(57)【要約】【課題】コイルの余長が長くならずモータの長さを短くすることができ、半田付けの際に熟練を要する難しい作業を必要とせず、ケースカバー等とコイルエンド部の干渉を避けて絶縁破壊に繋がることを防止すると共に複雑な形状とする必要が無く、コイル中性点の放熱が容易にできる電動機の中性点固定構造を提供する。【解決手段】円筒形状の固定子コアから引き出した固定子コイルの端部をコイル中性点として接続し固定する電動機の中性点固定構造において、固定子コア１０のコイル中性点１３を引き出す端面の外周縁部分で、コイル中性点１３を接続し固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の固定子コアから引き出した固定子コイルの端部をコイル中性点として接続し固定する電動機の中性点固定構造において、
前記固定子コアの前記コイル中性点を引き出す端面の外周縁部分で、前記コイル中性点を接続し固定する電動機の中性点固定構造。
【請求項２】
前記固定子コアの前記コイル中性点を引き出す端面の外周縁部分に、前記コイル中性点を接続し固定する中性点端子台を有する請求項１に記載の電動機の中性点固定構造。
【請求項３】
前記外周縁部分の、前記コイルエンド部の下方で、前記コイル中性点を接続し固定する請求項１または２に記載の電動機の中性点固定構造。
【請求項４】
前記中性点端子台は、前記固定子コアのバックヨーク部の、コイル中性点を引き出す端面の外周面を円環状に切り欠いて形成した前記端面から一段下がった円環状の段差面に、載置状態で設置される請求項３に記載の電動機の中性点固定構造。
【請求項５】
前記固定子コアの各端面から個別に、コイル中性点接続用のリード線の引き出しと信号入力用リード線の引き出しを行う請求項１から４のいずれか一項に記載の電動機の中性点固定構造。
【請求項６】
前記信号入力用リード線を引き出す前記固定子コアのバックヨーク部に、溝状に切り欠いたリード線引き出し部を有する請求項５に記載の電動機の中性点固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機の中性点固定構造に関し、特に、３相交流電動機において引き出したコイルを結線するための電動機の中性点固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、３相交流モータにおいて３相から引き出したコイルは、ステータコアの端面周方向に位置がずれた３点から引き出したコイル端を３相の中性点として、コイルエンド部上で結線していた（特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、従来の３相交流モータにおいて引き出されたコイルの状態を示す概略説明図である。図６に示すように、３相から引き出したコイルは、ケース蓋部１ａと共にモータケース１を構成するケース外周部１ｂの内面側に取り付けられた固定子コア２に、回転子軸（図示しない）に沿って巻回されており、結線側は、中性点リード線３がコイルエンド部４の上に位置していた。なお、コイルがバラに巻かれている場合は、６本のコイルが引き出されることになる。
【特許文献１】特開平６−２２４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、３相から引き出される３本のコイル（バラで結線された場合は６本のコイル）の中性点は、位置がずれているので、束ねるために必要となるコイルの余長が長くなってしまい、その結果、モータ全体の長さが長くなるのが避けられなかった。また、中性点の３本を束ねて半田付けする構成のため、３本束ねて固定した上でその全体をバーナ等で熱しながら半田付けするというような、熟練を要する難しい作業を必要としていた。
【０００５】
また、コイルエンド部上で結線するため、３本束ねた中性点結線部の高さが高かった場合等には、ケース蓋部１ａ等を被せたときに中性点結線部がコイルエンド部にめり込んでしまう虞があり、場合によっては絶縁破壊に繋がることも考えられた。また、被せたケース蓋部１ａ等が中性点結線部にぶつからないように、ケース蓋部１ａ等を、ぶつかる虞のある部分を逃がすような複雑な形状とする必要があった。更に、コイルエンド部をケース蓋部１ａに接触させることができないので、コイルエンド部の放熱が気体又は液体による対流方式にならざるを得ず、ケース蓋部１ａに直接熱を伝えて放熱することができなかった。
【０００６】
