JP2009232538A - コンデンサ電動機の固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率かつ高出力で薄型化を図ることができるコンデンサ電動機の固定子を提供することを目的としている。
【解決手段】巻線２を巻装する巻回部３と内径側に設ける回転子４と向かい合う対向部５と外径側に継鉄部６を有し、スロット１の数と同数に分割した固定子鉄心７と、この固定子鉄心７に絶縁体８を装着した上に巻線２を集中巻で巻装した巻線巻装体を環状に配列し組み合わせ固着一体化してなる固定子９において、巻回部３より対向部５を軸方向に長くする構造とする。
【選択図】図１

Description

本発明はスロットの数と同数に分割し積層された固定子鉄心を組み合わせ一体化してなるコンデンサ電動機の固定子に関する。

従来、この種の内転型電動機の固定子においては、複数に分割した分割鉄心体に各相別に巻線を巻装したのち、各相の分割鉄心体を環状に配列してなる固定子が知られている（例えば特許文献１参照）。

以下、その内転型電動機の固定子について、図１６，図１７を参照しながら説明する。

図１６および図１７に示すように、分割された歯部１０１に絶縁材料１０２，１０３で絶縁処理をしたのち、巻線１０４の口出し線を絡げるピン端子１０５を設けて巻線１０４を巻装したのち、環状に合体した構成の固定子としていた。
特開平９―４６９７９号公報

このような従来の内転型電動機の固定子では、薄型化を追求する場合、軸方向に固定子鉄心を長くできないため、高効率および高出力ができないという課題が有った。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、高効率かつ高出力で薄型化を図ることができるコンデンサ電動機の固定子を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するために、巻線を巻装する巻回部と内径側に設ける回転子と向かい合う対向部と外径側の継鉄部を有し、スロットの数と同数に分割した固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁体を装着した上に巻線を集中巻で巻装した巻線巻装体を環状に配列し組み合わせ固着一体化してなる固定子において、前記巻回部より前記対向部を軸方向に長くしたものである。

この手段により、高効率かつ高出力で薄型化を図ることができるコンデンサ電動機の固定子が得られる。

本発明によれば、スロットの数と同数に分割し巻線を巻装する巻回部と内径側に設ける回転子と向かい合う対向部と外径側の継鉄部を有した固定子鉄心と、前記固定子鉄心に絶縁体を装着した上に巻線を集中巻で巻装した巻線巻装体を環状に配列し組み合わせ固着一体化してなる固定子において、前記固定子鉄心の巻回部より内径側の回転子の対向部を軸方向に長くすることにより、高効率かつ高出力で薄型化を図ることができるという効果のあるコンデンサ電動機の固定子を提供できる。

本発明の第１の発明は、巻線を巻装する巻回部と内径側に設ける回転子と向かい合う対向部と外径側の継鉄部を有し、スロットの数と同数に分割した固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁体を装着した上に巻線を集中巻で巻装した巻線巻装体を環状に配列し組み合わせ固着一体化してなる固定子において、前記巻回部より前記対向部を軸方向に長くしたことにより、巻線の寸法は変えずに、回転子との対向面積を増やして磁束を有効活用でき、高効率かつ高出力を得られ、薄型化できるという作用を有する。

また、第２の発明は、巻線を巻装する巻回部と内径側に設ける回転子と向かい合う対向部と外径側の継鉄部を有し、スロットの数と同数に分割した固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁体を装着した上に巻線を集中巻で巻装した巻線巻装体を環状に配列し組み合わせ固着一体化してなる固定子において、前記巻回部より前記対向部と前記継鉄部を軸方向に長くしたものであり、継鉄部の断面積を大きくできるため、磁束密度の低下でき、あるいは、継鉄部の径方向の寸法を小さくして、スロットの面積を拡大し、巻線の巻数を増大させることができるため、一次銅損を低下できるという作用を有する。

