JPWO2013157101A1 - ステータ、モータ、送風機及びステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

環状の第１渡り線ガイド部及び該第１渡り線ガイド部の外周部に等間隔に放射状に設けられ交流の一方の相グループのティースを被覆する複数の第１巻線部を有する第１インシュレータと、第１巻線部に上半分が嵌合された前記一方の相グループのティースと、該ティースの下半分を被覆する第３インシュレータと、前記第１渡り線ガイド部に第１渡り線を通しながら第１巻線部及び第３インシュレータを介して一方の相グループのティースに集中巻された一方の相の巻線と、を含んで成る第１ティースユニットと、該第１ティースユニットと同様の構造で、他方の相の巻線が集中巻され、複数の第２巻線部が複数の第１巻線部間に挿入され、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第２ティースユニットと、内周部に等間隔に複数の凹部が設けられ、一方の相グループのティースと他方の相グループのティースを凹部に交互に嵌合固定する環状のヨークと、を備える。

Description

本発明は、ステータ、モータ、送風機及びステータの製造方法に関する。

集中巻モータは、一つのティースに集中して巻線を巻いたモータであり、巻線性が良く、ティースに高密度に巻線を巻くことができる。そのため、集中巻モータは、モータの小型化、高効率化及びコストダウンが可能である。従来、単相８スロット４極の集中巻モータの一例として、特許文献１が開示されている。

特開２００２−３６９４７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたモータを含む従来の集中巻モータでは、同相の巻線は、単相の場合は一つ飛ばしに、三相の場合は二つ飛ばしに配置されるので、隣合う巻線は、異相の巻線となる。そのため、同相の巻線同士を繋ぐ渡り線は、隣の異相の巻線を跨ぐ必要があり、異相の巻線に接触し易い、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、各相の渡り線を分離することができ、信頼性が高く、長寿命で安価なモータの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、本発明は、環状の第１渡り線ガイド部及び該第１渡り線ガイド部の外周部に等間隔に放射状に設けられ交流の一方の相グループのティースを被覆する複数の第１巻線部を有する第１インシュレータと、前記第１巻線部に上半分が嵌合された前記一方の相グループのティースと、該ティースの下半分を被覆する第３インシュレータと、前記第１渡り線ガイド部に第１渡り線を通しながら前記第１巻線部及び第３インシュレータを介して前記一方の相グループのティースに集中巻された一方の相の巻線と、を含んで成る第１ティースユニットと、環状の第２渡り線ガイド部及び該第２渡り線ガイド部の外周部に等間隔に放射状に設けられ交流の他方の相グループのティースを被覆する複数の第２巻線部を有する第２インシュレータと、前記第２巻線部に上半分が嵌合された前記他方の相グループのティースと、該ティースの下半分を被覆する第３インシュレータと、前記第２渡り線ガイド部に第２渡り線を通しながら前記第２巻線部及び第３インシュレータを介して前記他方の相グループのティースに集中巻された他方の相の巻線と、を含んで成り、前記複数の第２巻線部が前記複数の第１巻線部間に挿入され、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第２ティースユニットと、内周部に等間隔に複数の凹部が設けられ、前記一方の相グループのティースと他方の相グループのティースを前記凹部に交互に嵌合固定する環状のヨークと、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるモータのステータは、各相の渡り線を分離することができ、信頼性が高く、長寿命で安価である、という効果を奏する。

図１は、本発明に係るステータの実施の形態のステータコアを示す正面図である。 図２は、実施の形態のステータコアを分解した状態を示す正面図である。 図３−１は、Ｕ相グループのティースにインシュレータを装着した状態を示す斜視図である。 図３−２は、Ｖ相グループのティースにインシュレータを装着した状態を示す斜視図である。 図４−１は、Ｕ相グループのティースにインシュレータを介して巻線を施した状態を示す斜視図である。 図４−２は、Ｖ相グループのティースにインシュレータを介して巻線を施した状態を示す斜視図である。 図５は、巻線部の部分断面図である。 図６は、第２インシュレータの爪を示す下方斜視図である。 図７は、本発明に係るステータの実施の形態を示す分解斜視図である。 図８は、本発明に係るステータの実施の形態を示す斜視図である。 図９は、実施の形態のステータを組込んだモータを示す部分断面図である。 図１０−１は、実施の形態のモータを組込んだ換気扇を示す正面図である。 図１０−２は、実施の形態のモータを組込んだ換気扇を示す側面図である。

