JP6660530B2 - 電動機およびそれを搭載した天井扇 - Google Patents

Description

本発明は、固定子巻線にアルミニウム線を用い、巻線の端末線と電源線とのはんだ接続部に熱収縮チューブを被せた電動機、およびそれを搭載した天井扇に関する。

従来の電動機には、固定子巻線に銅線を用いることが一般的であった。しかし、近年の銅価格の高騰によりアルミニウム線への代替化が進んでいる。特に、天井扇に用いる外転型誘導電動機においては、極数が多く巻線量が多いため、アルミニウム線への代替化が強く要望されている。このようなアルミニウム線を使用した場合には、その端末線の電気的接続部への水分の付着や浸入に配慮した構造が採用されている（例えば、特許文献１を参照）。

以下、その電動機について、図６および図７を参照しながら説明する。図６は、従来の外転型誘導電動機１００の断面図である。図７は、従来の外転型誘導電動機１００の端子接合部１０７の状態を示す拡大図である。

図６および図７に示すように、外転型誘導電動機１００は、中空軸１０１を支持した固定子鉄心１０２にＡ相巻線１０３およびＢ相巻線１０４が巻装されている。固定子鉄心１０２に対向するように回転子１０６が配置されている。

回転子１０６は、上部カバー１０９と下部カバー１１０とともに、軸受１０８ａ、１０８ｂを介して中空軸１０１に回転自在に支持されている。Ａ相巻線端末線１０３ａおよびＢ相巻線端末線１０４ａは、端子台１０５に装着された金属端子１１５に絡げられ、はんだ部１１１で電気的に接続されている。性質の異なる樹脂で、かつ内層部１１２と外層部１１３の２層から成る絶縁層１１４が形成されている。はんだ部１１１と絶縁層１１４とで、端子接続部１０７が構成されている。ここで、絶縁層１１４は、はんだ部１１１を覆うように形成されている。

特開２０１３−１８８０４８号公報

このような従来の電動機は、以下のような問題を有している。

上述したように、アルミニウム線を電動機の巻線に使用する場合、断線を防止するために、端末線の電気的接続部への水分の付着や浸入を回避することが不可欠である。しかしながら、水分の付着は、湿度が高い状態でも容易に発生する。このため、水分の付着を防止するための材料である、例えば金属端子１１５、絶縁層１１４などの材料のコストが割高になるという問題がある。また、絶縁層１１４の形成において厚みにバラつきが生じやすく、管理が難しくなという問題がある。さらに、絶縁層１１４の硬化にかなりの時間を要してしまうという問題がある。

本発明は、材料コストを抑えながら、容易かつ安定して端末線の電気的接続部を閉空間に収納し、外部との水分遮断効果を発揮できる、信頼性の高い電動機を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る電動機は、固定子鉄心にアルミニウム線を巻装した固定子と、固定子鉄心に回転自在に取り付けられた回転子と、固定子鉄心から引き出されたアルミニウム線の端部に設けられた端末線とを備える。また、端末線を挿通したスリーブと、電気を導通する芯線部と芯線部を被覆する被覆部とを有し、端末線に電力を供給する電源線とを備える。また、端末線と芯線部とをはんだ処理にて電気的に接続したはんだ処理部と、被覆部の端部からはんだ処理部を介してスリーブの端部まで、接着層を被せて溶着した熱収縮チューブと、を備え、端末線がスリーブから延出した延出部は、絶縁皮膜の無い導通部と、絶縁皮膜を有する非導通部とを備え、被覆部から芯線部にかけて非導通部を予備巻きされ、導通部を芯線部に接触させて電気的に接続される。

