(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-24
(45)【発行日】2024-02-01
(54)【発明の名称】電動機、電動送風機および電気掃除機
(51)【国際特許分類】
H02K 1/18 20060101AFI20240125BHJP
H02K 1/16 20060101ALI20240125BHJP
H02K 3/34 20060101ALI20240125BHJP
A47L 9/00 20060101ALI20240125BHJP
【ＦＩ】
H02K1/18 C
H02K1/16 Z
H02K3/34 C
A47L9/00 H
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020162663
(22)【出願日】2020-09-28
(65)【公開番号】P2022055208
(43)【公開日】2022-04-07
【審査請求日】2023-02-27
(73)【特許権者】
【識別番号】399048917
【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】中津川 潤之介
(72)【発明者】
【氏名】床井 博洋
(72)【発明者】
【氏名】本多 武史
(72)【発明者】
【氏名】坂上 誠二
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 賢宏
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 則和
(72)【発明者】
【氏名】菊地 聡
(72)【発明者】
【氏名】湧井 真一
【審査官】所村 陽一
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／０７４５３５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００７－１２４８２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２６９８３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１８７５２２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ １／１８
Ｈ０２Ｋ １／１６
Ｈ０２Ｋ ３／３４
Ａ４７Ｌ ９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コアとコイルと絶縁ボビンとを有する固定子と、永久磁石を有する回転子と、を備え、前記コアは、ヨーク部であるリングコアと、ティース部であるティースコアとに分かれ、
前記ティースコアは、前記絶縁ボビンに固定され、前記ティースコアと前記リングコアとの間にギャップを設けることを特徴とする電動機。
【請求項2】
前記絶縁ボビンは、前記永久磁石と前記ティースコアとの間で周方向に伸びる内周部と、前記ティースコアと前記リングコアとの間で周方向に伸びる外周部と、
前記内周部と前記外周部とを径方向に繋ぐ壁部と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項3】
前記絶縁ボビンは、前記ティースコアと前記リングコアとの間に設けられた前記ギャップに向かって伸びる突起を有することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項4】
前記ティースコアは、前記永久磁石に対向する面が広く、前記リングコアに対向する面が狭くなっており、前記絶縁ボビンは、前記ティースコアの形状に合わせて、前記ティースコアと周方向両側で接する前記壁部が、前記永久磁石に対向する側が広く、前記リングコアに対向する側が狭くなっていることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
【請求項5】
前記ティースコアと前記リングコアと間の前記ギャップが、接着剤で充填されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項6】
前記絶縁ボビンは、前記ティースコアごとに分離して構成されており、前記絶縁ボビンと前記永久磁石との間に、当該絶縁ボビンを保持する円筒状の保持部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項7】
インペラとファンカバーと流路とを有する送風機を駆動する電動機を備える電動送風機であって、前記電動機は、前記請求項１から６の何れか一項に記載の電動機であることを特徴とする電動送風機。
【請求項8】
集塵室および集塵するのに必要な吸込気流を発生させる電動送風機を備える電気掃除機であって、前記電動送風機は、前記請求項７に記載の電動送風機を備えることを特徴とする電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動機、電動送風機および電気掃除機に関する。
【背景技術】
【0002】
電動機や機械装置の小型・軽量化を目的として、電動機の高速化が進展している。なかでも、近年需要が急速に高まっているコードレス掃除機では、電動送風機のファン径縮小や軽量化を図るため、毎分８万回転以上のブラシレス電動機が搭載されている。電動機を高速化すると、コアを流れる磁束が高周波化して鉄損が増加し、軸受の摩擦損失も増加する。さらに、電動機を小型化すると、体積当たりの発熱量が増加、放熱面積が減少し、温度が上昇する。損失増加や温度上昇は、いずれも電動機効率の低下につながり、高速化による小型化の実現を妨げることになる。
