JP7029603B2 - 電動機、及びそれを用いた送風機 - Google Patents

Description

本発明は、主にアルミニウム線を用いた電動機の固定子に関するものである。

従来、異種金属接続、例えばアルミニウム線と銅端子などの接続部における電食保護について、イオン化反応を加速させる湿気などの外的要因から接続部を守るため、合成樹脂によるコーティングが知られている。

以下、その構成について図７を参照しながら説明する。

図７に示すように、アルミニウム線により巻回されたＡ相巻線１０１およびＢ相巻線１０２の巻線端末の引き出し線１０１ａ、１０２ａは、端子台１０３上に配置された金属端子１０４にはんだ接合される。この接合部１０５に対し、最内層に粘度の低いポレオレフィン系樹脂１０６、最外層に粘度の高いエポキシ系樹脂１０７の二層以上の合成樹脂による絶縁層１０８を設けた構成によって、接合部１０５を湿気などから保護している。

特開２０１３－１８８０４８号公報

このような従来の二層以上の構成においては、合成樹脂材料点数の増加であったり、二度以上の重ね塗りや乾燥時間が必要であるため作業工数が増加するといったコスト的課題があった。また、塗布作業において、合成樹脂塗布量の細かい管理が必要であったり、塗布の出来栄えが粘度の高さに左右されるおそれがあるという品質的な課題があった。

本発明は、高品質な電動機を提供することを目的とする。

本発明に係る電動機は、回転子と、回転子の外周に設けられる固定子鉄心と、固定子鉄心に設けられるインシュレータと、インシュレータを介して固定子鉄心に巻装されるアルミニウム巻線と、アルミニウム巻線に給電する給電線と、インシュレータに固定されてアルミニウム巻線と給電線とを接続する接続端子と、を備え、接続端子は、回転子の回転軸と平行に突出しておりアルミニウム巻線と接続される巻線接続端子と、巻線接続端子と平行かつ同一方向に突出しており給電線を接続する給電線接続端子と、巻線接続端子における突出側とは逆側の端部と給電線接続端子における突出側とは逆側の端部とを通電可能に接続する端子間接続部と、を備え、前記巻線接続端子は、前記給電線接続端子に比して突出する高さが高く、前記給電線接続端子の高さより高い位置で前記アルミニウム巻線を電気的に接続するはんだ層を備える等の構成を有する。

本発明の一態様によれば、インシュレータに巻線接続端子と給電線接続端子と端子間接続部からなる接続端子が設けられる。すなわち、巻線接続端子と給電線接続端子がそれぞれ独立する。そのため、この巻線接続端子とアルミニウム巻線との接続部分へ確実かつ容易に電食保護策が可能となる。このことで高品質な電動機を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の断面図である。 図２は、実施の形態１に係る電動機の接続端子を装着する状態を示す斜視図である。 図３は、実施の形態１に係る電動機の巻線接続端子の処理状態を示す部分側面図である。 図４は、実施の形態１に係る巻線接続端子の処理状態を示す部分断面図である。 図５は、実施の形態１に係る電動機の給電線貫通孔を有する端子台を装着した状態を示す平面図である。 図６は、実施の形態１に係る電動機の凹部を有する端子台を装着した状態を示す平面図である。 図７は、従来の電動機の端子台を示す図である。

本発明の一態様に係る電動機は、回転子と、回転子の外周に設けられる固定子鉄心と、固定子鉄心に設けられるインシュレータと、インシュレータを介して固定子鉄心に巻装されるアルミニウム巻線と、アルミニウム巻線に給電する給電線と、給電線を配置する端子台と、インシュレータに固定されてアルミニウム巻線と給電線とを接続する接続端子と、を備え、接続端子は、回転子の回転軸と平行に突出してアルミニウム巻線と接続される巻線接続端子と、巻線接続端子と平行かつ同一方向に突出して給電線を接続する給電線接続端子と、巻線接続端子における突出側とは逆側の端部と給電線接続端子における突出側とは逆側の端部とを通電可能に接続する端子間接続部という構成を有する。

これにより巻線接続端子と給電線接続端子がそれぞれ独立する。そのため、巻線接続端子とアルミニウム巻線との接続部分へ確実かつ容易に電食保護策が可能となる。このことで高品質な電動機を提供することができるという効果を奏する。

また、インシュレータは、回転子の側である内周側に設けられた内周壁と、回転子とは逆側である外周側に設けられた外周壁とを備え、接続端子は、外周壁に設けられたという構成を有してもよい。

