JP2005073397A - 電動機および電動送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータをフレームに確実に固定しつつ小型化に対応できる電動送風機を提供する。
【解決手段】外周が多角形状のステータコア24の角部近傍に切欠部26を設ける。切欠部26に螺子31の軸部を嵌合させて螺子止め穴12aに螺子止め固定するとともに、螺子頭部36の座金部34でステータコア24を押さえる。ステータ21をフレーム３に確実に固定できるとともに、ステータコア24を必要以上に大きくすることがなく、小型化に対応できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、外周が多角形状のステータコアを有し、フレーム内に収容されるステータを備えた電動機およびこれを備えた電動送風機に関する。

従来、この種の電動送風機は、略有底円筒状の樹脂製のフレームを備えている。このフレーム内には、内周が円筒状で外周が平面視で四角形状のステータコアを有するステータが配設されている。また、フレーム内には、螺子止め穴が複数突出して設けられている。さらに、ステータコアには、複数の螺子孔が貫通して設けられている。そして、これら螺子孔には、座金部および軸部を有する螺子の軸部がそれぞれ挿入されている。これら螺子の軸部は、螺子止め穴に螺子止めされ、ステータをフレームに固定している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１６８１６号公報（第２頁）

しかしながら、上述の電動送風機では、ステータコアに螺子孔を設けるため、ステータコアに形成される磁路が狭くなるという問題点を有している。

また、ステータコアの磁路を狭くしないようにステータコアの螺子孔の周囲を大きくすることも考えられるが、ステータコアの外郭が大きくなるため、小型化が容易でないという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ステータをフレームに確実に固定しつつ小型化に対応できる電動機およびこれを備えた電動送風機を提供することを目的とする。

本発明は、外周が多角形状のステータコアを備え、フレーム内に収容されるステータと、ステータコアの角部近傍に設けられた切欠部と、この切欠部に少なくとも一部が嵌合してフレームに固定されるとともに、螺子頭部の一部がステータコアを押さえる螺子とを具備したものである。そして、外周が多角形状のステータコアの角部近傍に設けた切欠部に、フレームに固定される螺子の少なくとも一部を嵌合させて螺子頭部の一部でステータコアを押さえることで、ステータをフレームに確実に固定するとともに、ステータコアを必要以上に大きくすることがなく、小型化に対応可能になる。

本発明によれば、外周が多角形状のステータコアの角部近傍に設けた切欠部に、フレームに固定される螺子の少なくとも一部を嵌合させて螺子頭部の一部でステータコアを押さえることで、ステータをフレームに確実に固定できるとともに、ステータコアを必要以上に大きくすることがなく、小型化に対応できる。

以下、本発明の一実施の形態の電動送風機の構成を図面を参照して説明する。

図２は、電動送風機１を示し、この電動送風機１は、例えば図示しない電気掃除機などに用いられるものである。また、この電動送風機１は、電気で駆動する電動機２を備えている。この電動機２は、合成樹脂からなる略円筒状のフレーム３と、このフレーム３内に収容されたモータ本体部４とを有している。

フレーム３は、軸方向の一端である前端面に、開口部５が形成されている。この開口部５の周囲には、径方向に向けて全周に突出する断面略Ｌ字状のフランジ部６が一体に設けられている。

また、フレーム３の軸方向の他端である後端面には、この上端部を閉塞する後板部７が一体に設けられている。

後板部７の中央部には、モータヘッド部８が設けられている。このモータヘッド部８は、後板部７の中央部が後方に向けて略円筒状に突出しているとともに、内周面側にベアリング９をベアリングキャップ９aおよびスラストばね９bを介して収容している。

さらに、フレーム３の後部近傍の周面には、排気口としての複数の吹出口11が開口形成されている。

そして、フレーム３の内部には、図１に示すように、モータ本体部４を固定する固定部12が複数、例えば４箇所に設けられている。これら固定部12は、中心に螺子止め穴12aを有する略円筒状に形成され、フレーム３の軸方向に沿ってフレーム３の後板部７から前側にリブ状に突出している。また、これら固定部12は、フレーム３の中心軸に対して互いに略等角度となるように、すなわちフレーム３の中心軸周りに約９０°ずつの間隔でそれぞれ設けられている。さらに、これら固定部12は、平面視で開口部５からフレーム３の中心軸側に半分程度が突出し、この開口部５から中心軸側に突出しない部分は、フランジ部６に切り欠き形成された半円弧状の切欠凹部13から露出している。このため、固定部12は、開口部５および切欠凹部13を介して、開口部５側に全体が露出している。

