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発明の名称 外転型コンデンサ電動機の固定子
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−104863(P2007−104863A)
公開日 平成19年4月19日(2007.4.19)
出願番号 特願2005−294823(P2005−294823)
出願日 平成17年10月7日(2005.10.7)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 佐藤 宗忠
要約 課題
天井扇などの駆動用に使用される外転型コンデンサ電動機の固定子において、巻線品質を劣化させることなく、占積率を向上させると同時に薄型化および生産コストを低減させることを目的としている。

解決手段
固定子鉄心2を外周方向に放射状でかつ等間隔突出する内側歯部4を有する固定子鉄心a3と、二股に分岐した外側歯部6を有する複数個の固定子鉄心b5とに分割し、内側歯部4に絶縁体を介してA相巻線11を巻回し、続いてB相巻線12を固定子鉄心b5に装着する外側分割絶縁体15を介して巻回するため、A相巻線の巻回時には、絶縁処理を施した内側歯部4に直接巻回することで巻回作業が容易になり整列巻線が可能になる。
特許請求の範囲
【請求項1】
固定子鉄心の内周側の絶縁処理を施した歯部に巻回される2n(nは3以上の整数)個のA相巻線と、このA相巻線の外周側に位置し絶縁処理を施した歯部に、前記A相巻線と同数個のB相巻線を巻回する固定子において、前記固定子鉄心は中心に軸を保持する孔を有し、前記A相巻線を巻回する2n個の内側歯部を外周方向に放射状で等間隔に突出する固定子鉄心aと、この固定子鉄心aの外周側に延設接合し、B相巻線を巻回する二股に分岐した外側歯部を有する2n個の固定子鉄心bとに分割した外転型コンデンサ電動機の固定子。
【請求項2】
請求項1記載の固定子鉄心aと固定子鉄心bの接合面において、固定子鉄心aに凸部を有し、固定子鉄心bに凹部を有するアリ溝形状を設けたことを特徴とする外転型コンデンサ電動機の固定子。
【請求項3】
前記アリ溝の固定子鉄心aの凸部の形状面積を、固定子鉄心の積層方向の下部で大きく形成し、途中で小さく形成するのに合わせて、固定子鉄心bの凹部の形状面積も積層途中で大きさを変えて形成し、固定子鉄心aと固定子鉄心bのアリ溝の接合がなされる構成とした請求項2記載の外転型コンデンサ電動機の固定子。
【請求項4】
外側歯部を有する固定子鉄心bに予め鋼鈑の表面に接着剤が塗布された接着性電磁鋼鈑を使用した請求項1から3いずれかに記載の外転型コンデンサ電動機の固定子。
【請求項5】
A相巻線を巻回する固定子鉄心aのそれぞれの内側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部が一体に成型された絶縁体を用いる請求項1から4いずれかに記載の外転型コンデンサ電動機の固定子。
【請求項6】
A相巻線を巻回する固定子鉄心aのそれぞれの内側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部が一体で成型され、この巻回部が固定子鉄心の積層方向で分離されてなる一対の絶縁体を用いる請求項1から4いずれかに記載の外転型コンデンサ電動機の固定子。
【請求項7】
B相巻線を巻回する固定子鉄心bの外側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部およびスロット絶縁部が一体で成型され、このスロット絶縁部が固定子鉄心の積層方向で分離されてなる一対の絶縁体を用い、前記巻回部の両端に、隣接する外側歯部によって形成されるスロット開口部の側面を絶縁するためのスロット開口絶縁部を設ける請求項1から6いずれかに記載の外転型コンデンサ電動機の固定子。
【請求項8】
請求項7記載のスロット開口絶縁部の寸法を少なくとも3mm以上に設定して、B相巻線の巻線高さを最小限にしながらも固定子鉄心bとの絶縁距離を確保できることを特徴とする外転型コンデンサ電動機の固定子。
