JP2012157207A

JP2012157207A - 電動機の固定子、圧縮機、機器

Info

Publication number: JP2012157207A
Application number: JP2011016052A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Nanbu; 靖生南部
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-08-16

Abstract

【課題】電動機の固定子を回転子の着磁ヨークとして使用しても着磁ストレスに強い、低価格で絶縁性能の高い電動機の固定子、及び固定子巻線の絶縁方法を提供する。
【解決手段】固定子巻線１１のコイルエンド外周部と複数本の中性点接続線１２の間に、帯状のコイルエンド絶縁フィルム１３を挿入し、コイルエンド縛り糸１４で固定することで、固定子巻線１１のコイルエンドと中性点接続線１２の間を絶縁させる構成である。固定子巻線１１はコイルエンド縛り糸１４で固定されており、固定子巻線１１のコイルエンド外周部と、中性点に集まる複数本の中性点接続線１２の間に、帯状の絶縁フィルムを固定子巻線１１のコイルエンドを全周又は、一部を巻くように配置したコイルエンド絶縁フィルム１３を挿入し、コイルエンド縛り糸１４で固定子巻線のコイルエンドとコイルエンド絶縁フィルム１３を一緒に結束し構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば空調機器や冷凍機器、給湯機器や自動車用途で使用される電動機の固定子に関する。

エアコンや冷蔵庫、給湯機や自動車用途等に使用される電動機要素は、近年、本体の省エネルギー化に伴い、インダクションモータより高効率であるブラシレスモータが使用されるようになってきた。このブラシレスモータにおいても固定子に巻線を行う手段としてコイルをインサートする方式があり、この種の電動機の固定子は、図９に示すように固定子巻線のコイルエンド部の異極間に生じる電位差を下げて、絶縁性能を向上させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の固定子は、固定子鉄心２０に固定子巻線２１のコイルエンド部に相間絶縁紙２３を挿入しコイルエンド縛り糸２２で固定した状態で、電位差の生じる異極間の絶縁を確保できる構成となっている。

また、密閉型電動圧縮機の固定子として、図１０に示すように固定子鉄心の端面に液晶ポリマー樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等で成型されたインシュレータを用いた電動機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の固定子は、固定子鉄心３０にインシュレータ３２を装着し、突極集中巻線３１を行うことで、電位差の生じる位相間の絶縁を確保できる構成となっている。

特開２００６−２６２６２９号公報特開２００４−５２７３０号公報

電動機の固定子巻線の絶縁方法としては、一般的に電位差が最も大きい箇所（異極間）に絶縁を行う必要があるが、例えば図４のブラシレスモータの結線図に示すような場合、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）と中性点間は電位差が相間電圧の１／√３となるので、絶縁を積極的に行っていなかった。但し、固定子巻線への印加電圧が高い用途においては、中性点接続線は各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）との絶縁を行うために、中性点絶縁チューブ等を挿入し電気的に絶縁を行っている。しかしながら、この方法では電動機が多極数化になる程、中性点へ集まる中性点接続線が増えることで、作業工数大やコイルエンド寸法大となる。一方、ブラシレスモータにおいては通常、回転子に永久磁石を使用しており、その永久磁石を固定子巻線に高電圧の電流を印加し着磁を行う工法がある。この着磁工法は、１回〜２回の高電圧で且つ大電流を固定子巻線に印加することで永久磁石への着磁が可能となるが、固定子巻線には着磁ストレスを与えることとなる為、固定子巻線の絶縁性能が低い箇所で着磁スパークが発生し固定子が耐圧不良に至る場合がある。

また、図１０に示す構造ではコイルエンド絶縁を行う場合に、液晶ポリマー樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などによるインシュレータ成型品と中性点接続端子等（図示省略）を使用し、コイルエンドと中性点接続線が直接触れないような構造で電気的に絶縁をする方法があるが、この方法ではインシュレータの樹脂使用量の増大或いは樹脂成型品の金型費用等が必要である。

これらの構造も前記記載同様に多極数化になる程、中性点へ集まる中性点接続線は増えるので、インシュレータの形状が複雑になり構成が難しくなる。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものにおいて、その目的は、電動機の固定子を回転子の着磁ヨークとして使用しても着磁ストレスに強く、多極数化になっても安価で更に絶縁性能を向上した構成を提供するものである。

