(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットが形成された電磁鋼板を積層して形成されたステータコアと、
前記スロットに巻回されてアルミを主導体としたコイルと、を備え、
前記ステータコアの打ち抜き比率Ｔが、
Ｔ＝１−([ステータコア重量]／(([ステータコア外径]２−[ステータコア内径]２)／４×π×[積層厚]×[ステータコアの材料密度]))≦０．４６とされ、
前記コイルの主導体がアルミで構成されることを特徴とする換気装置用単相誘導モータ。
【請求項２】
前記換気装置用単相誘導モータにおける前記コイルの占積率Ｕが、
Ｕ＝[マグネットワイヤの仕上がり外径]２×[１スロット内のマグネットワイヤの本数]／[スロット内絶縁を除いた１スロットの断面積]≧５６％とされることを特徴とする請求項１に記載の換気装置用単相誘導モータ。
【請求項３】
前記ステータコアの最大外径がΦ９０ｍｍ以上であって、最小内径がΦ５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の換気装置用単相誘導モータ。
【請求項４】
板厚１．３ｍｍ以下の鋼板を絞り加工することで形成した鋼板製または射出成形により形成した樹脂製の外殻をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の換気装置用単相誘導モータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の換気装置用単相誘導モータと、
前記換気装置用単相誘導モータに連結された羽根車と、
前記換気装置用単相誘導モータおよび前記羽根車を内部に収容するとともに室内の空気を吸い込む吸込口と室内の空気を排気する排気口が設けられた本体と、を備えることを特徴とする換気装置。
【請求項６】
床面より２．３ｍ以上の高さに設置されることを特徴とする請求項５に記載の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天井等に取付けられダクトを通じて室内の空気を室外に排気する換気装置に用いられる換気装置用モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
換気装置の中には、建物の天井に取付けられ、ダクトを通じて排気や給気を行うものがある。天井構造に取付けられる本体の一側にはダクト接続口があり、このダクト接続口にダクトを接続して、ダクトを通じて排気や給気を行うものである。この種の換気装置では、製品重量の中でもモータ重量の占める割合が多い。なお、この種の従来技術としては特許文献１に示されているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−０９４１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の換気装置は、本体の下面に外方へ張出す取付フランジがあり、本体の天面上部の略中央に羽根車を駆動するモータを備えている。換気装置を取り付ける施工業者は、天井面に形成された開口に換気装置の本体を挿入させつつ、取付フランジを天井面に押し付けながら、フランジを天井面にネジ固定しなければならない。
【０００５】
そのため、換気装置が重いと作業性が低下するという問題がある。上述したように、製品重量の中でモータ重量が大きな割合を占めており、作業性の向上のためにはモータの軽量化が必要である。
【０００６】
一般的にモータ内の部品毎の重量は、電磁鋼板を打ち抜き積層することで形成されたコア、鋼板を絞り加工することで形成した鋼板外殻や射出成形により形成した樹脂外殻、および銅導体の外周にエナメル絶縁皮膜を焼付けて略円状に複数ターン巻回して形成されるコイルの三種類の部品の重量が支配的である。また、コアとコイルの仕様についてはモータ性能に大きく影響を与えている。モータ性能を維持したままモータを軽量化するにはそれぞれの最適化や材料変更が必要である。