WO2013132775A1 - 誘導電動機およびそれを搭載した天井扇 - Google Patents

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WO2013132775A1
WO2013132775A1 PCT/JP2013/001078 JP2013001078W WO2013132775A1 WO 2013132775 A1 WO2013132775 A1 WO 2013132775A1 JP 2013001078 W JP2013001078 W JP 2013001078W WO 2013132775 A1 WO2013132775 A1 WO 2013132775A1
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WO
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induction motor
slot
stator core
gap width
outer peripheral
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PCT/JP2013/001078
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French (fr)
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謙一 岩田
高田　昌亨
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パナソニック株式会社
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Priority claimed from JP2012052678A external-priority patent/JP5957688B2/ja
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
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    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/04—Asynchronous induction motors for single phase current
    • H02K17/08—Motors with auxiliary phase obtained by externally fed auxiliary windings, e.g. capacitor motors
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    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to an induction motor and a ceiling fan on which the induction motor is mounted.
  • FIG. 13 is a plan view showing a stator iron core of a conventional induction motor
  • FIG. 14 is a plan view of the stator after the winding of the winding of the induction motor is completed.
  • the stator core 200 has a hole 201 that holds a hollow shaft at the center, a plurality of first tooth portions 202 in the vicinity of the outer periphery, and from the first tooth portion 202 to the outer periphery direction. It is comprised from the 2nd tooth
  • the first tooth portion 202 and the second tooth portion 203 form a first slot 204 around which the A-phase winding 209 is wound and a second slot 205 around which the B-phase winding 210 is wound.
  • a first slot opening 206 and a second slot opening 207 are formed radially outward from the first slot 204 and the second slot 205.
  • FIG. 15 is an enlarged view of a stator core of a conventional induction motor.
  • the width w1 of the first slot opening 206 and the width w2 of the second slot opening 207 are preferably smaller in the sense of reducing the excitation current.
  • the first slot 204 is disposed on the inner peripheral side, and the radial dimension of the opening end surface of the first slot opening 206 becomes long. Therefore, the leakage reactance is increased, and a leakage magnetic flux 220 is generated not a little.
  • the leakage magnetic flux 220 increases, the loss of the induction motor increases and the efficiency decreases. Further, in order to improve the characteristics of the induction motor, it is necessary to wind many windings, which increases the material cost.
  • the magnetic flux leakage 220 can be reduced by increasing the width w1 of the first slot opening 206.
  • the width of the second tooth portion 203 is reduced and the magnetic flux density of the second tooth portion 203 is increased, magnetic saturation occurs in an extreme case, the loss of the induction motor is increased, and the efficiency is lowered. Therefore, there has been a demand for a stator core shape that fully considers the characteristics of the induction motor.
  • JP 2009-71913 A Japanese Utility Model Publication No. 61-149954 Japanese Utility Model Publication No. 57-78254
  • the present invention is an induction motor including a circular stator core and a rotor.
  • the stator iron core is provided with a plurality of first slots for applying A-phase windings in an annular shape, and a plurality of second slots for applying B-phase windings are provided on the outer peripheral side of the first slots.
  • the rotor is rotatably attached to the outer peripheral surface of the stator core. A first slot opening, a first slot outer periphery, and a second slot outer periphery communicating radially from the first slot and the second slot to the outer peripheral surface are formed.
  • the gap width W of the opening end faces facing each other in the circumferential direction of the stator core in the first slot opening is 2.0 mm to 4.5 mm
  • the gap width w1 in the outer periphery of the first slot is 0.5 mm to 2.0 mm.
  • the gap width of the outer periphery of the first slot is reduced, the magnetic flux generated between the first slot openings is less likely to leak to the outer periphery. That is, since the leakage magnetic flux in the first slot opening is reduced, an induction motor with low loss and high efficiency can be obtained. Then, the windings are reduced while maintaining a large rotational torque, and the material cost is reduced.
  • FIG. 1 is a side view of a ceiling fan on which the induction motor according to Embodiment 1 of the present invention is mounted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the induction motor.
  • FIG. 3 is a plan view with a partial cross section of the stator of the induction motor.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the stator core of the induction motor.
  • FIG. 5 is a view showing a BH curve and a magnetic permeability of the electromagnetic steel sheet of the induction motor.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the gap width of the slot opening of the induction motor, leakage reactance, and tooth magnetic flux density.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the stator core of the induction motor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side view of a ceiling fan on which the induction motor according to Embodiment 1 of the present invention is mounted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of
  • FIG. 8 is a side view of a ceiling fan on which the induction motor according to Embodiment 3 of the present invention is mounted.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the induction motor.
  • FIG. 10 is a plan view of a partial cross section of the stator of the induction motor.
  • 11 is a cross-sectional view taken along line 11-11 of FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the stator of the induction motor according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view showing a stator core of a conventional induction motor.
  • FIG. 14 is a plan view of the stator that has been wound with the winding of the induction motor.
  • FIG. 15 is an enlarged view of the stator core of the induction motor.
  • FIG. 1 is a side view of a ceiling fan on which the induction motor according to Embodiment 1 of the present invention is mounted.
  • the ceiling fan 1 is a fan attached to the ceiling and is also called a ceiling fan.
  • an induction motor 2 is used as a drive source for the ceiling fan 1.
  • the support column 4 is fixed downward on the ceiling.
  • a hollow shaft 6 is connected to the column 4.
  • An induction motor 2 having blades 3 is attached to the tip of the hollow shaft 6.
  • the induction motor 2 is covered with a main body cover 5 and an upper cover 11.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the induction motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the induction motor 2 is an abduction type capacitor induction motor.
  • the induction motor 2 includes a circular stator core 16 and a rotor 34. Fixed to the hollow shaft 6 is a stator core 16 that is provided with an A-phase winding 8 (inner coil) and a B-phase winding 9 (outer coil) via an insulator 7.
  • the A-phase winding 8 and the B-phase winding 9 indicate either the main winding or the auxiliary winding of the induction motor 2.
  • a rotor core 17 is disposed around the hollow shaft 6 with a gap around the stator core 16.
  • the rotor core 17 is press-fitted and held in the rotor cover 12 to form an abduction type rotor 34.
  • the rotor cover 12 and the upper cover 11 are provided with bearing housing portions 13a and 13b, and the rotor cover 12 and the upper cover 11 are rotatably attached to the hollow shaft 6 via ball bearings 14a and 14b. Yes.
  • the rotor 34 is rotatably attached to the outer peripheral surface 16 a of the stator core 16.
  • FIG. 3 is a plan view with a partial cross section of the stator of the induction motor according to the first embodiment of the present invention.
  • the left half of FIG. 3 is the stator core 16 before winding, and the right half is the stator 20 after winding.
  • the stator 20 includes a stator core 16 in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction of the hollow shaft 6 in FIG.
  • the stator 20 has a center hole 21 for press-fitting and holding the hollow shaft 6 at the center.
  • the stator iron core 16 has a first tooth portion 22 that is annularly positioned on the outer peripheral side of the center hole 21 and winds the A-phase winding 8, and extends further from the first tooth portion 22 to the outer peripheral side.
  • a second toothed portion 23 around which the B-phase winding 9 is wound is wound. Further, a first slot 24 is formed between the adjacent first tooth portion 22 and the first tooth portion 22, and a second slot is formed between the second tooth portion 23 and the second tooth portion 23 extending in a bifurcated manner. 25 is formed. Insulation is provided between the stator core 16 and the respective windings via an insulator 7 made of a resin molded product, thereby forming a stator 20.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the stator core of the induction motor according to the first embodiment of the present invention.
  • a first slot opening 26, a first slot outer periphery 26a, and a second slot outer periphery 27a are formed so as to communicate radially from the first slot 24 and the second slot 25 to the outer peripheral surface 16a of the stator core 16.
  • a rotor core (not shown) is disposed around the stator core 16 via a gap.
  • the first slot 24 is disposed on the inner peripheral side. Since the radial dimension of the opening end face 32 of the first slot opening 26 is increased, the slot leakage reactance is increased, and the leakage magnetic flux 31 is generated. Therefore, the first slot opening 26 has a large gap width W of the opening end face 32.
  • the opening end surface 32 is a surface that forms the first slot opening portions 26 that face each other in the circumferential direction 16 b of the stator core 16.
  • the gap width W is constant.
  • the leakage magnetic flux 31 of the first slot opening 26 is further reduced, and the low-loss and high-efficiency induction motor 2 can be obtained. Then, the windings are reduced while maintaining a large rotational torque, and the material cost is reduced.
  • protrusions 33 facing each other in the circumferential direction 16b of the stator core 16 are provided on the outermost peripheral portion of the first slot opening 26, and the effective area of the outer peripheral surface 16a of the stator core 16 is increased.
