WO2015114752A1

WO2015114752A1 - 電動機

Info

Publication number: WO2015114752A1
Application number: PCT/JP2014/051940
Authority: WO
Inventors: 拓也中村; 正樹亀山; 敏彦水谷; 克紀福與; 良平小河; 鈴木　高志
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2015-08-06
Also published as: CN105940593B; CN105940593A; JP6125052B2; JPWO2015114752A1

Abstract

　円筒形状に形成され、内周面に周方向に等間隔に設けられた複数のティースを有する固定子鉄心と、固定子鉄心の内周面と対向する一端に外方に延びる外枠部を有し、複数のティースをそれぞれ固定子鉄心の軸心方向の両側から挟み込む第１及び第２絶縁体と、第１及び第２絶縁体の上に巻かれた巻線と、固定子鉄心の軸心を中心として、固定子鉄心の内側に回転自在に設けられた回転子とを備えた電動機において、第１及び第２絶縁体は、複数のティースを両側から挟んだ際に、外枠部を含む双方の端部が互いに重なり合う重なり部を有し、双方の外枠部のうち何れか一方の外枠部の重なり部の手前の肉厚が外枠部よりも厚い厚肉部が設けられている。

Description

電動機

　本発明は、ティースを巻線から絶縁する絶縁体を有する電動機に関するものである。

　電動機の固定子の固定子鉄心において、巻線に電流を流して磁極を形成するティースは、リング形状のヨークから回転子の軸心に向けて延びている。そのため、このティースに巻線を巻くことは一般に容易な作業ではない。これに対して従来より種々の提案がされている。その一つとして、固定子鉄心のティースとヨークを接合可能に分割して、ティースに外側から巻線を巻き、巻線を巻き終えたティースをヨークに嵌め込む形式の所謂外巻き式の固定子鉄心が提案されている。

　このような構造の固定子鉄心においては、ティースは、内径側が回転子と対向し、外径側がヨークと接合される。そのため、ティースに巻線を巻回する際に用いられる絶縁体は、ヨークの軸心方向に２分割され絶縁体でティースを挟み込む構造となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－１２８７５号公報（要約）

　一方、巻線を巻回するための絶縁体は、巻回された巻線の巻崩れ防止、巻線の倒れ防止及び巻線を巻回する際の作業性の向上を図って絶縁体に内枠部と外枠部を有するものが多い。しかしながら、このような構造の巻線においては、２つの絶縁体でティースをヨークの軸心方向から挟み込む際、分割された絶縁体の外枠部の端部も、互いに重なり合うこととなる。そのため、若干の製造誤差、或いは組立誤差等により、外枠部の嵌合部に隙間が生じる場合があった。

　このような構造の絶縁体においては、巻線を巻回する際に、外枠部の重なり合う部分に生じた隙間から巻線が侵入し、正常に巻線が行えないという課題を有していた。それを解決するために、巻線フォーマーを使用して外枠部の重なり合う部分に巻線が接触しないようにすることもできるが、巻線の巻回スピードが遅くなり、生産性を落とす原因となっていたので改善が望まれていた。

　本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、巻線を巻回する際に、外枠部の重なり部に隙間が生じても巻線を侵入させることがなく、生産性を向上させることができる電動機を提供することを目的とする。

　本発明に係る電動機は、円筒形状に形成され、内周面に周方向に等間隔に設けられた複数のティースを有する固定子鉄心と、固定子鉄心の内周面と対向する一端に外方に延びる外枠部を有し、複数のティースをそれぞれ固定子鉄心の軸心方向の両側から挟み込む第１及び第２絶縁体と、第１及び第２絶縁体の上に巻かれた巻線と、固定子鉄心の軸心を中心として、固定子鉄心の内側に回転自在に設けられた回転子とを備えた電動機において、第１及び第２絶縁体は、複数のティースを両側から挟んだ際に、外枠部を含む双方の端部が互いに重なり合う重なり部を有し、双方の外枠部のうち何れか一方の外枠部の重なり部の手前の肉厚が外枠部よりも厚い厚肉部が設けられている。

