特開 2017-229169 インシュレータ、電動機、及び送風装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-229169(P2017-229169A)

(43)【公開日】2017年12月28日

(54)【発明の名称】インシュレータ、電動機、及び送風装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/34 20060101AFI20171201BHJP

   H02K 3/46 20060101ALI20171201BHJP

【ＦＩ】

   H02K3/34 B

   H02K3/46 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-124130(P2016-124130)

(22)【出願日】2016年6月23日

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100170494

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 浩夫

(72)【発明者】

【氏名】塩谷 康仁

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 宗忠

(72)【発明者】

【氏名】日根 賢人

【テーマコード（参考）】

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H604AA08

5H604BB01

5H604BB08

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC15

5H604CC16

5H604DB01

5H604PB03

(57)【要約】

【課題】リブを有する絶縁部品により、部品単体で絶縁距離を確保すると共に、成形性向上効果も得られる、主に電動機に備わるインシュレータを提供する。
【解決手段】絶縁材としてステータコアを上下より覆う分割インシュレータとして、ステータコア内径の鍔部周方向両端から外周側に膨出する内側リブと、ステータコア外径側の継鉄部周方向両端から内周側に膨出する外側リブとを有する、主に電動機に備えられるインシュレータを提供する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周側に設けられた継鉄部と当該継鉄部から内周側に向けて延設された歯基部と当該歯基部の内周側先端部から周方向両側に延設された鍔部とを備えた複数のＴ字形状部を有する鉄心を覆う絶縁材としてのインシュレータであって、
前記鍔部の周方向両端から外周側に膨出する内側リブと、
前記継鉄部の周方向両端から内周側に膨出する外側リブとを備えたインシュレータ。

【請求項2】

前記内側リブ及び前記外側リブは、
前記鉄心の前記Ｔ字形状部を構成する前面側から当該前面に対向する背面側にわたって連続して設けられた請求項１記載のインシュレータ。

【請求項3】

前記内側リブは、
前記Ｔ字形状部において前記鍔部の周方向端部から対向する継鉄部の周方向端部方向に向けて膨出し、
前記外側リブは、
前記Ｔ字形状部において前記継鉄部の周方向端部から対向する鍔部の周方向端部よりもさらに外側に向けて膨出する請求項１または２に記載のインシュレータ。

【請求項4】

前記外側は、隣接するＴ字形状部における歯基部の内周側先端部である請求項３に記載のインシュレータ。

【請求項5】

前記インシュレータは、
前記鉄心の前記Ｔ字形状部を構成する前面側から嵌入するインシュレータ部材Ａと、
前記前面に対向する背面側から嵌入するインシュレータ部材Ｂと、
前記インシュレータ部材Ａのインシュレータ部材Ｂに対向する先端部に前記鉄心の歯基部と接触する接触面の厚みよりも薄い薄肉部と、
前記インシュレータ部材Ｂのインシュレータ部材Ａに対向する先端部に前記鉄心の歯基部と接触する接触面の厚みよりも薄い薄肉部とを備え、
前記薄肉部を互いに係合させて前記インシュレータ部材Ａと前記インシュレータＢとを結合するオーバーラップ構造を有する請求項１から４のいずれかに記載のインシュレータ。

【請求項6】

前記薄肉部は、
前記鉄心の回転軸に垂直な断面における断面視にして前記内側リブの先端から前記外側リブの先端にわたって設けられる請求項５記載のインシュレータ。

【請求項7】

前記内側リブ及び外側リブは、
前記鉄心の歯基部と接触する接触面の厚みよりも厚く、
前記内側リブ及び外側リブに対応する先端薄肉部は、
前記薄肉部の厚みより厚い請求項６記載のインシュレータ。

【請求項8】

外周側に設けられた継鉄部と当該継鉄部から内周側に向けて延設された歯基部と当該歯基部の内周側先端部から周方向両側に延設された鍔部とを備えた複数のＴ字形状部を有する鉄心と、
前記鉄心の全周にわたって設けられた請求項１から７のいずれかに記載のインシュレータと、
前記インシュレータに巻回される巻線とを備えた電動機。

【請求項9】

請求項８に記載の電動機を備えた送風装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インシュレータ、電動機、及び送風装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ステータコア、即ち鉄心と巻回される巻線との絶縁のため、ステータコア内径と巻線間の絶縁距離確保にはインシュレータにリブを形成とすることが知られている。