【請求項9】
固定子鉄心の内周側の絶縁処理を施した歯部に巻回される2n(nは3以上の整数)個のA相巻線と、このA相巻線の外周側に位置し絶縁処理を施した歯部に、前記A相巻線と同数個のB相巻線を巻回する固定子の製造方法において、中心に軸を保持する孔を有し、外周方向に放射状で等間隔に突出する2n個の内側歯部を有する固定子鉄心aの、前記内側歯部に絶縁体を装着してA相巻線を巻回する工程と、続いて前記内側歯部の外周側に二股に分岐した外側歯部を有する二股に分岐した固定子鉄心bを接合する工程と、この固定子鉄心bに絶縁処理を施して隣接する前記外側歯部に跨ってB相巻線を巻回する工程とからなる外転型コンデンサ電動機の固定子の製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、同心円状に内周側の巻線と外周側の巻線を有する固定子であって、内周側の巻線を巻回する固定子鉄心と、外周側の巻線を巻回する固定子鉄心とに径方向で分割してなる外転型コンデンサ電動機の固定子に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の外転型コンデンサ電動機の固定子においては、一体型の固定子鉄心に適当な絶縁処理を施し、同心円状に2相の巻線を巻回する固定子が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
以下、その外転型コンデンサ電動機の固定子について、図12から図17を参照しながら説明する。
【0004】
図に示すように、固定子鉄心100は中心に軸113を保持する孔101を有し、その外周近傍に複数個の内側歯部102と外側歯部103とからなり、この内側歯部102と外側歯部103によって、A相巻線109が巻回される内側スロット104と、B相巻線110が巻回される外側スロット105が形成されている。内側スロット104と外側スロット105の配置においては、この電動機が比較的低い回転数が求められる天井扇に使用されることから、極数としては6極以上の多極の巻線形態が必要となるため、固定子鉄心100の同心円状に2n(nは3以上の整数)個が配置されることになる。このA相巻線109とB相巻線110の巻回においては、予め内側スロット104と外側スロット105のそれぞれを電気絶縁用フィルム材からなり、固定子鉄心100の上下面からh寸法だけ延出するスロット絶縁フィルム108で絶縁処理が施され、固定子鉄心100の外周から巻線治具111を装着し、回転自在の巻線フライヤー112から伸びる巻線(図示せず)を巻線治具111の傾斜に滑らせて内側スロット開口部106や外側スロット開口部107を介して巻回されていた。この巻線の巻回後、レーシング(図示せず)を施すとともにワニスを含浸してなる構成の外転型コンデンサ電動機の固定子114としていた。
【特許文献1】実開昭61−149954号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような従来の外転型コンデンサ電動機の固定子では、内側スロットは固定子鉄心の外周面から中心方向の奥に位置しており、A相巻線を巻回する場合には巻線治具の傾斜面を滑りながら比較的長い距離の内側スロット開口部を巻線が通過することになる。これにより、高速で巻回される巻線の絶縁被覆にダメージを与えてしまうという課題があり、巻線の品質を向上させることが要求されている。
【0006】
また、内側スロットには巻線が巻線治具の傾斜面を滑り落ちながら巻回されるため、整列した巻線形状を得難く、巻線の巻回量が制限されてしまうという課題があり、巻線の占積率を向上させることが要求されている。
【0007】
また、内側スロットおよび外側スロットの内面の絶縁処理にフィルム材を用いていることから、固定子鉄心の上下面と巻線との絶縁距離確保、すなわち空間距離を確保するため、スロット絶縁フィルムを固定子鉄心の積層方向に延出させることから、巻線の高さが大きくなるという課題があり、巻線の高さを低減し薄型化することが要求されている。
