電動機
【課題】
集中巻き電動機の着磁不良を低減し、運転時の音、振動等を低減した電動機を提供する。
【解決手段】
固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻線４０を巻き付けられた集中巻方式の電動機の樹脂絶縁３０は、内周壁３２と外周壁３３とを繋ぎ巻線４０を巻き付けるための胴部３１を有しており、前記胴部３１は前記固定子１０のヨーク部１１を覆うブリッジ端面部３１ｂと、ティース部１２を覆うティース端面部３１ａとで構成され、前記ブリッジ端面部３１ｂは、ティース端面部３１ａから固定子１０のヨーク部１１を覆うように固定子周方向のスロット底部１５まで延びた樹脂絶縁構造となっており、固定子ティース部１２に巻き付けた巻線相互間には相間絶縁板５０が介挿され、前記相間絶縁板５０のスロット底部１５に面する側の外径側端部５２に前記樹脂絶縁３０のブリッジ端面部３１ｂと係止めする凸部５５を設けた電動機。
集中巻き電動機の着磁不良を低減し、運転時の音、振動等を低減した電動機を提供する。
【解決手段】
固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻線４０を巻き付けられた集中巻方式の電動機の樹脂絶縁３０は、内周壁３２と外周壁３３とを繋ぎ巻線４０を巻き付けるための胴部３１を有しており、前記胴部３１は前記固定子１０のヨーク部１１を覆うブリッジ端面部３１ｂと、ティース部１２を覆うティース端面部３１ａとで構成され、前記ブリッジ端面部３１ｂは、ティース端面部３１ａから固定子１０のヨーク部１１を覆うように固定子周方向のスロット底部１５まで延びた樹脂絶縁構造となっており、固定子ティース部１２に巻き付けた巻線相互間には相間絶縁板５０が介挿され、前記相間絶縁板５０のスロット底部１５に面する側の外径側端部５２に前記樹脂絶縁３０のブリッジ端面部３１ｂと係止めする凸部５５を設けた電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定子ティース部に樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻き方式で巻き付けられた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫や空調機に用いる圧縮機に搭載される電動機は、永久磁石を回転子の内部に備えた永久磁石埋め込み形回転子（以降、「回転子」と呼ぶ）を用いたＤＣブラシレスモータが搭載されている。この回転子に備えた永久磁石を着磁（磁化）する場合、回転子を着磁してから圧縮機に組み込むと固定子やケース等に磁気吸着し、回転子の組み込み作業が非常に困難なものとなる。また、回転子が着磁されていると鉄粉等の塵、埃等が吸着し圧縮機内に回転子と一緒に組み込まれてしまうことにもなる。
【０００３】
そこで、電動機を圧縮機に組み付けた後に、圧縮機ケース内に組み付けた固定子の巻線に直流電流を通電し、圧縮機ケース内の軸中心に組み付けられた回転子を着磁し回転子を磁化している。
【０００４】
特許文献１（特開２０００−２２４８１８号）には、このように圧縮機に組み込んだ電動機の固定子を着磁ヨークとして、回転子に備えた永久磁石を着磁する着磁方法が示されている。
【０００５】
この特許文献１では、固定子を着磁ヨークとして回転子の永久磁石を着磁する際、固定子のティース部に樹脂絶縁を介して巻き付けた巻線は、隣り合うティース部の巻線同士が互いに引き付け合い、固定子のティース部に巻き付けた巻線が大きく変形したり、巻線同士がぶつかり巻線の被覆を傷付けてしまう問題や、着磁の衝撃によりティース部に巻き付けた巻線が動き樹脂絶縁に割れ、ヒビが発生する問題がある。そこで、固定子のティース部に巻き付けた巻線によって回転子を着磁する際に巻線同士が動かないように、相間の巻線間にスペーサを挿入し、着磁後、そのスペーサを抜き取っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２４８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、工場やビル空調用の大型空調機の圧縮機に搭載される大型ＤＣモータの固定子は、固定子を着磁ヨークとして回転子に埋め込まれた永久磁石を着磁する場合、固定子の巻線に流れる直流電流は、家庭用に用いる空調用の圧縮機に搭載されるＤＣモータと比べると非常に大きな直流電流を巻線に流すことになる。この場合、着磁による固定子のティース部に巻き付けた巻線の変形や巻線同士のぶつかりによる被覆の絶縁不良は、家庭用に用いられる圧縮機に搭載されるＤＣモータの衝撃よりかなり大きなものとなっている。
【０００８】
従って、着磁の衝撃によりティース部に巻き付けた巻線の動きも非常に大きくなり、樹脂絶縁の割れ、ヒビが発生する確率も非常に高くなっている。また、大型ＤＣモータの運転時に発生する巻線の振動による音、振動等も大きな問題となっている。
更に、隣り合うティース部に巻き付けた巻線間にスペーサを挿入する際、挿入傷による絶縁不良も問題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
複数の鋼板を積層した固定子であって、前記固定子は隣り合うティース部によってスロットが設けられ、前記固定子のティース部には樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、
前記樹脂絶縁は、前記固定子のティース部の内径側に内周壁を有し、前記固定子の外径側に外周壁を有し、内周壁と外周壁とを繋ぎ巻線を巻き付けるための胴部を有しており、
前記胴部は前記固定子のヨーク部を覆うブリッジ端面部と、ティース部を覆うティース端面部とで構成され、
前記ブリッジ端面部は、ティース端面部から固定子のヨーク部を覆うように固定子周方向のスロット底部まで延びた樹脂絶縁構造となっており、
前記樹脂絶縁の胴部に巻き付けた巻線相互間には、巻線相互間を絶縁するための相間絶縁板が介挿され、
前記相間絶縁板は、巻線相互間に介挿した状態において、前記相間絶縁板のスロット底部に面する側の外径側端部に前記樹脂絶縁のブリッジ端面部と係止めする凸部が設けられている電動機とする。
【００１０】
また、前記相間絶縁板は、前記固定子の内径側のスロット開口部に面する前記相間絶縁板の内径側端部の幅が、スロット開口部より幅広にした電動機とする。
【００１１】
また、前記相間絶縁板は、前記相間絶縁板の上端部に前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線端部から引出した引出線及びそれらの引出線と接続する口出線を固定するための凹溝が設けられている電動機とする。
【００１２】
また、前記相間絶縁板は、前記固定子の内径側のスロット開口部に面する前記相間絶縁板の内径側端部に、前記固定子周方向に延びた薄板の耳部を設け、前記薄板の耳部を前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿した電動機とする。
【００１３】
また、前記相間絶縁板は、スロット内で前記相間絶縁板と巻線が接触する面をフィルム状の絶縁紙で覆い、前記絶縁紙は前記固定子の内径側のスロット開口部側とは反対方向の前記固定子周方向に延びた薄板の耳部を有し、前記薄板の耳部を前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿した電動機とする。
【００１４】
また、前記相間絶縁板は、巻線相互間に介挿した状態において、前記相間絶縁板に固定子周方向に貫通する孔が設けられている電動機とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電動機は、固定子のティース部の樹脂絶縁を介して巻き付けた巻線相互間に、巻線相互を絶縁するための相間絶縁板を介挿し、相間絶縁板を巻線相互間に介挿した状態において、相間絶縁板のスロット底部に面する側の外径側端部に樹脂絶縁のブリッジ端面部と係止めする凸部が設けられていることにより、相間絶縁板が動くことなく確実に固定子に固定することができ、電動機の固定子を着磁ヨークとして永久磁石を備えた回転子を着磁しても、固定子のティース部に巻き付けた巻線の変形や、巻線同士のぶつかりにより被覆を傷付け絶縁不良となることはない。また、着磁の衝撃によりティース部に巻き付けた巻線が動くことにより樹脂絶縁に割れ、ヒビが発生しない電動機とすることができる。
また、相間絶縁板のスロット底部に面する側の外径側端部の凸部を確実に樹脂絶縁のブリッジ端面部に係止めし固定子に固定することにより大型ＤＣモータ等の運転時に発生する巻線の振動による音、振動等を低減することができる。
【００１６】
また、相間絶縁板の固定子の内径側のスロット開口部に面する内径側端部の幅をスロット開口部の幅より幅広とすることにより、相間絶縁板自体が固定子の内径側に飛び出ることを防ぐとともに、固定子の内径側に固定子のティース部に巻き付けた巻線が飛び出すこともなくなる。また、相間絶縁板の内径側端部の幅が固定子の内径側のスロット開口部より幅広くすることにより、固定子のティース部の先端部と固定子のティース部に巻き付けた巻線との絶縁距離を確保することもできる。
