電動機
【課題】
電動機の巻線の冷却効果を向上し、運転時の音、振動等を低減し、磁極位置検出素子の誤感知を低減した電動機を提供する。
【解決手段】
固定子１の内径で回転自在に回転する、永久磁石６を備えた回転子２を有し、
前記固定子１の歯部には絶縁部材４を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式による電動機であって、
前記絶縁部材４の内径樹脂壁４ａには、前記回転子２に備えた永久磁石６の磁極位置を検出する磁極位置検出素子９（９Ｕ、９Ｖ、９Ｗ）からなる磁極位置検出器を備えた回路基板５の少なくとも一部が係り止めされ、前記絶縁部材４の内径樹脂壁４ａより固定子内径側に前記回路基板５が飛び出していることを特徴とする電動機。
電動機の巻線の冷却効果を向上し、運転時の音、振動等を低減し、磁極位置検出素子の誤感知を低減した電動機を提供する。
【解決手段】
固定子１の内径で回転自在に回転する、永久磁石６を備えた回転子２を有し、
前記固定子１の歯部には絶縁部材４を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式による電動機であって、
前記絶縁部材４の内径樹脂壁４ａには、前記回転子２に備えた永久磁石６の磁極位置を検出する磁極位置検出素子９（９Ｕ、９Ｖ、９Ｗ）からなる磁極位置検出器を備えた回路基板５の少なくとも一部が係り止めされ、前記絶縁部材４の内径樹脂壁４ａより固定子内径側に前記回路基板５が飛び出していることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定子の歯部に絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式による電動機の回路基板取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定子の内径で回転自在に回転する、永久磁石を備えた回転子の磁極位置を検知する場合、回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出素子からなる磁極位置検出器を備えた回路基板を電動機のいずれかに取り付けなければならない。例えば、回路基板の取り付け構造として、特許文献１（特開２０００−４１３７１号）に示した様な構造がある。
【０００３】
特許文献１には、回転子の外周に取り付けた永久磁石の磁極位置を検知するための磁極位置検出素子からなる磁極位置検出器を備えた回路基板を、固定子と巻線を絶縁するために取り付けた絶縁部材の第１外径樹脂壁と第２外径樹脂壁に、回路基板の固定子周方向に位置する両端部の外周縁側を固定した電動機が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４１３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この様な電動機の構造は、回路基板の取り付けの容易性等から、回路基板を絶縁部材の外径樹脂壁に係り止めし、固定子の歯部に絶縁部材を介して巻き付けた巻線のコイルエンド部を覆うように固定されている。しかしながら、電動機を連続運転する場合、電動機の固定子に巻き付けた巻線が高温になり電動機性能が低下してしまう。また、電動機の巻線が高温に成りすぎると絶縁が破壊され巻線同士が短絡し焼損事故となってしまう。そこで、回転子を回転駆動する回転軸に電動機の冷却用ファン等が取り付けられている。この冷却用ファン等により電動機の巻線の上部から風を送り巻線を冷却する方法が取られているが、巻線のコイルエンド部を回路基板が覆っているため、その効果は低減してしまう。
【０００６】
また、電動機の固定子の歯部に装着させ絶縁部材と、インバータ回路を制御するための磁極位置検出器等を備えた回路基板が確実に固定されていない場合、絶縁部材と回路基板との間にガタ付きが生じ音、振動等が発生してしまう。
【０００７】
また、絶縁部材に回路基板が確実に固定されていない場合、回路基板の固定位置がずれることにより、回路基板に備えた磁極位置検出素子の検出位置がずれ誤感知する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
固定子の内径の中心を回転軸の軸中心として、前記回転軸には永久磁石を備えた回転子を嵌着し、前記固定子の歯部には絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式による電動機において、
前記絶縁部材は、前記固定子の外径側で回転軸方向に平行に伸びる外径樹脂壁と、前記固定子の内径側で回転軸方向に平行に伸びる内径樹脂壁を備え、外径樹脂壁と内径樹脂壁を繋ぎ巻線を巻き付ける巻線胴部を有し、
前記絶縁部材の内径樹脂壁には、前記回転子に備えた永久磁石の磁極位置を検出する磁極位置検出素子からなる磁極位置検出器を備えた回路基板の少なくとも一部が係り止めされ、前記絶縁部材の内径樹脂壁より固定子内径側に前記回路基板が飛び出ている電動機とする。
【０００９】
また、前記回路基板は、前記絶縁部材の少なくとも内径樹脂壁と係止めした状態で、前記回路基板から固定子外径方向に伸びた少なくとも１つの架橋部分により外径樹脂壁に係止めした電動機とする。
【００１０】
また、前記回路基板に備えた磁極位置検出素子は、前記回路基板から回転軸方向に平行に伸びて、前記絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた前記固定子の歯部間に配置させた電動機とする。
【００１１】
また、前記固定子のスロット数が１２スロットであり、前記回転子の磁極を１０極とした電動機とする。
【００１２】
尚、前記電動機を駆動源に用いた空気圧縮機とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電動機は、固定子の歯部に絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機であって、絶縁部材が固定子の外径側で回転軸方向に平行に伸びる外径樹脂壁と、固定子の内径側で回転軸方向に平行に伸びる内径樹脂壁を備え、外径樹脂壁と内径樹脂壁を繋ぎ巻線を巻き付ける巻線胴部を有した電動機において、磁極位置検出素子からなる磁極位置検出器を備えた回路基板を電動機の絶縁部材の内径樹脂壁に少なくとも一部を係り止めし、固定子の巻線上端部を極力回路基板で覆わない様に、絶縁部材の内径樹脂壁より固定子内径側に回路基板を飛び出して固定することにより、例えば、回転子の回転駆動する回転軸の延長上に取り付けた冷却用ファンにより電動機の固定子に巻き付けた巻線を確実に冷却することができる。
【００１４】
尚、本実施形態では、回路基板が固定子の歯部に絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた歯部間の隙間を塞ぐことが無いようにしているので効果的に巻線間を冷却することができる。従って、特に固定子の歯部に巻線を巻くために（巻線を巻き付けるための巻線機のノズルが通過するために）歯部間に隙間を設ける集中巻き方式の電動機に用いることにより、よりよい効果を得ることができる。
【００１５】
