定子及电机

技术领域

本发明涉及电机所具备的定子。

背景技术

一直以来，电机具有定子。定子具有定子铁芯、绝缘体、线圈。定子铁芯具有从铁芯后部向径向延伸的T型架。绝缘体是覆盖T型架的绝缘部件。线圈通过绝缘体卷绕于T型架(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2002-369418号公报

在定子中，通过在卷绕线圈时不会产生卷塌而提高占积率、提高磁特性是重要的。

发明内容

鉴于上述状况，本发明的目的在于提供一种能够抑制线圈的卷塌的定子。

本发明所示例的定子具有定子铁芯、线圈、绝缘体。上述定子铁芯具有将在上下延伸的中心轴作为中心的环状的铁芯后部、从上述铁芯后部向径向外侧突出的T型架。上述T型架具有从上述铁芯后部的外周面向径向延伸的直线部、配置于比上述直线部靠径向外侧的圆锥部。上述直线部的圆周方向一侧的侧面以及圆周方向另一侧的侧面是在俯视中向平行于径向的方向延伸的直线状。上述圆锥部的圆锥方向一侧的侧面以及圆周方向另一侧的侧面向在俯视中随着向径向外侧而相互离开的方向倾斜。上述绝缘体具有覆盖上述T型架的至少一部分的T型架罩部。上述T型架罩部具有覆盖上述T型架的上面的上面罩部、覆盖上述T型架的下面的下面罩部。上述上面罩部与上述下面罩部的至少一方在上述直线部与上述圆锥部的边界具有第一台阶。上述线圈隔着上述T型架罩部卷绕于上述T型架的周围。

本发明的效果如下。

根据本发明所示例的定子能够抑制线圈的卷塌。

附图说明

图1是涉及本发明所示例的实施方式的吊扇的立体图。

图2是涉及本发明所示例的实施方式的吊扇的剖视图。

图3是涉及本发明所示例的实施方式的定子铁芯的上视俯视图。

图4是涉及本发明所示例的实施方式的定子铁芯的俯视局部放大俯视图。

图5是涉及本发明其他示例的实施方式的定子铁芯的俯视局部放大俯视图。

图6是在定子的俯视局部剖视图与定子的圆周方向观察的侧视局部剖视图。

图7是表示涉及比较例的定子中的线圈的卷绕顺序的图。

图8是表示涉及本发明所示例的实施地方式的定子中的线圈卷绕顺序的图。

图9是用于说明铁芯后部的凹部的定子型芯的俯视局部放大俯视图。

图10是涉及变形例的在定子的圆周方向上观察的侧视局部剖视图。

图中：1—转子，11—转子铁芯，12—磁铁部，13—粘接部件，14—外壳，2、2X—定子，21—定子铁芯，211—铁芯后部，211A—凹部，212—T型架，212A—直线部，212B—圆锥部，212C—伞部，22—绝缘体，22A—绝缘体凹部，221—上绝缘体，2211—上T型架罩部，2211A—上面罩部，2211A1—直线上面罩部，2211A2—圆锥上面罩部，2211B—上侧面罩部，2211C—上侧面罩部，2211D—突出部，2211E—突出部，2212—上铁芯后部罩部，222—下绝缘体，2221—下T型架罩部，2221A—下面罩部，2221A1—直线下面罩部，2221A2—圆锥下面罩部，2221B—下侧面罩部，2221C—下侧面罩部，2221D—突出部，2221E—突出部，2222—下铁芯后部罩部，23、23A、23B—线圈，24—轴，100—吊扇，110—电机，120—扇叶，TC—T型架罩部，TCS—罩侧面，CBC—铁芯后部罩部，S1～S4—侧面，DS11、DS12—第一台阶，DS21、DS22—第二台阶，L1～L3—交叉线，LA、LB—引出线，SB—直线部，CB—铁芯后面部，HT—上板部件，LT—下板部件，CA—中心轴。

具体实施方式

以下，参照附图关于本发明所示例的实施方式进行说明。

＜吊扇的结构＞

在此，作为适用电机的设备的一例，关于吊扇进行说明。并且，本说明书中，在吊扇100的电机110中，将与中心轴CA平行的方向称为“轴向”。而且，将轴向中的从定子铁芯21向轴承3的轴向一侧X1侧的方向称为“轴向上方”，将从轴承3向定子铁芯21的轴向另一侧X2侧的方向称为“轴向下方”。另外，在各构成元件的表面中，将朝向轴向上方的面称为“上面”，将朝向轴向下方的面称为“下面”。

