JPH1051994A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁力によるヨークハウジングの変形を抑制
してモータの騒音低減を図る。 【解決手段】 第１エンドフレーム１０の保持部１０ａ
の中心から回転子１の径外方に延び、かつ、第１エンド
フレーム１０の長手方向と平行なエンドフレーム基準線
１００が、永久磁石３、４の円周方向端部のうち、回転
子１の回転方向後退側の端部３ｂ、４ｂと保持部１０ａ
の中心とを結ぶ第３基準線分１０４と一致させる。これ
により、最大圧縮変形する第３基準線分１０４方向にて
ヨークハウジング７の変形を抑制することができる。し
たがって、ヨークハウジング７の振動振幅を小さくする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機（以下、
モータと呼ぶ。）に関するもので、小型送風機のファン
駆動用に用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型送風機のファン駆動用のモー
タとしては、例えば図８に示すように、円弧状の断面を
有する２つの永久磁石３、４と、この永久磁石３、４が
発生する磁束の磁路をなす円筒状のヨークハウジング７
と、このヨークハウジング７の軸方向両端側に形成され
た開口部７ａを渡すように配置された橋状のエンドフレ
ーム１０とから構成されている。

【０００３】そして、このモータは、開口部７ａに橋状
のエンドフレーム１０を配置することにより、ヨークハ
ウジング７内外を連通させ、ファンの回転とともに発生
する気流の一部をヨークハウジング７内を流通させてモ
ータの冷却を図るものである。以下、上記構造を有する
モータを開放型モータと呼ぶ。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、開放型モー
タは、エンドフレーム１０が開口部７ａ全面を覆うよう
に閉塞したモータ（以下、密閉型モータと呼ぶ。）に比
べて、騒音が大きいという問題を従来から有していた。
そこで、発明者は、開放型モータが密閉型モータに比べ
て騒音が大きくなる原因を究明すべく種々の研究調査を
行った。以下に、その概要を述べる。

【０００５】すなわち、モータの騒音発生の主な原因と
しては、回転子１の回転に伴うヨークハウジング７およ
びエンドフレーム１０の振動があり、特に開放型モータ
では、ヨークハウジング７の振動による騒音の影響が大
きい。ところで、モータの原理は周知の如く、永久磁石
や電磁石等によって形成された磁界中に配置された回転
子の巻線に通電した際に、巻線に流れる電流（電子）に
作用する電磁力を回転子を回転駆動させる回転力に変換
するものである。そして、この電磁力は、回転子１を回
転駆動させるのみならず、ヨークハウジング７にもその
力を及ぼしヨークハウジング７を変形させる。この変形
の一因として、回転子の回転により整流子のセグメント
とブラシとが切り替わる際の電流値の変化（電流リップ
ル）により、ヨークハウジング７の変形量が変化し、ヨ
ークハウジング７に振動が発生する。

【０００６】そして、ヨークハウジング７の固有振動モ
ードと、前述の電磁力よるヨークハウジング７の変形モ
ードとが一致すると、ヨークハウジング７の振動振幅が
大きくなり、騒音が大きくなる。さらに、開放型モータ
のヨークハウジング７は、開口部全体がエンドフレーム
によって覆われていないので、密閉型モータのヨークハ
ウジングに比べて剛性が低く、このため、開放型モータ
の騒音は、密閉型モータに比べて大きくなってしまう。

【０００７】本発明は、上記点に鑑み、ヨークハウジン
グの振動振幅を小さくして開放型モータの騒音低減を図
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１、
２に記載の発明では、エンドフレーム（１０、１２）の
保持部（１０ａ、１２ａ）の中心から回転子（１）の径
外方に延び、かつ、エンドフレーム（１０、１２）の長
手方向と平行なエンドフレーム基準線（１００、１０
１）は、保持部（１０ａ、１２ａ）の中心と複数個の永
久磁石（３、４）の間に形成された隙間（５、６）の円
周方向中心とを結ぶ第１基準線分（１０２）と、この第
１基準線分（１０２）を保持部（１０ａ、１２ａ）の中
心周りに回転子（１）の回転方向に９０°回転した第２
基準線分（１０３）との間に位置することを特徴とす
る。

【０００９】これにより、後述するように、ヨークハウ
ジング（７）に作用する電磁力のうち径方向成分が大き
くなる第１および第２基準線分（１０２、１０３）間の
ヨークハウジング７の変形を抑制することができる。し
たがって、ヨークハウジング（７）の振動振幅を小さく
することができるので、回転電機の騒音低減を図ること
ができる。

【００１０】また、エンドフレーム基準線（１００、１
０１）を第１および第２基準線分（１０２、１０３）と
の間に位置するように、エンドフレーム（１０、１２）
を開口部（７ａ、７ｂ）配置するといった簡便な手段に
て、回転電機の騒音低減を図ることができるので、回転
電機の製造原価上昇を防止して騒音低減を図ることがで
きる。

