JP2004328947A

JP2004328947A - 回転電機

Info

Publication number: JP2004328947A
Application number: JP2003123126A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Taniguchi; 司谷口; Hiroyuki Mikami; 浩幸三上; Fumio Joraku; 文夫常楽; Hideyuki Harada; 秀行原田
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】コア歯部に太線を巻き回す場合、コア歯部角部に導体があたり、導体が軸方向外側に大きく張り出すためコイル端部は軸方向に膨らむことにより、軸受間距離が長くなり固有振動数が低下して、高速駆動時のモータ振動および騒音が増大した。また、巻線応力が集中することにより、コア歯部角部の絶縁が劣化することがあった。
【解決手段】導電性巻線が巻き回される歯部断面の角を覆うように、円弧形状なるスペーサを配置することにより、固定子コア歯部角部に位置する導体の軸方向外側への張り出しを小さくしてコイル端部の膨らみを最小限に抑えることができるので、コイル端部の軸方向寸法が小さくなり、軸受間距離が短くなって低振動・低騒音で小形高性能の回転電機を提供できる。さらに、コア歯部角部にかかる巻線応力を緩和して絶縁性を確保した高信頼のモータを提供できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機，電動送風機，電気掃除機に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平４−１０５５３０号公報によると、コア歯部と巻線との間に、電気絶縁を保つように絶縁物を配置することが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１０５５３０号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は、発明者の認識している比較技術による回転電機のコア歯部２に施された巻線の状態を表し、コア歯部２での軸方向断面図を示している。又、スペーサ１０は、従来、コア歯部２の全周にほぼ等しい厚さの樹脂成形品または、樹脂シートが用いられている。
【０００５】
上記、コア歯部２に、直径１．０〜１．６ｍｍの太い導体３を巻き回す場合、コア歯部角部２ａに位置する導体３が軸方向外側へ大きく張り出し、コイル端部５が外側に大きく膨らむ。
【０００６】
また、導体３はコア歯部角部２ａに位置するスペーサ１０外周は角で形成され、導体３を点でうけるため、巻線応力が集中する。
【０００７】
これらは、導体３が太くて硬い性質があるために起こり、特に集中巻のように断面が小さいコア歯部２に直に巻き回すときに顕著となる。
【０００８】
コイル端部５の膨らみにより、モータ軸方向寸法が大きくなり、回転子を支持する軸受間の距離が長くなって固有振動数が低下し、モータ振動や騒音が大きくなるといった課題を発明者は見出した。
【０００９】
そこで、本発明の目的は低振動かつ低騒音の回転電機，電動送風機，電気掃除機を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの特徴は、歯部に巻線を巻回して形成するコイル部を有する固定子を備えた回転電機において、前記固定子に外周が円弧形状なるスペーサを有することを特徴とする回転電機を持つことである。
【００１１】
なお、本発明のその他の特徴は本願特許請求の範囲に記載のとおりである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る回転電機の実施の形態について、図面を用いて以下、３スロット集中巻の例で説明する。
【００１３】
まず、図３を用いて回転電機の固定子７０の構成の概略を説明する。コア歯部２の周りに、スペーサ（詳細は後述）が配置され、導体３が集中巻線方式で所定回数巻回される。この後、コア歯部２とスペーサ及び導体３を磁極一極分として、コア歯部嵌合部２ｂを起点となるようにヨーク嵌合部１ｂに圧入され、締結されることにより固定子７０が形成される。
【００１４】
図１に、コア歯部２を外周側からみた巻線状態を表す、コア歯部２での軸方向断面図を例示し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。断面位置は、図３に例示した固定子７０のＩＩ−ＩＩ線の断面であり、磁極一極分を示している。
【００１５】
コア歯部２の外周に、コア歯部角部２ａを覆うようにスペーサ１０が配置され、その周りに導体３が集中巻方式で巻き回される。
【００１６】
スペーサ１０の断面形状は、外周が円弧なる形状とし、絶縁性の良好な樹脂成形品で構成した。
【００１７】
導体３はスペーサ１０の円弧側面形状に沿うように巻線されるので、コア歯部角部２ａに位置する導体３の回転軸方向外側への張り出しを小さく巻き回すことができる。したがって、コイル端部５の軸方向寸法が小さくすることができる。
【００１８】
また、巻線は導体３に一定の張力を加えながら行うが、導体３が太くて硬いため通常の張力以上加える必要がある。このため、コア歯部角部２ａに位置するところのスペーサ１０内側に巻線応力が加わるが、スペーサ１０外周を円弧形状としたので巻線応力が分散され、スペーサ１０のひびや割れ、あるいは導体３に生じるピンホールを防止することができる。また、スペーサ１０は絶縁性の良好な樹脂成形品で構成されているため、導体３とコア歯部２とが通電することを防ぐことができる。
【００１９】
図２には、本発明に係る固定子における第１の実施の形態を表す、スペーサ
１０とコア歯部２の斜視図を示す。スペーサ１０はコア歯部２側面方向より組み合わされる。スペーサ１０のコア歯部２側面と合わさる切欠き部分の寸法を適正に選択すれば、組み合わせたままでも結合力が得られるが、接着等で固着してより一層結合力を増してもよい。
