JP3819350B2 - Electric motor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータコアに対しコイルを集中巻き状態で設ける電動機の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電動機は、ステータに配置された巻線コイルに電流を通電することで磁界を発生してロータを回転駆動する。従来、電動機は、自身が磁界やロータ回転等に起因して振動の発生源となるが、その他、使用環境下によっては、外部から振動を受けることもある。また、ステータに配置された巻線コイル間には電動機に供給される電源電圧以上の電位差を生ずる。これはいずれも絶縁破壊要因となる。また、ロータに永久磁石を用いる電動機では、永久磁石を所定の極性に磁化するための着磁が必要となる。この着磁方法としては、着磁装置を用いた外部着磁方式と、電動機の組立て後に電源装置よりステータの巻線コイルに通電して着磁を行う巻線着磁方式とがある。図6は巻線着磁方式の説明図である。図6(a)は電源装置への接続状態を示す。ステータは、U相コイルとしてU1コイルとU2コイルを直列接続し、V相コイルとしてV1コイルとV2コイルを直列接続し、W相コイルとしてW1コイルとW2コイルの各々を直列接続し、さらにこれらU、V、Wの各相コイルを3相星形に結線してある。電源装置には、一方にU相コイルを接続し、他方に、V相コイルとW相コイルとを並列接続する。この状態で、電源装置をステータU側プラス、V、W側マイナスとして電流を通電した場合、ステータの巻線コイルへ通電される電流の向きを図6(b)に示す。図6(b)の構成においては、ステータコア20は6個のスロット4を備え、スロット相互間に形成された6個のティース部2a〜2fには6個の巻線コイル3a〜3fが直接巻装されている。該巻線コイル3a〜3fのうち隣接するものは互いに異なった相となるため、1つのスロット内で互いに接触しないように配置されている。励磁用電流は、U端子→U1コイル3a−U2コイル3d−V2コイル3e−V1コイル3b→V端子、U端子→U1コイル3a−U2コイル3d−W2コイル3f−W1コイル3c→W端子へと通電される。この通電方向を、〇(向こう側から手前側に向かう場合)と×(手前側から向こう側に向かう場合)で示すと、U1コイル3a−V1コイル3b、U2コイル3d−V2コイル3e間は×、U1コイル3a−W2コイル3f、U2コイル3d−W1コイル3c間は〇となる。つまり、上記通電された巻線コイルには、着磁時に同一スロット内の異相コイル間に同方向の電流が通電されるため、該異相コイル間には吸引力が発生し、この力によってコイルに瞬間的な動きが発生する。この現象により、異相コイルが接触し、その結果、巻線コイルの絶縁層が破壊されてレアショートに至る場合がある。なお、この着磁方式では、次の段階として、ロータを所定角度回転させた後、電源装置へのステータのU、V、W相コイルの接続をプラス、マイナス逆転させてから、電流を通電する。このように、少なくとも2回の着磁工程を経て巻線着磁作業を終える。
【0003】
電動機において、上記のような諸要因に基づく巻線コイルや絶縁材の絶縁破壊を防ぐための従来技術としては、例えば、特開2000-175394号公報(特許文献1)に記載されたものがある。該公報には、スロット絶縁物の配置形態により巻線コイルとティース端部(ティース部の端部)との間の絶縁の信頼性向上を図るとする技術が記載されている。また、他の従来技術としては例えば図7に示すものがある。図7(a)は電動機のステータの斜視図、図7(b)は同平面図である。図7に示すステータは、ステータコア20に6個のスロット4と6個のティース部2a〜2fを有し、該ティース部2a〜2fのそれぞれに絶縁物(図示せず)を介して巻線コイル3a〜3f(図では3a、3bのみを示す)を集中巻きした集中巻きステータである。互いに隣り合う巻線コイル、例えば3a、3b間の絶縁性を確保するために、図7(a)に示すように、巻線の巻終りコイル10にポリエステル等の筒状絶縁材11をかぶせ、図7(b)に示すように、該筒状絶縁物11を、巻終りコイル10が筒内に収納された状態でスロット4内の隣り合う巻線コイル、例えば3a、3b間に挿入し、該両巻線コイル3a、3b間で絶縁破壊が起きないようにしている。6aはティース部2aの端部(ティース端部)、6bはティース部2bの端部(ティース端部)である。また、図8に示す技術は、隣り合った巻線コイル、例えば3a、3b間の距離Sを十分長くすることで該両巻線コイル3a、3b間の絶縁破壊を防ぐようにしている。他の巻線コイルについても同様である。図8においても、6aはティース部2aの端部(ティース端部)、6bはティース部2bの端部(ティース端部)を示す。
【0004】
【特許文献1】
特開2000-175394号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のうち、筒状絶縁材を用いるものは、機械による筒状絶縁材の巻終りコイル10への自動挿入が困難であるため、手作業に頼らざるを得ない。このため、生産効率が低く、低コスト化も難しい。また、筒状絶縁材がスロット開口部からステータの内径側の領域に突出しないようにするとともに、接触の危険性がある巻線コイル間を十分に絶縁するには、多くの作業工数を必要とし、かつ、作業のばらつきのために筒状絶縁材の挿入位置も安定せず、絶縁の信頼性を損なうおそれもある。また、スロット内で巻線コイル間の距離を十分長くとる技術では、巻線コイルの巻数の減少化や線径の縮小化を余儀なくされる。このため、コイル導体のスロット内における占積率(スロット占積率)が低下し、電動機の電流値の増大化や巻線コイルの抵抗値の増大化により、銅損が増加し、電動機の効率が低下する。