(57)【要約】【課題】トルクの低下を防止し、電流の高調波成分を低減し、鉄損の増加を抑制する。【解決手段】本発明の整流子モータは、界磁巻線を巻回した方形筒状の界磁コア３１を含む界磁と、界磁コア３１の筒内に回転自在に設けられた電機子とを具備する。界磁コア３１は、一対の磁極部３５を備えている。また、磁極部３５は、電機子と対面し、それぞれが互いに向かい合うように配置されている。そして、磁極部３５の電機子と対面する面で、電機子の回転方向の上流側に切欠き部３５ｎである切欠きを設けている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁巻線を巻回した方形筒状の界磁コアを含む界磁と、前記界磁コアの筒内に回転自在に設けられた電機子とを具備する整流子モータであって、
前記界磁コアは、一対の磁極部を備え、
前記磁極部は、前記電機子と対面し、それぞれが互いに向かい合うように配置され、
前記磁極部の前記電機子と対面する面で、回転方向の上流側に切欠きを設けたことを特徴とする整流子モータ。
【請求項２】
請求項１記載の整流子モータを具備していることを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動送風機やこれを搭載した電気掃除機等の電気機器に具備されている整流子モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の整流子モータでは、負荷電流の波形歪みを抑制し、高調波電流成分を低減させるために、界磁コアの磁極中央部から端部になるほどギャップ幅を狭くした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の整流子モータの構成を示す平面図である。図５に示すように、従来の整流子モータは、磁極部９２ｂを有した界磁コア９２と電機子コア９４とを含み、界磁コア９２と電機子コア９４との間にギャップ９５を設けている。そして、磁極部９２ｂ端部のギャップ９５ａのギャップ幅Ｇａと、磁極部９２ｂ中央のギャップ９５ｂのギャップ幅Ｇｂとの関係を、Ｇａ＜Ｇｂとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の整流子モータは、その構成上、通電時の界磁コイルおよび電機子コイルから発生した磁束がそれぞれ合成される。そして、合成された磁束の流れは、磁極の対向する方向とずれた方向に流れることになる。このため、界磁コアの磁極の一部領域で磁束が集中して磁気飽和が生じ、電流の高調波成分の増加や界磁コアの鉄損の増加を引き起こすという課題を有していた。
【０００６】
図６は、従来の一般的な整流子モータにおける磁束の流れを示す磁束線図である。図６では、通電時の磁束の流れを可視化するために、構造解析等に利用されるＣＡＥを用いて算出した。図６からも分かるように、界磁コアにおいての磁束は、磁極の対向する方向とずれた方向に流れる。そして、この磁束の流れのずれにより、界磁コアの磁極における回転方向の上流側に磁束が集中している。
【０００７】
図７は、従来の一般的な整流子モータにおける磁束密度の分布を示す磁束密度分布図である。図７での矢印で示すように、界磁コアの磁極の回転方向上流側である矢印の領域で磁束密度が最も高くなり、この領域で磁気飽和が生じることになる。
【０００８】
これより、磁気飽和を緩和するためには、磁気飽和近傍のみのギャップ幅を広くすればよい。
【０００９】
ところが、上述した特許文献１のような構成の場合、ギャップ幅は中央が広く、端部ほど狭くなるような構成である。このため、広げる必要のない部分までギャップを広げており、その結果、磁気抵抗が大きくなり、発生する磁束が減少してトルクが低下するという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、トルクの低下を抑制するとともに、電流の高調波成分の増加や鉄損の増加をも抑制可能な整流子モータおよびこれを備えた電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明の整流子モータは、界磁巻線を巻回した方形筒状の界磁コアを含む界磁と、界磁コアの筒内に回転自在に設けられた電機子とを具備する整流子モータである。界磁コアは一対の磁極部を備え、この磁極部は、電機子と対面し、それぞれが互いに向かい合うように配置される。そして、この磁極部の電機子と対面する面で、回転方向の上流側に切欠きを設けた構成である。
【００１２】
これによって、磁気飽和の領域近傍のみの切欠きにより、局所的に磁気抵抗を増加させるので、磁極部の磁気飽和が生じていた部分の磁束が分散され、この領域の磁気飽和を緩和させることができる。
【００１３】
また、本発明の電気機器は、このような整流子モータを具備した構成である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の整流子モータは、磁気飽和を緩和させることができるので、電流の高調波成分が低減され、鉄損の増加を抑制することができる。また、局所的に磁気抵抗を増加させるので、トルクの低下も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態における整流子モータを備えた電動送風機の構成を示す構成図
