JP5726156B2 - インシュレータ及び固定子 - Google Patents

Description

本発明は、モータのインシュレータ及び固定子に関する。

従来、巻軸に鍔を設けて巻溝が形成された巻回部、該巻回部の巻溝に巻回される巻線、該巻線が接続される端子を備え、該巻回部は、一端が巻軸に沿って該巻溝内に突出するように外部導出用端子が取り付けられ、該巻線は、巻き始め側が該外部導出用端子の一端に接続されて該巻溝内に多層に巻回されることを特徴とするインダクタンス素子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

軸部と軸部の両側に設けられた一対の鍔部とを有するボビン本体と、ボビン本体の軸部に支持されかつボビン本体の一面側または他面側の少なくともいずれか一方に突出された端子ピンと、一対の鍔部の少なくとも一方の鍔部における上記端子ピンの突設箇所に対応する位置とその鍔部の外周縁との間に亘って設けられ、その鍔部の外面に対して凹入した巻線導設路と、ボビン本体の軸部に巻回された巻線層を形成しその巻線層から引き出された巻き終端部が上記巻線導設路を経て上記端子ピンに巻き付けられた巻線と、を備えることを特徴とする巻線ボビンが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−２７５７２８号公報 実開平０５−０９１１５９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の技術によれば、巻線の巻き始め側が接続される外部導出用端子の一端が巻軸に沿って巻溝内に突出して露出し、露出した外部導出用端子の一端の上に巻線が巻回されるので、巻線が乱れ、損傷し、絶縁性が低下する、という問題がある。また、上記特許文献２に記載された従来の技術によれば、巻線の始端部を巻線部の外側に引き出して端子ピンに固定する構造であるが、巻線の始端部を巻線部の外側に引き出す分占積率が低下する、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、巻線の巻乱れが抑えられ、巻線の絶縁性が低下することがなく、巻線の占積率が高いインシュレータ及び固定子を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、胴部と該胴部の両端に設けられた一対の鍔部とを有し、該一対の鍔部間に前記胴部を底部とする巻溝が形成されたインシュレータにおいて、前記鍔部の外周部に開口する鍔部開口と前記胴部の外周部に開口する胴部開口とを有し、前記鍔部内を貫通する貫通孔と、前記貫通孔内に埋設され、一端が前記鍔部開口から突出し、他端が前記胴部開口の近傍まで延びる導電部材と、を備え、前記貫通孔の胴部開口の近傍には、該胴部開口から挿入される巻線の始端と前記導電部材とを導電接続する接続室が設けられ、該接続室の高さは、前記胴部開口の高さの２〜３倍の高さであり、該胴部開口から挿入された巻線の始端は、前記接続室の壁部に突き当たって鉤形に屈曲され、前記導電部材と係合して抜け防止されることを特徴とする。

本発明によれば、巻線の巻乱れが抑えられ、巻線の絶縁性が低下することがなく、巻線の占積率が高いインシュレータが得られる。

図１は、本発明に係るインシュレータの実施の形態１を示す正面図である。 図２は、実施の形態１のインシュレータの上面図である。 図３は、実施の形態１のインシュレータの側面図である。 図４は、実施の形態１のインシュレータの導電接続部を示す断面図である。 図５は、本発明に係る固定子の実施の形態１を示す斜視図である。 図６は、図５のＡ−Ａ線（鉄心積層面に平行な線）に沿う断面図である。 図７は、図５のＢ−Ｂ線（鉄心積層面に垂直な線）に沿う断面図である。 図８は、本発明に係る固定子の実施の形態２を示す鉄心積層面に平行な線に沿う断面図である。 図９は、実施の形態２の固定子の鉄心積層面に垂直な線に沿う断面図である。 図１０は、本発明に係る固定子の実施の形態３を示す鉄心積層面に平行な線に沿う断面図である。 図１１は、実施の形態３の固定子の鉄心積層面に垂直な線に沿う断面図である。 図１２は、実施の形態３の固定子に用いるインシュレータの側面図である。 図１３は、本発明に係るインシュレータの実施の形態４を示す正面図である。 図１４は、実施の形態４のインシュレータの上面図である。 図１５は、実施の形態４のインシュレータの側面図である。

以下に、本発明に係るモータのインシュレータ及び固定子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明に係るインシュレータの実施の形態１を示す正面図であり、図２は、実施の形態１のインシュレータの上面図であり、図３は、実施の形態１のインシュレータの側面図であり、図４は、実施の形態１のインシュレータの導電接続部を示す断面図であり、図５は、本発明に係る固定子の実施の形態１を示す斜視図であり、図６は、図５のＡ−Ａ線（鉄心積層面に平行な線）に沿う断面図であり、図７は、図５のＢ−Ｂ線（鉄心積層面に垂直な線）に沿う断面図である。

