(57)【要約】【課題】振動を抑制できる回転電機と送風機を提供する。【解決手段】ヨーク部３１ｙ及びヨーク部３１ｙに接続された複数のティース部３１ｔを有する固定子鉄心３１と、ティース部３１ｔにインシュレータ１２を介して巻回されたコイル３２とからなる固定子３と、固定子３の内側に、固定子３のティース部３１ｔの外周面に対向して回転可能に配設された回転子２と、固定子３を内側に保持する円筒状のフレーム６とを備えた回転電機１００において、回転子２の回転軸２３の少なくとも一端は、フレーム６の開口部Ｋの中心を通るように橋渡しされたブラケット７の中央に軸支され、ブラケット７は、インシュレータ１２を介してコイル３２を、径方向外側に向かって押圧する固定子当接部７２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク部及び前記ヨーク部に接続された複数のティース部を有する固定子鉄心と、前記ティース部にインシュレータを介して巻回されたコイルとからなる固定子と、
前記固定子の内側に、前記固定子の前記ティース部の外周面に対向して回転可能に配設された回転子と、
前記固定子を内側に保持する円筒状のフレームとを備えた回転電機において、
前記回転子の回転軸の少なくとも一端は、前記フレームの開口部の中心を通るように橋渡しされたブラケットの中央に軸支され、
前記ブラケットは、前記インシュレータを介して前記コイルを、径方向外側に向かって押圧する固定子当接部を備えた回転電機。
【請求項２】
前記固定子当接部は、前記ティース部の内側先端から周方向に張り出したシューの軸方向端面上から、軸方向に延出する前記インシュレータの内鍔の内壁面に沿って、前記固定子に押圧する請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記インシュレータは、前記固定子を前記フレーム内に支持する突起を備えた請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記インシュレータは、前記固定子鉄心の前記ティース部の軸方向の端面を覆うインシュレータティース部を備え、前記突起は、前記インシュレータティース部の外周面から径方向外側に向かって突出し、前記フレームの内周面に沿って、周方向に折れ曲がっている請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機と、
前記回転軸に固定された送風ファンとを備えた送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機と送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機に用いられる回転体である回転子は、回転軸の両端を、フレームに配設された軸受によって支えられている。従来、鍋形のフレームの開口部を塞ぎ、回転子の一端を、軸受けを介して支持するブラケットは、フレームの開口部の縁に沿うような円盤型であった。
【０００３】
しかし、円盤型のブラケットでは、回転電機の冷却性に問題があり、回転電機の性能を十分に発揮できないという課題があった。そこで、ブラケットをＩ型とし、その両側に排気風路を確保すると同時に軽量化の効果も期待できる回転電機が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これにより、固定子鉄心やコイルなどを効果的に冷却して回転電機の発熱を抑制しつつ、軽量化、素材費の低減が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７９１９１号公報
【特許文献２】特開２０１０−６８５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転電機の回転子は、回転子の形状、重量の不釣合いによって、回転時に、ラジアル方向に振動が生じ、軸受けを介して軸受支持部にも同様の振動が伝播する。例えば、電動掃除機用モータなどの電動機は、４００００ｒｐｍを超える高速で回転する。回転子を構成する、回転子鉄心、整流子の僅かな重量バランスの不釣り合いや、加工時の外部からの応力を受けて蓄積された加工歪み等の不釣り合い、巻回されたコイルの巻回時の乱れなどが積重なると、組立後の回転子の不釣り合い量が大きくなる。すると、回転子の回転時に、ラジアル方向に大きな遠心力が軸受に生じ、それらが要因となってブラケットやフレーム等の匡体に大きな振動を生じる。この振動によって、騒音が増大したり回転電機の寿命が低下し、製品の信頼性が低下する。
【０００６】
上記特許文献１及び特許文献２に記載のＩ字型のブラケット構造にあっても、上述したように、回転子の回転時に回転電機の軸受にラジアル方向の振動が生じるために、Ｉ字型ブラケットのブリッジ状の支えの短手方向に対する剛性が低く、外部からの支えが無いと、短手方向の振動が増大するという課題があった。更に、振動の増加は、ブラシの摩耗を早め、運転騒音の増大を引き起こす原因となるという課題もあった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、Ｉ字型のブラケットにより軸受を支持する構成であっても振動を抑制できる回転電機と送風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】