これにより、一つの外周壁に設けられる巻線接続端子と給電線接続端子との周方向における距離を長く確保できる。また、電動機は、複数のインシュレータを有し、各インシュレータが外周壁を有していてもよい。さらに、電動機は、少なくとも２つの接続端子を、隣接するインシュレータの外周壁にそれぞれ有していてもよい。これにより、隣接する外周壁に設けられる巻線接続端子と給電線接続端同士の周方向における距離を長く確保できる。これらにより、設計自由度の向上や絶縁距離の確保が容易になるという効果を奏する。

また、インシュレータは、端子間接続部を格納する格納部を備えるという構成を有してもよい。

これによりインシュレータを成型した後工程で接続端子を配置できるため、インシュレータと接続端子を一体成型するような複雑な成型金型が不要となるという効果を奏する。

また、端子間接続部を格納した状態の格納部に嵌入されて端子間接続部をインシュレータに固定する押圧部材を備えたという構成を有してもよい。

これにより巻線接続端子と給電線接続端子とを接続する端子間接続部が強固に保持されることで、巻線接続端子と給電線接続端子の位置精度が向上し、アルミニウム巻線との接続作業や給電線との接続作業、および端子台の据え付け作業が容易となるという効果を奏する。

また、給電線接続端子に比して巻線接続端子の突出する高さを高くするという構成を有してもよい。

これによりアルミニウム巻線とのはんだ接続において、巻線接続端子のみをはんだ槽に浸漬させることが可能になり、確実で効率よい電気的接合が可能となるという効果を奏する。

また、端子台は、巻線接続端子の突出する方向に据えられ、給電線接続端子を貫通する給電線貫通孔と、給電線貫通孔よりも径が大きく巻線接続端子を貫通する巻線貫通孔とを備えたという構成を有してもよい。

これにより巻線貫通孔が巻線接続端子に対して余裕があるため位置決めの精度を気にする必要が無く、給電線接続端子と給電線貫通孔との位置のみを決めればよいことから、端子台を据え付ける作業が容易になるという効果を奏する。

また、端子台は、巻線接続端子の突出する方向に据えられ、回転子とは逆側である外周側に向けて開口し回転子の側である内周側に向けて窪んで巻線接続端子が配置される凹部と、給電線接続端子を貫通する給電線貫通孔とを備えた構成としても良い。

これにより巻線貫通孔が巻線接続端子に対して余裕があるため位置決めの精度を気にする必要が無く、給電線接続端子と給電線貫通孔との位置のみを決めればよいことから、端子台を据え付ける作業が容易になるという効果とともに、端子台を形成する樹脂の使用量を削減できるという効果をも奏する。

また、接続端子は、一本の折り曲げられた線材からなり巻線接続端子と給電線接続端子と端子間接続部とが一体的に形成されたものとしてもよい。

これにより、接続端子の折り曲げ加工が容易となり、材料費が安価となり、また加工費の削減が可能になるという効果を奏する。また、巻線接続端子と端子間接続部との間および給電線接続部と端子間接続部との間に、溶接、はんだ付け、ろう付けなどによる接続部を有さない。したがって、接続端子の断線の可能性を低減することができる。

また、線材は、断面が矩形であることとしてもよい。

これにより、アルミニウム巻線が強固に巻線接続部に接続される。

また、アルミニウム巻線は、巻線接続端子の周囲に巻装され、巻線接続端子は、巻装されたアルミニウム巻線を覆うはんだ層と、はんだ層の外側に設けられた熱収縮チューブとを備える構成としてもよい。

これによりアルミニウム巻線と巻線接続端子との接続部の全体が外気から遮断されることになり、確実かつ容易に電食保護策が可能となるという効果を奏する。

また、巻線接続端子は、はんだ層と熱収縮チューブとの間に接着剤層を備えた構成としてもよい。

これによりアルミニウム巻線と巻線接続端子との接続部の外気からの遮断効果が増すことになり、確実な電食保護策が可能となるという効果をさらに高めることができる。

また、このような電動機を送風機に備える構成としたものである。

これにより、例えば高湿度環境下で使用される送風機、すなわち換気扇等において、長寿命化が図られるという効果を奏する。

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。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は電動機の内部構成を示しており、図２は電動機内部にあるインシュレータの外周壁の構成を示す図である。図１、および図２に示すように、電動機１は外郭２５の内部に回転子２および固定子鉄心３を備えている。固定子鉄心３は、この回転子２の外周に位置する。固定子鉄心３には、樹脂などで成型されたインシュレータ４が装着されている。アルミニウム巻線５がインシュレータ４を介して固定子鉄心３に巻装されている。インシュレータ４はアルミニウム巻線５を保持するための内周壁４ａおよび外周壁４ｂを備えている。外周壁４ｂは、内周壁４ａに比べて回転子２から離れて位置する。すなわち、内周壁４ａは、回転子２の側である内周側に設けられている。外周壁４ｂは、回転子２とは逆側である外周側に設けられている。固定子鉄心３を挟んで一方（図１の上側）の外周壁４ｂには接続端子６が固定される。外周壁４ｂの上部に端子台１３が据えられる。

