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1. (WO2015146019) 外転型電動機およびそれを搭載した天井扇
Document

明 細 書

発明の名称 外転型電動機およびそれを搭載した天井扇

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015  

図面の簡単な説明

0016  

発明を実施するための形態

0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051  

産業上の利用可能性

0052  

符号の説明

0053  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 外転型電動機およびそれを搭載した天井扇

技術分野

[0001]
 本発明は、速度調整機能を備え、巻線間の渡り線の配線構造に特徴を有する外転型電動機、およびそれを搭載した天井扇に関する。

背景技術

[0002]
 従来の外転型電動機は、一体型の固定子鉄心に適当な絶縁処理を施し、同心円状に2相の巻線を巻装するものである(例えば、特許文献1を参照)。
[0003]
 以下、従来の外転型電動機について、図9および図10を参照しながら説明する。
[0004]
 図9は、従来の外転型電動機の固定子の一部分を示す平面図である。図10は、従来の外転型電動機の速度調整を示す結線図である。図9に示すように、固定子鉄心100は、中心に中空軸を保持する孔101を有する。また、その外周近傍に、複数の第1歯部102と、ここから外周方向に二股に延設する第2歯部103とを有する。この第1歯部102と第2歯部103によって、第1スロット104と第2スロット105が形成されている。第1スロット104には、A相巻線109が巻装されている。第2スロット105には、B相巻線110が巻装されている。また、第1スロット104および第2スロット105から外周方向へ向けて放射状に、第1スロット開口部106および第2スロット開口部107が形成されている。図10に示すように、A相巻線109とB相巻線110には、運転用コンデンサ111が電気的に接続されている。
[0005]
 また、従来の外転型電動機は、速度調整にコンデンサを用いることが一般的である。電源に接続された速度調整部112は、速度調整用コンデンサを備えている。速度調整部112は、種々の容量設定により、電動機に印加する電圧を変動させることができる。これにより、電動機の回転速度が調整されている(例えば、特許文献2を参照)。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 特開2009-71913号公報
特許文献2 : 特開昭62-48997号公報

発明の概要

[0007]
 ところが、従来の外転型電動機は、以下のような課題を有している。
[0008]
 複数段の速度調整切り替えを実現するためには、複数の速度調整用コンデンサが必要となる。このため、外転型電動機の小型化および薄型化が妨げられる。
[0009]
 また、この課題を解決するために、別の外転型電動機は、外転型電動機の固定子巻線に複数の速度調整コイルを構成し、巻線タップによる速度調整機能を備える。これにより、上記の速度調整用コンデンサを不要とすることができる。
[0010]
 しかしながら、別の外転型電動機は、フライヤー巻線機にて巻線作業が行われ、固定子鉄心の磁極歯部に外方から円環状に一周ずつ巻線コイルが巻回されている。このため、前工程にて巻装された巻線コイルの渡り線が、確実に内周側を渡らないと、後工程にて、その上から重ねて巻装された巻線コイルが前述の渡り線に接触する。よって、渡り線に過度のテンションが加わり、巻線の損傷や断線が生じる。したがって、外転型電動機の品質を高く保てないという課題がある。
[0011]
 また、前工程にて巻装された巻線コイルの渡り線が、後工程の巻線作業を妨げる。このため、巻線が整然ときれいに巻かれず、巻線の占積率を向上させることが困難となる。
[0012]
 本発明は、上記の課題を解決するものであり、巻線タップによる速度調整機能を備えつつ、固定子の巻線作業を円滑に行うことができ、品質を高く保つことができる外転型電動機、およびそれを搭載した天井扇を提供することを目的とする。
[0013]
 本発明の外転型電動機は、複数のスロットが円環状に設けられた固定子鉄心、複数のスロットに巻装された固定子巻線、および、固定子巻線と固定子鉄心との間に設けられ、固定子巻線と固定子鉄心との絶縁を行うインシュレータを有する固定子を備える。また、固定子鉄心の外周側面に対向して、回転可能に取り付けられた回転子を備える。複数のスロットは、固定子鉄心の外周側面から内方に設けられた複数の外周側スロットと、複数の外周側スロットより内方に設けられた複数の内周側スロットとからなる。固定子巻線は、複数の外周側スロットに巻装された外周側固定子巻線と、複数の内周側スロットに巻装された内周側固定子巻線とからなる。また、本発明の外転型電動機は、複数の内周側スロットの内方に、円環状の渡り線支持部が設けられ、渡り線支持部は、回転軸方向に突出した係止部を備える。また、内周側固定子巻線の巻線間を渡る渡り線を、係止部の内周側を渡すことによって支持する。
[0014]
 これにより、巻線タップによる速度調整機能を備えつつ、固定子の巻線作業を円滑に行うことができ、品質を高く保つことができるという、所期の目的を達成する。
[0015]
 本発明の外転型電動機によれば、内周側固定子巻線の渡り線が内周側スロットの内方を渡ることになる。よって、渡り線が巻線作業を妨げることがない。したがって、巻線の損傷や断線を防止し、外転型電動機の品質を高く保つことができる。

