(57)【要約】【課題】磁極数を４極ラジアルワインディングを有する固定子よりも多く、好ましくは６極又は８極とし、各磁極上の軸方向に磁極の両端から突出した導線部分の比率を少なくすることにより、有効な磁力線の部分を増加できる、ラジアルワインディングを有する単相モータの固定子を提供する。【解決手段】複数の珪素鋼板を重ねてなる、ラジアルワインディングを有する単相モータの固定子であって、前記各珪素鋼板は、ハブと、前記ハブと一体成形し、前記ハブの周囲から半径方向に延伸し、末端部が接線方向に延伸するように形成された複数の磁極と、を備え、前記各磁極の半径方向延伸部を重ねて磁極ボビンを形成し、前記各磁極の接線方向延伸部を重ねて磁極側面を形成し、全ての前記磁極ボビン上に金属線が巻き付けられている。【選択図】図2A
2004350488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の珪素鋼板を重ねてなる、ラジアルワインディングを有する単相モータの固定子であって、
前記各珪素鋼板は、ハブと、
前記ハブと一体成形した複数の磁極であって、前記各磁極は前記ハブの周囲から半径方向に延伸するような半径方向延伸部と、接線方向に延伸するような接線方向延伸部とを有する、複数の磁極と、
を備え、
前記複数の磁極の個数は６又は８とし、
前記各磁極の半径方向延伸部を重ねて磁極ボビンを形成し、前記各磁極の接線方向延伸部を重ねて磁極側面を形成し、全ての前記磁極ボビン上に金属線が巻き付けられている、ことを特徴とするラジアルワインディングを有する単相モータの固定子。
【請求項２】
前記磁極側面がキャンバである、ことを特徴とする請求項１に記載のラジアルワインディングを有する単相モータの固定子。
【請求項３】
前記ハブの中央に通り穴が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のラジアルワインディングを有する単相モータの固定子。
【請求項４】
前記磁極側面の弧長と前記磁極側面の軸方向高さとの比率が、0.5〜2.0の範囲である、ことを特徴とする請求項２に記載のラジアルワインディングを有する単相モータの固定子。
【請求項５】
ハブと、
前記ハブの周囲に位置し、それぞれは前記ハブから半径方向に延伸された磁極ボビンと、前記磁極ボビンの末端から接線方向に延伸して形成された磁極側面とを有する複数の磁極ユニットと、
を備え、
複数の珪素鋼板を重ねてなるラジアルワインディングを有するアウタロータ型のファンモータの固定子であって、
前記複数の磁極ユニットの個数は６又は８とし、
それぞれの磁極ユニットの磁極ボビンに金属線を巻き、その磁極側面の弧長とその軸方向高さの比率が0.5〜2.0の範囲である、ことを特徴とするラジアルワインディングを有するアウタロータ型のファンモータの固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アウタロータ型のファンモータの固定子に関し、特にラジアルワインディングを有する単相モータの固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図1A及び図1Bはそれぞれ、従来のラジアルワインディングを有するアウタロータ型のファンモータの固定子1の平面図及び線A−Aに沿った断面図を示す。このような四極固定子は、回転子を通る永久磁石部分（図示せず）の磁力線のみがファンモータの回転力に貢献できるため、この４極ラジアルワインディングを有する固定子1の磁極ボビン12上に巻き付けられた金属線2における軸方向に磁極側面11から突出した部分、即ち、金属線曲げ部21は、モータの回転力にいかなる貢献もしない構造となっている。
【０００３】
このため、このような従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子1について、大きな磁力を提供するために前記金属線2の巻数を増加する場合、軸方向に磁極側面11の両端から突出した金属線曲げ部21の比率が大きくなり、無効な部分がよって大きくなる。このようにして、４極ラジアルワインディングを有する固定子を備えるファンモータの効率を効果的に向上することができない。
【０００４】
図1Cに、上記４極ラジアルワインディングを有する固定子1が備える珪素鋼板3を示す。珪素鋼板3は、ハブ31と、ハブ31から延びた磁極32とから成り、各磁極32はそれぞれボビン321及び端部322を備え、前記端部322の外表面はキャンバを形成し、このキャンバの弧長S1は、θ1及びR1により決定され、θ1は各端部322が円周全体において占める角度を表し、R1はハブ31の中心と端部外表面間の距離を表す。図1Bと図1Cを同時に参照すると、固定子は珪素鋼板3を重ねてなるため、上記磁極側面11の両端から突出した金属線曲げ部21が多くなると、その固定子全体の軸方向における占有空間が大きくなり、さらに、固定子の固定高さHにおいて重畳可能な珪素鋼板の個数に影響し、回転子の永久磁石部分（図示せず）の磁力線を完全に導通させることができなくなる。
