JP2021191164A - ステータ、モータおよび送風機 - Google Patents

ステータ、モータおよび送風機 Download PDF

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雅大 加藤
Masahiro Kato
淳一 尾▲崎▼
Junichi Ozaki
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Abstract

【課題】巻線の巻始め部に発生する応力を緩和することができるステータを得ること。【解決手段】ステータは、第1ティースユニット2と、ヨークとを備える。第1ティースユニット2は、第1ティース21と、第1渡り線ガイド部22aと、第1巻線部22bとを有する第1インシュレータ22と、第1被覆部材23と、第1渡り線を含み、第1ティース21に集中巻された第1巻線とを備える。第1巻線部22bは、第1巻線が巻き付けられる第1胴部22eと、第1内フランジ部22gと、第1渡り線が通過する第1ゲート部22hとを有する。第1巻線は、第1ゲート部22hから第1胴部22eに向けて斜めに張られた状態で延びる第1巻始め部を含む。第1内フランジ部22gには、第1巻始め部のうち少なくとも第1巻始め部の延伸方向の中心よりも第1胴部22e側の部分と隙間無く接触する第1支持部22jが設けられる。【選択図】図4

Description

本開示は、1つのティースに巻線が集中して巻き付けられたステータとこのステータを備えるモータおよび送風機に関する。
従来、1つのティースに巻線が集中して巻き付けられたステータを備える集中巻モータが知られている。ティースには、巻線が巻き付けられてコイルが形成されている。特許文献1に開示されているように、集中巻モータでは、1つの相につき複数のティースが配置されて、複数のティースがモータの周方向に等角度離れて配置されている。巻線は、コイル同士を繋ぐ渡り線を含む。
特許文献1に開示された集中巻モータでは、同相の複数のティースは、インシュレータを介して互いに連結されている。インシュレータは、環状の渡り線ガイド部と、渡り線ガイド部の外周部に等角度離れて設けられてティースを覆う複数の巻線部とを有する。巻線部には、巻線が巻き付けられる胴部と、胴部のうち半径方向内側を向く部分に設けられて軸方向に延びる内フランジ部とが形成されている。内フランジ部には、渡り線が通過するゲート部が形成されている。このような集中巻モータの巻線作業では、1つのティースに巻線部を介して巻線を集中巻きした後、渡り線をゲート部に通して渡り線ガイド部に沿わせ、別の巻線部のゲート部に通して次のティースに渡す、という集中巻きと渡りとを繰り返す。
特許第5627819号公報
特許文献1に開示された集中巻モータでは、巻線のうちゲート部から胴部に至る部分は、斜めに張られた状態となる。以下、巻線のうちゲート部から胴部に至る部分を、巻始め部と称する。特許文献1に開示された集中巻モータでは、巻線は、斜めに張られた状態の巻始め部の上に覆い被さる形で半径方向に移動しながら巻線部を介して次のティースに巻き付けられる。そのため、巻始め部には、巻始め部を内フランジ部に向かって押す力が加わる。このような力が斜めに張られた状態の巻始め部に加わると、特許文献1に開示された集中巻モータでは、巻始め部と内フランジ部との間に空間があるので、巻始め部に応力が発生する。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、巻線の巻始め部に発生する応力を緩和することができるステ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、本開示にかかるステータは、第1ティースユニットと、複数の凹部が等角度離れて内周面に設けられた環状のヨークと、を備えるステータである。第1ティースユニットは、凹部に嵌め込まれる複数の第1ティースと、環状の第1渡り線ガイド部と、第1渡り線ガイド部の外周部に等角度離れて設けられて第1ティースの軸方向に沿った一端部を覆う複数の第1巻線部とを有する樹脂製の第1インシュレータと、第1ティースの軸方向に沿った他端部を覆う樹脂製の第1被覆部材と、1つの第1ティースから別の第1ティースに向けて延びて第1渡り線ガイド部にガイドされる第1渡り線を含み、第1巻線部および第1被覆部材を介して第1ティースのそれぞれに集中巻された第1巻線と、を備える。第1巻線部は、第1巻線が巻き付けられる第1胴部と、第1胴部のうちステータの半径方向内側を向く部分に設けられてステータの軸方向に延びる第1内フランジ部と、第1内フランジ部に設けられて第1渡り線が通過する第1ゲート部と、を有している。第1巻線は、第1ゲート部から第1胴部に向けて斜めに張られた状態で延びる第1巻始め部を含む。第1内フランジ部には、第1巻始め部のうち少なくとも第1巻始め部の延伸方向の中心よりも第1胴部側の部分と隙間無く接触する第1支持部が設けられている。
本開示にかかるステータでは、巻線の巻始め部に発生する応力を緩和することができるという効果を奏する。
実施の形態1にかかるステータの組み付け状態を示す斜視図 実施の形態1にかかるステータを分解した状態を示す斜視図 実施の形態1におけるヨークを示す平面図 U相の第1ティースユニットを分解した状態を示す斜視図 U相の第1ティースユニットの組み付け状態を示す斜視図 実施の形態1における第1ティース、第2ティースおよび第3ティースを示す平面図 V相の第2ティースユニットの組み付け状態を示す斜視図 W相の第3ティースユニットの組み付け状態を示す斜視図 実施の形態1における第1巻線部、第2巻線部および第3巻線部を示す平面図 図9に示されるI−I線に沿った断面図 支持部が設けられていない巻線部を示す断面図 実施の形態2にかかる換気扇を示す断面図
