JP3552915B2 - 固定子及び該固定子が用いられた電動送風機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子用鋼板が複数積層されてなる鉄心コアと、この鉄心コアの筒内に巻回されるコイルとを有する電気機器の固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電気機器であるモータとして、例えば図５に示すようなものが知られている。このモータ１は、方形筒状の鉄心コア２の筒内にコイル３が巻回されて構成された固定子４と、その筒内に回転自在に設けられた回転子５とを有する。鉄心コア２は固定子用鋼板６が複数積層されてなり、この固定子用鋼板６は圧延された無方向性電磁鋼板を打ち抜いて製造されている。
【０００３】
各固定子用鋼板６は、図６に示すように、鋼板の圧延方向にのびる一対の辺部６ａ，６ａと、この辺部６ａ，６ａに直交する一対の辺部６ｂ，６ｂとにより方形枠状を呈している。辺部６ａと辺部６ｂとはほぼ同一の長さ及び幅に形成され、いずれか一方の辺部（ここでは、辺部６ｂ）の内側にはコイル３を巻回するための突極部６ｃが設けられている。
【０００４】
このモータ１では、コイル３に電流が流れて生じる磁束が鉄心コア２の筒壁部２ａ，２ｂ、つまり固定子用鋼板６の辺部６ａ，６ｂを透過して、回転子５が固定子４に対して回転するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧延された無方向性電磁鋼板における磁束の透過量は、その鋼板圧延方向とこれに直交する方向とでは２〜３倍程度の差異があり、磁束は鋼板圧延方向に通りやすい。したがって、固定子用鋼板６においては、鋼板圧延方向にのびる辺部６ａの断面積、すなわち、辺部６ａの幅ｄ_ａを十分に確保していても、鋼板圧延方向と直交する方向にのびる辺部６ｂの幅ｄ_ｂがその幅ｄ_ａと同程度であるならば、結局、全体としての磁束の透過量は辺部６ｂの幅ｄ_ｂにより決定される。
【０００６】
一方、モータ１の小型化あるいはコイル３の巻回スペースの拡大、材料コストの削減等の観点から、固定子用鋼板６については辺部６ａの幅ｄ_ａ又は辺部６ｂの幅ｄ_ｂを狭小化することが望ましい。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、磁束の透過量を確保しながらも辺部の幅を狭小化することにより、この狭小化に伴う電気機器の小型化、材料コストの削減等種々の利益をもたらすことのできる電気機器の固定子を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、圧延された無方向性電磁鋼板を方形枠状に打ち抜いて製造された固定子用鋼板が複数積層されてなる方形筒状の鉄心コアと、該鉄心コアの筒内に巻回されるコイルとを有する電気機器の固定子であって、鋼板圧延方向にのびる一対の辺部と、前記鋼板圧延方向と直交する方向にのびる一対の辺部とにより前記方形枠状が形成され、前記鋼板圧延方向にのびる辺部の幅が前記鋼板圧延方向と直交する方向にのびる辺部の幅よりも狭いとともに、前記鋼板圧延方向と直交する方向にのびる辺部に前記コイルを巻回するための突極部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、電動送風機において、請求項１に記載の固定子が用いられていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電気機器の固定子が用いられた電動送風機の実施の形態について、図１乃至図４を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１及び図２において、１０は電動送風機を示す。この電動送風機１０では、下部（図１において）が閉塞し上部が開口した円筒状のモータケース１１内にモータ１２が設けられている。モータ１２は固定子１３と回転子１４とから概略構成されており、固定子１３は方形筒状を呈する鉄心コア１５と、コイルとしてのステータコイル１６とを備える。