　本発明によれば、第１及び第２絶縁体は、複数のティースを両側から挟んだ際に、外枠部を含む双方の端部が互いに重なり合う重なり部を有し、双方の外枠部のうち何れか一方の外枠部の重なり部の手前の肉厚が外枠部よりも厚い厚肉部が設けられている。この構成により、第１及び第２絶縁体に巻線を巻回する際に、一方の外枠部に設けられた厚肉部により、巻線が乗り上げられた状態となって巻回されるので、第１絶縁体の外枠部と第２絶縁体の外枠部との隙間から巻線が侵入することがなく正常に巻線を巻回でき、生産性を向上させることができる。

実施の形態に係る電動機の内部構造を示す横断面図。図１の固定子鉄心の構造を示す斜視図。ティースから絶縁体を取り外して示す斜視図。ティースを絶縁体で挟んだ状態を示す斜視図。実施の形態に係る電動機における第１及び第２絶縁体の外枠部を示す斜視図。図５の外枠部をＡ－Ａ方向から見て示す部分断面図。従来の外枠部を示す斜視図。図７の外枠部をＢ－Ｂ方向から見て示す部分断面図。

　以下、本発明に係る電動機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。
　図１は実施の形態に係る電動機の内部構造を示す横断面図である。
　この電動機１は、外形が円筒形状の固定子１０と、固定子１０の軸心を中心とする駆動軸２１を備えた回転子２０と、駆動軸２１の両端を回転自在に支持する軸受２２と、固定子１０と回転子２０を収納するフロントブラケット３０及びリヤブラケット３１とを備えている。前述の固定子１０は、薄い鋼板が多数積層されてなる固定子鉄心４０と、固定子鉄心４０のティースに巻かれた巻線５０と、ティースを巻線５０から絶縁する絶縁体６０とで構成されている。

　図２は図１の固定子鉄心の構造を示す斜視図である。
　固定子鉄心４０は、リング形状に形成されたヨーク４１と、ヨーク４１の軸心方向から見て、Ｔ字形状に形成された例えば８個のティース４２、４３とで構成されている。ヨーク４１の内周面には、周方向に等間隔に取付溝４１ａが設けられている。この取付溝４１ａは、ヨーク４１の軸心方向から見て、底部の両端（円周方向）が互いに逆方向に延びるＴ字形状に形成されている。各ティース４２、４３は、ヨーク４１の軸心側に臨む一端４２ａ、４３ａが内側に凹む円弧形状に形成され、他端４２ｂ、４３ｂが取付溝４１ａのＴ字形状の底部に嵌入するように、その他端４２ｂ、４３ｂの両端（円周方向）が互いに逆方向に拡がっている。

　各ティース４２、４３のヨーク４１への取り付けは、各ティース４２、４３を取付溝１ａにヨーク４１の軸心方向から挿入することで可能になる。ヨーク４１は、各ティース４２、４３が取り付けられることにより、各ティース４２、４３と磁気的に結合されて外周の磁路を形成する。各ティース４２、４３とヨーク４１は、共に薄い鋼板が軸心方向（厚さ方向）に多数積層されて構成されている。

　図３はティースから絶縁体を取り外して示す斜視図、図４はティースを絶縁体で挟んだ状態を示す斜視図である。なお、ティース４２に対する絶縁体６０の構造は、図３に示す絶縁体６０と同じであるため、同じ符号を付している。
　絶縁体６０は、第１絶縁体７１と第２絶縁体７２とで構成されている。第１絶縁体７１は、例えば、リング形状の第１支持部７３の外周縁に例えば９０度間隔に設けられている。第２絶縁体７２は、個々に４つ設けられている。

　第１絶縁体７１は、ティース４３の側面部の半分を覆うＵ字形状の巻部７１ａと、巻部７１ａの固定子鉄心４０の内周面と対向する一端から外方に延びる外枠部７１ｂと、巻部７１ａの回転子２０の外周面と対向する他端から外方に延びる内枠部７１ｃとで構成されている。巻部７１ａの互いに対向する端部の内面には、互いに外方に段差を有して形成された肉厚の薄い重なり部（図示せず）が設けられている。また、外枠部７１ｂの端部の上面には、下方に段差を有して形成された肉厚の薄い重なり部（図示せず）が設けられている。また、内枠部７１ｃの端部の下面には、上方に段差を有して形成された肉厚の薄い重なり部（図示せず）が設けられている。つまり、巻部７１ａの重なり部、外枠部７１ｂの重なり部、及び内枠部７１ｃの重なり部は、同じ肉厚で、連続的に繋がっている。