本発明に係る電動機によれば、端末線の電気的接続部を閉空間に収納することで、外部の水分を遮断する効果を発揮できる。結果として、信頼性を向上した電動機および電動機を搭載した天井扇を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る外転型誘導電動機を搭載した天井扇を示す側面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る外転型誘導電動機の構成を示す部分断面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る外転型誘導電動機における巻線の配置と電源線との接続を示す平面図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る外転型誘導電動機における端末線と電源線との接続状態を示す部分拡大図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る外転型誘導電動機のはんだ処理部への熱収縮チューブ取付け後を示す部分拡大断面図である。 図６は、従来の外転型誘導電動機の断面図である。 図７は、従来の外転型誘導電動機の端子接合部の状態を示す拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して、二度目以降の説明を省略している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については、説明を省略している。

図１は、本発明の実施の形態に係る外転型誘導電動機２を搭載した天井扇１を示す側面図である。天井扇１は、天井に取り付けられる扇風機である。天井扇１は、シーリングファンとも呼ばれる。天井扇１は、駆動源として外転型誘導電動機２が利用される。支柱４は、天井から鉛直下向きに固定されている。支柱４には、中空軸６が接続されている。中空軸６の先端に羽根３を備えた外転型誘導電動機２が取り付けられている。通常、外転型誘導電動機２には、意匠をこらした本体カバー５が取り付けられるが、本体カバー５が無い場合もある。

図２は、本発明の実施の形態に係る外転型誘導電動機２の構成を示す部分断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る外転型誘導電動機２における巻線の配置と電源線１４との接続を示す平面図である。

外転型誘導電動機２はコンデンサ誘導電動機である。外転型誘導電動機２は、電磁鋼板などの薄板を所定枚数積層した固定子鉄心７の外周近傍に、例えば主巻線となるＡ相巻線８と、その内周側に例えば補助巻線となるＢ相巻線９が巻装されている。本実施の形態では、主巻線および補助巻線には、アルミニウムを主成分とするアルミニウム線が用いられている。

固定子鉄心７の中央部に設けた軸孔７ａには、内部が一部中空に形成され、電源線１４が挿通される中空軸６が圧入固定されている。

電源線１４は、固定子鉄心７の上部において、Ａ相巻線８およびＢ相巻線９の端部すなわち端末線（ここでは図示せず）と電気的に接続されている。Ａ相巻線８およびＢ相巻線９の端末線は、固定子から引き出される始点となる位置２１を始点として編組タイプのスリーブ１６を挿通された状態で、巻装部分より上方に延出している。電源線１４とＡ相巻線８の端末線と、電源線１４とＢ相巻線９の端末線と、さらに電源線１４とＡ相巻線８およびＢ相巻線９の端末線とが、それぞれ熱収縮チューブ１５内部で電気的に接続されている。

固定子鉄心７の外周側には、同じく電磁鋼板などの薄板の積層部材にアルミニウムが鋳込まれた回転子１０が配置されている。

回転子１０は、上側カバー１２と下側カバー１３によって保持固定されている。中空軸６の上下に取り付けた軸受１１ａ、１１ｂによって、上側カバー１２と下側カバー１３が中空軸６、すなわち固定子鉄心７に対して回転自在に係止されている。

図４は、本発明の実施の形態に係る外転型誘導電動機２における端末線１７と電源線１４との接続状態を示す部分拡大図である。図５は、本発明の実施の形態に係る外転型誘導電動機２のはんだ処理部１９への熱収縮チューブ取付け後を示す部分拡大断面図である。

図４に示すように、Ａ相巻線８あるいはＢ相巻線９の端末線１７における外周は、スリーブ１６によって覆われている。言い換えると、スリーブ１６には端末線１７が挿通されている。スリーブ１６から延出した端末線１７の延出部は、絶縁皮膜を有する非導通部１７ｂと、絶縁皮膜が無い導通部１７ａとにより構成されている。

電源線１４は、芯線を絶縁体チューブで覆った被覆部１４ａと、芯線が剥き出しとなっている芯線部１４ｂとにより構成されている。電源線１４の一端は、芯線が銅線、つまり導通部１７ａとなっている。電源線１４の他端に接続された電源より芯線を利用して、導通部１７ａに電力を供給することができる。

