JPWO2017175387A1 - ステータ、電動機、送風機、電気掃除機およびホール効果センサの取り付け方法 - Google Patents

ステータ、電動機、送風機、電気掃除機およびホール効果センサの取り付け方法 Download PDF

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Abstract

ステータは、軸線を中心とする周方向に延在する第1のヨーク部と、第1のヨーク部から軸線に向かって延在する第1のティースを有し、第1のティースは第1のヨーク部と反対の側に先端部を有する第1の分割コアと、周方向に延在する第2のヨーク部と、第2のヨーク部から軸線に向かって延在する第2のティースを有し、第2のティースは第2のヨーク部と反対の側に先端部を有する第2の分割コアと、第1のティースを囲むように配置され、第1のティースの先端部と第2のティースの先端部との間に第1の保持部を有する第1のインシュレータと、第2のティースを囲むように配置され、第1のティースの先端部と第2のティースの先端部との間に第2の保持部を有する第2のインシュレータと、第1の保持部および第2の保持部に保持されたホール効果センサとを備える。

Description

本発明は、ステータ、電動機、送風機、電気掃除機およびホール効果センサの取り付け方法に関する。
従来より、ロータに永久磁石を取り付けたインナーロータ型の電動機が知られている。この種の電動機には、ステータに、ロータの回転角度を検出するためのホール効果センサを取り付けたものがある。ホール効果センサは、永久磁石によって生じる磁束を検出する。ホール効果センサで検出した磁束の変化に基づき、永久磁石の極間がホール効果センサの位置を通過するタイミングを検知する。
ホール効果センサは、磁束を検出しやすいよう、できるだけ永久磁石の表面の近くに配置する必要がある。そのため、特許文献1に開示されたステータでは、ステータコアを、ロータを挟んで互いに対向する2つのC字形のステータ要素で構成し、2つのステータ要素をプラスチック製のブリッジで相互に固定し、そのブリッジに凹部を設けてホール効果センサを取り付けている。
特開2013−201893号公報(図1参照)
しかしながら、上記のステータでは、2つのステータ要素を互いに固定するブリッジを設けるため、部品数が増加する。
また、複数のステータ要素を円環状に配置した一般的なステータコアには、ブリッジは設けられていない。従って、ホール効果センサを固定する目的だけのためにブリッジを設けたのでは、製造コストが上昇する。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ステータにホール効果センサを取り付けるための構成を簡単にし、製造コストの上昇を抑制することを目的とする。
本発明のステータは、軸線を中心とする周方向に延在する第1のヨーク部と、第1のヨーク部から軸線に向かって延在する第1のティースを有し、第1のティースは第1のヨーク部と反対の側に先端部を有する第1の分割コアと、周方向に延在する第2のヨーク部と、第2のヨーク部から軸線に向かって延在する第2のティースを有し、第2のティースは第2のヨーク部と反対の側に先端部を有する第2の分割コアと、第1のティースを囲むように配置され、第1のティースの先端部と第2のティースの先端部との間に第1の保持部を有する第1のインシュレータと、第2のティースを囲むように配置され、第1のティースの先端部と第2のティースの先端部との間に第2の保持部を有する第2のインシュレータと、第1の保持部および第2の保持部に保持されたホール効果センサとを備える。
本発明のホール効果素子の取り付け方法は、第1のヨーク部と第1のティースとを有し、第1のティースが第1のヨーク部と反対の側に先端部を有する第1の分割コアと、第2のヨーク部と第2のティースとを有し、第2のティースが第2のヨーク部と反対の側に先端部を有する第2の分割コアとを用意する工程と、第1のティースを囲むように第1のインシュレータを取り付け、第2のティースを囲むように第2のインシュレータを取り付ける工程と、第1の分割コアおよび第2の分割コアを、軸線を中心とする周方向に連結する工程と、第1のインシュレータにおいて第1のティースの先端部と第2のティースの先端部との間に配置された第1の保持部と、第2のインシュレータにおいて第1のティースの先端部と第2のティースの先端部との間に配置された第2の保持部との間に、ホール効果センサを取り付ける工程とを有する。第1の保持部は、ホール効果センサの周方向の一方の面に対向する第1の面を有し、第2の保持部は、ホール効果センサの周方向の他方の面に対向する第2の面を有する。第1の面と第2の面との距離は、ホール効果センサの周方向の長さよりも長い。第1の面および第2の面の少なくとも一方は、軸線の方向に対して傾斜している。ホール効果センサを取り付ける工程は、ホール効果センサの出力をモニタしながら、ホール効果センサを第1の保持部と第2の保持部との間に軸線の方向に挿入する工程と、ホール効果センサの出力が基準値に達したときに、ホール効果センサを第1の保持部および第2の保持部に固定する工程とを有する。
本発明によれば、ステータにホール効果センサを取り付けるための構成を簡単にし、製造コストの上昇を抑制することができる。
実施の形態1の電動機の構成を示す縦断面図である。 実施の形態1の電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態1のインシュレータの磁石保持部を拡大して示す断面図である。 実施の形態1のインシュレータの外観形状を示す斜視図である。 実施の形態1の電動機の製造方法を説明するための工程毎の平面図(A)および断面図(B)である。 実施の形態1の電動機の製造方法を説明するための工程毎の断面図(A)、(B)、(C)である。 実施の形態1の電動機の製造方法を説明するための工程毎の断面図(A)、(B)である。 実施の形態1の第1の変形例におけるインシュレータの磁石保持部を拡大して示す断面図である。 実施の形態1の第2の変形例におけるインシュレータの磁石保持部を拡大して示す断面図である。 実施の形態1の第3の変形例におけるインシュレータの磁石保持部を拡大して示す断面図である。 実施の形態2の電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態2のインシュレータの磁石保持部を拡大して示す断面図である。 実施の形態3の電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態3のインシュレータの磁石保持部を拡大して示す断面図である。 実施の形態4のインシュレータの磁石保持部を拡大して示す断面図(A)および(A)に示す線分XVB−XVBにおける矢視方向の断面図である。 実施の形態4のホール効果センサの取り付け方法の一例を説明するための流れ図である。 実施の形態5の電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態5のインシュレータの磁石保持部を拡大して示す断面図である。 各実施の形態の電動機が適用可能な送風機の構成を示す断面図である。 図19の送風機を備えた電気掃除機の構成を示す断面図である。
実施の形態1.
