JP2020124076A - ステータ、モータおよび送風装置 - Google Patents

ステータ、モータおよび送風装置 Download PDF

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Abstract

【課題】導線の巻き乱れを抑制するステータを提供する。【解決手段】中心軸に沿って上下に延びる筒状のコアバックおよびコアバックから径方向に延びる複数のティース２１２を含むステータコア２１と、ティースの少なくとも一部を覆うインシュレータと、インシュレータの外面に導線を巻き付けて複数の巻線層を積層したコイル２３と、を備え、インシュレータは、ティースの上下方向、及び、周方向から導線が巻き付けられる筒状の筒状部２２１と、筒状部のコイルを径方向から挟む両端に設けられて巻線層の積層方向に拡がるフランジ部２２２、２２３と、フランジ部の筒状部側には、巻線層の各々と巻き付ける方向から接触する接触部２２２１、２２３１と、を備え、接触部は、導線を巻き付ける方向に対して巻線層の積層方向に傾斜して、所定の巻線層の巻き終わり部分から次の巻線層の巻き始め部分に導線を案内するスロープ部２４１２、２４３２を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ステータ、モータおよび送風装置に関する。
特開２０１６−１７４４７０号公報には、インシュレータを備えた電機子が開示されている。インシュレータは、電機子コイルが巻回される巻線巻回部と、前記巻線巻回部の両端部に設けられたフランジ部と、前記巻線巻回部の両端部に前記フランジ部の内面に沿って設けられた階段状の段差部とを備えている。この電機子は、前記電機子コイルの巻線の整列性を向上しつつ、巻線同士の巻き締まりを緩和させることができる。
特開２０１６−１７４４７０号公報
しかしながら、特開２０１６−１７４４７０号公報に記載の電機子では、巻線の外径がばらつくと巻線の折り返しのタイミングがずれる虞があり、巻線の折り返し部分での巻き乱れを抑制することが困難である。
そこで、本発明は、簡単な構成を有するとともに、導線の巻き乱れを抑制できるステータおよびモータを提供することを目的とする。
また、本発明は、消費電力を抑えるとともに、安定した送風が可能な送風装置を提供することを目的とする。
本発明の例示的なステータは、中心軸に沿って上下に延びる筒状のコアバックおよび前記コアバックから径方向に延びる複数のティースを含むステータコアと、ティースの少なくとも一部を覆うインシュレータと、インシュレータの外面に導線を巻き付けて複数の巻線層を積層したコイルと、を備え、インシュレータは、ティースの上下方向、及び、周方向から前記導線が巻き付けられる筒状の筒状部と、筒状部のコイルを径方向から挟む両端に設けられて巻線層の積層方向に拡がるフランジ部と、フランジ部の筒状部側には、巻線層の各々と積層方向で接触する接触部と、を備え、接触部は、導線を巻き付ける方向に対して巻線層の積層方向に傾斜して、所定の巻線層の巻き終わり部分から次の巻線層の巻き始め部分に前記導線を案内するスロープ部を備える。
本発明の例示的なステータおよびモータによれば、簡単な構成を有するとともに、導線の巻き乱れを抑制できる。
本発明の例示的な送風装置によれば、消費電力を抑えるとともに安定した風量で送風可能である。
図１は、本発明に係る送風装置の一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示す送風装置の縦断面図である。 図３は、ステータのティース部の１つに備えられたコイルを示す平面図である。 図４は、スロープ部の形状を示す概略図である。 図５は、インシュレータの外側フランジ部を径方向から見た断面図である。 図６は、インシュレータの内側フランジ部を径方向から見た断面図である。 図７は、コイルの第１巻線層を巻いた状態を示す平面図である。 図８は、第２巻線層の巻き始め状態を示す平面図である。 図９は、本発明にかかるインシュレータの他の例の内側接触部の概略図である。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、送風装置Ａの中心軸Ｃｘと平行な方向を「軸方向」とする。また、軸方向のうち、ステータコア２１から軸受３に向かう方向を「軸方向上側」とし、軸受３からステータコア２１に向かう方向を「軸方向下側」とする。さらに、各々の構成要素の表面において、軸方向上側に向く面を「上面」とし、軸方向下側に向く面を「下面」とする。
