WO2016047033A1 - 電動機 - Google Patents
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- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
- H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
Definitions
- the present invention relates to an electric motor, and more particularly, to an electric motor provided with an insulator for sandwiching and mounting a stator core from above and below in the axial direction.
- FIG. 11 is a plan view showing a stator core of a conventional electric motor.
- FIG. 12 is a plan view of a stator that has been wound with a winding of a conventional electric motor.
- FIG. 13 is a perspective view of a conventional split insulator of an electric motor.
- FIG. 14 is a plan view showing a circumferential joint portion of a split insulator of a conventional electric motor.
- the stator core 100 has a hole 101 for holding a hollow shaft at the center. In the vicinity of the outer periphery of the stator core 100, a plurality of first tooth portions 102 and a second tooth portion 103 extending from the first tooth portions 102 in the outer peripheral direction are provided.
- a first slot 104 and a second slot 105 are formed by the first tooth portion 102 and the second tooth portion 103. As shown in FIG. 12, an A-phase winding 109 is wound on the first slot 104, and a B-phase winding 110 is wound on the second slot 105.
- the insulators 111 and 112 are formed of, for example, an insulating resin material. As shown in FIG. 14, the insulator 111 is a divided insulator configured by combining a plurality of parts that can be divided in the first slot 104. The insulators 111 and 112 are attached to the stator core 100 from the axial direction, and the first slot 104 and the second slot 105 are overlapped with each other inside.
- the upper and lower insulators are superposed on the inner wall of the slot in the direction of the rotation axis. Furthermore, it is necessary to superimpose only a predetermined dimension also about the junction part of the insulator adjacent to the circumferential direction.
- the insulator has a structure 123 that is overlapped in the circumferential direction on the inner wall portion of the first slot 104. Therefore, the resin wall thickness of the slot inner wall is increased, and the slot area around which the winding is wound is reduced. For this reason, the circumference of a coil
- the insulators are formed in an annular shape and overlapped as a pair of upper and lower sides.
- the insulator is inserted into the slot, since it is annular, it is necessary to insert the entire circumference simultaneously. For this reason, it becomes very difficult to position the insulator with respect to the stator core at the time of insertion, and the operations of insertion and fitting cannot be performed sufficiently smoothly.
- An object of the present invention is to provide an electric motor that can improve the insertion workability and fitting workability of an insulator while ensuring sufficient insulation performance, and can save power and reduce production costs.
- the electric motor of the present invention includes a stator core having a slot for winding and a rotor mounted rotatably so as to face the side surface of the stator core.
- the stator core includes two insulators that are sandwiched and attached from above and below in the axial direction of the rotating shaft of the electric motor.
- the insulator includes a base portion configured by a surface orthogonal to the rotation axis, a substantially cylindrical wall portion extending in the axial direction so as to cover the wall surface of the slot from the base portion, and one axial end portion of the wall portion.
- the part is provided with a protrusion protruding in the axial direction.
- the insulator can be easily inserted into the stator core. Therefore, damage to the insulator can be prevented and quality can be improved. Therefore, assembly workability is improved.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a partially broken cross-sectional view showing the stator of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 3 is an exploded perspective view of the stator of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 4 is a perspective view of insulator A of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the stator core side.
- FIG. 5 is a partial perspective view of insulator A of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the stator core side.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a partially broken cross-sectional view showing the stator of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 3 is an exploded perspective view of the stator of the electric motor according to Em
- FIG. 6 is a perspective view of insulator B of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the stator core side.
- FIG. 7 is a partial perspective view of insulator B of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the stator core side.
- FIG. 8A is a perspective view showing fitting of insulator A of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 8B is a perspective view showing fitting of insulator B of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 8C is a perspective view showing fitting of insulator A and insulator B of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 9 is a partial perspective view of the insulator A of the electric motor according to Embodiment 2 of the present invention as viewed from the stator core side.
- FIG. 10 is a partial perspective view of insulator B of the electric motor according to Embodiment 2 of the present invention as viewed from the stator core side.
- FIG. 11 is a plan view showing a stator core of a conventional electric motor.
- FIG. 12 is a plan view of a stator that has been wound with a winding of a conventional electric motor.
- FIG. 13 is a perspective view of a conventional split insulator of an electric motor.
- FIG. 14 is a plan view showing a circumferential joint portion of a split insulator of a conventional electric motor.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an electric motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
- the electric motor 1 is an abduction type brushless DC motor, which is called a ceiling fan or a ceiling fan, for example, and is used as a drive source of a fan attached to the ceiling.
- the electric motor 1 includes a stator 20, a rotor yoke 8, and a rotor cover 10.
- the stator 20 has a hollow cylindrical shape including a stator core 3, an insulator 4, and a winding 5. That is, the outer periphery of the stator 20 is covered with a plurality of stator cores 3.
- Each stator core 3 is provided with a winding 5 via a pair of upper and lower insulators 4, that is, an insulator A (first insulator) 4a and an insulator B (second insulator) 4b.
- the winding 5 is energized, the insulator 4 generates a magnetic field.
- the hollow shaft 2 is fixed to the center portion of the stator core 3.
- the inner ring of the bearing 7a is fixed so as to be rotatable with respect to the hollow shaft 2 above the hollow shaft 2 in the axial direction (upper side in FIG. 1).
- the inner ring of the bearing 7 b is rotatably fixed to the hollow shaft 2 on the lower side in the axial direction opposite to the bearing 7 a across the stator 20 (lower side in FIG. 1). .
- a position detection element 6 that is provided on the inner peripheral surface of the rotor yoke 8 and detects a magnetic flux of a magnet 9 described later is fixed to the outer periphery of the stator 20.