また、前記回路基板は、絶縁部材の少なくとも内径樹脂壁と係止めした状態で、回路基板から固定子外径方向に伸びた少なくとも１つの架橋部分により外径樹脂壁に係止めした電動機とすることにより、確実に回路基板を絶縁部材に固定することができ、電動機運転時の振動、騒音等を低減することができる。
【００１６】
この場合の架橋部分は、固定子の歯部に絶縁部材を介して巻き付けた巻線間の隙間を塞ぐことが無いように配置している。これにより回転軸に取り付けた冷却用ファン等により固定子の歯部に巻き付けた巻線間の冷却効果を損なうことなく回路基板を固定することができる。
【００１７】
また、回路基板を絶縁部材に確実に固定することができるので、回路基板に備えた磁極位置検出素子の位置検出が振動等によりずれることが無いので電動機の位置検出の信頼性を向上することができる。
【００１８】
尚、固定子の歯部に絶縁部材を介して直接巻き付けた巻線の上端部で、前記絶縁部材の内径樹脂壁、外径樹脂壁に係り止めした回路基板に備えた磁極位置検出素子は、前記回路基板から回転軸方向に平行に伸びて、絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた固定子の歯部間に配置することにより、回転子の磁極間の磁束漏れによる磁束波形の誤感知を低減でき検出精度の低下を防ぐことができる。
【００１９】
特に、固定子のスロット数が１２スロットであり、回転子の磁極を１０極とした電動機、また、前記電動機を駆動源とする空気圧縮機に用いることにより優れた効果を得ることができる。
【００２０】
従って、本発明の回路基板の取り付け構造とすることにより固定子の巻線の冷却効果を向上することができ、電動機運転時の過負荷における巻線の温度上昇による性能低下を防ぎ、また、回路基板の確実な固定が可能になることにより音、振動等の発生を防ぎ、磁極位置検出素子のずれや誤感知を低減でき検出精度を向上させた電動機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の電動機をフレームに実装した縦断面図。
【図２】図１の電動機の図（図１の電動機は、図２に示したＡ−Ａ’断面図）
【図３】本実施形態の回路基板図。
【図４】本実施形態の回路基板の磁極位置検出素子の詳細図。
【図５】回転子の磁束部分図
【図６】本実施形態の結線図を説明する図。
【図７】本実施形態の結線図を説明する図。
【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は、本実施形態の電動機をフレーム１１０に実装した縦断面図である。図１には、フレーム１１０の内径側に隙間バメ、焼きバメ、圧入等で固定した固定子１と、回転子２の回転子軸孔２０に回転軸２１が隙間バメ、焼きバメ、圧入等により嵌着し、固定子１の内径側に配置されている。回転軸２１は、一方をフレーム１１０の軸受部２２ａで、他方をブラケット１２０の軸受部２２ｂで固定し、固定子１の内径の中心を回転軸２１の軸中心として固定子１の内径側で回転自在に駆動されている。尚、ブラケット１２０はフレーム１１０と通しボルト１４０等で固定子１の貫通孔１０を介して一体に固定されている。
【００２３】
図１の実施形態では、回転子２が嵌着された回転軸２１には、固定子１の巻線３を冷却するための冷却用ファン１３０等が取り付けられている。
【００２４】
図１（及び図４の詳細図を参照）の固定子１は、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻線３を巻き付けた集中巻き方式の固定子である。固定子１の絶縁部材４は、固定子１の外径側で回転軸方向と平行に、固定子鉄心側とは逆方向に伸びた外径樹脂壁４ｂを設け、固定子１の内径側には外径樹脂壁４ｂと同様に固定子鉄心とは逆方向に伸びた内径樹脂壁４ａが設けられ、外径樹脂壁４ｂと内径樹脂壁４ａを繋ぐ、巻線３を巻き付ける巻線胴部４ｃが設けられている。
【００２５】
尚、絶縁部材４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。
【００２６】
また、回転子２は、回転軸孔２０の中心を中心として周方向に交互に異極となる様に回転子内部の磁石収容孔７に永久磁石６を挿入配置させ、回転軸孔２０に平行となる様に永久磁石収容孔７に永久磁石６を挿入配置させた永久磁石埋め込み型の永久磁石型回転子である。実施形態の回転子２に用いる永久磁石６は、フェライト磁石、希土類磁石等、磁石材には限定されないが、実施形態では希土類磁石を用いている。
【００２７】
図２には、図１で示したフレーム１１０に取り付けた電動機を上から見た図である。実施形態の電動機の固定子１には、図１及び図２に示している様に固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻線３を巻き付けた集中巻き方式の電動機の固定子端面から飛び出た巻線３のコイルエンド上部に絶縁部材４の内径樹脂壁４ａより固定子内径側に飛び出して回路基板５を固定している。この回路基板５には、固定子１の内径で回転自在に回転する、永久磁石６を備えた回転子２の磁極位置を検出する磁極位置検出素子９からなる磁極位置検出器等を備えている。
【００２８】
この回路基板５は、固定子１に装着した絶縁部材４の内径樹脂壁４ａの上端部に係り止めするための爪部４ｄが設けられ、回路基板５の外周側縁部５５の少なくとも一部が係止めする構造となっている。この回路基板５を係り止めする構造は、内径樹脂壁４ａの上端部に係り止め爪部４ｄを設けて固定する構造に限定するものではない。例えば、内径樹脂壁４ａに突部の出っ張りを設け、回路基板５に設けた孔に嵌め合わせてもよく、また、内径樹脂壁４ａに設けた孔と、回路基板５に設けた孔を重ね合わせネジ等により固定してもよい。回路基板５が容易に内径樹脂壁４ａに係り止めできる構造であればよい。
【００２９】
図１及び図２に示した実施形態の回路基板５の固定構造は、回路基板５を固定子内径から外径方向に略スライドすることにより、絶縁部材４の内径樹脂壁４ａの上端部の爪部４ｄに係り止めして固定している。本実施形態では内径樹脂壁４ａの固定子内径側に向かい鍵状に固定子内径側に飛び出した爪部４ｄにより、回路基板５の外周側縁部５５に設けた凹部溝５ｂの少なくとも一部に係止めする構造となっている。これにより、容易に回路基板５を絶縁部材４の内径樹脂壁４ａの上端部に係り止めしている。
【００３０】
より詳しくは、内径樹脂壁４ａから上端に伸びて、内径樹脂壁４ａの上端部から固定子内径側に向かい鍵状に固定子内径側に飛び出した係り止め爪部４ｄとなっており、この係り止め爪部４ｄにより、回路基板５が固定子内径側からスライドした際、回路基板５の外周側縁部５５の少なくとも一部に設けた凹部溝５ｂ（図３参照）と勘合し係り止めされている。
【００３１】
尚、本実施形態における電動機の冷却方法は図１に示した様に、フレーム１１０に固定された電動機の上部から、回転軸２１に取り付けられた冷却用ファン１３０によりブラケット１２０に設けられた孔１２０ａから冷却風が送り込まれ電動機の固定子１に巻き付けた巻線３を冷却する方法が取られている。
【００３２】