電動機の高速化に伴う鉄損増加を抑制する構造として、鉄損の発生部位であるティースを持たないスロットレス電動機や、ティースを小型化したスロット付き電動機が知られている。
電動機の高速化に伴う鉄損増加を抑制する構造として、鉄損の発生部位であるティースを持たないスロットレス電動機や、ティースを小型化したスロット付き電動機が知られている。
【0003】
特許文献１には、巻線と鉄心を配置したステータと、複数の磁極を構成する永久磁石を配置したロータを持つ永久磁石形モータにおいて、巻線は複数の集中巻された空心を有するコイルによって構成され、鉄心は前記コイルの空心に挿入されるティースを備える永久磁石形モータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００４－１８７３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の電動機は、一般的な電動機と比べてティースの角度幅が狭く、コイルの偏平度合が大きく構成されている。そして、スロットレス電動機よりも鎖交磁束数を増加させるとともに、巻線の作る磁束を分散し磁気飽和の影響を減少させている。その一方で、ティースを設けたことにより、ロータの永久磁石とティースとの間に磁気吸引力が働き、ティースが径方向内側に引き寄せられる力が発生し、電動機駆動時の騒音を引き起こすおそれがある。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電動機のティースにはたらく磁気吸引力を低減し、電動機駆動時の騒音を抑制する電動機、電動送風機および電気掃除機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の電動機は、コアとコイルと絶縁ボビンとを有する固定子と、永久磁石を有する回転子と、を備え、前記コアは、ヨーク部であるリングコアと、ティース部であるティースコアとに分かれ、前記ティースコアは、前記絶縁ボビンに固定され、前記ティースコアと前記リングコアとの間にギャップを設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、電動機のティースにはたらく磁気吸引力を低減し、電動機駆動時の騒音を抑制する電動機、電動送風機および電気掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る電動機を斜め前上方から見た斜視図である。
【図3】上記第１の実施形態に係る電動機を駆動している時に、ギャップの径方向幅が大きい場合におけるティースコアとリングコアにはたらく磁気吸引力の解析結果を示す図である。
【図4】上記第１の実施形態に係る電動機を駆動している時に、ギャップの径方向幅が小さい場合におけるティースコアとリングコアにはたらく磁気吸引力の解析結果を示す図である。
【図5】上記第１の実施形態に係る電動機のギャップの大きさと磁気吸引力の脈動の大きさの関係を示す図である。
【図6】上記第１の実施形態に係る電動機のギャップの大きさと磁気吸引力の平均値の関係を示す図である。
【図7】本発明の第２の実施形態に係る電動機の断面図である。
【図9】本発明の第３の実施形態に係る電動機の断面図である。
【図11】本発明の第４の実施形態に係る電動機の断面図である。
【図12】本発明の第５の実施形態に係る電動機の断面図である。
【図13】本発明の第６の実施形態に係る電動機を備える電動送風機の断面図である。
【図14】本発明の第７の実施形態に係る電気掃除機をスティック型として使用する際の斜視図である。
【図15】上記第７の実施形態に係る電気掃除機をハンディ型として使用する際の斜視図である。
【図16】上記第７の実施形態に係る電気掃除機本体の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同様の構成要素には同様の符号を付し、説明を省略する。
（第１の実施形態）
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同様の構成要素には同様の符号を付し、説明を省略する。
【0011】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動機１００を斜め前上方から見た斜視図である。なお、以下では電動機１００の向かって右側を右側と称し、向かって左側を左側と称す。図２は、図１の電動機１００の断面図である。
【0012】
図１および図２に示すように、電動機１００は、固定子１と、固定子１の内周側にエアギャップを介して配置される回転子２と、からなる。
電動機１００は、コア１０（図２参照）、コイル１３および絶縁ボビン１２を有する固定子１と、永久磁石２１を有する回転子２と、を備える。
コア１０は、ヨーク部であるリングコア１１とティース部であるティースコア１４とに分かれ、ティースコア１４は、絶縁ボビン１２に固定される。
電動機１００は、ティースコア１４とリングコア１１との間にギャップ１５を設けることを特徴とする。
電動機１００は、コア１０（図２参照）、コイル１３および絶縁ボビン１２を有する固定子１と、永久磁石２１を有する回転子２と、を備える。
コア１０は、ヨーク部であるリングコア１１とティース部であるティースコア１４とに分かれ、ティースコア１４は、絶縁ボビン１２に固定される。
