(57)【要約】【課題】速度調整機能を備え、巻線作業性の向上および省電力化が図れる外転型電動機およびそれを搭載した天井扇を提供する。【解決手段】外転型電動機２は、Ａ相巻線８（内周側固定子巻線）とＢ相巻線９（外周側固定子巻線）とを巻装した固定子鉄心１６と、回転駆動される回転子と、第１スロット２４の内方に円環状の渡り線支持部４１とを備える。渡り線支持部４１は、回転軸方向に突出した係止手段４５を備え、Ａ相巻線８の巻線間を渡る渡り線４２を、係止手段４５の内周側を渡して支持することにより、渡り線４２が速調巻線の巻線作業を妨げることがなく、巻線の損傷や断線を防止し品質を高く保つことができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットが円環状に設けられた固定子鉄心と、
前記スロットに巻装された固定子巻線と、
前記固定子巻線と前記固定子鉄心との間に設けられ両者の絶縁を行うインシュレータとを有する固定子と、
前記固定子鉄心の外周側面に対向して回転可能に取り付けられた回転子を備えた外転型電動機であって、
前記スロットは、
前記固定子鉄心の外周側面から内方に設けられた複数の外周側スロットと、
前記固定子鉄心の外周側スロットより内方に設けられた複数の内周側スロットとからなり、
前記固定子巻線は、
前記外周側スロットに巻装された外周側固定子巻線と、
前記内周側スロットに巻装された内周側固定子巻線とからなり、
前記内周側スロットの内方に、円環状の渡り線支持部を設け、
前記渡り線支持部は、回転軸方向に突出した係止手段を備え、
前記内周側固定子巻線の巻線間を渡る渡り線を、前記係止手段の内周側を渡すことによって支持する外転型電動機。
【請求項２】
前記係止手段の内周側周り略半周に案内溝を形成する案内壁を設けた請求項１に記載の外転型電動機。
【請求項３】
前記案内溝は、前記渡り線の引き込み側の幅を引き出し側よりも広くした請求項２記載の外転型電動機。
【請求項４】
前記渡り線支持部は、前記固定子鉄心の軸方向一端側に配置されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の外転型電動機。
【請求項５】
前記渡り線支持部には、
前記固定子巻線における巻き始め線および巻き終り線の引出線を、
前記案内溝の上方から回転軸中心方向に引き出して支持する引出線支持部を備えたことを
特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の外転型電動機。
【請求項６】
前記渡り線支持部は、円環状に一体成形された合成樹脂からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の外転型電動機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の外転型電動機を搭載した天井扇。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度調整機能を備え、特に巻線間の渡り線の配線構造に特徴のある外転型電動機およびそれを搭載した天井扇に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の外転型電動機は、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相の巻線を巻装する方法をとっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その外転型電動機について、図９から図１０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は中心に中空軸を保持する孔１０１を有し、その外周近傍に複数の第１歯部１０２とここから外周方向に二股に延設する第２歯部１０３とから構成される。この第１歯部１０２と第２歯部１０３によって、Ａ相巻線１０９が巻装される第１スロット１０４と、Ｂ相巻線１１０が巻装される第２スロット１０５が形成されている。また、第１スロット１０４および第２スロット１０５から放射状に外周方向へ向けて、第１スロット開口部１０６および第２スロット開口部１０７が形成されている。Ａ相巻線１０９とＢ相巻線１１０には運転用コンデンサ１１１が電気的に接続されている。
【０００５】
また、この種の外転型電動機は、速度調整にはコンデンサを用いることが一般的である。電源に接続された速度調整手段１１２は速調用コンデンサを備えており、種々の容量設定により電動機に印加する電圧を変動させることができ、電動機の回転速度が調整されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７１９１３号公報
