JP4119661B2 - 電動機の固定子およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄心ヨーク部と鉄心歯部を有する固定子鉄心とその上に巻回されたコイルを有する電動機の固定子の構造とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動機では、インサート成型等により固定子鉄心の上に形成せられた絶縁樹脂製の被覆部材や固定子鉄心の鉄心ヨーク部の一部に洗濯機などの外部機器への取付のための取付孔が形成せられた取付部を利用し、固定子鉄心に巻線を施す際などには、この取付孔もしくは取付部全体を保持することによって固定子鉄心を巻線機に固持し、それによって鉄心歯部への巻線を実施していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、絶縁樹脂製の被覆部材の一部に設けられた取付孔もしくは取付部で固定子鉄心を固持する場合には、樹脂の強度上の問題があるので、取付部全体の形状を大きくしたり個数を増やしたりする必要があった。また、鉄心ヨーク部の一部に取付孔を形成するためには、メインの磁路の部分を避けて設ける必要があり、その分ヨーク部の形状が大きくなるので鉄心材料が余分に必要であり重量も重くなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、固定子鉄心の形状に簡単な工夫を加えることによって、樹脂部の強度を強くしたりヨーク部の形状を大きくしたりすることなく、巻線時に、固定子鉄心を容易に確実に固持する構造および方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、環状の鉄心ヨーク部とこの鉄心ヨーク部全周に複数個配設せられた鉄心歯部とを有する固定子鉄心と、この鉄心歯部に巻かれるコイルとを備えた電動機の固定子において、前記鉄心ヨーク部に、鉄心歯部とは径方向反対側に伸びる複数個の凸状突起が形成されていることを特徴とする電動機の固定子である。
【０００６】
また、本発明は、上記に加えて、前記固定子鉄心が円周方向にヨーク部で連結せられる複数個のセグメントからなり、各セグメントには少なくとも１個の凸状突起が形成せられていることを特徴とする電動機の固定子である。
【０００７】
また、本発明は、上記に加えて、前記固定子鉄心がアウターロータタイプであることを特徴とする電動機の固定子である。
【０００８】
また、本発明は、上記に加えて、コイルが鉄心歯部に集中巻きされていることを特徴とする電動機の固定子である。
【０００９】
これら発明に従えば、巻線機により固定子鉄心に巻線を実施する際などに、この凸状突起を対応する係合部に係合させることによって、固定子鉄心を容易且つ堅固に固持することができるので、絶縁樹脂製の被覆部材や鉄心ヨーク部の一部に設けられた外部機器への取付孔や取付孔が形成せられた取付部そのものを保持する必要がなくなる。そのため、強度を増すために絶縁樹脂製の取付部の形状を大きくしたり個数を増やしたりする必要が無く、又鉄心ヨーク部の一部に設けた取付孔を利用するために、鉄心ヨーク部の形状を大きくしたりして、鉄心重量を増加させることもなくなる。
【００１０】
更に、ヨーク部で複数個のセグメントを連結して構成する分割方式の固定子鉄心の場合にも、上記と同様の効果を期待することができる。また、この分割方式の固定子鉄心の場合、別の効果として、各セグメントに少なくとも１個の凸状突起が形成せられているので、金型内に固定子鉄心を設置して固定子鉄心の表面に絶縁樹脂製の被覆部材を形成するインサート成型の際に、各セグメントの凸状突起をインサート成型金型の凹状係合部に係合させることによって、各セグメントの周方向の位置決め固定を、確実に簡単な構造でなすことができる。
【００１１】
更に、固定子鉄心がアウターロータタイプである場合、巻線実施時の固定子鉄心の固持部が鉄心ヨーク部の内周側になるので、インナーロータタイプで鉄心ヨーク部の外周側を固持する場合と比較すると、同じ回転方向トルクを発生するために必要な力が大きくなる。従って、絶縁樹脂製の部材に設けられた取付孔や取付部を利用する場合には、インナーロータタイプに比べてより強度を増す必要があるので、本発明を実施する効果も当然大きくなる。
【００１２】
更に、コイルが集中巻きされる場合には、固定子鉄心を一磁極ピッチの小さい振れ幅で周方向に高速度で揺動させる必要があり、そのために、固定子鉄心の固持部にかかる加速度も大きいものとなるので、上記同様に、本発明の実施効果が大きい。
【００１３】
また、本発明は、固定子鉄心の周方向の揺動並びに電線供給ノズルの固定子軸方向及び固定子鉄心に向かう前後方向の揺動との協動により鉄心歯部に巻線がなされる固定子の製造方法であって、前記凸状突起が巻線機の固定子鉄心支持ジグの凹状係合部に係合することにより固定子鉄心が固持され、それによって固定子鉄心の周方向の揺動がなされることを特徴とする電動機の固定子の製造方法である。
【００１４】