【００１７】
また、前記相間絶縁板には、巻線相互間に介挿した状態において、前記相間絶縁板の上端部に前記固定子のティース部に直接巻き付けた巻線端部から引出した引出線及びそれらの引出線と接続する口出線を固定するための凹溝が設けられていることにより、巻線端部から引出した引出線及びそれらの引出線と接続する口出線を凹溝に確実に固定することができるので、相間絶縁板の凸部をブリッジ端面部側に押さえ込むことができ相間絶縁板が脱落することなく確実に固定することができる。
【００１８】
尚、固定子のティース部に多くの巻線を巻き付ける場合、前記相間絶縁板構造のみではスロット開口部の、固定子のティース部の固定子内径側の固定子周方向に延びた先端部と固定子のティース部に巻き付けた巻線との絶縁距離を確保することが難しい場合は、相間絶縁板の内径側端部から固定子周方向に延びた薄板の耳部を設けている。この耳部を固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿することにより、確実に固定子のティース部の先端部と固定子のティース部に巻き付けた巻線との絶縁距離を確保することができる
【００１９】
更に、固定子のティース部に多くの巻線を巻き付け、固定子のティース部の先端部と固定子のティース部に巻き付けた巻線との絶縁距離を確実に取りたい場合や、相間絶縁板を巻線相互間に介挿する際、挿入圧力により巻線自体の被覆が傷付かないようにするために、相間絶縁板の巻線と接触する部分にフィルム状の絶縁紙で覆い、固定子の内径側のスロット開口部側とは反対方向の固定子周方向に延びる薄板の耳部を設け、この耳部を固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿することにより、確実に固定子のティース部の先端部と固定子のティース部に巻き付けた巻線との絶縁距離を確保することができるとともに、相間絶縁板の挿入圧力により巻線の被覆を傷付けることもない。尚、相間絶縁板のスロット底部に面する側の外径側端部に樹脂絶縁のブリッジ端面部と係止めする凸部を有することにより、フィルム状の絶縁紙を、この凸部に当接させ同時に巻線相互間に容易に挿入することもできる。
【００２０】
また、相間絶縁板の重量並びに電動機の冷却効果を高める場合には、相間絶縁板の巻線相互間に介挿した状態で、相間絶縁板の固定子周方向に貫通する孔を設けることにより達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の電動機の固定子の図
【図２】図１で示した電動機の巻線及び巻線端部から引出した引出線及びそれらの引出線と接続する口出線を取り除いた固定子の図。
【図３】本発明の電動機の固定子と回転子を上から見た図。
【図４】図３で示した電動機の固定子で、回転子を着磁する図。
【図５】実施形態の相間絶縁板を固定子のスロットに介挿する図。
【図６】実施形態の相間絶縁板の斜視図。
【図７】実施形態の相間絶縁板を固定子のスロットに介挿した図。
【図８】別の実施形態の相間絶縁板の図。
【図９】別の実施形態の相間絶縁板を固定子のスロットに介挿する図。
【図１０】別の実施形態の相間絶縁板を固定子のスロットに介挿した図。
【図１１】別の実施形態の相間絶縁板の図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１〜図３には、隣同士の薄板電磁鋼板に設けた凸凹部（かしめ部）を互いに係合せて一体に積層した、周知のオートクランプ装置（自動かしめ装置）により製作した固定子１０が示されている。固定子１０を一体に積層する方法として固定子外周側の複数個所を溶接して一体に積層した固定子でもよい。尚、図２及び図３は説明を容易にするために便宜上巻線４０及び巻線端部から引出した引出線４５及びそれらの引出線４５と接続する口出線４６は記載していない。
【００２３】
図１〜図３（特に図３）に記載の固定子１０は、環状に形成されてヨーク部１１とヨーク部１１から固定子内径側に突出したティース部１２（歯部とも言う。）が設けられている。この固定子内径側に突出したティース部１２の固定子内径側の端部から固定子周方向に延びる先端部１３が形成されている。この先端部１３により固定子内径側にスロット開口部１４が設けられている。
【００２４】
固定子１０の環状に形成されたヨーク部１１と、固定子１０の内径側に突出したティース部１２によりスロット１６が形成されている。本実施形態では、固定子１０のスロット数は９スロット設けられている。この固定子１０の固定子両端面には、樹脂成形された樹脂絶縁３０で覆われており、固定子１０のヨーク部１１と固定子１０の内径側に突出したティース部１２を覆うように樹脂絶縁３０が施されている。図１及び図３の固定子１０のスロット１６には、固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を施し直接巻線４０を巻き付けた周知の集中巻き方式による巻線（便宜上図２及び図３は図示せず）が施されている。固定子１０のティース部１２に巻き付けられた巻線４０は三相３Ｙで結線されている。本実施形態の固定子１０の外径は、好ましくはφ２３０ｍｍ〜φ１００ｍｍ、内径が好ましくはφ１３０ｍｍ〜φ５０ｍｍ程度の大型ＤＣモータである。
【００２５】
尚、固定子１０のスロット内は、この集中巻きによる巻線４０をより多く巻き付けるためにフィルム状のスロット絶縁８０を施している。このスロット絶縁８０は、固定子内径側に突出したティース部１２の固定子内径側端部から固定子周方向に延びる先端部１３のスロット内までも覆うように絶縁されている。
【００２６】
従って、固定子１０の樹脂絶縁３０の構造は、環状に構成されたヨーク部１１と、ヨーク部１１から固定子内径側に突出したティース部１２と、ティース部１２の固定子内径側端部から固定子周方向に延びた先端部１３まで覆う樹脂絶縁３０を固定子１０の積層方向両端面に施し、スロット内には固定子１０のティース部１２の固定子内径側端部から固定子周方向に延びた先端部１３のスロット内まで覆うフィルム状のスロット絶縁８０が施されている。
【００２７】
図３には、固定子の内径側で回転駆動する内転型の永久磁石７２を磁石収容孔７１に埋め込んだ永久磁石埋め込み型回転子を用いている。図２で示した回転子７０は、回転子内部の凹状の磁石収容孔７１に希土類磁石を埋め込んだ永久磁石埋め込み型回転子である。この回転子７０の磁極は、隣り合う磁極が異極となる様に６極を構成している。
【００２８】
本実施形態の電動機は、空調機の室外機や冷蔵庫の圧縮機を駆動するための電動機や車両に搭載する電動機として用いるため、ケースに電動機を組み込む前の鉄粉等の塵、埃が磁気吸着することが問題となるため、ケースに電動機が組み込まれた後に電動機の固定子１０を着磁ヨークとして回転子７０に埋め込まれた永久磁石７２を着磁している。
【００２９】
図４には、本実施形態における着磁方法を示した一例である。図４の（ａ）には固定子１０を着磁ヨークとして、固定子内径側に、未着磁の回転子７０を挿入し、直流電源の＋側にＵ相を接続し、―側にＶ相、Ｗ相を接続して固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０に直流電流を流すことにより回転子７０に埋め込んだ永久磁石７２の１回目の着磁をする。より確実に回転子７０に埋め込まれた永久磁石７２を着磁する場合は、もう一度着磁を加える。この場合、図４の（ｂ）に示すように直流電源の―側にＵ相を接続し、＋側にＶ相、Ｗ相を接続し、回転子７０を時計まわりに６０°回転させた位置で固定し、再度、固定子７０のティース部１２に巻き付けた巻線４０に直流電流を流すことにより回転子７０に埋め込んだ永久磁石７２に２回目の着磁をする。これにより、確実に回転子７０に埋め込んだ永久磁石７２を着磁することができる。
【００３０】
この場合、固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０に流れる直流電流は非常に大きな電流が流れることになり、図３で説明した固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線相互間には、お互いを引き付け合う強力な磁気吸引力や、逆に反発する磁気反発力が発生する。図４では、ＵＶ相間、ＵＷ相間にはそれぞれ磁気吸引力が発生し、ＶＷ相間には磁気反発力が発生する。
【００３１】
これにより、巻線相互間は激しく着磁により動き巻線寸法が変形したり、巻線同士がぶつかり巻線自体の被覆を傷付け絶縁不良が発生したりする。また、巻線４０が激しく動くことにより樹脂絶縁３０が割れたり、ヒビが発生することもある。
【００３２】
これらの問題に関しては、固定子１０のティース部１２に直接巻線４０を巻き付けた巻線相互間に相間絶縁板５０を介挿し、巻線自体の動きを強制的に動かないようにしている。
