JP2015173535A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】アルミ線を用いることによりコストの低減を図りつつ、アルミ線と外郭との絶縁空間距離を容易に確保できるようにしたモータを提供する。【解決手段】モータ１００は、アルミ線２を巻回して形成されたコイル３が巻装されたステータコア１と、コイル３のコイルエンドに設置された端子台１０と、端子台１０の上面に一部が配置された絶縁シート１１と、ステータコア１、端子台１０、及び、絶縁シート１１が収納されるモータ外郭と、を備え、絶縁シート１１は、端子台１０の上面に配置される端子台側部１１ａと、コイル３の径方向の一部とモータ外郭の内面との間に配置されるコイル側部１１ｂと、端子台側部１１ａとコイル側部１１ｂとを繋ぐ連結部１１ｃと、を有している。【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ものである。

換気装置等に用いられるモータとして、「外周部が鉄心内径と同じように湾曲形状をした絶縁体でできた外壁と内壁を有する巻枠を持ち、固定子鉄心の複数のティースで形成されるスロットに前記巻枠を介して巻線を巻装した固定子を持つ内回転式の誘導電動機であって、その巻枠の前記スロットの巻線開口部を、周方向に湾曲して張出す部分をその内壁より少なくして前記外壁が前記内壁と同等の長さの場合よりも巻線間口の広い構成として前記巻線を巻装し、この巻線の前記巻線開口部にはみ出す部分を絶縁部材で被覆した固定子構造を持つ誘導電動機」が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年、モータのコストを低減するために、コイル巻線として、銅線よりも安価なアルミ線が用いられることもある。

特開２００７−２１５２６３号公報（実施の形態１等参照）

アルミは、導電率が銅よりも劣る。そのため、アルミを用いて銅と同じ特性を出すためには、同巻数で導体断面積を約１．６倍に大きくしなければならない。これにより、同一の外郭に収めようとした場合、コイルと外郭との絶縁空間距離の確保が課題となる。そのため、特許文献１に記載されているようなモータに対して、単純にアルミ線を用いればよいということにはならない。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、アルミ線を用いることによりコストの低減を図りつつ、アルミ線と外郭との絶縁空間距離を容易に確保できるようにしたモータを提供することを目的としている。

本発明に係るモータは、アルミを主成分とした導体の外周にエナメル絶縁皮膜を施したものを巻回して形成されたコイルが巻装されたステータと、前記コイルのコイルエンドに設置された端子台と、前記端子台の上面に一部が配置された絶縁シートと、前記ステータ、前記端子台、及び、前記絶縁シートが収納されるモータ外郭と、を備え、前記絶縁シートは、前記端子台の上面に配置される端子台側部と、前記コイルの径方向の一部と前記モータ外郭の内面との間に配置されるコイル側部と、前記端子台側部と前記コイル側部とを繋ぐ連結部と、を有しているものである。

本発明に係るモータによれば、コイル側部を設けた絶縁シートを備えているので、安価で、かつ、アルミ線を用いたとしても大型化しないものとなる。

本発明の実施の形態に係るモータの構成を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態に係るモータのコイルを構成しているマグネットワイヤの構成を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態に係るモータのモータ外郭を外した状態を示す概略上面図である。 代表的なコイルの配置を示すコイル配置図である。 代表的なコイルの配置を横から見たときの展開図である。 絶縁シートの形状の一例を示す上面図である。 絶縁シートのコイル側部の形状の別の一例を示す拡大上面図である。 絶縁シートのコイル側部の形状の更に別の一例を示す拡大上面図である。 本発明の実施の形態に係るモータの別の構成を示す概略構成図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係るモータ１００の構成を示す概略断面図である。図２は、モータ１００のコイル３を構成しているマグネットワイヤ（以下、アルミ線２と証する）の構成を示す概略断面図である。図３は、モータ１００のモータ外郭９ａ、モータ外郭９ｂを外した状態を示す概略上面図である。図４は、代表的なコイル３の配置を示すコイル配置図である。図５は、代表的なコイル３の配置を横から見たときの展開図である。図６ａは、絶縁シート１１の形状の一例を示す上面図である。図６ｂは、絶縁シート１１のコイル側部１１ｂの形状の別の一例を示す拡大上面図である。図６ｃは、絶縁シート１１のコイル側部１１ｂの形状の更に別の一例を示す拡大上面図である。図７は、モータ１００の別の構成を示す概略構成図である。

図１〜図７に基づいて、本発明の実施の形態に係るモータ１００について説明する。なお、図７では、モータ外郭９ａを透視した状態を示している。

モータ１００は、ステータコア（ステータ）１と、ロータコア（ロータ）７と、モータ外郭９ａと、モータ外郭９ｂと、シャフト６と、軸受８と、を有し、それらが組み合わされて構成される。