また、中心軸Ｃｘに直交する方向を「径方向」とする。そして、径方向のうち、中心軸Ｃｘに向かう方向を「径方向内側」とし、中心軸Ｃｘから離れる方向を「径方向外側」とする。さらに、各々の構成要素の側面において、径方向内側に向く面を「内側面」とし、径方向外側に向く面を「外側面」とする。
さらに、中心軸Ｃｘを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とする。なお、上述した方向および面の呼称は説明のために用いているものであり、送風装置Ａおよびモータ２００の使用状態における位置関係及び方向を限定するものではない。
＜１． 送風装置Ａについて＞
図１は、本発明に係る送風装置Ａの一例を示す斜視図である。図２は、図１に示す送風装置Ａの縦断面図である。図１および図２に示すように、本実施形態にかかる送風装置Ａは、シーリングファンである。
送風装置Ａは、支柱１００と、モータ２００と、インペラ３００と、を備える。インペラ３００は、支柱１００に軸受３を介して取り付けられ、モータ２００の駆動によって回転する。インペラ３００の回転によって、軸方向下側に向かう気流が発生する。すなわち、送風装置Ａは、軸方向上方から下方に気流を発生させる軸流ファンである。
＜２． 支柱１００について＞
支柱１００は、上下に延びる中心軸Ｃｘに沿って配置される。支柱１００は、例えば、金属によって構成される筒状の部材である。支柱１００の内部には、モータ２００に備えられる後述の回路基板４０に接続されるリード線（不図示）が配置される。なお、支柱１００はセラミック等、金属以外の素材で構成されてもよい。
支柱１００は、居室の天井（不図示）に固定される。支柱１００の軸方向下側の端部には、ベース部１０１が備えられる。ベース部１０１は、径方向に拡がり、支柱１００の軸方向下側の端部に配置される。なお、ベース部１０１は、支柱１００と一体的に形成されていてもよいし、支柱１００に取り付けられる構成であってもよい。なお、ベース部１０１には、回路基板４０が取り付けられる。回路基板４０の上面には、位置検出部４が実装される。
＜３． インペラ３００について＞
図１、図２に示すとおり、インペラ３００は、インペラハウジング３０１と、複数の羽根３０２と、を備える。インペラ３００は、軸方向上方から下方に気流を発生させる。インペラハウジング３０１は、支柱１００に軸受３を介して回転可能に支持される。なお、インペラハウジング３０１は、内部に空間を有しており、インペラハウジング３０１の内部には、支柱１００の一部、モータ２００が配置される。
複数の羽根３０２は、インペラハウジング３０１の上面に配置される。複数の羽根３０２は周方向に配列される。本実施形態の送風装置Ａにおいて、羽根３０２はインペラハウジング３０１の上面に等間隔で配列される。本実施形態のインペラ３００では、３個の羽根３０２を備えているが、これに限定されず、４枚以上であってもよいし、２枚以下であってもよい。
インペラハウジング３０１は、軸方向上側の端部に軸受取付部３０３を備える。軸受取付部３０３は、軸方向に離れて配置される２個の軸受３によって支柱１００に回転可能に取り付けられる。軸受取付部３０３は有蓋筒状である。軸受取付部３０３は、蓋部３０４と、胴部３０５と、を備える。蓋部３０４は、軸方向上側の端部に設けられて径方向に拡がる。胴部３０５は、蓋部３０４の径方向外縁から軸方向下側に延びる筒状である。
蓋部３０４は、径方向中央部に、軸方向に貫通する貫通孔３０６を備える。貫通孔３０６を支柱１００が貫通する。軸受取付部３０３の内部には、軸受３が配置される。本実施形態において、軸受３はボールベアリングである。支柱１００は、軸受３の内輪３２に固定される。軸受３の外輪３１は、胴部３０５の内側面に固定される。これにより、インペラハウジング３０１は、軸受３を介して、支柱１００に回転可能に支持される。
インペラハウジング３０１の内部には、有蓋筒状のロータ取付部３０７を備える。ロータ取付部３０７は、インペラハウジング３０１と一体的に製造される。ロータ取付部３０７は、ロータ取付蓋部３０８と、ロータ取付筒部３０９とを備える。ロータ取付蓋部３０８は、軸方向上側の端部に、中心軸Ｃｘと直交する方向に拡がる円板状である。ロータ取付筒部３０９は、ロータ取付蓋部３０８の径方向外側の辺縁部から軸方向下方に延びる。ロータ取付部３０７には、ロータ１が固定される。さらに詳しくは、後述するロータコア１１、ロータマグネット１３およびシールド部材１４を内部に備えた後述するロータハウジング１２が、ロータ取付部３０７に固定される。
＜４． モータ２００について＞
