JP5409234B2

JP5409234B2 - 電動機

Info

Publication number: JP5409234B2
Application number: JP2009221320A
Authority: JP
Inventors: 雅司黒古; 重貴中村; 鐘治真野
Original assignee: アイチエレック株式会社
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP2011072128A

Description

本発明は固定子歯部に樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻き方式で巻き付けられた電動機に関する。

従来、固定子歯部に樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻き方式の電動機において、電動機の隣り合う固定子の歯部に巻き付けられた巻線間の相間絶縁の介挿方法には、特開２００２−１１２４８８号（特許文献１）及び特開２００３−３３９１３０号がある。
特許文献１では、固定子の隣り合う歯部に相間絶縁の断面形状がＶ字に形成された相間絶縁を固定子のスロット開口部に面して介挿して相間絶縁を行った電動機が示され、また、相間絶縁のＶ字開口部の端部をスロット開口部と反対側に折り曲げ巻線と固定子の間に介挿して固定した電動機が示されている。

また、特許文献２では同様に電動機の隣り合う固定子の歯部に巻き付けられた巻線間の相間絶縁として、短冊形状の絶縁材の中央部分を折り曲げて、折り曲げ部分が固定子端面側のどちらか一方に向くようにスロット内にＶ字形状に装着し、Ｖ字形状の両端部より固定子の周方向にＬ字形状に伸びた耳折れ部分を固定子の鉄心と巻線の間に挟み込んで相間絶縁を固定した電動機が示されている。

特開２００２−１１２４８８号公報特開２００３−３３９１３０号公報

従来、固定子歯部に樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻き方式の電動機においては、固定子の歯部に巻き付けられる巻線の割合が多くなった場合、固定子の隣り合う歯部に巻き付けられた巻線同士が接触し相間の絶縁不良がないように相間絶縁を施しているものの、電動機の運転時、電動機の振動等により相間絶縁がずれて脱落する恐れがある。

また、空調機や冷蔵庫の圧縮機に用いる電動機では圧縮機に電動機を組み込んだ後に、固定子の歯部に巻き付けた巻線に直流電流を加えて、回転子に備えた永久磁石を着磁する組み込み着磁が一般的に行われているが、この組み込み着磁を行う際、固定子に巻き付けられた巻線が大きく動き、相間絶縁がずれて脱落する恐れがある。
特に、電動機の固定子の歯部に巻き付けられた巻線量が少ない場合は、この影響が堅調にでる可能性がある。

そこで、固定子の歯部に巻き付けた巻線間の相間を確実に絶縁し、相間絶縁が脱落することがない電動機の構造を提供するものである。

複数の鋼板を積層した固定子であって、前記固定子は隣り合う歯部によってスロットが設けられ、前記固定子の歯部には樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、
前記樹脂絶縁は、固定子の歯部の内径側に内周壁を有し、固定子の外径側に外周壁を有し、内周壁と外周壁とを繋ぎ巻線を巻き付けるための胴部を有しており、
前記樹脂絶縁の巻線胴部に巻き付けた巻線相互間には、巻線相互間を絶縁するための相間絶縁が介挿され、
前記相間絶縁は、前記樹脂絶縁の前記固定子のスロット側に面するスロット底部の外周壁からスロット側に飛び出した凸部により前記相間絶縁が抜け落ちないように掛り止めした電動機とする。

また、複数の鋼板を積層した固定子であって、前記固定子は隣り合う歯部によってスロットが設けられ、前記固定子の歯部には樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、
前記樹脂絶縁は、固定子の歯部の内径側に内周壁を有し、固定子の外径側に外周壁を有し、内周壁と外周壁とを繋ぎ巻線を巻き付けるための胴部を有しており、
前記樹脂絶縁の胴部に巻き付けた巻線相互間には、巻線相互間を絶縁するための相間絶縁が介挿され、前記相間絶縁の形状は、固定子積層方向から見て断面形状が略Ｖ字に形成された相間絶縁であり、
前記相間絶縁の断面形状が略V字に形成された相間絶縁の開口部を、前記固定子の各スロット開口部に面して介挿し、
前記相間絶縁は、前記樹脂絶縁の前記固定子のスロット側に面するスロット底部の外周壁からスロット側に飛び出した凸部により前記相間絶縁が抜け落ちないように掛り止めした電動機とする。

