JP2000308320A - 無整流子電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、回転子の厚み寸法を固定子の厚
み寸法よりも大きくすることなくと回転子の位置検出を
確実に検出できる無整流子電動機を提供することにあ
る。 【解決手段】 フレーム１０と、このフレーム１０内に
配置され積層鉄心からなるとともに固定子巻線３７が巻
装された複数の磁極３２を有する固定子３０と、前記フ
レーム１０に回転可能に軸支され永久磁石４４を有する
回転子４０と、前記回転子４０の近傍位置に配置され回
転子４０の回転位置を検出する検出手段６１とを備える
無整流子電動機１において、前記固定子３０の磁極３２
の回転子４０の外周面と対向する部位に凹部３８（収納
空間）を形成し、この凹部３８に前記検出手段６１を配
設した無整流子電動機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、永久磁石を有す
る回転子を備えた無整流子電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転子に永久磁石を用い、この回
転子の回転位置をホール素子などの磁気センサーからな
る検出手段によって検出し、この検出手段からの検出信
号に基いて、制御手段によって固定子の磁極に巻装した
固定子巻線に供給する電流を順次切り換えることによっ
て、磁極の極性を変えて回転子を回転させるようにした
無整流子電動機は種々の分野で広く使用されている。

【０００３】この種の無整流子電動機を、電機掃除機な
どに用いられるいる電動送風機に適用した場合を図５お
よび図６に基いて説明する。

【０００４】図５において符号Ａは電動送風機であり、
この電動送風機Ａは、無整流子電動機（以下単に電動機
という）１と、この電動機１に取り付けられたファン部
５０とから構成されており、前記電動機１は、フレーム
１０、このフレーム１０内に配設される固定子３０、回
転子４０などから構成されている。また、ファン部５０
は、固定ファン５１、遠心ファン５２、ファンカバー５
３などから構成されている。

【０００５】そして、前記フレーム１０は図に示すよう
に一端側を開口１２とした主フレーム１１とこの主フレ
ーム１１にネジ２によって取り付けられた副フレーム２
０とから構成されている。

【０００６】そして、前記主フレーム１１の底壁１３の
中央部には凹状に形成した軸受収納部１３ａが形成され
ており、また、周壁１４には複数の排気口１５が形成さ
れている。また、主フレーム１０の前記開口１２の開口
縁には円盤状のフランジ部１６が形成されており、この
フランジ部１６の外周部には、図において下方つまり底
壁１３側に折り曲げられた環状壁からなる嵌合部１６ａ
が形成されている。また、前記フランジ部１６には前記
ネジ２が螺合するネジ孔１６ｂが形成されいる。

【０００７】また、前記副フレーム２０は、短冊状に形
成されるとともに長手方向中間部には、図において上方
に向けて凹状とした軸受収納部２１が形成されており、
また、軸受収納部２１の外周部近傍に複数ネジ孔２２
（図では１個のみ図示）が形成されている。

【０００８】また、両側端部には前記フランジ部１６に
形成したネジ孔１６ｂに対応して、ネジ挿通孔２３が形
成されており、そして、副フレーム２０は、前記ネジ挿
通孔２３を前記フランジ部１６のネジ孔１６ｂと対応さ
せるとともに、前記ネジ２をネジ孔２４を挿通しネジ孔
１６ｂに螺合することによって主フレーム１１に取り付
けられるものである。

【０００９】また、前記主フレーム１１には、その内周
壁圧入されて固定子３０が配置されており、この固定子
３０は、磁性鋼板をプレス加工にによって打ち抜いて形
成した鉄心３１を多数積層し溶接などによって固定して
形成され、また、この固定子３０には略Ｔ字状の複数
（図６に示すように６個）の磁極３２が形成されてい
る。

【００１０】また、固定子３０の図５において上下端面
にはそれぞれ断面コ字状に形成された絶縁端板３３およ
び３４が取り付けられており、また、図６に示すように
前記各磁極３２間に形成されたスロット３５にはスロッ
ト絶縁３６が配置され、そして、前記磁極３２には、前
記スロット絶縁３６および前記絶縁端板３３および３４
によって絶縁されてそれぞれ固定子巻線３７が巻装され
ている。