また、フレーム３の前端部には、図２に示すように、取付体としての長手板状のブリッジ部14がフレーム３の径方向に架け渡して開口部５の一部を覆うように取り付けられている。このブリッジ部14は、長手方向の両端部がフランジ部６の切欠凹部13の間に位置して設けられた図１に示す複数の螺子孔15に、図２に示す止め螺子16などにより取り付けられている。このため、ブリッジ部14をフレーム３に取り付けた状態で、切欠凹部13はブリッジ部14により閉塞されていない。

そして、ブリッジ部14の略中央には、略円板状の取付板部17が設けられている。この取付板部17の略中央には、前方に向けて略円筒状に突出し内周側にベアリング18を嵌合保持して収容する円筒状の取付筒部19が設けられている。なお、ブリッジ部14にて覆われていないフレーム３の開口部５およびブリッジ部14に設けられた図示しない円形開口が通風口となっている。

一方、モータ本体部４は、固定子としてのフィールドであるステータ21、このステータ21に設けられた回転子としての電機子であるアーマチュア22、および、フレーム３内に設けられた一対のブラシ機構部23を備えている。

ステータ21は、鉄板が多数積層されて板状に設けられた四角形状のステータコア24を有している。このステータコア24は、図１および図３に示すように、各辺部24a，24b，24c，24dのそれぞれの隣接部に、直線状に面取り形成した面取部25a，25b，25c，25dをそれぞれ有している。

面取部25aないし25dは、モータ本体部４をフレーム３内に収容した状態で開口部５の内周縁よりもフレーム３の中心軸側に位置し、かつ固定部12の中心軸付近に係合するように設けられている。換言すれば、ステータコア24の中心から各面取部25aないし25dの各点までの距離は、開口部５の内径寸法よりも若干小さく、フレーム３の中心軸側から固定部12の中心軸までの距離程度に設けられている。

さらに、ステータコア24の角部近傍には、切欠部26が切り欠き形成されている。この切欠部26は、辺部24aと面取部25a，25bとの隣接部、および、辺部24cと面取部25c，25dとの隣接部に、切欠部26a，26b，26c，26dを備えている。これら切欠部26aないし26dは、固定部12の螺子止め穴12aの内径寸法と略等しい径寸法を有する円弧の４分の１程度、すなわち中心角が約９０°分に相当する円弧状に形成されている。そして、切欠部26aないし26dは、モータ本体部４をフレーム３内に収容した状態で、各固定部12に対応するとともに、これら固定部12の螺子止め穴12aの内周の一部に沿って位置している。

そして、切欠部26aないし26dには、螺子31がそれぞれ取り付けられる。ここで、これら螺子31は、図４に示すように、外周面に螺旋状の雄螺子部32が設けられた細長円柱状の軸部33、この軸部33の軸方向の一端部に同軸状に一体に設けられ、軸部33よりも直径寸法が大きい、すなわち径大の円形板状の座金部34、および、この座金部34の軸部33と反対側に半球状に突出した頭部35をそれぞれ備えている。

軸部33は、切欠部26aないし26dの内径寸法よりも小さい外径寸法を有しており、これら切欠部26aないし26dに嵌合し、かつフレーム３の螺子止め穴12aにそれぞれ螺子止め固定される。

また、座金部34は、切欠部26aないし26dの内径寸法よりも大きい外径寸法を有しており、軸部33を螺子止め穴12aに螺子止めした状態でステータコア24の後端面に面状に一部が当接することで、ステータコア24をフレーム３に向けて軸方向に押さえて固定するものである。

さらに、頭部35は、図示しないが、螺子回しすなわちドライバなどの先端部に嵌合可能な溝部を有し、この溝部は、ドライバなどを嵌合させた状態で周方向に回すことで、螺子31を軸部33の軸方向に進退させるものである。

