JP5887048B2

JP5887048B2 - 単相モータおよびそれを用いた軸流ファン

Info

Publication number: JP5887048B2
Application number: JP2010047227A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　譲; 譲鈴木; 高橋　裕樹; 裕樹高橋
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: JP2011182612A

Description

本発明は、単相モータに関し、特に単相モータのステータ構造およびこの単相モータを用いた軸流ファンに関する。

従来、ステータコアと、ステータコアに装着されるインシュレータと、インシュレータ上に巻回されるコイルとを備えたブラシレスＤＣモータでは、磁極の位置検出センサの信号に基づいて制御する制御回路を搭載した回路基板を備えた構成となっている。インシュレータ上に巻回されるコイルは、巻き始めのコイル端末と巻き終わりのコイル端末が別々の端子ピンに絡げ、コイル端末を絡げた端子ピンを回路基板のランド部の穴部に挿入して半田付けされる。しかし、端子ピンを回路基板のランド部の穴部に挿入する際、挿入時の接触や半田接続作業時によって、コイル端末が断線する場合がある。

このため、端子ピンを回路基板のランド部の穴部に挿入する際のコイル端末の断線を防止するために、端子ピンの一方端にコイル端末を絡げて接続し、端子ピンの他方端で回路基板に接続する構成が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

図６は特許文献１に記載のコイル巻線方法を示した図、図７は図６に示すインシュレータの平面図である。

図６に示すように、導電ピン３８の一端部３８ａにはコイル３９の一端部３９ａが巻き付けられて電気的に接続され、導電ピン３８の他端部３８ｂは回路基板３５の孔部３６に挿入されて半田付けされて電気的に接続されている。従って、導電ピン３８の他端部３８ｂにはコイル３９の一端部３９ａが巻き付けられないので、導電ピン３８の他端部３８ｂを回路基板３５の孔部３６に挿入する際、コイル３９の一端部３９ａが切断される虞はない。

しかしながら、図７に示すように、導電ピン３８が挿通された突出部３７はスロット中に設けられた構成となっている。このスロットはコイル３９を巻回するための空間であることから、コイル３９の巻線作業時に突出部３７を避ける必要があるため作業性が悪く、また、この突出部３７によってコイル３９の巻数が制約を受けてしまう。

これに対して、特許文献２に記載の固定子では、コイル端末を絡げる端子をスロット中ではなく、固定子鉄心の磁極の先端に設けている。

図８は特許文献２に記載のコイル巻線方法を示した図、図９は図８に示す固定子鉄心端面側正面を見る部分拡大図である。図８、図９に示すように、絶縁部材４８で保持される端子４７の一方の端部が回路基板５０の小孔５１に挿入されて電気的に接続され、端子４７の他方の端部に巻線４４の巻線端４５を絡げた上で絡げ部４６が半田付けされて電気的に接続されている。そして、端子４７を保持した端子絶縁保持部４９が固定子鉄心４１の磁極４３の先端に設けられた凹部４２に保持されている。このように、端子４７の一方端にコイル端末を絡げて電気的に接続し、端子４７の他方端を回路基板５０に挿入して電気的に接続した構成とすることで、回路基板５０への接続作業の際、巻線端４５の断線が防止できる。また、端子４７は固定子鉄心４１の磁極４３の先端に設けた構成としているため、巻線作業時に阻害されることはなく、また巻線４４の巻数が制約を受けることも解消できる。