以下に、実施の形態にかかるステータ、モータおよび送風機を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかるステータ1の組み付け状態を示す斜視図である。図2は、実施の形態1にかかるステータ1を分解した状態を示す斜視図である。図1および図2に示すように、ステータ1は、三相交流のU相の第1巻線24が集中巻される第1ティースユニット2と、V相の第2巻線34が集中巻される第2ティースユニット3と、W相の第3巻線44が集中巻される第3ティースユニット4と、環状のヨーク5とを備える。ステータ1は、円筒形状に形成されている。本実施の形態では、ステータ1が三相6スロット2極の集中巻モータに用いられる場合を例示するが、ステータ1が用いられる集中巻モータの相数、スロット数および極数を限定する趣旨ではない。以下、ステータ1の各構成要素について方向を説明するときには、図2に示されるステータ1の中心軸Cと平行な方向を軸方向、ステータ1の中心軸Cと直交する方向を半径方向、ステータ1の中心軸C周りを周方向とする。
図3は、実施の形態1におけるヨーク5を示す平面図である。ヨーク5は、磁性体で形成された環状の部材である。ヨーク5は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されている。ヨーク5の内周面には、他の部分よりも半径方向外側に凹んだ複数の凹部51が等角度離れて設けられている。凹部51の数は、本実施の形態では6個である。
図4は、U相の第1ティースユニット2を分解した状態を示す斜視図である。図5は、U相の第1ティースユニット2の組み付け状態を示す斜視図である。図4では、第1巻線24の図示を省略している。第1ティースユニット2は、2つの第1ティース21と、第1インシュレータ22と、2つの第1被覆部材23と、第1巻線24とを備える。
図6は、実施の形態1における第1ティース21、第2ティース31および第3ティース41を示す平面図である。第1ティース21、第2ティース31および第3ティース41の構成は同じであるため、図6では第1ティース21、第2ティース31および第3ティース41の符号を併記する。第1ティース21は、図3に示されるヨーク5の凹部51に嵌め込まれる金属製の部材である。第1ティース21は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されている。第1ティース21の外周部には、ヨーク5の凹部51に嵌め込まれる第1基端部21aが設けられている。第1ティース21の内周部には、半径方向内側に向かうにつれて周方向に広くなる第1先端部21bが設けられている。第1基端部21aと第1先端部21bとの間には、第1巻回部21cが設けられている。
図4に示される第1インシュレータ22は、2つの第1ティース21同士を連結する樹脂製の部材である。第1インシュレータ22は、環状の第1渡り線ガイド部22aと、第1渡り線ガイド部22aの外周部に等角度離れて2つ設けられて第1ティース21の軸方向に沿った一端部を覆う第1巻線部22bとを有する。2つの第1巻線部22bは、第1渡り線ガイド部22aの外周部に180度間隔で設けられている。
第1渡り線ガイド部22aは、環状の第1床部22cと、第1床部22cの内周部に設けられて円筒形状に形成されステータ1の半径方向内側に傾斜する第1筒部22dとを有する。第1床部22cは、平坦状に形成されている。第1筒部22dは、概ね軸方向に延びている。
第1巻線部22bは、第1ティース21の第1巻回部21cのうち軸方向に沿った一端部を覆う第1胴部22eと、第1胴部22eの外周部に設けられた第1外フランジ部22fと、第1胴部22eの内周部に設けられて第1渡り線ガイド部22aに接続する第1内フランジ部22gとを有する。第1胴部22eは、第1ティース21に向けて開口するとともに半径方向内側および外側が開口する溝形状に形成されている。第1胴部22eの溝部には、第1巻回部21cの一部が嵌め込まれる。第1内フランジ部22gの軸方向に沿った一端部の中央には、第1巻線24が通過する第1ゲート部22hが設けられている。第1ゲート部22hは、第1内フランジ部22gの一部を切り欠いて形成されている。
第1被覆部材23は、第1ティース21の軸方向に沿った他端部を覆う樹脂製の部材である。第1被覆部材23は、第1ティース21の第1巻回部21cのうち軸方向に沿った他端部を覆う第1被覆胴部23aと、第1被覆胴部23aの外周部に設けられた第1被覆外フランジ部23bと、第1被覆胴部23aの内周部に設けられた第1被覆内フランジ部23cとを有する。第1被覆胴部23aは、第1ティース21に向けて開口するとともに半径方向内側および外側が開口する溝形状に形成されている。第1被覆胴部23aの溝部には、第1巻回部21cの一部が嵌め込まれる。第1巻回部21cは、第1インシュレータ22の第1胴部22eと第1被覆部材23の第1被覆胴部23aとにより覆われている。第1被覆外フランジ部23bの外周面には、円柱状のピン23dが取り付けられている。ピン23dは、図示しない外部電源線と第1巻線24との中継点、または、第1巻線24の巻き終わり中性点となる。
図5に示される第1巻線24は、第1巻線部22bの第1胴部22eおよび第1被覆部材23の第1被覆胴部23aを介して、第1ティース21のそれぞれに集中巻されている。2つの第1ティース21のそれぞれの第1巻回部21cには、第1巻線24が巻き付けられて第1コイル25が形成される。
第1巻線24は、一方の第1ティース21から巻き始められて第1巻回部21cに複数回巻き付けられる。その後、第1巻線24は、第1渡り線ガイド部22aにガイドされて、一方の第1ティース21から他方の第1ティース21に渡される。すなわち、一方の第1ティース21から他方の第1ティース21への巻き付けに移行する。第1巻線24は、他方の第1ティース21の第1巻回部21cに複数回巻き付けられる。
第1巻線24は、一方の第1ティース21から他方の第1ティース21に向けて延びて、第1渡り線ガイド部22aにガイドされる第1渡り線26を含んでいる。第1渡り線26は、第1床部22cの上を這うように配置されている。また、第1渡り線26は、第1筒部22dの外周面に沿って円弧形状に延びている。
図7は、V相の第2ティースユニット3の組み付け状態を示す斜視図である。第2ティースユニット3は、2つの第2ティース31と、第2インシュレータ32と、2つの第2被覆部材33と、第2巻線34とを備える。
