JP3028145B2 - 電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固定子鉄心に巻線を直
接巻き付ける構造の電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】電動機
は、一般に鉄心に多数の歯部を形成してスロットと称さ
れる開口部を形成し、この開口部に巻線を挿入して装着
している。

【０００３】しかし、この様な巻線の装着では、鉄心の
軸方向端面に巻線端が大きく突出して軸方向の寸法が大
きくなる。しかも、この様な巻線端（コイルエンド）
は、鉄心に有効な磁束を発生するものではなく、抵抗損
となり、発熱するだけの無駄な巻線となっていた。そこ
で、継鉄部に巻線を巻き付ける、すなわちトロイダル状
の巻線が施される電動機が試みられ、巻線の無駄を少な
くし軸方向の寸法を小さくすることで大きな効果を得て
いる。

【０００４】しかしながら、この様な電動機においても
幾つかの問題がある。

【０００５】リング状の継鉄部に巻線を巻き付けるに
は、継鉄部を分割しなければ容易に巻線を施すことがで
きず、この分割によって製造上および特性上好ましくな
い現象が現れた。例えば、分割された鉄心を接合する手
間や接合部分における磁束分布の乱れなどがあり、高効
率や低騒音が求められる電動機として利用される場合
は、十分な内径の真円度を得ることや振動の遮断などの
工夫が必要であった。この様な問題は、回転数を制御す
るためにサイリスタなどの素子で電源電電流制御すると
電源電流の波形が正弦波でなくなることから発生する高
調波に同調して極めて大きな振動や騒音が発生すること
で確認されている。

【０００６】電動機は、この様な現実的な問題を有して
おり、高効率や低騒音とするには、鉄心の精度が良好で
なければならず、特に回転子に対向する固定子鉄心の真
円度が高精度に製作されることが必要であった。すなわ
ち、回転子は、外周を切削して容易に整形でき、その場
合、軸に対して極めて精度よく真円度が得られる。しか
し、固定子鉄心は、内周を切削することが困難であり、
巻線を装着する際、変形することも考えられる。

【０００７】ところで、固定子鉄心の磁極が機械的に軟
弱な場合、巻線の装着や巻装によって著しく鉄心が変形
することが考えられる。例えば、図１に示されるように
Ｅ字状に形成される歯部を備えた電動機の場合、巻線を
巻装することによって巻線が締付けられる力で巻線が伸
脹して歯部を押す圧力となり、歯部を変形させるように
作用する。この様な歯部を変形させる作用は、前述の通
り電動機の特性上好ましくなく、固定子鉄心の内径側に
形成される歯部の真円度を狂わせ、回転子との間に形成
される空隙を一様にすることができず、この空隙が磁気
抵抗に比例することから、回転磁界における磁気ムラを
生じることになり、振動や騒音を発生する原因となっ
た。

【０００８】また、あまり大きな狂いとなる場合、固定
子鉄心と回転子との間に形成される空隙を予め大きく設
定しておき、狂いによって両者が接触しないように構成
しなければならなかった。しかし、その様に設計すると
電動機の運転効率が低下し、省エネに反する結果とな
り、好まれないものとなった。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、この様な事情に鑑みてなされ
たものであり、外周にリング状の継鉄部を形成し、この
継鉄部の内周側に軸向きに突出する複数の補極と、この
複数の補極の間に形成される主極とからなり、この主極
を前記継鉄部から軸向きに突設する第１巻線部と、この
第１巻線部の内径側にＥ字状に形成される歯部とから構
成し、第１巻線部に第１巻線を施し、歯部の前記補極に
隣接する極子に補極を介して隣接する極子に掛けて第２
巻線を施す歯部が変形し易い電動機において、固定子鉄
心の機械的強度及び巻線同士の絶縁性を向上させること
ができる電動機を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電動機は、外周
にリング状の継鉄部を形成し、この継鉄部の内周側に軸
向きに突出する複数の補極と、この複数の補極の間に形
成された主極とからなり、この主極を前記継鉄部から軸
向きに突設する第１巻線部と、この第１巻線部の内径側
にＥ字状に軸心に向かって突出される３個の極子からな
る歯部とから構成した電動機の固定子鉄心において、回
転子と相対向する歯部の内周面及び主極と補極が互いに
対向する面には樹脂によってプレモールドを行わず、ま
た、これらの面以外の固定子鉄心の上面、固定子鉄心の
下面、継鉄部の内周面、第１巻線 部の外壁、歯部の外周
部を樹脂によってプレモールドを行い、歯部の両側の極
子の上面、下面及び補極の上面、下面にプレモールドに
よって形成された樹脂層を他の樹脂層より厚く形成した
である。