【特許文献２】特開昭６２−４８９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、このような従来の外転型電動機では、以下のような課題を有している。
【０００８】
複数段の速度調整切り替えを実現するためには、複数の速調用コンデンサが必要となり、電動機の小型化および薄型化を妨げるものになる。
【０００９】
また、これを解決するために、電動機の固定子巻線に複数の速調コイルを構成し、巻線タップによる速度調整機能を備えると、上記の速調用コンデンサを不要とすることができる。
【００１０】
しかしながら、この種の外転型電動機は、フライヤー巻線機にて巻線作業が行われ、固定子鉄心の磁極歯部に外方から円環状に一周ずつ巻線コイルが巻回されるため、前工程にて巻装された巻線コイルの渡り線が確実に内周側を渡らないと、後工程にてその上から重ねて巻装された巻線コイルが前述の渡り線に接触することになり、渡り線に過度のテンションが加わり巻線の損傷や断線が生じ、品質を高く保てないという課題がある。
【００１１】
また、前工程にて巻装された巻線コイルの渡り線が、後工程の巻線作業を妨げることになるため、巻線が整然ときれいに巻けず、巻線の占積率を向上させることが困難となる。
【００１２】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、巻線タップによる速度調整機能を備えつつ、固定子の巻線作業を円滑に行うことができ、品質を高く保つことが可能な外転型電動機およびそれを搭載した天井扇を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そして、この目的を達成するために、本発明の外転型電動機は、
複数のスロットが円環状に設けられた固定子鉄心と、
前記スロットに巻装された固定子巻線と、
前記固定子巻線と前記固定子鉄心との間に設けられ両者の絶縁を行うインシュレータとを有する固定子と、
前記固定子鉄心の外周側面に対向して回転可能に取り付けられた回転子を備えた外転型電動機であって、
前記スロットは、
前記固定子鉄心の外周側面から内方に設けられた複数の外周側スロットと、
前記固定子鉄心の外周側スロットより内方に設けられた複数の内周側スロットとからなり、
前記固定子巻線は、
前記外周側スロットに巻装された外周側固定子巻線と、
前記内周側スロットに巻装された内周側固定子巻線とからなり、
前記内周側スロットの内方に、円環状の渡り線支持部を設け、
前記渡り線支持部は、回転軸方向に突出した係止手段を備え、
前記内周側固定子巻線の巻線間を渡る渡り線を、前記係止手段の内周側を渡すことによって支持するものであり、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】
【００１４】
本発明の外転型電動機によれば、
前記固定子巻線は、
前記外周側スロットに巻装された外周側固定子巻線と、
前記内周側スロットに巻装された内周側固定子巻線とからなり、
前記内周側スロットの内方に、円環状の渡り線支持部を設け、
前記渡り線支持部は、回転軸方向に突出した係止手段を備え、
前記内周側固定子巻線の巻線間を渡る渡り線を、前記係止手段の内周側を渡すことによって支持するという構成にしたことにより、
内周側固定子巻線の渡り線が内周側スロットの内方を渡ることになるので、
渡り線が巻線作業を妨げることがなく、巻線の損傷や断線を防止し品質を高く保つという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１の外転型電動機を搭載した天井扇の側面図
【図２】同外転型電動機の全体構成を示す断面図
【図３】同外転型電動機の固定子の分解斜視図
【図４】巻線が巻装される前の固定子の斜視図
【図５】図４の要部を拡大して示す斜視図
【図６】巻線が巻装された状態を示す固定子の斜視図
【図７】同外転型電動機の速度調整を示す結線図
【図８】係止手段に沿って巻線間に渡り線を渡す方向を示す平面図
【図９】従来の外転型電動機の固定子の部分断面による平面図
【図１０】同外転型電動機の速度調整を示す結線図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の請求項１記載の外転型電動機は、
複数のスロットが円環状に設けられた固定子鉄心と、
前記スロットに巻装された固定子巻線と、
前記固定子巻線と前記固定子鉄心との間に設けられ両者の絶縁を行うインシュレータとを有する固定子と、
前記固定子鉄心の外周側面に対向して回転可能に取り付けられた回転子を備えた外転型電動機であって、
前記スロットは、
前記固定子鉄心の外周側面から内方に設けられた複数の外周側スロットと、
前記固定子鉄心の外周側スロットより内方に設けられた複数の内周側スロットとからなり、
前記固定子巻線は、
前記外周側スロットに巻装された外周側固定子巻線と、
