JP2935062B2 - 誘導電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、巻線が容易で巻線端部が小さくなる構造の
誘導電動機に関する。

［従来の技術］ 主巻線と補助巻線とを有する誘導電動機は、リング状
の継鉄に多数の歯部を延出し、この歯部の間に形成され
るスロットに主巻線と補助巻線とをそれぞれ個別に納め
ている。

この様な構成では、誘導電動機の磁路を形成する関係
から隣設するスロット間にそれぞれの巻線を巻装するこ
とができず、１個の巻線が装着されるスロットは隔設さ
れていることになる。

従って、主巻線、補助巻線共隔設されたスロット間に
渡る長い巻線端部を形成することになり、これが巻線長
を極めて大きくしている。

［発明が解決しようとする問題点］ この様な巻線端部は、電気的には、無効なばかりか抵
抗損による発熱を生じ、また、固定子鉄心の厚さによっ
て異なるが、たいてい巻線長の半分を占めることから材
料費や重量、さらには外形が大きくなるため機器におけ
るスペースファクターを悪くするといった問題を有して
いた。

これらの問題点は、小形の誘電電動機を形成する上で
使用される機器などに大きな悪影響を与えるものであ
り、例えば換気扇の通風路の障害となり、風量を減じた
り、乱流を発生して騒音の原因になり、また全体が大き
くなるといった問題を有していた。

一方、組み立てなどの製造工程において、巻線端部が
長くなるため、巻線の素材に起因する不良率が高くな
り、スロットに納める際、損傷を受けて不良を発生し易
く、さらには、巻線端部を整形しなければならず、製作
に時間を要するばかりか巻線が損傷を受ける機会が増
え、品質を悪化させる問題になっていた。

また、この様な製造上の不良は、修理が困難であり、
過剰なまでに品質管理が必要であった。

この様な問題を解消するために継鉄部にトロイダル状
に巻線を施す誘導電動機が考えられており、その効果を
上げている。

しかしながら、この場合リング状の継鉄部を分割しな
ければ巻線が容易に巻装できないため、製造が容易では
なかった。

特に、継鉄部を分割して巻線を施した後、分割部分で
接合すると磁路に抵抗ができるなどして磁束が乱れ、さ
らには、固定子鉄心が振動するなどの問題を有し、騒音
の原因になる等の問題を有していた。

また、継鉄の外周側に巻線が突出するため、鉄板のフ
レームに納めることができず、工夫して納めても巻線か
らの磁束が漏洩してトルクダウンを生じるといった問題
があった。

さらに、固定子鉄心のスロット部の絶縁や鉄板（ブラ
ケット）を締結するネジ孔をフレームに形成するのに工
数がかかるという問題があった。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであ
り、小形で巻線などの組み立てが容易であり、不良の発
生が少なく、スロット部の絶縁や鋼板のブラケットを簡
単に取り付けることができる誘導電動機を提供すること
を目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、鉄心にリング状の継鉄部を形成し、この継
鉄部より内径側へ延出する補助巻線巻線部を立設し、こ
の補助巻線巻線部の内径側に３個の歯部が内径方向へ突
出する主巻線巻線部を形成し、この主巻線巻線部の中央
の歯部をストレートにし、両側の歯部にそれぞれ内径側
端部が前記中央の歯部に向かって延出する磁気作用部を
形成し、前記補助巻線巻線部と歯部とによって巻線部を
構成し、この巻線部を前記継鉄部の内径側に複数個配設
し、かつ隣設する巻線部間に継鉄部から内径側へ立設さ
れる磁極部を形成した鉄心を積層して固定子鉄心とした
誘導電動機において、前記固定子鉄心の内周部を除く全
周に絶縁性樹脂でプレモールドを行い、このプレモール
ドと同時にブラケット締結用突出部を複数個形成し、前
記補助巻線巻線部に補助巻線を巻装し、隣設する前記主
巻線巻線部に主巻線を巻装したことによって問題点を解
決している。

［作用］ 固定子鉄心の補助巻線巻線部に巻装される補助巻線
は、リング状の継鉄部から径方向に突出する部分であ
り、これに巻装される補助巻線は隔設されたスロットに
渡る従来のものとは全く異なり巻線端部がほとんどなく
大部分が磁路を形成するのに有効な部分となる。

