JP2008289284A - ステータコアとコイルとを絶縁する絶縁紙 - Google Patents

Abstract

【課題】平板を積層したステータコアと、ステータコアに設けられたスロット部に挿入されるコイルとを絶縁紙により絶縁する電動機において、コイルと絶縁紙との間に固着材を充填する際に、固着材が絶縁紙とステータコアとの間に流れ込むことを抑制する。
【解決手段】モータは、ステータコアの歯部１６と、歯部１６同士の間に形成されるスロットに挿入されるコイル２００と、固着材３００と、絶縁紙４００とを含む。絶縁紙４００は、スロット内に形成された本体部４１０と、スロットより突出する筒面部４２０および傾斜面部４３０とを含む。傾斜面部４３０は、スロットの内壁よりも外周側に形成され、スロットから離れるほど外周側に広がるように傾斜し、筒面部４２０との間でＶ字状の溝部を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動機に用いられる絶縁紙に関し、特に、ステータコアとステータコアに設けられたスロット部に挿入されるコイルとを絶縁する絶縁紙に関する。

従来より、ステータコアを備え、ステータコアの内周側に形成された歯部と歯部との間の空間（以下、スロットとも記載する）内にコイルが挿入されている電動機が公知である。このコイルとスロットの内壁との間には絶縁紙が介在されている。コイルは、スロット内に絶縁紙を予め挿入しておき、片側の開口端部より挿入される。絶縁紙は、両端部を外側に折り返し、その折り返し片の先端をステータコアの端面に係止させることによって、コイルの挿入時および使用中に位置ずれしないようになっている。このような電動機において、コイル挿入時および挿入後に絶縁紙がステータコアの歯部の端面に押し当てられて損傷することを防止する技術が、たとえば特開２０００−１６６１５３号公報（特許文献１）に開示されている。

この公報に開示されたモータは、集中巻方式のブラシレスＤＣモータである。このモータは、平板を積層して形成され、内周側にスロット部を有するステータコアと、ステータコアのスロット部の内縁に設けられた絶縁紙とを含む。この絶縁紙におけるステータ端面より突出する部分は、ステータの歯部方向に複数回折り返し、かつ加熱溶着して形成される。

この公報に開示されたモータによると、ステータコアの歯部にコイルを巻く際に、ステータ歯部の端面とコイルとの間に、絶縁紙をステータの歯部方向に複数回折り返し加熱溶着して形成して強度がアップされた強固な絶縁紙が介在される。そのため、絶縁紙の抜け落ちを防止できるとともに、ステータ歯部の端面による絶縁紙の損傷が防止される。
特開２０００−１６６１５３号公報

ところで、通常、振動や異物からコイル表面の絶縁皮膜を保護するために、コイル同士の隙間にはワニス等の固着材が充填される。固着材を充填するには、スロット部に絶縁紙およびコイルを予め挿入し、絶縁紙とコイルとの隙間部分に流動性のある固着材を上方から流し込む。固着材を流し込む際、流し込む角度や流量によっては、固着材がコイル同士の隙間に上手く流れ込まず、絶縁紙よりもステータ歯部側にはみ出てしまう場合がある。はみ出た固着材が、絶縁紙とステータ歯部との間に流れ込むと、積層された平板同士の隙間に固着材が入り込む。入り込んだ固着材が熱衝撃により軟化し、平板同士の摩擦抵抗が下がると、一部の平板が径方向にずれてしまい、騒音を発生させたり、ロータと干渉したりするおそれがある。しかしながら、特許文献１においては、このような、固着材のはみ出しを防止する技術については何ら言及されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、平板を積層して形成されるステータコアと、ステータコアに設けられたスロット部に挿入されるコイルとを絶縁紙により絶縁する電動機において、コイルと絶縁紙との間に固着材を充填する際に、固着材が絶縁紙とステータコアとの間に流れ込むことを抑制する絶縁紙を提供することである。