【００１１】請求項２に記載の発明では、エンドフレー
ム基準線（１００、１０１）は、永久磁石（３、４）の
円周方向端部のうち、回転子（１）の回転方向後退側の
端部（３ｂ、４ｂ）と保持部（１０ａ、１２ａ）の中心
とを結ぶ第３基準線分（１０４）と略平行であることを
特徴とする。これにより、後述するように、最大圧縮変
形する第３基準線分（１０４）方向にてヨークハウジン
グ（７）の変形を抑制することができる。したがって、
ヨークハウジング（７）の振動振幅を有効に小さくする
ことができるので、回転電機の騒音をより一層低減する
ことができる。

【００１２】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１は、本実施形態に係る回転電機
（以下、モータ呼ぶ。）の軸方向断面を示しており、１
は冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）をコア部１ａの芯材として
銅線等の巻線が巻かれて回転力を発生する回転子であ
る。２は回転子１に形成された整流子１ｂに電源からの
電力を供給するブラシであり、３、４は円弧状の断面形
状を有するフェライト系の永久磁石である。そして、両
永久磁石３、４は、図２、３に示すように、永久磁石
３、４の円周内壁面３ａ、４ａを回転子２に面した状態
で、円周方向に所定の隙間５、６を有して配置されてい
る。

【００１４】また、７は永久磁石３、４が接着剤にて固
定されるとともに、永久磁石３、４が発生する磁束の磁
路を形成するヨークハウジングであり、このヨークハウ
ジング７は、軸方向両端側に開口部７ａ、７ｂを有する
ように冷間圧延鋼板を円筒状に曲げて形成されたもので
ある。そして、このヨークハウジング７は樹脂製のケー
シング８内に圧入されており、このケーシング８には、
モータを被組付部材にねじ等で組付けるためのステー９
が一体に形成されている。

【００１５】なお、ケーシング８のうち開口部７ｂ側に
は、空気をヨークハウジング７内に導入する導入口８ａ
が形成されており、この導入口８ａは、回転子１の径外
方に向けて開放している。また、図１、２中の１０は、
ヨークハウジング７内に空気が流通するようにヨークハ
ウジング７内外を連通させた状態で開口部７ａを渡す橋
状の第１エンドフレームであり、この第１エンドフレー
ム１０には、回転子１の回転軸１ｃの一端を回転可能に
支持する軸受１１を保持する保持部１０ａが形成されて
いる。

【００１６】なお、第１エンドフレーム１０は、ブラシ
２を保持するブラシホルダを兼ねており、このエンドフ
レーム１０は熱硬化性樹脂にて成形されている。図１、
３中の１２は、回転軸１ｃの他端を回転可能に支持する
軸受１３を保持する保持部１２ａが形成された冷間圧延
鋼板（ＳＰＣＣ）にて形成された橋状の第２エンドフレ
ームであり、この第２エンドフレーム１２も第１エンド
フレームと同様に、ヨークハウジング７内外を連通させ
た状態で開口部７ｂを渡すようにして開口部７ｂに配置
されている。

【００１７】また、両エンドフレーム１０、１２は、図
２、３に示すように、両保持部１０ａ、１２ａの中心か
ら回転子１の径外方に延び、かつ、両エンドフレーム１
０、１２の長手方向と平行な両エンドフレーム基準線１
００、１０１が、両保持部１０ａ、１２ａの中心と隙間
５、６の円周方向中心とを結ぶ第１基準線分１０２と、
この第１基準線分１０２を保持部１０ａ、１２ａの中心
周りに回転子１の回転方向に９０°回転した第２基準線
分１０３との間に位置するようにヨークハウジング７に
かしめ固定されている。

【００１８】次に本実施形態の特徴を述べる。発明者
は、ヨークハウジング７が受ける径方向成分の電磁力を
有限要素法によって数値解析したところ、図４に示すよ
うに、第１および第２基準線分１０２、１０３との間、
すなわち０°〜９０°の間にヨークハウジング７の径方
向成分の電磁力が最大値となる箇所が存在することを確
認した。

【００１９】そして、本実施形態によれば、上述のよう
に、第１および第２基準線分１０２、１０３との間に両
エンドフレーム基準線１００、１０１が位置しているの
で、ヨークハウジング７に作用する電磁力のうち径方向
成分の力が大きくなる第１および第２基準線分１０２、
１０３間のヨークハウジング７の変形を抑制することが
できる。したがって、ヨークハウジング７の振動振幅を
小さくすることができるので、モータの騒音低減を図る
ことができる。

【００２０】また、両エンドフレーム基準線１００、１
０１を第１および第２基準線分１０２、１０３との間に
位置するように、ヨークハウジング７に両エンドフレー
ム１０、１２を固定するといった簡便な手段にて、モー
タの騒音低減を図ることができるので、モータの製造原
価上昇を防止して騒音低減を図ることができる。なお、
上記数値解析に用いた諸元は、以下の通りである。

【００２１】 ヨークハウジング外径 ：７０ｍｍ 回転子１のコア部１ａの外径：５０ｍｍ スロット数 ：１２本 永久磁石の残留磁気 ：０．４０５（Ｔ） 巻線１ｄに流れる電流値 ：１８．８（Ａ） （第２実施形態）本実施形態は、両エンドフレーム１
０、１２をかしめ固定する位置を、さらに適正にすべく
検討したものである。