本実施形態では、図２に示した様に回路基板５が絶縁部材４の内径樹脂壁４ａより内径側、つまり、回路基板５が固定子１の歯部に巻き付けた巻線３を覆うことなく、固定子１に取り付けた絶縁部材４の内径樹脂壁４ａより内径側に飛び出して配置することにより、固定子１の歯部に巻き付けた巻線３の冷却効果を高め固定子１に巻き付けた巻線３が高温に成ることなく、温度上昇するのを緩和することができる。
【００３３】
また、図１、図２及び図３に示した回路基板５に示しているように回路基板５の固定を確実に行うために回路基板５の外周側縁部５５からは、固定子１の外径方向に伸びる架橋部５０を設けている。この場合の回路基板５から固定子１の外径部に伸びる架橋部５０は、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻線を巻き付けた巻線３のコイルエンド上部に回路基板５の架橋部５０がくるように配置している。
【００３４】
言い換えれば、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻線を巻き付けた巻線３と、隣り合う歯部に同様に巻き付けた巻線３との間の隙間を塞ぐことなく、回転軸の上部方向から見て巻線３との間の隙間が確認できるように設けられている。これにより、電動機上部の回転軸２１に取り付けた冷却用ファン１３０により、電動機の固定子１の歯部に巻き付けた巻線間の隙間に冷却風を流通させることが可能となり冷却効果を上げることができる。
【００３５】
また、図４に示した図１の電動機に取り付けた回路基板５の磁極位置検出素子９の詳細図（図１の一点鎖線部分の詳細図）からもわかる様に、本実施形態における回路基板５には磁極位置検出素子９からなる磁極位置検出器を備えている。磁極位置検出素子９は、回路基板５を固定子１に取り付けた状態で回路基板５から固定子端面側へ略直角に回転軸方向と平行に伸びて、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻き付けた巻線３の歯部間に配置することにより回転子２に埋め込んだ永久磁石６の磁極を確実に検出することができる。
【００３６】
これは磁極位置検出素子９を前記の如く配置することで、固定子１の内径側で回転駆動する回転子２の磁極位置の検出を確実に行うことができ、永久磁石６が埋め込まれた回転子２の磁極が切り変わる際の磁束漏れによる誤感知を低減でき、歪の少ない磁束波形の信号を得ることができ、確実な電動機制御をすることができる。
【００３７】
この場合の回転子２の磁極位置を検出する磁極位置検出素子９の配置は、固定子１の隣り合う歯部に巻き付けられた巻線３の歯部間に、回転軸方向と平行で、固定子１の端面近傍に配置されている。尚、回転子２の積厚が固定子１の積厚より高い場合は、回転子側面の磁極間で磁極位置検出素子９により検出をおこなっても良い。
【００３８】
尚、本実施形態のように、回転子２の磁石収容孔７に永久磁石６を埋め込まれた永久磁石型回転子の場合は、特に磁極位置を検出することが難しくなる。磁石収容孔７の永久磁石６が埋め込まれている部分と磁石収容孔７内の空隙部分と回転子２の鉄心部分の僅かなブリッジ部分（継鉄部分）２ａ（図５参照）により磁極が切り替わることによる磁束漏れが発生し誤感知を引き起こしてしまう。
【００３９】
この現象は、回転子２の磁石収容孔７に埋め込まれた永久磁石６の磁力が強い希土類を用いた場合、回転子２の側面と対向配置させることにより顕著に表れる。従って、磁極位置検出素子９の配置が回転子２に近づけすぎない様に配置させることが好ましい。従って、この場合、固定子１の隣り合う歯部に巻き付けられた巻線３の歯部間に、回転軸方向と平行で固定子１の端面近傍に配置させることが好ましい。
【００４０】
また、固定子１の端面近傍とは、固定子１の隣り合う歯部に巻き付けられた巻線３の歯部間で、回転子２の回転軸方向と平行に、回転子端面と、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して巻き付けた巻線３の巻線高さまでの間に、磁極位置検出素子９の感知部分が有ることが望ましい。尚、磁極位置検出素子９が離れすぎると磁極位置を検出することができなくなる。
【００４１】
図５には、本実施形態の回転子２の磁石収容孔７に永久磁石６を挿入配置させた永久磁石埋め込み型の永久磁石型回転子の模式的な展開図を示している。図５は隣り合う磁極が異極となるように磁石収容孔７に埋め込まれた永久磁石６の磁極間部を、回転子２の表面から得られる表面磁束を測定した磁束波形の一部を表示している。二点鎖線は前述したような磁束漏れを誤感知した場合の磁束波形を示しており、実線は磁極位置検出素子９を本実施形態の位置に配置させた場合を示している。図５に示したように、磁束の歪が小さくなり磁極位置検出素子９による誤感知を極力低減することが可能となる。
【００４２】
尚、磁極位置検出素子９は、回路基板５を固定子１の絶縁部材４に取り付けた状態で、回路基板５から略直角に固定子１の端面方向に伸ばし、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻線３を巻き付けた歯部間に配置することは、固定子１の歯部と歯部の隙間に配置することや、固定子１の歯部に巻き付けられた巻線間に配置することを含み、固定子１の歯部に巻線３を巻き付けた巻線間の固定子１の端面近傍に配置することを含んでいる。
【００４３】
また、回路基板５の磁極位置検出素子９は、Ｕ相用の９Ｕ、Ｖ相用の９Ｖ、Ｗ相用の９Ｗとして３つ設けられ、固定子１の歯部に巻き付けた巻線の歯部間に固定子内径側に面して配置されている。例えば、図７に示した結線図の場合、通常スロットＮＯ．３、ＮＯ．７、ＮＯ．１１の間に磁極位置検出素子９を機械角で１２０°ピッチの等間隔に固定子１の歯部に巻き付けた巻線３のコイルエンド部全周に渡り回路基板を配置することになるが、本実施形態の場合、何れか１つの磁極位置検出素子９が感知した極性を反転させることにより、他の２つの磁極位置検出素子９が配置されている間に配置させることができる。図７の場合では、例えば、スロットＮＯ．１１をスロットＮＯ．５に配置させることができる。
【００４４】
これにより、磁極位置検出素子９の配置は機械角で６０°ピッチの配置となり、回路基板を固定子１の歯部に巻き付けた巻線３のコイルエンド部全周に渡り配置しなくても良くなり、図２に示した様に一箇所にまとめて配置することができる。従って、回路基板５で固定子１の歯部に巻き付けた巻線３の冷却効果を上げるとともに、回路基板５を小さくすることによりコストを低減することもできる。
【００４５】
尚、本実施形態の固定子１の歯部に直接巻き付けた巻線３は、３相２Ｙ結線されている。図２の電動機の図及び図６、図７の結線図に示した様に、本実施形態の固定子１のスロットは１２個、回転子２の磁極が１０極を有する永久磁石埋め込み型回転子である。本実施形態の他に、例えば、固定子１のスロットが９個、回転子２の磁極が８極や、固定子１のスロットが３個、回転子２の磁極が２極または４極等においても可能である。
【００４６】
本実施形態の固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻き付けた巻線３の巻き回方向は、同相の隣り合う歯部において、逆向きに巻線３を巻き付けている。
