JP2002034183A - モータおよびそれを用いた応用機器 - Google Patents
モータおよびそれを用いた応用機器Info
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- JP2002034183A JP2002034183A JP2000212345A JP2000212345A JP2002034183A JP 2002034183 A JP2002034183 A JP 2002034183A JP 2000212345 A JP2000212345 A JP 2000212345A JP 2000212345 A JP2000212345 A JP 2000212345A JP 2002034183 A JP2002034183 A JP 2002034183A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 掃除機等に使用される電動送風機に用いられ
るモータにおいて、非線形磁化特性を有する界磁鉄心
を、より線形に近似した磁化特性に変えることにより、
負荷電流の波形歪みを抑制し、高調波電流成分を低減さ
せる電動送風機を提供する。 【解決手段】 界磁鉄心１２と電機子鉄心４ｂの間のギ
ャップ寸法を界磁ティース先端部１４ａからティース中
心部１４ｂに向けて徐々に大きくしたことを特徴とす
る。
るモータにおいて、非線形磁化特性を有する界磁鉄心
を、より線形に近似した磁化特性に変えることにより、
負荷電流の波形歪みを抑制し、高調波電流成分を低減さ
せる電動送風機を提供する。 【解決手段】 界磁鉄心１２と電機子鉄心４ｂの間のギ
ャップ寸法を界磁ティース先端部１４ａからティース中
心部１４ｂに向けて徐々に大きくしたことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動送風機に用い
られるモータおよびそれを用いた電気掃除機等の応用機
器に関するものである。
られるモータおよびそれを用いた電気掃除機等の応用機
器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気掃除機等に使用される電動送
風機は、高出力の要求からより高入力の電動送風機が求
められている。
風機は、高出力の要求からより高入力の電動送風機が求
められている。
【０００３】以下、従来の電動送風機および電動送風機
に用いられるモータの構成について図１１、図１２およ
び図１３を参照しながら説明する。図１１は従来のモー
タを用いた電動送風機の構成を示す一部断面の側面図で
ある。図１２（ａ）は従来のモータの界磁組立の構成を
示す平面図、および（ｂ）は従来の電機子組立の構成を
示す一部断面の側面図である。図１３は、従来のモータ
における界磁鉄心および電機子鉄心間のギャップ部の形
状を示す拡大詳細図である。電動送風機は、界磁３と電
機子４と一対のブラケット５、６からなるモータ部１
と、ファン７とエアガイド８とケーシング９からなるフ
ァン部２より構成されている。
に用いられるモータの構成について図１１、図１２およ
び図１３を参照しながら説明する。図１１は従来のモー
タを用いた電動送風機の構成を示す一部断面の側面図で
ある。図１２（ａ）は従来のモータの界磁組立の構成を
示す平面図、および（ｂ）は従来の電機子組立の構成を
示す一部断面の側面図である。図１３は、従来のモータ
における界磁鉄心および電機子鉄心間のギャップ部の形
状を示す拡大詳細図である。電動送風機は、界磁３と電
機子４と一対のブラケット５、６からなるモータ部１
と、ファン７とエアガイド８とケーシング９からなるフ
ァン部２より構成されている。
【０００４】界磁３は、電磁鋼板を積層してなる界磁鉄
心１０と銅線よりなる界磁コイル１１から構成され、ブ
ラケットＢ６に内包固定されている。界磁鉄心１０は矩
形状した鉄心ヨーク部１０ａと、ヨーク中央部から両サ
イドに向かって伸延し、電機子鉄心４ｂとの間のギャッ
プをほぼ等しくする内径部を略真円状としたティース部
１０ｂより構成されている。電機子４は、中心の軸４ａ
に圧入された電機子鉄心４ｂ、整流子４ｃと、前記電機
子鉄心４ｂのスロット部に巻き込まれ整流子４ｃに電気
的に接続された電機子コイル４ｄより構成され、一対の
軸受４ｅを介してブラケットＡ５ならびにブラケットＢ
６により支持固定されている。
心１０と銅線よりなる界磁コイル１１から構成され、ブ
ラケットＢ６に内包固定されている。界磁鉄心１０は矩
形状した鉄心ヨーク部１０ａと、ヨーク中央部から両サ
イドに向かって伸延し、電機子鉄心４ｂとの間のギャッ
プをほぼ等しくする内径部を略真円状としたティース部
１０ｂより構成されている。電機子４は、中心の軸４ａ
に圧入された電機子鉄心４ｂ、整流子４ｃと、前記電機
子鉄心４ｂのスロット部に巻き込まれ整流子４ｃに電気
的に接続された電機子コイル４ｄより構成され、一対の
軸受４ｅを介してブラケットＡ５ならびにブラケットＢ
６により支持固定されている。
【０００５】ファン７は電機子４の軸４ａに固定され、
ブラケットＡ５の端面に配置されたエアガイド８ととも
に、ブラケットＡ５に圧入保持されたケーシング９によ
り覆われている。
ブラケットＡ５の端面に配置されたエアガイド８ととも
に、ブラケットＡ５に圧入保持されたケーシング９によ
り覆われている。
【０００６】上記構成において、モータ部に電圧を印加
