(57)【要約】【課題】ケース体を軽量化できる電動機を提供する。【解決手段】フィールドは、外形が多角形状に形成された枠状のフィールドコア28、および、このフィールドコア28に固定磁極を形成するフィールドコイルを備える。ケース体は、フィールドを収容する。アーマチュアは、フィールドコア28の中央部に回転可能に位置してケース体の軸方向に沿って配置され、回転磁極を形成する。ケース体は、円筒状のケース体本体51と、保持開口部63とを備える。ケース体本体51は、フィールドコア28の外接円筒面より小さい内径寸法を有する。保持開口部63は、ケース体本体51に開口され、このケース体本体51よりも突出するフィールドコア28の角部が挿入されてこれら角部を保持する。【選択図】図１
2017070068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形が多角形状に形成された枠状の固定子本体、および、この固定子本体に固定磁極を形成するコイルを備えた固定子と、
この固定子を収容する円筒状のケース体と、
前記固定子本体の中央部に回転可能に位置して前記ケース体の軸方向に沿って配置され、回転磁極を形成する回転子とを具備し、
前記ケース体は、
前記固定子本体の外接円筒面より小さい内径寸法を有する円筒状のケース体本体と、
このケース体本体に開口され、このケース体本体よりも突出する前記固定子本体の角部が挿入されてこれら角部を保持する保持開口部とを備えている
ことを特徴とした電動機。
【請求項２】
ケース体は、保持開口部の縁部に固定子本体の外面を保持する保持片部を備えている
ことを特徴とした請求項１記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、円筒状のケース体に固定子を収容する電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電気掃除機などに用いられる電動送風機は、遠心ファンと、この遠心ファンを回転駆動させる電動機とを備えている。電動機は、固定子(ステータ)としてのフィールドと、このフィールドの内部に配置され遠心ファンと接続される回転子(ロータ)としての電機子であるアーマチュアとを有している。
【０００３】
フィールドは、アーマチュアが配置される開口部を中央部に有するとともに、この開口部内の互いに対向する位置に本体突出部が突設された枠状の固定子鉄心である固定子本体としてのフィールドコアに対して、コイル巻枠としてのリテーナおよび端子台が取り付けられ、これらリテーナおよび端子台に亘ってフィールドコアに巻線が巻回されて開口部の周囲に複数の固定磁極を形成するフィールドコイルを構成している。
【０００４】
このようなフィールドコアは、外形が略四角形状となっており、有底円筒状の金属製などのケース体の内部に収容されている。このとき、フィールドコアは、一般に、ケース体に対して内挿され、このケース体の外周面の複数箇所から内周方向へと曲げ起こした補強用ビードにより軸方向に支持されるとともに周方向に回り止めされる。
【０００５】
したがって、この構成の場合、ケース体としては、フィールドコアの外形を内部に収容することができる、換言すればフィールドコアに外接する径寸法とする必要があり、ケース体を小型化および軽量化することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４４８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ケース体を軽量化できる電動機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の電動機は、固定子と、円筒状のケース体と、回転子とを有する。固定子は、外形が多角形状に形成された枠状の固定子本体、および、この固定子本体に固定磁極を形成するコイルを備える。ケース体は、固定子を収容する。回転子は、固定子本体の中央部に回転可能に位置してケース体の軸方向に沿って配置され、回転磁極を形成する。ケース体は、円筒状のケース体本体と、保持開口部とを備える。ケース体本体は、固定子本体の外接円筒面より小さい内径寸法を有する。保持開口部は、ケース体本体に開口され、このケース体本体よりも突出する固定子本体の角部が挿入されてこれら角部を保持する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の電動機の一部を示す分解斜視図である。
【図２】同上電動機の一部を示す平面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】同上電動機を備えた電動送風機の一部を切り欠いて示す側面図である。
【図５】第２の実施形態の電動機の一部を示す分解斜視図である。
【図６】同上電動機の一部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、第１の実施形態の構成を図１ないし図４を参照して説明する。