そして、座金部34および頭部35により、螺子頭部36が構成されている。

また、ステータコア24の中心部には、アーマチュア22が挿入される略四角形状の挿入孔部37が穿設されている。このため、ステータコア24は、枠状に設けられている。また、ステータコア24の挿入孔部37の辺部24a，24cに対向する部分には、ステータコア24の中心に向けてコイル巻回部37aがそれぞれ突出して設けられている。これらコイル巻回部37aは、先端部に向けて拡開され、かつ先端部にステータコア24の中心と軸心を一致させた円周に沿った凹弧状の嵌合凹部37bが切り欠き形成されている。さらに、これら嵌合凹部37bの両側方には、コイル嵌合部37cが凹状に設けられている。

また、ステータコア24の挿入孔部37には、図１に示すように、コイル保持台としてのリテーナ38が取り付けられている。このリテーナ38は、ステータコア24の挿入孔部37の内周、すなわちコイル巻回部37a、嵌合凹部37bおよびコイル嵌合部37cにそれぞれ沿った内周形状を有し、外周はステータコア24から外方に突出しないように設けられている。さらに、このリテーナ38は、ステータコア24のコイル巻回部37aの基端部近傍に設けられた図３に示す保持台取付孔39により所定位置に固定されている。そして、リテーナ38には、図示しないコイルがコイル嵌合部37c内に嵌合するように巻装され、これらコイルに通電することにより、ステータコア24に周方向に沿って磁路が形成され、このステータコア24の内周部に、複数の固定極すなわちＮ極およびＳ極が形成される。

さらに、ステータコア24の後端面には、図２に示すように、絶縁部材により略角筒状に形成された一対の端子台41が固定されている。これら端子台41は、フレーム３の径方向に位置してステータコア24に一体的にそれぞれ取り付けられている。また、これら端子台41内には、電源としての図示しない家庭用の商用交流電源に接続される端子42がそれぞれ設けられている。

これら端子42の一方は、端子台41の端面である表面に開口する挿入口43に臨んでそれぞれが接離可能に接触する一対の接触板部44を有している。また、端子42の他方は、略Ｌ字状に屈曲形成され、家庭用商用交流電源に接続される図示しない電源線の先端部に設けられたコネクタが接続可能となるように、端子台41の挿入口43から先端部が突出して設けられている。

アーマチュア22は、図２に示すように、ステータ21のステータコア24の内周側に、このステータコア24と軸心を一致させて同軸状に設けられている。また、このアーマチュア22は、回転軸としてのロータ軸45を軸心に備えている。このロータ軸45は、両端部がベアリング９，18に回転自在に軸支され、フレーム３内にこのフレーム３と略同軸上に配設されている。また、ロータ軸45のモータヘッド部８側のステータ21から露出する外周面には、導電性を有する円筒状の整流子46がロータ軸45と軸心を一致させて配設されている。

そして、ブラシ機構部23は、フレーム３の径方向に位置し、螺子などによりフレーム３に固定されている。また、これらブラシ機構部23は、アーマチュア22の整流子46に摺接するカーボンブラシ47と、このカーボンブラシ47を保持するブラシ保持器48とを有している。

このブラシ保持器48は、長手方向をロータ軸45の軸方向に略直交する方向に支持され、かつ、一部をフレーム３の外側に突出した状態で支持されている。

そして、カーボンブラシ47がブラシ保持器48に設けられたばねなどの付勢手段により押圧されて整流子46に摺接することにより、カーボンブラシ47と整流子46とが互いに電気的に導通するようになっている。

一方、ブリッジ部14の前側、すなわちモータ本体部４と反対側には、整流手段としてのディフューザ51が設けられ、このディフューザ51の前方には、ファン52が回転可能に設けられている。

ディフューザ51は、フレーム３の開口部５を閉塞するように、ブリッジ部14の取付板部17に取り付けられている。また、このディフューザ51には、略円板状の円板部53を有している。この円板部53は、周縁に略三角形状の周縁切欠部54が等間隔で複数切り欠き形成されている。また、この円板部53は、ブリッジ部14の取付筒部19を嵌合する貫通孔55を開口した略円筒状の胴体部56を中央部に備えている。

また、円板部53のファン52に対向する面には、この円板部53に対して略垂直に設けられた円弧壁状の上流整流板61が設けられている。この上流整流板61は、ファン52の外周よりも外方に、所定の間隙を介して位置している。さらに、この上流整流板61は、平面渦巻き状に複数設けられており、周縁切欠部54に連続する案内風路62を区画形成する。