　第２絶縁体７２は、前記と同様に、ティース４３の残り半分の側面部を覆うＵ字形状の巻部７２ａと、巻部７２ａの固定子鉄心４０の内周面と対向する一端から外方に延びる外枠部７２ｂと、巻部７２ａの回転子２０の外周面と対向する他端から外方に延びる内枠部７２ｃとで構成されている。巻部７２ａの互いに対向する端部の外面には、内方向に段差を有して形成された肉厚の薄い重なり部（図示せず）が設けられている。また、外枠部７２ｂの内枠部７２ｃと対向する端部の下面には、上方に段差を有して形成された肉厚の薄い重なり部（図示せず）が設けられている。また、内枠部７２ｃの外枠部７２ｂと対向する端部の上面には、下方に段差を有して形成された肉厚の薄い重なり部（図示せず）が設けられている。つまり、巻部７２ａの重なり部、外枠部７２ｂの重なり部、及び内枠部７２ｃの重なり部は、同じ肉厚で、連続的に繋がっている。

　例えば、第１支持部７３に設けられた第１絶縁体７１の巻部７１ａに、それぞれ４つのティースを差し込んだ後、第２絶縁体７２で各ティースを挟むと、巻部７１ａ、外枠部７１ｂ及び内枠部７１ｃの各重なり部に、巻部７２ａ、外枠部７２ｂ及び内枠部７２ｃの各重なり部が嵌り込む。この時、ティース４３の一端４３ａが内枠部７１ｃ、７２ｃから突出し、ティース４３の他端４３ｂが外枠部７１ｂ、７２ｂから突出する。また、ティース４２の一端４２ａは、図４では示されていないが、内枠部７１ｃ、７２ｃから突出し、ティース４２の他端４２ｂは、図４に示すように、外枠部７１ｂ、７２ｂから突出する。なお、前述の第１支持部７３と図４に示すリング形状の第２支持部７４とは、互いに嵌合するように構成されている。

　ティース４３の側面部を囲繞する巻部７１ａ、７２ａは、巻線５０が巻かれる部分であり、外枠部７１ｂ、７２ｂは、巻線５０を巻部７１ａ、７２ａに巻く際に、巻線５０が巻部７１ａ、７２ａに容易に案内されるようにするために設けられている。また、外枠部７１ｂ、７２ｂ及び内枠部７１ｃ、７２ｃは、巻部７１ａ、７２ａに巻かれた巻線５０が倒れたり、巻線５０の巻崩れを防止するために設けられている。

　第１及び第２支持部７３、７４に設けられた第１絶縁体７０により、４個のティース４２と、残りの４個のティース４３との相互の位置決めを容易に、かつ正確に決めることができる。

　次に、第１及び第２絶縁体７１、７２の外枠部７１ｂの肉厚について、従来と比較して説明する。
　図５は実施の形態に係る電動機における第１及び第２絶縁体の外枠部を示す斜視図、図６は図５の外枠部をＡ－Ａ方向から見て示す部分断面図、図７は従来の外枠部を示す斜視図、図８は図７の外枠部をＢ－Ｂ方向から見て示す部分断面図である。

　本実施の形態においては、図５及び図６に示すように、第２絶縁体７２に設けられた外枠部７２ｂの長手方向の両端部には、第１絶縁体７１の外枠部７１ｂの肉厚よりも厚い厚肉部７２ｅが設けられている。この厚肉部７２ｅは、一定の幅を有し、重なり部７２ｄから遠ざかるにつれ、肉厚が徐々に薄くなって、外枠部７２ｂの他の部分の肉厚と同じになるように傾斜面７２ｆが形成されている。厚肉部７２ｅと第１絶縁体７１の外枠部７１ｂとの差は、巻線を巻くときに支障のない程度に設定されている。