【００１１】また、前記絶縁端板３４には、各種電子部
品などが配設されたプリント基板６０が取り付けられて
おり、このプリント基板６０にはホール素子などからな
る複数（図６に示すようにでは３個）の検出手段６１が
取り付けられており、この検出手段６１は、図５に示す
ように前記回転子４０の端部外周面つまり前記固定子３
０の下側の端面から軸方向に突出している外周面に対向
させて配置されており、このことによって検出手段６１
には回転子４０の永久磁石４４からの磁束が確実に作用
し確実に動作できるようになている。したがって、回転
子４０の位置を確実に検出できるものである。

【００１２】そして、この検出手段６１が回転子４０の
位置つまり永久磁石４４（Ｎ極またはＳ極）と対応する
とこれに応じた検出信号を出力し、この出力信号に基い
て駆動回路を含む図示しない制御手段によって固定子巻
線３７に前記固定子３０の磁極が所定つまり回転子３０
を回転させる極性となるように電流が供給され、この動
作が繰り返されて回転子３０は回転するものである。

【００１３】なお、上記検出手段６１の出力信号に基い
て固定子巻線３７に前記固定子３０の磁極３２が所定つ
まり回転子３０を回転させる極性となるように電流を供
給する前記駆動回路を含む制御手段は周知であることか
らその構成等の説明は省略する。

【００１４】また、前記プリント基板６０には、前記回
転子３０の回転軸４５を貫通させる貫通孔６２が形成さ
れており、また、プリント基板６０にはチューブ６３ａ
によって纏められたリード線６３の一端が接続されてお
り、このリード線６３の他端にはコネクター６４が接続
され、このコネクター６４を介して前記図示しに駆動回
路を含む制御手段に接続されようになっている。

【００１５】そして、前記固定子３０の前記磁極３２の
円弧状の先端部によって囲まれた内部には回転子４０が
配設されている。この回転子４０は、固定子３０と同
様、磁性鋼板をプレス加工によって打ち抜いて形成した
鉄心４１を多数の積層して形成されている。

【００１６】また、前記鉄心４１のそれぞれは、中心部
に回転軸４５を圧入する軸孔４１が形成され、また、こ
の軸孔４２を中心として鉄心４１の外周部には円弧状に
形成された複数（この場合は図６に示すように４個）の
貫通孔４３が形成されている。

【００１７】そして、前記鉄心４１を所定の積層厚に積
層するとともに、前記貫通孔４３に射出成型によりプラ
スチックマグネットを互いに隣接する極性が異なる関係
として充填して永久磁石４４を形成し、その後、前記軸
孔４２に前記回転軸４５を圧入することによって回転子
４０は組み立てられる。

【００１８】なお、前記鉄心４１の積層厚は、図５に示
すように固定子３０の鉄心３１の積層厚よりも厚く設定
されている。これは、固定子３０の端面近傍に配置した
前記検出手段６１による回転子４０の位置を確実に検出
するために、回転子４０の永久磁石４４の漏洩磁束を確
実に受けるように検出手段６１と回転子４０の外周面の
少なくとも一部を対向させるために、固定子３０の端面
から所定長軸方向に突出させることを要することによる
ものである。

【００１９】そして、上記のようにして組み立てられた
回転子４０の前記回転軸４５の両端部に軸受であるボー
ルベアリング４６の内輪を圧入し、これら両これらベア
リング４６のうちの図において下端側のボールベアリン
グ４６の外輪を前記主フレーム１１の軸受収納部１３ａ
に圧入し、ついで、上端側のボールベアリング４６の外
輪を副フレーム２０の軸受収納部２１に圧入して、この
副フレーム２０を主フレーム１１に前記ネジ２によって
一体に結合することによって、電動機１は組み立てられ
るものである。

【００２０】つぎに、前記ファン部５０は、前述のよう
に、固定ファン５１、遠心ファン５２、ファンカバー５
３などから構成されている。

【００２１】そして、前記固定ファン５１は、円板状に
形成され中心部に前記副フレーム２０の軸受収納部２１
の外周に嵌合する嵌合孔５１ａを形成するとともに、外
周縁には前記主フレーム１１の嵌合部１６ａと同径の環
状の嵌合壁５１ｂが形成されている。また、固定ファン
５１の下面には整流翼５１ｃが形成されており、この整
流翼５１ｃは外周部に形成した図示しない連通孔から前
記遠心ファン５２によって吸込まれた空気流を整流して
前記フレーム１０つまり主フレーム１１内に導くように
機能するものである。