前記内周側スロットに巻装された内周側固定子巻線とからなり、
前記内周側スロットの内方に、円環状の渡り線支持部を設け、
前記渡り線支持部は、回転軸方向に突出した係止手段を備え、
前記内周側固定子巻線の巻線間を渡る渡り線を、前記係止手段の内周側を渡すことによって支持するという構成を有する。これにより、
内周側固定子巻線の渡り線が内周側スロットの内方を渡ることになるので、
渡り線が巻線作業を妨げることがなく、巻線の損傷や断線を防止し品質を高く保つ外転型電動機が得られる。
【００１７】
また、前記係止手段の内周側周り略半周に案内溝を形成する案内壁を設けたという構成にしてもよい。これにより、フライヤー巻線機により固定子鉄心の外周側面から内方に向かって巻回された渡り線が、案内壁を沿って案内溝に案内され、係止手段に確実に保持されることになるので、巻線作業が容易となり、巻線の損傷や断線を防止し品質を高く保つことができるという効果を奏する。
【００１８】
また、前記案内溝は、前記渡り線の引き込み側の幅を引き出し側よりも広くしたという構成にしてもよい。これにより、フライヤー巻線機により巻回された渡り線が、案内溝の引き込み側の幅が広いため引き込み易く、巻線作業が容易となる。また、案内溝の引き出し側の幅が狭いため、渡り線の引き出し位置の精度が向上するため、巻線の損傷や断線を防止し品質を高く保つことができるという効果を奏する。
【００１９】
また、前記渡り線支持部は、前記固定子鉄心の軸方向一端側に配置されてなるという構成にしてもよい。これにより、渡り線支持部が一部品のみで実現できるため、部品点数の低減が可能となり、また電動機の薄型化に寄与することができる。
【００２０】
また、前記渡り線支持部には、前記固定子巻線における巻き始め線および巻き終り線の引出線を、前記案内溝の上方から回転軸中心方向に引き出して支持する引出線支持部を備えたという構成にしてもよい。これにより、固定子巻線の引出線を渡り線に接触することなく、電源および運転用コンデンサに接続することができるので、結線作業が容易となり、巻線の損傷や断線を防止し品質を高く保つことができるという効果を奏する。
【００２１】
また、前記渡り線支持部は、円環状に一体成形された合成樹脂からなるという構成にしてもよい。これにより、渡り線支持部が一部品のみで実現できるため、材料コストの低減を図ることができる。
【００２２】
また、請求項１〜６のいずれか一項に記載の外転型電動機を搭載した天井扇という構成にしてもよい。天井扇は羽根径が大きく、羽根を所定の回転数で回転させるだけのトルクを保持した電動機が必要となるため、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とを備えた比較的大型の外転型電動機が用いられる。このような天井扇用の外転型電動機は、巻線作業性の向上と、巻線の占積率の向上が課題であるため、本願請求項１から６に記載の外転型電動機が適しており、品質を高く保ち、省電力化を実現することが可能な天井扇を提供することができる。
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の外転型電動機を搭載した天井扇の側面図を示したものである。
【００２５】
この天井扇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、駆動源として外転型電動機２が利用される。支柱４は、天井に下向きに固定され、その支柱４には、中空軸６が接続されて、その先端に羽根３を備えた外転型電動機２が取り付けられている。外転型電動機２は本体カバー５と上部カバー１１とで覆われている。
【００２６】
図２は、同外転型電動機２の全体構成を示す断面図である。
【００２７】
この外転型電動機２は、コンデンサ誘導電動機であり、中空軸６には、固定子鉄心１６にインシュレータ７を介してＡ相巻線８（内周側固定子巻線）およびＢ相巻線９（外周側固定子巻線）が巻回された固定子２０が固定されている。Ａ相巻線８およびＢ相巻線９の引出線は結線処理が施され、中空軸を介して運転用コンデンサ１０および電源線２８と電気的に接続されている。
【００２８】
そして、固定子鉄心１６の周囲に、中空軸６を中心として回転子鉄心１７が空隙を介して配設されている。この回転子鉄心１７は、回転子カバー１２に圧入保持されて、外転型の回転子１８としている。また、回転子カバー１２および上部カバー１１には、軸受ハウジング部１３ａ・軸受ハウジング部１３ｂが設けられ、玉軸受１４ａ・玉軸受１４ｂを介して中空軸６に回転可能に取り付けられている。固定子鉄心１６の上面、Ａ相巻線８の内周側には、円環状の渡り線支持部４１が設けられ、Ａ相巻線８の巻線間を渡る渡り線４２が係止手段４５の内周側を渡して支持されている。
【００２９】