し、界磁コイル１１に電流を流すと負荷電流に応じて磁
界が発生することとなる。磁界が発生すると界磁鉄心１
０内を磁束が流れることとなる。ここで電機子コイル４
ｄと鎖交する磁束と、電機子コイル４ｄ中を流れる電流
により、電機子コイル４ｄに回転トルクが発生し、電機
子４が回転する。電機子４が回転することにより軸４ａ
に固定されたファン７が高速回転する。ファン７が高速
回転することにより、ケーシング９から空気を吸い込
み、ファン７を通って高速の気流となりエアガイド８を
通してモータ１内部に導かれる。モータ１内部に導かれ
た風は、界磁１３、界磁コイル１１を冷却する冷却風と
なってブラケットＢ６よりモータ１外部に排出される。
し、界磁コイル１１に電流を流すと負荷電流に応じて磁
界が発生することとなる。磁界が発生すると界磁鉄心１
０内を磁束が流れることとなる。ここで電機子コイル４
ｄと鎖交する磁束と、電機子コイル４ｄ中を流れる電流
により、電機子コイル４ｄに回転トルクが発生し、電機
子４が回転する。電機子４が回転することにより軸４ａ
に固定されたファン７が高速回転する。ファン７が高速
回転することにより、ケーシング９から空気を吸い込
み、ファン７を通って高速の気流となりエアガイド８を
通してモータ１内部に導かれる。モータ１内部に導かれ
た風は、界磁１３、界磁コイル１１を冷却する冷却風と
なってブラケットＢ６よりモータ１外部に排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成においては、界磁鉄心における磁化特性（φ
−ＡＴ特性）は、一般的に図５に示す如く非線形である
ため、たとえ印加する電圧が正弦波であっても負荷電流
（励磁電流）は図１４（ａ）に示す如く歪んだ波形とな
る。加えて近年におけるモータを用いた電動送風機を使
用した掃除機等の応用機器においては、その操作性向上
の面からトライアック素子等を使用した電源波形の位相
カットによる入力制御（以降、位相制御と呼ぶ）を採用
しており、これら制御素子を使用した電動送風機の動作
時における負荷電流波形は図１４（ｂ）に示す如くさら
に歪んだ波形となっている。結果として、負荷電流にお
ける高調波成分（特に奇数高調波成分）が増加すること
となる。
従来の構成においては、界磁鉄心における磁化特性（φ
−ＡＴ特性）は、一般的に図５に示す如く非線形である
ため、たとえ印加する電圧が正弦波であっても負荷電流
（励磁電流）は図１４（ａ）に示す如く歪んだ波形とな
る。加えて近年におけるモータを用いた電動送風機を使
用した掃除機等の応用機器においては、その操作性向上
の面からトライアック素子等を使用した電源波形の位相
カットによる入力制御（以降、位相制御と呼ぶ）を採用
しており、これら制御素子を使用した電動送風機の動作
時における負荷電流波形は図１４（ｂ）に示す如くさら
に歪んだ波形となっている。結果として、負荷電流にお
ける高調波成分（特に奇数高調波成分）が増加すること
となる。
【０００８】その対策として、世界的な規模で前記高調
波成分を規制する規格が制定されており、これら規格に
対応するため新たにリアクトルを追加したり、正弦波電
源波形の位相カットによる入力制御方式を中止し、モー
タタップ方式に変更するなどの対策が講じられている。
波成分を規制する規格が制定されており、これら規格に
対応するため新たにリアクトルを追加したり、正弦波電
源波形の位相カットによる入力制御方式を中止し、モー
タタップ方式に変更するなどの対策が講じられている。
【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、界磁鉄心における非線形磁化特性を比較的安易な方
法で線形に近似した磁化特性に変えることにより、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
ことのできるモータを提供することを目的としたもので
ある。
で、界磁鉄心における非線形磁化特性を比較的安易な方
法で線形に近似した磁化特性に変えることにより、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
ことのできるモータを提供することを目的としたもので
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のモータは、界磁鉄心と電機子鉄心の間のギャ
ップ寸法を界磁ティース先端部からティース中心部に向
けて徐々に大きくしたことを特徴としたものである。
に本発明のモータは、界磁鉄心と電機子鉄心の間のギャ
ップ寸法を界磁ティース先端部からティース中心部に向
けて徐々に大きくしたことを特徴としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、高透磁率材からなる鉄心のティースに巻線を施して
なる界磁と、前記界磁の内側に、界磁の内径部とわずか
なギャップを介して回転自在に保持された、高透磁率材
からなる鉄心に巻線を施してなる電機子とからなり、前
記電機子の巻線は、ブラシおよび整流子等の整流機構を
介し、前記界磁の巻線と直列または並列に接続され、正
弦波状の電圧を印加して駆動するモータにおいて、界磁
の鉄心と電機子の鉄心の間のギャップ寸法を、界磁ティ
ース先端部からティース中心部に向けて徐々に大きくし
たことを特徴とするモータであって、界磁鉄心と電機子
鉄心の間のギャップ部を界磁ティース先端部からティー