另外，将正交于中心轴CA的方向称为“径向”，将以中心轴CA为中心的圆周方向称为“圆周方向”。而且，将朝向中心轴CA的方向称为“径向内侧”，将从中心轴CA离开的方向称为“径向外侧”。

并且，以上说明的方向以及面的称呼并不表示装入实际设备中的情况下的位置关系以及方向等。

图1是表示吊扇100的构成例的立体图。吊扇100是具备电机110与扇叶120的送风装置。扇叶120可将中心轴CA作为中心而旋转，安装于电机110。电机110使扇叶120旋转。并且，扇叶120的数量在图1中为3枚，但并不限于该示例，可以是1枚、或3以上的多枚。并且，电机110在本实施例中是电扇100所具有的外转子式无刷DC电机。

＜电机的结构＞

其次，说明电机110的结构。图2是表示电机110的结构的剖视图。并且，图2中，以包括中心轴CA的剖面剖开电机110。

如图2所示，电机110具备可将在上下方向上延伸的中心轴CA作为中心旋转的转子1、旋转驱动转子1的定子2、轴承3。

如图2所示，转子1具备转子铁芯11、在定子2的径向外侧在径向上与定子2对置的磁铁部12、在转子铁芯11上粘接磁铁部12的粘接部件13、收纳转子铁芯11以及轴承3的外壳14。即，电机110具有定子2、在定子2的径向外侧在径向上与定子2対置的转子1。

转子铁芯11是以圆环状包围在上下方向上延伸的中心轴CA的部件，由层叠了电磁钢板等的层叠钢板构成。多个磁铁部12设置于转子铁芯11的径向内侧中的内侧面，在该内侧面中排列于圆周方向。粘接部件13设置于转子铁芯11与各个磁铁部12之间，在转子铁芯11上固定多个磁铁部12。外壳14具有上侧外壳部14a、筒状的轴承支架14b、下侧外壳部14c。上侧外壳部14a从轴向下方观察为环状，在内部收纳转子铁芯11。轴承支架14b从上侧外壳部14a的径向内侧中的内周缘向轴向上方延伸。在轴承支架14b的内部设置轴承3，还插通轴24。下侧外壳部14c安装于上侧外壳部14a的轴向下方，覆盖上侧外壳部14a的轴向下方的下端部。

定子2具有定子铁芯21、绝缘体22、线圈23、轴24。定子铁芯21是例如由在轴向上层叠的电磁钢板构成的铁芯部件，在径向上与转子1的磁铁部12对置。绝缘体22是使用如树脂材料的绝缘部件，覆盖定子铁芯21的至少一部分。线圈23由通过绝缘体22而卷绕于定子铁芯21的后述的T型架的导线构成。轴24是在轴向上延伸的筒状部件。在轴24上安装定子铁芯21。并且，关于定子2更详细内容后述。

轴承3安装于外壳14与轴24之间，相对于轴24可旋转地支撑转子1。

＜定子的结构＞

其次，关于定子2的结构，更详细地说明。图3是表示定子2所具备的定子铁芯21的一构成例的从轴向上方观察的俯视中的俯视图。定子铁芯21具有铁芯后部211、多个T型架212。铁芯后部211是将在上下延伸的中心轴CA作为中心的环状。T型架212从铁芯后部211向径向外侧突出。在图3的示例中，T型架212的根数为18根，但根数并不限于此。

图4是放大图3一部分的放大图。如图4所示，T型架212具有直线部212A、圆锥部212B。直线部212A从铁芯后部211的外周面向径向延伸。直线部212A的圆周方向一侧的侧面S1以及圆周方向另一侧的侧面S2是在俯视中平行于径向的方向上延伸的直线状。圆锥部212B相比于直线部212A配置于径向外侧。圆锥部212B的圆周方向一侧的侧面S3以及圆周方向另一侧的侧面S4向在俯视中随着向径向外侧而相互离开的方向倾斜。

另外，图4所示的T型架212还具有配置于圆锥部212B的径向外侧的伞部212C。伞部212C具有突出部T1、T2。突出部T1从在俯视中距离圆锥部212B的侧面S3中的中心轴CA的距离最长的外端向圆周方向一侧突出。突出部T2从在俯视中距离圆锥部212B的侧面S4中的中心轴CA的距离最长的外端向圆周方向另一侧突出。