<電動機の構成>
まず、本発明の実施の形態1の電動機について説明する。図1は、実施の形態1の電動機10の構成を示す縦断面図である。図2は、実施の形態1の電動機10の構成を示す断面図である。この図2は、図1における線分II−IIにおける矢視方向の断面図に相当する。実施の形態1の電動機10は、例えばブラシレスDCモータである。
電動機10は、ロータ1と、ロータ1の周囲に配置された円環状のステータ2と、ステータ2が収容されたフレーム(ハウジング)8と、ベアリング85,86と、バネ87とを備えている。
フレーム8は、ロータ1の回転軸(軸線Ax)の方向に、第1フレーム部81と第2フレーム部82とに分割されている。第1フレーム部81は円筒形状であり、内側にステータ2が挿入されている。第1フレーム部81は、軸方向一端にベアリング保持部81aを有している。ベアリング保持部81aの内側には、ベアリング85が装着されている。また、第1フレーム部81は、第2フレーム部82側の端部にフランジ部81bを有している。
第2フレーム部82は、内側にベアリング86が装着されており、第1フレーム部81側の端部にフランジ部82bを有している。第1フレーム部81および第2フレーム部82のフランジ部81b,82bは、接着、ネジによる締結、または溶接によって互いに固定されている。
ベアリング85,86は、ロータ1のシャフト11を回転可能に支持する。シャフト11は、第2フレーム部82を軸方向に貫通して外部に突出しており、シャフト11の先端部には例えば羽根車91(図19)が取り付けられている。
第1フレーム部81のベアリング保持部81aとベアリング85との間には、ベアリング85に軸方向の与圧を与えるバネ87が配置されている。バネ87は、例えばウェーブワッシャなどで構成される。
以下では、ロータ1の回転軸である軸線Axの方向を、「軸方向」とする。また、シャフト11を中心とする回転円周方向(すなわちロータ1およびステータ2の外周に沿った方向)を、「周方向」とする。また、シャフト11を中心とする回転半径方向(すなわちロータ1およびステータ2の径方向)を、「径方向」とする。
図2に示すように、ロータ1は、シャフト11と、シャフト11の外周側に配設された永久磁石12とを備えている。永久磁石12は、円弧形状の磁石部12a,12bをそれぞれ2つずつ有しており、全体で円環状に構成されている。すなわち、永久磁石12の数(すなわち極数)は、4極である。永久磁石12(磁石部12a,12b)は、シャフト11の外周面に、接着等により固定されている。
磁石部12aは、外周面がN極となるように着磁されている。磁石部12bは、外周面がS極となるように着磁されている。永久磁石12の隣り合う磁石部12a,12bの境界は、極間(図3に符号Mで示す)である。
なお、ロータ1の構成は、上述した例に限定されるものではない。例えば、永久磁石12の極数は4極に限らず、2極以上であればよい。また、ロータ1は、ロータコアの外周面または磁石挿入孔に、平板状または蒲鉾型の永久磁石を取り付けた構成であってもよい。
ステータ2は、ステータコア3と、ステータコア3に取り付けられたインシュレータ4と、インシュレータ4を介してステータコア3に巻回されたコイル6(巻線)と、インシュレータ4に保持されたホール効果センサ7とを有している。
ステータコア3は、ロータ1の回転軸(シャフト11の中心軸)である軸線Axを中心とする円環状のヨーク部31と、ヨーク部31から径方向内側に延在する複数(ここでは4つ)のティース32とを有している。隣り合うティース32の間には、スロットが形成される。ティース32は、径方向内側の先端部に、ロータ1の外周面に対向するティース先端部33を有している。ティース先端部33は、ティース32の他の部分よりも幅(周方向の長さ)が広く形成されている。
ステータコア3は、複数(ここでは8つ)の分割コア30(図5(B))を円環状に組み合わせたものである。ここでは、ヨーク部31とティース32とを含む4つの分割コア30(分割コア300と称する)と、ヨーク部31のみでティース32を含まない4つの分割コア30(分割コア303と称する)とが、周方向に交互に整列している。4つの分割コア300は、互いに同一の構成を有している。また、4つの分割コア303は、互いに同一の構成を有している。
説明の便宜上、例えば、ティース32を有する4つの分割コア300のうち、図2において右上の分割コア300を第1の分割コア301と称し、この第1の分割コア301に、ティース32を有さない分割コア303を介して隣接する分割コア300(図2において左上の分割コア300)を、第2の分割コア302と称する。
この場合、第1の分割コア301は、第1のヨーク部311と、第1のティース321とを有する。また、第2の分割コア302は、第2のヨーク部312と、第2のティース322とを有する。そして、第1のティース321と第2のティース322とは、周方向において互いに隣接する。
ここで説明した第1の分割コア301および第2の分割コア302の関係は、4つの分割コア300のうち、ティース32同士が周方向に隣り合う任意の2つの分割コア300の組み合わせに適用することができる。
ステータコア3は、厚さ0.1〜0.7mmの複数の電磁鋼板50(図5(A))を打ち抜き、軸方向に積層して、カシメ等により固着して形成される。この点については、後述する。
インシュレータ4は、ステータコア3のティース32の周方向両端面および軸方向両端面を囲むように設けられている。ここでは、ステータコア3が4つのティース32を有しているため、インシュレータ4も4つ設けられている。但し、ティース32およびインシュレータ4の数は、極数に応じて適宜設定することができる。
インシュレータ4は、絶縁材料で形成されている。より具体的には、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)またはPET(ポリエチレンテレフタレート)等の樹脂で形成されている。インシュレータ4の周囲には、コイル6が巻回される。
インシュレータ4は、その径方向内側に、ティース先端部33の周方向両側に位置するフランジ部41,42を有している。各インシュレータ4の一方のフランジ部41は、隣接するインシュレータ4の他方のフランジ部42に対向している。互いに対向するフランジ部41,42の間に、ホール効果センサ7が保持されている。
