電動機及びそれを用いた換気扇

【課題】巻線間を渡る渡り線の処理構造において堅牢で取り扱い易いものとする。
【解決手段】フロント側に配置された巻枠４６は、複数の固定子巻線５１ａ，５１ｂ，５３ａ，５３ｂの内側にて駆動軸又は回転子を貫通させるように配設され、フロント側を小径とする円筒コーン形状を成す渡り線支持部６２を備えている。渡り線支持部６２は、巻線５１ａから巻線５１ｂ及び巻線５３ａから巻線５３ｂに渡る渡り線を円錐曲面上に沿って這わすことにより渡り線を支持する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、換気扇等の羽根車駆動に最適な小型電動機に関し、特に電動機の巻線間を渡る渡り線の処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
巻線間を渡る渡り線に関しては、従来より種々の提案がされている。例えば集中巻の場合、その一つとして、巻部に設けられた棒状突起間に渡り線を架け渡す方法が提案されている。すなわち、巻線が巻かれる巻部の内壁部に駆動軸と概略平行になるように棒状の突起を設けておき、所定の巻部に巻装された巻線が他の巻部に渡る際、巻線はまず巻終わった位置の突起に絡げられ、その後、空中を渡り次の巻部に到達すると、その位置の突起に絡げられた後にその巻部に巻かれるようにすることにより、巻線間を渡る渡り線を両端にて固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５１５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の渡り線処理構造においては、渡り線が空中を渡っているため、渡り線が他の何かと接触した場合に容易に切断する。そのため、組立時には、この中間組立体を非常に繊細なものとして取り扱わねばならず特別の注意を要するので、コスト向上の原因となるばかりか、完成した電動機が信頼性に欠けるものとなるので改善が望まれていた。
【０００５】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、巻線間を渡る渡り線の処理構造において堅牢で取り扱い易いものとすることができるとともに渡り線の処理作業を容易にしてコスト削減をすることができ、さらに信頼性を向上させることができる電動機及びそれを用いた換気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】
【０００６】
上述の課題を解決するために、この発明に係る電動機は、複数のスロットを形成する複数のティースが設けられた固定子鉄心、ティースに巻装された固定子巻線、および該固定子巻線と固定子鉄心との間に設けられ両者の絶縁を行う巻枠を有する固定子と、固定子に囲まれて配設されティースに形成される磁極により回転する回転子とを有する電動機において、複数の固定子巻線の内側にて駆動軸又は回転子を貫通させるように配設され、端部側を小径とする円筒コーン形状を成し、所定の巻線から他の巻線に渡る渡り線を円錐曲面上に沿って這わすことにより渡り線を支持する渡り線支持部を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る電動機によれば、所定の巻線から他の巻線に渡る渡り線を円錐曲面上に沿って這わすことにより渡り線を支持する渡り線支持部を有するので、巻線間を渡る渡り線の処理構造を堅牢で取り扱い易いものとすることができるとともに渡り線の処理作業を容易にしてコスト削減をすることができ、さらに電動機の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明にかかる電動機及びそれを用いた換気扇の実施の形態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。
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の換気扇の横断面図である。図１において、換気扇９０は、例えば屋内と屋外とを隔てる壁部又は天井部等に形成された換気口に取り付けられて屋内空気の換気を行う。換気扇９０は、換気口に取り付けられて内部に通風路（空気流路）９１を形成するケーシング（ベルマウス）９２と、ケーシング９２内に配設されて通風路９１を介して空気を強制的に移動させる送風機９５とを含む。送風機９５は、電動機８０とこの電動機８０の駆動軸８１に取り付けられた羽根車９３とから構成されている。
【００１０】
図２はこの発明の実施の形態１の電動機８０の内部構造を示す横断面図である。電動機８０は、電動機本体６０と端子台７０とから構成されている。