使T型架212中的径向外侧的部位不是直线部而为圆锥部212B是为了能够增长圆锥部212B在俯视中的侧面S3、S4的长度、能够增加卷绕线圈的圈数。另外，不只是直线部，由于设置圆锥部212B也能够增加T型架212的体积，因此能够抑制磁饱和。并且，所谓磁饱和是定子铁芯内的磁通密度接近饱和磁通密度而难以增加超过其的磁通密度的现象。另一方面，若将T型架212中的径向内侧的部位作为圆锥部，则由于T型架在径向内侧变细、磁通密度过密而容易产生磁饱和，本实施方式中，T型架212中的径向内侧的部位为直线部212A。如果为直线部212A，则能用抑制磁饱和的结构增长T型架212的径向长度而能够增加线圈的圈数。

并且，图4所示的结构中，T型架具备第一T型架212、在圆周方向上与第一T型架相邻的第二T型架212，第一T型架212的圆锥部212B中的靠第二T型架212的侧面S3、第二T型架212的圆锥部212B中的靠第一T型架的侧面S4平行地延伸。由此，宽阔地确保圆周方向上相邻的圆锥部212B之间的空间，能够确保卷绕于圆锥部212B的线圈的层数。并且，第一T型架212的圆锥部212B中的靠第二圆锥部212的上述侧面S3、第二T型架212的圆锥部212B中的靠第一T型架212的上述侧面S4并不限于平行，也可以是非平行。另外，关于卷绕于T型架212的线圈的层数后述。

图5是与图4不同的构成例的定子铁芯21的局部放大图。图5所示的结构与图4的不同点是圆锥部212B的径向外端为T型架212的径向外端。即，图5所示的结构为不具有伞部的无伞部结构。

图6在上层表示从定子2的轴向上方观察的上面局部剖视图，在下层表示在定子2的圆周方向上观察的侧面局部剖视图。图6是着眼于定子2中的一根T型架212的图。

并且，图6是关于上述图5所示的无伞部结构的T型架212表示的结构。具备如图4所示的伞部212C的结构的情况下，为在到达伞部212C的跟前之前在圆锥部212B上卷绕线圈23(后述的线圈23B)的结构。因此，无伞部结构以省略伞部的空间的量能够增长圆锥部212B的侧面S3、S4(图5)的长度，因此能够增加线圈23的匝数。

以下，基于图6进行说明。并且，将图6作为代表的本申请附图中的线圈23的图示只不过是处于卷绕状态的一例的图，但卷绕状态并不限于上述图示。绝缘体22具备上绝缘体221、下绝缘体222。上绝缘体221相比于下绝缘体222配置于靠轴向上方。定子铁芯21通过上绝缘体221与下绝缘体222从上下被夹入。

上绝缘体221具有上T型架罩部2211、上铁芯后部罩部2212。

上T型架罩部2211具备上面罩部2211A、上侧面罩部2211B、上侧面罩部2211C、突出部2211D、突出部2211E。上述罩部2211A覆盖T型架212的上面。上侧面罩部2211B覆盖T型架212的圆周方向一侧的侧面的上半部。上侧面罩部2211C覆盖T型架的圆周方向另一侧的侧面的上半部。突出部2211D从上侧面罩部2211B的外端部向圆周方向一侧突出。突出部2211E从上侧面罩部2211C的外端部向圆周方向另一侧突出。

下绝缘体222具有下T型架罩部2221、下铁芯后部罩部2222。

下T型架罩部2221具有下面罩部2221A、下侧面罩部2221B、下侧面罩部2221C、突出部2221D、突出部2221E。下面罩部2221A覆盖T型架的下面。下侧面罩部2221B覆盖T型架212的圆周方向一侧的侧面的下半部。下侧面罩部2221C覆盖T型架212的圆周方向另一侧的侧面的下半部。突出部2221D从下侧面罩部2221B的外端部向圆周方向一侧突出。突出部2221E从下侧面罩部2221C的外端部向圆周方向另一侧突出。

由上T型架罩部2211、下T型架罩部2221构成T型架罩部TC。即，绝缘体22具有覆盖T型架212的至少一部分的T型架罩部TC。T型架罩部TC具有覆盖T型架212上面的上面罩部2211A、覆盖T型架212下面的下面罩部2221A。