ス中心部に向けて徐々に大きくしたことにより、界磁鉄
心における磁化特性（φ−ＡＴ特性）を線形に近似した
特性に変えることができ、より歪みの小さい励磁電流波
形を得ることができるという作用を有する。
は、高透磁率材からなる鉄心のティースに巻線を施して
なる界磁と、前記界磁の内側に、界磁の内径部とわずか
なギャップを介して回転自在に保持された、高透磁率材
からなる鉄心に巻線を施してなる電機子とからなり、前
記電機子の巻線は、ブラシおよび整流子等の整流機構を
介し、前記界磁の巻線と直列または並列に接続され、正
弦波状の電圧を印加して駆動するモータにおいて、界磁
の鉄心と電機子の鉄心の間のギャップ寸法を、界磁ティ
ース先端部からティース中心部に向けて徐々に大きくし
たことを特徴とするモータであって、界磁鉄心と電機子
鉄心の間のギャップ部を界磁ティース先端部からティー
ス中心部に向けて徐々に大きくしたことにより、界磁鉄
心における磁化特性（φ−ＡＴ特性）を線形に近似した
特性に変えることができ、より歪みの小さい励磁電流波
形を得ることができるという作用を有する。
【００１２】請求項２に記載の発明は、界磁のティース
先端部における最小ギャップ寸法Ｇａとティース中心部
における最大ギャップ寸法Ｇｂの比率η＝Ｇｂ／Ｇａを
４．０以上６．０以下としたことを特徴とする請求項１
記載のモータであり、界磁鉄心における磁化特性（φ−
ＡＴ特性）をより線形に近似した特性に変えることがで
きるという作用を有する。
先端部における最小ギャップ寸法Ｇａとティース中心部
における最大ギャップ寸法Ｇｂの比率η＝Ｇｂ／Ｇａを
４．０以上６．０以下としたことを特徴とする請求項１
記載のモータであり、界磁鉄心における磁化特性（φ−
ＡＴ特性）をより線形に近似した特性に変えることがで
きるという作用を有する。
【００１３】請求項３に記載の発明は、界磁のティース
先端部における最小ギャップ寸法を０．３ｍｍ以上０．
５ｍｍ以下とする請求項１または２記載のモータであ
り、銅損を低減し、効率の高いモータを提供できるとい
う作用を有する。
先端部における最小ギャップ寸法を０．３ｍｍ以上０．
５ｍｍ以下とする請求項１または２記載のモータであ
り、銅損を低減し、効率の高いモータを提供できるとい
う作用を有する。
【００１４】請求項４に記載の発明は、モータ印加電圧
実効値が１００Ｖ以上１２０Ｖ以下であって、入力が７
００Ｗ以上である、請求項１から３のいずれか１項に記
載のモータであり、リアクトル等の部品も不要にて界磁
鉄心における磁化特性（φ−ＡＴ特性）をより線形に近
似した特性に変えることができるという作用を有する。
実効値が１００Ｖ以上１２０Ｖ以下であって、入力が７
００Ｗ以上である、請求項１から３のいずれか１項に記
載のモータであり、リアクトル等の部品も不要にて界磁
鉄心における磁化特性（φ−ＡＴ特性）をより線形に近
似した特性に変えることができるという作用を有する。
【００１５】請求項５に記載の発明は、モータ印加電圧
実効値が２００Ｖ以上２４０Ｖ以下であって、入力が１
４００Ｗ以上である、請求項１から請求項３のいずれか
１項に記載のモータであり、リアクトル等の部品も不要
にて界磁鉄心における磁化特性（φ−ＡＴ特性）をより
線形に近似した特性に変えることができるという作用を
有する。
実効値が２００Ｖ以上２４０Ｖ以下であって、入力が１
４００Ｗ以上である、請求項１から請求項３のいずれか
１項に記載のモータであり、リアクトル等の部品も不要
にて界磁鉄心における磁化特性（φ−ＡＴ特性）をより
線形に近似した特性に変えることができるという作用を
有する。
【００１６】請求項６に記載の発明は、界磁のティース
先端部の円周方向に延設された部分の最小幅が、界磁の
ヨーク部の幅の４分の１以下であり、ティース中心部に
向かって少なくとも等幅か、徐々に幅広としたことを特
徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ
であり、界磁鉄心における磁化特性（φ−ＡＴ特性）を
より線形に近似した特性に変えることができるという作
用を有する。
先端部の円周方向に延設された部分の最小幅が、界磁の
ヨーク部の幅の４分の１以下であり、ティース中心部に
向かって少なくとも等幅か、徐々に幅広としたことを特
徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ
であり、界磁鉄心における磁化特性（φ−ＡＴ特性）を
より線形に近似した特性に変えることができるという作
用を有する。
【００１７】請求項７に記載の発明は、モータ入力電流
の最大点において、界磁のヨーク部の磁束密度が、飽和
領域にて使用されることを特徴とする請求項１から６の
いずれか１項に記載のモータであり、界磁鉄心における
磁化特性（φ−ＡＴ特性）をより線形に近似した特性に
変えることができるという作用を有する。
の最大点において、界磁のヨーク部の磁束密度が、飽和
領域にて使用されることを特徴とする請求項１から６の
いずれか１項に記載のモータであり、界磁鉄心における
磁化特性（φ−ＡＴ特性）をより線形に近似した特性に
変えることができるという作用を有する。
【００１８】請求項８に記載の発明は、界磁をブラケッ
ト（ブラケットＢと呼ぶ）にて保持し、電機子を、ブラ
ケットＢと対をなすブラケット（ブラケットＡと呼ぶ）
にて軸受等により回転自在となるよう保持し、前記電機
子の軸に固定されたファンと、前記ファンより吐出され