図３は、同外転型電動機２の固定子２０の分解斜視図である。固定子鉄心１６は複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層したものからなり、その中心部に中空軸６を圧入保持する中心孔２１を有し、この中心孔２１の外周側に等間隔で放射状に位置してＡ相巻線８を巻装する第１歯部２２と、この第１歯部２２から更に外周方向に二股に延設してＢ相巻線９を巻装する第２歯部２３とを形成してなる。
【００３０】
また、隣り合う第１歯部２２によって、内周側の第１スロット２４が形成され、二股に延設した第２歯部２３の間に外周側の第２スロット２５が形成されている。
【００３１】
固定子鉄心１６には、渡り線支持部４１を位置決めする位置決め孔２６と、巻線作業の際に巻線機に固定子鉄心１６を取り付ける位置決め孔２７とが形成されている。
【００３２】
樹脂成型品からなるインシュレータ７ａおよびインシュレータ７ｂは、固定子鉄心１６の回転軸方向両側から挟み込み、Ａ相巻線８およびＢ相巻線９がそれぞれの歯部に巻装された際に、固定子鉄心１６との間を絶縁する。
【００３３】
そして、円環状の樹脂成型品からなる渡り線支持部４１には、位置決め突起４３が固定子鉄心１６側に突き出して形成されている。
【００３４】
図４は、巻線が巻装される前の固定子の斜視図であり、渡り線支持部４１は、固定子鉄心１６に軸方向から装着される。その際、渡り線支持部４１の位置決め突起４３が、固定子鉄心１６の位置決め孔２６に挿入され位置決めがなされる。
【００３５】
次に、図５〜８を用いて、本願の最も特徴的な部分、渡り線の配線構造について説明する。
【００３６】
図５は、巻線が巻装される前の固定子の要部を拡大して示す斜視図である。渡り線支持部４１は、第１スロット２４の内方に設けられている。渡り線支持部４１には、回転軸方向に突出した係止手段４５を備えている。そして係止手段４５の内周側周り略半周に案内溝４６を形成する案内壁４７が設けられている。案内溝４６は、渡り線の引き込み側４８と引き出し側４９の幅が異なっており、引き込み側４８の幅が引き出し側４９よりも広く形成されている。
【００３７】
図６は、巻線が巻装された状態を示す固定子の斜視図である。固定子鉄心１６には、内側のＡ相巻線８および外側のＢ相巻線９が巻装されている。
【００３８】
ここで、渡り線支持部４１には、Ａ相巻線８の巻線間を渡る渡り線４２が、係止手段４５の内周側を渡すことによって支持されている。図２に示すように、渡り線支持部４１は固定子鉄心１６の上に設けられているので、案内溝４６の高さも渡り線４２がＡ相巻線８から出る高さとほぼ同じになっている。これにより、Ａ相巻線８の渡り線が第１スロット２４より内方を渡ることになるので、渡り線が巻線作業を妨げることがなく、さらに案内溝４６がＡ相巻線８の巻き終わった巻線とほぼ同じ高さになっているので、巻線の損傷や断線を防止し品質を高く保つことができる。
【００３９】
また、フライヤー巻線機により固定子鉄心１６の外周側面から内方に向かって巻回された渡り線４２が、案内壁４７を沿って案内溝４６に案内され、係止手段４５に確実に保持される。案内溝４６の渡り線の引き込み側４８の幅が広いため引き込み易く、巻線作業が容易となる。
【００４０】
また、案内溝４６の渡り線の引き出し側４９の幅が狭いため、渡り線４２の引き出し位置の精度が向上するため、巻線の損傷や断線を防止し品質を高く保つことができる。
【００４１】
次に、速度調整用の巻線タップについて説明する。図７に３段の速度調整を有した外転型電動機の結線図を示す。
【００４２】
補助巻線５８は、速調巻線６１と速調巻線６１および運転用コンデンサ１０と直列に接続され、その両端は主巻線５９と並列に接続されている。ここで主巻線５９は前述のＢ相巻線９を意味し、補助巻線５８と速調巻線６１、６２は、前述のＡ相巻線を意味する。
【００４３】
強運転タップ６５は、主巻線の巻き始め線５９ｓと速調巻線の巻き始め線６２ｓとの引出線からなり、中運転タップ６６は、速調巻線の巻き終り線６２ｅと速調巻線の巻き始め線６１ｓとの引出線からなり、弱運転タップ６７は、速調巻線の巻き終り線６１ｅと補助巻線の巻き始め線５８ｓとの引出線からなる。
【００４４】
そして、電源６４の一方を強運転タップ６５に接続すると外転型電動機のノッチは強運転となり、同様に、中運転タップ６６に接続すると中運転、弱運転タップ６７に接続すると弱運転となる。すなわち、巻線タップによる速度調整機能を備えており、速調用コンデンサが不要となるので、電動機の小型化および薄型化に寄与することができる。
【００４５】
図８は、係止手段４５に沿って巻線間に渡り線４２を渡す方向を示す平面図である。巻線作業は、フライヤー巻線機により固定子鉄心１６の外周側面から内方に向かって巻回される。
【００４６】