【００１１】
電動機本体６０は、中心に駆動軸８１を貫通させる回転子１０と、この回転子１０を貫通させる貫通穴を中央部に有する固定子２０と、これら回転子１０および固定子２０を収納するフロントブラケット８２およびリヤブラケット８３とを有している。
【００１２】
このうち、固定子２０は、薄い鋼板が多数積層されて成り複数のスロットを形成する複数のティースが設けられた固定子鉄心３０と、ティースに巻装された固定子巻線５０と、固定子巻線５０および固定子鉄心３０との間に設けられ両者の絶縁を行う巻枠４０を有している。そして特に本実施の形態の固定子２０には、固定子巻線５０の内側において、電動機８０のフロント側が小径の円筒コーン形状の渡り線支持部６２が設けられている。この渡り線支持部６２は、断面において駆動軸８１の直交面に対して約６０度傾く円筒テーパ面を有している。
【００１３】
回転子１０は、２つのベアリングによって回転可能に支持されている。すなわち、電動機本体６０は、フロントブラケット８２およびリヤブラケット８３の中央部にそれぞれ形成された凹部に外輪が嵌合固定され、内輪が駆動軸８１に嵌合固定されたフロントベアリング８４およびリアベアリング８５をさらに有している。
【００１４】
回転子１０の外径と固定子２０の内径との間には微少な間隙が全周にわたって均一となるように形成されている。つまり、回転子１０と固定子２０とは、軸心を一致させて配設されている。
【００１５】
一方、端子台７０においては、樹脂等の絶縁材料にて作製されてリヤブラケット８３の後端部（駆動軸８１の突出する側を前端部とする）を全体にわたって覆うように配設されている。端子台７０は、内部に７１を始めとする各種電気部品を収納している。
【００１６】
図３は固定子鉄心３０の構造を示す斜視面図である。固定子鉄心３０は、断面略Ｔ字型を成す４個のティース部３１と、外周にて環状を成し内周側に４個のティース部３１の端部が係合する係合部が形成され４個のティース部３１と物理的及び電気的に結合して外周の磁路を形成するヨーク部３２とから構成されている。ティース部３１とヨーク部３２は、両者ともに薄い鋼板が軸方向（厚さ方向）に多数積層されて作製されている。
【００１７】
図４は固定子鉄心３０の分割された４個のティース部３１が軸方向に２分割された巻枠に挟まれる様子を示す斜視面図である。図５は４個のティース部３１を挟み込んで嵌合わせされた巻枠４０を電動機のフロント側から見た斜視図である。巻枠（絶縁体）４０は、電動機の軸方向に第１の巻枠４１と第２の巻枠４６の２つに分割され、軸方向両側からティース部３１を挟み込み、４個のティース部３１の相互の位置決めを正確に行うとともに、ティース部３１に固定子巻線５０が巻装された際、固定子鉄心３０と固定子巻線５０（図６）との間の絶縁をする。
【００１８】
嵌合わせされた第１の巻枠４１と第２の巻枠４６においては、ティース部３１を囲繞する各部分に固定子巻線５０が巻回される領域として巻部４４が形成される。この巻部４４の半径方向内側と外側には、巻部４４に巻線を巻回する際、巻線が巻部４４に容易に案内されるようにする目的と、巻部４４に多量に巻回された固定子巻線５０の倒れや巻崩れを防止する目的で外壁部４２，４７と内壁部４３，４８とがそれぞれ設けられている。
【００１９】
そして、４つの内壁部４３，４８は、隣り合う辺がそれぞれ結合して全体で矩形筒状をなしている。フロント側の第２の巻枠４６において、矩形筒状をなす４つの内壁部４８の中央部に円筒コーン形状（中空円錐台形状）の渡り線支持部６２が設けられている。渡り線支持部６２は、第２の巻枠４６と一体に樹脂にて作製されている。そして、第２の巻枠４６の４つの内壁部４８には、渡り線を通すための切り欠き４８ａが中央部に各々設けられている。
【００２０】
渡り線支持部６２は、駆動軸８１又は回転子１０を貫通させるために前端部側に開口を有しており、この前端部側を小径とし巻枠４６との接続側をと大径する円筒コーン形状を成し、所定の巻線から他の巻線に渡る渡り線を円錐曲面上に沿って這わすことにより斜面に接触させて支持する。小径側先端部には、渡り線を沿わす作業をする際に誤って外れてしまうことのないように、短尺円筒状の先端立ち上がり部６３が設けられている。
【００２１】
図６は図５に示した組立体に固定子巻線５０を巻装された様子を示す斜視図である。図６においては、固定子巻線５０を巻枠（絶縁体）４０に巻装される有効な空間として図中網がけにして示している。つまり、図中網がけした部分は、巻線５０が最大に巻装可能な空間領域を示し、固定子巻線５０は実際にはこの空間領域の内側に巻装されることとなる。ここで、図２にて説明した固定子巻線５０は、主巻線５１と補助巻線５３とから構成されている。主巻線５１は、さらに２つの巻線に分割されて、図６に示すように対向する２つの巻部４４に第１主巻線５１ａと第２主巻線５１ｂとして巻装されている。また、補助巻線５３も同じように２つの巻線に分割されて、他の対向する２つの巻部４４に第１補助巻線５３ａと第２補助巻線５３ｂとして巻装されている。