【００２２】そして、この固定ファン５１の前記嵌合孔
５１ａの近傍には前記副フレーム２０に形成したネジ孔
２２に対応してネジ挿通孔５１ｄが形成されており、こ
のネジ挿通孔５１ｄにネジ３を挿通して前記ネジ孔２２
に螺合することによって、固定ファン５１は副フレーム
２０つまりフレーム１０に取り付けられるものである。

【００２３】また、前記遠心ファン５２は、平坦な第一
のプレート５２ａと、この第一のプレート５２ａと複数
のブレード５２ｂを介して取り付けられた第二のプレー
ト５２ｃから構成され、また、前記第一のプレート５２
ａには、中心部に貫通孔５２ｄが形成されこの貫通孔５
２ｄに前記回転軸４５に嵌合させ、その先端部に形成し
たネジにナット５６を締結することによって回転軸４５
に取り付けられものである。また、前記第二のプレート
５２ｃの中心部には開口５２ｅ形成され、この開口から
空気が吸い込まれるものである。

【００２４】また、前記ファンカバー５３は、図６にお
いて下端側を開口した深皿状に形成され、その周壁５３
ａを前記主フレーム１１の嵌合部１６ａおよび固定ファ
ン５１の嵌合壁５１ｂに圧入嵌合することによって、前
記固定ファン５１および遠心ファン５２をカバーして前
記主フレーム１１つまり電動機１に取り付けられている
ものである。

【００２５】また、ファンカバー５３の底壁には前記遠
心ファン５２の第二のプレート５２ｃに形成した開口５
２ｅと対向するとともに開口５２ｅと略同径の吸込口５
３ｂが形成されている。

【００２６】そして、電動機１が駆動されると前記遠心
ファン５２が回転し、この遠心ファン５２の回転によっ
て外部の空気は前記ファンカバー５３の吸込口５３ｂか
ら吸い込まれ、固定ファン５２の前記図示しない連通孔
を介して主フレーム１１の内部を通って排気口１５から
外部に排気されるようにものである。

【００２７】なお、電動機１が駆動し続けると固定子巻
線などよって発生する熱に電動機１は加熱するが、前記
主フレーム１１内を通る空気によって冷却されるもので
ある。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記電動機
１は上述のように固定子３０の端面近傍に配置した検出
手段６１の検出動作を確実にするためには、検出手段６
１を回転子４０の軸方向端部外周面に対向させることが
必要であり、そのため回転子４０の軸方向の厚み寸法を
固定子３０の厚み寸法よりも所定量大きく設定し、固定
子３０の端面から回転子４０の端面が所定長つまり検出
手段６１に対向させるに必要な長さ突出させるように設
定しなければならないものであり、その結果、回転子４
０の厚み寸法が大きくなってしまう。

【００２９】そして、回転子４０の軸方向の厚み寸法を
大きくするのは、前記検出手段６１の検出動作を確実に
するためにのみなすものであり、この厚くした部分つま
り固定子３０の端部から突出した部分は、何ら回転力を
発生させることに寄与するように機能するものでなく、
また、前記厚くすることは回転子４０の軸方向の寸法が
大きくなり電動機１が大型となるとともに、材料も多く
必要となりさらに重量も大きくなるという結果を招いて
いるものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、請求項１記載の発明は、フレーム
と、このフレーム内に配置され積層鉄心からなるととも
に固定子巻線が巻装された複数の磁極を有する固定子
と、前記フレームに回転可能に軸支され永久磁石を有す
る回転子と、前記回転子の近傍位置に配置され回転子の
回転位置を検出する検出手段とを備え、制御手段により
前記検出手段の検知信号に基いて前記固定子巻線に供給
する電流を順次切り換えて回転子を回転させる無整流子
電動機において、前記固定子の磁極の回転子の外周面と
対向する部位に収納空間を形成し、この収納空間に前記
検出手段を配設した無整流子電動機としたものである。

【００３１】このように構成した請求項１記載の発明
は、回転子の位置を検出する検出手段を、回転子の外周
面に対向する磁極の部位に形成した収納空間に配設する
ものであることから、回転子の軸方向の厚み寸法を固定
子の厚み寸法よりも大きくすることなく、しかも検出手
段を回転子の外周面と対向させることができるためため
回転子の位置を確実に検出できるという作用を有すると
ともに、電動機を小型軽量化できるという作用を有する
ものである。