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータ性能の低下を抑えつつ、軽量化により施工性の向上を図ることのできる換気装置用モータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、室内の空気を室外に排気する換気装置に用いられる換気装置用モータであって、ステータコアと、ステータコアに挿入されるコイルと、を備え、ステータコアの打ち抜き比率Ｔが、Ｔ＝１−([ステータコア重量]／(([ステータコア外径]２−[ステータコア内径]２)／４×π×[積層厚]×[ステータコアの材料密度]))≦０．４６とされ、コイルの主導体がアルミで構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータ性能の低下を抑えつつ、軽量化により施工性の向上を図ることのできる換気装置用モータを得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる換気装置の断面図である。
【図２】図２は、図１に示す換気装置の外観斜視図である。
【図３】図３は、換気装置が備える換気装置用モータの断面図である。
【図４】図４は、ステータコアの平面図である。
【図５】図５は、ステータコアの打ち抜き比率と換気装置用モータの定格効率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる換気装置用モータおよび換気装置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。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる換気装置の断面図である。図２は、図１に示す換気装置の外観斜視図である。換気装置５０は、例えば床面より２．３ｍ以上の高さの天井等に取付けられる。換気装置５０は、ダクト３を通じて室内の空気を室外に排気する。
【００１３】
換気装置５０は、建物の天井構造２に形成された開口２ａに本体１が挿入されて、本体１の大半が天井裏空間に臨むように天井構造２に取付けられる。換気装置５０は、吸込んだ室内の空気を、ダクト３を介して室外へ排気するものである。
【００１４】
建物の天井構造２に沿う室内側が吸込口４として開口、室外側が排気口２７として開口した箱型の本体１と、この本体１の吸込口４側に天井面に沿って装着される化粧パネル５と、本体１の一側に係脱可能に装着されるダクト接続枠６とから換気装置が構成されている。本体１内には吸込口４からダクト接続枠６に向かう排気流を形成する送風機７が組込まれる。
【００１５】
本体１の吸込口４の口縁には、外向きに張出す取付フランジ８が形成されている。本体１の天面上部には送風機７の羽根車９を駆動する換気装置用モータ１０の外殻の一部が突出している。取付フランジ８には、ネジ固定孔１１が形成されている。取付フランジ８を天井面に押し付けつつ、開口２ａの周囲に設けられた野縁２８等にネジ固定孔１１を通してネジ２４を締め込むことで、本体１が天井構造２に固定される。施工者は本体１を一般的に頭部より高い床面より２．３ｍ以上の高さの天井面に押し付けながらネジ２４を締めなければならないため、本体１の重量は換気装置５０の取り付けの作業性に大きな影響を及ぼしやすい。
【００１６】
図３は、換気装置５０が備える換気装置用モータ１０の断面図である。換気装置用モータ１０には電磁鋼板を積層して形成されたステータコア１２とロータコア１３がある。図４は、ステータコア１２の平面図である。ステータコア１２とロータコア１３の両者ともスロット１４と呼ばれる貫通穴を有している単相誘導モータである（ロータコア１３の平面図およびスロットの図示は省略する）。
【００１７】
ロータコア１３のスロット部分には、アルミをダイキャストして作られた二次導体１５があり、ロータコア１３の中央に軸１６が挿入されている。また、軸１６には、ロータコア１３の両サイドに位置するように軸受１７が挿入される。
【００１８】
ステータコア１２には２つのスロット１４の間に、アルミを主導体としたマグネットワイヤを複数ターン巻回した複数のコイル１８がある。コイル１８の上面の端子台１９に複数個配置された端子２０とエナメル絶縁皮膜を剥いだマグネットワイヤが半田付けや溶接により電気的結合されている。
【００１９】
換気装置用モータ１０は、１．２ｔの鋼板を絞り加工により形成した鋼板外殻のフレーム２１とブラケット２２で覆われている。ステータコア１２の最大外径Φ９０ｍｍ以上、最小内径Φ５０ｍｍ以上のクラスの換気装置用モータ１０を備える換気装置５０は、製品重量の中で換気装置用モータ１０の重量が占める割合が多い。