例えば、4つのインシュレータ4のうち、上述した第1の分割コア301の第1のティース321に設けられたインシュレータ4を、第1のインシュレータ401と称する。また、第2の分割コア302の第2のティース322に設けられたインシュレータ4を、第2のインシュレータ402と称する。この場合、第1のインシュレータ401のフランジ部41は、第2のインシュレータ402のフランジ部42に周方向に対向する。
図3は、インシュレータ4のフランジ部41,42の近傍を拡大して示す断面図である。ホール効果センサ7は、ロータ1の永久磁石12の外周面に対向するように配置されている。ホール効果センサ7は、軸方向に直交する断面形状が長方形である。言いかえると、矩形断面を有している。
ホール効果センサ7は、インシュレータ4のフランジ部41に対向する周方向の一端面である第1面71と、インシュレータ4のフランジ部42に対向する周方向の他端面である第2面72と、永久磁石12の外周面に対向する第3面73と、第3面73の反対面である第4面74とを有している。
インシュレータ4のフランジ部41は、ホール効果センサ7の第3面73に当接する当接部41aと、第4面74に当接する当接部41bとを有している。当接部41a,41bは、径方向に互いに対向している。また、インシュレータ4のフランジ部41は、ホール効果センサ7の第1面71に当接する位置決め面(第1の面)41cを有している。当接部41a,41bおよび位置決め面41cは、溝状のセンサ保持部41hを構成している。
インシュレータ4のフランジ部42は、ホール効果センサ7の第3面73に当接する当接部42aと、第4面74に当接する当接部42bとを有している。当接部42a,42bは、径方向に互いに対向している。また、インシュレータ4のフランジ部42は、ホール効果センサ7の第2面72に当接する位置決め面(第2の面)42cを有している。当接部42a,42bおよび位置決め面42cは、溝状のセンサ保持部42hを構成している。
ホール効果センサ7は、フランジ部41,42のセンサ保持部41h,42hによって、周方向両側から保持される。これにより、ホール効果センサ7は、ロータ1の永久磁石12の外周面に対向する位置で保持される。
図4は、インシュレータ4の外観形状の一例を示す模式図である。インシュレータ4は、ティース32の周方向両端面を覆う一対の壁部43,44と、ティース32の軸方向両端面を覆う一対の壁部47,48と、ティース先端部33の周方向両端に位置するフランジ部41,42とを有している。
インシュレータ4のフランジ部41,42の間には開口部が形成され、この開口部を介して、ティース先端部33がロータ1の永久磁石12(図2)に対向する。インシュレータ4のフランジ部41,42には、上述したセンサ保持部41h,42hが形成されている。
センサ保持部41h,42hは、いずれも、インシュレータ4の軸方向の一端面(図中上端面)から、ホール効果センサ7の取り付け位置まで延在する溝として形成されている。ホール効果センサ7の配線は、センサ保持部41h,42hを通って、インシュレータ4の軸方向の上記一端面から取り出される。
インシュレータ4は、さらに、フランジ部41,42のそれぞれ径方向外側に対向する壁部45,46を有している。フランジ部41,42および壁部45,46は、インシュレータ4にコイル6(図2)が巻回される領域の径方向両側に配置されている。
インシュレータ4は、また、フランジ部41,42からステータコア3の軸方向外側に延在した壁部49aと、壁部45,46からステータコア3の軸方向外側に延在した壁部49bとを有している。
また、インシュレータ4は、ステータコア3のティース32への取り付けを容易に行うことができるように、軸方向に2分割された構成を有している。ここでは、インシュレータ4は、軸方向中央の分割線4Cによって、第1部分4Aおよび第2部分4Bに分割されている。なお、ステータコア3を金型内にセットして樹脂を充填することにより、インシュレータ4をステータコア3と一体に成型してもよい。その場合には、インシュレータ4は、分割線4Cを有さない。
<電動機の製造方法>
次に、電動機10の製造方法について説明する。図5(A)は、電動機10の製造方法を説明するための平面図である。図5(B)、図6(A)、(B)および(C)並びに図7(A)および(B)は、電動機10の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
まず、図5(A)に示すように、電磁鋼板50を、複数(ここでは8つ)の分割コア30が直線状に連結された形状に打ち抜く。隣り合う分割コア30のヨーク部31の間には、薄肉部35が形成されている。分割コア30を円環状に連結する際(後述する図6(B))には、この薄肉部35が塑性変形する。
上記の通り、分割コア30は、ヨーク部31とティース32とを有する分割コア300と、ヨーク部31のみ有する分割コア303とが、交互に整列している。図5(A)では、電磁鋼板50を経済的に利用するため、ある列の分割コア30のうち、分割コア300および分割コア303が、別の列の分割コア303および分割コア300とそれぞれ対向するように打ち抜かれる。但し、電磁鋼板50の打ち抜きパターンは、この例に限定されるものではない。
打ち抜かれた電磁鋼板50は、軸方向に複数枚積層されて、図5(B)で示すようにステータコア3を構成する。但し、図5(B)で示した段階では、ステータコア3を構成する分割コア30は円環状に連結されておらず、直線状に展開されている。
次に、ステータコア3の各ティース32に、インシュレータ4を取り付ける。インシュレータ4は、図4を参照して説明したように第1部分4Aと第2部分4Bとに分割された構成を有しているため、ティース32に軸方向両側から装着することができる。
次に、図6(A)に示すように、各ティース32に取り付けられたインシュレータ4に、コイル6を巻回す。この時点では分割コア30が直線状に展開されており、インシュレータ4の両側に十分なスペースがあるため、コイル6の巻回し作業を容易に行うことができる。