【００２２】
第１主巻線５１ａと第２主巻線５１ｂとは１本の巻線にて続けて巻装されおり、同じように、第１補助巻線５３ａと第２補助巻線５３ｂも１本の続けて巻装されている。本実施の形態の電動機８０は、集中巻の電動機であり、巻線は、まず第１補助巻線５３ａの全部が所定の巻部４４に巻かれ、第１補助巻線５３ａが巻き終わると対向する巻部４４に渡り、そこに第２補助巻線５３ｂが巻かれる。次に、第１主巻線５１ａの全部が所定の巻部４４に巻かれ、第１主巻線５１ａが巻き終わると対向する第２主巻線５１ｂの巻部４４に渡り、そこに第２主巻線５１ｂが巻かれる。
【００２３】
図７は渡り線が渡り線支持部６２の曲面に沿って渡る様子を示す上面図である。第１補助巻線５３ａが図７中一点鎖線矢印のように巻回されてこれが巻きおわると、巻線は切り欠き４８ａを通過して渡り線支持部６２側に出て、図７中一点鎖線曲線Ｂ１に示すように、渡り線支持部６２の円錐曲面上を這うようにして大きく半円を描いて進み、対向する側の内壁部の切り欠き４８ａを通過して、その位置の巻部４４に一点鎖線矢印の向きに巻回されて第２補助巻線５３ｂａを形成する。
【００２４】
同じようにして、第１主巻線５１ａが図７中一点実線矢印のように巻回されてこれが巻きおわると、巻線は、切り欠き４８ａを通過して渡り線支持部６２側に出て、図７中実線曲線Ａ１に示すように渡り線支持部６２の円錐曲面上を這うようにして大きく半円を描いて進み、対向する側の内壁部の切り欠き４８ａを通過して、その位置の巻部４４に実線矢印の向きに巻回されて第２主巻線５１ｂの巻装を完了させる。
【００２５】
なお、このとき巻回が完了した第１補助巻線５３ａは、直径が大きくなっているので、そこから始まる渡り線は、巻線の最も高い位置（軸方向先端側）から離れて切り欠き４８ａに入ることになる。一方、対向する第２補助巻線５３ｂ側においては、これから巻線が巻き始められるので、渡り線は、切り欠き４８ａの最も低い位置から巻部４４へ侵入することとなる。つまり、渡り線は、渡り線支持部６２円錐曲面上を這うようにして円錐台形の高い位置（先端側）から最も低い位置へほぼ半円の道のりで移動する。主巻線５１側の渡り線も９０度ずれた位置にて同じように配置される。このとき、２本の渡り線は、互いに高い位置から低い位置へと立体的に交差するので、交差点においては高さ方向に所定量離れるので、互いに接触することがない。
【００２６】
図８は巻線が図７に示すものとは逆方向に巻回された様子を示す上面図である。第１補助巻線５３ａから第２補助巻線５３ｂａへ向かう渡り線は、図８中一点鎖線曲線Ｂ２に示すように、図７のものと逆方向に渡り線支持部６２の円錐曲面上を這うようにして大きく半円を描いて進む。一方、第１主巻線５１ａから第２主巻線５１ｂａへ向かう渡り線は、図８実線曲線Ａ２に示すように、図７のものと逆方向に渡り線支持部６２の円錐曲面上を這うようにして大きく半円を描いて進む。巻枠４６は、中心軸を含む面に対して対称の形状を成しているので、逆方向に巻装した場合においても全く同様の巻線処理を行うことができる。すなわち、実施の形態の巻枠構造においては、形状が同じ１種類の巻枠４６にて異なる方向の巻線に対応することができる。
【００２７】
以上のように本実施の形態の電動機８０においては、複数の固定子巻線５０（５１ａ，５１ｂ，５３ａ，５３ｂ）の内側に配設されて、駆動軸８１又は回転子１０を貫通させる端部側を小径とする円筒コーン形状を成し、所定の巻線から他の巻線に渡る渡り線を円錐曲面上に沿って這わすことにより渡り線を支持する渡り線支持部６２を有しているので、巻線間を渡る渡り線の処理構造において堅牢で取り扱い易いものとすることができるとともに渡り線の処理作業を容易にしてコスト削減をすることができ、さらに信頼性を向上させることができる電動機８０とすることができる。また、このような構成の電動機８０を用いて換気扇９０を構成することにより、コスト削減をして且つ信頼性を向上させた換気扇９０とすることができる。
【００２８】
また、巻枠４０の巻部４４には、固定子巻線５０の巻崩れを抑制する内壁部４８が形成されており、この内壁部４８には、中央部に渡り線を通すための切り欠き４８ａが設けられているので、渡り線を絡げる突起等を設けることなく巻線を対向する方向に引き出すことができ、容易に渡り線支持部６２に這わせることができるとともに、電動機８０の軸方向長さを短くすることができる。
