JP4095465B2 - 回転電動機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ等の回転電動機に関し、特に、コンデンサ付の回転電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンデンサ付の回転電動機において、コンデンサを電動機外部に設けた場合には煩雑な配線作業が必要になり、また、この電動機を使用した換気扇等の製品のサイズが大きくなる。そこで、配線作業の省力化や製品のコンパクト化を狙って、コンデンサを内蔵した回転電動機が開発されている。
【０００３】
例えば、リング状のコンデンサを、ステータのコイルの中心軸方向端部の外側に設けたコンデンサ付きモータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、複数の一般的なコンデンサを、ステータのコイルの中心軸方向端部側に位置する端子台に設けたコンデンサ付きモータが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、ステータの外周側に巻き付けるようにフィルムコンデンサを配置したコンデンサ付きモータが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２３１６２５号公報（第３頁、図１−３）
【特許文献２】
特開２００１−１３１７１６号公報（第４−９頁、図１−７）
【特許文献３】
実開平５−８０１７１号公報（第１頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、リング状のコンデンサを、ステータのコイルの中心軸方向端部の外側に設けた場合は、少なくともコンデンサの厚み分だけ、モータの中心軸方向における寸法が長くなるという問題がある。
【０００８】
また、端子台に複数のコンデンサを設けた場合は、得られるコンデンサ容量に限界があるとともに、モータの中心軸方向における寸法を長くせずにコンデンサ容量を確保するためには、端子台内のかなりの空間がコンデンサによって占有されるので、コイル端末、温度ヒューズのリード、コンデンサのリードの接続作業を行うためのスペースが確保できないという問題がある。
【０００９】
また、コンデンサをステータの外周側に巻き付けるように配置した場合には、モータの外径が大きくなるという問題がある。
【００１０】
この発明は、中心軸方向の寸法及び外径寸法を大きくすることなく、内蔵するコンデンサの容量を確保することができるモータ等の回転電動機を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電動機は、環状のヨークとこのヨークの内周側に突出する複数のティースとからなるステータコアと、
上記ステータコア内においてこのステータコアの中心軸と同軸で回転するロータと、
上記ティースに絶縁性材料を介して装着されたコイルと、
このコイルに電気的に接続されたコンデンサとを備えた回転電動機において、
上記コイルは、上記ティースの内周側に巻回された複数の内コイルと、上記ティースの外周側に、上記内コイルの両側に配置するように巻回された複数の外コイルとからなり、
上記ステータコアの中心軸方向端面から上記中心軸の端部側に至る間に、上記外コイルの外周面と上記ステータコアの外周面とによって形成されるリング形状の空間を設け、
上記コンデンサは、巻回したコンデンサを押しつぶして扁平かつ円弧状としたものであり、
上記コンデンサは、上記複数の内コイルに対向して上記空間に配置されているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における回転電動機を示す断面図、図２及び図３は、上フレームを切断して中心軸方向から見た平面図である。
【００１３】
図１に示したように、回転電動機は、上フレーム２０及び下フレーム９の内周に嵌合されたステータコア１と、ステータコア１の内部に設けられたロータ２と、ステータコア１のコイル６と、コイル６に電気的に接続されたコンデンサ１５と、樹脂製の端子台１３とを備えている。
【００１４】
ロータ２は、軸７に固定され、軸７が上フレーム２０及び下フレーム９それぞれに設置された軸受１０に支持され、ステータコア１内においてステータコア１の中心軸と同軸で回転する。
【００１５】
コイル６は、ステータコア１のティース４に、絶縁性材料からなる環状のボビン５を介して巻回されている。
【００１６】
図３に示したように、端子台１３は、軸７の端部側に設けられ、温度ヒューズ１１やリード線１２等が搭載され、環状のボビン５の一端に、コイル６の端末に導通する角ピン８に穴１４を挿入することによって固定されている。
【００１７】
