JP5907831B2

JP5907831B2 - 電機子のインシュレータおよび電機子

Info

Publication number: JP5907831B2
Application number: JP2012156083A
Authority: JP
Inventors: 啓介岡崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: JP2014023167A

Description

この発明は、電機子の磁極ティース部を覆うように装着されるコイル巻回用の電機子のインシュレータおよびこのインシュレータを備えた電機子に関するものである。

モータの電機子の各ティースを覆う従来のインシュレータは、インシュレータの上端部および下端部に、導線の巻き付け位置を規制する複数の第１案内溝および第２案内溝が形成され、各案内溝によりコイルの第１層の導線の巻き付け位置が規制される。このため、第２層の導線が第１層の導線の間に入り込む等の原因による導線の巻き崩れを防止してコイルを円滑に設けることができる（例えば、特許文献１）。

特開２００６−０６７７７８号公報

しかし、上記特許文献１に示すような電機子のインシュレータは、巻回するコイルの導線の直径とほぼ等しいピッチで案内溝を設けることで、第１層のコイルの巻回位置を規制するものであるため、案内溝のピッチと異なる線径のコイルには対応することができないという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、異なる線径のコイルに対応でき、コイルの位置ズレを防止することのできる電機子のインシュレータおよび電機子を得ることを目的とする。

この発明に係る電機子のインシュレータは、電機子コアの磁極ティース部を覆うように装着されるコイル巻回用の電機子のインシュレータであって、上記インシュレータのコイル巻回部には、巻回されるコイルの軸線方向に伸びる複数の凹凸部を備え、上記複数の凹凸部は、断面の形状、大きさ又は配設間隔が異なる複数の突起を組み合わせたものを１セットとし、該セットを連続して複数セット配置して構成され、上記１セットを構成する上記複数の突起により、線径の小さい第１コイル位置を隣り合う上記第１コイル間で配置された高さが異なるように２箇所以上の接点で規制するための凹部と、線径の大きい第２コイル位置を高さが同じになるよう３つの突部で支持するための凹部との、少なくとも２種のコイルに対応した凹部を備えるものである。

また、この発明に係る電機子は、電機子コアと、上記電機子コアの磁極ティース部を覆うように装着されるインシュレータと、上記インシュレータを介して上記磁極ティース部に巻回されるコイルとを備えた電機子であって、上記インシュレータのコイル巻回部には、上記磁極ティース部に巻回される上記コイルの軸線方向に伸びる複数の連続した凹凸部とを備え、上記複数の凹凸部は、断面の形状、大きさ又は配設間隔が異なる複数の突起を組み合わせたものを１セットとし、該セットを連続して複数セット配置して構成され、上記１セットを構成する上記複数の突起により、線径の小さい第１コイル位置を隣り合う上記第１コイル間で配置された高さが異なるように２箇所以上の接点で規制するための凹部と、線径の大きい第２コイル位置を高さが同じになるよう３つの突部で支持するための凹部との、少なくとも２種のコイルに対応した凹部を備えるものである。

この発明に係る電機子のインシュレータは、上記のように構成されているため、同一のインシュレータで、異なる線径のコイルに対応でき、コイルの位置ズレを防止することができる。

また、この発明に係る電機子は、上記のように構成されているため、同一のインシュレータで、異なる線径のコイルに対応でき、コイルの位置ズレを防止することができる。これにより電機子へのコイル巻回を精度よく行え、電機子の性能向上を図ることができる。

この発明の実施の形態１における電機子の構成を模式的に示す平断面図である。この発明の実施の形態１における電機子を構成する電機子コア片とインシュレータの構成を示す分解斜視図である。この発明の実施の形態１における電機子のインシュレータの構成を示す側面図である。この発明の実施の形態２における電機子のインシュレータの構成を示す側面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１における電機子のインシュレータの構成について説明する。本実施の形態１の電機子１は、回転電機の固定子として機能するものであり、まず、電機子１の構成について簡単に説明する。図１は電機子１の構成を模式的に示す平断面図、図２は電機子１を構成する電機子コア２００の一部である電機子コア片２とこれに装着されるインシュレータ５の構成を示す分解斜視図、図３はインシュレータ５の構成を示す側面図である。