次に、モータ２００の構成について説明する。図２に示すとおり、モータ２００は、ロータ１と、ステータ２と、位置検出部４と、を備える。以下に、ロータ１、ステータ２および位置検出部４の各部の詳細について説明する。モータ２００のステータ２は、ロータ１の内周面と径方向に対向する。つまり、モータ２００は、アウターロータ型のブラシレスモータである。
＜４．１ ロータ１について＞
図２に示すように、ロータ１はロータコア１１と、ロータハウジング１２と、ロータマグネット１３と、を備える。ロータマグネット１３は、Ｓ極またはＮ極が周方向に交互に配置されている。位置検出部４は、ロータマグネット１３の軸方向下側に配置され、ロータマグネット１３と軸方向に対向する。位置検出部４は、ここでは、リニアホールＩＣが採用されるが、これに限定されない。位置検出部４は、ロータ１の回転方向つまり周方向の位置を検出できる素子を広く採用できる。
ロータコア１１は中心軸Ｃｘを環状に囲んでおり、電磁鋼板などで構成された複数のロータ片１１０を軸方向に積層して構成される。ロータコア１１は、ロータ片１１０を軸方向に重ねるとともに、かしめ等の固定方法を利用して固定する。これにより、ロータコア１１は、中心軸Ｃｘに沿って延びる環状となる。なお、ロータ片１１０の固定は、かしめに限定されず、接着、溶接等の固定方法を採用してもよい。また、ロータコア１１は、積層体に限定されず、鉄粉等の磁性紛体を焼結等によって固めて形成した成型体であってもよい。
ロータコア１１は、中心軸Ｃｘを中心とする環状である。ロータコア１１には、ロータマグネット１３が配置される。ロータハウジング１２は、内部にロータコア１１を保持する保持部材である。ロータハウジング１２は、筒状であり、ロータコア１１の径方向外側の一部と軸方向に接触する。これにより、ロータハウジング１２は、ロータコア１１を保持する。なお、ロータハウジング１２と、ロータコア１１との固定方法は、例えば、圧入を挙げることができるが、これに限定されない。例えば、接着、溶接等、ロータハウジング１２と、ロータコア１１とを固定できる方法を広く採用できる。
＜４．２ ステータ２について＞
次にステータ２について図面を参照して説明する。図３は、ステータ２のティース部２１２の１つに備えられたコイル２３を示す平面図である。図４は、第１スロープ部２４１２の形状を示す概略図である。図５は、インシュレータ２２の外側フランジ部２２２を径方向から見た断面図である。図６は、インシュレータ２２の内側フランジ部２２３を径方向から見た断面図である。図７は、コイル２３の第１巻線層２３１を巻いた状態を示す平面図である。図８は、第２巻線層２３２の巻き始め状態を示す平面図である。
ステータ２は、ロータ１と径方向に対向する。ステータ２は、駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。図２、に示すとおり、ステータ２は、ステータコア２１と、インシュレータ２２と、コイル２３と、を備える。
＜４．２．１ ステータコア２１について＞
ステータコア２１は磁性体である。ステータコア２１は、例えば、電磁鋼板を軸方向に積層して構成される。ステータコア２１は、中心軸Ｃｘに沿って延びる筒状のコアバック部２１１と、複数のティース部２１２とを備える。図２に示すように、円環状のコアバック部２１１は、中央部分に設けられた貫通孔に支柱１００が挿入されるとともに、支柱１００に固定される。例えば、支柱１００は、貫通孔に圧入で固定される。しかしながら、コアバック部２１１の支柱１００への固定は、圧入に限定されず、例えば、接着、溶接等、支柱１００にコアバック部２１１を確実に固定できる方法を広く採用できる。
図２、図３に示すとおり、複数のティース部２１２は、コアバック部２１１から径方向外方へ向けて突出する。すなわち、ステータコア２１は、中心軸Ｃｘに沿って上下に延びる筒状のコアバック部２１１およびコアバック部２１１から径方向に延びる複数のティース部２１２を含む。複数のティース部２１２の径方向外側面は、ロータ１の径方向内面と径方向に対向する（図２等参照）。なお、図３に示すとおり、ティース部２１２の径方向外側の端縁部には、ティース部２１２の中心線Ｃｔと直交する方向に拡がる押え部２１３を備える。押え部２１３は、インシュレータ２２の後述する外側フランジ部２２２と当接し、インシュレータ２２の位置決めに用いられる。
＜４．２．２ コイル２３について＞
コイル２３は、インシュレータ２２に囲まれたティース部２１２に導線２３０を巻いて形成される。コイル２３は、導線２３０に電流を供給することで励磁される。モータ２００では、コイル２３とロータマグネット１３との引力および斥力を利用して、ロータ１を回転する。