また、ステータコア１は環状のヨーク３と複数のティース４に分割されており、複数のティース４は環状のボビン５の円周方向に等間隔で圧入により組み込まれ、コイル６を巻回した後、図２に示したように、ティース４のアリ溝形状部２２がヨーク３に嵌合されることによってヨーク３と一体化されている。
【００１８】
ヨーク３とティース４とが一体化されたステータコア１にコイル６を巻回する場合は、インサート方式でコイル６を挿入する必要があり、コイル６がヨーク３側にはみ出すことがあるが、この実施の形態においては、ヨーク３と複数のティース４に分割されているので、コイル６はボビン５の外側開口部から巻回することができ、コイル６がヨーク３側にはみ出さず、ボビン５内に収まるように巻回することができる。
【００１９】
図１に示したように、ヨーク３の中心軸方向端面から中心軸の端面側に至る間（ヨーク３の中心軸方向端面から上フレーム２０の垂直な壁面にいたる間）に、コイル６の周方向外周面と、ステータコア１のヨーク３の外周面（ヨーク３の外周面を中心軸の端面側に延長した面、すなわち、コイル６の周方向の外周面と上フレーム２０の内周壁面）によってリング形状の空間が形成され、このリング形状の空間にコンデンサ１５が収容されている。
【００２０】
コンデンサ１５は、アルミニウム、亜鉛等の金属を蒸着したポリエチレン、ポリプロピレン等の誘電体フィルム１６を２枚重ね合わせて巻回し、ヒートプレスで押し固め、コイル６外周と上フレーム２０内壁との間のリング形状の空間に入る円弧状のコンデンサ（破線で示している）に成形されている。
【００２１】
コンデンサ１５は、上フレーム２０内壁に沿った外径と、コイル６外周に沿った内径の円弧状にすることによって、リング形状の空間を有効に利用した容量の大きなものにすることができる。
【００２２】
成形したコンデンサの一端側面には、例えば、奇数層の誘電体フィルムの蒸着金属が露出し、他端側面には、偶数層の蒸着金属が露出している。円弧状に成形したコンデンサの両端面に金属を溶射して電極１８を形成し、電極１８にリード端子１９をスポット溶接等で接続する。
【００２３】
リード端子１９を接続したコンデンサは、樹脂で封止して絶縁層１７を形成するとともに、コイル６と上フレーム２０との間のリング形状の空間に丁度入る大きさに調整する。
【００２４】
図３に示したように、円弧角が９０゜以下の複数個のコンデンサ（図では３個）が、上フレーム２０の外部に引き出されるリード線１２を避けて設置され、コンデンサ１５のリード端子１９は、リード線１２の芯線露出部２１にスポット溶接等で接続されている。
【００２５】
この実施の形態においては、コンデンサ１５をコイル６と上フレーム２０との間のリング形状の空間に設置しているので、回転電動機の外径寸法及び長さを大きくすることなく、コンデンサ容量を確保したコンデンサ１５を内蔵することができる。
【００２６】
また、端子台１３におけるリード線１２とリード端子１９との接続作業等の作業スペースを十分に確保することができる。
【００２７】
また、複数個のコンデンサ１５に分割しているので、上フレーム２０の外部に引き出されるリード線１２との干渉を避けて設置することができ、さらに、回転電動機の仕様に応じてコンデンサ１５の個数を変え、種々の仕様に対応することができる。
【００２８】
また、コンデンサ容量の各種仕様に対して、樹脂封止の金型は共通のものを使用し、封止樹脂による絶縁層１７の厚さを変えることによって対応可能となる。
【００２９】
一般に、薄肉で円弧角が大きなコンデンサ１５を作製する場合には、巻回したコンデンサを偏平にした後、円弧状にする必要がある。また、円弧方向からの加圧支持を考慮する必要がある。
【００３０】
この実施の形態では、コンデンサ１５の円弧角を９０゜以下としているので、コンデンサ１５の肉厚／回転電動機外径寸法（ヨーク外径寸法）が０．１以下といったように肉厚が薄い場合であっても、巻回したコンデンサをヒートプレスすることによって簡単に円弧状のコンデンサ１５を得ることができる。
【００３１】
また、剛性が確保され、ヒートプレス後の変形がなく、性能のばらつきが少ないコンデンサ１５が得られる。
【００３２】
さらに、コイル６と上フレーム２０との間のリング形状の空間に無駄な隙間がないように設置することができるコンデンサ１５が得られる。
【００３３】
また、後述の実施の形態３で示す図６と同様に、コンデンサ１５を下フレーム９側のリング状空間に設置しても同様の効果が得られる。
【００３４】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２における回転電動機を示す平面図であり、図において、上記実施の形態１と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００３５】
図４に示したように、この実施の形態のコンデンサ１５は、上フレーム２０の外部に引き出されるリード線１２付近を除く空間に円弧状に形成され、図示されていないが、コンデンサ１５は、ヨーク３の端面から上フレーム２０の垂直壁面に至る長さとしている。