電機子１は、電機子コア片２を複数個環状に配置して構成される電機子コア２００と、各電機子コア片２に絶縁性樹脂からなるインシュレータ５（図１中、図示省略）を介して巻回されるコイル６とを備えている。
各電機子コア片２は電磁鋼板をプレスで打ち抜くとともに打ち抜いた鋼板を積層し、抜きカシメなどで鋼板同士を連結して形成されており、コアバック部３とコアバック部３から突出して設けられる磁極ティース部４とを備えている。コイル６は各電機子コア片２の磁極ティース部４に巻回されている。各電機子コア片２は、コアバック部３に設けられた図示しない連結部により環状に連結されている。

インシュレータ５は、磁極ティース部４と磁極ティース部４に巻回されるコイル６とを電気的に絶縁するものであり、磁極ティース部４のコイルエンド側（図２中、上下側）から磁極ティース部４を覆うように一対で構成される。一対のインシュレータ５はそれぞれ、コイル６が巻回される断面コの字状のコイル巻回部５０と、コイル巻回部５０の両側に設けられコイル６の巻崩れを防止するための巻壁部５１とを備えている。コイル巻回部５０は、磁極ティース４のコイルエンド側端面を覆う第１コイル巻回部５００と、磁極ティース部の側面を覆う第２コイル巻回部５０１とにより構成されている。また、巻壁部５１は、磁極ティース部４のコアバック部３側に位置する第１巻壁部５１０と、磁極ティース部４の先端側に位置する第２巻壁部５１１により構成される。なお、コイルエンドとは、磁極ティース部４に巻回されるコイル６のうち、磁極ティース部４の上下側の端面上に位置する部分を意味する。

第１コイル巻回部５００には、磁極ティース部４に巻回されるコイル６の軸線方向（磁極ティース部４が伸びる方向と直交する方向）に伸びる複数の凹凸部７が設けられている。凹凸部７は、コイル６の軸線方向に伸びる異なる断面形状の突起８を組み合わせたものを１セットＳ１とし、このセットＳ１を連続して複数セット繰り返し配置することで形成されている。以下、凹凸部７の構成の詳細について図３を参照して説明する。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）の凹凸部７の形状は全く同じであるが、図３（ａ）は線径の小さい第１のコイル６Ａの１層目が巻回された状態を示し、図３（ｂ）は線径の大きい第２のコイル６Ｂの１層目が巻回された状態を示す。

まず、図３（ａ）の場合について説明すると、本実施の形態１では、断面の形状や大きさ又は配設間隔が異なる複数の突起８を組み合わせることにより、１セットＳ１の中に線径の小さい第１コイル６Ａの６巻分の位置を規制する凹部が形成されており、このようなセットＳ１が第１コイル巻回部５００の右端から左端まで繰り返し連続して配置され凹凸部７が構成されている。
このような凹凸部７を設けたインシュレータ５を介して磁極ティース部４に第１コイル６Ａを巻回することで、第１コイル６Ａが順次凹部に嵌るように配置され、第１コイル６Ａの１層目の巻回位置が規制される。１層目の巻回位置が規制されているため、２層目の巻回時の巻回張力による１層目の位置ズレ発生を抑制でき、１層目に沿って２層目以降も確実に巻回することができる。従って、コイルの巻崩れ等も抑制することができる。

上記のような凹凸部７を備えたインシュレータ５に、例えば第１コイル６Ａよりも線径の大きな第２コイル６Ｂを巻回すると、第２コイル６Ｂの１層目は図３（ｂ）に示すように配置される。第２コイル６Ｂを巻回する場合には、図に示すように、凹凸部７の１セットＳ１内に形成される凹部により、第２コイル６Ｂの２巻分の位置が規制される。すなわち、凹凸部７は各突起を組み合わせることで、第２コイル６Ｂの線径に適した凹部が１セット内に２箇所できるように構成されている。なお、図３（ｂ）において、凹凸部７の右端の凹部には第２コイル６Ｂが配置されていないが、これは第１巻壁部５１０と第２コイル６Ｂとの干渉を避けるためである。
このように、凹凸部７により、第２コイル６Ｂの１層目の巻回位置が規制され、１層目の位置が規制されているため、２層目の巻回時の巻回張力による１層目の位置ズレ発生を抑制することができる。従って、線径の大きな第２コイル６Ｂの場合でも、１層目に沿って２層目以降も確実に巻回することができ、コイルの巻崩れ等も抑制することができる。