ここで、導線２３０は、図示を省略しているが、芯線を被覆で覆った形状である。そのため、導線２３０の外径は、芯線の外面を覆う被覆を含む外径である。コイル２３は、インシュレータ２２に近い側から、第１巻線層２３１、第２巻線層２３２、第３巻線層２３３および第４巻線層２３４を備える（図３参照）。すなわち、コイル２３は、インシュレータ２２の外面に導線２３０を層状に巻き付けて複数の巻線層２３１、２３２、２３３、２３４を積層する。なお、本実施形態において、コイル２３は４層の巻線層を備える構成であるが、４層に限定されない。
図３、図７に示すように、第１巻線層２３１は、すでに巻かれた導線２３０の径方向外側に接触して巻かれる。なお、導線２３０をすでに巻かれた導線２３０の横に巻くことを、導線２３０を巻き進めると称する。すなわち、第１巻線層２３１の導線２３０は径方向内側から径方向外側に巻き進める。
また、第１巻線層２３１の導線２３０は、径方向外側の端部の巻き終わり部分２３１ｅに到達した後、第１巻線層２３１の上部に巻きながら径方向内側に巻き進められる。すなわち、径方向外端で、導線２３０を第１巻線層２３１の外側に巻くとともに径方向内側に折り返して巻き進めることで第２巻線層２３２を形成する。すなわち、巻き終わり部分２３１ｅよりも径方向外側で、第１巻線層２３１の上部に導線２３０を巻くことで第２巻線層２３２を巻き始めるとともに、径方向内側に折り返して巻き進めることで第２巻線層２３２を形成する。なお、第３巻線層２３３および第４巻線層２３４も同様に第２巻線層２３２の巻き終わり２３２ｅおよび第３巻線層２３３の巻き終わり２３３ｅで折り返して導線２３０を巻き進める。すなわち、第１巻線層２３１および第３巻線層２３３は径方向内側から径方向外側に巻き進められる。また、第２巻線層２３２および第４巻線層２３４は径方向外側から径方向内側に巻き進められる。
＜４．２．３ インシュレータ２２について＞
インシュレータ２２は、樹脂等の絶縁材料で形成される。図２、図３に示すとおり、インシュレータ２２は、少なくともティース部２１２の一部を覆う。インシュレータ２２は、筒状部２２１と、外側フランジ部２２２と、内側フランジ部２２３と、外側接触部２４と、内側接触部２５とを備える。すなわち、インシュレータ２２は、ティース部２１２を覆う筒状の筒状部２２１と、筒状部２２１のコイルを挟む両端に設けられて径方向と交差する方向に拡がるフランジ部２２２、２２３と、フランジ部２２２、２２３のコイル側に設けられて巻線層２３１、２３２、２３３、２３４の各々と径方向に接触する接触部２４、２５と、を備える。
筒状部２２１は、ティース部２１２の直方体形状の部分の周囲を囲む。筒状部２２１は、断面長方形状の筒体である。外側フランジ部２２２は、筒状部２２１の径方向外側に連結される。外側フランジ部２２２の径方向外側面は、ティース部２１２の押え部２１３と接触する。なお、インシュレータ２２は、外側フランジ部２２２が押え部２１３と接触することで位置決めされる。また、内側フランジ部２２３は、筒状部２２１の径方向内側に連結される。内側フランジ部２２３は、ティース部２１２を囲むとともに、内側フランジ部２２３内側面がコアバック部２１１と接触する。なお、内側フランジ部２２３の一部は、コアバック部２１１の一部を囲む。
図３に示すとおり、外側接触部２４は、外側フランジ部２２２の径方向内側に配置される。外側接触部２４は、径方向内側から径方向外側に向かって順に第１外側接触部２４１、第２外側接触部２４２および第３外側接触部２４３が形成される。そして、この順に巻線層の積層方向の長さが大きくなる。
内側接触部２５は、内側フランジ部２２３の径方向外側に配置される。内側接触部２５は、径方向外側から径方向内側に向かって順に第１内側接触部２５１、第２内側接触部２５２および第３内側接触部２５３が形成される。そして、この順に巻線層の積層方向の長さが大きくなる。
第１巻線層２３１は、径方向内側の端部が第１内側接触部２５１の径方向外側に面する第１内側接触面２５１１と接触し、径方向外側の端部が第１外側接触部２４１の径方向内側に面する第１外側接触面２４１１と接触する。同様に、第２巻線層２３２は、径方向内側の端部が第２内側接触部２５２の径方向外側に面する第２内側接触面２５２１と接触し、径方向外側の端部が第２外側接触部２４２の径方向内側に面する第２外側接触面２４２１と接触する。第３巻線層２３３は、径方向内側の端部が第３内側接触部２５３の径方向外側に面する第３内側接触面２５３１と接触し、径方向外側の端部が第３外側接触部２４３の径方向内側に面する第３外側接触面２４３１と接触する。第４巻線層２３４は、径方向内側の端部が内側フランジ部２２３の径方向外側に面する内側フランジ部接触面２２３１と接触し、径方向外側の端部が外側フランジ部２２２の径方向内側に面する外側フランジ部接触面２２２１と接触する。