【００３２】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明における収納空間を、磁極の回転子の外周面と
対向する部位に形成した凹部によって形成した無整流子
電動機としたものである。

【００３３】このように請求項２記載の発明は、請求項
１記載の発明における収納空間を、磁極の回転子の外周
面と対向する部位に形成した凹部によって形成したこと
から、請求項１記載の発明の作用に加えて、検出手段の
背面には磁極が存在することから回転子の永久磁石と前
記収納空間の背面の磁極との磁路の磁気抵抗を小さいく
できため検出手段に作用す得る磁束は大きくなり、位置
検出がさらに確実にできるという作用を有するものであ
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明を適用した無整
流子電動機を、上記従来の場合と同様電機掃除機等に使
用する電動送風機に適用した場合の実施の形態を図１な
いし図３に基いて説明する。

【００３５】なお、この実施の形態における電動送風機
が上記従来の電動送風機Ａと異なる構成は、検出手段の
配設に関係する構成および回転子の厚み寸法と固定子の
厚み寸法とが同一である構成であり、その他の構成は同
一であることから同一構成部分には同一符号を付しその
説明は省略する。また、説明において同一構成部分を説
明するに際しては同一符号を用いて説明することとす
る。

【００３６】図１ないし図３に示すように、磁極３２の
略Ｔ字状の先端部の一方の端部には、磁極３２の一部を
法線方向および軸方向に沿って凹状に窪ませて形成した
収納空間としての凹部３８が設けられている。この凹部
３８は、前記鉄心４１を打ち抜く際に前記磁極３２の端
部を方形状に同時に打ち抜き、この鉄心４１を所定枚数
端面側に積層することによって形成されるものである。

【００３７】なお、この凹部３８は前記検出手段６１の
収納を許容する大きさに形成されているものである。

【００３８】また、前記回転子４０の軸方向の厚み寸法
は、図１および図３に示すように固定子３０の軸方向の
厚み寸法と同じ厚み寸法に設定されている。

【００３９】そして、前記凹部３８に検出手段６１が収
納された状態では、前記凹部３８は固定子３０の端面よ
りも軸方向に凹んでいることから、上記のように回転子
４０および固定子３０の厚み寸法が同じ厚み寸法であっ
ても、前記検出手段６１は、回転子４０の外周面と確実
に対向しおり、このため回転子４０の永久磁石４４の漏
洩磁束を確実に前記検出手段６１に作用させることがで
き、回転子４０の位置検出は確実にされるものである。

【００４０】したがって、この検出手段６１の出力信号
つまり検出信号に基いて、図示しない前記制御手段によ
って固定子巻線３７への供給電流の切り換えは確実にな
されるものである。

【００４１】また、前記凹部３８の法線方向奥部の背面
は積層鉄心による壁面となっており、この壁面は検出手
段６１の背面に位置していることから、前記回転子４０
と磁極３２の前記凹部３８の壁面までの磁路の磁気抵抗
を小さくでき、前記磁路を通る永久磁石４４の漏洩磁束
の磁束密度を大きくすることができ、したがって、前記
検出手段６１に作用する前記漏洩磁束を大きくできるこ
とから、回転子４０の位置は確実に検出されるものであ
り、この結果検出手段６１の出力信号つまり検出信号に
基いて、図示しない制御手段による固定子巻線３７への
供給電流の切り換えは確実になされるものである。

【００４２】このように、回転子４０の位置を検出する
検出手段６１を、回転子４０の外周面に対向する磁極３
２の部位に形成した収納空間つまり凹部３８に配設した
ことから、回転子４０の方向の厚み寸法を固定子３０の
厚み寸法よりも大きくすることなく、しかも検出手段６
１を回転子４０の外周面と対向させることができるため
ため回転子４０の位置を確実に検出でき、また、電動機
１を小型軽量化できるものである。

【００４３】また、収納空間は、磁極３２の回転子４０
の外周面と対向する部位に凹部として形成したことか
ら、検出手段６１の背面は積層鉄心による壁面となって
いることから回転子４０の永久磁石４４と前記凹部３８
の壁面との間に磁路の磁気抵抗を小さいくできるため、
検出手段６１に作用する磁束密度を大きくできることか
ら位置検出がさらに確実にできるものである。