- the rotor yoke 8 has a cylindrical cylindrical shape and is provided with an upper shaft opening through which the hollow shaft 2 passes in the center of the top surface. And the diameter of the cylinder becomes small in the middle from the bottom surface which is an opening part to a top surface, and the level
- a plurality of magnets 9 are attached to the rotor yoke 8 on the inner peripheral surface at a predetermined interval in the circumferential direction of the cylindrical side surface.
- the rotor cover 10 has a substantially circular shape larger than the bottom opening of the rotor yoke 8, and a lower shaft opening through which the hollow shaft 2 passes is provided at the substantially circular central portion.
- the outer ring of the bearing 7a is fixed to the inner peripheral surface of the rotor yoke 8, and the outer ring of the bearing 7b is fixed to the rotor cover 10.
- the upper part of the hollow shaft 2 passes through the upper shaft opening, and the lower part of the hollow shaft 2 passes through the lower shaft opening.
- the magnet 9 disposed on the inner peripheral surface of the rotor yoke 8 faces the outer peripheral curved surface of the stator core 3 constituting the stator 20, that is, the opposing surface. That is, the stator 20 is fixed so that the rotor yoke 8 and the rotor cover 10 are wrapped, and the electric motor 1 is configured.
- the rotor yoke 8 and the rotor cover 10 are integrally driven to rotate about the rotary shaft 2 as a central axis. That is, the rotor yoke 8 and the rotor cover 10 constitute a rotor.
- FIG. 2 is a partially broken cross-sectional view showing stator 20 of electric motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
- the upper left quarter is a cross-sectional view of the state before winding the winding 5
- the lower left quarter is an external view before the winding 5 is wound
- the right half is the winding 5. It is an external view of the state which wound up.
- FIG. 3 is an exploded perspective view of the stator 20 of the electric motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
- the stator core 3 is a laminate of a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction.
- a central hole 21 for press-fitting and holding the hollow shaft 2 is formed at the center of the stator core 3.
- tooth portions 22 that are radially arranged at equal intervals and wind the winding 5.
- a slot 23 which is a space for winding the winding 5 is formed by the adjacent tooth portions 22.
- FIG. 4 is a perspective view of the insulator A (first insulator) 4a of the electric motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the stator core 3 side.
- the insulator A4a is integrally formed of synthetic resin.
- the insulator A4a has a substantially cylindrical first portion 31 extending in the direction of the rotation axis so as to cover the wall surface of the slot 23 and an annular base portion 31 that contacts the lower surface (or also the upper surface) of the stator core 3.
- a wall 32 is provided.
- the wall surface of the slot 23 is an outer periphery of the tooth portion 22 and is an outer peripheral surface parallel to the rotation axis, and is also an inner peripheral wall surface of the slot 23.
- the first wall 32 has an opening (slit) for winding the winding 5 at a position corresponding to the outer peripheral side of the stator 20.
- the opening (slit) has a shape in which a part of the cylinder is cut out in the axial direction.
- FIG. 5 is a partial perspective view of the insulator A4a of the electric motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the stator core 3 side.
- the 1st wall part 32 has the protrusion 33 which protrudes in an axial direction in the innermost diameter side with respect to radial direction.
- the axial direction edge part of the 1st wall part 32 has inclined part 34a, 34b, 34c, 34d of a predetermined angle only in the part which the circumferential direction and radial direction cross.
- the slot 23 is formed of a surface along the radial direction and a surface along the circumferential direction.
- the first wall portion 32 has inclined portions 34a, 34b, 34c, 34d that are not parallel to the surface of the base portion 31 at corner portions corresponding to the corners formed by the surface along the radial direction and the surface along the circumferential direction. is doing.
- the first wall portion 32 includes inclined portions 34 a, 34 b, 34 c, 34 d having predetermined angles ⁇ ( ⁇ 1, ⁇ 2) with respect to the base portion 31 at the corner portions.
- the inclined portions 34 a, 34 b, 34 c, 34 d have an inclination that gently rises from the outer periphery of the stator 20 toward the protruding portion 33.
- the inclination angle ⁇ 1 at the outer inclined portions 34b and 34d is smaller than the inclination angle ⁇ 2 at the inner inclined portions 34a and 34c. Due to this inclined structure, the height of the first wall portion 32 from the base portion 31 increases from the outer periphery of the stator 20 toward both sides of the protrusion 33.
- FIG. 6 is a perspective view of insulator B (second insulator) 4b of electric motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention as seen from the stator core 3 side.
- the insulator B4b is integrally formed of synthetic resin.
- the insulator B4b has an annular base 41 that contacts the upper surface (or also the lower surface) of the stator core 3, and a substantially cylindrical first member extending from the base 41 in the direction of the rotation axis so as to cover the wall surface of the slot 23.
- Two wall portions 42 are provided. However, in the second wall portion 42, an opening (slit) for winding the winding 5 is provided at a position corresponding to the outer peripheral side of the stator 20. In other words, the opening (slit) has a shape in which a part of the cylinder is cut out in the axial direction.
- FIG. 7 is a partial perspective view of the insulator B4b of the electric motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the stator core 3 side.
- the second wall portion 42 has a protrusion 43 protruding in the axial direction on the innermost diameter side with respect to the radial direction.
- the end portions in the axial direction of the second wall portion 42 are inclined portions 44a, 44b, 44c having predetermined angles only at corner portions where the circumferential direction and the radial direction intersect. 44d.
- the second wall portion 42 includes inclined portions 44a, 44b, 44c, and 44d having predetermined angles ⁇ ( ⁇ 1, ⁇ 2) with respect to the base portion 41 at the corner portions.
- the inclined portions 44 a, 44 b, 44 c and 44 d have an inclination that gently rises from the outer periphery of the stator 20 toward the protrusion 43. That is, the angle of inclination ⁇ 1 at the inclined portions 44b and 44d on the outer peripheral side is smaller than the angle of inclination ⁇ 2 at the inclined portions 44a and 44c on the inner peripheral side. Due to this inclined structure, the height of the second wall portion 42 from the base portion 41 increases from the outer periphery of the stator 20 toward both sides of the protrusion 43.
