JP6615224B2

JP6615224B2 - 電動機の固定子の巻線方法、電動機の固定子、および、送風機用電動機

Info

Publication number: JP6615224B2
Application number: JP2017554704A
Authority: JP
Inventors: 茂松田; 丈晴加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2035-12-08
Also published as: US10951100B2; CN108370205A; EP3203618B1; EP3203618A1; CN108370205B; JPWO2017098590A1; EP3203618A4; US20180301965A1; WO2017098590A1

Description

本発明は、電動機の固定子の巻線方法、電動機の固定子、および、送風機用電動機に関し、特にコイルの巻き始めの巻線方法に関するものである。

従来、電動機の固定子を製造する際のコイルの巻き始めの巻線方法において、マグネットワイヤを端子ピンに固定する方法が開示されている（例えば、特許文献１および２参照）。

特許文献１では、マグネットワイヤを端子ピンの中央部から巻き始め、そこから上方へ向かって巻き付け、数回巻き付けた後、下方へ降下させる。このように巻線することで、マグネットワイヤの上部から中央部までを外側から抑えるような二重巻き状となる。

また、特許文献２では、マグネットワイヤを端子ピンに対して下部から巻き始め、そこから上方へ向かって巻き付け、上部まで巻き付けた後、下方へ向かって巻き付け、下部まで巻き付ける。このように巻線することで、マグネットワイヤの巻き付け上部から下部までを外側から抑えるような二重巻き状となる。
以上のように、マグネットワイヤを端子ピンに対して二重巻き状とすることで、マグネットワイヤを端子ピンに固定している。

特開２０１１−１２９１３号公報特開平０９−２１５２４６号公報

上記のような従来のコイルの巻き始めの巻線方法では、巻き始めのマグネットワイヤが巻き付けられている端子ピンに製造過程で人などが触れた場合、容易にほどけてしまう。そうすると、固定子鉄心に巻かれている部分もほどけて、マグネットワイヤと鉄心とが接触し、それらの絶縁状態を確保できず、安定した品質の電動機の固定子が得られないという課題があった。また、上記のような巻線方法では、巻き付け回数が多くなってしまうため、マグネットワイヤおよび端子ピンを長くする必要となり、また、巻線に時間がかかるという課題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、巻線時間が短く、ほどけづらい電動機の固定子の巻線方法、電動機の固定子、および、送風機用電動機を提供することを目的としている。

本発明に係る電動機の固定子の巻線方法は、複数のティースを有する固定子鉄心と、前記ティースに施される絶縁部と、前記絶縁部が施された前記ティースに集中巻線方式により施されるコイルと、前記絶縁部の結線側に挿入され、前記コイルに電圧を供給する電源端子と、前記絶縁部の結線側で、前記電源端子と並設された絶縁性のピンと、を備え、前記電源端子は、前記絶縁部に挿入される挿入部と、該挿入部と垂直方向に１８０°曲げられた折り返し部と、を有するものである、電動機の固定子の巻線方法であって、前記コイルの巻き始めの際に、マグネットワイヤを前記ピンに対して上方へ向かって２周巻き付け、２周巻き付け部を形成する第一工程と、前記第一工程の後、前記ピンの前記電源端子とは反対側の側面で前記２周巻き付け部の外側から、上から下に向かってクロスさせ、前記２周巻き付け部の下側を前記ピンの前記電源端子側の側面まで巻き付け、前記ピンの前記電源端子側で前記２周巻き付け部の外側から、下から上に向かってクロスさせ、前記２周巻き付け部の上側を前記ピンの前記電源端子とは反対側の側面まで巻き付ける第二工程と、前記第二工程の後、前記２周巻き付け部の上側に半周巻き付けた後、前記電源端子側に移動させて前記折り返し部に引っ掛ける第三工程と、を備えたものである。

本発明に係る電動機の固定子の巻線方法によれば、マグネットワイヤをピンに対して巻き付ける回数が従来よりも少ないため、巻線時間を短くすることできる。また、既に巻き付けた２周巻き付け部の外側から、後から巻いた２つのクロス部で両側面を抑えるように巻き付けているため、ほどけづらくすることができる。

