JP4821048B2

JP4821048B2 - 電動機

Info

Publication number: JP4821048B2
Application number: JP2001027903A
Authority: JP
Inventors: 彰彦渡辺; 隆之甲斐; 昌彦森崎; 清一堀江; 広之三好
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2021-02-05
Also published as: JP2002233091A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエアコン、洗濯機等に使用される電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術について図８、図９を用いて説明する。
【０００３】
図８は、従来使用されていた電動機のステータコアにインシュレータを装着したものの断面図である。
【０００４】
図９は、図８の従来使用されていた電動機のステータコアにインシュレータを装着したものの斜視図であり、４１は上インシュレータ、４２は下インシュレータ、４７は上インシュレータ厚肉部、４８は上インシュレータ薄肉部、４９は下インシュレータ厚肉部、６０は下インシュレータ薄肉部である。
【０００５】
近年、エアコン等に使用される電動機のステータにおいて、ステータコアは図３に示すように、巻線の占積率を向上させるために分割されており、次に図４に示すようにインシュレータが装着され、次に図５のように巻線が施され、次に図６のように分割された単位ステータ巻線品を連結し、丸めることによりステータ巻線品となり、次に樹脂によりモールドされ図７に示すような電動機を構成するステータとなる。
【０００６】
また、ステータが樹脂でモールドされる従来の電動機において、ステータコアと巻線を絶縁するために用いられるインシュレータは、図８に示すようにステータコアに装着し易くするために、厚肉部４７が巻線と密着している上インシュレータ４１、および厚肉部４９がコアと密着している下インシュレータ４２の２つに分割されており、スロット内で互いに重なり合わない上下インシュレータ厚肉部４７、４９（上下インシュレータ厚肉部４７、４９は同一厚み）、およびスロット内部で互いに重なり合う上下インシュレータ薄肉部４８、６０を有する構造となっている。上下インシュレータ薄肉部４８、６０は重なり合うことにより、上下インシュレータ厚肉部４７、４９と略同一の厚さとなる。
【０００７】
図８に示す従来使用されていた電動機のステータコアにインシュレータを装着したものにおいて、ステータコア３の軸方向長さをＬｃ、上インシュレータ４１のスロット内壁に軸方向に沿いかつコアと接触する上インシュレータ厚肉部４７の長さをＬｕａ、上インシュレータの軸方向の上インシュレータ薄肉部４８の長さをＬｕｕ、下インシュレータ４２のスロット内壁に軸方向に沿いかつコアと接触する下インシュレータ厚肉部４９の長さをＬｌａ、下インシュレータの軸方向の下インシュレータ薄肉部６０の長さをＬｌｕとしたときに、Ｌｃ＝Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌｕ＝Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａであり、または、上インシュレータ薄肉部４８と下インシュレータ薄肉部６０は、寸法公差を吸収する程度の隙間しかなかった。
【０００８】
また、特に永久磁石を用いたブラシレスモータにおいて、回転速度やトルクを変化させるためには、電動機に印加される電圧を変化させる必要がある。電動機に印加される電圧を変化させる方法として、通常、数ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度のキャリア周波数で電圧をＯＮ／ＯＦＦさせる、ＰＷＭ方式が採られる。このようなＰＷＭインバータを用いた場合、特に、低電圧の場合、デューティー比が低くなり、キャリア周波数およびその側帯波の加振力が発生し、高い周波数の音が大きくなる場合がある。これは、ステータコアをモールドした場合であっても、巻線の振動やステータコアの振動がステータ全体に伝達し、共振し、音となるためである。特に、インシュレータ同士、または、インシュレータとステータコア、インシュレータと巻線の間に微少な隙間がある場合、その音は増加する傾向にある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来のインシュレータを使用し、ステータ巻線品が樹脂でモールドされる電動機においては、２つのインシュレータのスロット内部で互いに重なり合っている部分には樹脂が入り込まず、電動機の運転時に、巻線から発生する電磁振動が原因で、前記重なり合っている部分が振動し騒音を発生しており、騒音の低減が強く求められている。