JP2012010537A

JP2012010537A - クローポール型天井扇風機モータ

Info

Publication number: JP2012010537A
Application number: JP2010145854A
Authority: JP
Inventors: Kanji Izaki; 勘治井崎
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2012-01-12

Abstract

【課題】多極の巻線が必要である天井扇用モータの固定子を、簡単に薄く構成することを目的とする。
【解決手段】中空パイプ状の回転軸１に、樹脂６を介在させて、クローポール形の固定子鉄心２ａ、２ｂを装着する。固定子鉄心２ａ、２ｂは外周側に櫛歯状の多極の磁極が形成されており、内部にリング状の固定子巻線３ａ，３ｂを備えている。また、固定子鉄心２ａ、２ｂは同形状であり、その中心軸位置を一致させた状態で軸方向に積み重ねられて、２相の誘導モータの固定子を構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、クローポール型固定子を備えた天井扇風機用のモータに関する。

従来、この種の天井扇風機モータは外転型回転子構造とし、内側に配設された固定子鉄心の外周部に設けられたスロット部に、固定子巻線を装着しているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、この種の天井扇風機モータは誘導モータが多く採用されており、低速で回転させる天井扇風機の特性に合致するよう固定子巻線が多極で構成されており、外周部に多数の巻線が装着されているものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

以下、特許文献１に記載されているこの種のモータの構成について、図５を参照しながら説明する。

図５に示すように、中空パイプ形状である回転軸１０１には、固定子巻線１０２が装着された固定子鉄心１０３が固定されている。回転子鉄心１０４は固定子鉄心１０３の外側に設けられ、アルミダイカスト等で一体的に構成されるとともに、軸方向の下端部には羽根１０５がネジ等で取り付けられ、回転軸１０１に装着された軸受１０６によって自在に回転できるよう保持されている。回転軸１０１の最下端部には、リモコンスイッチの受信部１０７が設けられ、回転軸１０１の中空部を通して電源供給されている制御回路１０８に接続され、運転制御されている。

また、特許文献２に記載されている図６および図７は同じく外転型誘導モータである天井扇風機モータの固定子を示したものであり、中空のパイプ状である回転軸１０９が積層された固定子鉄心１１０に固定されている。固定子鉄心１１０の外周部には巻線を装着する為のスロットが設けられており、主巻線１１１ａと補助巻線１１１ｂの２相の巻線が装着されているが、通常天井扇風機の回転数は３００ｒｐｍ以下の低速で運転されるので、多極で構成されることが多く、本例では１４極であるので、合計２８のコイルが装着されている。進相用コンデンサ１１２は係合部１１３にて回転軸１０９に装着されたターミナルベース部１１４に保持されている。

特開平５−１１３１９２号公報特開２００９−７１９１３号公報

このような特許文献１および２に記載されている図５および図６と図７に示す従来の天井扇風機モータは、低速で回転される為、固定子を多極で構成する必要があり、固定子巻線数が非常に多くなり、製造工数が多くかかるとともに、巻線の両端部が固定子鉄心より飛び出している為、モータの軸方向寸法が長くなるという課題があり、安価で薄型の天井扇風機モータを実現することが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、天井扇風機モータの固定子を１２極以上のクローポール型にすることにより、多極構造を簡単な構成で実現することができ、安価で薄型の天井扇風機モータを実現することを目的としている。

本発明の天井扇風機モータは、上記目的を達成するために、固定子鉄心を１２極以上のクローポール構造としたものである。

この手段により、固定子が多極であっても、１極ごとに巻線を設ける必要はなく、ドーナツ状に１つのコイルを形成するだけで多極の固定子を実現することができ、非常に簡単な構成になるとともに、固定子鉄心から巻線が突出することがないので、軸方向の寸法が小さくなり、薄型の天井扇用モータを実現することができる。

本発明によれば、固定子を１２極以上の極数を有するクローポール構造にしているので、多極のモータでも、１極毎に巻線を設ける必要はなく、ドーナツ状に１つのコイルを形成するだけで多極の固定子を実現することができるので、通常３００ｒｐｍ程度の低速回転で運転され、多極になる天井扇モータの固定子を安価で製造することが可能になる。また、固定子鉄心内に巻線が収納され、軸方向に巻線部が突出することがないので、モータの薄型化が可能になり、天井から吊り下げられる為、薄型扁平形状のニーズが強い天井扇モータとして最適である。