また、図３、図５に示すように、第１外側接触部２４１の上面は、導線２３０の後方が上側に向かって傾斜する第１スロープ部２４１２を備える。そして、第１スロープ部２４１２は、導線２３０の巻き方向の後方が、上方に向かって傾斜している。すなわち、導線２３０を巻き付ける方向に対して第１巻線層２３１の積層方向に傾斜して、第１巻線層２３１の巻き終わり部分２３１ｅから次の第２巻線層２３２の巻き始め部分２３２ｓに導線２３０を案内する第１スロープ部２４１２を備えている。
図４に示すように、第１スロープ部２４１２の上面は、第１スロープ溝部２４１４を備える。第１スロープ溝部２４１４は、径方向外側に向かうにつれて、下方に傾斜する傾斜面である。すなわち、第１スロープ部２４１２は、導線２３０が配置される第１スロープ溝部２４１４を備える。そして、第１スロープ溝部２４１４は、第１スロープ部２４１２が設けられる外側フランジ部２２２側に向かうにつれ第１巻線層２３１の積層方向の内側に向かって傾斜している。なお、第１スロープ溝部２４１４は、導線２３０が嵌る形状であれば傾斜面に限定されない。
また、第１スロープ部２４１２の導線２３０の巻き方向における後端部は、導線２３０の外径ｄの１．５倍である（図４参照）。すなわち、第１スロープ部２４１２、の外側フランジ部２２２と内側フランジ部２２３とが対向する方向の最大幅は、導線径の１．５倍である。なお、導線２３０の外径ｄの１．５倍とは、厳密に１．５倍だけを含ものではなく、多少ずれていてもよい。
そして、第１スロープ部２４１２の導線２３０の巻き方向における後端部の角部２４１５は、導線２３０の外径ｄと同じ曲率半径の曲面で形成される。すなわち、第１スロープ部２４１２の次の第２巻線層２３２に到る部分は、第１スロープ部２４１２に遠い方のフランジ部（内側フランジ部２２３）の角部が、前記導線の半径と同じ曲率半径の曲面を有する。
また、第３外側接触部２４３の上面にも、導線２３０の後方が上側に向かって傾斜する第３スロープ部２４３２を備える。第３スロープ部２４３２は、導線２３０の巻き方向の後方が、上方に向かって傾斜している。第３スロープ部２４３２は、第３巻線層２３３の巻き終わりを第４巻線層２３４の巻き始めに繋ぐ。第３スロープ部２４３２の上面は、第１スロープ部２４１２と同様に構成されるスロープ溝部（不図示）を備える。
第２外側接触部２４２の径方向内面には、導線２３０の巻き方向の後側が径方向内側に向かう、第１ガイド面２４２３が備えられる。第１ガイド面２４２３は、第２巻線層２３２の導線２３０を巻き始めの導線２３０の隣にガイドする。また、外側フランジ部２２２の径方向内面には、導線２３０の巻き線方向の後側が径方向内側に向かう、第３ガイド面２２２３が備えられる。第３ガイド面２２２３は、第４巻線層２３４の導線２３０を巻き始めの導線２３０の隣にガイドする。
また、第１外側接触部２４１、第２外側接触部２４２および第３外側接触部２４３の側面および下面は、それぞれ、筒状部２２１の側面および下面と平行な面を有する（図５参照）。
また、図３、図６に示すように、第２内側接触部２５２の上面は、導線２３０の後方が上側に向かって傾斜する第２スロープ部２５２２を備える。そして、第２スロープ部２５２２は、導線２３０の巻き方向の後方が、上方に向かって傾斜している。第２スロープ部２５２２は、第２巻線層２３２の巻き終わりを第３巻線層２３３の巻き始めに繋ぐ。第２スロープ部２５２２の上面は、第１スロープ部２４１２と同様に構成されるスロープ溝部（不図示）を備える。
第３内側接触部２５３の径方向外面には、導線２３０の巻き線方向の後側が径方向外側に向かう、第２ガイド面２５３３を備える。また、第１内側接触部２５１、第２内側接触部２５２および第３内側接触部２５３の側面および下面は、それぞれ、筒状部２２１の側面および下面と平行な面を有する（図５参照）。
次に、インシュレータ２２に導線２３０を巻く手順について図面を参照して説明する。コイル２３に巻かれる導線２３０は、インシュレータ２２の下部からそして径方向内側から巻き始める。すなわち、導線２３０は、第１内側接触部２５１の第１内側接触面２５１１に接触して巻き始められる。そして、導線２３０は、すでに巻かれている導線２３０に接触して径方向外側に向かって巻かれる。これにより、第１巻線層２３１が形成される。