本発明に従えば、第一に記載した理由と同様に、固定子鉄心へ巻線を実施する際に、この凸状突起を対応する係合部に係合させることによって、固定子鉄心を容易且つ堅固に固持することができるので、絶縁樹脂製の被覆部材や鉄心ヨーク部の一部に設けられた外部機器への取付孔や取付孔が形成せられた取付部そのものを保持する必要がなくなる。そのため、強度を増すために絶縁樹脂製の取付部の形状を大きくしたり個数を増やしたりする必要が無く、又鉄心ヨーク部の一部に設けた取付孔を利用するために、鉄心ヨーク部の形状を大きくしたりして、鉄心重量を増加させることもなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１乃至図８に基づいて詳細に説明する。なお、実施例においては、本発明をアウターロータ形直流ブラシレスモータの固定子に適用した例を示すが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。
【００１６】
図１に示されるのは、本発明の実施例における固定子１０の全体構成を示す上面図、図２は図１のA−A断面図である。本実施例の場合、アウターロータ形であるので、ヨークから径方向内方に６個の凸状突起７０を設けた例を示している。図示しないが、固定子１０の外周には永久磁石を固定子１０に対向する向きに配設せられた回転子があって、固定子１０と一対になって、アウターロータ形ブラシレスモータを構成している。コイル５０は、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相コイルが、本実施例の場合、それぞれ１２組に分割されて、この被覆部材４０の上から各鉄心歯部２０ａに巻回され、それらが直列に接続されて全体の３相巻線を構成している。図中７０に示されるのが、凸状突起である。巻線機で巻線を実施する際には、固定子鉄心２０は、この凸状突起７０を、後に図７、図８で説明する巻線機の固定子鉄心支持ジグ９０の凹状係合部９２に係合した形で固持され、周方向の回転力はこの凸状突起７０を経由して伝えられる。
【００１７】
図３は、本発明の第1の実施例における固定子鉄心の上面図である。先の図２及び本図に示されるように、固定子鉄心は、円環状の鉄心ヨーク部２０ｂと鉄心ヨーク部２０ｂから径方向外方に複数個突設された鉄心歯部２０ａからなり、これらは打抜加工せられた珪素鋼鈑の薄板を積層して形成せられている。更に、鉄心ヨーク部２０ｂには、鉄心歯部２０ａとは径方向反対側に伸びる複数個の凸状突起７０が形成されている。
【００１８】
図４は、本発明の第２の実施例における固定子鉄心の上面図である。本図に示されるように、この場合の固定子鉄心２０は、円周方向にヨーク部２０ｂで連結せられる複数個のセグメント３０からなり、各セグメント３０には少なくとも１個の凸状突起７０が形成せられている。なお、インサート成型の際、インサート成型用金型は、各セグメント３０の凸状突起７０に対応する凹状係合部を有していて、各セグメント毎にその周方向の位置決め固定を確実に行うことが出来る。
【００１９】
図５は、本発明の実施例における固定子の巻線実装前の部分上面図である。固定子鉄心２０は、インサート成型等により、鉄心歯部２０ａの外周面と凸状突起７０の部分を除いたほぼ全面を、絶縁樹脂製の被覆部材４０で覆う工程を経た後に、本図に示す形状で、被覆部材４０を介して鉄心歯部２０ａへの巻線を実施される。
【００２０】
図６は、本発明の製造方法により、固定子に巻線を実施する時の、固定子と巻線機各部の配置構成及び動作を説明するための図面である。固定子鉄心２０は、インサート成型等の工程を経た後、本図に示す固定子鉄心支持ジグ９０上に載置せられる。巻線時の各部の動作を説明すると、この固定子鉄心支持ジグ９０は、図示しない回転駆動装置によって周方向に揺動せられ、電線供給ノズル８０は、図示しない固定子軸方向駆動装置によって固定子軸方向に揺動されると同時に、同じく図示しない前後駆動装置によって固定子鉄心２０に向かう前後方向に揺動せられる。これら３方向の揺動の協動によって固定子鉄心２０の鉄心歯部２０ａに巻線が実施される。電線供給ノズル８０は、通常は、コイル５０の相数分並列に設置され、各相の巻線が同時に実施される。本実施例の場合は３相コイルであるので、図示しないが、３個の電線供給ノズル８０が併置せられている。
【００２１】
図７は、同じく、巻線を実施するために、固定子を固定子鉄心支持ジグ９０の上に載置した時の配置構成を示す上面図である。本図に示すように、固定子鉄心２０の凸状突起７０は、巻線機の固定子鉄心支持ジグ９０の凹状係合部９２に係合され固定子鉄心２０が固持される。固定子鉄心支持ジグ９０の周方向の回転力は、凹状係合部９２から固定子鉄心２０の凸状突起７０に伝達せられ、固定子鉄心２０の周方向の揺動がなされる
【００２２】
図８は、本発明の製造方法における固定子鉄心支持ジグ９０の斜視図である。固定子鉄心２０は、凸状突起７０を固定子鉄心支持ジグ９０の凹状係合部９２に係合する状態にて、固定子鉄心支持ジグ９０の下部の歯車形状の台座の上に載置せられる。
【００２３】