また、前記樹脂絶縁の前記固定子のスロット側に面するスロット底部の外周壁からスロット側に飛び出した凸部の形状が固定子のスロット内に向けて延びた鍵形状とすることにより前記相間絶縁が抜け落ちないように掛り止めした電動機とする。

また、前記樹脂絶縁の前記固定子のスロット側に面するスロット底部の外周壁からスロット側に飛び出した凸部は、前記固定子の隣り合う歯部によって設けられたスロットのスロット開口部から径方向に延長したスロット底部近傍の外周壁の固定子積層方向の任意の位置に設けた電動機とする。

本発明の電動機を用いることにより、固定子の歯部に巻き付けた巻線間の相間を確実に絶縁し、相間絶縁が脱落することがない電動機とすることができ、品質を向上した絶縁構造の電動機とすることができる。

本発明の実施形態の電動機の図。図１の部分拡大図。図２を固定子上から見た図。別の相間絶縁を用いた図。図４を固定子上から見た図。別の実施形態の図。

本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１に示した電動機の固定子１０は、複数の電磁鋼板を積層し、隣同士の薄板電磁鋼板に設けた凸凹（かしめ部４０）をかしめた、周知のオートクランプ装置（自動かしめ装置）により一体に固着した固定子１０である。尚、複数の薄板電磁鋼板を積層し、固定子外周側の複数個所を溶接して一体固着した固定子でもよい。

また、本実施形態の高占積率の電動機は、空調機の室外機や冷蔵庫の圧縮機を駆動する電動機や車両搭載用電動機に用いることができる。また、図示していないが本実施形態の電動機の回転子は、固定子１０の内径側で回転駆動する内転型の回転子を用いている。

また、この固定子１０の歯部５０には直接巻線３０が巻き付けられた集中巻き方式により巻線３０が施されている。固定子１０のスロット数は６スロットであり、固定子１０の薄板電磁鋼板が積層された固定子積層方向の両端部には樹脂絶縁端板６０が装着されている。

樹脂絶縁６０は、固定子１０の外径側で固定子端面側とは反対の固定子積層方向に延びた外周壁６０ａと、固定子１０の内径側で固定子端面側とは反対の固定子積層方向に延びた内周壁６０ｂが設けられている。そして、外周壁６０ａと内周壁６０ｂを繋ぎ固定子１０の歯部５０を覆い、巻線３０を巻き付ける胴部６０ｃが設けられている。

図１に示した固定子１０の積層方向の両端部に装着した樹脂絶縁端板６０は、上側樹脂絶縁端板６１と下側樹脂絶縁端板６２（図示していない）により構成されている。固定子１０のスロット１１内は、上側樹脂絶縁端板６１及び下側樹脂絶縁端板６２から延びた樹脂絶縁によりスロット１１内を覆うように絶縁が施されており、スロット１１内の略中央部でスロット１１の先端部分が重なる様に装着されている。

また、固定子１０のスロット１１内を絶縁する他の方法としては、固定子１０のスロット１１内に巻線３０を多く巻き付けることができるようにフィルム状のスロット絶縁紙を用いて構成してもよい。尚、それぞれのスロット１１内の歯部先端部５１の絶縁構造は、スロット１１内が、樹脂絶縁端板６０から延びた樹脂絶縁で覆われていても、フィルム状の絶縁紙で覆われていても、固定子１０のスロット１１内の固定子歯部周方向に伸びた歯部先端部５１までも覆うように構成されている。これにより、固定子１０と巻線３０との絶縁距離を確実に確保することができる。

本実施形態では、固定子１０の両端部に樹脂絶縁端板６０の上側樹脂絶縁端板６１と下側樹脂絶縁端板６２を有しているが、絶縁構造上での大きな違いがないため便宜上樹脂絶縁端板６１を用いて説明する。

尚、樹脂絶縁端板６０の材質としては、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、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）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が用いられている。