【0003】

以下、その構成について図７を参照しながら説明する。

【0004】

図７に示すように、ステータコア内径側から突出する内周側リブ１１１を備えることで、ステータコアの一部である鍔部１１２の端部と、巻回される巻線１１３との絶縁距離１１５を確保し、さらに巻線１１３の巻回時における内周側壁１１４の倒れを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−３３２１３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このような従来のインシュレータでは、鉄心外周が連続的に樹脂で覆われているため、鉄心の内周と巻線のみの絶縁距離を考慮すれば良かった。しかしながら鉄心のサイズが大きくなると、嵌め込みの作業性や強度を考慮した場合、インシュレータを一体として樹脂成形することが困難となる場合がある。また、分割鉄心を採用した場合には、外周樹脂が非連続となり空隙が発生するため、絶縁距離の制約を満足できず、一般に追加部材などにより絶縁距離の延長を図っているが、部品管理工数増加や部品点数増加によるコスト増加が課題であった。

【課題を解決するための手段】

【0007】

そして、この目的を達成するために、本発明に係るインシュレータは、鍔部の周方向両端から外周側に膨出する内側リブと、継鉄部の周方向両端から内周側に膨出する外側リブとを備え、これにより所期の目的を達成するものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、単一材料により部品点数を低減でき、樹脂成形性の向上が図れるため低コストで、高品質な電動機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１に係る電動機の平面図

【図2】本発明の実施の形態１に係るステータの平面図

【図3】本発明の実施の形態１に係るインシュレータ部材と鉄心の斜視図

【図4】本発明の実施の形態１に係るインシュレータ部材Ａの背面図と一部断面図

【図5】本発明の実施の形態１に係るインシュレータ部材Ｂの背面図と一部断面図

【図6】本発明の実施の形態１に係るステータの一部径方向断面図

【図7】従来のステータコアを示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。

【0011】

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0012】

まず、図１および図２を用いて本実施の形態に係る電動機１５について説明する。なお図１は、本実施の形態に係る電動機１５の天面側から見た平面図である。

【0013】

電動機１５は、回転軸１７を軸中心として回転するロータと、ロータの外周側に設けられたステータ１４とを備えている。なお、図１は、電動機１５の概略構造を示すものであり、電動機１５の外郭やロータ等は便宜上省略している。

【0014】

ステータ１４は、ステータコアすなわち鉄心１６と、インシュレータ１と、巻線１３とを備える。

【0015】

鉄心１６は、円筒形状を有し、円筒形状における中心軸である回転軸１７に垂直な断面を規定した際に、断面視にして中空円形、すなわちドーナツ形状を有する。鉄心１６は、複数のＴ字形状部（後述のＴ字形状部１８）を周方向に連結して構成されるが、詳細は後述する。

【0016】

インシュレータ１は、円筒形状を有する鉄心１６に対して、回転軸１７の軸方向における上下から鉄心１６に被せて当該鉄心１６を覆う構成を有する。つまりインシュレータ１は、インシュレータ部材Ａとインシュレータ部材Ｂとから構成される。インシュレータ１は、内側リブ２と外側リブ３を備えているが詳細は後述する。

【0017】

巻線１３は、銅やアルミニウムの合金を主な素材とする導電線であり、インシュレータ１を介して複数のＴ字形状部１８に対して巻装され、すなわちインシュレータ１に巻回される。巻線１３は、図示しない交流電源、或いはインバータ回路等を介して直流電源に接続されて通電されることで、回転軸１７を中心にロータを回動させる。

【0018】

続いて、図２を用いてステータ１４の詳細構造について説明する。なお図２は、ステータ１４の平面図である。図２については、ステータ１４を構成する巻線１３は便宜上省略している。

【0019】

図２においては、鉄心１６全周にわたって当該鉄心１６とほぼ同一形状のインシュレータ１が覆っており、インシュレータ１が鉄心１６と図示しない巻線１３との絶縁材として機能する。

【0020】

鉄心１６は、図２に示すようにＴ字形状部１８を、回転軸１７を中心に周方向に複数個（図２においては８個）連結して構成される。但し、鉄心１６は、必ずしも個々に分解可能なＴ字形状部１８を複数個連結する必要は無く、複数のＴ字形状部１８を円形に連結した形状として一体に構成してもよい。これはインシュレータ１についても同様である。

【0021】

Ｔ字形状部１８は、継鉄部１２と、歯基部１０と、鍔部１１とを備える。

【0022】

継鉄部１２は、鉄心１６の外周に設けられ、鉄心１６の外周面を構成する。

【0023】

歯基部１０は、継鉄部１２から内周側に向けて延設され、回転軸１７に垂直な断面における断面視にして矩形の部位として設けられる。

【0024】

鍔部１１は、歯基部１０の内周側先端部から周方向両側に延設された部位として設けられる。鍔部１１は、歯基部１０の内周先端部から遠ざかるに従い、漸次径方向の厚みが薄く構成されている。鍔部１１は、隣接する鍔部１１とは接触していないが、鉄心１６の内周面を構成する。