　一方、従来は、図７に示すように、第２絶縁体１０１に設けられた外枠部１０２の長手方向の両端部は、肉厚が他の部分と同じで平らであるため、その外枠部１０２の重なり部１０２ａに、第１絶縁体２０１に設けられた外枠部２０２の重なり部２０２ａが嵌入した場合には、その外枠部２０２の肉厚と外枠部１０２の肉厚が同じとなる（図８参照）。このような従来の技術では、若干の製造誤差、或いは組立誤差等により、双方の重なり部１０２ａ、２０２ａの間に隙間ｄが生じる場合がある。このような状態において、巻部に巻線が巻かれる際に、隙間ｄに巻線が進入することがあった。

　本実施の形態においては、ティース４２、４３を軸心方向から第１絶縁体７１と第２絶縁体７２とで挟んだ際に、第２絶縁体７２の外枠部７２ｂの両端部に、第１絶縁体７１の外枠部７１ｂの肉厚よりも厚い厚肉部７２ｅが設けられている。この構成により、巻部７１ａ、７２ａに巻線が巻かれる際、巻線５０が厚肉部７２ｅによって乗り上げられた状態となって巻かれるので、若干の製造誤差、或いは組立誤差等により、双方の重なり部７１ｄ、７２ｄの間に隙間ｄ（図６参照）が生じた場合でも、その隙間ｄに巻線が侵入することなく巻線５０を巻回でき、生産性を向上させることができる。

　また、厚肉部７２ｅには傾斜面７２ｆが形成されているため、巻線５０の巻回時に厚肉部７２ｅの角が巻線に当たり、巻線５０が傷つくことがなく巻線５０を巻くことができ、信頼性の高い電動機１を実現できる。

　また、厚肉部７２ｅは巻線５０が隙間ｄに侵入することがない最低限の幅にのみ設けられているため、巻部７１ａ、７２ａの体積を減らすことなく巻線５０の侵入を防ぐことができる。そのため、高密度に巻線５０を巻くことができ、低振動、低騒音、低消費電力、長寿命の電動機１を実現できる。

　　１　電動機、１０　固定子、２０　回転子、２１　駆動軸、２２　軸受、３０　フロントブラケット、３１　リヤブラケット、４０　固定子鉄心、４１　ヨーク、４１ａ　取付溝、４２、４２ａ　ティースの一端、４２ｂ　ティースの他端、４３　ティース、４３ａ　ティースの一端、４３ｂ　ティースの他端、５０　巻線、６０　絶縁体、７１　第１絶縁体、７１ａ　Ｕ字形状の巻部、７１ｂ　外枠部、７１ｃ　内枠部、７２　第２絶縁体、７２ａ　Ｕ字形状の巻部、７２ｂ　外枠部、７２ｃ　内枠部、７２ｄ　重なり部、７２ｅ　厚肉部、７２ｆ　傾斜面、７３　第１支持部、７４　第２支持部、１０１　第２絶縁体、１０２　外枠部、１０２ａ　重なり部、２０１　第１絶縁体、２０２　外枠部、２０２ａ　重なり部。

Claims

　円筒形状に形成され、内周面に周方向に等間隔に設けられた複数のティースを有する固定子鉄心と、
　前記固定子鉄心の内周面と対向する一端に外方に延びる外枠部を有し、前記複数のティースをそれぞれ前記固定子鉄心の軸心方向の両側から挟み込む第１及び第２絶縁体と、
　前記第１及び第２絶縁体の上に巻かれた巻線と、
　前記固定子鉄心の軸心を中心として、当該固定子鉄心の内側に回転自在に設けられた回転子とを備えた電動機において、
　前記第１及び第２絶縁体は、前記複数のティースを両側から挟んだ際に、前記外枠部を含む双方の端部が互いに重なり合う重なり部を有し、双方の前記外枠部のうち何れか一方の外枠部の前記重なり部の手前の肉厚が当該外枠部よりも厚い厚肉部が設けられていることを特徴とする電動機。
　前記第１及び第２絶縁体の端部に設けられた重なり部は、当該第１及び第２絶縁体の肉厚よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
　前記厚肉部は、前記外枠部の長手方向の端部であって、前記重なり部から遠ざかるにしたがって薄くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１又は２記載の電動機。
　前記厚肉部は、一定の幅を有する長方形状であることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の電動機。