【０００５】
また、ファンモータの配置において、ラジアルワインディングを有する固定子の配置高さには一定の制限があり、従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子1は、軸方向に磁極側面11の両端から突出した金属線曲げ部21が大きすぎると、珪素鋼板の数を増加することができなくなり、図1Bに示すように、珪素鋼板の高さL1は磁極側面11の両端から突出した部分の高さｘと足した結果が、固定子の制限高さHに等しいため、珪素鋼板の個数を増加することによってファンの効率を向上することがあり得ない。
【０００６】
即ち、従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子は、軸方向に磁極の両端から突出した金属線巻回部分の比率が増大することにより、有効な磁力線が減少し、且つ、磁極を構成する珪素鋼板の重ねる個数を増加することができなくなり、ファンモータの効率を向上することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、磁極数を４極ラジアルワインディングを有する固定子よりも多く、好ましくは６極又は８極とし、且つ各磁極上の軸方向に磁極の両端から突出した導線部分の比率を少なくすることにより、有効な磁力線の部分を増加することのできる、ラジアルワインディングを有する単相モータの固定子を提供することを目的とする。なお、実験の結果によれば、大きさが大体同じ固定子では、本発明によるラジアルワインディングを有する固定子は、上記従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子より、ファン効率を約20％向上させることができることが実証されている。
【０００８】
また、本発明は、磁極上に巻回できる金属線の巻数を多くすることにより、効果的にファンモータの効率を向上し、且つ、各磁極を構成する珪素鋼板の総厚度を大きくすることで、磁力線数を効果的に向上する、ラジアルワインディングを有する単相モータの固定子を提供することをもう一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わるラジアルワインディングを有する単相モータの固定子は、複数の珪素鋼板を重ねてなる固定子であって、前記各珪素鋼板は、ハブと、前記ハブと一体成形し、前記ハブの周囲から半径方向に延伸し、末端部が接線方向に延伸するように形成された６つの磁極とを備え、前記各磁極の半径方向延伸部を重ねて磁極ボビンを形成し、前記各磁極の接線方向延伸部を重ねて磁極側面を形成し、且つ、全ての前記磁極ボビン上に金属線が巻き付けられている。
【００１０】
本発明の別の実施態様に係わるラジアルワインディングを有する単相モータの固定子は、複数の珪素鋼板を重ねてなる固定子であって、前記各珪素鋼板は、ハブと、前記ハブと一体成形し、前記ハブの周囲から半径方向に延伸し、末端部が接線方向に延伸するように形成された８つの磁極とを備え、前記各磁極の半径方向延伸部を重ねて磁極ボビンを形成し、前記各磁極の接線方向延伸部を重ねて磁極側面を形成し、且つ、全ての前記磁極ボビン上に金属線が巻き付けられている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のラジアルワインディングを有する単相モータの固定子によれば、以下の効果が得られる。第一に、本発明は極数が比較的多いため、各磁極ボビン上に巻き付けられる金属線が少なくて済み、よって、軸方向に磁極側面の両端から突出した金属線部分の寸法が小さくなる。第二に、本発明においては、各磁極ボビンが極数の増加により細くなり、このため、単一の磁極ボビン上に巻き付けられる金属線の巻数は、従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子よりも多くすることができる。第三に、金属線が形成する磁力線は、各磁極側面と交差する有効部分が、極数の増加により増加する。第四に、軸方向に磁極側面の両端から突出した金属線部分の寸法が小さくなることで、重畳可能な珪素鋼板の総厚度を大きくすることができ、ファンモータの効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施形態１）