なお、本実施例の場合、凸状突起７０断面は矩形形状のものを示しているが、この断面形状は台形、半円形、楕円型など固定子鉄心２０を固持して、巻線時の固定子鉄心支持ジグ９０からの周方向の回転駆動力を伝達できる強度を有するものであれば形状を問わない。また、この凸状突起７０の大きさは、本実施例のものでは、周方向の幅が約５ｍｍ、径方向の厚みが約３ｍｍである。機械的な強度の点および係合の容易さを考慮して、それぞれ幅で３〜２０ｍｍ、厚みで２〜１０ｍｍ程度であることが望ましい。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、巻線時の固定子鉄心への回転駆動力を、鉄心ヨーク部に形成した小さな凸状突起を介して伝えることができるので、従来技術のように、絶縁樹脂製の部材の一部に設けられた取付孔もしくは取付部を利用するために取付部全体の形状を大きくしたり個数を増やしたりする必要が無く、また、鉄心ヨーク部に設けた取付孔を利用するためにヨーク部の形状を大きくする必要もない。この結果、ヨークの形状に簡単な工夫を加えることによって、装置の一層の小型、軽量化を図ることが可能となった。
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【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例における固定子の上面図
【図２】図１のA−A断面図
【図３】 実施例における固定子鉄心上面図
【図４】別の実施例における固定子鉄心上面図
【図５】 実施例における固定子の巻線実装前の部分上面図
【図６】 本発明の製造方法により固定子に巻線を実施する時の、固定子と巻線機各部の配置構成及び動作を説明するための図面
【図７】本発明の製造方法において、固定子を鉄心支持ジグに載置した時の上面図
【図８】固定子鉄心支持ジグの斜視図
【符号の説明】
１０：固定子
２０：固定子鉄心
２０ａ：鉄心歯部
２０ｂ：鉄心ヨーク部
３０：セグメント
４０：絶縁樹脂製の被覆部材
５０：コイル
６０：取付部
６２：取付孔
７０：凸状突起
８０：電線供給ノズル
８２：線材
９０：固定子鉄心支持ジグ
９２：凹状係合部

Claims (5)

1. 環状の鉄心ヨーク部２０ｂとこの鉄心ヨーク部全周に複数個配設せられた鉄心歯部２０ａとを有する固定子鉄心２０と、インサート成型金型に前記固定子鉄心２０を設置して前記固定子鉄心２０の表面に絶縁樹脂製の被覆部材を前記鉄心歯部２０ａの外周面と凸状突起７０の部分を除いたほぼ全面に形成し、前記鉄心歯部２０ａに巻かれるコイル５０とを備えた電動機の固定子１０において、
   前記鉄心ヨーク部２０ｂに、前記インサート成型金型の凹状係合部に係合させ、巻線機の固定子鉄心支持ジグ９０の凹状係合部９２に係合する、前記鉄心歯部２０ａとは径方向反対側に伸びる複数個の前記凸状突起７０が形成されていることを特徴とする電動機の固定子。
2. 環状の鉄心ヨーク部２０ｂとこの鉄心ヨーク部全周に複数個配設せられた鉄心歯部２０ａとを有する固定子鉄心２０と、インサート成型金型に前記固定子鉄心２０を設置して前記固定子鉄心２０の表面に絶縁樹脂製の被覆部材を前記鉄心歯部２０ａの外周面と凸状突起７０の部分を除いたほぼ全面に形成し、前記鉄心歯部２０ａに巻かれるコイル５０とを備えた電動機の固定子１０において、
   前記鉄心ヨーク部２０ｂに、前記インサート成型金型の凹状係合部に係合させ、巻線機の固定子鉄心支持ジグ９０の凹状係合部９２に係合する、前記鉄心歯部２０ａとは径方向反対側に伸びる複数個の前記凸状突起７０が形成されている前記固定子鉄心２０が、円周方向に前記鉄心ヨーク部２０ｂで連結せられる複数個のセグメント３０からなり、前記各セグメント３０には少なくとも１個の前記凸状突起７０が形成せられ、前記各セグメント３０の前記凸状突起７０に対応する前記インサート成型金型の凹状係合部に、前記各セグメント毎にその周方向の位置決め固定を確実に行うことが出来ることを特徴とする電動機の固定子。
3. 前記固定子鉄心２０がアウターロータタイプであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動機の固定子。
4. 前記コイル５０が前記鉄心歯部２０ａに集中巻きされていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の電動機の固定子。
5. 前記固定子鉄心２０の周方向の揺動並びに電線供給ノズル８０の固定子軸方向および前記固定子鉄心２０に向かう前後方向の揺動との協動により前記鉄心歯部２０ａに巻線がなされる前記固定子１０の製造方法であって、前記インサート成型金型の凹状係合部に係合させ、巻線機の固定子鉄心支持ジグ９０の凹状係合部９２に係合する前記凸状突起７０が、巻線機の前記固定子鉄心支持ジグ９０の前記凹状係合部９２に係合することにより前記固定子鉄心２０が固持され、それによって前記固定子鉄心２０の周方向の揺動がなされ巻線されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機の固定子の製造方法。

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