【図２】同整流子モータの界磁コアおよび電機子コアを示す平面図
【図３】同整流子モータをブラケット内に圧入した状態を示す上面図
【図４】同整流子モータの界磁コアの平面図
【図５】従来の整流子モータの構成を示す平面図
【図６】従来の一般的な整流子モータにおける磁束の流れを示す磁束線図
【図７】従来の一般的な整流子モータにおける磁束密度の分布を示す磁束密度分布図
【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ついて、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態）
本発明の実施の形態における整流子モータを用いた電気機器について図面を参照しながら説明する。本実施の形態ではこのような電気機器の一例として、電気掃除機等の電気機器に具備される本整流子モータを用いた電動送風機を挙げて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態における整流子モータ２０を備えた電動送風機１０の構成を示す構成図である。
【００１９】
図１に示すように、電動送風機１０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１２内に、本実施の形態の整流子モータ２０を設けた構成である。整流子モータ２０は、界磁であるステータ３０と、電機子であるロータ４０とを含み構成されている。
【００２０】
ステータ３０は、方形筒状を呈する界磁コア３１に界磁巻線３２を巻回している。このようなステータ３０がブラケット１２の内側に固定されている。
【００２１】
一方、ロータ４０は、電機子コア４１と電機子巻線４２と回転軸４３と整流子４５とを含み構成されている。電機子コア４１には、電機子巻線４２が巻回されており、電機子コア４１の中心を貫通するように回転軸４３が結合されている。また、ロータ４０は、回転軸４３の両端がそれぞれ軸受１３によって回転自在に支承されている。さらに、回転軸４３には整流子４５が配設されている。
【００２２】
そして、ブラケット１２には、ブラシ保持器１４が固定されている。さらに、ブラシ保持器１４は、一対のカーボンブラシ（図示せず）を保持している。その一対のカーボンブラシが、整流子４５に当接している。以上のようにして、整流子モータ２０が構成されている。
【００２３】
また、電動送風機１０において、ブラケット１２の開口した側を覆うように、ファンケース１５が取り付けられている。ロータ４０の回転軸４３は、ブラケット１２の開口から突出してファンケース１５内に進入している。進入した回転軸４３の先端部には、遠心ファン１６が取り付けられている。そして、遠心ファン１６とブラケット１２の開口との間には、エアガイド１７が取り付けられている。このように、ファンケース１５内には遠心ファン１６およびエアガイド１７が配置されている。
【００２４】
このように構成された電動送風機１０において、外部から整流子モータ２０に電力が供給されると、電機子電流がカーボンブラシ（図示せず）および整流子４５を介して電機子巻線４２に流れるとともに、ステータ３０の界磁巻線３２には界磁電流が流れる。そして、界磁電流によって界磁コア３１で発生した磁束と、電機子巻線４２を流れる電機子電流との間で力が発生し、ロータ４０が回転する。このロータ４０の回転に伴なって、遠心ファン１６が回転する。この回転によって、吸気口１８から空気が吸入されて遠心ファン１６の中に流れ込み、ブラケット１２内を経て、電動送風機１０の外に排出される。
【００２５】
次に、整流子モータ２０のさらに詳細な構成について説明する。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態における整流子モータ２０の界磁コア３１および電機子コア４１を示す平面図である。
【００２７】
界磁コア３１は、まず、電磁鋼板を、図２に示すような内側に開口を有した方形枠状の形状に打抜き、さらに、打抜いて形成された界磁コア素材を、複数枚積層することで構成されている。このように構成することで、界磁コア３１は方形筒状の形状を成している。また、界磁コア３１は、方形枠状の形状の枠部３４とともに、開口箇所には、対向する一対の磁極部３５が形成されている。この磁極部３５の双方に界磁巻線３２が巻回される。そして、両磁極部３５に挟まれるようにして、界磁コア３１内に電機子コア４１が配置される。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態における整流子モータ２０をブラケット１２内に圧入した状態を示す上面図である。
【００２９】
図３に示すように、界磁コア３１の磁極部３５の双方には界磁巻線３２が巻回されている。そして、両磁極部３５間には、回転軸４３を中心として電機子コア４１に電機子巻線４２を巻回したロータ４０が配置されている。また、界磁コア３１の各角部３４ａには、ブラケット１２の回転軸４３方向に沿って当接面が形成されている。この当接面がブラケット１２の内周面に圧接され、界磁コア３１に界磁巻線３２を巻回したステータ３０がブラケット１２内に固定されている。
