JP2011135753A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】コスト低減効果が大きいアルミ線コイルを備えるモータを得ること。
【解決手段】アルミ線コイル２ａが巻装されたステータ２と、前記アルミ線コイル２ａのコイルエンドに設置された端子台６と、前記ステータ２内に配置されたロータ３と、前記ステータ２及びロータ３を収容する金属製のフレーム１及びブラケット４と、前記アルミ線コイル２ａの外周部及び前記端子台６を外側から一体的に密着被覆する熱収縮性の筒状の絶縁被膜９と、を備え、前記絶縁被膜９の素材は、ポリオレフィン、フッ素ポリマー又は熱可塑性エラストマーのいずれかである。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミ線コイルを備えるモータに関する。

モータのコストを低減するために、コイル巻線に、銅線よりも安価なアルミ線を用いると、銅線に比べ抵抗率が約１．６倍に増大する。そのため、同一のモータ特性を得るために、アルミ線の断面積を約１．６倍にする必要がある。

コイル巻線の断面積を約１．６倍とすると、モータ内の充電部であるコイル巻線と非充電金属部であるモータ外殻（フレーム、ブラケット）との空間距離が短くなり、漏電や耐電圧不良などの問題が発生する。そのため、コイル巻線周辺への絶縁材の設置、或いは、モータ外郭の大型化による空間距離確保が必要となる。

また、アルミ線は、塩に対して腐食速度が速く耐力が低い。コイル巻線でも、絶縁皮膜を剥した接合部は特に腐食しやすく、腐食断線が問題となる。そのため、コイル巻線としてアルミ線を用いる場合、接合部に充填材を塗布し、塩化物からの保護を行っている（モータが海の近くに設置される場合、空気中に含まれる塩分への対策も必要である）。

また、従来、コイルが巻装されたステータと、前記ステータ内に配置されたロータと、前記ステータから食み出したリング状のコイルの内周部、外周部及び頂部を全周に亘って被う断面Ｕ字状でリング状に形成され、形状記憶合金を備える樹脂部材と、モールド時の熱によって前記樹脂部材を変形させ食み出したコイルを整形するとともにフレームを形成する樹脂と、を備えたモータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−６７７５３号公報

しかしながら、上記従来の技術のように、モータ外郭を大型化すること、アルミ線の接合部へ充填材を塗布すること、形状記憶合金を備える樹脂部材を用いること、樹脂モールドによりフレームを形成すること等は、銅線コイルと同等の出力や腐食耐力を得ることができるが、コイル巻線を銅線からアルミ線に替える目的であるコスト低減効果が小さくなってしまう、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コスト低減効果が大きいアルミ線コイルを備えるモータを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、アルミ線コイルが巻装されたステータと、前記アルミ線コイルのコイルエンドに設置された端子台と、前記ステータ内に配置されたロータと、前記ステータ及びロータを収容する金属製のフレーム及びブラケットと、前記アルミ線コイルの外周部及び前記端子台を外側から一体的に密着被覆する熱収縮性の筒状の絶縁被膜と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、小型、安価で塩害に強いアルミ線コイルを備えるモータが得られるという効果を奏する。

図１は、本発明のモータの実施の形態１を示す縦断面図である。 図２は、実施の形態１のモータのアルミ線コイルと従来の銅線コイルとを比較して示す縦断面図である。 図３は、本発明のモータの実施の形態２を示す縦断面図である。 図４は、本発明のモータの実施の形態２のステータとロータを示す分解斜視図である。

以下に、本発明にかかるモータの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明のモータの実施の形態１を示す縦断面図である。図１に示すように、実施の形態１のモータとしての誘導電動機９１は、前端板１ｔの中央に前軸受保持部１ａが形成され筒状胴部１ｄの後端外周部にフレームフランジ１ｂが形成され、全体としてキャップ状に形成された金属製のフレーム１と、アルミ線コイル２ａが巻装されたコア２ｂからなりフレーム１の筒状胴部１ｄ内に嵌合されたステータ２と、シャフト３ａが嵌入され前軸受３ｂ及び後軸受３ｃが装着され前軸受３ｂをフレーム１の前軸受保持部１ａに保持させてステータ２内に配置されるロータ３と、後端板４ｔの中央に後軸受３ｃを保持する後軸受保持部４ａが形成され筒状胴部４ｄの前端外周部に、フレームフランジ１ｂとネジ５により締結されるブラケットフランジ４ｂが形成され、全体としてキャップ状に形成された金属製のブラケット４と、を備えている。

