JP2010273460A

JP2010273460A - モータの固定子およびそのモータを搭載した送風装置

Info

Publication number: JP2010273460A
Application number: JP2009123763A
Authority: JP
Inventors: Munetada Sato; 宗忠佐藤; Masayuki Takada; 昌亨高田; Kazuhiro Muromachi; 和弘室町
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2010-12-02

Abstract

【課題】本発明は換気装置などに用いられるモータに関するもので、高効率で消費電力が小さく、簡単な工程で製造することを目的とするものである。
【解決手段】外周が環状につながり内周方向へ突出する複数の歯部２０と、隣り合う前記歯部２０の間に形成されるスロット２８とを有する固定子鉄心８と、前記歯部２０に絶縁体を介して巻装する巻線１０とで構成されるモータの固定子７であって、前記歯部２０の先端には、二股に分かれて内周側に突出した先端屈曲部２１が形成され、前記歯部２０に巻線１０を巻装した後、前記先端屈曲部２１を外周側に押し広げて回転子孔２７を形成したものであるので、騒音・消費電力の低減を実現させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータに関するものである。

従来の換気装置は、空気吸込口と空気排出口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられたファンと、このファンに、その回転軸が連結されるとともに、前記本体ケースに固定されたモータとを備えた構成となっていた。このような換気装置に搭載されるモータは、例えば、図１３のような固定子となっていた。

すなわち、図に示すように、従来の固定子鉄心１０１は、内周方向へ突出する複数の歯部１０２が外周部分（薄肉連結部１０３）でつながれて、ほぼ一列の帯状に並んだ状態ものであった。隣り合う歯部１０２の間にはスロット１０４が形成され、この固定子鉄心１０１に巻線１０５を巻装する場合は、歯部１０２に絶縁物１０６を装着した後、巻線１０５を順次巻装する。このとき、図示しないが、渡り線は切断することなく繋げた状態で巻装している。そして、巻くように帯状の固定子鉄心１０１を薄肉連結部１０３にて折り曲げて環状体の固定子の形状をなすものである。（例えば、下記特許文献１）。

また、巻線作業を簡単にするために、歯部を分割した分割鉄心としたものも知られている。このような固定子は、分割した状態で巻線作業を行った後、分割鉄心を合体・一体化することになる。

特開２００２−２９１１９０号公報

近年、高気密高断熱住宅が普及し、常時換気を行うことになった。従って、このような換気装置は、高効率、低消費電力化が課題となっている。

また、上述したような電動機においては、巻線作業後に、帯状の鉄心を巻いて固定子の形状としたり、分割鉄心を合体・一体化するもので、複雑な工程が必要になるという課題があった。

そこで、本発明は、高効率で消費電力の小さいモータを、簡単な製造工程で提供することを目的とするものである。

そして、この目的を達成する為に本発明のモータは、外周が環状につながり内周方向へ突出する複数の歯部と、隣り合う前記歯部の間に形成されるスロットとを有する固定子鉄心と、前記歯部に絶縁体を介して巻装する巻線とで構成されるモータの固定子であって、前記歯部の内周側先端は周方向に二股に分岐され、この分岐された先端に内周側に突出した先端屈曲部が形成され、前記歯部に巻線を巻装した後、前記先端屈曲部を外周側に押し広げて回転子孔を形成し、これにより、所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明のモータは、外周が環状につながり内周方向へ突出する複数の歯部と、隣り合う前記歯部の間に形成されるスロットとを有する固定子鉄心と、前記歯部に絶縁体を介して巻装する巻線とで構成されるモータの固定子であって、前記歯部の内周側先端は周方向に二股に分岐され、この分岐された先端に内周側に突出した先端屈曲部が形成され、前記歯部に巻線を巻装した後、前記先端屈曲部を外周側に押し広げて回転子孔を形成したものであるので、騒音・消費電力の低減を実現させることができる。

すなわち、本発明においては、歯部の先端が内周方向へ突出するような形状であり、隣り合う歯部との隙間、スロット開口部が広くなるために、巻線作業がしやすく、巻線の占積率が向上し、結果として、出来上がったモータは効率の高いものとなる。

また、先端屈曲部を外周側に押し広げ際に、凹部が形成されることになるため、コギングトルクが低減され、結果として出来上がったモータは騒音の小さいものとなる。

本発明によるモータを用いた送風装置の概略斜視図本発明によるモータを用いた送風装置の概略断面図本発明によるモータの断面図本発明の一実施形態の断面図本発明の一実施形態の固定子鉄心平面図本発明の一実施形態の要部拡大図本発明の一実施形態の巻線完了直後の図本発明の一実施形態の先端屈曲部を広げた図本発明の一実施形態のモールド樹脂充填前後の要部拡大図本発明の他の実施形態を示す要部拡大図本発明の他の実施形態を示す要部拡大図本発明の他の実施形態を示す要部拡大図従来の固定子鉄心の製造方法を示す図

