JP2018107855A - 電動機および換気扇 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立てが容易であり、巻枠における巻回スペースの減少させることなく端子台を巻枠に固定可能な電動機を得ること。
【解決手段】電動機１００は、中央に回転軸３が固定された円筒形状の回転子２と、固定子鉄心４と、巻枠５を介して固定子鉄心４の歯部に巻線が巻回されたコイル６と、を有して円筒形状を呈し、回転子２の外周側に配置された固定子１と、回転軸３の軸方向における巻枠５の端面に配置されて電子部品が配設され、底面から固定子１側に突出して設けられた爪部を備える環状の端子台１３と、を備える。電動機１００は、端子台１３の爪部が、端子台１３の内周側において巻枠５に固定されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、巻枠に固定された端子台を備える電動機およびこの電動機を備えた換気扇に関する。

従来、特許文献１に示されているように、一つのティースに集中して巻線を巻いたモータである集中巻モータが用いられている。集中巻モータは、巻線性が良く、ティースに高密度に巻線を巻くことができる。集中巻モータでは、固定子鉄心と巻線との絶縁のため、巻枠を使用した構造が採られることがある。

この場合、モータに搭載されるコンデンサーもしくは温度ヒューズといった電子部品と巻線との結線のため、または搭載部品の固定のために、専用の端子台を巻枠の上部に設ける必要があった。そして、衝撃または荷重に伴う結線の外れおよび電子部品の脱落を防止するために、端子台を固定する必要があった。

端子台を固定する構造として、巻枠の外周壁の外部に巻線をからげるピンの挿入穴を掘りこんだ台を設け、この台の側面に端子台からの爪受け部を設け、端子台に設けた爪を引っ掛ける構造があった。

特許第５６２７８１９号公報

しかしながら、上記技術の場合、ピンの配置位置によって爪受け部の配置の制約を受けるとともに、この制約により巻枠の外壁位置も制約を受ける可能性があり、巻枠における巻線を巻回する巻回スペースが減少する可能性および組み立ての作業性が悪くなる可能性があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、組み立てが容易であり、巻枠における巻回スペースの減少させることなく端子台を巻枠に固定可能な電動機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、本発明にかかる電動機は、中央に回転軸が固定された円筒形状の回転子と、固定子鉄心と、巻枠を介して固定子鉄心の歯部に巻線が巻回されたコイルと、を有して円筒形状を呈し、回転子の外周側に配置された固定子と、回転軸の軸方向における巻枠の端面に配置されて電子部品が配設され、底面から固定子側に突出して設けられた爪部を備える環状の端子台と、を備える。電動機は、端子台の爪部が、端子台の内周側において巻枠に固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、組み立てが容易であり、巻枠における巻回スペースの減少させることなく端子台を巻枠に固定可能な電動機が得られる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる電動機の模式縦断面図 本発明の実施の形態１にかかる電動機の固定子を示す斜視図 本発明の実施の形態１にかかる電動機の固定子鉄心を示す上面図 本発明の実施の形態１にかかる電動機の端子台を示す側面図 本発明の実施の形態１にかかる電動機の端子台を示す斜視図 本発明の実施の形態１にかかる電動機の巻枠を内壁側から見た正面図 本発明の実施の形態１にかかる電動機の端子台が巻枠に組み付けられた状態を示す模式断面図 本発明の実施の形態２にかかる換気扇の模式断面図

以下に、本発明の実施の形態にかかる電動機および換気扇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、本発明の実施の形態１にかかる電動機１００の模式縦断面図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる電動機１００の固定子１を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる電動機１００の固定子鉄心４を示す上面図である。なお、図１においては、回転軸３を挟んで片側のみを示しており、また理解の容易のため、巻枠５と端子台１３とのみにハッチングを施している。また、図２においては、コイル６が巻回されていない状態を示している。

本実施の形態１にかかる電動機１００は、回転子２が固定子１の中で回る内回転式の電動機である。電動機１００は、電動機１００の外郭を構成するフレーム７とブラケット９とを備える。また、電動機１００は、フレーム７とブラケット９とで構成される外郭の内部に、円筒形状を呈する固定子１と、円筒形状を呈して固定子１の内側に配置される回転子２と、回転子２に連結されて回転子２の中心軸２ａに沿って延びる回転軸３と、を備える。固定子１と回転子２と回転軸３とは、同軸状に配設されている。以下、固定子１と回転子２と回転軸３との軸方向を単に軸方向と呼ぶ場合がある。また、固定子１と回転子２と回転軸３との軸方向を中心軸とした径方向を単に径方向と呼ぶ場合がある。

