JP2010041756A

JP2010041756A - 電動機

Info

Publication number: JP2010041756A
Application number: JP2008198756A
Authority: JP
Inventors: Tadao Matsuoka; 忠雄松岡
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】回転子の回転時に発生する振動によるフレームの振動を抑制できる電動機を提供する。
【解決手段】固定子11の収容空間18に回転子12を設ける。固定子11をフレーム７，８により両端面側から挟持する。フレーム７，８に、回転子12の回転軸21を回転自在に軸支する軸受部49，68を設ける。フレーム７の固定子11のフィールドコア16の端面との接触面を除く位置に、固定子11側と電源部側とを電気的に接続する接続部46を設ける。フレーム７と固定子11の両端面との接触面積が接触部46により狭くなることがないので、フレーム７，８により固定子11のフィールドコア16を両端面側から確実に挟持固定でき、回転子12の回転時に発生する振動によるフレーム７の振動を抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定子側と電源部側とを電気的に接続する接続部を備えた電動機に関する。

従来、例えば電気掃除機などに用いられる電動送風機は、電動機であるモータと、このモータにより回転駆動される遠心ファンとを備えている。モータは、固定極を内周側に形成するステータとも呼ばれる固定子の中央側に開口された収容空間内に、ロータ(アーマチュア)とも呼ばれる回転子を回転自在に配置し、このロータに巻回したアーマチュアコイルと電気的に接続されたコンミュテータとも呼ばれる整流子を回転子と一体的に設けて、この整流子の外周面に対して、電源側に接続され互いに対向配置された対をなすカーボンブラシの先端側を摺接させることにより、アーマチュアコイルに流れる電流の向きが順次切り換わることで、固定子側の固定極との間での磁気的な吸引と反発との繰り返しによって回転子が回転するように構成されている。このモータは、回転子の回転軸の両端側を回転自在に挟持する軸受部をそれぞれ備えた１対のフレームに保持されている。これらフレームは、固定子を両端面側から挟持している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００８−３５６６８号公報（第４頁、図２）

しかしながら、上述のモータでは、固定子を外部の電源部などと電気的に接続するための端子を取り付ける接続部である端子台部が、固定子の一端側のフレームとの接触面と同じ面に配置されているため、固定子と一端側のフレームとの接触面積を大きく取りにくい。このため、回転子の回転により発生する力(振動)により、一端側のフレームの固定子との接触面を支点として一端側のフレームが振動するという問題点を有している。

そして、このようにフレームが振動することにより、このフレームに取り付けられたカーボンブラシと整流子との間に発生するスパークが大きくなり、モータの性能、寿命および信頼性などに好ましくない影響を与えるおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、回転子の回転時に発生する振動によるフレームの振動を抑制できる電動機を提供することを目的とする。

本発明は、固定子を両端面側から挟持する対をなすフレームと、これら対をなすフレームにそれぞれ設けられ、固定子の中央側の収容空間に配置された回転子の回転軸を回転自在に軸支する軸受部と、フレームのいずれか一方の固定子の端面との接触面を除く位置に設けられ、少なくとも固定子側と電源部側とを電気的に接続する接続部とを具備したものである。

本発明によれば、回転子の回転軸を回転自在に軸支する軸受部をそれぞれ備えた対をなすフレームのいずれか一方の固定子の端面との接触面を除く位置に、少なくとも固定子側と電源部側とを電気的に接続する接続部を設けることにより、フレームと固定子の両端面との接触面積が接触部により狭くなることがないので、フレームにより固定子を両端面側から確実に挟持固定でき、回転子の回転時に発生する振動によるフレームの振動を抑制できる。

以下、本発明の一実施の形態の電動機の構成を図１ないし図５を参照して説明する。

図１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、あるいは産業用ブロワなどに用いられるものである。また、この電動送風機１は、電動機であるモータ２と、このモータ２に接続された遠心ファン３と、これらモータ２と遠心ファン３との間に位置する整流板であるディフューザ４とを備えている。なお、以下、便宜的に、モータ２側を上側、遠心ファン３側を下側として説明する。

モータ２は、本体部であるモータ本体部６と、このモータ本体部６を挟持する対をなすフレーム７，８と、フレーム７に取り付けられた一対のブラシ装置９とを有している。

モータ本体部６は、平面視で枠状の固定子11の内方に、回転子12が配置されて構成されている。

固定子11は、ステータ、あるいはフィールドとも呼ばれるもので、図１および図５に示すように、固定子本体としての平面視四角形状のフィールドコア16と、このフィールドコア16の所定位置に巻回された界磁巻線17とを有し、フレーム７，８間に挟持されている。