【００１３】
鉄心コア１５は後述の固定子用鋼板１７が複数積層されてなり、その筒内１８には対向する一対の突極１５ｃ，１５ｃが形成されている。ステータコイル１６は各突極１５ｃに巻回され、巻数の増加に伴い筒壁部１５ａ，１５ａの方へと厚みを増している。回転子１４はその突極１５ｃ，１５ｃに挟まれるように、筒内１８に回転自在に設けられている。
【００１４】
鉄心コア１５の各角部には、モータケース１１の軸方向に沿って当接面１５ｄが形成されている。各当接面１５ｄはモータケース１１の内周面１１ａに圧接され、固定子１３がモータケース１１内に固定されている。
【００１５】
モータケース１１の上部には、その開口１１ｂを覆うようにファンケース１９が取り付けられている。回転子１４の回転軸２０は、その開口１１ｂから上方へ突出してファンケース１９内に進入している。回転軸２０の上端部には遠心ファン２１が取り付けられ、遠心ファン２１の下方位置には整流板２２が取り付けられ、遠心ファン２１及び整流板２２はファンケース１９内に配置されている。なお、図１において、２３は回転子１４のロータコイルを、２４はファンケース１９に形成された吸気口を示す。
【００１６】
鉄心コア１５をなす固定子用鋼板１７は、圧延された無方向性電磁鋼板を打ち抜いて製造されている。各固定子用鋼板１７は、図３に示すように、鋼板圧延方向（Ａ方向）にのびる一対の辺部１７ａ，１７ａと、鋼板圧延方向と直交する方向（Ｂ方向）にのびる一対の辺部１７ｂ，１７ｂとにより方形枠状を呈している。辺部１７ａと辺部１７ｂとはほぼ同じ長さを有するが、辺部１７ａの幅Ｄ_ａの方が辺部１７ｂの幅Ｄ_ｂよりも狭くなるように形成され、ここでは、幅Ｄ_ｂを８〜１０ｍｍ程度と、幅Ｄ_ａと幅Ｄ_ｂとの差を１〜２ｍｍ程度としている。
【００１７】
辺部１７ａの内側には、ステータコイル１６を巻回するための突極部１７ｃが設けられている。突極部１７ｃは回転子１４の外周形状に沿って円弧状に形成され、積層によって鉄心コア１５の突極１５ｃをなす。この突極１５ｃに巻回されたステータコイル１６に電流が流れる際には、その円弧形状の両端部１７ｄ，１７ｄが磁極となるようになっている。
【００１８】
この実施の形態に係る電動送風機１０では、ステータコイル１６に電流が流れて磁束が発生すると、この磁束が鉄心コア１５の筒壁部１５ａ，１５ｂ、つまり固定子用鋼板１７の辺部１７ａ，１７ｂを磁路として透過し、回転子１４が回転する。この回転子１４の回転に伴い遠心ファン２１が回転すると、吸気口２４から空気が吸入されて矢印Ｃで示すように流れ込み、モータケース１１内においてモータ１２を冷却する。
【００１９】
ここで、辺部１７ａの幅Ｄ_ａは辺部１７ｂの幅Ｄ_ｂよりも狭く形成されているが、鋼板圧延方向にのびる辺部１７ａは辺部１７ｂに比べて磁束を通しやすいので、固定子用鋼板１７全体としての磁束の透過量は辺部１７ａが辺部１７ｂと同じ幅に形成されている場合と比較して減少するには至らず、モータ１２の性能は確保される。
【００２０】
他方、この辺部１７ａの幅Ｄ_ａの狭小化は、モータ１２の小型・軽量化、ステータコイル１６の巻回スペースの拡大、材料コストの削減等の種々の利益をもたらす。すなわち、辺部１７ａが例えば図６に示す辺部６ａの外側を削って成立する場合（辺部１７ａ，１７ａの対向間隔Ｌが辺部６ａ，６ａの対向間隔と変わらない場合）には、モータ１２の外形寸法を小さくすることができるとともに、固定子用鋼板１７を打ち抜くための圧延鋼板が小さくて済むので材料コストの削減に結び付く。
【００２１】
逆に、辺部１７ａが辺部６ａの内側を削って成立する場合（辺部１７ａ，１７ａの対向間隔Ｌが辺部６ａ，６ａの対向間隔と比して拡がる場合）には、ステータコイル１６の巻回スペースが拡大してその巻回が容易となり、巻回不良の発生を低減することができる。この巻回スペースの拡大は、ステータコイル１６の太線化も可能とするので、銅損の低減によるモータ１２の性能向上にも寄与しうる。