本発明の実施の形態１に係る電動機の固定子の構成例を示す斜視図である。図１に示すティースの１つを拡大して示した斜視図である。本発明の実施の形態１に係る電動機の固定子の巻線方法を示す第一の工程図である。本発明の実施の形態１に係る電動機の固定子の巻線方法を示す第二の工程図である。本発明の実施の形態１に係る電動機の固定子の巻線方法を示す第三の工程図である。本発明の実施の形態２に係る送風機用電動機を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の固定子１００の構成例を示す斜視図であり、図２は、図１に示すティース１１ａの１つを拡大して示した斜視図である。
本実施の形態１に係る電動機の固定子１００は、例えば、永久磁石を用いる回転子と組み合わされて、ブラシレスＤＣモータ（同期電動機）を構成するものである。また、固定子１００は、コイル１２に電源（電圧）を供給するための３個の端子を備えたものである。この固定子１００は、例えば、ヒートポンプを備えた空気調和機に搭載された送風機用電動機として利用されるものである。

図１に示すように、固定子１００は、軸心に向けて突出する例えば１２個のティース１１ａを有する固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１のティース１１ａに施された絶縁部１３と、ティース１１ａに直接集中巻線方式によりマグネットワイヤ３が巻回された三相のＹ−Ｙ結線のコイル１２と、絶縁部１３の結線側に設けられた４個の角穴にそれぞれ挿入され、４個の内３個は、三相のＹ−Ｙ結線のコイル１２に電源を供給するために使われ、残りの１個は中性点として使われている端子を備えている。ここで、Ｙ−Ｙ結線とは、２つのＹ結線をパラレルに接続したものである。また、以下、三相のＹ−Ｙ結線のコイル１２に電源を供給するために使われている端子を電源端子２と称し、中性点として使われている端子を中性点端子４と称する。

三相の各相のコイル１２の巻き始めは、三相のＹ−Ｙ結線のコイル１２に電源を供給するために使われる３個の電源端子２のうちの一つに接続され、それぞれ別の電源端子２に接続される。また、各相のコイル１２の巻き終わりは、中性点として使われている電源端子２に接続される。

固定子鉄心１１は、例えば厚さが０．１〜０．７ｍｍ程度の電磁鋼板を帯状に打ち抜いて、それらをかしめ、溶接、接着などで積層し、この積層により形成された１２個のティース１１ａに三相のＹ−Ｙ結線を施した後、各ティース１１ａが軸心に向くように折り曲げて構成されたものである。つまり、固定子１００は、巻線後の固定子鉄心１１をティース１１ａが内側になるように正曲げし、両端の固定子鉄心突合せ部１４同士を溶接して固定することで構成される。

絶縁部１３は、コイル１２と固定子鉄心１１との間を絶縁するために設けられたものである。この絶縁部１３は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの熱可塑性樹脂を用いて、固定子鉄心１１と一体に成形されており、ティース１１ａ毎に設けられている。なお、絶縁部１３を成形後、ティース１１ａに組み付けてもよい。その場合は、絶縁部１３は結線側と反結線側とに分割され、それぞれをティース１１ａの軸方向両端部から挿入して絶縁部１３を構成する。

また、電源端子２が挿入される絶縁部１３の外壁には、巻き始めのマグネットワイヤ３を巻き付けるためのからげピン１が結線側に突出するように設けられている。このからげピン１は、絶縁性であり、例えば樹脂で成型されており、四角柱形状を有している。また、からげピン１は電源端子２と並設されている。

なお、からげピン１は、本発明の「ピン」に相当する。

電源端子２は、平角線を折り曲げて形成される。平角線は、材質は銅であり、例えば錫銅合金の溶融めっきが施される。平角線は、一例では、厚さが０．５ｍｍ、幅が１．０ｍｍである。電源端子２は、平角線を絶縁部１３の外壁に備える角穴（図示せず）に電源端子２を挿入する挿入部２ｂに対し９０°曲げ、所定の位置で１８０°曲げて折り返し部２ａが形成されている。さらに、絶縁部１３に挿入される挿入部２ｂに対して逆に伸びるように９０°曲げることにより形成される。なお、上記の平角線を曲げる角度９０°、１８０°は、厳密にその角度でなくてもよく、例えば、８９°、１７９°などでもよい。

