(57)【要約】【課題】簡単な構造で、巻線と固定子鉄心との電気的な絶縁距離を確保することができる電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造を実現する。【解決手段】固定子と回転子とからなる電磁モータの固定子鉄心のスロット２１内に電気絶縁部材４０を介して巻線を巻装する。電気絶縁部材４０のスロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２に、それぞれ溝部５０、５０を相対向させて形成する。対の溝部５０、５０には、電気絶縁シート６０を挿入配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子とからなる電磁モータの固定子鉄心のスロット内に電気絶縁部材を介して巻線を巻装してなる電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造であって、
前記電気絶縁部材のスロット開口部側の対峙部分に、それぞれ溝部を相対向させて形成し、該対の溝部に電気絶縁シートを挿入配置したことを特徴とする電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造。
【請求項２】
前記スロット内に電気絶縁部材を装着した状態において、スロット開口部の幅がスロット中心線に対して均等となるように、前記スロット開口部側の対峙部分の前記電気絶縁部材の肉厚を増加させたことを特徴とする請求項１に記載の電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子のスロット内に巻装された巻線と固定子鉄心との電気的な絶縁距離を確保するための電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁モータとしては、たとえば、ブラシレスモータ、ＰＭ型モータ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｍｏｔｏｒ）、ハイブリッド型モータなどが知られている。
【０００３】
電磁モータの固定子鉄芯のスロット内には、電気絶縁部材（以下、単に「絶縁部材」という）を介して巻線が巻装されている。当該巻線の絶縁構造を海外の安全規格（ＵＬ、ＣＳＡ規格等）に適合させるためには、巻線と固定子鉄芯との電気的な絶縁距離を確保しなければならない。
【０００４】
巻線の巻装工程は自動巻線装置を用いるため、スロット開口部は開放されている。それゆえ、特に小型の電磁モータでは、巻線と固定子鉄芯との沿面もしくは空間距離が不足する。したがって、巻線と固定子鉄芯との電気的な絶縁距離を確保する対策として、巻線とスロットに内装された絶縁部材との間に、電気絶縁シート（以下、単に「絶縁シート」という）が挿入配置される。
【０００５】
しかし、スロットに内装された絶縁部材は、絶縁シートを挿入配置できる構造を有していない。このため、巻線と絶縁部材との間に絶縁シートを手作業で装着しなければならず、絶縁シートの装着作業は時間を要していた。
【０００６】
従来、電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造に関連する技術が種々提案されている。たとえば、絶縁部材と固定子との間に隙間ができるように絶縁部材に段差を設けることで、絶縁シートを挿入しやすい構造とした電磁モータの巻線絶縁構造が開示されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、スロット絶縁部材と巻線部との間にウエッジ(絶縁シート)を挿入するに際し、ウエッジを挿入する空間が狭くならないように、巻線の巻回位置を規制するための巻線位置規制突起部がスロット絶縁部材に一体的に形成された回転電機用電機子が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許３８１９９８９号公報
【特許文献２】特開平１０−７５５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１の技術にあっては、絶縁部材に絶縁シートを挿入するための段差を付けた箇所の肉厚が薄くなるため、絶縁部材が成型し難く、割れやすくなる。
【００１０】
一方、特許文献２の技術にあっては、巻線の巻回位置を規制するための巻線位置規制突起部の存在により、巻線の占有面積を圧迫している。
【００１１】
また、スロット内に絶縁部材を装着した状態において、スロット開口部がスロット中心線から偏って不均等であるため、巻線の占有面積が少なくなっていた。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、絶縁部材の成型に悪影響を与えることなく、簡単な構造で巻線と固定子鉄心との電気的な絶縁距離を確保することができ、かつ、巻線の占有面積を確保することができる電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造は、固定子と回転子とからなる電磁モータの固定子鉄心のスロット内に絶縁部材を介して巻線を巻装してなる巻線絶縁構造であって、上記電気絶縁部材のスロット開口部側の対峙部分に、それぞれ溝部を相対向させて形成する。該対の溝部には、電気絶縁シートを挿入配置する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造によれば、電気絶縁部材のスロット開口部側の対峙部分に、それぞれ溝部を相対向させて形成している。対の溝部に電気絶縁シートを挿入配置すればよいので、絶縁シートを挿入しやすくなり、当該絶縁シートの挿入作業の作業性が向上する。