第１の発明に係る絶縁紙は、平板を積層して形成されるステータコアと、ステータコアに設けられたスロット部に挿入されるコイルとを備えた電動機に用いられ、ステータコアとコイルとを絶縁する。絶縁紙とコイルとの間には、コイルを固着する固着材が充填される。絶縁紙は、ステータコアにおけるスロット部の内壁に沿って形成され、コイルを内周側に備える筒状の本体部と、本体部に接続され、スロット部から突出し、スロット部から離れるほどスロット部の内壁より本体部の外周側に広がるように傾斜する傾斜面とを含む。

第１の発明によると、絶縁紙の本体部は、ステータコアにおけるスロット部の内壁に沿って形成され、コイルを内周側に備える。本体部に接続される傾斜面は、スロット部から突出し、スロット部から離れるほどスロット部の内壁より本体部の外周側に広がるように傾斜する。そのため、たとえば、スロット部の外側から絶縁紙とコイルとの間に固着材を流し込んで充填する際、固着材が本体部より外周側にはみ出したとしても、傾斜面より外周側には流れ出さない。そのため、固着材が絶縁紙とスロット部の内壁との間に流れ込むことを抑制することができる。その結果、平板を積層して形成されるステータコアと、ステータコアに設けられたスロット部に挿入されるコイルとを絶縁紙により絶縁する電動機において、コイルと絶縁紙との間に固着材を充填する際に、固着材が絶縁紙とステータコアとの間に流れ込むことを抑制する絶縁紙を提供することができる。

第２の発明に係る絶縁紙においては、第１の発明の構成に加えて、本体部は、スロット部から突出する突出部を備える。絶縁紙は、突出部の端部に接続され、突出部の外周側における突出部の端部とステータコアとの間に設けられた筒面をさらに含む。傾斜面は、ステータコア側の筒面の端部に接続され、筒面の外周側に筒面との間でＶ字状の溝部を形成する。

第２の発明によると、スロット部から突出する突出部の外周側に、筒面と傾斜面とによってＶ字状の溝部が形成される。そのため、固着材を充填する際、突出部の端部より外周側にはみ出した固着材を、このＶ字状の溝部に溜めて、傾斜面より外周側に流れ出ることを抑制することができる。

第３の発明に係る絶縁紙は、第２の発明の構成に加えて、１枚のシートで形成される。筒面は、突出部の端部で突出部の外周側にシートを折り曲げて形成される。傾斜面は、筒面の端部で筒面の外周側にシートを折り曲げて形成される。

第３の発明によると、筒面と傾斜面とは、１枚のシートを折り曲げることにより形成される。そのため、たとえば固着材のはみ出し防止用の部材を別途設ける必要がなく、絶縁紙の低コスト化を図ることができる。

第４の発明に係る絶縁紙においては、第１の発明の構成に加えて、傾斜面は、本体部の端部に直接接続され、本体部の端部から本体部の外周側に広がるように傾斜する。

第４の発明によると、傾斜面は、本体部の端部に直接接続され、本体部の端部から本体部の外周側に広がるように傾斜する。そのため、固着材を充填する際、固着材は傾斜面より外周側に流れ出ずに、本体部の端部付近で滞留しながら徐々に隙間に流れ込む。これにより、固着材が絶縁紙とスロット部の内壁との間に流れ込むことを抑制することができる。

第５の発明に係る絶縁紙においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、傾斜面は、本体部の全周に形成される。

第５の発明によると、本体部の全周に傾斜面が形成される。そのため、固着材を充填する際に、固着材がはみ出す方向に関わらず、固着材が絶縁紙とスロット部の内壁との間に流れ込むことを抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１〜図３を参照して、本実施の形態に係る絶縁紙を備えたモータについて説明する。このモータは、ステータコア１００と、コイル２００と、固着材３００と、絶縁紙４００とを含む。

図１は、このモータを構成するステータコア１００を上側から見た図である。図２は、図１の２−２断面図である。ステータコア１００は、内周側にロータ（図示せず）を備えるように環状に形成される。ステータコア１００は、平板１０を複数積層して形成されている。平板１０同士は、たとえば外周面の一部が溶接されて固定される。ステータコア１００は、本体部１２と、本体部１２の内周側に設けられた複数の歯部１６とを含む。本体部１２と複数の歯部１６とによって、ステータコア１００を軸方向に貫通する略矩形状のスロット１４が放射状に複数形成されている。