【0008】
また、巻回した巻線の一部の垂れ下がりを防止するために、巻線を固着するレーシング処理やワニス含浸などの工程が必要となる課題があり、レーシング用の糸材やワニス材などの材料費やその加工工数および設備維持費などの生産コストを低減することが要求されている。
【0009】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、巻線の品質を向上することができるとともに占積率を向上することができ、また固定子の薄型化ができ、さらに生産コストを低減することができる外転型コンデンサ電動機の固定子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の外転型コンデンサ電動機の固定子は上記目的を達成するために、固定子鉄心の内周側の絶縁処理を施した歯部に巻回される2n(nは3以上の整数)個のA相巻線と、このA相巻線の外周側に位置し絶縁処理を施した歯部に、前記A相巻線と同数個のB相巻線を巻回する固定子において、前記固定子鉄心は中心に軸を保持する孔を有し、前記A相巻線を巻回する2n個の内側歯部を外周方向に放射状で等間隔に突出する固定子鉄心aと、この固定子鉄心aの外周側に延設接合し、B相巻線を巻回する二股に分岐した外側歯部を有する2n個の固定子鉄心bとに分割した構成としたものである。
【0011】
この手段によりA相巻線の巻回時には、絶縁処理を施した内側歯部に直接巻回することで巻回作業が容易になり整列巻線が可能となりA相巻線の品質を向上させることができるとともに、占積率を向上させることができる外転型コンデンサ電動機の固定子が得られる。
【0012】
また、固定子鉄心の絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部および巻回部とが一体に成型された絶縁体を用いる構成としたものである。
【0013】
この手段によりA相巻線およびB相巻線とも絶縁体に密着しての巻回が可能となり、薄型化することができ、さらに巻回後の巻線を固着する手段および工程が不要となり生産コストを低減することができる外転型コンデンサ電動機の固定子が得られる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によればA相巻線の巻回において、高速で巻回される巻線の絶縁被覆へのダメージが緩和され、巻線の品質を向上させることができるという効果のある外転型コンデンサ電動機の固定子を提供できる。
【0015】
また、巻線を整列した形状に巻回できるようになり、巻線の占積率を向上させることができるという効果のある外転型コンデンサ電動機の固定子を提供できる。
【0016】
また、固定子鉄心の上下面と巻線との絶縁距離確保が確保できることで、巻線の高さを低くでき、薄型化することができるという効果のある外転型コンデンサ電動機の固定子を提供できる。
【0017】
また、巻線の占積率が向上でき、巻線の高さが低減できることの相乗効果によって電動機の運転効率を向上させることができるという効果のある外転型コンデンサ電動機の固定子を提供できる。
【0018】
また、巻線が絶縁体に保持されることで、レーシング処理やワニス含浸などの工程が不要となり、レーシング用の糸材やワニス材などの材料費やその加工工数および設備維持費などの生産コストを低減することができるという効果のある外転型コンデンサ電動機の固定子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明の請求項1記載の発明は、固定子鉄心の内周側の絶縁処理を施した歯部に巻回される2n(nは3以上の整数)個のA相巻線と、このA相巻線の外周側に位置し絶縁処理を施した歯部に、前記A相巻線と同数個のB相巻線を巻回する固定子において、前記固定子鉄心は中心に軸を保持する孔を有し、前記A相巻線を巻回する2n個の内側歯部を外周方向に放射状で等間隔に突出する固定子鉄心aと、この固定子鉄心aの外周側に延設接合し、B相巻線を巻回する二股に分岐した外側歯部を有する2n個の固定子鉄心bとに分割したものであり、A相巻線の巻回時には、絶縁処理を施した内側歯部に直接巻回することで巻回作業が容易になり整列巻線が可能になるという作用を有する。