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑み発明されたものであり、騒音が小さい電動機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、ステータとロータからなる電動機において、ステータコアと、ステータコアにほどこされた巻線と、ステータコアと巻線とを絶縁するインシュレータとからなるステータ巻線品を樹脂でモールドしてなるステータにおいては、前記インシュレータは少なくともスロット内部で互いに重なり合わせ部分を有する２つのインシュレータに分かれ、スロット内で互いに重なり合わない部分は厚肉部をなし、前記重なり合わせ部分は２つのインシュレータの重なり合わせ部分同士が合わさることにより、厚肉部と同一の厚さとなるような薄肉部をなすインシュレータにおいては、薄肉部がコアと密着しているインシュレータを下インシュレータ、薄肉部が巻線と密着しているインシュレータを上インシュレータとし、ステータコアの軸方向長さをＬｃ、上インシュレータのスロット内壁に軸方向に沿いかつコアと接触する厚肉部の長さをＬｕａ、上インシュレータの軸方向の薄肉部の長さをＬｕｕ、下インシュレータのスロット内壁に軸方向に沿いかつコアと接触する厚肉部の長さをＬｌａ、下インシュレータの軸方向の薄肉部の長さをＬｌｕとしたときに、Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋ＬｌａかつＬｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａ）が２ｍｍ以上とし、２つのインシュレータと巻線の間に生じる隙間とコアとインシュレータの境界面に生じる隙間に樹脂が充填された構成を具備する電動機としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本件出願の第１の発明は、ステータとロータからなる電動機であり、ステータコアと、ステータコアにほどこされた巻線と、ステータコアと巻線とを絶縁するインシュレータとからなるステータ巻線品を樹脂でモールドしてなるステータにおいては、前記インシュレータは少なくともスロット内部で互いに重なり合わせ部分を有する２つのインシュレータに分かれ、スロット内で互いに重なり合わない部分は厚肉部をなし、前記重なり合わせ部分は２つのインシュレータの重なり合わせ部分同士が合わさることにより、厚肉部と同一の厚さとなるような薄肉部をなすインシュレータにおいては、薄肉部がコアと密着しているインシュレータを下インシュレータ、薄肉部が巻線と密着しているインシュレータを上インシュレータとし、ステータコアの軸方向長さをＬｃ、上インシュレータのスロット内壁に軸方向に沿いかつコアと接触する厚肉部の長さをＬｕａ、上インシュレータの軸方向の薄肉部の長さをＬｕｕ、下インシュレータのスロット内壁に軸方向に沿いかつコアと接触する厚肉部の長さをＬｌａ、下インシュレータの軸方向の薄肉部の長さをＬｌｕとしたときに、Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋ＬｌａかつＬｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａ）が２ｍｍ以上とし、２つのインシュレータと巻線の間に生じる隙間とコアとインシュレータの境界面に生じる隙間に樹脂が充填された構成を具備する電動機としたものである。Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａにすることによって発生するインシュレータ間の隙間にモールドする際に樹脂を入り込みやすくし、入り込んだ樹脂がインシュレータと接している電線を強固に保持するために電線から発生する電磁振動を低減し、さらには入り込んだ樹脂が２つのインシュレータの薄肉部を強固に保持するために、２つのインシュレータの重なり合っている部分の振動を低減し、電動機から発生する騒音を低減するという作用を有する。また、インシュレータ間の隙間にモールドする際に樹脂を入り込みやすくし、入り込んだ樹脂が２つのインシュレータの薄肉部を強固に保持するために、２つのインシュレータの重なり合っている部分の振動を低減し、電動機から発生する騒音を低減するという作用を有する。
【００１３】
また、本件出願の電動機において、Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａであることによって生じる隙間に樹脂が充填された構成を具備する電動機としたものであり、Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａにすることによって発生するインシュレータ間の隙間に樹脂を充填することで、充填した樹脂がインシュレータと接している電線を強固に保持するために電線から発生する電磁振動を低減し、さらには充填された樹脂が２つのインシュレータの薄肉部を強固に保持するために、２つのインシュレータの重なり合っている部分の振動を低減し、電動機から発生する騒音を低減するという作用を有する。
