JP2012010537A - Claw-pole type motor for ceiling fan - Google Patents
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Description
本発明は、クローポール型固定子を備えた天井扇風機用のモータに関する。 The present invention relates to a motor for a ceiling fan provided with a claw pole type stator.
従来、この種の天井扇風機モータは外転型回転子構造とし、内側に配設された固定子鉄心の外周部に設けられたスロット部に、固定子巻線を装着しているものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of ceiling fan motor has an abduction type rotor structure, and a stator winding is mounted in a slot portion provided in an outer peripheral portion of a stator core disposed inside. (For example, refer to Patent Document 1).
また、この種の天井扇風機モータは誘導モータが多く採用されており、低速で回転させる天井扇風機の特性に合致するよう固定子巻線が多極で構成されており、外周部に多数の巻線が装着されているものが知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, this type of ceiling fan motor employs many induction motors, and the stator winding is composed of multiple poles to match the characteristics of a ceiling fan that rotates at a low speed. Is known (for example, see Patent Document 2).
以下、特許文献1に記載されているこの種のモータの構成について、図5を参照しながら説明する。
Hereinafter, the configuration of this type of motor described in
図5に示すように、中空パイプ形状である回転軸101には、固定子巻線102が装着された固定子鉄心103が固定されている。回転子鉄心104は固定子鉄心103の外側に設けられ、アルミダイカスト等で一体的に構成されるとともに、軸方向の下端部には羽根105がネジ等で取り付けられ、回転軸101に装着された軸受106によって自在に回転できるよう保持されている。回転軸101の最下端部には、リモコンスイッチの受信部107が設けられ、回転軸101の中空部を通して電源供給されている制御回路108に接続され、運転制御されている。
As shown in FIG. 5, a
また、特許文献2に記載されている図6および図7は同じく外転型誘導モータである天井扇風機モータの固定子を示したものであり、中空のパイプ状である回転軸109が積層された固定子鉄心110に固定されている。固定子鉄心110の外周部には巻線を装着する為のスロットが設けられており、主巻線111aと補助巻線111bの2相の巻線が装着されているが、通常天井扇風機の回転数は300rpm以下の低速で運転されるので、多極で構成されることが多く、本例では14極であるので、合計28のコイルが装着されている。進相用コンデンサ112は係合部113にて回転軸109に装着されたターミナルベース部114に保持されている。
6 and 7 described in Patent Document 2 show a stator of a ceiling fan motor that is also an abduction type induction motor, and a rotating
このような特許文献1および2に記載されている図5および図6と図7に示す従来の天井扇風機モータは、低速で回転される為、固定子を多極で構成する必要があり、固定子巻線数が非常に多くなり、製造工数が多くかかるとともに、巻線の両端部が固定子鉄心より飛び出している為、モータの軸方向寸法が長くなるという課題があり、安価で薄型の天井扇風機モータを実現することが要求されている。
Since the conventional ceiling fan motors shown in FIGS. 5, 6 and 7 described in
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、天井扇風機モータの固定子を12極以上のクローポール型にすることにより、多極構造を簡単な構成で実現することができ、安価で薄型の天井扇風機モータを実現することを目的としている。 The present invention solves such a conventional problem, and by making the stator of the ceiling fan motor a claw pole type of 12 poles or more, a multipole structure can be realized with a simple configuration, The purpose is to realize an inexpensive and thin ceiling fan motor.
本発明の天井扇風機モータは、上記目的を達成するために、固定子鉄心を12極以上のクローポール構造としたものである。 In order to achieve the above object, the ceiling fan motor of the present invention has a stator core having a claw pole structure of 12 poles or more.
この手段により、固定子が多極であっても、1極ごとに巻線を設ける必要はなく、ドーナツ状に1つのコイルを形成するだけで多極の固定子を実現することができ、非常に簡単な構成になるとともに、固定子鉄心から巻線が突出することがないので、軸方向の寸法が小さくなり、薄型の天井扇用モータを実現することができる。 This means that even if the stator is multipolar, it is not necessary to provide a winding for each pole, and a multipolar stator can be realized simply by forming one coil in a donut shape. In addition, since the winding does not protrude from the stator core, the axial dimension is reduced, and a thin ceiling fan motor can be realized.