電動機１００は、ティースコア１４とリングコア１１との間にギャップ１５を設けることを特徴とする。
【0013】
<固定子１の構成>
固定子１は、円筒状のリングコア１１と、その内周側に配置された絶縁ボビン１２と、絶縁ボビン１２に巻回されたコイル１３と、リングコア１１とギャップ１５を介して絶縁ボビン１２に納められたティースコア１４と、を備える。
固定子１は、円筒状のリングコア１１と、その内周側に配置された絶縁ボビン１２と、絶縁ボビン１２に巻回されたコイル１３と、リングコア１１とギャップ１５を介して絶縁ボビン１２に納められたティースコア１４と、を備える。
【0014】
ティースコア１４およびコイル１３は、各３個であり、周方向に１２０度ずつの間隔で配置されている。コイル１３には、それぞれ電気角１２０度ずつ位相をずらした三相交流電流が通電され、回転磁界が形成される。
リングコア１１およびティースコア１４は、例えば電磁鋼板を軸方向（図２の断面図に対して垂直な方向）積層して構成できる。ティースコア１４は、周方向（回転子２の回転方向）に積層してもよい。
リングコア１１およびティースコア１４は、例えば電磁鋼板を軸方向（図２の断面図に対して垂直な方向）積層して構成できる。ティースコア１４は、周方向（回転子２の回転方向）に積層してもよい。
【0015】
絶縁ボビン１２は、永久磁石２１とティースコア１４との間で周方向に伸びる内周部１２１と、ティースコア１４とリングコア１１との間で周方向に伸びる外周部１２２と、内周部１２１と外周部１２２とを径方向に繋ぐ壁部１２３と、を備える。
絶縁ボビン１２は、例えば樹脂で構成できる。ガラス繊維等で強化した樹脂を用いると、熱によるクリープが起きにくく、またコイル巻回時に変形しにくくなり、量産時の製造ばらつきを小さくできる。
絶縁ボビン１２は、例えば樹脂で構成できる。ガラス繊維等で強化した樹脂を用いると、熱によるクリープが起きにくく、またコイル巻回時に変形しにくくなり、量産時の製造ばらつきを小さくできる。
【0016】
絶縁ボビン１２は、内周側が円筒状につながっており（図２の内周部１２１参照）、ティースコア１４は、例えば外周側から絶縁ボビン１２に挿入され、内周側の円筒部分で受けることができる。ティースコア１４を挿入した絶縁ボビン１２にコイル１３が巻回された後に、リングコア１１に圧入または接着剤で固定される。
ここで、ティースコア１４は、永久磁石２１と対向する内周側は絶縁ボビン１２と接することで永久磁石２１からの磁気吸引力に対して固定され、リングコア１１と対向する外周側には、磁気抵抗となるギャップ１５（空隙）が設けられている。
ここで、ティースコア１４は、永久磁石２１と対向する内周側は絶縁ボビン１２と接することで永久磁石２１からの磁気吸引力に対して固定され、リングコア１１と対向する外周側には、磁気抵抗となるギャップ１５（空隙）が設けられている。
【0017】
<回転子２の構成>
回転子２は、円筒状の永久磁石２１と、その内周側に配置されたシャフト２２と、を備える。
永久磁石２１の極数は、例えば４極であり、着磁分布は極異方性またはハルバッハ配列である。回転子２の磁極と固定子１の回転磁界との間に生じる磁気的な相互作用によりトルクが発生し、回転子２が周方向に回転する。
回転子２は、円筒状の永久磁石２１と、その内周側に配置されたシャフト２２と、を備える。
永久磁石２１の極数は、例えば４極であり、着磁分布は極異方性またはハルバッハ配列である。回転子２の磁極と固定子１の回転磁界との間に生じる磁気的な相互作用によりトルクが発生し、回転子２が周方向に回転する。
【0018】
以下、上述のように構成された電動機１００の動作を説明する。
まず、コア１０にはたらく磁気吸引力について述べる。
図３および図４は、電動機１００を駆動している時にティースコア１４とリングコア１１にはたらく磁気吸引力（電磁力の径方向成分Ｆｒ）の解析結果を示す図である。図３は、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５の径方向幅が大きい場合（基準値：１とする）であり、図４は、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５の径方向幅が小さい場合（基準値：０とする）である。図３および図４の横軸は、回転子２の回転角度θである。
まず、コア１０にはたらく磁気吸引力について述べる。
図３および図４は、電動機１００を駆動している時にティースコア１４とリングコア１１にはたらく磁気吸引力（電磁力の径方向成分Ｆｒ）の解析結果を示す図である。図３は、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５の径方向幅が大きい場合（基準値：１とする）であり、図４は、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５の径方向幅が小さい場合（基準値：０とする）である。図３および図４の横軸は、回転子２の回転角度θである。
【0019】
図３に示すように、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５が小さい場合、ティースコアのＦｒが大きく脈動している。これに対して、図４に示すように、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５が大きい場合、脈動が大幅に低減されている。
【0020】
次に、ギャップ１５の大きさと磁気吸引力の脈動の大きさについて述べる。