【００３６】
この実施の形態によれば、リード線１２付近を除く空間に円弧状に形成することによって、コンデンサ１５の長さを長くすることができるので、大きなコンデンサ容量が確保でき、また、組立部品点数が少ないので生産性が向上する。
【００３７】
特に、コンデンサ容量が限定された仕様の回転電動機を生産する場合に、この実施の形態は有効である。
【００３８】
実施の形態３．
図５及び図６は、この発明の実施の形態３における回転電動機を示す断面図であり、図において、上記実施の形態１と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００３９】
上記実施の形態１及び２では、コンデンサ１５を、ヨーク３端面から上フレーム２０の垂直壁面（端子台１３側内壁面）にいたる空間に設置する場合について述べたが、この実施の形態においては、ヨーク端面から端子台１３からリード線１２付近の下部の空間に設置している。
【００４０】
この実施の形態によれば、上フレーム２０の外部に引き出されるリード線１２の付近の空間も有効に活用することができ、例えば、コンデンサ１５をリング形状にすることができるのでコンデンサ容量を大きくすることができる。
【００４１】
また、図６に示したように、コンデンサ１５を下フレーム９側の空間にも設置するようにしてもよい。
【００４２】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４における回転電動機を示す平面図であり、端子台１３の下のステータコア１側を見たものである。また、図において、上記実施の形態１と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００４３】
図７に示したように、１６個のティース４の内周側に内コイル６ａが巻回され、ティース４の外周側に、内コイル６ａの両側に位置するように外コイル６ｂが巻回されている。コンデンサ１５は、内コイル６ａと対向するリング状の空間に配置され、外コイル６ｂとは周方向がずれた位置にしている。
【００４４】
この実施の形態によれば、コンデンサ１５は、外周側に位置している外コイル６ｂとずれた位置に配置されているので、最も近い位置にある外コイル６ｂのコイル発熱の影響を受けにくくなり、コイル発熱によるコンデンサ性能劣化が抑制される。
【００４５】
また、環状のヨーク３には、ティース４のアリ溝形状部２２を嵌合する溝の横に切り欠き２３を設け、切り欠き２３に軽圧入する樹脂突起部（図示せず）をコンデンサ１５の外面に設けている。また、ボビン５先端に樹脂ピン２４を設け、樹脂ピン２４を挿入する穴部材（図示せず）をコンデンサ１５の外面に設けてもよい。
【００４６】
この実施の形態によれば、端子台１３にコンデンサ１５を固定するための強度部材からなる固定手段を設ける必要がなくなり、端子台１３にリード線１２等を取り付けるための作業スペースを十分に確保することができる。
【００４７】
また、端子台１３にコンデンサ１５を固定するために、コンデンサ１５の絶縁層１７の外周形状を複雑な形状にするというようなことが必要でなくなるので、ディッピングや熱可塑性樹脂による一体モールドで絶縁層１７を形成することができる。
【００４８】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５におけるコンデンサを示す側面図であり、複数個のコンデンサを積み上げた状態を示している。また、図において、上記実施の形態１と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００４９】
図８において、各コンデンサ１５は、凹側１５ａの曲率半径と凸側１５ｂの曲率半径がほぼ同じ寸法になるようにヒートプレスされている。
【００５０】
このように、凹側１５ａ及び凸側１５ｂの曲率半径をほぼ同じ寸法にすることによって、電極形成のための溶射を行うために、積み上げた各コンデンサ間に隙間が殆どないようにすることができ、溶射材料の歩留まりを向上させることができ、コストを低減することができる。
【００５１】
また、コンデンサ１５のストック、マテリアルハンドリングにおいて安定に積み重ねることができ、自動化もしやすくなり生産性を向上することができる。
【００５２】
【発明の効果】
この発明に係る回転電動機によれば、環状のヨークとこのヨークの内周側に突出する複数のティースとからなるステータコアと、
上記ステータコア内においてこのステータコアの中心軸と同軸で回転するロータと、
上記ティースに絶縁性材料を介して装着されたコイルと、
このコイルに電気的に接続されたコンデンサとを備えた回転電動機において、
上記コイルは、上記ティースの内周側に巻回された複数の内コイルと、上記ティースの外周側に、上記内コイルの両側に配置するように巻回された複数の外コイルとからなり、