図３は、ステータコア１００のスロット１４内にコイル２００が挿入された状態（完成状態）を示す部分拡大断面図である。スロット１４の内側には、コイル２００と、固着材３００と、絶縁紙４００とが挿入されている。

コイル２００は、表面にエナメルなどの絶縁被覆が施された複数の角線で形成され、スロット１４の内側を通過する態様でステータコア１００の歯部１６に巻き着けられる。なお、コイル２００は角線に限定されず、丸線であってもよい。

絶縁紙４００は、スロット１４の内壁に沿って筒状に形成され、コイル２００とスロット１４の内壁との間に挿入されている。絶縁紙４００は電気絶縁性を有し、ステータコア１００とコイル２００とを絶縁する。絶縁紙４００は、１枚のシートからなり、たとえば既存のロール状のシートが必要な大きさに切断されたものを折り曲げて形成される。

絶縁紙４００の内周側には、固着材３００が充填される。固着材３００は、コイル２００同士の隙間を埋めて、振動や異物からコイル２００の表面の絶縁皮膜を保護する。固着材３００の素材には、流動性と電気絶縁性があり、乾燥または加熱処理により固化するワニスその他の樹脂材等が用いられる。

固着材３００を充填する際には、スロット１４に絶縁紙４００およびコイル２００を予め挿入しておき、上方からコイル２００を伝わせてコイル２００と絶縁紙４００との隙間に流動性の固着材３００を流し込む。なお、固着材３００を流し込む際、コイル２００と絶縁紙４００との隙間に固着材３００をむらなく十分に行きわたらせるために、ステータコア１００を適宜回転したり、流し込む角度を変化させたりするようにしてもよい。

図４〜６を参照して、本実施の形態に係る絶縁紙４００について説明する。図４は、図３の４−４断面図である。

絶縁紙４００は、本体部４１０と、筒面部４２０と、傾斜面部４３０とを含む。筒面部４２０および傾斜面部４３０は、本体部４１０の両端側に形成される。

本体部４１０は、収容部４０２と、突出部４０４とを含む。収容部４０２は、スロット１４内部に収容される。突出部４０４は、収容部４０２の端部がスロット１４から突出するように拡張されて形成される。

筒面部４２０は、突出部４０４の端部４０６に接続され、突出部４０４の外周側の全周に形成される。筒面部４２０は、端部４０６とステータコア１００との間に設けられる。

傾斜面部４３０は、ステータコア１００側の筒面部４２０の端部４２２に接続され、筒面部４２０の外周側の全周に形成される。傾斜面部４３０は、スロット１４の内壁よりもスロット１４の外周側に形成され、スロット１４から離れるほどスロット１４の外周側に広がるように傾斜する。これにより、傾斜面部４３０は、筒面部４２０との間でＶ字状の溝部を形成する。

絶縁紙４００は、図５に示すような１枚のシートを折り曲げて形成される。すなわち、シート中央部に収容部４０２と突出部４０４とを確保して、端部４０６で外周側（紙面奥側）に折り曲げて、折り曲げられた部分に筒面部４２０を確保して、端部４２２で外周側（紙面奥側）にさらに折り返す。このように両端部を外周側に２回折り曲げた状態のシートを、スロット１４の内壁に沿った形状になるよう折り曲げる。すなわち、図５の一点鎖線が谷状にくぼむように、図５の２点鎖線が山状に出っ張るように、シートを折り曲げる。これにより、図６に示すような筒状の絶縁紙４００が形成される。

以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る絶縁紙４００の作用について説明する。

上述のように、固着材３００を充填する際、スロット１４に絶縁紙４００およびコイル２００を予め挿入しておき、上方からコイル２００を伝わせて固着材３００を流し込む。この際、固着材３００を流し込む流量や角度によっては、固着材３００がコイル２００と絶縁紙４００の本体部４１０との隙間に上手く流れ込まず、図７の矢印Ａに示すように、本体部４１０よりもステータコア１００の歯部１６側にはみ出てしまう場合がある。