【００１５】
また、電気絶縁部材のスロット開口部側の対峙部分に、それぞれ溝部を相対向させて形成するので、絶縁部材の曲げ成型部分の厚さはほぼ均一となり、絶縁部材の成型に悪影響を与えることがない。
【００１６】
さらに、電気絶縁部材のスロット開口部側の対峙部分に、それぞれ溝部を相対向させて形成し、当該対の溝部に電気絶縁シートを挿入するだけの簡単な構造で、巻線と固定子鉄心との電気的な絶縁距離を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１に係る電磁モータの全体構成の概略図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】実施形態１に係る電磁モータ用固定子の巻線構造の要部平面図である。
【図４】実施形態２に係る電磁モータの全体構成の概略図である。
【図５】図４のＢ部拡大図である。
【図６】実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線構造の要部斜視図である。
【図７】実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線構造の変形例の要部斜視図である。
【図８】比較形態の巻線絶縁構造の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、実施形態１および実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造について説明する。
【００１９】
実施形態１及び２に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造は、電気絶縁部材のスロット開口部側の対峙部分に、それぞれ溝部を相対向させて形成し、当該対の溝部に電気絶縁シートを挿入配置している。したがって、実施形態１及び２によれば、絶縁部材の成型に悪影響を与えることなく、簡単な構造で、巻線と固定子鉄芯との電気的な絶縁距離を確保することができる電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造を実現できるようになる。
【００２０】
〔実施形態１〕
［電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の構成］
まず、図１から図３を参照して、実施形態１に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の構成について説明する。図１は実施形態１に係る電磁モータの全体構成の概略図である。図２は図１のＡ部拡大図である。図３は実施形態１に係る電磁モータ用固定子の巻線構造の要部斜視図である。なお、図１および図２では、巻線３０の図示を省略している。
【００２１】
図１に例示する電磁モータ１００は、ハイブリッド型（ＨＢ型）のステッピングモータであり、固定子１と回転子２とを備える。
【００２２】
固定子１は、固定子鉄心２０および巻線を有する。
【００２３】
固定子鉄心２０は、厚肉筒体状の金属部材である。固定子鉄心２０の内周面は内歯歯車状を呈しており、外周面はほぼ八角形状を呈している。固定子鉄心２０の外周形状は丸型や十字型等であってもよく、当該外周形状は任意であって限定されない。本実施形態の固定子鉄心２０は薄板を積層したスタック構造であるが、単体構造や圧粉鉄心であっても構わない。
【００２４】
図１から図３に示すように、固定子鉄心２０の内周側には、回転子２に臨むように放射線状に、巻線３０（図１および図２において図示省略）を収容するための空間としての複数のスロット２１が区画形成される。
【００２５】
各スロット２１は、ティース同士２２、２２（図２参照）の間に、区画形成される。各ティース２２の基端部は、巻線３０（図３参照）が巻回される突極２３となっている。各ティース２２の内周面には、歯車状の複数の小歯２４が突設されている（図２参照）。
【００２６】
固定子鉄心２０の構成材料としては、たとえば、珪素鋼板が用いられるが、例示の材料に限定されない。
【００２７】
巻線３０は、電気絶縁部材（以下、単に「絶縁部材」という）４０を介して、スロット２１内に配置される（図３参照）。巻線３０は、スロット２１、２１間の突極２３に巻回されるので、スロット２１と巻線３０の数は対応している。本実施形態では、１０個のスロット２１内に巻線３０が巻装されるが、スロット２１の数は限定されない。
【００２８】
図２に示すように、絶縁部材４０は、スロット２１の内面に沿って内装される。本実施形態の絶縁部材４０は、スロット２１内のみならず、スロット開口部２１ａにも装着されている。すなわち、絶縁部材４０は、ほぼ矩形状のＣ型を呈している。当該Ｃ型の絶縁部材４０の両端部は、スロット開口部２１ａ内に臨んで突出配置されている。
【００２９】
絶縁部材４０は、スロット開口部２１ａ側の肉厚が他の部分よりも若干厚く形成されている。絶縁部材の曲げ成型部分の厚さは、ほぼ均一な肉厚を有している。
【００３０】
絶縁部材４０の構成材料としては、たとえば、フェノール、ナイロン、ＰＢＴ等の合成樹脂が挙げられるが、例示の構成材料に限定されない。絶縁部材４０の厚さや長さ等の寸法は、スロット２１の内周面の面積に応じて適宜設定される。
【００３１】