第2ティース31は、図3に示されるヨーク5の凹部51に嵌め込まれる金属製の部材である。第2ティース31は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されている。図6に示すように、第2ティース31の外周部には、ヨーク5の凹部51に嵌め込まれる第2基端部31aが設けられている。第2ティース31の内周部には、半径方向内側に向かうにつれて周方向に広くなる第2先端部31bが設けられている。第2基端部31aと第2先端部31bとの間には、第2巻回部31cが設けられている。
図7に示すように、第2インシュレータ32は、2つの第2ティース31同士を連結する樹脂製の部材である。第2インシュレータ32は、環状の第2渡り線ガイド部32aと、第2渡り線ガイド部32aの外周部に等角度離れて2つ設けられて第2ティース31の軸方向に沿った一端部を覆う第2巻線部32bとを有する。2つの第2巻線部32bは、第2渡り線ガイド部32aの外周部に180度間隔で設けられている。
第2渡り線ガイド部32aは、環状の第2床部32cと、第2床部32cの内周部に設けられて円筒形状に形成されステータ1の半径方向内側に傾斜する第2筒部32dとを有する。第2床部32cは、平坦状に形成されている。第2筒部32dは、概ね軸方向に延びている。
第2巻線部32bは、第2ティース31の第2巻回部31cのうち軸方向に沿った一端部を覆う第2胴部32eと、第2胴部32eの外周部に設けられた第2外フランジ部32fと、第2胴部32eの内周部に設けられて第2渡り線ガイド部32aに接続する第2内フランジ部32gとを有する。なお、図7では、第2胴部32eおよび後述する第2被覆胴部33aに第2巻線34が巻き付けられることによって第2胴部32eおよび第2被覆胴部33aが見えなくなるため、第2胴部32eと第2被覆胴部33aとの境界を破線で図示している。図示は省略するが、第2胴部32eは、第2ティース31に向けて開口するとともに半径方向内側および外側が開口する溝形状に形成されている。第2胴部32eの溝部には、図6に示される第2巻回部31cの一部が嵌め込まれる。第2内フランジ部32gの軸方向に沿った一端部の中央には、第2巻線34が通過する第2ゲート部32hが設けられている。第2ゲート部32hは、第2内フランジ部32gの一部を切り欠いて形成されている。
第2被覆部材33は、第2ティース31の軸方向に沿った他端部を覆う樹脂製の部材である。第2被覆部材33は、第2ティース31の第2巻回部31cのうち軸方向に沿った他端部を覆う第2被覆胴部33aと、第2被覆胴部33aの外周部に設けられた第2被覆外フランジ部33bと、第2被覆胴部33aの内周部に設けられた第2被覆内フランジ部33cとを有する。図示は省略するが、第2被覆胴部33aは、第2ティース31に向けて開口するとともに半径方向内側および外側が開口する溝形状に形成されている。第2被覆胴部33aの溝部には、第2巻回部31cの一部が嵌め込まれる。第2巻回部31cは、第2インシュレータ32の第2胴部32eと第2被覆部材33の第2被覆胴部33aとにより覆われている。第2被覆外フランジ部33bの外周面には、円柱状のピン33dが取り付けられている。ピン33dは、図示しない外部電源線と第2巻線34との中継点、または、第2巻線34の巻き終わり中性点となる。
第2巻線34は、第2巻線部32bの第2胴部32eおよび第2被覆部材33の第2被覆胴部33aを介して、第2ティース31のそれぞれに集中巻されている。2つの第2ティース31のそれぞれの第2巻回部31cには、第2巻線34が巻き付けられて第2コイル35が形成される。
第2巻線34は、一方の第2ティース31から巻き始められて第2巻回部31cに複数回巻き付けられる。その後、第2巻線34は、第2渡り線ガイド部32aにガイドされて、一方の第2ティース31から他方の第2ティース31に渡される。すなわち、一方の第2ティース31から他方の第2ティース31への巻き付けに移行する。第2巻線34は、他方の第2ティース31の第2巻回部31cに複数回巻き付けられる。
第2巻線34は、一方の第2ティース31から他方の第2ティース31に向けて延びて、第2渡り線ガイド部32aにガイドされる第2渡り線36を含んでいる。第2渡り線36は、第2床部32cの上を這うように配置されている。また、第2渡り線36は、第2筒部32dの外周面に沿って円弧形状に延びている。
図8は、W相の第3ティースユニット4の組み付け状態を示す斜視図である。第3ティースユニット4は、2つの第3ティース41と、第3インシュレータ42と、2つの第3被覆部材43と、第3巻線44とを備える。
第3ティース41は、図3に示されるヨーク5の凹部51に嵌め込まれる金属製の部材である。第3ティース41は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されている。図6に示すように、第3ティース41の外周部には、ヨーク5の凹部51に嵌め込まれる第3基端部41aが設けられている。第3ティース41の内周部には、半径方向内側に向かうにつれて周方向に広くなる第3先端部41bが設けられている。第3基端部41aと第3先端部41bとの間には、第3巻回部41cが設けられている。
図8に示すように、第3インシュレータ42は、2つの第3ティース41同士を連結する樹脂製の部材である。第3インシュレータ42は、環状の第3渡り線ガイド部42aと、第3渡り線ガイド部42aの外周部に等角度離れて2つ設けられて第3ティース41の軸方向に沿った一端部を覆う第3巻線部42bとを有する。2つの第3巻線部42bは、第3渡り線ガイド部42aの外周部に180度間隔で設けられている。
第3渡り線ガイド部42aは、環状の第3床部42cと、第3床部42cの内周部に設けられて円筒形状に形成されステータ1の半径方向内側に傾斜する第3筒部42dとを有する。第3床部42cは、平坦状に形成されている。第3筒部42dは、概ね軸方向に延びている。