フィールドコア16は、鉄板を多数積層して平面視で略四角形状に形成され、中央側に、回転子12が挿入される開口部である収容空間18が開口されている。この収容空間18は、内周側が回転子12の外周面に所定の間隙を介して対向している。

界磁巻線17は、フィールドコア16の収容空間18の周囲に固定極であるＮ極およびＳ極を形成するもので、収容空間18の内縁部に巻回されている。

また、回転子12は、ロータ、あるいは電機子すなわちアーマチュアとも呼ばれるもので、図１に示すように、回転中心となる出力軸である回転軸21と、この回転軸21と一体に設けられた整流子22および回転子本体としてのアーマチュアコア23とを一体的に有している。

回転軸21は、軸方向の一端部である下端部が、ディフューザ４に挿通され、この下端部に遠心ファン３が接続されている。

整流子22は、外周に複数の整流子片28を備えており、回転軸21の上端側に位置し、これら整流子片28がブラシ装置９の先端部と摺接している。

アーマチュアコア23は、例えば複数の鉄板を積層して形成された鉄心部と、この鉄心部の両端部を挟む絶縁体とにより構成され、整流子22よりも下方に位置して固定子11の内周側に配置されている。また、このアーマチュアコア23には、アーマチュアコイル35が巻回され、アーマチュアコイル35の各端部が整流子22の整流子片28にそれぞれ電気的に接続されている。アーマチュアコイル35は、固定子11の界磁巻線17により形成される固定極に対して磁気的に吸引あるいは反発される回転極であるＮ極あるいはＳ極を形成するものである。

一方の(上側の)フレーム７は、図１、図３および図４に示すように、平面視で四角形状の(第１)フレーム本体41と、このフレーム本体41の上部に突出したモータヘッド部42と、フレーム本体41の互いに対向する辺部から下方に向けてそれぞれ突出した固定子挟持部としての脚部43，43とを有している。したがって、脚部43，43間の部分が、モータ本体部６の一部を外部に露出させる開口としての冷却開口44となっている。また、フレーム本体41と各脚部43とに亘って、ブラシ装置９を着脱可能なブラシ取付部45がそれぞれ形成されている。さらに、フレーム本体41の平面視での対角位置でかつ脚部43，43の側部、および、各ブラシ取付部45には、端子設置部である接続部46，47が形成されている。

フレーム本体41は、整流子22近傍の周囲を覆うように形成されている。

モータヘッド部42は、平面視で円形状に形成され、フレーム本体41の中央部に位置している。また、このモータヘッド部42内には、回転軸21の上端側を回転自在に保持する(第１)軸受体としての(第１)ベアリング48が収容されており、このベアリング48とモータヘッド部42とにより、(第１)軸受部49が構成されている。

各脚部43は、下端面が平坦状に形成されており、この下端面が、フレーム７，８により固定子11を上下から挟持した状態で、この固定子11のフィールドコア16の互いに対向する辺部に沿う平坦状の上側の端面である(第１)固定子側接触面51(図５)と接触する接触面としての(第１)フレーム側接触面52となっている。また、各脚部43には、略中央部に、フレーム７，８を固定子11のフィールドコア16の固定子側接触面51に厚み方向に穿設されたねじ孔53とともにねじ54によってねじ止めするためのねじ止め孔部55が形成されている。

冷却開口44は、フィールドコア16よりも上方に位置するアーマチュアコイル35の上側の部分を露出するように形成されている。

各ブラシ取付部45は、ねじ止め孔部55を避ける位置から、脚部43，43の面方向に対して平面視で傾斜した方向に沿って長手状に形成されており、その長手方向すなわち軸線方向がモータヘッド部42の平面視での中心方向に向けられている。また、各ブラシ取付部45は、整流子22の側方に対向する位置でフレーム７の内部へと連通している。さらに、このブラシ取付部45は、フレーム本体41の上側に連通して形成されており、ブラシ装置９を上側へと取り外し可能となっている。

一方の接続部46は、脚部43のねじ止め孔部55に対してブラシ取付部45と反対側の位置に形成されている。また、これら一方の接続部46は、脚部43のフレーム側接触面52を除く位置、例えばフレーム側接触面52よりも上方の位置に配置されている。さらに、これら一方の接続部46には、上方から(第１)接続端子57がそれぞれ挿入固定されている。各端子57には、アーマチュアコイル35の端部が電気的に接続されるとともに、図示しない電源部が電気的に接続される。