図１に示しているように固定子１０の歯部５０に樹脂絶縁端板６０が装着され、樹脂絶縁６０の胴部６０ｃに巻線３０が巻き付けられている。固定子１０のスロット１１には隣り合う歯部５０に巻き付けられた巻線３０が近接しており、巻線同士が接触する可能性があるため巻線相互間に相間絶縁７０を介挿している。

相間絶縁７０は短冊状のフィルムの略中央部を２つ折りにし固定子１０の歯部５０に巻き付けられて巻線３０の巻線相互間に介挿している。鋼板が積層された固定子積層方向から見た場合、相間絶縁７０の断面形状が略Ｖ字形状となり、図１に示した様に略Ｖ字形状の尖端の頂点７０ｃがスロット底部５３側に位置している。

尚、相間絶縁７０（８０）の材質としては、樹脂絶縁６０と同様の材料を用いることができ、相間絶縁７０（８０）はフィルム状の薄板絶縁でもよく、樹脂成形した絶縁でも可能である。

図２には、前記した相間絶縁７０が固定子１０の歯部５０に巻き付けられて巻線３０の巻線相互間に介挿した状態を示した部分拡大図である。図３は、図２に示した固定子１０を上から見た場合の図である。
図２及び図３に示したように略Ｖ字に形成された相間絶縁７０は、固定子１０の隣り合う歯部５０によって設けられたスロット１１のスロット開口部５２に面し、前記した略Ｖ字に形成された尖端部７０ｃとは逆の略Ｖ字に開口した開口部が面するように固定子１０の歯部５０に巻き付けられた巻線３０の巻線相互間に介挿している。
これにより、固定子１０の歯部５０に巻き付けられて巻線３０の巻線相互間は確実に絶縁することができる。

また、図４も同様に固定子１０の歯部５０に巻き付けられた巻線３０の巻線相互間に相間絶縁８０を介挿した場合を示している。図５は図４に示した固定子１０を上から見た場合の図である。図２及び図３と同様に略Ｖ字に形成された相間絶縁８０は、固定子１０の隣り合う歯部５０によって設けられたスロット１１のスロット開口部５２に面し、前記した尖端部７０ｃと同様に略Ｖ字に形成された尖端部８０ｃとは逆の略Ｖ字に開口した開口部が面するように固定子１０の歯部５０に巻き付けられた巻線３０の巻線相互間に介挿している。
更に、図４及び図５の場合では、相間絶縁８０が動かないようにするために、相間絶縁８０のＶ字の開口側の端部をスロット開口部５２側とは反対方向の固定子周方向に折り曲げた折り曲げ部８０ａを設けている。この相間絶縁８０のＶ字の開口側の端部を折り曲げた折り曲げ部８０ａを固定子１０の内径側歯部先端部５１と巻線３０との間に介挿固定している。

より詳しくは、折り曲げ部８０ａは、固定子１０の内径側の歯部先端部５１とスロット１１内を覆う樹脂絶縁及びフィルム状のスロット絶縁との間に介挿してもよいが、好ましくは、固定子１０の鉄心の歯部先端部５１のスロット１１内を覆う樹脂絶縁及びフィルム状のスロット絶縁と固定子１０の歯部５０に巻き付けた巻線の間に挟み込むように介挿するとよい。これにより相間絶縁８０の折れ曲げ部分８０ａが固定子１０の積層された積層鉄心の隙間に引っ掛かり挿入しづらくなることもなく、スロット１１内を覆う樹脂絶縁及びフィルム状のスロット絶縁と、歯部５０に巻き付けた巻線の間に容易に介挿することができる。
これにより、固定子１０の歯部５０に巻き付けられて巻線３０の巻線相互間は確実に絶縁することができる。

しかしながら、電動機運転時の振動等の発生により、この相間絶縁７０（８０）がずれる可能性がある。特に、固定子１０のスロット１１内の巻線３０が占める割合（占積率）が少ない場合、この相間絶縁７０（８０）がずれる可能性が大きくなる。