図５は、ギャップ１５の大きさと磁気吸引力の脈動の大きさ（Ｆｒ＿ｐｐ）の関係を示す図である。図５の横軸は、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５の径方向幅である。
図５に示すように、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５が大きくなるほどティースコア１４の磁気吸引力脈動が小さくなっている。これは、ティースコア１４とリングコア１１の間のギャップ１５が広がることで、ティースコア１４は永久磁石２１から受ける内周方向への磁気吸引力だけでなく、リングコア１１との相互作用により外周方向への磁気吸引力もはたらき、逆方向の力同士が相殺されるためと考えられる。
図５は、ギャップ１５の大きさと磁気吸引力の脈動の大きさ（Ｆｒ＿ｐｐ）の関係を示す図である。図５の横軸は、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５の径方向幅である。
図５に示すように、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５が大きくなるほどティースコア１４の磁気吸引力脈動が小さくなっている。これは、ティースコア１４とリングコア１１の間のギャップ１５が広がることで、ティースコア１４は永久磁石２１から受ける内周方向への磁気吸引力だけでなく、リングコア１１との相互作用により外周方向への磁気吸引力もはたらき、逆方向の力同士が相殺されるためと考えられる。
【0021】
次に、ギャップ１５の大きさと磁気吸引力の平均値の関係について述べる。
図６は、ギャップ１５の大きさと磁気吸引力の平均値（Ｆｒ＿ａｖｅ）の関係を示す図である。図６の横軸は、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５の径方向幅である。
図６に示すように、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５が大きいほど磁気抵抗が大きくなり、リングコア１１にはたらく磁気吸引力の平均値（Ｆｒ＿ａｖｅ）が小さくなる。
図６は、ギャップ１５の大きさと磁気吸引力の平均値（Ｆｒ＿ａｖｅ）の関係を示す図である。図６の横軸は、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５の径方向幅である。
図６に示すように、ティースコア１４とリングコア１１との間のギャップ１５が大きいほど磁気抵抗が大きくなり、リングコア１１にはたらく磁気吸引力の平均値（Ｆｒ＿ａｖｅ）が小さくなる。
【0022】
以上説明したように、本実施形態の電動機１００は、コア１０、コイル１３および絶縁ボビン１２を有する固定子１と、永久磁石２１を有する回転子２と、ヨーク部であるリングコア１１と、絶縁ボビン１２に固定され、ティース部であるティースコア１４と、ティースコア１４とリングコア１１との間に設けられたギャップ１５と、を備える。
【0023】
従来例では、ティースコアにはたらく磁気吸引力が大きく、ティースコアを強固に固定するためにリングコアとはめ合わせたり、リングコアに接着したりする必要があった。
【0024】
これに対し、本実施形態は、ティースコア１４とリングコア１１の間に設けたギャップ１５によってティースコア１４にはたらく磁気吸引力脈動を小さくすることができる（図６参照）。これにより、ティースコア１４をリングコア１１とはめ合わせたり、リングコア１１に接着したりすることなく、絶縁ボビン１２に挿入して固定することができる。また、ティースコア１４にはたらく磁気吸引力脈動により生じていたモータの電磁振動を小さくすることができ（図３および図４参照）、電動機駆動時の騒音を小さくできる。
このように、ティースコア１４にはたらく磁気吸引力を低減することで、ティースコア１４を絶縁ボビン１２にて固定することを実現し、かつモータの電磁騒音を低減させる電動機１００を提供することができる。
このように、ティースコア１４にはたらく磁気吸引力を低減することで、ティースコア１４を絶縁ボビン１２にて固定することを実現し、かつモータの電磁騒音を低減させる電動機１００を提供することができる。
【0025】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る電動機１００Ａの断面図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図７に示すように、電動機１００Ａ（１００）は、コア１０、コイル１３および絶縁ボビン１２Ａを有する固定子１と、永久磁石２１を有する回転子２と、ヨーク部であるリングコア１１と、絶縁ボビン１２Ａに固定され、ティース部であるティースコア１４と、ティースコア１４とリングコア１１との間に設けられたギャップ１５と、を備える。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る電動機１００Ａの断面図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図７に示すように、電動機１００Ａ（１００）は、コア１０、コイル１３および絶縁ボビン１２Ａを有する固定子１と、永久磁石２１を有する回転子２と、ヨーク部であるリングコア１１と、絶縁ボビン１２Ａに固定され、ティース部であるティースコア１４と、ティースコア１４とリングコア１１との間に設けられたギャップ１５と、を備える。