【0025】

鉄心１６は、言い換えると、外周を構成する円筒形の継鉄部１２と、内周を構成する円筒形の鍔部１１とを歯基部１０が連結して構成される。なお、１つの歯基部１０の周方向の幅は、１つの継鉄部１２における周方向の長さよりも短く、かつ１つの鍔部１１における周方向の長さよりも短い。

【0026】

続いて、インシュレータ１を構成するインシュレータ部材Ａ及びインシュレータ部材Ｂについて図３、図４、図５を用いて詳しく説明する。なお図３はインシュレータ部材と鉄心１６の斜視図である。図４は、本実施の形態に係るインシュレータ部材Ａ１ａの背面図とＡ−Ａにおける断面図である。また、図５は、本実施の形態に係るインシュレータ部材Ｂ１ｂの背面図とＢ−Ｂにおける断面図である。

【0027】

インシュレータ１は、鉄心１６を構成するＴ字形状部１８のＴ字形状を有する前面１９側から鉄心１６に向かって嵌入するインシュレータ部材Ａ１ａと、前面１９の背面である背面２０側から嵌入するインシュレータ部材Ｂ１ｂとから構成される。

【0028】

インシュレータ部材Ａ１ａは、外周側で継鉄部１２の内周面に当接する外周壁２１ａと、内周側で鍔部１１の外周面に当接する内周壁２２ａと、外周壁２１ａと内周壁２２ａとを連結して歯基部１０を覆う連結部２３ａと、オーバーラップ部９ａとを備える。

【0029】

外周壁２１ａは、矩形の板状で一辺２４ａから当該一辺に対向する他辺２５ａ方向に向けて切り欠き２６ａが設けられており、全体としてＵ字形状を有する。外周壁２１ａは、一辺２４ａと他辺２５ａとに隣接する２つの側辺２７ａには、当該側辺２７ａ全体（図３における上端から下端まで）にわたって外側リブ３ａが設けられている。

【0030】

内周壁２２ａは、矩形の板状で一辺２８ａから当該一辺に対向する他辺２９ａ方向に向けて切り欠き３０ａが設けられており、全体としてＵ字形状を有する。内周壁２２ａは、一辺２８ａと他辺２９ａとに隣接する２つの側辺３１ａには、当該側辺３１ａ全体にわたって内側リブ２ａが設けられている。

【0031】

連結部２３ａは、外周壁２１ａにおける切り欠き２６ａの縁部と内周壁２２ａにおける切り欠き３０ａの縁部とを、切り欠き方向を揃えてかつ一定の距離を空けて接続している。ここで一定の距離とは、継鉄部１２の内周面と鍔部１１の外周面との距離であり、歯基部１０の径方向の長さと一致する。つまり連結部２３ａは、径方向に一定の距離を備えたトンネル形状を成す。連結部２３ａのトンネル形状における内周を歯基部１０と接触させることにより、鉄心１６に嵌入させることができる。

【0032】

オーバーラップ部９ａは、外周壁２１ａにおける他辺２５ａの両端部から、連結部２３ａのトンネル形状における脚部（底部）を介して内周壁２２ａにおける他辺２９ａの両端部に至る２本の薄肉部であるが詳細は後述する。

【0033】

インシュレータ部材Ｂ１ｂは、基本的にインシュレータ部材Ａ１ａと同一形状であるが、側辺が側辺２７ａ、側辺３１ａよりも短い。

【0034】

インシュレータ部材Ｂ１ｂは、外周側で継鉄部１２の内周面に当接する外周壁２１ｂと、内周側で鍔部１１の外周面に当接する内周壁２２ｂと、外周壁２１ａと内周壁２２ｂとを連結して歯基部１０を覆う連結部２３ｂと、オーバーラップ部９ｂとを備える。

【0035】

外周壁２１ｂは、矩形の板状で一辺２４ｂから当該一辺に対向する他辺２５ｂ方向に向けて切り欠き２６ｂが設けられており、全体としてＵ字形状を有する。なお、図３上ではＵ字形状を上下反転して示している。外周壁２１ｂは、一辺２４ｂと他辺２５ｂとに隣接する２つの側辺２７ｂには、当該側辺２７ｂ全体（図３における上端から下端まで）にわたって外側リブ３ｂが設けられている。