以下に、本発明にかかるステータ、モータ、送風機及びステータの製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明に係るステータの実施の形態のステータコアを示す正面図であり、図２は、実施の形態のステータコアを分解した状態を示す正面図であり、図３−１は、Ｕ相グループのティースにインシュレータを装着した状態を示す斜視図であり、図３−２は、Ｖ相グループのティースにインシュレータを装着した状態を示す斜視図であり、図４−１は、Ｕ相グループのティースにインシュレータを介して巻線を施した状態を示す斜視図であり、図４−２は、Ｖ相グループのティースにインシュレータを介して巻線を施した状態を示す斜視図であり、図５は、巻線部の部分断面図であり、図６は、第２インシュレータの爪を示す下方斜視図であり、図７は、本発明に係るステータの実施の形態を示す分解斜視図である。図８は、本発明に係るステータの実施の形態を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、実施の形態のステータコア１０は、円環状のヨーク１１と、ヨーク１１の内周部の８か所に等間隔に設けられた凹部１１ａに基端部１２ａが嵌合固定されるティース１２と、を有している。実施の形態のステータコア１０は、単相８スロット４極の集中巻モータのステータコアである。

ステータコア１０に巻線を行なう前に、図２に示すように、ステータコア１０を、ヨーク１１とティース１２とに分解し、ティース１２を、単相交流のＵ相（一方の相）の巻線が集中巻されるＵ相グループ１２Ｕと、Ｖ相（他方の相）の巻線が集中巻されるＶ相グループ１２Ｖと、に分ける。

Ｕ相グループ１２Ｕは、一つのティース１２及び１つのティース１２から９０°ずつ角度が異なる箇所の三つのティース１２のグループであり、Ｖ相グループ１２Ｖは、一つのティース１２の隣のティース１２及び隣のティース１２から９０°ずつ角度が異なる箇所の三つのティース１２のグループである。

図３−１に示すように、Ｕ相グループ１２Ｕの四つのティース１２は、第１インシュレータ５１により一体化される。第１インシュレータ５１は、環状の第１渡り線ガイド部５１ａと、９０°ずつ離隔して第１渡り線ガイド部５１ａの外周部に放射状に設けられた四つ（複数）の第１巻線部５１ｂと、を有している。第１渡り線ガイド部５１ａは、環状の第１床部５１ａａと、第１床部５１ａａの内周部に設けられた第１筒部５１ａｂと、を有している。第１床部５１ａａは、第１渡り線６１ａ（図４−１参照）を這わせ、第１筒部５１ａｂは、第１渡り線６１ａを沿わせ、両者で第１渡り線６１ａをガイドする。

第１巻線部５１ｂは、Ｕ相グループ１２Ｕのティース１２の上半分を被覆する第１胴部５１ｂａと、第１胴部５１ｂａの外側に設けられた第１外フランジ部５１ｂｂと、第１胴部５１ｂａの内側に設けられ第１渡り線ガイド部５１ａに接続する第１内フランジ部５１ｂｃと、を有している。第１内フランジ部５１ｂｃの上部中央には、第１渡り線ガイド部５１ａと第１巻線部５１ｂとの間で第１渡り線６１ａ（図４−１参照）を通す第１ゲート部５１ｂｄが設けられている。

第３インシュレータ５３は、ティース１２の下半分を被覆する胴部５３ｂａと、胴部５３ｂａの外側に設けられた外フランジ部５３ｂｂと、胴部５１ｂａの内側に設けられた内フランジ部５３ｂｃと、を有している。外フランジ部５３ｂｂの外側には、外部電源線と巻線との中継点や、Ｕ相の巻線及びＶ相の巻線の巻き終わり中性点となるピン５３ｃが取付けられている。