回転軸の一端３ａ側は、フレーム７の外部に突出している。フレーム７の外部に突出した回転軸の一端３ａ側には、図示しない負荷が接続される。以下では、回転軸３の軸方向に沿った方向において、回転軸３がフレーム７の外部に突出した一方向側、すなわち図１における下側を負荷側と呼び、回転軸３がフレーム７の外部に突出した他方向側、すなわち図１における上側を反負荷側と呼ぶ場合がある。

固定子１は、円筒形状を呈し、固定子鉄心４と複数の巻枠５と複数のコイル６とを有する。固定子１は、電動機１００の外殻となるフレーム７に圧入され、回転子２の周囲に配設されている。本実施の形態１の固定子１は、単相８スロット４極の集中巻モータの固定子である。

固定子鉄心４は、薄い電磁鋼板が多数積層されて構成された円環状のヨーク４ａと、ヨーク４ａの内周部の８か所に等間隔に設けられた凹部４ｂに基端部４ｃが嵌め込み固定された歯部であるティース４ｄを、を有している。固定子鉄心４においては、隣り合うティース４ｄ間に形成された隙間である固定子スロット１ａが形成されている。

複数のコイル６は、固定子１において２つの固定子スロット１ａを通してティース４ｄの周りに巻線であるマグネットワイヤが複数ターン巻回された固定子巻線である。

巻枠５は、絶縁体からなり、ティース４ｄを覆っており、マグネットワイヤが複数ターン巻回される。すなわち、マグネットワイヤは、巻枠５を介してティース４ｄの周りに巻回されている。また、巻枠５は、マグネットワイヤを径方向において保持する外壁５ａおよび内壁５ｂが軸方向に突出している。巻枠５は、内周の下部に、後述する巻枠爪受け部５ｃを備える。巻枠爪受け部５ｃについては、後述する。

また、巻枠５の外壁５ａの上面、すなわち巻枠５の反負荷側には、コイル６と電気的に接続するための導電ピン８が軸方向に延びた状態で立てられている。導電ピン８は、コイル６の端部が複数回にわたって巻回されており、はんだ付けによりコイル６と電気的接続がなされている。

コイル６は、固定子鉄心４の隣り合う２つの固定子スロット１ａに巻回された集中巻により構成されている。集中巻は、コイル６が２つ以上離れた固定子スロット１ａに巻回される分布巻よりも、固定子１の軸方向におけるコイル６の寸法を小さくできる。このため、集中巻で構成されたコイル６は、電動機１００の外径寸法を小さくできるメリットがある。

電動機１００では、集中巻で構成されたコイル６を採用し、コンデンサー１４を搭載しながらも、分布巻で構成されたコイルを用いる場合と同等の外径寸法に収めることが可能なため、分布巻で構成されたコイルを採用している電動機との置き換えに適している。

回転軸３は、回転軸３の軸方向において回転子２を挟んだ位置に配置された軸受である２つのベアリングによって、回転可能に支持されている。すなわち、回転子２は、第１の軸受けである第１ベアリング１０ａおよび第２の軸受けである第２ベアリング１０ｂによって、回転可能に支持されている。

軸受のうちの負荷側の第１ベアリング１０ａは、外殻を構成するフレーム７の中央部に形成された凹部に外輪が嵌め込まれて固定され、内輪が回転軸３に嵌め込まれて固定されている。すなわち、第１ベアリング１０ａは、フレーム７に設けられた第１の軸受けハウジングである第１ベアリングハウジング１１ａの内周面によって外輪が支持されている。第１ベアリングハウジング１１ａは、回転軸３の軸方向においてフレーム７の内部側、すなわち反負荷側に突出して、環状に形成されている。

軸受のうちの反負荷側の第２ベアリング１０ｂは、回転子２の反負荷側において第２ベアリング１０ｂを支持するブラケット９の中央部に形成された凹部に外輪が嵌め込まれて固定され、内輪が回転軸３に嵌め込まれて固定されている。すなわち、第２ベアリング１０ｂは、ブラケット９に備えられた第２の軸受けハウジングである第２ベアリングハウジング１１ｂの内周面によって外輪が支持されている。ブラケット９の第２ベアリングハウジング１１ｂは、回転軸３の軸方向においてブラケット９の内部側、すなわち負荷側に突出して環状に形成されている。

回転子２の外径と固定子１の内径との間には、微少な間隙が全周にわたって均一となるように形成されている。回転子２のスロットには、アルミニウムをダイキャストして作製された二次導体１２が挿入されている。