図2A及び図2Bに、本発明の実施形態1に係わるラジアルワインディングを有するアウタロータ型のファンモータ（ここでは単相モータを指す）の固定子4を示す。図2Aの線B−Bに沿った断面図である図2Ｂに示すように、本実施形態の６極ラジアルワインディングを有する固定子4は、複数の珪素鋼板5を重ねてなる。図2Cに示すように、各珪素鋼板5は、ハブ51と、ハブ51と一体成形した六磁極52と、を備え、ハブ51の中央に通り穴が設けられ、各磁極52は、ハブ51の周囲から半径方向に延伸し、その末端部が接線方向に延伸するように形成される。なお、各磁極52の接線方向延伸部522の外側表面はキャンバを呈し、その弧長S2は、各磁極52の接線方向延伸部522が占める角度θ2及びその外側表面からハブの中心までの距離R2により決定される。
【００１３】
本実施形態では、前記磁極52の数は6であるため、角度θ2は60度（π/3）よりもやや小さい。このため、図1Aに示す従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子1に比べて、ハブの中心から磁極側面（即ち、磁極の接線方向延伸部の外側表面）までの距離が同じ（R1＝R2）条件下において、角度θ2がθ1よりも小さいため、S2がS1よりも小さい。また、図2A及び図2Bに示すように、珪素鋼板5を高さL2まで重ね、重ねられた各磁極52の半径方向延伸部521が、金属線6をその上に巻き付けるための磁極ボビン42を形成し、重ねられた各磁極52の接線方向延伸部522の外側表面が、磁極側面41を形成する。磁極側面41の高さは、重ねられた珪素鋼板5の個数により決定され、即ち、珪素鋼板5の重畳後の高さL2が、磁極側面41の高さとなる。
【００１４】
図2B及び図1Bを参照すると、本実施形態の６極ラジアルワインディングを有する固定子4の珪素鋼板高さL2が、従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子1の珪素鋼板高さL1に等しい場合、同じ長さの金属線を、本実施形態のラジアルワインディングを有する固定子4と、従来のラジアルワインディングを有する固定子1に巻き付けたとき、本実施形態の極数がよりも多いため、各磁極ボビン42上に巻き付けられる金属線6がより少なくなり、軸方向に磁極側面41の両端から突出した金属線曲げ部61の高さｙもより小さい。つまり、図2Bにおけるｙは図1Bにおけるｘよりも小さいことである。また、本実施形態では、各磁極ボビン42が、極数の増加と共に細くなり、即ち、図2CにおけるP2は図1CにおけるP1よりも小さい。このため、単一の磁極ボビン42上に巻き付けることのできる金属線巻数は、従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子よりも多い。さらに、本実施形態では、金属線6が形成する磁力線は、各磁極側面41と交差する有効部分が、極数の増加により増加する。
【００１５】
また、図2Bに示すように、本実施形態では、軸方向に磁極側面41の両端から突出した金属線曲げ部61が減り、即ち、ｙはｘよりも小さい。よって、本実施形態の固定子の珪素鋼板の総高さL2（= L1）と突出部分の高さ2ｙの和は、固定子の制限高さH（= L1+2x）よりも小さいので、さらに珪素鋼板を追加して重ねることができ、本実施形態の６極固定子の総厚度（又は珪素鋼板総数）を、従来の４極固定子の総厚度（又は珪素鋼板総数）よりも大きくすることができ、ファンモータの効率を向上することができる。
【００１６】
なお、ファンモータの機能をさらに発揮させるため、本実施形態では、各磁極側面41の弧長S2は、重ねられた珪素鋼板の総高さL2との比率が、0.5〜2の範囲に制限される。
【００１７】
（実施形態２）
次に、図3A及び図3Bに、本発明の実施形態2に係わるラジアルワインディングを有するアウタロータ型のファンモータ（ここでは単相モータを指す）の固定子7を示す。図3Aの線C−Cに沿った断面図である図3Ｂに示すように、本実施形態の８極ラジアルワインディングを有する固定子7は、複数の珪素鋼板8を重ねてなる。図3Cに示すように、各珪素鋼板8は、ハブ81と、ハブ81と一体成形した八磁極82と、を備え、ハブ81の中央に通り穴が設けられ、各磁極82は、ハブ81の周囲から半径方向に延伸し、その末端部が接線方向に延伸するように形成される。なお、各磁極82の接線方向延伸部822の外側表面はキャンバを呈し、その弧長S3は、各磁極82の接線方向延伸部822が占める角度θ3及びその外側表面からハブ中心までの距離R3により決定される。
【００１８】
本実施形態では、前記磁極82の数は8であるため、角度θ3は45度（π/4）よりもやや小さい。このため、図1Aに示す従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子1に比べて、R3とR1が等しい条件下において、角度θ3がθ1よりも小さいため、S3がS1よりも小さい。また、図3A及び図3Bに示すように、珪素鋼板8を高さL3まで重ね、重ねられた各磁極82の半径方向延伸部821が、金属線9をその上に巻き付けるための磁極ボビン72を形成し、重ねられた各磁極82の接線方向延伸部822の外側表面が、磁極側面71を形成する。磁極側面71の高さは、重ねられた珪素鋼板8の個数により決定され、即ち、珪素鋼板8の重畳後の高さL3が、磁極側面71の高さとなる。