【００１４】
また、本件出願の電動機において、Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｌｕ＋Ｌｌａであることによって生じる隙間からコアとインシュレータの境界面に樹脂を流し込まれた構成を具備する電動機としたものであり、コアとインシュレータの境界面に樹脂を流し込むことにより、電動機から発生する騒音を低減するとともに、巻線とコア間との絶縁性能が向上するという作用を有する。
【００１５】
また、本件出願の電動機において、Ｌｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａ）が２ｍｍ以上である構成を具備する電動機としたものであり、Ｌｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａ）を２ｍｍ以上にすることにより、Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａにすることによって発生するインシュレータ間の隙間にモールドする際に樹脂を入り込みやすくするものであり、２ｍｍ以上確保することでインシュレータ間の隙間にモールドする際に樹脂を十分に入り込ませ、電動機から発生する騒音を十分に低減できるという作用を有する。
【００１６】
なお、上記の電動機において、上インシュレータの薄肉部より下インシュレータの薄肉部の方が薄い構成を具備する電動機としたものでは、上インシュレータの薄肉部より下インシュレータの薄肉部の方を薄くすることにより、Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａであることによって生じる隙間をより大きくし、隙間にモールドする際に樹脂を入り込みやすくするという作用を有する。
【００１７】
なお、上記の電動機において、上インシュレータの薄肉部より下インシュレータの薄肉部の方が厚い構成を具備する電動機としたものでは、上インシュレータの薄肉部より下インシュレータの薄肉部の方を厚くすることにより、Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｌｕ＋Ｌｌａであることによって生じる隙間をより大きくし、隙間にモールドする際に樹脂を入り込みやすくするという作用を有する。
【００１８】
なお、上記の電動機において、ティースに直接巻線がほどこされた構成を具備する電動機としたものでは、ティースに直接巻線をほどこすことによって発生していた絶縁性の低下や騒音の増加という欠点を低減できる作用を有する。
【００１９】
なお、上記の電動機において、ステータをモールドする樹脂材料が、モールド金型に樹脂を注入し始めてから、し終わるまでは硬化が開始しない熱硬化性樹脂を具備する電動機としたものでは、ステータをモールドする樹脂材料をモールド金型に樹脂を注入し始めてから、し終わるまでは硬化が開始しない熱硬化性樹脂を使用することにより、Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋ＬｌａまたはＬｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｌｕ＋Ｌｌａであることによって生じる隙間に樹脂が完全に充填され、かつ、インシュレータとコアとの界面に樹脂が流れ込み、騒音の低減と電線とコア間の絶縁性能の向上を図ることができる作用を有する。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態について、図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の電動機のステータコアにインシュレータを装着したもののＡ−Ｂ断面図である。
【００２２】
図２は、本発明の電動機のステータコアにインシュレータを装着したものの斜視図である。
【００２３】
図３は、ステータコアの１ピースの斜視図である。
【００２４】
図４は、本発明の電動機のステータコアとインシュレータの分解斜視図である。
【００２５】
図５は、本発明の電動機のステータコアにインシュレータを装着し、巻線を施したステータ巻線品の１部の斜視図である。
【００２６】
図６は、図５のステータ巻線品の１部を連結して構成した、ステータ巻線品の斜視図である。
【００２７】
図７は、図６のステータ巻線品を樹脂でモールドし、ロータを組み立てた後の電動機の断面図である。
【００２８】
図において、１は上インシュレータ、２は下インシュレータ、３はステータコア、４は上インシュレータ厚肉部、５は上インシュレータ薄肉部、６は下インシュレータ厚肉部、７は下インシュレータ薄肉部、８は巻線、９はステータ、１０はロータ、１１は樹脂、１２はベアリング、１３はシャフト、１４はブラケット、１５はステータ巻線品である。
【００２９】
次に本電動機の実施例について説明する。
【００３０】