この発明の目的は、コイルの余長が長くならずモータの長さを短くすることができ、半田付けの際に熟練を要する難しい作業を必要とせず、ケースカバー等とコイルエンド部の干渉を避けて絶縁破壊に繋がることを防止すると共に複雑な形状とする必要が無く、コイル中性点の放熱が容易にできる電動機の中性点固定構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明に係る電動機の中性点固定構造は、円筒形状の固定子コアから引き出した固定子コイルの端部をコイル中性点として接続し固定する電動機の中性点固定構造において、前記固定子コアの前記コイル中性点を引き出す端面の外周縁部分で、前記コイル中性点を接続し固定している。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、円筒形状の固定子コアから引き出した固定子コイルの端部をコイル中性点として接続し固定する電動機の中性点固定構造は、固定子コアのコイル中性点を引き出す端面の外周縁部分で、コイル中性点を接続し固定しているので、コイルの余長が長くならずモータの長さを短くすることができ、半田付けの際に熟練を要する難しい作業を必要とせず、ケースカバー等とコイルエンド部の干渉を避けて絶縁破壊に繋がることを防止すると共に複雑な形状とする必要が無く、コイル中性点の放熱が容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る電動機の中性点固定構造の断面説明図である。図１に示すように、固定子コア１０は、例えば、複数の電磁鋼板を積層して略円筒形状に形成され、ケース蓋部１１ａと共にモータケース１１を構成するケース外周部１１ｂの内面側に取り付けられている。この固定子コア１０に、３相から引き出したコイルが、回転子軸（図示しない）方向に巻回されており、コイルエンド部１２のケース外周部１１ｂ側下方に、コイル中性点１３が配置されている。コイル中性点１３には、コイル中性点接続用のリード線１４が接続される。このリード線１４は、ケース外周部１１ｂの開口１１ｃからモータケース１１の外部へ引き出される。
【００１０】
図２は、図１の固定子コアを示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は一部断面した部分平面図である。図２に示すように、固定子コア１０は、バックヨーク部１０ａのコイル中性点１３を引き出す、一方の端面の外周縁部分に、外周面を円環状に切り欠いて形成した、端面から一段下がった円環状の段差面１５を有している（（ａ），（ｂ）参照）。段差面１５には、略段差面１５に相当する表面を有する中性点端子台１６が載置した状態に設置されている。
【００１１】
この中性点端子台１６は、放熱性が良好な非金属材料によって形成され、その表面、即ち、段差面１５から一段高くなった面に、面一となるように金属導体部材１７が埋め込まれている（（ｂ）参照）。金属導体部材１７の表面には、固定用金属部材１８により、コイル中性点１３が固定されており、この中性点端子台１６において中性点の結線を行い中性点を接続することができる。
【００１２】
中性点端子台１６は、固定子コア１０の段差面１５上の必要な場所、即ち、全周に渡って或いは全周の一部に設けており、外周面がケース外周部１１ｂの内面に密着している（（ｂ）参照）。従って、中性点端子台１６は、コイル中性点１３を載置固定すると共に、絶縁した上でケース外周部１１ｂの内面に接触しているので、放熱性が良好な中性点端子台１６を介してモータケース１１に熱を伝えることができ、効果的に放熱することができる。
【００１３】
つまり、コイル中性点１３は、コイルエンド部１２の上ではなくコイルエンド部１２の下に配置されているので、コイル中性点１３があるためにコイルエンド部１２をケース蓋部１１ａの内面に接触させることができないということは無く、コイルエンド部１２を、直接、モータケース１１の内面に接触させることができる。よって、コイルエンド部１２の放熱を、気体又は液体による対流方式ではなく、モータケース１１を介して行うことができ、効果的な放熱が可能になる。
【００１４】
このように、固定子コア１０は、中性点端子台１６を設けたことにより、コイルの余長が長くならずモータ全体の長さを短くすることができて、コイル中性点の放熱が容易、且つ、確実になってトルクアップをもたらす。また、中性点を束ねて半田付けする難しい作業の必要がなくなって、中性点を固定するために縛る糸も不要となる。また、コイル中性点がコイルエンド部にめり込んだりすることがなくなって絶縁破壊に繋がる虞も無くなり、コイル中性点との干渉を防ぐための逃げの部分を形成する必要が無いので外側ケースの形状が複雑にならずシンプルな形状になる。
【００１５】
図３は、この発明の他の実施の形態に係る電動機の中性点固定構造の断面説明図である。図３に示すように、固定子コア２０は、円筒形状の中心軸線方向両側から、即ち、両端面のそれぞれから、コイル中性点１３の引き出しと信号入力用リード線２１の引き出しを行っている。その他の構成及び作用は、固定子コア１０と同様である。
【００１６】
固定子コア２０の一方の端面側には、中性点端子台１５に、中性点を引き出して結線したコイル中性点１３が載置固定されており、他方の端面側には、信号入力用リード線２１が、ケース外周部１１ｂの開口１１ｃからモータケース１１の外部へ引き出されている。固定子コア２０の他方の端面の、信号入力用リード線２１の引き出し部分には、固定子コア２０のバックヨーク部２０ａを溝状に切り欠いて、リード線１４を収納するリード線引き出し部２２が形成されている（（ｂ）参照）。
