JP2002153039A - 永久磁石形モータおよび電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置センサの誤動作を部品点数を増やすこと
なく防止できる永久磁石形モータを提供すること。 【解決手段】 ステータコア９は複数枚の鋼板１０を積
層することに基づいて構成されたものであり、ステータ
コア９の磁極片１３にはホールＩＣ１８が固定されてい
る。このホールＩＣ１８は永久磁石の回転位置を検出す
るものであり、ホールＩＣ１８とコイル１２との間には
シールド１９が介在されている。このため、コイル１２
からホールＩＣ１８に向う磁束がシールド１９により遮
蔽されるので、ホールＩＣ１８がコイル１２からの磁束
の影響で誤動作することが防止される。しかも、鋼板１
０の一部を折曲げることに基づいてシールド１９が形成
されているので、部品点数の増加も防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステータコアにコ
イルを装着してなるステータとロータコアに永久磁石を
装着してなるロータとを備えた永久磁石形モータおよび
電気掃除機に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】上記永久磁石形モータ
には、例えば特開平８−２５１８９５号公報に記載され
ているように、永久磁石の位置をホール素子等の位置セ
ンサにより検出し、位置センサからの出力信号に基づい
てコイルをスイッチング制御する構成のものがある。こ
の構成の場合、コイルエンドにキャップ状のシールドを
被せ、コイルエンドから位置センサに向う磁束を遮蔽す
ることに基づいて磁気センサの誤動作を防止している。
このため、位置センサの誤動作を防止する専用部品が必
要になるので、部品点数が増える。本発明は上記事情に
鑑みてなされたものであり、その目的は、位置センサの
誤動作を部品点数を増やすことなく防止できる永久磁石
形モータおよび電気掃除機を提供することにある。

【０００３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の永久磁石
形モータは、ステータコアにコイルを装着してなるステ
ータと、ロータコアに永久磁石を装着してなるロータ
と、前記永久磁石の位置を検出する位置センサと、前記
位置センサと前記コイルとの間に介在された磁気的なシ
ールドとを備え、前記ステータコアが複数の磁性板を積
層して構成され、前記シールドが少なくとも１枚の磁性
板の一部を折曲げて構成されているところに特徴を有す
る。上記手段によれば、位置センサとコイルとの間にシ
ールドが介在されている。このため、コイルから位置セ
ンサに向う磁束がシールドにより遮蔽されるので、位置
センサがコイルからの磁束の影響で誤動作することが防
止される。しかも、ステータコアの磁性板を折曲げるこ
とに基づいてシールドが形成されているので、部品点数
の増加も防止される。

【０００４】請求項２記載の永久磁石形モータは、周方
向に隣接するティース間に半閉スロットを形成する磁極
片がステータコアのティースに設けられ、位置センサが
前記磁極片のうちコイルの近傍に設けられているところ
に特徴を有する。上記手段によれば、永久磁石が磁極片
に差掛かる早めのタイミングで検出される。このため、
コイルに流れる電流がＬ分の影響で遅れることを考慮し
た適切なタイミングでコイルに通電できるので、トルク
の損失が抑えられる。この場合、位置センサがコイル辺
部に接近し、コイルからの磁束の影響を受け易くなるの
で、コイルからの磁束の影響をシールドにより遮蔽する
ことが位置センサの誤動作を防ぐ上で効果的である。

【０００５】請求項３記載の永久磁石形モータは、位置
センサがステータコアの軸方向端面に設けられ、シール
ドの軸方向の長さが前記位置センサの検出部を軸方向に
覆う部分の長さ以上に設定されているところに特徴を有
する。上記手段によれば、コイルからの磁束がシールド
を跨いで位置センサの検出部に作用することが防止され
る。このため、コイルと位置センサとの磁気的な遮蔽が
確実になるので、位置センサがコイルからの磁束の影響
で誤動作することが確実に防止される。

【０００６】請求項４記載の永久磁石形モータは、位置
センサを周方向に位置決めする位置決め部がシールドに
一体形成されているところに特徴を有する。上記手段に
よれば、位置センサのコイルに対する取付位置が安定す
るので、コイルの通電タイミングが正確になり、ロータ
の回転精度が高まる。しかも、位置センサが運転時の振
動等で周方向へ位置ずれし難くなるので、コイルの通電
タイミングの狂いが防止され、ロータの回転精度が一層
高まる。