【0020】
また、固定子鉄心aと固定子鉄心bの接合面において、固定子鉄心aに凸部を有し、固定子鉄心bに凹部を有するアリ溝形状を設けたものであり、A相巻線の巻回が完了した固定子鉄心aにおいて凸部が外周方向に突出しているので、固定子鉄心bの接合が容易にできるという作用を有する。
【0021】
また、アリ溝の固定子鉄心aの凸部の形状面積を、固定子鉄心の積層方向の下部で大きく形成し、途中で小さく形成するのに合わせて、固定子鉄心bの凹部の面積形状も積層途中で大きさを変えて形成し、固定子鉄心aと固定子鉄心bのアリ溝の接合がなされる構成としたものであり、固定子鉄心aの下部の凸部によって固定子鉄心bが支持され、組立て後の電動機の運転時における振動に対しても、固定子鉄心bが抜け落ちることが無くなるという作用を有する。
【0022】
また、外側歯部を有する固定子鉄心bに予め鋼鈑の表面に接着剤が塗布された接着性電磁鋼鈑を使用したものであり、固定子鉄心bの固着強度が向上し、電動機運転時の振動が抑止されるという作用を有する。
【0023】
また、A相巻線を巻回する固定子鉄心aのそれぞれの内側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部が一体に成型された絶縁体を用いたものであり、巻線を絶縁体の巻回部に密着して巻回でき、巻線の高さを最小限にできるととともに、巻線は絶縁体の内壁部と外壁部に保持されるという作用を有する。
【0024】
また、A相巻線を巻回する固定子鉄心aのそれぞれの内側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部が一体で成型され、この巻回部が固定子鉄心の積層方向で分離されてなる一対の絶縁体を用いたものであり、巻線を絶縁体の巻回部に密着して巻回でき、巻線の高さを最小限にできるとともに、巻線は絶縁体の内壁部と外壁部に保持され、さらに一対の構造であるため成型の金型もスライド式などの複雑な構造が不要となり、金型の製作が容易になるという作用を有する。
【0025】
また、B相巻線を巻回する固定子鉄心bの外側歯部に施す絶縁処理に、樹脂で内壁部と外壁部と巻回部およびスロット絶縁部が一体で成型され、このスロット絶縁部が固定子鉄心の積層方向で分離されてなる一対の絶縁体を用い、前記巻回部の両端に、隣接する外側歯部によって形成されるスロット開口部の側面を絶縁するためのスロット開口絶縁部を設けるものであり、巻線を絶縁体の巻回部に密着して巻回でき、巻線高さを最小限にできるとともに、巻線は絶縁体の内壁部と外壁部に保持されるという作用を有する。
【0026】
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。
【0027】
(実施の形態1)
図1〜図11に示すように、ここでは請求項1記載のnを7に設定し、A相巻線11とB相巻線12および内側歯部4と固定子鉄心b5のそれぞれが14個の場合について説明する。固定子鉄心2は外周方向に放射状でかつ等間隔に突出する14個の内側歯部4を有する固定子鉄心a3と、この内側歯部4のさらに外周に接合する二股に分岐した外側歯部6を有する14個の固定子鉄心b5に分割される形状をしており、それぞれが所定枚数の電磁鋼鈑を打ち抜き積層されている。固定子鉄心a3の内側歯部4に内側一体絶縁体13または内側分割絶縁体14のどちらかを装着し、この絶縁体を介してA相巻線11を巻回し、B相巻線12は固定子鉄心b5に装着する外側分割絶縁体15を介して巻回される。このA相巻線11およびB相巻線12はコンデンサ電動機であるので、それぞれ主巻線、または補助巻線を意味する。
【0028】