本実施形態では、図６及び図７に示している様にＵ相のＵａの巻線３は、スロットＮＯ．１から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．２で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．３に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．２で巻き終わる。更に、続けてＷ相のＷａの巻線３としてスロットＮＯ．４から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．５で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．４に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．３で巻き終わった後、スロットＮＯ．２とスロットＮＯ．４とを繋ぐ巻線３を切断し、Ｕ相のＵａの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続し、Ｗ相のＷａの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続する。
【００４７】
Ｖ相のＶａの巻線３は、スロットＮＯ．５から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．６で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．７に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．６で巻き終わる。更に、続けてＵ相のＵｂの巻線３としてスロットＮＯ．８から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．９で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．８に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．７で巻き終わった後、スロットＮＯ．６とスロットＮＯ．８とを繋ぐ巻線３を切断し、Ｖ相のＶａの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続し、Ｕ相のＵｂの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続する。
【００４８】
Ｗ相のＷｂの巻線３は、スロットＮＯ．９から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．１０で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．１１に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．１０で巻き終わる。更に、続けてＶ相のＶｂの巻線３としてスロットＮＯ．１２から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．１で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．１２に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．１１で巻き終わった後、スロットＮＯ．１０とスロットＮＯ．１２とを繋ぐ巻線３を切断し、Ｗ相のＷｂの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続し、Ｖ相のＶｂの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続する。尚、図７の図中に示した矢印方向は巻線に流れる電流の向きを示すものではなく巻線３の巻き回方向を示している。また、本実施形態の巻線方法を限定するものではなく、同相の隣り合う歯部において、巻線３の巻き回方向が逆向きとなっていれば良い。
【００４９】
従って、特に固定子１のスロット数が１２スロットで、回転子２の磁極が１０極を有する電動機であって、同相の隣り合う歯部の巻線３の巻き回方向が逆向きである電動機においては、本実施形態のように回路基板５を配置させ、回路基板５には本実施形態の様に磁極位置検出素子９を配置することにより、電動機運転時の過負荷における巻線の温度上昇による性能低下を防ぎ、また、回路基板５を確実に固定することにより音、振動等の発生を防ぐとともに、磁極位置検出素子９に歪の少ない磁束波形の信号を得ることができ、回転子２の磁極が切り変わる際の磁束漏れによる誤感知を低減でき、確実な電動機の制御運転が可能となる。
【００５０】
また、この様な電動機を駆動源とする空気圧縮機に用いることにより、電動機運転時の過負荷における巻線の温度上昇による性能低下を防ぎ、また、回路基板５を確実に固定することにより音、振動等の発生を防ぎ、磁極位置検出素子９の誤感知を低減でき検出精度を向上させた電動機とすることができる。また、回転軸に取り付けられた冷却用ファン等の冷却風による回路基板５のバタつきも低減することができるので、風圧による音、振動も低減することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・・固定子
２・・・・回転子
２ａ・・・ブリッジ部分（継鉄部分）
３・・・・巻線
４・・・・絶縁部材
４ａ・・・内径樹脂壁
４ｂ・・・外径樹脂壁
４ｃ・・・胴部
４ｄ・・・爪部
５・・・・回路基板
５ａ・・・係り止め部
５ｂ・・・凹部
５５・・・外周側縁部
６・・・・永久磁石
７・・・・磁石収容孔
９、９Ｕ、９Ｖ、９Ｗ・・・・磁極位置検出素子
１０・・・貫通孔
２０・・・軸孔
２１・・・回転軸
２２ａ、２２ｂ・・・軸受部
５０・・・架橋部
１１０・・フレーム
１２０・・ブラケット
１２０ａ・・ブラッケトの孔
１３０・・冷却用ファン
１４０・・ボルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定子の歯部に絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式による電動機の回路基板取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定子の内径で回転自在に回転する、永久磁石を備えた回転子の磁極位置を検知する場合、回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出素子からなる磁極位置検出器を備えた回路基板を電動機のいずれかに取り付けなければならない。例えば、回路基板の取り付け構造として、特許文献１（特開２０００−４１３７１号）に示した様な構造がある。
【０００３】
