JP6062134B1 - 固定子および電動機 - Google Patents

Abstract

固定子は、固定子コアと、複数のコア片のそれぞれに組み付けられるインシュレータ４とを備え、インシュレータ４は、バックヨークに組み付けられる第１の絶縁部４１と、ティースに組み付けられる第２の絶縁部４２とを備え、第１の絶縁部４１は、固定子コアの周方向における第１の絶縁部４１の両端部にそれぞれ設けられるピン挿入孔９を有し、隣接する第１の絶縁部４１にそれぞれ形成されたピン挿入孔９が軸方向に重ねられた状態で、ピン挿入孔９に挿入される金属の連結ピン１０を備える。

Description

本発明は、固定子および電動機に関する。

電動機の小型化および高効率化を目的として従来の電動機には、複数のコア片を環状に連結して構成される固定子コアを用いる場合がある。この固定子コアを製作するときには、複数のコア片に巻線が施された後、隣接するコア片の間に形成された連結部を継ぎ目として、複数のコア片にそれぞれ設けられるティースの先端部が対向するようにして複数のコア片を環状に配列することで固定子コアが完成する。

特許文献１に開示される回転電機のステータは、複数の分割コア部を環状に配列されて形成されており、複数の分割コア部のそれぞれは、複数の積層部材を積層して形成された分割環状部と、分割環状部から延びるティース部と、ティース部を絶縁する樹脂製の第１インシュレータ部材と、ティース部を絶縁する樹脂製の第２インシュレータ部材とを有する。

第１インシュレータ部材を構成する弧状端面部の周方向両端部には、軸方向に延びる連結孔が形成されている。第２インシュレータ部材を構成する弧状端面部の周方向両端部には、軸方向に延び連結孔に挿入される連結凸部が形成されている。連結孔及び連結凸部が連結部を構成し、連結部により隣り合う分割コア部が回動可能に連結される。

特開２００９−２７８８６４号公報

しかしながら特許文献１に開示される従来技術は、第１インシュレータ部材および第２インシュレータ部材を装着した分割コア部を周方向に交互に配列して帯状に展開した状態で各ティースに巻線を施し、その後、帯状の分割コア部群を環状に折り曲げて固定子を製作することを前提とした構造である。そのため巻線を施した後に個々の分割コアを連結することができないという製造上の制約がある。また連結凸部は、隣接する分割コア間に存在するためその太さが制約されると共に突形状であるため、電動機の製造中または電動機の動作中に折れやすい構造である。従って特許文献１に開示される従来技術では連結凸部の強度を確保することが難しく、電動機の製造中または電動機の動作中に連結凸部が折れて歩留まりが低下することで製造コストが増加し、また電動機の製造中または電動機の動作中に連結凸部が折れて電動機内に飛散することで電動機の運転時における信頼性が低下するという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に製作可能であり信頼性を向上できる固定子を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電動機の固定子は、それぞれがバックヨークとバックヨークから突出するティースとを有する複数のコア片を、複数のコア片のそれぞれが複数のコア片の内の他の隣接する１つと接するように配列して環状に形成される固定子コアと、複数のコア片のそれぞれに組み付けられるインシュレータとを備え、隣接するコア片に組み付けられたインシュレータは、インシュレータの強度よりも高い強度を有する連結ピンを介して連結されることを特徴とする。

本発明にかかる固定子および電動機は、容易に製作可能であり信頼性を向上できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態にかかる電動機の断面図 図１に示す環状の固定子コアを構成する複数のコア片の内の１つに組み付けられるインシュレータの斜視図 図２に示すインシュレータを平面視した図 図２に示す第１の絶縁部を隣接して配置した例を示す図 図４に示すピン挿入孔に連結ピンを挿入した状態を示す図 組み合わされた２つのインシュレータを連結部を中心にして一方のインシュレータを回転させた例を示す図 図５に示す連結ピンを絡げピンとして利用した例を示す図 図５に示す連結ピンをガイドピンとして利用した例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる固定子および電動機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は本発明の実施の形態にかかる電動機の断面図である。電動機１００は、固定子１と、固定子１の内側に配置される回転子２と、電動機１００の外郭を構成すると共に固定子１の外側に配置されるハウジング３とを備える。

固定子１は、環状の固定子コア６と、マグネットワイヤを巻き付けて形成される巻線５と、固定子コア６と巻線５とを電気的に絶縁するインシュレータ４とを備える。固定子コア６は、複数のコア片１１を環状に連結して構成される。複数のコア片１１の各々は、バックヨーク８と、バックヨーク８の内側に配置されるティース７とを有する。図１の例では１２個のコア片１１が周方向Ａに３０度間隔に配列されている。周方向Ａは回転子２の回転方向に等しい。