【００２９】
さらに、渡り線支持部６２は、内壁部４８の内側に配設され、巻枠４０と一体に樹脂にて作製されているので、制作が容易で、且つ部品点数が増えることなくコストが増えることがない。
【００３０】
なお、本実施の形態の渡り線支持部６２は、図２に示すように駆動軸８１の直交面に対して約６０度傾く円筒テーパ面を有しているが、円筒テーパ面の角度はこれに限定されるものではなく、約４０度から約７０度の間で適宜選択されてよい。この角度は、固定子巻線５０の巻線の軸方向高さ、および空気の流通性を考慮した回転子１０との距離等を考慮して決定される。
【００３１】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２の電動機のフロント側の巻枠の上面図である。本実施の形態のフロント側の巻枠８６においては、巻部４４の最内周角部位置に逃がし溝４４ａが形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３２】
本実施の形態の巻枠８６においては、最内周角部位置に逃がし溝４４ａを形成することにより、他の巻線から渡った後、巻部４４に最初に巻始められる巻き線が逃がし溝４４ａに収納されて巻部４４の表面より上に突出することがなく、１巻目以降の巻線が巻回される面が平坦となるので、固定子巻線５０が整然と巻かれ巻装時に傷つくことがない。これにより、電動機の性能が向上するとともに信頼性を向上させることができる。
【００３３】
なお、逃がし溝４４ａは、図７と図８に示すようなどちら方向から巻かれた場合でも対応可能なように、巻部４４の最内周の両角部にそれぞれ形成されている。
【００３４】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３の電動機のフロント側の巻枠の斜視図である。本実施の形態のフロント側の巻枠９６においては、円筒テーパ形状の渡り線支持部６５の大径部が、巻枠９６の巻部４４の始まる外径位置と同じ位置まで広がっている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３５】
本実施の形態の渡り線支持部６５においては、円筒コーン形状の大径部が巻部４４の始まる外径位置まで広がっているので、渡り線支持部６５の円錐曲面上を這う渡り線が巻部４４に巻回される直前まで曲面に支持されることとなり、曲面に接触して支持される部分の長さが長くなるので、さらに堅牢で取り扱い易いものとすることができる。
【００３６】
実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４の電動機のフロント側の巻枠の斜視図である。図１２は渡り線支持部の表面に形成された螺旋溝の断面を示すための部分拡大断面図である。本実施の形態のフロント側の巻枠１０６においては、円筒テーパ形状の渡り線支持部６７のテーパ状曲面に、渡り線に沿うようにして１本の螺旋溝６８が形成されている。この螺旋溝６８は、２本の渡り線のうち下側となる渡り線を渡す際に、渡り線をこの溝６８内に収納するようにして使用する。渡り線を螺旋溝６８内に収納することにより、渡り線がテーパ曲面上にてずれにくくなり、より堅牢で取り扱い易いものとすることができる。また、下側となる渡り線を溝６８内に収納することで、上側となる渡り線との交差点において、両渡り線間の距離を離すことができ、安全性及び信頼性を向上させることができる。なお、螺旋溝６８の傾き角及び溝の深さは電動機の仕様により適宜選択されてよい。
【００３７】
実施の形態５．
本実施の形態の図示しない巻枠においては、軸方向に分割された２個の巻枠の両方に円筒テーパ形状の渡り線支持部が設けられている。その他の構成は概略実施の形態１と同様である。このような構成の巻枠に関しては、電動機のフロント側及びリヤ側の両方にて渡り線処理をすることができる。これにより、より多くの巻き方に対応が可能であるとともに、複雑な渡り線処理に対しても対応することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願発明に係る電動機は、小型の電動機に好適なものであり、特に換気扇に用いられ羽根車を駆動する電動機に適用されて最適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１の換気扇の横断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１の電動機の内部構造を示す横断面図である。
【図３】固定子鉄心の構造を示す斜視面図である。
【図４】固定子鉄心の分割された４個のティース部が軸方向に２分割された巻枠に挟まれる様子を示す斜視面図である。