図１〜図３に示すように、実施の形態１のインシュレータ１１は、巻線１７（図５〜７参照）が巻かれる略Ｕ字形の胴部１１ａと、胴部１１ａの両端に設けられた略Ｕ字形の一対の鍔部１１ｂ、１１ｃとを有し、一対の鍔部１１ｂ、１１ｃ間に胴部１１ａを底部とする巻溝１１ｄが形成されている。

インシュレータ１１の鍔部１１ｃ及び胴部１１ａの壁体内には、鍔部１１ｃの外周部に開口する鍔部開口１１ｈと、胴部１１ａの外周部に開口する胴部開口１１ｇとを有し、鍔部１１ｃ及び胴部１１ａの壁体内を貫通する貫通孔１１ｆが形成されている。貫通孔１１ｆ内には、一端が鍔部開口１１ｈから突出し、他端が胴部開口１１ｇの近傍まで延びる導電部材１３が埋設される。

図４に示すように、貫通孔１１ｆの胴部開口１１ｇの近傍には、胴部開口１１ｇから挿入された巻線１７の始端と導電部材１３とを導電接続する接続室１１ｋが設けられている。接続室１１ｋの高さは、胴部開口１１ｇの高さの２〜３倍の高さとなっている。

胴部開口１１ｇから挿入された巻線１７の始端は、接続室１１ｋの壁部に突き当たり、鉤形に屈曲されて導電部材１３と係合し、楔効果を発揮して抜け防止される。導電部材１３は、胴部開口１１ｇから巻線１７の始端を挿入後に、鍔部開口１１ｈからハンダ又は導電ペースト等の流動性のある導体を貫通孔１１ｆ内に注入、固化させることにより形成する。なお、導電部材１３の突出部１３ａは、貫通孔１１ｆ内にハンダ又は導電ペーストを注入後に、電線を鍔部開口１１ｈに挿入し、ハンダ又は導電ペーストを固化させることにより形成することができる。

図５〜図７に示すように、実施の形態１の固定子９１は、固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５に装着されたインシュレータ１１、１２と、始端が胴部開口１１ｇに挿入されて導電部材１３に導電接続され、インシュレータ１１、１２の巻溝１１ｄ（図２、３参照）に整列巻きされた巻線１７と、を備えている。

インシュレータ１２は、インシュレータ１１と同一形状であるが、貫通孔１１ｆ及び導電部材１３が設けられていない。なお、インシュレータ１１、１２は、固定子鉄心１５と一体成型したものであってもよい。

実施の形態１の巻線１７は、幅がインシュレータ１１の巻溝１１ｄの溝幅と略同一の平角電線であり、胴部開口１１ｇに始端が挿入され、接続室１１ｋ内で導電部材１３と導電接続されている。

図３及び図７に示すように、胴部開口１１ｇは、巻線（平角電線）１７の横断面の形状と相似形となっていて、そのサイズは、巻線（平角電線）１７の横断面のサイズの１００〜１０５％となっている。それ故、巻線（平角電線）１７が胴部開口１１ｇに対して傾いて接続されることはなく、巻線（平角電線）１７の整列巻が可能となる。

巻線１７は、巻溝１１ｄ内で、所定の回数、平角電線のフラットワイズ巻きされ、高占積率で、小さなコイルエンド部を形成している。固定子９１は、分割型の固定子であり、固定子９１をリング状に複数連結すればモータの固定子となる。

以上説明した実施の形態１の固定子９１によれば、巻線１７の始端をインシュレータ１１の胴部開口１１ｇに挿入し、インシュレータ１１の壁体内で導電部材１３と導電接続し、壁体内を通して外部と導電させるので、従来の巻線構造では得られない平角電線の１列フラットワイズ巻きの固定子９１が得られる。また、固定子９１は、巻線の乱れ、損傷、絶縁性の低下がなく、占積率が高い。

平角電線のエッジワイズ巻きでは、電線を小さな曲率半径で曲げることができずコイルエンド部が大きくなってしまうが、フラットワイズ巻きでは、インシュレータ１１、１２の胴部１１ａの形状に追従させて巻線１７を曲げることができるため、エッジワイズ巻きに比べてコイルエンド部分を小さくすることができる。アスペクト比５：１の平角電線で、エッジワイズ巻きで３倍径の曲げを可能とする場合、同一の占積率のコイルを得るためのフラットコイル巻きのコイルエンド寸法は、１／３となる。