また、空調機や冷蔵庫の圧縮機に用いる電動機では圧縮機に電動機を組み込んだ後に、固定子１０の歯部５０に巻き付けた巻線３０に直流電流を加えて、回転子に備えた永久磁石を着磁する組み込み着磁を行う際、固定子１０に巻き付けられた巻線３０が大きく動き、相間絶縁７０（８０）がずれる恐れがある。

然るに、図１及び図２の場合に示しているように固定子１０のスロット１１のスロット底部５３に位置する、固定子１０に装着した樹脂絶縁６０の外周壁６０ａのスロット１１側に飛び出した凸部６０ｄを設けている。この凸部６０ｄにより相間絶縁７０の頂点７０ｃが掛り止めされ落ちないようにしている。この凸部６０ｄの形状は、スロット１１側に飛び出し固定子１０の歯部５０に樹脂絶縁６０の胴部６０ｃに巻線３０を集中巻きするための巻線機のノズルが当たらないような位置に設けることが望ましい。

例えば、巻線機のノズルが固定子１０の歯部５０に巻線３０を集中巻きする際のノズルの動きに凸部６０ｄが干渉しないようにし、また、固定子１０の歯部５０に巻き付ける巻線３０のスロット１１内の巻き付け面積が低下しないようにすればよく、具体的には、固定子１０のスロット１１のスロット開口部５２から径方向に延長したスロット底部５３の近傍の外周壁６０ａの固定子積層方向の任意の位置に設けることが好ましい。

尚、スロット１１内のスロット開口部５２から、スロット開口部５２の開口幅で径方向に延長したスロット底部５３までの空間は、固定子１０の歯部５０に巻線３０を巻き付けるための巻線機のノズルが通過する空間であるため、より好ましくは巻線３０を巻き付ける固定子１０のスロット１１内においては、スロット１１側に飛び出した凸部６０ｄが邪魔になるため、凸部６０ｄを設ける範囲としては、スロット開口部５２から固定子１０の外径方向に延長したスロット底部５３の位置であり、固定子１０の固定子端面から固定子端面側とは反対の固定子積厚方向に延びた外周壁６０ａの上端部までの間に設けることが好ましい。本実施形態の凸部６０ｄの位置は、巻線機のノズルが通過するのに一番影響の少ない外周壁６０ａの上端部に設けている。

また、スロット１１側に飛び出した凸部６０ｄの形状は、Ｄ型、四角、三角、長方形等何れを用いてもよく、凸部６０ｄの形状にとらわれない。相間絶縁７０がずれないように固定することができればよい。
更に、確実に相間絶縁７０を固定する構造として、図６に示したように外周壁６０ａに沿ってスロット内に向かい延びた鍵形状（逆Ｌ字）の凸部６０ｅとすることにより、相間絶縁７０を外周壁６０ａと鍵形状にした凸部６０ｅの間に挟み込み固定子積層方向及び固定子周方向の動きまでも強制し動かないように固定することもできる。本実施形態の凸部６０ｅの位置は、巻線機のノズルが通過するのに一番影響の少ない外周壁６０ａの上端部に設けている。尚、Ａ−Ａ'部分断面図は、鍵形状（逆Ｌ字）の凸部６０ｅに相間絶縁７０の端部が掛り止めされた部分断面図を示している。

また、相間絶縁７０（８０）の形状は、短冊状のフィルムの略中央部を２つ折りにし固定子１０の歯部５０に巻き付けられて巻線３０の巻線相互間に介挿した場合、鋼板が積層された固定子積層方向から見た場合、相間絶縁７０（８０）の断面形状が略Ｖ字形状とし、略Ｖ字形状の尖端が頂点７０ｃ（８０ｃ）を有している形状としたが、固定子積層方向の巻線相互間に配置した際、相間絶縁がスロット内で折れ曲がり、巻線相互間が接触しない形状であればよく、外周壁からスロット側に飛び出した凸部に掛り止めができる形状であればよい。例えば、相間絶縁の断面形状が略Ｌ字形状でも同様の効果を得ることができる。