コイル6の巻回しの完了後、図6(B)に示すように、分割コア30を円環状に折り曲げる。これに伴い、隣り合う分割コア30の間の薄肉部35が塑性変形する。さらに、両端に位置する2つの分割コア30のヨーク部31同士を溶接する。
これにより、図6(C)に示すように、分割コア30が円環状に連結されたステータコア3が得られる。この状態で、ステータコア3のあるティース32(例えば第1のティース321)に取り付けられたインシュレータ4のフランジ部41が、隣接するティース32(例えば第2のティース322)に取り付けられたインシュレータ4のフランジ部42と周方向に対向する。すなわち、隣り合う2つのティース32に取り付けられた各インシュレータ4のフランジ部41,42が、互いに対向する。
次に、図7(A)に示すように、ステータコア3を、フレーム8の第1フレーム部81に圧入する。そして、インシュレータ4のフランジ部41,42のセンサ保持部41h,42h(凹部)に、ホール効果センサ7を軸方向に挿入し、固定する。ホール効果センサ7は、嵌め合いによってセンサ保持部41h,42hに固定する。これにより、ステータコア3と、インシュレータ4と、ホール効果センサ7とを備えたステータ2が得られる。
一方、ロータ1については、シャフト11に永久磁石12を取り付けたのち、シャフト11にベアリング85,86を装着する。そして、図7(B)に示すように、ロータ1を、ステータ2のステータコア3の内側に挿入する。その後、第1フレーム部81に第2フレーム部82を取り付けてフレーム8(図1)を構成する。これにより、電動機10が完成する。
なお、ここでは、図5(B)に示すように薄肉部35を介して連続的に形成した分割コア30を用いたが、分割コア30をそれぞれ独立に形成し、円環状に組み合わせて互いに溶接してよい。
<実施の形態の効果>
以上説明したように、本発明の実施の形態1では、隣り合うインシュレータ4の先端部(径方向内側の端部)のフランジ部41,42にセンサ保持部41h,42hを設け、これらセンサ保持部41h,42hの間でホール効果センサ7を保持する。このように構成されているため、ホール効果センサ7を保持する専用の部材を別途設ける必要がなくなる。その結果、ホール効果センサ7を取り付けるための構成を簡単にし、製造コストを低減することができる。
また、インシュレータ4のフランジ部41,42でホール効果センサ7を保持するため、ホール効果センサ7を、ロータ1の永久磁石12に接近した位置で対向させることができる。そのため、ホール効果センサ7による極間の検知精度を向上し、電動機10の駆動精度を高めることができる。
さらに、ステータコア3が分割コア30を環状に連結したものであるため、インシュレータ4にティース32を容易に取り付けることができ、またインシュレータ4にコイル6を容易に巻回すことができる。
また、センサ保持部41h,42hが、ホール効果センサ7の周方向両側の第1面71および第2面72に当接する位置決め面41c,42cを有しているため、ホール効果センサ7を周方向に高精度に位置決めすることができる。
さらに、センサ保持部41h,42hが、ホール効果センサ7の径方向内側の第3面73および径方向外側の第4面74に当接する当接部41a,41b,42a,42bを有しているため、ホール効果センサ7を径方向に高精度に位置決めすることができる。
なお、ステータコア3を構成する分割コア30の構成および数は、上述した例に限定されるものではない。また、上述した例では、分割コア30として、ヨーク部31とティース32とを有する分割コア300と、ヨーク部31のみを有する(ティース32を有さない)分割コア303とを用いたが、ステータコア3の全ての分割コア30がヨーク部31とティース32とを有していてもよい。
第1の変形例.
図8は、実施の形態1の第1の変形例のインシュレータ4のフランジ部41,42を示す断面図である。上述した実施の形態1では、ホール効果センサ7の軸方向に直交する断面形状が長方形であった。これに対し、この第1の変形例では、ホール効果センサ7の軸方向に直交する断面形状は、台形である。
図8に示した第1の変形例では、インシュレータ4のフランジ部41,42のセンサ保持部41h,42hが、断面形状が台形のホール効果センサ7の外形に沿った形状を有している。ここでは、ホール効果センサ7は、周方向両側の第1面75および第2面76が傾斜面となっており、径方向内側の第3面77が、径方向外側の第4面78よりも小さい。
ここでは、センサ保持部41hの位置決め面41cが、ホール効果センサ7の第1面75に対応した傾斜面となっている。また、センサ保持部42hの位置決め面42cが、ホール効果センサ7の第2面76に対応した傾斜面となっている。
ホール効果センサ7の径方向両側に配置された当接部41a,42aおよび当接部41b,42bの構成は、実施の形態1で説明した通りである。ホール効果センサ7は、嵌め合いによってセンサ保持部41h,42hに固定される。
この第1の変形例においても、台形断面を有するホール効果センサ7を取り付けるための構成を簡単にし、製造コストを低減することができる。
第2の変形例.
図9は、実施の形態1の第2の変形例のインシュレータ4のフランジ部41,42を示す断面図である。上述した実施の形態1では、インシュレータ4のフランジ部41,42のセンサ保持部41h,42h(図3)がいずれも溝として形成されていた。これに対し、この第2の変形例では、インシュレータ4のフランジ部41,42のセンサ保持部41h,42hの一方だけを溝とし、他方を当接面としている。
図9に示した第2の変形例では、フランジ部42のセンサ保持部42hが平坦面42eとして構成されている。フランジ部41のセンサ保持部41hは、実施の形態1と同様に、溝として構成されている。
ホール効果センサ7の第2面72側は、接着剤によってセンサ保持部42h(平坦面42e)に固定する。ホール効果センサ7の第1面71側は、嵌め合いによってセンサ保持部41hに固定する。
なお、ここではフランジ部42のセンサ保持部42hを平坦面とし、フランジ部41のセンサ保持部41hを溝としたが、フランジ部42のセンサ保持部42hを溝とし、フランジ部41のセンサ保持部41hを平坦面としてもよい。
この第2の変形例では、実施の形態1で説明した効果に加え、インシュレータ4のフランジ部41,42のうちの一方の構成を簡単にすることができる。
第3の変形例.