ステータコア１は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成されている。ステータコア１は、貫通穴である複数のスロット１５を備えており、隣り合うスロット１５の間にはステータコア１の一部であるティース１６が設けられている。アルミ線２は、２つのスロット１５の間に、複数ターン巻回され、複数のコイル３を形成する。アルミ線２は、分布巻、集中巻のいずれで巻装されてもよいが、ここでは、図４に示すように分布巻を例として説明する。図４及び図５に示すように、分布巻では、コイル３ａ１の内側にコイル３ｂ１が形成され、コイル３ａ２の内側にコイル３ｂ２が形成される。

複数のティース１６を跨がって巻回される分布巻と呼ばれる巻線仕様は、一つのティース１６に巻回される集中巻と呼ばれる巻線仕様に対して、ステータコア１より突出するコイル３が大きい。
なお、コイル３のコイルエンド（紙面上面）には端子台１０が設置されている。
また、アルミ線２は、図２に示すように、アルミを主成分とした導体４と、その導体４の外周に焼き付けたエナメル絶縁皮膜５と、で構成されている。

ロータコア７は、ステータコア１の内側に配設されている。特に限定するものではないが、ロータコア７も、ステータコア１と同様に、複数枚の電磁鋼板を積層して形成するとよい。ロータコア７の中央には、シャフト６が挿入されている。

シャフト６は、ロータコア７及び軸受８に連結されており、ステータコア１よりもモータ１００の内側（中心側）に設けられる。
軸受８は、シャフト６を軸支するものである。一方の軸受８（紙面上側の軸受８）は、モータ外郭９ａで支持されている。他方の軸受８（紙面下型の軸受８）は、モータ外郭９ｂで支持されている。そして、シャフト６の一端（紙面下側の一端）は、モータ外郭９ｂより突出し、羽根などの負荷に接続される。

モータ外郭９ａ、モータ外郭９ｂは、モータ１００のモータ外郭の一部を構成するものである。モータ外郭９ａ、モータ外郭９ｂは、それぞれ凹形状に構成されており、開口面を合わせるように組み合わされ、内部にステータコア１、ロータコア７、軸受８、端子台１０が収容される。モータ外郭９ａは、開口面から外側に突出するフランジ部９ａ１を有している。同様に、モータ外郭９ｂも、開口面から外側に突出するフランジ部９ｂ１を有している。そして、モータ外郭９ａ、モータ外郭９ｂが組み合わされ、例えばネジ等の固定部材９ｃでフランジ部９ａ１、フランジ部９ｂ１が固定されることで、モータ外郭が構成される。

コイル３には、コイル３に電源を供給するリード線１７が繋がれている。リード線１７は、端子台１０を介してコイル３に接続される。端子台１０の上面には、絶縁シート１１の一部が配設される。また、端子台１０の上面には、凸部１３が形成されている。絶縁シート１１は、図３に示すように、略円環形状に構成された端子台側部１１ａと、例えば略四角形状に構成された４つのコイル側部１１ｂ（コイル側部１１ｂ１〜コイル側部１１ｂ４）と、これらを繋ぐ連結部１１ｃと、を有している。連結部１１ｃは、折り曲げられやすいように平面視した状態で細く形成されている。

コイル側部１１ｂは、図３及び図６ａに示すように、平面形状が角１１ｄを面取り形状とした略四角形状となっている。こうすることで、絶縁シート１１の歩留まりが改善する。ただし、コイル側部１１ｂを図３及び図６ａに示す形状に限定するものではなく、絶縁範囲を広げるため直角形状（図６ｂ）としてもよいし、金型故障が少ない丸取り形状（図６ｃ）としてもよい。いずれの形状にしても、本発明の効果を得ることができる。

絶縁シート１１には取り付け固定用の穴１２が形成されている。この穴１２を、端子台１０に設けられた凸部１３に挿入し、超音波溶着により凸部１３を潰し、絶縁シート１１を端子台１０上に固定する。

この状態でモータ外郭９ａを被せることにより、絶縁シート１１のコイル側部１１ｂは連結部１１ｃを介して略直角方向に折り曲げられコイル３の径方向に配置されることになる。コイル側部１１ｂは、折り曲げられた際に最外周に配置されるコイル３と、モータ外郭９ａの内面との間の位置に配置され、コイル３とモータ外郭９ａとの絶縁を確保する。

なお、コイル側部１１ｂは、最外周に配置されるコイル３の全域をカバーして絶縁する必要はない。例えば、図５に示すように、コイル側部１１ｂを、絶縁空間距離が不足しやすい最外周に配置されるコイル３の中心付近や、内側に配置されるコイル３と最外周に配置されるコイル３とが多く重なり合う付近をカバーするように配置すれば、効果を発揮することができる。