【００３３】
尚、電動機の運転時には、巻線４０の振動等を起因とする音、振動等が発生するが、前記した様に巻線４０の間に相間絶縁板５０を介挿することにより音、振動を低減することができるが、相間絶縁板５０自体を確実に巻線相互間に固定しなければ固定子１０から相間絶縁板５０が振動等により脱落する恐れがある。また、逆に相間絶縁板５０自体が確実に固定されていなければ、相間絶縁板自体が振動し、音、振動等の発生する原因ともなる。
【００３４】
また、巻線相互間に相間絶縁板５０を介挿することにより、ある程度の音、振動等が低減できるものの相間絶縁板５０を巻線間に挿入する場合、挿入圧力が高いと、巻線４０の被覆を傷付けて絶縁不良になる場合もある。特に、相間絶縁板５０の強度を増すために配合されるガラス繊維（ファイバー）が多ければ多いほどその危険性が増す。
【００３５】
ところで、本実施形態における固定子１０は、図１〜図３（特に図３）に示した様に、環状に形成されたヨーク部１１と、このヨーク部１１から固定子内径側に突出したティース部１２から構成されており、ティース部１２の固定子内径側端部から固定子周方向に延びた先端部１３を有している。この環状のヨーク部１１と固定子内径側に突出したティース部１２によりスロット１６が形成されている。このスロット１６は、固定子外径側に位置する環状ヨーク部１１のスロット側面をスロット底部１５として、固定子内径側に突出したティース部１２の固定子内径側の端部から固定子周方向に延びた先端部１３と、そのティース部１２と隣り合うティース部１２の固定子内径側に突出したティース部１２の固定子内径側の端部から固定子周方向に延びた先端部１３との間をスロット開口部１４としている。
【００３６】
この固定子１０の積層方向端面を覆う樹脂絶縁３０は、固定子１０の外径側に固定子積層方向に延びる外周壁３３と、固定子内径側の端部から固定子周方向に延びる先端部１３までを覆い、固定子１０の内径側に固定子積層方向に延びる内周壁３２を有し、この外周壁３３と内周壁３２を繋ぐ胴部３１を有している。この胴部３１は主に固定子ヨーク部１１を覆うブリッジ端面部３１ｂと、主にティース部１２を覆うティース端面部３１ａとで構成されている。ブリッジ端面部３１ｂは、固定子１０のティース部１２の固定子外径側根本部から固定子１０のヨーク部１１を覆うように固定子の両周方向に延びて、固定子１０の積層方向端面のスロット底部１５までを覆っている。
【００３７】
尚、固定子１０に設けたスロット内の絶縁は、樹脂で覆われたスロット絶縁でもよいが、本願では、巻線４０を多く巻き込むため、フィルム状のスロット絶縁８０を所定の大きさにして固定子１０のスロット側面を覆うように配置している。
【００３８】
本実施形態の固定子１０の積層方向の固定子両端部には前記で説明した絶縁構造の樹脂絶縁３０が施されている。この固定子１０のティース部１２には前記に示した樹脂絶縁３０を装着し、この樹脂絶縁３０を介して直接巻線４０が巻き付けられている。この固定子１０のティース部１２に巻き付けられた巻線相互間に相間絶縁板５０が介挿されている。
図５は、実施形態の相間絶縁板５０を固定子１０のスロット１６に介挿する様子を示している。（便宜上巻線４０は省略している）
【００３９】
この相間絶縁板５０の形状を図６で説明する。この相間絶縁板５０の形状は、略矩形の平板の樹脂絶縁板であり、固定子１０の巻線相互間に介挿した状態において、固定子１０の積層方向長さより若干長く構成されており、実質的には固定子１０の巻線相互間に介挿した状態で固定子の積厚方向に飛び出る様に介挿することが望ましい。そして固定子１０のスロット底部１５に面する側の外径側端部５２と、固定子１０のスロット開口部１４に面する側の内径側端部５１が設けられている。また、相間絶縁板５０は巻線相互間に介挿し易いように巻線相互間に挿入する側の相間絶縁板５０の尖端部５７を先細形状としている。これにより、巻線相互間に容易に介挿することができる。
【００４０】
この相間絶縁板５０の固定方法を説明する。図７（及び図５）に示しているように、この相間絶縁板５０には巻線相互間に介挿した状態で、相間絶縁板５０のスロット底部１５に面する側の外径側端部５２に前記樹脂絶縁３０のブリッジ端面部３１ｂと係止めできる凸部５５を設けている。この相間絶縁板５０の外径側端部５２に凸部５５があることにより樹脂絶縁３０のブリッジ端面部３１ｂに容易に係止めすることができる。この場合、固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線量の多い少ないや、巻線４０の巻き形状に関係なく相間絶縁板５０の外径側端部５２の凸部５５を、樹脂絶縁３０のブリッジ端面部３１ｂに掛り止めすることができる。
【００４１】
これは、相間絶縁板５０は固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線相互間の必ずしも中央部に介挿しなければならないわけではなく、言い換えれば、必ずしも固定子１０のスロット１６の中央部に相間絶縁板５０が位置しなくてもよい。これは、例えば樹脂絶縁等に溝部を設けて相間絶縁板の外径側端部の凸部を係合せる構造のものと比べると、巻線４０の多い少ないや、巻線４０の形状によって樹脂絶縁等に設けた溝部の形状に合わせて、相間絶縁板の外径側端部の凸部を嵌め合わせることもないので、電動機を製作するのに時間がかかり支障をきたすこともない。
【００４２】
従って、巻線相互間に相間絶縁板５０を容易に介挿することができ、固定子１０を着磁ヨークとして、回転子７０に埋め込まれた永久磁石７２を着磁したとしても、巻線４０が大きく動くことがなく、巻線相互間が激しくぶつかり巻線４０が変形したり、巻線自体の被覆が傷付き絶縁不良となることもない。また、巻線４０が激しく動くことにより樹脂絶縁３０が割れたり、ヒビが発生することもない。
【００４３】
また、図７に示しているように相間絶縁板５０は、この固定子１０のスロット開口側１４に面す側の内径側端面部５１は、スロット開口部１４の幅よりも幅広に構成されている。これは、相間絶縁板５０を巻線相互間に介挿する際に固定子１０の内径側に飛び出すことを防ぐことができる。また、固定子１０のスロット開口部１４から固定子１０にティース部１２に巻き付けた巻線４０が飛び出すことも防ぐことができる。更に、固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０と固定子１０のティース部１２の固定子内径側の端部から固定子周方向に延びた先端部１３との絶縁距離も確保するこができ、巻線４０と固定子１０との絶縁不良を低減することができる。
【００４４】
また、固定子１０の巻線相互間に介挿した状態において、相間絶縁板５０の固定子１０の積層方向の固定子端面側の面の上端部には凹溝５３が設けられている。この凹溝５３について図１及び図５〜図７を用いて説明する。この凹溝５３は、相間絶縁板５０の上端部で有ればどこに設けられてもよいが、好ましくは巻線相互間に相間絶縁板５０を介挿した状態において、固定子１０の外径側の樹脂絶縁３０の外周壁３３と接する外側に設けることによって、樹脂絶縁３０の外周壁３３と相間絶縁板５０の上端部の凹溝５３により、各ティース部１２に直接巻線４０が巻き付けられた巻線端部から引出した引出線４５や、その引出線４５を結線した口出線４６を確実に固定することができる。
【００４５】
この場合、各ティース部１２に直接巻線４０が巻き付けられた巻線端部から引出した引出線４５や、その引出線４５を結線した口出線４６は、相間絶縁板５０の上端部の凹溝５３がある位置の樹脂絶縁３０の外周壁３３に固定子径方向に貫通した貫通孔３４が設けられており、この貫通孔３４に引出線４５や口出線４６を固定する固定紐を通して容易に樹脂絶縁の外周壁３３に縛り固定することができる。
【００４６】
尚、固定子１０の内径側の樹脂絶縁３０の内周壁３２側の相間絶縁板５０の上端部に凹溝５３を設けてもよいが、固定子内径側に引出線４５やその引出線４５を結線した口出線４６が飛び出さないように注意が必要になる。また、この凹溝５３の形状は、円弧、三角、矩形等の何れの形状を用いても同様の効果を得ることができる。
【００４７】
従って、この凹溝５３により固定子１０の巻線上端の周方向に引き廻される各巻線４０から引出した引出線４５や引出線４５を結線する口出線４６を嵌め込み樹脂絶縁３０の外周壁３３に設けた貫通孔３４等に固定紐等を通し固定することにより固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線相互間に介挿した相間絶縁板５０を確実に固定することができる。
【００４８】
また、これにより相間絶縁板５０のブリッジ端面部３１ｂに掛り止めした凸部５５が、巻線端部から引出した引出線４５や、その引出線４５を結線した口出線４６とブリッジ端面部３１ｂとの間に確実に挟み込まれ固定されているため相間絶縁板５０が電動機運転中の振動等により固定子１０の積層方向に抜け落ちることもなくなる。
【００４９】