【0026】
絶縁ボビン１２Ａは、永久磁石２１とティースコア１４との間で周方向に伸びる内周部１２１と、ティースコア１４とリングコア１１との間で周方向に伸びる外周部１２２と、内周部１２１と外周部１２２とを径方向に繋ぐ壁部１２３と、ティースコア１４とリングコア１１との間に設けられたギャップ１５に向かって伸びる突起１２４と、を備える。
【0027】
絶縁ボビン１２Ａには、リングコア１１とティースコア１４の間のギャップ１５に向かって突起１２４が伸びている。すなわち、絶縁ボビン１２Ａの突起１２４は、ギャップ１５に左右から差し込まれるように伸びている。突起１２４は、ギャップ１５の径方向厚さを所定厚さに保つスペーサとしての機能を有する。
ティースコア１４の周方向幅をＡとし、ギャップ１５の周方向幅をＢとすると、Ａ＞Ｂという関係が成り立つ。突起１２４によって、リングコア１１とティースコア１４の間のギャップ１５を確保しつつ、ティースコア１４を絶縁ボビン１２Ａに固定することができる。また、突起１２４の径方向厚さにより、ギャップ１５の径方向の幅を任意に設定することができる。
ティースコア１４の周方向幅をＡとし、ギャップ１５の周方向幅をＢとすると、Ａ＞Ｂという関係が成り立つ。突起１２４によって、リングコア１１とティースコア１４の間のギャップ１５を確保しつつ、ティースコア１４を絶縁ボビン１２Ａに固定することができる。また、突起１２４の径方向厚さにより、ギャップ１５の径方向の幅を任意に設定することができる。
【0028】
図８は、図７の電動機１００Ａのティースコア１４と絶縁ボビン１２Ａの構成を示す側面図であり、絶縁ボビン１２Ａを軸方向に２分割して示す。
図８に示すように、絶縁ボビン１２Ａを軸方向に２分割し、ティースコア１４に軸方向の両側からかぶせることで、ティースコア１４を絶縁ボビン１２Ａの中に納めることができる。
図８に示すように、絶縁ボビン１２Ａを軸方向に２分割し、ティースコア１４に軸方向の両側からかぶせることで、ティースコア１４を絶縁ボビン１２Ａの中に納めることができる。
【0029】
以上のように、本実施形態によれば、電動機１００Ａは、絶縁ボビン１２Ａが、ティースコア１４とリングコア１１との間に設けられたギャップ１５に向かって伸びる突起１２４を有する。これにより、ティースコア１４を絶縁ボビン１２Ａに固定することができるとともに、ティースコア１４とリングコア１１の間のギャップ１５を精度よくかつ容易に確保することができる。
【0030】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る電動機１００Ｂの断面図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図９に示すように、電動機１００Ｂ（１００）は、コア１０、コイル１３および絶縁ボビン１２Ｂを有する固定子１と、永久磁石２１を有する回転子２と、ヨーク部であるリングコア１１と、絶縁ボビン１２Ｂに固定され、ティース部であるティースコア１４Ｂと、ティースコア１４Ｂとリングコア１１との間に設けられたギャップ１５と、を備える。
図９は、本発明の第３の実施形態に係る電動機１００Ｂの断面図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図９に示すように、電動機１００Ｂ（１００）は、コア１０、コイル１３および絶縁ボビン１２Ｂを有する固定子１と、永久磁石２１を有する回転子２と、ヨーク部であるリングコア１１と、絶縁ボビン１２Ｂに固定され、ティース部であるティースコア１４Ｂと、ティースコア１４Ｂとリングコア１１との間に設けられたギャップ１５と、を備える。
【0031】
ティースコア１４Ｂは、内周側の永久磁石２１に対向する面が広く、外周側のリングコア１１に対向する面が狭くなっている。ティースコア１４Ｂは、内周側の周方向幅をＣとし、外周側の周方向幅をＤとすると、Ｃ＞Ｄという関係が成り立つ。
【0032】
絶縁ボビン１２Ｂは、永久磁石２１とティースコア１４との間で周方向に伸びる内周部１２１と、ティースコア１４とリングコア１１との間で周方向に伸びる外周部１２２と、外方に向かって開口部が狭くなるように傾斜しながら内周部１２１と外周部１２２とを繋ぐ壁部１２３Ｂと、を備える。
【0033】
絶縁ボビン１２Ｂは、ティースコア１４Ｂの形状に合わせて、ティースコア１４Ｂと周方向両側で接する壁部１２３Ｂが互いに平行ではなく、永久磁石２１に対向する側が広く、リングコア１１に対向する側が狭くなっている。すなわち、絶縁ボビン１２Ｂは、内周側の周方向幅が広く、外周側の周方向幅が狭くなっている。
外方に向かって狭くなるように傾斜した壁部１２３Ｂによって、リングコア１１とティースコア１４Ｂの間のギャップ１５を確保しつつ、ティースコア１４Ｂを絶縁ボビン１２Ｂに強固に固定することができる。
外方に向かって狭くなるように傾斜した壁部１２３Ｂによって、リングコア１１とティースコア１４Ｂの間のギャップ１５を確保しつつ、ティースコア１４Ｂを絶縁ボビン１２Ｂに強固に固定することができる。
【0034】
図１０は、図９の電動機１００Ｂのティースコア１４Ｂと絶縁ボビン１２Ｂの構成を示す側面図であり、絶縁ボビン１２Ｂを軸方向に２分割して示す。
図１０に示すように、絶縁ボビン１２Ｂを軸方向に２分割し、ティースコア１４Ｂに軸方向の両側からかぶせることで、ティースコア１４Ｂを絶縁ボビン１２Ｂの中に納めることができる。
図１０に示すように、絶縁ボビン１２Ｂを軸方向に２分割し、ティースコア１４Ｂに軸方向の両側からかぶせることで、ティースコア１４Ｂを絶縁ボビン１２Ｂの中に納めることができる。