まず、図１に示すようなインシュレータにおいて、上インシュレータ１において、Ｌｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａ）＝２ｍｍ、下インシュレータ２において、Ｌｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｌｕ＋Ｌｌａ）＝２ｍｍとし、図４に示すようにステータコア３に上下インシュレータ１、２を装着し、図５に示すように巻線８を施し、図６に示すようなステータ巻線品１５とし、図７に示すように樹脂１１は不飽和ポリエステル樹脂成形材料にてモールドし、ロータ１０、ベアリング１２、シャフト１３、ブラケット１４を取り付け電動機とした。また、この際使用した不飽和ポリエステル成形材料は不飽和ポリエステル樹脂にスチレンモノマー、熱可塑製樹脂、硬化剤からなる液状の樹脂に水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ガラス繊維、離型剤、着色剤等の充填剤を混ぜ合わせた熱硬化性樹脂であり、硬化剤として使用する過酸化物の種類と量を選定することにより、１５０℃にて５０秒で硬化が開始するものとした。また、モールドする際の金型温度は１５０℃とし、モールド金型に樹脂１１を注入し始めてから、し終わるまでの時間を２０秒とし、モールド金型内での硬化時間は３５０秒とした。
【００３１】
また、上インシュレータ１はＬｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａでもよい。
【００３２】
また、下インシュレータ２はＬｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｌｕ＋Ｌｌａでもよい。
【００３３】
また、２つの上下インシュレータ１、２と巻線８の間に樹脂１１が入り込むとさらに効果が向上する。
【００３４】
また、ステータコア３と上インシュレータ１の境界面に樹脂が入り込むとさらに効果が向上する。
【００３５】
また、上インシュレータがＬｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａの場合、上インシュレータ薄肉部５より下インシュレータ薄肉部７の方が薄い方が２つの上下インシュレータ１、２により形成される隙間１６ａが大きくなるためよい。
【００３６】
また、下インシュレータ２がＬｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｌｕ＋Ｌｌａの場合、上インシュレータ薄肉部５より下インシュレータ薄肉部７の方が厚い方が２つの上下インシュレータ１、２およびステータコア３により形成される隙間１６ｂが大きくなるためよい。
【００３７】
また、従来例として図８に示すような上下インシュレータ４１、４２において、Ｌｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａ）＝０、Ｌｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｌｕ＋Ｌｌａ）＝０とし、また、上インシュレータ薄肉部４８の厚さと下インシュレータ薄肉部６０の厚さを加算した厚さが２つの上インシュレータ厚肉部４７または下インシュレータ厚肉部４９の厚さと同一とし、図６に示すようなステータ巻線品１５とし、前記実施例で使用したものと同一の不飽和ポリエステル樹脂成形材料にて、同一の条件にてモールドし、図７のような電動機とした。
【００３８】
前記、実施例と従来例の電動機をエアコンの室内ファンモータとして取り付け、定格運転にて騒音を測定した結果、実施例の電動機を組み込んだエアコンは、従来例の電動機を組み込んだエアコンと比較し、騒音が２ｄＢ低減した。また、実施例の電動機のステータ９を分解し、Ｌｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｌｕ＋Ｌｌａ）、Ｌｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａ）を２ｍｍ以上にすることによって発生するインシュレータ間の隙間に樹脂が入り込んでいることが確認された。また、従来例の電動機のステータを分解したところ、２つの上下インシュレータ薄肉部４８、６０との重なり合っている部分には樹脂は入り込んでいなかった。この結果より、上インシュレータ１と下インシュレータ２または上インシュレータ１、下インシュレータ２およびステータコア３により形成される隙間１６ａおよび１６ｂに入り込んだ樹脂１１がインシュレータと接している巻線８を強固に保持するために巻線８から発生する電磁振動を低減し、さらに、入り込んだ樹脂１１が２つの上下インシュレータ薄肉部５および７を強固に保持するために、２つの重なり合っている上下インシュレータ薄肉部５および７の振動を低減し、電動機から発生する騒音を低減できる。
【００３９】