【0036】

内周壁２２ｂは、矩形の板状で一辺２８ｂから当該一辺に対向する他辺２９ｂ方向に向けて切り欠き３０ｂが設けられており、全体としてＵ字形状を有する。内周壁２２ｂは、一辺２８ｂと他辺２９ｂとに隣接する２つの側辺３１ｂには、当該側辺３１ｂ全体にわたって内側リブ２ｂが設けられている。

【0037】

連結部２３ｂは、外周壁２１ｂにおける切り欠き２６ｂの縁部と内周壁２２ｂにおける切り欠き３０ｂの縁部とを、切り欠き方向を揃えてかつ一定の距離を空けて接続している。つまり連結部２３ｂは、径方向に一定の距離を備えたトンネル形状を成す。連結部２３ｂのトンネル形状における内周を歯基部１０と接触させることにより、鉄心１６に嵌入させることができる。

【0038】

オーバーラップ部９ｂは、外周壁２１ｂにおける他辺２５ｂの両端部から、連結部２３ｂのトンネル形状における脚部を介して内周壁２２ｂにおける他辺２９ｂの両端部に至る２本の薄肉部であるが詳細は後述する。

【0039】

インシュレータ部材Ａ１ａ及びインシュレータ部材Ｂ１ｂは、図４、図５に示すように、それぞれ樹脂肉厚部６を備えている。

【0040】

樹脂肉厚部６は、０．６ｍｍ程度の肉厚を有し、鉄心１６と巻線１３の絶縁距離を確保するため、継鉄部１２の内径側面から、歯基部１０の側面を介して鍔部１１の外径側面まで連続して、鉄心１６に面する（接触する）部分に設けられている。言い換えると、鉄心１６と、外周壁２１ａ、内周壁２２ａ、連結部２３ａ、との接触面は、後述の薄肉部を除いて、樹脂肉厚部６で構成される。また、鉄心１６と、外周壁２１ｂ、内周壁２２ｂ、連結部２３ｂとの接触面は、同じく後述の薄肉部を除いて、樹脂肉厚部６で構成される。

【0041】

オーバーラップ部９は、インシュレータ部材Ａ１ａとインシュレータ部材Ｂ１ｂが互いに接する部分において、それぞれ薄肉部７ａと薄肉部７ｂとにより係合する。

【0042】

すなわち、オーバーラップ部９ａを構成する薄肉部７ａは、例えば図４（ｂ）に示すように、切り欠き２６ａの入り口近傍に設けられた、インシュレータ部材Ａ１ａとインシュレータ部材Ｂ１ｂが互いに接する接面３２から他辺２５ａに向けて延設されている。薄肉部７ａは、オーバーラップ部９ａ全周にわたって軸方向に樹脂肉厚部６の半分程度の厚み０．３ｍｍを有している。

【0043】

また、オーバーラップ部９ｂを構成する薄肉部７ｂは、例えば図５（ｂ）に示すように、切り欠き２６ｂの入り口近傍に設けられた接面３２から他辺２５ｂに向けて延設されている。薄肉部７ｂは、オーバーラップ部９ｂ全周にわたって軸方向に樹脂肉厚部６の半分程度の厚み０．３ｍｍを有している。

【0044】

インシュレータ部材Ａ１ａとインシュレータ部材Ｂ１ｂを鉄心１６に嵌め込む際には、オーバーラップ部９ａとオーバーラップ部９ｂとを対向させて、切り欠き２６ａと切り欠き２６ｂとを歯基部１０に接触させながら挿入する。その後、互いに対向するインシュレータ部材Ａ１ａの薄肉部７ａとインシュレータ部材Ｂ１ｂの薄肉部７ｂとを、オーバーラップ部９の全周にわたって重ねることで、インシュレータ部材Ａ１ａとインシュレータ部材Ｂ１ｂが係合する。なお、オーバーラップ部９は、薄肉部７ａが巻線１３側に、薄肉部７ｂが鉄心１６側にそれぞれ寄せられており、薄肉部７ａと薄肉部７ｂとが重なることで、段差無く、かつ樹脂肉厚部６と略同一の厚みとなる。このオーバーラップ構造により、インシュレータ部材Ａ１ａとインシュレータ部材Ｂ１ｂとは重なりをもってＴ字形状部１８を空隙なく覆うことができる。

【0045】

また、インシュレータ部材Ａ１ａとインシュレータ部材Ｂ１ｂは、鍔部１１の周方向両端から外周側に膨出する内側リブ２ａ、内側リブ２ｂと、継鉄部の周方向両端から内周側に膨出する外側リブ３ａ、外側リブ３ｂとをそれぞれ備えている。