インシュレータ４はポリブチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＢｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）または液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）といった絶縁性の樹脂を成形して得られる。

インシュレータ４が固定子コア６を構成するバックヨーク８およびティース７に組み付けられ、その後にマグネットワイヤがインシュレータ４にコイル状に巻き付けられて層状に形成されることで巻線５が得られる。マグネットワイヤは導電性の電線であり、マグネットワイヤの外周面には絶縁被膜が施されている。

図２は図１に示す環状の固定子コアを構成する複数のコア片の内の１つに組み付けられるインシュレータの斜視図である。図３は図２に示すインシュレータを平面視した図である。図２および図３に示すインシュレータ４は、図１に示すバックヨーク８に装着される第１の絶縁部４１と、ティース７に装着される第２の絶縁部４２とを備える。

第１の絶縁部４１は、固定子コア６の周方向Ａにおける第１の絶縁部４１の両端部にそれぞれピン挿入孔９を有する。ピン挿入孔９は、図１に示す固定子コア６を構成する複数のバックヨーク８の内、周方向Ａに隣接するバックヨーク８の間に位置するように設けられている。図２の紙面上側を結線側２０とし、図２の紙面下側を反結線側２１としたとき、ピン挿入孔９は、軸方向Ｃにおいて第１の絶縁部４１の結線側２０に設けられている。軸方向Ｃは図１に示す回転子２の中心線Ｂが伸びる方向であり、固定子コア６の中心線が伸びる方向でもある。本実施の形態において、固定子コア６の中心線は、回転子２の中心線Ｂに一致する。

図４は図２に示す第１の絶縁部を隣接して配置した例を示す図である。図５は図４に示すピン挿入孔に連結ピンを挿入した状態を示す図である。図４では隣接する２つの第１の絶縁部４１のそれぞれに設けられたピン挿入孔９が図２に示す軸方向Ｃに重ねられている。連結ピン１０は両方のピン挿入孔９に挿入されている。連結ピン１０はインシュレータ４の強度よりも高い強度を有し、連結ピン１０の材料としては、繊維強化樹脂、熱硬化性樹脂、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼または鉄合金を例示できる。

２つのピン挿入孔９を重ねた状態で、図５に示すように連結ピン１０を２つのピン挿入孔９を貫通するように軸方向Ｃに挿入することにより、２つのインシュレータ４が連結される。連結ピン１０と連結ピン１０により連結された２つのピン挿入孔９とが連結部１２を構成する。

図６は組み合わされた２つのインシュレータを連結部を中心にして一方のインシュレータを回転させた例を示す図である。図６に示すように連結部１２を中心にして一方のインシュレータ４を回転させることができるため隣接する２つの第２の絶縁部４２の間隔を広げた状態でマグネットワイヤを巻くことができる。そのため連結部１２を備えていない構造に比べて、巻線５の製作する作業性が向上し、固定子コア６の製造コストを低減することができる。また連結ピン１０は、従来の樹脂製のものに比べて機械的強度が高く、電動機１００の製造中または動作中に連結ピン１０が折れることで歩留まりが低下し、または折れた連結ピン１０が電動機１００内に飛散するというリスクを軽減できる。

なお連結ピン１０は導電性を有し、軸方向Ｃに延ばし、図１のインシュレータ４に内包されるバックヨーク８に到達する長さに形成してもよい。この構成により連結ピン１０はバックヨーク８と接触するのでアースピンとして機能する。その結果、専用のアースピンが不要になるので、固定子コア６の製造コストを低減することができる。

図７は図５に示す連結ピンをマグネットワイヤを絡げピンとして利用した例を示す図である。図７には、隣接する２つのインシュレータ４のそれぞれの第２の絶縁部４２の間に渡って配線されるマグネットワイヤ１３が示される。マグネットワイヤ１３は渡り線とも呼ばれ、図７の例では渡り線が連結ピン１０に絡げられている。このように連結ピン１０は、渡り線を絡げる絡げピンとしても利用可能である。連結ピン１０を絡げピンとして利用することで、渡り線を絡げるための専用の絡げピンを使う必要がなく、絡げピンの取付工数を軽減できるため、固定子コア６の製造コストを低減することができる。なお、連結ピン１０はマグネットワイヤ１３を絡げるだけでなく、マグネットワイヤ１３を絡げずに単に接続する結線用のピンとしても利用可能である。また導電性を有する連結ピン１０を用いることにより、渡り線を絡げると共にバックヨーク８と接触するアースピンとしても利用でき、固定子コア６の製造コストを低減することができる。