【０００８】
この発明に係る回転電機は、
ヨーク部及び前記ヨーク部に接続された複数のティース部を有する固定子鉄心と、前記ティース部にインシュレータを介して巻回されたコイルとからなる固定子と、
前記固定子の内側に、前記固定子の前記ティース部の外周面に対向して回転可能に配設された回転子と、
前記固定子を内側に保持する円筒状のフレームとを備えた回転電機において、
前記回転子の回転軸の少なくとも一端は、前記フレームの開口部の中心を通るように橋渡しされたブラケットの中央に軸支され、
前記ブラケットは、前記インシュレータを介して前記コイルを、径方向外側に向かって押圧する固定子当接部を備えたものである。
【０００９】
また、この発明に係る送風機は、
前記回転電機と、前記回転電機の前記回転軸に固定された送風ファンを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る、回転電機と送風機によれば、
ブラケットは、インシュレータを介して固定子により支持されているので、回転電機の回転時にブラケットの短手方向にブラケットに働く力を、高剛性の固定子で受け止めることができ、ブラケット及びフレームに生じる振動の増大を抑制することができる。これにより、軸受の触れ回りによる振動に起因する騒音の発生及び回転電機の寿命の低下も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転電機の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回転電機の上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の上面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る固定子鉄心の上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るインシュレータの上面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るインシュレータの斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るブラケットの上面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るブラケットの側面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るインシュレータの斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る回転電機の上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る送風機の斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る送風機の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る回転電機を図を用いて説明する。
本明細書で、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、というときは、それぞれ、固定子の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」をいうものとする。また、この明細書で、特に断り無く「上」、「下」と言うときは、基準となる場所において、軸方向に垂直な面を想定し、その面を境界として固定子の中心点が含まれる側を「下」、その反対を「上」とする。また、高さの高低を比較する場合は、固定子の中心からの距離が長い方を「高い」とする。
【００１３】
図１は、回転電機１００の断面図である。
図２は、回転電機１００の上面図である。
図３は、固定子３の上面図である。
図４は、固定子鉄心３１の上面図である。
図１に示すように、回転電機１００は、回転子２と固定子３とを備える。回転子２は、同一形状の電磁鋼板（例えば０．１〜１．０ｍｍ程度）を複数枚積層して形成される回転子鉄心２１と、回転子鉄心２１に図示しない絶縁部材を挟んで巻回されたコイル２２と、回転子鉄心２１に嵌合された回転軸２３の両端に圧入して固定された２個の軸受５と、同様に回転軸２３に固定された整流子１０からなる。
【００１４】
軸受５の一方は、鍋形のフレーム６の底の中央に軸方向に凸設された軸受嵌合部６１に外周面を嵌合して支持されており、他方は、フレーム６の開口部の中央に渡されたブラケット７の中央から軸方向に凸設された軸受嵌合部７１に外周面を嵌合して支持されている。図２に示すように、ブラケット７は、ネジによりフレーム６に締結されている。
【００１５】
図３、図４に示すように、固定子３は、固定子鉄心３１と、固定子鉄心３１のティース部３１ｔにインシュレータ１２を介して巻回されたコイル３２とからなる。インシュレータ１２は、固定子鉄心３１とコイル３２とを電気的に絶縁する。
【００１６】