本発明によれば、固定子を12極以上の極数を有するクローポール構造にしているので、多極のモータでも、1極毎に巻線を設ける必要はなく、ドーナツ状に1つのコイルを形成するだけで多極の固定子を実現することができるので、通常300rpm程度の低速回転で運転され、多極になる天井扇モータの固定子を安価で製造することが可能になる。また、固定子鉄心内に巻線が収納され、軸方向に巻線部が突出することがないので、モータの薄型化が可能になり、天井から吊り下げられる為、薄型扁平形状のニーズが強い天井扇モータとして最適である。 According to the present invention, since the stator has a claw pole structure having 12 or more poles, it is not necessary to provide a winding for each pole even in a multi-pole motor, and one coil is formed in a donut shape. Since a multi-pole stator can be realized simply by forming it, it is possible to manufacture a low-speed ceiling fan motor stator that is normally operated at a low speed of about 300 rpm at low cost. In addition, since the winding is housed in the stator core and the winding does not protrude in the axial direction, the motor can be thinned and suspended from the ceiling, so there is a strong need for a thin flat shape. Ideal as a ceiling fan motor.
本発明の請求項1記載の発明は、12極以上の極数を有するクローポール構造の固定子を採用した天井扇風機モータとしたものであり、多極の固定子がドーナツ状のコイルと、そのコイルを内部に収納し、回転子と対抗する部分が櫛状の極歯である固定子鉄心で構成されるので、多極の固定子が簡単な構造で実現できるとともに、巻線が固定子鉄心内に収納され、軸方向に突出していないのでモータが薄くなる。
The invention according to
また、アウターロータ型のモータで構成し、回転子の外周に複数の羽根を設け、固定子を固定した中心軸を天井に固定するようにしたものである。この手段により、固定子の内周部に磁束を通す必要のないスペースを確保することが可能になり、内周部を非磁性体の材質で形成したり、軸方向の貫通穴を設けたりするなど形状の自由性が増し、設計自由度の高い天井扇モータを実現できる。 Further, it is constituted by an outer rotor type motor, a plurality of blades are provided on the outer periphery of the rotor, and the central axis to which the stator is fixed is fixed to the ceiling. By this means, it becomes possible to secure a space that does not require the magnetic flux to pass through the inner peripheral portion of the stator, and the inner peripheral portion is formed of a non-magnetic material or an axial through hole is provided. The ceiling fan motor with a high degree of design freedom can be realized.
また、クローポール型の固定子鉄心を2層重ねて形成した固定子を備えたものであり、リング状の同形状の本固定子鉄心を軸方向に2ケ重ね合わせ、その中心位置を一致させて周方向に電気角で90度ずらすことにより固定子を形成し、そのうちのどちらかの固定子巻線にコンデンサを直列に接続することにより補助コイル相とし、残りの固定子鉄心を主コイル相とすることにより、二相のモータの固定子とすることが可能になる。この二相の固定子とアルミダイカスト等で形成された回転子を組み合わせることにより、駆動の為の特別な回路が必要の無い多極の天井扇用コンデンサラン型誘導モータを安価に構成することができる。 In addition, it is equipped with a stator formed by stacking two layers of claw-pole type stator cores. Two ring-shaped stator cores of the same shape are stacked in the axial direction so that their center positions coincide with each other. A stator is formed by shifting the electrical angle by 90 degrees in the circumferential direction, and a capacitor is connected in series to one of the stator windings to form an auxiliary coil phase, and the remaining stator core is used as the main coil phase. By doing so, it becomes possible to make a stator of a two-phase motor. By combining this two-phase stator and a rotor formed of aluminum die casting or the like, a multi-pole ceiling fan condenser run induction motor that does not require a special circuit for driving can be constructed at low cost. it can.