以下本発明の一実施形態を、天井埋め込み形の換気扇に活用したものを、添付図面を用いて説明する。

図１において、１は略直方体形状の本体ケースで、図２に示すごとく下面には空気吸込口６が、また外周面には空気排出口３が、それぞれ合成樹脂で一体に形成されている。

この本体ケース１の天井面２は、金属板により形成されており、その中央部には貫通孔が形成されている。そして、上記本体ケース１内には、遠心型ファン５が設けられており、その中心軸部分には、モータ４の回転軸１４の下端が貫通させられており、この回転軸１４の下端部分において遠心型ファン５が実質的な固定状態（必要に応じての着脱自在を含む）で取り付けられている。

ここで、モータ４について詳細に説明する。モータ４は、図３に示すように、回転軸１４部の上、下に軸受１６が設けられ、これら上、下の軸受１６間の回転軸１４部分に磁石材で形成された回転子１３が固定されている。この回転軸１４の一方に遠心型ファン５が固定されることになる。

また、回転子１３の外周方向には、所定間隔をおいて、固定子７が配置されている。そして、モールド樹脂体１７により、全体が一体化されている。（当然のことではあるが、回転軸１４、回転子１３、の回転部分はモールド樹脂体１７が直接に接してはいない状態で、軸受１６に支持され回転可能な状態となっている。）さらに、回転軸１４を支持する下側の軸受１６の外周面は金属製のブラケット１８で覆われ、このブラケット１８は前記モールド樹脂体１７に固定されている。

次に、固定子７について説明する。図４および図５に示すように、固定子鉄心８は、外周が環状につながった継鉄部１９と、この継鉄部１９から内周側に突出した複数の歯部２０とで構成されている。隣り合った歯部２０と歯部２０との間にはスロット２８が形成されている。歯部２０の内周側先端は周方向に二股に広がって、その内側に回転子孔２７が形成されている。固定子鉄心８に樹脂で成型された絶縁体９を装着した後に、歯部２０に巻線１０が巻装されて固定子７を構成することになるのである。

続いて固定子７の製造方法について説明する。固定子鉄心８は、図５に示すような、外周が環状につながった継鉄部１９と、その内周側に突出した複数の歯部２０とを有した電磁鋼板を打ち抜き、所定枚数積層したものである。歯部２０の内周側先端は周方向に二股に分かれ、さらにその先端が内周側に突出した先端屈曲部２１を形成している。このような固定子鉄心８に巻線１０を巻装するには、まず、固定子鉄心８に絶縁体９を装着する。つぎに、固定子鉄心８の内周側、すなわち回転子孔２７側に巻線機のニードル（図示せず）を配置し、巻線を行っていくことになる。巻線工程が完了（図７の状態）すると、内周側に突出した先端屈曲部２１を内周方向に沿って外周側に押し広げて、内周側に回転子孔２７を形成し、図８に示す状態の固定子７が完成する。最後に回転子孔２７部分を残してモールド樹脂体１７充填することで、モータ４が完成する。（図面では、回路基板１２も一体化してモールドしている。）。

このような構成の固定子７においては、歯部２０の先端に設けた先端屈曲部２１を内周側に突出させたまま巻線作業を行うので、スロット開口部２９は広く確保できることになり、作業がし易く、占積率が向上することになる。また、線径の太い銅線を用いて巻線を行うことが可能になる。このようにして出来たモータは、前述のように高い占積率となるので、効率がよくモータの小型化が可能となる。

また、分割鉄心のように、巻線工程の後に鉄心を合体・固着する工程が無く、さらに、展開型の鉄心のように、環状に組み立てる作業が不要なため、容易に組立作業ができることになる。

さらに、先端屈曲部２１では、押し広げ支点２４よりも外周側が巻線作業時には開いた形状になっており、巻線巻装後に先端屈曲部２１を外周方向に押し広げたとき、歯部２０本体側と先端屈曲部２１側とが接合するよう相対する形状の接合面（切込み部２３）を設けるが、図９（ａ）に示すように、この切込み部２３には僅かな隙間（接合すきま２５）が存在している。ここで、固定子７全体にモールド樹脂体１７を充填すると、このモールド樹脂体１７が冷えて固化する際に、広げた先端屈曲部２１を外周側へ引っ張る方向へ収縮が生じて、先端屈曲部２１を強固に広げることになる。これによって、図９（ｂ）に示すように先端屈曲部２１は歯部２０本体側の切込み部２３とが密着することになるので、歯部２０の本体側からの磁束は効率よく先端屈曲部２１、すなわち、歯部２０の先端まで到達することになり、効率の良いモータができることになる。