【００２２】
とりわけこの固定子用鋼板１７においては、突極部１７ｃが鋼板圧延方向と直交する方向にのびる辺部１７ｂに設けられているので、図４に示す固定子用鋼板２５に比較して磁極近くにステータコイル１６を多く巻くことができる。つまり、鋼板圧延方向にのびる辺部２５ａに突極部２５ｃが設けられた固定子用鋼板２５においては、辺部２５ａの幅を狭小化すると巻回スペースは突極部２５ｃの根元付近で拡大し、磁極となる端部２５ｄ周りの巻数は増加しないが、この固定子用鋼板１７においては、辺部１７ａの幅Ｄ_ａを狭小化すると巻回スペースは端部１７ｄ付近で拡大し、その端部１７ｄ周りの巻数を増加させることができるので、回転子１４をより効率的に回転させることが可能となる。
【００２３】
かかる辺部１７ａの狭小化はまた、電動送風機１０において、吸気口２４からの吸入空気のモータケース１１内における風路、例えば、モータケース１１の内周壁１１ａと鉄心コア１５の筒壁部１５ａとの間の空間２６の拡大にもつながるので、モータ１２の冷却効果が一層高まる。
【００２４】
なお、上述した実施形態では、辺部１７ａ，１７ｂの幅Ｄ_ａ，Ｄ_ｂを上記各値に設定したが、Ｄ_ａ＜Ｄ_ｂの関係が満たされてさえいればその値は任意であり、所要の磁界の強さや固定子用鋼板１７の強度、あるいは、モータ１２の性能や大きさに応じて適宜に設定すればよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る電気機器の固定子によれば、鋼板圧延方向にのびる辺部の幅が狭小化されているので、固定子用鋼板全体、ひいては固定子全体としての磁束の透過量を確保しつつも、その狭小化に伴う電気機器の小型化、材料コストの削減等の種々の利益を享受することができる。また、鋼板圧延方向と直交する方向にのびる辺部に突極部が設けられているので、磁極付近にコイルの巻回スペースを大きくとることができ、その磁極付近のコイルの巻数を増加させて回転子をより効率的に回転させることができる。
【００２６】
請求項２に係る電動送風機によれば、辺部の幅が狭小化された固定子用鋼板が用いられているので、鉄心コア周囲に流れ込む吸入空気の風路が広く、モータを効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態に係る電動送風機の構成を示す部分断面図である。
【図２】モータケース内に固定子を圧入した状態を示す説明図である。
【図３】鋼板圧延方向と直交する方向にのびる辺部に突極部が設けられた固定子用鋼板を示す説明図である。
【図４】鋼板圧延方向にのびる辺部に突極部が設けられた固定子用鋼板を示す説明図である。
【図５】従来の固定子用鋼板が用いられたモータを示す説明図である。
【図６】図５のモータに用いられる固定子用鋼板を示す説明図である。
【符号の説明】
１７ 固定子用鋼板
１７ａ，１７ａ 辺部
Ｄ_ａ，Ｄ_ｂ 幅

Claims (2)

1. 圧延された無方向性電磁鋼板を方形枠状に打ち抜いて製造された固定子用鋼板が複数積層されてなる方形筒状の鉄心コアと、該鉄心コアの筒内に巻回されるコイルとを有する電気機器の固定子であって、
   鋼板圧延方向にのびる一対の辺部と、前記鋼板圧延方向と直交する方向にのびる一対の辺部とにより前記方形枠状が形成され、前記鋼板圧延方向にのびる辺部の幅が前記鋼板圧延方向と直交する方向にのびる辺部の幅よりも狭いとともに、前記鋼板圧延方向と直交する方向にのびる辺部に前記コイルを巻回するための突極部が設けられていることを特徴とする固定子。
2. 請求項１に記載の固定子が用いられていることを特徴とする電動送風機。

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