【００１９】
図3B、図2B及び図1Bを参照すると、本実施形態の８極ラジアルワインディングを有する固定子7の珪素鋼板高さL3が、上記実施形態1の６極ラジアルワインディングを有する固定子4の珪素鋼板高さL2、及び従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子1の珪素鋼板高さL1に等しい場合、同じ長さの金属線を、実施形態２の固定子、実施形態1の固定子、及び従来の固定子それぞれの磁極ボビンに巻き付けたとき、実施形態２の極数がより多いため、各磁極ボビン72上に巻き付けられる金属線9が実施形態1及び従来技術よりも少なくなり、軸方向に磁極側面71の両端から突出した金属線曲げ部91の高さｚも、ｙ及びｘよりも小さく、z<y<xである。また、本実施形態では、各磁極ボビン72が、極数の増加と共に細くなり、即ち、P3<P2<P1である。このため、単一の磁極ボビン72上に巻き付けることのできる金属線巻数は、従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子よりも多い。さらに、本実施形態では、金属線9が形成する磁力線は、各磁極側面71と交差する有効部分が、極数の増加により増加する。
【００２０】
また、図3Bに示すように、本実施形態では、軸方向に磁極側面71の両端から突出した金属線曲げ部91が減り、このため、本実施形態の固定子の珪素鋼板の総高さL3（= L2 = L1）と突出部分の高さ2ｚの和は、固定子の制限高さH（= L1+2x）よりも小さいので、さらに珪素鋼板を追加して重ねることができ、本実施形態の８極固定子の総厚度（又は珪素鋼板総数）を、従来の４極固定子の総厚度（又は珪素鋼板総数）よりも大きくすることができ、ファンモータの効率を向上することができる。
【００２１】
なお、ファンモータの機能をさらに発揮させるため、本実施形態では、各磁極側面71の弧長S3は、重ねられた珪素鋼板の総高さL3との比率が、0.5〜2の範囲に制限される。
【００２２】
以上、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、上記ラジアルワインディングを有する単相モータの固定子の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】従来の４極ラジアルワインディングを有するアウタロータ型のファンモータの固定子の平面図である。
【図１Ｂ】図1Aの線A-Aに沿った断面図である。
【図１Ｃ】図1Aの珪素鋼板の平面図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態1に係わる６極ラジアルワインディングを有するアウタロータ型のファンモータの固定子の平面図である。
【図２Ｂ】図2Aの線B-Bに沿った断面図である。
【図２Ｃ】図2Aの珪素鋼板の平面図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態2に係わる８極ラジアルワインディングを有するアウタロータ型のファンモータの固定子の平面図である。
【図３Ｂ】図3Aの線C-Cに沿った断面図である。
【図３Ｃ】図3Aの珪素鋼板の平面図である。
【符号の説明】
【００２４】
1  従来の４極ラジアルワインディングを有する固定子
11  磁極側面
12  磁極ボビン
2  金属線
21  金属線曲げ部
3  珪素鋼板
31  ハブ
32  磁極
321  ボビン
322  端部
4  ６極ラジアルワインディングを有する固定子
7  ８極ラジアルワインディングを有する固定子
41、71  磁極側面
42、72  磁極ボビン
５、８   珪素鋼板
51、81  ハブ
52、82  磁極
521、821  半径方向延伸部
522、822  接線方向延伸部
６、９   金属線
61、91  金属線曲げ部
【図１Ａ】
2004350488.tif 000003
【図１Ｂ】
2004350488.tif 000004
【図１Ｃ】
2004350488.tif 000005
【図２Ａ】
2004350488.tif 000006
【図２Ｂ】
2004350488.tif 000007
【図２Ｃ】
2004350488.tif 000008
【図３Ａ】
2004350488.tif 000009
【図３Ｂ】
2004350488.tif 000010
【図３Ｃ】
2004350488.tif 000011