JP4147291B2 - 電動機の固定子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多相巻線を形成する電動機の固定子に係り、特に、同相の巻線を相互に接続する渡り線の引き入れ、引き出しを行う部分の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の固定子として、径方向内側に６個の磁極を突出させ、これらの磁極に巻線を巻装すると共に、これらの巻線を星形結線して三相交流電圧によって回転磁界を発生させるものがある。図５はこの固定子の巻線の結線図である。同図において、Ｕ相の巻線Ｕ１，Ｕ２、Ｖ相の巻線Ｖ１，Ｖ２、Ｗ相の巻線Ｗ１，Ｗ２がそれぞれ並列接続され、これら並列接続巻線の一端が相互に接続されて中性点を形成し、他端が三相電圧の入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに接続されている。以下、Ｕ相の巻線Ｕ１，Ｕ２と入力端子Ｕとの接続線、Ｖ相の巻線Ｖ１，Ｖ２と入力端子Ｖとの接続線及びＷ相の巻線Ｗ１，Ｗ２と入力端子Ｗとの接続線をリード線と称し、Ｕ相の巻線Ｕ１，Ｕ２の一端を相互に接続する接続線、Ｖ相の巻線Ｖ１，Ｖ２を相互に接続する接続線及びＷ相の巻線Ｗ１，Ｗ２の一端を相互に接続する接続線をそれぞれ渡り線と称することとする。
【０００３】
図６は上述した巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２の固定子鉄心１に対する巻回状態及びその接続状態を説明するために、固定子鉄心１を軸方向から見た平面図である。ここで、固定子鉄心１は径方向内側に突出する６個の磁極２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ，２Ｕ′，２Ｖ′，２Ｗ′を備えている。これらの磁極にそれぞれ前述した巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が巻装されている。図面上、実線が固定子鉄心１の表側に配置されていることを示し、破線が固定子鉄心１の裏側に配置されていることを示している。
【０００４】
このうち、一端がリード線として入力端子Ｕに接続された導線は、磁極２Ｕ′に巻装されて巻線Ｕ２となり、その他端は固定子鉄心１の裏側において径方向外側に導出され、渡り線４Ｕとして略半周引き回されてから磁極２Ｕに巻装されて巻線Ｕ１として固定子鉄心１の表側に引き出され、リード線として入力端子Ｕに接続される。また、一端がリード線として入力端子Ｖに接続された導線は、磁極２Ｖに巻装されて巻線Ｖ１となり、その他端は固定子鉄心１の裏側において径方向外側に導出され、渡り線４Ｖとして略半周引き回されてから磁極２Ｖ′に巻装されて巻線Ｖ２として固定子鉄心１の表側に引き出され、リード線として入力端子Ｖに接続される。同様にして、一端がリード線として入力端子Ｗに接続された導線は、磁極２Ｗ′に巻装されて巻線Ｗ２となり、その他端は固定子鉄心１の裏側において径方向外側に導出され、渡り線４Ｗとして略半周引き回されてから磁極２Ｗに巻装されて巻線Ｗ１として固定子鉄心１の表側に引き出され、リード線として入力端子Ｗに接続される。
【０００５】
そして、渡り線４Ｕと４Ｖとが圧着端子８により、渡り線４Ｕと４Ｗとが圧着端子８によりそれぞれ接続されて、図５に示す星形結線回路が形成される。
【０００６】
図７（ａ）は固定子鉄心１の両端に絶縁枠３を嵌装し、この絶縁枠３を介して巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２を巻装した固定子の渡り線４Ｕ，４Ｖ，４Ｗを配置した一端部の側面図であり、図７（ｂ），（ｃ）は図７（ａ）中のＡ，Ｂ各部の拡大側面図である。ここで、絶縁枠３は固定子鉄心１の各端部に嵌装されている。この絶縁枠３は径方向の内、外側を仕切るように軸方向に突出する円筒状の仕切壁９を有し、周方向で見た磁極位置とその中間部分にそれぞれ切欠きが形成されている。これらの切欠きのうち、図７（ｂ）は渡り線４Ｗを引き入れる切欠き６の周辺の詳細を示したもので、配線の軸方向の移動を制限する一対の突起７間に渡り線４Ｕが図面の上側に引き回され、この渡り線４Ｕの下側で渡り線４Ｗが切欠き６を通して径方向内側に引き入れられ、磁極２Ｗに巻装される。図７（ｃ）は渡り線４Ｖを切欠き５から引き出す状態と併せて、渡り線４Ｕと渡り線４Ｖとを圧着端子８で接続する状態を示したものである。ここで、渡り線４Ｖは磁極２Ｖの位置から切欠き５を通して引き出され、磁極間の切欠きに対応する位置にて、圧着端子８により渡り線４Ｕに接続される。