図面の簡単な説明

[0016]
[図1] 図1は、本発明の実施の形態の外転型電動機を搭載した天井扇の側面図である。
[図2] 図2は、本発明の実施の形態の外転型電動機の全体構成を示す断面図である。
[図3] 図3は、本発明の実施の形態の外転型電動機の固定子の分解斜視図である。
[図4] 図4は、本発明の実施の形態の外転型電動機の巻線が巻装される前の固定子の斜視図である。
[図5] 図5は、図4の要部を拡大して示す斜視図である。
[図6] 図6は、本発明の実施の形態の外転型電動機の巻線が巻装された状態を示す固定子の斜視図である。
[図7] 図7は、本発明の実施の形態の外転型電動機の速度調整を示す結線図である。
[図8] 図8は、本発明の実施の形態の外転型電動機の係止部に沿って巻線間に渡り線を渡す方向を示す平面図である。
[図9] 図9は、従来の外転型電動機の固定子の一部分を示す平面図である。
[図10] 図10は、従来の外転型電動機の速度調整を示す結線図である。

発明を実施するための形態

[0017]
 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。
[0018]
 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態の外転型電動機を搭載した天井扇の側面図である。
[0019]
 この天井扇1は、天井に取り付けられる扇風機であり、シーリングファンとも呼ばれる。天井扇1の駆動源として、外転型電動機2が用いられる。支柱4は、天井から下向きに固定されている。その支柱4には、中空軸6が接続されている。中空軸6の先端に、羽根3を備えた外転型電動機2が取り付けられている。外転型電動機2は本体カバー5と上部カバー11とで覆われている。
[0020]
 図2は、本発明の実施の形態の外転型電動機2の全体構成を示す断面図である。
[0021]
 この外転型電動機2は、コンデンサ誘導電動機である。中空軸6には、インシュレータ7を介して固定子鉄心16にA相巻線8(内周側固定子巻線)およびB相巻線9(外周側固定子巻線)が巻回された、固定子20が固定されている。A相巻線8およびB相巻線9の引出線は、結線処理が施されている。引出線は、中空軸を介して、運転用コンデンサ10および電源線28と電気的に接続されている。
[0022]
 そして、固定子鉄心16の周囲に、中空軸6を中心として、回転子鉄心17が、固定子鉄心16と空隙を介して配設されている。この回転子鉄心17は、回転子カバー12に圧入保持されて、外転型の回転子18とされている。また、上部カバー11には、軸受ハウジング部13bが設けられている。回転子カバー12には、軸受ハウジング部13aが設けられている。軸受ハウジング部13aは玉軸受14aを介して、軸受ハウジング部13bは玉軸受14bを介して、それぞれ、中空軸6に回転可能に取り付けられている。固定子鉄心16の上面、A相巻線8の内周側には、円環状の渡り線支持部41が設けられている。A相巻線8の巻線間を渡る渡り線42が、係止部45の内周側を渡して、支持されている。
[0023]
 図3は、本発明の実施の形態の外転型電動機2の固定子20の分解斜視図である。固定子鉄心16は、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層してなる。固定子鉄心16は、その中心部に中空軸6を圧入保持する中心孔21を有する。固定子鉄心16は、中心孔21の外周側に、等間隔で、放射状に位置して、A相巻線8を巻装する第1歯部22と、この第1歯部22から更に外周方向に二股に延設して、B相巻線9を巻装する第2歯部23とを有する。
[0024]
 また、隣り合う第1歯部22どうしの間に、内周側の第1スロット24が形成されている。二股に延設した第2歯部23どうしの間に、外周側の第2スロット25が形成されている。
[0025]
 固定子鉄心16には、渡り線支持部41を位置決めする位置決め孔26と、巻線作業の際に巻線機に固定子鉄心16を位置決めする位置決め孔27とが形成されている。
[0026]
 樹脂成型品からなるインシュレータ7aおよびインシュレータ7bは、固定子鉄心16の回転軸方向両側から挟み込む。インシュレータ7aおよびインシュレータ7bは、A相巻線8およびB相巻線9がそれぞれの歯部に巻装された際に、A相巻線8およびB相巻線9と固定子鉄心16との間を絶縁する。
[0027]
 円環状の樹脂成型品からなる渡り線支持部41には、位置決め突起43が固定子鉄心16側に突き出している。
[0028]
 図4は、本発明の実施の形態の外転型電動機の巻線が巻装される前の固定子の斜視図である。渡り線支持部41は、固定子鉄心16に、軸方向から装着される。その際、渡り線支持部41の位置決め突起43が、固定子鉄心16の位置決め孔26に挿入され、位置決めがなされる。