【００４４】なお、上記実施の形態においては、収納空
間を磁極３２の先端部に凹部３８によって形成したが、
これは図５に示すように凹部３８の背面つまり壁面を設
けることなく後方に貫通させる空間３８ａとして形成す
るようにしてもよいものである。

【００４５】このように貫通させて収納空間を形成する
場合は、検出手段６１に左様する磁束が減少するが、比
較的大きな出力を得る電動機つまり回転子４０の永久磁
石４４の磁力が大きい電動機に採用する場合は何ら問題
がないものである。

【００４６】なお、図５において上記侍史の形態と同一
構成部分には同一符号を付してある。

【００４７】また、上記実施の形態においては、固定子
３０の磁極の数を６個とし、回転子４０の永久磁石４４
の数を４個とした場合について説明したが、これは他の
組合せとすることができるものである。

【００４８】また、上記実施の形態においては、この発
明を適用した電動機を電動送風機に用いる電動機として
説明したが、これは他の装置などに用いる電動機に適用
できるものである。

【００４９】また、上記実施の形態のように先端部を略
Ｔ字状とした磁極の先端部に収納空間を形成するように
構成することはつぎのような場合に有効である。つま
り、回転方向を一定方向とした電動機などにおいては、
検出手段を電動機の出力を高効率とする位置に定めよう
とする場合、この位置は隣接する磁極間の中間位置から
いずれかの方向にずれた位置となるものであり、この
場、磁極の形状によっては検出手段の配置位置と磁極の
先端部と重なり合う場合が生じるがこのような場合磁極
に収納空間を形成することで重なり合ったとしても何ら
問題なく配置できるからである。

【００５０】

【発明の効果】上記のように請求項１記載の発明は、回
転子の位置を検出する検出手段を、回転子の外周面に対
向する磁極の部位に形成した収納空間に配設するもので
あることから、回転子の軸方向の厚み寸法を固定子の厚
み寸法よりも大きくすることなく、しかも検出手段を回
転子の外周面と対向させることができるためため回転子
の位置を確実に検出できるという効果を有するととも
に、電動機を小型軽量化できるという効果を有するもの
である。

【００５１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明における収納空間を、磁極の回転子の外周面と
対向する部位に形成した凹部によって形成したことか
ら、請求項１記載の発明の効果に加えて、検出手段の背
面には磁極が存在することから回転子の永久磁石と前記
収納空間の背面の磁極との間の磁路の磁気抵抗を小さい
くできため検出手段に作用す得る磁束密度は大きくな
り、位置検出がされに確実にできるという効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した無整流子電動機を用いた電動
送風機の一部を断面した側面図。

【図２】上記無整流子電動機の横断面図（図１のＡ−Ａ
先での断面図）

【図３】上記無整流電動機の収納空間に検出手段を配置
した状態における回転子との関係を示す断面図。

【図４】上記無整流子電動機の検出手段を収納する収納
空間の他の実施の形態を示す斜視図。

【図５】無整流子電動機を用いた従来の電動送風機の一
部を断面した側面図。

【図６】上記無整流子電動機の横断面図（図４のＢ−Ｂ
先での断面図）

【符号の説明】

Ａ 電動送風機 １ 無整流子電動機 １ フレーム ３０ 固定子 ３２ 磁極 ３７ 固定子巻線 ４０ 回転子 ４４ 永久磁石 ６１ 検出手段 １３２ 凹部（収納空間）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームと、このフレーム内に配置され
   積層鉄心からなるとともに固定子巻線が巻装された複数
   の磁極を有する固定子と、前記フレームに回転可能に軸
   支され永久磁石を有する回転子と、前記回転子の近傍位
   置に配置され回転子の回転位置を検出する検出手段とを
   備え、制御手段により前記検出手段の検知信号に基いて
   前記固定子巻線に供給する電流を順次切り換えて回転子
   を回転させる無整流子電動機において、 前記固定子の磁極の回転子の外周面と対向する部位に収
   納空間を形成し、この収納空間に前記検出手段を配設し
   たことを特徴とする無整流子電動機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明における収納空間
   を、磁極の回転子の外周面と対向する部位に形成した凹
   部によって形成したことを特徴とする無整流子電動機。