た風を前記ブラケット内に案内するエアガイドと、前記
ファン、エアガイドを覆うケーシングより構成された電
動送風機であって、請求項１から７のいずれか１項に記
載のモータを搭載したことを特徴とする電動送風機であ
り、モータ効率を低下させることなく、電流高調波を低
減できる。
ト（ブラケットＢと呼ぶ）にて保持し、電機子を、ブラ
ケットＢと対をなすブラケット（ブラケットＡと呼ぶ）
にて軸受等により回転自在となるよう保持し、前記電機
子の軸に固定されたファンと、前記ファンより吐出され
た風を前記ブラケット内に案内するエアガイドと、前記
ファン、エアガイドを覆うケーシングより構成された電
動送風機であって、請求項１から７のいずれか１項に記
載のモータを搭載したことを特徴とする電動送風機であ
り、モータ効率を低下させることなく、電流高調波を低
減できる。
【００１９】請求項９に記載の発明は、請求項８記載の
電動送風機を用いた電気掃除機である。特に高速で運転
され、かつ、入力が大きいため、より歪みの小さい励磁
電流波形を得ることが特に重要である。
電動送風機を用いた電気掃除機である。特に高速で運転
され、かつ、入力が大きいため、より歪みの小さい励磁
電流波形を得ることが特に重要である。
【００２０】請求項１０に記載の発明は、請求項８記載
の電動送風機を用いたジャクジバスである。特に高速で
運転され、かつ、入力が大きいため、より歪みの小さい
励磁電流波形を得ることが特に重要である。
の電動送風機を用いたジャクジバスである。特に高速で
運転され、かつ、入力が大きいため、より歪みの小さい
励磁電流波形を得ることが特に重要である。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図１、図２お
よび図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の一
実施例におけるモータを用いた電動送風機の一部断面図
の外観図である。上半分は断面を示している。図２は、
本発明の一実施例におけるモータの界磁の平面図であ
る。図３は、本発明の一実施例における界磁鉄心と電機
子鉄心間のギャップ部の形状を示す拡大詳細図である。
２はファン部であり、ファン７とエアガイド８とケーシ
ング９からなり、従来例と同一の構成となっているた
め、構成に関する詳細な説明は省略する。１はモータ部
であり、電機子４と一対のブラケット５、６より構成さ
れており、これらの構成は従来のモータと同一の構成と
なっているため、構成および作用に関する詳細な説明は
省略する。界磁１３は、電磁鋼板を積層してなる界磁鉄
心１２と銅線よりなる界磁コイル１１から構成され、界
磁鉄心１２は矩形状した鉄心ヨーク部１２ａと、ヨーク
中央部から電機子鉄心の外周に沿って円周方向に向かっ
て伸延したティース部１２ｂより構成され、ティースは
１８０°毎に２個、すなわち極数個設けられている。当
該ティース部１２ｂは界磁鉄心１２と電機子鉄心４ｂの
間のギャップ部１４を界磁ティース先端部１４ａからテ
ィース中心部１４ｂに向けて徐々に大きくなるようにテ
ィース中央部１２ｃが深く切り込んだ形状となってい
る。
よび図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の一
実施例におけるモータを用いた電動送風機の一部断面図
の外観図である。上半分は断面を示している。図２は、
本発明の一実施例におけるモータの界磁の平面図であ
る。図３は、本発明の一実施例における界磁鉄心と電機
子鉄心間のギャップ部の形状を示す拡大詳細図である。
２はファン部であり、ファン７とエアガイド８とケーシ
ング９からなり、従来例と同一の構成となっているた
め、構成に関する詳細な説明は省略する。１はモータ部
であり、電機子４と一対のブラケット５、６より構成さ
れており、これらの構成は従来のモータと同一の構成と
なっているため、構成および作用に関する詳細な説明は
省略する。界磁１３は、電磁鋼板を積層してなる界磁鉄
心１２と銅線よりなる界磁コイル１１から構成され、界
磁鉄心１２は矩形状した鉄心ヨーク部１２ａと、ヨーク
中央部から電機子鉄心の外周に沿って円周方向に向かっ
て伸延したティース部１２ｂより構成され、ティースは
１８０°毎に２個、すなわち極数個設けられている。当
該ティース部１２ｂは界磁鉄心１２と電機子鉄心４ｂの
間のギャップ部１４を界磁ティース先端部１４ａからテ
ィース中心部１４ｂに向けて徐々に大きくなるようにテ
ィース中央部１２ｃが深く切り込んだ形状となってい
る。
【００２２】図４は本発明の一実施例におけるモータの
結線図である。界磁コイル１１と、ブラシ２１と整流子
２２により整流された電流が流れる電機子コイル４ｂと
は、（ａ）のように並列、または（ｂ）のように直列に
接続され、通常、商用の正弦波電源２３に接続されるこ
とにより通電し、運転される。上記構成において、モー
タに電圧を印加し、界磁コイル１１に電流を流すことに
より、従来例同様に負荷電流に応じた磁界が発生し、界
磁１３で発生した磁束と電機子コイル４ｂを流れる電流
により、電機子コイル４ｂに回転トルクが発生し、電機
子４が回転することとなる。
結線図である。界磁コイル１１と、ブラシ２１と整流子
２２により整流された電流が流れる電機子コイル４ｂと
は、（ａ）のように並列、または（ｂ）のように直列に
接続され、通常、商用の正弦波電源２３に接続されるこ
とにより通電し、運転される。上記構成において、モー