【００１１】
図４において、11は電動送風機を示し、この電動送風機11は、例えば電気掃除機の掃除機本体に収容されて吸塵用の送風動作を行うものである。そして、この電動送風機11は、電動機13と、この電動機13により回転されるファンである遠心ファン14と、これら電動機13と遠心ファン14との間に位置する整流板であるディフューザ15と、遠心ファン14を覆って電動機13に取り付けられるファンカバー16とを備えている。なお、以下、説明をより明確にするために、電動機13側を下側および一端、遠心ファン14およびファンカバー16側を上側および他端として説明する。
【００１２】
電動機13は、電動機本体21と、この電動機本体21を収容する金属製のケース体22と、ケース体22に取り付けられたブラシ装置23，23とを有している。
【００１３】
電動機本体21は、固定子(ステータ)としてのフィールド25と、回転子(ロータ)としての電機子であるアーマチュア26とを備えている。
【００１４】
フィールド25は、固定子鉄心としての固定子本体(ステータ本体)であるフィールドコア28と、このフィールドコア28の厚さ方向の両側すなわち上側および下側に取り付けられた(一方および他方の)コイル巻枠としてのリテーナ29および端子台30と、これらリテーナ29および端子台30により保持されフィールドコア28の上側および下側に亘って巻線を環状に巻回して構成されたコイルとしての固定子コイルである一対のフィールドコイル31とを有している。
【００１５】
フィールドコア28は、図１および図２に示すように、例えば磁性体である電磁鋼板をプレス機で打ち抜いた同一形状の鉄心板を複数積層し結合して構成された積層鉄心からなり、平面視で外形形状が多角形状、本実施形態では略四角形状の環状(枠状)に形成されており、各辺部33，33が交差する四隅の位置にそれぞれ角面部34が形成されてこれら四隅がＣ面状に面取りされているとともに、中央部に略四角形状の開口部35が形成されている。また、この開口部35の互いに対向する一対の辺部には、突極である本体突出部36，36が内方に向けて突設されている。各本体突出部36は、先端側がアーマチュア26の外周に間隙を介して対向する円弧状に湾曲した平面視Ｙ字状に形成されており、これら本体突出部36の基端側を挟んで開口部35の縁部が、各フィールドコイル31が位置するスロット37，37となっている。すなわち、これらスロット37，37は、各本体突出部36の上下方向(厚さ方向)に延びる側面と開口部35の内面とで形成されている。そして、これらスロット37，37の内部は、フィールドコア28とフィールドコイル31，31とを絶縁する図示しない絶縁部材により覆われている。また、このフィールドコア28には、リテーナ29および端子台30を固定するための保持孔部38，38が、各本体突出部36，36の基端側の位置に形成されている。
【００１６】
また、図４に示すリテーナ29は、合成樹脂により成形されており、フィールドコア28の上側である遠心ファン14側に重ねられている。
【００１７】
一方、端子台30は、合成樹脂により基本的にリテーナ29と略同形状に成形されており、フィールドコア28の下側であるブラシ装置23側に重ねられている。また、この端子台30には、一対の第１の端子取付部41(一方のみ図示)と、図示しない一対の第２の端子取付部とが突設されている。そして、第１の端子取付部41には、第１の端子43がそれぞれ取り付けられているとともに、第２の端子取付部には第２の端子がそれぞれ取り付けられている。そして、各第１の端子43と各第２の端子とに、各フィールドコイル31の巻線の両端が電気的に接続され、各第１の端子43に各ブラシ装置23が電気的に接続される。
【００１８】
そして、各フィールドコイル31は、巻線が、フィールドコア28に対して絶縁された状態でリテーナ29および端子台30に亘ってフィールドコア28の開口部35の各本体突出部36(図１)にそれぞれ巻回されて保持されることにより、所定の巻き付け形状が保持されている。そして、各フィールドコイル31によって、フィールドコア28の開口部35の周囲に固定磁極であるＮ極およびＳ極がそれぞれ形成される。
【００１９】
一方、アーマチュア26は、回転子軸すなわちモータシャフトである回転軸45と、この回転軸45に固定されたコア部としての電機子コアをなす円柱状の積層鉄心46と、この積層鉄心46に対して絶縁された状態で巻線が巻き付けられて構成された回転子コイルであるアーマチュアコイル47と、このアーマチュアコイル47の端末部と電気的に接続される整流子(コンミュテータ)48とを備えている。
【００２０】
積層鉄心46は、例えば磁性体である電磁鋼板を複数積層し結合して略円筒状に構成されている。また、この積層鉄心46の周縁部には、図示しない複数の磁極歯部が周方向に略等間隔に離間されて放射状に突設されている。さらに、この積層鉄心46の中央部には、回転軸45が圧入されている。