- the second wall portion 42 provided in the insulator B4b is in contact with the wall surface of the slot 23 at the joint portion with the annular base portion 41 and extends from the annular base portion 41 by a predetermined dimension in the rotation axis direction. It has the 1st projection part 42a.
- the first protrusion 42a can be said to be a portion where the thickness of the second wall portion 42 is increased.
- the first projecting portion 42a is provided over the entire circumference of the second wall portion 42 except for the notched portion.
- FIG. 8A is a perspective view showing fitting of insulator A4a of electric motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 8B is a perspective view showing the fitting of the insulator B4b of the electric motor 1.
- FIG. 8C is a perspective view showing the fitting of the insulator A4a and the insulator B4b of the electric motor 1.
- the winding 5 is not shown.
- the insulator A4a and the insulator B4b are attached to the stator core 3 from the rotation axis direction.
- the insulator A4a and the stator core 3 are positioned by the protrusion 33 protruding at the axial end of the first wall portion 32 closest to the inner diameter side in the radial direction coming into contact with the stator core 3.
- the in the first wall portion 32 the circumferential surface on which the protrusion 33 is provided is inserted following the insertion of the protrusion 33. Following the insertion of the circumferential surface, the surface formed in the radial direction is inserted.
- the inclined portion 34a is provided at the end of the first wall portion 32, the portion where the circumferential surface and the radial surface intersect with each other is smooth from the circumferential wall portion already inserted. Inserted into.
- the inclined portion 34 b where the circumferential surface and the radial surface intersect.
- Insulator B4b, insulator 43B4 and stator core 3 are positioned by protrusion 43 projecting to the axial direction end of the wall portion closest to the radial direction contacting stator core 3.
- the insulator B4b is smoothly mounted. That is, in the second wall portion 42, the circumferential surface on which the protrusion 43 is provided is inserted following the insertion of the protrusion 43. Following the insertion of the circumferential surface, the surface formed in the radial direction is inserted.
- the inclined portion 44a is provided at the end of the second wall portion 42, the portion where the circumferential surface and the radial surface intersect with each other smoothly from the already inserted circumferential surface. Inserted. Further, similarly, at the distal end on the outer peripheral side of the tooth portion 22, it is smoothly inserted from the radial surface to the circumferential surface by the inclined portion 44 b where the circumferential surface and the radial surface intersect.
- the first protrusion 42 a provided on the insulator B 4 b is in contact with the wall surface of the slot 23.
- the first wall portion 32 provided in the insulator A4a is located between the second wall portion 42 provided in the insulator B4b and the stator core 3, that is, overlaps by a predetermined dimension over the entire circumference excluding the notch. It becomes the state.
- the wall portion protruding from the axial end of the innermost wall portion with respect to the radial direction is the insulator 4 and the stator core 3. Positioning. And the part where the circumferential direction and radial direction of a wall-part axial direction edge part have an inclination of a predetermined angle is inserted sequentially from an inner diameter side, and insertion becomes easy. For this reason, damage to the insulator 4 can be prevented and quality can be improved. Therefore, assembly workability is improved.
- the end portion of the first wall portion 32 opposite to the base portion 31 has an uneven shape 49 that meshes with the end portion opposite to the base portion 41 of the first projecting portion 42a over the entire circumference excluding the notch. It has become. With this configuration, the pair of insulators are firmly held together, and vibration is suppressed even when the electric motor 1 is rotating.
- FIG. 9 is a partial perspective view of insulator A (first insulator) 4a of electric motor 1 according to Embodiment 2 of the present invention as viewed from the stator core 3 side.
- the insulator A4a has a height on the inner peripheral side higher than a height on the outer peripheral side at a portion where the circumferential wall portion and the radial wall portion intersect at the axial end portion of the wall portion.
- Such inclined portions 52a, 52b, 52c, and 52d are provided.
- a protruding portion 51 that protrudes in the axial direction is formed at the end portion in the axial direction of the innermost wall portion with respect to the radial direction by the inclination of the inclined portion 52a and the inclined portion 52c.
- the inclined portion 52a and the inclined portion 52c are provided on both sides of the protrusion 51, and the inclination of the inclined portions 52a and 52c is continuously connected to the apex of the protrusion 51 as it is. That is, it can be said that the protrusion 51, the inclined portion 52a, and the inclined portion 52c are integrated.
- the inclination from the inclined parts 52a, 52c to the apex of the protruding part 51 is a gently continuous straight line or curve.
- FIG. 10 is a partial perspective view of the insulator B (second insulator) 4b of the electric motor 1 according to Embodiment 2 of the present invention as viewed from the stator core 3 side.
- the insulator B4b has a height on the inner circumferential side higher than a height on the outer circumferential side at a portion where the circumferential wall portion and the radial wall portion intersect at the axial end portion of the wall portion.
- Such inclined portions 62a, 62b, 63c, and 62d are provided.
- a protruding portion 61 protruding in the axial direction is formed at the axial end of the wall portion closest to the inner diameter side with respect to the radial direction by the inclination of the inclined portion 62a and the inclined portion 62c.
- the inclination from the inclined parts 62a, 62c to the apex of the protrusion 51 is a gently continuous straight line or curve.
- the insulator B4b and the stator core 3 are positioned by the protrusion 61 formed by the inclination of the inclined portions 62a and 62c contacting the stator core 3 in the insulator B4b.
- the inclined portion 62a is sequentially inserted from the most circumferential surface to the radial surface.
- the portion where the circumferential surface and the radial surface intersect with each other by the inclined portion 62b of the portion where the circumferential surface and the radial surface intersect Inserted sequentially from the surface.