第3巻線部42bは、第3ティース41の第3巻回部41cのうち軸方向に沿った一端部を覆う第3胴部42eと、第3胴部42eの外周部に設けられた第3外フランジ部42fと、第3胴部42eの内周部に設けられて第3渡り線ガイド部42aに接続する第3内フランジ部42gとを有する。なお、図8では、第3胴部42eおよび後述する第3被覆胴部43aに第3巻線44が巻き付けられることによって第3胴部42eおよび第3被覆胴部43aが見えなくなるため、第3胴部42eと第3被覆胴部43aとの境界を破線で図示している。図示は省略するが、第3胴部42eは、第3ティース41に向けて開口するとともに半径方向内側および外側が開口する溝形状に形成されている。第3胴部42eの溝部には、図6に示される第3巻回部41cの一部が嵌め込まれる。第3内フランジ部42gの軸方向に沿った一端部の中央には、第3巻線44が通過する第3ゲート部42hが設けられている。第3ゲート部42hは、第3内フランジ部42gの一部を切り欠いて形成されている。
第3被覆部材43は、第3ティース41の軸方向に沿った他端部を覆う樹脂製の部材である。第3被覆部材43は、第3ティース41の第3巻回部41cのうち軸方向に沿った他端部を覆う第3被覆胴部43aと、第3被覆胴部43aの外周部に設けられた第3被覆外フランジ部43bと、第3被覆胴部43aの内周部に設けられた第3被覆内フランジ部43cとを有する。図示は省略するが、第3被覆胴部43aは、第3ティース41に向けて開口するとともに半径方向内側および外側が開口する溝形状に形成されている。第3被覆胴部43aの溝部には、第3巻回部41cの一部が嵌め込まれる。第3巻回部41cは、第3インシュレータ42の第3胴部42eと第3被覆部材43の第3被覆胴部43aとにより覆われている。第3被覆外フランジ部43bの外周面には、円柱状のピン43dが取り付けられている。ピン43dは、図示しない外部電源線と第3巻線44との中継点、または、第3巻線44の巻き終わり中性点となる。
第3巻線44は、第3巻線部42bの第3胴部42eおよび第3被覆部材43の第3被覆胴部43aを介して、第3ティース41のそれぞれに集中巻されている。2つの第3ティース41のそれぞれの第3巻回部41cには、第3巻線44が巻き付けられて第3コイル45が形成される。
第3巻線44は、一方の第3ティース41から巻き始められて第3巻回部41cに複数回巻き付けられる。その後、第3巻線44は、第3渡り線ガイド部42aにガイドされて、一方の第3ティース41から他方の第3ティース41に渡される。すなわち、一方の第3ティース41から他方の第3ティース41への巻き付けに移行する。第3巻線44は、他方の第3ティース41の第3巻回部41cに複数回巻き付けられる。
第3巻線44は、一方の第3ティース41から他方の第3ティース41に向けて延びて、第3渡り線ガイド部42aにガイドされる第3渡り線46を含んでいる。第3渡り線46は、第3床部42cの上を這うように配置されている。また、第3渡り線46は、第3筒部42dの外周面に沿って円弧形状に延びている。
次に、第1ティースユニット2、第2ティースユニット3および第3ティースユニット4の配置について説明する。図2に示すように、第2巻線部32bが隣り合う第1巻線部22bの間に位置するとともに第3巻線部42bが隣り合う第1巻線部22bと第2巻線部32bとの間に位置するように、第1ティースユニット2、第2ティースユニット3および第3ティースユニット4が周方向にずれて配置されている。また、第1渡り線ガイド部22aと第2渡り線ガイド部32aと第3渡り線ガイド部42aとが重ね合わされるように、第1ティースユニット2、第2ティースユニット3および第3ティースユニット4が配置されている。第1渡り線ガイド部22aの軸方向の位置と第2渡り線ガイド部32aの軸方向の位置と第3渡り線ガイド部42aの軸方向の位置とは、互いに異なる。第1渡り線ガイド部22aの中心と2つの第1巻線部22bの中心とを結んだ直線を第1直線L1とする。第2渡り線ガイド部32aの中心と2つの第2巻線部32bの中心とを結んだ直線を第2直線L2とする。第3渡り線ガイド部42aの中心と2つの第3巻線部42bの中心とを結んだ直線を第3直線L3とする。第1直線L1と第2直線L2と第3直線L3とが周方向に60度ずつずれるように、第1ティースユニット2、第2ティースユニット3および第3ティースユニット4が配置されている。
ここで、図4、図5、図7から図10を参照して、第1巻線部22b、第2巻線部32bおよび第3巻線部42bの構成について詳しく説明する。図9は、実施の形態1における第1巻線部22b、第2巻線部32bおよび第3巻線部42bを示す平面図である。図10は、図9に示されるI−I線に沿った断面図である。第1巻線部22b、第2巻線部32bおよび第3巻線部42bの構成は同じであるため、図9および図10では第1巻線部22b、第2巻線部32bおよび第3巻線部42bの符号を併記する。
図4に示すように、第1巻線部22bは、図5に示される第1巻線24が巻き付けられる第1胴部22eと、第1胴部22eのうちステータ1の半径方向内側を向く部分に設けられてステータ1の軸方向に延びる第1内フランジ部22gとを有する。また、第1巻線部22bは、第1内フランジ部22gに設けられて図5に示される第1渡り線26が通過する第1ゲート部22hを有する。第1胴部22eのうち軸方向の一端部には、半径方向に延びる第1直線部22iが設けられている。
図10に示すように、第1巻線24は、第1ゲート部22hから第1胴部22eに向けて斜めに張られた状態で延びる第1巻始め部27を含む。第1巻始め部27は、第1渡り線26の一部である。第1巻線24は、第1直線部22iを起点に、第1巻線部22bに巻き付けられる。第1巻線24は、第1ゲート部22hを通って半径方向外側に移動しながら第1巻線部22bに巻き付けられるため、第1直線部22iのうち第1内フランジ部22gとの境界に近い箇所が巻始め起点28となる。
第1内フランジ部22gのうち第1ゲート部22hから第1胴部22eに至る部分には、第1巻始め部27の全体と隙間無く接触する第1支持部22jが設けられている。第1支持部22jの軸方向の一端部は、第1床部22cに接続されている。第1支持部22jには、第1巻始め部27と平行な第1傾斜面22kが形成されている。第1巻始め部27は、第1傾斜面22kに沿って第1ゲート部22hから第1胴部22eまで延びている。