また、図５に示すように、コイル３のコイル立ち上がり部は比較的コイル外径が小さい。そのため、絶縁空間距離が確保しやすい最外周に配置されるコイル３のコイル立ち上がり部にコイル側部１１ｂ１とコイル側部１１ｂ２との間の隙間を配置するとよい。コイル側部１１ｂ１とコイル側部１１ｂ２との間に隙間が配置されると、この隙間に図３に示すようにリード線１７を配置することができる。こうすることによって、コイル側部１１ｂがリード線１７の邪魔をすることなく、モータ１００の外部へリード線１７を引き出すことが可能になる。

モータ１００によれば、コイル側部１１ｂを設けた絶縁シート１１を備えているので、巻線仕様が分布巻であるとき、特に有効である。
なお、分布巻の中でも極中心の周りにコイル３を配置していく同心巻の場合、一般的に最外周に配置されるコイル群とモータ１００の極数もしくは極対数とは等しい。このため、コイル側部１１ｂもモータ１００の極数もしくは極対数と同数となる。

また、必要であれば、図７に示すように、折り曲げられ、コイル側部１１ｂがコイル３の径方向に配置された状態において、コイル側部１１ｂと隣合うコイル側部１１ｂとの間に対応する位置に、結露によって溜まった水を抜くドレン穴１４をモータ外郭９ａに形成することが望ましい。

絶縁シート１１は絶縁可能な材料、例えば樹脂などで構成するとよい。また、コイル側部１１ｂの角１１ｄの一部を面取り形状や丸取り形状としてもよい。

以上のように、モータ１００は、コイル側部１１ｂを設けた絶縁シート１１を備えているので、アルミ線２を用いることによりコストの低減を図ることが可能であるとともに、最外周に配置されるコイル３と、モータ外郭９ａの内面との絶縁空間距離を容易に確保できる。よって、モータ１００によれば、安価で、かつ、アルミ線２を用いたとしても大型化しないものとなる。

以上のように、本発明の実施の形態に係るモータ１００は、モータサイズにより送風性能に影響がでてしまう換気扇や送風機への適用が有用である。

１ ステータコア、２ アルミ線、３ コイル、３ａ１ コイル、３ａ２ コイル、３ｂ１ コイル、３ｂ２ コイル、４ 導体、５ エナメル絶縁皮膜、６ シャフト、７ ロータコア、８ 軸受、９ａ モータ外郭、９ａ１ フランジ部、９ｂ モータ外郭、９ｂ１ フランジ部、９ｃ 固定部材、１０ 端子台、１１ 絶縁シート、１１ａ 端子台側部、１１ｂ コイル側部、１１ｂ１ コイル側部、１１ｂ２ コイル側部、１１ｂ４ コイル側部、１１ｃ 連結部、１１ｄ 角、１２ 穴、１３ 凸部、１４ ドレン穴、１５ スロット、１６ ティース、１７ リード線、１００ モータ。

Claims (7)

1. アルミを主成分とした導体の外周にエナメル絶縁皮膜を施したものを巻回して形成されたコイルが巻装されたステータと、
   前記コイルのコイルエンドに設置された端子台と、
   前記端子台の上面に一部が配置された絶縁シートと、
   前記ステータ、前記端子台、及び、前記絶縁シートが収納されるモータ外郭と、を備え、
   前記絶縁シートは、
   前記端子台の上面に配置される端子台側部と、
   前記コイルの径方向の一部と前記モータ外郭の内面との間に配置されるコイル側部と、
   前記端子台側部と前記コイル側部とを繋ぐ連結部と、を有している
   ことを特徴とするモータ。
2. 前記絶縁シートは、
   前記連結部を介して折り曲げられることで、絶縁部材コイル側部が前記コイルの径方向の一部と前記モータ外郭の内面との間の位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記コイルは、
   前記ステータの複数のティースを跨がって巻回されており、
   前記コイル側部は、
   最外周に配置される前記コイルと、前記モータ外郭の内面との間の位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記コイル側部は、
   最外周に配置される前記コイルの全域、最外周に配置される前記コイルの中心付近、あるいは、内側に配置される前記コイルと最外周に配置される前記コイルとが多く重なり合う付近をカバーする
   ことを特徴とする請求項３に記載のモータ。
5. 前記コイル側部の数は、
   極数もしくは極対数と同一である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ。
6. 前記端子台側部は、
   略円環形状に構成されており、
   前記コイル側部は、
   角を面取り、角が直角、又は、角を丸取りした略四角形状に構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータ。
7. 前記モータ外郭は、
   前記コイル側部が前記コイルの径方向に配置された状態において、隣合う前記コイル側部の間に対応する位置にドレン穴を備えている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ。

Images