- the electric motor 1 which concerns on Embodiment 2 of this invention, it protrudes in the axial direction of the innermost wall part formed by the inclination of the part where the circumferential surface and the radial surface intersect.
- the protrusion serves as a positioning of the insulator 4 and the stator core 3. After the positioning, the inclined portions are sequentially inserted following the insertion of the protrusions, and the insertion becomes easy. Therefore, damage to the insulator 4 can be prevented and quality can be improved. Therefore, assembly workability is improved.
- the electric motor 1 includes a stator core 3 having a slot 23 for winding, and a rotor that is rotatably attached to the side surface of the stator core 3.
- the stator core 3 includes two insulators 4 that are sandwiched and attached from above and below in the axial direction of the rotating shaft of the electric motor 1.
- the insulator 4 includes a base portion 31 constituted by a surface orthogonal to the rotation axis, a substantially cylindrical wall portion 32 extending in the axial direction so as to cover the wall surface of the slot 23 from the base portion 31, and the axial direction of the wall portion 32.
- a protrusion 33 protruding in the axial direction is provided at a part of the end.
- inclined portions 34 a, 34 b, 34 c, 34 may be provided on both sides of the protrusion 33 so that the height of the wall increases toward the protrusion 33.
- the protrusion 51 may be formed by a curve or a straight line whose apex in the protruding direction is continuous with the inclined portions 52a, 52b, 52c, 52d.
- the protrusion 33 may be formed on the innermost diameter side with respect to the radial direction of the wall portion corresponding to the first wall portion 32.
- the insulator 4 includes an insulator A4a mounted from one side in the axial direction and an insulator B4b mounted from the other side in the axial direction. Further, when the insulator A4a and the insulator B4b are mounted on the stator core 3, the wall portion of the insulator B4b may overlap the wall portion of the insulator A4a.
- the insulator A4a and the insulator B4b are each made of a synthetic resin integrally formed in an annular shape.
- the electric motor according to the present invention can improve quality, facilitate assembly, and rationalize while ensuring sufficient insulation performance. Therefore, it is useful for a driving electric motor such as a ceiling fan.
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Abstract
電動機であって、巻線を施すスロット(23)を有する固定子鉄心(3)と、固定子鉄心(3)の側面に対向して、回転可能に取り付けられた回転子とを備える。固定子鉄心(3)は、電動機の回転軸における軸方向の上下から挟み込んで装着された2つのインシュレータ(4a、4b)を備える。インシュレータ(4a、4b)は、回転軸に直交する面で構成される基部と、基部からスロット(23)の壁面を覆うように軸方向に延出した略筒状の壁部(32)と、壁部(32)の軸方向端部の一部に、軸方向に突出する突部とを設けている。
Description
本発明は、電動機に関し、詳しくは固定子鉄心を軸方向の上下から挟みこんで装着するインシュレータを備えた電動機に関する。
従来、この種の電動機においては、一体型の固定子鉄心に適当な絶縁処理を施し、同心円状に2相の巻線を巻装する方法をとっている(例えば、特許文献1を参照)。以下、その電動機について、図11から図14を参照しながら説明する。