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、ステータにコイルが集中巻き状態で設けられる電動機において、簡易で低コストな手段により、スロット占積率や電動機効率を損なわずに、絶縁の信頼性向上と生産性向上とを図れるようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術の提供にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、基本的に、ステータにコイルが集中巻き状態で設けられる電動機において、T字形状に連続状に折り曲げられたシート状の絶縁材をスロット内に設け、該絶縁材のT字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた部分が、上記スロット内において、隣り合うコイル相互間に配されるようにする。また、該絶縁材のT字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた部分が、上記スロット内において、隣り合うコイルそれぞれとこれらコイルに対応するティース部の端部との間に配されるようにする。具体的には、ステータにコイルが集中巻き状態で設けられる電動機として、(1)複数のティース部を有し、ティース部間にスロットが形成されるステータコア(該当実施例:符号20)と、該複数のティース部にそれぞれ集中巻きされた複数のコイルと、T字形状に連続状に折り曲げられたシート状の絶縁材であって、T字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた第1の部分(該当実施例:符号5a1、5a2)が、上記スロット内において、互いに隣り合うコイル相互間に配され、T字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた第2の部分(該当実施例:符号5b 1 、5b 2 )が、上記スロット内において、隣り合うコイルそれぞれと該それぞれのコイルに対応するティース部の端部との間に配された絶縁材(該当実施例:符号5)とを備えた構成とする。(2)複数のティース部を有し、該複数のティース部間に複数のスロットが形成されるステータコアと、上記複数の各スロット内に設けられるシート状の第1の絶縁材(該当実施例:符号1)と、上記複数のティース部のそれぞれに集中巻きされた複数のコイルと、T字形状に連続状に折り曲げられたシート状の絶縁材であって、T字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた第1の部分(該当実施例:符号5a 1 、5a 2 )が、上記スロット内において、互いに隣り合うコイルの相互間に配され、T字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた第2の部分(該当実施例:符号5b1、5b2)が、上記スロット内において、隣り合うコイルそれぞれと該それぞれのコイルに対応するティース部の端部との間にあって該コイルと上記第1の絶縁材との間に配された第2の絶縁材(該当実施例:符号5)とを備えた構成とする。また、ステータコアに対しコイルを集中巻き状態で設ける電動機の製造方法として、(3)ステータコアに形成された複数のティース部間のスロット内に第1の絶縁材を設ける第1のステップと、該複数のティース部のそれぞれに導線を集中巻きしてコイルを形成する第2のステップと、T字形状に連続状に折り曲げられたシート状の第2の絶縁材を上記スロット内に挿入し、該第2の絶縁材のT字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた第1の部分を、隣り合うコイル相互間に配するとともに、T字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた第2の部分を、隣り合うコイルそれぞれとそれに対応するティース部の端部との間にあって該コイルと上記第1の絶縁材との間に配する第3のステップとを経てステータを形成し、電動機を組立てるようにする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図1は本発明の第1の実施例の説明図で、電動機のステータ構造の一部を示す。
図1において、20はステータコア、4はスロット、1は、スロット4内でステータコア20の壁に沿って配され、ポリエステルフィルムや樹脂成形絶縁材などで構成される第1の絶縁材、2a、2bはステータコア20のティース部、3a、3bはそれぞれ、ティース部2a、2bに集中巻きした巻線コイル、5は、T字形状に連続状に折り曲げられたシート状のポリエステル材などから成る第2の絶縁材、5a1、5a2は、該第2の絶縁材5のT字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた部分(折返し部分(第1の部分))、5b1、5b2は、該第2の絶縁材5のT字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた部分(第2の部分)、6aはティース部2aのティース端部、6bはティース部2bのティース端部である。第2の絶縁材5は各スロット4内に略同じ状態で配される。また、該第2の絶縁材5としては、厚さ0.1〜0.4mm程度のものが一般の電動機用として考えられるが、場合によってはこれよりも厚いものでも、または薄いものでもよい。