本実施の形態に係る絶縁紙４００においては、本体部４１０の突出部４０４の外周側に、筒面部４２０と傾斜面部４３０とによってＶ字状の溝部が形成される。これにより、図７に示すように、はみ出した固着材３００は、この溝部に溜まり、傾斜面部４３０より外周側には流れ出さない。そのため、傾斜面部４３０がない場合（図７の一点鎖線参照）のように、はみ出た固着材３００が、絶縁紙４００と歯部１６との間を流下することを抑制することができる。これにより、固着材３００がステータコア１００の平板１０同士の隙間に入り込むことが抑制され、騒音やステータコア１００とロータとの干渉といった問題を抑制することができる。

さらに、１枚のシートで絶縁紙４００を実現できるため、たとえば固着材３００のはみ出し防止用の部材を別途設ける必要がなく、モータ全体の低コスト化を図ることができる。

さらに、本体部４１０の全周にＶ字状の溝部が形成される。そのため、固着材３００がはみ出す方向に関わらず、固着材３００が絶縁紙４００と歯部１６との間を流下することを抑制することができる。

さらに、コイル２００のスロット１４への挿入時やモータ駆動中であっても、絶縁紙４００における筒面部４２０の端部４２２がステータコア１００の端面に当接することによって絶縁紙４００の位置ずれが抑制される。

以上のように、本実施の形態に係る絶縁紙によれば、ステータコアのスロット部に挿入される絶縁紙の端部がスロット部から突出し、突出した端部の外周側には、絶縁紙の端部を外周側に２回折り曲げたＶ字状の溝部が形成される。そのため、固着材を充填する際に絶縁紙の外周側にはみ出した固着材は、この溝部に溜まる。これにより、はみ出た固着材が、絶縁紙とステータコアの歯部との間を流下することを抑制することができる。

なお、本実施の形態においては絶縁紙４００の端部を外周側に２回折り曲げる場合について説明したが、本発明に係る絶縁紙の端部を折り曲げる回数は２回に限定されず、たとえば、２回以上折り曲げて複数の溝部を形成するようにしてもよい。

また、本実施の形態においては絶縁紙４００を１枚のシートで形成する場合について説明したが、本発明に係る絶縁紙はこれに限定されず、たとえば、異なるシートで形成された本体部４１０、筒面部４２０および傾斜面部４３０をつなぎ合わせて絶縁紙４００を形成してもよい。

＜第２の実施の形態＞
以下、本実施の形態に係る絶縁紙１４００について説明する。本実施の形態に係る絶縁紙１４００を備えたモータは、上述の第１の実施の形態に係るモータの構成と比較して、絶縁紙４００に代えて、絶縁紙１４００を含む点が異なる。これら以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係るモータの構成と同じ構成である。同じ構成については同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図８を参照して、本実施の形態に係る絶縁紙１４００について説明する。絶縁紙１４００は、本体部１４１０と、傾斜面部１４３０とを含む。傾斜面部１４３０は、本体部１４１０の両端側に形成される。

本体部１４１０は、スロット１４内部に収容され、スロット１４の内壁に沿って筒状に形成される。

傾斜面部１４３０は、本体部１４１０の端部１４０６の全周に形成される。傾斜面部１４３０は、スロット１４の内壁よりもスロット１４の外周側に形成され、スロット１４から離れるほど端部１４０６からスロット１４の外周側に広がるように傾斜する。絶縁紙１４００は、１枚のシートを端部１４０６で外周側に折り曲げて形成される。なお、異なるシートで形成された本体部１４１０と傾斜面部１４３０とを、端部１４０６でつなぎ合わせて絶縁紙１４００を形成してもよい。

以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る絶縁紙１４００の作用について説明する。

固着材３００を充填する際、上述の第１の実施の形態と同様に、固着材３００を流し込む流量や角度によっては、固着材３００が、隙間に上手く流れ込まない場合がある。

本実施の形態に係る絶縁紙１４００においては、本体部１４１０の端部１４０６に傾斜面部１４３０が形成される。傾斜面部１４３０は、スロット１４の内壁よりもスロット１４の外周側に形成されるとともに、スロット１４から離れるほど端部１４０６からスロット１４の外周側に広がるように傾斜する。