図２に示すように、外周壁４ｂは、接続端子６を格納する格納部１４と、押圧部材１５の係止部１６と係合するための保持凹部１８を有している。押圧部材１５は、接続端子６が格納部１４の内部で強固に保持されるように接続端子６を押圧するためのものである。接続端子６は銅材や鋼材からなる線材から形成される。接続端子６は、アルミニウム巻線５と接続される巻線接続端子７と、給電線１０と接続される給電線接続端子８と、巻線接続端子７および給電線接続端子８を接続する端子間接続部９とを有する。

巻線接続端子７は、第１端部７１と第２端部７２を有する棒状であり、回転子２の回転軸と平行に突出する。巻線接続端子７の第１端部７１にアルミニウム巻線５が巻装される。なお平行に突出とは、平行方向に突出することを意味する。

給電線接続端子８は、第１端部８１と第２端部８２を有する棒状であり、巻線接続端子７と同一方向に突出する。給電線接続端子８の第１端部８１に給電線１０が接続される。

端子間接続部９は、巻線接続端子７の第２端部７２と給電線接続端子８の第２端部８２とを給電可能に接続する。すなわち、巻線接続端子７において突出してアルミニウム巻線５が巻装される端部（第１端部７１）とは逆側の端部（第２端部７２）と、給電線接続端子８において突出して給電線１０が接続される端部（第１端部８１）とは逆側の端部（第２端部８２）とは、端子間接続部９にて給電可能に接続される。なお、本実施の形態では、巻線接続端子７と端子間接続部９と給電線接続端子８とが一本の折り曲げられた線材からなり、それらが一体的に形成されている。巻線接続端子７は、給電線接続端子８に対して略平行であり、端子間接続部９に対して略直交している。給電線接続端子８は、巻線接続端子７に対して略平行であり、端子間接続部９に対して略直交している。巻線接続端子７および給電線接続端子８は、端子間接続部９から同一方向に延伸している。巻線接続端子７と給電線接続端子８の高さは端子間接続部９の位置を基準にして、巻線接続端子７が給電線接続端子８よりも高くなるように形成されている。

接続端子６は、外周壁４ｂの格納部１４に嵌め込まれる。これにより、接続端子６の端子間接続部９は、格納部１４に格納される。押圧部材１５は、端子間接続部９を格納した状態の格納部１４に嵌入される。押圧部材１５は、押圧部材１５の係止部１６が外周壁４ｂの保持凹部１８に係合されることによりインシュレータ４の外周壁４ｂに固定される。これにより、接続端子６の端子間接続部９がインシュレータ４の外周壁４ｂに固定される。

また、押圧部材１５は、その両側面に、巻線接続端子７と給電線接続端子８のそれぞれを格納部１４の内壁に押圧付勢して接続端子６を外周壁４ｂに固定する端子押圧部１７を有する。

図３、および図４は巻線接続端子７の処理状態を示す図である。巻線接続端子７の突出する高さは、給電線接続端子８に比して高い。巻線接続端子７にアルミニウム線端末部５ａを絡げ、はんだ付け処理にてはんだ層２２を形成し、その外周部に熱収縮チューブ２３を被せ熱付加処理している。このとき、巻線接続端子７の先端側の熱収縮チューブ２３の口元は完全にすぼまり密着することが望ましいが、熱収縮のみで密着しない場合は、この口元に機械的に圧力を掛け密着させても良い。また、はんだ付け処理は巻線接続端子７をはんだ槽に浸漬して処理するのが一般的である。ただし、アルミニウム線端末部５ａに必要な下処理を施して浸漬する場合もあるし、アルミニウム線接続用の専用はんだを用いながら超音波を付加しながらはんだ付けする場合もある。いずれにしても形成されるはんだ層２２の位置は隣接する給電線接続端子８の高さより高い位置で行うことが肝要である。こうすることにより、給電線接続端子８の表面への不要なはんだ付着が回避される。さらに熱収縮チューブ２３の内層には接着剤層２４を形成するものであるが、この接着剤層２４ははんだ層２２の外周に塗布しても良いし、熱収縮チューブ２３の内周に塗布されているものでもその効果、作用は変わらない。