コア２ｂは、電磁鋼板を積層して肉厚の筒状に形成され、スロット（図示せず）と呼ばれる軸方向の複数の貫通孔を有し、スロットを通してティース（図示せず）にアルミ線が巻き回され、アルミ線コイル２ａが形成されている。ロータ３は、電磁鋼板を積層して複数のスロット（図示せず）を有する円柱状に形成され、スロットには、アルミニウムをダイキャストして製作された二次導体が嵌入されている。フレーム１及びブラケット４は、鋼板の絞り加工により製造される。

アルミ線コイル２ａの後側のコイルエンドには、アルミ線コイル２ａとリード線（図示せず）とを接続するための、リング状溝形の端子台６が設置されている。端子台６の溝内には、複数の端子７が配置されている。端子７には、アルミ線コイル２ａの線端が、半田付け又は溶接により接合され、接合部８を形成している。

次に、実施の形態１の誘導電動機９１の特徴的な構成について説明する。真空成形により製造された、熱収縮性の絶縁被膜としての、筒状のポリオレフィン樹脂膜９を二つ準備する。前側のアルミ線コイル２ａの外周部及びコイルエンドを一つのポリオレフィン樹脂膜９で覆い、後側のアルミ線コイル２ａの外周部、端子台６の外周部及び後部側を、他のポリオレフィン樹脂膜９で外側から一体的に覆い、二つのポリオレフィン樹脂膜９に、１１０℃以上の熱を加え、ポリオレフィン樹脂膜９を収縮させる。

筒状のポリオレフィン樹脂膜９は、加熱により、内径寸法が３０％以上収縮するので、筒状のポリオレフィン樹脂膜９は、前側のアルミ線コイル２ａの外周部及びコイルエンド、後側のアルミ線コイル２ａの外周部、端子台６の外周部及び後部側を、密着して被覆することができる。

筒状のポリオレフィン樹脂膜９の内周部に、熱溶融性接着剤を塗布しておけば、ポリオレフィン樹脂膜９を、前側のアルミ線コイル２ａの外周部及びコイルエンド、後側のアルミ線コイル２ａの外周部、端子台６の外周部及び後部側に、接着することができる。

アルミ線コイル２ａの外周部及び端子台６を熱収縮性の絶縁被膜としてのポリオレフィン樹脂膜９により一体的に密着被覆したステータ２内にロータ３を配置し、金属製のフレーム１及びブラケット４内に収容すれば、実施の形態１のモータとしての誘導電動機９１が完成する。

図２は、実施の形態１のモータのアルミ線コイルと従来の銅線コイルとを比較して示す縦断面図である。図２に示すように、銅線コイル２ｋをアルミ線コイル２ａに変更すると、銅とアルミニウムの抵抗率の差により、銅線コイル２ｋと同一特性を得るために、アルミ線の断面積を銅線の断面積の約１．６倍にする必要がある。

そのため、アルミ線コイル２ａのコイルエンドとフレーム１やブラケット４との絶縁距離が短くなり、モータを大型化するか、絶縁体を介在させる必要がある。また、アルミ線は、耐塩害性が低く腐食断線対策が必要である。特に、端子７とアルミ線コイル２ａの線端との接合部８では、アルミ線の絶縁皮膜が剥離されているため、アルミ線の素地が剥き出しとなり、モータの中で最も脆弱な部分となっている。

端子７とアルミ線コイル２ａの線端との接合部８の保護方法としては、エポキシ樹脂などの充填材を塗布するのが一般的であるが、エポキシ樹脂を硬化させるために、高温を長時間加える必要があり、加工コストが増大してしまう。

実施の形態１の誘導電動機９１では、加工時間が短く、安価で信頼性の高いポリオレフィン樹脂膜９を用いることにより、アルミ線コイル２ａのコイルエンドとフレーム１やブラケット４との絶縁距離を長くするとともに、端子台６の密閉性を高めることができる。なお、熱収縮性の絶縁被膜の素材としては、ポリオレフィンに替えて、フッ素ポリマー又は熱可塑性エラストマーを用いてもよい。