【００２１】
また、アーマチュアコイル47は、積層鉄心46に回転によって磁極が切り換わる回転磁極を形成するものである。このアーマチュアコイル47を構成する巻線は、両端が整流子48に電気的に接続され、これら両端間が対応する位置の磁極歯部の間を通って積層鉄心46に対して絶縁された状態で巻き付けられている。
【００２２】
また、整流子48は、磁極歯部に形成される回転磁極を切り換えるものであり、回転軸45の端部近傍に固定されている。さらに、この整流子48は、磁極歯部と同数の複数の整流子片48aを有している。
【００２３】
そして、アーマチュア26は、回転軸45が一対のベアリング49，49に回転自在に軸支することにより、フィールド25の開口部35を貫通してケース体22に取り付けられている。
【００２４】
一方、図４に示すケース体22は、有底円筒状のケース体本体51と、このケース体本体51の開口側に一体的に取り付けられる端面板52とを備えている。
【００２５】
図１ないし図４に示すケース体本体51は、フレームＢなどとも呼ばれるもので、円筒状の本体部54と、この本体部54の一端である下端を覆う底面部55と、本体部54の他端である上端からフランジ状に突出するフランジ部56とを一体に備えている。
【００２６】
本体部54には、下端寄りの位置に、複数の排気口61と、互いに対向して開口されブラシ装置23が取り付けられる取付開口62とが開口形成されている。また、この本体部54には、フィールド25(フィールドコア28)を支持するための保持開口部63がそれぞれ設けられている。そして、この本体部54(ケース体本体51)は、フィールドコア28の外形に接する仮想的な円筒面、すなわちフィールドコア28の外接円筒面Ｃ(図２)より小さい内径寸法を有している。
【００２７】
各保持開口部63は、フィールドコア28の各角部(四隅)を保持して軸方向に支持するものであり、本体部54(ケース体本体51)を厚み方向である径方向に貫通して設けられている。これら保持開口部63は、フィールドコア28の互いに隣接する辺部33，33と接触してこれら辺部33，33を保持するとともにフィールドコア28(フィールド25)を回り止めする側辺部63a，63aと、フィールドコア28の角部の下面に当接してこのフィールドコア28(フィールド25)をケース体本体51(本体部54)の軸方向に支持するストッパ部としての端辺部63bとを備えている。したがって、４つの保持開口部63は、フィールドコア28の外形の角部に対応する位置にて、本体部54(ケース体本体51)の周方向に互いに略等角度(略９０°)ずつ離間されて配置されている。また、これら保持開口部63は、それぞれケース体本体51(本体部54)の軸方向の他端、すなわち底面部55と反対側の端部である上端に連通するように開口している。
【００２８】
底面部55には、電動機本体21を支持するためのモータヘッド部65が凹設されており、このモータヘッド部65の内部には、下端側(一方)のベアリング49と、このベアリング49とともに電動機本体21を軸方向(スラスト方向)に付勢するためのスラストばね66とが収容されている。
【００２９】
フランジ部56は、外形が円形状に形成されており、本体部54の全周に亘って連続している。
【００３０】
また、端面板52は、フレームＡなどとも呼ばれるもので、ケース体本体51の径方向に沿って形成され、ケース体本体51の開口を横断して配置され、このケース体本体51に対してフランジ部56の位置でねじ止め固定されている。さらに、この端面板52の中央部には、ディフューザ15を保持する円筒状の保持部68が一体に形成されており、この保持部68の内部には、上端側(他方)のベアリング49が取り付けられている。
【００３１】
また、各ブラシ装置23は、ケース体本体51に対して電気的に絶縁されて、このケース体本体51の径方向に沿って例えばねじ止めなどにより取り付けられている。これらブラシ装置23は、内部にカーボンブラシ71と、このカーボンブラシ71の基端側を先端側へと付勢するコイルばね72とを有しており、このコイルばね72により付勢された状態でカーボンブラシ71の先端側が電動機13の整流子48の整流子片48aの外周面に圧接されている。さらに、各ブラシ装置23には、カーボンブラシ71と電気的に接続されているとともに各第１の端子43が挿入されて電気的に接続される導電部材73がそれぞれ配置されている。
【００３２】
また、遠心ファン14は、電動機13のケース体22から突出するアーマチュア26の回転軸45の端部に連結されている。さらに、この遠心ファン14は、ファンカバー16に対向して、円形状の吸込口75が中央部に形成されている。
【００３３】
また、ディフューザ15は、遠心ファン14から外周方向へと吹き出された気流を静圧化して電動機13のケース体22の内部へと案内するものであり、中央部に端面板52の保持部68が挿通され、この保持部68の近傍で端面板52に対してねじ止め固定されることで、電動機13と一体的となっている。
