(57)【要約】【課題】電機子反作用の影響を抑制し、界磁スロット開口部の寸法を確保して巻線作業性を改善し、鉄心を軽量化することのできる回転電機および電動送風機を提供する。【解決手段】突極を内面に有する一対の第１辺部と、その第１辺部の端部同士をつなぐ一対の第２辺部からなる方形筒状の鉄心と、突極に巻回された界磁巻線からなる界磁と、突極間に配置される電機子を備え、第２辺部の内周側に傾斜を設けて、第２辺部の略中央部の幅を、電機子の回転方向上流側の第２辺部の端部の幅より、小さくした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突極を内面に有する一対の第１辺部と、前記第１辺部の端部同士をつなぐ一対の第２辺部からなる方形筒状の鉄心と、前記突極に巻回された界磁巻線からなる界磁と、
前記突極間に配置される電機子を備えた回転電機であって、
前記第２辺部の内周側に傾斜を設けて、前記第２辺部の略中央部の幅を前記第２辺部の端部の幅より小さくしたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
突極を内面に有する一対の第１辺部と、前記第１辺部の端部同士をつなぐ一対の第２辺部からなる方形筒状の鉄心と、前記突極に巻回された界磁巻線からなる界磁と、
前記突極間に配置される電機子を備えた回転電機であって、
前記第２辺部の内周側に傾斜を設けて、前記第２辺部の略中央部の幅を、前記電機子の回転方向上流側の前記第２辺部の端部の幅より小さくし、
他方の回転方向下流側の前記第２辺部の端部の幅を、前記第２辺部の略中央部の幅と等しくしたことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転電機を備えた電動送風機。
【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に関するとともに、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電動機部には通常整流子電動機が採用されている。この整流子電動機は、薄板鋼板を複数積層されてなる鉄心の筒内にコイルが巻回されて構成される界磁と、その界磁内に回転自在に設けられた電機子を有する。
【０００３】
従来の電気掃除機に搭載される電動送風機の電動機は、図４に示すように、界磁鉄心１０６の内側に、界磁巻線１０７を巻回するための突極１０５が設けられている。突極５は、両側に延びた第１辺部１１６を有し、第１辺部１６に直交する一対の第２辺部１１７とから方形枠状を呈している。
【０００４】
界磁巻線１０７に電流が流れて生じる磁束が界磁鉄心１０６の突極１０５を透過して、電機子１０４が界磁１０３に対して回転するようになっている。こうした構成の界磁鉄心１０６を備える界磁１０３は、鉄心の各角部を筒状のフレーム１０２の内面に密着させて内蔵する。
【０００５】
従来においては、界磁鉄心１０６の第２辺部１１７の幅はＬ０で一定としている。ここで電機子巻線に流れる電流により発生する電機子磁束は、界磁鉄心の突極間を連結する第２辺部の中間を通って突極を通過するように流れる。つまり界磁鉄心の突極間を連結する第２辺部の磁束流れは、界磁巻線のみに電流を流したときに発生する界磁磁束は一定方向であるが、電機子巻線のみに電流を流したときに発生する電機子磁束は、界磁鉄心の第２辺部の中間で１８０度に向きが分離して流れる。
【０００６】
このため、電動機全体に電流を流したときに発生する界磁鉄心の辺部の磁束量は、突極間において均一ではなく、磁束量が変化している。磁束量の変化の傾向は、回転方向によって決まる。しかしながら、従来の界磁鉄心は、磁束量が不均一であっても第２辺部の幅寸法を均一としていた。
【０００７】
近年、電気掃除機の小型・軽量への要求から、電動送風機を小型化する要求がある。電動機を小型するために鉄心形状を小型化すると、一般に鉄心の平均的な磁束密度が増加し、電機子反作用の影響を受けやすくなる。電機子反作用は、界磁磁束を減磁させたり局部的に磁束密度を増加させるために、電動機の性能が低下するという課題を有していた。
【０００８】
また、鉄心形状を小型化すると、スロット開口部の寸法も小さくなるが、巻線工法上からの必要なスロット開口部の寸法は、鉄心形状が小さくなっても同等である。鉄心と巻線との間には絶縁紙を設けるが、スロット開口部の絶縁紙は、巻線と鉄心との絶縁距離を確保する必要がある。スロット開口部の寸法が狭くなった場合は、絶縁紙と鉄心との間に巻線が入って、絶縁不良となることがあるという課題を有していた。
【０００９】
これに対し、特許文献１には、電機子巻線の電流で発生する電機子磁束による主磁束流れの偏りを、空隙ギャップ幅を調整することで脈動トルクを低減することが開示されている。脈動トルクを低減することにより、機械的振動を減少させブラシ寿命を改善できるという効果が得られる。
【００１０】
また、特許文献２には、巻線作業に伴い、スロット絶縁部材に作用する振動や界磁巻線の張力を原因として、スロット絶縁部材が界磁鉄心の厚み方向にずれ動いたり、斜めになったりした状態で巻線がされて、界磁巻線と界磁鉄心とが接触して、所定の絶縁耐圧を確保できなくなるという巻線不良を抑制することが開示されている。
【００１１】
また、特許文献３には、界磁鉄心の外径をなす円弧の周長を大きくすることで、界磁鉄心の突極の先端と界磁鉄心の辺部間のスロット開口部の幅を大きくした形状が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第５１７８３０７号公報
【特許文献２】特開２０１０−５７３４０号公報
【特許文献３】特開２０１３−１３２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１の構成では、界磁鉄心の重量は従来と同等であるため、製品の軽量化の要求には効果がない。更に電動機を小型化すると空隙ギャップの磁気抵抗の割合が大きくなり、電動機の性能が低下するという課題を有していた。
【００１４】
また特許文献２の構成では、界磁鉄心の突極の先端と界磁鉄心の辺部間のスロット開口部の幅が狭くなるため、小型の電動機では、突極の先端とスロット絶縁部材との間に巻線が入り絶縁不良となり易くなるという課題を有していた。
【００１５】