まずＡ相巻線８（補助巻線５８、速調巻線６１、速調巻線６２）について説明する。矢印ＡはＡ相巻線８の上側の向きを示している。補助巻線５８は巻き始め線５８ｓから始まり、第１歯部２２に矢印Ａの向きに巻回されると、渡り線支持部４１の係止手段４５の内周側を渡され、次に隣接する第１歯部２２に矢印Ａの向きに巻回される。
【００４７】
全ての第１歯部２２に円環状に一周巻回された後、巻き終り線５８ｅが引き出される。同様に、速調巻線６１は巻き始め線６１ｓから始まり、巻回された補助巻線５８の上を重ねて円環状に一周巻回され、巻き終り線６１ｅが引き出される。次に、速調巻線６２は巻き始め線６２ｓから始まり、巻回された速調巻線６１の上を重ねて円環状に一周巻回され、巻き終り線６２ｅが引き出される。その際、巻線間を渡る渡り線は、内周側スロットの内方を渡るので巻線間を妨げるものはないため、巻線の損傷や断線の恐れがなく速調巻線を重ねて巻くことができ、巻線の占積率を向上することができる。
【００４８】
続いて、Ｂ相巻線９（主巻線５９）について説明する。矢印ＢはＢ相巻線９の上側の向きを示している。主巻線５９は巻き始め線５９ｓから始まり、第２歯部２３に矢印Ｂの向きに巻回されると、次に隣接する第２歯部２３に矢印Ｂの向きに巻回される。全ての第２歯部２３に円環状に一周巻回された後、巻き終り線５９ｅが引き出される。
【００４９】
巻線を全て巻き終った後、前述の各巻線の巻き始め線と巻き終り線（５８ｓ、５８ｅ、６１ｓ、６１ｅ、６２ｓ、６２ｅ、５９ｓ、５９ｅ、）は、渡り線支持部４１に備られた引出線支持部４４により支持され、図７に示したとおり結線される。これにより、Ａ相巻線およびＢ相巻線の渡り線に、各引出線を接触することなく、電源および運転用コンデンサに接続することができるので、結線作業が容易となり、巻線の損傷や断線を防止し品質を高く保つことができる。
【００５０】
このような構造によれば、渡り線支持部４１は、固定子鉄心１６の軸方向一端側に配置されるので、渡り線支持部４１が一部品のみで実現できるため、部品点数の低減が可能となり、また電動機の薄型化に寄与することができる。
【００５１】
このように本発明の実施の形態１における外転型電動機２によれば、
固定子巻線は、第２スロット２５に巻装された外周側固定子巻線と、内周側スロットに巻装された内周側固定子巻線とからなり、第１スロット２４の内方に、円環状の渡り線支持部４１を設け、渡り線支持部４１は、回転軸方向に突出した係止手段４５を備え、内周側固定子巻線の巻線間を渡る渡り線４２を、係止手段４５の内周側を渡すことによって支持するという構成にしたことにより、
内周側固定子巻線の渡り線４２が内周側スロットの内方を渡ることになるので、渡り線４２が巻線作業を妨げることがなく、巻線の損傷や断線を防止し品質を高く保つという効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明にかかる外転型電動機は、巻線作業性の向上と、電動機の小型化および薄型化を可能とするものであるので、天井扇などの駆動用電動機として有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１  天井扇
２  外転型電動機
３  羽根
４  支柱
５  本体カバー
６  中空軸
７、７ａ、７ｂ  インシュレータ
８  Ａ相巻線
９  Ｂ相巻線
１０  運転用コンデンサ
１１  上部カバー
１２  回転子カバー
１６  固定子鉄心
１７  回転子鉄心
１８  回転子
２０  固定子
２１  中心孔
２２  第１歯部
２３  第２歯部
２４  第１スロット
２５  第２スロット
２６  位置決め孔
２７  位置決め孔
２８  電源線
４１  渡り線支持部
４２  渡り線
４３  位置決め突起
４４  引出線支持部
４５  係止手段
４６  案内溝
４７  案内壁
４８  引き込み側
４９  引き出し側
５８  補助巻線
５８ｓ、５９ｓ、６１ｓ、６２ｓ  巻き始め線
５８ｅ、５９ｅ、６１ｅ、６２ｅ  巻き終り線
５９  主巻線
６１、６２  速調巻線
６４  電源
６５  強運転タップ
６６  中運転タップ
６７  弱運転タップ
【図１】
2015188291.tif 000003
【図２】
2015188291.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015188291.tif 000006
【図５】
2015188291.tif 000007
【図６】
2015188291.tif 000008
【図７】
2015188291.tif 000009
【図８】
2015188291.tif 000010
【図９】
2015188291.tif 000011
【図１０】
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