【００３０】
以上のように、整流子モータ２０は、界磁巻線３２を巻回した方形筒状の界磁コア３１を含む界磁であるステータ３０と、界磁コア３１の筒内に回転自在に設けられた電機子であるロータ４０とを具備している。そして、界磁コア３１が備える一対の磁極部３５は、ロータ４０と対面し、磁極部３５のそれぞれが互いに向かい合うように配置されている。
【００３１】
次に、界磁コア３１のさらに詳細について説明する。
【００３２】
図４は、本発明の実施の形態における整流子モータ２０の界磁コア３１の平面図である。
【００３３】
界磁コア３１の概要については上述したように、対向する一対の磁極部３５を有している。磁極部３５は、図４に示すように、枠部３４の一辺の中心部から内部方向に突出する基部３５ａと、この基部３５ａからさらに２方向に突出するように延伸する磁極突部３５ｂ、３５ｃとを有している。また、磁極部３５の最内周側は電機子コア４１の外周形状に沿って円弧状に形成されている。このような状態で、磁極部３５の最内周面とロータ４０の外周面とが互いに対面している。そして、図４に示すように、一方の磁極突部３５ｂの内周側には、窪みとなる切欠きである切欠き部３５ｎを設けている。
【００３４】
この切欠き部３５ｎを設ける磁極突部として、回転するロータ４０に対して、その回転方向の上流側となる磁極突部としている。これより、図４の場合には、上流側となる磁極突部３５ｂの方に切欠き部３５ｎを設けている。また、他方の下流側となる磁極突部３５ｃには、このような切欠き部３５ｎは設けない構成としている。言い換えると、磁極突部３５ｃは、先端部に近づくほど幅が狭くなるように形成している。これに対し、磁極突部３５ｂは、切欠き部３５ｎを設けることにより、基部３５ａと先端部との中間付近において、一旦、幅が細くなるように形成している。
【００３５】
図６および図７を用いて説明したように、界磁コアにおいて、磁束は磁極の対向する方向とずれた方向に流れ、図７の矢印の領域で磁束密度が最も高くなり、磁気飽和が生じることになる。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、磁気飽和の生じている領域、すなわち磁極突部３５ｂに対して、切欠き部３５ｎを設け、ロータ４０とのギャップ幅を他の領域よりも大きくしている。これによって、磁束密度が最も高くなる磁極突部３５ｂで局所的に磁気抵抗を増加させている。そして、高磁束密度領域に対して磁気抵抗を増加させることで、磁束の流れを分散させ、磁気飽和を緩和させている。
【００３７】
このように、本実施の形態では、磁極部３５のロータ４０と対面する面で、ロータ４０の回転方向の上流側に切欠き部３５ｎを設けている。これにより、高磁束密度領域に対して磁気抵抗を増加させることができ、磁気飽和を緩和させることができる。このように、本実施の形態では、磁気飽和を緩和できるため、電流の高調波成分や鉄損の増加を抑制することができる。さらに、高磁束密度領域に対してのみ磁気抵抗を増加させているため、トルクの低下も抑制できる。
【００３８】
以上のように、本発明の整流子モータは、界磁コアが一対の磁極部を備え、この磁極部が、電機子と対面し、それぞれが互いに向かい合うように配置される。そして、この磁極部の電機子と対面する面で、回転方向の上流側に切欠きを設けた構成である。本発明の整流子モータはこのように構成しているため、磁極部の磁気飽和が生じていた部分の磁束が分散され、この領域の磁気飽和が緩和されることとなる。そして、この領域の磁気飽和を緩和できるため、本発明によれば、トルクの低下を防止し、電流の高調波成分が低減され、鉄損の増加を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかる整流子モータは、トルクを低下させることなく、電流の高調波成分が低減され、鉄損の増加を抑制することができるので、電動送風機またはこれを搭載した電気掃除機等の電気機器に適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１０    電動送風機
１２    ブラケット
１３    軸受
１４    ブラシ保持器
１５    ファンケース
１６    遠心ファン
１７    エアガイド
１８    吸気口
２０    整流子モータ
３０    ステータ
３１，９２    界磁コア
３２    界磁巻線
３４    枠部
３４ａ    角部
３５，９２ｂ    磁極部
３５ａ    基部
３５ｂ，３５ｃ    磁極突部
３５ｎ    切欠き部
４０    ロータ
４１，９４    電機子コア
４２    電機子巻線
４３    回転軸
４５    整流子
９５，９５ａ，９５ｂ    ギャップ
【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】
2013115970.tif 000007
【図６】
2013115970.tif 000008
【図７】
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