(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯部と、この歯部間に形成されたスロットを有する鉄心と、前記歯部に絶縁材を介して巻回されたコイルとを備えた電動機の固定子において、前記絶縁材として前記スロットの形状に沿わせて短冊状のフィルムを装着するとともに、このフィルムの両端部を折り返して前記鉄心の端部に係止したカフス部を設け、前記コイルと前記歯部との間に所要の空間を確保し、前記空間に通した縛り紐によって前記コイルを結束し、且つ、前記スロットの中央部に形成される前記コイルの分かれ目には前記縛り紐のクロス点を一つ以上設けて構成したことを特徴とする電動機の固定子。
【請求項２】
前記絶縁材はスロットの形状に沿って折り曲げまたは湾曲させた短冊状のフィルムであって、前記フィルムの両端部を折り返して前記鉄心の端部に係止したカフス部を設け、前記鉄心の歯部先端のチップ部にはカフス部を設けていないことを特徴とする請求項１記載の電動機の固定子。
【請求項３】
前記コイル相互の結線部及び前記コイルとリード線との結線部に絶縁チューブを被せ、この結線部の一部または全部を前記縛り紐によって前記コイルとともに結束したことを特徴とする請求項１または２記載の電動機の固定子。
【請求項４】
前記コイル相互の結線部及び前記コイルとリード線との結線部に絶縁チューブを被せ、この結線部の一部または全部を前記スロット内に埋設したことを特徴とする請求項１または２記載の電動機の固定子。
【請求項５】
歯部毎に分割された前記鉄心に前記絶縁材を介して前記コイルを巻回したことを特徴とする請求項１及至４のいずれかに記載の電動機の固定子。
【請求項６】
複数の歯部が一体となった前記鉄心に前記絶縁材を介して前記コイルを巻回したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電動機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の固定子に関し、特に鉄心の各歯部それぞれに直巻きされたコイルを備える固定子であり、さらには空調機や冷蔵庫の密閉型電動圧縮機等の電動機に好適な固定子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄心の各歯部それぞれに直巻きされたコイルを備える固定子は、例えば図１０に示すように構成されている。この図において固定子は、複数の歯部２ａと、この歯部間に形成されたスロット３ａを有する鉄心１ａと、歯部２ａに絶縁材５ａを介して巻回されたコイル４ａとを備えて構成されている。
【０００３】
鉄心１ａは、１つの歯部２ａ毎に分割された鉄心片を、コイル４ａの巻回後に環状に接合固着して形成されている。絶縁材としては、スロット３ａの形状に沿わせて折り曲げたフィルム等（図示されていない）によって鉄心１ａの内部を絶縁するとともに、インジェクション成形等によって形成した絶縁材５ａによって、スロット３ａの軸方向端部の一定区間と鉄心１ａの端面とを絶縁するようになっている。
【０００４】
上記絶縁材５ａは、鉄心１ａの端面を絶縁する部分５ｂと、コイル４ａの外周部を支える壁部分５ｃと、内周部を支える壁部分５ｄとによって構成されている。コイル４ａは巻回後はさほど動くことがないが、巻回時に内周側あるいは外周側に倒れ易いため、このような壁部分５ｃ，５ｄをガイドとして巻回される。コイル４ａの端末の結線は、通常、コイル４ａのコイルエンド上部にプリント配線基板を配置し、このプリント配線基板のパターンにコイル端末を接続することによってなされるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示すような従来の固定子においては、スロット３ａ内と鉄心１ａ端面の双方を絶縁する絶縁材が必要であり、さらにコイル４ａのガイドとして壁部分５ｃ，５ｄを形成する絶縁材も必要とされ、このため成形に要する絶縁材が多量であることを特徴としている。例えば空調機や冷蔵庫の密閉型電動圧縮機等の電動機に使用する場合は、低分子分がオリゴマーとして抽出するのを抑制する必要性があり、さらに近年においては地球環境を保護する目的で従来の冷媒（ＨＣＦＣ）から代替冷媒（ＨＦＣ）へと変わりつつあり、従来にも増してオリゴマーの絶対量を減らさねばならなくなってきている。このオリゴマー量を減らすためには耐熱性に優れる樹脂が必要となり、このような絶縁材はコストが高いため、絶縁材を多量に使用する固定子ほどコスト高になるといった問題がある。また樹脂の使用量が多いことは、オリゴマーの絶対量の増大につながるため一般に好ましくない。