図３−２に示すように、Ｖ相グループ１２Ｖの四つのティース１２は、第２インシュレータ５２により一体化される。第２インシュレータ５２は、環状の第２渡り線ガイド部５２ａと、９０°ずつ離隔して第２渡り線ガイド部５２ａの外周部に放射状に設けられた四つ（複数）の第２巻線部５２ｂと、を有している。第２渡り線ガイド部５２ａは、環状の第２床部５２ａａと、第２床部５２ａａの内周部に設けられた第２筒部５２ａｂと、第２筒部５２ａｂの上部から放射状に外方へ突出する四つの爪５２ａｃと、を有している。

第２床部５２ａａは、第２渡り線６２ａ（図４−２参照）を這わせ、第２筒部５２ａｂは、第２渡り線６２ａを沿わせ、両者で第２渡り線６２ａをガイドする。爪５２ａｃは、第２渡り線６２ａを押え、第２渡り線６２ａが第２渡り線ガイド部５２ａから外れるのを防止する。そのため、第２渡り線６２ａが、モータのフレームやカバー等の非充電金属部に接触するのを防ぐことができ、信頼性の高いモータを得ることができる。

第２巻線部５２ｂは、Ｖ相グループ１２Ｖのティース１２の上半分を被覆する第２胴部５２ｂａと、第２胴部５２ｂａの外側に設けられた第２外フランジ部５２ｂｂと、第２胴部５２ｂａの内側に設けられ第２渡り線ガイド部５２ａに接続する第２内フランジ部５２ｂｃと、を有している。第２内フランジ部５２ｂｃの上部中央には、第２渡り線ガイド部５２ａと第２巻線部５２ｂとの間で第２渡り線６２ａ（図４−２参照）を通す第２ゲート部５２ｂｄが設けられている。

Ｖ相グループ１２Ｖのティース１２の下半分を被覆する４つの第３インシュレータ５３は、Ｕ相グループ１２Ｕのティース１２の下半分を被覆する４つの第３インシュレータ５３と同一であるので、説明を省略する。

図３−１に示すように、Ｕ相グループ１２Ｕの四つのティース１２と、第１インシュレータ５１と、四つの第３インシュレータ５３と、を一体化した状態で、四つのティース１２に一方の相の巻線６１を巻く。図４−１に示すように、まず、一方のピン５３ｃに巻線６１の巻始めを絡げ、一つのティース１２に第１巻線部５１ｂ及び第３インシュレータ５３を介して巻線６１を集中巻し、第１ゲート部５１ｂｄ及び第１渡り線ガイド部５１ａを通して第１渡り線６１ａを隣の第１巻線部５１ｂに導く、という集中巻と渡りを繰り返し、Ｕ相グループ１２Ｕの四つのティース１２に、一方の相の巻線６１を直列に集中巻きする。巻線６１の巻終わりは、中性点となる他方のピン５３ｃに絡げる。以上の巻線を行なうことにより、第１ティースユニット８１が完成する。

図３−２に示すように、Ｖ相グループ１２Ｖの四つのティース１２と、第２インシュレータ５２と、四つの第３インシュレータ５３と、を一体化した状態で、四つのティース１２に他方の相の巻線６２を巻く。図４−２に示すように、まず、ピン５３ｃに巻線６２の巻始めを絡げ、一つのティース１２に第２巻線部５２ｂ及び第３インシュレータ５３を介して巻線６２を集中巻し、第２ゲート部５２ｂｄ及び第２渡り線ガイド部５２ａを通して第２渡り線６２ａを隣の第２巻線部５２ｂに導く、という集中巻と渡りを繰り返し、Ｖ相グループ１２Ｖの四つのティース１２に、他方の相の巻線６２を直列に集中巻きする。巻線６２の巻終わりは、中性点となる第１ティースユニット８１の他方のピン５３ｃに絡げる。以上の巻線を行なうことにより、第２ティースユニット８２が完成する。

