(57)【要約】【課題】ＤＣモータや、マイクロコンピュータを搭載した制御回路を使用することなく、低消費電力化、回転むらを抑制することでの静音化、送風量の安定化を図り、高速回転が実現できるシーリングファンを提供することを目的としている。【解決手段】商用交流電源に接続する高速回転用接続手段１６ｂと低速回転用接続手段１６ａを設け、商用交流電源が高速回転用接続手段１６ｂに接続された場合は、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数で一定運転し、商用交流電源が低速回転用接続手段１６ａに接続された場合は、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数で一定運転するシーリングファンであるので、低消費電力化、回転むら抑制による静音化、送風量の安定化ができるとともに、高速回転により、冷風感の確実な体感を実現できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源に接続する複数の交流電源接続手段と、電機子巻線を巻装した固定子と、この固定子の外周側に対向して位置し、内周側に導体バーを有するかご形回転子を回転自在に設け、このかご形回転子には複数の回転翼を取付け、前記かご形回転子には、前記導体バーの外周側に永久磁石を配し、前記交流電源接続手段のうち一つの接続手段は高速回転用接続手段で、その他の接続手段は低速回転用接続手段であり、前記商用交流電源が前記高速回転用接続手段に接続された場合は、前記商用交流電源の電源周波数に同期した回転数で一定運転し、前記商用交流電源が前記低速回転用接続手段に接続された場合は、前記商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数で一定運転することを特徴とするシーリングファン。
【請求項２】
前記導体バーの本数は偶数とするとともに、前記永久磁石の極間中心線上の位置に前記導体バーが配置されていることを特徴とする請求項１記載のシーリングファン。
【請求項３】
前記導体バーと前記永久磁石はスキューされていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のシーリングファン。
【請求項４】
前記永久磁石は異方性のサマリウム・鉄・窒素磁粉と異方性のネオジウム・鉄・ホウ素磁粉を混合したボンド磁石であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシーリングファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部屋の天井に取付けて使用される電動機を備えたシーリングファンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、シーリングファンにおいては、冷暖房機器と併用して使用されるようになり、夏季には天井から涼風を供給する。同時に、冷房時に床面に偏っている冷気を拡散させ、また冬季にはリバース運転により天井面に偏っている暖気を床面方向に移動させる。このような室内の温度を均一化させる機能が快適で健康にもよく、かつ冷暖房機器を省エネ運転できる経済効果より普及が広がりつつある。そのため、比較的運転時間が長い電気機器となるため、小型化、薄型化、デザイン性の追求をした上で、高効率化、回転むらを抑制し、静音化、送風量の安定化を図ることが求められている。そして、夏季や亜熱帯、熱帯地域においては、冷風感を確実に得るために、高速回転ができるシーリングファンが求められている。
【０００３】
従来、この種のシーリングファンは、特許文献１および特許文献２に開示された構成のものが知られている。
【０００４】
以下、そのシーリングファンについて図５を参照しながら説明する。
【０００５】
図に示すように、外転型のＤＣモータ１４０と、このＤＣモータ１４０を制御する制御部と、ＤＣモータ１４０の外転部に取り付けた複数の回転翼１５０と、ＤＣモータのモータ軸に連結した天井吊り下げ用のジョイント金具を有し、制御部を構成する第１のプリント基板１６１と第２のプリント基板１６２を上下に重ねた構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１９９９８号公報
【特許文献２】特開２００８−２９７９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来のシーリングファンによれば、ＤＣ電源やモータ駆動回路などを設置するためのスペース確保や、デザイン性追求のために、内蔵するプリント基板を分割して配置する必要が生じるなど、小型化、薄型化が簡単にはできないという課題がある。そこで、ＤＣ電源やモータ駆動回路などを必要とするＤＣモータを用いることなく、低消費電力化、回転むらを抑制することでの静音化、送風量の安定化、高速回転化を実現できることが要求されている。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ＤＣモータを使用することなく、低消費電力化、回転むらを抑制することでの静音化を実現できるシーリングファン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】
【０００９】