特許第３４５９０８３号公報特開２００２−０７８２７１号公報

しかしながら、特許文献２に記載された回転電機の固定子では、端子４７は端子絶縁保持部４９から突出する構成となっていることから、巻線４４を巻回する際、端子４７との接触を避けるために巻線軌跡が大きくなり、巻線作業に時間を要し、作業効率が低下する。
また、端子４７を保持した端子絶縁保持部４９が固定子鉄心４１の磁極４３の先端の中央部に設けられた凹部４２に保持した構成となっており、磁極４３の先端は左右対称形状となっている。このため、単相モータでは、磁極４３の中心とロータマグネットの磁極中心が一致する位置では回転トルクが生じないデッドポイントが存在するため、起動できない問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、インシュレータに植設した端子ピンに回路基板を接続する際、端子ピンに絡げたコイル端末に断線が生じることなく、巻線作業効率を向上させた単相モータおよびそれを用いた軸流ファンを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、複数のティースを有するステータコアと、該ステータコアを覆って装着されたインシュレータと、該インシュレータを介して前記ステータコアに巻回されたコイルと、前記コイルと電気的に接続され前記インシュレータに保持固定される回路基板を備えた単相モータにおいて、前記インシュレータは前記ステータコアの軸方向両側から装着する２つのインシュレータからなり、前記２つのインシュレータの一方に端子ピンを植設した端子保持部を備え、前記複数のティースのそれぞれの先端部は周方向での長さが異なって左右非対称に形成され、先端部の短い方の側面に前記端子保持部を密着配置し、前記ステータコアの前記ティースの前記先端部の外周面を露出させ、軸方向両側から装着し、前記インシュレータを介して前記コイルが巻回され、前記端子ピンは前記端子保持部の軸方向両端面から突出し、前記端子ピンの一方端に前記コイルのコイル端末を絡げ、前記端子ピンの他方端が前記回路基板と電気的に接続して保持されてなることを特徴とする。

本発明の構成によれば、インシュレータに植設した端子ピンに回路基板を接続する際、端子ピンに絡げたコイル端末に断線が生じることなく、巻線作業効率を向上させた単相モータおよびそれを用いた軸流ファンを提供することができる。

本発明による実施形態を示す単相モータであって、単相モータのステータを示す図である。図１に示すステータで、コイルを省略した状態を示す斜視図である。本発明による単相モータを用いた軸流ファンを示す図である。端子ピンの植設が異なる本発明の第２の例を説明する模式図で、コイル端末を端子ピンに絡げた状態を示す図である。図４に示す状態の後、端子ピンを押し込んだ状態を説明する模式図である。従来のコイル巻線方法を示した図である。図６に示すインシュレータの平面図である。他の従来のコイル巻線方法を示した図である。図８に示す固定子鉄心端面側正面を見る部分拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明による一実施形態を示す単相モータであって、単相モータのステータを示す図、図２は図１に示すステータで、コイルを省略した状態を示す斜視図、図３は図１に示す本発明の単相モータを用いた軸流ファンを示す図である。

単相モータ１のステータ２はコアを複数枚積層してなるステータコア３と、ステータコア３に装着されたインシュレータ１０と、インシュレータ１０に巻回されたコイル６と、円筒状のベアリングライナー７とから構成されている。円筒状のベアリングライナー７の外周にステータコア３が固着され、ベアリングライナー７の内側には所定間隔を隔てて２個の玉軸受８，９が保持されている。軸流ファン２０は、図１に示す単相モータ１にて構成され、ステータ２とロータ２１に装着されたインペラ２２とハウジング２５を備えている。ベアリングライナー７はハウジング２５と一体形成されたモータベース３０に嵌着されて結合している。インペラ２２は、円筒部を有するインペラ本体２３の外周に複数枚の回転羽根２４を回転方向に等間隔で備えている。回転羽根２４は前縁と後縁を有する翼型であって、流入する空気を受け入れたり誘導したりするための独特な曲率を備えている。インペラ２２は熱可塑性樹脂にて射出成形で一体に成形される。インペラ本体２３の円筒部の内周には円筒状のバックヨーク２６が填め込み装着されている。バックヨーク２６の内周には中空円筒状のロータマグネット２７が装着されている。インペラ本体２３の中央部にはボス部２８を備え、シャフト２９の他端はボス部２８に嵌合固着している。このため、インペラ２２はシャフト２９の回転に伴い、シャフト２９を中心に回転羽根２４が回転することができる。