  • the exciting current of the stator 20 is reduced, and the low-loss and high-efficiency induction motor 2 can be obtained. That is, the leakage magnetic flux 31 in the first slot opening 26 is reduced and the excitation current of the stator 20 is reduced, so that an efficient induction motor 2 can be obtained.
  • the first slot outer peripheral portion 26 a formed between the first slot opening 26 and the outer peripheral surface 16 a is formed by the protrusion 33.
  • FIG. 5 is a diagram showing a B (magnetic flux density) -H (magnetizing force) curve and magnetic permeability of the electromagnetic steel sheet of the induction motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the horizontal axis represents the magnetizing force H
  • the vertical axis represents the magnetic flux density B on the left side and the magnetic permeability ⁇ on the right side. If the coil current gradually increases from 0, the magnetizing force H increases.
  • the gradient when the magnetizing force H is small is large except when the magnetizing force H is very small (region (a) in FIG. 5), and the magnetic flux density B greatly increases as the magnetizing force H increases ( In FIG. 5, area (b)).
  • the magnetic flux density B decreases, and when the magnetizing force H increases, the slope of the curve suddenly decreases and the magnetic flux density B approaches a constant value (see FIG. 5 (region (c)).
  • the magnetic permeability ⁇ is expressed by B / H and varies greatly depending on the magnetizing force H and the magnetic flux density B.
  • the induction motor 2 rotates the rotor 34 shown in FIG. 2 by generating a rotating magnetic field. At this time, the magnetic flux density B and the magnetizing force H fluctuate around the region (b).
  • the induction motor 2 is set so that the maximum magnetic flux density is 1.25 T or less in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the gap width of the slot opening of the induction motor according to Embodiment 1 of the present invention, leakage reactance, and tooth magnetic flux density.
  • An object of the present invention is to optimize the gap width W of the slot opening in consideration of the leakage reactance and the magnetic flux density of the teeth.
  • the horizontal axis indicates the gap width W in the circumferential direction 16b of the stator core 16 at the slot opening, the left side of the vertical axis forms the leakage reactance, and the right side of the vertical axis forms the first slot opening 26.
  • the magnetic flux density of the second tooth portion 23 is represented.
  • the gap width W of the slot opening increases, the leakage reactance decreases and the leakage magnetic flux 31 shown in FIG. 4 decreases.
  • the gap width W of the first slot opening 26 shown in FIG. 4 is set to 2.0 mm or more from the conventional 1.5 mm. Judged that it was appropriate.
  • the gap width W of the first slot opening 26 when the gap width W of the first slot opening 26 is increased, the tooth width is reduced, so that the magnetic flux density of the second tooth portion 23 is increased.
  • the gap width W of the first slot opening 26 in order to suppress the maximum magnetic flux density to 1.25 T or less, the gap width W of the first slot opening 26 needs to be set to 4.5 mm or less.
  • the gap width W of the first slot opening 26 is preferably in the range of 2.0 mm or more and 4.5 mm or less.
  • the gap width w1 of the first slot outer peripheral portion 26a is 0.5 mm to 2.0 mm, and w1 ⁇ W.
  • the maximum magnetic flux density of the second tooth portion 23 is suppressed to a predetermined value or less, and the leakage magnetic flux 31 is reduced. Further, if the outer diameter of the stator core 16 is smaller than 100 mm, the maximum magnetic flux density of the second tooth portion 23 is significantly increased. If it is larger than 200 mm, the maximum magnetic flux density of the second tooth portion 23 is relatively easily reduced. However, the induction motor is large and the cost cannot be reduced.
  • the outer diameter of the stator core 16 is preferably 100 mm or more and 200 mm or less. Therefore, the leakage magnetic flux 31 of the first slot opening 26 is reduced while the maximum magnetic flux density of the second tooth portion 23 is suppressed, so that the low-loss and high-efficiency induction motor 2 can be obtained.
  • the ratio W / w1 between the gap width W and the gap width w1 is preferably 1.0 to 9.0.
  • the leakage magnetic flux 31 of the first slot opening 26 is reduced without increasing the excitation current. Therefore, a low-loss and high-efficiency induction motor 2 can be obtained, the number of windings can be reduced while maintaining a large rotational torque, and the material cost can be reduced.
  • the ceiling fan 1 shown in FIG. 1 requires the induction motor 2 having a large diameter of the blade 3 and holding a torque sufficient to rotate the blade 3 at a predetermined rotational speed. Therefore, a relatively large induction motor 2 including an abduction type rotor 34 shown in FIG. 2 and a multipolar stator 20 having a plurality of teeth shown in FIG. 3 arranged radially is used. In such a large induction motor 2, reduction of leakage magnetic flux at the slot opening is a big problem. Therefore, the induction motor 2 according to the first embodiment of the present invention is suitable for such a large induction motor 2, and the ceiling fan 1 that achieves both power saving and cost reduction is provided.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the stator core of the induction motor according to the second embodiment of the present invention.
  • the difference from the first embodiment is that the opening end faces 32 facing each other in the circumferential direction 16b of the first slot opening 26 are not parallel to each other, and the gap width W increases toward the first slot 24.
  • the angle ⁇ is given. That is, the gap width W is widened from the first slot outer peripheral portion 26a toward the first slot 24 by a predetermined angle.
  • the shapes of the second tooth portion 23 and the second slot 25 need to be changed.
  • the leakage magnetic flux 31 of the first slot opening 26 is larger as it is closer to the first slot 24, according to the shape of the first slot opening 26 of the second embodiment of the present invention, the leakage reactance is efficiently reduced.
  • the induction motor 2 in the second embodiment of the present invention the effect of reducing the leakage magnetic flux 31 of the first slot opening 26 is increased. Therefore, a low-loss and high-efficiency induction motor 2 can be obtained. Then, the windings are reduced while maintaining a large rotational torque, and the material cost is reduced.
  • the induction motor 2 described in the first and second embodiments of the present invention has been described by providing the first slot opening 26 between the first slot 24 and the first slot outer peripheral portion 26a.
  • the radial dimension to the outer peripheral surface 16a of the second slot 25 is long, an area having a gap width between the gap width w2 of the second slot outer peripheral portion 27a and the gap width of the second slot 25 is provided. Also good.
  • Aluminum has a high ionization tendency, it has low resistance to moisture, particularly salt water, and has a high corrosion rate.
  • an aluminum conductor from which the insulating film on the end of the aluminum wire is removed is connected to a metal terminal and joined.
  • salt water enters the joint between the aluminum wire terminal and the metal terminal, the aluminum corrodes. If the wire diameter of the aluminum wire is thin, it may break at the joint.
  • the various paths are paths that reach the metal terminal from a portion where the thickness of the insulator is thin, such as in the vicinity of the junction between the metal terminal and the terminal block and in the vicinity of the tip of the metal terminal.
  • the various paths are paths that reach the metal terminal from a portion where the thickness of the insulator is thin, such as in the vicinity of the junction between the metal terminal and the terminal block and in the vicinity of the tip of the metal terminal.
  • FIG. 8 is a side view of a ceiling fan on which the induction motor according to Embodiment 3 of the present invention is mounted.
  • the ceiling fan 101 uses an induction motor 102 as a drive source.
  • the support column 104 is fixed downward on the ceiling.
  • a hollow shaft 106 is connected to the column 104.
  • An induction motor 102 having blades 103 is attached to the tip of the hollow shaft 106.
  • the induction motor 102 is covered with a main body cover 105 and an upper cover 111.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the induction motor according to the third embodiment of the present invention.
  • the induction motor 102 is an abduction type capacitor induction motor.
  • a stator core 116 to which an A-phase winding 108 (inner coil) and a B-phase winding 109 (outer coil) are applied via an insulator 107 is fixed to the hollow shaft 106.
  • a rotor core 117 is disposed around the stator core 116 around the hollow shaft 106 with a gap therebetween.
  • the rotor core 117 is press-fitted and held in the rotor cover 112 to form an abduction type rotor.
  • the rotor cover 112 and the upper cover 111 are provided with bearing housing portions 113a and 113b, and the rotor cover 112 and the upper cover 111 are rotatably attached to the hollow shaft 106 via the bearing portions 114a and 114b. Yes.
  • FIG. 10 is a plan view of a partial cross section of the stator of the induction motor according to the third embodiment of the present invention.
  • the stator core 116 a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction of the hollow shaft 106 in FIG.
  • the stator 120 has a center hole 121 for press-fitting and holding the hollow shaft 106 at the center.
  • the stator core 116 has a first tooth portion 122 that is annularly positioned on the outer peripheral side of the center hole 121 and winds the A-phase winding 108, and extends further from the first tooth portion 122 to the outer peripheral side.
  • a first slot 124 is formed between the adjacent first tooth portion 122 and the first tooth portion 122
  • a second slot is formed between the second tooth portion 123 and the second tooth portion 123 extending in a bifurcated manner. 125 is formed.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line 11-11 in FIG. 10, and shows a coating state of the joint 127.