【図５】４個のティース部を挟み込んで嵌合わせされた巻枠をフロント側から見た斜視図である。
【図６】図５に示した組立体に固定子巻線を巻装された様子を示す斜視図である。
【図７】渡り線が渡り線支持部に沿って渡る様子を示す上面図である。
【図８】巻線が図７に示すものとは逆方向に巻回された様子を示す上面図である。
【図９】この発明の実施の形態２の電動機のフロント側の巻枠の上面図である。
【図１０】この発明の実施の形態３の電動機のフロント側の巻枠の斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態４の電動機のフロント側の巻枠の斜視図である。
【図１２】渡り線支持部の表面に形成された螺旋溝の断面を示すための部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０回転子
２０固定子
３０固定子鉄心
３１ティース部
３２ヨーク部
４０巻枠（絶縁体）
４１第１の巻枠
４２第１の巻枠の外壁
４３第１の巻枠の内壁
４４巻線の巻部
４４ａ逃がし溝
４６第２の巻枠（フロント側の巻枠）
４７第２の巻枠の外壁
４８第２の巻枠の内壁
４９内部カバー
５０固定子巻線
５１主巻線
５１ａ第１主巻線
５１ｂ第２主巻線
５３補助巻線
５３ａ第１補助巻線
５３ｂ第２補助巻線
６０電動機本体
６２渡り線支持部（円筒コーン）
６３先端立ち上がり部
７０端子台
７１始動用コンデンサ
８０電動機
８１駆動軸
８２フロントブラケット
８３リヤブラケット
８４フロントベアリング
８５リアベアリング
８６第２の巻枠
９０換気扇
９１通風路
９２ケーシング
９３羽根車
９５送風機
９６第２の巻枠

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを形成する複数のティースが設けられた固定子鉄心、前記ティースに巻装された固定子巻線、および該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巻枠を有する固定子と、
前記固定子に囲まれて配設され前記ティースに形成される磁極により回転する回転子とを有する電動機において、
複数の前記固定子巻線の内側にて駆動軸又は前記回転子を貫通させるように配設され、端部側を小径とする円筒コーン形状を成し、所定の巻線から他の巻線に渡る渡り線を円錐曲面上に沿って這わすことにより前記渡り線を支持する渡り線支持部を備えた
ことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記巻枠の巻部には、前記固定子巻線の巻崩れを抑制する内壁部が形成されており、該内壁部には、中央部に前記渡り線を通すための切り欠きが設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記渡り線支持部は、前記内壁部の内側に配設され、前記巻枠と一体に樹脂にて作製されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電動機。
【請求項４】
前記固定子鉄心は、前記ティース部とヨーク部とに接合可能に分割されて、前記ティース部に外側から前記巻線を巻装され、該巻線を巻装された後に、前記ティース部に前記ヨーク部を嵌め込む形式のものである
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項５】
前記巻枠は、前記固定子鉄心の軸方向に分割されている
ことを特徴とする請求項４に記載の電動機。
【請求項６】
他の巻線から渡った後、巻部に巻始められる巻き線が巻部表面より上に突出して、１巻目以降の巻線の障害となることのないように、前記巻枠の巻部の最内周角部位置に逃がし溝が形成されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項７】
前記渡り線支持部の大径部が、前記巻枠の巻部の始まる外径位置と同じ位置まで広がっていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項８】
前記渡り線支持部の小径側先端部にストレート円筒形状の先端立ち上がり部が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項９】
通風路を形成するケーシングと、
請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機が駆動軸に羽根車を取り付けられて成り、前記ケーシング内に配設されて、前記通風路を介して空気を移動させる送風機と
を備えたことを特徴とする換気扇。

【図１】