さらに、主巻線が巻装される主巻線巻線部は、隣設さ
れる歯部との間に巻装されるため、これも補助巻線の巻
装と同じく巻線端部が極めて少なくなる。

これらの補助巻線および主巻線によって発生する磁路
は、隣設する巻線部に渡ってそれぞれの巻線を接続する
ことによって磁極を形成することになり、２極、４極等
の複数の極の誘導電動機を構成できる。また、プレモー
ルド形成時に樹脂部材を一体に形成することにより、鋼
板製のブラケットを簡単に取り付けることができる。

［実施例］ 本発明を図面に示された一実施例に基づいて説明する
と、第１図は、本発明の一実施例による誘導電動機の固
定子鉄心と巻線との関係を示した図であり、第２図は、
巻線が施された固定子鉄心の斜視図である。第３図は、
鋼板のフレームによって組み立てられた縦断面図であ
り、第４図は、プリミックス等によってモールド成形さ
れたフレームにより組み立てられた縦断面図である。

第５図は、固定子鉄心と巻線との関係を示す要部の斜
視図であり、第６図は、巻線を行う状態を示した要部斜
視図であり、第７図は、固定子鉄心を絶縁する構造の一
実施例を示した要部縦断面図である。

第１図において、誘導電動機は、固定子鉄心１の外側
がリング状の継鉄部２となっており、この継鉄部２の内
径側に補助巻線巻線部３が径方向へ立設されて形成され
ている。

そして、補助巻線巻線部３の内径側の端部にＥ字状に
３個の歯部5a、5b、5cが形成され主巻線巻線部６を形成
している。

この主巻線巻線部６と補助巻線巻線部３とは、一体に
なって継鉄部２から内径方向へ立設される植木状の巻線
部７を形成している。

そして、巻線部７は、補助巻線巻線部３の周囲、およ
び主巻線巻線部６を形成する歯部5a、5b、5cの周囲にそ
れぞれスロットを形成している。

さらに、歯部5a、5b、5cは、中央の歯部5bが径方向の
内径側へ延出するストレートに形成されており、この中
央の歯部5bの両側に形成される歯部5a、5cは、それぞれ
内径側の端部が中央の歯部5bに向かって延出して磁気作
用部5xを形成している。

また、巻線部７は、継鉄部２の内周に沿って６個間隔
で連設されており、隣設される巻線部７の間には、継鉄
部２から内径方向へ立設される磁極部８が形成されてい
る。

この様な固定子鉄心１は、鋼板を打ち抜いたものを所
要厚さに積層して構成されている。この固定子鉄心１の
スロットに、プレモールドあるいは絶縁紙を装着し、次
に巻線を行うものである。

この巻線は補助巻線９と主巻線10とからなっている。
補助巻線９は、補助巻線巻線部３に巻装されており、主
巻線10は、歯部5aと磁極部８を介して隣設される歯部5c
との間に巻装されている。

さらに、補助巻線９および主巻線10は、それぞれ所定
の極を形成するために電気的に接続された状態で連設さ
れ、また、補助巻線９には、位相を調整するためのコン
デンサーが接続されている。

すなわち、１個の補助巻線巻線部３に巻装された補助
巻線９は、切断しないで接続状態で隣設される補助巻線
巻線部３に巻装されるように構成されている。

勿論、補助巻線９は、接続状態で隣設部分に巻装され
なくとも、一度切断し、次の工程で接続することも可能
である。

また、固定子鉄心１の内径側には、回転子11が備えら
れており、第３図および第４図に示されるように軸受け
を介してフレームによって支持されるように構成されて
いる。

図中の矢印12、13は、それぞれ補助巻線９によって発
生する磁束の流れ12および主巻線10によって発生する磁
束の流れ13を示しているものであり、この磁束の流れ1
2、13によって回転子11が誘導電動機として回転するよ
うに構成されている。

第２図において、補助巻線９および主巻線10が巻装さ
れた固定子鉄心１は、継鉄部２が外側に露出し、積層さ
れてドーナツ状になっており、その軸方向の両端部に補
助巻線９および主巻線10が露出している。

そして、この固定子鉄心１は、第３図あるいは第４図
に示されるようにフレームに取り付けられ、この固定子
鉄心１の内径部には回転子11が配置され、この回転子11
の軸がフレームに取り付けられた軸受けで支持されて誘
導電動機が構成されている。

第３図において、誘導電動機は、固定子鉄心１に補助
巻線９および主巻線10が巻装されて完成した固定子が鋼
板を絞り整形して形成されたフレーム14に装着されてお
り、フレーム14には、軸受15a、15bが備えられており、
軸16を介して回転子11を回転可能に支持している。

そして、負荷側のフレーム17にはフード18が備えられ
ており、回転子11のエンドリングに一体に形成されたフ
アン19によって図中の矢印20の示すように通風を行い、
内部の冷却を行うように構成されている。

