(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延された無方向性電磁鋼板を方形枠状に打ち抜いて製造された鋼板が複数積層されてなる方形筒状の界磁鉄心と、前記界磁鉄心の筒内に向かい合うように設けられた突極に巻き付けられる界磁巻線とを有する界磁と、回転軸を有して前記界磁の前記突極間に配置される電機子とを具備する回転電機において、
鋼板圧延方向に形成する一対の辺部と、前記鋼板圧延方向と直交する方向に形成する一対の辺部とにより前記方形枠状が形成され、前記鋼板圧延方向に形成する辺部の幅が前記鋼板圧延方向と直交する方向に形成する辺部の幅よりも広いと共に、前記鋼板圧延方向の辺部に前記界磁巻線を巻回するための突極部を具備し、前記突極部の背面を凹形状とした回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機を備え、筒状部を有し、前記筒状部の内面に前記界磁鉄心の各角部を密着させて前記界磁を内蔵するブラケットと、前記回転軸の端部に取付けられたファンと、前記ファンを覆って設けられるとともに前記ファンから吹き出される空気を前記ブラケット内に導くファンケースとを具備する電動送風機。
【請求項３】
請求項２記載の電動送風装置を具備する機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機や電動機等の回転電機、電気掃除機等に搭載されて電動機の動力によりファンを回転させて送風をする電動送風機及び電動送風機を搭載する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気掃除機に搭載される電動送風機のモータ部には通常整流子電動機が採用されている。この電動機の界磁は、方形筒状の鉄心の筒内にコイルが巻回されて構成されている。その筒内に回転自在に設けられた電機子を有する。鉄心は鋼板が複数積層されてなり、この鋼板は圧延された無方向性電磁鋼板を打ち抜いて製造されている。
【０００３】
図５は、従来の電動送風機の構成を示す部分断面図、図６は、従来の電動送風機のブラケット内に界磁を圧入した状態を示す部分断面図、図７は、従来の界磁鉄心を示す説明図、図８は、従来の鉄心打抜きを示す工程図である。例えば各鋼板は、図７に示すように、鋼板の圧延方向に形成する一対の辺部１０１と、この辺部に直交する一対の辺部１０２とにより方形枠状を呈している。一方の辺部の内側には界磁巻線を巻回するための突極部１０３が設けられている。
【０００４】
界磁巻線に電流が流れて生じる磁束が鉄心の辺部を透過して、電機子が界磁に対して回転するようになっている。この辺部の一部に狭い部分があると、その部分の磁束密度が特に高くなって磁気飽和し易い。そのために、従来においては、辺部の幅が同じとなるように設計し、磁気回路内で局部的な磁気飽和が起きないように考慮されている。
【０００５】
こうした構成の鉄心１０４を備える界磁は、図５及び図６に示すように、鉄心１０４の各角部１０５を筒状のブラケット１０６の内面に密着させて内蔵し、回転軸１０７の端部にファン１０８を取付けている。このファン１０８を覆って設けたファンケース１０９により、ファン１０８から吹き出された空気をブラケット１０６内に導いて、送風をするように構成されている。こうした送風において、ブラケット１０６内を通過する気流（通る風）は、界磁の鉄心１０４の各枠辺の外面と、この面に対向するブラケット１０６の円筒部の内面との間の隙間を通る他に、界磁の鉄心１０４の内側の突極間に配置された電機子１１０の外面との間の隙間を流路とするものである。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−６５９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電磁鋼板を製造する工程では約１メートルの幅に圧延されるが、圧延方向と直交した方向つまりフープ幅方向の末端は、フープ幅方向の中央部の正規の厚みより薄くなる。このため、フープ幅の末端が積層された箇所の鉄心の磁気抵抗は、設計値より高くなる。これは電動機の特性バラツキの要因となっていた。そのため図８に示すように、フープ幅方向（Ｂ方向）の両端は鉄心としては使用せずに廃棄するようにしている場合がある。
【０００８】
