JP6131144B2 - 電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造 - Google Patents

Description

本発明は、固定子のスロット内に巻装された巻線と固定子鉄心との電気的な絶縁距離を確保するための電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の改良に関する。

電磁モータとしては、たとえば、ブラシレスモータ、ステッピングモータなどが知られている。

電磁モータの固定子鉄芯のスロット内には、電気絶縁部材（以下、単に「絶縁部材」という）を介して巻線が巻装されている。当該巻線の絶縁構造を海外の安全規格（ＵＬ、ＴＵＶ規格等）に適合させるためには、巻線と固定子鉄芯との電気的な絶縁距離を確保しなければならない。

巻線の巻装工程は自動巻線装置を用いるため、スロット開口部は開放されている。そのため、特に小型の電磁モータでは、巻線と固定子鉄芯との沿面もしくは空間距離が不足する。したがって、巻線と固定子鉄芯との電気的な絶縁距離を確保する対策として、巻線とスロットに内装された絶縁部材との間に、電気絶縁シート（以下、単に「絶縁シート」という）が挿入配置される。

しかし、スロットに内装された絶縁部材は、絶縁シートを挿入配置できる構造を有していない。このため、巻線と絶縁部材との間に絶縁シートを手作業で装着しなければならず、絶縁シートの装着作業は時間を要していた。

従来、電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造に関連する技術が種々提案されている。たとえば、絶縁部材と固定子との間に隙間ができるように絶縁部材に段差を設けることで、絶縁シートを挿入しやすい構造とした電磁モータの巻線絶縁構造が開示されている（特許文献１参照）。

また、絶縁部材のスロット開口部に延びる両端部がスロット内側に向かって折り曲げられ、巻線と固定子との絶縁距離を確保できる構造とした電磁モータの巻線絶縁構造が開示されている（特許文献２参照）。

特許３８１９９８９号公報 特開２００２−２８１７０７号公報

ところで、特許文献１の技術にあっては、絶縁部材に絶縁シートを挿入するための段差を付けた箇所の肉厚が薄くなるため、絶縁部材が成型し難く、割れやすくなる。

一方、特許文献２の技術にあっては、スロット内側に向かって折り曲げられた部分は巻線を巻装し難く、巻線の占有面積を確保することができない。また、折り曲げられた部分と自動巻線装置の巻線ノズルが接触しないように巻線の巻装工程を行わなければならないため、巻装作業がし難い。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、絶縁部材の成型に悪影響を与えることなく、巻線の占有面積を確保して、巻線の巻装作業を容易に行うことができ、かつ、簡単な構造で巻線と固定子鉄心との電気的な絶縁距離を確保することができる電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造は、固定子と回転子とからなる電磁モータの固定子鉄心のスロット内に絶縁部材を介して巻線を巻装してなる巻線絶縁構造であって、上記固定子鉄心のスロット開口部側において、上記固定子鉄芯と上記絶縁部材との間に絶縁シートを挿入するための絶縁シート挿入部を形成したことを特徴とする。

本発明に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造によれば、固定子鉄心のスロット開口部側において、固定子鉄芯と絶縁部材との間に絶縁シートを挿入するための絶縁シート挿入部が形成される。固定子鉄芯と絶縁部材との間に絶縁シート挿入部が形成されることにより、絶縁シートを挿入しやすくなり、当該絶縁シート装着の作業性が向上する。

また、固定子鉄芯と絶縁部材との間に絶縁シート挿入部を形成するので、絶縁部材の厚さはほぼ均一となり、絶縁部材の成型に悪影響を与えることがない。

さらに、絶縁部材に加工を施さず、絶縁シートを挿入する構造であるので、巻線の占有面積を確保でき、巻線の巻装作業も容易に行うことができる。

かつ、固定子鉄芯と絶縁部材との間に絶縁シート挿入部を形成し、当該絶縁シート挿入部に絶縁シートを挿入するだけの簡単な構造で、巻線と固定子鉄心との電気的な絶縁距離を確保することができる。