【0035】
以上のように、本実施形態によれば、電動機１００Ｂは、ティースコア１４が、永久磁石２１に対向する面が広く、リングコア１１に対向する面が狭くなっており、絶縁ボビン１２が、ティースコア１４の形状に合わせて、ティースコア１４と周方向両側で接する壁部１２３Ｂ、が互いに平行ではなく、永久磁石２１に対向する側が広く、リングコア１１に対向する側が狭くなっている。これにより、ティースコア１４Ｂとリングコア１１の間のギャップ１５を容易に確保しつつ、ティースコア１４Ｂを絶縁ボビン１２Ｂにより強固に固定することができる。
【0036】
（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る電動機１００Ｃの断面図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１１に示すように、電動機１００Ｃ（１００）は、コア１０、コイル１３および絶縁ボビン１２Ｃを有する固定子１と、永久磁石２１を有する回転子２と、ヨーク部であるリングコア１１と、絶縁ボビン１２Ｃに固定され、ティース部であるティースコア１４と、ティースコア１４とリングコア１１との間に設けられたギャップ１５と、ギャップ１５に充填された接着剤１５１と、を備える。
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る電動機１００Ｃの断面図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１１に示すように、電動機１００Ｃ（１００）は、コア１０、コイル１３および絶縁ボビン１２Ｃを有する固定子１と、永久磁石２１を有する回転子２と、ヨーク部であるリングコア１１と、絶縁ボビン１２Ｃに固定され、ティース部であるティースコア１４と、ティースコア１４とリングコア１１との間に設けられたギャップ１５と、ギャップ１５に充填された接着剤１５１と、を備える。
【0037】
絶縁ボビン１２Ｃは、内周側（内周部１２１）が円環ではなく、３分割された３つの部材からなる。
ティースコア１４とリングコア１１の間のギャップ１５には、接着剤１５１が充填されている。
ティースコア１４とリングコア１１とを接着剤１５１で固定することで、ティースコア１４の内周側を絶縁ボビン１２Ｃで受ける必要がなくなる。このため、ティースコア１４と永久磁石２１の間のエアギャップを狭めることができ、電動機のトルクを向上できる。
ティースコア１４とリングコア１１の間のギャップ１５には、接着剤１５１が充填されている。
ティースコア１４とリングコア１１とを接着剤１５１で固定することで、ティースコア１４の内周側を絶縁ボビン１２Ｃで受ける必要がなくなる。このため、ティースコア１４と永久磁石２１の間のエアギャップを狭めることができ、電動機のトルクを向上できる。
【0038】
以上のように、本実施形態によれば、電動機１００Ｃは、絶縁ボビン１２Ｃが、内周側（内周部１２１）が３分割された３つの部材からなり、かつ、ティースコア１４とリングコア１１と間のギャップ１５が接着剤１５１で充填されている。絶縁ボビン１２Ｃが、内周側が３分割された３つの部材からなることで、ティースコア１４の内周側を内周部１２１で受ける必要がなくなり（ティースコア１４を径方向に大きくでき）、ティースコア１４と永久磁石２１の間のエアギャップをより狭めることができる。これにより、トルクを向上した電動機１００Ｃを提供することができる。
【0039】
（第５の実施形態）
図１２は、本発明の第５の実施形態に係る電動機１００Ｄの断面図である。図１１と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１２に示すように、電動機１００Ｄ（１００）は、図１１に示す絶縁ボビン１２Ｃを、さらに２分割した絶縁ボビン１２Ｄ１，１２Ｄ２（１２Ｄ）と、絶縁ボビン１２Ｄの内周側に配置された円筒状の保持部材１６と、を備える。
図１２は、本発明の第５の実施形態に係る電動機１００Ｄの断面図である。図１１と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１２に示すように、電動機１００Ｄ（１００）は、図１１に示す絶縁ボビン１２Ｃを、さらに２分割した絶縁ボビン１２Ｄ１，１２Ｄ２（１２Ｄ）と、絶縁ボビン１２Ｄの内周側に配置された円筒状の保持部材１６と、を備える。
【0040】
電動機１００Ｄ（１００）は、絶縁ボビン１２Ｄ１，１２Ｄ２（１２Ｄ）を個別に分離した構成を採ることで、各絶縁ボビン１２Ｄにコイル１３を高占積率に巻回した後に、リングコア１１の内周側に納めることができる。
【0041】
以上のように、本実施形態によれば、電動機１００Ｄは、絶縁ボビン１２Ｄが、ティースコア１４ごとに分離して構成され、絶縁ボビン１２Ｄと永久磁石２１との間に円筒状の保持部材１６１が配置されている。これにより、コイル１３を高占積率に巻回した電動機１００Ｄを提供することができる。
【0042】
また、本実施形態では、保持部材１６に、ティースコア１４と対向する部分に、径方向に突出する凸部１６１を設けている。このようにすることで、凸部１６１によって絶縁ボビン１２Ｄの周方向位置を精度よく確保するとともに、ティースコア１４を安定して固定することができる。
【0043】
（第６の実施形態）
本発明の電動機を適用した一例である電動送風機について説明する。
図１３は、本発明の第６の実施形態に係る電動機１００を備える電動送風機２００の断面図である。