【００２０】
スペーサ１０の高さ寸法は固定子７０のスロット高さ寸法以下とする。つまり、コア圧入と締結を行うときにヨーク部１下方にあたらないような寸法にすればよい。
【００２１】
図４に、本発明に係る固定子における第２の実施の形態を表す。コア歯部角部２ａ各々にスペーサ１０を設けた構成とした。スペーサ１０の部品点数が増えるが、コア歯部２長手方向と導体３との間に隙間ができるので、通風面積が拡大し冷却効率が増す利点がある。
【００２２】
また、これとは別に、どの実施例においても、スペーサ１０にスリット等を設けることで、通風面積が拡大し冷却効率が増すことができる。
【００２３】
図５に本発明に係る固定子における第３の実施の形態を表す。コア歯部角部２ａを含むコア歯部の全周を囲うようにスペーサ１０を設けた。第１及び第２の実施の形態とは、スペーサ１０を単一で構成した点が異なる。スペーサ１０を単一の部材で構成するほうが、部品点数の削減や組立に関わる工数の削減の観点から望ましい。
【００２４】
図６に、本発明に係る固定子における第３の実施の形態の一例を示す。また、図７に本発明に係る固定子における第３の実施の形態を形成するためのコア嵌合の概略図を例示する。
【００２５】
図７左側はコア嵌合途中、同じく右側はコア嵌合完了状態の概略を示し、コア歯部２の中心位置での断面図である。
【００２６】
図６においてスペーサ１０の両端部上方には、端子台５０，コア押え部１５をそれぞれ設けている。
【００２７】
端子台５０には突起５１を２つ用意してある。突起５１は導体３の巻き始めと巻き終わりの端を固定するのに用いる（図示せず）。
【００２８】
図６と図７に示されるように、コア押え部１５は、コア歯部２とヨーク部１の締結の位置決め及びコアを押える役目を果たすものであり、通常、上を向いているが、その上部を押えると引っ込み、離すと跳ね上がるバネの特性を有している。
【００２９】
巻線を施したコア歯部２は、コア歯部嵌合部２ｂとヨーク嵌合部１ｂを合わせた状態で、図７の矢印で示す方向から圧入される。コア歯部２挿入中は、コア押え部１５上部がヨーク部１下面にあたり、スペーサ１０上面で一致する位置まで抑えつけられ、コア挿入に支障ない。また、コア挿入完了時には、ヨーク部１下面の押えから開放され、跳ね上がる。コア押え部１５の端部はヨーク部１の側面と接しているので、積層コアを軸方向より押えることができ、コアのコア軸方向の位置決めが行える。
【００３０】
また，第１，２，３の実施の形態において、導体がスロットからこぼれるのを防止するために，スペーサ１０の上部と下部に鍔を設けてもよい。
【００３１】
図８に、本発明に係る電動送風機の断面図を例示する。固定子巻線を備えた電動送風機６０は、回転子２０とそれを支持するシャフト２１，出力軸側軸受２２ａ，反出力軸側軸受２２ｂと、固定子，モータケース２３，ファン３０，ファンケース３１等で構成される。
【００３２】
本発明を適用することにより、コイル端部５の軸方向寸法が小さくなり、出力軸側軸受２２ａと反出力軸側軸受２２ｂとの軸受間距離の短縮化を達成することにより、モータの固有振動数低下を抑制して低振動で低騒音の電動送風機６０を提供できる。
【００３３】
さらに、電気絶縁性を確保した信頼性の高い電動送風機６０を提供できる。
【００３４】
図９は、上記、電動送風機６０を搭載した電気掃除機８０の例であり、電動送風機６０は図に示した位置に搭載される。本発明を電気掃除機に適用することにより、モータが高速化できると共に、小形軽量化することができる。これにより、通常の床移動式掃除機（キャニスター掃除機）だけでなく、持って操作する掃除機（例えばハンディー式掃除機等）にも適用することができる。
【００３５】
以上、実施例においては３スロット集中巻で説明したが、３スロットまたは集中巻に制限するものではなく、３スロット以外、あるいは分布巻方式であっても上記と同様の効果を得ることができる。さらに、導体３の巻き方によっては、固定子コア部が一体型となっている形状としてもよい。
【００３６】
又、以上のように本発明によれば、コア歯部角部に位置する導体の軸方向外側への張り出しを小さく抑えることによりコイル端部の軸方向寸法を短くできると共に、軸受間距離を短く設定することにより低振動かつ低騒音で高性能な回転電機を得ることが可能となる。さらに、コア角部における巻線応力を緩和させ、絶縁劣化を抑止することが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、低振動かつ低騒音の回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を表す、コア歯部に施された巻線の状態のコア歯部での軸方向断面図の一例。
【図２】固定子における第１の実施の形態を表す、スペーサとコア歯部の斜視図の一例。
【図３】固定子の斜視図の一例。
【図４】第２の実施の形態を表す、コア歯部に施された巻線の状態のコア歯部での軸方向断面図の一例。
【図５】第３の実施の形態を表す、コア歯部に施された巻線の状態のコア歯部での軸方向断面図の一例。
【図６】第３の実施の形態例を表す、スペーサとコア歯部の斜視図の一例。
【図７】第３の実施の形態を形成するためのコア嵌合の概略図の一例。
【図８】電動送風機の断面図の一例。
【図９】電動送風機を搭載した、電気掃除機を表す斜視図の一例。
【図１０】比較技術による回転電機のコア歯部に施された巻線の状態を表す、コア歯部での軸方向断面図。
【符号の説明】
１…ヨーク部、１ｂ…ヨーク嵌合部、２…コア歯部、２ａ…コア歯部角部、２ｂ…コア歯部嵌合部、３…導体、５…コイル端部、１０…スペーサ、１５…コア押さえ部、２０…回転子、２１…シャフト、２２ａ…出力軸側軸受、２２ｂ…反出力軸側軸受、２３…モータケース、３０…ファン、３１…ファンケース、５０…端子台、５１…突起、６０…電動送風機、７０…固定子、８０…電気掃除機。