ステータコア３に装着するインシュレータ１０は樹脂製からなる絶縁体で、上側インシュレータと下側インシュレータとからなり、ステータコア３の軸方向両側から被せて装着し、そしてインシュレータ１０の上からコイル６が巻回される。インシュレータ１０をステータコア３に装着する際、端子保持部１１がステータコア３のティ−ス４の先端部５と隣接するティース４の先端部５との間のスロットに配設される。また、ステータコア３のティ−ス４の先端部５はその両端部がそれぞれ周方向に伸長するが、先端部５の両端部は周方向での長さが異なっており、左右非対称となるように形成されている。このため、端子保持部１１はティ−ス４の先端部５の短い方の側面に密着配置された状態で装着される。このように、ステータコア３のティ−ス４の先端部５は周方向での長さが異なり、左右非対称となるように形成して大きなリラクタンスギャップ部を設けることで非通電時にデッドポイントで停止しないようにしている。この大きなリラクタンスギャップ部を設けることにより、通電した際にトルクが発生して起動することができる。

端子ピン１２はインシュレータ１０の端子保持部１１に植設されており、端子ピン１２は端子保持部１１の軸方向両端面から突出している。そして、コイル６のコイル端末６ａは端子ピン１２の一方端に絡げて電気的に接続し、端子ピン１２の他方端は回路基板１３のランド部に形成した孔部に挿入して半田付けすることによって電気的に接続する。このように、端子ピン１２の他方端を回路基板１３のランド部に形成した孔部に挿入して半田付けする際、端子ピン１２の他方端にはコイル端末６ａを絡げていないため、コイル端末６ａが断線することがない。

また、端子ピン１２をインシュレータ１０の端子保持部１１に植設した構成としているため、従来に比べて端子ピン１２の軸方向での高さを低くできる結果、巻線軌跡を小さくでき、巻線作業の時間を短縮できると共に、巻線軌跡を小さくできるため、巻き崩れが生じることなく、整列巻きができるため、巻線作業効率を向上できる。

本実施の形態では、端子ピン１２の一方端にコイル端末６ａを絡げた後は、端子ピン１２の他方端を回路基板１３に半田付けしているが、図４に示すように端子ピン１２の一方端にコイル端末６ａを絡げ、その後、図５に示すように端子ピン１２の一方端を押し込む手段を用いてもよい。この手段によれば、図１に示した端子ピン１２の全長よりも短い端子ピンを用いることができるため、巻線作業時の巻線軌跡をさらに小さくできる結果、さらに巻線作業の時間を短縮できる。また、端子ピン１２を押し込むことによって、コイル端末６ａにたわみが生じ、コイル端末６ａの断線をより防止できる。

１単相モータ
２ステータ
３ステータコア
４ティース
５先端部
６コイル
６ａコイル端末
７ベアリングライナー
８玉軸受
９玉軸受
１０インシュレータ
１１端子保持部
１２端子ピン
１３回路基板
２０軸流ファン
２１ロータ
２２インペラ
２３インペラ本体
２４回転羽根
２５ハウジング
２６バックヨーク
２７ロータマグネット
２８ボス部
２９シャフト
３０モータベース

Claims

複数のティースを有するステータコアと、該ステータコアを覆って装着されたインシュレータと、該インシュレータを介して前記ステータコアに巻回されたコイルと、前記コイルと電気的に接続され前記インシュレータに保持固定される回路基板を備えた単相モータにおいて、
前記インシュレータは前記ステータコアの軸方向両側から装着する２つのインシュレータからなり、前記２つのインシュレータの一方に端子ピンを植設した端子保持部を備え、前記ステータコアの前記ティースの前記先端部の外周面を露出させ、軸方向両側から装着し、
前記複数のティースのそれぞれの先端部は周方向での長さが異なって左右非対称に形成され、先端部の短い方の側面に前記端子保持部を密着配置し、前記インシュレータを介して前記コイルが巻回され、
前記端子ピンは前記端子保持部の軸方向両端面から突出し、
前記端子ピンの一方端に前記コイルのコイル端末を絡げ、前記端子ピンの他方端が前記回路基板と電気的に接続して保持されてなることを特徴とする単相モータ。
請求項１に記載の前記単相モータがロータにインペラを備えたことを特徴とする軸流ファン。