また、他の手段は本モータの固定子の鉄心を圧粉磁心により形成したものである。 Another means is that the iron core of the stator of the motor is formed by a dust core.
この手段により、固定子鉄心の厚さを大きくすることが可能になり、トルクの大きい薄型の天井扇モータを実現することが可能になる。 By this means, it becomes possible to increase the thickness of the stator core, and to realize a thin ceiling fan motor with a large torque.
また、他の手段は回転子の内側に配設される固定子鉄心の内径部を樹脂にて形成したものである。 Another means is that the inner diameter portion of the stator core disposed inside the rotor is formed of resin.
この手段により、固定子部の重量を軽くすることができ、安価で軽量の薄型の天井扇モータを実現することが可能になる。 By this means, the weight of the stator portion can be reduced, and an inexpensive and light-weight thin ceiling fan motor can be realized.
また、他の手段は固定子鉄心の内径部にモータを駆動する制御回路を配設したものである。 Another means is that a control circuit for driving the motor is arranged on the inner diameter portion of the stator core.
この手段により、トルク発生に寄与しない固定子鉄心の内側の空間部に、モータ駆動に必要なコンデンサや制御回路あるいはリモコンスイッチや照明等の本体の制御回路を収納するので、他のスペースにこれらを収納する必要がなく、さらに薄型の天井扇モータを実現することが可能になる。 By this means, the capacitors and control circuits necessary for driving the motor and the control circuits of the main body such as remote control switches and lighting are housed in the space inside the stator core that does not contribute to torque generation. There is no need to store it, and a thinner ceiling fan motor can be realized.
また、クローポール型の固定子を、熱硬化性樹脂で一体的に封止して構成したものであり、金型内に固定子鉄心を設置して、一体的に樹脂で封止するので、固定子鉄心の保持と精度確保が容易になる。また、固定子の巻線の発熱が熱伝導率の高い熱硬化性樹脂によって放散されやすくなり、温度上昇が低い高品質で薄型の天井扇モータを実現することができ、何らかの原因により、銅線の被膜が劣化してモータ巻線に過大電流が流れ、発火するような高熱に至った場合でも、熱硬化性樹脂で封止されているので空気の供給がなく、発煙や発火のない安全で薄型の天井扇モータを実現することができる。 In addition, the claw pole type stator is configured by integrally sealing with a thermosetting resin, and the stator core is installed in the mold and is integrally sealed with resin. It is easy to hold the stator core and ensure accuracy. In addition, the heat generated in the stator windings is easily dissipated by the thermosetting resin with high thermal conductivity, and a high-quality and thin ceiling fan motor with low temperature rise can be realized. Even if the coating film deteriorates and excessive current flows through the motor winding, resulting in high heat that ignites, it is sealed with thermosetting resin, so there is no air supply, and there is no smoke or ignition A thin ceiling fan motor can be realized.
また、ブラシレスDCモータとしたことにより、回転数の制御が容易で高効率の薄型の天井扇モータを実現することが可能になる。 In addition, since the brushless DC motor is used, it is possible to realize a thin ceiling fan motor that can easily control the rotation speed and is highly efficient.
また、クローポール型の固定子鉄心を3層重ねて形成した三相ブラシレスDCモータとすることにより、モータを高効率かつ低騒音で駆動させることが可能になり、消費電力の少ない省エネ運転が可能で静かな薄型の天井扇モータを実現することが可能になる。 In addition, by using a three-phase brushless DC motor formed by stacking three layers of claw pole type stator cores, the motor can be driven with high efficiency and low noise, and energy-saving operation with low power consumption is possible. A quiet and thin ceiling fan motor can be realized.