特許文献１には、回転子の外周に取り付けた永久磁石の磁極位置を検知するための磁極位置検出素子からなる磁極位置検出器を備えた回路基板を、固定子と巻線を絶縁するために取り付けた絶縁部材の第１外径樹脂壁と第２外径樹脂壁に、回路基板の固定子周方向に位置する両端部の外周縁側を固定した電動機が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４１３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この様な電動機の構造は、回路基板の取り付けの容易性等から、回路基板を絶縁部材の外径樹脂壁に係り止めし、固定子の歯部に絶縁部材を介して巻き付けた巻線のコイルエンド部を覆うように固定されている。しかしながら、電動機を連続運転する場合、電動機の固定子に巻き付けた巻線が高温になり電動機性能が低下してしまう。また、電動機の巻線が高温に成りすぎると絶縁が破壊され巻線同士が短絡し焼損事故となってしまう。そこで、回転子を回転駆動する回転軸に電動機の冷却用ファン等が取り付けられている。この冷却用ファン等により電動機の巻線の上部から風を送り巻線を冷却する方法が取られているが、巻線のコイルエンド部を回路基板が覆っているため、その効果は低減してしまう。
【０００６】
また、電動機の固定子の歯部に装着させ絶縁部材と、インバータ回路を制御するための磁極位置検出器等を備えた回路基板が確実に固定されていない場合、絶縁部材と回路基板との間にガタ付きが生じ音、振動等が発生してしまう。
【０００７】
また、絶縁部材に回路基板が確実に固定されていない場合、回路基板の固定位置がずれることにより、回路基板に備えた磁極位置検出素子の検出位置がずれ誤感知する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
固定子の内径の中心を回転軸の軸中心として、前記回転軸には永久磁石を備えた回転子を嵌着し、前記固定子の歯部には絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式による電動機において、
前記絶縁部材は、前記固定子の外径側で回転軸方向に平行に伸びる外径樹脂壁と、前記固定子の内径側で回転軸方向に平行に伸びる内径樹脂壁を備え、外径樹脂壁と内径樹脂壁を繋ぎ巻線を巻き付ける巻線胴部を有し、
前記絶縁部材の内径樹脂壁には、前記回転子に備えた永久磁石の磁極位置を検出する磁極位置検出素子からなる磁極位置検出器を備えた回路基板の少なくとも一部が係り止めされ、前記絶縁部材の内径樹脂壁より固定子内径側に前記回路基板が飛び出ている電動機とする。
【０００９】
また、前記回路基板は、前記絶縁部材の少なくとも内径樹脂壁と係止めした状態で、前記回路基板から固定子外径方向に伸びた少なくとも１つの架橋部分により外径樹脂壁に係止めした電動機とする。
【００１０】
また、前記回路基板に備えた磁極位置検出素子は、前記回路基板から回転軸方向に平行に伸びて、前記絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた前記固定子の歯部間に配置させた電動機とする。
【００１１】
また、前記固定子のスロット数が１２スロットであり、前記回転子の磁極を１０極とした電動機とする。
【００１２】
尚、前記電動機を駆動源に用いた空気圧縮機とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電動機は、固定子の歯部に絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機であって、絶縁部材が固定子の外径側で回転軸方向に平行に伸びる外径樹脂壁と、固定子の内径側で回転軸方向に平行に伸びる内径樹脂壁を備え、外径樹脂壁と内径樹脂壁を繋ぎ巻線を巻き付ける巻線胴部を有した電動機において、磁極位置検出素子からなる磁極位置検出器を備えた回路基板を電動機の絶縁部材の内径樹脂壁に少なくとも一部を係り止めし、固定子の巻線上端部を極力回路基板で覆わない様に、絶縁部材の内径樹脂壁より固定子内径側に回路基板を飛び出して固定することにより、例えば、回転子の回転駆動する回転軸の延長上に取り付けた冷却用ファンにより電動機の固定子に巻き付けた巻線を確実に冷却することができる。
【００１４】
尚、本実施形態では、回路基板が固定子の歯部に絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた歯部間の隙間を塞ぐことが無いようにしているので効果的に巻線間を冷却することができる。従って、特に固定子の歯部に巻線を巻くために（巻線を巻き付けるための巻線機のノズルが通過するために）歯部間に隙間を設ける集中巻き方式の電動機に用いることにより、よりよい効果を得ることができる。
【００１５】
また、前記回路基板は、絶縁部材の少なくとも内径樹脂壁と係止めした状態で、回路基板から固定子外径方向に伸びた少なくとも１つの架橋部分により外径樹脂壁に係止めした電動機とすることにより、確実に回路基板を絶縁部材に固定することができ、電動機運転時の振動、騒音等を低減することができる。
【００１６】
この場合の架橋部分は、固定子の歯部に絶縁部材を介して巻き付けた巻線間の隙間を塞ぐことが無いように配置している。これにより回転軸に取り付けた冷却用ファン等により固定子の歯部に巻き付けた巻線間の冷却効果を損なうことなく回路基板を固定することができる。
【００１７】
また、回路基板を絶縁部材に確実に固定することができるので、回路基板に備えた磁極位置検出素子の位置検出が振動等によりずれることが無いので電動機の位置検出の信頼性を向上することができる。
【００１８】
尚、固定子の歯部に絶縁部材を介して直接巻き付けた巻線の上端部で、前記絶縁部材の内径樹脂壁、外径樹脂壁に係り止めした回路基板に備えた磁極位置検出素子は、前記回路基板から回転軸方向に平行に伸びて、絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた固定子の歯部間に配置することにより、回転子の磁極間の磁束漏れによる磁束波形の誤感知を低減でき検出精度の低下を防ぐことができる。
【００１９】
特に、固定子のスロット数が１２スロットであり、回転子の磁極を１０極とした電動機、また、前記電動機を駆動源とする空気圧縮機に用いることにより優れた効果を得ることができる。
【００２０】
従って、本発明の回路基板の取り付け構造とすることにより固定子の巻線の冷却効果を向上することができ、電動機運転時の過負荷における巻線の温度上昇による性能低下を防ぎ、また、回路基板の確実な固定が可能になることにより音、振動等の発生を防ぎ、磁極位置検出素子のずれや誤感知を低減でき検出精度を向上させた電動機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の電動機をフレームに実装した縦断面図。
【図２】図１の電動機の図（図１の電動機は、図２に示したＡ−Ａ’断面図）
【図３】本実施形態の回路基板図。
【図４】本実施形態の回路基板の磁極位置検出素子の詳細図。
【図５】回転子の磁束部分図
【図６】本実施形態の結線図を説明する図。
【図７】本実施形態の結線図を説明する図。
【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は、本実施形態の電動機をフレーム１１０に実装した縦断面図である。図１には、フレーム１１０の内径側に隙間バメ、焼きバメ、圧入等で固定した固定子１と、回転子２の回転子軸孔２０に回転軸２１が隙間バメ、焼きバメ、圧入等により嵌着し、固定子１の内径側に配置されている。回転軸２１は、一方をフレーム１１０の軸受部２２ａで、他方をブラケット１２０の軸受部２２ｂで固定し、固定子１の内径の中心を回転軸２１の軸中心として固定子１の内径側で回転自在に駆動されている。尚、ブラケット１２０はフレーム１１０と通しボルト１４０等で固定子１の貫通孔１０を介して一体に固定されている。