また、第３の発明は、固定子鉄心を薄板の電磁鋼板で積層形成することにより、透磁率が高く、鉄損の小さい材料で固定子鉄心を形成でき、高効率できるという作用を有する。

また、第４の発明は、固定子鉄心を磁性粉末で形成することにより、一体で成型できるため、金型が簡略化できるという作用を有する。

また、第５の発明は、固定子鉄心は、前記巻回部と前記対向部と前記継鉄部を有した薄板を積層して形成し、積層してできた対向部をその軸方向の上下から、磁性粉末で成型した対向部延伸部で挟みこんで固着一体化したものであり、透磁率が高く、鉄損の小さい電磁鋼板も利用し、回転子との対向面積も増やして磁束を有効活用するため、高効率かつ高出力を得ることができるという作用を有する。

また、第６の発明は、前記巻回部と前記対向部と前記継鉄部を有した薄板の対向部の内周側に溝を設け、前記対向部延伸部は軸方向の上下を前記溝に合致する接続部を設けて一体成型し、前記溝にこの接続部を挿入して固着一体化することにより、軸の上下の磁性粉末を一体で成型でき金型の簡略化し、更に、磁性粉末と電磁鋼板との位置決めおよび合体を簡略化できるという作用を有する。

また、第７の発明は、固定子鉄心は、前記巻回部と前記対向部と前記継鉄部を有した薄板を積層して形成し、積層してできた対向部と継鉄部をその軸方向の上下から、それぞれ磁性粉末で成型した対向部延伸部、継鉄部延伸部で挟みこんで固着一体化するものである。

また、第８の発明は、前記巻回部と前記対向部と前記継鉄部を有した薄板の前記対向部の内周側と前記継鉄部の外周側にそれぞれ溝を設け、前記対向部延伸部と前記継鉄部延伸部はそれぞれ軸方向の上下を接続部を設けて一体成型し、前記溝にこの接続部を挿入して固着一体化することにより、継鉄部の断面積を大きくできるため、磁束密度の低下でき、あるいは、継鉄部の径方向の寸法を小さくし、スロットの面積を拡大し、巻線の巻数を増大させることができるため、一次銅損を低下できるという作用を有する。

また、第９の発明は、前記対向部延伸部と前記継鉄部延伸部を巻回部となる部分で接続して一体化して固定子延伸部としたことにより、磁性粉末と電磁鋼板との接触面積が広いため、固着一体化が容易であるという作用を有する。

また、第１０の発明は、固定子鉄心は、前記巻回部と前記対向部と前記継鉄部とを有し、嵌合孔を空けた薄板を積層して形成し、前記固定子延伸部には、裏側に凸部を設け、軸方向に上下で前記凸部を前記嵌合孔に嵌合して固着一体化することにより、磁性粉末と電磁鋼板との位置決めおよび合体を簡略化できるという作用を有する。

また、第１１の発明は、上下の固定子延伸部は、形状が同一であることにより、部品点数を減らすことができ、部品の標準化およびコスト合理化できるという作用を有する。

また、第１２の発明は、前記固定子鉄心は、磁性粉末で形成し、その巻回部は径方向に孔を開け、電磁鋼板を積層して形成した巻回部芯を前記孔に挿入し固着一体化することにより、電磁鋼板の金型を簡略化できるという作用を有する。

また、第１３の発明は、磁性粉末で成型した巻回部をＲ形状とすることにより、巻線の整列巻ができるため、銅量の削減または巻数の増大ができるという作用を有する。

また、対向部の軸方向の長さを巻線より長くしたことにより、巻線端部の漏れ磁束を減らすことができ、高効率が図れるという作用を有する。

また、固定子鉄心の内径側の回転子の対向部の軸方向の長さと回転子鉄心の軸方向の長さを同一とすることにより、回転子と固定子鉄心との磁束分布を最適化し、かつ回転子との対向面積を増やし磁束を有効活用でき、高効率かつ高出力を得られるという作用を有する。

また、本コンデンサ電動機を換気送風装置に搭載することにより、換気送風装置の小型化および薄型化ができるという作用を有する。

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。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。

図１〜図６に示すように、固定子９は、固定子鉄心７に絶縁体８を装着した上に巻線２を集中巻で巻装した巻線巻装体を環状に配列し組み合わせ固着一体化して形成される。固定子鉄心７は、スロット１の数と同数に分割し、巻線２を巻装する巻回部３と内径側で回転子４と対向する対向部５と外径側の継鉄部６で構成されている。対向部５は、固定子鉄心７の巻回部３より軸方向に長くしてある。