図10は、実施の形態1の第3の変形例のインシュレータ4のフランジ部41,42を示す断面図である。上述した実施の形態1では、インシュレータ4のフランジ部41,42のセンサ保持部41h,42h(図3)は、ホール効果センサ7の径方向両側の面(第3面73および第4面74)に当接する当接部41a,41b,42a,42bを有していた。
これに対し、この第3の変形例では、インシュレータ4のフランジ部41,42のセンサ保持部41h,42hは、ホール効果センサ7の径方向内側(図2に示した軸線Ax側)の第3面73に当接する当接部41a,42aを有し、径方向外側の第4面74に当接する当接部を有さない。
この第3の変形例では、ホール効果センサ7は、第3面73を当接部41a,42aに当接させた状態で、接着剤によりセンサ保持部41h,42hに固定する。
この第3の変形例では、実施の形態1で説明した効果に加え、インシュレータ4のフランジ部41,42の構成を簡単にすることができる。
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。図11は、実施の形態2の電動機10Aを示す断面図である。実施の形態2では、インシュレータ4のフランジ部41,42において、センサ保持部41h,42hの周方向両側に、切欠き41f,42fを形成している。
図12は、電動機10Aのインシュレータ4のフランジ部41,42を拡大して示す断面図である。インシュレータ4のフランジ部41において、センサ保持部41h(第1の保持部)のホール効果センサ7側とは反対の側に、切欠き41fが形成されている。また、インシュレータ4のフランジ部42において、センサ保持部42h(第2の保持部)のホール効果センサ7側とは反対の側に、切欠き42fが形成されている。
すなわち、インシュレータ4のフランジ部41,42は、センサ保持部41h,42hが周方向両側に弾性変形できるように構成されている。ホール効果センサ7をセンサ保持部41h,42hに押し込む際には、センサ保持部41h,42hが周方向外側に広がるように一旦弾性変形し、弾性復元力によりホール効果センサ7を周方向両側から把持する。すなわち、センサ保持部41h,42hは、ホール効果センサ7を弾性的に保持する。
センサ保持部41h,42hの距離(特に、位置決め面41c,42cの距離)には、インシュレータ4の寸法のばらつきと、インシュレータ4をステータコア3に取り付ける際の嵌め合い公差とに起因するばらつきが生じる可能性がある。加えて、複数の分割コア30を円環状に連結してステータコア3を形成する際に、センサ保持部41h,42hの相互の位置ずれによって、センサ保持部41h,42hの距離にばらつきが生じる可能性がある。
センサ保持部41h,42hの距離がばらつきにより設計値よりも狭い場合には、ホール効果センサ7の装着が難しく、無理に装着すると、インシュレータ4またはホール効果センサ7を破損する可能性がある。その一方、センサ保持部41h,42hの距離を、ばらつきを考慮して広く設定すると、ホール効果センサ7の装着は容易になるが、ホール効果センサ7の周方向の位置ずれが生じ、ホール効果センサ7による磁束の検出精度が低下する可能性がある。
この実施の形態2では、センサ保持部41h,42hが周方向に弾性変形可能であり、センサ保持部41h,42hの距離のばらつきを吸収するため、ホール効果センサ7の装着が容易になり、また、検出精度の低下および部品の破損を抑制することができる。なお、ホール効果センサ7は、嵌め合いによってセンサ保持部41h,42hに固定する。実施の形態2の電動機10Aの他の構成は、実施の形態1の電動機10と同様である。
以上説明したように、本発明の実施の形態2では、インシュレータ4のフランジ部41,42を、センサ保持部41h,42hが周方向両側に弾性変形できるように構成している。そのため、センサ保持部41h,42hの距離にばらつきがあった場合でも、ホール効果センサ7を容易に装着することができ、また、検出精度の低下および部品の破損を抑制することができる。
また、フランジ部41,42のセンサ保持部41h,42hの周方向両側に切欠き41f,42fを設けることにより、簡単な構成で、センサ保持部41h,42hが弾性変形可能にホール効果センサ7を保持する構成を実現することができる。
ここでは、フランジ部41,42のセンサ保持部41h,42hの周方向両側に切欠き41f,42fを設けたが、フランジ部41,42のいずれか一方に切欠きを設けてもよい。
実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3について説明する。図13は、実施の形態3の電動機10Bを示す断面図である。実施の形態3では、インシュレータ4のフランジ部41,42において、センサ保持部41h,42hの距離Lが、ホール効果センサ7の幅(周方向長さ)Wよりも大きい。
図14は、電動機10Bのインシュレータ4のフランジ部41,42を拡大して示す断面図である。ここでは、センサ保持部41h,42hの距離Lは、センサ保持部41hの位置決め面41c(第1の面)とセンサ保持部42hの位置決め面42c(第2の面)との距離である。
この実施の形態3では、センサ保持部41h,42hの距離(間隔)Lが、ホール効果センサ7の幅(周方向長さ)Wより大きいため、ホール効果センサ7の第1面71と位置決め面41cとの間、およびホール効果センサ7の第2面72と位置決め面42cとの間には、隙間が生じる。この隙間には、接着剤が充填されている。
この構成されているため、センサ保持部41h,42hの距離を、ばらつきを考慮して広く設定し、ホール効果センサ7の周方向位置を調整しながら、センサ保持部41h,42hの間に装着することができる。
具体的には、センサ保持部41h,42hに予めUV(紫外線)硬化型の接着剤を塗布し、ホール効果センサ7をセンサ保持部41h,42hに挿入する。その後、ホール効果センサ7からの出力をモニタし、ホール効果センサ7をセンサ保持部41h,42h内で周方向に移動させ、センサ出力が目標値に達したときに接着剤にUVを照射し、接着剤を硬化させる。実施の形態3の電動機10Bの他の構成は、実施の形態1の電動機10と同様である。
以上説明したように、本発明の実施の形態3では、インシュレータ4のセンサ保持部41h,42hの距離(より具体的には、位置決め面41c,42cの距離)が、ホール効果センサ7の幅よりも広い。そのため、ホール効果センサ7をセンサ保持部41h,42h内で周方向に位置決めしながら固定することができる。すなわち、センサ保持部41h,42hの距離に、実施の形態2で説明したばらつきがあった場合でも、ホール効果センサ7を周方向に正確に位置決めすることができる。
なお、この実施の形態3は、実施の形態2と組み合わせてもよい。すなわち、図14に示したフランジ部41,42に切欠きを設け、センサ保持部41h,42hがホール効果センサ7を弾性的に保持するようにしてもよい。
実施の形態4.