複数個のスロット4のうち、図1に示すように巻線コイル3a、3bが通るスロット4内においては、T字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた部分(折返し部分)5a1、5a2は、隣り合う巻線コイル3a、3b相互間の隙間部に挿入され、また、T字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた部分5b1は、スロット4内において、巻線コイル3aと該巻線コイル3aに対応するティース部2aの端部(ティース端部)6aとの間であって、該巻線コイル3aと上記第1の絶縁材1との間に配され、横方向に伸びた部分5b2は、スロット4内において、巻線コイル3bと該巻線コイル3bに対応するティース部2bの端部(ティース端部)6bとの間であって、該巻線コイル3bと上記第1の絶縁材1との間に配される。上記第2の絶縁材5の第1の部分5a1、5a2は、隣り合う巻線コイル3a、3b相互間の絶縁抵抗の確保等、絶縁性向上のためのものであり、該第2の絶縁材5の第2の部分のうち5b1は、巻線コイル3aとティース端部6aとの間の絶縁抵抗の確保等、絶縁性向上のためのものであり、該第2の絶縁材5の第2の部分のうち5b2は、巻線コイル3bとティース端部6bとの間の絶縁抵抗の確保等、絶縁性向上のためのものである。電動機の製造にあたり、本図1のステータの製作は次の手順で行う。すなわち、(1)ステータコアに形成された複数のティース部2a、2b、…間のスロット4内に第1の絶縁材1を設ける。(2)該複数のティース部2a、2b、…のそれぞれに導線を集中巻きして巻線コイル3a、3b、…を形成する。(3)T字形状に連続状に折り曲げられたシート状の第2の絶縁材5を上記各スロット4内に挿入し、そのT字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた第1の部分5a1、5a2を、隣り合う巻線コイル相互間に配するとともに、T字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた第2の部分5b1、5b2を、隣り合う巻線コイル3a、3b、…それぞれとそれに対応するティース部の端部(ティース端部)6a、6b、…との間に配する。(4)巻線コイルのコイル端末の処理を行う。かかる手順で製作したステータにロータを組合わせて電動機として組立てる。
【0008】
上記第1の実施例構成によれば、各スロット内において、第2の絶縁材5を、隣り合う巻線コイル(例えば巻線コイル3a、3b)間や、該巻線コイルとそれに対応するティース端部(例えば、巻線コイル3aとそれに対応するティース端部6a、巻線コイル3bとそれに対応するティース端部6bとの間に、自動化技術等によっても容易に挿入することが可能となる。しかも、第2の絶縁材5はフィルム状を含む薄いシート状にできるため、スロット内において、隣り合う巻線コイル相互間の隙間や、各巻線コイルとそれに対応するティース端部との間の隙間を狭くした状態でも、各隙間への該第2の絶縁材5の挿入が可能である。このため、各スロット内において、巻線コイルの占めるスペースを増大させた状態下で、巻線コイル相互間の絶縁性や、巻線コイルとそれに対応するティース端部との間の絶縁性を向上させることができるようになる。絶縁性の向上化によっては、絶縁層の破壊防止をより一層確実に行うことができ、レアショートなどをなくすことが可能となる。巻線コイルの占めるスペースの増大化によっては、スロット内における巻線コイルの導体部の占積率(スロット占積率)の増大が可能となり、巻線コイルの導線断面積の増大やコイル巻数の増大が可能となる。導線断面積の増大すなわち太線化によっては、銅線の抵抗を減らして電動機の銅損を減らすことができる。コイル巻数の増大化によっては、所定のトルクを発生させる電動機の駆動電流値を低減させて必要電力を減らすことができる。銅損の低減や必要電力の減少は電動機の効率を向上させる。また、第2の絶縁材1は、簡易構成で、容易に製作でき、かつスロット内への組込みも容易に自動化等できるため、絶縁性能や効率を向上させた電動機を低コストにまたはコストを増大させずに実現できる。
【0009】
図2は本発明の第2、第3及び第4の実施例の説明図で、電動機のステータ構造の一部を示す。図2(a)は第2の実施例、図2(b)は第3の実施例、図2(c)は第4の実施例の説明図である。
本第2、第3及び第4の実施例は、第2の絶縁材では主に、巻線コイル相互間の絶縁性能の確保を行うことを目的とする場合の構成例であって、該第2の絶縁材のT字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた部分(第1の部分)は、隣り合う巻線コイル間に挿入されるように十分な高さを有する構成とし、一方、該第2の絶縁材のT字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた部分(第2の部分)は、その幅(WL)を、絶縁材装着後のズレ抑制、及び製造上必要な程度に小さくしてある。また、スロットの開口部側における該第1の絶縁材の開口幅(WS)も、スロットの開口幅(WT)よりも小さくしてある。図2(a)の第2の実施例、図2(b)の第3の実施例、図2(c)の第4の実施例のそれぞれにおいて、上記図1の第1の実施例と同様の部分には同じ符号を付した。
【0010】
図2(a)において、WSは、スロット4の開口部側における第1の絶縁材1の開口幅(端部間距離)、WTは、スロット4の開口幅(ティース端部6a、6b間の隙間寸法)、WLは、第2の絶縁材5におけるT字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた部分(第2の部分)5b1、5b2の幅、WHは、第2の絶縁材5におけるT字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた部分(第1の部分)5a1、5a2の高さである。本第2の実施例は、スロット4の開口部側において、第1の絶縁材1の開口側端部が直線状のままとされた構成である。