如图6所示，上面罩部2211A具有覆盖直线部212A上面的直线上面罩部2211A1、覆盖圆锥部212B上面的圆锥上面罩部2211A2。直线上面罩部2211A1的上面相比于圆锥上面罩部2211A2的上面位于轴向上方。即，上面罩部2211A在直线部212A与圆锥部212B的边界上具有第一台阶DS11。图6所示的示例中，第一台阶DS11向相对于圆锥上面罩部2211A2的上面呈角度90°的方向延伸。

另外，如图6所示，下面罩部2221A具有覆盖直线部212A下面的直线下面罩部2221A1、覆盖圆锥部212B下面的圆锥下面罩部2221A2。直线下面罩部2221A1的下面相比于圆锥下面罩部2221A2的下面位于轴向下方。即，下面罩部2221A在直线部212A与圆锥部212B的边界上具备第一台阶DS12。图7所示的示例中，第一台阶DS12在相对于圆锥下面罩部2221A2的下面呈角度90°的方向上延伸。

并且，第一台阶DS11与第二台阶SD12可以设置任一个。另外，第一台阶DS11与第二台阶SD12并不限于上述角度90°。

即，上面罩部2211A与下面罩部2221A中的至少一个在直线部212A与圆锥部212B的边界上具备第一台阶DS11、DS12。

另外，线圈23通过T型架罩部TC卷绕于T型架212的周围。线圈23具有卷绕于直线部212A的周围的线圈23A、卷绕于圆锥部212B的周围的线圈23B。即，线圈23A卷绕于直线上面罩部2211A与直线下面罩部2221A1的周围，相比于台阶DS11、DS12配置于径向内侧。线圈23B卷绕于圆锥上面罩部2211A2与圆锥下面罩部2221A2的周围，相比于台阶DS11、DS12配置于径向外侧。

在此，由于配置于径向外侧的在圆周方向上相邻的圆锥部212B之间的空间比较宽、配置于径向内侧的在圆周方向上相邻的直线部212A之间的空间比较窄，因此圆锥部212B的线圈23B的层数比直线部212A的线圈23A的层数多。图6所示的结构中，作为一例，使线圈23A的层圈为2层、使线圈23B的层数为4层。即，圆锥部212B以及直线部212A都卷绕多层线圈23，圆锥部212B的线圈23B的层数比直线部212A的线圈23A的层数多。

在此，假设如图7所示在绝缘体22的上面罩部2211A未设置台阶的情况，如果通过绕线机卷绕线圈23，则以图7所示的号码顺序卷绕。即，首先，以第一顺序在径向外侧方向从直线部212A至圆锥部212B进行卷绕，以第二顺序在径向内侧方向上卷绕于圆锥部212B，以第三顺序在径向外侧方向上卷绕于圆锥部212B，以第四顺序在径向内侧方向卷绕于直线部212B，最后以第五顺序在径向内侧方向卷绕于直线部212A。可是，该情况下，在从第二顺序向第三顺序切换时，容易产生卷塌。

相对于此，本实施方式中，如图8所示，在设置第一台阶DS11、DS12的结构中以接下来所示的顺序卷绕线圈23。即，以第一顺序在径向外侧方向卷绕于直线部212A，以第二顺序在径向外侧方向上卷绕于圆锥部212B，以第三顺序在径向内侧方向上卷绕于圆锥部212B，以第四顺序在径向外侧方向上卷绕于圆锥部212B，最后以第五顺序从圆锥部212B向直线部212A在径向内侧方向上进行卷绕。此时，成为第一台阶DS11、DS12卷绕线圈时的壁，在从第三顺序向第四顺序切换时难以产生卷塌。

因此，对具有用于抑制磁饱和的特征性形状的T型架212卷绕线圈23时，能够抑制卷塌。

另外，本实施方式中，第一台阶DS1、DS2由于设置于上面罩部2211A与下面罩部2221A两者上，能够进一步抑制卷塌。

另外，如图8所示，卷绕于直线部212A的线圈23A的轴向上端位置与轴向下端位置分别与卷绕于圆锥部212B的线圈23B的轴向上端位置、轴向下端位置一致。即，直线部212A的线圈23A中的与T型架212侧轴向相反侧的端位置与圆锥部212B的线圈23B中的与T型架212侧轴向相反侧的端位置一致。由此，能够缩短定子2的轴向长度。

另外，上铁芯后部罩部2212覆盖铁芯后部211的上面、后述的铁芯后部211的凹部211A的上半部。下铁芯后部罩部2222覆盖铁芯后部211的下面、铁芯后部211的凹部211A的下半部。由上铁芯后部罩部2212、下铁芯后部罩部2222构成铁芯后部罩部CBC。即，绝缘体22具有覆盖铁芯后部211的至少一部分的铁芯后部罩部CBC。