図５は電動機１の端子台１３を装着した状態を示す平面図である。この端子台１３は樹脂で成型されている場合やプリント基板を用いる場合がある。外部から電源を引き込むための給電線１０が保護チューブ１２を介して結束バンド１１などで締結されている。端子台１３は、巻線接続端子７の突出する方向に据えられている。また、端子台１３に巻線接続端子７を挿通する巻線貫通孔２０が設けられている。巻線貫通孔２０の大きさは巻線接続端子７に施された熱収縮チューブ２３の最大外寸よりも余裕ある大きさにしてある。巻線貫通孔２０の周方向に隣接して、給電線接続端子８が挿通される給電線貫通孔１９が設けられている。この給電線貫通孔１９の大きさは給電線接続端子８が挿通する程度でよい。巻線貫通孔２０は、給電線貫通孔１９よりも径が大きい。また、巻線貫通孔２０の巻線接続端子７に対する余裕（隙間の寸法）は、給電線貫通孔１９の給電線接続端子に対する余裕（隙間の寸法）よりも大きいこととしてもよい。なお、給電線１０と給電線接続端子８との接続構造は図示していないが、プリント基板の銅箔を介して電気的接続する場合や、給電線１０を直に電気的接続する場合や、または給電線１０の先端に例えば円環状の端子を取り付けて電気的接続する場合があるが、その手段、構成は問わない。

（変形例）
なお、図６に示すように、端子台１３における給電線接続端子８が位置する周辺に、端子台１３の外周側に向けて開口を有し、内周側に窪んだ切り欠き状の凹部２１を形成してもよい。凹部２１は、巻線接続端子７に施した熱収縮チューブ２３の外寸より開口及び窪みが大きく、すなわちこれらを格納するスペースが確保できればよい。また、凹部２１の巻線接続端子７に対する余裕（隙間の寸法）は、給電線貫通孔１９の給電線接続端子に対する余裕（隙間の寸法）よりも大きいこととしてもよい。

切り欠き状の凹部２１を形成することで、端子台１３を据え付ける作業が容易になるという効果とともに、端子台１３を形成する材料の使用量を削減できるという効果をも奏する。

また、上述の通り、接続端子６は線材からなる。線材は、この線材における長手方向に対して垂直な断面が矩形であるものが好ましい。これにより、円形に比して矩形（角形状）の場合には、巻き付けられるアルミニウム線端末部５ａが、線材の角に食い込んで密着性が増す。このため、アルミニウム線端末部５ａの緩みやほつれが回避されて、はんだによる電気的接続の安定性が向上する。さらに、図２に示す格納部１４に接続端子６をはめ込んだ場合、格納部１４の内壁と接続端子６とが面で接触する。そのため、接続端子６の物理的安定性が向上すると共に、空気との接触を減少させることで接続端子６への腐食の影響を抑制することができる。

本発明に係る電動機は、アルミニウム巻線と異種金属との接続部の保護を確実かつ容易に可能とするため、設備機器や家電機器等の送風機に使用される電動機として有用である。

１ 電動機
２ 回転子
３ 固定子鉄心
４ インシュレータ
４ａ 内周壁
４ｂ 外周壁
５ アルミニウム巻線
５ａ アルミニウム線端末部
６ 接続端子
７ 巻線接続端子
８ 給電線接続端子
９ 端子間接続部
１０ 給電線
１１ 結束バンド
１２ 保護チューブ
１３ 端子台
１４ 格納部
１５ 押圧部材
１６ 係止部
１７ 端子押圧部
１８ 保持凹部
１９ 給電線貫通孔
２０ 巻線貫通孔
２１ 凹部
２２ はんだ層
２３ 熱収縮チューブ
２４ 接着剤層
２５ 外郭

Claims (11)

