JP4476942B2 - 誘導電動機及び換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、固定子のスロット数の少ない内回転式の誘導電動機及びそれを駆動機として用いた換気装置に関するものである。

スロットの数が少ない固定子を持つ内回転式の誘導電動機では、巻線スペースの外周部が湾曲した形状となり、巻線を巻き込むための開口部が非常に狭くなっていて、巻線をスロットに直に巻き込むことができない。そこで通常、フォーマーを使ってフライヤー巻きにするか、固定子の鉄心を周方向に分割して巻線を直巻きにしている。また、スロットの開口部を跨ぐ部分の絶縁体を変形させて開口部を広げて巻線を装着している（特許文献１，２参照）。

特開２００２−３１５２３６号公報 特開２００４−１４７３８０号公報

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巻枠に巻線を巻いた誘導電動機では、巻線を巻き込む開口部が狭いため、巻線をフォーマーで巻込んでいるが、巻線を巻く回転速度が遅く生産性が低いばかりでなく、マグネットワイヤーに与えるダメージが大きくなるため、皮膜の厚いマグネットワイヤーを使わなくてはならない。皮膜の厚いマグネットワイヤーを使うと皮膜でスペースを取り巻数が減り、電動機の性能は低下してしまう。鉄心を分割しても、直に巻線を巻くためには、巻枠の外周部を平板形態にして巻き込む開口部を広げなければならず、外周部が湾曲した巻枠より巻線スペースは大きく減少し、性能低下は免れず、さもなければ電動機が大型化することになる。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、生産性の良い小型で高性能の誘導電動機を得ることであり、その誘導電動機を使った小型で性能の優れた換気装置を得ることである。

上記課題を解決するために本発明は、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について、その巻枠の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外壁が内壁と同等の長さより巻線間口の広い構成として巻線を巻装し、巻線の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とする手段を採用する。

上記課題を解決するために他の発明は、外周部が湾曲し絶縁体でできた巻枠を持ち、固定子鉄心の複数のティースで形成されるスロットに巻枠を介して巻線を巻装し、この巻線の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によって、羽根車を駆動させるようにする手段を採用する。

本発明によれば、巻線をフォーマーを使わずたくさん巻ける生産性の良い小型で高性能の誘導電動機が得られる。

また、他の発明によれば、小型化と風量性能の良い換気装置が得られる。

本発明の誘導電動機は内回転式である。回転子は、その回転軸が外殻を構成する金属製のブラケットとフレームに装着された軸受で支持されている。固定子は、リング状の外輪ヨーク部と、この外輪ヨーク部に嵌合されたティースからなる鉄心を有し、ティースで形成された四個のスロットに外周部が湾曲した形態の絶縁体でできた巻枠を介して巻線が装着された構成である。巻枠は、軸方向に二分割されていて、ティースを挟むように組付けられている。巻枠は、四角形の筒形をした内壁と外壁を有し、内壁は回転子と巻線を繋がって絶縁し、外壁は外周部が鉄心内径と同じように湾曲形状をしている。外壁の周方向の長さは四面の内壁の一面より短く形成され、スロットの巻線開口部の間口は広く構成されている。この巻枠に巻線が巻装されている。巻線は、巻枠の内壁と外壁の軸方向の両端縁に支えられて、スロットの巻線開口部からは周方向にはみ出して巻かれている。コイルエンドについては外壁の軸方向の両端縁に収まっている。この巻線の巻線開口部にはみ出した部分は、バケット形の絶縁部材が外周に被せられ絶縁されている。

この誘導電動機は、巻線開口部の間口が広く、フォーマーを使わず直に巻線を巻くことができ、デットスペース（巻枠の外壁の湾曲部と湾曲部の円弧端を結ぶ弦とで画成される空間）なく巻線スペース一杯に巻装できる。つまり、巻線量が多くなり電動機の効率、性能が上がる。そして、フレーム側のコイルエンドも絶縁部材の底で絶縁されているため、フレームとの距離を小さくでき、軸方向の寸法を小さくできる。

実施の形態１．
図１〜図９によって示す本実施の形態は換気装置に関するものである。図１は、換気装置の断面図、図２は、換気装置の羽根車を動かす誘導電動機の断面図、図３は、誘導電動機の固定子部分を示す斜視図、図４は、巻線を巻く前の固定子の巻枠を示す端面図、図５は、巻線を巻いた固定子を示す端面図、図６は、絶縁部材を装着した固定子の斜視図、図７は、絶縁部材の斜視図、図８は、固定子の鉄心を示す端面図、図９は、巻線の巻き始めの様子を示すティース部分の拡大説明図である。

図１に示すこの換気装置１は、羽根車２を回す駆動源が図２〜図９に示す構成の誘導電動機３によって構成されている。誘導電動機３は、回転子４が固定子５の中で回る内回転式である。回転子４は、その回転軸６が外殻を構成する金属製のブラケット７とフレーム８に装着された軸受で支持されている（図２参照）。固定子５は図３に示すように、リング状の外輪ヨーク部９と、この外輪ヨーク部９に嵌合されたティース１０からなる鉄心を有し、ティース１０で形成された四個（二個〜六個でもよい）のスロットに外周部が湾曲した形態の絶縁体でできた巻枠１１を介して巻線１２が装着された構成である。巻枠１１は、軸方向に二分割されていて、ティース１０を挟むように組付けられている。巻枠１１は図４に示すように、四角形の筒形をした内壁１３と外壁１４を有し、内壁１３は回転子４と巻線１２を絶縁し、外壁１４は外周部が鉄心内径と同じように湾曲形状をしている。