【００１１】

【作 用】本発明の電動機は、回転子と相対向する歯部
の内周面及び主極と補極が互いに対向する面以外の固定
子鉄心の上面、固定子鉄心の下面、継鉄部の内周面、第
１巻線部の外壁、歯部の外周部を樹脂によってプレモー
ルドを行っているため、巻線同士の絶縁を確実にするこ
とができるとともに、固定子鉄心の機械的強度を向上さ
せることができる。

【００１２】このプレモールドすると、主極と補極に対
応する面に樹脂層が形成されていないため、第１巻線や
第２巻線を巻線機によって巻装する場合に、巻線が出る
ノズルが主極と補極の間を通過しやすい。

【００１３】また、主極と補極との間に樹脂層を設けな
いため、歯部の両側の極子の幅を広くすることができ、
磁気抵抗を下げることが可能となる。

【００１４】さらに、歯部の両側の極子の上面、下面及
び補極の上面、下面にプレモールドによって形成された
樹脂層を他の樹脂層より厚く形成しているため、歯部と
巻線との接触を確実に防ぐ。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１６】図１は、固定子鉄心１０の平面図であり、
図２は、固定子鉄心１０の斜視図である。

【００１７】図１において、電動機の固定子鉄心１０
は、帯状鋼板をプレスによって打抜き必要量積層される
ものであり、外周側にリング状の継鉄部１を形成し、継
鉄部１の内周側に、回転子１２の軸心１４へ向かって突
出する主極を構成する第１巻線部２が６個均等に配設さ
れている。

【００１８】第１巻線部２の内径側にＥ字状に３個の極
子３ａ、３ｂ、３ｃからなる歯部３が形成されており、
この極子３ａ、３ｂ、３ｃは、固定子鉄心１０の体積を
必要最小にするため、磁路として最小限必要な幅に形成
されている。さらに、Ｅ字状に形成され極子３ａ、３
ｂ、３ｃから成る歯部３は、第１巻線部２の内径側に形
成されているため、第１巻線部２と同じく６個均等に配
設されている。この歯部３と隣設する歯部３との間に
は、継鉄部１から内径側に軸心１０に向けて突出する補
極４が歯部３と同じく６個均等に配設されている。

【００１９】歯部３を構成する極子３ａ、３ｂ、３ｃ及
び補極４の内径側は、僅かな隙間を介して隣設される回
転子１２の外周面に対向するように一連の円弧状に形成
されている。回転子１２は、図示されない軸によって回
転するように支持されており、鉄心１０にアルミニウム
のダイカスで二次導体が形成されるカゴ型回転子１２を
形成している。

【００２０】継鉄部１の外周部には、等間隔に６個の溝
８が軸方向に設けられている。この溝８は、固定子鉄心
１０を構成する鉄心板を積層する場合に溶接するために
設けられたものである。

【００２１】第１巻線部２には、第１巻線６が巻装され
ており、補極４を介して備えられる極子３ｃと極子３ａ
との間に第２巻線７が巻装されている。第１巻線６及び
第２巻線７は、共に固定子鉄心１０の積層方向の両端面
を介して巻装されると共に必要量の巻装の後、隣設する
第１巻線部２あるいは歯部３に連続的に巻装されてい
る。そして、連続的に６個の第１巻線６及び第２巻線７
がそれぞれ所定の位置に巻装されると巻線の端末が引き
出されて、それぞれ図示されない電源およびコンデンサ
に接続されるよう構成されている。

【００２２】そして、第１巻線６及び第２巻線７を巻装
する場合、固定子鉄心１０の巻線が接触する部分に予め
絶縁層を形成しておくことと固定子鉄心１０の機械的強
度を向上させるためにプレモ―ルドと称される樹脂など
の注入成型される。

【００２３】次に、この固定子鉄心１０のプレモールド
の詳細について、図３から図１０に基づいて説明する。

【００２４】このプレモールドに使用される樹脂は、熱
可塑性樹脂であって、高温、高圧においては、液体のよ
うになっているため、金型に容易に注入することがで
き、固定子鉄心１０のすみずみまでこの樹脂がいきわた
る。また、この熱可塑性樹脂であると、硬化開始温度
（約１８０℃）〜常温（約４０℃）までに熱可塑性樹脂
の温度が下がると、この樹脂は収縮する。