【０００６】
また、固定子の電流が大きくなると、プリント配線基板のパターンの電流容量が不足するため、高出力の電動機においてはプリント配線基板に代わる結線手段、及びこれに伴う新規な固定子構造が求められる。この場合、一般的には、結線部に絶縁チューブを被せてコイルエンドに縛り付けて固定する構成が考えられるが、鉄心端面の絶縁材５ａの存在によって結束作業が非常に行いにくく、多大な工数増加が予測されるものであった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の歯部と、この歯部間に形成されたスロットを有する鉄心と、前記歯部に絶縁材を介して巻回されたコイルとを備えた電動機の固定子において、前記絶縁材として前記スロットの形状に沿わせて短冊状のフィルムを装着するとともに、このフィルムの両端部を折り返して前記鉄心の端部に係止したカフス部を設け、前記コイルと前記歯部との間に所要の空間を確保し、前記空間に通した縛り紐によって前記コイルを結束し、且つ、前記コイルの結束においては、前記スロットの中央部に形成される前記コイルの分かれ目に前記縛り紐のクロス点を一つ以上設けた構成としている。
【０００８】
また、前記絶縁材としてスロット全体の形状に沿わせて折り曲げまたは湾曲させた短冊状のフィルムを用いているが歯部先端部のチップ部分に沿う絶縁部分にはカフス部を設けないように構成している。
【０００９】
また前記コイル相互の結線部及び前記コイルとリード線との結線部については、第１の構成として、結線部に絶縁チューブを被せ、この結線部の一部または全部を前記縛り紐によって前記コイルとともに結束して構成する。第２の構成としては、結線部に絶縁チューブを被せ、この結線部の一部または全部を前記スロット内に埋設して構成するものである。
【００１０】
また本発明における固定子の鉄心及びコイルの構成は、第１の構成として、歯部毎に分割された前記鉄心に前記絶縁材を介して前記コイルを巻回してもよいし、第２の構成として、複数の歯部が一体となった前記鉄心に前記絶縁材を介して前記コイルを巻回するようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の固定子の実施形態を示しており、この図において固定子は、複数の歯部２と、この歯部間に形成されたスロット３を有する鉄心１と、歯部２に絶縁材６を介して巻回されたコイル４とを備えて構成されている。
【００１２】
コイル４のコイルエンドは、縛り紐７によって結束されて、容易に移動や変形を生じないようにその形状が保持されている。コイル４の端末相互あるいはコイル４とリード線８との結線部には絶縁チューブ９が被せられ、縛り紐７によってコイルエンド上に縛り付けられて構成されている。リード線８は、コイルエンド上をある程度引き回して縛られることにより、強固に固定することができ、同時にリード線８によって結線部９を押さえつけて、コイルエンドから飛び出しにくくしている。
【００１３】
図１の固定子における鉄心１と絶縁材６の詳細を図２に示す。鉄心１は、各歯部２毎に分割された鉄心片１ｂによって構成されている。この鉄心片１ｂは、電磁鋼板をプレス抜きして多数積層したものであって、各薄鋼板に打ち抜きと同時に設けた切り起こしや打ち出しによる突起を積層方向に隣接するもの同士で嵌合させる周知のクランプ手段等によって相互に固着されている。
【００１４】