図7に示すように、第2巻線部32bは、第2巻線34が巻き付けられる第2胴部32eと、第2胴部32eのうちステータ1の半径方向内側を向く部分に設けられてステータ1の軸方向に延びる第2内フランジ部32gとを有する。また、第2巻線部32bは、第2内フランジ部32gに設けられて第2渡り線36が通過する第2ゲート部32hを有する。図9に示すように、第2胴部32eのうち軸方向の一端部には、半径方向に延びる第2直線部32iが設けられている。
図10に示すように、第2巻線34は、第2ゲート部32hから第2胴部32eに向けて斜めに張られた状態で延びる第2巻始め部37を含む。第2巻始め部37は、第2渡り線36の一部である。第2巻線34は、第2直線部32iを起点に、第2巻線部32bに巻き付けられる。第2巻線34は、第2ゲート部32hを通って半径方向外側に移動しながら第2巻線部32bに巻き付けられるため、第2直線部32iのうち第2内フランジ部32gとの境界に近い箇所が巻始め起点38となる。
第2内フランジ部32gのうち第2ゲート部32hから第2胴部32eに至る部分には、第2巻始め部37の全体と隙間無く接触する第2支持部32jが設けられている。第2支持部32jの軸方向の一端部は、第2床部32cに接続されている。第2支持部32jには、第2巻始め部37と平行な第2傾斜面32kが形成されている。第2巻始め部37は、第2傾斜面32kに沿って第2ゲート部32hから第2胴部32eまで延びている。
図8に示すように、第3巻線部42bは、第3巻線44が巻き付けられる第3胴部42eと、第3胴部42eのうちステータ1の半径方向内側を向く部分に設けられてステータ1の軸方向に延びる第3内フランジ部42gとを有する。また、第3巻線部42bは、第3内フランジ部42gに設けられて第3渡り線46が通過する第3ゲート部42hを有する。図9に示すように、第3胴部42eのうち軸方向の一端部には、半径方向に延びる第3直線部42iが設けられている。
図10に示すように、第3巻線44は、第3ゲート部42hから第3胴部42eに向けて斜めに張られた状態で延びる第3巻始め部47を含む。第3巻始め部47は、第3渡り線46の一部である。第3巻線44は、第3直線部42iを起点に、第3巻線部42bに巻き付けられる。第3巻線44は、第3ゲート部42hを通って半径方向外側に移動しながら第3巻線部42bに巻き付けられるため、第3直線部42iのうち第3内フランジ部42gとの境界に近い箇所が巻始め起点48となる。
第3内フランジ部42gのうち第3ゲート部42hから第3胴部42eに至る部分には、第3巻始め部47の全体と隙間無く接触する第3支持部42jが設けられている。第3支持部42jの軸方向の一端部は、第3床部42cに接続されている。第3支持部42jには、第3巻始め部47と平行な第3傾斜面42kが形成されている。第3巻始め部47は、第3傾斜面42kに沿って第3ゲート部42hから第3胴部42eまで延びている。
次に、ステータ1の製造方法について説明する。
ステータ1の製造方法は、準備工程と、第1巻線工程と、第2巻線工程と、第3巻線工程と、ユニット一体化工程と、嵌め込み工程とを含む。
準備工程は、図2に示されるヨーク5、第1ティース21、第1インシュレータ22、第1被覆部材23、第1巻線24を準備する工程である。また、準備工程は、図2に示される第2ティース31、第2インシュレータ32、第2被覆部材33、第2巻線34、第3ティース41、第3インシュレータ42、第3被覆部材43、第3巻線44を準備する工程である。
図5に示すように、第1巻線工程は、2つの第1ティース21と、第1インシュレータ22と、2つの第1被覆部材23とを一体化した状態で、2つの第1ティース21のそれぞれに第1巻線24を集中巻きする工程である。第1巻線工程では、まず、一方のピン23dに第1巻線24の巻始めを絡げ、一方の第1巻線部22bおよび第1被覆部材23を介して一方の第1ティース21に第1巻線24を集中巻きする。第1巻線24の第1ティース21への巻き付けは、第1ティース21のうち径方向の中心より径方向外側から開始される。その後、第1渡り線26を第1ゲート部22hに通して第1渡り線ガイド部22aの上に出し、第1床部22cの上を這わせて他方の第1ティース21へと向かわせる。このとき、円筒形状の第1筒部22dが設けられているため、第1ティースユニット2を180度回転させるだけで、第1渡り線26が第1筒部22dに沿って他方の第1ティース21へと向かう。第1渡り線26は、第1筒部22dの外周面に沿って円弧を描くように延びる。続いて、第1渡り線26を他方の第1ゲート部22hに通して、他方の第1巻線部22bに導く。続いて、他方の第1巻線部22bおよび第1被覆部材23を介して他方の第1ティース21に第1巻線24を集中巻きする。最後に、図示しない他方のピン23dに第1巻線24の巻き終わりを絡げる。このような手順を経てU相の第1ティースユニット2の巻線作業が完了する。なお、U相の第1ティースユニット2、V相の第2ティースユニット3、および、W相の第3ティースユニット4の巻線作業は、巻線機を用いて行う。
図7に示すように、第2巻線工程は、2つの第2ティース31と、第2インシュレータ32と、2つの第2被覆部材33とを一体化した状態で、2つの第2ティース31のそれぞれに第2巻線34を集中巻きする工程である。第2巻線工程では、まず、一方のピン33dに第2巻線34の巻始めを絡げ、一方の第2巻線部32bおよび第2被覆部材33を介して一方の第2ティース31に第2巻線34を集中巻きする。第2巻線34の第2ティース31への巻き付けは、第2ティース31のうち径方向の中心より径方向外側から開始される。その後、第2渡り線36を第2ゲート部32hに通して第2渡り線ガイド部32aの上に出し、第2床部32cの上を這わせて他方の第2ティース31へと向かわせる。このとき、円筒形状の第2筒部32dが設けられているため、第2ティースユニット3を180度回転させるだけで、第2渡り線36が第2筒部32dに沿って他方の第2ティース31へと向かう。第2渡り線36は、第2筒部32dの外周面に沿って円弧を描くように延びる。続いて、第2渡り線36を他方の第2ゲート部32hに通して、他方の第2巻線部32bに導く。続いて、他方の第2巻線部32bおよび第2被覆部材33を介して他方の第2ティース31に第2巻線34を集中巻きする。最後に、図示しない他方のピン33dに第2巻線34の巻き終わりを絡げる。このような手順を経てV相の第2ティースユニット3の巻線作業が完了する。