絶縁部材４０のスロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２には、それぞれ溝部５０、５０が形成される。各溝部５０は直状を呈している。溝部５０、５０同士は、相対向するように形成される。
【００３２】
当該対の溝部５０、５０には、電気絶縁シート（以下、単に「絶縁シート」という）６０が挿入配置される。絶縁シート６０は、巻線３０と固定子鉄心２０との間に介設されるので、巻線３０と固定子鉄心２０との電気的な絶縁距離を確保することができる。
【００３３】
絶縁シート６０の構成材料としては、たとえば、ガラス繊維をエポキシ樹脂、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂でシート状に成形したものが挙げられるが、例示の構成材料に限定されない。絶縁シート６０は短冊状を呈する。絶縁シート６０の厚さや長さ等の寸法は、スロット開口部２１ａの開口幅等に応じて適宜設定される。
【００３４】
再び図１を参照すると、回転子２は、シャフト３の周囲に設けられ、回転子鉄心７０および不図示の永久磁石を有する。シャフト３は回転子２の回転中心となる。
【００３５】
回転子２の回転子鉄心７０は、シャフト３の周囲に設けられたほぼ厚肉円筒体状の金属部材である。回転子鉄芯７０の外周面には、外歯歯車状の複数の小歯７１が形成されている。小歯７１は、回転子鉄芯７０の円周方向に均等間隔で配置されている。
【００３６】
回転子鉄心７０の構成材料としては、たとえば、珪素鋼板が用いられるが、例示の材料に限定されない。
【００３７】
永久磁石は、軸方向の前後に配置された一対の回転子鉄心７０、７０の間に挟まれた薄い円板状磁石により構成されている。永久磁石としては、たとえば、ネオジウム磁石等の希土類磁石が挙げられるが、例示の材質に限定されない。
［電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の作用］
次に、図１から図３を参照して、実施形態１に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の作用について説明する。
【００３８】
実施形態１に係る電磁モータ用固定子１は、回転子２を囲むように設けられる。固定子鉄心２０は、回転子２に臨んで放射線状に並んだ複数の巻線３０を有する。巻線３０は、固定子鉄芯２０のスロット２１内に、絶縁部材４０を介して巻装される。
【００３９】
既述したように、当該巻線３０の絶縁構造を海外の安全規格（ＵＬ、ＣＳＡ規格等）に適合させるためには、巻線３０と固定子鉄芯２０との電気的な絶縁距離を確保しなければならない。
【００４０】
巻線３０の巻装工程の実施後は、スロット開口部２１ａは開放されている。したがって、巻線３０と固定子鉄芯２０との間に絶縁シート６０を介設して、スロット開口部２１ａを閉塞する必要がある。特に小型の電磁モータ１００では、固定子鉄芯２０からの沿面もしくは空間距離を確保する必要がある。
【００４１】
実施形態１に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造によれば、絶縁部材４０のスロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２に、それぞれ溝部５０、５０を形成している。溝部５０、５０は相対向している。したがって、対の溝部５０、５０同士に掛け渡すように絶縁シート６０を挿入配置すればよいので、絶縁シート６０が挿入しやすくなり、当該絶縁シート６０の挿入作業の作業性が向上する。
【００４２】
また、絶縁部材４０のスロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２に溝部５０、５０を形成するので、絶縁部材４０の曲げ成型部分の厚さはほぼ均一となり、当該絶縁部材４０の成型に悪影響を与えることがない。
【００４３】
すなわち、実施形態１に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造は、絶縁部材４０のスロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２に、それぞれ溝部５０、５０を相対向させて形成し、当該対の溝部５０、５０に絶縁シート６０を挿入するだけの簡単な構造で、巻線３０と固定子鉄心２０との電気的な絶縁距離を確保することができる。
【００４４】
〔実施形態２〕
次に、図４から図８を参照して、実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造の構成について説明する。図４は実施形態２に係る電磁モータの全体構成の概略図である。図５は図４のＢ部拡大図である。図６は実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線構造の要部斜視図である。なお、実施形態１と同一の構成部材については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４５】
図４に例示する電磁モータ２００は、実施形態１と同様に、ハイブリッド型（ＨＢ型）のステッピングモータであり、固定子１と回転子２を備える。
【００４６】
図４から図６に示すように、実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造は、絶縁部材４０のスロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２の構造が、実施形態１と異なる。