  • Aluminum wire is used for the A-phase winding 108 and the B-phase winding 109.
  • a terminal block 119 made of a resin molded product is fastened to the stator core 116 with screws 126.
  • a metal terminal 118 is inserted and held in the terminal block 119.
  • the terminals of the lead wire 108a of the A-phase winding 108 and the lead wire 109a of the B-phase winding 109 are connected to the metal terminal 118 and soldered.
  • the joint 127 is coated with the insulating layer 115 from above.
  • the lead wire 108a of the A-phase winding 108 using the aluminum wire and the lead wire 109a of the B-phase winding 109 were mounted on the terminal block 119 after removing the insulating coating on the respective terminals. It is connected to the metal terminal 118 and soldered.
  • the metal terminal 118 is brass plated with nickel or the like.
  • the purpose of the third embodiment of the present invention is to prevent salt water from entering the joint 127 between the end of the lead wire 108a and the lead wire 109a of the aluminum wire and the metal terminal 118 as described above. That is, the insulating layer 115 in which corrosion of aluminum is suppressed is formed.
  • the polyolefin resin as the innermost layer 131 is first formed on the insulating layer 115 provided at the joining portion 127 between each terminal of the aluminum lead wire 108 a and the lead wire 109 a and the metal terminal 118.
  • the coating is formed so as to cover.
  • the role of the innermost layer 131 is to widely protect the joint 127 and the periphery of the metal terminal base 134 including the uneven portion by using a synthetic resin having a low viscosity. Therefore, a polyolefin resin capable of forming an insulating coating with good moisture resistance is suitable. As a result, the resin sufficiently enters the joint 127 and particularly the recess near the base of the metal terminal base 134, and can be reliably protected without voids and bubbles.
  • the innermost layer 131 is applied and formed manually by brushing or the like, or by a dispenser type automatic application device and a dip device. Such an innermost layer 131 is formed by natural drying in a few minutes, so that workability is good and process management is also easy.
  • the viscosity of the polyolefin resin is preferably in the range of 0.05 Pa ⁇ s to 0.80 Pa ⁇ s from various experimental results.
  • the outermost layer 133 of the insulating layer 115 an epoxy resin is applied so as to cover the innermost layer 131, and the insulating layer 115 has a two-layer structure.
  • the total thickness of the insulating layer 115 is at least 0.5 mm.
  • the role of the outermost layer 133 is to secure the thickness of the periphery of the joint portion 127 and particularly the tip portion 135 of the metal terminal by using a synthetic resin having a high viscosity to cover the whole. Therefore, an epoxy resin having a high viscosity at the time of application is suitable. Thereby, the thickness of the insulating layer 115 in the vicinity of the joint 127 and the vicinity of the metal terminal tip 135 is ensured.
  • the outermost layer 133 can be applied by a dispenser type automatic application device or the like, the workability is good and the process management is easy.
  • the viscosity of the epoxy resin is 10 Pa ⁇ s or less, the resin of the insulating layer 115 hangs down without being maintained in shape after application, and the vicinity of the metal terminal tip 135 becomes thin. Therefore, in order to coat and form the outermost layer 133 by the above method, the viscosity of the epoxy resin is preferably in the range of 10 Pa ⁇ s to 300 Pa ⁇ s.
  • the epoxy resin used for the outermost layer 133 is a thermosetting resin and can be thermoset in a drying furnace at 120 ° C. to 130 ° C.
  • the varnish impregnation equipment is used in the conventional process, the epoxy resin is sufficiently cured in the preheating process performed before the varnish impregnation. For this reason, it is not necessary to add a new heating equipment, so that extra equipment and man-hours are not required. Thus, a strong outermost layer 133 is formed after thermosetting.
  • the characteristic structures of the innermost layer 131 and the outermost layer 133 have been described.
  • a desired effect cannot be obtained.
  • the polyolefin resin is used for the insulating layer 115
  • an epoxy resin is used for the insulating layer 115, it is difficult to apply and form the insulating layer 115 reliably without gaps and bubbles to the vicinity of the base of the metal terminal base 134 because of its high viscosity. Therefore, in order to prevent the salt water from entering the joint 127 and to form the insulating layer 115 in which the corrosion of aluminum is suppressed, it is necessary to use the combination of the above materials and the setting conditions.
  • the lead wire 108a and the lead wire 109a of the aluminum wire are solder-bonded by connecting the aluminum conductor to the metal terminal 118 after the insulating coating of each terminal is removed.
  • a film made of aluminum oxide (melting point: 2020 ° C.) is formed on the surface of the aluminum conductor, which prevents solder bonding between the aluminum conductor and the metal terminal 118. Therefore, the aluminum oxide film needs to be removed.
  • the oxide film remains as it is, solder is not attached to the oxide film and the finish is incomplete. For this reason, the part which aluminum exposes arises.
  • the insulating layer 115 is formed by the combination of the above materials and the setting conditions, even if the solder finish of the joint 127 is incomplete and aluminum is exposed, it is protected from penetration of salt water or the like.
  • the polyolefin resin of the innermost layer 131 has a higher elongation rate than the epoxy resin of the outermost layer 133.
  • the induction motor 102 is absorbed in the innermost layer 131 having a high elongation rate.
  • the occurrence of cracks and peeling in the outermost layer 133 is prevented, the exposure of the joint 127 and the intrusion of salt water are prevented, corrosion of the aluminum wire is suppressed, and high quality is maintained.
  • the metal terminals 118 are arranged in the vertical direction so as to be perpendicular to the stator core 116 and coated. However, for example, the metal terminals 118 are arranged in the horizontal direction with respect to the stator core 116 regardless of the direction. It may be arranged.
  • the ceiling fan 101 shown in FIG. 8 has a large diameter of the blades 103, and the induction motor 102 holding the torque sufficient to rotate the blades 103 at a predetermined rotational speed is required. Therefore, the induction motor 102 includes an abduction type rotor and a multipolar stator 120 in which a plurality of teeth are arranged radially, and is relatively large.
  • the induction motor 102 for the ceiling fan 101 has a problem that it is relatively heavy and has a long winding length. That is, the induction motor 102 according to the third embodiment of the present invention is suitable, and it is possible to provide the ceiling fan 101 that achieves weight reduction and cost reduction and maintains high quality.
  • the induction motor 102 according to the third embodiment of the present invention is also suitable for a device that circulates air, such as a ventilation fan. That is, in a ventilation fan or the like, the induction motor 102 that drives the impeller is disposed in the air path generated by the impeller. Since such a blower is used in various environments such as coastal areas, it is necessary to protect the induction motor from electrolytic corrosion. Induction motor 102 of Embodiment 3 of the present invention can provide a blower that keeps the quality high in order to efficiently prevent exposure of joint 127 and suppress corrosion of the aluminum wire.
  • the induction motor 102 includes the stator core 116, the stator windings, the stator 120, and the rotor as shown in FIGS. .
  • the stator core 116 is provided with a plurality of slots in an annular shape.
  • the stator winding is wound around the stator core 116.
  • the stator 120 includes a terminal block 119 equipped with metal terminals 118 for joining the ends of the stator windings.
  • the rotor is rotatably attached to the side surface of the stator core 116.
  • An aluminum wire is used for at least a part of the stator winding. The end of the aluminum wire and the metal terminal 118 are joined by solder or the like.
  • two or more insulating layers 115 made of a synthetic resin are formed so as to cover the entire joint 127.
  • the insulating layer 115 is coated on the joint 127 so that the viscosity increases from the innermost layer 131 toward the outer layer.
  • the insulating layer 115 applied to the joint 127 between the aluminum wire terminal and the metal terminal 118 first uses a synthetic resin having a low viscosity for the innermost layer 131 to form the joint 127 and particularly the metal terminal base 134 including an uneven portion. Widely protect the surroundings.
  • a synthetic resin having a high viscosity for the outermost layer 133 it is possible to secure the thickness of the periphery of the joint portion 127 and particularly the tip portion 135 of the metal terminal and cover the whole. Therefore, the exposure of the joint 127 is prevented efficiently, corrosion of the aluminum wire is suppressed, and the induction motor 102 that maintains high quality can be obtained.
  • the aluminum wire is used for the stator winding, the material cost is reduced and the weight is reduced.
  • the resin used for the innermost layer 131 has a viscosity in the range of 0.05 Pa ⁇ s to 0.80 Pa ⁇ s.
  • the insulating layer 115 provided at the joint 127 between the aluminum wire terminal and the metal terminal 118 uses a synthetic resin having a low viscosity for the innermost layer 131, and the metal terminal base 134 including the joint 127 and the uneven portion in particular. Widely protect the surroundings. Therefore, the exposure of the joint 127 is prevented efficiently, corrosion of the aluminum wire is suppressed, and the induction motor 102 that maintains high quality can be obtained.