[0029]
 次に、図5から図8を用いて、本実施の形態の最も特徴的な部分である、渡り線の配線構造について説明する。
[0030]
 図5は、図4の要部を拡大して示す斜視図である。渡り線支持部41は、第1スロット24の内方に設けられている。渡り線支持部41は、回転軸方向に突出した係止部45を備えている。係止部45の内周側周りのほぼ半周に、案内溝46を形成する案内壁47が設けられている。案内溝46は、渡り線の引き込み側48の幅と引き出し側49の幅が異なっている。すなわち、引き込み側48の幅が引き出し側49の幅よりも広く形成されている。
[0031]
 図6は、本発明の実施の形態の外転型電動機の巻線が巻装された状態を示す固定子の斜視図である。固定子鉄心16には、内側のA相巻線8および外側のB相巻線9が巻装されている。
[0032]
 ここで、渡り線支持部41においては、A相巻線8の巻線間を渡る渡り線42が、係止部45の内周側を渡すことによって支持されている。図2に示すように、渡り線支持部41は固定子鉄心16の上に設けられているので、案内溝46の高さも、渡り線42がA相巻線8から出る高さとほぼ同じになっている。これにより、A相巻線8の渡り線42が第1スロット24より内方を渡ることになるので、渡り線が巻線作業を妨げることがない。さらに、案内溝46がA相巻線8の巻き終わった巻線とほぼ同じ高さになる。したがって、巻線の損傷や断線を防止し、外転型電動機の品質を高く保つことができる。
[0033]
 また、フライヤー巻線機により、固定子鉄心16の外周側面から内方に向かって巻回された渡り線42が、案内壁47に沿って案内溝46に案内され、係止部45に確実に保持される。案内溝46の渡り線の引き込み側48の幅が広いため、渡り線を引き込み易く、巻線作業が容易となる。
[0034]
 また、案内溝46の渡り線の引き出し側49の幅が狭いため、渡り線42の引き出し位置の精度が向上する。したがって、巻線の損傷や断線を防止し、外転型電動機の品質を高く保つことができる。
[0035]
 次に、速度調整用の巻線タップについて説明する。図7は、本発明の実施の形態の外転型電動機の3段の速度調整を示す結線図である。
[0036]
 補助巻線58は、速度調整巻線61、速度調整巻線62および運転用コンデンサ10と直列に接続されている。補助巻線58、速度調整巻線61、速度調整巻線62および運転用コンデンサは、主巻線59と並列に接続されている。ここで主巻線59は前述のB相巻線9を示し、補助巻線58と速度調整巻線61および62は、前述のA相巻線を示す。
[0037]
 強運転タップ65は、主巻線59の巻き始め線59sと速度調整巻線62の巻き始め線62sとの引出線からなる。中運転タップ66は、速度調整巻線62の巻き終り線62eと速度調整巻線61の巻き始め線61sとの引出線からなる。弱運転タップ67は、速度調整巻線61の巻き終り線61eと補助巻線58の巻き始め線58sとの引出線からなる。
[0038]
 そして、電源64の一方を強運転タップ65に接続すると、外転型電動機のノッチは強運転となる。同様に、電源64の一方を中運転タップ66に接続すると中運転となる。電源64の一方を弱運転タップ67に接続すると弱運転となる。すなわち、本実施の形態の外転型電動機は、巻線タップによる速度調整機能を備えており、速度調整用コンデンサが不要となる。したがって、本実施の形態は、外転型電動機の小型化および薄型化に寄与することができる。
[0039]
 図8は、本発明の実施の形態の外転型電動機の係止部45に沿って巻線間に渡り線42を渡す方向を示す平面図である。巻線作業は、フライヤー巻線機により、固定子鉄心16の外周側面から内方に向かって行われる。
[0040]
 まず、A相巻線8(補助巻線58、速度調整巻線61、速度調整巻線62)について説明する。矢印AはA相巻線8の上側の向きを示している。補助巻線58は巻き始め線58sから始まり、第1歯部22に矢印Aの向きに巻回されると、渡り線支持部41の係止部45の内周側を渡され、次に隣接する第1歯部22に矢印Aの向きに巻回される。
[0041]
 全ての第1歯部22に、円環状に一周巻回された後、巻き終り線58eが引き出される。同様に、速度調整巻線61は巻き始め線61sから始まり、巻回された補助巻線58の上を重ねて円環状に一周巻回され、巻き終り線61eが引き出される。次に、速度調整巻線62は巻き始め線62sから始まり、巻回された速度調整巻線61の上を重ねて円環状に一周巻回され、巻き終り線62eが引き出される。その際、巻線間を渡る渡り線は、内周側スロットの内方を渡る。したがって、巻線間を妨げるものはないため、巻線の損傷や断線の恐れがなく、速度調整巻線を重ねて巻くことができ、巻線の占積率を向上することができる。