【００２５】固定子鉄心１０がプレモールドによって樹
脂層が形成される個所は、図３及び図４のプレモールド
された固定子鉄心１０の平面図に示すように、固定子鉄
心１０の上面、下面、継鉄部１の外周部の溝８及び第１
巻線２の外壁及び極子３ａ，３ｂ，３ｃからなる歯部３
の外周部がプレモールドされて樹脂層１８が形成され
る。なお、極子３ａ，３ｃの外壁１０３ａ，１０３ｃ及
び補極４の外壁１０４すなわち極子３ａ，３ｃと補極４
が対向する面には樹脂層１６が形成されていない（図４
参照）。

【００２６】固定子鉄心１０を樹脂によってプレモール
ドすることにより、熱可塑性樹脂であるため、前記した
ように硬化開始温度から常温に至る間に収縮し固定子鉄
心１０を締め付ける。そのため、この締め付けによって
固定子鉄心１０の機械的強度が向上する。そして、回転
子１２と相対向する歯部３の内周面すなわち、固定子鉄
心１０の内周面は、プレモールドによって樹脂層は形成
されていない。プレモールドによる樹脂層１６の厚さ
は、０．４ｍｍ〜０．７ｍｍの厚さである。

【００２７】また、樹脂層１６の極子３ａ，３ｃ及び補
極４の上面、下面における樹脂層１６ａ，１６ｂ，１６
ｃの厚さは、他の樹脂層１６の厚さよりも厚く、２ｍｍ
〜３ｍｍの厚さとなっている（図８参照）。この部分だ
けの樹脂層１６ａ，１６ｂ，１６ｃの厚さを厚くしたの
は、本実施例の場合に、極子３ａ，３ｃの外壁１０３
ａ，１０３ｃ及び補極４の外壁１０４にプレモールドに
よる樹脂層がないため、巻線７と固定子鉄心１０の接触
を確実に防ぐためである。なお、この極子３ａ，３ｃと
補極４の対向する面１０３ａ，１０３ｃ，１０４にプレ
モールドによる樹脂層１６がない場合でも、補極４の外
壁１０４に巻線を巻かないため、巻線が隙間Ｂに落ち込
んだりしない（図８参照）。

【００２８】なお、固定子鉄心１０の上面とは、軸心１
４が突出し固定子鉄心１０のブラケット５４を取付ける
面を示し、固定子鉄心１０の下面とは、軸心１４が突出
し固定子鉄心１０のハウジングモールドによって覆われ
る面を示す。

【００２９】固定子鉄心１０に第１巻線６、第２巻線７
を巻装する場合には、下記のように行う。

【００３０】図１３において、巻線機によって固定子鉄
心１０に第１巻線６が巻装される状態を示しており、実
線で示される軸１５は、固定子鉄心１０の軸心に位置す
る巻線機の軸１５であり、点線で示される軸１６は揺動
位置が並進した場合の巻線機の軸１６を示している。軸
１５には、ノズル１７が備えられており、この軸１５を
介してノズル１７から第１巻線６が引き出されている。
また、軸１５，１６は、いずれの位置にあっても固定子
鉄心１０の軸方向に往復動するものであり、その状態を
図中の点線で示している。固定子鉄心１０は周方向に６
個の第１巻線６及び第２巻線７を巻装する必要から、巻
線機によって回転されるように構成されており、固定子
鉄心１０を把持する治具１８にギア１９が連結されてい
る。ところで、図１３において、軸１５の並進させる距
離を寸法Ｃで示しているが、このように、ノズル１７が
移動する場合に、極子３ａ，３ｃと補極４との間を移動
する。この場合に、極子３ａ，３ｃと補極４との間の隙
間Ｂ寸法が小さいと（図４参照）、ノズル１７が移動し
にくい。しかしながら、本実施例の場合には、極子３
ａ，３ｃと補極４の対向する面１０３ａ，１０３ｃ，１
０４にはプレモールドによる樹脂層１６が形成されてい
ないため、この距離Ｂ（図４参照）を広く取ることがで
きる。そのため、ノズル１７がひっかかったりすること
がない。