【０００７】
なお、圧着端子８はその内側にギザギザの歯が設けられており、電線にカシメることにより電線の皮膜を突き破って芯線に達して渡り線４Ｕ，４Ｖ間の導通が図られる。
【０００８】
図８（ａ）はリード線配置端部を軸方向から見た平面図であり、磁極２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ，２Ｕ′，２Ｖ′，２Ｗ′にそれぞれ巻線が施されて巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が装着されている。
【０００９】
このうち、磁極２Ｕ′に巻装された巻線Ｕ２から仕切壁９の外側に引き出された渡り線４Ｕは、略半周引き回されてから仕切壁９の内側に引き入れられ、巻線Ｕ１として磁極２Ｕに巻装される。また、磁極２Ｖに巻装された巻線Ｖ１から仕切壁９の外側に引き出された渡り線４Ｖは、略半周引き回されてから仕切壁９の内側に引き入れられ、巻線Ｖ２として磁極２Ｖ′に巻装される。さらに、磁極２Ｗ′に巻装された巻線Ｗ２から仕切壁９の外側に引き出された渡り線４Ｗは、略半周引き回されてから仕切壁９の内側に引き入れられ、巻線Ｗ１として磁極２Ｗに巻装される。そして、磁極２Ｖと２Ｕとの間で渡り線４Ｕと４Ｖとが圧着端子８によって接続され、磁極２Ｕ′２Ｗととの間で渡り線４Ｕと４Ｗとが圧着端子８によって接続されている。
【００１０】
図８（ｂ）は渡り線４Ｕを仕切壁９に形成した切欠き６から引き入れる状態を示したもので、渡り線４Ｕは切欠き６の側縁に沿って内側に曲げられた後、仕切壁９の内周面に接して下方斜めに引き入れられる。これ以外の渡り線４Ｖ，４Ｗもこれと全く同様にして仕切壁９の内部に引き入れられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電動機の固定子にあっては、図８（ｂ）に示した如く、渡り線４Ｕが切欠き６を通して仕切壁９の内部に引き入れられて磁極２Ｕに巻装されたとき、その巻始め端部１３と巻終わり端部１４とが接近して絶縁性能が不十分になる場合があった。因みに、切欠き６の底部をより深く掘り下げて、磁極２Ｕの上端面と同一にした場合、巻線の張力が切欠き６の側端に直接作用することとなり、仕切壁９の壁面が変形したり、場合によっては破損したりすることが予測される。
【００１２】
一方、渡り線４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、順次上下に規則正しく配線し難い場合があり、例えば、図７（ｃ）に示すように、渡り線４Ｕと４Ｖとが交差する部位を圧着端子８でカシメることがあり、このような場合には渡り線が圧着部で断線する不良原因になることがあった。
【００１３】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、絶縁不良や断線等、電気的な不良要因を除去する構成により、信頼性を向上させることのできる電動機の固定子を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、
略円筒状に形成され、径方向内側に突出する複数の磁極を有する固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の各端部に嵌装され、径方向の内、外側を仕切るように軸方向に突出する円筒状の仕切壁を有し、周方向で見た前記仕切壁の少なくとも一部の磁極位置に切欠きが形成された絶縁枠と、
前記絶縁枠を介して前記磁極にそれぞれ巻装された巻線を有し、前記切欠きを通して給電用のリード線を導出すると共に、同相の磁極に巻装された巻線どうしを接続する渡り線の引き出し、引き入れを行う固定子巻線と、
互いに異なる相の前記渡り線を接続する圧着端子と、
を備え、前記固定子鉄心の一方の端部に前記リード線を配置し、前記固定子鉄心の他方の端部に前記渡り線を配置し、かつ、一つの相の前記渡り線の巻回経路の途中の前記切欠きから他の相の前記渡り線の引き入れ、引き出しを行う電動機の固定子において、