また、図６に示すように、先端屈曲部２１と歯部２０との付け根、すなわち、押し広げ支点２４となる場所を、歯部２０の先端面よりも周方向の外周側に設け、凹部となる先端溝２２を形成する。このような構成により、先端屈曲部２１を広げた際に、押し広げ支点２４の内周側に円弧状の先端溝２２が形成される。さらに、前述したようにモールド樹脂体１７の固化する際の外周側への収縮によって、広げた先端屈曲部２１が外周側へ引っ張られることによって、歯部２０の内周面と先端屈曲部２１の内周面との内径差Ｈが形成される。従って、歯部２０の先端面が分割されて回転子１３と向き合うと同時に、先端屈曲部２１と回転子１３の対向距離が増すことになるので、コギングトルクが低減されることになる。

図１０から図１２は本発明の他の実施形態を示す。まず、図１０に示す実施形態では、歯部２０の先端に押し広げ支点２４を介して形成する先端屈曲部２１において、先端溝２２の形状を略三角状になるよう２本の直線で形状形成するものである。

この構成にすることで、複雑な連続した曲線が無く、くびれも無い簡略な形状となることから、固定子鉄心８を打ち抜く金型のパンチとダイ部品の製作が容易になるとともに、金型寿命を延ばすことが可能となる。

また、図１１に示す実施形態では、歯部２０の先端に押し広げ支点２４を介して形成する先端屈曲部２１において、先端溝２２を外周側、つまり巻線１０が巻装されるスロット２８側に設けるものである。

この構成にすることで、固定子鉄心８を形成する段階において、先端屈曲部２１がより内周側に屈曲形成することが可能になり、スロット開口部２９はさらに大きく確保でき、巻線の巻装作業が一層容易に行うことができる。

また、図１２に示す実施形態では、固定子鉄心８の形成段階で予め、歯部２０の内径寸法Ｒ１と先端屈曲部２１の内径寸法Ｒ２を、Ｒ２＞Ｒ１の関係に設定するものである。

この構成にすることで、内径差Ｈが確実に形成されコギングトルクが低減されることになる。

従って、電動機を用いる送風装置などの各種電気機器、あるいは、発電機にも広く活用されるものとなる。

１本体ケース
２天井面
３空気排出口
４モータ
５遠心型ファン
６空気吸込口
７固定子
８固定子鉄心
９絶縁体
１０巻線
１２回路基板
１３回転子
１４回転軸
１６軸受
１７モールド樹脂体
１８ブラケット
１９継鉄部
２０歯部
２１先端屈曲部
２２先端溝
２３切込み部
２４押し広げ支点
２５接合すきま
２７回転子孔
２８スロット
２９スロット開口部
Ｈ内径差
Ｒ１、Ｒ２内径寸法

Claims

外周が環状につながり内周方向へ突出する複数の歯部と、隣り合う前記歯部の間に形成されるスロットとを有する固定子鉄心と、前記歯部に絶縁体を介して巻装する巻線とで構成されるモータの固定子であって、前記歯部の内周側先端は周方向に二股に分岐され、この分岐された先端に内周側に突出した先端屈曲部が形成され、前記歯部に巻線を巻装した後、前記先端屈曲部を外周側に押し広げて回転子孔を形成するモータの固定子。
前記先端屈曲部の押し広げ支点となる箇所には、外周側に切込み部を設けるとともに内周側に凹部を設けたことを特徴とする請求項１記載のモータの固定子。
前記内周側に設けた凹部は、少なくとも２本の直線部で形成される形状を特徴とする請求項１または２いずれか一つに記載のモータの固定子。
前記外周側に設ける切込み部は、押し広げた際に先端側と歯部本体側とが接合するよう相対する形状とした請求項１〜３いずれかひとつに記載のモータの固定子。
前記先端屈曲部の押し広げ支点となる箇所には、外周側に凹部を設けたことを特徴とする請求項１記載のモータの固定子。
前記先端屈曲部を外周側に押し広げた後に、樹脂モールドすることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のモータの固定子。
前記先端屈曲部を外周側に押し広げ、樹脂モールド後の歯部は、歯部本体と歯部先端屈曲部とで内径曲率が異なることを特徴とする請求項６のモータの固定子。
請求項１〜７いずれかに記載の固定子を用いたモータを搭載した送風装置。