  • the resin used for the innermost layer 131 is preferably a polyolefin resin. As a result, an insulating coating with good moisture resistance is formed on the innermost layer 131. Therefore, the exposure of the joint 127 is prevented efficiently, corrosion of the aluminum wire is suppressed, and the induction motor 102 that maintains high quality can be obtained.
  • the viscosity of the resin used for the outermost layer 133 is preferably in the range of 10 Pa ⁇ s to 300 Pa ⁇ s.
  • the insulating layer 115 provided at the joint 127 between the aluminum wire terminal and the metal terminal 118 uses a synthetic resin having a high viscosity for the outermost layer 133, and the peripheral layer between the joint 127 and particularly the metal terminal tip 135. Thickness is secured and the whole is covered. Therefore, the exposure of the joint 127 is prevented efficiently, corrosion of the aluminum wire is suppressed, and the induction motor 102 that maintains high quality can be obtained.
  • the resin used for the outermost layer 133 is preferably a thermosetting resin.
  • a thermosetting resin an epoxy resin is preferable.
  • the insulating layer 115 provided at the joint 127 between the aluminum wire terminal and the metal terminal 118 is formed of a thermosetting resin having a high viscosity for the outermost layer 133, thereby forming a strong insulating layer 115 after thermosetting. Is done. Therefore, the thickness around the joint 127 and particularly the metal terminal tip 135 is secured and protected. As a result, the joint 127 is efficiently prevented from being exposed and corrosion of the aluminum wire is suppressed, so that the induction motor 102 that maintains high quality can be obtained.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the stator of the induction motor according to the fourth embodiment of the present invention, and shows the coating state of the joint 127.
  • the insulating layer 115 provided at the joint 127 between each end of the lead wire 108a and the lead wire 109a of the aluminum wire and the metal terminal 118 has a polyolefin resin as an innermost layer 131 first. It is applied to cover. Next, a silicon resin is applied as an intermediate layer 132 so as to cover it, and finally an epoxy resin is applied as an outermost layer 133 so as to cover it.
  • the total thickness of the insulating layer 115 is at least 0.5 mm.
  • the point different from the third embodiment in FIG. 12 is that a silicon resin is added to the intermediate layer 132.
  • Silicone resin has a viscosity higher than that of the innermost layer 131 and lower than that of the outermost layer 133. Therefore, as the intermediate layer 132 is made of silicon resin, the thickness of the periphery of the metal terminal base 134 including the concavo-convex portions is more effectively secured, and the desired insulating layer 115 is formed.
  • the elongation rate of the silicon resin used for the intermediate layer 132 has a property between the polyolefin resin used for the innermost layer 131 and the epoxy resin used for the outermost layer 133.
  • the innermost layer 131 and the intermediate layer 132 having a high elongation rate absorb. This prevents cracks and delamination in the outermost layer 133, thereby preventing the joint 127 from being exposed and salt water from entering, increasing the corrosion inhibition effect of the aluminum wire, and maintaining higher quality. Be drunk.
  • aluminum wires are used for the A-phase winding 108 and the B-phase winding 109, but some of them are aluminum wires and the rest are copper wires. Also good.
  • the induction motor 102 is an abduction type, it may be an inversion type.
  • the induction motor 102 is a capacitor induction motor, it may be a direct current motor, a so-called DC motor.
  • blower is a ceiling fan, it may be a ventilation fan.
  • the insulating layer 115 is provided with the intermediate layer 132 between the innermost layer 131 and the outermost layer 133.
  • the resin used for the intermediate layer 132 may be a silicon resin.
  • a silicon resin having a viscosity higher than that of the innermost layer 131 and lower than that of the outermost layer 133 is used for the intermediate layer 132 of the insulating layer 115 provided at the joint 127 between the aluminum wire terminal and the metal terminal 118.