前記渡り線の引き入れが行われる前記絶縁枠の切欠きの下底縁部の外側領域に、円筒状外周面よりも径方向外側に張り出した張り出し部を設けるとともに、該張り出し部の上端の外側縁に沿って軸方向深さが略巻線の直径に等しい周方向切欠きを形成し、
かつ、前記切欠きの下底縁部を前記張り出し部の上端より所定寸法だけ掘り下げ、
前記他の相の前記渡り線を前記張り出し部の上端を乗り越えさせて前記切欠きから仕切壁の内部に引き入れるとともに、前記一つの相の前記渡り線を前記周方向切欠きに沿って案内することを特徴とする電動機の固定子
として構成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１（ａ）は本発明に係る電動機の固定子の一実施形態を構成する絶縁枠３の斜視図であり、図１（ｂ）はこの絶縁枠３を軸方向から見た拡大平面図である。この実施形態は渡り線を引き入れるための切欠き６が形成されたＸ部と、渡り線を引き出すための切欠き５が形成されたＹ部に改良を加えたものである。ここで、絶縁枠３は径方向内側に突出した６個の巻枠３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ，３Ｕ′，３Ｖ′，３Ｗ′を備え、それぞれ図６に示した磁極２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ，２Ｕ′，２Ｖ′，２Ｗ′に嵌装される。このうち、Ｘ部においては、渡り線の引き入れが行われる切欠き６の下底縁部の外側領域に、円筒状外周面すなわち絶縁枠壁面１０よりも径方向外側に張り出した張り出し部１１を設け、かつ、切欠きの下底縁部を張り出し部の上端より所定寸法だけ掘り下げて凹んだ壁面６ａが形成されており、Ｙ部においては、渡り線の引き出しが行われる切欠き５の側縁部の外側領域に、絶縁枠壁面１０よりも径方向外側に突出し、上端面を渡り線の巻回経路とする張り出し部１５を設けると共に、張り出し部を外れた周方向端に、張り出し部の上端面より少なくとも巻線の直径だけ深く掘り下げた径方向溝１６を設けている。以下、Ｘ部及びＹ部の詳細な構成を図２及び図３を参照して説明する。
【００２０】
図２（ａ），（ｂ）はＸ部の拡大平面図及び側面図であり、図２（ｃ），（ｄ）はその部分断面図である。これら各図において、仕切壁９は円筒状外周面すなわち絶縁枠壁面１０を有し、この仕切壁９の磁極２Ｕ，２Ｖ′，２Ｗに対応する部位にそれぞれ切欠き６が設けられている。この切欠き６の下底縁部の径方向外側領域に、絶縁枠壁面１０よりも張り出した張り出し部１１が設けられている。この張り出し部１１の上端面１１ａは図面の左側に隣接する突起７の下端面よりも略線径の分だけ低くなっている。また、この張り出し部１１の上端の外側縁に沿って、深さが略線径に等しい周方向切欠き１２が形成されている。この周方向切欠き１２を形成したことによって張り出し部１１の上端に絶縁壁上端面１１ａが形成され、周方向切欠き１２の底部に絶縁縁下底面１１ｂが形成される。
【００２１】
また、周方向切欠き１２の径方向内側の切欠き６の縁部が絶縁壁上端面１１ａよりも深く掘り下げられて、ここに、凹んだ壁面６ａが形成されている。なお、切欠き６に対して図面の右側に隣接する突起７は、その下部にテーパ面１４を有し、渡り線の軸方向位置を定める案内面になっている。
【００２２】
この構成により、例えば、図面の左から右に向かって巻回された渡り線を切欠き６内に引き入れるとき、この渡り線は突起７の下端面に沿って、さらに絶縁壁上端面１１ａに乗り上げて切欠き６の図面の左側の縁に沿って引き入れられる。また、切欠き６の部位を巻回経路とする渡り線は絶縁縁下底面１１ｂに乗り上げた状態にて図面の右側に位置する突起７のテーパ面１４に案内されてその位置決めが行われる。
【００２３】
図３（ａ），（ｂ）はＹ部の拡大平面図及び側面図であり、図３（ｃ），（ｄ），（ｅ）はその部分断面図である。これら各図において、仕切壁９は円筒状の外周面すなわち絶縁枠壁面１０を有し、この仕切壁９の磁極２Ｖ，２Ｕ′２Ｗ′に対応する部位にそれぞれ切欠き５が設けられている。この切欠き５の下底縁部及び側縁部の径方向外側領域に、絶縁枠壁面１０よりも張り出した張り出し部１５が設けられている。この張り出し部１５の側縁部の上端は図面の左側に隣接する突起７の下端面よりも略線径の分だけ低くなっている。なお、図面の左側の縁部の張り出し部１５の上端はテーパ面１４になっているが、図面の右側の縁部の張り出し部１５の上端は径方向内側に向かって切り欠かれて、ここに平坦な上端面１５ａが形成されている。そして、この張り出し部１５の図面の右側の突起７との間に、上端面１５ａよりも線径の分だけ掘り下げた底面１６ａを有する径方向溝１６が形成されている。