第４図において、誘導電動機は、フレーム21がプリミ
ックス等のモールド部材によってモールド成形されて形
成されており、回転子11を軸受けを介して支持するた
め、鋼板22が備えられており、この鋼板22は、フレーム
21の内部に樹脂部材23をあらかじめ埋設しておき、これ
にネジ24を螺合して組み立てている。

樹脂部材23は、第５図に示されるように一方の端部25
がネジ24の螺合のために小さい孔となっており、他方の
端部26が固定子鉄心１のスロットに挿入して装着される
ように少し細くなっている。

この様な樹脂部材23の固定子鉄心１に対する装着は、
固定子鉄心１に補助巻線９および主巻線10が巻装された
後、スロットに残された隙間に挿入するようにして行え
ば容易に行える。

この様に第５図に示されるような樹脂部材23を装着す
ることは、容易に実施できるが固定子鉄心１をプレモー
ルドあるいは絶縁部材によって絶縁する場合に、そのプ
レモールドあるいは絶縁部材にこの様な樹脂部材23と同
様の形状のものを突設しておくことも同様の効果が得ら
れるものである。

いずれの場合でも、補助巻線９および主巻線10は、そ
れぞれノズルによって巻装されるため、釣糸がリールに
巻かれる場合と同じく線が緩むことなく固く巻装される
ことになり、樹脂部材23の挿入によって補助巻線９およ
び主巻線10がスロットから押出される等の障害を発生す
ることはなく、容易に実施できるものである。

第６図において、固定子鉄心１に巻線機のノズル27が
作用する状態が示されており、ノズル27の先端部28から
補助巻線９が出て補助巻線巻線部３に巻装される。

そして、ノズル27は、固定子鉄心１の歯部5aと磁極部
８との間に形成されている隙間29aから軸方向へ上昇で
きるように構成されており、固定子鉄心１の端部を越え
ると図中の点線で示されるように先端部28が周方向へ振
れて隣設する隙間29bを下降するように構成されてい
る。

そして、この様な動作を繰り返して補助巻線巻線部３
に補助巻線９を巻装するように構成されている。

このとき樹脂部材23が固定子鉄心１の端面に立設され
ていても障害になることはない。

主巻線10を巻装する場合でも同じように動作するもの
であり、この場合ノズル27は、短いものを使用すると良
い。

すなわち、主巻線10の巻装は、歯部5aと隣設する歯部
5cとの間に巻装されるため、固定子鉄心１の軸に近くな
り、ノズル27が固定子鉄心１の軸心で振れる場合は、必
然的にノズル27を短くしなければならない。

この様なノズル27は、パイプ状に形成され、その中空
部に巻線を通して所定の部分に巻線を巻装するものであ
る。

勿論、ノズル27を回動させることの外、ノズル27を固
定し固定子鉄心１を回動させても良く、双方を動かす様
に巻線機を構成しても良い。巻線機は、固定子鉄心１の
隣設する巻線部７に巻線を巻装することが必要なため、
通常は、スロットの間隔で固定子鉄心１を回動するよう
に構成され、巻線部７に順次巻装するように構成され
る。

第７図において、固定子鉄心１には、プレモールド30
によって絶縁層30aが形成されており、同時に樹脂部材2
3および隔壁31が形成されている。

このプレモールド30は、ドーナツ状の固定子鉄心１が
形成された後、モールド成形型に納めて所定の部分に樹
脂部材を注入して形成するものであり、成形型と固定子
鉄心１との間に形成される隙間に充填される樹脂が硬化
して形成されるものである。

従って、成形型によって任意の形状の部材を構成する
ことができ、例えば、鋼板22を取り付けるための樹脂部
材23の成形、さらに補助巻線９と主巻線10との間を絶縁
する隔壁31を形成することができる。

勿論、このようにプレモールド30に限定されるもので
はなく、絶縁層30aは、固定子鉄心１の外周を覆うよう
な薄い絶縁部材を形成しておき、固定子鉄心１を包むよ
うに装着しても良く、この場合でも、この絶縁部材に予
め樹脂部材23や隔壁31を形成しておくことができる。