第１巻線層２３１の径方向外側の端部に導線２３０が到達したときに、第１巻線層２３１は巻き終わる。そして、第１巻線層２３１の巻き終わり部分２３１ｅが上部到達した後、導線２３０は、第１スロープ部２４１２上に巻かれる（図７参照）。第１スロープ部２４１２に導線２３０を巻くとき、第１スロープ溝部２４１４に導線２３０を配置することで、導線２３０の位置のばらつきを抑制できる。これにより、コイル２３の巻き乱れを抑制できる。
また、第１スロープ溝部２４１４を径方向外側に向かうにつれて中心線Ｃｔ側に向かって傾斜する傾斜面とすることで、導線２３０に巻く力が作用したとき、導線２３０は外側フランジ部２２２側の第２外側接触部２４２の第２外側接触面２４２１に押し付けられる（図４参照）。これにより、導線の線径がばらついて、第１巻線層２３１の巻き終わり部分２３１ｅの位置がばらついた場合でも、次の第２巻線層２３２の巻き始め２３２ｓを正確な位置、換言すると、予め決めた位置とすることが可能である。これにより、コイル２３の巻き乱れを抑制することが可能である。
また、導線２３０の外径がばらついた場合でも、次の巻線層の巻き始め位置を同じ位置とすることができる。これにより、コイル２３の巻き乱れを抑制できる。
そして、導線２３０は、第２外側接触面２４２１に接触して巻かれる。そして、再度、上方に巻かれた導線２３０は、第１ガイド面２４２３に沿って巻かれて、第２巻線層２３２の巻き始め２３２ｓの径方向内側に巻かれる（図８参照）。
このとき、第２巻線層２３２の巻き始め２３２ｓは、直前の第１巻線層２３１の巻き終わり部分２３１ｅよりも外側フランジ部２２２側に配置される。すなわち、２層目以降の第２巻線層２３２の巻き始めは、ひとつ前の第１巻線層２３１の巻き終わり部分２３１ｅの導線よりも導線２３０が接触する外側接触部２４に接触する外側フランジ部２２２側に配置される。このように、第２巻線層以降の巻線層の開始位置を終了位置よりも外側フランジ部２２２側にすることで、導線２３０の交差位置を外側フランジ部２２２側とすることができる。これにより、導線２３０の交差によるコイル２３の巻き乱れを抑制できる。
また、第１スロープ部２４１２の径方向の最大幅を１．５倍とすることで、導線２３０を次の第２巻線層２３２の折り返して重なった後の導線２３０の位置を、正確に決めることができる。これにより、コイル２３の巻き乱れを抑制できる。
このとき、導線２３０は、第１スロープ部２４１２の角部２４１５の曲面に接触して巻かれる（図８参照）。すなわち、第１スロープ部２４１２の次の第２巻線層２３２に到る部分を、前記フランジ部と反対側の角部が、前記導線の半径と同じ曲率半径の曲面とすることで、折り返し後の導線２３０を角部の曲面で支持できる。これにより、コイル２３の巻き乱れをさらに抑制できる。
また、図８に示すとおり、第２巻線層２３２の導線は、第１スロープ部２４１２で第１巻線層２３１の導線２３０と交差する。すなわち、２層目以降の巻線層２３２、２３３、２３４の巻き始めの導線２３０は、スロープ部２４１２、２５２２、２４３２で前の巻線層２３１、２３２、２３３の巻き終わりの導線２３０と積層方向に交差する。導線２３０をスロープ部２４１２、２５２２、２４３２で重ねることで、導線２３０の積層方向の高さを抑制できる。また、巻き始め位置の隣に正確に導線を配置することができる。このことより、コイル２３の巻き乱れを抑制できる。
第１スロープ部２４１２の導線２３０の巻き方向における後端部は導線２３０の外径の１．５倍である。また、導線２３０の巻き方向における後端部の角部２４１５が導線２３０の外径と同じ曲率の曲面で形成される。これにより、第１巻線層２３１から第２巻線層２３２に折り返す際に、第２巻線層２３２の導線２３０が第１巻線層２３１の導線２３０の間に嵌ること、または、導線２３０が必要以上に重なることによる、巻き乱れを抑制できる。同様に、スロープ部２４１２、２５２２、２４３２の巻き方向における後端部は導線２３０の外径の１．５倍である。また、導線２３０の巻き方向における後端部の角部２４１５が導線２３０の外径と同じ曲率の曲面で形成される。
なお、第２巻線層２３２から第３巻線層２３３に折り返す部分、第３巻線層２３３から第４巻線層２３４に折り返す部分でも同様に、スロープ部２５２２、２４３２を用いることで、第３巻線層２３３、第４巻線層２３４の巻き始めを正確な位置から始めることができる。また、第１スロープ部２４１２の外側フランジ部２２２と反対側の角部２４１５の曲率半径を、導線２３０の半径ｒと同じとすることで、折り返し後の導線２３０をより正確な位置に配置することができる。これにより、巻線の巻き乱れをさらに抑制できる。