電源線１４と端末線１７との電気接続は、以下のように行われる。

まず、芯線部１４ｂにはんだ処理を行う。これにより、芯線部１４ｂを構成する複数の導線間にはんだが吸収され、導線間の水分を含んだ空気が排出される。

続いて、芯線部１４ｂの端部と導通部１７ａの端部とを一致させた状態で、芯線部１４ｂの端部から被覆部１４ａにかけて端末線１７を巻装する。すなわち、予備巻きする。この際、芯線部１４ｂには、導通部１７ａと非導通部１７ｂとが巻装される。非導通部１７ｂは、芯線部１４ｂから被覆部１４ａにまたがって巻装される。言い換えると、電源線１４の被覆部１４ａから芯線部１４ｂにかけて非導通部１７ｂが予備巻される。さらに、導通部１７ａが芯線部１４ｂに巻装して接触することで、端末線１７と電源線１４とが電気的に接続される。

このように、非導通部１７ｂを電源線１４の被覆部１４ａから芯線部１４ｂにかけて絡げている。そして、端末線１７の導通部１７ａを芯線部１４ｂの先端位置に絡げている。そして、図５に示すように、この芯線部１４ｂをはんだ付けしてはんだ処理部１９を形成する。

ここで、通常ではアルミニウム線（端末線１７）とはんだは、はんだ接続の相性が悪い。しかし、予め芯線部１４ｂにはんだ処理を行っているため、アルミニウム線ははんだ層に挟まれて、銅線と強固に接続する。

次に、スリーブ１６と電源線１４とを実質的な直線状に対向させる。このとき、端末線１７が延出するスリーブ１６の端部２２と、電源線１４の芯線部１４ｂの端部２３との間に隙間部１８を設ける。なお、芯線部１４ｂの端部２３は、はんだ処理部１９の端部でもある。

この状態で、被覆部１４ａの一部（端部）からはんだ処理部１９全体を介してスリーブ１６の一部（端部）までを一体的に覆うように熱収縮チューブ１５を被せる。これにより隙間部１８は、熱収縮チューブ１５が端末線１７の非導通部１７ｂを内包した状態となる。

そして、熱収縮チューブ１５を加熱収縮させると同時に、隙間部１８の位置に対応する熱収縮チューブ１５を内部方向、すなわち端末線１７に向かって押圧して凹部２０を形成する。凹部２０は、図５における上下方向から端末線１７方向に、端末線１７を挟み込むように圧着される。このため、側面視にて周囲の熱収縮チューブの径よりも薄く、すなわち窪んだ状態となる。

なお、圧着は上下方向からの圧着に限定されず、例えば熱収縮チューブの、隙間部１８の位置に対応する外周全てにわたって、端末線１７の方向すなわち熱収縮チューブの中心に向かって圧着してもよい。これによっても、周囲の熱収縮チューブの径よりも薄く、すなわち窪んだ状態とすることができる。

熱収縮チューブ１５は、一定温度の熱を加えた際に収縮し外郭を形成する外層１５ａと、内部の密着性を向上させる内層（接着層１５ｂ）を備えた２層構造をしている。そのため、一定の厚みを確保できる。

上述の一連の処理作業の後、Ａ相巻線８、Ｂ相巻線９、スリーブ１６および熱収縮チューブ１５の全体を包括的にワニス処理する。

このような構成によれば、電源線１４と端末線１７とを直接電気的に接合できる。かつ、端末線１７と熱収縮チューブ１５とが密閉化される。これにより、外部との水分遮断効果を十分発揮でき、長寿命を実現できる。よって、信頼性および品質の向上を図ることができる。