実施の形態２．
図８は、本発明に係る固定子の実施の形態２を示す鉄心積層面に平行な線に沿う断面図であり、図９は、実施の形態２の固定子の鉄心積層面に垂直な線に沿う断面図である。

図８及び図９に示すように、実施の形態２の固定子９２は、実施の形態１の固定子９１が、幅がインシュレータ１１の巻溝１１ｄの溝幅と略同一の平角電線を巻線１７として用いているのに対して、幅が巻線１７の１／３で厚さが巻線１７と同一の３本の平角電線を巻線２７として用いている。

３本の巻線２７は、巻溝１１ｄ内で、所定の回数、平角電線のフラットワイズ巻きされ、高占積率で、小さなコイルエンド部を形成している。実施の形態２の固定子９２は、分割型の固定子であり、固定子９２をリング状に複数連結すればモータの固定子となる。

固定子９２は、巻線１７の替わりに巻線２７を３本用いる以外は、実施の形態１の固定子９１と変わるところはない。巻線２７は、導電部材１３に導電接続後に、１本ずつインシュレータ１１に巻き回してもよいが、複数（３本）の巻線２７を同時に巻き回すことも可能である。

以上説明したように、実施の形態２の固定子９２は、実施の形態１の固定子９１と同等の効果を奏する他に、実施の形態１の固定子９１に比べ、アスペクト比の小さな巻線２７でアスペクト比の大きな巻線１７の代用をすることができる。

実施の形態３．
図１０は、本発明に係る固定子の実施の形態３を示す鉄心積層面に平行な線に沿う断面図であり、図１１は、実施の形態３の固定子の鉄心積層面に垂直な線に沿う断面図であり、図１２は、実施の形態３の固定子に用いるインシュレータの側面図である。

図１０及び図１１に示すように、実施の形態３の固定子９３は、実施の形態１の固定子９１が、幅がインシュレータ１１の巻溝１１ｄの溝幅と略同一の平角電線を巻線１７として用いているのに対して、直径が巻線１７の幅の１／４以下の４本の丸電線を巻線３７として用いている。

図１２に示すように、実施の形態３の固定子９３に用いるインシュレータ３１は、胴部開口３１ｇが、巻線（丸電線）３７の横断面の形状と相似形となっていて、そのサイズは、巻線（丸電線）３７の横断面のサイズの１００〜１０５％となっている。また、胴部３１ａには、巻線（丸電線）３７の横断面のサイズと同一サイズの半円溝３１ｍが形成されている。図１０及び図１１では、４本の丸電線を巻線３７として用いる例を示したが、図１２では、６本の丸電線に対応するインシュレータ３１を示している。

図１１に示すインシュレータ３２は、インシュレータ３１と同一形状であるが、貫通孔３１ｆ及び導電部材１３が設けられていない。なお、インシュレータ３１、３２は、固定子鉄心１５と一体成型したものであってもよい。

４本の巻線３７は、巻溝３１ｄ内で、所定の回数巻き回されている。実施の形態３の固定子９３は、平角電線を用いる実施の形態１又は２の固定子９１、９２に比べて巻線の占積率が低下するが、全て（４本）の巻線３７を同時に巻き回すことにより、丸電線の最密占積率とすることができる。実施の形態３の固定子９３は、分割型の固定子であり、固定子９３をリング状に複数連結すればモータの固定子となる。

以上説明したように、実施の形態３の固定子９３は、実施の形態１の固定子９１と同等の効果を奏する他に、実施の形態１の固定子９１に比べ、安価な巻線（丸電線）３７を代用している。

実施の形態４．
図１３は、本発明に係るインシュレータの実施の形態４を示す正面図であり、図１４は、実施の形態４のインシュレータの上面図であり、図１５は、実施の形態４のインシュレータの側面図である。

図１３〜図１５に示すように、実施の形態４のインシュレータ４１は、巻線２７（図８、９参照）が巻かれる略Ｕ字形の胴部４１ａと、胴部４１ａの両端に設けられた略Ｕ字形の一対の鍔部４１ｂ、４１ｃとを有し、一対の鍔部４１ｂ、４１ｃ間に胴部４１ａを底部とする巻溝４１ｄが形成されている。