図11は、従来の電動機の固定子鉄心を示す平面図である。図12は、従来の電動機の巻線の巻装を完了した固定子の平面図である。図13は、従来の電動機の分割型インシュレータの斜視図である。図14は、従来の電動機の分割型インシュレータの周方向接合部を示す平面図である。図11に示すように、固定子鉄心100は、中心に中空軸を保持する孔101を有している。固定子鉄心100の外周近傍に、複数の第1歯部102と、ここから外周方向に二股に延設する第2歯部103を有している。第1歯部102と第2歯部103によって、第1スロット104と第2スロット105が形成されている。第1スロット104には、図12に示すように、A相巻線109が巻装され、第2スロット105には、B相巻線110が巻装されている。
A相巻線109とB相巻線110の巻装においては、巻線と固定子鉄心100との電気絶縁を施す必要がある。そのため、図13に示す2種類のインシュレータ111、112が、軸方向から挟むようにして固定子鉄心100に装着されている。
インシュレータ111、112は、例えば絶縁性の樹脂材にて成形されている。図14に示すように、インシュレータ111は、第1スロット104で分割できる複数個のパーツを組み合わせて構成された、分割型インシュレータである。インシュレータ111、112を軸方向から固定子鉄心100に装着し、第1スロット104および第2スロット105が内部で互いに重ね合わせられている。
ところが、従来の電動機では、以下のような問題を有している。
分割型インシュレータにおいては、巻装された巻線と固定子鉄心の空間絶縁距離を確保するために、上下インシュレータをスロット内壁部で回転軸方向に重ね合わせる。さらに、周方向に隣り合うインシュレータの接合部についても、所定の寸法だけ重ね合わせる必要がある。
図14に示すように、インシュレータは第1スロット104の内壁部にて周方向に重ね合わせる構造123を有している。したがって、スロット内壁部の樹脂肉厚が厚くなり、巻線が巻装されるスロット面積が狭くなる。このため、巻線の周長が長くなってしまう。結果的に、巻線の電気抵抗が増加することになり、電動機の効率が低下する。また、部品点数が多くなることで、組立工数が増大してしまう。
この問題を解決するために、インシュレータを円環状に成形し、上下一対として重ね合わせる方法が考えられる。しかしながら、スロットにインシュレータを挿入する際に、円環状であるために、全周にわたって同時に挿入する必要がある。このため、挿入時の固定子鉄心に対するインシュレータの位置決めが非常に困難となり、挿入及び嵌合の作業を充分円滑には行なうことができない。
本発明は、このような従来の問題を解決するものである。本発明は、絶縁性能を十分確保しつつ、インシュレータの挿入作業性と嵌合作業性を向上することができ、省電力化と生産コストの低減が可能な電動機を提供することを目的とする。
本発明の電動機は、巻線を施すスロットを有する固定子鉄心と、固定子鉄心の側面に対向して、回転可能に取り付けられた回転子とを備える。また、固定子鉄心は、電動機の回転軸における軸方向の上下から挟み込んで装着された2つのインシュレータを備える。また、インシュレータは、回転軸に直交する面で構成される基部と、基部からスロットの壁面を覆うように軸方向に延出した略筒状の壁部と、壁部の軸方向端部の一部に、軸方向に突出する突部を設けている。
本発明の電動機によれば、インシュレータの固定子鉄心への挿入が容易となる。したがって、インシュレータの損壊を防止し、品質の向上を図ることができる。よって、組立作業性が向上する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して説明を省略する。各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る電動機1を示す全体構成図である。電動機1は、外転型のブラシレスDCモータであり、例えば、シーリングファンあるいは天井扇と呼ばれ、天井に取り付けられる扇風機の駆動源として利用される。
図1は、本発明の実施の形態1に係る電動機1を示す全体構成図である。電動機1は、外転型のブラシレスDCモータであり、例えば、シーリングファンあるいは天井扇と呼ばれ、天井に取り付けられる扇風機の駆動源として利用される。
図1に示すように、電動機1は、固定子20、ロータヨーク8、ロータカバー10を備えている。
固定子20は、固定子鉄心3、インシュレータ4、及び巻線5を備えた中空円筒形をしている。すなわち、固定子20は、複数の固定子鉄心3で外周が覆われている。各固定子鉄心3には上下一対のインシュレータ4、すなわちインシュレータA(第1のインシュレータ)4a、インシュレータB(第2のインシュレータ)4b、を介して巻線5が施されている。巻線5に通電することにより、インシュレータ4は磁界を発生する。固定子鉄心3の中心部に中空軸2が固定される。
中空軸2の軸方向上方(図1における上側)で、ベアリング7aの内輪が中空軸2に対して回動可能に固定されている。中空軸2において、固定子20を挟んでベアリング7aとの反対側の軸方向下方(図1における下側)には、ベアリング7bの内輪が中空軸2に対して回動可能に固定されている。
固定子20の外周には、ロータヨーク8の内周面に備えられた、後述するマグネット9の磁束を検出する、位置検出素子6が固定されている。
ロータヨーク8は、有天円筒状をしており、天面中心部には、中空軸2が貫通する上部シャフト開口を備えている。そして、開口部である底面から天面に至る途中で、円筒の径が小さくなっており、これにより段差部12が構成されている。なお、ロータヨーク8には、内周面に複数個のマグネット9が円筒側面の周方向に、所定間隔で取付けられている。
ロータカバー10は、ロータヨーク8の底面開口よりも大きな略円形状であり、当該略円形状中心部には中空軸2が貫通する下部シャフト開口を備えている。
組み立て時には、ベアリング7aの外輪がロータヨーク8の内周面に固定され、ベアリング7bの外輪がロータカバー10に固定される。この状態で、中空軸2の上部が上部シャフト開口を貫通し、中空軸2の下部が下部シャフト開口を貫通する。ロータヨーク8の内周面に配置されたマグネット9は、固定子20を構成する固定子鉄心3の外周曲面、即ち対向面と対向する。つまり、固定子20を、ロータヨーク8とロータカバー10とが包む形で固定され、電動機1が構成される。