本発明の第１の実施の形態の天井扇用モータの平面断面図同固定子の外観斜視図本発明の第２の実施の形態の天井扇モータの平面断面図同固定子の外観斜視図従来の天井扇モータの平面断面図同他の天井扇用誘導モータの固定子を示す正面図同誘導モータの固定子の部分平面断面図

本発明の請求項１記載の発明は、１２極以上の極数を有するクローポール構造の固定子を採用した天井扇風機モータとしたものであり、多極の固定子がドーナツ状のコイルと、そのコイルを内部に収納し、回転子と対抗する部分が櫛状の極歯である固定子鉄心で構成されるので、多極の固定子が簡単な構造で実現できるとともに、巻線が固定子鉄心内に収納され、軸方向に突出していないのでモータが薄くなる。

また、アウターロータ型のモータで構成し、回転子の外周に複数の羽根を設け、固定子を固定した中心軸を天井に固定するようにしたものである。この手段により、固定子の内周部に磁束を通す必要のないスペースを確保することが可能になり、内周部を非磁性体の材質で形成したり、軸方向の貫通穴を設けたりするなど形状の自由性が増し、設計自由度の高い天井扇モータを実現できる。

また、クローポール型の固定子鉄心を２層重ねて形成した固定子を備えたものであり、リング状の同形状の本固定子鉄心を軸方向に２ケ重ね合わせ、その中心位置を一致させて周方向に電気角で９０度ずらすことにより固定子を形成し、そのうちのどちらかの固定子巻線にコンデンサを直列に接続することにより補助コイル相とし、残りの固定子鉄心を主コイル相とすることにより、二相のモータの固定子とすることが可能になる。この二相の固定子とアルミダイカスト等で形成された回転子を組み合わせることにより、駆動の為の特別な回路が必要の無い多極の天井扇用コンデンサラン型誘導モータを安価に構成することができる。

また、他の手段は本モータの固定子の鉄心を圧粉磁心により形成したものである。

この手段により、固定子鉄心の厚さを大きくすることが可能になり、トルクの大きい薄型の天井扇モータを実現することが可能になる。

また、他の手段は回転子の内側に配設される固定子鉄心の内径部を樹脂にて形成したものである。

この手段により、固定子部の重量を軽くすることができ、安価で軽量の薄型の天井扇モータを実現することが可能になる。

また、他の手段は固定子鉄心の内径部にモータを駆動する制御回路を配設したものである。

この手段により、トルク発生に寄与しない固定子鉄心の内側の空間部に、モータ駆動に必要なコンデンサや制御回路あるいはリモコンスイッチや照明等の本体の制御回路を収納するので、他のスペースにこれらを収納する必要がなく、さらに薄型の天井扇モータを実現することが可能になる。

また、クローポール型の固定子を、熱硬化性樹脂で一体的に封止して構成したものであり、金型内に固定子鉄心を設置して、一体的に樹脂で封止するので、固定子鉄心の保持と精度確保が容易になる。また、固定子の巻線の発熱が熱伝導率の高い熱硬化性樹脂によって放散されやすくなり、温度上昇が低い高品質で薄型の天井扇モータを実現することができ、何らかの原因により、銅線の被膜が劣化してモータ巻線に過大電流が流れ、発火するような高熱に至った場合でも、熱硬化性樹脂で封止されているので空気の供給がなく、発煙や発火のない安全で薄型の天井扇モータを実現することができる。

また、ブラシレスＤＣモータとしたことにより、回転数の制御が容易で高効率の薄型の天井扇モータを実現することが可能になる。

また、クローポール型の固定子鉄心を３層重ねて形成した三相ブラシレスＤＣモータとすることにより、モータを高効率かつ低騒音で駆動させることが可能になり、消費電力の少ない省エネ運転が可能で静かな薄型の天井扇モータを実現することが可能になる。