そのため、固着材３００を充填する際、固着材３００は傾斜面部１４３０より外周側には流れ出さず、端部１４０６付近で滞留しながら徐々に隙間に流れ込む。これにより、上述の第１の実施の形態と同様に、固着材３００が絶縁紙４００と歯部１６との間を流下することを抑制することができ、騒音やステータコア１００とロータとの干渉を抑制することができる。

さらに、１枚のシートで絶縁紙１４００を実現する場合には、第１の実施の形態と同様に、はみ出し防止用の部材を別途設ける必要がなく、モータ全体の低コスト化を図ることができる。

さらに、本体部１４１０の端部１４０６の全周に傾斜面部１４３０が形成されるため、第１の実施の形態と同様に、固着材３００がはみ出す方向に関わらず、固着材３００が絶縁紙１４００と歯部１６との間を流下することを抑制することができる。

さらに、コイル２００のスロット１４への挿入時やモータ駆動中であっても、スロット１４の内壁よりも外周側に形成される傾斜面部１４３０がスロット１４の端面に当接することによって絶縁紙１４００の位置ずれが抑制される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る絶縁紙を備えたモータを構成するステータコアの構造を示す図（その１）である。 本発明の第１の実施の形態に係る絶縁紙を備えたモータを構成するステータコアの構造を示す図（その２）である。 本発明の第１の実施の形態に係る絶縁紙を備えたモータの部分拡大断面図（その１）である。 本発明の第１の実施の形態に係る絶縁紙を備えたモータの部分拡大断面図（その２）である。 本発明の第１の実施の形態に係る絶縁紙の展開図である。 本発明の第１の実施の形態に係る絶縁紙の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る絶縁紙を備えたモータに固着材を充填する際の固着材の流れを示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る絶縁紙を備えたモータの部分拡大断面図である。

符号の説明

１０ 平板、１２ 本体部、１４ スロット、１６ 歯部、１００ ステータコア、２００ コイル、３００ 固着材、４００，１４００ 絶縁紙、４０２ 収容部、４０４ 突出部、４０６，４１０，４２２，１４０６，１４１０ 端部、４２０ 筒面部、４３０，１４３０ 傾斜面部。

Claims (5)

1. 平板を積層して形成されるステータコアと、前記ステータコアに設けられたスロット部に挿入されるコイルとを備えた電動機に用いられ、前記ステータコアと前記コイルとを絶縁する絶縁紙であって、前記絶縁紙と前記コイルとの間には、前記コイルを固着する固着材が充填され、
   前記絶縁紙は、
   前記ステータコアにおける前記スロット部の内壁に沿って形成され、前記コイルを内周側に備える筒状の本体部と、
   前記本体部に接続され、前記スロット部から突出し、前記スロット部から離れるほど前記スロット部の内壁より前記本体部の外周側に広がるように傾斜する傾斜面とを含む、絶縁紙。
2. 前記本体部は、前記スロット部から突出する突出部を備え、
   前記絶縁紙は、前記突出部の端部に接続され、前記突出部の外周側における前記突出部の端部と前記ステータコアとの間に設けられた筒面をさらに含み、
   前記傾斜面は、前記ステータコア側の前記筒面の端部に接続され、前記筒面の外周側に前記筒面との間でＶ字状の溝部を形成する、請求項１に記載の絶縁紙。
3. 前記絶縁紙は１枚のシートで形成され、
   前記筒面は、前記突出部の端部で前記突出部の外周側に前記シートを折り曲げて形成され、
   前記傾斜面は、前記筒面の端部で前記筒面の外周側に前記シートを折り曲げて形成される、請求項２に記載の絶縁紙。
4. 前記傾斜面は、前記本体部の端部に直接接続され、前記本体部の端部から前記本体部の外周側に広がるように傾斜する、請求項１に記載の絶縁紙。
5. 前記傾斜面は、前記本体部の全周に形成される、請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁紙。

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