また、クローポール型の固定子鉄心を3層重ねて形成されている三相ブラシレスDCモータとしたものであり、同形状のクローポール構造の固定子鉄心を軸方向に3ケ重ね合わせ、その中心位置を一致させて周方向に電気角で120度ずつずらすことにより三相の固定子を形成することが可能であり、本三相の固定子と磁石を使用して形成された回転子を組み合わせることにより、回転数制御が容易で高効率で駆動することができる多極の天井扇用三相ブラシレスDCモータを安価に構成することができる。 In addition, the three-phase brushless DC motor is formed by stacking three layers of claw pole type stator cores, and three core cores of the same shape claw pole structure are stacked in the axial direction, It is possible to form a three-phase stator by matching the positions and shifting the electrical angle by 120 degrees in the circumferential direction, and combining this three-phase stator and a rotor formed using a magnet As a result, a three-phase brushless DC motor for a ceiling fan that can be driven with high efficiency and with easy rotation speed control can be configured at low cost.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における外転型コンデンサラン型誘導モータの断面図、図2は同固定子の外観図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an external rotation type capacitor run induction motor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an external view of the stator.
中空パイプ状の回転軸1には、樹脂6を介在させて、クローポール形の固定子鉄心2a、2bが装着されている。固定子鉄心2a、2bは外周側に櫛歯状の多極の磁極が形成されており、内部にリング状の固定子巻線3a,3bを備えている。また、固定子鉄心2a、2bは同形状であり、その中心軸位置を一致させた状態で軸方向に積み重ねられているが、周方向に互いに電気角で90度ずらされて重ねられた状態で、樹脂6にて一体的に保持され、2相の誘導モータの固定子を構成している。本体の制御回路7は、進相用のコンデンサ8を搭載し、回転軸1の下部先端に設けられたリモコン受光部12の出力により、天井扇の運転を制御している。この本体の制御回路7は、樹脂6の一部に窪みを設け、固定子鉄心2a、2bの内径部に設置され、固定子巻線3a,3bに接続されている。固定子鉄心2a、2bの外側には空隙を介して、アルミダイカスト5を鋳込んだ回転子鉄心4が配設されており、回転軸1に圧入固定されたころがり軸受9を通して回転自在に保持されている。図における下方である反天井側のアルミダイカスト5には、羽根11が取り付けられたモータカバー10がネジで固定されている。モータカバー10の下側中心部の凹部には、運転用のリモコン受光部12が設けられている。
A hollow pipe-shaped rotating
本形態において、リモコンスイッチにより運転が指示され、固定子巻線3a,3bに通電が開始されると、固定子鉄心2a、2bが電気角で90度ずれて配置され、また進相用のコンデンサ8が固定子巻線3a,3bに接続されているので、コンデンサラン型誘導モータとして回転をする。固定子鉄心2a、2bの櫛歯状の磁極は本形態では32極で構成されており、周波数50Hzの電源が供給された場合は、同期速度187rpm以下の低速で回転する。これにより、通常低速で運転され多極である天井扇用モータの固定子が、リング状の固定子巻線3a,3bを備える固定子鉄心2a、2bを2層重ねることにより簡単に構成される。そして、リング状の固定子巻線3a,3bは、固定子鉄心2a、2b内に収納されており、軸方向寸法を小さくすることが可能になる。さらに、進相用のコンデンサ8を含んだ本体の制御回路7が、固定子鉄心2a、2bの内側の磁束の流れないスペースに設置されているので、本体の制御回路7を他のスペースに設置する必要がなく、モータ特性の低下がない薄型の天井扇モータを実現している。
In this embodiment, when the operation is instructed by the remote control switch and energization of the
尚、本形態では、固定子鉄心の磁極数を32極としているが、32極である必要はなく、要は低速回転可能な極数、一般的な低速回転を実現する12極以上であればよい。 In this embodiment, the number of magnetic poles of the stator core is 32. However, the number of poles is not necessarily 32. In short, the number of poles that can be rotated at a low speed is 12 or more that realizes a general low-speed rotation. Good.