[0042]
 続いて、B相巻線9(主巻線59)について説明する。矢印BはB相巻線9の上側の向きを示している。主巻線59は巻き始め線59sから始まり、第2歯部23に矢印Bの向きに巻回されると、次に隣接する第2歯部23に矢印Bの向きに巻回される。全ての第2歯部23に円環状に一周巻回された後、巻き終り線59eが引き出される。
[0043]
 巻線を全て巻き終った後、前述の各巻線の巻き始め線と巻き終り線(58s、58e、61s、61e、62s、62e、59s、59e、)は、渡り線支持部41に備えられた引出線支持部44により支持され、図7に示したとおり結線される。これにより、A相巻線およびB相巻線の渡り線に、各引出線を接触することなく、電源および運転用コンデンサに接続することができる。よって、結線作業が容易となる。したがって、巻線の損傷や断線を防止し、外転型電動機の品質を高く保つことができる。
[0044]
 このような構造にすれば、渡り線支持部41は、固定子鉄心16の軸方向一端側に配置されるので、渡り線支持部41が一部品のみで実現できる。したがって、外転型電動機の部品点数の低減が可能となり、また外転型電動機の薄型化に寄与することができる。
[0045]
 以上のように、本発明の実施の形態の外転型電動機2は、複数のスロットが円環状に設けられた固定子鉄心16、複数のスロットに巻装された固定子巻線、および、固定子巻線と固定子鉄心16との間に設けられ、固定子巻線と固定子鉄心16との絶縁を行うインシュレータ7を有する固定子20を備える。また、固定子鉄心16の外周側面に対向して、回転可能に取り付けられた回転子18を備える。また、複数のスロットは、固定子鉄心16の外周側面から内方に設けられた、第2スロット25に相当する複数の外周側スロットと、複数の外周側スロットより内方に設けられた、第1スロット24に相当する複数の内周側スロットとからなる。また、固定子巻線は、複数の外周側スロットに巻装された外周側固定子巻線9と、複数の内周側スロットに巻装された内周側固定子巻線8とからなる。また、複数の内周側スロットの内方に、円環状の渡り線支持部41が設けられている。また、渡り線支持部41は、回転軸方向に突出した係止部45を備える。また、内周側固定子巻線8の巻線間を渡る渡り線42を、係止部45の内周側を渡すことによって支持する。これにより、内周側固定子巻線8の渡り線42が複数の内周側スロットの内方を渡ることになる。よって、渡り線42が巻線作業を妨げることがない。したがって、巻線の損傷や断線を防止し、外転型電動機2の品質を高く保つことができる。
[0046]
 また、係止部45の内周側周りの半周に、案内溝46を形成する案内壁47が設けられる。これにより、フライヤー巻線機によって、固定子鉄心16の外周側面から内方に向かって巻回された渡り線42が、案内壁47に沿って案内溝46に案内され、係止部45に確実に保持される。よって、巻線作業が容易となる。したがって、巻線の損傷や断線を防止し、外転型電動機2の品質を高く保つことができる。
[0047]
 また、案内溝46は、渡り線42の引き込み側48の幅を、渡り線42の引き出し側49の幅よりも広くしている。これにより、フライヤー巻線機により巻回された渡り線42は、案内溝46の引き込み側48の幅が広いため、引き込み易い。したがって、巻線作業が容易となる。また、案内溝46の引き出し側49の幅が狭いため、渡り線42の引き出し位置の精度が向上する。したがって、巻線の損傷や断線を防止し、外転型電動機2の品質を高く保つことができる。
[0048]
 また、渡り線支持部41は、固定子鉄心16の軸方向一端側に配置されてなる。これにより、渡り線支持部41が一部品のみで実現できる。したがって、部品点数の低減が可能となる。また、外転型電動機2の薄型化に寄与することができる。
[0049]
 また、渡り線支持部41は、固定子巻線における巻き始め線58s、59s、61s、62sおよび巻き終り線58e、59e、61e、62eの引出線を、支持する引出線支持部44を備えている。これにより、固定子巻線の引出線を渡り線42に接触することなく、電源63および運転用コンデンサ10に接続することができる。よって、結線作業が容易となる。したがって、巻線の損傷や断線を防止し、外転型電動機2の品質を高く保つことができる。
[0050]
 また、渡り線支持部41は、円環状に一体成形された合成樹脂からなる。これにより、渡り線支持部41が一部品のみで実現できる。したがって、材料コストの低減を図ることができる。
[0051]
 また、外転型電動機2を搭載した天井扇1という構成にしてもよい。これにより、品質を高く保ち、省電力化を実現することが可能な天井扇を提供することができる。