このような構成により、高効率かつ高出力で薄型化を図ることができるという効果のあるコンデンサ電動機の固定子９を提供できる。

また、図５に示すように、巻回部３より対向部５および継鉄部６を軸方向に長くすることにより、継鉄部６の断面積を大きくできるため、磁束密度の低下でき、あるいは、継鉄部６の径方向の寸法を小さくして、スロット１の面積を拡大し、巻線２の巻数を増大させることができる。その結果、一次銅損を低下できるという作用を有する。

また、固定子鉄心７を薄板の電磁鋼板で積層形成することにより、透磁率が高く、鉄損の小さい材料で固定子鉄心７を形成でき、高効率できるという作用を有する。

また、図６に示すように、固定子鉄心７ｂを磁性粉末で形成することにより、一体で成型できるため、金型が簡略化できるという作用を有する。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について、図７〜図１２を参照しながら説明する。第１の実施の形態と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図７に示すように、固定子鉄心７ｃは、薄板の電磁鋼板で積層形成した分割鉄心１０に、回転子（本実施の形態では図示せず）と対向する対向部５の回転軸方向上下から磁性粉末で成型した対向部延伸部１１で挟み込んで固着一体化したものである。この固定子７ｃは、巻回部３より対向部５が軸方向に長くなっている。このような構成によれば、透磁率が高く、鉄損の小さい電磁鋼板も利用し、回転子との対向面積も増やして磁束を有効活用するため、高効率かつ高出力を得ることができるという作用を有する。

また、図８に示す分割鉄心１０ａは、対向部５となる部分の内周側に溝１２ａを設けた薄板の電磁鋼板を積層して形成している。対向部延伸部１１ａは、対向部５を軸方向上下から挟み込むように磁性粉末で成型したものである。この対向部延伸部１１ａは、接続部１１ａ−１によって一体化され、この接続部１１ａ−１を溝１２ａに挿入し固着一体化する。このような構成により、軸の上下の磁性粉末を一体で成型でき金型の簡略化し、更に、磁性粉末と電磁鋼板との位置決めおよび合体を簡略化できるという作用を有する。

また、図９に示す分割鉄心１０ｂは、対向部５となる部分の内周側に溝１２ｂ−１と継鉄部６となる部分の外周側に溝１２ｂ−２を設けた薄板の電磁鋼板を積層して形成している。対向部延伸部１１ｂ−１、継鉄部延伸部１１ｂ−２は、それぞれ対向部５、継鉄部６を軸方向上下から挟み込むように磁性粉末で成型したものである。この対向部延伸部１１ｂ−１、継鉄部延伸部１１ｂ−２は、接続部１１ｂ−３、１１ｂ−４によって一体化され、この接続部１１ｂ−３、１１ｂ−４を溝１２ｂ−１、１２ｂ−２に挿入し固着一体化する。このような構成により、継鉄部６の断面積を大きくできるため、磁束密度の低下でき、あるいは、継鉄部６の径方向の寸法を小さくし、スロット（本実施の形態では図示せず）の面積を拡大し、巻線（本実施の形態では図示せず）の巻数を増大させることができるため、一次銅損を低下できるという作用を有する。

また、図１０に示すように、薄板の電磁鋼板で積層形成した分割鉄心１０ｃを軸方向上下から、磁性粉末で成型した固定子延伸部１１ｃで挟み込んで固着一体化して固定子鉄心７を形成する。固定子延伸部１１ｃは、対向部５と継鉄部６を軸方向に長くするような形状で、かつ、巻回部３の部分（接続部１１ｃ−１）で一体化されている。この接続部１１ｃ−１は薄く形成されている。このような構成により、磁性粉末と電磁鋼板との接触面積が広いため、固着一体化が容易であるという作用を有する。

また、図１１に示すように、分割鉄心１０ｄは、孔１４を設けた薄板の電磁鋼板を積層して形成している。固定子延伸部１１ｄは、対向部５と継鉄部６を軸方向に長くするような形状で、かつ、巻回部３の部分で一体化されている。さらに、分割鉄心１０ｄと接合する面に、凸部１５を設け、孔１４と嵌合ようになっている。このように軸方向に上下で凸部１５と孔１４を組み合せて固着一体化することにより、磁性粉末と電磁鋼板との位置決めおよび合体を簡略化できるという作用を有する。