【００３１】また逆に、極子３ａ，３ｃの幅方向の寸法
Ａをプレモールドによる樹脂層１６の分だけ厚くするこ
とができるので（図４参照）、磁気抵抗を低減すること
ができる。

【００３２】このプレモールドは、固定子鉄心１０の上
面及び下面に関しては、単に樹脂で覆って樹脂層を形成
して機械的強度を向上させるだけでなく、次のような特
徴がある。

【００３３】符号５０は、外隔壁である。この外隔壁５
０は、継鉄部１の外周面の上面及び下面から、プレモー
ルドによって他の樹脂層１６の部分と共に一体に突設さ
れたものである。この外隔壁５０によって、第１巻線６
及び第２巻線７を固定子鉄心１０に巻いた場合に、他の
部分に接触することがなく巻線を保護がすることができ
る。また、外隔壁５０の高さを第１巻線６及び第２巻線
７のコイルエンドより高くすると、固定子鉄心１０を積
み上げることができるため、巻き線作業をやり易い。

【００３４】符号５８は、外隔壁５０の一部分に設けら
れた巻線端部固定用の固定片である（図４参照）。この
固定片５８は、外隔壁５０の上面から突設され、その中
央部に巻線端部を挟持しておくための凹部６０が設けら
れている。この固定片５８に巻線の端部を固定しておく
と、固定子巻線の端部処理の機械化を図ることができ
る。すなわち、固定子鉄心１０に巻線を置いた場合に、
そのまま放置すると、巻線が緩むことがあるが、この固
定片５８に巻線の端部を固定しておくと、巻線が緩んだ
りすることがない。

【００３５】なお、本実施例の固定片５８は、図４に示
すように凹部６０を設けて巻線端部を固定したが、これ
に代えて、外隔壁５０に巻線端部を挟持しておくための
凹部を直接設けたり、２つの固定片をずらした位置に突
設し、このずらした位置の間に巻線端部を挟持させる構
造でもよい。

【００３６】符号６６は、固定子鉄心１０の下面から突
設された中隔壁６６である。この中隔壁６６は、Ｅ字状
に形成された極子３ａ，３ｂ，３ｃからなる歯部３の基
部の下面に沿って突設された円弧状の６つの隔壁であ
る。この中隔壁６６の役割は、第１巻線６と第２巻線７
との絶縁を施すものであり、この中隔壁６６によって、
第１巻線６と第２巻線７とが接触することがない。特に
この中隔壁６６は円弧状に形成されているため、固定子
鉄心１０の下面から突設された状態であっても、その強
度は充分あり、第１巻線６が内周側に倒れるのを防止す
る。

【００３７】符号５２は、固定子鉄心１０の上面の中隔
壁である。中隔壁６６は、Ｅ字状に形成された極子３
ａ，３ｂ，３ｃからなる歯部３の基部の上面に沿って設
けられた円弧状の第１巻線６と第２巻線７との隔壁であ
る。中隔壁５２は、中隔壁６６より高く突設されてお
り、電動機を組立てた場合に、ブラケット５４の部分ま
でその上端は至る。鋼板よりなるブラケット５４の外周
部より突出した爪部５６をこの中隔壁５２に食い込ませ
ることによって、ブラケット５４を固定子鉄心１０に固
定する。この場合に、熱可塑性樹脂よりなるプレモール
ドは、電動機全体を覆うハウジングモールドの樹脂より
も柔らかいため、容易にブラケット５４の爪部５６を食
い込ませることができる。すなわち、ブラケット５４の
爪部５６を食い込ませる場合には、中隔壁５２の上端部
のみ超音波等によって加熱して柔らかくし、この中隔壁
５２が柔かい間に爪部５６を取付ける。

【００３８】符号６８は、極子３ａ，３ｂ，３ｃの先端
部に円弧状に突設された主極用内隔壁である。この主極
用内隔壁６８は、第２巻線７が内周側に倒れるのを防止
するためのものである。さらに、図面に示すように、ス
ローブ状に形成されているため、第２巻線７が所定の位
置に収まるようになる。

【００３９】符号７０は補極４の先端部に設けられた補
極用内隔壁である。この補極用内隔壁７０も、第２巻線
７が内周側に倒れるのを防止するためのものである。そ
して、この補極用内隔壁７０も内側に行くほどスローブ
になるように形成され、第２巻線７が所定の位置に収ま
るように形成されている。