図8に示すように、第3巻線工程は、2つの第3ティース41と、第3インシュレータ42と、2つの第3被覆部材43とを一体化した状態で、2つの第3ティース41のそれぞれに第3巻線44を集中巻きする工程である。第3巻線工程では、まず、一方のピン43dに第3巻線44の巻始めを絡げ、一方の第3巻線部42bおよび第3被覆部材43を介して一方の第3ティース41に第3巻線44を集中巻きする。第3巻線44の第3ティース41への巻き付けは、第3ティース41のうち径方向の中心より径方向外側から開始される。その後、第3渡り線46を第3ゲート部42hに通して第3渡り線ガイド部42aの上に出し、第3床部42cの上を這わせて他方の第3ティース41へと向かわせる。このとき、円筒形状の第3筒部42dが設けられているため、第3ティースユニット4を180度回転させるだけで、第3渡り線46が第3筒部42dに沿って他方の第3ティース41へと向かう。第3渡り線46は、第3筒部42dの外周面に沿って円弧を描くように延びる。続いて、第3渡り線46を他方の第3ゲート部42hに通して、他方の第3巻線部42bに導く。続いて、他方の第3巻線部42bおよび第3被覆部材43を介して他方の第3ティース41に第3巻線44を集中巻きする。最後に、図示しない他方のピン43dに第3巻線44の巻き終わりを絡げる。このような手順を経てW相の第3ティースユニット4の巻線作業が完了する。
図1および図2に示すように、ユニット一体化工程は、第1ティースユニット2と第2ティースユニット3と第3ティースユニット4とを一体化する工程である。図2に示すように、ユニット一体化工程では、第2巻線部32bを隣り合う第1巻線部22bの間に位置させるとともに、第3巻線部42bを隣り合う第1巻線部22bと第2巻線部32bとの間に位置させて、第1渡り線ガイド部22aと第2渡り線ガイド部32aと第3渡り線ガイド部42aとを重ね合わせて、第1ティースユニット2と第2ティースユニット3と第3ティースユニット4とを一体化する。
嵌め込み工程は、一体化した第1ティースユニット2と第2ティースユニット3と第3ティースユニット4とをヨーク5内に挿入して、第1ティース21と第2ティース31と第3ティース41とをヨーク5の凹部51に嵌め込む工程である。このような手順を経て図1に示されるステータ1が完成する。
次に、本実施の形態にかかるステータ1の効果について説明する。以下、第1ティース21、第2ティース31および第3ティース41を「ティース6」と総称する。また、第1巻線部22b、第2巻線部32bおよび第3巻線部42bを「巻線部7」と総称する。また、第1胴部22e、第2胴部32eおよび第3胴部42eを「胴部7a」と総称する。また、第1内フランジ部22g、第2内フランジ部32gおよび第3内フランジ部42gを「内フランジ部7b」と総称する。また、第1ゲート部22h、第2ゲート部32hおよび第3ゲート部42hを「ゲート部7c」と総称する。また、第1支持部22j、第2支持部32jおよび第3支持部42jを「支持部7d」と総称する。また、第1巻線24、第2巻線34および第3巻線44を「巻線8」と総称する。また、第1巻始め部27、第2巻始め部37および第3巻始め部47を「巻始め部9」と総称する。
図11は、支持部7dが設けられていない巻線部7を示す断面図である。図11に示すように、巻始め部9は、ゲート部7cから胴部7aに向けて斜めに張られた状態で延びている。巻始め部9の全体と隙間無く接触する支持部7dが設けられていない巻線部7では、巻始め部9と内フランジ部7bとの間に空間10が存在する。巻線8は、斜めに張られた状態の巻始め部9の上に覆い被さる形で半径方向外側に移動しながら巻線部7を介してティース6に巻き付けられるため、巻始め部9には、巻始め部9を内フランジ部7bに向かって押す力、すなわち矢印X方向の力が加わる。このとき、図11に示されるように巻始め部9と内フランジ部7bとの間に空間10が存在すると、巻線8の巻始め部9に応力が発生する。
この点、本実施の形態では、図10に示すように、内フランジ部7bには、巻始め部9の全体と隙間無く接触する支持部7dが設けられていることにより、巻始め部9を支えながら、巻線部7を介してティース6に巻線8を巻き付けることができる。そのため、矢印X方向の力が巻始め部9に加わっても、巻線8の巻始め部9に発生する応力を緩和することができる。なお、支持部7dが巻始め部9のうち少なくとも巻始め部9の延伸方向の中心よりも胴部7a側の部分と隙間無く接触すれば、図11に示される構造に比べて、巻線8の巻始め部9に発生する応力を緩和することができる。すなわち、第1内フランジ部22gには、第1巻始め部27のうち少なくとも第1巻始め部27の延伸方向の中心よりも第1胴部22e側の部分と隙間無く接触する第1支持部22jが設けられていればよい。また、第2内フランジ部32gには、第2巻始め部37のうち少なくとも第2巻始め部37の延伸方向の中心よりも第2胴部32e側の部分と隙間無く接触する第2支持部32jが設けられていればよい。第3内フランジ部42gには、第3巻始め部47のうち少なくとも第3巻始め部47の延伸方向の中心よりも第3胴部42e側の部分と隙間無く接触する第3支持部42jが設けられていればよい。
本実施の形態では、ステータ1が三相6スロット2極の集中巻モータに用いられる場合を例示したが、例えば、ステータ1が単相4スロット2極の集中巻モータに用いられてもよい。ステータ1が単相4スロット2極の集中巻モータに用いられる場合には、図2に示される第1直線L1と第2直線L2とが周方向に90度ずれるように、第1ティースユニット2および第2ティースユニット3が配置される。また、第1ティース21、第1巻線部22b、第1被覆部材23、第2ティース31、第2巻線部32b、第2被覆部材33、第3ティース41、第3巻線部42b、第3被覆部材の数は、モータのスロット数に合わせて適宜変更すればよい。
実施の形態2.