すなわち、所定の巻線層２３１、２３２、２３３の巻き終わり部分から次の巻線層２３２、２３３、２３４の巻き始めの部分に向かって傾斜するスロープ部２４１２、２５２２、２４３２を設けることで、次の巻線層２３２、２３３、２３４の正確な位置に導線２３０を巻きつけることが可能である。これにより、コイル２３の巻き乱れを抑制できる。また、次の巻線層２３２、２３３、２３４を巻き始めるときに、正確な位置から開始できるため、導線２３０の外径のばらつき等による前の巻線層２３１、２３２、２３３からの折り返し時の位置ずれによる巻き乱れを抑制できる。これにより、モータ２００の磁気特性を高めることができ、出力を高めることができる。このことは、同じ出力を得るために必要な電力を抑える、すなわち、消費電力を低減することが可能である。
なお、本実施形態のインシュレータ２２では、スロープ部２４１２、２４３２、２５２２を接触部２４、２５の上面に備えた構成としているが、これに限定されない。例えば、下面に備えてもよい。すなわち、スロープ部２４１２、２４３２、２５２２は、接触部２４、２５の上面または下面の少なくともいずれか一方に設けられていてもよい。このように、インシュレータ２２の上面または下面にスロープ部２４１２、２４３２、２５２２を備えることで、各巻線層２３１、２３２、２３３の折り返し面としやすく、巻き乱れを抑制しやすい。また、例えば、インシュレータ２２を金型を用いて成型する場合、上下に開く金型を用いることができるため、金型製作が容易であり、インシュレータ２２の製造が容易である。
＜４．２．４ 変形例について＞
本実施形態の変形例のインシュレータ２２ｃについて図面を参照して説明する。図９は、本発明にかかるインシュレータの他の例の内側接触部２５ｃの概略図である。図９に示すように、インシュレータ２２ｃは、内側接触部２５ｃの下面に上方に凹むとともに径方向に延びる凹部２８を備えている。インシュレータ２２ｃのこれ以外の点はインシュレータ２２と同じ構成である。インシュレータ２２ｃのインシュレータ２２と実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。
図９に示すように、内側接触部２５ｃは、上面または下面の少なくとも一方に、巻線層２３１、２３２、２３３、２３４の積層方向の内側に凹むとともに径方向に延びる凹部２８を備える。このようにすることで、コイル２３を容易に巻き始めることが可能となる。また、凹部２８が上面または下面に形成されるため、インシュレータ２２ｃを金型を用いた成型体とするときに、金型製作が容易である。これにより、インシュレータ２２ｃの製造コストを低減できる。
なお、凹部２８には、例えば、コイル２３を形成する導線２３０の巻き始め部分が配置される。すなわち、凹部２８には、コイル２３の巻き始め側の導線２３０および巻終わり側の導線２３０の少なくとも一方が配置される。巻き始めの導線２３０が配置される場合、導線２３０の巻き始めの巻き乱れを抑制できる。また、巻終わりの導線２３０が配置される場合、導線２３０の取りまとめが容易になり、ステータ２の製造が容易になる。
図２に示すとおり、ロータ１をインペラハウジング３０１のロータ取付部３０７に取り付ける。なお、ロータ１のロータ取付部３０７への取り付けは、ロータ取付部３０７のロータ取付筒部３０９にロータハウジング１２を圧入することで固定してもよいし、接着、溶接等の固定方法を利用して固定してもよい。
そして、支柱１００のベース部１０１に回路基板４０を取り付けた後、支柱１００にステータ２を取り付ける。そして、ステータ２および回路基板４０が取り付けられた支柱１００にインペラハウジング３０１は、軸受３を介して回転可能な状態で取り付けられる。このとき、ロータマグネット１３は、ステータ２のティース部２１２と径方向に対向する。
本発明にかかるモータは、送風装置だけでなく、回転体を回転させる動力源として広く採用することが可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。
本発明の送風装置は、サーキュレータに用いることができる。また、例えば、無人飛行体の動力源として用いることができる。また、これ以外にも軸流を発生させる気流を用いる機器に広く採用できる。また、本発明のモータは、送風装置以外にも、回転力を外部に供給する動力源として用いることが可能である。
１ ロータ
２ ステータ
３ 軸受
４ 位置検出部
１１ ロータコア
１２ ロータハウジング
１３ ロータマグネット
２１ ステータコア
２２ インシュレータ
２２ｃ インシュレータ
２３ コイル
２４ 外側接触部