図８は図５に示す連結ピンをガイドピンとして利用した例を示す図である。図８には、図７と同様、隣接する２つのインシュレータ４のそれぞれの第２の絶縁部４２の間に渡って配線されるマグネットワイヤ１３が示される。図８の例では、連結ピン１０によって、マグネットワイヤ１３である渡り線がインシュレータ４の外側、すなわち図１に示す固定子コア６の径方向外側に案内されている。このように連結ピン１０は渡り線をガイドするガイドピンとしても利用可能である。連結ピン１０をガイドピンとして利用することで、分割コアによる連続巻線が可能となる。また図７に示す構造と組み合わせることで固定子コア６の製造工数を低減できる。また近年、小型化および高効率化に伴い採用が進んだ１０極１２スロットの電動機の固定子も製造可能である。

以上に説明したように本実施の形態に係る固定子によれば、隣接するコア片に組み付けられたインシュレータは、インシュレータの強度よりも高い強度を有する連結ピンを介して連結される構造である。この構造により、インシュレータと同じ材料のピンを用いる場合に比べて機械的強度が高く、電動機の製造中または動作中に連結ピンが折れることによる歩留まりが低下するというリスクと、折れた連結ピンが電動機内に飛散するというリスクを軽減できる。

また本実施の形態に係る連結ピンは、隣接する第１の絶縁部にそれぞれ設けられたピン挿入孔を固定子コアの軸方向に重ねた状態で、両方のピン挿入孔に挿入されている。この構造により、機械的強度を高めながら隣り合う分割コアを回転可能に連結することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 固定子、２ 回転子、３ ハウジング、４ インシュレータ、５ 巻線、６ 固定子コア、７ ティース、８ バックヨーク、９ ピン挿入孔、１０ 連結ピン、１１ コア片、１２ 連結部、１３ マグネットワイヤ、２０ 結線側、２１ 反結線側、４１ 第１の絶縁部、４２ 第２の絶縁部、１００ 電動機。

Claims (10)

1. それぞれがバックヨークと前記バックヨークから突出するティースとを有する複数のコア片を、前記複数のコア片のそれぞれが前記複数のコア片の内の他の隣接する１つと接するように配列して環状に形成される固定子コアと、
   前記複数のコア片のそれぞれに組み付けられるインシュレータと
   を備え、
   隣接するコア片に組み付けられた前記インシュレータは、前記インシュレータの強度よりも高い強度を有する連結ピンを介して連結されることを特徴とする固定子。
2. 前記連結ピンは導電性を有することを特徴とする請求項１に記載の固定子。
3. 当該連結ピンは前記インシュレータに内包される前記バックヨークまで到達する長さであることを特徴とする請求項１に記載の固定子。
4. 前記連結ピンには、隣接する前記インシュレータの間に渡って配線されるマグネットワイヤが結線されていることを特徴とする請求項１に記載の固定子。
5. 前記連結ピンには、隣接する前記インシュレータの間に渡って配線されるマグネットワイヤが絡げられていることを特徴とする請求項４に記載の固定子。
6. 前記連結ピンは導電性を有することを特徴とする請求項５に記載の固定子。
7. 前記連結ピンは、隣接する前記インシュレータの間に渡って配線されるマグネットワイヤを前記固定子コアの径方向外側に案内することを特徴とする請求項１に記載の固定子。
8. 前記インシュレータは、前記バックヨークに組み付けられる第１の絶縁部と、前記ティースに組み付けられる第２の絶縁部とを備え、
   前記第１の絶縁部は、前記固定子コアの周方向における前記第１の絶縁部の両端部にそれぞれ設けられるピン挿入孔を有し、
   前記連結ピンは、
   隣接する前記第１の絶縁部にそれぞれ設けられた前記ピン挿入孔を前記固定子コアの軸方向に重ねた状態で、両方の前記ピン挿入孔に挿入されていることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の固定子。
9. 隣接する前記インシュレータの一方は、前記ピン挿入孔に挿入された前記連結ピンを中心に、前記軸方向と直交する方向へ回転可能に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の固定子。
10. 請求項１から請求項９の何れか一項に記載の固定子を備えた電動機。

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