電磁モータの全体構成の概略図である。 図１の電磁モータの巻線構造のＡ部拡大図である。 電磁モータの固定子鉄芯の要部拡大図である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造について説明する。

本実施形態に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造は、固定子鉄心のスロット開口部側において、固定子鉄芯と絶縁部材との間に絶縁シートを挿入するための絶縁シート挿入部を形成している。したがって、本実施形態によれば、絶縁部材の成型に悪影響を与えることなく、巻線の占有面積を確保して、巻線の巻装作業を容易に行うことができ、簡単な構造で巻線と固定子鉄芯との電気的な絶縁距離を確保することができる電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造を実現できるようになる。

〔電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の構成］
まず、図１から図３を参照して、本実施形態に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の構成について説明する。図１は電磁モータの全体構成の概略図である。図２は図１の電磁モータの巻線構造のＡ部拡大図である。図３は電磁モータの固定子鉄芯の要部拡大図である。

図１に例示する電磁モータ１００は、ハイブリッド型（ＨＢ型）のステッピングモータであり、固定子１と回転子２とを備える。

図１に示すように、固定子１は、固定子鉄心２０および巻線３０を有する。

固定子鉄心２０は、厚肉筒体状の金属部材である。固定子鉄心２０の内周面は内歯歯車状を呈しており、外周面はほぼ八角形状を呈している。

図２および図３に示すように、固定子鉄心２０の内周側には、回転子２に臨むように放射線状に、巻線３０を収容するための空間としての複数のスロット２１が区画形成される。

各スロット２１は、ティース同士２２、２２の間に、区画形成される。各ティース２２の内周面には、歯車状の複数の小歯２３が突設されている。

固定子鉄心２０の構成材料としては、たとえば、珪素鋼板が用いられるが、例示の材料に限定されない。

巻線３０は、電気絶縁部材（以下、単に「絶縁部材」という）４０を介して、スロット２１内に配置される。スロット２１と巻線３０の数は対応している。本実施形態では、８個のスロット２１内に巻線３０が巻装されるが、スロット２１の数は限定されない。

絶縁部材４０は、スロット２１の内面に沿って内装される。絶縁部材４０は、スロット開口部２１ａには装着されず、ほぼ矩形状のＣ型を呈している。絶縁部材４０は、ほぼ均一な肉厚を有している。

絶縁部材４０の構成材料としては、たとえば、フェノール、ナイロン、ＰＢＴ等の合成樹脂が挙げられるが、例示の構成材料に限定されない。絶縁部材４０の厚さや長さ等の寸法は、スロット２１の内周面の面積に応じて適宜設定される。

固定子鉄心２０のスロット開口部２１ａ側には、固定子鉄芯２０と絶縁部材４０との間に絶縁シート挿入部５０が形成されている。当該絶縁シート挿入部５０は、電気絶縁シート（以下、単に「絶縁シート」という）６０を挿入するための隙間である。

絶縁シート６０を挿入し配置するための絶縁シート挿入部５０は、固定子鉄心２０のスロット開口部２１ａ側において、固定子鉄心２０が段部５１を設けることにより形成される。

すなわち、固定子鉄心２０のスロット開口部２１ａ側内面には、通常のスロット２１の空間に加えて、段部５１によって形成された絶縁シート挿入部５０が存在する。

絶縁シート６０の構成材料としては、たとえば、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂シートが挙げられるが、例示の構成材料に限定されない。絶縁シート６０は短冊状を呈する。絶縁シート６０の厚さや長さ等の寸法は、スロット開口部２１ａの開口幅等に応じて適宜設定される。