インシュレータ４１の鍔部４１ｃ及び胴部４１ａの壁体内には、鍔部４１ｃの外周部に夫々開口する鍔部開口４１ｘｈ、４１ｙｈ、４１ｚｈと、胴部４１ａの外周部に夫々開口する胴部開口４１ｘｇ、４１ｙｇ、４１ｚｇとを有し、鍔部４１ｃ及び胴部４１ａの壁体内を夫々貫通する貫通孔４１ｘｆ、４１ｙｆ、４１ｚｆが形成されている。貫通孔４１ｘｆ、４１ｙｆ、４１ｚｆ内には、一端が夫々鍔部開口４１ｘｈ、４１ｙｈ、４１ｚｈから突出し、他端が夫々胴部開口４１ｘｇ、４１ｙｇ、４１ｚｇの近傍まで延びる互いに絶縁された導電部材４３ｘ、４３ｙ、４３ｚが埋設される。

実施の形態４の固定子（図示せず）は、図８及び図９に示す実施の形態２の固定子９２と同様に、固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５に装着されたインシュレータ４１と、始端が夫々胴部開口４１ｘｇ、４１ｙｇ、４１ｚｇに挿入されて夫々導電部材４３ｘ、４３ｙ、４３ｚに導電接続され、インシュレータ４１の巻溝４１ｄに夫々整列巻きされ互いに絶縁された３本の巻線２７と、を備えている。

実施の形態４の固定子は、引き出した夫々の導電部材４３ｘ、４３ｙ、４３ｚの接続を切替えることにより、容易に巻線切替えを行なうことができる。また、整列巻きされた分布巻の固定子として利用することができる。

１１，１２，３１，３２，４１ インシュレータ、１１ａ，３１ａ，４１ａ 胴部、１１ｂ，１１ｃ，４１ｂ，４１ｃ 鍔部、１１ｄ，３１ｄ 巻溝、１１ｆ，３１ｆ，４１ｘｆ，４１ｙｆ，４１ｚｆ 貫通孔、１１ｇ，３１ｇ，４１ｘｇ，４１ｙｇ，４１ｚｇ 胴部開口、１１ｈ，４１ｘｈ，４１ｙｈ，４１ｚｈ 鍔部開口、１１ｋ 接続室、３１ｍ 半円溝、１３，４３ｘ，４３ｙ，４３ｚ 導電部材、１３ａ 突出部、１５ 固定子鉄心、１７，２７，３７ 巻線、９１，９２，９３ 固定子。

Claims (6)

1. 胴部と該胴部の両端に設けられた一対の鍔部とを有し、該一対の鍔部間に前記胴部を底部とする巻溝が形成されたインシュレータにおいて、
   前記鍔部の外周部に開口する鍔部開口と前記胴部の外周部に開口する胴部開口とを有し、前記鍔部及び胴部の壁体内を貫通する貫通孔と、
   前記貫通孔内に埋設され、一端が前記鍔部開口から突出し、他端が前記胴部開口の近傍まで延びる導電部材と、
   を備え、
   前記貫通孔の胴部開口の近傍には、該胴部開口から挿入される巻線の始端と前記導電部材とを導電接続する接続室が設けられ、該接続室の高さは、前記胴部開口の高さの２〜３倍の高さであり、該胴部開口から挿入された巻線の始端は、前記接続室の壁部に突き当たって鉤形に屈曲され、前記導電部材と係合して抜け防止されることを特徴とするインシュレータ。
2. 胴部と該胴部の両端に設けられた一対の鍔部とを有し、該一対の鍔部間に前記胴部を底部とする巻溝が形成されたインシュレータにおいて、
   前記鍔部の外周部に開口する鍔部開口と前記胴部の外周部に開口する胴部開口とを有し、前記鍔部及び胴部の壁体内を貫通する貫通孔と、
   前記貫通孔内に埋設され、一端が前記鍔部開口から突出し、他端が前記胴部開口の近傍まで延びる導電部材と、
   を備え、
   前記導電部材は、前記胴部開口から巻線の始端を挿入後に、前記鍔部開口からハンダ又は導電ペースト等の流動性のある導体を前記貫通孔内に注入、固化させることにより形成されることを特徴とするインシュレータ。
3. 前記導電部材は、前記胴部開口から巻線の始端を挿入後に、前記鍔部開口からハンダ又は導電ペースト等の流動性のある導体を前記貫通孔内に注入、固化させることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のインシュレータ。
4. 前記胴部開口は、該胴部開口に挿入されて前記導電部材と導電接続される巻線の断面形状と相似形であり、該巻線の断面のサイズの１００〜１０５％のサイズとなっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインシュレータ。
5. 前記貫通孔及び導電部材を複数本備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインシュレータ。
6. 固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心に装着された請求項１から５のいずれか１項に記載のインシュレータと、
   始端が前記胴部開口に挿入されて前記導電部材に導電接続され、前記インシュレータの巻溝に整列巻きされた巻線と、
   を備えることを特徴とする固定子。

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