次に、本発明の実施の形態4について説明する。図15(A)は、実施の形態4の電動機のインシュレータ4のフランジ部41,42を拡大して示す断面図である。図15(B)は、図15(A)に示す線分XVB−XVBにおける矢視方向の断面図である。
この実施の形態4では、実施の形態3と同様、センサ保持部41h,42hの距離が、ホール効果センサ7の幅(周方向長さ)よりも広い。但し、センサ保持部41h,42hは、ホール効果センサ7の周方向両端の第1面71および第2面72に対向する位置決め面41c,42cを有しているが、位置決め面41c,42cの一方(ここでは位置決め面42c)は、軸方向に対して傾斜する傾斜面42d(図15(B))を有している。
図15(B)において、センサ保持部41h,42hの上端部(溝端部403と称する)は、ホール効果センサ7を挿入する側の端部であり、図4に示したインシュレータ4の上端面に相当する。位置決め面42cの傾斜面42dは、溝端部403から離れるほどセンサ保持部41hとの距離が狭まる方向に傾斜している。
ホール効果センサ7をセンサ保持部41h,42hに挿入すると、ホール効果センサ7の下端部(挿入方向の端部)が傾斜面42dに当接する。傾斜面42dの傾斜のため、ホール効果センサ7の挿入量(下降量)に応じて、ホール効果センサ7の周方向位置が変化する。すなわち、ホール効果センサ7が挿入されるほど、ホール効果センサ7の周方向位置は位置決め面41c側(図中右側)に移動する。
このようにホール効果センサ7の挿入量に応じてホール効果センサ7の周方向位置が変化するため、実施の形態3よりもホール効果センサ7の周方向位置の調整がさらに容易になる。
傾斜面42dの軸方向に対する傾斜は比較的小さいため、ホール効果センサ7の挿入量に対して、ホール効果センサ7の周方向位置の変化は小さい。そのため、実施の形態3よりも正確に、ホール効果センサ7の周方向位置を調整することができる。実施の形態4の電動機の他の構成は、実施の形態1の電動機10と同様である。
図16は、ホール効果センサ7のセンサ保持部41h,42hへの取り付け方法を説明するための流れ図である。センサ保持部41h,42hには予めUV硬化型の接着剤を塗布しておき、ホール効果センサ7を、溝端部403(図15(B))からセンサ保持部41h,42hに挿入する(ステップS101)。ホール効果センサ7の配線79(図15(B))は、予め磁束の検出装置に接続されている。
そして、ホール効果センサ7の出力をモニタしながら、ホール効果センサ7を徐々に下降させる。ホール効果センサ7を微小距離だけ下降させる毎に(ステップS102)、センサ出力が目標値に達したか否かをチェックする(ステップS103)。
このステップS102,S103を繰り返し、センサ出力が目標値に達した時点で(ステップS103でYES)、接着剤にUVを照射する(ステップS104)。これにより接着剤が硬化し、ホール効果センサ7がセンサ保持部41h,42hに固定される。
以上説明したように、本発明の実施の形態4では、インシュレータ4のセンサ保持部41h,42hにおいて、ホール効果センサ7の周方向両側の第1面71および第2面72に対向する位置決め面41c,42cの一方が、軸方向に対して傾斜する傾斜面42dを有している。そのため、ホール効果センサ7をセンサ保持部41h,42hに挿入しながら、周方向に位置決めすることができる。従って、ホール効果センサ7の位置決めを、より簡単かつ正確に行うことができる。
なお、ここでは、位置決め面41c,42cの一方が傾斜面42dを有しているが、位置決め面41c,42cの両方が傾斜面を有していてもよい。
また、この実施の形態4は、実施の形態2と組み合わせてもよい。すなわち、図15(A)に示したフランジ部41,42に切欠きを設け、センサ保持部41h,42hがホール効果センサ7を弾性的に保持するようにしてもよい。
実施の形態5.
次に、本発明の実施の形態5について説明する。図17は、実施の形態5の電動機10Dを示す断面図である。実施の形態5では、インシュレータ4のセンサ保持部41h,42hが、台形断面を有するホール効果センサ7を、インシュレータ4のフランジ部41,42よりも径方向内側(軸線Ax側)に突出するように保持する。
図18は、電動機10Dのインシュレータ4のフランジ部41,42を拡大して示す断面図である。ホール効果センサ7は、周方向両側の第1面75および第2面76が傾斜面となっており、径方向内側の第3面77が、径方向外側の第4面78よりも小さい。
インシュレータ4のセンサ保持部41k,42kは、ホール効果センサ7の傾斜した第1面75および第2面76に当接する当接部41m,42mと、ホール効果センサ7の径方向外側の第4面78に当接する当接部41n,42nとを有している。
センサ保持部41k,42kの当接部41m,42mの形状は、ホール効果センサ7の径方向内側の第3面77が、当接部41m,42mよりも径方向内側に突出するように決定されている。そのため、上述した各実施の形態と比較して、ホール効果センサ7の第3面77をロータ1の永久磁石12に接近させることができる。これにより、ホール効果センサ7の第3面77に流れる磁束の量を増加させ、検出精度を向上することができる。
以上説明したように、本発明の実施の形態5によれば、インシュレータ4のセンサ保持部41h,42hが、台形断面を有するホール効果センサ7を径方向内側に突出するように保持する。そのため、ホール効果センサ7をロータ1の永久磁石12に接近させ、検出精度を向上することができる。
また、この実施の形態5は、実施の形態2と組み合わせてもよい。すなわち、図18に示したフランジ部41,42に切欠きを設け、センサ保持部41k,42kがホール効果センサ7を弾性的に保持するようにしてもよい。
また、この実施の形態5は、実施の形態3または4と組み合わせてもよい。すなわち、センサ保持部41k,42kの距離を、ホール効果センサ7の周方向の長さよりも長くしてもよい。さらに、当接部41m,42mの少なくとも一方の面を軸方向に対して傾斜させてもよい。
<送風機>
次に、上述した各実施の形態の電動機が適用される送風機100について説明する。図19は、各実施の形態の電動機が適用される送風機100を示す断面図である。送風機100は、例えば電気掃除機200(図20)に用いられる。電動機は、ここでは、実施の形態1の符号10を付して説明する。