【0046】

内側リブ２ａと内側リブ２ｂとは、共に側辺３１ａ、側辺３１ｂ全体にわたって設けられているため、図３（ｂ）に示すインシュレータ１形成時には、Ｔ字形状部１８の前面１９から背面２０にわたって連続して形成される。

【0047】

外側リブ３ａと外側リブ３ｂは、共に側辺２７ａ、側辺２７ｂ全体にわたって設けられているため、図３（ｂ）に示すインシュレータ１形成時には、Ｔ字形状部１８の前面１９から背面２０にわたって連続して形成される。

【0048】

内側リブ２や外側リブ３は、接触面、すなわち樹脂肉厚部６よりも厚く構成されている。例えば、内側リブ２及び外側リブ３においては、巻回される巻線１３を支える強度の観点から樹脂肉厚部６のよりも厚く、内側リブ２は１ｍｍ程度、外側リブ３は２．５ｍｍ程度の厚みを有する。

【0049】

内側リブ２ａ、外側リブ３ａは、図４（ａ）に示すように、内側リブ２ａの先端から外側リブ３ａの先端にわたって薄肉部が設けられている。そして内側リブ２ａ、外側リブ３ａに対応する薄肉部は、他の薄肉部よりも厚みが厚いため先端薄肉部３３として区別する。先端薄肉部３３もオーバーラップ部９同様、対応する先端薄肉部同士が係合し、段差無く、内側リブ２や外側リブ３を構成する。

【0050】

内側リブ２や外側リブ３は、先端薄肉部３３の係合により係合後においても空隙を生じることなく絶縁距離を確保できる。そして、一般的に薄肉部の末端部で多発する成形課題の引け反りの抑制が可能となる。これにより引け反り要因によるインシュレータ部材Ａ１ａ、インシュレータ部材Ｂ１ｂの係合時の段差防止に繋がるため、巻線１３巻回時の断線を防止することができる。

【0051】

内側リブ２は、図４（ａ）、図５（ａ）の矢印３６に示すように、鍔部１１の周方向端部から対向する継鉄部１２の周方向端部に向けて膨出している。なお、継鉄部１２が連続した一体形状を成す場合においては、継鉄部１２上であって、隣接する歯基部１０から等距離の位置を周方向端部と規定する。

【0052】

外側リブ３は、図４（ａ）、図５（ａ）の矢印３７に示すように、継鉄部１２の周方向端部から対向する鍔部１１の周方向端部よりもさらに外側に向けて膨出している。なお外側とは、例えば隣接するＴ字形状部１８における歯基部１０の内周側先端３５が含まれる。なお都合上、図４（ａ）、図５（ａ）における内周側先端３５は、Ｔ字形状部１８自身のものを示している。

【0053】

このように、内側リブ２と外側リブ３とを全てのインシュレータ１について設けることにより、図６のステータ１４の一部径方向断面図に示すように、巻線１３を巻回後においても追加部材なく非充電部である継鉄部１２側の鉄心１６および、鍔部１１側の鉄心１６と充電部である巻線１３に対し必要な絶縁距離を確保することができる。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明にかかる電動機は、絶縁材であるインシュレータの内周側及び外周側にリブを設けることで絶縁距離を確保でき、インシュレータの組立性向上、およびインシュレータへの巻線巻回時の断線不良を大幅に低減することが可能とするものなので、家電機器等に使用される電動機として有用である。

【符号の説明】

【0055】

１ インシュレータ
１ａ インシュレータ部材Ａ
１ｂ インシュレータ部材Ｂ
２，２ａ，２ｂ 内側リブ
３，３ａ，３ｂ 外側リブ
６ 樹脂肉厚部
７ａ，７ｂ 薄肉部
９，９ａ，９ｂ オーバーラップ部
１０ 歯基部
１１ 鍔部
１２ 継鉄部
１３ 巻線
１４ ステータ
１５ 電動機
１６ 鉄心
１７ 回転軸
１８ Ｔ字形状部
１９ 前面
２０ 背面
２１ａ，２１ｂ 外周壁
２２ａ，２２ｂ 内周壁
２３ａ，２３ｂ 連結部
２４ａ，２４ｂ，２８ａ，２８ｂ 一辺
２５ａ，２５ｂ，２９ａ，２９ｂ 他辺
２６ａ，２６ｂ，３０ａ，３０ｂ 切り欠き
２７ａ，２７ｂ，３１ａ，３１ｂ 側辺
３２ 接面
３３ 先端薄肉部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】