すなわち、補助巻線９および主巻線10がそれぞれ巻装
される際、径方向へ走ることなく、周方向へのみ走るた
め、これらの細工が容易にできることになる。

この様な構成において、誘導電動機は、鋼板をプレス
で打ち抜き所定の形状にし、積層してドーナツ状の固定
子鉄心１を形成する。

そして、固定子鉄心１にプレモールド等の絶縁を施し
補助巻線９を補助巻線巻線部３に施し、次に主巻線10を
主巻線巻線部６に施す。

この様な巻線は、固定子鉄心１の内径側から巻線を保
持したノズル27をスロットに挿入し、次に軸方向へ上下
させると共に固定子鉄心１の端部で左右に揺動して、補
助巻線９を補助巻線巻線部３に、主巻線10を主巻線巻線
部６にそれぞれ巻装するものである。

通常この様なノズルは、500〜700回転／毎分の速度で
あり、300〜600ターンの巻線を巻装するのに１分程度で
実施できる。

従って、本実施例では、補助巻線９と主巻線10とがそ
れぞれ６個あり、巻線機にセッティングする時間を除け
ば10〜15分で１個の固定子鉄心１に巻線を施すことがで
きる。

この様な時間は、従来の軸方向からスロットに巻線を
挿入装着する方法に比較すると時間を要するものである
が、固定子鉄心１に装着された巻線の整形等の工程が不
要、あるいは僅かとなり、製作に要する時間は、従来の
ものよりむしろ短くなるものである。

このように固定子鉄心１に補助巻線９および主巻線10
が巻装され、通電されると、図中の矢印12、13に示す如
く磁束が発生する。

このような磁束は、補助巻線９から発生する磁束は、
矢印12が示す通り、一連の補助巻線９の中央の補助巻線
巻線部３に径方向外側へ流れる磁束が発生し、この磁束
が隣設される補助巻線巻線部３で径方向内側へ向かって
流れる磁束になり、回転子11に作用する一連の磁束を形
成する。

このとき、一部の磁束は、図中の矢印12が示す通り歯
部5a、5cをも通り、その磁気作用部5xを介して回転子11
に作用する。

従って、回転子11に対向する面積が大きくなり、磁気
抵抗が低下し、さらに磁束の分布がサインカーブに近付
き回転子11に対して効率の良い磁気誘導作用を得ること
ができる。

この様な磁束の作用は、主巻線10についても同様であ
り、隣設される主巻線巻線部６の歯部5a、5c間に巻装さ
れた主巻線10は、電流が流れると図中の矢印13に示すよ
うな磁束が発生し、一連の主巻線10の中央の主巻線10が
巻装されている磁極部８に径方向外側へ向かって流れる
磁束が発生し、その両側の磁極部８を介して形成される
磁路に磁束が流れる。

この場合でも、磁束は、磁極部８のみを介して回転子
11に作用するのではなく、歯部5a、5cの磁気作用部5xを
介して回転子11に作用するものであるため、回転子11に
対向する面積が大きくなり、磁気抵抗が小さくなり、ま
た、磁束の分布がサインカーブに近付き効率良く回転子
11に磁気誘導を作用させることができる。

従って、回転子11には、高トルクが得られ、効率の良
い誘導電動機を得ることができ、それだけ誘導電動機を
小形化することができることになり、換気扇などのフア
ンに使用された場合等、風の抵抗が少なくなりフアン効
率を高くすることがきる。

第１図に示される実施例では、24スロット６極の誘導
電動機を示しているが、４極など任意の極に編成するこ
とは本技術によって同様に実施することができるもので
ある。

一方、補助巻線９および主巻線10を巻装する場合、第
６図に示されるように、巻線機のノズル27が固定子鉄心
１の内径側から固定子鉄心１の径方向外側の内部へ容易
に延出できるため、極めて容易である。

すなわち、補助巻線９を補助巻線巻線部３に巻装する
場合、固定子鉄心１の内径側から径方向外側へ延出する
ノズル27を歯部5aと磁極部８との間に形成される隙間29
a、29bを利用して挿入できるようにし、固定子鉄心１の
鋼板の積層方向（軸方向）へ移動させ、さらに固定子鉄
心１の端部を過ぎた時、ノズルの先端部28を周方向へ回
動させ、補助巻線９を次の補助巻線巻線部３に巻装す
る。

このように補助巻線６と主巻線10とが固定子鉄心１に
巻装されるとそれぞれの巻線端部を引き出し、通電がで
きるようにする。

そして、通電すると、主巻線10に対して補助巻線９に
接続される図示されないコンデンサーによってほぼ90゜
位相の異なる磁束が発生し、回転子10を回転させること
ができる。

固定子鉄心１に主・補助巻線を巻装した固定子をフレ
ームに装着する例として、第３図に示されるように鋼板
を絞り加工して成形されたフレーム14に装着しても良
い。この場合、特に回転子11にフアン19を形成してお
き、導風板18などによって通風すると良い。