鉄心片１ｂの両側面のスロット３となるべき部分には、スロット３の片側形状に沿わせて折り曲げまたは湾曲させた絶縁材６が装着される。この絶縁材６は、耐熱ポリエステルフィルム等を短冊状に切断し、この短冊状フィルムの両端部を折り返してカフス部６ｂを形成するとともに、この両端部のカフス部６ｂに挟まれた部分６ａによってスロット３の内部を絶縁するようになっている。カフス部６ｂは鉄心片１ｂの軸方向（積層方向）両端部に係止される。
【００１５】
上記のように鉄心片１ｂに絶縁材６を装着した状態で、鉄心の歯部にコイルが巻回される。この状態を図３及び図４に示す。図４に示されるように、鉄心片１ｂの端面とコイル４との間に所要の絶縁空間１０が確保されるように、絶縁材６のカフス部６ｂの高さが設定されている。このようなコイル形状に巻回するためには、空間１０となるべき部分にはブロック型を挿入し、絶縁材６の内周側及び外周側にもコイル４の倒れを防止する壁状ジグを装着して巻回し、巻回終了後にそれらジグを取り去るようにして形成する。尚、図中４ｂはコイル４の端末を示している。
【００１６】
上記のようにコイルが巻回された鉄心片１ｂは、溶接等の手段によって環状に接合固着され、先に図１に示したような鉄心１として形成される。しかる後、同相コイル間の渡り線や中性点等のコイル４の端末４ｂ相互の結線、及び端末４ｂとリード線８との結線がなされ、これらの結線部には耐熱ポリエステル等より成る絶縁チューブ９が被せられる。
【００１７】
結線が完了した後、固定子はレーシング装置にセットされ、鉄心１の両端部のコイルエンドがポリエステル編組紐等の縛り紐７によって結束される。例えばレーシングニードルを鉄心１の内径側に配置してレーシングを行う方式の装置の場合、図５及び図６に示すように、縛り紐７は亀甲状に編んで形成される。
【００１８】
図５及び図６において、絶縁材６のカフス部によって鉄心１の歯部とコイル４との間に所要の空間１０が形成されているため、この空間１０へ通した縛り紐７ａによってコイルエンドは容易且つ強固に結束される。これにより、コイルエンドの変形は十分抑制される。一方、スロットの中央部にはコイル４の分かれ目が形成されるため、この部分には亀甲状の縛り紐７のクロス点７ｂを設けることにより、コイルエンドの締まりが向上して固定が一層強固となる。このクロス点７ｂは、亀甲状の縛り方に限らず、他の結束方法の場合であってもスロットの中央部に一つ以上設けることが好ましい。例えばレーシングニードルを鉄心１の外径側に配置してレーシングを行う方式の装置の場合は、ある特定のコイル４の空間１０へ縛り紐７を通して結束した後、一旦後退側の隣接コイルまでニードルを戻して、この隣接コイルを再結束することにより、図６に示したようなクロス点７ｂを形成することができる。
【００１９】
このように空間１０によってレーシングが容易となるため、コイルエンドが密に結束でき、さらに縛り紐のクロス点を多くして網状に覆うことができることから、コイル４の巻回後の変形が生じにくく、またリード側コイルエンドにおいては、図１に示すように、絶縁チューブを被せた結線部９やリード線８の引き回し部分の固定が容易且つ強固に達成される。
【００２０】
図７は、本発明の別の実施形態を示すものであり、固定子鉄心に絶縁材を装着した状態を示している。この図の鉄心１ｃの場合は、各歯部２毎に分割されたものではなく、鉄心全体が一体にプレス抜きされたものである。このような場合は、スロット３の全体の断面形状に沿わせて折り曲げまたは湾曲させた絶縁材１１が装着される。そして各歯部２のチップ相互間のスロットオープニング１３から巻線機のニードルを挿入することにより、この鉄心１ｃにコイルを巻回するようになっている。
【００２１】
図８は上記絶縁材１１の詳細を示している。材料及び形成方法は図２に示した絶縁材６と同様であり、カフス部１１ｂとスロット内部の絶縁部分１１ａを備えている。この絶縁材１１の場合は、スロット全体の形状に沿わせて折り曲げまたは湾曲させるため、スロットに沿う周長が長くなり、このため歯部２のチップ部分に沿う絶縁部分１１ｃにはカフス部をもうけないようにして、カフス部１１ｂの形成に伴う絶縁材のねじれを少なくして形成を容易にしてある。尚、コイル量が多い場合には、絶縁部分１１ｃをスロットオープニング１３の部分でラップする程度まで延長して形成することにより、絶縁上適正な沿面距離を得るようにする。