図１３に示すように、電動送風機２００は、斜流インペラ４０（インペラ）とファンカバー４１と流路４２とを備える送風機であり、電動機１００を備える。
本発明の電動機を適用した一例である電動送風機について説明する。
図１３は、本発明の第６の実施形態に係る電動機１００を備える電動送風機２００の断面図である。
図１３に示すように、電動送風機２００は、斜流インペラ４０（インペラ）とファンカバー４１と流路４２とを備える送風機であり、電動機１００を備える。
【0044】
電動機１００は、各実施形態の電動機１００，１００Ａ～１００Ｄのいずれを適用してもよい。
電動機１００は、モータハウジング３０の中に納められ、絶縁ボビン１２がエンドブラケット３１に設けられたコイル保持部３２に固定されている。回転子２は軸受３３を介してモータハウジング３０に回転自在に固定されている。
シャフト２２の軸端には、斜流インペラ４０が設けられ、ファンカバー４１とともに電動送風機２００を構成している。また、モータハウジング３０の外周とファンカバー４１の間には円筒状に流路４２が設けられている。
電動機１００は、モータハウジング３０の中に納められ、絶縁ボビン１２がエンドブラケット３１に設けられたコイル保持部３２に固定されている。回転子２は軸受３３を介してモータハウジング３０に回転自在に固定されている。
シャフト２２の軸端には、斜流インペラ４０が設けられ、ファンカバー４１とともに電動送風機２００を構成している。また、モータハウジング３０の外周とファンカバー４１の間には円筒状に流路４２が設けられている。
【0045】
以下、上述のように構成された電動送風機２００の動作を説明する。
回転子２の外周側には、永久磁石２１により直流磁界が形成されている。一方、図示しないインバータにより所定の周波数に変換した３相電力をコイル１３に給電すると、固定子１の内周側に回転磁界が形成される。
回転子２の磁極位置に合わせた電流を通電することで、回転磁界と直流磁界との吸引反発によりトルクが発生し、回転子２が軸Ｏを中心として回転する。
これにより、図１３の細矢印に示すように、斜流インペラ４０が回転し、紙面に向かって左側から吸気し、ファンカバー４１を介して、流路４２に気流Ｆを送風する（図１３の太矢印参照）。斜流インペラ４０で形成された気流Ｆは、右側に向かう直進成分と、軸の回転と同方向の旋回成分からなる。
回転子２の外周側には、永久磁石２１により直流磁界が形成されている。一方、図示しないインバータにより所定の周波数に変換した３相電力をコイル１３に給電すると、固定子１の内周側に回転磁界が形成される。
回転子２の磁極位置に合わせた電流を通電することで、回転磁界と直流磁界との吸引反発によりトルクが発生し、回転子２が軸Ｏを中心として回転する。
これにより、図１３の細矢印に示すように、斜流インペラ４０が回転し、紙面に向かって左側から吸気し、ファンカバー４１を介して、流路４２に気流Ｆを送風する（図１３の太矢印参照）。斜流インペラ４０で形成された気流Ｆは、右側に向かう直進成分と、軸の回転と同方向の旋回成分からなる。
【0046】
以上のように、本実施形態によれば、本発明の電動機１００を用いた電動送風機２００により、小型・軽量かつ高効率・低騒音な電動送風機を提供することができる。
【0047】
（第７の実施形態）
本発明の電動機を適用した一例である電気掃除機４００について説明する。
図１４～図１６は、本発明の第７の実施形態に係る電動機１００を備える電気掃除機４００の構成図である。図１４は、電気掃除機４００をスティック型として使用する際の斜視図、図１５は、電気掃除機４００をハンディ型として使用する際の側面図、図１６は、電気掃除機４００本体の縦断面図である。
なお、以下では、スティック型とハンディ型とを適宜切り替えて使用できる充電式の電気掃除機４００に適用した場合を例に挙げて説明するが、スティック型のみ、ハンディ型のみ、など様々なタイプの電気掃除機に適用することができる。
本発明の電動機を適用した一例である電気掃除機４００について説明する。
図１４～図１６は、本発明の第７の実施形態に係る電動機１００を備える電気掃除機４００の構成図である。図１４は、電気掃除機４００をスティック型として使用する際の斜視図、図１５は、電気掃除機４００をハンディ型として使用する際の側面図、図１６は、電気掃除機４００本体の縦断面図である。
なお、以下では、スティック型とハンディ型とを適宜切り替えて使用できる充電式の電気掃除機４００に適用した場合を例に挙げて説明するが、スティック型のみ、ハンディ型のみ、など様々なタイプの電気掃除機に適用することができる。
【0048】
図１４～図１６に示すように、電気掃除機４００は、塵埃を集塵する集塵室４０１および集塵するのに必要な吸込気流を発生させる電動送風機２００（図１６参照）を備える。
電気掃除機４００は、電動送風機２００を収納する掃除機本体４１０、掃除機本体４１０に対して伸縮自在に設けられた伸縮パイプ４０２、伸縮パイプ４０２の一端に設けられたグリップ部４０３、およびグリップ部４０３に設けられた電動送風機２００の入切を行うスイッチ部４０４を備えて構成される。
電気掃除機４００は、電動送風機２００を収納する掃除機本体４１０、掃除機本体４１０に対して伸縮自在に設けられた伸縮パイプ４０２、伸縮パイプ４０２の一端に設けられたグリップ部４０３、およびグリップ部４０３に設けられた電動送風機２００の入切を行うスイッチ部４０４を備えて構成される。
【0049】