  • the thickness of the periphery of the joint part 127 and the metal terminal base part 134 including the uneven part is ensured.
  • the joint 127 is efficiently prevented from being exposed and corrosion of the aluminum wire is suppressed, so that the induction motor 102 that maintains high quality can be obtained.
  • the induction motor of the present invention is useful as a driving motor such as a ceiling fan or a ventilation fan.

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Abstract

誘導電動機の固定子鉄心（１６）にはＡ相巻線を施す複数の第１スロット（２４）が円環状に設けられ、第１スロット（２４）の外周側にＢ相巻線を施す複数の第２スロット（２５）が設けられている。そして第１スロット開口部（２６）と第１スロット外周部（２６ａ）、および第２スロット外周部（２７ａ）が形成されている。また第１スロット開口部（２６）のギャップ幅Ｗは、２．０ｍｍ以上４．５ｍｍ以下、第１スロット外周部（２６ａ）のギャップ幅ｗ１は０．５ｍｍ～２．０ｍｍとし、かつ、ｗ１＜Ｗとしている。

Description

誘導電動機およびそれを搭載した天井扇
　本発明は、誘導電動機およびそれを搭載した天井扇に関する。
　従来、複数の歯部が放射状に配設された固定子を備え、スロット開口部の漏れ磁束を低減して高効率化を図っている誘導電動機においては、一体型の固定子鉄心に適当な絶縁処理が施され、同心円状に２相の巻線が巻装されている。（例えば、特許文献１～３参照）。
　以下、その誘導電動機について、図１３から図１５を参照しながら説明する。図１３は従来の誘導電動機の固定子鉄心を示す平面図、図１４は同誘導電動機の巻線の巻装を完了した固定子の平面図である。図１３、図１４に示すように固定子鉄心２００は、中心に中空軸を保持する孔２０１を有し、その外周近傍に複数の第１歯部２０２と、第１歯部２０２から外周方向に二股に延設する第２歯部２０３とから構成される。第１歯部２０２と第２歯部２０３とによって、Ａ相巻線２０９が巻装される第１スロット２０４と、Ｂ相巻線２１０が巻装される第２スロット２０５とが形成されている。また、第１スロット２０４および第２スロット２０５から放射状に外周方向へ向けて、第１スロット開口部２０６および第２スロット開口部２０７が形成されている。
　Ａ相巻線２０９およびＢ相巻線２１０に電流が流れると、その電流による起磁力のため固定子鉄心２００には磁束が生じる。この磁束は回転子（図示せず）と鎖交して回転トルクが得られ、回転子が回転する。
　ところが、このような従来の誘導電動機では、以下のような課題を有している。固定子鉄心２００に流れる磁束の大部分は回転子と鎖交して誘導電動機本来の作用を生じるが、一部分は漏れ磁束となり自分自身とだけ鎖交していた。
　図１５は、従来の誘導電動機の固定子鉄心の拡大図である。図１５に示すように第１スロット開口部２０６の幅ｗ１、第２スロット開口部２０７の幅ｗ２は励磁電流を少なくするという意味では小さいほうが良い。しかし、この種の誘導電動機においては第１スロット２０４が内周側に配設され、第１スロット開口部２０６の開口端面の径方向寸法が長くなる。そのため、漏れリアクタンスが大きくなり、少なからず漏れ磁束２２０が生じる。漏れ磁束２２０が増大すると、誘導電動機の損失が増加し、効率が低下する。また、誘導電動機の特性を改善するには巻線を多く巻く必要があり、材料コストが増大する。
　上述の問題を解決するために、第１スロット開口部２０６の幅ｗ１を広げると、磁束漏れ２２０は低減できる。しかしながら、第２歯部２０３の幅を狭めることになり、第２歯部２０３の磁束密度が増加するため、極端な場合は磁気飽和して、誘導電動機の損失が増加し、効率が低下する。従って、誘導電動機の特性を充分に考慮した固定子鉄心の形状が求められていた。
特開２００９－７１９１３号公報 実開昭６１－１４９９５４号公報 実開昭５７－７８２５４号公報
　本発明は、円形状の固定子鉄心と、回転子とを備えた誘導電動機である。固定子鉄心にはＡ相巻線を施す複数の第１スロットが円環状に設けられ、第１スロットの外周側にＢ相巻線を施す複数の第２スロットが設けられている。回転子は、固定子鉄心の外周面に対向して回転可能に取り付けられている。そして第１スロットおよび第２スロットから放射状に外周面まで連通する第１スロット開口部と第１スロット外周部、および第２スロット外周部が形成されている。また第１スロット開口部の固定子鉄心の周方向に互いに向かい合う開口端面のギャップ幅Ｗは、２．０ｍｍ以上４．５ｍｍ以下、第１スロット外周部のギャップ幅ｗ１は０．５ｍｍ～２．０ｍｍとし、かつ、ｗ１＜Ｗとしている。
　第１スロット外周部のギャップ幅を小さくしているので、第１スロット開口部の間において発生する磁束は、その外周側に漏れ難くなる。すなわち、第１スロット開口部の漏れ磁束が低減されるので、低損失かつ高効率の誘導電動機が得られる。そして、大きな回転トルクが保持されたまま巻線が減少し、材料コストが低減する。
図１は、本発明の実施の形態１の誘導電動機を搭載した天井扇の側面図である。 図２は、同誘導電動機の構成を示す断面図である。 図３は、同誘導電動機の固定子の部分断面による平面図である。 図４は、同誘導電動機の固定子鉄心の拡大図である。 図５は、同誘導電動機の電磁鋼板のＢ－Ｈ曲線および透磁率を示す図である。 図６は、同誘導電動機のスロット開口部のギャップ幅と漏れリアクタンスおよび歯部磁束密度との関係を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態２の誘導電動機の固定子鉄心の拡大図である。 図８は、本発明の実施の形態３の誘導電動機を搭載した天井扇の側面図である。 図９は、同誘導電動機の全体構成を示す断面図である。 図１０は、同誘導電動機の固定子の部分断面による平面図である。 図１１は、図１０の１１－１１線断面図である。 図１２は、本発明の実施の形態４の誘導電動機の固定子の断面図である。 図１３は、従来の誘導電動機の固定子鉄心を示す平面図である。 図１４は、同誘導電動機の巻線の巻装を完了した固定子の平面図である。 図１５は、同誘導電動機の固定子鉄心の拡大図である。
　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。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１の誘導電動機を搭載した天井扇の側面図である。天井扇１は、天井に取り付けられる扇風機であり、シーリングファンとも呼ばれる。図１に示すように天井扇１の駆動源として、誘導電動機２が利用される。支柱４は、天井に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を備えた誘導電動機２が取り付けられている。誘導電動機２は本体カバー５と、上部カバー１１とにより覆われている。
　図２は、本発明の実施の形態１の誘導電動機の構成を示す断面図である。誘導電動機２は、外転型のコンデンサ誘導電動機である。誘導電動機２は、円形状の固定子鉄心１６と、回転子３４とを備えている。中空軸６には、インシュレータ７を介してＡ相巻線８（内側コイル）およびＢ相巻線９（外側コイル）を施した固定子鉄心１６が固定されている。ここで、Ａ相巻線８、Ｂ相巻線９とは、誘導電動機２の主巻線、補助巻線のどちらかを指している。すなわち、Ａ相巻線８が主巻線の場合、Ｂ相巻線９が補助巻線となり、Ａ相巻線８が補助巻線の場合、Ｂ相巻線９が主巻線となる。固定子鉄心１６の周囲に空隙を介し、中空軸６を中心として回転子鉄心１７が配設されている。そして回転子鉄心１７は、回転子カバー１２に圧入保持されて、外転型の回転子３４としている。
　また、回転子カバー１２及び上部カバー１１には、軸受ハウジング部１３ａ、１３ｂが設けられ、玉軸受１４ａ、１４ｂを介して回転子カバー１２及び上部カバー１１が中空軸６に回転可能に取り付けられている。また回転子３４は、固定子鉄心１６の外周面１６ａに対向して回転可能に取り付けられている。
　図３は、本発明の実施の形態１の誘導電動機の固定子の部分断面による平面図である。図３の左半分は巻線前の固定子鉄心１６、右半分は巻線後の固定子２０である。固定子２０は、複数枚の電磁鋼板が図２の中空軸６の軸方向に積層した固定子鉄心１６を備えている。また固定子２０は、中心部に中空軸６を圧入保持する中心孔２１を有している。そして固定子鉄心１６には、中心孔２１の外周側に円環状に位置してＡ相巻線８を巻装する第１歯部２２と、第１歯部２２から更に外周側に二股に延設してＢ相巻線９を巻装する第２歯部２３とが形成されている。また、隣り合う第１歯部２２と第１歯部２２との間に第１スロット２４が形成され、二股に延設した第２歯部２３と第２歯部２３との間に第２スロット２５が形成されている。固定子鉄心１６とそれぞれの巻線との間には樹脂成型品からなるインシュレータ７を介して絶縁が施され、固定子２０が構成されている。