図３Ａは、本発明の実施の形態１に係る電動機の固定子１００の巻線方法を示す第一の工程図であり、図３Ｂは、本発明の実施の形態１に係る電動機の固定子１００の巻線方法を示す第二の工程図であり、図３Ｃは、本発明の実施の形態１に係る電動機の固定子１００の巻線方法を示す第三の工程図である。
以下、本実施の形態１に係る電動機の固定子１００の巻線方法のうち、コイル１２の巻き始めの巻線方法について、図３Ａ〜図３Ｃに基づいて説明する。

本実施の形態１に係る巻線方法は、第一工程、第二工程、および、第三工程からなる。
まず、第一工程として、図３Ａに示すように、例えばチャック（図示せず）がマグネットワイヤ３の一端を保持した状態で、もう一端を保持したノズル（図示せず）がからげピン１の中央部の周りを回りながら上方へ向かって２周巻き付け、２周巻き付け部３ａを形成する。

次に、第二工程として、図３Ｂに示すように、からげピン１の電源端子２とは反対側の側面（以下、第一側面１ａと称する）で２周巻き付け部３ａの外側から、上から下に向かってクロスし、第一クロス部３ｂ１を形成し、２周巻き付け部３ａの下側をからげピン１の電源端子２側の側面（以下、第二側面１ｂと称する）まで巻き付け、下巻き付け部３ｃ１を形成する。そして、からげピン１の第二側面１ｂで２周巻き付け部３ａの外側から、下から上に向かってクロスし、第二クロス部３ｂ２を形成し、２周巻き付け部３ａの上側をからげピン１の第一側面１ａまで巻き付け、上２周巻き付け部３ｃ２を形成する。以上のように、からげピン１の両側面でクロス部３ｂ（以下、第一クロス部３ｂ１および第二クロス部３ｂ２の総称とする）が形成されるように１周巻き付ける。

次に、第三工程として、図３Ｃに示すように、２周巻き付け部３ａの上側に半周巻き付けた後、電源端子２側に移動させて折り返し部２ａに引っ掛け、引っ掛け部３ｄを形成する。

以上のように、本実施の形態１に係るコイル１２の巻き始めの巻線方法によれば、従来と比べてマグネットワイヤ３をからげピン１に巻き付ける回数が少なく、巻線時間が短い。また、既に巻き付けた２周巻き付け部３ａの外側から、後から巻いたクロス部３ｂで両側面を抑えるように巻き付けている。そのため、２周巻き付け部３ａはクロス部３ｂで動きが規制され、２周巻き付け部３ａが引っ張られてもマグネットワイヤ３がからげピン１からほどけないようになっている。

また、２周巻き付け部３ｂの下側をからげピン１の第二側面１ｂまで巻き付け、下巻き付け部３ｃ１を形成した後、からげピン１の第二側面１ｂで下から上に向かって第二クロス部３ｂ２を形成し、さらにその後、２周巻き付け部３ａの上側をからげピン１の第一側面１ａまで巻き付け、上巻き付け部３ｃ２を形成している。そのため、からげピン１の第二側面１ｂで下から上に向かって第二クロス部３ｂ２を形成する際に、２周巻き付け部３ａの下側に巻き付けられた下巻き付け部３ｃ１が上側に持ち上がろうとするのを、既に巻き付けた２周巻き付け部３ａが壁となり、抑制するようになっている。

その結果、２周巻き付け部３ａの下側に巻き付けられた下巻き付け部３ｃ１の位置が安定するため、クロス部３ｂの状態を安定して保つことができる。

以上より、本実施の形態１に係る電動機の固定子１００の巻線方法のうち、コイル１２の巻き始めの巻線方法によれば、マグネットワイヤ３をからげピン１に対して巻き付ける回数が従来よりも少ないため、巻線時間を短くすることできる。また、既に巻き付けた２周巻き付け部３ａの外側から、後から巻いた２つのクロス部３ｂでからげピン１の両側面を抑えるように巻き付けているため、ほどけづらくすることができる。また、２周巻き付け部３ａの下側に巻き付けられた下巻き付け部３ｃ１が上側に持ち上がろうとするのを、既に巻き付けた２周巻き付け部３ａが壁となり、抑制することができるため、クロス部３ｂの状態を安定して保つことができる。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２について説明するが、実施の形態１と重複するものについては（一部の）説明を省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図４は、本発明の実施の形態２に係る送風機用電動機２００を説明するための説明図である。
以下、本実施の形態２に係る送風機用電動機２００について、図４に基づいて説明する。
本実施の形態２に係る送風機用電動機２００は、実施の形態１に係る固定子１００を備えたものである。