【００２３】
図１の実施形態では、回転子２が嵌着された回転軸２１には、固定子１の巻線３を冷却するための冷却用ファン１３０等が取り付けられている。
【００２４】
図１（及び図４の詳細図を参照）の固定子１は、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻線３を巻き付けた集中巻き方式の固定子である。固定子１の絶縁部材４は、固定子１の外径側で回転軸方向と平行に、固定子鉄心側とは逆方向に伸びた外径樹脂壁４ｂを設け、固定子１の内径側には外径樹脂壁４ｂと同様に固定子鉄心とは逆方向に伸びた内径樹脂壁４ａが設けられ、外径樹脂壁４ｂと内径樹脂壁４ａを繋ぐ、巻線３を巻き付ける巻線胴部４ｃが設けられている。
【００２５】
尚、絶縁部材４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。
【００２６】
また、回転子２は、回転軸孔２０の中心を中心として周方向に交互に異極となる様に回転子内部の磁石収容孔７に永久磁石６を挿入配置させ、回転軸孔２０に平行となる様に永久磁石収容孔７に永久磁石６を挿入配置させた永久磁石埋め込み型の永久磁石型回転子である。実施形態の回転子２に用いる永久磁石６は、フェライト磁石、希土類磁石等、磁石材には限定されないが、実施形態では希土類磁石を用いている。
【００２７】
図２には、図１で示したフレーム１１０に取り付けた電動機を上から見た図である。実施形態の電動機の固定子１には、図１及び図２に示している様に固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻線３を巻き付けた集中巻き方式の電動機の固定子端面から飛び出た巻線３のコイルエンド上部に絶縁部材４の内径樹脂壁４ａより固定子内径側に飛び出して回路基板５を固定している。この回路基板５には、固定子１の内径で回転自在に回転する、永久磁石６を備えた回転子２の磁極位置を検出する磁極位置検出素子９からなる磁極位置検出器等を備えている。
【００２８】
この回路基板５は、固定子１に装着した絶縁部材４の内径樹脂壁４ａの上端部に係り止めするための爪部４ｄが設けられ、回路基板５の外周側縁部５５の少なくとも一部が係止めする構造となっている。この回路基板５を係り止めする構造は、内径樹脂壁４ａの上端部に係り止め爪部４ｄを設けて固定する構造に限定するものではない。例えば、内径樹脂壁４ａに突部の出っ張りを設け、回路基板５に設けた孔に嵌め合わせてもよく、また、内径樹脂壁４ａに設けた孔と、回路基板５に設けた孔を重ね合わせネジ等により固定してもよい。回路基板５が容易に内径樹脂壁４ａに係り止めできる構造であればよい。
【００２９】
図１及び図２に示した実施形態の回路基板５の固定構造は、回路基板５を固定子内径から外径方向に略スライドすることにより、絶縁部材４の内径樹脂壁４ａの上端部の爪部４ｄに係り止めして固定している。本実施形態では内径樹脂壁４ａの固定子内径側に向かい鍵状に固定子内径側に飛び出した爪部４ｄにより、回路基板５の外周側縁部５５に設けた凹部溝５ｂの少なくとも一部に係止めする構造となっている。これにより、容易に回路基板５を絶縁部材４の内径樹脂壁４ａの上端部に係り止めしている。
【００３０】
より詳しくは、内径樹脂壁４ａから上端に伸びて、内径樹脂壁４ａの上端部から固定子内径側に向かい鍵状に固定子内径側に飛び出した係り止め爪部４ｄとなっており、この係り止め爪部４ｄにより、回路基板５が固定子内径側からスライドした際、回路基板５の外周側縁部５５の少なくとも一部に設けた凹部溝５ｂ（図３参照）と勘合し係り止めされている。
【００３１】
尚、本実施形態における電動機の冷却方法は図１に示した様に、フレーム１１０に固定された電動機の上部から、回転軸２１に取り付けられた冷却用ファン１３０によりブラケット１２０に設けられた孔１２０ａから冷却風が送り込まれ電動機の固定子１に巻き付けた巻線３を冷却する方法が取られている。
【００３２】
本実施形態では、図２に示した様に回路基板５が絶縁部材４の内径樹脂壁４ａより内径側、つまり、回路基板５が固定子１の歯部に巻き付けた巻線３を覆うことなく、固定子１に取り付けた絶縁部材４の内径樹脂壁４ａより内径側に飛び出して配置することにより、固定子１の歯部に巻き付けた巻線３の冷却効果を高め固定子１に巻き付けた巻線３が高温に成ることなく、温度上昇するのを緩和することができる。
【００３３】
また、図１、図２及び図３に示した回路基板５に示しているように回路基板５の固定を確実に行うために回路基板５の外周側縁部５５からは、固定子１の外径方向に伸びる架橋部５０を設けている。この場合の回路基板５から固定子１の外径部に伸びる架橋部５０は、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻線を巻き付けた巻線３のコイルエンド上部に回路基板５の架橋部５０がくるように配置している。
【００３４】
言い換えれば、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻線を巻き付けた巻線３と、隣り合う歯部に同様に巻き付けた巻線３との間の隙間を塞ぐことなく、回転軸の上部方向から見て巻線３との間の隙間が確認できるように設けられている。これにより、電動機上部の回転軸２１に取り付けた冷却用ファン１３０により、電動機の固定子１の歯部に巻き付けた巻線間の隙間に冷却風を流通させることが可能となり冷却効果を上げることができる。
【００３５】
また、図４に示した図１の電動機に取り付けた回路基板５の磁極位置検出素子９の詳細図（図１の一点鎖線部分の詳細図）からもわかる様に、本実施形態における回路基板５には磁極位置検出素子９からなる磁極位置検出器を備えている。磁極位置検出素子９は、回路基板５を固定子１に取り付けた状態で回路基板５から固定子端面側へ略直角に回転軸方向と平行に伸びて、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻き付けた巻線３の歯部間に配置することにより回転子２に埋め込んだ永久磁石６の磁極を確実に検出することができる。
【００３６】
これは磁極位置検出素子９を前記の如く配置することで、固定子１の内径側で回転駆動する回転子２の磁極位置の検出を確実に行うことができ、永久磁石６が埋め込まれた回転子２の磁極が切り変わる際の磁束漏れによる誤感知を低減でき、歪の少ない磁束波形の信号を得ることができ、確実な電動機制御をすることができる。
【００３７】
この場合の回転子２の磁極位置を検出する磁極位置検出素子９の配置は、固定子１の隣り合う歯部に巻き付けられた巻線３の歯部間に、回転軸方向と平行で、固定子１の端面近傍に配置されている。尚、回転子２の積厚が固定子１の積厚より高い場合は、回転子側面の磁極間で磁極位置検出素子９により検出をおこなっても良い。
【００３８】