電動機1において、制御された電流を巻線5に流すことで、ロータヨーク8及びロータカバー10が一体となって回転軸2を中心軸として回転駆動する。つまり、ロータヨーク8及びロータカバー10が回転子を構成する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る電動機1の固定子20を示す部分破断の断面図である。図2において、左上四分の一が巻線5を巻装する前の状態の断面図、左下四分の一が巻線5を巻装する前の状態の外観図、右半分が巻線5を巻装した状態の外観図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る電動機1の固定子20の分解斜視図である。
固定子鉄心3は複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層したものである。固定子鉄心3の中心部には、中空軸2を圧入保持する中心孔21が形成されている。中心孔21の外周側に、等間隔で放射状に位置して巻線5を巻装する歯部22が形成されている。また、隣り合う歯部22によって、巻線5を巻装する空間であるスロット23が形成されている。
図3に示すように、円環状のインシュレータA4a、インシュレータB4bは、固定子鉄心3の軸方向の両側から挟むようにして取り付けられている。固定子鉄心3とそれぞれの巻線との絶縁は、樹脂成型品からなるインシュレータA4a、インシュレータB4bを介することで実現されている。
次に、図4から図7を用いて、インシュレータ4の構造を説明する。
図4は、本発明の実施の形態1に係る電動機1のインシュレータA(第1のインシュレータ)4aを固定子鉄心3側から見た斜視図である。インシュレータA4aは、合成樹脂によって一体成形されたものである。インシュレータA4aは、固定子鉄心3の下面(あるいは上面ともなる)に当接する円環状の基部31と、更にそこからスロット23の壁面を覆うように回転軸方向に延出した略筒状の第1壁部32を有している。スロット23の壁面とは、歯部22の外周であって、回転軸に平行な外周面であり、かつ、スロット23の内周壁面でもある。インシュレータA4aのスロット23への配置時には、第1壁部32の外周がスロット23の内周壁面と当接する。
なお、第1壁部32は、巻線5を巻装するための開口(スリット)が固定子20の外周側に該当する位置に設けてある。開口(スリット)は、言わば、筒の一部を軸方向に切り欠いた形状となっている。
また、図5は、本発明の実施の形態1に係る電動機1のインシュレータA4aを固定子鉄心3側から見た部分斜視図である。第1壁部32は、径方向に対して最も内径側には、軸方向に突出する突部33を有している。また、第1壁部32の軸方向端部は、周方向と径方向が交わる部分のみに所定の角度の傾斜部34a、34b、34c、34dを有している。
スロット23は、径方向に沿った面と周方向に沿った面とで形成されている。第1壁部32は、この径方向に沿った面と周方向に沿った面が作る角に対応する角部分に、基部31の面と平行にならない傾斜部34a、34b、34c、34dを有している。言い換えると、第1壁部32は、基部31に対して所定の角度α(α1、α2)を有する傾斜部34a、34b、34c、34dを、角部分に備えている。傾斜部34a、34b、34c、34dは、固定子20の外周から突部33に向かって緩やかに上昇する傾斜を有している。つまり、外周側の傾斜部34b、34dにおける傾斜角度α1は、内周側の傾斜部34a、34cにおける傾斜角度α2よりも、基部31に対する角度が小さい。この傾斜構造により、固定子20の外周から突部33の両側に向かって、基部31からの第1壁部32の高さが高くなっている。
図6は、本発明の実施の形態1に係る電動機1のインシュレータB(第2のインシュレータ)4bを固定子鉄心3側から見た斜視図である。インシュレータB4bは、合成樹脂によって一体成形されたものである。インシュレータB4bは、固定子鉄心3の上面(あるいは下面ともなる)に当接する円環状の基部41と、更に基部41からスロット23の壁面を覆うように回転軸方向に延出した略筒状の第2壁部42を有している。ただし、第2壁部42は、巻線5巻装のための開口(スリット)が固定子20の外周側に該当する位置に設けてある。開口(スリット)は、言わば、筒の一部を軸方向に切り欠いた形状となっている。
図7は、本発明の実施の形態1に係る電動機1のインシュレータB4bを固定子鉄心3側から見た部分斜視図である。第2壁部42は、径方向に対して最も内径側には、軸方向に突出する突部43を有している。また、第2壁部42の軸方向端部は、インシュレータA4aの第1壁部32と同じように、周方向と径方向が交わる角部分のみに所定の角度の傾斜部44a、44b、44c、44dを有している。言い換えると、第2壁部42は、基部41に対して所定の角度β(β1、β2)を有する傾斜部44a、44b、44c、44dを、角部分に備えている。傾斜部44a、44b、44c、44dは、固定子20の外周から突部43に向かって緩やかに上昇する傾斜を有している。つまり、外周側の傾斜部44b、44dにおける傾斜角度β1は、内周側の傾斜部44a、44cにおける傾斜角度β2よりも、基部41に対する角度が小さい。この傾斜構造により、固定子20の外周から突部43の両側に向かって、基部41からの第2壁部42の高さが高くなっている。
更に、インシュレータB4bに設けた第2壁部42は、円環状の基部41との接合部に、スロット23の壁面に当接し、円環状の基部41から回転軸方向に所定の寸法だけ延出した第1突起部42aを有する。言い換えれば、第1突起部42aは、第2壁部42の肉厚を厚くした部分といえる。第1突起部42aは、切り欠いた部分を除いて第2壁部42の全周にわたって設けられている。
図8Aは、本発明の実施の形態1に係る電動機1のインシュレータA4aの嵌合を示す斜視図である。図8Bは、同電動機1のインシュレータB4bの嵌合を示す斜視図である。図8Cは、同電動機1のインシュレータA4a及びインシュレータB4bの嵌合を示す斜視図である。ここでは、巻線5は図示されていない。インシュレータA4a及びインシュレータB4bは、固定子鉄心3に回転軸方向から装着される。
まずインシュレータA4aの装着を説明する。インシュレータA4aは、径方向に対して最も内径側の第1壁部32の軸方向端部に突出する突部33が固定子鉄心3に接触することで、インシュレータA4aと固定子鉄心3が位置決めされる。第1壁部32において、突部33が設けられている周方向の面は、突部33の挿入に続いて挿入される。周方向の面の挿入に続き、径方向に形成される面が挿入される。このとき、第1壁部32の端部には、傾斜部34aが設けられているので、周方向の面と径方向の面が交わる部分が、すでに挿入されている周方向の壁部からスムーズに挿入される。さらに、歯部22の外周側先端においても同様に、周方向の面と径方向の面が交わる部分の傾斜部34bにより、径方向の面から周方向の面へスムーズに挿入される。