また、クローポール型の固定子鉄心を３層重ねて形成されている三相ブラシレスＤＣモータとしたものであり、同形状のクローポール構造の固定子鉄心を軸方向に３ケ重ね合わせ、その中心位置を一致させて周方向に電気角で１２０度ずつずらすことにより三相の固定子を形成することが可能であり、本三相の固定子と磁石を使用して形成された回転子を組み合わせることにより、回転数制御が容易で高効率で駆動することができる多極の天井扇用三相ブラシレスＤＣモータを安価に構成することができる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における外転型コンデンサラン型誘導モータの断面図、図２は同固定子の外観図である。

中空パイプ状の回転軸１には、樹脂６を介在させて、クローポール形の固定子鉄心２ａ、２ｂが装着されている。固定子鉄心２ａ、２ｂは外周側に櫛歯状の多極の磁極が形成されており、内部にリング状の固定子巻線３ａ，３ｂを備えている。また、固定子鉄心２ａ、２ｂは同形状であり、その中心軸位置を一致させた状態で軸方向に積み重ねられているが、周方向に互いに電気角で９０度ずらされて重ねられた状態で、樹脂６にて一体的に保持され、２相の誘導モータの固定子を構成している。本体の制御回路７は、進相用のコンデンサ８を搭載し、回転軸１の下部先端に設けられたリモコン受光部１２の出力により、天井扇の運転を制御している。この本体の制御回路７は、樹脂６の一部に窪みを設け、固定子鉄心２ａ、２ｂの内径部に設置され、固定子巻線３ａ，３ｂに接続されている。固定子鉄心２ａ、２ｂの外側には空隙を介して、アルミダイカスト５を鋳込んだ回転子鉄心４が配設されており、回転軸１に圧入固定されたころがり軸受９を通して回転自在に保持されている。図における下方である反天井側のアルミダイカスト５には、羽根１１が取り付けられたモータカバー１０がネジで固定されている。モータカバー１０の下側中心部の凹部には、運転用のリモコン受光部１２が設けられている。

本形態において、リモコンスイッチにより運転が指示され、固定子巻線３ａ，３ｂに通電が開始されると、固定子鉄心２ａ、２ｂが電気角で９０度ずれて配置され、また進相用のコンデンサ８が固定子巻線３ａ，３ｂに接続されているので、コンデンサラン型誘導モータとして回転をする。固定子鉄心２ａ、２ｂの櫛歯状の磁極は本形態では３２極で構成されており、周波数５０Ｈｚの電源が供給された場合は、同期速度１８７ｒｐｍ以下の低速で回転する。これにより、通常低速で運転され多極である天井扇用モータの固定子が、リング状の固定子巻線３ａ，３ｂを備える固定子鉄心２ａ、２ｂを２層重ねることにより簡単に構成される。そして、リング状の固定子巻線３ａ，３ｂは、固定子鉄心２ａ、２ｂ内に収納されており、軸方向寸法を小さくすることが可能になる。さらに、進相用のコンデンサ８を含んだ本体の制御回路７が、固定子鉄心２ａ、２ｂの内側の磁束の流れないスペースに設置されているので、本体の制御回路７を他のスペースに設置する必要がなく、モータ特性の低下がない薄型の天井扇モータを実現している。