また、固定子１０のティース部１２に巻き付ける巻線量が多い場合、図５〜図７で説明した相間絶縁板５０のみでは固定子１０のティース部１２の固定子内径側の固定子両周方向に延びた先端部１３と固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０との絶縁距離を確保することが難しい場合は、図８に示しているように相間絶縁板９０の内径側端部９１から固定子両周方向に延びた薄板の耳部９１ａを設ける。この耳部９１ａを固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻き付けた巻線４０と、固定子１０のティース部１２の先端部１３との間に介挿することにより、確実に固定子１０のティース部１２の先端部１３と、固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０との絶縁距離を確保することができる。
【００５０】
この場合の相間絶縁板９０の内径側端部９１から固定子周方向に延びた薄板の耳部９１ａは、固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻き付けた巻線４０と、固定子１０のスロット内を覆うフィルム状のスロット絶縁８０との間に介挿してもよいし、固定子１０のスロット内を覆うフィルム状のスロット絶縁８０と、固定子１０のティース部１２の先端部１３との間に介挿してもよい。これにより、固定子１０の巻線４０が多く巻かれる場合においても固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０と固定子１０のティース部１２の先端部１３との絶縁距離を確実に確保することができる。
【００５１】
また、同様に固定子１０のティース部１２に巻き付ける巻線量が多い場合、相間絶縁板９０を固定子１０の巻線相互間に介挿する場合、相間絶縁板９０を挿入する圧力が増す。この場合、この挿入圧力により巻線４０の被覆に傷をつけてしまう場合がある。この様な場合、図９及び図１０に示しているように、相間絶縁板５０の表面を絶縁紙６０で覆うことにより巻線４０の被覆を保護することができる。
【００５２】
図９では、図５に示した相間絶縁板５０の固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０（便宜上巻線４０は省略している）と接触する面を絶縁紙６０で覆い介挿している様子を示した図である。また、図１０は巻線相互間に相間絶縁５０を絶縁紙６０で覆って介挿した状態を示した図である。
本実施形態では固定子１０のスロット底部１５に面する外径側端部５２を絶縁紙６０で覆い、更に、この絶縁紙６０で相間絶縁板５０と巻線４０が接触する側面５４を覆い、この側面５４から延びた絶縁紙６０が固定子１０の内径側のスロット開口部１４側とは反対方向に折り曲げられた耳部６１ａを固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻き付けた巻線４０と、固定子１０のティース部１２の先端部１３との間に介挿している。これにより、確実にティース部１２の先端部１３と、ティース部１２に巻き付けた巻線４０との絶縁距離を確保することができるとともに、相間絶縁板５０の挿入圧力により巻線４０の被覆を傷付けることもなくなる。
【００５３】
この場合も同様に、図８に示した相間絶縁板９０の内径側端部９１から両周方向に延びた薄板の耳部９１ａと同じように、絶縁紙６０の耳部６１ａを固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻き付けた巻線４０と、固定子１０のスロット内を覆うフィルム状のスロット絶縁８０との間に介挿してもよいし、固定子１０のスロット内を覆うフィルム状のスロット絶縁８０と、固定子１０のティース部１２の先端部１３との間に介挿しても同様の効果を得ることができる。
【００５４】
好ましくは、図８及び図９の実施形態では、相間絶縁板９０の内径側端部９１から両周方向に延びた薄板の耳部９１ａや、スロット開口部側１４とは反対方向に折り曲げた絶縁紙６０の耳部６１ａは、固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻き付けた巻線４０と、固定子１０のスロット内を覆うフィルム状のスロット絶縁８０との間に介挿することにより、耳部９１ａ、６１ａを介挿する際、固定子１０の積層した鋼板の隙間に耳部９１ａ、６１ａが引っ掛かり挿入しづらくなることもない。尚、図９に示しているように相間絶縁板５０の凸部５５があることにより、相間絶縁板５０を挿入する際、絶縁紙６０が凸部５５に当接し容易に巻線相互間に挿入することが可能となり、絶縁紙６０が脱落することも防ぐことができる。尚、先に説明した様に相間絶縁板５０、９０の巻線相互間に挿入する尖端部５７の先細形状とすることにより挿入する圧力を軽減することもできる。
【００５５】
尚、本実施形態の相間絶縁板５０，９０の材質としては、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が用いられている。また、樹脂強度を考慮した場合、前記した材質とガラス繊維（ファイバー）混合し含有させることにより樹脂強度を増すことができる。
【００５６】
また、相間絶縁板５０、９０の材料の使用量を減らす場合や、巻線４０の冷却を考慮する場合は、図１１に示すように相間絶縁板５０、９０を巻線相互間に介挿した状態において固定子１０の周方向に貫通した貫通孔５６を設けることもできる。この貫通孔５６の形状や大きさ、数等は、固定子を着磁ヨークとした場合の着磁強度や、絶縁強度等により適宜決定される。
【００５７】
尚、本実施形態の電動機の構造は、空調機や冷蔵庫の圧縮機に用いる電動機や、車両用途の電動機に用いることによって、ケース内に鉄粉や埃、塵を持ち込むことなく品質に優れた電動機とすることができる。また、本実施形態は電動機の使用用途によって実施形態の追加、削除等を適宜行うことができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０・・・固定子
１１・・・ヨーク部
１２・・・ティース部
１３・・・先端部
１４・・・スロット開口部
１５・・・スロット底部
１６・・・スロット
３０・・・樹脂絶縁
３１・・・胴部
３１ａ・・・ティース端面部
３１ｂ・・・ブリッジ端面部
３２・・・内周壁
３３・・・外周壁
３４・・・貫通孔
４０・・・巻線
４５・・・引出線
４６・・・口出線
５０、９０・・・相間絶縁板
５１、９１・・・内径側端部
５２・・・外径側端部
５３・・・凹溝
５４・・・側面
５５・・・凸部
５６・・・孔
５７・・・尖端部
６０・・・絶縁紙
６１ａ、９１ａ・・・耳部
７０・・・回転子
７１・・・磁石収容孔
７２・・・永久磁石
８０・・・スロット絶縁
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定子ティース部に樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻き方式で巻き付けられた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫や空調機に用いる圧縮機に搭載される電動機は、永久磁石を回転子の内部に備えた永久磁石埋め込み形回転子（以降、「回転子」と呼ぶ）を用いたＤＣブラシレスモータが搭載されている。この回転子に備えた永久磁石を着磁（磁化）する場合、回転子を着磁してから圧縮機に組み込むと固定子やケース等に磁気吸着し、回転子の組み込み作業が非常に困難なものとなる。また、回転子が着磁されていると鉄粉等の塵、埃等が吸着し圧縮機内に回転子と一緒に組み込まれてしまうことにもなる。
【０００３】
そこで、電動機を圧縮機に組み付けた後に、圧縮機ケース内に組み付けた固定子の巻線に直流電流を通電し、圧縮機ケース内の軸中心に組み付けられた回転子を着磁し回転子を磁化している。
【０００４】
特許文献１（特開２０００−２２４８１８号）には、このように圧縮機に組み込んだ電動機の固定子を着磁ヨークとして、回転子に備えた永久磁石を着磁する着磁方法が示されている。
【０００５】
この特許文献１では、固定子を着磁ヨークとして回転子の永久磁石を着磁する際、固定子のティース部に樹脂絶縁を介して巻き付けた巻線は、隣り合うティース部の巻線同士が互いに引き付け合い、固定子のティース部に巻き付けた巻線が大きく変形したり、巻線同士がぶつかり巻線の被覆を傷付けてしまう問題や、着磁の衝撃によりティース部に巻き付けた巻線が動き樹脂絶縁に割れ、ヒビが発生する問題がある。そこで、固定子のティース部に巻き付けた巻線によって回転子を着磁する際に巻線同士が動かないように、相間の巻線間にスペーサを挿入し、着磁後、そのスペーサを抜き取っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２４８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、工場やビル空調用の大型空調機の圧縮機に搭載される大型ＤＣモータの固定子は、固定子を着磁ヨークとして回転子に埋め込まれた永久磁石を着磁する場合、固定子の巻線に流れる直流電流は、家庭用に用いる空調用の圧縮機に搭載されるＤＣモータと比べると非常に大きな直流電流を巻線に流すことになる。この場合、着磁による固定子のティース部に巻き付けた巻線の変形や巻線同士のぶつかりによる被覆の絶縁不良は、家庭用に用いられる圧縮機に搭載されるＤＣモータの衝撃よりかなり大きなものとなっている。