1. 回転子と、
   前記回転子の外周に設けられる固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心に設けられるインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記固定子鉄心に巻装されるアルミニウム巻線と、
   前記アルミニウム巻線に給電する給電線と、前記給電線を配置する端子台と、
   前記インシュレータに固定されて前記アルミニウム巻線と前記給電線とを接続する接続端子と、を備え、
   前記接続端子は、
   前記回転子の回転軸と平行に突出して前記アルミニウム巻線と接続される巻線接続端子と、
   前記巻線接続端子と平行かつ同一方向に突出して前記給電線を接続する給電線接続端子と、
   前記巻線接続端子における突出側とは逆側の端部と前記給電線接続端子における突出側とは逆側の端部とを通電可能に接続する端子間接続部と、を備え、
   前記巻線接続端子は、
   前記給電線接続端子に比して突出する高さが高く、
   前記給電線接続端子の高さより高い位置で前記アルミニウム巻線を電気的に接続するはんだ層を備えた電動機。
2. 回転子と、
   前記回転子の外周に設けられる固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心に設けられるインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記固定子鉄心に巻装されるアルミニウム巻線と、
   前記アルミニウム巻線に給電する給電線と、前記給電線を配置する端子台と、
   前記インシュレータに固定されて前記アルミニウム巻線と前記給電線とを接続する接続端子と、を備え、
   前記接続端子は、
   前記回転子の回転軸と平行に突出して前記アルミニウム巻線と接続される巻線接続端子と、
   前記巻線接続端子と平行かつ同一方向に突出して前記給電線を接続する給電線接続端子と、
   前記巻線接続端子における突出側とは逆側の端部と前記給電線接続端子における突出側とは逆側の端部とを通電可能に接続する端子間接続部と、を備え、
   前記端子台は、
   前記巻線接続端子の突出する方向に据えられ、
   前記給電線接続端子を貫通する給電線貫通孔と、
   前記給電線貫通孔よりも径が大きく前記巻線接続端子を貫通する巻線貫通孔と、を備えた電動機。
3. 回転子と、
   前記回転子の外周に設けられる固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心に設けられるインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記固定子鉄心に巻装されるアルミニウム巻線と、
   前記アルミニウム巻線に給電する給電線と、前記給電線を配置する端子台と、
   前記インシュレータに固定されて前記アルミニウム巻線と前記給電線とを接続する接続端子と、を備え、
   前記接続端子は、
   前記回転子の回転軸と平行に突出して前記アルミニウム巻線と接続される巻線接続端子と、
   前記巻線接続端子と平行かつ同一方向に突出して前記給電線を接続する給電線接続端子と、
   前記巻線接続端子における突出側とは逆側の端部と前記給電線接続端子における突出側とは逆側の端部とを通電可能に接続する端子間接続部と、を備え、
   前記端子台は、
   前記巻線接続端子の突出する方向に据えられ、
   前記回転子とは逆側である外周側に向けて開口し前記回転子の側である内周側に向けて窪んで前記巻線接続端子が配置される凹部と、
   前記給電線接続端子を貫通する給電線貫通孔と、を備えた電動機。
4. 回転子と、
   前記回転子の外周に設けられる固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心に設けられるインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記固定子鉄心に巻装されるアルミニウム巻線と、
   前記アルミニウム巻線に給電する給電線と、前記給電線を配置する端子台と、
   前記インシュレータに固定されて前記アルミニウム巻線と前記給電線とを接続する接続端子と、を備え、
   前記接続端子は、
   前記回転子の回転軸と平行に突出して前記アルミニウム巻線と接続される巻線接続端子と、
   前記巻線接続端子と平行かつ同一方向に突出して前記給電線を接続する給電線接続端子と、
   前記巻線接続端子における突出側とは逆側の端部と前記給電線接続端子における突出側とは逆側の端部とを通電可能に接続する端子間接続部と、を備え、
   前記接続端子は、
   一本の折り曲げられた線材からなり、前記巻線接続端子と前記給電線接続端子と前記端子間接続部とが一体的に形成された電動機。
5. 前記線材は、
   断面が矩形である請求項４に記載の電動機。
6. 前記インシュレータは、
   前記回転子の側である内周側に設けられた内周壁と、
   前記回転子とは逆側である外周側に設けられた外周壁とを備え、
   前記接続端子は、
   前記外周壁に設けられた請求項１－４のいずれかに記載の電動機。
7. 前記インシュレータは、
   前記端子間接続部を格納する格納部を備える請求項１－４のいずれかに記載の電動機。
8. 前記端子間接続部を格納した状態の前記格納部に嵌入されて前記端子間接続部を前記インシュレータに固定する押圧部材を備えた請求項７に記載の電動機。
9. 前記アルミニウム巻線は、前記巻線接続端子の周囲に巻装され、
   前記巻線接続端子は、
   前記巻装されたアルミニウム巻線を覆うはんだ層と、
   前記はんだ層の外側に設けられた熱収縮チューブと、を備えた請求項１－４のいずれかに記載の電動機。
10. 前記巻線接続端子は、
    前記はんだ層と前記熱収縮チューブとの間に接着剤層を備えた請求項９に記載の電動機。
11. 請求項１－４のいずれかに記載の電動機を備えた送風機。
    

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