【００４０】符号７２は、プレモールドによって一体に
形成されたブッシングである（図９及び図１０参照）。
このブッシング７２は、継鉄部１の外周から突設された
ブッシング本体７４とこの本体７４に回動自在に設けら
れた蓋体７６とよりなる。そして、本体７４の基部に、
第１巻線６及び第２巻線７の端部を挿入するための挿入
部７８が設けられている。このブッシング７２を組立て
る場合には、第１巻線６及び第２巻線７の端部とリード
クミのリード線８０の先端とをそれぞれハンダ付けした
後に、このハンダ付けした部分８２を挿入部７８に差し
込み、蓋体７６を被せる（図１０参照）。

【００４１】これにより、従来のようにブッシングだけ
を外部から取り付ける必要がないため、その組立て工程
を簡略化することができると共に、コストダウンを図る
ことができる。なお、このブッシングを一体成形する場
合に、リレー保持部と接続絶縁部を一体成形品で作るこ
とにより、さらにコストダウンを図ることができ、作業
能率を向上させることができる。

【００４２】上記構成の固定子鉄心１０のプレモールド
であると、このプレモールドをすることにより、固定子
鉄心１０の機械的強度が向上し、さらに、第１巻線６及
び第２巻線７の絶縁をすることもできる。

【００４３】

【発明の効果】上記により、本発明の電動機であると、
プレモールドをすることにより、固定子鉄心の機械的強
度が向上し、各巻線ごとの絶縁も確実になる。

【００４４】また、主極と補極の対向する面にプレモー
ルドによる樹脂層が形成されていないため、巻線機によ
って巻線を巻く場合に、この巻線を引き出すノズルが通
りやすいという効果もあるとともに、極子の幅を大きく
することができ、その分磁気抵抗を低減することができ
る。

【００４５】さらに、極子と補極の上面及び下面の樹脂
層を他の樹脂層の部分より厚くしているため、固定子鉄
心と巻線との絶縁を確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定子鉄心の平面図である。

【図２】固定子鉄心の斜視図である。

【図３】プレモールドを施した状態の固定子鉄心の平面
図である。

【図４】プレモールドを施した状態の固定子鉄心の一部
拡大横断面図である。

【図５】プレモールドを施した状態の固定子鉄心の一部
拡大斜視図である。

【図６】図３におけるＡーＡ断面図である。

【図７】図３におけるＢーＢ断面図である。

【図８】図３におけるＣーＣ断面図である。

【図９】電動機の半縦断面図である。

【図１０】中隔壁にブラケットの爪部が食い込んだ状態
の拡大断面図である。

【図１１】ブッシングの拡大斜視図である。

【図１２】ブッシングの拡大断面図である。

【図１３】固定子鉄心に巻線を巻装する巻線機の説明図
である。

【符号の説明】

１……継鉄部 ２……第１巻線部 ３……歯部 ３ａ，３ｂ，３ｃ……極子 ４……補極 ５……回転子１２ ６……第１巻線 ７……第２巻線 １０……固定子鉄心 １２……回転子 １６……樹脂層 ５０……外隔壁 ５２……中隔壁 ５４……ブラケット ５６……爪部 ５８……固定片 ６０……凹部 ６６……中隔壁 ６８……主極用内隔壁 ７０……補極用内隔壁 ７２……ブッシング ７４……ブッシング本体 ７６……蓋体 ７８……挿入部 ８０……リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 17/08 H02K 1/16 H02K 5/08 H02K 15/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周にリング状の継鉄部を形成し、 この継鉄部の内周側に軸向きに突出する複数の補極と、 この複数の補極の間に形成された主極とからなり、 この主極を前記継鉄部から軸向きに突設する第１巻線部
   と、 この第１巻線部の内径側にＥ字状に軸心に向かって突出
   される３個の極子からなる歯部とから構成した電動機の
   固定子鉄心において、 回転子と相対向する歯部の内周面及び主極と補極が互い
   に対向する面には樹脂によってプレモールドを行わず、
   また、これらの面以外の固定子鉄心の上面、固定子鉄心
   の下面、継鉄部の内周面、第１巻線部の外壁、歯部の外
   周部を樹脂によってプレモールドを行い、 歯部の両側の極子の上面、下面及び補極の上面、下面に
   プレモールドによって形成された樹脂層を他の樹脂層よ
   り厚く形成したことを特徴とする電動機。