ここで、一つの内側歯部4に対しA相巻線11の一つが巻回されるが、B相巻線12は二股に分岐された外側歯部6によって形成されるスロット16に対し、隣接する外側歯部6の二つに跨って外側スロット開口部7bから巻回される。また、隣接する外側歯部6によって内側スロット開口部7aが形成されている。両巻線の巻回が完了したのち、固定子鉄心2の孔18に軸17が保持され固定子1をなすものである。
【0029】
また、固定子鉄心a3と固定子鉄心b5との接合面には、内側歯部4の先端に凸部9を形成し、外側歯部6の内周側に凹部10を形成しており、この凸部9と凹部10がお互いにアリ溝8となるよう構成されている。
【0030】
また、図2から図4に示すように、内側歯部4の先端に形成する凸部9は、積層方向の下方で面積が大きい面積大凸部9aを形成し、途中からは面積小凸部9bを形成している。この凸部9の形状に合わせて外側歯部6に設ける凹部10も、積層方向の下方では面積大凹部10aと途中から面積小凹部10bを形成している。
【0031】
また、固定子鉄心b5を構成する鋼鈑材料に、その表面の全体に予め接着剤が塗布された接着性電磁鋼鈑を用いて、打ち抜きと同時に積層固着する構成としている。
【0032】
また、図8に示すように、A相巻線11の絶縁に用いる内側一体絶縁体13は、A相巻線11を巻回する巻回部13cと、巻回したA相巻線11を保持する外壁部13aおよび内壁部13bとが絶縁性の樹脂で一体に成型されてなるもので、内側歯部4に外周方向から装着するボビン形状を呈している。
【0033】
また、図9に示すように、A相巻線11の絶縁に用いる別の手段となる内側分割絶縁体14は、A相巻線11を巻回する巻回部14cと、巻回したA相巻線11を保持する外壁部14aおよび内壁部14bとが絶縁性の樹脂で一体に成型されてなるもので、かつ固定子鉄心2の積層方向のほぼ中間付近で分割した形状で、内側歯部4を上下方向から挟み込む一対の形態となる絶縁体としている。
【0034】
また、図10に示すように、B相巻線12の絶縁に用いる外側分割絶縁体15は、B相巻線12を巻回する巻回部15cと、巻回したB相巻線12を保持する外壁部15aおよび内壁部15bと、外側歯部6によって形成されるスロット16を絶縁するスロット絶縁部15dと、隣接する外側歯部6で形成される内側スロット開口部7aを絶縁するスロット開口絶縁部15eが絶縁性の樹脂で一体に成型されてなるもので、かつスロット絶縁部15dにおいて固定子鉄心2の積層方向のほぼ中間付近で分割した形状で、スロット16に挿入し外側歯部6を挟み込む一対の形態となる絶縁体としている。そして、このスロット開口絶縁部15eの寸法Hは、固定子鉄心2の積層方向に3mm以上延設している。
【0035】
また、請求項1記載の外転型コンデンサ電動機の固定子の構造を有し、この製造方法としては、打ち抜き積層された固定子鉄心a3の内側歯部4に内側一体絶縁体13または内側分割絶縁体14を装着してA相巻線11を巻回する工程と、これに続いて内側歯部4の外周先端の凸部9に外側歯部6を有する固定子鉄心b5の凹部10を接合する工程と、この固定子鉄心b5に外側分割絶縁体15を装着してB相巻線12を巻回する工程からなる製造方法とする。
【0036】
上記構成において、A相巻線11を巻回する内周歯部4が固定子鉄心a3の外周方向に突出しているので、A相巻線11の巻回時には、絶縁処理を施した内側歯部4に直接巻回することで巻回作業が容易になり整列巻線が可能になるため、巻線被覆へのダメージを軽減できA相巻線11の品質が向上できるとともに、占積率を向上させることができる。
【0037】
また、A相巻線11の巻回が完了した固定子鉄心a3において凸部9が外周方向に突出しているので、A相巻線11の巻回後の固定子鉄心b5の接合が容易にできることになる。
【0038】
また、固定子鉄心a3の凸部9のうち下部の面積大凸部9aによって固定子鉄心b5が支持されることになり、組立て後の電動機の運転時における振動に対しても、固定子鉄心b5の位置ずれや脱落が解消されることになる。
【0039】