次に、インシュレータB4bの装着を説明する。インシュレータB4bは、径方向に対して最も内径側の壁部の軸方向端部に突出する突部43が固定子鉄心3に接触することで、インシュレータB4bと固定子鉄心3が位置決めされる。インシュレータB4bについても、インシュレータA4aと同様に、スムーズに装着される。すなわち、第2壁部42において、突部43が設けられている周方向の面は、突部43の挿入に続いて挿入される。周方向の面の挿入に続き、径方向に形成される面が挿入される。このとき、第2壁部42の端部には、傾斜部44aが設けられているので、周方向の面と径方向の面が交わる部分が、すでに挿入されている周方向の面からスムーズに挿入される。さらに、歯部22の外周側先端においても同様に、周方向の面と径方向の面が交わる部分の傾斜部44bにより、径方向の面から周方向の面へスムーズに挿入される。
装着後には、インシュレータB4bに設けられた第1突起部42aが、スロット23の壁面に当接している。インシュレータA4aに設けた第1壁部32は、インシュレータB4bに設けた第2壁部42と固定子鉄心3との間に位置しており、すなわち切り欠けを除く全周にわたって、所定の寸法だけ重なり合った状態となる。
このように、本発明の実施の形態1に係る電動機1によれば、径方向に対して最も内径側の壁部の軸方向端部に突出する壁部が、インシュレータ4と固定子鉄心3の位置決めとなる。そして、壁部軸方向端部の周方向と径方向が交わる部分が所定の角度の傾斜を有することで内径側から順次挿入され、挿入が容易となる。このため、インシュレータ4の損壊を防止し、品質の向上を図ることができる。よって、組立作業性が向上する。
また、スロット23に施された巻線5と固定子鉄心3との空間絶縁距離を確保することが可能であり、絶縁性能を十分確保することができる。
また、本実施の形態では、第1壁部32の基部31とは逆の端部は、切り欠きを除く全周にわたって第1突起部42aの基部41とは逆の端部と噛み合う凹凸形状49となっている。この構成により、一対のインシュレータが互いに強固に把持され、電動機1の回転時においても振動が抑制される。
(実施の形態2)
図9は、本発明の実施の形態2に係る電動機1のインシュレータA(第1のインシュレータ)4aを固定子鉄心3側から見た部分斜視図である。インシュレータA4aは、実施の形態1同様、壁部の軸方向端部において、周方向の壁部と径方向の壁部が交わる部分に、内周側の高さが外周側の高さよりも高くなるような傾斜部52a、52b、52c、52dを有している。また、径方向に対して最も内径側の壁部の軸方向端部には、傾斜部52aと傾斜部52cの傾斜により、軸方向に突出する突部51が形成されている。言い換えれば、突部51の両側に傾斜部52a、傾斜部52cが設けられていて、傾斜部52a、52cの傾斜はそのまま連続して突部51の頂点につながっている。つまり、突部51と傾斜部52a、傾斜部52cとが一体になっているともいえる。傾斜部52a、52cから突部51の頂点への傾斜は、なだらかに連続した直線あるいは曲線となっている。
図9は、本発明の実施の形態2に係る電動機1のインシュレータA(第1のインシュレータ)4aを固定子鉄心3側から見た部分斜視図である。インシュレータA4aは、実施の形態1同様、壁部の軸方向端部において、周方向の壁部と径方向の壁部が交わる部分に、内周側の高さが外周側の高さよりも高くなるような傾斜部52a、52b、52c、52dを有している。また、径方向に対して最も内径側の壁部の軸方向端部には、傾斜部52aと傾斜部52cの傾斜により、軸方向に突出する突部51が形成されている。言い換えれば、突部51の両側に傾斜部52a、傾斜部52cが設けられていて、傾斜部52a、52cの傾斜はそのまま連続して突部51の頂点につながっている。つまり、突部51と傾斜部52a、傾斜部52cとが一体になっているともいえる。傾斜部52a、52cから突部51の頂点への傾斜は、なだらかに連続した直線あるいは曲線となっている。
図10は、本発明の実施の形態2に係る電動機1のインシュレータB(第2のインシュレータ)4bを固定子鉄心3側から見た部分斜視図である。インシュレータB4bは、実施の形態1同様、壁部の軸方向端部において、周方向の壁部と径方向の壁部が交わる部分に、内周側の高さが外周側の高さよりも高くなるような傾斜部62a、62b、63c、62dを有している。また、インシュレータA4a同様、径方向に対して最も内径側の壁部の軸方向端部には、傾斜部62a、傾斜部62cの傾斜により、軸方向に突出する突部61が形成されている。傾斜部62a、62cから突部51の頂点への傾斜は、なだらかに連続した直線あるいは曲線となっている。
次に、インシュレータA4a、インシュレータB4bを固定子鉄心3に装着する方法について説明する。
まず、インシュレータA4aの装着について説明する。傾斜部52aと52cの傾斜により形成される突部51が固定子鉄心3に接触することで、インシュレータA4aと固定子鉄心3が位置決めされる。突部51の挿入に続いて傾斜部52aが順次挿入されることにより、最も周方向の面から径方向の面へ順次挿入される。さらに、歯部先端においても同様に、周方向の面と径方向の面が交わる部分の傾斜部52bにより、周方向の面と径方向の面が交わる部分が、すでに挿入されている径方向の面から順次挿入される。
次に、インシュレータB4bの装着について説明する。インシュレータB4bは、傾斜部62aと62cの傾斜により形成される突部61が固定子鉄心3に接触することで、インシュレータB4bと固定子鉄心3が位置決めされる。突部61の挿入に続いて傾斜部62aが順次挿入されることにより、最も周方向の面から径方向の面へ順次挿入される。さらに、歯部先端においても同様に、周方向の面と径方向の面が交わる部分の傾斜部62bにより、周方向の面と径方向の面が交わる部分が、すでに挿入されている径方向の面から順次挿入される。
このように、本発明の実施の形態2に係る電動機1によれば、周方向の面と径方向の面が交わる部分の傾斜により形成された、最も内径側の壁部の軸方向に突出する突部が、インシュレータ4と固定子鉄心3の位置決めとなる。位置決め後は、突部の挿入に続いて傾斜部が順次挿入され、挿入が容易となる。したがって、インシュレータ4の損壊を防止し、品質の向上を図ることができる。よって、組立作業性が向上する。
(実施の形態の概要)
実施の形態に係る電動機1は、巻線を施すスロット23を有する固定子鉄心3と、固定子鉄心3の側面に対向して、回転可能に取り付けられた回転子とを備える。固定子鉄心3は、電動機1の回転軸における軸方向の上下から挟み込んで装着された2つのインシュレータ4を備える。インシュレータ4は、回転軸に直交する面で構成される基部31と、基部31からスロット23の壁面を覆うように軸方向に延出した略筒状の壁部32と、壁部32の軸方向端部の一部に、軸方向に突出する突部33を設けている。