図12は、実施の形態2にかかる換気扇12を示す断面図である。図12では、図面の理解の容易化のために換気扇12の一部の要素のハッチングを省略している。なお、実施の形態2では、前記した実施の形態1と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
送風機である換気扇12は、建物の天井部17、壁部などに形成された換気口18に取り付けられて建物内の換気を行う装置である。ここでは、換気扇12を天井部17に設置する場合を例示する。換気扇12は、ボディ13と、モータ14と、羽根15とを備える。
ボディ13は、換気口18に取り付けられる箱形の部材である。ボディ13の内部には、空気が流れる空気流路13aが形成されている。ボディ13は、天板13bを備える。天板13bには、モータ14を取り付けるための図示しないモータ取付孔が形成されている。ボディ13の下端には、グリル16が取り付けられている。グリル16は、天井部17よりも下方に位置しており、室内に露出している。
モータ14は、前記した実施の形態1にかかるステータ1と、ステータ1の内側にステータ1と隙間を介して配置された図示しないロータと、ステータ1およびロータを収容する筐体14aと、ロータの中心に連結されたシャフト14bとを備える。モータ14は、単相4スロット2極の集中巻モータ、三相6スロット2極の集中巻モータなどである。すなわち、モータ14は、ステータ1のスロット数が4スロットで、ロータの極数が2極の集中巻モータ、ステータ1のスロット数が6スロットで、ロータの極数が2極の集中巻モータなどである。モータ14は、ボディ13のモータ取付孔に取り付けられている。モータ14は、その一部が天板13bの上に突出した状態で、モータ取付孔に挿入されている。羽根15は、モータ14のシャフト14bの先端に取り付けられている。
モータ14のシャフト14bとともに羽根15が回転することにより、図12の矢印Yで示すように、グリル16を通じて吸込口13cから吸い込んだ空気が羽根15によって吹出口13dへ送られて、空気流路13a内に空気の流れが発生する。なお、本実施の形態では、換気扇12にモータ14を搭載する場合を例示したが、扇風機などの送風機にモータ14を搭載してもよい。
以上の実施の形態に示した構成は、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、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、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 ステータ、2 第1ティースユニット、3 第2ティースユニット、4 第3ティースユニット、5 ヨーク、6 ティース、7 巻線部、7a 胴部、7b 内フランジ部、7c ゲート部、7d 支持部、8 巻線、9 巻始め部、10 空間、12 換気扇、13 ボディ、13a 空気流路、13b 天板、13c 吸込口、13d 吹出口、14 モータ、14a 筐体、14b シャフト、15 羽根、16 グリル、17 天井部、18 換気口、21 第1ティース、21a 第1基端部、21b 第1先端部、21c 第1巻回部、22 第1インシュレータ、22a 第1渡り線ガイド部、22b 第1巻線部、22c 第1床部、22d 第1筒部、22e 第1胴部、22f 第1外フランジ部、22g 第1内フランジ部、22h 第1ゲート部、22i 第1直線部、22j 第1支持部、22k 第1傾斜面、23 第1被覆部材、23a 第1被覆胴部、23b 第1被覆外フランジ部、23c 第1被覆内フランジ部、23d,33d,43d ピン、24 第1巻線、25 第1コイル、26 第1渡り線、27 第1巻始め部、28,38,48 巻始め起点、31 第2ティース、31a 第2基端部、31b 第2先端部、31c 第2巻回部、32 第2インシュレータ、32a 第2渡り線ガイド部、32b 第2巻線部、32c 第2床部、32d 第2筒部、32e 第2胴部、32f 第2外フランジ部、32g 第2内フランジ部、32h 第2ゲート部、32i 第2直線部、32j 第2支持部、32k 第2傾斜面、33 第2被覆部材、33a 第2被覆胴部、33b 第2被覆外フランジ部、33c 第2被覆内フランジ部、34 第2巻線、35 第2コイル、36 第2渡り線、37 第2巻始め部、41 第3ティース、41a 第3基端部、41b 第3先端部、41c 第3巻回部、42 第3インシュレータ、42a 第3渡り線ガイド部、42b 第3巻線部、42c 第3床部、42d 第3筒部、42e 第3胴部、42f 第3外フランジ部、42g 第3内フランジ部、42h 第3ゲート部、42i 第3直線部、42j 第3支持部、42k 第3傾斜面、43 第3被覆部材、43a 第3被覆胴部、43b 第3被覆外フランジ部、43c 第3被覆内フランジ部、44 第3巻線、45 第3コイル、46 第3渡り線、47 第3巻始め部、51 凹部、C 中心軸。

Claims (6)

  1. 第1ティースユニットと、
    複数の凹部が等角度離れて内周面に設けられた環状のヨークと、
    を備えるステータであって、
    前記第1ティースユニットは、