上記従来の課題を解決するために、本件出願に係る第１の発明は、複数個のスロットを配置された薄板鉄板を複数枚積層した固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに巻線を施した固定子巻線と、前記固定子巻線を固定する縛り糸で構成される電動機の固定子において、前記固定子巻線のコイルエンド外周部と複数本の中性点接続線の間に、帯状のコイルエンド絶縁フィルムを挿入し、前記縛り糸で固定子巻線のコイルエンドとコイルエンド絶縁フィルムとを一緒に結束した構成を具備する電動機の固定子である。

また、本件出願に係る第２の発明は、第１の発明において、コイルエンド絶縁フィルムに中性点固定部を設けて、更に前記中性点固定部をコイルエンド端面に沿わすように折曲げて、前記固定子巻線のコイルエンドと中性点接続部とを一緒に絶縁した構成を具備する電動機の固定子である。

また、本件出願に係る第３の発明は、第１又は第２の発明において、コイルエンド絶縁フィルムに、前記固定子鉄心のスロットに数箇所挿入し横ズレを防止する形状を具備する電動機の固定子である。

また、本件出願に係る第４の発明は、第１乃至第３の発明の電動機の固定子を具備する圧縮機である。

また、本件出願に係る第５の発明は、第１乃至第３の発明の電動機の固定子を具備する機器である。

本発明の電動機の固定子によれば固定子巻線のコイルエンドと中性点接続線の間に、帯状のコイルエンド絶縁フィルムを挿入し、固定子巻線のコイルエンドと中性点接続線間を絶縁することで、着磁ストレスに強く安価で更に絶縁性能が向上させることを特徴とするができる。

実施例の電動機の固定子の構造断面図実施例の電動機の固定子の斜視図実施例のコイルエンド絶縁フィルムを示す説明図実施例の固定子巻線の結線を示す説明図実施例の固定子巻線の結線方法を示す説明図実施例のコイルエンド絶縁フィルムを示す説明図実施例のコイルエンド絶縁フィルムを使用した電動機の固定子の構造断面図実施例のコイルエンド絶縁フィルムを示す説明図従来技術１を示す電動機の固定子の斜視図従来技術２を示す電動機の固定子の斜視図

本発明は、複数個のスロットを配置された薄板鉄板を複数枚積層した固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに巻線を施した固定子巻線と、前記固定子巻線を固定する縛り糸で構成される電動機の固定子において、前記固定子巻線のコイルエンド外周部と複数本の中性点接続線の間に、帯状のコイルエンド絶縁フィルムを挿入し、前記縛り糸で固定子巻線のコイルエンドとコイルエンド絶縁フィルムとを一緒に結束した構成を具備する電動機の固定子である。

以下、本発明における実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施例であり、電動機の固定子の構造断面図である。この図に示すように、本発明の電動機の固定子は複数個のスロットを配置された薄板鉄板を複数枚積層した固定子鉄心１０と、固定子鉄心のスロットに巻線を施した固定子巻線１１と、固定子巻線１１はリード線１５に接続されている。更に、固定子巻線１１はコイルエンド縛り糸１４で固定されており、この電動機の固定子において固定子巻線１１のコイルエンド外周部と、中性点に集まる複数本の中性点接続線１２の間に、帯状の絶縁フィルムを固定子巻線１１のコイルエンドを全周又は、一部を巻くように配置したコイルエンド絶縁フィルム１３を挿入し、コイルエンド縛り糸１４で固定子巻線のコイルエンドとコイルエンド絶縁フィルム１３を一緒に結束し構成されている。

図２は本発明の一実施例であり、図１に示す電動機の固定子の斜視図である。この図に示すように、スロットより引き出された複数本の中性点接続線１２はコイルエンド絶縁フィルム１３によって、固定子巻線１１と絶縁され更にコイルエンド縛り糸１４で結束される構成である。

次に上記のように構成された電動機の作用を説明する。固定子巻線１１のコイルエンドと中性点接続線１２はコイルエンド絶縁フィルム１３によって、電気的に絶縁されたことで、絶縁耐力が向上する効果があるので、例えば永久磁石を配置した回転子に対して固定子巻線１１を着磁ヨークとした場合は、着磁ストレスの影響が受けにくいので着磁スパークの発生を抑えることが出来る。また、電動機の固定子の取り扱いで、固定子巻線１１のコイルエンドに傷や圧痕或いは金属の異物等が混入した場合でもコイルエンド絶縁フィルム１３があることで電気的に絶縁され、上述同様に絶縁性能の向上を図ることが可能である。