そして、この目的を達成するために、本発明は、商用交流電源に接続する複数の交流電源接続手段と、電機子巻線を巻装した固定子と、この固定子の外周側に対向して位置し、内周側に導体バーを有するかご形回転子を回転自在に設け、このかご形回転子には複数の回転翼を取付け、前記かご形回転子には、前記導体バーの外周側に永久磁石を配し、前記交流電源接続手段のうち一つの接続手段は高速回転用接続手段で、その他の接続手段は低速回転用接続手段であり、前記商用交流電源が前記高速回転用接続手段に接続された場合は、前記商用交流電源の電源周波数に同期した回転数で一定運転し、前記商用交流電源が前記低速回転用接続手段に接続された場合は、前記商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数で一定運転することを特徴とするシーリングファンとしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、商用交流電源に接続する複数の交流電源接続手段と、電機子巻線を巻装した固定子と、この固定子の外周側に対向して位置し、内周側に導体バーを有するかご形回転子を回転自在に設け、このかご形回転子には複数の回転翼を取付け、前記かご形回転子には、前記導体バーの外周側に永久磁石を配し、前記交流電源接続手段のうち一つの接続手段は高速回転用接続手段で、その他の接続手段は低速回転用接続手段であり、前記商用交流電源が前記高速回転用接続手段に接続された場合は、前記商用交流電源の電源周波数に同期した回転数で一定運転し、前記商用交流電源が前記低速回転用接続手段に接続された場合は、前記商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数で一定運転することを特徴とするシーリングファンの構成にしたことにより、冷気または暖気の拡散目的に使用する場合は、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数で運転し、冷風感を確実に得ることを目的に使用する場合は、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数一定で運転するので、ＤＣモータを使用することなく、低消費電力化、回転むら抑制による静音化、送風量の安定化ができるとともに、高速回転により、冷風感の確実な体感を実現できるシーリングファンが提供できるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるシーリングファンを示す側面図
【図２】同シーリングファンを示すブロック図
【図３】同電動機の構成を示す分解斜視図
【図４】同電動機の回転数−トルク特性の一例を示すグラフ
【図５】従来のシーリングファンの内部構造を示す側断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の請求項１記載のシーリングファンは、商用交流電源に接続する複数の交流電源接続手段と、電機子巻線を巻装した固定子と、この固定子の外周側に対向して位置し、内周側に導体バーを有するかご形回転子を回転自在に設け、このかご形回転子には複数の回転翼を取付け、前記かご形回転子には、前記導体バーの外周側に永久磁石を配し、前記交流電源接続手段のうち一つの接続手段は高速回転用接続手段で、その他の接続手段は低速回転用接続手段であり、前記商用交流電源が前記高速回転用接続手段に接続された場合は、前記商用交流電源の電源周波数に同期した回転数で一定運転し、前記商用交流電源が前記低速回転用接続手段に接続された場合は、前記商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数で一定運転することを特徴とするシーリングファンの構成を有する。これにより、冷気または暖気の拡散目的に使用する場合は、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数で運転することにより、微風による空気拡散を実現し、冷風感を確実に得ることを目的に使用する場合は、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数一定で運転することにより、冷風感を体感できる送風を実現するので、ＤＣモータを使用することなく、低消費電力化、回転むら抑制による静音化、送風量の安定化ができるとともに、高速回転により、冷風感の確実な体感を実現できるという効果を奏する。
【００１３】
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。
【００１４】
（実施の形態１）
図１に示すように、シーリングファンの本体１は、天井１４に支柱１７を介して吊り下げられている。本体１には複数の回転翼８が設けられ、内部には電動機１１を内蔵している。図３に示すように、支柱１７には中空棒状のシャフト９が接続されており、シャフト９の外周には、主巻線２ａと補助巻線２ｂより成る電機子巻線２を巻装した固定子４が固定されている。図２に示すように、この固定子４の外周側には、所定の空隙を空けて、回転自在に保持されたかご形回転子３が配設されている。かご形回転子３の内径側にはアルミで形成された導体バー５が設けられ、導体バー５の外側には永久磁石６が配置されている。導体バー５と永久磁石６とは共にスキューが施されており、導体バー５の本数は偶数である。そして、永久磁石６は異方性のサマリウム・鉄・窒素磁粉と異方性のネオジウム・鉄・ホウ素磁粉を混合したボンド磁石である。サマリウム・鉄・窒素磁粉の粒径は２〜３μｍで、ネオジウム・鉄・ホウ素磁粉の粒径は５０〜１００μｍで、バインダのベース材質はＰＡ１２である。また、各永久磁石６の径方向の断面形状は略コの字状とし、反凹側を固定子４側に向けるとともに、各永久磁石６の極間７において対向する極間７の中心を結ぶ極間中心線上の位置に導体バー５を配置する形態である。図３に示すように、電動機１１は本体カバー１９と上部カバー１８とで覆われている。図２に示すように、運転コンデンサは高速回転用運転コンデンサ１０と、低速回転用運転コンデンサ１５がある。商用交流電源が商用交流電源接続手段１６の低速回転用接続手段１６ａと共通接続手段１６ｃに接続された場合は、低速回転用運転コンデンサ１５と高速回転用運転コンデンサ１０が直列接続となり、運転コンデンサとしての容量が小さくなる。