２５ 内側接触部
２５ｃ 内側接触部
２８ 凹部
３１ 外輪
３２ 内輪
４０ 回路基板
１００ 支柱
２００ モータ
２１１ コアバック部
２１２ ティース部
２１３ 押え部
２２１ 筒状部
２２２ 外側フランジ部
２２２１ 外側フランジ部接触面
２２２３ 第３ガイド面
２２３ 内側フランジ部
２２３１ 内側フランジ部接触面
２３０ 導線
２３１ 第１巻線層
２３１ｅ 巻き終わり部分
２３２ 第２巻線層
２３２ｓ 巻き始め部分
２３３ 第３巻線層
２３４ 第４巻線層
２４１ 第１外側接触部
２４１１ 第１外側接触面
２４１２ 第１スロープ部
２４１４ 第１スロープ溝部
２４１５ 角部
２４２ 第２外側接触部
２４２１ 第２外側接触面
２４２３ 第１ガイド面
２４３ 第３外側接触部
２４３１ 第３外側接触面
２４３２ 第３スロープ部
２５１ 第１内側接触部
２５１１ 第１内側接触面
２５２ 第２内側接触部
２５２１ 第２内側接触面
２５２２ 第２スロープ部
２５３ 第３内側接触部
２５３１ 第３内側接触面
２５３３ 第２ガイド面
３００ インペラ
３０１ インペラハウジング
３０２ 羽根
３０３ 軸受取付部
３０４ 蓋部
３０５ 胴部
３０６ 貫通孔
３０７ ロータ取付部
３０８ ロータ取付蓋部
３０９ ロータ取付筒部
Ａ 送風装置
Ｃｘ 中心軸

Claims (12)

  1. 中心軸に沿って上下に延びる筒状のコアバックおよび前記コアバックから径方向に延びる複数のティースを含むステータコアと、
    前記ティースの少なくとも一部を覆うインシュレータと、
    前記インシュレータの外面に導線を巻き付けて複数の巻線層を積層したコイルと、
    を備え、
    前記インシュレータは、
    前記ティースの上下方向、及び、周方向から前記導線が巻き付けられる筒状の筒状部と、
    前記筒状部の前記コイルを径方向から挟む両端に設けられて前記巻線層の積層方向に拡がるフランジ部と、
    前記フランジ部の前記筒状部側には、前記巻線層の各々と積層方向で接触する接触部と、を備え、
    前記接触部は、前記導線を巻き付ける方向に対して前記巻線層の積層方向に傾斜して、所定の前記巻線層の巻き終わり部分から次の前記巻線層の巻き始め部分に前記導線を案内するスロープ部を備えるステータ。
  2. 前記スロープ部は、前記接触部の上面または下面の少なくともいずれか一方に設けられている請求項１に記載のステータ。
  3. 前記スロープ部の径方向の最大幅は、導線の外径の１．５倍である請求項１または請求項２に記載のステータ。
  4. 前記スロープ部の次の前記巻線層に到る部分は、前記フランジ部と反対側の角部が、前記導線の半径と同じ曲率半径の曲面を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載のステータ。
  5. 前記スロープ部は、前記導線が配置されるスロープ溝部を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載のステータ。
  6. 前記スロープ溝部は、前記接触部と接する前記フランジ部側に向かうにつれ前記巻線層の積層方向の内側に向かって傾斜する傾斜面を備える請求項５に記載のステータ。
  7. ２層目以降の前記巻線層の巻き始めの前記導線は、前記スロープ部で前の前記巻線層の巻き終わりの前記導線と積層方向に交差する請求項１から請求項６のいずれかに記載のステータ。
  8. ２層目以降の前記巻線層の前記導線は、交差する前にひとつ前の前記巻線層の巻き終わりの前記導線よりもフランジ部側に配置される請求項７に記載のステータ。
  9. 前記接触部は、上面または下面の少なくとも一方に、前記巻線層の積層方向の内側に凹むとともに径方向に延びる凹部を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載のステータ。
  10. 前記凹部には、前記コイルの巻き始め側の前記導線および巻終わり側の前記導線の少なくとも一方が配置される請求項９に記載のステータ。
  11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載のステータと、
    前記ステータと径方向に対向し上下に延びる中心軸周りに回転可能なロータと、を備えるモータ。
  12. 請求項１１に記載のモータと、
    前記ロータに固定されるインペラと、を備えた送風装置。
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