タに電圧を印加し、界磁コイル１１に電流を流すことに
より、従来例同様に負荷電流に応じた磁界が発生し、界
磁１３で発生した磁束と電機子コイル４ｂを流れる電流
により、電機子コイル４ｂに回転トルクが発生し、電機
子４が回転することとなる。
【００２３】ここで、界磁鉄心１２における磁化特性
（φ−ＡＴ特性）は界磁鉄心１２と電機子鉄心４ｂの間
のギャップ部１４を界磁ティース先端部１４ａからティ
ース中心部１４ｂに向けて徐々に大きくなる形状とした
ことにより、界磁鉄心の飽和状態に起因し、図５に示す
如くより線形に近似した特性を得ることができる。よっ
て、モータに流れる負荷電流（励磁電流）波形は図６に
示す如く従来例の歪んだ波形と比べて、より歪みの小さ
い電流波形となる。結果として、負荷電流における高調
波成分を低減させることとなる。なお、界磁のヨーク部
の幅をＷｙとしたとき界磁のティース先端部の円周方向
に延設された部分の幅ＷｔはＷｙ／４以下であるとよ
く、ティース中心部に向かって徐々に幅広とすると界磁
鉄心における磁化特性がより線形に近似された特性とな
る。特にモータ入力電流の最大点において、界磁のヨー
ク部の磁束密度が電磁鋼板の飽和領域、通常１．７Ｔ以
上で使用されている場合、この効果は顕著となる。すな
わち、正弦波の電圧が印加されるとき、電圧が０からわ
ずか増加した時点にて、界磁のティース先端部の円周方
向に延設された幅Ｗｔの部分がまず磁気飽和となり、磁
束はティース中心部付近のエアギャップの大きい部分を
通るようになる。電圧が最大となる付近においては、界
磁のヨーク部が磁気飽和となる。
（φ−ＡＴ特性）は界磁鉄心１２と電機子鉄心４ｂの間
のギャップ部１４を界磁ティース先端部１４ａからティ
ース中心部１４ｂに向けて徐々に大きくなる形状とした
ことにより、界磁鉄心の飽和状態に起因し、図５に示す
如くより線形に近似した特性を得ることができる。よっ
て、モータに流れる負荷電流（励磁電流）波形は図６に
示す如く従来例の歪んだ波形と比べて、より歪みの小さ
い電流波形となる。結果として、負荷電流における高調
波成分を低減させることとなる。なお、界磁のヨーク部
の幅をＷｙとしたとき界磁のティース先端部の円周方向
に延設された部分の幅ＷｔはＷｙ／４以下であるとよ
く、ティース中心部に向かって徐々に幅広とすると界磁
鉄心における磁化特性がより線形に近似された特性とな
る。特にモータ入力電流の最大点において、界磁のヨー
ク部の磁束密度が電磁鋼板の飽和領域、通常１．７Ｔ以
上で使用されている場合、この効果は顕著となる。すな
わち、正弦波の電圧が印加されるとき、電圧が０からわ
ずか増加した時点にて、界磁のティース先端部の円周方
向に延設された幅Ｗｔの部分がまず磁気飽和となり、磁
束はティース中心部付近のエアギャップの大きい部分を
通るようになる。電圧が最大となる付近においては、界
磁のヨーク部が磁気飽和となる。
【００２４】図７は、界磁のティース先端部における最
小エアギャップ寸法とモータ効率の関係を示す特性図で
ある。このときコアギャップ比η＝Ｇｂ／Ｇａは一定と
してある。通常、本実施例におけるモータの場合、無負
荷回転数が１００００ｒ／ｍｉｎ以上、場合によっては
数万ｒ／ｍｉｎにも及ぶため、ギャップは０．３ｍｍ未
満は困難である。また、ギャップが０．５ｍｍを超える
と銅損が増加し効率が低下する。従ってギャップ寸法
は、効率および信頼性の面から０．３ｍｍ以上０．５ｍ
ｍ以下が望ましい。特に、ギャップが０．３ｍｍ以上
０．５ｍｍ以下の範囲では、鉄損と銅損のバランスがと
れていることから、効率が高くなる。
小エアギャップ寸法とモータ効率の関係を示す特性図で
ある。このときコアギャップ比η＝Ｇｂ／Ｇａは一定と
してある。通常、本実施例におけるモータの場合、無負
荷回転数が１００００ｒ／ｍｉｎ以上、場合によっては
数万ｒ／ｍｉｎにも及ぶため、ギャップは０．３ｍｍ未
満は困難である。また、ギャップが０．５ｍｍを超える
と銅損が増加し効率が低下する。従ってギャップ寸法
は、効率および信頼性の面から０．３ｍｍ以上０．５ｍ
ｍ以下が望ましい。特に、ギャップが０．３ｍｍ以上
０．５ｍｍ以下の範囲では、鉄損と銅損のバランスがと
れていることから、効率が高くなる。
【００２５】図８は、界磁ティース先端部１４ａにおけ
るギャップ寸法Ｇａとティース中央部１４ｂにおけるギ
ャップ寸法Ｇｂとした際の、コアギャップ比η（＝Ｇｂ
／Ｇａ）を次第に大きくしていった場合のモータ効率お
よびＭａｘ真空度と負荷電流における電流歪率の推移を
第３次高調波成分にて比較したものである。図８に示す
如く、コアギャップ比を大きくしていくにつれて、第３
次高調波成分は次第に小さくなり電流の波形歪が改善さ
れていることが判る。一方で、トータルギャップが大き
くなることによるコイル銅損の増加があるが、コアギャ
ップ比ηを４．０〜６．０とすることにより、電流歪み
の改善効果に比べて銅損の増加によるモータ効率の低下
を最小限に抑えることができ、最適のコアギャップ形状
とすることができる。特に位相制御なしにおいて、コア
ギャップ比ηを４．０以上とすると、電流の第３次高調
波を１Ａ未満とすることも可能である。電流の高調波規
制については最も厳しい第３次高調波で２．３Ａ以下で
あることが要求されている。従来のモータであると、モ
ータ印加電圧実効値が１００Ｖ以上１２０Ｖ以下では７
Ａ以上、すなわち凡そ７００Ｗ以上で、電流高調波規制