実施の形態２．
図３は、本発明のモータの実施の形態２を示す縦断面図であり、図４は、本発明のモータの実施の形態２のステータとロータを示す分解斜視図である。図３及び図４に示すように、実施の形態２の誘導電動機９２は、ステータ２のコア２ｂ端面に、樹脂製の端板２１が装着されている。

端板２１は、簡易型のインシュレータであり、コア２ｂのスロットと同形状のスロットを有し、このスロットにアルミ線コイル２ａのアルミ線が挿通され、アルミ線コイル２ａとコア２ｂ端面との間を絶縁している。端板２１には、コア２ｂ端面側の外周部にリング状の切欠き部２１ａが設けられている。

筒状のポリオレフィン樹脂膜９を二つ準備し、前側のアルミ線コイル２ａの外周部及びコイルエンドを一つのポリオレフィン樹脂膜９で外側から覆い、端板２１の外周部、後側のアルミ線コイル２ａの外周部、端子台６の外周部及び後部側を、他のポリオレフィン樹脂膜９で外側から一体的に覆い、二つのポリオレフィン樹脂膜９に、１１０℃以上の熱を加え、ポリオレフィン樹脂膜９を収縮させる。

筒状のポリオレフィン樹脂膜９は、加熱により、内径寸法が３０％以上収縮するので、筒状のポリオレフィン樹脂膜９は、前側のアルミ線コイル２ａの外周部及びコイルエンド、端板２１の外周部、後側のアルミ線コイル２ａの外周部、端子台６の外周部及び後部側を、密着して被覆するが、このとき、ポリオレフィン樹脂膜９のコア２ｂ側端部が、コア２ｂ端面と端板２１の切欠き部２１ａとの間の隙間に食い込む（進入する）。

このように、ポリオレフィン樹脂膜９のコア２ｂ側端部を、コア２ｂ端面と端板２１の切欠き部２１ａとの間の隙間に食い込ませることにより、アルミ線コイル２ａ及び端子台６の密閉性を高めることができる。実施の形態２の誘導電動機９２の、以上説明した部分以外の部分は、実施の形態１の誘導電動機９１と異なるところはない。

実施の形態３．
実施の形態１、２では、モータを誘導電動機９１、９２としているが、モータを、回転子にマグネットを有するブラシレスモータとしてもよい。

以上のように、本発明にかかるモータは、換気扇等に有用であり、特に、浴室用換気扇に適している。

１ フレーム
１ａ 前軸受保持部
１ｂ フレームフランジ
１ｄ 筒状胴部
１ｔ 前端板
２ ステータ
２ａ アルミ線コイル
２ｂ コア
２ｋ 銅線コイル
３ ロータ
３ａ シャフト
３ｂ 前軸受
３ｃ 後軸受
４ ブラケット
４ａ 後軸受保持部
４ｂ ブラケットフランジ
４ｄ 筒状胴部
４ｔ 後端板
５ ネジ
６ 端子台
７ 端子
８ 接合部
９ ポリオレフィン樹脂膜（絶縁被膜）
２１ 端板
２１ａ 切欠き部
９１、９２ 誘導電動機（モータ）

Claims (5)

1. アルミ線コイルが巻装されたステータと、
   前記アルミ線コイルのコイルエンドに設置された端子台と、
   前記ステータ内に配置されたロータと、
   前記ステータ及びロータを収容する金属製のフレーム及びブラケットと、
   前記アルミ線コイルの外周部及び前記端子台を外側から一体的に密着被覆する熱収縮性の筒状の絶縁被膜と、
   を備えることを特徴とするモータ。
2. 前記ステータは、コア端面に樹脂製の端板が装着され、前記絶縁被膜は、前記端板を密着被覆することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記端板は、前記コア端面側の外周部にリング状の切欠き部が設けられ、前記絶縁被膜のコア側端部が前記コア端面と切欠き部との間の隙間に進入していることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
4. 前記絶縁被膜の素材は、ポリオレフィン、フッ素ポリマー又は熱可塑性エラストマーのいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のモータ。
5. 前記絶縁被膜は、熱溶融性接着剤により、前記アルミ線コイルの外周部及び前記端子台に接着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のモータ。

Images