また、熱収縮チューブ１５における内層（接着層１５ｂ）を、被覆部１４ａの端部からはんだ処理１９部全体を介してスリーブ１６の端部まで被せて溶着した溶着部としている。これにより、アルミニウム線がむき出しとなっており水分に脆弱な導通部１７ａまでの距離を稼ぎ、熱収縮チューブ１５の両端から、アルミニウム線とはんだの接続部分への水分の浸入を抑制できる。

また、はんだ処理部１９の端部２３とスリーブ１６の端部２２との間に端末線１７を内包する隙間部１８を設けている。隙間部１８に位置する熱収縮チューブ１５を端末線方向に圧着して、周囲の熱収縮チューブ１５の径よりも薄い凹部を設けている。つまり、熱収縮チューブ１５を加熱収縮と同時に潰すことで、接着層１５ｂが、スリーブ１６の端部２２における開口から内部、つまりスリーブ１６の内部である巻線側に浸透することになる。この浸透により、スリーブ１６の端部において端末線１７との密閉効果をより向上させることができる。これにより、スリーブ１６の逆端部である位置２１からの、アルミニウム線がむき出しとなっており水分に脆弱な導通部１７ａへの水分の浸入を端部２２近傍において抑制することができる。

また、電源線１４の被覆部１４ａから芯線部１４ｂにかけて、非導通部１７ｂを予備巻きしている。つまり、比較的水分に強い被覆部１４ａの巻装により、被覆部１４ａ（図５における左側）から浸入した水分の、導通部１７ａへの到達を困難にしている。

また、端末線１７は電源線１４の被覆部１４ａと芯線部１４ｂに保持されることになる。したがって、はんだ接合付近の端末線への応力が加わることが緩和される。よって、はんだ付け作業および熱収縮チューブの収縮加工等の一連の作業を安定して円滑に行うことができる。

また、電源線１４の芯線部１４ｂを予めはんだ処理することで、芯線同士の密着性と、端末線１７とのはんだ濡れ性が向上する。したがって、外転型誘導電動機２は、電気的接合の精度と強度が増す効果を奏する。

また、巻線および接続部等をワニス処理することで、電源線と熱収縮チューブとスリーブが全体的にコーティングされる。特に編組タイプのスリーブの内部へワニスが浸透することで、外転型誘導電動機２は、水分の浸入経路を完全に遮断できるという効果を奏する。

外転型誘導電動機２は、天井扇に適している。すなわち、天井扇は文字通り天井に吊り下げられる。外転型誘導電動機２は、夏季の使用だけでなく、冬季もサーキュレータとして、一年を通じて長期間使用される。特に天井に設置される天井扇は、室内においても湿気に曝される。このため、上記構成を採用することで、外転型誘導電動機２は、湿気に強い、長寿命を実現できる、信頼性および品質の高い天井扇を提供できる。

以上のように、本実施の形態の外転型誘導電動機２に相当する電動機は、固定子鉄心７にアルミニウム線を巻装した固定子と、固定子鉄心７に回転自在に取り付けられた回転子１０と、固定子鉄心７から引き出されたアルミニウム線の端部に設けられた端末線１７とを備える。また、端末線１７を挿通したスリーブ１６と、電気を導通する芯線部１４ｂと芯線部１４ｂを被覆する被覆部１４ａとを有し、端末線１７に電力を供給する電源線１４とを備える。また、端末線１７と芯線部１４ｂとをはんだ処理にて電気的に接続したはんだ処理部１９と、被覆部１４ａの端部からはんだ処理部１９を介してスリーブ１６の端部まで、接着層１５ｂを被せて溶着した熱収縮チューブ１５とを備える。

これにより、外部の水分を遮断する効果を発揮できる。結果として、信頼性を向上した電動機および電動機を搭載した天井扇を提供することができる。

また、はんだ処理部１９の端部２３とスリーブ１６の端部２２との間に端末線１７を内包する隙間部１８と、隙間部１８に位置する熱収縮チューブ１５の径よりも薄い凹部２０と、をさらに備えてもよい。これにより、はんだ処理部１９のスリーブ１６側の密閉性が向上する。