以上のように、本実施の形態１の電機子１のインシュレータ５は、第１コイル巻回部５００にコイル６の軸線方向に伸びる複数の凹凸部７を備え、凹凸部７は、断面の形状、大きさ又は配設間隔が異なる複数の突起８を組み合わせたものを１セットＳ１とし、このセットＳ１を連続して複数セット配置して構成されている。
このような凹凸部７は、例えば小さい径の第１コイル６Ａを巻回する場合は、図３（ａ）に示すように第１コイル６Ａの線径に対応した凹部により第１コイル６Ａの１層目の巻回位置を規制する。
また、例えば大きい径の第２コイル６Ｂを巻回する場合は、図３（ｂ）に示すように第２コイル６Ｂの線径に対応した凹部により第２コイル６Ｂの１層目の巻回位置を規制することができる。

従って、同一のインシュレータ５で異なる線径のコイル６（ここでは第１コイル６Ａ、第２コイル６Ｂ）に対応することができ、線径の異なるコイル６であっても位置ズレを防止して１層目を確実に巻回することができる。コイル６の１層目の位置ズレを防止し、規制された１層目に沿って２層目も位置ズレ等生じることなく確実に巻回することができるため、コイル６の巻崩れ等を防止することもできる。
そして、同一のインシュレータ５で異なる線径のコイル６に対応することができるため、各コイル６の線径に合わせてインシュレータ５を作り替える必要がなく、高性能の電機子１を安価で容易に生産することができる。

なお、本実施の形態１では、線径の異なる２種類のコイル６（第１コイル６Ａと第２コイル６Ｂ）について詳しく説明したが、これ以外の線径のコイル６であっても、突起８を組み合わせた凹部に嵌る線径のコイル６であれば、位置ズレを防止して巻回することができる。また、１セット内の突起の組み合わせ（突起の形状、大きさ、配設間隔）を、予め所定の複数種の線径のコイル６に対応するよう、凹凸部７の形状を決定することもできる。

また、本実施の形態１では、コイル巻回部５０のうち磁極ティース部４のコイルエンド側端面を覆う第１コイル巻回部５００に凹凸部７を設ける構成としたが、必ずしもこれに限られるものではなく、磁極ティース部４の側面を覆う第２コイル巻回部５０１に凹凸部７を設ける構成としてもよい。また第１コイル巻回部５００、第２コイル巻回部５０１の両方に凹凸部７を設ける構成としてもよい。

また、本実施の形態１では、電機子コア２００は、複数の電機子コア片２を環状に配置して構成される分割型のコアとしたが、電機子コア２００の構成は分割型のものに限られるものではなく、電機子コアが分割されていない一体型の電機子コアであってもよい。

また、本実施の形態１では、例えば回転電機の固定子として機能する電機子１について説明したが、上記インシュレータ５は、回転電機の回転子として機能する電機子である場合、またリニアモータの電機子等、各種の電機子のインシュレータに適用することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、例として図３に示すような断面パターンの凹凸部７を備えたインシュレータ５について説明したが、凹凸部７の構成は図３に示すようなものに限られるものではなく、必要に応じて様々なパターンのものがある。この発明の実施の形態２では、インシュレータの凹凸部の他のパターンについて説明する。

図４は、この発明の実施の形態２における電機子１のインシュレータ５Ａの構成を示す側面図であり、上記実施の形態１の図３（ｂ）で示した第２コイル６Ｂよりさらに線径の大きい第３コイル６Ｃの１層目を巻回した状態を示す。

インシュレータ５Ａの基本的な構成は上記実施の形態１で説明したインシュレータ５と同様であり、第１コイル巻回部５００、第２コイル巻回部５０１、第１巻壁部５１０、第２巻壁部５１１を備えている。そして第１コイル巻回部５００に設けられた凹凸部の形状のみが上記実施の形態１と一部異なっている。図４に示すように、本実施の形態２のインシュレータ５Ａの凹凸部７Ａは、上記実施の形態１で説明した複数の突起８を組み合わせた１セットＳ１の中に突起高さの高い突起８Ａを設け、これを１セットＳ２としている。具体的には、突起８Ａは、実施の形態１の１セットＳ１を構成する突起８の所定の突起の上にさらに凸状の段を付けて高くしたような形状の突起である。
この１セットＳ２には上記実施の形態１の１セットＳ１内の突起に比べて突起高さの高い突起８Ａが１セットの中に２箇所設けられており、このセットＳ２が連続配置された凹凸部７Ａでは、高い突起８Ａが等間隔で配設された状態となっている。そして、隣接する突起８Ａ間には凹部が形成され、この突起８Ａ間に形成された凹部は、上記実施の形態１のセットＳ１内で形成される凹部に比べると、突起８Ａの高さが高い分凹部深さが深くなっている。
凹凸部７Ａを設けたインシュレータ５Ａを介して上記実施の形態１の図３（ｂ）で示した第２コイル６Ｂよりもさらに線形の大きい第３コイル６Ｃを巻回した場合に、第３コイル６Ｃが突起８Ａにより形成される凹部に配置されるが、凹部の深さが深いため、第３コイル６Ｃが突起８Ａ間に設けられたその他の突起と干渉せず、確実に凹部に嵌る。従って、第３コイル６Ｃの巻回位置を確実に規制することができる。