上記第1の実施例の場合と同様、スロット4内において、第2の絶縁材5のT字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた部分(折返し部分=第1の部分)5a1、5a2は、隣り合う巻線コイル3a、3b相互間の隙間部に挿入され、また、T字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた部分(第2の部分)5b1は、スロット4内において、巻線コイル3aと該巻線コイル3aに対応するティース部2aの端部(ティース端部)6aとの間であって、該巻線コイル3aと上記第1の絶縁材1との間に配され、横方向に伸びた部分(第2の部分)5b2は、スロット4内において、巻線コイル3bと該巻線コイル3bに対応するティース部2bの端部(ティース端部)6bとの間であって、該巻線コイル3bと上記第1の絶縁材1との間に配される。上記第2の絶縁材5の第1の部分5a1、5a2は、隣り合う巻線コイル3a、3b相互間の絶縁抵抗の確保等、絶縁性向上のために設けられ、該第2の絶縁材5の第2の部分のうち5b1は、巻線コイル3aとティース端部6aとの間の絶縁抵抗の確保等、絶縁性向上のために設けられ、該第2の絶縁材5の第2の部分のうち5b2は、巻線コイル3bとティース端部6bとの間の絶縁抵抗の確保等、絶縁性向上のために設けられる。第1の部分5a1、5a2の高さWHは、隣接する巻線コイル間の絶縁を目的に必要に応じて寸法調整を行えばよい。電動機の製造にあたっての本第2の実施例におけるステータの製作手順は上記第1の実施例の場合と同様である。
【0011】
上記第2の実施例構成においても、上記第1の実施例の場合と同様の作用・効果が得られる。特に、第2の実施例構成の場合は、スロット4の開口幅WTが、第1の絶縁材1の開口幅WSに対して大幅に大きい場合に、巻線コイルとティース端部との間の必要な絶縁抵抗の確保等を行い、絶縁の信頼性向上を図ることができる。この場合も、第2の絶縁材5における第2の部分5b1、5b2の幅WLは大きい程、巻線コイルとティース端部との間の絶縁の信頼性を向上させることができる。
【0012】
図2(b)に示す本発明の第3の実施例では、スロット4の開口部側において、第1の絶縁材1の開口側端部を曲げ、該曲げた部分を、第2の絶縁材5のT字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた部分(折返し部分=第1の部分)5a1、5a2に挿入した場合の構成例である。本第3の実施例においても、上記第1の実施例の場合と同様、スロット4内において、第2の絶縁材5の第1の部分5a1、5a2は、隣り合う巻線コイル3a、3b相互間の隙間部に挿入され、第2の部分のうち一方の部分5b1は、巻線コイル3aと該巻線コイル3aに対応するティース部2aの端部(ティース端部)6aとの間であって、該巻線コイル3aと上記第1の絶縁材1との間に配され、第2の部分のうち他方の部分5b2は、巻線コイル3bと該巻線コイル3bに対応するティース部2bの端部(ティース端部)6bとの間であって、該巻線コイル3bと上記第1の絶縁材1との間に配される。上記第2の絶縁材5の部分5a1、5a2は、隣り合う巻線コイル3a、3b相互間の絶縁性を向上させ、該第2の絶縁材5の第2の部分5b1、5b2はそれぞれ、巻線コイル3aとティース端部6aとの間、巻線コイル3bとティース端部6bとの間の絶縁抵抗の確保等絶縁性向上のために設けられる。電動機の製造にあたっての本第3の実施例におけるステータの製作手順も、上記第1の実施例の場合と同様である。
【0013】
上記第3の実施例構成においても、上記第1の実施例の場合と同様の作用・効果が得られる。特に、本第3の実施例構成では、第2の絶縁材5がスロット4内の所定位置に確実に固定されるため、巻線コイル相互間、または巻線コイルとティース端部との間の絶縁の確保をし易い。また、スロット4内へのロータ側(ステータコア20の内径側空間部)からの異物の侵入を抑えられる。
【0014】
図2(c)に示す本発明の第4の実施例では、スロット4の開口部側において、第1の絶縁材1の開口側端部を曲げ、該曲げた部分を、スロット4の開口部内に挿入した場合の構成例である。本第4の実施例においても、上記第1、第2、第3の実施例の場合と同様、スロット4内において、第2の絶縁材5の第1の部分5a1、5a2は、隣り合う巻線コイル3a、3b相互間の隙間部に挿入され、第2の部分のうち5b1は、巻線コイル3aと該巻線コイル3aに対応するティース部2aの端部(ティース端部)6aとの間であって、該巻線コイル3aと上記第1の絶縁材1との間に配され、第2の部分のうち5b2は、巻線コイル3bと該巻線コイル3bに対応するティース部2bの端部(ティース端部)6bとの間であって、該巻線コイル3bと上記第1の絶縁材1との間に配される。上記第2の絶縁材5の部分5a1、5a2は、隣り合う巻線コイル3a、3b相互間の絶縁性を向上させ、該第2の絶縁材5の第2の部分5b1、5b2はそれぞれ、巻線コイル3aとティース端部6aとの間、巻線コイル3bとティース端部6bとの間の絶縁性を向上させるために設けられる。電動機の製造にあたっての本第4の実施例におけるステータの製作手順も、上記第1の実施例の場合と同様である。
【0015】
上記第4の実施例構成においても、上記第1の実施例の場合と同様の作用・効果が得られる。特に、本第4の実施例構成では、第1の絶縁材1がスロット4の開口部において確実に固定されるため、第2の絶縁材5の組込みスペースが確保される。このため、該固定後に第2の絶縁材5をスロット4内に組込む場合には、該第2の絶縁材5の組込みが容易となる。また、第1の絶縁材1がスロット4の開口部を一部埋めることになるため、実質的に開口部が狭くなる。このため、本第4の実施例においても、スロット4内へのロータ側(ステータコア20の内径側空間部)からの異物の侵入を抑えられる。
【0016】
図3は本発明の第5及び第6の実施例の説明図で、(a)は第5の実施例、(b)は第の実施例の説明図である。