他方の接続部47は、各ブラシ取付部45の外側の端部に位置している。このため、これら他方の接続部47は、脚部43のフレーム側接触面52を除く位置、すなわちフレーム側接触面52よりも上方の位置に配置されている。また、これら他方の接続部47には、上方から図示しない(第２)接続端子がそれぞれ挿入固定されている。この接続端子は、下側にアーマチュアコイル35の端部が電気的に接続され、上側がブラシ取付部45内に露出している。

他方の(下側の)フレーム８は、平面視で四角形状の(第２)フレーム本体61と、このフレーム本体61の下部に突出した軸受体収容部としてのベアリング収容部62と、フレーム本体61の両側からそれぞれ上方に突出した受け部としての突出受け部63，63とを有している。

フレーム本体61には、ディフューザ４をねじ64によりねじ止めするためのねじ孔65が上下方向に穿設されている。

ベアリング収容部62は、平面視で円形状に形成され、フレーム本体61の中央部に位置している。また、このベアリング収容部62内には、回転軸21の下端側を回転自在に保持する(第２)軸受体としての(第２)ベアリング67が収容されており、このベアリング67とベアリング収容部62とにより、(第２)軸受部68が構成されている。さらに、このベアリング収容部62は、ディフューザ４に挿入され、このディフューザ４を固定する部分となっている。

突出受け部63は、上端側に平坦状のフランジ部69が突出して形成されており、このフランジ部69の上端面が、フレーム７，８により固定子11を上下から挟持した状態で、この固定子11のフィールドコア16の互いに対向する辺部に沿う平坦状の下側の端面である(第２)固定子側接触面70と接触する(第２)フレーム側接触面71となっている。また、各フランジ部69には、フレーム７，８を上記ねじ54によってねじ止めするためのねじ孔部72が形成されている。

また、各ブラシ装置９は、図１および図２に示すように、長手状のカーボンブラシ74と、このカーボンブラシ74の長手方向の一端側を保持するブラシ保持器75とを有し、ブラシ保持器75とともにカーボンブラシ74が一方のフレーム７の各ブラシ取付部45に挿入され、図示しない押さえ板によりこのブラシ取付部45に固定されている。そして、ブラシ装置９は、カーボンブラシ74の長手方向の他端側が図示しない付勢手段であるばねの付勢により整流子片28に弾性的に摺接して電気的に接続されている。さらに、カーボンブラシ74は、ブラシ保持器75に取り付けられた図示しない端子に電気的に接続されており、この端子は、カーボンブラシ74とともにブラシ保持器75を取り付けた状態で、他方の接続部47の接続端子の上側と接触して電気的に接続されることにより、カーボンブラシ74が電源部と電気的に接続されるように構成されている。

ディフューザ４は、遠心ファン３からの風を整流してモータ２側へと流すもので、モータ２と遠心ファン３との間に位置し、中央部に形成された保持孔部76に他方のフレーム８のベアリング収容部62が挿入され、この保持孔部76の側方に形成されたねじ止め孔77に挿入された上記ねじ64により他方のフレーム８に固定されている。また、このディフューザ４のモータ２側(上側)である一端面には、リブ状の複数の整流ブレード78が平面視で渦巻状に形成されている。整流ブレード78は、風を外周側から内周側へと導くように形成されている。

遠心ファン３は、回転軸21の下端部に設けられ、この回転軸21と一体的に回転する。また、遠心ファン３は、円板状に設けられた上部ファンプレート81、この上部ファンプレート81に対して所定の間隙を介して略平行に対向し通風孔82を備えた下部ファンプレート83、および、これらファンプレート81，83の間に一体に設けられた平面視で渦巻状のファン翼84を備えている。さらに、この遠心ファン３は、ディフューザ４の下側に取り付けられるファンカバー85によって覆われている。このファンカバー85の中心部には、このファンカバー85をディフューザ４に取り付けた状態で遠心ファン３の通風孔82に気密に接続される円形状の吸込口86が開口形成されている。

次に、上記一実施の形態の組み立て方法を説明する。

ディフューザ４に対して他方のフレーム８を、ねじ止め孔77およびねじ孔65によりねじ64をねじ止めすることで固定し、他方のフレーム８の突出受け部63のフレーム側接触面71上に、界磁巻線17をフィールドコア16に巻回した固定子11を載置する。

この状態で、アーマチュアコイル35および整流子22などを固定した回転子12の回転軸21の両端をベアリング48，67に挿入し、ベアリング67を他方のフレーム８のベアリング収容部62内に挿入するように回転子12をフィールドコア16の収容空間18内に配置する。

このとき、アーマチュアコイル35の端部をそれぞれ外方に引き出しておく。

さらに、一方のフレーム７を固定子11の上側から、脚部43，43のフレーム側接触面52をフィールドコア16の固定子側接触面51に面接触させるように被せた後、ねじ止め孔部55、ねじ孔53およびねじ孔部72によりねじ54をねじ止めすることで、フレーム７，８によって上下から固定子11のフィールドコア16を挟持固定する。