図４に示すように、送風機用電動機２００は、回転子３８、ブラケット３９、固定子１００をモールド成形したモールド固定子４０、結線部品４１（基板）などを備えている。送風機用電動機２００は、固定子１００に外部と接続される結線部品４１を組み付け、機械的に、かつ、電気的にも接合した後にモールドを施し、その後、回転子３８、ブラケット３９などの部品を組付けて製作されている。よって、送風機用電動機２００は、実施の形態１に係る固定子１００を備えているので、高品質なものとなる。

１からげピン、１ａ第一側面、１ｂ第二側面、２電源端子、２ａ折り返し部、２ｂ挿入部、３マグネットワイヤ、３ａ２周巻き付け部、３ｂクロス部、３ｂ１第一クロス部、３ｂ２第二クロス部、３ｃ１下巻き付け部、３ｃ２上巻き付け部、３ｄ引っ掛け部、４中性点端子、１１固定子鉄心、１１ａティース、１２コイル、１３絶縁部、１４固定子鉄心突合せ部、３８回転子、３９ブラケット、４０モールド固定子、４１結線部品、１００固定子、２００送風機用電動機。

Claims

複数のティースを有する固定子鉄心と、
前記ティースに施される絶縁部と、
前記絶縁部が施された前記ティースに集中巻線方式により施されるコイルと、
前記絶縁部の結線側に挿入され、前記コイルに電圧を供給する電源端子と、
前記絶縁部の結線側で、前記電源端子と並設された絶縁性のピンと、
を備え、
前記電源端子は、前記絶縁部に挿入される挿入部と、該挿入部と垂直方向に１８０°曲げられた折り返し部と、を有するものである、電動機の固定子の巻線方法であって、
前記コイルの巻き始めの際に、
マグネットワイヤを前記ピンに対して上方へ向かって２周巻き付け、２周巻き付け部を形成する第一工程と、
前記第一工程の後、前記ピンの前記電源端子とは反対側の側面で前記２周巻き付け部の外側から、上から下に向かってクロスさせ、前記２周巻き付け部の下側を前記ピンの前記電源端子側の側面まで巻き付け、前記ピンの前記電源端子側で前記２周巻き付け部の外側から、下から上に向かってクロスさせ、前記２周巻き付け部の上側を前記ピンの前記電源端子とは反対側の側面まで巻き付ける第二工程と、
前記第二工程の後、前記２周巻き付け部の上側に半周巻き付けた後、前記電源端子側に移動させて前記折り返し部に引っ掛ける第三工程と、を備えた
電動機の固定子の巻線方法。
複数のティースを有する固定子鉄心と、
前記ティースに施される絶縁部と、
前記絶縁部が施された前記ティースに集中巻線方式により施されるコイルと、
前記絶縁部の結線側に挿入され、前記コイルに電圧を供給する電源端子と、
前記絶縁部の結線側で、前記電源端子と並設された絶縁性のピンと、
を備え、
前記電源端子は、前記絶縁部に挿入される挿入部と、該挿入部と垂直方向に１８０°曲げられた折り返し部と、を有する電動機の固定子であって、
前記コイルは巻き始めに、
前記ピンに対して上方へ向かって２周巻き付けた２周巻き付け部と、
前記ピンの前記電源端子とは反対側の側面で前記２周巻き付け部の外側から、上から下に向かってクロスさせた第一クロス部と、
前記２周巻き付け部の下側を前記ピンの前記電源端子側の側面まで巻き付けた下巻き付け部と、
前記ピンの前記電源端子側で前記２周巻き付け部の外側から、下から上に向かってクロスさせた第二クロス部と、
前記２周巻き付け部の上側を前記ピンの前記電源端子とは反対側の側面まで巻き付けた上巻き付け部と、
前記２周巻き付け部の上側に半周巻き付けた後、前記電源端子側に移動させて前記折り返し部に引っ掛けられた引っ掛け部と、を備えた
電動機の固定子。
請求項２に記載の電動機の固定子を用いた
送風機用電動機。