図１４に示す電気掃除機４００は、スティック状態であり、伸縮パイプ４０２が伸ばされた状態である。また、掃除機本体４１０の他端には吸口体４０５が取り付けられ、掃除機本体４１０と吸口体４０５とが接続部４０６で繋がれている。
【0050】
図１５に示す電気掃除機４００は、ハンディ状態であり、伸縮パイプ４０２が掃除機本体４１０内に収納され、グリップ部４０３が伸縮パイプ４０２側に近接した状態である。また、ハンディ状態での持ち手となるハンディグリップ部４０７は、掃除機本体４１０の上面側に、近接されたグリップ部４０３と集塵室４０１との間に設けられている。また、掃除機本体４１０の他端部には吸口体（隙間ノズル）４０８が取り付けられ、掃除機本体４１０と吸口体４０８とが接続部４０６で繋がれている。
【0051】
以上の構成において、電気掃除機４００は、グリップ部４０３のスイッチ部４０４を操作することで、掃除機本体４１０に収納された電動送風機２００（図１６参照）が作動し、吸込気流を発生させる。そして、吸口体４０５，４０８から塵埃を吸込み、接続部４０６を通して掃除機本体４１０の集塵室４０１に集塵する。
【0052】
図１６は、電気掃除機４００本体の縦断面図である。なお、図１６は、ハンディ状態であり、掃除機本体４１０から吸口体４０８を取り外した状態である。
図１６に示すように、掃除機本体４１０の内部には、吸引力を発生させる電動送風機２００（図１３参照）、電動送風機２００に電力を供給する電池ユニット４２０、駆動用回路４３０が設けられている。
図１６に示すように、掃除機本体４１０の内部には、吸引力を発生させる電動送風機２００（図１３参照）、電動送風機２００に電力を供給する電池ユニット４２０、駆動用回路４３０が設けられている。
【0053】
吸口体４０５、４０８（図１４および図１５参照）から吸い込まれた空気は、掃除機本体４１０に設けられた流路４４０（図１４参照）を通って電動送風機２００の前方に配置された集塵室４０１に送られ、集塵室４０１内に集塵される。そして、集塵室４０１で塵挨が分離された後の空気は、電動送風機２００、駆動用回路４３０を通り、掃除機本体４１０に形成された排気口（不図示）から外部に排出される。
【0054】
以上のように、本実施形態によれば、電気掃除機４００は、本発明の電動機１００を用いた電動送風機２００を備える。これにより、小型・軽量かつ高効率・低騒音な電気掃除機を提供することができる。
【0055】
［変形例］
各実施形態では、電動機１００は、永久磁石２１の極数を４極とし、着磁分布は極異方性またはハルバッハ配列であるとしたが、２極や６極など他の極数でもよく、着磁分布も並行着磁や径方向着磁でもよい。
永久磁石２１の材質としては、例えばサマリウム鉄窒素磁石やネオジム磁石などの希土類系磁性粉末と有機バインダーとを混合して作られる希土類系ボンド磁石を想定しているが、希土類系焼結磁石やフェライト磁石など、他の永久磁石を用いてもよい。また、永久磁石を用いないリラクタンスモータなどを用いてもよい。
また、コイルの数も３に限らず、６、９など、３の倍数となる他の数でもよい。
各実施形態では、電動機１００は、永久磁石２１の極数を４極とし、着磁分布は極異方性またはハルバッハ配列であるとしたが、２極や６極など他の極数でもよく、着磁分布も並行着磁や径方向着磁でもよい。
永久磁石２１の材質としては、例えばサマリウム鉄窒素磁石やネオジム磁石などの希土類系磁性粉末と有機バインダーとを混合して作られる希土類系ボンド磁石を想定しているが、希土類系焼結磁石やフェライト磁石など、他の永久磁石を用いてもよい。また、永久磁石を用いないリラクタンスモータなどを用いてもよい。
また、コイルの数も３に限らず、６、９など、３の倍数となる他の数でもよい。
【0056】
各実施形態では、電動機１００は、回転子２を内周側、固定子１を外周側としたインナーロータ構造としたが、回転子２を外周側、固定子１を内周側としたアウターロータ構造としてもよい。
【0057】
上記した実施形態例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【0058】
１ 固定子
２ 回転子
１０ コア
１１ リングコア
１２，１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｄ１，１２Ｄ２ 絶縁ボビン
１３ コイル
１４，１４Ｂ ティースコア
１５ ギャップ（空隙）
１６ 保持部材
２１ 永久磁石
３２ コイル保持部
４０ 斜流インペラ（インペラ）
４１ ファンカバー
４２ 流路
１００，１００Ａ～１００Ｄ 電動機
１２１ 内周部
１２２ 外周部
１２３，１２３Ｂ 壁部
１２４ 突起
１５１ 接着剤
１６１ 凸部
２００ 電動送風機（送風機）
４００ 電気掃除機
４０１ 集塵室
４１０ 掃除機本体
２ 回転子
１０ コア
１１ リングコア
１２，１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｄ１，１２Ｄ２ 絶縁ボビン
１３ コイル
１４，１４Ｂ ティースコア
１５ ギャップ（空隙）
１６ 保持部材
２１ 永久磁石
３２ コイル保持部
４０ 斜流インペラ（インペラ）
４１ ファンカバー
４２ 流路
１００，１００Ａ～１００Ｄ 電動機
１２１ 内周部
１２２ 外周部
１２３，１２３Ｂ 壁部
１２４ 突起
１５１ 接着剤
１６１ 凸部
２００ 電動送風機（送風機）
４００ 電気掃除機
４０１ 集塵室
４１０ 掃除機本体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】