第１、第２ティースユニット８１、８２の巻線作業は、巻線機により、第１、第２ティースユニット８１、８２の外周側から行われ、夫々一つのティース１２に巻線６１、６２が集中巻された後、第１、第２渡り線６１ａ、６２ａが第１、第２床部５１ａａ、５２ａａ上を這い、隣の夫々のティース１２の集中巻に移る。このとき、第１、第２筒部５１ａｂ、５２ａｂを設けてあるため、第１、第２ティースユニット８１、８２を９０°回転させるだけで、第１、第２渡り線６１ａ、６２ａは、第１、第２筒部５１ａｂ、５２ａｂに沿いながら隣の夫々のティース１２に移ることができる。そのため、第１、第２渡り線６１ａ、６２ａが、第１、第２渡り線ガイド部５１ａ、５２ａの内側に、はみ出すことはない。

夫々のティース１２に対する巻線６１、６２の集中巻の巻終わり時には、巻線６１、６２の高さは、第１、第２床部５１ａａ、５２ａａの高さと同じ高さになるが、第１、第２ゲート部５１ｂｄ、５２ｂｄの両側の第１、第２内フランジ部５１ｂｃ、５２ｂｃの高さを、第１、第２床部５１ａａ、５２ａａの高さよりも高くしてあるので、第１、第２渡り線６１ａ、６２ａが第１、第２ゲート部５１ｂｄ、５２ｂｄから外れることはなく、巻線作業がし易い。

図５に示すように、第１、第２内フランジ部５１ｂｃ、５２ｂｃの中央部は、上部が内側に傾斜して第１、第２床部５１ａａ、５２ａａに接続される傾斜面となっている。そのため、第１、第２渡り線６１ａ、６２ａを、第１、第２床部５１ａａ、５２ａａから第１、第２内フランジ部５１ｂｃ、５２ｂｃの傾斜面に沿わせて第１、第２胴部５１ｂａ、５２ｂａの巻き始め位置まで、滑らかに導くことができる。

図６に示すように、爪５２ａｃの裏側は、三角錐のような傾斜面となっていて、巻線機による巻線作業時に、第２渡り線６２ａの位置がずれても、第２渡り線６２ａは、爪５２ａｃの傾斜面を滑り、必ず、爪５２ａｃの根元に納まるようになっている。

図７に示すように、第２ティースユニット８２の四つの第２巻線部５２ｂ夫々を、第１ティースユニット８１の四つの第１巻線部５１ｂ間に挿入し、第２渡り線ガイド部５２ａを第１渡り線ガイド部５１ａに重ね、第１ティースユニット８１と第２ティースユニット８２とを一体化する。

一体化した第１ティースユニット８１及び第２ティースユニット８２をヨーク１１内に挿入し、Ｕ相グループ１２Ｕのティース１２とＶ相グループ１２Ｖのティース１２とを、ヨーク１１の凹部１１ａに交互に嵌合固定すれば、図８に示す実施の形態のステータ８０が完成する。

第２渡り線ガイド部５２ａの軸方向位置は、第１渡り線ガイド部５１ａの軸方向位置よりも高くなっていて、第２渡り線ガイド部５２ａは、第１渡り線ガイド部５１ａの上に重ねられる。

第１、第２巻線部５１ｂ、５２ｂの巻線６１、６２は、第１、第２内フランジ部５１ｂｃ、５２ｂｃ側より第１、第２外フランジ５１ｂｂ、５２ｂｂ側の方がスロット幅が広いので、巻線６１、６２をスロット幅いっぱいに巻くと、扇形の形状となる。そのため、巻線６１、６２は、第１、第２外フランジ５１ｂｂ、５２ｂｂ側の方が、第１、第２内フランジ部５１ｂｃ、５２ｂｃ側より高くなる。また、第１、第２内フランジ部５１ｂｃ、５２ｂｃは、第１、第２外フランジ５１ｂｂ、５２ｂｂよりも低くしてあり、第１床部５１ａａも、第１、第２外フランジ５１ｂｂ、５２ｂｂよりも低くなっている。

それ故、第２ティースユニット８２を第１ティースユニット８１の上に重ねたとき、第１床部５１ａａは、第１、第２外フランジ５１ｂｂ、５２ｂｂの高さ内に収まるため、第１、第２外フランジ５１ｂｂ、５２ｂｂよりも上へ突出することはなく、ステータ８０の高さ方向（軸方向）の寸法を抑えることができ、モータを小型化することができる。