Claims

歯部に巻線を巻回して形成するコイル部を有する固定子を備えた回転電機において、
前記固定子に外周が円弧形状なるスペーサを有することを特徴とする回転電機。
請求項１において、
前記スペーサを前記歯部の角部を覆うように配置することを特徴とする回転電機。
請求項１において、
前記スペーサは、絶縁性物質で構成されていることを特徴とする回転電機。
請求項１において、
前記スペーサは前記巻線を固定する端子台を有することを特徴とする回転電機。
請求項１において、
前記固定子は、分割コア固定子であって、
前記スペーサは、コア押え部を有することを特徴とする回転電機。
請求項１において、
前記巻線はコア歯部に集中巻方式によりコイル部を形成したことを特徴とする回転電機。
歯部の外周に巻線を巻回して形成するコイル部を有する回転電機の固定子を備えた電動送風機において、
前記回転電機の固定子に外周が円弧形状なるスペーサを有することを特徴とする電動送風機。
請求項７において、
前記スペーサを前記歯部の角部を覆うように配置することを特徴とする電動送風機。
歯部の外周に巻線を巻回して形成するコイル部を有する回転電機の固定子を備えた電動送風機を有する電気掃除機において、
前記回転電機の固定子に外周が円弧形状なるスペーサを有することを特徴とする電気掃除機。
請求項９において、
前記スペーサを前記歯部の角部を覆うように配置することを特徴とする電気掃除機。