又、固定子鉄心2a、2bは鉄板を折り曲げて形成しても、圧粉磁心により形成してもよいが、圧粉磁心により形成した場合には、固定子鉄心の厚みを大きくすることが可能になり、より多くの磁束を固定子鉄心2a、2bに流すことができるようになるので、より高トルクのモータを実現することが可能になる。
The
(実施の形態2)
図3は、本発明の第2の実施の形態における外転型3相ブラシレスDCモータの断面図、図4は同固定子の外観図である。クローポール型の固定子鉄心13u、13v、13wは、第1の実施の形態と同様に、3ケとも同形状であり、内部にリング状の固定子巻線14u,14v、14wを備え、外周側に櫛歯状の多極の磁極が形成されている。この3ケの固定子鉄心13u、13v、13wは、その中心位置を一致させた状態で軸方向に3ケ積み重ねられているが、周方向に互いに電気角で120度ずらした状態でモールド樹脂17で一体的に保持され、3相のブラシレスDCモータの固定子を構成している。モールド樹脂17の軸方向の下端部には、固定子鉄心13u、13v、13wの外径から回転子16側に突出する突起部21が設けられている。その突起部21の内部には、磁石15の磁極を検出するホール素子19を搭載した配線基板20が収納されている。固定子鉄心13u、13v、13wの内径側のモールド樹脂17は、軸方向寸法が小さく形成されており、それにより確保されたスペースにブラシレスDCモータの制御回路18が配設されている。固定子鉄心13u、13v、13wの外側には空隙を介して、磁石15を内径に保持した回転子16が配設されており、回転軸1に圧入固定されたころがり軸受9を通して回転自在に保持されている。その他の構成は第1の実施の形態と同様であり、説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view of an abduction type three-phase brushless DC motor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an external view of the stator. The claw pole
本形態において、リモコンスイッチにより運転が指示され、固定子巻線14u,14v、14wに通電が開始されると、固定子鉄心13u、13v、13wが電気角で120度ずれて配置されているので、ホール素子19が検出した磁石15の磁極位置に応じて、固定子巻線14u,14v、14wの適切な相に通電が開始される。そして、3相のブラシレスDCモータとして回転をするが、固定子鉄心13u、13v、13wの櫛歯状の磁極は第1の実施の形態と同様32極で構成されており、低速、高トルクの運転が高効率で可能になるとともに、回転数の変更が容易な天井扇モータを実現することが可能になる。軸寸法が小さい多極の固定子が簡単に構成されること、制御回路18を固定子内部に配設できるので薄型の天井扇を実現できることは、第1の実施の形態と同様である。また、固定子の磁極数が32極である必要がないこと、固定子鉄心13u、13v、13wの材質が鉄板でも圧粉磁心でもよいことも、第1の実施の形態と同様である。
In this embodiment, when the operation is instructed by the remote control switch and energization of the
また、本形態では3相のブラシレスDCモータとしたが、3相である必要はなく、2相のブラシレスDCモータでも、同様の効果を実現することは可能である。 In this embodiment, the three-phase brushless DC motor is used. However, the three-phase brushless DC motor is not required, and the same effect can be realized by a two-phase brushless DC motor.
以上のように、本発明による天井扇用モータの固定子鉄心は、クローポール構造なので、リング状のコイルで多極の固定子を簡単に形成できるとともに、巻線が固定子鉄心から突出せず軸方向寸法を小さくできるので、低速で回転され、天井に吊り下げて使用され薄型のニーズの強い天井扇モータとして最適である。 As described above, since the stator core of the ceiling fan motor according to the present invention has a claw pole structure, a multi-pole stator can be easily formed with a ring-shaped coil, and the winding does not protrude from the stator core. Since the axial dimension can be reduced, it is suitable as a ceiling fan motor that is rotated at a low speed and is suspended from the ceiling and used for a thin profile.
2a,2b 固定子鉄心
3a,3b 固定子巻線
4 回転子鉄心
8 コンデンサ
13u、13v、13w 固定子鉄心
14u,14v、14w 固定子巻線
16 回転子
17 モールド樹脂
2a,
Claims (9)
このモータの回転子の外周に複数の羽根を設け、
固定子を固定した中心軸を天井に固定した請求項1記載の天井扇風機。 The motor is an outer rotor type,
A plurality of blades are provided on the outer periphery of the rotor of this motor,
The ceiling fan according to claim 1, wherein the central axis to which the stator is fixed is fixed to the ceiling.
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