固定子鉄心３１は、回転子２と同様に、同一形状の電磁鋼板を複数枚積層して形成されている。隣り合う積層を構成する電磁鋼板は、電磁鋼板の積層面に設けられた凹凸部をそれぞれ圧入勘合して固定されている。
【００１７】
図４に示すように、固定子鉄心３１は、上方から見ると外周は長方形に閉じた形状をしている。固定子鉄心３１に挿入される回転子２の外周面に沿うように、一対のティース部３１ｔが対向して配置され、これが上記長方形の二辺となる。ティース部３１ｔの内周側は、円弧状に形成されている。そして、対向する上記一対のティース部３１ｔの両端同士がヨーク部３１ｙにより接続されている。これにより一対のヨーク部３１ｙも平行に対向することになる。固定子鉄心３１は、図４に示す、一対のティース部３１ｔの長手方向の中央を結ぶ線分Ｘ及び、一対のヨーク部３１ｙの長手方向の中央を結ぶ線分Ｙに対して線対称となる。
【００１８】
図５は、インシュレータ１２の上面図である。
図６は、インシュレータ１２の斜視図である。
インシュレータ１２は、固定子鉄心３１と、固定子鉄心３１のティース部３１ｔに巻回されるコイル３２との絶縁を確保するために、固定子鉄心３１の軸方向の両端面に取付けられるもので、軸方向上方から見ると、固定子鉄心３１の形状と概略同形状をしている。
【００１９】
インシュレータティース部１２ｔが、固定子鉄心３１のティース部３１ｔの軸方向端面を覆い、インシュレータヨーク部１２ｙが、固定子鉄心３１のヨーク部３１ｙの軸方向端面を覆う。インシュレータティース部１２ｔの内、ティース部３１ｔの最も内側先端から回転子２の外周面に沿うように周方向に張り出したシュー３１ｔｓを覆う内鍔１２ｕは、コイル巻装部にコイル３２を巻回するスペースを確保しつつ、コイル３２の巻枠を兼ねるために、軸方向上方に延出したアーチ形状となっている。
【００２０】
また、インシュレータ１２は、固定子鉄心３１のティース部３１ｔの外周面の中央に、軸方向に設けた溝部３１ｍに、インシュレータ１２を連結して固定するための軸方向下方に突出する爪１２ｐを片側に２個ずつ、計４個備える。
【００２１】
爪１２ｐには、図示しないが軸方向に簡単に抜けないように係り止め用の段差加工がなされている。爪１２ｐは、固定子鉄心３１の溝部３１ｍに係合するように固定子鉄心３１の軸方向の両端部に固定されている。また、インシュレータ１２を固定子鉄心３１に装着する際に、図示しない絶縁フィルムを、ティース部３１ｔのコイル巻装部の外周面に挟み込む。インシュレータ１２を装着した固定子鉄心３１にコイル３２が巻回され、固定子鉄心３１とインシュレータ１２は強固に結合される。
【００２２】
固定子３は、図３に示す固定子鉄心３１の外周の４箇所の角部３１ｋを鍋形のフレーム６の内周面に固定されている。角部３１ｋは、円弧状となるように加工しても良い。固定子３の中心軸に対して対象となる角部３１ｋ間の距離は、フレーム６の内径より大きく設定されており、固定子３は、フレーム６の内周側に焼き嵌め、圧入などにより固定されている。フレーム６の素材には鋼板又はアルミ合金、マグネシウム合金などが用いられる。
【００２３】
図７は、ブラケット７の上面図である。
図８は、ブラケット７の側面図であり、図７のブラケット７を矢印Ａ方向に見た図である。
ブラケット７は、軸方向上方から見ると概ねＩ字型の形状をしており、フレーム６の開口部Ｋの中心を通るよう当該開口部にブリッジ状に渡され、両端がフレーム６にネジで固定されている。したがって、ブラケット７の径方向両側は開口している。
【００２４】
ブラケット７の中央部は、上方から見ると中央に、回転軸が貫通する穴７ｈを有し、下方に向かって開口する、フライホイル形状の軸受嵌合部７１と、同様にフライホイル形状をした固定子当接部７２を連続して接合した形状をしている。軸受嵌合部７１の第一円筒部７１ａの内周面には、軸受５の外周面が嵌合されている。そして、固定子当接部７２の第二円筒部７２ａの外周面は、インシュレータ１２の内壁面に沿って径方向外側に向かって押圧され、ブラケット７は、インシュレータ１２を介して固定子３のコイル３２によって支持されている。
【００２５】
また、第二円筒部７２ａの中心を挟んだ両端部から、径方向外側に向かってブリッジ部７３ａ、７３ｂが延びている。ブリッジ部７３ａ、７３ｂの外周側端部には、フレーム６と係合するブラケット爪７４が、一端につき２か所、計４箇所設けられている。同様に、ネジ固定用のネジ穴が一端につき２個、計４個設けられている。ブラケット７の素材は鋼板若しくは軽量化のためにアルミ合金又はマグネシウム合金を用いてもよい。
【００２６】
また、本実施の形態では鍋形のフレーム６を用いたが、円筒状のフレームを用いて、両側の開口部にブラケット７を用いてもよい。また、ブラケット７の第二円筒部７２ａを、固定子３のコイル３２の内側に完全に嵌合してもよい。
【００２７】
本発明の実施の形態１に係る回転電機１００によれば、ブラケット７は、インシュレータ１２を介して固定子３により支持されているので、回転電機の回転時にブラケット７の短手方向にブラケット７に働く力を、高剛性の固定子３で受け止めることができ、ブラケット７及びフレーム６に生じる振動の増大を抑制することができる。これにより、軸受５の触れ回りによる振動に起因する騒音の発生及び回転電機の寿命の低下も抑制することができる。
