の突出部36を図1(c)に示すようにスロット12aの内側に折る。この時、強く折り目を付けず、力を開放すると突出部36及び片部35よりその端面部36a、35aが起き上がる程度とする。この状態で楔40をスロット12a内に挿入する。
絶縁紙31の突出部36は、折り曲げの反発力によって楔40の切欠き溝41内部に入り込みそこに位置する。絶縁紙31の片部35より端面部35aは楔40がスロット12a内で回動し、突出部36が楔40の切欠き溝41より脱落するのを防止する。この状態で突出部36が楔40の切欠き溝41内に入り込みその内部に位置することで楔40の動きが制限され、スロット12a内に位置決め固定される。
〔第2実施形態〕
図2は本発明に係る電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造を示す図で、図2(a)は図3のA部分の拡大図、図2(b)は楔と絶縁紙31の一部を示す図である。なお、図2において、図1と同一部分は同一符号を付しその説明は省略する。
本電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造が図1に示すコイル固定構造と相違する点は、絶縁紙31の突出部36の形成方法が異なる。即ち、本コイル固定構造では、突出部36の1辺36bとなる部分を絶縁紙31に残し、他の3辺に当る部分に切込み36c、36d、36eを形成する。そして突出部36を絶縁紙31のヘリ側に起している。
上記電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造の組立ては、絶縁紙32、33をスロット12a内に挿入した後スロット12a内にコイル20を挿入し、次に突出部36をヘリ側に起した絶縁紙31を絶縁紙32と33の間に挿入する。この時絶縁紙31の突出部36を強く折り目を付けず、力を開放すると突出部36が起き上がる程度とする。この状態で楔40をスロット12a内に挿入する。楔40の切欠き溝41が絶縁紙31の突出部36が位置する部分に達すると、突出部36は該切欠き溝41内に入り込みその内部に位置することで楔40の動きが制限され、スロット12a内に位置決め固定される。
なお、上記実施形態例では、突出部36が形成された絶縁紙31以外の絶縁紙として2枚の絶縁紙32、33を用いた例を示したが、突出部36が形成された絶縁紙31以外の絶縁紙は2枚に限定されるものではなく、絶縁紙の補強やコイルの保護などの目的に応じ、その枚数や巻付け構造に種々の変形が可能である。
また、突出部36が形成された絶縁紙31を2枚とし、固定子鉄心12の上下端側からスロット12a内に挿入配置し、楔40の切欠き溝41を2箇所に設けた構造としてもよい。
また、突出部36が形成された絶縁紙31の片部35の折り曲げ工程は、楔40の形状により必ずしも必要なものではない。
また、本発明に係る電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造を液封式の電動機に使用した場合、コイルの耐液絶縁電線の被覆を楔を固定する時の熱によって劣化、損傷させる恐れがない。従って、特にその効果が顕著であるが、耐液絶縁電線を用いないコイルを用いた電動機(液封式でなくても良い)に適用してもよい。この場合も上記楔を固定するために用いる熱源を使用しないから、コイルが劣化損傷するということはない。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
本発明に係る電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造を示す図で、図1(a)は図3のA部分の拡大図、図1(b)は絶縁紙の端部を示す図、図1(c)は楔と絶縁紙の一部を示す図である。 本発明に係る電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造を示す図で、図2(a)は図3のA部分の拡大図、図2(b)は楔と絶縁紙の一部を示す図である。 本発明に係る液封式電動機の全体構成例を示す縦断面図である。 従来の電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造を示す図である。 従来の電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造を示す図である。
符号の説明
10 液封式電動機
11 フレーム
12 固定子鉄心
13 回転子
14 主軸
15 ラジアル軸受(負荷側)
16 ラジアル軸受(反負荷側)
17 スラスト軸受
18 封入液
19 ダイヤフラム
20 コイル
21 フレーム側板(負荷側)
22 フレーム側板(反負荷側)
23 軸受ブラケット(負荷側)
24 軸受ブラケット(反負荷側)
25 軸受ケース
26 軸封装置
27 ボルト
28 ボルト
31 絶縁紙
32 絶縁紙
33 絶縁紙
34 切込み
35 片部
36 突出部
40 楔
41 切欠き溝

Claims (4)

  1. 電動機固定子鉄心のスロット内にコイルを挿入すると共に、該スロット内に位置する該コイル外周に絶縁紙を巻き、更に該スロット内に楔を挿入することで前記コイルを該固定子鉄心のスロットに固定する電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造であって、
    前記楔に切欠き溝を設け、該楔の切欠き溝に位置し且つ前記絶縁紙の長手方向の一部のみに長手方向端部から突出する突出部を設け、該突出部を前記楔の切欠き溝に嵌め込んで該楔を前記スロット内に固定して前記コイルを固定することを特徴とする電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造。
  2. 請求項1に記載の電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造において、
    前記絶縁紙には前記突出部とは別に片部を設け、該片部の端面部が前記コイルと楔との間に挟み込まれることを特徴とする電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造。
  3. 請求項1又は2に記載の電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造において、
    前記絶縁紙の突出部の前記楔の切欠き溝への嵌め込みを該突出部の折り曲げ反発力を利用して行うことを特徴とする電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造。
  4. 耐液性の被覆を施した耐液絶縁電線からなるコイルが固定子鉄心のスロットに固定された構造の液封式電動機において、
    前記固定子鉄心のスロットに前記コイルを固定する構造に請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電動機固定子鉄心スロットへのコイル固定構造を採用したことを特徴とする液封式電動機。
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