【０００８】
従って、着磁の衝撃によりティース部に巻き付けた巻線の動きも非常に大きくなり、樹脂絶縁の割れ、ヒビが発生する確率も非常に高くなっている。また、大型ＤＣモータの運転時に発生する巻線の振動による音、振動等も大きな問題となっている。
更に、隣り合うティース部に巻き付けた巻線間にスペーサを挿入する際、挿入傷による絶縁不良も問題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
複数の鋼板を積層した固定子であって、前記固定子は隣り合うティース部によってスロットが設けられ、前記固定子のティース部には樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、
前記樹脂絶縁は、前記固定子のティース部の内径側に内周壁を有し、前記固定子の外径側に外周壁を有し、内周壁と外周壁とを繋ぎ巻線を巻き付けるための胴部を有しており、
前記胴部は前記固定子のヨーク部を覆うブリッジ端面部と、ティース部を覆うティース端面部とで構成され、
前記ブリッジ端面部は、ティース端面部から固定子のヨーク部を覆うように固定子周方向のスロット底部まで延びた樹脂絶縁構造となっており、
前記樹脂絶縁の胴部に巻き付けた巻線相互間には、巻線相互間を絶縁するための相間絶縁板が介挿され、
前記相間絶縁板は、巻線相互間に介挿した状態において、前記相間絶縁板のスロット底部に面する側の外径側端部に前記樹脂絶縁のブリッジ端面部と係止めする凸部が設けられている電動機とする。
【００１０】
また、前記相間絶縁板は、前記固定子の内径側のスロット開口部に面する前記相間絶縁板の内径側端部の幅が、スロット開口部より幅広にした電動機とする。
【００１１】
また、前記相間絶縁板は、前記相間絶縁板の上端部に前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線端部から引出した引出線及びそれらの引出線と接続する口出線を固定するための凹溝が設けられている電動機とする。
【００１２】
また、前記相間絶縁板は、前記固定子の内径側のスロット開口部に面する前記相間絶縁板の内径側端部に、前記固定子周方向に延びた薄板の耳部を設け、前記薄板の耳部を前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿した電動機とする。
【００１３】
また、前記相間絶縁板は、スロット内で前記相間絶縁板と巻線が接触する面をフィルム状の絶縁紙で覆い、前記絶縁紙は前記固定子の内径側のスロット開口部側とは反対方向の前記固定子周方向に延びた薄板の耳部を有し、前記薄板の耳部を前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿した電動機とする。
【００１４】
また、前記相間絶縁板は、巻線相互間に介挿した状態において、前記相間絶縁板に固定子周方向に貫通する孔が設けられている電動機とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電動機は、固定子のティース部の樹脂絶縁を介して巻き付けた巻線相互間に、巻線相互を絶縁するための相間絶縁板を介挿し、相間絶縁板を巻線相互間に介挿した状態において、相間絶縁板のスロット底部に面する側の外径側端部に樹脂絶縁のブリッジ端面部と係止めする凸部が設けられていることにより、相間絶縁板が動くことなく確実に固定子に固定することができ、電動機の固定子を着磁ヨークとして永久磁石を備えた回転子を着磁しても、固定子のティース部に巻き付けた巻線の変形や、巻線同士のぶつかりにより被覆を傷付け絶縁不良となることはない。また、着磁の衝撃によりティース部に巻き付けた巻線が動くことにより樹脂絶縁に割れ、ヒビが発生しない電動機とすることができる。
また、相間絶縁板のスロット底部に面する側の外径側端部の凸部を確実に樹脂絶縁のブリッジ端面部に係止めし固定子に固定することにより大型ＤＣモータ等の運転時に発生する巻線の振動による音、振動等を低減することができる。
【００１６】
また、相間絶縁板の固定子の内径側のスロット開口部に面する内径側端部の幅をスロット開口部の幅より幅広とすることにより、相間絶縁板自体が固定子の内径側に飛び出ることを防ぐとともに、固定子の内径側に固定子のティース部に巻き付けた巻線が飛び出すこともなくなる。また、相間絶縁板の内径側端部の幅が固定子の内径側のスロット開口部より幅広くすることにより、固定子のティース部の先端部と固定子のティース部に巻き付けた巻線との絶縁距離を確保することもできる。
【００１７】
また、前記相間絶縁板には、巻線相互間に介挿した状態において、前記相間絶縁板の上端部に前記固定子のティース部に直接巻き付けた巻線端部から引出した引出線及びそれらの引出線と接続する口出線を固定するための凹溝が設けられていることにより、巻線端部から引出した引出線及びそれらの引出線と接続する口出線を凹溝に確実に固定することができるので、相間絶縁板の凸部をブリッジ端面部側に押さえ込むことができ相間絶縁板が脱落することなく確実に固定することができる。
【００１８】
尚、固定子のティース部に多くの巻線を巻き付ける場合、前記相間絶縁板構造のみではスロット開口部の、固定子のティース部の固定子内径側の固定子周方向に延びた先端部と固定子のティース部に巻き付けた巻線との絶縁距離を確保することが難しい場合は、相間絶縁板の内径側端部から固定子周方向に延びた薄板の耳部を設けている。この耳部を固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿することにより、確実に固定子のティース部の先端部と固定子のティース部に巻き付けた巻線との絶縁距離を確保することができる
【００１９】
更に、固定子のティース部に多くの巻線を巻き付け、固定子のティース部の先端部と固定子のティース部に巻き付けた巻線との絶縁距離を確実に取りたい場合や、相間絶縁板を巻線相互間に介挿する際、挿入圧力により巻線自体の被覆が傷付かないようにするために、相間絶縁板の巻線と接触する部分にフィルム状の絶縁紙で覆い、固定子の内径側のスロット開口部側とは反対方向の固定子周方向に延びる薄板の耳部を設け、この耳部を固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿することにより、確実に固定子のティース部の先端部と固定子のティース部に巻き付けた巻線との絶縁距離を確保することができるとともに、相間絶縁板の挿入圧力により巻線の被覆を傷付けることもない。尚、相間絶縁板のスロット底部に面する側の外径側端部に樹脂絶縁のブリッジ端面部と係止めする凸部を有することにより、フィルム状の絶縁紙を、この凸部に当接させ同時に巻線相互間に容易に挿入することもできる。
【００２０】
また、相間絶縁板の重量並びに電動機の冷却効果を高める場合には、相間絶縁板の巻線相互間に介挿した状態で、相間絶縁板の固定子周方向に貫通する孔を設けることにより達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の電動機の固定子の図
【図２】図１で示した電動機の巻線及び巻線端部から引出した引出線及びそれらの引出線と接続する口出線を取り除いた固定子の図。
【図３】本発明の電動機の固定子と回転子を上から見た図。
【図４】図３で示した電動機の固定子で、回転子を着磁する図。
【図５】実施形態の相間絶縁板を固定子のスロットに介挿する図。
【図６】実施形態の相間絶縁板の斜視図。
【図７】実施形態の相間絶縁板を固定子のスロットに介挿した図。
【図８】別の実施形態の相間絶縁板の図。
【図９】別の実施形態の相間絶縁板を固定子のスロットに介挿する図。
【図１０】別の実施形態の相間絶縁板を固定子のスロットに介挿した図。
【図１１】別の実施形態の相間絶縁板の図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１〜図３には、隣同士の薄板電磁鋼板に設けた凸凹部（かしめ部）を互いに係合せて一体に積層した、周知のオートクランプ装置（自動かしめ装置）により製作した固定子１０が示されている。固定子１０を一体に積層する方法として固定子外周側の複数個所を溶接して一体に積層した固定子でもよい。尚、図２及び図３は説明を容易にするために便宜上巻線４０及び巻線端部から引出した引出線４５及びそれらの引出線４５と接続する口出線４６は記載していない。
【００２３】