【００１７】
このように、固定子コア２０の一方の端面側からコイル中性点１３に接続するコイル中性点接続用のリード線の引き出しを行い、固定子コア２０の他方の端面側から信号入力用リード線２１の引き出しを行っている。即ち、固定子コア２０の各端面側から個別に、コイル中性点１３に接続するコイル中性点接続用のリード線の引き出しと信号入力用リード線２１の引き出しを行ったので、固定子コア２０の両端面のコイルエンド部１２の上は何も無く平坦になり、コイルエンド部１２を、直接、モータケース１１の内面に接触させることができる（（ａ）参照）。
【００１８】
よって、コイルエンド部１２の放熱を、気体又は液体による対流方式ではなく、モータケース１１を介して行うことができ、より効果的な放熱が可能になる。また、モータケース１１の形状がシンプルになってケース加工が容易になる。
【００１９】
ここで、上記実施の形態におけるトルクアップについて説明する。図４は、電動機に発生する磁束密度を示す説明図である。図５は、固定子コアの径と長さを示し、（ａ）は端面説明図、（ｂ）は側面説明図である。
図４に示すように、固定子１０（２０）のティース部Ｔを除いたバックヨーク部１０ａ（２０ａ）の厚さが半分になると、この断面の磁気抵抗は、固定子コアの磁束飽和により２倍以上となり、磁束の減少要因となる。しかし、磁路全体で考えると、磁気抵抗の大部分は、固定子１０（２０）と回転子Ｒの間の隙間（エアギャップ）部ａであり、全体で見た磁気抵抗の増加は僅かである。
【００２０】
次に、磁気回路的にどの程度悪影響が出るかを数値的に示す。図５に示すように、仮に、バックヨーク部１０ａ（２０ａ）の厚さｒを半分（ｒ／２）にし（（ａ）参照）、回転軸（固定子コア積厚さ）方向長さｓを１０％（ｓ／１０）削った（（ｂ）参照）場合、磁気抵抗は約３．６％増加し、磁束は逆に約３．５％減少となって、モータトルクは、磁束に比例することから、約３．５％減少することになる。
【００２１】
これに対し、バックヨーク部１０ａ（２０ａ）を削って形成した中性点端子台１６上で中性点を結線し、モータケース１１に絶縁した上で接触させ放熱させた場合、コイル中性点１３及び結線の下側で約５０℃／ｋｗ、一般部のコイルエンド部１２で約４２℃／ｋｗの実測値から予測すると、従来の空中に放熱した場合に比べ、温度上昇∝損失∝（電流）２∝（トルク）２の関係から約９％増となり、差し引いてトルクは全体で約５．５％アップすることになる。
【００２２】
このように、この発明によれば、円筒形状の固定子コアから引き出した固定子コイルの端部をコイル中性点として接続し固定する電動機の中性点固定構造は、固定子コアのコイル中性点を引き出す端面の外周縁部分で、コイル中性点を接続し固定しているので、コイルの余長が長くならずモータの長さを短くすることができ、半田付けの際に熟練を要する難しい作業を必要とせず、ケースカバー等とコイルエンド部の干渉を避けて絶縁破壊に繋がることを防止すると共に複雑な形状とする必要が無く、コイル中性点の放熱が容易にできる。
【００２３】
なお、上記実施の形態において、リード線１４と信号入力用リード線２１の引き出し位置は、任意に変更することができ、例えば、リード線１４と同じ側から信号入力用リード線２１を引き出しても良く、信号入力用リード線２１と同じ側からリード線１４を引き出しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施の形態に係る電動機の中性点固定構造の断面説明図である。
【図２】図１の固定子コアを示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は一部断面した部分平面図である。
【図３】この発明の他の実施の形態に係る電動機の中性点固定構造の断面説明図である。
【図４】電動機に発生する磁束密度を示す説明図である。
【図５】固定子コアの径と長さを示し、（ａ）は端面説明図、（ｂ）は側面説明図である。
【図６】従来の３相交流モータにおいて引き出されたコイルの状態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０，２０  固定子コア
１０ａ，２０ａ  バックヨーク部
１１  モータケース
１１ａ  ケース蓋部
１１ｂ  ケース外周部
１１ｃ  開口
１２  コイルエンド部
１３  コイル中性点
１４  リード線
１５  段差面
１６  中性点端子台
１７  金属導体部材
１８  固定用金属部材
２１  信号入力用リード線
２２  リード線引き出し部
Ｒ  回転子
Ｔ  ティース部
ａ  エアギャップ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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