【００２４】
この構成により、例えば、図面の左から右に向かって渡り線が巻回されたとき、この渡り線は図面の左側の張り出し部１５のテーパ面１４に案内されて突起７の下端面に沿うようにして図面の右側の張り出し部１５の上端面１５ａに乗り上げ、さらにその右側の突起７のテーパ面１４に案内されて軸方向の位置決めがおこなわれる。一方、径方向溝１６は渡り線を引き出すためのもので、その底面１６ａが張り出し部１５の上端面１５ａよりも線径の分だけ深くなっているので、この径方向溝１６の部分を途中の経路とする渡り線の下から径方向外側に導出されて、これ以降、並行に巻回される。
【００２５】
図４（ａ）は上記の各切欠き構造を持つ絶縁枠３を固定子鉄心１の端部に嵌装し、この絶縁枠３を介して巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２を装着した平面図であり、図中、図８と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。また、図４（ｂ），（ｃ）はその側面図であり、さらに、図４（ｄ）〜（ｈ）はその部分断面図である。
【００２６】
ここで、Ｕ相の渡り線４Ｕを引き入れる矢印Ｆに示す部分に着目すると、張り出し部１１の上端面１１ａを乗り越えて渡り線４Ｕが仕切壁９の内部に引き入れられ、さらに、斜め下方に折り曲げられて磁極２Ｕに巻装される。この場合、張り出し部１１の上端面１１ａを乗り越えた直後に斜め下方に折り曲げられることから、従来の円筒状仕切壁９に形成された切欠きの下底面に乗り上げた直後に斜め下方に折り曲げる場合と比較して渡り線４Ｕが巻線Ｕ１の巻終わり端部から離隔せしめられるため、絶縁性能が不十分であった従来装置の問題点が解消される。また、渡り線４Ｖが張り出し部１１の周方向切欠き１２に位置決めされるため、渡り線４Ｕと４Ｖとが平行に引き回される。
【００２７】
一方、巻線Ｖ１から引き出される矢印Ｅに示す部分に着目すると、渡り線４Ｕが張り出し部１５の上端面に沿って巻回されるのに対して、渡り線４Ｖは径方向溝１６を通して渡り線４Ｕの下部に引き出され、これ以降、渡り線４Ｕと４Ｖとが平行に引き回される。
【００２８】
上述した切欠き５及び切欠き６の構成により、仕切壁９の内部に引き入れられる渡り線は、この部分を巻回途中とする他の渡り線の上から引き入れられ、逆に、仕切壁９の外部に引き出される渡り線は、この部分を巻回途中とする他の渡り線の下から引き出されることとなり、これら渡り線の整列操作が絶縁枠３の全周に亘って繰り返されるため、図７（ｃ）を用いて説明したように、渡り線が交差する部位を圧着端子でカシメるという事態を未然に防止することができ、これにより渡り線が圧着部で断線するという不良原因が除去される。
【００２９】
かくして、本実施形態によれば、渡り線から連なる巻始め端の、巻線の終端部に対する絶縁性能を高めることができ、また、渡り線を突起間に確実に固定することができ、さらに、２本の渡り線が上下に交差することがないため、中性点の圧着端子接続時に断線することもなくなる。
【００３０】
なお、上記実施形態では６個の磁極を持つ固定子を対象として説明したが、本発明はこれに適用を限定されるものではなく、磁極がより少ないものであっても、あるいは、より多いものにも適用することができる。
【００３１】
また、上記実施形態では固定子鉄心１及び絶縁枠３の仕切壁９が円筒状に形成されるものについて説明したが、本発明に言う円筒状とは、多角形の角を丸く面取りして略円筒状に成形したものを含めた意味で用いている。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、絶縁不良や断線等、電気的な不良要因を除去する構成により、信頼性を向上させることのできる電動機の固定子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動機の固定子の一実施形態を構成する絶縁枠の斜視図及びこの絶縁枠を軸方向から見た拡大平面図。
【図２】図１に示した絶縁枠の部分拡大平面図及び側面図、並びにその部分断面図。
【図３】図１に示した絶縁枠の部分拡大平面図及び側面図、並びにその部分断面図。
【図４】図１に示した絶縁枠に巻線を装着した平面図及び部分側面図、並びにその部分断面図。