産業上の利用可能性

[0052]
 本発明にかかる外転型電動機は、巻線作業性の向上と、外転型電動機の小型化および薄型化を可能とするので、天井扇などの駆動用電動機として有用である。

符号の説明

[0053]
 1  天井扇
 2  外転型電動機
 3  羽根
 4  支柱
 5  本体カバー
 6  中空軸
 7,7a,7b  インシュレータ
 8  A相巻線
 9  B相巻線
 10  運転用コンデンサ
 11  上部カバー
 12  回転子カバー
 13a,13b  軸受ハウジング部
 14a,14b  玉軸受
 16  固定子鉄心
 17  回転子鉄心
 18  回転子
 20  固定子
 21  中心孔
 22  第1歯部
 23  第2歯部
 24  第1スロット
 25  第2スロット
 26  位置決め孔
 27  位置決め孔
 28  電源線
 41  渡り線支持部
 42  渡り線
 43  位置決め突起
 44  引出線支持部
 45  係止部
 46  案内溝
 47  案内壁
 48  引き込み側
 49  引き出し側
 58  補助巻線
 58s,59s,61s,62s  巻き始め線
 58e,59e,61e,62e  巻き終り線
 59  主巻線
 61,62  速度調整巻線
 64  電源
 65  強運転タップ
 66  中運転タップ
 67  弱運転タップ

請求の範囲

[請求項1]
複数のスロットが円環状に設けられた固定子鉄心、
前記複数のスロットに巻装された固定子巻線、および、
前記固定子巻線と前記固定子鉄心との間に設けられ、前記固定子巻線と前記固定子鉄心との絶縁を行うインシュレータを有する固定子と、
前記固定子鉄心の外周側面に対向して、回転可能に取り付けられた回転子とを備えた外転型電動機であって、
前記複数のスロットは、前記固定子鉄心の外周側面から内方に設けられた複数の外周側スロットと、前記複数の外周側スロットより内方に設けられた複数の内周側スロットとからなり、
前記固定子巻線は、前記複数の外周側スロットに巻装された外周側固定子巻線と、前記複数の内周側スロットに巻装された内周側固定子巻線とからなり、
前記複数の内周側スロットの内方に、円環状の渡り線支持部が設けられ、
前記渡り線支持部は、回転軸方向に突出した係止部を備え、
前記内周側固定子巻線の巻線間を渡る渡り線を、前記係止部の内周側を渡すことによって支持する外転型電動機。
[請求項2]
前記係止部の内周側周りの半周に案内溝を形成する案内壁が設けられた請求項1に記載の外転型電動機。
[請求項3]
前記案内溝は、前記渡り線の引き込み側の幅を、前記渡り線の引き出し側の幅よりも広くした請求項2記載の外転型電動機。
[請求項4]
前記渡り線支持部は、前記固定子鉄心の軸方向一端側に配置されてなる請求項1に記載の外転型電動機。
[請求項5]
前記渡り線支持部は、
前記固定子巻線における巻き始め線および巻き終り線の引出線を、支持する引出線支持部を備えた請求項1に記載の外転型電動機。
[請求項6]
前記渡り線支持部は、円環状に一体成形された合成樹脂からなる請求項1に記載の外転型電動機。
[請求項7]
請求項1に記載の外転型電動機を搭載した天井扇。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]