また、固定子延伸部１１ｃ、１１ｄは、上下の形状を同一にすることにより、部品点数を減らすことができ、部品の標準化およびコスト合理化できるという作用を有する。

また、図１２に示すように、固定子鉄心７ｄの巻回部３の径方向に穴１６を開けた磁性粉末で分割鉄心１１ｅを形成し、棒状の電磁鋼板を積層した分割鉄心１０ｅを穴１６に挿入し固着一体化することにより、電磁鋼板の金型を簡略化できるという作用を有する。

（実施の形態３）
図１３に示すように、磁性粉末で成型した分割鉄心１１ｆの巻回部３部分をＲ形状１７とすることにより、巻線（図示せず）の整列巻ができるため、銅量の削減または巻数の増大ができるという作用を有する。

（実施の形態４）
図１４に示すように、対向部５の軸方向の長さ、すなわち対向部高さ１８を巻線２の軸方向の高さ（巻線高さ１９）より長くすることにより、巻線２端部の漏れ磁束を減らすことができ、高効率が図れるという作用を有する。

（実施の形態５）
図１５に示すように、対向部高さ１８と回転子鉄心２０の軸方向の高さ（回転子鉄心高さ２１）を同一とすることにより、回転子４と固定子鉄心７との磁束分布を最適化し、かつ回転子４との対向面積を増やし磁束を有効活用でき、高効率かつ高出力を得られるという作用を有する。

本発明にかかるコンデンサ電動機の固定子は、巻線の寸法は変えずに、回転子との対向面積を増やして磁束を有効活用でき、高効率かつ高出力を得られ、更に薄型化できるため、コンデンサ電動機を薄型化することができ、換気装置などの小風量機器の搭載や、ファンモータへの搭載が有用である。

本発明の実施の形態１のコンデンサ電動機の対向部を軸方向に長くした固定子鉄心（電磁鋼板）の斜視図 同固定子鉄心の分割状態を示す正面図 同固定子鉄心の正面図 同固定子の正面図 同対向部と継鉄部を軸方向に長くした固定子鉄心の斜視図 同対向部を軸方向に長くした固定子鉄心（磁性粉末）の斜視図 本発明の実施の形態２の固定子鉄心の斜視図 同一体化した対向部延伸部を用いた固定子鉄心の斜視図 同対向部延伸部と継鉄部延伸部を用いた固定子鉄心の斜視図 同固定子延伸部を用いた固定子鉄心の斜視図 同凸部を設けた固定子延伸部を用いた固定子鉄心の斜視図 同棒状の電磁鋼板の分割鉄心を用いた固定子鉄心の斜視図 本発明の実施の形態３の巻回部をＲ形状とした固定子鉄心の斜視図 本発明の実施の形態４の対向部の軸方向の長さを巻線の長さより長くした固定子鉄心の斜視図 本発明の実施の形態５の対向部の軸方向の長さと回転子鉄心の軸方向の長さを同一とした固定子鉄心の斜視図 従来の固定子の歯部に巻線を巻装した状態を示す斜視図 同固定子の断面図

符号の説明

１ スロット
２ 巻線
３ 巻回部
４ 回転子
５ 対向部
６ 継鉄部
７ 固定子鉄心
７ｂ 固定子鉄心（磁性粉末）
８ 絶縁体
９ 固定子
１０ 分割鉄心（電磁鋼板）
１０ａ 分割鉄心
１０ｂ 分割鉄心
１０ｃ 分割鉄心
１０ｄ 分割鉄心
１０ｅ 分割鉄心
１１ 対向部延伸部
１１ａ 対向部延伸部
１１ａ−１ 接続部
１１ｂ−１ 対向部延伸部
１１ｂ−２ 継鉄部延伸部
１１ｂ−３ 接続部
１１ｂ−４ 接続部
１１ｃ 固定子延伸部
１１ｃ−１ 接続部
１１ｄ 固定子延伸部
１１ｅ 分割鉄心
１１ｆ 分割鉄心
１２ａ 溝
１２ｂ−１ 溝
１２ｂ−２ 溝
１４ 孔
１５ 凸部
１６ 穴
１７ Ｒ形状
１８ 対向部高さ
１９ 巻線高さ
２０ 回転子鉄心
２１ 回転子鉄心高さ