本第5、第6の実施例は、第2の絶縁材のT字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた部分(第2の部分)を、第1の絶縁材と巻線コイルとの間に配するとともに、該第2の部分の幅を大きくし、かつ、スロットの開口部側における該第1の絶縁材の開口幅を、スロットの開口幅よりは小さいが該スロットの開口幅に近い寸法とした場合の構成例である。図3(a)の第5の実施例は、第2の絶縁材5では主に、巻線コイルとティース端部間の絶縁性能を確保することを目的とした場合の構成例であって、該第2の絶縁材のT字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた部分(第1の部分)5a1、5a2は、隣り合う巻線コイル間に短い長さで挿入されるように高さ(WH)を低くし、一方、該第2の絶縁材のT字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた部分(第2の部分)5b1、5b2は、その幅(WL)を、十分に大きくしてある。図3(b)の第6の実施例は、第2の絶縁材5では、巻線コイル相互間と、巻線コイルとティース端部間の、両方における絶縁性能を確保することを目的とした場合の構成例であって、第1の部分5a1、5a2の高さ(WH)を十分高くし、第2の部分5b1、5b2の幅(WL)も十分大きくしてある。図3(b)の第6の実施例のそれぞれにおいて、上記図1の第1の実施例と同様の部分には同じ符号を付した。図3(a)の第5の実施例、図3(b)の第6の実施例のそれぞれにおいて、上記図1の第1の実施例と同様の部分には同じ符号を付した。
本第5の実施例によれば、第2の絶縁材5の第1の部分5a1、5a2の高さWHを小さくしているため、該第2の絶縁材5の剛性が増加し、スロット4内の所定位置への組込み作業がし易くなる。その他の作用・効果は、上記第1の実施例等の場合と同様である。
また、第6の実施例によれば、巻線コイル相互間と、巻線コイルとティース端部間の、両方における絶縁性能を確保することができる。その他の作用・効果は、上記第1の実施例等の場合と同様である。
【0017】
図4は、上記第1〜第6の実施例において用いる第2の絶縁材5の斜視図である。
図4において、T字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた第1の部分5a1、5a2は、折り返し状の部分であるため、絶縁強度を他の部分よりも高くすることができる。該第1の部分5a1、5a2は、スロット内において、隣り合う巻線コイル相互間の隙間に挿入される。ステータコアの各スロット内への挿入にあたっては、必要に応じて、4つの角部8a〜8dに対し、面取り加工またはR処理等を施す。該第2の絶縁材5は、第1の部分5a1、5a2の高さWHと第2の部分の幅WLを、目的や状況に応じて調整することで、必要な絶縁性能を確保することができる。
【0018】
図5は、上記図4の第2の絶縁材5を長尺母材9から、自動化された連続切出し加工により製作する場合の概念図である。長尺母材9はポリエステル材等から形成される。かかる加工方法によると加工の自動化が容易となり、生産性を高めることができる。
【0019】
上記各実施例における上記第2の絶縁材は、T字形状として、Ω字形状、U字形状、V字形状、さらにはこれらが変形した形状なども含むとする。また、該第2の絶縁材はT字形状のものを複数枚重ねるなどした構成であってもよい。さらに、該T字形状の絶縁材は、例えば、L字形状の絶縁材を2枚組合わせることで構成してもよい。また、上記各実施例における上記第1の絶縁材も、1枚に限らず複数枚を重ねる等して構成してもよい。また、上記各実施例では、スロットの開口部側において、上記第2の絶縁材の第2の部分を、巻線コイルと上記第1の絶縁材との間に配する構成としたが、本発明はこれに限定されず、第2の絶縁材の該第2の部分を、該第1の絶縁材とステータコアのティース端部との間にはさむ構成としてもよい。
なお、本発明における上記第2の絶縁材を設ける構成は、コイルとして集中巻きされたものでないものを用いる電動機の場合にも有効である。
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、簡易で低コストな構成により電動機効率を損なわずに、集中巻きコイル型電動機のステータの絶縁性向上と生産性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の説明図である。
【図2】本発明の第2、第3及び第4の実施例の説明図である。
【図3】本発明の第5及び第6の実施例の説明図である。
【図4】本発明に用いる第2の絶縁材の構成例の斜視図である。
【図5】第2の絶縁材の製作方法例を示す図である。
【図6】巻線着磁方式の説明図である。
【図7】電動機における従来の絶縁構成例を示す図である。
【図8】電動機における従来の他の絶縁構成例を示す図である。
【符号の説明】
1…第1の絶縁材、 2a、2b、2c、2d、2e、2f…ティース部、 3a、3b…集中巻きされた巻線コイル、 4…スロット、 5…T字形状の第2の絶縁材、 5a1、5a2…第2の絶縁材の第1の部分、 WH…第2の絶縁材の第1の部分の高さ、 5b1、5b2…第2の絶縁材の第2の部分、 WL…第2の絶縁材の第2の部分の幅、 6a、6b…ティース端部、9…長尺母材、20…ステータコア。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration of an electric motor in which a coil is provided in a concentrated winding state with respect to a stator core.