尚、本形態では、固定子鉄心の磁極数を３２極としているが、３２極である必要はなく、要は低速回転可能な極数、一般的な低速回転を実現する１２極以上であればよい。

又、固定子鉄心２ａ、２ｂは鉄板を折り曲げて形成しても、圧粉磁心により形成してもよいが、圧粉磁心により形成した場合には、固定子鉄心の厚みを大きくすることが可能になり、より多くの磁束を固定子鉄心２ａ、２ｂに流すことができるようになるので、より高トルクのモータを実現することが可能になる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における外転型３相ブラシレスＤＣモータの断面図、図４は同固定子の外観図である。クローポール型の固定子鉄心１３ｕ、１３ｖ、１３ｗは、第１の実施の形態と同様に、３ケとも同形状であり、内部にリング状の固定子巻線１４ｕ，１４ｖ、１４ｗを備え、外周側に櫛歯状の多極の磁極が形成されている。この３ケの固定子鉄心１３ｕ、１３ｖ、１３ｗは、その中心位置を一致させた状態で軸方向に３ケ積み重ねられているが、周方向に互いに電気角で１２０度ずらした状態でモールド樹脂１７で一体的に保持され、３相のブラシレスＤＣモータの固定子を構成している。モールド樹脂１７の軸方向の下端部には、固定子鉄心１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの外径から回転子１６側に突出する突起部２１が設けられている。その突起部２１の内部には、磁石１５の磁極を検出するホール素子１９を搭載した配線基板２０が収納されている。固定子鉄心１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの内径側のモールド樹脂１７は、軸方向寸法が小さく形成されており、それにより確保されたスペースにブラシレスＤＣモータの制御回路１８が配設されている。固定子鉄心１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの外側には空隙を介して、磁石１５を内径に保持した回転子１６が配設されており、回転軸１に圧入固定されたころがり軸受９を通して回転自在に保持されている。その他の構成は第１の実施の形態と同様であり、説明は省略する。

本形態において、リモコンスイッチにより運転が指示され、固定子巻線１４ｕ，１４ｖ、１４ｗに通電が開始されると、固定子鉄心１３ｕ、１３ｖ、１３ｗが電気角で１２０度ずれて配置されているので、ホール素子１９が検出した磁石１５の磁極位置に応じて、固定子巻線１４ｕ，１４ｖ、１４ｗの適切な相に通電が開始される。そして、３相のブラシレスＤＣモータとして回転をするが、固定子鉄心１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの櫛歯状の磁極は第１の実施の形態と同様３２極で構成されており、低速、高トルクの運転が高効率で可能になるとともに、回転数の変更が容易な天井扇モータを実現することが可能になる。軸寸法が小さい多極の固定子が簡単に構成されること、制御回路１８を固定子内部に配設できるので薄型の天井扇を実現できることは、第１の実施の形態と同様である。また、固定子の磁極数が３２極である必要がないこと、固定子鉄心１３ｕ、１３ｖ、１３ｗの材質が鉄板でも圧粉磁心でもよいことも、第１の実施の形態と同様である。

また、本形態では３相のブラシレスＤＣモータとしたが、３相である必要はなく、２相のブラシレスＤＣモータでも、同様の効果を実現することは可能である。

以上のように、本発明による天井扇用モータの固定子鉄心は、クローポール構造なので、リング状のコイルで多極の固定子を簡単に形成できるとともに、巻線が固定子鉄心から突出せず軸方向寸法を小さくできるので、低速で回転され、天井に吊り下げて使用され薄型のニーズの強い天井扇モータとして最適である。

２ａ，２ｂ固定子鉄心
３ａ，３ｂ固定子巻線
４回転子鉄心
８コンデンサ
１３ｕ、１３ｖ、１３ｗ固定子鉄心
１４ｕ，１４ｖ、１４ｗ固定子巻線
１６回転子
１７モールド樹脂

Claims

１２極以上の極数を有したクローポール構造のモータを用いた天井扇風機。
前記モータは、アウターロータ型であり、
このモータの回転子の外周に複数の羽根を設け、
固定子を固定した中心軸を天井に固定した請求項１記載の天井扇風機。
前記モータは、クローポール型の固定子鉄心を２層重ねて形成した固定子と進相用コンデンサを備えた、コンデンサラン型誘導モータとした請求項１または２記載の天井扇風機。
前記固定子鉄心が圧粉磁心により形成されている請求項１乃至３のいずれか一つに記載の天井扇風機。
前記固定子鉄心の内径部を樹脂にて形成した請求項１乃至４のいずれか一つに記載の天井扇風機。
前記固定子鉄心の内径部にモータを駆動する制御回路を配設した請求項１乃至５のいずれか一つに記載の天井扇風機。
前記固定子を、熱硬化性樹脂で一体的に封止して構成した請求項１乃至６のいずれか一つに記載の天井扇風機。
前記モータがブラシレスＤＣモータである請求項１乃至７いずれか一つに記載の天井扇風機。
前記固定子が、クローポール型の固定子鉄心を３層重ねて形成されている三相ブラシレスＤＣモータとした請求項８記載の天井扇風機。