図１〜図３（特に図３）に記載の固定子１０は、環状に形成されてヨーク部１１とヨーク部１１から固定子内径側に突出したティース部１２（歯部とも言う。）が設けられている。この固定子内径側に突出したティース部１２の固定子内径側の端部から固定子周方向に延びる先端部１３が形成されている。この先端部１３により固定子内径側にスロット開口部１４が設けられている。
【００２４】
固定子１０の環状に形成されたヨーク部１１と、固定子１０の内径側に突出したティース部１２によりスロット１６が形成されている。本実施形態では、固定子１０のスロット数は９スロット設けられている。この固定子１０の固定子両端面には、樹脂成形された樹脂絶縁３０で覆われており、固定子１０のヨーク部１１と固定子１０の内径側に突出したティース部１２を覆うように樹脂絶縁３０が施されている。図１及び図３の固定子１０のスロット１６には、固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を施し直接巻線４０を巻き付けた周知の集中巻き方式による巻線（便宜上図２及び図３は図示せず）が施されている。固定子１０のティース部１２に巻き付けられた巻線４０は三相３Ｙで結線されている。本実施形態の固定子１０の外径は、好ましくはφ２３０ｍｍ〜φ１００ｍｍ、内径が好ましくはφ１３０ｍｍ〜φ５０ｍｍ程度の大型ＤＣモータである。
【００２５】
尚、固定子１０のスロット内は、この集中巻きによる巻線４０をより多く巻き付けるためにフィルム状のスロット絶縁８０を施している。このスロット絶縁８０は、固定子内径側に突出したティース部１２の固定子内径側端部から固定子周方向に延びる先端部１３のスロット内までも覆うように絶縁されている。
【００２６】
従って、固定子１０の樹脂絶縁３０の構造は、環状に構成されたヨーク部１１と、ヨーク部１１から固定子内径側に突出したティース部１２と、ティース部１２の固定子内径側端部から固定子周方向に延びた先端部１３まで覆う樹脂絶縁３０を固定子１０の積層方向両端面に施し、スロット内には固定子１０のティース部１２の固定子内径側端部から固定子周方向に延びた先端部１３のスロット内まで覆うフィルム状のスロット絶縁８０が施されている。
【００２７】
図３には、固定子の内径側で回転駆動する内転型の永久磁石７２を磁石収容孔７１に埋め込んだ永久磁石埋め込み型回転子を用いている。図２で示した回転子７０は、回転子内部の凹状の磁石収容孔７１に希土類磁石を埋め込んだ永久磁石埋め込み型回転子である。この回転子７０の磁極は、隣り合う磁極が異極となる様に６極を構成している。
【００２８】
本実施形態の電動機は、空調機の室外機や冷蔵庫の圧縮機を駆動するための電動機や車両に搭載する電動機として用いるため、ケースに電動機を組み込む前の鉄粉等の塵、埃が磁気吸着することが問題となるため、ケースに電動機が組み込まれた後に電動機の固定子１０を着磁ヨークとして回転子７０に埋め込まれた永久磁石７２を着磁している。
【００２９】
図４には、本実施形態における着磁方法を示した一例である。図４の（ａ）には固定子１０を着磁ヨークとして、固定子内径側に、未着磁の回転子７０を挿入し、直流電源の＋側にＵ相を接続し、―側にＶ相、Ｗ相を接続して固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０に直流電流を流すことにより回転子７０に埋め込んだ永久磁石７２の１回目の着磁をする。より確実に回転子７０に埋め込まれた永久磁石７２を着磁する場合は、もう一度着磁を加える。この場合、図４の（ｂ）に示すように直流電源の―側にＵ相を接続し、＋側にＶ相、Ｗ相を接続し、回転子７０を時計まわりに６０°回転させた位置で固定し、再度、固定子７０のティース部１２に巻き付けた巻線４０に直流電流を流すことにより回転子７０に埋め込んだ永久磁石７２に２回目の着磁をする。これにより、確実に回転子７０に埋め込んだ永久磁石７２を着磁することができる。
【００３０】
この場合、固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０に流れる直流電流は非常に大きな電流が流れることになり、図３で説明した固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線相互間には、お互いを引き付け合う強力な磁気吸引力や、逆に反発する磁気反発力が発生する。図４では、ＵＶ相間、ＵＷ相間にはそれぞれ磁気吸引力が発生し、ＶＷ相間には磁気反発力が発生する。
【００３１】
これにより、巻線相互間は激しく着磁により動き巻線寸法が変形したり、巻線同士がぶつかり巻線自体の被覆を傷付け絶縁不良が発生したりする。また、巻線４０が激しく動くことにより樹脂絶縁３０が割れたり、ヒビが発生することもある。
【００３２】
これらの問題に関しては、固定子１０のティース部１２に直接巻線４０を巻き付けた巻線相互間に相間絶縁板５０を介挿し、巻線自体の動きを強制的に動かないようにしている。
【００３３】
尚、電動機の運転時には、巻線４０の振動等を起因とする音、振動等が発生するが、前記した様に巻線４０の間に相間絶縁板５０を介挿することにより音、振動を低減することができるが、相間絶縁板５０自体を確実に巻線相互間に固定しなければ固定子１０から相間絶縁板５０が振動等により脱落する恐れがある。また、逆に相間絶縁板５０自体が確実に固定されていなければ、相間絶縁板自体が振動し、音、振動等の発生する原因ともなる。
【００３４】
また、巻線相互間に相間絶縁板５０を介挿することにより、ある程度の音、振動等が低減できるものの相間絶縁板５０を巻線間に挿入する場合、挿入圧力が高いと、巻線４０の被覆を傷付けて絶縁不良になる場合もある。特に、相間絶縁板５０の強度を増すために配合されるガラス繊維（ファイバー）が多ければ多いほどその危険性が増す。
【００３５】
ところで、本実施形態における固定子１０は、図１〜図３（特に図３）に示した様に、環状に形成されたヨーク部１１と、このヨーク部１１から固定子内径側に突出したティース部１２から構成されており、ティース部１２の固定子内径側端部から固定子周方向に延びた先端部１３を有している。この環状のヨーク部１１と固定子内径側に突出したティース部１２によりスロット１６が形成されている。このスロット１６は、固定子外径側に位置する環状ヨーク部１１のスロット側面をスロット底部１５として、固定子内径側に突出したティース部１２の固定子内径側の端部から固定子周方向に延びた先端部１３と、そのティース部１２と隣り合うティース部１２の固定子内径側に突出したティース部１２の固定子内径側の端部から固定子周方向に延びた先端部１３との間をスロット開口部１４としている。
【００３６】
この固定子１０の積層方向端面を覆う樹脂絶縁３０は、固定子１０の外径側に固定子積層方向に延びる外周壁３３と、固定子内径側の端部から固定子周方向に延びる先端部１３までを覆い、固定子１０の内径側に固定子積層方向に延びる内周壁３２を有し、この外周壁３３と内周壁３２を繋ぐ胴部３１を有している。この胴部３１は主に固定子ヨーク部１１を覆うブリッジ端面部３１ｂと、主にティース部１２を覆うティース端面部３１ａとで構成されている。ブリッジ端面部３１ｂは、固定子１０のティース部１２の固定子外径側根本部から固定子１０のヨーク部１１を覆うように固定子の両周方向に延びて、固定子１０の積層方向端面のスロット底部１５までを覆っている。
【００３７】
尚、固定子１０に設けたスロット内の絶縁は、樹脂で覆われたスロット絶縁でもよいが、本願では、巻線４０を多く巻き込むため、フィルム状のスロット絶縁８０を所定の大きさにして固定子１０のスロット側面を覆うように配置している。
【００３８】
本実施形態の固定子１０の積層方向の固定子両端部には前記で説明した絶縁構造の樹脂絶縁３０が施されている。この固定子１０のティース部１２には前記に示した樹脂絶縁３０を装着し、この樹脂絶縁３０を介して直接巻線４０が巻き付けられている。この固定子１０のティース部１２に巻き付けられた巻線相互間に相間絶縁板５０が介挿されている。
図５は、実施形態の相間絶縁板５０を固定子１０のスロット１６に介挿する様子を示している。（便宜上巻線４０は省略している）
【００３９】
この相間絶縁板５０の形状を図６で説明する。この相間絶縁板５０の形状は、略矩形の平板の樹脂絶縁板であり、固定子１０の巻線相互間に介挿した状態において、固定子１０の積層方向長さより若干長く構成されており、実質的には固定子１０の巻線相互間に介挿した状態で固定子の積厚方向に飛び出る様に介挿することが望ましい。そして固定子１０のスロット底部１５に面する側の外径側端部５２と、固定子１０のスロット開口部１４に面する側の内径側端部５１が設けられている。また、相間絶縁板５０は巻線相互間に介挿し易いように巻線相互間に挿入する側の相間絶縁板５０の尖端部５７を先細形状としている。これにより、巻線相互間に容易に介挿することができる。
【００４０】