【００４７】
すなわち、実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造は、絶縁部材４０のスロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２の肉厚を増加させている。当該対峙部分４１、４２の肉厚は、スロット２１内に絶縁部材４０を装着した状態において、スロット開口部２１ａの幅Ｗがスロット中心線Ｓに対して均等となるように増加させている。
【００４８】
具体的には、ほぼ矩形状のＣ型の絶縁部材４０の両端部は、スロット開口部２１ａ内に臨んで突出配置されている。当該スロット開口部２１ａ内に臨んで突出配置された部分が、本実施形態の対峙部分４１、４２となる。図５に示すように、スロット開口部２１ａの幅Ｗがスロット中心線Ｓに対して均等となるので、スロット中心線Ｓから偏った側の対峙部分４１の肉厚は、他側の対峙部分４２の肉厚よりも大きく設定される。
【００４９】
実施形態２に係る巻線絶縁構造は、スロット２１内に絶縁部材４０を装着した状態において、スロット開口部２１ａの幅Ｗがスロット中心線Ｓに対して均等となるように、当該対峙部分４１、４２の絶縁部材４０の肉厚を増加させているので、スロット開口部２１ａのスロット中心線Ｓからの偏りをなくして、巻線３０の占有面積を確保することができる。
【００５０】
図８は比較形態の巻線絶縁構造の要部拡大図である。比較形態の巻線絶縁構造と比較することにより、本実施形態の巻線絶縁構造の作用効果が明確となる。図８に示すように、比較形態の巻線絶縁構造は、スロット２１内に絶縁部材４０を装着した状態において、スロット開口部２１ａの幅Ｗは、スロット中心線Ｓに対して偏っている。当該スロット開口部２１ａの幅Ｗがスロット中心線Ｓに対して偏っていると、巻線３０の占有面積が小さくなることが判る。
【００５１】
再び図５および図６を参照すると、実施形態２に係る巻線絶縁構造においても、絶縁部材４０のスロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２に、それぞれ溝部５０、５０が相対向させて形成され、当該対の溝部５０、５０に絶縁シート６０が挿入される。したがって、実施形態２に係る巻線絶縁構造によれば、簡単な構造で、巻線３０と固定子鉄心２０との電気的な絶縁距離を確保することができる。図５および図６にあっては、スロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２の溝部５０、５０の全てに、絶縁シート６０が挿入される。
【００５２】
図７は実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線構造の変形例の要部斜視図である。図７に示す変形例では、スロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２の溝部５０、５０について、一つ置きに絶縁シート６０が挿入されている。実施形態２に係る巻線構造は、スロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２の絶縁部材４０の肉厚を増加させているので、スロット開口部２１ａの幅を狭めることができる（図５参照）。このため、必ずしも全てのスロット開口部２１ａが、絶縁シート６０で閉塞されることを要しない。なお、絶縁シート６０を挿入しない部位の絶縁部材４０の対峙部分４１、４２には、溝部５０、５０を形成しなくてもよい。
【００５３】
実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造は、基本的に実施形態１と同様の作用効果を奏する。特に実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造は、スロット２１内に絶縁部材４０を装着した状態において、スロット開口部２１ａの幅Ｗがスロット中心線Ｓに対して均等となるように、スロット開口部２１ａ側の対峙部分４１、４２の絶縁部材４０の肉厚を増加させている。したがって、実施形態２に係る電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造によれば、スロット開口部２１ａのスロット中心線Ｓからの偏りをなくして、巻線３０の占有面積を確保することができるという有利な効果を奏するものである。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１    固定子、
２    回転子、
１０    固定子鉄心、
２１    スロット、
２１ａ    スロット開口部、
Ｓ    スロット中心線、
Ｗ    スロット開口部の幅、
３０    巻線、
４０    絶縁部材、
４１、４２    対峙部分、
５０    溝部、
６０    絶縁シート、
１００    電磁モータ。
【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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【図７】
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【図８】
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