[0002]
[Prior art]
Generally, an electric motor rotates a rotor by generating a magnetic field by energizing a winding coil disposed in a stator. Conventionally, an electric motor itself becomes a source of vibration due to a magnetic field, rotor rotation, or the like, but may receive vibration from the outside depending on the usage environment. Further, a potential difference greater than the power supply voltage supplied to the electric motor is generated between the winding coils arranged in the stator. This is a cause of dielectric breakdown. In addition, in an electric motor using a permanent magnet for the rotor, it is necessary to magnetize the permanent magnet to a predetermined polarity. As this magnetizing method, there are an external magnetizing method using a magnetizing device and a winding magnetizing method in which magnetizing is performed by energizing a winding coil of a stator from a power supply device after assembly of the electric motor. FIG. 6 is an explanatory diagram of the winding magnetizing method. FIG. 6A shows a connection state to the power supply device. The stator has U1 and U2 coils connected in series as U-phase coils, V1 and V2 coils connected in series as V-phase coils, and W1 and W2 coils connected in series as W-phase coils. , V and W phase coils are connected in a three-phase star shape. A U-phase coil is connected to one side of the power supply device, and a V-phase coil and a W-phase coil are connected in parallel to the other side. FIG. 6B shows the direction of the current supplied to the winding coil of the stator when current is supplied with the power supply device set to the stator U side plus, V, and W side minus in this state. In the configuration shown in FIG. 6B, the
[0003]
In a motor, as a conventional technique for preventing a dielectric breakdown of a winding coil or an insulating material based on the above factors, for example, there is one described in JP 2000-175394 A (Patent Document 1). . This publication describes a technique for improving the reliability of insulation between the winding coil and the end portion of the tooth (end portion of the tooth portion) by the arrangement form of the slot insulator. Another conventional technique is shown in FIG. FIG. 7A is a perspective view of the stator of the electric motor, and FIG. 7B is a plan view thereof. The stator shown in FIG. 7 has six
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-175394 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Among the above-described prior arts, those using a cylindrical insulating material have to rely on manual work because it is difficult to automatically insert the cylindrical insulating material into the
An object of the present invention is to provide an electric motor in which a coil is provided in a concentrated winding state on a stator in view of the above-described state of the art, with simple and low-cost means without impairing the slot space factor and the motor efficiency. It is to improve reliability and productivity.