　図４は、本発明の実施の形態１の誘導電動機の固定子鉄心の拡大図である。第１スロット２４および第２スロット２５から放射状に固定子鉄心１６の外周面１６ａまで連通する第１スロット開口部２６と第１スロット外周部２６ａ、および第２スロット外周部２７ａが形成されている。固定子鉄心１６の周囲には、空隙を介し回転子鉄心（図示せず）が配設されている。図３に示すＡ相巻線８およびＢ相巻線９に電流が流れると、その電流による起磁力のため固定子鉄心１６には磁束が生じる。この磁束は図２に示す回転子３４と鎖交して回転トルクが得られ、回転子３４が回転する。
　図４に示すように本発明の実施の形態１の誘導電動機２においては、第１スロット２４が内周側に配設されている。第１スロット開口部２６の開口端面３２の径方向寸法が長くなるため、スロット漏れリアクタンスが大きくなり、少なからず漏れ磁束３１が生じる。そのため第１スロット開口部２６では、開口端面３２のギャップ幅Ｗが大きく取られている。ここで開口端面３２とは、固定子鉄心１６の周方向１６ｂに互いに向かい合っている第１スロット開口部２６を形成している面である。
　また図４に示すようにギャップ幅Ｗは、一定にしている。その結果、第１スロット開口部２６の漏れ磁束３１がより低減するので、低損失かつ高効率の誘導電動機２が得られる。そして、大きな回転トルクを保持したまま巻線が減少し、材料コストが低減する。
　一方、第１スロット開口部２６の最外周部には、固定子鉄心１６の周方向１６ｂに互いに向かい合う突起３３が設けられ、固定子鉄心１６の外周面１６ａの実効面積が増加している。これにより、固定子２０の励磁電流が少なくなり、低損失かつ高効率の誘導電動機２が得られる。すなわち、第１スロット開口部２６における漏れ磁束３１が少なくなり、固定子２０の励磁電流が少なくなるので、効率の良い誘導電動機２が得られる。ここで第１スロット開口部２６と外周面１６ａとの間に形成される第１スロット外周部２６ａは、突起３３により形成されている。
　図５は、本発明の実施の形態１の誘導電動機の電磁鋼板のＢ（磁束密度）－Ｈ（磁化力）曲線および透磁率を示す図である。図５において横軸は磁化力Ｈを表し、縦軸は左側が磁束密度Ｂ、右側が透磁率μを表している。コイル電流が０から次第に増加すれば、磁化力Ｈは増加する。Ｂ－Ｈ曲線において、磁化力Ｈが微小（図５では領域（ａ））のときを除き磁化力Ｈが小さいときの傾きは大きく、磁化力Ｈの増加に対し磁束密度Ｂは大きく増加する（図５では領域（ｂ））。しかしＢ－Ｈ曲線の湾曲点に達すると磁束密度Ｂの増し方が減り、これより磁化力Ｈが増大すると曲線の傾きが急に小さくなり、磁束密度Ｂは一定の値に近づいてくる（図５では領域（ｃ））。領域（ｃ）では、磁化力Ｈが増しても磁束密度Ｂがほとんど増加しなくなり磁気飽和が生じる。また、透磁率μはＢ／Ｈにより表され、磁化力Ｈおよび磁束密度Ｂによって大きく変化する。誘導電動機２は回転磁界を発生させることにより図２の回転子３４を回転させるが、その際磁束密度Ｂと磁化力Ｈは領域（ｂ）の辺りを変動する。
　従来の誘導電動機を種々検討した結果、この種の誘導電動機においては、最大磁束密度をＢ－Ｈ曲線の湾曲点以下、つまり最大透磁率付近までに設計すると、磁気飽和による損失の増加および効率の低下が生じない。従って誘導電動機２は、図５において最大磁束密度が１．２５Ｔ以下になるように設定された。
　図６は、本発明の実施の形態１の誘導電動機のスロット開口部のギャップ幅と漏れリアクタンスおよび歯部磁束密度との関係を示す図である。本発明の目的は、漏れリアクタンスと歯部の磁束密度とを考慮してスロット開口部のギャップ幅Ｗを最適化することである。
　ここで、スロット開口部のギャップ幅Ｗの選定について説明する。固定子鉄心１６に形成された各スロットの形状は、変化させないこととした。図６において、横軸はスロット開口部の固定子鉄心１６の周方向１６ｂのギャップ幅Ｗを、縦軸の左側が漏れリアクタンスを、また縦軸の右側が第１スロット開口部２６を形成して成る第２歯部２３の磁束密度を表している。図６に示すように、スロット開口部のギャップ幅Ｗが広くなると、漏れリアクタンスは減少し図４に示す漏れ磁束３１は低減する。ここで従来の誘導電動機から漏れリアクタンスを１５％以上低減させることを目標とした場合、図４に示す第１スロット開口部２６のギャップ幅Ｗを従来の１．５ｍｍから、２．０ｍｍ以上に設定することが適切であると判断した。
　一方、第１スロット開口部２６のギャップ幅Ｗが広くなると、歯幅は狭まるため第２歯部２３の磁束密度が増加する。前述のように最大磁束密度が１．２５Ｔ以下に抑制されるためには、第１スロット開口部２６のギャップ幅Ｗは４．５ｍｍ以下に設定する必要がある。
　従って以上の関係から、第１スロット開口部２６のギャップ幅Ｗは、２．０ｍｍ以上、４．５ｍｍ以下の範囲がよい。また第１スロット外周部２６ａのギャップ幅ｗ１は、０．５ｍｍ～２．０ｍｍとし、かつｗ１＜Ｗとする。
　その結果、第２歯部２３の最大磁束密度は所定の値以下に抑制され、漏れ磁束３１が低減する。また、固定子鉄心１６の外径は、１００ｍｍより小さいと第２歯部２３の最大磁束密度の増大が顕著となり、２００ｍｍより大きいと第２歯部２３の最大磁束密度は比較的容易に低減されるが誘導電動機は大型となり低コスト化が図れない。
　そのため固定子鉄心１６の外径は、１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下が好ましい。これにより、第２歯部２３の最大磁束密度が抑制されながら第１スロット開口部２６の漏れ磁束３１が低減されるので、低損失かつ高効率の誘導電動機２が得られる。
　また、ギャップ幅Ｗとギャップ幅ｗ１との比率Ｗ／ｗ１は、１．０～９．０にするのがよい。これにより励磁電流が増大することなく、第１スロット開口部２６の漏れ磁束３１が低減される。その結果、低損失かつ高効率の誘導電動機２が得られる。そして、大きな回転トルクが保持されたまま巻線が減少し、材料コストが低減する。
　このように本発明の実施の形態１における誘導電動機２によれば、励磁電流が増大することなく、第１スロット開口部２６の漏れ磁束３１が低減される。そのため、低損失かつ高効率の誘導電動機２が得られ、大きな回転トルクが保持されたまま巻線が減少し、材料コストが低減する。
　また図１に示す天井扇１は、羽根３の径が大きく、羽根３を所定の回転数により回転させるだけのトルクを保持した誘導電動機２が必要となる。そのため、図２に示す外転型の回転子３４と、図３に示す複数の歯部を放射状に配設した多極の固定子２０とを備えた比較的大型の誘導電動機２が用いられる。このような大型の誘導電動機２においては、スロット開口部の漏れ磁束低減が大きな課題となる。そこで、このような大型の誘導電動機２には、本発明の実施の形態１による誘導電動機２が適し、省電力化と低コスト化とが両立する天井扇１が提供される。
　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２では、実施の形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略し、異なる点のみを説明する。図７は、本発明の実施の形態２の誘導電動機の固定子鉄心の拡大図である。図７において実施の形態１と異なる点は、第１スロット開口部２６の周方向１６ｂに互いに向かい合う開口端面３２が互いに平行ではなく、第１スロット２４に向けてギャップ幅Ｗが増大するように所定の角度θをつけて構成されている。すなわちギャップ幅Ｗは、第１スロット外周部２６ａから第１スロット２４に向けて所定の角度により拡がっている。
　第１スロット開口部２６が所定の角度θにて拡大するため、第２歯部２３と第２スロット２５との形状は変更される必要がある。しかし、第１スロット開口部２６の漏れ磁束３１は第１スロット２４に近いほど大きいため、本発明の実施の形態２の第１スロット開口部２６の形状によれば、効率良く漏れリアクタンスが低減される。
　このように本発明の実施の形態２における誘導電動機２によれば、第１スロット開口部２６の漏れ磁束３１が低減される効果が増大する。そのため、低損失かつ高効率の誘導電動機２が得られる。そして、大きな回転トルクが保持されたまま巻線が減少し、材料コストが低減する。
　なお、本発明の実施の形態１及び実施の形態２において説明した誘導電動機２は、第１スロット２４と第１スロット外周部２６ａとの間に第１スロット開口部２６を設けて説明した。しかし、第２スロット２５の外周面１６ａまでの径方向寸法が長い場合は、第２スロット外周部２７ａのギャップ幅ｗ２と第２スロット２５のギャップ幅との間のギャップ幅を有する領域を設けてもよい。
　（実施の形態３）
　図２に示すＡ相巻線８、Ｂ相巻線９は、銅価格の高騰によりアルミニウム線が使用されるようになってきた。しかしアルミニウム線には、以下の問題がある。
　金属は、水分と酸素とが共存すれば腐食する。アルミニウムはイオン化傾向が大きいため水分、特に塩水に対し耐性が低く腐食速度が速い。巻線にアルミニウム線が用いられる場合、アルミニウム線端末の絶縁被膜を除去したアルミニウム導体が金属端子につなげられて接合される。しかし、アルミニウム線端末と金属端子との接合部に塩水が浸入するとアルミニウムが腐食する。アルミニウム線の線径が細いと、接合部において断線する場合がある。
　そのため、接合部に絶縁物が塗布され、塩水の浸入を防ぐ方法があるが、接合部が十分に保護されていないと、塩水は様々な経路から接合部に浸入する。様々な経路とは例えば、金属端子と端子台との接合部付近、および金属端子の先端付近等の絶縁物の肉厚が薄い部分から金属端子に達する経路である。絶縁物の極めて小さな数μｍ程度のピンホールであっても、塩水は浸入し接合部に至る。従って、絶縁物の物理特性を十分に考慮して絶縁層が構成されないと、アルミニウムは腐食する。
　そこで本発明の実施の形態３、４では、固定子巻線にアルミニウム線を用いてもアルミニウム線が腐食をおこさない方法について説明する。