また特許文献３の構成では、鉄心の所要量が増加するため高価となり、更に重量が重くなるため家電の軽量化に対し最適な仕様とはならないという課題を有していた。
【００１６】
本発明は、上記従来の回転電機の問題に鑑みてなされたもので、性能を維持しつつ、より一層の小型軽量化を実現できるようにした回転電機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】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明の回転電機は、突極を内面に有する一対の第１辺部と、第１辺部の端部同士をつなぐ一対の第２辺部からなる方形筒状の鉄心と、突極に巻回された界磁巻線からなる界磁と、突極間に配置される電機子を備えた回転電機であって、第２辺部の内周側に傾斜を設けて、第２辺部の略中央部の幅を第２辺部の端部の幅より小さくしたことを特徴とする。
【００１８】
このような鉄心の構成としたことにより、電機子と鉄心の辺部との寸法は、従来よりも大きくなり、電機子磁束を抑制することが出来る。更に鉄心の突極の先端と鉄心の辺部間のスロット開口部の幅が大きくなるため、突極の先端とスロット絶縁部材との間に巻線が入る絶縁不良を抑制することができ、小型の界磁鉄心であっても巻線作業性を確保することができる。したがって、更に小型軽量化の回転電機を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、小型の界磁鉄心であってもスロット開口部の寸法を確保することが出来、巻線作業性を確保することができ、小型軽量の回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１における電動機を備えた電動送風機の半断面図
【図２】本発明の実施の形態１における電動機の鉄心の断面図
【図３】本発明の実施の形態２における電動機の鉄心の断面図
【図４】従来の電動機の鉄心部の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１の電動機および電動送風機について、図１、２を参照しつつ説明する。図１に示すように、電動送風機１は、一方が閉塞しその反対方向が開口した円筒状のフレーム２内に、電動機２０が設けられている。電動機２０は、界磁３と電機子４とから概略構成されている。フレーム２の開口した側を覆うように、ブラケット８とファンケース９が取り付けられている。
【００２２】
電機子４の回転軸１０は、ブラケット８から突出してファンケース９内に進入している。回転軸１０の先端部には、遠心ファン１１が取り付けられ、遠心ファン１１及びフレーム２の開口との間には、ブラケット８とエアガイド１２が取り付けられファンケース９内に配置されている。
【００２３】
ファンケース９の中央開口より吸引され遠心ファン１１から吐出された空気は、エアガイド１２を経てブラケット８内に導かれ、主に界磁鉄心６と電機子４との間に出来る空間を通過してフレーム２の外側へ排出されるようになっている。
【００２４】
図２は図１のＡＡ断面を示している。界磁３は、その筒内に、対向する一対の突極５が形成され、打ち抜いて製造された鋼板が複数積層されてなる、方形筒状を呈する界磁鉄心６と、突極５に巻回される界磁巻線７とを備えている。電機子４はその突極５に挟まれるように、筒内に回転自在に設けられる。
【００２５】
界磁３は、界磁鉄心６の外径１３がフレーム２の内径に圧接保持されている。界磁鉄心６の突極５に回巻された界磁巻線７を収納するスロット１４には絶縁紙１５を設けている。
【００２６】
界磁鉄心６は、突極５を内面に有する一対の第１辺部１６と、第１辺部１６における突極５の両端に位置された第１辺部１６の端部間を一体につないで設けられた一対の第２辺部１７とにより、方形筒状が形成されている。そして、第２辺部１７の端部１８の幅Ｌ１に対し、略中央部１９の幅Ｌ２が小さくなるように、第２辺部１７の内周側に傾斜を設けた構成としている。
【００２７】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることが出来る。すなわち、電機子から発生する磁束の磁気回路は磁気抵抗が大きくなるため、電機子反作用の影響を抑制できる。また、界磁スロット開口部の幅を大きくできるため、小型の鉄心形状であっても巻線作業性を確保することができ、絶縁不良を抑制することができる。また、界磁巻線と電機子との間の空間を大きくすることが出来るため、巻線近辺の冷却風が増加し巻線温度上昇を抑制することができ、更に風損を抑制することができる。また、界磁鉄心の重量を抑制することができるため、製品を軽くすることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
実施の形態２を図３に示す。電機子４の回転方向（図中の矢印方向）の上流側（図の上側）に位置する端部である、第２辺部１７の上流側端部１８ａの幅Ｌ１に対し、略中央部１９の幅Ｌ２が小さくなるように、第２辺部１７の内周側に傾斜を設け、さらに、第２辺部１７の略中央部１９の幅Ｌ２に対し、他方の端部である、第２辺部１７の下流側端部１８ｂの幅Ｌ３は略同等としている。
【００２９】
第２辺部１７の磁束量の変化が回転方向の上流側と比べ少ないためであるが、回転方向と反対方向とのスロット形状差を小さくすると、スロット１４内での絶縁紙１５の位置が安定するという効果が得られる。
【００３０】
なお、界磁３の極数は２極に限らず、２極以上の偶数極であればよく、極数に合わせて界磁鉄心を多角形状とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の回転電機によれば、小型の界磁鉄心であってもスロット開口部の寸法を確保することが出来、巻線作業性を確保することができるので、発電機や掃除機用の電動送風機など、各種電気機器に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  電動送風機
２  フレーム
３  界磁
４  電機子
５  突極
６  界磁鉄心
７  界磁巻線
１４  スロット
１５  絶縁紙
１６  第１辺部
１７  第２辺部
１８  端部
１９  略中央部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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