外壁１４の周方向の長さは四面の内壁１３の一面より短く形成され、スロットの巻線開口部１５の間口は広く構成されている。外壁１４の一端面には巻線１２の巻き始めを絡げる導電ピン１６が圧入されている。この巻枠１１に巻線１２が直に巻装されている。巻線１２は、巻枠１１の内壁１３と外壁１４の軸方向の両端縁に支えられて、スロットの巻線開口部１５からは周方向にはみ出して巻かれている（図５参照）。コイルエンドについては外壁１４の軸方向の両端縁に収まっている。この巻線１２の巻線開口部１５にはみ出した部分は、図７に示すバケット形の絶縁部材１７が外側から被せられ絶縁されている。

巻線１２の巻き回しに関して、巻線１２の巻き始めは導電ピン１６に絡げて巻いていくが、巻線機のフライヤーが巻枠１１の外壁１４の湾曲部の奥まで入ることができないため、最初のワンターンは通常、浮線となり、その上に巻線１２が巻かれていくため、浮線が断線してしまうことがある。これを防ぐため、巻枠１１の湾曲部分に連なる根元に図９に示すように、最初のワンターンの線を導く溝１８が形成されている。溝１８の幅、深さは、それぞれ線径の５倍程度で、線が外れない工夫がされている。この溝１８により巻線１２を外壁１４の湾曲部の奥まで浮線を作らずに巻くことができ、断線の恐れなく巻線量を多くすることができる。

絶縁部材１７は図７に示すように、絶縁樹脂の一体成型物でできていて、ティース１０の端部を両側から挟込む凹部１９と、この凹部１９に連なり導電ピン１６が立てられた巻枠１１の台座に突き当る壁２０を持ち、ティース１０の端部の突部２１（図８参照）と巻枠１１の外壁１４との間に開放端側が嵌め込まれている。これにより、一体成型のため外広がりの抜き勾配を持つバケット状の絶縁部材１７は、広がりも矯正された円筒体に組付けられ、周方向にも軸方向にも拘束された安定した組付状態となっている。絶縁部材１７の底部２２は、片側のコイルエンドを絶縁する。なお、絶縁部材１７は、ティース１０一つ分を一個とし、四個一組としても、ティース１０二つ分を一個とし、二個一組として構成してもよく、片側のコイルエンドを絶縁する底部２２については、四個又は二個の絶縁部材１７それぞれに分割して形成すればよい。この分割構成の絶縁部材１７を採用することにより、絶縁部材１７の成型が簡単になり、コストが低減する。

この誘導電動機３は、スロットの巻線開口部１５の間口は広く、フォーマーを使わず直に巻線１２を巻くことができ、デットスペースなく巻線スペース一杯に巻装できる。つまり、巻線量が多くなり電動機の効率、性能が上がる。そして、フレーム８側のコイルエンドも絶縁部材１７の底部２２で絶縁されているため、フレーム８との距離を小さくでき、軸方向の寸法を小さくできる。この誘導電動機３を駆動機として羽根車２を回す換気装置１としては、小型化と風量性能の向上を推進できる。

換気装置の断面図である。（実施の形態１） 換気装置の羽根車を動かす誘導電動機の断面図である。（実施の形態１） 誘導電動機の固定子部分を示す斜視図である。（実施の形態１） 巻線を巻く前の固定子の巻枠を示す端面図である。（実施の形態１） 巻線を巻いた固定子を示す端面図である。（実施の形態１） 絶縁部材を装着した固定子の斜視図である。（実施の形態１） 絶縁部材の斜視図である。（実施の形態１） 固定子の鉄心を示す端面図である。（実施の形態１） 巻線の巻き始めの様子を示すティース部分の拡大説明図である。（実施の形態１）

符号の説明

１ 換気装置、 ２ 羽根車、 ３ 誘導電動機、 ５ 固定子、 １０ ティース、 １１ 巻枠、 １２ 巻線、 １５ 巻線開口部、 １７ 絶縁部材、 １８ 溝、 １９ 凹部、 ２１ 突部、 ２２ 底部。

Claims (7)

1. 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。
2. 請求項１に記載の誘導電動機であって、絶縁部材を巻線の巻線開口部にはみ出す二箇所を一括して被覆する構成とした誘導電動機。
3. 請求項１に記載の誘導電動機であって、絶縁部材を巻線の巻線開口部にはみ出す全箇所を一括して被覆する一体構成とした誘導電動機。
4. 請求項３に記載の誘導電動機であって、絶縁部材を巻線のコイルエンドを絶縁する底部を持つバケット状に構成した誘導電動機。
5. 請求項４に記載の誘導電動機であって、ティース部の外端部の突部に絶縁部材を組付けたことを特徴とした誘導電動機。
6. 請求項１〜請求項５までのいずれかに記載の誘導電動機であって、巻枠に巻線の巻き始めのワンターンの浮きをなくす線の嵌まる溝を設けた誘導電動機。
7. 請求項１〜請求項６までのいずれかに記載の誘導電動機によって羽根車を駆動させるようにした換気装置。

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