図１に示すように、巻枠５の反負荷側の端面上には、導電ピン８が挿通する孔を備えた端子台１３が配設されている。端子台１３は、径方向における第２ベアリングハウジング１１ｂの外側の領域であって二次導体１２がよりも外側の領域に配設されている。

図４は、本発明の実施の形態１にかかる電動機１００の端子台１３を示す側面図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかる電動機１００の端子台１３を示す斜視図である。図５では、下方から見た状態を示している。端子台１３は、円環形状に樹脂等の絶縁材料により形成されている。端子台１３の内径は、巻枠５の内径よりも若干小さくされている。端子台１３の外径は、巻枠５の外径よりも大きくされている。端子台１３と巻枠５とは、軸心を一致させて配設されている。また、端子台１３は、回転子２および固定子１とも軸心を一致させて配設されている。

端子台１３には、導電ピン８が貫通する穴を備えて結線に使用される図示しない複数個の端子板と、コイル６の過昇温を検知してコイル６の過昇温を防止するコイル６の過昇温防止装置である温度ヒューズ１５と、コンデンサー１４とが、端子台１３に設けられた凹部に収納されて配設される。導電ピン８は、端子台１３の底を貫通して軸方向に突出する。そして、端子台１３では、コイル６に接続された導電ピン８、外部電源に接続される電源リード線１６に接続された導電ピン８、温度ヒューズ１５およびコンデンサー１４といった電動機内部に搭載される電子部品の電気的な結線が端子板を用いて行われる。導電ピン８と端子板と温度ヒューズ１５とは、はんだ付けまたは溶接により電気的接続がされている。

端子台１３は、端子台１３の径方向における内周側において巻枠５に固定されている。端子台１３は、巻枠５に固定されることにより、衝撃または荷重に伴う電源リード線１６の結線の外れ、および温度ヒューズ１５およびコンデンサー１４といった電動機内部に搭載される電子部品の脱落が防止されている。

端子台の底面１３ａには、端子台１３の内周面に沿って下方に垂直に突出した円環状の突出部１３ｂが設けられている。突出部１３ｂは、端子台１３と軸心を一致させて設けられている。突出部１３ｂの外径は、巻枠５の内径とほぼ同じ寸法である。そして、突出部１３ｂの先端部には、径方向において外側に屈曲するＬ形状を有する係合部１３ｃが設けられている。そして、突出部１３ｂと係合部１３ｃとによって、端子台１３を巻枠５に固定するための爪部である端子台爪部１３ｄが構成されている。すなわち、端子台爪部１３ｄは、端子台１３の内周がわにおいて端子台の底面１３ａから固定子１側に突出している。

係合部１３ｃは、突出部１３ｂの周方向において、回転子２の中心軸２ａに対して対称な２ヶ所に配置されている。すなわち、係合部１３ｃは、突出部１３ｂの周方向において１８０度反転した２つの位置に配置されている。係合部１３ｃは、突出部１３ｂの周方向における配置位置の制約は無く、コイル６の結線方法およびコイル６と電気的に接続するための導電ピン８の位置を考慮して、適切な任意の位置に決められればよい。

図６は、本発明の実施の形態１にかかる電動機１００の巻枠５を内壁側から見た正面図である。図７は、本発明の実施の形態１にかかる電動機１００の端子台１３が巻枠５に組み付けられた状態を示す模式断面図である。端子台爪部１３ｄの係合部１３ｃが対向する巻枠５の内壁５ｂにおける固定子１側には、係合部１３ｃに対する受け側となる爪受け部である２つの巻枠爪受け部５ｃが設けられている。すなわち、係合部１３ｃが対向する巻枠５の内壁５ｂにおいては、固定子１側の端部であって且つ周方向における中央であって、係合部１３ｃに対向する２ヶ所の位置に巻枠爪受け部５ｃが設けられている。そして、端子台１３の端子台爪部１３ｄの係合部１３ｃが巻枠５の巻枠爪受け部５ｃに掛かり合うことで、端子台１３の内周側において端子台１３が巻枠５に固定される。