なお、実施例では分割したコアを使用したが、分割でコアでなくても同一の効果が得られる。また、コアが分割されていてもインシュレータは分割されたコア毎に分割されているのではなく、任意な分割数でも同一の効果が得られる。
【００４０】
なお、電動機に大きなイナーシャのある洗濯槽が直結またはメカを介して結合されるような場合、特に騒音低減の効果がある。また、水がかかるようなポンプ用に使用される場合やエアコンの室外ファンモータに使用される場合、巻線とコア間の絶縁が向上できる効果があるため、耐水性が向上できる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、インシュレータ間の隙間に入り込んだ樹脂がインシュレータと接している電線を強固に保持するために電線から発生する電磁振動を低減し、さらに、入り込んだ樹脂が２つのインシュレータの薄肉部を強固に保持するために、２つのインシュレータの重なり合っている部分の振動を低減し、電動機から発生する騒音を低減するという有利な効果が得られる。
【００４２】
また、インシュレータ間の隙間にモールドする際に樹脂を入り込みやすくし、入り込んだ樹脂が２つのインシュレータの薄肉部を強固に保持するために、２つのインシュレータの重なり合っている部分の振動を低減し、電動機から発生する騒音を低減するという有利な効果が得られる。
【００４３】
また、本発明によれば、インシュレータ間の隙間に樹脂を充填することで、充填した樹脂がインシュレータと接している電線を強固に保持するために電線から発生する電磁振動を低減し、さらには充填された樹脂が２つのインシュレータの薄肉部を強固に保持するために、２つのインシュレータの重なり合っている部分の振動を低減し、電動機から発生する騒音を低減するという有利な効果が得られる。
【００４４】
また、本発明によれば、コアとインシュレータの境界面に樹脂を流し込むことにより、電動機から発生する騒音を低減するとともに、巻線とコア間との絶縁性能が向上するという有利な効果が得られる。
【００４５】
また、本発明によれば、Ｌｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａ）を２ｍｍ以上にすることにより、インシュレータ間の隙間にモールドする際に樹脂を入り込みやすくするものであり、電動機から発生する騒音を低減するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動機のステータコアにインシュレータを装着した状態の断面図
【図２】本発明の電動機のステータコアにインシュレータを装着した状態の斜視図
【図３】ステータコアの斜視図
【図４】本発明の電動機のステータコアとインシュレータの分解斜視図
【図５】本発明の電動機のステータコアにインシュレータを装着し、巻線を施したステータ巻線品の部分斜視図
【図６】図５のステータ巻線品の１部を連結して構成した、ステータ巻線品の斜視図
【図７】図６のステータ巻線品を樹脂でモールドし、ロータを組み立てた後の電動機の断面図
【図８】従来使用されていた電動機のステータコアにインシュレータを装着したものの断面図
【図９】従来使用されていた電動機のステータコアにインシュレータを装着したものの斜視図
【符号の説明】
１上インシュレータ
２下インシュレータ
３ステータコア
４上インシュレータ厚肉部
５上インシュレータ薄肉部
６下インシュレータ厚肉部
７下インシュレータ薄肉部
８巻線
９ステータ
１０ロータ
１１樹脂
１２ベアリング
１３シャフト
１４ブラケット
１５ステータ巻線品
１６ａ、１６ｂ隙間

Claims

ステータとロータからなる電動機であり、ステータコアと、ステータコアにほどこされた巻線と、ステータコアと巻線とを絶縁するインシュレータとからなるステータ巻線品を樹脂でモールドしてなるステータにおいては、前記インシュレータは少なくともスロット内部で互いに重なり合わせ部分を有する２つのインシュレータに分かれ、前記インシュレータのスロット内で互いに重なり合わない部分は厚肉部をなし、前記重なり合わせ部分は２つのインシュレータの重なり合わせ部分同士が合わさることにより、厚肉部と略同一の厚さとなるような薄肉部をなすインシュレータにおいては、薄肉部がコアと密着しているインシュレータを下インシュレータ、薄肉部が巻線と密着しているインシュレータを上インシュレータとし、ステータコアの軸方向長さをＬｃ、上インシュレータのスロット内壁に軸方向に沿いかつコアと接触する厚肉部の長さをＬｕａ、上インシュレータの軸方向の薄肉部の長さをＬｕｕ、下インシュレータのスロット内壁に軸方向に沿いかつコアと接触する厚肉部の長さをＬｌａ、下インシュレータの軸方向の薄肉部の長さをＬｌｕとしたときに、Ｌｃ＞Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋ＬｌａかつＬｃ−（Ｌｕａ＋Ｌｕｕ＋Ｌｌａ）が２ｍｍ以上とし、２つのインシュレータと巻線の間に生じる隙間とコアとインシュレータの境界面に生じる隙間に樹脂が充填された構成を具備する電動機。