【００２８】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る回転電機を図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図９は、インシュレータ２１２の斜視図である。
図１０は、インシュレータ２１２を装着した回転電機２００の上面図である。
回転電機２００の固定子３に取り付けたインシュレータ２１２以外の構成は、実施の形態１の回転電機１００と同じである。
【００２９】
インシュレータ２１２の基本構成は、実施の形態１で使用したインシュレータ１２と同様である。インシュレータ２１２は、インシュレータティース部２１２ｔから径方向外側に突出する二本の突起２１２ｓを備えている。突起２１２ｓは、フレーム６に当接するように突出しており、先端２１２ｓ１は、フレームの内周に沿うように周方向に折れ曲がっている。
【００３０】
図９、１０では、突起２１２ｓは、４個設けているが、４個に限定されるものではなく、インシュレータ２１２の中心に対して対称に２箇所、或いは４箇所以上に設けてもよい。
【００３１】
本発明の実施の形態２に係る回転電機２００によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、ブラケット７の短手方向に固定子３がフレーム６にも直接支持されるので、ブラケット７の短手方向の剛性低下を補うことが可能となる。これにより、実施の形態１で示した振動の抑制効果が大きくなる。また、フレーム６の振動の抑制にも効果的である。
【００３２】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る送風機を図を用いて説明する。
図１１は、送風機９の斜視図である。
図１２は、送風機９に用いられる送風機能を提供する部品を示す斜視図である。
送風機９は、実施の形態１で説明した回転電機１００と、図１２に示すファンカバー９１、送風ファン９２、整流翼９３で構成される。ファンカバー９１は、吸引風を吸引する吸気口９１ａを有し、吸引風が発散しないようにシールドする機能を提供する。送風ファン９２は、送風機９の吸引風を発生させるもので、複数の翼９２ａを有する。また、整流翼９３は、送風ファン９２が吸引した吸引風を整流して圧力損失を抑える案内羽根の役割を果たし、回転電機１００の内部に風を導く方向に複数の案内翼９３ａを有する。
【００３３】
次に、送風機９の組み立て手順を説明する。まず、図１に示す回転電機１００のブラケット７の軸受嵌合部７１に整流翼９３を組付ける。次に、送風ファン９２を回転電機１００の回転子２の回転軸２３にナットで固定する。そして、ファンカバー９１を、フレーム６の上端の外周面に圧入して組立てる。
【００３４】
次に、送風機９の駆動時における空気の流れを説明する。
送風機９の回転電機１００を駆動すると、回転子２が回転し、回転子２に取付けられた送風ファン９２も同時に回転する。送風ファン９２の回転により、ファンカバー９１の中央に設けられた吸気口９１ａから外気が吸引される。吸引された吸引風は、整流翼９３によって回転電機１００の内部に導かれ、回転電機１００の回転子２及び固定子３の冷却がなされる。その後、吸引風は、フレーム６に設けられた排気口６３から送風機９の外部に排出される。
【００３５】
本発明の実施の形態３に係る送風機９によれば、実施の形態１、２で述べた回転電機１００、２００を使用するので、低振動、低騒音の送風機を提供できる。  
【００３６】
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００，２００  回転電機、２  回転子、２１  回転子鉄心、２２  コイル、
２３  回転軸、３  固定子、３１  固定子鉄心、３１ｋ  角部、３１ｍ  溝部、
３１ｔ  ティース部、３１ｔｓ  シュー、３１ｙ  ヨーク部、３２  コイル、５  軸受、６  フレーム、６１  軸受嵌合部、６３  排気口、Ｋ  開口部、７  ブラケット、
７ｈ  穴、７１  軸受嵌合部、７１ａ  第一円筒部、７２  固定子当接部、
７２ａ  第二円筒部、７３ａ  ブリッジ部、７４  ブラケット爪、９  送風機、
９１  ファンカバー、９１ａ  吸気口、９２  送風ファン、９２ａ  翼、９３  整流翼、９３ａ  案内翼、１０  整流子、１２，２１２  インシュレータ、１２ｐ  爪、
１２ｔ，２１２ｔ  インシュレータティース部、１２ｕ  内鍔、
１２ｙ  インシュレータヨーク部、２１２ｓ  突起、２１２ｓ１  先端。
【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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【図９】
2017028929.tif 000011
【図１０】
2017028929.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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