上述した本実施の形態１にかかる電動機１００では、導電ピン８の配置位置と関係なく端子台１３の下部の内周側の位置に配置される端子台爪部１３ｄを、端子台爪部１３ｄの係合部１３ｃに対応して巻枠５の内壁５ｂの端部に設けられた巻枠爪受け部５ｃに固定することにより、端子台１３の内周側において端子台１３が巻枠５に固定される。このため、電動機１００では、端子台１３の巻枠５への固定において、巻枠５における導電ピン８の配置位置に伴う端子台爪部１３ｄの係合部１３ｃと巻枠爪受け部５ｃとの配置位置の制約が無く、端子台爪部１３ｄと巻枠爪受け部５ｃとの配置位置の自由度が大きい。そして、電動機１００では、端子台爪部１３ｄと巻枠爪受け部５ｃとの配置位置が、導電ピン８の配置位置の制約を受けることが無いため、端子台爪部１３ｄと巻枠爪受け部５ｃとの配置位置に起因して巻枠５の外壁５ａの位置が制約を受けることによって巻枠５における巻線を巻回する巻回スペースが減少することが無い。したがって、電動機１００では、端子台１３の巻枠５への固定に関係なく、所望の量の巻線を巻回するための巻回スペースを巻枠５に確保することができる。

また、本実施の形態１にかかる電動機１００では、端子台１３の下部に設けられた端子台爪部１３ｄの係合部１３ｃを巻枠５の内壁５ｂの端部に設けられた巻枠爪受け部５ｃに引っ掛けるだけで端子台１３を巻枠５に固定することができる。このため、電動機１００では、端子台１３を巻枠５に固定する固定構造が簡単であり、巻枠５への端子台１３の取り付け作業も容易である。

また、巻枠５の内壁５ｂの形状を同一形状にする条件のもとであれば、巻枠５の内壁５ｂに同一形状の巻枠爪受け部５ｃを設けることで、磁極数が異なる固定子に対して同じ端子台１３を使用することが可能となり、端子台１３の共用化を図ることができる。

したがって、本実施の形態１にかかる電動機１００によれば、巻枠５における巻回スペースの減少させることなく端子台１３を巻枠５に固定可能な電動機が得られる。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２にかかる換気扇２００の模式断面図である。図８では、図面の理解の容易のために一部のハッチングを省略している。本実施の形態２にかかる換気扇２００は、上記実施の形態１で説明した電動機１００が筐体２０１に取り付けられ、回転軸３には送風ファン２０２が取付けられている。そして、天井板２０３に筐体２０１を設置し、グリル２０４を下から筐体２０１に取り付ける構造となっている。

電動機１００に通電して駆動させて回転軸３に駆動トルクを発生させることで送風ファン２０２を回転させると、図８に矢印Ａで示す空気の流れが発生する。図８に示すように電動機１００の外殻を構成するブラケット７は換気扇２００の筐体２０１の外側に突出しており、電動機１００の外形寸法の増大は換気扇２００の外形寸法の増大につながる。本実施の形態２にかかる換気扇２００は、電動機１００の端子台１３の共用化を図ることで電動機１００の種別によって外殻２１も共用化でき小型化を図ることができる。したがって、本実施の形態２にかかる換気扇２００は、スペースの限られた天井裏などにも設置しやすい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 固定子、１ａ 固定子スロット、２ 回転子、２ａ 中心軸、３ 回転軸、３ａ 回転軸の一端、４ 固定子鉄心、４ａ ヨーク、４ｂ 凹部、４ｃ 基端部、４ｄ ティース、５ 巻枠、５ａ 外壁、５ｂ 内壁、５ｃ 巻枠爪受け部、６ コイル、７ フレーム、８ 導電ピン、９ ブラケット、１０ａ 第１ベアリング、１０ｂ 第２ベアリング、１１ａ 第１ベアリングハウジング、１１ｂ 第２ベアリングハウジング、１２ 二次導体、１３ 端子台、１３ａ 端子台の底面、１３ｂ 突出部、１３ｃ 係合部、１３ｄ 端子台爪部、１４ コンデンサー、１５ 温度ヒューズ、１６ 電源リード線、２１ 外殻、１００ 電動機、２００ 換気扇、２０１ 筐体、２０２ 送風ファン、２０３ 天井板、２０４ グリル。

Claims (3)

1. 中央に回転軸が固定された円筒形状の回転子と、
   固定子鉄心と、巻枠を介して前記固定子鉄心の歯部に巻線が巻回されたコイルと、を有して円筒形状を呈し、前記回転子の外周側に配置された固定子と、
   前記回転軸の軸方向における前記巻枠の端面に配置されて電子部品が配設され、底面から前記固定子側に突出して設けられた爪部を備える環状の端子台と、
   を備え、
   前記端子台の爪部が、前記端子台の内周側において前記巻枠に固定されていること、
   を特徴とする電動機。
2. 前記巻枠は、前記巻線を保持する内壁における前記固定子側の端部に設けられて前記爪部と掛かり合う爪受け部を有すること、
   を特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. ファンと、
   前記ファンを回転させる請求項１または２に記載の電動機と、
   を備えることを特徴とする換気扇。

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