の規格を超え、モータ印加電圧実効値が２００Ｖ以上２
４０Ｖ以下では６．５Ａ以上、すなわち凡そ１４００Ｗ
以上で電流高調波規制の規格を超えていたため、これら
の入力領域において、特に本発明を適用することによ
り、モータ効率を低下させることなく電流高調波を低減
できる。本モータを用いた電動送風機は図９に示すよう
に電気掃除機３４の真空吸塵用の送風機３１として用い
ると、特に高速回転されることによる高真空（高出力）
が可能となり、電流高調波の低減が有効である。
るギャップ寸法Ｇａとティース中央部１４ｂにおけるギ
ャップ寸法Ｇｂとした際の、コアギャップ比η（＝Ｇｂ
／Ｇａ）を次第に大きくしていった場合のモータ効率お
よびＭａｘ真空度と負荷電流における電流歪率の推移を
第３次高調波成分にて比較したものである。図８に示す
如く、コアギャップ比を大きくしていくにつれて、第３
次高調波成分は次第に小さくなり電流の波形歪が改善さ
れていることが判る。一方で、トータルギャップが大き
くなることによるコイル銅損の増加があるが、コアギャ
ップ比ηを４．０〜６．０とすることにより、電流歪み
の改善効果に比べて銅損の増加によるモータ効率の低下
を最小限に抑えることができ、最適のコアギャップ形状
とすることができる。特に位相制御なしにおいて、コア
ギャップ比ηを４．０以上とすると、電流の第３次高調
波を１Ａ未満とすることも可能である。電流の高調波規
制については最も厳しい第３次高調波で２．３Ａ以下で
あることが要求されている。従来のモータであると、モ
ータ印加電圧実効値が１００Ｖ以上１２０Ｖ以下では７
Ａ以上、すなわち凡そ７００Ｗ以上で、電流高調波規制
の規格を超え、モータ印加電圧実効値が２００Ｖ以上２
４０Ｖ以下では６．５Ａ以上、すなわち凡そ１４００Ｗ
以上で電流高調波規制の規格を超えていたため、これら
の入力領域において、特に本発明を適用することによ
り、モータ効率を低下させることなく電流高調波を低減
できる。本モータを用いた電動送風機は図９に示すよう
に電気掃除機３４の真空吸塵用の送風機３１として用い
ると、特に高速回転されることによる高真空（高出力）
が可能となり、電流高調波の低減が有効である。
【００２６】また図１０に示すように、ジャグジーバス
３５の空気送り用の送風機３２として用いてもよい。電
機掃除機と同様、特に高速運転され、家庭内にて使用さ
れるため、電流高調波の低減が有効である。
３５の空気送り用の送風機３２として用いてもよい。電
機掃除機と同様、特に高速運転され、家庭内にて使用さ
れるため、電流高調波の低減が有効である。
【００２７】なお、極数、スロット数、電機子および界
磁の形状等は、本実施例に限定されることなく、本発明
の趣旨に応じて種々の変形が可能である。
磁の形状等は、本実施例に限定されることなく、本発明
の趣旨に応じて種々の変形が可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、界磁鉄心と電機子鉄心の間のギャップ部を界磁ティ
ース先端部からティース中心部に向けて徐々に大きくし
たことにより、界磁鉄心における磁化特性（φ−ＡＴ特
性）を線形に近似した特性に変えることができ、より歪
みの小さい励磁電流波形を得ることができ、結果として
負荷電流における高調波成分を低減させることができ
る、極めて有効なものである。加えて、従来高調波成分
を低減させるために必要としていたリアクトル等の部品
も不要となり、コスト的にも安価なモータシステムとす
ることができ、多大な実用的効果を奏する。
ば、界磁鉄心と電機子鉄心の間のギャップ部を界磁ティ
ース先端部からティース中心部に向けて徐々に大きくし
たことにより、界磁鉄心における磁化特性（φ−ＡＴ特
性）を線形に近似した特性に変えることができ、より歪
みの小さい励磁電流波形を得ることができ、結果として
負荷電流における高調波成分を低減させることができ
る、極めて有効なものである。加えて、従来高調波成分
を低減させるために必要としていたリアクトル等の部品
も不要となり、コスト的にも安価なモータシステムとす
ることができ、多大な実用的効果を奏する。
【００２９】請求項２記載の発明によれば、負荷電流に
おける高調波成分をさらに低減させることができる。
おける高調波成分をさらに低減させることができる。
【００３０】請求項３記載の発明によれば、銅損を低減
し、効率の高いモータを提供できる。
し、効率の高いモータを提供できる。
【００３１】請求項４記載の発明によれば、従来高調波
成分を低減させるために必要としていたリアクトル等の
部品も不要となり、コスト的にも安価なモータシステム
とすることができる。
成分を低減させるために必要としていたリアクトル等の
部品も不要となり、コスト的にも安価なモータシステム
とすることができる。
【００３２】請求項５記載の発明によれば、従来高調波
成分を低減させるために必要としていたリアクトル等の
部品も不要となり、コスト的にも安価なモータシステム
とすることができる。
成分を低減させるために必要としていたリアクトル等の
部品も不要となり、コスト的にも安価なモータシステム
とすることができる。
【００３３】請求項６記載の発明によれば、負荷電流に
おける高調波成分をさらに低減させることができる。
おける高調波成分をさらに低減させることができる。
【００３４】請求項７記載の発明によれば、負荷電流に
おける高調波成分をさらに低減させることができる。
おける高調波成分をさらに低減させることができる。