送風機100は、電動機10の第2フレーム部82に取り付けられ、シャフト11を貫通させる貫通孔92aを有する主板92と、主板92の貫通孔92aを貫通したシャフト11の先端に取り付けられた羽根車91と、羽根車91を外側から覆うファンカバー93とを備える。主板92、羽根車91およびファンカバー93は、ブロア部9を構成する。
ファンカバー93の中央には、吸気口93aが形成されている。主板92とファンカバー93との間には、吸気口93aから流入した空気の流路(風路)が形成される。
電動機10のロータ1が回転すると、ロータ1のシャフト11に取り付けられた羽根車91が回転する。羽根車91が回転すると、吸気口93aから空気が流入し、主板92とファンカバー93との間の風路を外周側に向けて流れ、外周側に設けられた排気口(図示せず)から排気される。
この送風機100は、上述した各実施の形態で説明した電動機を用いているため、送風機100の構成を簡単にし、製造コストを低減することができる。また、ホール効果センサ7の取り付け位置精度の向上により、送風機100の動作の安定性が向上する。
<電気掃除機>
次に、上述した各実施の形態の電動機が適用される送風機100を備えた電気掃除機200について説明する。図20は、各実施の形態の電動機が適用される送風機100を備えた電気掃除機200を示す模式図である。
電気掃除機200は、掃除機本体201と、掃除機本体201に接続されたパイプ203と、パイプ203の先端部に接続された吸引部204とを備えている。吸引部204には、塵埃を含む空気を吸引するための吸引口205が設けられている。掃除機本体201の内部には、集塵容器202が配置されている。
掃除機本体201の内部には、さらに、吸引部204から集塵容器202に塵埃を含む空気を吸引する送風機100が配置されている。掃除機本体201には、また、ユーザによって把持されるグリップ部206が設けられ、グリップ部206にはオンオフスイッチ等の操作部207が設けられている。
ユーザがグリップ部206を把持して操作部207を操作すると、送風機100が作動する。送風機100が作動すると、吸引風が発生し、吸引口205およびパイプ203を介して空気と共に塵埃が吸引される。吸引された塵埃は、集塵容器202に収納される。
この電気掃除機200は、上述した各実施の形態で説明した電動機を用いているため、電気掃除機200の構成を簡単にし、製造コストを低減することができる。また、ホール効果センサ7の取り付け位置精度の向上により、電気掃除機200の動作の安定性が向上する。
以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。
1 ロータ、 10,10A,10B,10D 電動機、 11 シャフト、 12 永久磁石、 2 ステータ、 3 ステータコア、 30,301,302,303 分割コア、 31 ヨーク部、 32 ティース、 4 インシュレータ、 41,42 フランジ部、 41a,42a 当接部、 41b,42b 当接部、 41c,42c 位置決め面、 42e 平坦面、 41f,42f 切欠き、 41h,42h,41k,42k センサ保持部、 43,44 壁部、 45,46 壁部、 47,48 壁部、 6 コイル、 7 ホール効果センサ、 71,75 第1面、 72,76 第2面、 73,77 第3面、 74,78 第4面、 8 フレーム、 81 第1フレーム部、 82 第2フレーム部、 91 羽根車、 92 主板、 93 ファンカバー、 100 送風機、 200 電気掃除機、 201 掃除機本体、 202 集塵容器、 204 吸入部。

Claims (15)

  1. 軸線を中心とする周方向に延在する第1のヨーク部と、前記第1のヨーク部から前記軸線に向かって延在する第1のティースを有し、前記第1のティースは前記第1のヨーク部と反対の側に先端部を有する第1の分割コアと、
    前記周方向に延在する第2のヨーク部と、前記第2のヨーク部から前記軸線に向かって延在する第2のティースを有し、前記第2のティースは前記第2のヨーク部と反対の側に先端部を有する第2の分割コアと、
    前記第1のティースを囲むように配置され、前記第1のティースの前記先端部と前記第2のティースの前記先端部との間に第1の保持部を有する第1のインシュレータと、
    前記第2のティースを囲むように配置され、前記第1のティースの前記先端部と前記第2のティースの前記先端部との間に第2の保持部を有する第2のインシュレータと、
    前記第1の保持部および前記第2の保持部に保持されたホール効果センサと
    を備えたステータ。
  2. 前記第1の保持部は、前記ホール効果センサの前記周方向の一方の面に対向する第1の面を有し、
    前記第2の保持部は、前記ホール効果センサの前記周方向の他方の面に対向する第2の面を有する、請求項1に記載のステータ。
  3. 前記第1の保持部および前記第2の保持部の少なくとも一方は、前記ホール効果センサの前記軸線の側の面に当接する第1の当接部を有する、請求項1または2に記載のステータ。
  4. 前記第1の保持部および前記第2の保持部の少なくとも一方は、前記ホール効果センサの前記軸線と反対側の面に当接する第2の当接部を有する、請求項1から3までのいずれか1項に記載のステータ。
  5. 前記第1の保持部および前記第2の保持部の少なくとも一方は、前記第1の面と前記第2の面との距離が変化するように、前記周方向に弾性変形可能に構成されている、請求項2に記載のステータ。
  6. 前記第1のインシュレータの前記第1の保持部に前記周方向に隣接する部分、および、前記第2のインシュレータの前記第2の保持部に前記周方向に隣接する部分のうちの少なくとも一方に、切欠きが形成されている、請求項5に記載のステータ。
  7. 前記第1の面と前記第2の面との距離は、前記ホール効果センサの前記周方向の長さよりも長い、請求項2、5または6に記載のステータ。
  8. 前記第1の面および前記第2の面のうちの少なくとも一方は、前記軸線の方向に対して傾斜している、請求項7に記載のステータ。
  9. 前記ホール効果センサは、前記軸線に直交する断面において台形形状を有し、