また、商用交流電源が商用交流電源接続手段１６の高速回転用接続手段１６ｂと共通接続手段１６ｃに接続された場合は、低速回転用運転コンデンサ１５は電気的には接続されない。従って、運転コンデンサは高速回転用運転コンデンサ１０のみとなり、容量は高速回転用運転コンデンサ１０の容量そのままとなる。始動コンデンサ１２は同期運転状態において、ＰＴＣサーミスタ１３によって切り離される。そして、シーリングファンは冷気または暖気の拡散目的に低速回転が選択された時には、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数で一定運転する。また、冷風感を確実に得ることを目的に高速回転が選択された時には、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数にて一定回転で運転する構成である。
【００１５】
このような本発明のシーリングファンによれば、図４の回転数−トルク特性のグラフに示すように、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数において、所定のトルク領域にて回転数一定の特性が生じることとなる。商用交流電源が低速回転用接続手段１６ａに接続された場合は、運転コンデンサの容量が小さいので、電動機１１の回転数−トルク特性はトルクが低下する。そして、回転翼８の負荷カーブの交点である商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数で一定運転するので、微風による確実な空気拡散を実現できる。また、商用交流電源が高速回転用接続手段１６ｂに接続された場合は、運転コンデンサの容量が大きい。従って、始動時は導体バー５に誘導電流が発生することで滑りに対応した回転トルクが発生して動作する。その後、永久磁石６の磁力と固定子４の電機子巻線２による電磁石の磁力の吸引力によって回転し、導体バー５に発生する誘導電流が極めて少ない高効率運転モードへ移行し、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数にて一定回転で運転する。このようにして、ＤＣ電源を必要とするＤＣモータや、マイクロコンピュータを搭載した制御回路を使用することなく、低消費電力化、回転むら抑制による静音化、送風量の安定化ができるとともに、高速回転により、冷風感の確実な体感を実現できるシーリングファンが得られる。
【００１６】
また、永久磁石６の径方向の断面形状を略コの字状とし、反凹側を固定子４側に向けているので、かご形回転子３が回転することで電機子巻線２に誘起される逆起電圧には３次調波成分がより一層多く含有されることになる。そのため、商用交流電源の電源周波数に同期した回転数の３分の１の回転数において生じる回転数一定となるトルク領域が一段と拡大することとなり、微風であっても、負荷変動の影響を受けにくく、確実に空気拡散を実現できるシーリングファンが得られる。
【００１７】
また、導体バー５と永久磁石６はスキューされているので、電源投入時など誘導機としての動作においては滑らか加速し、同期機としての動作への移行が滑らかとなる。さらに、同期運転時のトルクリプルも小さくなるため、低振動・低騒音化を実現したシーリングファンが得られる。
【００１８】
また、永久磁石６は磁粉粒径の小さい異方性のサマリウム・鉄・窒素磁粉と、磁粉粒径の大きな異方性のネオジウム・鉄・ホウ素磁粉を混合したボンド磁石としているので、磁粉の充填率が向上する。そのため、磁束密度が高くなるとともに、ネオジウム・鉄・ホウ素磁粉がサマリウム・鉄・窒素磁粉の磁化反転を抑制し、保持力が向上する。そして、電源周波数に同期して回転するトルクが高くなるため、負荷変動に対する耐力の強いシーリングファンが得られる。
【００１９】
なお、本実施の形態１では、始動コンデンサ１２とＰＴＣサーミスタ１３とを設ける構成としたが、誘導機としての始動から同期運転への移行に影響が無ければ、始動コンデンサ１２とＰＴＣサーミスタ１３とを設けることなく、高速回転用運転コンデンサ１０、低速回転用運転コンデンサ１５のみで、始動も同期運転も行う構成としても良く、その作用効果に差異は生じない。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上のように、本発明にかかるシーリングファンは本体部が小型軽量かつ外形がシンプルで、設置工事が容易で操作がしやすいものであり、低消費電力化も兼ね備えたものであるので、家庭用はもとより、病院など公共施設の設備や、旅館などの業務用の設備としての用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００２１】
１      本体
２      電機子巻線
３      かご形回転子
４      固定子
５      導体バー
６      永久磁石
７      極間
８      回転翼
９      シャフト
１０    高速回転用運転コンデンサ
１１    電動機
１２    始動コンデンサ
１３    ＰＴＣサーミスタ
１４    天井
１５    低速回転用運転コンデンサ
１６    商用交流電源接続手段
１６ａ  低速回転用接続手段
１６ｂ  高速回転用接続手段
１６ｃ  共通接続手段
１７    支柱
１８    上部カバー
１９    本体カバー
１４０  ＤＣモータ
１５０  回転翼
１６１  プリント基板
１６２  プリント基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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