再び図１を参照して、回転子２は、シャフト３の周囲に設けられ、回転子鉄心７０および不図示の永久磁石を有する。シャフト３は回転子２の回転中心となる。

回転子２の回転子鉄心７０は、シャフト３の周囲に設けられた厚肉円筒体状の金属部材である。回転子鉄芯７０の外周面には、外歯歯車状の複数の小歯７１が形成されている。小歯７１は、回転子鉄芯７０の円周方向に均等間隔で配置されている。

回転子鉄心７０の構成材料としては、たとえば、珪素鋼板が用いられるが、例示の材料に限定されない。

永久磁石は、軸方向の前後に配置された一対の回転子鉄心７０、７０の間に挟まれた薄い円板状磁石等により構成されている。永久磁石としては、たとえば、ネオジウム磁石等の希土類磁石が挙げられるが、例示の材質に限定されない。

〔電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の作用］
次に、図１から図３を参照して、本実施形態に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の作用について説明する。

本実施形態に係る電磁モータ用固定子１は、回転子２を囲むように設けられる。固定子鉄心２０は、回転子２に臨んで放射線状に並んだ複数の巻線３０を有する。巻線３０は、固定子鉄芯２０のスロット２１内に、絶縁部材４０を介して巻装される。

既述したように、当該巻線３０の絶縁構造を海外の安全規格（ＵＬ、ＴＵＶ規格等）に適合させるためには、巻線３０と固定子鉄芯２０との電気的な絶縁距離を確保しなければならない。

巻線３０の巻装工程の実施後は、スロット開口部２１ａは開放されている。したがって、巻線３０と固定子鉄芯２０との間に絶縁シート６０を介設して、スロット開口部２１ａを閉塞する必要がある。特に小型の電磁モータ１００では、固定子鉄芯２０からの沿面もしくは空間距離を確保する必要がある。

本実施形態に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造によれば、固定子鉄心２０のスロット開口部２１ａ側において、固定子鉄芯２０と絶縁部材４０との間に絶縁シート６０を挿入し配置するための絶縁シート挿入部５０が形成されている。当該絶縁シート挿入部５０は、固定子鉄心２０のスロット開口部２１ａ側において、固定子鉄心２０が段部５１を設けることにより、固定子鉄芯２０と絶縁部材４０との隙間として形成される。

固定子鉄芯２０と絶縁部材４０との間に、段差部５１によって絶縁シート挿入部５０が形成されることにより、絶縁シート６０を挿入する作業は従来に比して容易であり、装着作業時間が掛からない。

また、固定子鉄芯２０に段部５１を設けて絶縁シート挿入部５０を形成するので、絶縁部材４０を加工する必要がない。したがって、絶縁部材４０の厚さはほぼ均一となり、絶縁部材４０の成型がしやすく、割れを生じない。

さらに、絶縁部材４０に加工を施さず、絶縁シート６０を挿入する構造であるので、巻線の占有面積を確保でき、巻線の巻装作業も容易に行うことができる。

すなわち、本実施形態に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造は、固定子鉄芯２０と絶縁部材４０との間に段部５１により絶縁シート挿入部（隙間）５０を形成し、当該絶縁シート挿入部５０に絶縁シート６０を挿入するだけの簡単な構造で、巻線３０と固定子鉄心２０との電気的な絶縁距離を確保することができるものである。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

１ 固定子、
２ 回転子、
２０ 固定子鉄心、
４０ 絶縁部材、
５０ 絶縁シート挿入部、
５１ 段部、
６０ 絶縁シート、
１００ 電磁モータ。

Claims (2)

1. 固定子と回転子とからなる電磁モータの固定子鉄心のスロット内に絶縁部材を介して巻線を巻装してなる電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造であって、
   前記固定子鉄心のスロット開口部側において、前記固定子鉄心に段部を設け、前記段部により形成される前記固定子鉄芯と前記絶縁部材との間の隙間に絶縁シートを挿入し配置するための絶縁シート挿入部を設けたことを特徴とする電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造。
2. さらに、前記絶縁シートが前記絶縁シート挿入部に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造。