【０００７】請求項５記載の電気掃除機は、集塵源であ
る電動送風機と、この電動送風機と吸込口との間に設け
られた集塵袋とを有するものにおいて、前記電動送風機
の動力源に請求項１ないし４のいずれかに記載の永久磁
石形モータが用いられているところに特徴を有してい
る。上記手段によれば、電動送風機の動力源としてシー
ルドを有する永久磁石形モータが用いられているので、
位置センサの誤動作が部品点数を増やすことなく防止さ
れる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例を図１
ないし図６に基づいて説明する。尚、本実施例は本発明
を電気掃除機のモータに適用したものである。まず、図
６において、クリーナケース１の前端部には円筒状の差
込口２が形成されており、差込口２内には吸込口から延
長されているクリーナホース３が差込まれている。ま
た、クリーナケース１内には前端部に位置して集塵室４
が形成されており、集塵室４の後壁には複数の孔からな
る通気口５が形成されている。

【０００９】クリーナケース１内には集塵室４の後方に
位置して永久磁石形モータに相当するクリーナモータ６
が固定されており、クリーナモータ６の回転軸７にはフ
ァン８が固定されている。このクリーナモータ６はイン
ナーロータ形の３相ＤＣブラシレスモータからなるもの
であり、次のように構成されている。

【００１０】＜クリーナモータ６について＞ステータコ
ア９は、図３に示すように、複数枚の鋼板１０（図１参
照）を積層することに基づいて形成されたものであり、
図４に示すように、複数のティース１１を有している。
これら複数のティース１１は周方向に等ピッチで配列さ
れたものであり、複数のティース１１にはＵ相，Ｖ相，
Ｗ相の各コイル１２が巻装されている。尚、鋼板１０は
磁性板に相当するものである。

【００１１】各ティース１１の先端部には、図１に示す
ように、磁極片１３が一体形成されている。これら各磁
極片１３は円弧壁状をなすものであり、周方向に隣接す
るティース１１間に半閉状のスロットを形成している。
尚、図３の符号１４はステータコア９にＵ相〜Ｗ相のコ
イル１２を巻装してなるステータを示している。

【００１２】ステータコア９の内周部には、図３に示す
ように、ロータコア１５が回転可能に収納されている。
このロータコア１５は複数枚の鋼板を積層することに基
づいて形成されたものであり、ロータコア１５の外周面
には複数の永久磁石１６が固定されている。これら複数
の永久磁石１６はＮ極およびＳ極が交互に配置されたも
のであり、磁極片１３の内周面にエアギャップを挟んで
対向している。尚、符号１７はロータコア１５に複数の
永久磁石１６を装着してなるロータを示している。

【００１３】所定の３個の磁極片１３には、図１に示す
ように、軸方向一端面に位置してＵ相，Ｗ相，Ｖ相の各
ホールＩＣ１８が固定されている。これら各ホールＩＣ
１８はロータ１７の永久磁石１６を検出することに基づ
いて位置信号を出力するものであり、磁極片１３の周方
向一端部に配置されている。尚、ホールＩＣ１８は位置
センサに相当するものである。

【００１４】各ホールＩＣ１８とコイル１２との間には
シールド１９が介在されている。これら各シールド１９
は２枚の鋼板１０に予め形成された突部を軸方向へ折曲
げることに基づいて構成されたものであり、各シールド
１９の軸方向の高さ寸法Ｈ1は、図３に示すように、ホ
ールＩＣ１８の検出部の高さ寸法Ｈ2 より大きく設定さ
れている。クリーナモータ６は以上のように構成されて
いる。

【００１５】クリーナケース１内には、図６に示すよう
に、クリーナモータ６の後方に位置して排気室２０が形
成されており、排気室２０の後壁には複数の孔からなる
排気口２１が形成されている。この排気室２０の前壁に
は開口部２２が形成されており、ファン７がクリーナモ
ータ１のロータ１７と一体的に矢印Ａ方向（図１および
図３参照）へ回転すると、外気がクリーナホース３から
集塵室４および通気口５を通してクリーナモータ６内に
吸引され、クリーナモータ６内から開口部２２および排
気口２１を通して機外へ排出される。

【００１６】集塵室４内には、図６に示すように、メュ
シュ状の集塵袋２３が収納されている。この集塵袋２３
は吸込口２の後端部を覆うものであり、クリーナホース
３から吸込口２を通して吐出される風中の塵等を補足
し、モータフレーム６から排気口２１を通して排出され
る風を清浄化する。尚、図６の符号３２はクリーナモー
タ６およびファン８から構成される電動送風機を示すも
のであり、電動送風機３２は電気掃除機の集塵源に相当
する。

【００１７】クリーナケース１内にはインバータ装置２
４（図５参照）が配設されている。このインバータ装置
２４はクリーナモータ６に駆動電源を印加するものであ
り、次のように構成されている。