この後、引き出していたアーマチュアコイル35のリード線Ｌの端部を接続部46，47に接続し、接続部46に一方の接続端子57を挿入して取り付けるとともに、他方の接続部47に接続端子を挿入して取り付ける。

また、各ブラシ取付部45に、組み立てたブラシ装置９をそれぞれ取り付けると、このブラシ装置９の端子が他方の接続端子に電気的に接続される。この状態で、押さえ板を各ブラシ装置９の上側からブラシ取付部45に固定することで、ブラシ装置９をブラシ取付部45に固定する。

そして、回転軸21に遠心ファン３を取り付け、この遠心ファン３を覆うようにファンカバー85をディフューザ４に取り付ける。

次に、上記一実施の形態の動作を説明する。

固定子11では、電源部から供給された電源により、界磁巻線17およびフィールドコア16を介して、Ｎ極およびＳ極の固定極が収容空間18に臨んで周方向に交互に形成される。

回転子12では、電源部から供給された電源がカーボンブラシ74を介して整流子22へと供給されることで、この整流子22の整流子片28と接続されたアーマチュアコイル35にそれぞれＮ極、あるいはＳ極の回転極が発生する。

この結果、固定子11側の固定極に対して回転子12側の回転極が磁気的に吸引・反発することで、収容空間18内で回転子12が周方向に回動する。

そして、回転子12の回転に伴い、カーボンブラシ74に接触する整流子22の整流子片28が変化することにより、アーマチュアコイル35に形成される回転極の極性が切り換わることで、固定子11側の固定極との磁気的な吸引・反発がさらに継続されて、回転子12がさらに回動する。

これら動作を繰り返すことで、回転子12が周方向に継続して回転する。

この回転子12の回転に伴い、回転軸21に接続された遠心ファン３が回転し、ファンカバー85の吸込口86から通風孔82を介して空気をファンプレート81，83間に吸い込み、この吸い込んだ空気をファン翼84から外周方向へと吹き出す。

このファン翼84から吹き出された空気は、ディフューザ４の外周側から整流ブレード78側へと流入し、これら整流ブレード78によってディフューザ４の中心側へと渦巻状に整流されながら排気される。

上述したように、上記一実施の形態によれば、回転子12の回転軸21を回転自在に軸支する軸受部49，68をそれぞれ備えたフレーム７，８のうち、一方のフレーム７の固定子11のフィールドコア16の固定子側接触面51との接触面であるフレーム側接触面52を除く位置に、固定子11側と電源部側とを電気的に接続する接続部46，47を設けることにより、フレーム７と固定子11のフィールドコア16の両端面との接触面積が接触部46，47により狭くなることがないので、フレーム７，８により固定子11のフィールドコア16を両端面側から確実に挟持固定でき、回転子12の回転により発生する力(振動)による一方のフレーム７とフィールドコア16との接触面(固定子側接触面51およびフレーム側接触面52)を支点とした一方のフレーム７の振動を抑制できる。

そして、このように整流子22側に位置しカーボンブラシ74を有するブラシ装置９を固定した一方のフレーム７の振動を抑制できることにより、整流子22とカーボンブラシ74との間に発生するスパーク(火花)が改善され、モータ２の性能、使用寿命および信頼性がそれぞれ向上する。

なお、上記一実施の形態において、接続部46，47は、フレーム側接触面52を除く一方のフレーム７の任意の位置に形成することが可能である。

また、モータ２は、電動送風機１以外の任意の機器に用いるものでもよい。

本発明の一実施の形態の電動機を備えた電動送風機を一部を切り欠いて示す側面図である。同上電動送風機を示す平面図である。同上電動機の一方のフレームを示す側面図である。同上一方のフレームを示す平面図である。同上電動機の固定子を示す平面図である。

符号の説明

２電動機であるモータ
７，８フレーム
11 固定子
12 回転子
18 収容空間
21 回転軸
46，47 接続部
49，68 軸受部

Claims

収容空間を中央側に備えた固定子と、
回転軸を備え、前記固定子の収容空間に配置された回転子と、
前記固定子を両端面側から挟持する対をなすフレームと、
これら対をなすフレームにそれぞれ設けられ、前記回転子の回転軸を回転自在に軸支する軸受部と、
前記フレームのいずれか一方の前記固定子の端面との接触面を除く位置に設けられ、少なくとも前記固定子側と電源部側とを電気的に接続する接続部と
を具備したことを特徴とした電動機。