尚、本実施形態のように、回転子２の磁石収容孔７に永久磁石６を埋め込まれた永久磁石型回転子の場合は、特に磁極位置を検出することが難しくなる。磁石収容孔７の永久磁石６が埋め込まれている部分と磁石収容孔７内の空隙部分と回転子２の鉄心部分の僅かなブリッジ部分（継鉄部分）２ａ（図５参照）により磁極が切り替わることによる磁束漏れが発生し誤感知を引き起こしてしまう。
【００３９】
この現象は、回転子２の磁石収容孔７に埋め込まれた永久磁石６の磁力が強い希土類を用いた場合、回転子２の側面と対向配置させることにより顕著に表れる。従って、磁極位置検出素子９の配置が回転子２に近づけすぎない様に配置させることが好ましい。従って、この場合、固定子１の隣り合う歯部に巻き付けられた巻線３の歯部間に、回転軸方向と平行で固定子１の端面近傍に配置させることが好ましい。
【００４０】
また、固定子１の端面近傍とは、固定子１の隣り合う歯部に巻き付けられた巻線３の歯部間で、回転子２の回転軸方向と平行に、回転子端面と、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して巻き付けた巻線３の巻線高さまでの間に、磁極位置検出素子９の感知部分が有ることが望ましい。尚、磁極位置検出素子９が離れすぎると磁極位置を検出することができなくなる。
【００４１】
図５には、本実施形態の回転子２の磁石収容孔７に永久磁石６を挿入配置させた永久磁石埋め込み型の永久磁石型回転子の模式的な展開図を示している。図５は隣り合う磁極が異極となるように磁石収容孔７に埋め込まれた永久磁石６の磁極間部を、回転子２の表面から得られる表面磁束を測定した磁束波形の一部を表示している。二点鎖線は前述したような磁束漏れを誤感知した場合の磁束波形を示しており、実線は磁極位置検出素子９を本実施形態の位置に配置させた場合を示している。図５に示したように、磁束の歪が小さくなり磁極位置検出素子９による誤感知を極力低減することが可能となる。
【００４２】
尚、磁極位置検出素子９は、回路基板５を固定子１の絶縁部材４に取り付けた状態で、回路基板５から略直角に固定子１の端面方向に伸ばし、固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻線３を巻き付けた歯部間に配置することは、固定子１の歯部と歯部の隙間に配置することや、固定子１の歯部に巻き付けられた巻線間に配置することを含み、固定子１の歯部に巻線３を巻き付けた巻線間の固定子１の端面近傍に配置することを含んでいる。
【００４３】
また、回路基板５の磁極位置検出素子９は、Ｕ相用の９Ｕ、Ｖ相用の９Ｖ、Ｗ相用の９Ｗとして３つ設けられ、固定子１の歯部に巻き付けた巻線の歯部間に固定子内径側に面して配置されている。例えば、図７に示した結線図の場合、通常スロットＮＯ．３、ＮＯ．７、ＮＯ．１１の間に磁極位置検出素子９を機械角で１２０°ピッチの等間隔に固定子１の歯部に巻き付けた巻線３のコイルエンド部全周に渡り回路基板を配置することになるが、本実施形態の場合、何れか１つの磁極位置検出素子９が感知した極性を反転させることにより、他の２つの磁極位置検出素子９が配置されている間に配置させることができる。図７の場合では、例えば、スロットＮＯ．１１をスロットＮＯ．５に配置させることができる。
【００４４】
これにより、磁極位置検出素子９の配置は機械角で６０°ピッチの配置となり、回路基板を固定子１の歯部に巻き付けた巻線３のコイルエンド部全周に渡り配置しなくても良くなり、図２に示した様に一箇所にまとめて配置することができる。従って、回路基板５で固定子１の歯部に巻き付けた巻線３の冷却効果を上げるとともに、回路基板５を小さくすることによりコストを低減することもできる。
【００４５】
尚、本実施形態の固定子１の歯部に直接巻き付けた巻線３は、３相２Ｙ結線されている。図２の電動機の図及び図６、図７の結線図に示した様に、本実施形態の固定子１のスロットは１２個、回転子２の磁極が１０極を有する永久磁石埋め込み型回転子である。本実施形態の他に、例えば、固定子１のスロットが９個、回転子２の磁極が８極や、固定子１のスロットが３個、回転子２の磁極が２極または４極等においても可能である。
【００４６】
本実施形態の固定子１の歯部に絶縁部材４を介して直接巻き付けた巻線３の巻き回方向は、同相の隣り合う歯部において、逆向きに巻線３を巻き付けている。
本実施形態では、図６及び図７に示している様にＵ相のＵａの巻線３は、スロットＮＯ．１から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．２で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．３に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．２で巻き終わる。更に、続けてＷ相のＷａの巻線３としてスロットＮＯ．４から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．５で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．４に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．３で巻き終わった後、スロットＮＯ．２とスロットＮＯ．４とを繋ぐ巻線３を切断し、Ｕ相のＵａの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続し、Ｗ相のＷａの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続する。
【００４７】
Ｖ相のＶａの巻線３は、スロットＮＯ．５から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．６で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．７に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．６で巻き終わる。更に、続けてＵ相のＵｂの巻線３としてスロットＮＯ．８から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．９で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．８に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．７で巻き終わった後、スロットＮＯ．６とスロットＮＯ．８とを繋ぐ巻線３を切断し、Ｖ相のＶａの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続し、Ｕ相のＵｂの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続する。
【００４８】