Claims (16)

1. 巻線を巻装する巻回部と内径側に設ける回転子と向かい合う対向部と外径側に継鉄部を有し、スロットの数と同数に分割した固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁体を装着した上に巻線を集中巻で巻装した巻線巻装体を環状に配列し組み合わせ固着一体化してなる固定子において、前記巻回部より前記対向部を軸方向に長くしたコンデンサ電動機の固定子。
2. 巻線を巻装する巻回部と内径側に設ける回転子と向かい合う対向部と外径側の継鉄部を有し、スロットの数と同数に分割した固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁体を装着した上に巻線を集中巻で巻装した巻線巻装体を環状に配列し組み合わせ固着一体化してなる固定子において、前記巻回部より前記対向部と前記継鉄部を軸方向に長くしたコンデンサ電動機の固定子。
3. 前記固定子鉄心を薄板の電磁鋼板で積層形成した請求項１または請求項２記載のコンデンサ電動機の固定子。
4. 前記固定子鉄心を磁性粉末で形成した請求項１または請求項２記載のコンデンサ電動機の固定子。
5. 固定子鉄心は、前記巻回部と前記対向部と前記継鉄部を有した薄板を積層して形成し、積層してできた対向部をその軸方向の上下から、磁性粉末で成型した対向部延伸部で挟みこんで固着一体化した請求項１記載のコンデンサ電動機の固定子。
6. 前記巻回部と前記対向部と前記継鉄部を有した薄板の対向部の内周側に溝を設け、前記対向部延伸部は前記溝に合致する接続部を設けて軸方向の上下で一体成型し、前記溝にこの接続部を挿入して固着一体化した請求項５記載のコンデンサ電動機の固定子。
7. 固定子鉄心は、前記巻回部と前記対向部と前記継鉄部を有した薄板を積層して形成し、積層してできた対向部と継鉄部をその軸方向の上下から、それぞれ磁性粉末で成型した対向部延伸部、継鉄部延伸部で挟みこんで固着一体化した請求項２記載のコンデンサ電動機の固定子。
8. 前記巻回部と前記対向部と前記継鉄部を有した薄板の前記対向部の内周側と前記継鉄部の外周側にそれぞれ溝を設け、前記対向部延伸部と前記継鉄部延伸部はそれぞれ軸方向の上下を接続部を設けて一体成型し、前記溝にこの接続部を挿入して固着一体化した請求項７記載のコンデンサ電動機の固定子。
9. 前記対向部延伸部と前記継鉄部延伸部を巻回部となる部分で接続して一体化して固定子延伸部とした請求項７記載のコンデンサ電動機の固定子。
10. 固定子鉄心は、前記巻回部と前記対向部と前記継鉄部とを有し、嵌合孔を空けた薄板を積層して形成し、前記固定子延伸部には、裏側に凸部を設け、軸方向に上下で前記凸部を前記嵌合孔に嵌合して固着一体化した請求項９記載のコンデンサ電動機の固定子。
11. 上下の固定子延伸部は、形状が同一である請求項９または１０記載のコンデンサ電動機の固定子。
12. 前記固定子鉄心は、磁性粉末で形成し、その巻回部は径方向に孔を開け、電磁鋼板を積層して形成した巻回部芯を前記孔に挿入し固着一体化した請求項１または請求項２記載のコンデンサ電動機の固定子。
13. 磁性粉末で成型した巻回部をＲ形状とした請求項４，９，１０、１１、または請求項１２記載のコンデンサ電動機の固定子。
14. 対向部の軸方向の長さを巻線より長くした請求項１〜１３いずれかに記載のコンデンサ電動機の固定子。
15. 対向部の軸方向の長さと回転子鉄心の軸方向の長さを同一とした請求項１〜１４いずれかに記載のコンデンサ電動機。
16. 請求項１５に記載のコンデンサ電動機を搭載した換気送風装置。

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