以上説明したように、実施の形態のステータ８０は、第１渡り線ガイド部５１ａに、一方の相の第１渡り線６１ａを通し、第２渡り線ガイド部５２ａに、他方の相の第２渡り線６２ａを通し、各相の第１、第２渡り線６１ａ、６２ａを分離するので、短絡に関する信頼性が高く、長寿命で安価である。

図９は、実施の形態のステータを組込んだモータを示す部分断面図であり、図１０−１は、実施の形態のモータを組込んだ換気扇を示す正面図であり、図１０−２は、実施の形態のモータを組込んだ換気扇を示す側面図である。

図９に示すように、実施の形態のモータ９０は、前端板中央に前軸受保持部９１ａが形成されたフレーム９１と、フレーム９１の筒状胴部内に嵌合された実施の形態のステータ８０と、前端外周部がステータ８０に嵌合されると共にフレーム９１に接続され後端板中央に後軸受保持部９２ａが形成されたカバー９２と、回転軸９３ｃに嵌合された前軸受９３ａがフレーム９１の前軸受保持部９１ａに保持され回転軸９３ｃに嵌合された後軸受９３ｂが後軸受保持部９２ａに保持されステータ８０内に配置されるロータ９３と、を備えて成る。モータ９０は、実施の形態のステータ８０を組込んでいるので、信頼性が高く、長寿命で安価である。

図１１−１及び図１１−２に示すように、送風機としての実施の形態の換気扇１００は、フレーム１０１に、ファン１０２を駆動する実施の形態のモータ９０を搭載している。送風機としての換気扇１００は、実施の形態のモータ９０を搭載しているので、信頼性が高く、長寿命で安価である。なお、図示はしないが、実施の形態のモータ９０は、送風機としての扇風機にも搭載することができる。

１０ ステータコア
１１ ヨーク
１１ａ 凹部
１２ ティース
１２ａ 基端部
１２Ｕ Ｕ相グループ
１２Ｖ Ｖ相グループ
５１ 第１インシュレータ
５１ａ 第１渡り線ガイド部
５１ａａ 第１床部
５１ａｂ 第１筒部
５１ｂ 第１巻線部
５１ｂａ 第１胴部
５１ｂｂ 第１外フランジ部
５１ｂｃ 第１内フランジ部
５１ｂｄ 第１ゲート部
５２ 第２インシュレータ
５２ａ 第２渡り線ガイド部
５２ａａ 第２床部
５２ａｂ 第２筒部
５２ａｃ 爪
５２ｂ 第２巻線部
５２ｂａ 第２胴部
５２ｂｂ 第２外フランジ部
５２ｂｃ 第２内フランジ部
５２ｂｄ 第２ゲート部
５３ 第３インシュレータ
５３ｂａ 胴部
５３ｂｂ 外フランジ部
５３ｂｃ 内フランジ部
５３ｃ ピン
６１ 巻線
６２ 巻線
６１ａ 第１渡り線
６２ａ 第２渡り線
８０ ステータ
８１ 第１ティースユニット
８２ 第２ティースユニット
９０ モータ
９１ フレーム
９１ａ 前軸受保持部
９２ カバー
９２ａ 後軸受保持部
９３ ロータ
９３ａ 前軸受
９３ｂ 後軸受
９３ｃ 回転軸
１００ 換気扇（送風機）
１０１ フレーム
１０２ ファン

Claims (10)