【００２２】
図９は、本発明における結線部の別の構成を示すものである。同相コイル間の渡り線や中性点等のコイル４の端末相互の結線部分９ａと、コイル４の端末とリード線との結線部分９ｂには絶縁チューブが被せられ、破線で示すようにこれらの結線部９ａ，９ｂは鉄心１ｃのスロット３内に挿入されている。スロット３内には絶縁フィルム等より成るコの字状断面のクサビ１２が装着されており、このクサビ１２によってスロットオープニング１３を塞いで結線部９ａ，９ｂが内周部へ飛び出さないようになっている。
【００２３】
またコイル４のコイルエンドが図５及び図６に示したように結束されることにより、さらには特にスロット３の中央部に縛り紐７のクロス点７ｂを設けることにより、結線部９ａ，９ｂやクサビ１２の軸方向への飛び出しが防止されるものである。またコイル間の渡り線やリード線がコイルエンド上を引き回されるため、これらによっても上記飛び出しが防止される。またクサビ１２は、必要に応じて装着すればよいが、装着によって上記の効果以外に、隣接する異相コイル４どうしの接触を防止するといった品質上の効果も併せ持たせることができる。
【００２４】
尚、図９に示すような結線部９ａ、９ｂは、その全部をスロット内に挿入してもよいが、必要に応じて、その一部を図１に示したようにコイルエンド上に縛り付けるように構成してもよい。また図９においては一体にプレス抜きされた鉄心１ｃを用いた例が示されているが、前述の分割された鉄心片１ｂを接合固着した鉄心１を用いた場合であっても同様に実施できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、固定子鉄心の絶縁材として耐熱ポリエステルフィルム等のフィルム材を用いるものであるため、耐熱グレードに優れるものが安価に入手できる。また鉄心の端面を絶縁する部材や、コイル巻回の際のガイドとしての壁を形成する絶縁部材が不要となって、絶縁材料が大幅に削減されて固定子のコストダウンが達成できるものである。さらにこのことは、密閉型電動圧縮機等の電動機の場合は、オリゴマー抽出の絶対量が削減されて、空調機や冷蔵庫の性能向上に寄与するものである。
【００２６】
また、コイルと鉄心歯部との間に所要の空間が確保されるため、縛り紐による結束が容易となり、プリント配線基板が使用できない電流容量の大きな電動機であっても、絶縁チューブやリード線の結束作業が容易に達成され、同時にプリント配線基板に要していたコストが削減できるといった特長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す電動機の固定子の斜視図。
【図２】図１の固定子における鉄心と絶縁材の詳細を示す斜視図。
【図３】図１の固定子における鉄心歯部へのコイルの巻回を説明する平面断面図。
【図４】図１の固定子における鉄心歯部へのコイルの巻回を説明する正面図。
【図５】図１の固定子の底面図。
【図６】図１の固定子におけるコイルの結束を説明する要部正面図。
【図７】本発明の別の実施形態を示す固定子鉄心に絶縁材を装着した平面図。
【図８】図７の絶縁材の詳細を示す斜視図。
【図９】本発明のさらに別の実施形態を示す固定子の平面説明図。
【図１０】従来例を示す固定子の斜視図。
【符号の説明】
１…鉄心
２…歯部
３…スロット
４…コイル
５ａ，６，１１…絶縁材
７…縛り紐
８…リード線
１０…空間
【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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【図９】
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【図１０】
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