また、固定子鉄心b5を形成している一枚一枚の電磁鋼鈑が密着されることから、固着強度が向上し、固定子鉄心a3のアリ溝8で片持ち支持されても、電動機運転時の振動が抑止されることになる。
【0040】
また、A相巻線11を内側一体絶縁体13の巻回部13cに密着して巻回できることから、巻線の高さを最小限にできるととともに、A相巻線11は内壁部13bと外壁部13aに保持されることから、レーシング処理やワニス含浸などの工程が不要となり、レーシング用の糸材やワニス材などの材料費やその加工工数および設備維持費などの生産コストを低減することができる。
【0041】
また、A相巻線11を内側分割絶縁体14の巻回部14cに密着して巻回でき、巻線の高さを最小限にできるとともに、A相巻線11は内壁部14bと外壁部14aに保持され、さらに一対の構造であるため成型の金型もスライド式などの複雑な構造が不要となり、金型の製作が容易になることになる。
【0042】
また、B相巻線を12を外側分割絶縁体15の巻回部15cに密着して巻回でき、巻線高さを最小限にできるとともに、B相巻線は内壁部15bと外壁部15aに保持されることから、A相巻線11と同様にレーシング処理やワニス含浸などの工程が不要となり、レーシング用の糸材やワニス材などの材料費やその加工工数および設備維持費などの生産コストを低減することができる。
【0043】
また、スロット開口絶縁部15eによって内側スロット開口部7aが3mm以上覆われることになり、B相巻線12との絶縁距離が十分確保することができる。
【0044】
また、上記製造方法において、絶縁を施した内側歯部4へのA相巻線11の巻回作業が固定子鉄心b5が存在しない状態でできるため、整列巻線が可能になり、巻線被覆へのダメージの軽減によって品質が向上できる。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明にかかる外転型コンデンサ電動機の固定子は、固定子鉄心を分割積層して巻線を個別に巻回するため、巻線品質の向上が実現するとともに、巻線の整列化や巻線高さを縮小化することができ、天井扇駆動用の電動機への搭載が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明の実施の形態1の外転型コンデンサ電動機の固定子鉄心を示す平面図
【図2】同固定子鉄心aの凸部を示す部分斜視図
【図3】同固定子鉄心bの凹部を示す斜視図
【図4】同固定子鉄心aと固定子鉄心bをアリ溝で接合した断面図
【図5】同固定子鉄心aにA相巻線を巻回した平面図
【図6】同巻線の巻回を完了した固定子の平面図
【図7】同固定子の断面図
【図8】同固定子鉄心aの内側歯部に装着する一体型絶縁体を示す斜視図
【図9】同固定子鉄心aの内側歯部に装着する分割型絶縁体を示す斜視図
【図10】同固定子鉄心bの外側歯部に装着する分割型絶縁体を示す斜視図
【図11】同固定子鉄心bの外側歯部に分割型絶縁体を装着した断面図
【図12】従来の外転型コンデンサ電動機の固定子鉄心を示す平面図
【図13】同固定子の断面図
【図14】同固定子鉄心に巻線治具を装着した側面図
【図15】同固定子鉄心に巻線治具を装着した平面図
【図16】同巻線の巻回を完了した固定子の平面図
【図17】同B相巻線の側面図
【符号の説明】
【0047】
1 固定子
2 固定子鉄心
3 固定子鉄心a
4 内側歯部
5 固定子鉄心b
6 外側歯部
7a 内側スロット開口部
7b 外側スロット開口部
8 アリ溝
9 凸部
9a 面積大凸部
9b 面積小凸部
10 凹部
10a 面積大凹部
10b 面積小凹部
11 A相巻線
12 B相巻線
13 内側一体絶縁体
13a 外壁部
13b 内壁部
13c 巻回部
14 内側分割絶縁体
14a 外壁部
14b 内壁部
14c 巻回部
15 外側分割絶縁体
15a 外壁部
15b 内壁部
15c 巻回部
15d スロット絶縁部
15e スロット開口絶縁部
16 スロット
17 軸
18 孔




 

 


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