1. 環状の第１渡り線ガイド部及び該第１渡り線ガイド部の外周部に等間隔に放射状に設けられ交流の一方の相グループのティースを被覆する複数の第１巻線部を有する第１インシュレータと、前記第１巻線部に上半分が嵌合された前記一方の相グループのティースと、該ティースの下半分を被覆する第３インシュレータと、前記第１渡り線ガイド部に第１渡り線を通しながら前記第１巻線部及び第３インシュレータを介して前記一方の相グループのティースに集中巻された一方の相の巻線と、を含んで成る第１ティースユニットと、
   環状の第２渡り線ガイド部及び該第２渡り線ガイド部の外周部に等間隔に放射状に設けられ交流の他方の相グループのティースを被覆する複数の第２巻線部を有する第２インシュレータと、前記第２巻線部に上半分が嵌合された前記他方の相グループのティースと、該ティースの下半分を被覆する第３インシュレータと、前記第２渡り線ガイド部に第２渡り線を通しながら前記第２巻線部及び第３インシュレータを介して前記他方の相グループのティースに集中巻された他方の相の巻線と、を含んで成り、前記複数の第２巻線部が前記複数の第１巻線部間に挿入され、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第２ティースユニットと、
   内周部に等間隔に複数の凹部が設けられ、前記一方の相グループのティースと他方の相グループのティースを前記凹部に交互に嵌合固定する環状のヨークと、
   を備えることを特徴とするステータ。
2. 前記第１渡り線ガイド部は、一つの第１巻線部に集中巻された一方の相の巻線が隣の第１巻線部に渡る第１渡り線を這わせる環状の第１床部を有し、前記第２渡り線ガイド部は、一つの第２巻線部に集中巻された他方の相の巻線が隣の第２巻線部に渡る第２渡り線を這わせる環状の第２床部を有することを特徴とする請求項１に記載のステータ。
3. 前記第１、第２渡り線ガイド部は、前記環状の第１、第２床部の内周部に、前記第１、第２渡り線を沿わせる第１、第２筒部を有することを特徴とする請求項２に記載のステータ。
4. 前記第２渡り線ガイド部に、前記第２渡り線を押える爪を設けたことを特長とする請求項３に記載のステータ。
5. 前記第１、第２巻線部の第１、第２内フランジ部に、前記第１、第２渡り線を、前記第１、第２渡り線ガイド部側へ通す第１、第２ゲート部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のステータ。
6. 前記第１、第２内フランジ部の中央部は、上部が内側に傾斜して前記第１、第２床部に接続される傾斜面となっていることを特徴とする請求項５に記載のステータ。
7. 前記第１、第２床部の軸方向高さを、前記第１、第２巻線部の第１、第２外フランジ部の軸方向高さよりも低くしたことを特徴とする請求項２に記載のステータ。
8. 請求項１に記載のステータを備えることを特徴とするモータ。
9. 請求項８に記載のモータを備えることを特徴とする送風機。
10. 環状の第１渡り線ガイド部及び該第１渡り線ガイド部の外周部に等間隔に放射状に設けられ交流の一方の相グループのティースを被覆する複数の第１巻線部を有する第１インシュレータと、前記第１巻線部に上半分が嵌合された前記一方の相グループのティースと、該ティースの下半分を被覆する第３インシュレータと、を含んで成る第１ティースユニットの、前記第１渡り線ガイド部に第１渡り線を通しながら前記第１巻線部及び第３インシュレータを介して前記一方の相グループのティースに巻線を集中巻きするステップと、
    環状の第２渡り線ガイド部及び該第２渡り線ガイド部の外周部に等間隔に放射状に設けられ交流の他方の相グループのティースを被覆する複数の第２巻線部を有する第２インシュレータと、前記第２巻線部に上半分が嵌合された前記他方の相グループのティースと、該ティースの下半分を被覆する第３インシュレータと、を含んで成る第２ティースユニットの、前記第２渡り線ガイド部に第２渡り線を通しながら前記第２巻線部及び第３インシュレータを介して前記他方の相グループのティースに巻線を集中巻きするステップと、
    前記第２ティースユニットの複数の第２巻線部夫々を、前記第１ティースユニットの複数の第１巻線部間に挿入し、前記第２渡り線ガイド部を前記第１渡り線ガイド部に重ね、前記第１ティースユニットと第２ティースユニットとを一体化するステップと、
    前記一方の相グループのティースと他方の相グループのティースを、環状のヨークの内周部に等間隔に設けられた複数の凹部に、交互に嵌合固定するステップと、
    を含むことを特徴とするステータの製造方法。

Images