この相間絶縁板５０の固定方法を説明する。図７（及び図５）に示しているように、この相間絶縁板５０には巻線相互間に介挿した状態で、相間絶縁板５０のスロット底部１５に面する側の外径側端部５２に前記樹脂絶縁３０のブリッジ端面部３１ｂと係止めできる凸部５５を設けている。この相間絶縁板５０の外径側端部５２に凸部５５があることにより樹脂絶縁３０のブリッジ端面部３１ｂに容易に係止めすることができる。この場合、固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線量の多い少ないや、巻線４０の巻き形状に関係なく相間絶縁板５０の外径側端部５２の凸部５５を、樹脂絶縁３０のブリッジ端面部３１ｂに掛り止めすることができる。
【００４１】
これは、相間絶縁板５０は固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線相互間の必ずしも中央部に介挿しなければならないわけではなく、言い換えれば、必ずしも固定子１０のスロット１６の中央部に相間絶縁板５０が位置しなくてもよい。これは、例えば樹脂絶縁等に溝部を設けて相間絶縁板の外径側端部の凸部を係合せる構造のものと比べると、巻線４０の多い少ないや、巻線４０の形状によって樹脂絶縁等に設けた溝部の形状に合わせて、相間絶縁板の外径側端部の凸部を嵌め合わせることもないので、電動機を製作するのに時間がかかり支障をきたすこともない。
【００４２】
従って、巻線相互間に相間絶縁板５０を容易に介挿することができ、固定子１０を着磁ヨークとして、回転子７０に埋め込まれた永久磁石７２を着磁したとしても、巻線４０が大きく動くことがなく、巻線相互間が激しくぶつかり巻線４０が変形したり、巻線自体の被覆が傷付き絶縁不良となることもない。また、巻線４０が激しく動くことにより樹脂絶縁３０が割れたり、ヒビが発生することもない。
【００４３】
また、図７に示しているように相間絶縁板５０は、この固定子１０のスロット開口側１４に面す側の内径側端面部５１は、スロット開口部１４の幅よりも幅広に構成されている。これは、相間絶縁板５０を巻線相互間に介挿する際に固定子１０の内径側に飛び出すことを防ぐことができる。また、固定子１０のスロット開口部１４から固定子１０にティース部１２に巻き付けた巻線４０が飛び出すことも防ぐことができる。更に、固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０と固定子１０のティース部１２の固定子内径側の端部から固定子周方向に延びた先端部１３との絶縁距離も確保するこができ、巻線４０と固定子１０との絶縁不良を低減することができる。
【００４４】
また、固定子１０の巻線相互間に介挿した状態において、相間絶縁板５０の固定子１０の積層方向の固定子端面側の面の上端部には凹溝５３が設けられている。この凹溝５３について図１及び図５〜図７を用いて説明する。この凹溝５３は、相間絶縁板５０の上端部で有ればどこに設けられてもよいが、好ましくは巻線相互間に相間絶縁板５０を介挿した状態において、固定子１０の外径側の樹脂絶縁３０の外周壁３３と接する外側に設けることによって、樹脂絶縁３０の外周壁３３と相間絶縁板５０の上端部の凹溝５３により、各ティース部１２に直接巻線４０が巻き付けられた巻線端部から引出した引出線４５や、その引出線４５を結線した口出線４６を確実に固定することができる。
【００４５】
この場合、各ティース部１２に直接巻線４０が巻き付けられた巻線端部から引出した引出線４５や、その引出線４５を結線した口出線４６は、相間絶縁板５０の上端部の凹溝５３がある位置の樹脂絶縁３０の外周壁３３に固定子径方向に貫通した貫通孔３４が設けられており、この貫通孔３４に引出線４５や口出線４６を固定する固定紐を通して容易に樹脂絶縁の外周壁３３に縛り固定することができる。
【００４６】
尚、固定子１０の内径側の樹脂絶縁３０の内周壁３２側の相間絶縁板５０の上端部に凹溝５３を設けてもよいが、固定子内径側に引出線４５やその引出線４５を結線した口出線４６が飛び出さないように注意が必要になる。また、この凹溝５３の形状は、円弧、三角、矩形等の何れの形状を用いても同様の効果を得ることができる。
【００４７】
従って、この凹溝５３により固定子１０の巻線上端の周方向に引き廻される各巻線４０から引出した引出線４５や引出線４５を結線する口出線４６を嵌め込み樹脂絶縁３０の外周壁３３に設けた貫通孔３４等に固定紐等を通し固定することにより固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線相互間に介挿した相間絶縁板５０を確実に固定することができる。
【００４８】
また、これにより相間絶縁板５０のブリッジ端面部３１ｂに掛り止めした凸部５５が、巻線端部から引出した引出線４５や、その引出線４５を結線した口出線４６とブリッジ端面部３１ｂとの間に確実に挟み込まれ固定されているため相間絶縁板５０が電動機運転中の振動等により固定子１０の積層方向に抜け落ちることもなくなる。
【００４９】
また、固定子１０のティース部１２に巻き付ける巻線量が多い場合、図５〜図７で説明した相間絶縁板５０のみでは固定子１０のティース部１２の固定子内径側の固定子両周方向に延びた先端部１３と固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０との絶縁距離を確保することが難しい場合は、図８に示しているように相間絶縁板９０の内径側端部９１から固定子両周方向に延びた薄板の耳部９１ａを設ける。この耳部９１ａを固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻き付けた巻線４０と、固定子１０のティース部１２の先端部１３との間に介挿することにより、確実に固定子１０のティース部１２の先端部１３と、固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０との絶縁距離を確保することができる。
【００５０】
この場合の相間絶縁板９０の内径側端部９１から固定子周方向に延びた薄板の耳部９１ａは、固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻き付けた巻線４０と、固定子１０のスロット内を覆うフィルム状のスロット絶縁８０との間に介挿してもよいし、固定子１０のスロット内を覆うフィルム状のスロット絶縁８０と、固定子１０のティース部１２の先端部１３との間に介挿してもよい。これにより、固定子１０の巻線４０が多く巻かれる場合においても固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０と固定子１０のティース部１２の先端部１３との絶縁距離を確実に確保することができる。
【００５１】
また、同様に固定子１０のティース部１２に巻き付ける巻線量が多い場合、相間絶縁板９０を固定子１０の巻線相互間に介挿する場合、相間絶縁板９０を挿入する圧力が増す。この場合、この挿入圧力により巻線４０の被覆に傷をつけてしまう場合がある。この様な場合、図９及び図１０に示しているように、相間絶縁板５０の表面を絶縁紙６０で覆うことにより巻線４０の被覆を保護することができる。
【００５２】
図９では、図５に示した相間絶縁板５０の固定子１０のティース部１２に巻き付けた巻線４０（便宜上巻線４０は省略している）と接触する面を絶縁紙６０で覆い介挿している様子を示した図である。また、図１０は巻線相互間に相間絶縁５０を絶縁紙６０で覆って介挿した状態を示した図である。
本実施形態では固定子１０のスロット底部１５に面する外径側端部５２を絶縁紙６０で覆い、更に、この絶縁紙６０で相間絶縁板５０と巻線４０が接触する側面５４を覆い、この側面５４から延びた絶縁紙６０が固定子１０の内径側のスロット開口部１４側とは反対方向に折り曲げられた耳部６１ａを固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻き付けた巻線４０と、固定子１０のティース部１２の先端部１３との間に介挿している。これにより、確実にティース部１２の先端部１３と、ティース部１２に巻き付けた巻線４０との絶縁距離を確保することができるとともに、相間絶縁板５０の挿入圧力により巻線４０の被覆を傷付けることもなくなる。
【００５３】
この場合も同様に、図８に示した相間絶縁板９０の内径側端部９１から両周方向に延びた薄板の耳部９１ａと同じように、絶縁紙６０の耳部６１ａを固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻き付けた巻線４０と、固定子１０のスロット内を覆うフィルム状のスロット絶縁８０との間に介挿してもよいし、固定子１０のスロット内を覆うフィルム状のスロット絶縁８０と、固定子１０のティース部１２の先端部１３との間に介挿しても同様の効果を得ることができる。
【００５４】