在此，如图6所示，在上铁芯后部罩部2212的上面配置交叉线L1，在下铁芯后部罩部2222的下面配置交叉线L2。所谓交叉线是连接卷绕于不同的T型架的各线圈间、跨过铁芯后部的线圈。在铁芯后部罩部CBC的上面与下面的至少一部分上配置交叉线L1、L2。

另外，如图6所示，上铁芯后部罩部2212的上面相比于直线上面罩部2211A1的上面位于轴向上方。即，在上铁芯后部罩部2212的上面与直线上面罩部2211A的上面的边界形成第二台阶DS21。

另外，如图6所示，下铁芯后部罩部2222的下面相比于直线下面罩部2221A1的下面位于轴向下方。即，在下铁芯后部罩部2222的下面与直线下面罩部2221A1的下面的边界上形成第二台阶DS22。

即，绝缘体22具备配置于配置交叉线L1、L2的铁芯后部罩部CBC的面与T型架罩部TC的边界的第二台阶DS21、DS22。由此，能够将交叉线L1、L2与T型架212中的线圈23隔离。另外，第二台阶DS21、DS22成为壁，也能够抑制线圈23A的卷塌。并且，突出部2211D、2211E、2221D、2221E也能够抑制线圈23B的卷塌。

在此，使用图9关于设置于铁芯后部211的凹部211A进行说明。图9是定子铁芯21的局部放大俯视图。如图9所示，在圆周方向上相邻的两个T型架212上分别设置T型架罩部TC。各T型架罩部TC具有在圆周方向上对置的罩侧面TCS。假想线Ln是连结罩侧面TCS中各内端P1、P2的线。并且，内端是在俯视中在罩侧面TCS中距离中心线CA的距离最小的位置。在俯视中，铁芯后部211的凹部211A相比于假想线Ln从上述两个T型架212的各根部向径向内侧凹陷而形成。

即，铁芯后部211具有在俯视中相比于连结在圆周方向中相邻的两个T型架罩部TC的在圆周方向上对置的罩侧面TCS内端的假想线Ln向径向内侧凹陷的凹部211A。

由此，如图9所示，能根据凹部211A而使绝缘体22凹陷而形成绝缘体凹部22A。通过在绝缘体凹部22A上配置线圈的引出线LA，能够从交叉线L3向径向内侧释放引出线LA。另外，如图9所示，通过将引出线LA与其他引出线LB扭合一起，在形成将线圈作为星型结线的情况的中点的情况下，由于引出线LA被引出线L3限制移动，因此能够固定中性点。

＜定子的其他实施方式＞

图10是表示上述图6的实施方式的一变形例的定子2X的侧面局部剖视图。

图10所示的结构中，定子铁芯21具有圆锥部212B的轴向厚度tb与轴向厚度分别相同的直线部SB与铁芯后面部CB。另外，定子铁芯21具有覆盖铁芯后面部CB与直线部SB的各自的上面的上板部件HT、覆盖铁芯后面部CB与直线部SB的各自的下面的下板部件LT。

由此，在轴向上层叠铁芯后面部CB、上板部件HT以及下板部件LT的径向内侧部分而形成铁芯后部211。另外，在轴向上积层直线部SB、上板部件HT以及下板部件LT的径向外侧部分而形成直线部212A。上板部件HT以及下板部件LT例如由电磁钢板或压粉磁心构成。上板部件HT的上面相比于圆锥部212B的上面位于轴向上方，下板部件LT的下面相比于圆锥部212B的下面位于轴向下方。

即，直线部212A的轴向厚度ta比圆锥部212B的轴向厚度tb厚。直线部212A的轴向端面相比于圆锥部212B的轴向端面位于上面罩部2211A与下面罩部2221A中的具有第一台阶DS11、DS12的部件侧。通过设置第一台阶DS11、DS12而在上面罩部2111A或下面罩部2221A的轴向厚度中留有余量，增加直线部212A的轴向厚度容易。由此，能够进一步抑制直线部212A中的磁饱和。

并且，上述图6所示的结构由于T型架212的上面以及下面都为同一面，因此制成T型架212变得容易。

＜其他＞

以上，关于本发明的实施方式进行说明，但只要是本发明的宗旨范围内，实施方式可进行多种变更。

产业上的可利用性如下。

本发明能够用于搭载于各种设备的电机。