【００１８】＜インバータ装置２４について＞図５の整
流回路２５はダイオードブリッジからなるものであり、
整流回路２５の交流入力端子には単相１００Ｖの商用交
流電源２６が接続されている。また、整流回路２５の直
流出力端子にはインバータ主回路２７が接続されてお
り、インバータ主回路２７のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各出力
端子２７Ｕ，２７Ｖ，２７Ｗにはクリーナモータ６のＵ
相，Ｖ相，Ｗ相の各コイル１２が接続されている。この
インバータ主回路２７は６個のＩＧＢＴ２８と６個の還
流ダイオード２９とを有するものであり、６個のＩＧＢ
Ｔ２８は三相ブリッジ接続され、６個の還流ダイオード
２９は６個のＩＧＢＴ２８に対して逆並列に接続されて
いる。

【００１９】制御回路３０はマイクロコンピュータおよ
びＰＷＭ信号生成回路を有するものであり、ホールＩＣ
１８からの位置信号を論理演算することに基づいてＰＷ
Ｍ制御されたドライブ信号を生成し、インバータ主回路
２７に出力する。このドライブ信号は６個のＩＧＢＴ２
８をスイッチンング制御するものであり、ＩＧＢＴ２８
のスイッチング時には３相のコイル１２が２相ずつ所定
順序で１２０°（電気角）通電され、ロータ１７がコイ
ル１２から永久磁石１６に加えられる磁気的な吸引力お
よび反発力で回転する。この制御内容は１２０°通電方
式と称されるものであり、制御回路３０はロータ１７を
矢印Ａ方向へ回転操作することに基づいて上述の清掃運
転を実行する。インバータ装置２４は以上のように構成
されている。

【００２０】上記第１実施例によれば、コイル１２とホ
ールＩＣ１８との間にシールド１９を介在したので、コ
イル１２から径方向へ向う磁束がホールＩＣ１８に達す
る前に軸方向へ向きを変え、図２に矢印で示すように、
シールド１９内を軸方向へ通過する。このため、コイル
１２とホールＩＣ１８とがシールド１９により磁気的に
遮蔽され、ホールＩＣ１８がコイル１２の磁束の影響で
誤動作することが防止されるので、永久磁石１６の回転
位置が正確に検出される。従って、コイル１２の通電タ
イミングのずれが防止されるので、ロータ１７の回転精
度の悪化が防止される。しかも、動作シーケンスの誤動
作が防止されるので、コイル１２に大電流が流れたり、
ロータ１７が逆転したり、ロータ１７が停止することも
防止される。

【００２１】また、ステータコア９の鋼板１０の一部を
折曲げることに基づいてシールド１９を形成した。この
ため、コイル１２にキャップ状のシールドを被せていた
従来とは異なり、ホールＩＣ１８の誤動作を防止する専
用部品が不要になるので、部品点数の増加が防止され
る。

【００２２】また、ホールＩＣ１８を磁極片１３のうち
ロータ１７の回転方向と反対端部（反矢印Ａ方向端部）
に取付けたので、永久磁石１６が磁極片１３の反対端部
に差掛かる早めのタイミングでホールＩＣ１８が永久磁
石１６を検出するようになる。このため、コイル１２に
流れる電流がＬ分の影響で遅れるにも拘らず、永久磁石
１６が磁極片１３の周方向全域に対向する適切なタイミ
ングでコイル１２が通電されるので、トルクの損失が抑
えられ、ロータ１７の駆動性能が高まる。この場合、ホ
ールＩＣ１８がコイル１２の辺部（スロット内部分）に
接近し、コイル１２から強い磁気影響を受けるので、コ
イル１２からの磁束の影響をシールド１９により遮断す
ることがホールＩＣ１８の誤動作を防ぐ上で効果的であ
る。

【００２３】また、シールド１９の長さ寸法Ｈ1 をホー
ルＩＣ１８の検出部を軸方向に覆う値以上に設定したの
で、コイル１２からの磁束がシールド１９を跨いでホー
ルＩＣ１８の検出部に作用することが防止される。この
ため、コイル１２とホールＩＣ１８との磁気的な遮蔽が
確実になるので、ホールＩＣ１８がコイル１２の磁束の
影響で誤動作することが確実に防止される。

【００２４】また、コイル１２とホールＩＣ１８とを磁
気的に遮蔽する構成を電気掃除機のクリーナモータ６に
適用した。このため、動作シーケンスの誤動作に基づく
ロータ１７の逆転が防止されるので、集塵作業が確実に
行われる。