　最初に、巻線にアルミニウム線を用いた誘導電動機１０２、誘導電動機１０２を搭載した天井扇１０１について説明する。図８は、本発明の実施の形態３の誘導電動機を搭載した天井扇の側面図である。天井扇１０１は、駆動源として誘導電動機１０２が利用される。支柱１０４は、天井に下向きに固定されている。支柱１０４には、中空軸１０６が接続されている。中空軸１０６の先端に、羽根１０３を備えた誘導電動機１０２が取り付けられている。誘導電動機１０２は本体カバー１０５と、上部カバー１１１とにより覆われている。
　図９は、本発明の実施の形態３の誘導電動機の全体構成を示す断面図である。誘導電動機１０２は、外転型のコンデンサ誘導電動機である。中空軸１０６には、インシュレータ１０７を介してＡ相巻線１０８（内側コイル）およびＢ相巻線１０９（外側コイル）を施した固定子鉄心１１６が固定されている。固定子鉄心１１６の周囲に空隙を介し、中空軸１０６を中心として回転子鉄心１１７が配設されている。そして回転子鉄心１１７は、回転子カバー１１２に圧入保持されて、外転型の回転子としている。また、回転子カバー１１２及び上部カバー１１１には、軸受ハウジング部１１３ａ、１１３ｂが設けられ、軸受部１１４ａ、１１４ｂを介して回転子カバー１１２及び上部カバー１１１が中空軸１０６に回転可能に取り付けられている。
　図１０は、本発明の実施の形態３の誘導電動機の固定子の部分断面による平面図である。固定子鉄心１１６は、複数枚の電磁鋼板が図９の中空軸１０６の軸方向に積層されている。固定子１２０は、中心部に中空軸１０６を圧入保持する中心孔１２１を有している。そして固定子鉄心１１６には、中心孔１２１の外周側に円環状に位置してＡ相巻線１０８を巻装する第１歯部１２２と、第１歯部１２２から更に外周側に二股に延設してＢ相巻線１０９を巻装する第２歯部１２３とが形成されている。また、隣り合う第１歯部１２２と第１歯部１２２との間に第１スロット１２４が形成され、二股に延設した第２歯部１２３と第２歯部１２３との間に第２スロット１２５が形成されている。
　図１１は図１０の１１－１１線断面図であり、接合部１２７のコーティングの状態を示す図である。Ａ相巻線１０８およびＢ相巻線１０９には、アルミニウム線が用いられている。固定子鉄心１１６には樹脂成形品からなる端子台１１９が、ねじ１２６により締結されている。端子台１１９には、金属端子１１８が挿入保持されている。Ａ相巻線１０８の引出線１０８ａ、およびＢ相巻線１０９の引出線１０９ａの各端末は、金属端子１１８につなげて半田接合されている。接合部１２７には、上から絶縁層１１５によるコーティングが施されている。
　図１１に示すようにアルミニウム線を用いたＡ相巻線１０８の引出線１０８ａ、およびＢ相巻線１０９の引出線１０９ａはそれぞれの端末の絶縁被膜を除去した後、端子台１１９に装備された金属端子１１８につなげられ、半田接合が施される。金属端子１１８は、黄銅にニッケル等のめっきが施されている。
　塩水が接合部１２７に浸入する経路は、大きく２つある。そのうちの１つは、端子台１１９から金属端子基部１３４を経由して接合部１２７に至る場合である。もう１つは、絶縁層１１５の上方部から金属端子先端部１３５を経由して接合部１２７に至る場合である。いずれも、絶縁層１１５の形成が不十分なことが原因である。前者については金属端子基部１３４付近が、凹凸部を含むことから特に凹部に樹脂が入り込まず空隙および気泡が生じる。後者については絶縁層１１５の樹脂が、塗布後に形状を保てず垂れて金属端子先端部１３５付近が薄肉になるためである。絶縁物の極めて小さな数μｍ程度のピンホールであっても、塩水は浸透する。
　本発明の実施の形態３の目的は、前述のようにアルミニウム線の引出線１０８ａおよび引出線１０９ａの端末と、金属端子１１８との接合部１２７に塩水が浸入することを防ぐことである。すなわち、アルミニウムの腐食が抑制される絶縁層１１５が形成されることである。
　次に、実施の形態３における特徴的な構造について説明する。
　図１１において、アルミニウム線の引出線１０８ａおよび引出線１０９ａの各端末と、金属端子１１８との接合部１２７に設けられる絶縁層１１５には、まず最内層１３１としてポリオレフィン系樹脂が接合部１２７の全体を覆うように塗布形成されている。最内層１３１の役割は、粘度の低い合成樹脂を用いて、接合部１２７と特に凹凸部を含む金属端子基部１３４の周辺とを幅広く保護することにある。そのため、耐湿性の良い絶縁コーティングを形成することが可能なポリオレフィン樹脂が適している。これにより接合部１２７と、特に金属端子基部１３４の根元付近の凹部とにも樹脂が十分に入り込み、空隙および気泡なく確実に保護することができる。
　また、最内層１３１は刷毛塗り等による手作業、またはディスペンサ式自動塗布装置およびディップ装置等により塗布、形成される。このような最内層１３１は、数分間にて自然乾燥して形成されることから作業性が良く、工程管理も容易となる。上記方法により最内層１３１が塗布、形成されるためには、種々の実験結果からポリオレフィン樹脂の粘度が０．０５Ｐａ・ｓ～０．８０Ｐａ・ｓの範囲が好ましい。
　次に、絶縁層１１５の最外層１３３として、エポキシ樹脂が最内層１３１を覆うように塗布され、絶縁層１１５は２層構造となっている。絶縁層１１５の全体肉厚は、最低でも０．５ｍｍ以上形成されている。最外層１３３の役割は、粘度の高い合成樹脂を用いて接合部１２７と、特に金属端子先端部１３５との周辺の肉厚を確保して全体を覆うことである。そのため、塗布時の粘度が高いエポキシ樹脂が適している。これにより、接合部１２７と、金属端子先端部１３５付近との絶縁層１１５の肉厚が確保される。
　また、最外層１３３はディスペンサ式自動塗布装置等により塗布することができるため、作業性が良く工程管理も容易となる。エポキシ樹脂の粘度が１０Ｐａ・ｓ以下になると、絶縁層１１５の樹脂が塗布後に形状を保てず垂れて金属端子先端部１３５付近が薄肉になる。従って、上記方法により最外層１３３が塗布形成されるためには、エポキシ樹脂の粘度が１０Ｐａ・ｓ～３００Ｐａ・ｓの範囲が好ましい。
　また、最外層１３３に用いるエポキシ樹脂は熱硬化性樹脂であり、１２０℃～１３０℃の乾燥炉にて熱硬化させることができる。従来工程においてワニス含浸設備が使用されている場合、ワニス含浸前に実施する予備加熱工程の中においてエポキシ樹脂が十分硬化される。そのため、新しい加熱設備が追加される必要がないので、余分な設備と工数とが不要となる。このようにして熱硬化後には、強固な最外層１３３が形成される。
　以上、最内層１３１と最外層１３３との特徴的な構造について示したが、上記材料の組合せおよび設定条件が使用されない場合、所望の効果が得られない。例えば、絶縁層１１５にポリオレフィン樹脂のみを用いた場合、粘度が低いために金属端子先端部１３５の周辺の肉厚が確保されて全体が覆われることは困難である。また、絶縁層１１５にエポキシ樹脂のみが用いられた場合、粘度が高いために金属端子基部１３４の根元付近まで確実に、空隙および気泡なく絶縁層１１５が塗布形成されることは困難である。従って、接合部１２７に塩水が浸入することを防ぎ、アルミニウムの腐食が抑制される絶縁層１１５が形成されるためには、前述材料の組合せ、および設定条件にて使用される必要がある。
　次に、アルミニウム線端末（引出線１０８ａ、引出線１０９ａ）と金属端子１１８との接合方法について説明する。
　アルミニウム線の引出線１０８ａおよび引出線１０９ａは、それぞれの端末の絶縁被膜が除去された後、アルミニウム導体を金属端子１１８につなげて半田接合が施される。
　しかしながら、アルミニウム導体の表面には、酸化アルミニウム（融点２０２０℃）による被膜が形成され、アルミニウム導体と、金属端子１１８との半田接合が妨げられる。そのため、酸化アルミニウム被膜が除去される必要がある。酸化アルミニウム被膜の除去方法は、外皮の絶縁被膜と同時に機械剥離する方法と、超音波溶着等により酸化被膜を割る方法とがある。後者は酸化被膜の割れた箇所を介してアルミニウム導体と金属端子１１８との半田接合が行なわれるが、酸化被膜はそのまま残るので酸化被膜には半田が付かず仕上りが不完全となる。このため、アルミニウムが露出する部分が生じる。ここで、上記材料の組合せと設定条件により絶縁層１１５が形成されれば、たとえ接合部１２７の半田仕上りが不完全でアルミニウムの露出が生じたとしても、塩水等の浸透から保護される。
　また硬化後の物理特性において、最内層１３１のポリオレフィン系樹脂は、最外層１３３のエポキシ樹脂と比べて伸び率が大きい。これにより、誘導電動機１０２に熱的衝撃が加えられ、接合部１２７に熱膨張および熱収縮が生じた場合でも、伸び率の大きい最内層１３１において吸収される。その結果、最外層１３３における亀裂および剥離の発生が防止されるため、接合部１２７の露出と塩水の浸入とが防がれ、アルミニウム線の腐食が抑制され、高品質が保たれる。
　なお実施の形態３では、金属端子１１８は固定子鉄心１１６に対して垂直になるように鉛直方向に配置しコーティングを施したが、方向には関係なく例えば固定子鉄心１１６に対して水平方向に配置しても良い。
　また、図８に示す天井扇１０１は羽根１０３の径が大きく、羽根１０３を所定の回転数にて回転させるだけのトルクを保持した誘導電動機１０２が必要となる。そのため、誘導電動機１０２としては、外転型の回転子と、複数の歯部を放射状に配設した多極の固定子１２０とを備え、比較的大型となる。このような天井扇１０１用の誘導電動機１０２は、比較的重量があり、また巻線長も長くなることが課題である。すなわち、本発明の実施の形態３による誘導電動機１０２が適していて、軽量化と低コスト化とが実現され、かつ品質を高く保つ天井扇１０１が提供できる。
　さらに、本発明の実施の形態３による誘導電動機１０２は、例えば換気扇等の空気を循環させる装置にも適している。すなわち換気扇等において、羽根車を駆動する誘導電動機１０２は、羽根車が起こす風路内に配置されている。このような送風機は、沿岸地域等の様々な環境において使用されるため、誘導電動機の電解腐食に対する保護は必要である。本発明の実施の形態３の誘導電動機１０２は、効率良く接合部１２７の露出を防ぎ、アルミニウム線の腐食を抑制するため、品質を高く保つ送風機が提供できる。