    前記凹部に嵌め込まれる複数の第1ティースと、
    環状の第1渡り線ガイド部と、前記第1渡り線ガイド部の外周部に等角度離れて設けられて前記第1ティースの軸方向に沿った一端部を覆う複数の第1巻線部とを有する樹脂製の第1インシュレータと、
    前記第1ティースの軸方向に沿った他端部を覆う樹脂製の第1被覆部材と、
    1つの前記第1ティースから別の前記第1ティースに向けて延びて前記第1渡り線ガイド部にガイドされる第1渡り線を含み、前記第1巻線部および前記第1被覆部材を介して前記第1ティースのそれぞれに集中巻された第1巻線と、を備え、
    前記第1巻線部は、
    前記第1巻線が巻き付けられる第1胴部と、
    前記第1胴部のうち前記ステータの半径方向内側を向く部分に設けられてステータの軸方向に延びる第1内フランジ部と、
    前記第1内フランジ部に設けられて前記第1渡り線が通過する第1ゲート部と、を有し、
    前記第1巻線は、前記第1ゲート部から前記第1胴部に向けて斜めに張られた状態で延びる第1巻始め部を含み、
    前記第1内フランジ部には、前記第1巻始め部のうち少なくとも前記第1巻始め部の延伸方向の中心よりも前記第1胴部側の部分と隙間無く接触する第1支持部が設けられていることを特徴とするステータ。
  2. 第2ティースユニットを備え、
    前記第2ティースユニットは、
    前記凹部に嵌め込まれる複数の第2ティースと、
    環状の第2渡り線ガイド部と、前記第2渡り線ガイド部の外周部に等角度離れて設けられて前記第2ティースの軸方向に沿った一端部を覆う複数の第2巻線部とを有する樹脂製の第2インシュレータと、
    前記第2ティースの軸方向に沿った他端部を覆う樹脂製の第2被覆部材と、
    1つの前記第2ティースから別の前記第2ティースに向けて延びて前記第2渡り線ガイド部にガイドされる第2渡り線を含み、前記第2巻線部および前記第2被覆部材を介して前記第2ティースのそれぞれに集中巻された第2巻線と、を備え、
    前記第2巻線部が隣り合う前記第1巻線部の間に挿入されて、前記第2渡り線ガイド部が前記第1渡り線ガイド部に重ねられるように、前記第1ティースユニットおよび前記第2ティースユニットが周方向にずれて配置され、
    前記第2巻線部は、
    前記第2巻線が巻き付けられる第2胴部と、
    前記第2胴部のうち前記ステータの半径方向内側を向く部分に設けられて前記ステータの軸方向に延びる第2内フランジ部と、
    前記第2内フランジ部に設けられて前記第2渡り線が通過する第2ゲート部と、を有し、
    前記第2巻線は、前記第2ゲート部から前記第2胴部に向けて斜めに張られた状態で延びる第2巻始め部を含み、
    前記第2内フランジ部には、前記第2巻始め部のうち少なくとも前記第2巻始め部の延伸方向の中心よりも前記第2胴部側の部分と隙間無く接触する第2支持部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のステータ。
  3. 第3ティースユニットを備え、
    前記第3ティースユニットは、
    前記凹部に嵌め込まれる複数の第3ティースと、
    環状の第3渡り線ガイド部と、前記第3渡り線ガイド部の外周部に等角度離れて設けられて前記第3ティースの軸方向に沿った一端部を覆う複数の第3巻線部とを有する樹脂製の第3インシュレータと、
    前記第3ティースの軸方向に沿った他端部を覆う樹脂製の第3被覆部材と、
    1つの前記第3ティースから別の前記第3ティースに向けて延びて前記第3渡り線ガイド部にガイドされる第3渡り線を含み、前記第3巻線部および前記第3被覆部材を介して前記第3ティースのそれぞれに集中巻された第3巻線と、を備え、
    前記第3巻線部が隣り合う前記第1巻線部と前記第2巻線部との間に挿入されて、前記第3渡り線ガイド部が前記第1渡り線ガイド部と前記第2渡り線ガイド部とに重ねられるように、前記第1ティースユニット、前記第2ティースユニットおよび前記第3ティースユニットが周方向に60度ずつずれて配置され、
    前記第3巻線部は、
    前記第3巻線が巻き付けられる第3胴部と、
    前記第3胴部のうち前記ステータの半径方向内側を向く部分に設けられて前記ステータの軸方向に延びる第3内フランジ部と、
    前記第3内フランジ部に設けられて前記第3渡り線が通過する第3ゲート部と、を有し、
    前記第3巻線は、前記第3ゲート部から前記第3胴部に向けて斜めに張られた状態で延びる第3巻始め部を含み、
    前記第3内フランジ部には、前記第3巻始め部のうち少なくとも前記第3巻始め部の延伸方向の中心よりも前記第3胴部側の部分と隙間無く接触する第3支持部が設けられていることを特徴とする請求項2に記載のステータ。
  4. 請求項2に記載のステータを備える単相の集中巻モータであることを特徴とするモータ。
  5. 請求項3に記載のステータを備える三相の集中巻モータであることを特徴とするモータ。
  6. 請求項4または5に記載のモータを備えることを特徴とする送風機。
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