この様な通風は、固定子鉄心１に磁極部８と歯部5aと
の間に形成される隙間29が通風路となり固定子鉄心１を
極めて効果的に冷却することができる。

従って、強制空冷の誘導電動機としての効果が期待で
きる。

また、第４図に示されるようにプリミックス等による
樹脂モールドでフレーム21を形成すると既存のモールド
モータと同様の効果が得られ、静粛で絶縁の良好な誘導
電動機を得ることができる。

そして、小形に形成することができるといった特徴が
認められる。

また、プリミックスによるモールド成型は、特願昭53
−118368号、特開昭52−41810号、特開昭54−31504号等
に記載されているもので良い。

このような誘導電動機は、磁気的特性において、回転
子11にトルクを発生させる主巻線10の磁気的作用が磁極
部８の周方向の幅を小さくし、隣設される歯部5a、5cの
幅を周方向に大きくして磁気作用部5xを形成しているた
め、回転子11に作用する磁束の分布がサインカーブとな
り、振動の発生が少なくなり、静粛な運転ができるとい
った特徴が認められる。

また、巻線は、本実施例によらず、補助巻線巻線部３
に主巻線10を巻装し、主巻線巻線部６に補助巻線９を巻
装しても実用化できるものである。

さらに、主巻線10および補助巻線９には、それぞれタ
ップを備え、すなわち端子を引き出して電源の接続位置
を変更することも容易に行え、その場合、変速が容易に
行えるものである。

［発明の効果］ 本発明によれば、補助巻線および主巻線が固定子鉄心
に巻装された場合、巻線端部が実質上なくなり、出力25
Wで25mmの積層厚の固定子鉄心において従来のものと比
較すれば、銅線量が約30％少なくなった。

これによって得られる効果は、銅損が低減し、発熱量
が少なくなり、しかも継鉄部にトロイダル巻線された電
動機と同じく巻線端がなくなることから極めて小形の誘
導電動機を形成することができる。

また、固定子鉄心を分割することなく補助巻線および
主巻線が巻装でき、回転子に対向する固定子側の磁束が
サインカーブに近付き磁気ムラが少なく、振動などを生
じることのない静粛な、しかも高効率の誘導電動機を得
ることができ、製作は極めて容易であり、それらの総合
的効果は産業上極めて大きいものである。

さらに、プレモールドするときに鉄板締結用の樹脂部
材を同時に形成しているので、フレームに新たに鉄板締
結用部材を設ける必要がなく、簡単な構成になり、か
つ、組み立てが容易になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による誘導電動機の固定子
鉄心と巻線との関係を示した図であり、第２図は、巻線
が施された固定子鉄心の斜視図である。 第３図は、鋼板のフレームによって組み立てられた縦断
面図であり、第４図は、プリミックス等によってモール
ド整形されたフレームにより組み立てられた縦断面図で
ある。 第５図は、固定子鉄心と巻線との関係を示す要部の斜視
図であり、第６図は、巻線を行う状態を示した要部斜視
図であり、第７図は、固定子鉄心を絶縁する構造の一実
施例を示した要部縦断面図である。 １……固定子鉄心、２……継鉄部、３……補助巻線巻線
部、5a、5b、5d……磁気作用部、６……主巻線巻線部、
７……巻線部、８……磁極部、９……補助巻線、10……
主巻線、11……回転子。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄心にリング状の継鉄部を形成し、 この継鉄部より内径側へ延出する補助巻線巻線部を立設
   し、 この補助巻線巻線巻部の内径側に３個の歯部が内径方向
   へ突出する主巻線巻線部を形成し、 この主巻線巻線部の中央の歯部をストレートにし、 両側の歯部にそれぞれ内径側端部が前記中央の歯部に向
   かって延出する磁気作用部を形成し、 前記補助巻線巻線部と歯部とによって巻線部を構成し、 この巻線部を前記継鉄部の内径側に複数個配設し、 かつ隣設する巻線部間に継鉄部から内径側へ立設される
   磁極部を形成した鉄心を積層して固定子鉄心とした誘導
   電動機において、 前記固定子鉄心の内周部を除く全周に絶縁性樹脂でプレ
   モールドを行い、 このプレモールドと同時にブラケット締結用突出部を複
   数個形成し、 前記補助巻線巻線部に補助巻線を巻装し、 隣設する前記主巻線部に主巻線巻線を巻装したことを特
   徴とする誘導電動機。