好ましくは、図８及び図９の実施形態では、相間絶縁板９０の内径側端部９１から両周方向に延びた薄板の耳部９１ａや、スロット開口部側１４とは反対方向に折り曲げた絶縁紙６０の耳部６１ａは、固定子１０のティース部１２に樹脂絶縁３０を介して直接巻き付けた巻線４０と、固定子１０のスロット内を覆うフィルム状のスロット絶縁８０との間に介挿することにより、耳部９１ａ、６１ａを介挿する際、固定子１０の積層した鋼板の隙間に耳部９１ａ、６１ａが引っ掛かり挿入しづらくなることもない。尚、図９に示しているように相間絶縁板５０の凸部５５があることにより、相間絶縁板５０を挿入する際、絶縁紙６０が凸部５５に当接し容易に巻線相互間に挿入することが可能となり、絶縁紙６０が脱落することも防ぐことができる。尚、先に説明した様に相間絶縁板５０、９０の巻線相互間に挿入する尖端部５７の先細形状とすることにより挿入する圧力を軽減することもできる。
【００５５】
尚、本実施形態の相間絶縁板５０，９０の材質としては、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が用いられている。また、樹脂強度を考慮した場合、前記した材質とガラス繊維（ファイバー）混合し含有させることにより樹脂強度を増すことができる。
【００５６】
また、相間絶縁板５０、９０の材料の使用量を減らす場合や、巻線４０の冷却を考慮する場合は、図１１に示すように相間絶縁板５０、９０を巻線相互間に介挿した状態において固定子１０の周方向に貫通した貫通孔５６を設けることもできる。この貫通孔５６の形状や大きさ、数等は、固定子を着磁ヨークとした場合の着磁強度や、絶縁強度等により適宜決定される。
【００５７】
尚、本実施形態の電動機の構造は、空調機や冷蔵庫の圧縮機に用いる電動機や、車両用途の電動機に用いることによって、ケース内に鉄粉や埃、塵を持ち込むことなく品質に優れた電動機とすることができる。また、本実施形態は電動機の使用用途によって実施形態の追加、削除等を適宜行うことができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０・・・固定子
１１・・・ヨーク部
１２・・・ティース部
１３・・・先端部
１４・・・スロット開口部
１５・・・スロット底部
１６・・・スロット
３０・・・樹脂絶縁
３１・・・胴部
３１ａ・・・ティース端面部
３１ｂ・・・ブリッジ端面部
３２・・・内周壁
３３・・・外周壁
３４・・・貫通孔
４０・・・巻線
４５・・・引出線
４６・・・口出線
５０、９０・・・相間絶縁板
５１、９１・・・内径側端部
５２・・・外径側端部
５３・・・凹溝
５４・・・側面
５５・・・凸部
５６・・・孔
５７・・・尖端部
６０・・・絶縁紙
６１ａ、９１ａ・・・耳部
７０・・・回転子
７１・・・磁石収容孔
７２・・・永久磁石
８０・・・スロット絶縁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鋼板を積層した固定子であって、前記固定子は隣り合うティース部によってスロットが設けられ、前記固定子のティース部には樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、
前記樹脂絶縁は、前記固定子のティース部の内径側に内周壁を有し、前記固定子の外径側に外周壁を有し、内周壁と外周壁とを繋ぎ巻線を巻き付けるための胴部を有しており、
前記胴部は前記固定子のヨーク部を覆うブリッジ端面部と、ティース部を覆うティース端面部とで構成され、
前記ブリッジ端面部は、ティース端面部から固定子のヨーク部を覆うように固定子周方向のスロット底部まで延びた樹脂絶縁構造となっており、
前記樹脂絶縁の胴部に巻き付けた巻線相互間には、巻線相互間を絶縁するための相間絶縁板が介挿され、
前記相間絶縁板は、巻線相互間に介挿した状態において、前記相間絶縁板のスロット底部に面する側の外径側端部に前記樹脂絶縁のブリッジ端面部と係止めする凸部が設けられていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記相間絶縁板は、前記固定子の内径側のスロット開口部に面する前記相間絶縁板の内径側端部の幅が、スロット開口部より幅広であることを特徴とする請求項１項記載の電動機。
【請求項３】
前記相間絶縁板は、前記相間絶縁板の上端部に前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線端部から引出した引出線及びそれらの引出線と接続する口出線を固定するための凹溝が設けられていることを特徴とする請求項１項または請求項２項記載の電動機。
【請求項４】
前記相間絶縁板は、前記固定子の内径側のスロット開口部に面する前記相間絶縁板の内径側端部に、前記固定子周方向に延びた薄板の耳部を設け、前記薄板の耳部を前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿したことを特徴とする請求項１項及至請求項３項のいずれかに記載の電動機。
【請求項５】
前記相間絶縁板は、スロット内で前記相間絶縁板と巻線が接触する面をフィルム状の絶縁紙で覆い、前記絶縁紙は前記固定子の内径側のスロット開口部側とは反対方向の前記固定子周方向に延びた薄板の耳部を有し、前記薄板の耳部を前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿したことを特徴とする請求項１項及至請求項３項のいずれかに記載の電動機。
【請求項６】
前記相間絶縁板は、巻線相互間に介挿した状態において、前記相間絶縁板に固定子周方向に貫通する孔が設けられていることを特徴とする請求項１項及至請求項５項のいずれかに記載の電動機。
【請求項１】
複数の鋼板を積層した固定子であって、前記固定子は隣り合うティース部によってスロットが設けられ、前記固定子のティース部には樹脂絶縁を介して直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、
前記樹脂絶縁は、前記固定子のティース部の内径側に内周壁を有し、前記固定子の外径側に外周壁を有し、内周壁と外周壁とを繋ぎ巻線を巻き付けるための胴部を有しており、
前記胴部は前記固定子のヨーク部を覆うブリッジ端面部と、ティース部を覆うティース端面部とで構成され、
前記ブリッジ端面部は、ティース端面部から固定子のヨーク部を覆うように固定子周方向のスロット底部まで延びた樹脂絶縁構造となっており、
前記樹脂絶縁の胴部に巻き付けた巻線相互間には、巻線相互間を絶縁するための相間絶縁板が介挿され、
前記相間絶縁板は、巻線相互間に介挿した状態において、前記相間絶縁板のスロット底部に面する側の外径側端部に前記樹脂絶縁のブリッジ端面部と係止めする凸部が設けられていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記相間絶縁板は、前記固定子の内径側のスロット開口部に面する前記相間絶縁板の内径側端部の幅が、スロット開口部より幅広であることを特徴とする請求項１項記載の電動機。
【請求項３】
前記相間絶縁板は、前記相間絶縁板の上端部に前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線端部から引出した引出線及びそれらの引出線と接続する口出線を固定するための凹溝が設けられていることを特徴とする請求項１項または請求項２項記載の電動機。
【請求項４】
前記相間絶縁板は、前記固定子の内径側のスロット開口部に面する前記相間絶縁板の内径側端部に、前記固定子周方向に延びた薄板の耳部を設け、前記薄板の耳部を前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿したことを特徴とする請求項１項及至請求項３項のいずれかに記載の電動機。
【請求項５】
前記相間絶縁板は、スロット内で前記相間絶縁板と巻線が接触する面をフィルム状の絶縁紙で覆い、前記絶縁紙は前記固定子の内径側のスロット開口部側とは反対方向の前記固定子周方向に延びた薄板の耳部を有し、前記薄板の耳部を前記固定子のティース部に樹脂絶縁を介して直接巻き付けた巻線と、固定子のティース部の先端部との間に介挿したことを特徴とする請求項１項及至請求項３項のいずれかに記載の電動機。
【請求項６】
前記相間絶縁板は、巻線相互間に介挿した状態において、前記相間絶縁板に固定子周方向に貫通する孔が設けられていることを特徴とする請求項１項及至請求項５項のいずれかに記載の電動機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１３０５６６（Ｐ２０１１−１３０５６６Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８６０１３（Ｐ２００９−２８６０１３）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００１００８７２）アイチエレック株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００１００８７２）アイチエレック株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
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