Ｗ相のＷｂの巻線３は、スロットＮＯ．９から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．１０で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．１１に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．１０で巻き終わる。更に、続けてＶ相のＶｂの巻線３としてスロットＮＯ．１２から巻き始め図中に示した矢印方向に巻き回し、スロットＮＯ．１で巻き終わり、隣りのスロットＮＯ．１２に渡り、図中に示した矢印方向に巻き回しスロットＮＯ．１１で巻き終わった後、スロットＮＯ．１０とスロットＮＯ．１２とを繋ぐ巻線３を切断し、Ｗ相のＷｂの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続し、Ｖ相のＶｂの巻き始めを電源側とし、巻き終わりを中性点側に接続する。尚、図７の図中に示した矢印方向は巻線に流れる電流の向きを示すものではなく巻線３の巻き回方向を示している。また、本実施形態の巻線方法を限定するものではなく、同相の隣り合う歯部において、巻線３の巻き回方向が逆向きとなっていれば良い。
【００４９】
従って、特に固定子１のスロット数が１２スロットで、回転子２の磁極が１０極を有する電動機であって、同相の隣り合う歯部の巻線３の巻き回方向が逆向きである電動機においては、本実施形態のように回路基板５を配置させ、回路基板５には本実施形態の様に磁極位置検出素子９を配置することにより、電動機運転時の過負荷における巻線の温度上昇による性能低下を防ぎ、また、回路基板５を確実に固定することにより音、振動等の発生を防ぐとともに、磁極位置検出素子９に歪の少ない磁束波形の信号を得ることができ、回転子２の磁極が切り変わる際の磁束漏れによる誤感知を低減でき、確実な電動機の制御運転が可能となる。
【００５０】
また、この様な電動機を駆動源とする空気圧縮機に用いることにより、電動機運転時の過負荷における巻線の温度上昇による性能低下を防ぎ、また、回路基板５を確実に固定することにより音、振動等の発生を防ぎ、磁極位置検出素子９の誤感知を低減でき検出精度を向上させた電動機とすることができる。また、回転軸に取り付けられた冷却用ファン等の冷却風による回路基板５のバタつきも低減することができるので、風圧による音、振動も低減することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・・固定子
２・・・・回転子
２ａ・・・ブリッジ部分（継鉄部分）
３・・・・巻線
４・・・・絶縁部材
４ａ・・・内径樹脂壁
４ｂ・・・外径樹脂壁
４ｃ・・・胴部
４ｄ・・・爪部
５・・・・回路基板
５ａ・・・係り止め部
５ｂ・・・凹部
５５・・・外周側縁部
６・・・・永久磁石
７・・・・磁石収容孔
９、９Ｕ、９Ｖ、９Ｗ・・・・磁極位置検出素子
１０・・・貫通孔
２０・・・軸孔
２１・・・回転軸
２２ａ、２２ｂ・・・軸受部
５０・・・架橋部
１１０・・フレーム
１２０・・ブラケット
１２０ａ・・ブラッケトの孔
１３０・・冷却用ファン
１４０・・ボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子の内径の中心を回転軸の軸中心として、前記回転軸には永久磁石を備えた回転子を嵌着し、前記固定子の歯部には絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式による電動機において、
前記絶縁部材は、前記固定子の外径側で回転軸方向に平行に伸びる外径樹脂壁と、前記固定子の内径側で回転軸方向に平行に伸びる内径樹脂壁を備え、外径樹脂壁と内径樹脂壁を繋ぎ巻線を巻き付ける巻線胴部を有し、
前記絶縁部材の内径樹脂壁には、前記回転子に備えた永久磁石の磁極位置を検出する磁極位置検出素子からなる磁極位置検出器を備えた回路基板の少なくとも一部が係り止めされ、前記絶縁部材の内径樹脂壁より固定子内径側に前記回路基板が飛び出していることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記回路基板は、前記絶縁部材の少なくとも内径樹脂壁と係止めした状態で、前記回路基板から固定子外径方向に伸びた少なくとも１つの架橋部分により外径樹脂壁に係止めしたことを特徴とする請求項１項記載の電動機。
【請求項３】
前記回路基板に備えた磁極位置検出素子は、前記回路基板から回転軸方向に平行に伸びて、前記絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた前記固定子の歯部間に配置させた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】
前記固定子のスロット数が１２スロットであり、前記回転子の磁極を１０極としたことを特徴とした請求項３項記載の電動機。
【請求項５】
前記電動機を駆動源に用いた請求項１及至請求項４項いずれかに記載の空気圧縮機。
【請求項１】
固定子の内径の中心を回転軸の軸中心として、前記回転軸には永久磁石を備えた回転子を嵌着し、前記固定子の歯部には絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式による電動機において、
前記絶縁部材は、前記固定子の外径側で回転軸方向に平行に伸びる外径樹脂壁と、前記固定子の内径側で回転軸方向に平行に伸びる内径樹脂壁を備え、外径樹脂壁と内径樹脂壁を繋ぎ巻線を巻き付ける巻線胴部を有し、
前記絶縁部材の内径樹脂壁には、前記回転子に備えた永久磁石の磁極位置を検出する磁極位置検出素子からなる磁極位置検出器を備えた回路基板の少なくとも一部が係り止めされ、前記絶縁部材の内径樹脂壁より固定子内径側に前記回路基板が飛び出していることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記回路基板は、前記絶縁部材の少なくとも内径樹脂壁と係止めした状態で、前記回路基板から固定子外径方向に伸びた少なくとも１つの架橋部分により外径樹脂壁に係止めしたことを特徴とする請求項１項記載の電動機。
【請求項３】
前記回路基板に備えた磁極位置検出素子は、前記回路基板から回転軸方向に平行に伸びて、前記絶縁部材を介して直接巻線を巻き付けた前記固定子の歯部間に配置させた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】
前記固定子のスロット数が１２スロットであり、前記回転子の磁極を１０極としたことを特徴とした請求項３項記載の電動機。
【請求項５】
前記電動機を駆動源に用いた請求項１及至請求項４項いずれかに記載の空気圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２４４５９７（Ｐ２０１１−２４４５９７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１４６７３（Ｐ２０１０−１１４６７３）
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【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１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【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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