また、端末線１７がスリーブ１６から延出した延出部は、絶縁皮膜の無い導通部１７ａと、絶縁皮膜を有する非導通部１７ｂとを備えてもよい。また、被覆部１４ａから芯線部１４ｂにかけて非導通部１７ｂを予備巻きし、導通部１７ａを芯線部１４ｂに接触させて電気的に接続してもよい。これにより、端末線１７は電源線１４の被覆部１４ａと芯線部１４ｂに保持されることになる。したがって、はんだ接合付近の端末線１７への応力が加わることが緩和され、はんだ付けや熱収縮チューブ１５の収縮加工等の一連の作業が安定して円滑に行われる。

また、導通部１７ａが接続される芯線部１４ｂは、予めはんだ処理がされてもよい。これにより、導通部１７ａと芯線部１４ｂのはんだ濡れ性が向上し電気的接合の精度と強度が増す。

また、アルミニウム線とスリーブ１６と熱収縮チューブ１５とにワニス処理を施してもよい。これにより、電源線１４と熱収縮チューブ１５とスリーブ１６が全体的にコーティングされることになり、水分の浸入経路を完全に遮断できる。

また、外転型誘導電動機２を搭載した天井扇１であってもよい。これにより、長寿命で、信頼性および品質の高い天井扇１を提供できる。

本発明にかかる電動機は、固定子巻線にアルミニウム線を用いて軽量化と低コスト化を図り、その端末線と電源線の電気的接続部の品質を高く保つことを可能とする。したがって、天井扇などの駆動用電動機として有用である。

１ 天井扇
２ 外転型誘導電動機
３ 羽根
４ 支柱
５ 本体カバー
６ 中空軸
７ 固定子鉄心
７ａ 軸孔
８ Ａ相巻線
９ Ｂ相巻線
１０ 回転子
１１ａ，１１ｂ 軸受
１２ 上側カバー
１３ 下側カバー
１４ 電源線
１４ａ 被覆部
１４ｂ 芯線部
１５ 熱収縮チューブ
１５ａ 外層
１５ｂ 接着層
１６ スリーブ
１７ 端末線
１７ａ 導通部
１７ｂ 非導通部
１８ 隙間部
１９ はんだ処理部
２０ 凹部
２１ 位置
２２ 端部
２３ 端部

Claims (5)

1. 固定子鉄心にアルミニウム線を巻装した固定子と、
   前記固定子鉄心に回転自在に取り付けられた回転子と、
   前記固定子鉄心から引き出された前記アルミニウム線の端部に設けられた端末線と、
   前記端末線を挿通したスリーブと、
   電気を導通する芯線部と前記芯線部を被覆する被覆部とを有し、前記端末線に電力を供給する電源線と、
   前記端末線と前記芯線部とをはんだ処理にて電気的に接続したはんだ処理部と、
   前記被覆部の端部から前記はんだ処理部を介して前記スリーブの端部まで、接着層を被せて溶着した熱収縮チューブと、を備え、
   前記端末線が前記スリーブから延出した延出部は、絶縁皮膜の無い導通部と、絶縁皮膜を有する非導通部とを備え、前記被覆部から前記芯線部にかけて前記非導通部を予備巻きされ、前記導通部を前記芯線部に接触させて電気的に接続される電動機。
2. 前記はんだ処理部の端部と前記スリーブの端部との間に前記端末線を内包する隙間部と、前記隙間部に位置する前記熱収縮チューブの径よりも薄い凹部と、
   をさらに備えた請求項１記載の電動機。
3. 前記導通部が接続される前記芯線部は、予めはんだ処理がされた請求項１記載の電動機。
4. 前記アルミニウム線と前記スリーブと前記熱収縮チューブとにワニス処理を施した請求項１に記載の電動機。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の電動機が外転型誘導電動機であり、前記外転型誘導電動機を搭載した天井扇。
   

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