そして、円板部53の上流整流板61と反対側の面には、この円板部53に対して略垂直に設けられた円弧壁状の下流整流板63が設けられている。この下流整流板63は、上流整流板61と逆向きに平面渦巻き状に複数設けられ、流過風路64を区画形成する。

一方、ファン52は、電動機２によるロータ軸45の回転により回転して通風口から空気を吸い込んで吹出口11へと送風させるものであり、回転により生じる空気との摩擦により発生する熱に対して耐熱性を有し、回転の際の慣性、あるいは質量などを考慮して、例えばアルミニウム合金などにて形成されている。

また、ファン52は、フレーム３の径方向に沿って円板状に設けられた下部ファンプレート65と、この下部ファンプレート65に対してフレーム３の軸方向に所定の間隙を介して平行に対向する上部ファンプレート66とを備えている。

下部ファンプレート65には、中央部に電動機２のロータ軸45が嵌挿される嵌挿孔71が穿設されている。

上部ファンプレート66には、中央部に通風孔72が穿設されている。そして、この上部ファンプレート66は、通風孔72の周囲から、下部ファンプレート65に向けて拡径されている。

さらに、各ファンプレート65，66の間には、渦巻き状の複数の吸気風路73を区画形成する壁状の複数のファン翼74が一体的に設けられている。これらファン翼74は、ディフューザ51の上流整流板61と逆方向に平面渦巻き状に設けられている。

そして、フレーム３のフランジ部６の外周部には、略円筒状のファンカバー75が嵌合されている。このファンカバー75は、ファン52を覆うとともに、前面の中央部に、ファン52の通風孔72に対向する吸気口76が開口形成されている。また、このファンカバー75の後面には、後部開口部77が全面に開口形成されている。

次に、上記一実施の形態の組立動作を説明する。

まず、ステータコア24を製造する際には、図５に示すように、鉄板を多数積層した部材Ｓの長手方向に一のステータコア24の切欠部26a，26bとなる部分と、他のステータコア24の切欠部26d，26cとなる部分との形状が、それぞれ半円弧状に連続するように各ステータコア24をプレス成形した後、一のステータコア24の切欠部26a，26bとなる部分の間、すなわち他のステータコア24の切欠部26d，26cとなる部分の間の切断線Ｌに沿って部材Ｓを幅方向に切断する。

また、電動送風機１を組み立てる際には、ステータコア24の挿入孔部37にリテーナ38を装着した後、コイルを巻回し端子台41を取り付けたステータ21をフレーム３内に挿入し、アーマチュア22をステータ21内に挿入する。

そして、ステータ21のステータコア24の切欠部26aないし26dを、フレーム３の固定部12の螺子止め穴12aに位置合わせし、螺子31の軸部33を切欠部26aないし26dに嵌合させつつこれら螺子止め穴12aにそれぞれ螺子止めすることで、螺子31の螺子頭部36の座金部34の一部が切欠部26aないし26dに嵌合した状態でステータコア24の後端面に当接し、ステータ21、リテーナ38、端子台41およびアーマチュア22をフレーム３内に固定する。

この後、電動機２のフレーム３のフランジ部６の螺子孔15にブリッジ部14を止め螺子16などで取り付け、このブリッジ部14にディフューザ51、ファン52を順次取り付けて、ファンカバー75でこれらディフューザ51およびファン52を覆ってファンカバー75をフレーム３のフランジ部６の外周部に取り付け、電動送風機１を完成する。

次に、上記一実施の形態の動作を説明する。

図示しない電気掃除機の本体内に収容した電動送風機１を、適宜駆動させて掃除する。この電動送風機１の駆動は、モータ本体部４にブラシ機構部23を介して供給される電力によりモータ本体部４がロータ軸45とともにファン52をファン翼74の渦巻き方向に回転させる。

このファン52の回転により、吸気口76から空気が吸気され、ファン52の通風孔72から下部ファンプレート65および上部ファンプレート66とファン翼74とで区画される吸気風路73内に吸気流として流れ、ファン52の外周側に外方に向けて吹き出される。

この吸気流がファン52内の吸気風路73を流通する際、吸気流はファン52の回転方向と反対側の面であるファン翼74の渦巻き状に湾曲する内側の面に沿って流れ、外周から吹き出される。