An object of the present invention is to provide a technique capable of solving such problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, basically, in an electric motor in which a coil is provided in a concentrated state on a stator, a sheet-like insulating material bent continuously in a T shape is provided in the slot. The portion extending in the vertical direction among the portions forming the T shape of the insulating material is arranged between adjacent coils in the slot. Moreover, the part extended in the horizontal direction among the parts which form the T-shape of the insulating material is disposed between the adjacent coils and the ends of the teeth corresponding to these coils in the slot. Like that. Specifically, as an electric motor in which a coil is provided in a concentrated winding state on a stator, (1) a stator core (corresponding example: reference numeral 20) having a plurality of tooth portions and having slots formed between the tooth portions; A plurality of coils each concentratedly wound on a plurality of teeth, and a sheet-like insulating material that is continuously bent into a T-shape, and extends in a vertical direction in a portion that forms the T-shape.FirstPart (corresponding embodiment: reference numeral 5a15a2) Between the adjacent coils in the slot., A second portion extending in the lateral direction among the portions forming the T-shape (corresponding example: reference numeral 5b 1 5b 2 ) Is arranged between each adjacent coil and the end of the tooth portion corresponding to each coil in the slot.It is set as the structure provided with the insulating material (corresponding Example: code | symbol 5). (2) having a plurality of teeth portions;The pluralityA stator core having a plurality of slots formed between the teeth portions;A sheet-like first insulating material (corresponding example: reference numeral 1) provided in each of the plurality of slots;A plurality of coils concentratedly wound on each of a plurality of teeth portions, and a sheet-like insulating material bent continuously in a T-shape,The first portion extending in the vertical direction among the portions forming the T-shape (corresponding embodiment: reference numeral 5a 1 5a 2 ) Is arranged between adjacent coils in the slot,Of the part that forms the T-shape, it stretched in the lateral directionSecondPart (corresponding embodiment: code 5b15b2) In the slot, each adjacent coilWhenBetween the ends of the teeth corresponding to the respective coilsBetween the coil and the first insulating materialArrangedSecondIt is set as the structure provided with the insulating material (corresponding Example: code | symbol 5).In addition, as a method for manufacturing an electric motor in which a coil is provided in a concentrated winding state with respect to a stator core,(3)A first step of providing a first insulating material in a slot between a plurality of tooth portions formed in a stator coreAnd the plurality of teeth portionsA second step of forming a coil by concentrating a conductive wire on each of the coilsAnd a sheet-like shape that is continuously folded into a T-shape.SecondInsulating materialIs inserted into the slot, and the first portion of the second insulating material forming the T-shape extending in the vertical direction is arranged between adjacent coils, and the T-shape is formed. A second portion extending in the lateral direction of the portion between the adjacent coils and the end portion of the tooth portion corresponding to the second portion is disposed between the coil and the first insulating material. After the steps, the stator is formed and the electric motor is assembledTo do.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view of a first embodiment of the present invention and shows a part of a stator structure of an electric motor.
In FIG. 1, 20 is a stator core, 4 is a slot, and 1 is a first insulating material, 2a, 2b, which is arranged along the wall of the
[0008]
According to the configuration of the first embodiment, in each slot, the second insulating
[0009]
FIG. 2 is an explanatory view of the second, third and fourth embodiments of the present invention, and shows a part of the stator structure of the electric motor. 2A is an explanatory diagram of the second embodiment, FIG. 2B is an explanatory diagram of the third embodiment, and FIG. 2C is an explanatory diagram of the fourth embodiment.
The second, third, and fourth embodiments are configuration examples in the case where the second insulating material is mainly intended to ensure insulation performance between winding coils. Of the portions forming the T-shape of the insulating
[0010]
2A, WS is the opening width (distance between end portions) of the first insulating
[0011]
Also in the configuration of the second embodiment, the same actions and effects as in the case of the first embodiment can be obtained. In particular, in the case of the configuration of the second embodiment, when the opening width WT of the
[0012]
In the third embodiment of the present invention shown in FIG. 2B, the opening side end of the first insulating
[0013]
Also in the configuration of the third embodiment, the same operation and effect as in the case of the first embodiment can be obtained. In particular, in the configuration of the third embodiment, the second insulating
[0014]
In the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 2 (c), the opening side end portion of the first insulating
[0015]
Also in the configuration of the fourth embodiment, the same operation and effect as in the case of the first embodiment can be obtained. In particular, in the configuration of the fourth embodiment, since the first insulating
[0016]
FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams of the fifth and sixth embodiments of the present invention, in which FIG. 3A is a fifth embodiment and FIG. 3B is an explanatory diagram of the first embodiment.
In the fifth and sixth embodiments, the portion (second portion) extending in the lateral direction of the portion forming the T-shape of the second insulating material is divided into the first insulating material, the winding coil, and the like. The opening width of the first insulating material on the opening side of the slot is smaller than the opening width of the slot, but the opening width of the slot is increased. It is a structural example when it is set as the dimension near. The fifth embodiment of FIG. 3A is a configuration example in the case where the second insulating
According to the fifth embodiment, the first portion 5a of the second insulating
Further, according to the sixth embodiment, it is possible to ensure the insulation performance between the winding coils and between the winding coil and the tooth end. Other operations and effects are the same as those in the first embodiment.
[0017]
FIG. 4 is a perspective view of the second insulating
In FIG. 4, the first portion 5a extending in the vertical direction among the portions forming the T-shape.15a2Since this is a folded portion, the insulation strength can be made higher than other portions. The first portion 5a15a2Is inserted into a gap between adjacent winding coils in the slot. When the stator core is inserted into each slot, the four corners 8a to 8d are chamfered or R-processed as necessary. The second
[0018]
FIG. 5 is a conceptual diagram when the second insulating
[0019]
It is assumed that the second insulating material in each of the above embodiments includes a Ω shape, a U shape, a V shape, and a shape obtained by deforming these as a T shape. Further, the second insulating material may have a configuration in which a plurality of T-shaped materials are stacked. Further, the T-shaped insulating material may be configured by combining two L-shaped insulating materials, for example. Further, the first insulating material in each of the embodiments may be configured not only by one sheet but also by stacking a plurality of sheets. In each of the above embodiments, the second portion of the second insulating material is arranged between the winding coil and the first insulating material on the opening side of the slot. The invention is not limited to this, and the second portion of the second insulating material may be sandwiched between the first insulating material and the teeth end portion of the stator core.