また、スロット１１側に飛び出した凸部６０ｄは樹脂絶縁６０の上側樹脂端板６１及び下側樹脂絶縁端板６２の両方に設けてもよいが、どちらか一方に設けてもよい。例えば、上側樹脂絶縁端板６１側に各巻線３０から引出した引出線や、電源側に接続するためのリード線及びそれらを接続した接続点等を、上側樹脂絶縁端板６１の胴部６０ｃに巻き付けた巻線３０の上端で固定することにより、下側樹脂絶縁端板６２側から介挿した相間絶縁７０（８０）の端部がこれらに当接し、下側樹脂絶縁端板６２に設けた凸部６０ｄによって相間絶縁７０（８０）を固定することができる。

これにより電動機運転時の振動等が発生しても相間絶縁７０（８０）がずれることなく固定することができる。また、固定子１０のスロット１１内の巻線３０が占める割合（占積率）が少ない場合において特に有効である。

また、空調機や冷蔵庫の圧縮機に用いる電動機の固定子１０の巻線３０を利用して回転子に備えた永久磁石を着磁する組み込み着磁を行っても相間絶縁７０（８０）がずれることなく固定することができる。

１０・・・固定子
１１・・・スロット
３０・・・巻線
４０・・・かしめ部
５０・・・歯部
５１・・・歯部先端部
５２・・・スロット開口部
５３・・・スロット底部
６０・・・樹脂絶縁端板
６０ａ・・・外周壁
６０ｂ・・・内周壁
６０ｃ・・・胴部
６０ｄ・・・凸部
６０ｅ・・・鍵形状の凸部
６１・・・上側樹脂端板
６２・・・下側樹脂端板
７０、８０・・・相間絶縁
８０ａ・・・折り曲げ部分
７０ｃ、８０ｃ・・・Ｖ字の頂点

Claims

複数の鋼板を積層した固定子であって、前記固定子は隣り合う歯部によってスロットが設けられ、前記固定子の歯部には樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、
前記樹脂絶縁は、固定子の歯部の内径側に内周壁を有し、固定子の外径側に外周壁を有し、内周壁と外周壁とを繋ぎ巻線を巻き付けるための胴部を有しており、
前記樹脂絶縁の巻線胴部に巻き付けた巻線相互間には、巻線相互間を絶縁するための相間絶縁が介挿され、
前記相間絶縁は、前記樹脂絶縁の前記固定子のスロット側に面するスロット底部の外周壁からスロット側に飛び出した凸部により前記相間絶縁が抜け落ちないように掛り止めしたことを特徴とする電動機。
複数の鋼板を積層した固定子であって、前記固定子は隣り合う歯部によってスロットが設けられ、前記固定子の歯部には樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、
前記樹脂絶縁は、固定子の歯部の内径側に内周壁を有し、固定子の外径側に外周壁を有し、内周壁と外周壁とを繋ぎ巻線を巻き付けるための胴部を有しており、
前記樹脂絶縁の胴部に巻き付けた巻線相互間には、巻線相互間を絶縁するための相間絶縁が介挿され、前記相間絶縁の形状は、固定子積層方向から見て断面形状が略Ｖ字に形成された相間絶縁であり、
前記相間絶縁の断面形状が略V字に形成された相間絶縁の開口部を、前記固定子の各スロット開口部に面して介挿し、
前記相間絶縁は、前記樹脂絶縁の前記固定子のスロット側に面するスロット底部の外周壁からスロット側に飛び出した凸部により前記相間絶縁が抜け落ちないように掛り止めしたことを特徴とする電動機。
前記樹脂絶縁の前記固定子のスロット側に面するスロット底部の外周壁からスロット側に飛び出した凸部の形状が固定子のスロット内に向けて延びた鍵形状とすることにより前記相間絶縁が抜け落ちないように掛り止めしたことを特徴とする請求項１項または請求項２項記載の電動機。
前記樹脂絶縁の前記固定子のスロット側に面するスロット底部の外周壁からスロット側に飛び出した凸部は、前記固定子の隣り合う歯部によって設けられたスロットのスロット開口部から径方向に延長したスロット底部近傍の外周壁の固定子積層方向の任意の位置に設けたことを特徴とする請求項１項及至請求項３項いずれか記載の電動機。