実施の形態に係る電動機1は、巻線を施すスロット23を有する固定子鉄心3と、固定子鉄心3の側面に対向して、回転可能に取り付けられた回転子とを備える。固定子鉄心3は、電動機1の回転軸における軸方向の上下から挟み込んで装着された2つのインシュレータ4を備える。インシュレータ4は、回転軸に直交する面で構成される基部31と、基部31からスロット23の壁面を覆うように軸方向に延出した略筒状の壁部32と、壁部32の軸方向端部の一部に、軸方向に突出する突部33を設けている。
これにより、インシュレータ4を固定子鉄心3に装着するとき、挿入開始時の位置決めが容易になるため、挿入が容易となる。したがって、インシュレータ4の損壊を防止し、品質の向上を図ることができる。よって、組立作業性が向上するという効果を奏する。
また、突部33の両側に、突部33に向けて壁の高さが高くなるようにした傾斜部34a、34b、34c、34を設けてもよい。
これにより、インシュレータ4を固定子鉄心3に装着するとき、挿入開始時の位置決めが容易になる。また、挿入時に各スロット壁部軸方向端部の周方向と径方向が交わる部分がスロット23に徐々に挿入される。このため、挿入が容易となり、インシュレータ4の損壊を防止し、品質の向上を図ることができる。したがって、組立作業性が向上するという効果を奏する。
また、突部51は、突出方向の頂点が傾斜部52a、52b、52c、52dに連続した曲線あるいは直線で形成してもよい。
これにより、インシュレータ4を固定子鉄心3に装着するとき、挿入時に各スロット壁部軸方向端部の周方向と径方向が交わる部分が、スロットの内径側からに徐々に挿入される。このため、挿入が容易となり、インシュレータ4の損壊を防止し、品質の向上を図ることができる。したがって、組立作業性が向上するという効果を奏する。
また、突部33は、第1壁部32に相当する壁部の径方向に対して最も内径側に形成してもよい。
これにより、インシュレータ4を固定子鉄心3に装着するとき、挿入開始時の位置決めが各スロット23の壁部の最も内径側で行われる。これにより、位置決めが容易になり、挿入が容易となる。したがって、インシュレータの損壊を防止し、品質の向上を図ることができる。よって、組立作業性が向上するという効果を奏する。
また、インシュレータ4は、軸方向における一方から装着されるインシュレータA4aと軸方向における他方から装着されるインシュレータB4bとから構成される。また、インシュレータA4a及びインシュレータB4bを固定子鉄心3に装着したとき、インシュレータB4bの壁部が、インシュレータA4aの壁部と重なるようにしてもよい。
これにより、第1スロットに施されたA相巻線、第2スロットに施されたB相巻線と固定子鉄心3との空間絶縁距離を確保することが可能である。したがって、絶縁性能を十分確保することができるという効果を奏する。
また、インシュレータA4a、インシュレータB4bは、それぞれ円環状に一体成形された合成樹脂からなる。
これにより、スロット壁面で分割した複数個からなる分割型インシュレータでは必要となる、周方向に隣り合うインシュレータ接合部を重ね合わせる構造が不要となる。このため、スロット面積を広く、巻線の周長を短縮し、巻線の電気抵抗を小さくできる。したがって、電動機の効率を向上することができる。また、部品点数を低減することができるという効果を奏する。
本発明にかかる電動機は、絶縁性能を十分確保しつつ、品質の向上、組立の容易化および合理化が可能である。したがって、天井扇などの駆動用電動機に有用である。
1 電動機
2 中空軸
3 固定子鉄心
4 インシュレータ
4a インシュレータA
4b インシュレータB
5 巻線
6 位置検出素子
7a,7b ベアリング
8 ロータヨーク
9 マグネット
10 ロータカバー
20 固定子
21 中心孔
22 歯部
23 スロット
31 基部
32 第1壁部
33 突部
34a,34b,34c,34d 傾斜部
41 基部
42 第2壁部
42a 第1突起部
43 突部
44a,44b,44c,44d 傾斜部
49 凹凸形状
51 突部
52a,52b,52c,52d 傾斜部
61 突部
62a,62b,62c,62d 傾斜部
2 中空軸
3 固定子鉄心
4 インシュレータ
4a インシュレータA
4b インシュレータB
5 巻線
6 位置検出素子
7a,7b ベアリング
8 ロータヨーク
9 マグネット
10 ロータカバー
20 固定子
21 中心孔
22 歯部
23 スロット
31 基部
32 第1壁部
33 突部
34a,34b,34c,34d 傾斜部
41 基部
42 第2壁部
42a 第1突起部
43 突部
44a,44b,44c,44d 傾斜部
49 凹凸形状
51 突部
52a,52b,52c,52d 傾斜部
61 突部
62a,62b,62c,62d 傾斜部
Claims (7)
- 巻線を施すスロットを有する固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の側面に対向して、回転可能に取り付けられた回転子とを備えた電動機であって、
前記固定子鉄心は、前記電動機の回転軸における軸方向の上下から挟み込んで装着された2つのインシュレータを備え、
前記インシュレータは、
前記回転軸に直交する面で構成される基部と、
前記基部から前記スロットの壁面を覆うように前記軸方向に延出した略筒状の壁部と、
前記壁部の前記軸方向端部の一部に、前記軸方向に突出する突部とを設けた電動機。 - 前記突部の両側に、前記突部に向けて壁の高さが高くなるようにした傾斜部を設けた請求項1に記載の電動機。
- 前記突部は、突出方向の頂点が前記傾斜部に連続した曲線あるいは直線で形成した請求項2に記載の電動機。
- 前記突部は、前記壁部の径方向に対して最も内径側に形成した請求項2または3に記載の電動機。
- 前記壁部の前記端部の前記スロットの内周面角部に対応した部分は、前記基部の面に対して傾斜させた請求項1に記載の電動機。
- 前記インシュレータは、前記軸方向における一方から装着される第1のインシュレータと前記軸方向における他方から装着される第2のインシュレータとから構成され、
前記第1のインシュレータ及び前記第2のインシュレータを前記固定子鉄心に装着したとき、前記第2のインシュレータの壁部が、前記第1のインシュレータの壁部と重なる請求項1に記載の電動機。 - 前記インシュレータは、各々円環状に一体成形された合成樹脂からなる請求項1に記載の電動機。
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