【００３５】請求項８記載の発明によれば、負荷電流に
おける高調波成分をさらに低減させた電動送風機を提供
できる。
おける高調波成分をさらに低減させた電動送風機を提供
できる。
【００３６】請求項９記載の発明によれば、負荷電流に
おける高調波成分をさらに低減させた電気掃除機を提供
できる。
おける高調波成分をさらに低減させた電気掃除機を提供
できる。
【００３７】請求項１０記載の発明によれば、負荷電流
における高調波成分をさらに低減させたジャグジーバス
を提供できる。
における高調波成分をさらに低減させたジャグジーバス
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるモータを用いた電動送
風機の構成を示す一部断面の外観図
風機の構成を示す一部断面の外観図
【図２】本発明の実施例における界磁組立の構成を示す
平面図
平面図
【図３】本発明の実施例における界磁鉄心および電機子
鉄心間のギャップ部の形状を示す拡大詳細図
鉄心間のギャップ部の形状を示す拡大詳細図
【図４】本発明の実施例におけるモータの結線図
【図５】本発明ならびに従来の実施例における界磁鉄心
の磁化特性（φ−ＡＴ特性）を示す特性図
の磁化特性（φ−ＡＴ特性）を示す特性図
【図６】本発明の実施例における印加電圧および負荷電
流（励磁電流）の関係を示す波形図
流（励磁電流）の関係を示す波形図
【図７】最小エアギャップ寸法とモータ効率の関係を示
す特性図
す特性図
【図８】（ａ）本発明の実施例におけるコアギャップ比
ηとモータ効率、Ｍａｘ真空度並びに負荷電流中の第３
次高調波成分との関係を示す特性図 （ｂ）同特性図
ηとモータ効率、Ｍａｘ真空度並びに負荷電流中の第３
次高調波成分との関係を示す特性図 （ｂ）同特性図
【図９】本発明の実施例における電動送風機を用いた電
気掃除機を示す図
気掃除機を示す図
【図１０】本発明の実施例における電動送風機を用いた
ジャグジーバスを示す図
ジャグジーバスを示す図
【図１１】従来の実施例におけるモータを用いた電動送
風機の構成を示す一部断面の外観図
風機の構成を示す一部断面の外観図
【図１２】（ａ）従来の界磁組立の構成を示す平面図 （ｂ）従来の電機子組立の構成を示す一部断面図の側面
図
図
【図１３】従来の実施例における界磁鉄心および電機子
鉄心間のギャップ部の形状を示す拡大詳細図
鉄心間のギャップ部の形状を示す拡大詳細図
【図１４】（ａ）従来の実施例における負荷電流（励磁
電流）を示す波形図 （ｂ）従来の実施例における負荷電流（励磁電流）を示
す波形図
電流）を示す波形図 （ｂ）従来の実施例における負荷電流（励磁電流）を示
す波形図
４ 電機子 ４ｂ 電機子鉄心 ５ ブラケットＡ ６ ブラケットＢ ７ ファン ８ エアガイド ９ ケーシング １１ 界磁コイル １２ 界磁鉄心 １３ 界磁 １４ ギャップ部 １４ａ ティース先端部 １４ｂ ティース中心部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 23/64 Ｈ０２Ｋ 23/64 ５Ｈ６２３ 27/04 27/04 (72)発明者 小西 強 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3B006 FA01 3H022 AA02 BA01 BA07 CA50 DA12 5H002 AA09 AE05 AE07 5H605 BB05 BB10 CC02 CC04 CC07 EB10 EB16 5H607 BB01 BB05 BB14 CC01 CC05 FF04 GG01 GG08 5H623 BB07 GG01 JJ03 JJ06
Claims (10)
- 【請求項１】 高透磁率材からなる鉄心のティースに巻
線を施してなる界磁と、前記界磁の内側に、界磁の内径
部とわずかなギャップを介して回転自在に保持された、
高透磁率材からなる鉄心に巻線を施してなる電機子とか
らなり、前記電機子の巻線は、ブラシおよび整流子等の
整流機構を介し、前記界磁の巻線と直列または並列に接
続され、正弦波状の電圧を印加して駆動するモータにお
いて、界磁の鉄心と電機子の鉄心の間のギャップ寸法
を、界磁ティース先端部からティース中心部に向けて徐
々に大きくしたことを特徴とするモータ。 - 【請求項２】 界磁のティース先端部における最小ギャ
ップ寸法Ｇａとティース中心部における最大ギャップ寸
法Ｇｂの比率η＝Ｇｂ／Ｇａを４．０以上６．０以下と
したことを特徴とする請求項１記載のモータ。 - 【請求項３】 界磁のティース先端部における最小ギャ
ップ寸法を０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とする請求項
１または請求項２記載のモータ。 - 【請求項４】 モータ印加電圧実効値が１００Ｖ以上１
２０Ｖ以下であって、入力が７００Ｗ以上である、請求
項１から３のいずれか１項に記載のモータ。 - 【請求項５】 モータ印加電圧実効値が２００Ｖ以上２
４０Ｖ以下であって、入力が１４００Ｗ以上である、請
求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。 - 【請求項６】 界磁のティース先端部の円周方向に延設
された部分の最小幅が、界磁のヨーク部の幅の４分の１
以下であり、ティース中心部に向かって少なくとも等幅
か、徐々に幅広としたことを特徴とする請求項１から５