さらに、ファン52の外周から吹き出された吸気流は、対向するディフューザ51の上流整流板61にて案内されて案内風路62を渦巻き状に円板部53の外周側に流過する。

そして、円板部53の外周側に流過した吸気流は、周縁切欠部54を介して円板部53の裏面側に流過し、下流整流板63にて案内されて流過風路64を流過し、渦巻き状にディフューザ51の中心に向けて流れ、ディフューザ51の裏面側に位置する電動機２のフレーム３の開口部５である通風口からフレーム３内に流入し、モータ本体部４を冷却しつつ流過して吹出口11から排気される。

上述したように、上記一実施の形態では、外周が四角形の角を面取りしたステータコア24の角部近傍に切欠部26aないし26dを設け、これら切欠部26aないし26dに螺子31の軸部33を嵌合させてこれら螺子31を螺子止め穴12aに螺子止めしてフレーム３に固定するとともに、螺子31の螺子頭部36の座金部34でステータコア24を押さえる構成とした。

このため、ステータコアの各辺部に螺子の座金部を当接させてステータをフレームに固定する従来の場合と比較して、螺子31の座金部34がステータコア24の後端面に、より多くの面積で当接するので、これら螺子31によりステータ21をフレーム３に確実に固定できるとともに、ステータコアに螺子止め用の孔部を穿設する従来の場合と比較して、ステータコア24を必要以上に大きくすることがなく、電動機２および電動送風機１の小型化に対応できる。

また、ステータコア24を製造する際には、円弧状の切欠部26を設けた部分から部材Ｓを切断線Ｌに沿って切断できる。このため、切欠部26が、部材Ｓの長手方向に切断線Ｌが若干ずれた場合のマージンとなり、図６に示すようにステータコア24の中心からの距離がフレーム３の開口部５の内径寸法よりも大きい突起Ａが形成されることがないので、電動機２を組み立てる際に、ステータコア24をフレーム３の開口部５から容易にフレーム３内に収容でき、製造性を向上できる。

さらに、切欠部26は、ステータコア24の角部近傍に設けているので、ステータコア24に形成される磁路が狭くなることをも防止できる。

そして、切欠部26を固定部12の螺子止め穴12aの内径寸法と略等しい径寸法を有する円弧状とすることで、螺子31でステータ21をフレーム３に螺子止めした際に、ステータコア24を容易に位置決めできる。

また、座金部34を有する螺子31でステータコア24を螺子止めするので、座金部のない螺子を用いる場合と比較して、ステータコア24の後ろ端面に当接する螺子頭部36の面積を大きくすることができ、ステータ21をより確実にフレーム３に固定できる。

なお、上記一実施の形態において、電動送風機１の細部は、上記構成に限定されない。

また、螺子31として座金部34のないものを用いる場合には、頭部35にてステータコア24を押さえることで、座金部34があるものを用いる場合と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、電動機２は、電動送風機１に用いるものとして説明したが、水、あるいは空気以外の気体などの流動体を搬送するブロワ、あるいはポンプなどにも対応させて適用できる。このため、ディフューザ51、あるいはファン52の構成なども、上記構成以外の様々な構成が可能である。

本発明の一実施の形態の電動機を示す平面図である。 同上電動機を備えた電動送風機を示す一部を切り欠いた側面図である。 同上電動機のステータコアを示す平面図である。 同上電動機の螺子を示す側面図である。 同上ステータコアの製造工程の一部を示す平面図である。 従来例の電動機のステータコアを示す平面図である。

符号の説明

１ 電動送風機
２ 電動機
３ フレーム
21 ステータ
24 ステータコア
26 切欠部
31 螺子
36 螺子頭部
52 ファン

Claims (2)

1. 略筒状のフレームと、
   外周が多角形状のステータコアを備え、前記フレーム内に収容されるステータと、
   前記ステータコアの角部近傍に設けられた切欠部と、
   この切欠部に少なくとも一部が嵌合して前記フレームに固定されるとともに、螺子頭部の一部が前記ステータコアを押さえる螺子と
   を具備したことを特徴とした電動機。
2. 請求項１記載の電動機と、
   この電動機により回転されるファンと
   を具備したことを特徴とした電動送風機。

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