　以上説明したように本発明の実施の形態３の誘導電動機１０２は図１０、図１１に示すように固定子鉄心１１６と、固定子巻線と、固定子１２０と、回転子とを備えている。固定子鉄心１１６には、複数のスロットが円環状に設けられている。固定子巻線は、固定子鉄心１１６に巻装されている。固定子１２０は、固定子巻線の端末を接合する金属端子１１８を装備した端子台１１９を備えている。回転子は、固定子鉄心１１６の側面に対向して回転可能に取り付けられている。また固定子巻線の少なくとも一部に、アルミニウム線が用いられている。そしてアルミニウム線の端末と、金属端子１１８とが半田等により接合されている。そして、その接合部１２７の全体を覆って合成樹脂からなる二層以上の絶縁層１１５が形成されている。また絶縁層１１５が、その最内層１３１から外側の層に向けて粘度が高くなるように接合部１２７にコーティングされている。
　これにより、アルミニウム線端末と金属端子１１８との接合部１２７に施す絶縁層１１５は、まず最内層１３１に粘度の低い合成樹脂を用いて、接合部１２７と特に凹凸部を含む金属端子基部１３４との周辺を幅広く保護する。次に最外層１３３に粘度の高い合成樹脂を用いて、接合部１２７と特に金属端子先端部１３５との周辺の肉厚を確保して全体を覆うことができる。そのため、効率良く接合部１２７の露出が防がれ、アルミニウム線の腐食が抑制され、品質を高く保つ誘導電動機１０２が得られる。また、固定子巻線にアルミニウム線が用いられているので、材料コストが低減し軽量化される。
　また、最内層１３１に用いる樹脂は、０．０５Ｐａ・ｓ～０．８０Ｐａ・ｓの範囲の粘度がよい。これにより、アルミニウム線端末と金属端子１１８との接合部１２７に設けられる絶縁層１１５は、最内層１３１に粘度の低い合成樹脂を用いて、接合部１２７と特に凹凸部を含む金属端子基部１３４との周辺を幅広く保護する。そのため、効率良く接合部１２７の露出が防がれ、アルミニウム線の腐食が抑制され、品質を高く保つ誘導電動機１０２が得られる。
　また、最内層１３１に用いる樹脂は、ポリオレフィン系樹脂がよい。これにより、最内層１３１に耐湿性の良い絶縁コーティングが形成される。そのため、効率良く接合部１２７の露出が防がれ、アルミニウム線の腐食が抑制され、品質を高く保つ誘導電動機１０２が得られる。
　また、最外層１３３に用いる樹脂の粘度は、１０Ｐａ・ｓ～３００Ｐａ・ｓの範囲がよい。これにより、アルミニウム線端末と金属端子１１８との接合部１２７に設けられる絶縁層１１５は、最外層１３３に粘度の高い合成樹脂を用い、接合部１２７と特に金属端子先端部１３５との周辺の肉厚が確保されて全体が覆われる。そのため、効率良く接合部１２７の露出が防がれ、アルミニウム線の腐食が抑制され、品質を高く保つ誘導電動機１０２が得られる。
　また、最外層１３３に用いる樹脂は、熱硬化性樹脂がよい。また、その熱硬化性樹脂のうち、エポキシ樹脂がよい。これにより、アルミニウム線端末と金属端子１１８との接合部１２７に設けられる絶縁層１１５は、最外層１３３に粘度の高い熱硬化性樹脂が用いられることにより、熱硬化後に強固な絶縁層１１５が形成される。そのため、接合部１２７と特に金属端子先端部１３５との周辺の肉厚が確保され、保護されることになる。その結果、効率良く接合部１２７の露出が防がれ、アルミニウム線の腐食が抑制されるため、品質を高く保つ誘導電動機１０２が得られる。
　（実施の形態４）
　本発明の実施の形態４では、実施の形態３と同じ構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略し、異なる点のみを説明する。図１２は本発明の実施の形態４の誘導電動機の固定子の断面図であり、接合部１２７のコーティングの状態を示す。
　図１２において、アルミニウム線の引出線１０８ａおよび引出線１０９ａの各端末と、金属端子１１８との接合部１２７に設けられる絶縁層１１５は、まず最内層１３１としてポリオレフィン系樹脂が接合部１２７の全体を覆うように塗布される。次に、中間層１３２としてシリコン樹脂がその上を覆うように塗布され、最後に最外層１３３としてエポキシ樹脂がその上を覆うように塗布される３層構造となっている。絶縁層１１５の全体肉厚は、最低でも０．５ｍｍ以上形成されている。
　ここで図１２において実施の形態３と異なる点は、中間層１３２にシリコン樹脂を追加した点である。シリコン樹脂は粘度が、最内層１３１よりも高く、最外層１３３よりも低い。そのため中間層１３２は、シリコン樹脂が用いられることにより、更に効果的に凹凸部を含む金属端子基部１３４の周辺の肉厚が確保され、所望の絶縁層１１５が形成される。
　また硬化後の物理特性においても、中間層１３２に用いられるシリコン樹脂の伸び率は、最内層１３１に用いられるポリオレフィン系樹脂と最外層１３３に用いられるエポキシ樹脂との間の特性を有する。これにより、誘導電動機１０２に熱的衝撃が加えられ、接合部１２７に熱膨張および熱収縮が生じた場合でも、伸び率の大きい最内層１３１および中間層１３２が吸収する。このことにより、最外層１３３における亀裂および剥離の発生が防止されるので、接合部１２７の露出と塩水の浸入とが防がれ、アルミニウム線の腐食抑制効果が増大して、品質がより高く保たれる。
　なお、実施の形態３及び実施の形態４において説明した誘導電動機１０２は、Ａ相巻線１０８とＢ相巻線１０９にアルミニウム線を用いたが、一部をアルミニウム線、残りを銅線にしても良い。
　また、誘導電動機１０２は外転型としたが、内転型でも良い。
　また、誘導電動機１０２はコンデンサ誘導電動機としたが、直流電動機、いわゆるＤＣモータであっても良い。
　また、送風機は天井扇としたが、換気扇等であっても良い。
　以上説明したように本発明の実施の形態４の誘導電動機１０２は、絶縁層１１５が、最内層１３１と最外層１３３との間に、中間層１３２を設けている。また、中間層１３２に用いる樹脂は、シリコン樹脂にしてもよい。
　アルミニウム線端末と金属端子１１８との接合部１２７に設けられる絶縁層１１５の中間層１３２に、粘度が最内層１３１よりも高く、最外層１３３よりも低いシリコン樹脂が用いられる。このことにより、接合部１２７と特に凹凸部を含む金属端子基部１３４との周辺の肉厚が確保される。その結果、効率良く接合部１２７の露出が防がれ、アルミニウム線の腐食が抑制されるため、品質を高く保つ誘導電動機１０２が得られる。
　本発明の誘導電動機は、天井扇、換気扇などの駆動用電動機として有用である。
１，１０１　　天井扇
２，１０２　　誘導電動機
３，１０３　　羽根
４，１０４　　支柱
５，１０５　　本体カバー
６，１０６　　中空軸
７，１０７　　インシュレータ
８，１０８　　Ａ相巻線
９，１０９　　Ｂ相巻線
１１，１１１　　上部カバー
１２，１１２　　回転子カバー
１３ａ，１３ｂ，１１３ａ，１１３ｂ　　軸受ハウジング部
１４ａ，１４ｂ　　玉軸受
１６，１１６　　固定子鉄心
１６ａ　　外周面
１６ｂ　　周方向
１７，１１７　　回転子鉄心
２０，１２０　　固定子
２１，１２１　　中心孔
２２，１２２　　第１歯部
２３，１２３　　第２歯部
２４，１２４　　第１スロット
２５，１２５　　第２スロット
２６　　第１スロット開口部
２６ａ　　第１スロット外周部
２７ａ　　第２スロット外周部
３１　　漏れ磁束
３２　　開口端面
３３　　突起
３４　　回転子
１０８ａ，１０９ａ　　引出線
１１４ａ，１１４ｂ　　軸受部
１１５　　絶縁層
１１８　　金属端子
１１９　　端子台
１２６　　ねじ
１２７　　接合部
１３１　　最内層
１３２　　中間層
１３３　　最外層
１３４　　金属端子基部
１３５　　金属端子先端部

Claims (7)

  1. Ａ相巻線を施す複数の第１スロットを円環状に設け、前記第１スロットの外周側にＢ相巻線を施す複数の第２スロットを設けた円形状の固定子鉄心と、
    前記固定子鉄心の外周面に対向して回転可能に取り付けられた回転子とを備えた誘導電動機であって、
    前記第１スロットおよび前記第２スロットから放射状に前記外周面まで連通する第１スロット開口部と第１スロット外周部および第２スロット外周部が形成され、
    前記第１スロット開口部の前記固定子鉄心の周方向に互いに向かい合う開口端面のギャップ幅Ｗは２．０ｍｍ以上４．５ｍｍ以下、前記第１スロット外周部のギャップ幅ｗ１は０．５ｍｍ～２．０ｍｍとし、かつ、ｗ１＜Ｗとしたことを特徴とする誘導電動機。
  2. 前記第１スロット外周部は、前記周方向に互いに向かい合う突起により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機。
  3. 前記ギャップ幅Ｗは、一定であることを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機。
  4. 前記ギャップ幅Ｗは、前記第１スロット外周部から前記第１スロットに向けて所定の角度により拡がることを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機。
  5. 前記ギャップ幅Ｗと前記ギャップ幅ｗ１との比率Ｗ／ｗ１は、１．０～９．０であることを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機。
  6. 前記固定子鉄心の外径が、１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機。
  7. 請求項１に記載の誘導電動機を搭載した天井扇。
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