のいずれか１項に記載のモータ。 - 【請求項７】 モータ入力電流の最大点において、界磁
のヨーク部の磁束密度が、飽和領域にて使用されること
を特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のモ
ータ。 - 【請求項８】 界磁をブラケット（ブラケットＢと呼
ぶ）にて保持し、電機子を、前記ブラケットＢと対をな
すブラケット（ブラケットＡと呼ぶ）にて軸受等により
回転自在となるよう保持し、前記電機子の軸に固定され
たファンと、前記ファンより吐出された風を前記ブラケ
ット内に案内するエアガイドと、前記ファン、エアガイ
ドを覆うケーシングより構成された電動送風機であっ
て、請求項１から７のいずれか１項に記載のモータを搭
載したことを特徴とする電動送風機。 - 【請求項９】 請求項８記載の電動送風機を用いた電気
掃除機。 - 【請求項１０】 請求項８記載の電動送風機を用いたジ
ャクジバス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212345A JP2002034183A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | モータおよびそれを用いた応用機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212345A JP2002034183A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | モータおよびそれを用いた応用機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002034183A true JP2002034183A (ja) | 2002-01-31 |
Family
ID=18708278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000212345A Pending JP2002034183A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | モータおよびそれを用いた応用機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002034183A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004242471A (ja) * | 2003-02-07 | 2004-08-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 整流子電動機 |
| JP2013002424A (ja) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 送風機および電気掃除機 |
| CN104682623A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-03 | 佛山市威灵洗涤电机制造有限公司 | 串激电机 |
| JP2015226467A (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-14 | ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム | 永久磁石モータ |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5641735A (en) * | 1979-09-10 | 1981-04-18 | Mitsubishi Electric Corp | Motor |
| JPS57189553A (en) * | 1981-05-14 | 1982-11-20 | Mitsubishi Electric Corp | Dc rotary electric machine |
| JPH07298592A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-11-10 | Hitachi Ltd | 交流整流子電動機 |
| JP2000014055A (ja) * | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Matsushita Seiko Co Ltd | 電動機の鉄芯 |
-
2000
- 2000-07-13 JP JP2000212345A patent/JP2002034183A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| JP2015226467A (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-14 | ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム | 永久磁石モータ |
| CN104682623A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-03 | 佛山市威灵洗涤电机制造有限公司 | 串激电机 |
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