【００２５】尚、上記第１実施例においては、各シール
ド１９を平板状に形成したが、これに限定されるもので
はなく、例えば本発明の第２実施例を示す図７のよう
に、周方向両端部に平板状の位置決め部３１を一体に有
するコ字状に形成し、各ホールＩＣ１８を両位置決め部
３１間に挿入することに基づいて位置決めしても良い。
この構成の場合、ホールＩＣ１８のコイル１２に対する
周方向の取付位置が安定するので、コイル１２の通電タ
イミングが正確になり、ロータ１７の回転精度が高ま
る。しかも、ホールＩＣ１８が運転時の振動等で周方向
へ位置ずれすることが防止されるので、コイル１２の通
電タイミングの狂いが防止され、ロータ１７の回転精度
が一層高まる。さらに、ホールＩＣ１８に外力が直接的
に作用し難くなるので、ホールＩＣ１８の損傷や破壊が
防止される。

【００２６】また、上記第２実施例においては、各シー
ルド１９をコ字板状に形成したが、これに限定されるも
のではなく、例えば周方向一端部に平板状の位置決め部
３１を有するＬ字状に形成し、各ホールＩＣ１８を位置
決め部３１に押し当てることに基づいて周方向に位置決
めしても良い。

【００２７】また、上記第１および第２実施例において
は、本発明をインナロータ形の永久磁石形モータに適用
したが、これに限定されるものではなく、例えばアウタ
ロータ形の永久磁石形モータに適用しても良い。

【００２８】また、上記第１および第２実施例において
は、本発明をラジアルギャップ形の永久磁石形モータに
適用したが、これに限定されるものではなく、例えばア
キシャルギャップ形の永久磁石形モータに適用しても良
い。

【００２９】また、上記第１および第２実施例において
は、本発明を電気掃除機のクリーナモータ６に適用した
が、これに限定されるものではなく、要はステータコア
にコイルを装着してなるステータとロータコアに永久磁
石を装着してなるロータとを備えた永久磁石形モータ全
般に適用できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の永久磁石形モータおよび電気掃
除機によれば、磁気センサとコイルとの間にシールドを
介在したので、磁気センサがコイルからの磁束の影響で
誤動作することが防止される。しかも、ステータコアの
磁性板を折曲げることに基づいてシールドを構成したの
で、部品点数の増加が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図（ホールＩＣの装
着状態を示す斜視図）

【図２】クリーナモータの磁束分布を示す断面図

【図３】クリーナモータの機械的構成を示す断面図

【図４】クリーナモータを軸方向から示す図

【図５】インバータ装置の電気的構成を示す図

【図６】電気掃除機の内部構成を示す断面図

【図７】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【符号の説明】

６はクリーナモータ（永久磁石形モータ）、９はステー
タコア、１０は鋼板（磁性板）、１２はコイル、１３は
磁極片、１４はステータ、１５はロータコア、１６は永
久磁石、１７はロータ、１８はホールＩＣ（磁気セン
サ）、１９はシールド、２３は集塵袋、３１は位置決め
部、３２は電動送風機を示す。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B006 FA01 5H002 AA02 AA06 AE07 5H019 AA09 BB01 BB05 BB13 BB20 BB23 CC03 DD01 EE14 5H611 AA01 BB01 BB07 PP01 QQ03 RR02 UA03 UB01 5H621 BB07 BB10 GA01 GA04 JK14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータコアにコイルを装着してなるス
   テータと、 ロータコアに永久磁石を装着してなるロータと、 前記永久磁石の位置を検出する位置センサと、 前記位置センサと前記コイルとの間に介在された磁気的
   なシールドとを備え、 前記ステータコアは、複数の磁性板を積層して構成さ
   れ、 前記シールドは、少なくとも１枚の磁性板の一部を折曲
   げて構成されていることを特徴とする永久磁石形モー
   タ。
2. 【請求項２】 ステータコアのティースには、周方向に
   隣接するティース間に半閉スロットを形成する磁極片が
   設けられ、 位置センサは、前記磁極片のうちコイルの近傍に設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石形モ
   ータ。
3. 【請求項３】 位置センサは、ステータコアの軸方向端
   面に設けられ、 シールドの軸方向の長さは、前記位置センサの検出部を
   軸方向に覆う部分の長さ以上に設定されていることを特
   徴とする請求項１または２記載の永久磁石形モータ。
4. 【請求項４】 シールドには、位置センサを周方向に位
   置決めする位置決め部が一体形成されていることを特徴
   とする請求項１ないし３のいずれかに記載の永久磁石形
   モータ。
5. 【請求項５】 集塵源である電動送風機と、この電動送
   風機と吸込口との間に設けられた集塵袋とを有する電動
   掃除機において、 前記電動送風機の動力源には、請求項１ないし４のいず
   れかに記載の永久磁石形モータが用いられていることを
   特徴とする電気掃除機。