上記ステータコアの中心軸方向端面から上記中心軸の端部側に至る間に、上記外コイルの外周面と上記ステータコアの外周面とによって形成されるリング形状の空間を設け、
上記コンデンサは、巻回したコンデンサを押しつぶして扁平かつ円弧状としたものであり、
上記コンデンサは、上記複数の内コイルに対向して上記空間に配置されているので、外径寸法及び中心軸方向の長さを大きくすることなく、コンデンサ容量を確保したコンデンサを内蔵することができるとともに、外コイルのコイル発熱の影響を受けにくくなり、コイル発熱によるコンデンサ性能劣化が抑制された回転電動機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の、実施の形態１における回転電動機を示す断面図である。
【図２】 この発明の、実施の形態１における回転電動機を示す平面図である。
【図３】 この発明の、実施の形態１における回転電動機を示す平面図である。
【図４】 この発明の、実施の形態２における回転電動機を示す平面図である。
【図５】 この発明の、実施の形態３における回転電動機を示す断面図である。
【図６】 この発明の、実施の形態３における回転電動機を示す断面図である。
【図７】 この発明の、実施の形態４における回転電動機を示す平面図である。
【図８】 この発明の、実施の形態５におけるコンデンサを示す側面図である。
【符号の説明】
１ ステータコア、２ ロータコア、３ ヨーク、４ ティース、
５ ボビン、６ コイル、６ａ 内コイル、６ｂ 外コイル、７ 軸、
８ 角ピン、９ 下フレーム、１０ 軸受、１１ 温度ヒューズ、
１２ リード線、１３ 端子台、１４ 穴、１５ コンデンサ、１５ａ 凹側、
１５ｂ 凸側、１６ フィルム、１７ 絶縁層、１８ 電極、
１９ リード端子、２０ 上フレーム、２１ 芯線露出部、
２２ アリ溝形状部、２３ 切り欠き。

Claims (9)

1. 環状のヨークとこのヨークの内周側に突出する複数のティースとからなるステータコアと、
   上記ステータコア内においてこのステータコアの中心軸と同軸で回転するロータと、
   上記ティースに絶縁性材料を介して装着されたコイルと、
   このコイルに電気的に接続されたコンデンサとを備えた回転電動機において、
   上記コイルは、上記ティースの内周側に巻回された複数の内コイルと、上記ティースの外周側に、上記内コイルの両側に配置するように巻回された複数の外コイルとからなり、
   上記ステータコアの中心軸方向端面から上記中心軸の端部側に至る間に、上記外コイルの外周面と上記ステータコアの外周面とによって形成されるリング形状の空間を設け、
   上記コンデンサは、巻回したコンデンサを押しつぶして扁平かつ円弧状としたものであり、
   上記コンデンサは、上記複数の内コイルに対向して上記空間に配置されていることを特徴とする回転電機。
2. 上記回転電動機の外部にリード線が引き出され、上記コンデンサは、上記引き出されたリード線の近傍の上記空間を除く空間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
3. 上記回転電動機中心軸の端部側から外部にリード線が引き出され、上記コンデンサは、上記ヨークの中心軸方向端面から上記リード線付近の下面に至る長さを有するものであることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
4. 上記ステータコアは、上記ヨークと上記ティースとが嵌合されてなることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
5. 上記コンデンサは、複数に分割されていることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
6. 上記円弧状のコンデンサにおいて、上記コンデンサの肉厚と上記ヨークの外径寸法との比が０．１以下であり、かつ、上記コンデンサの円弧角が９０゜以下であることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
7. 上記ヨークの中心軸方向端面に切り欠きが設けられ、上記コンデンサが上記切り欠きに取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
8. 上記絶縁性材料がボビンであり、上記ボビンに突起が設けられ、上記コンデンサが上記突起に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
9. 上記円弧状のコンデンサにおける円弧状の凹側と凸側の曲率半径が略同一であることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。

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