また、複数積層する鉄心の製造工法として順送プレス加工を採用するため、プレス加工時の材料送りや位置決め用としてフープ幅方向の両端を利用するようにしている場合がある。金型の改善により、材料送りや位置決めのためにフープ幅方向の両端を使用しなくてもよい工法が出来ているが、特性バラツキを抑制するために、フープ幅方向の両端を廃棄
しており材料ロスが発生していた。
【０００９】
また、上記鉄心の構成に起因する同様の理由により、従来の電動送風機においても、材料ロスが問題となっている。その上、鉄心の突極部１０３を有する辺部の両側に位置して突極間を一体につないで設けられた辺部１０２の幅を広げた場合には、ブラケット１０６内の風路断面１１３が小さくなるため、送風効率を妨げるという課題があった。
【００１０】
例えば、特許文献１の図６に記載のようなケースでは、無方向性電磁鋼板の圧延方向とこれに直交する方向の磁束透過量の差異から、鋼板圧延方向に形成する一対の辺部の幅は、鋼板圧延方向と直交する方向に形成する辺部の幅よりも狭くするという工夫が付加される場合もあった。上記のケースに示すように、磁気特性を考慮して鉄心の打抜き方向を規制する方法や辺部の幅を変える方法は、フープ幅方向の両端の材料ロスを発生させることには改善効果がない。また、フープ幅方向の両端を廃棄しない金型とした場合にはフープ幅方向の末端を使用した場合に、特性バラツキが大となり、適切なコスト抑制ができなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の回転電機は、圧延された無方向性電磁鋼板を方形枠状に打ち抜いて製造された鋼板が複数積層されてなる方形筒状の界磁鉄心と、この界磁鉄心の筒内に向かい合うように設けられた突極に巻き付けられる界磁巻線とを有する界磁と、回転軸を有して界磁の突極間に配置される電機子とを具備する回転電機において、鋼板圧延方向に形成する一対の辺部と、鋼板圧延方向と直交する方向に形成する一対の辺部とにより方形枠状が形成され、鋼板圧延方向に形成する辺部の幅が鋼板圧延方向と直交する方向に形成する辺部の幅よりも広いと共に、鋼板圧延方向の辺部に界磁巻線を巻回するための突極部を具備する回転電機である。
【００１２】
また本発明の電動送風機は、上記回転電機を備え、筒状部を有し、筒状部の内面に界磁鉄心の各角部を密着させて界磁を内蔵するブラケットと、回転軸の端部に取付けられたファンと、ファンを覆って設けられるとともにファンから吹き出される空気をブラケット内に導くファンケースとを具備する電動送風機である。
【００１３】
また本発明の機器は、上記電動送風機を具備する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の回転電機によれば、鋼板圧延方法に形成する辺部の幅を広げているので、フープ幅方向の末端を使用しても性能低下を起こさず、材料コストの削減が可能となる。また本発明の電動送風機によれば、辺部の幅を広げても通風断面積の減少による送風効率への影響を生じずに、材料コストの削減が可能となる。また本発明の機器によれば、材料コストを低減でき、安価な機器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動送風機の構成を示す部分断面図
【図２】本発明の実施の形態に係る電動送風機のブラケット内に界磁を圧入した状態を示す部分断面図
【図３】鋼板圧延方向に形成する辺部に突極部が設けられた界磁鉄心を示す説明図
【図４】本発明の実施の形態に係る鉄心打抜きを示す工程の説明図
【図５】従来の電動送風機の構成を示す部分断面図
【図６】従来の電動送風機のブラケット内に界磁を圧入した状態を示す部分断面図
【図７】従来の界磁鉄心を示す説明図
【図８】従来の鉄心打抜きを示す工程図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る回転電機が用いられた電動送風機について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る電動送風機の構成を示す部分断面図、図２は、電動送風機のブラケット内に界磁を圧入した状態を示す部分断面図、図３は、鋼板圧延方向に形成する辺部に突極部が設けられた界磁鉄心を示す説明図である。図１〜図３において、電動送風機１１は、一方が閉塞しその反対方向が開口した円筒状のブラケット６内に回転電機が設けられている。回転電機は、界磁１２と、電機子１０とから概略構成されている。界磁１２は、方形筒状を呈する界磁鉄心４と、界磁巻線１４とを備える。
【００１８】