In addition, the structure which provides the said 2nd insulating material in this invention is effective also in the case of the electric motor using what is not what was concentratedly wound as a coil.
[0020]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to improve the insulation and productivity of the stator of the concentrated winding coil type motor without damaging the motor efficiency with a simple and low-cost configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of second, third and fourth embodiments of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of fifth and sixth embodiments of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a configuration example of a second insulating material used in the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a manufacturing method of a second insulating material.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a winding magnetization method.
FIG. 7 is a diagram showing a conventional insulation configuration example in an electric motor.
FIG. 8 is a diagram showing another conventional insulation configuration example in an electric motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
複数のティース部を有し、ティース部間にスロットが形成されるステータコアと、
該複数のティース部にそれぞれ集中巻きされた複数のコイルと、
T字形状に連続状に折り曲げられたシート状の絶縁材であって、T字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた第1の部分が、上記スロット内において、互いに隣り合うコイル相互間に配され、T字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた第2の部分が、上記スロット内において、隣り合うコイルそれぞれと該それぞれのコイルに対応するティース部の端部との間に配された絶縁材と、
を備えたことを特徴とする電動機。In the electric motor in which the coil is provided in a concentrated winding state with respect to the stator core,
A stator core having a plurality of tooth portions and having slots formed between the tooth portions;
A plurality of coils each concentratedly wound around the plurality of teeth,
A sheet-like insulating material that is continuously bent into a T-shape, and the first portion extending in the vertical direction among the portions that form the T-shape is between the adjacent coils in the slot. The second portion extending in the lateral direction among the portions forming the T-shape is arranged between each adjacent coil and the end portion of the tooth portion corresponding to each coil in the slot. With the arranged insulation,
An electric motor comprising:
複数のティース部を有し、該複数のティース部間に複数のスロットが形成されるステータコアと、
上記複数の各スロット内に設けられるシート状の第1の絶縁材と、
上記複数のティース部のそれぞれに集中巻きされた複数のコイルと、
T字形状に連続状に折り曲げられたシート状の絶縁材であって、T字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた第1の部分が、上記スロット内において、互いに隣り合うコイルの相互間に配され、T字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた第2の部分が、上記スロット内において、隣り合うコイルそれぞれと該それぞれのコイルに対応するティース部の端部との間にあって該コイルと上記第1の絶縁材との間に配された第2の絶縁材と、
を備えたことを特徴とする電動機。In the electric motor in which the coil is provided in a concentrated winding state with respect to the stator core,
A stator core having a plurality of tooth portions and having a plurality of slots formed between the plurality of tooth portions;
A sheet-like first insulating material provided in each of the plurality of slots;
A plurality of coils concentratedly wound on each of the plurality of teeth,
A sheet-like insulating material that is continuously bent into a T-shape, and a first portion that extends in the vertical direction among the portions that form the T-shape is formed between the adjacent coils in the slot. A second portion extending in the transverse direction among the portions forming a T shape between the adjacent coils and the ends of the tooth portions corresponding to the respective coils in the slot. A second insulating material disposed between the coil and the first insulating material;
An electric motor comprising:
ステータコアに形成された複数のティース部間のスロット内に第1の絶縁材を設ける第1のステップと、
該複数のティース部のそれぞれに導線を集中巻きしてコイルを形成する第2のステップと、
T字形状に連続状に折り曲げられたシート状の第2の絶縁材を上記スロット内に挿入し、該第2の絶縁材のT字形状を形成する部分のうち縦方向に伸びた第1の部分を、隣り合うコイル相互間に配するとともに、T字形状を形成する部分のうち横方向に伸びた第2の部分を、隣り合うコイルそれぞれとそれに対応するティース部の端部との間にあって該コイルと上記第1の絶縁材との間に配する第3のステップと、
を経てステータを形成し、電動機を組立てることを特徴とする電動機の製造方法。In the method of manufacturing an electric motor in which a coil is provided in a concentrated winding state on a stator core,
A first step of providing a first insulating material in a slot between a plurality of teeth formed in the stator core ;
A second step of forming a coil by concentrating a conductive wire around each of the plurality of teeth portions;
A sheet-like second insulating material bent continuously in a T-shape is inserted into the slot, and a first portion extending in the vertical direction of a portion forming the T-shape of the second insulating material. A portion is arranged between adjacent coils, and a second portion extending in the lateral direction among the portions forming the T-shape is between each adjacent coil and the end of the corresponding tooth portion. A third step disposed between the coil and the first insulating material ;
A method for manufacturing an electric motor , comprising forming a stator through a step and assembling the electric motor.
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