【００３４】
また、ファンカバー16は、有蓋円筒状に形成されており、外周縁部がケース体本体51の開口縁に圧入されて固定されている。さらに、このファンカバー16の中央部には、円形状の吸気口77が形成されている。この吸気口77は、円環状のシール部材78を介して遠心ファン14の吸込口75と気密に接続される。
【００３５】
次に、上記一実施形態の作用を説明する。
【００３６】
フィールド25を組み立てる際には、まず、予め成形したフィールドコア28に対して、予め成形したリテーナ29および端子台30のそれぞれに設けた突起部を保持孔部38，38に圧入して、これらリテーナ29および端子台30をフィールドコア28の厚さ方向の両端に固定する。
【００３７】
そして、巻線の一端部を、端子台30の第１の端子取付部41および第２の端子取付部に取り付けた第１の端子43および第２の端子のいずれか一方に固定した状態で、この巻線を、テンション(張力)を加えつつリテーナ29の枠突出部および端子台30の枠突出部に亘ってフィールドコア28の本体突出部36の周囲に環状に巻回し、フィールドコイル31をそれぞれ形成する。
【００３８】
この後、巻線の他端部を端子台30の第１の端子取付部41および第２の端子取付部に取り付けた第１の端子43および第２の端子の他方に接続して、フィールド25が完成する。
【００３９】
電動送風機11の組み立ての際には、完成したフィールド25をケース体22のケース体本体51内に組み込んで固定し、別途組み立てたアーマチュア26をフィールド25内に挿入して回転軸45の下端部をベアリング49に保持する。
【００４０】
フィールド25をケース体本体51に組み込む際には、フィールド25(フィールドコア28)をケース体本体51の上端側から、各角部を各保持開口部63に位置合わせした状態で軸方向に圧入する。この結果、フィールドコア28の各角部の位置にて、辺部33，33が側辺部63a，63aにそれぞれ摺接して保持される。そして、フィールドコア28の下面が端辺部63bに当接して支持されることで、フィールド25(フィールドコア28)がケース体本体51に周方向および軸方向に位置決めされた状態で保持され、周方向への回り止めおよび軸方向へのずれが防止される。
【００４１】
次いで、回転軸45の上端部を、ベアリング49によって保持しつつ端面板52の保持部68に挿通させてこの端面板52をケース体本体51に固定し、この端面板52から突出する回転軸45の上端部をさらにディフューザ15に挿通させ、このディフューザ15に端面板52の保持部68を挿通させてこのディフューザ15を固定する。
【００４２】
さらに、このディフューザ15から突出する回転軸45の上端部に遠心ファン14を固定し、ファンカバー16をケース体22のケース体本体51に圧入固定することで、遠心ファン14の吸込口75とファンカバー16の吸気口77とがシール部材78により気密に接続される。
【００４３】
そして、ブラシ装置23，23をケース体本体51の取付開口62に挿入固定することで、導電部材73，73が第１の端子43，43と電気的に接続されるとともに、カーボンブラシ71の先端側が整流子片48aに圧接され、電動送風機11が完成する。
【００４４】
このように完成した電動送風機11は、通電によりフィールド25に固定磁極が形成されるとともに、アーマチュア26に回転磁極が形成され、固定磁極と回転磁極との吸引・反発によってアーマチュア26が回転する。このアーマチュア26の回転により、ブラシ装置23のカーボンブラシ71と電気的に接続される整流子48の整流子片48aが切り換わることで、アーマチュアコイル47に流れる電流の向きが切り換わり、回転磁極が反転するため、アーマチュア26が連続的に回転する。
【００４５】
このアーマチュア26の回転により、回転軸45に固定された遠心ファン14が回転する。そして、この遠心ファン14の回転により、ファンカバー16の吸気口77から空気が吸い込まれ、この空気が吸込口75を介して遠心ファン14内へと吸い込まれ、この遠心ファン14から外周方向へと吹き出される。この後、吹き出された空気はディフューザ15によって上側(遠心ファン14側)で外周方向へと整流された後、下側(電動機13)側で中心側すなわち回転軸45側へと整流され、端面板52の両側などからケース体本体51内へと流入する。
【００４６】
このケース体本体51内へと流入した空気は、電動機本体21、すなわちフィールド25およびアーマチュア26などを冷却しつつケース体本体51内を通過し、排気口61から排気風として排気される。
【００４７】
以上説明した第１の実施形態によれば、フィールドコア28の外接円筒面Ｃより小さい内径寸法を有する円筒状のケース体本体51に開口した保持開口部63により、ケース体本体51よりも突出するフィールドコア28の角部を挿入保持するので、ケース体本体51を小型化および軽量化できる。
【００４８】