【００２２】すなわち、発明者は、上記解析結果に基づ
いてヨークハウジング７の変形量を計算したところ、図
５に示すように、電流変化によるヨークハウジング７の
径方向寸法の変形振幅は、永久磁石３、４の円周方向端
部のうち回転子１の回転方向後退側の端部３ｂ、４ｂに
て最大になることを発見し、その変形振幅量が最も小さ
くなるように設定した。

【００２３】そこで、本実施形態では、図６の（Ｂ）、
（Ｃ）に示すように、エンドフレーム基準線１００、１
０１が、永久磁石３、４の円周方向端部のうち、回転子
１の回転方向後退側の端部３ｂ、４ｂと保持部１０ａ、
１２ａの中心とを結ぶ第３基準線分１０４と略平行とな
るように両エンドフレーム１０、１２をヨークハウジン
グ７にかしめ固定されている。なお、本実施形態では、
エンドフレーム基準線１００、１０１と第３基準線分１
０４とは完全に一致している。

【００２４】上述のように、本実施形態によれば、ヨー
クハウジング７の径方向変形のうち最大圧縮変形する部
位に両エンドフレーム１０、１２が、かしめ固定されて
いるので、ヨークハウジング７の圧縮変形を有効に抑制
することができる。したがって、より有効にモータの騒
音低減を図ることができる。ところで、回転子１が正逆
両転する場合には、図６の（Ｄ）に示すように、エンド
フレーム１４をＸ状に形成し、そのエンドフレーム１４
の端部を両永久磁石３、４の円周方向端部に位置するよ
うに配置しても本発明を実施することができる。なお、
図６の（Ａ）〜（Ｄ）は、上述の実施形態に係るモータ
のＡ矢視（図１参照）を模式的に示したものである。

【００２５】また、エンドフレーム１０は、図６に示さ
れるような直線的なものに限定されるものではなく、図
７の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、曲線的なものであっ
てもよい。また、エンドフレーム１０の剛性を向上させ
るために、図７の（Ｂ）に示すように、紙面手前側もし
くは奥側に突出した突条のリブ１０ｂを形成してもよ
い。

【００２６】また、エンドフレーム１０にモータの冷却
性を向上させるために、通風穴を形成してもよい。ま
た、図７の（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、エンドフレー
ム１０の断面形状をコの字状としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る回転電機の軸方向
断面図である。

【図２】図１のＡ矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】回転電機の径方向成分の電磁力を示すチャート
である。

【図５】回転電機の径方向の変形量示すチャートであ
る。

【図６】エンドフレームの固定位置を示す図１のＡ矢視
に相当する側面図である。

【図７】エンドフレームの形状の変形例を示す図１のＡ
矢視に相当する側面図である。

【図８】従来技術に係る回転電機のエンドフレームの固
定位置を示すＡ矢視に相当する側面図である。

【符号の説明】

１…回転子、２…ブラシ、３、４…永久磁石、５、６…
空間、７…ヨークハウジング、８…ケーシング、９…ス
テー、１０…第１エンドフレーム、１１…軸受、１２…
第２エンドフレーム、１３…軸受。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源より電力を得て回転する回転子
   （１）と、 前記回転子（１）の円周方向に所定の隙間（５、６）を
   有して配置された複数個の永久磁石（３、４）と、 前記複数個の永久磁石（３、４）が固定され、前記永久
   磁石（３、４）が発生する磁束の磁路を形成するヨーク
   ハウジング（７）と、 前記ヨークハウジング（７）の軸方向端部に形成され、
   前記ヨークハウジング（７）内に空気を流通させる開口
   部（７ａ、７ｂ）と、 前記回転子（１）を回転可能に支持する軸受（１１、１
   ３）と、 前記軸受（１１、１３）を保持する保持部（１０ａ、１
   ２ａ）が形成され、前記開口部（７ａ、７ｂ）を渡す橋
   状のエンドフレーム（１０、１２）とを備え、 前記エンドフレーム（１０、１２）の前記保持部（１０
   ａ、１２ａ）の中心から前記回転子（１）の径外方に延
   び、かつ、前記エンドフレーム（１０、１２）の長手方
   向と平行なエンドフレーム基準線（１００、１０１）
   は、前記保持部（１０ａ、１２ａ）の中心と前記複数個
   の永久磁石（３、４）の間に形成された前記隙間（５、
   ６）の円周方向中心とを結ぶ第１基準線分（１０２）
   と、この第１基準線分（１０２）を前記保持部（１０
   ａ、１２ａ）の中心周りに前記回転子（１）の回転方向
   に９０°回転した第２基準線分（１０３）との間に位置
   することを特徴とする回転電機。
2. 【請求項２】 前記エンドフレーム基準線（１００、１
   ０１）は、前記永久磁石（３、４）の円周方向端部のう
   ち、前記回転子（１）の回転方向後退側の端部（３ｂ、
   ４ｂ）と前記保持部（１０ａ、１２ａ）の中心とを結ぶ
   第３基準線分（１０４）と略平行であることを特徴とす
   る回転電機。