以上のように、本実施の形態２の電機子１のインシュレータ５Ａの凹凸部７Ａは、上記実施の形態１の場合に比べ突起高さの高い突起８Ａを含めた突起を組み合わせた１セットを複数セット配置して構成されているため、高い突起８Ａ間に深い凹部を形成することができ、実施の形態１の場合より大きな線径の第３コイル６Ｃの巻回位置を確実に規制することができる。

なお、本実施の形態２では、１セットを構成する複数の突起の構成の一例として、１セットを構成する複数の突起の内、２箇所の突起を他の突起と比較して高さの高い突起８Ａとし、２箇所以外の他の突起を低く設定する（配置するコイルの線径に合わせて、例えば高い突起８Ａの半分以下の高さにする等、適宜設定する）ことで、高い突起８Ａ間に深い凹部を形成し、線径の大きなコイル６に対応できるものを示したが、突起の構成には様々な例が考えられる。
例えば、本実施の形態２では１セットＳ２内に高さの高い突起８Ａを２箇所設けたが、この高い突起８Ａを１セット内に１箇所のみ設ける構成とすることもできる。このような１セットを複数セット配置して構成された凹凸部における高い突起８Ａの配設間隔は、本実施の形態２の図４で示す突起８Ａの配設間隔より大きくなるため、凹部の幅が広くなり、図４で示す第３コイル６Ｃよりもさらに大きな線径のコイル６に対応することができる。なお、この際突起８Ａ間に設けられたその他突起とコイル６とが干渉しないよう、その他突起の形状を変更したり、突起８Ａの突起高さを調整する等、必要に応じて１セット内の突起の組み合わせを設計するとよい。
このように、１セットを構成する複数の突起の組み合わせ、例えば突起の大きさ、突起の形状（突起の高さを含む）、突起間の間隔等を必要に応じて設定することで、所望の複数の線径のコイルに対応できる凹凸部を備えたインシュレータを得ることができる。

また、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１電機子、２電機子コア片、３コアバック部、４磁極ティース部、
５，５Ａインシュレータ、６コイル、６Ａ第１コイル、６Ｂ第２コイル、
６Ｃ第３コイル、７，７Ａ凹凸部、８，８Ａ突起、５０コイル巻回部、
５１巻壁部、２００電機子コア、５００第１コイル巻回部、
５０１第２コイル巻回部、５１０第１巻壁部、５１１第２巻壁部。

Claims

電機子コアの磁極ティース部を覆うように装着されるコイル巻回用の電機子のインシュレータであって、
上記インシュレータのコイル巻回部には、巻回されるコイルの軸線方向に伸びる複数の凹凸部を備え、
上記複数の凹凸部は、断面の形状、大きさ又は配設間隔が異なる複数の突起を組み合わせたものを１セットとし、該セットを連続して複数セット配置して構成され、
上記１セットを構成する上記複数の突起により、線径の小さい第１コイル位置を隣り合う上記第１コイル間で配置された高さが異なるように２箇所以上の接点で規制するための凹部と、線径の大きい第２コイルを高さが同じになるよう３つの突部で支持するための凹部との、少なくとも２種のコイルに対応した凹部を備えることを特徴とする電機子のインシュレータ。
電機子コアと、上記電機子コアの磁極ティース部を覆うように装着されるインシュレータと、上記インシュレータを介して上記磁極ティース部に巻回されるコイルとを備えた電機子であって、
上記インシュレータのコイル巻回部には、上記磁極ティース部に巻回される上記コイルの軸線方向に伸びる複数の連続した凹凸部とを備え、
上記複数の凹凸部は、断面の形状、大きさ又は配設間隔が異なる複数の突起を組み合わせたものを１セットとし、該セットを連続して複数セット配置して構成され、
上記１セットを構成する上記複数の突起により、線径の小さい第１コイル位置を隣り合う上記第１コイル間で配置された高さが異なるように２箇所以上の接点で規制するための凹部と、線径の大きい第２コイルを高さが同じになるよう３つの突部で支持するための凹部との、少なくとも２種のコイルに対応した凹部を備えることを特徴とする電機子。