図３は本発明の一実施例の、コイルエンド絶縁フィルム１３を示す図である。このコイルエンド絶縁フィルムは主に厚み０．０７５ｍｍ〜０．３ｍｍのポリエチレンテレフタレート樹脂が使用されるが、ポリエチレンテレフタレート樹脂以外としてポリエチレンナフタレート樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂等の樹脂部材も同様の効果が得られる。

図４は本発明の一実施例の、固定子巻線の結線を示す図である。この結線は極数が６極で固定子が９スロットの場合の結線図であり、このような結線方法では中性点に集まる中性点接続線は合計９本となる。更に極数が増加すると、中性点接続線が増えることとなり、固定子を着磁ヨークで使用する場合は絶縁性能が必要となるため、本発明は更に有効な効果が得られる。

図５は本発明の一実施例であり、図４に示す結線図と固定子巻線の結線方法を示すものである。この図が示す通り、一つの中性点には９スロット全ての中性点接続線を結線する必要があるが、これらを全ての中性線接続線は中性点絶縁チューブ１６に挿入されている。更に固定子巻線のコイルエンドを絶縁する方法としては、図３に示すコイルエンド絶縁フィルム１３を固定子巻線のコイルエンド全周又は、一部を巻くことで、安価で作業的に容易な手段で固定子巻線のコイルエンドと中性点接続線を絶縁することが可能である。

図６は本発明の一実施例の、コイルエンド絶縁フィルム１３を示す図であり、図７は図６に示すコイルエンド絶縁フィルムを使用した電動機の固定子の構造断面図（Ａ−Ａ間）である。このコイルエンド絶縁フィルム１３は、図３に示すコイルエンド絶縁フィルム１３の形状に更に中性点固定部を追加し、更に中性点固定部をコイルエンド端面に沿わせながらＬ字に折曲げて、ここに中性点に集められた中性点接続線１２や図５にて示す中性点絶縁チューブ１６を置きコイルエンド縛り糸１４で固定する構造である。

図３に示すコイルエンド絶縁フィルム１３では、中性点絶縁チューブ１６はコイルエンド外周部で固定する必要があるが、図６に示すコイルエンド絶縁フィルム１３では中性点絶縁チューブ１６をコイルエンドの端面に置くことが可能となり、中性点絶縁チューブ１６が安定することで巻線作業性も改善され、低価格の物作りの効果が得られる。

図８は本発明の一実施例の、コイルエンド絶縁フィルム１３を示す図である。このコイルエンド絶縁フィルムは、図６記載の形状に更に横ズレ防止突起を追加し、この横ズレ防止突起を固定子巻線のスロットに数箇所（図６では４箇所）に挿入することで、更に巻線作業性が改善され、低価格の物作りの効果が得られる。

本発明の電動機の固定子を回転子の着磁ヨークとして使用しても着磁ストレスに強く、多極数化になっても安価で更に絶縁性能を向上させることを提供することができる。

１０固定子鉄心
１１固定子巻線
１２中性点接続線
１３コイルエンド絶縁フィルム
１４コイルエンド縛り糸
１５リード線
１６中性点絶縁チューブ
２０固定子鉄心
２１固定子巻線
２２コイルエンド縛り糸
２３相間絶縁紙
３０固定子鉄心
３１突極集中巻線
３２インシュレータ

Claims

複数個のスロットを配置された薄板鉄板を複数枚積層した固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに巻線を施した固定子巻線と、前記固定子巻線を固定する縛り糸で構成される電動機の固定子において、前記固定子巻線のコイルエンド外周部と複数本の中性点接続線の間に、帯状のコイルエンド絶縁フィルムを挿入し、前記縛り糸で固定子巻線のコイルエンドとコイルエンド絶縁フィルムとを一緒に結束した構成を具備する電動機の固定子。
請求項１記載の電動機の固定子において、コイルエンド絶縁フィルムに中性点固定部を設けて、更に前記中性点固定部をコイルエンド端面に沿わすように折曲げて、前記固定子巻線のコイルエンドと中性点接続部とを一緒に絶縁した構成を具備する電動機の固定子。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電動機の固定子において、コイルエンド絶縁フィルムに、前記固定子鉄心のスロットに数箇所挿入し横ズレを防止する形状を具備する電動機の固定子。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電動機の固定子を具備する圧縮機。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電動機の固定子を具備する機器。