【図５】多相巻線を形成する電動機の固定子の巻線の結線図。
【図６】図５に示した巻線の固定子鉄心に対する巻回状態及びその接続状態を説明するために、固定子鉄心を軸方向から見た平面図。
【図７】図６に示した固定子鉄心に巻線を巻装した側面図及びその部分拡大側面図。
【図８】図７に示した固定子鉄心をリード線配置端部を軸方向から見た平面図及びその部分拡大平面図。
【符号の説明】
１ 固定子鉄心
２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ，２Ｕ′，２Ｖ′，２Ｗ′ 磁極
３ 絶縁枠
４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ 渡り線
５，６ 切欠き
６ａ 凹んだ壁面
７，１７ 突起
８ 圧着端子
９ 仕切壁
１０ 絶縁枠壁面
１１ 張り出し部
１２ 周方向切欠き
１４ テーパ面
１５ 張り出し部
１６ 径方向溝
Ｕ，Ｖ，Ｗ 入力端子

Claims (3)

1. 略円筒状に形成され、径方向内側に突出する複数の磁極を有する固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心の各端部に嵌装され、径方向の内、外側を仕切るように軸方向に突出する円筒状の仕切壁を有し、周方向で見た前記仕切壁の少なくとも一部の磁極位置に切欠きが形成された絶縁枠と、
   前記絶縁枠を介して前記磁極にそれぞれ巻装された巻線を有し、前記切欠きを通して給電用のリード線を導出すると共に、同相の磁極に巻装された巻線どうしを接続する渡り線の引き出し、引き入れを行う固定子巻線と、
   互いに異なる相の前記渡り線を接続する圧着端子と、
   を備え、前記固定子鉄心の一方の端部に前記リード線を配置し、前記固定子鉄心の他方の端部に前記渡り線を配置し、かつ、一つの相の前記渡り線の巻回経路の途中の前記切欠きから他の相の前記渡り線の引き入れ、引き出しを行う電動機の固定子において、
   前記渡り線の引き入れが行われる前記絶縁枠の切欠きの下底縁部の外側領域に、円筒状外周面よりも径方向外側に張り出した張り出し部を設けるとともに、該張り出し部の上端の外側縁に沿って軸方向深さが略巻線の直径に等しい周方向切欠きを形成し、
   かつ、前記切欠きの下底縁部を前記張り出し部の上端より所定寸法だけ掘り下げ、
   前記他の相の前記渡り線を前記張り出し部の上端を乗り越えさせて前記切欠きから仕切壁の内部に引き入れるとともに、前記一つの相の前記渡り線を前記周方向切欠きに沿って案内することを特徴とする電動機の固定子。
2. 略円筒状に形成され、径方向内側に突出する複数の磁極を有する固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心の各端部に嵌装され、径方向の内、外側を仕切るように軸方向に突出する円筒状の仕切壁を有し、周方向で見た前記仕切壁の少なくとも一部の磁極位置に切欠きが形成された絶縁枠と、
   前記絶縁枠を介して前記磁極にそれぞれ巻装された巻線を有し、前記切欠きを通して給電用のリード線を導出すると共に、同相の磁極に巻装された巻線どうしを接続する渡り線の引き出し、引き入れを行う固定子巻線と、
   互いに異なる相の前記渡り線を接続する圧着端子と、
   を備え、前記固定子鉄心の一方の端部に前記リード線を配置し、前記固定子鉄心の他方の端部に前記渡り線を配置し、かつ、一つの相の前記渡り線の巻回経路の途中の前記切欠きから他の相の前記渡り線の引き入れ、引き出しを行う電動機の固定子において、
   前記渡り線の引き出しが行われる前記絶縁枠の切欠きの少なくとも側縁部の外側領域に、円筒状外周面よりも径方向外側に張り出し、上端面を前記渡り線の巻回経路とする張り出し部を設けると共に、前記張り出し部を外れた周方向端に、前記張り出し部の上端面よりも少なくとも巻線の直径だけ深く掘り下げた径方向溝を設け、
   前記一つの相の前記渡り線を前記張り出し部の上端面に沿って周方向に案内するとともに、前記他の相の前記渡り線を前記径方向溝を通して引き出すことを特徴とする電動機の固定子。
3. 前記張り出し部の上端の前記渡り線の巻回経路より外側の周縁をテーパ状に面取りしたことを特徴とする請求項２に記載の電動機の固定子。

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