界磁鉄心４は、無方向性電磁鋼板が複数積層されて構成され、その筒内には対向する一対の突極部３が形成されている。界磁巻線１４は、各突極部３に巻回され、巻数の増加に伴い筒外部の方へ厚みを増している。電機子１０は、その突極部３に挟まれるように、筒内に回転自在に設けられている。
【００１９】
界磁鉄心４の各角部５には、ブラケット６の回転軸７方向に沿って当接面１５が形成されている。各当接面１５はブラケット６の内周面１６に圧接され、界磁１２がブラケット６に固定されている。
【００２０】
ブラケット６の開口した側を覆うようにファンケース９が取り付けられている。電機子１０の回転軸７は、その開口部から突出してファンケース９内に進入している。回転軸７の先端部には、遠心ファン８が取り付けられている。遠心ファン８及びブラケット６の開口との間にはエアガイド１７が取り付けられている。遠心ファン８及びエアガイド１７は、ファンケース９内に配置されている。
【００２１】
界磁鉄心４は、圧延された無方向性電磁鋼板を打ちぬいて製造されている。図３に示すように、界磁鉄心４は、鋼板圧延方向（Ａ方向）に形成する一対の辺部１と、鋼板圧延方向と直交する方向（Ｂ方向）に形成する一対の辺部２とにより方形枠状を呈している。辺部１と辺部２とはほぼ同じ長さを有するが、辺部１の幅１８の方が辺部２の幅１９よりも広くなるように形成されている。
【００２２】
辺部１の内側には、界磁巻線１４を巻回するための突極部３が設けられている。突極部３は電機子１０の外周形状に沿って円弧状に形成され、積層されている。この突極部３に巻回された界磁巻線１４に電流が流れる際には、その円弧形状の両端部が磁極となるようになっている。
【００２３】
本実施の形態に係る電動送風機１１では、界磁巻線１４に電流が流れて磁束が発生すると、この磁束が界磁鉄心４の辺部１、２を磁路として透過し、電機子１０が回転する。この電機子１０の回転に伴い遠心ファン８が回転すると、吸気口２０から空気が吸入されて遠心ファン８の中に流れ込み、ブラケット６内を経て、モータの外に排出される。
【００２４】
図４は、本実施の形態に係る鉄心打抜きを示す工程の説明図である。図３及び図４に示すように、フープ幅方向の末端を使用することがあるため鋼板圧延方向に形成する辺部１は辺部２に比べて板厚方向の厚みが薄くなっている部分がある。しかし、辺部１の幅１８は辺部２の幅１９よりも広く形成されているので、辺部１が正規の板厚の材料を使用し、辺部２と同じ幅とした場合と比較して界磁鉄心４全体としての磁束の透過量は減少するには至らず、モータの性能は確保される。
【００２５】
他方、この辺部１の幅１８を広くすることは、プレス加工時の材料送り等のために廃棄していた部分を製品として有効活用するものである。フープ幅方向の末端を使用しても性能低下を起こさないので、材料コストの削減ができる。
【００２６】
界磁鉄心４の鋼板圧延方向に形成する辺部１に設けられている突極部３の背面は凹形状とすることが出来るため、辺部１の長さは鋼板圧延方向に直交する方向に形成する辺部２の長さより短い。プレス加工時のフープ幅方向つまり鋼板圧延方向と直行する方向の末端の材料を使用した場合の磁気特性のバラツキの影響は、突極部３を有する辺部１を鋼板圧延方向とした方が小さい。
【００２７】
また、突極部３に巻回される界磁巻線１４は、電機子１０との接触を防止するために突極部３の背面に突出するように巻回される。このため、電動送風機１１において、界磁巻線１４を巻回するための突極部３が設けられている辺部１は、この面に対向するブラケット６の円筒部の内周面１６との間の通風断面積が、辺部２に対向するブラケット６との間の通風断面積より小さい。これにより、鉄心の辺部１の幅１８を広げても通風断面積の減少による送風効率への影響は生じにくい。なお、辺部１の幅１８は、材料の板厚などに応じて適宜に設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば材料コストの削減が可能となるので、発電機や電動機等の回転電機、電気掃除機等に適用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１、２  辺部
３  突極部
４  界磁鉄心
６  ブラケット
７  回転軸
８  遠心ファン
９  ファンケース
１０  電機子
１３  通風断面
１４  界磁巻線
１６  内周面
１８、１９  幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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