    前記第1の保持部および前記第2の保持部は、前記ホール効果センサを、前記第1の保持部および前記第2の保持部よりも前記軸線の側に突出させて保持する、請求項1から8までのいずれか1項に記載のステータ。
  10. 前記第1の保持部は、前記第1のインシュレータの前記軸線の方向の一端面まで延在し、前記第2の保持部は、前記第2のインシュレータの前記軸線の方向の一端面まで延在している、請求項1から9までの何れか1項に記載のステータ。
  11. ロータと、前記ロータの周囲に設けられたステータとを備えた電動機であって、
    前記ステータは、
    軸線を中心とする周方向に延在する第1のヨーク部と、前記第1のヨーク部から前記軸線に向かって延在する第1のティースを有し、前記第1のティースは前記第1のヨーク部と反対の側に先端部を有する第1の分割コアと、
    前記周方向に延在する第2のヨーク部と、前記第2のヨーク部から前記軸線に向かって延在する第2のティースを有し、前記第2のティースは前記第2のヨーク部と反対の側に先端部を有する第2の分割コアと、
    前記第1のティースを囲むように配置され、前記第1のティースの前記先端部と前記第2のティースの前記先端部との間に第1の保持部を有する第1のインシュレータと、
    前記第2のティースを囲むように配置され、前記第1のティースの前記先端部と前記第2のティースの前記先端部との間に第2の保持部を有する第2のインシュレータと、
    前記第1の保持部および前記第2の保持部に保持されたホール効果センサとを備えた
    電動機。
  12. 電動機と、前記電動機によって回転する羽根車とを備えた送風機であって、
    前記電動機は、ロータと、前記ロータの周囲に設けられたステータとを備え、
    前記ステータは、
    軸線を中心とする周方向に延在する第1のヨーク部と、前記第1のヨーク部から前記軸線に向かって延在する第1のティースを有し、前記第1のティースは前記第1のヨーク部と反対の側に先端部を有する第1の分割コアと、
    前記周方向に延在する第2のヨーク部と、前記第2のヨーク部から前記軸線に向かって延在する第2のティースを有し、前記第2のティースは前記第2のヨーク部と反対の側に先端部を有する第2の分割コアと、
    前記第1のティースを囲むように配置され、前記第1のティースの前記先端部と前記第2のティースの前記先端部との間に第1の保持部を有する第1のインシュレータと、
    前記第2のティースを囲むように配置され、前記第1のティースの前記先端部と前記第2のティースの前記先端部との間に第2の保持部を有する第2のインシュレータと、
    前記第1の保持部および前記第2の保持部に保持されたホール効果センサとを備えた
    送風機。
  13. 吸引口を有する吸引部と、塵埃を収納する集塵容器と、前記吸引部から前記集塵容器に塵埃を含む空気を吸引する送風機とを備えた電気掃除機であって、
    前記送風機は、電動機と、前記電動機によって回転する羽根車とを備え、
    前記電動機は、ロータと、前記ロータの周囲に設けられたステータとを備え、
    前記ステータは、
    軸線を中心とする周方向に延在する第1のヨーク部と、前記第1のヨーク部から前記軸線に向かって延在する第1のティースを有し、前記第1のティースは前記第1のヨーク部と反対の側に先端部を有する第1の分割コアと、
    前記周方向に延在する第2のヨーク部と、前記第2のヨーク部から前記軸線に向かって延在する第2のティースを有し、前記第2のティースは前記第2のヨーク部と反対の側に先端部を有する第2の分割コアと、
    前記第1のティースを囲むように配置され、前記第1のティースの前記先端部と前記第2のティースの前記先端部との間に第1の保持部を有する第1のインシュレータと、
    前記第2のティースを囲むように配置され、前記第1のティースの前記先端部と前記第2のティースの前記先端部との間に第2の保持部を有する第2のインシュレータと、
    前記第1の保持部および前記第2の保持部に保持されたホール効果センサとを備えた
    電気掃除機。
  14. 第1のヨーク部と第1のティースとを有し、前記第1のティースが前記第1のヨーク部と反対の側に先端部を有する第1の分割コアと、第2のヨーク部と第2のティースとを有し、前記第2のティースが前記第2のヨーク部と反対の側に先端部を有する第2の分割コアとを用意する工程と、
    前記第1のティースを囲むように第1のインシュレータを取り付け、前記第2のティースを囲むように第2のインシュレータを取り付ける工程と、
    前記第1の分割コアおよび前記第2の分割コアを、軸線を中心とする周方向に連結する工程と、
    前記第1のインシュレータにおいて前記第1のティースの前記先端部と前記第2のティースの前記先端部との間に配置された第1の保持部と、前記第2のインシュレータにおいて前記第1のティースの前記先端部と前記第2のティースの前記先端部との間に配置された第2の保持部との間に、ホール効果センサを取り付ける工程と
    を有し、
    前記第1の保持部は、前記ホール効果センサの前記周方向の一方の面に対向する第1の面を有し、前記第2の保持部は、前記ホール効果センサの前記周方向の他方の面に対向する第2の面を有し、
    前記第1の面と前記第2の面との距離は、前記ホール効果センサの前記周方向の長さよりも長く、
    前記第1の面および前記第2の面の少なくとも一方は、前記軸線の方向に対して傾斜しており、
    前記ホール効果センサを取り付ける工程は、
    前記ホール効果センサの出力をモニタしながら、前記ホール効果センサを前記第1の保持部と前記第2の保持部との間に前記軸線の方向に挿入する工程と、
    前記ホール効果センサの出力が基準値に達したときに、前記ホール効果センサを前記第1の保持部および前記第2の保持部に固定する工程とを有する
    ホール効果センサの取り付け方法。
  15. 前記ホール効果センサを取り付ける工程では、紫外線硬化型の接着剤を用いる、請求項14に記載のホール効果センサの取り付け方法。





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