次に、第２の実施形態を図５および図６を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
この第２の実施形態は、上記第１の実施形態の保持開口部63の縁部である側辺部63a，63aに連続して、保持片部81，81が延設されているものである。
【００５０】
保持片部81，81は、保持開口部63に挿入されたフィールドコア28の角部に連続する辺部33，33を保持するものである。これら保持片部81，81は、ケース体本体51(本体部54)に対して例えばバーリング加工により切り起こし形成されている。したがって、保持開口部63の側辺部63a，63aは、ケース体本体51(本体部54)の外周面と連続して湾曲して折り返されており、側辺部63a，63aの位置に尖ったエッジが形成されていない。
【００５１】
そして、フィールド25をケース体本体51に組み込む際には、フィールド25(フィールドコア28)をケース体本体51の上端側から、各角部を各保持開口部63に位置合わせした状態で軸方向に圧入する。この結果、フィールドコア28の各角部の位置にて、辺部33，33が側辺部63a，63aおよび保持片部81，81にそれぞれ摺接して保持される。そして、フィールドコア28の下面が端辺部63bに当接して支持されることで、フィールド25(フィールドコア28)がケース体本体51に周方向および軸方向に位置決めされた状態で保持され、周方向への回り止めおよび軸方向へのずれが防止される。
【００５２】
このように第２の実施形態によれば、保持開口部63の側辺部63a，63aにフィールドコア28の外面(辺部33，33)と当接してこの外面(辺部33，33)を保持する保持片部81，81を延出することにより、フィールドコア28の保持面積を増加させることができ、フィールド25(フィールドコア28)をより確実に回り止めできるとともに、ケース体本体51の強度を向上できる。
【００５３】
しかも、保持片部81，81をケース体本体51に対して切り起こし形成しているので、保持開口部63の側辺部63a，63aの位置に尖ったエッジが形成されず、フィールド25(フィールドコア28)をケース体本体51に対して圧入する際に保持開口部63の側辺部63a，63aと摺接するフィールドコア28の各角部近傍の辺部33，33が削られにくい。このため、フィールド25(フィールドコア28)を圧入してもフィールドコア28の削りかすがフィールドコア28の積層された電磁鋼板間に入り込むことなどを抑制でき、このような入り込みに起因する性能の低下を防止できる。
【００５４】
なお、上記各実施形態において、電動機13は、電動送風機11に限らず、任意の電気機器に用いることができる。
【００５５】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、ケース体22の円筒状のケース体本体51をフィールドコア28の外接円筒面Ｃより小さい内径寸法に設定するとともに、ケース体本体51よりも突出するフィールドコア28の角部を保持する保持開口部63をケース体本体51に設けるので、ケース体本体51を小型化できるとともに、保持開口部63の位置にケース体本体51を構成する材料が位置しないので、より軽量化できるとともに、フィールド25を確実に回り止めできる。
【００５６】
すなわち、ケース体本体51は、多角形状に形成したフィールドコア28の対角が最も長い角部を保持開口部63に配置するので、保持開口部63以外の位置でのケース体本体51の内径寸法を小さくできるとともに、保持開口部63の分、材料が不要となり、小型化および軽量化を図ることができる。
【００５７】
また、保持開口部63は、軸方向上側、すなわちケース体本体51の底面部55と反対側の開口した端部に連通して開口しているため、ケース体本体51をプレス成形などにより形成する際にアンダカットとなることがなく、容易に形成できる。
【００５８】
さらに、保持開口部63の端辺部63bによりフィールド25(フィールドコア28)を軸方向に支持するので、フィールド25をケース体本体51に圧入した際にフィールドコア28が保持開口部63を乗り越えることがなく、フィールド25を軸方向に確実に位置決め保持できる。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
13    電動機
22    ケース体
25    固定子としてのフィールド
26    回転子としてのアーマチュア
28    固定子本体としてのフィールドコア
31    コイルとしてのフィールドコイル
51    ケース体本体
63    保持開口部
81    保持片部
Ｃ    外接円筒面
【図１】
2017070068.tif 000003
【図２】
2017070068.tif 000004
【図３】
2017070068.tif 000005
【図４】
2017070068.tif 000006
【図５】
2017070068.tif 000007
【図６】
2017070068.tif 000008