【００２０】
ステータコア１２には２４個のスロット１４が形成されており、ステータコア１２の寸法は外径Φ９５ｍｍ、内径Φ５３ｍｍ、積層厚２０ｍｍ、重量０．４５ｋｇ、ステータコア１２の材料密度７．８ｋｇ／ｄｍ３であり、打ち抜き比率Ｔは１−([ステータコア重量]／(([ステータコア外径]２−[ステータコア内径]２)／４×π×[積層厚]×[ステータコアの材料密度]))＝０．４０９となる。
【００２１】
スロット１４の面積を大きくしてステータコア１２の打ち抜き比率を高めれば、換気装置用モータ１０を軽くすることができる。しかしながら、打ち抜き比率を高めることで、[モータ出力]／[モータ入力]より算出される効率の悪化が発生する。
【００２２】
図５は、ステータコア１２の打ち抜き比率と換気装置用モータ１０の定格効率の関係を示す図である。図５に示すように、ステータコア１２の打ち抜き比率の増加に伴い、定格効率は二次関数的に悪化していく。一般的に、打ち抜き比率は０．３６あたりに設定されるが、軽量化のためのステータコア１２の限界設計を行った場合、図５に示すように、打ち抜き比率が０．４６を上回ると効率は急激に悪化する。したがって、ステータコア１２の打ち抜き比率が０．４６を上回ると、コイルの温度上昇値の増大や消費電力の増大・出力の低下などの問題が顕在化するため、ステータコア１２の打ち抜き比率は、効率の悪化が緩やかな０．４６以下に設定するのが望ましい。
【００２３】
また、スロット１４の面積を大きくしすぎるとスロット１４と挿入されるコイル１８との空間が増えるため、ウェッジと呼ばれるスロット絶縁フィルムがずれて絶縁不良になったり、コイル１８とステータコア１２との接触面積が減ることによりコイル１８の放熱性が悪化して、コイル１８の温度の上昇による絶縁寿命の低下や絶縁材料の耐熱グレードの向上が必要となったりする。
【００２４】
この問題を解決するためには[マグネットワイヤの仕上がり外径]２×[１スロット内のマグネットワイヤの本数]／[スロット内絶縁を除いた１スロットの断面積]で表されるコイル１８の占積率Ｕを経験上５６％以上にする必要がある。
【００２５】
このためマグネットワイヤを多く使用し、スロット１４の空間を埋める必要があるが、一般的に使用されている銅を主導体としたマグネットワイヤではコイル１８の重量が増えるため、軽量化を図るうえで障害となる場合がある。
【００２６】
そこで、アルミを主導体としたマグネットワイヤを用いることで、同一効率と銅導体よりも軽量なコイル１８を得ることが出来る。アルミを主導体としたマグネットワイヤは大きく分けて、Ｉ.アルミ導体の上にエナメル絶縁皮膜を焼き付けたものと、II.アルミ導体の上に銅導体をクラッドし、銅導体の上にエナメル絶縁皮膜を焼き付けたものの２種類がある。
【００２７】
Ｉ.であれば、同一巻数でマグネットワイヤの断面積を約１．６倍にすることで、銅導体と同一効率が得られ、コイル１８の重量を約５０％とすることができる。II.であれば、クラッドする銅の割合にもよるが、仮にマグネットワイヤ内の断面積比でアルミ８５％に対して銅１５％とした場合でも、マグネットワイヤの断面積を約１．５倍にすることで銅導体と同一効率が得られ、コイル１８の重量を約６１％とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかる換気装置用モータは、建物の天井面に取り付けられる換気装置のモータに有用である。
【符号の説明】
【００２９】
１  本体
２  天井構造
２ａ  開口
３  ダクト
４  吸込口
５  化粧パネル
６  ダクト接続枠
７  送風機
８  取付フランジ
９  羽根車
１０  換気装置用モータ
１１  ネジ固定孔
１２  ステータコア
１３  ロータコア
１４  スロット
１６  軸
１７  軸受
１８  コイル
１９  端子台
２０  端子
２１  フレーム
２２  ブラケット
２４  ネジ
２７  排気口
２８  野縁
５０  換気装置
【図１】
0005669662.tif 000002
【図２】
0005669662.tif 000003
【図３】
0005669662.tif 000004
【図４】
0005669662.tif 000005
【図５】
0005669662.tif 000006