(57)【要約】【課題】開口を有する中空構造の部材を電機子鉄心に装着し、該中空構造の必要な部位にバランスウエイトを注入する電動機の回転子を提供する。【解決手段】電機子コイル４を電機子鉄心３に形成された各スロット１１内に保持する電機子ウエッジ９は、両端に開口が設けられ内部に中空９を有する中空構造とされている。これらの中空構造の必要な部位に熱を加えることにより凝固するパテ等の材料のバランスウエイト１０を挿入して回転子のバランスの修正を行なうことができる。これにより、高速回転時のバランスウエイトの飛散を防止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに電機子鉄心及び整流子を固定し、前記電機子鉄心に巻回された複数の電機子コイルを屈曲させて前記整流子の円筒状に配置された複数のセグメントに接続する構造の電動機の回転子において、開口を有する中空構造の部材を電機子鉄心に装着し、該中空構造の必要な部位にパテ等のバランスウエイトを注入できるようにし、かつバランスウエイトが運転時の遠心力に耐えうる構造にしたことを特徴とする電動機の回転子。
【請求項２】
シャフトに電機子鉄心及び整流子を固定し、前記電機子鉄心に巻回された複数の電機子コイルを屈曲させて前記整流子の円筒状に配置された複数のセグメントに接続する構造の電動機の回転子において、電機子コイルを電機子鉄心に形成されたスロット内に保持する電機子ウエッジを両端に開口が設けられた中空構造として、該中空構造の必要な部位にパテ等のバランスウエイトを注入できるようにし、かつバランスウエイトが運転時の遠心力に耐えうる構造にしたことを特徴とする電動機の回転子。
【請求項３】
前記電機子ウエッジの中空構造の中間に仕切を設けて２分割構造としたことを特徴とする請求項２記載の電動機の回転子。
【請求項４】
シャフトに電機子鉄心及び整流子を固定し、前記電機子鉄心に巻回された複数の電機子コイルを屈曲させて前記整流子の円筒状に配置された複数のセグメントに接続する構造の電動機の回転子において、電機子コイルを電機子鉄心に形成されたスロット内に保持する電機子ウエッジを設け、電機子ウエッジと一体構造の溝付きリングを電機子ウエッジの両端に取り付け、該溝部分の所定の位置にパテ等のバランスウエイトを取り付けることができるようにし、かつバランスウエイトが運転時の遠心力に耐えうる構造としたたことを特徴とする電動機の回転子。
【請求項５】
前記溝付きリングは電機子鉄心の軸方向に開口されたコ字状体であることを特徴とする請求項４記載の電動機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動送風機用等の高速回転される電動機の回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電気掃除機の電動送風機等に用いられる電動機は高速回転される。そのため、回転子の電機子巻線を電機子鉄心に形成されたスロット内に保持するタイプの電動機においては、遠心力により電機子巻線が変形しないように、電機子ウエッジにより強固にスロット内に保持する必要があり、また回転子のアンバランスは電動機のの振動不良を発生させ、軸受、ブラシ寿命に影響を与える原因となっていた。
【０００３】
そのため、回転時の振動を生じないように回転子のバランス修正を行なうが、電機掃除機用電動機の場合回転数が高いため、小型整流子電動機に使われるような電機子巻線のコイルエンドのパテ接着によるバランス修正は、遠心力により飛散するため採用できず、電機子コア表面の切削により行なっている。また、他のバランス修正方法として、直接バランスウエイトをスロット内に配置する方法がある。
【０００４】
回転子に永久磁石を有するタイプの電動機において、合成樹脂からなる永久磁石保持板を回転軸に熱溶着にて固定し、永久磁石保持板の端面に設けた穴または凹部または凸部を基準位置として外周面切削中心位置を割り出し、回転子鉄心および永久磁石保持板の外周面を切削し、回転子のバランス調整を自動化するものは公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、従来、回転子のバランス調整のため、積層鉄心部の両端面に端板を配設し、端板の外周部に修正孔を加工していたので、構成が極めて複雑であったのを改善するために、電動機の回転子は積層鉄心部の所定位置に複数の永久磁石を内挿させ、永久磁石と積層鉄心部の軸方向両端に構成する段差部を利してバランスパテを固着させて、極めて簡単な構成でバランス修正と永久磁石の抜け止めの固定を行なうものも公知である（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４２３９２号公報
【特許文献２】特開平１１−２８９６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、電機掃除機用電動機の場合には回転数が高いため、小型整流子電動機に使われるような電機子巻線のコイルエンドのパテ接着によるバランス修正は、遠心力により飛散するため採用できず、電機子コア表面の切削により行なっていたが、バランス修正のため、電機子コア表面を切削するとエアギヤップが大きくなり、特性の変化、効率の悪化の原因となる。また、スロット内に直接バランスウエイトを入れる方法では、確実な固定のためにワニス加工前にバランスウエイトを入れる必要があり、ワニス加工によるアンバランスの発生には対応できなかった。そこで本発明は、開口を有する中空構造の部材を電機子鉄心に装着し、該中空構造の必要な部位にバランスウエイトを注入できるようにし、かつバランスウエイトが運転時の遠心力に耐えうる構造にした電動機の回転子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る電動機の回転子は、シャフトに電機子鉄心及び整流子を固定し、前記電機子鉄心に巻回された複数の電機子コイルを屈曲させて前記整流子の円筒状に配置された複数のセグメントに接続する構造の電動機の回転子において、開口を有する中空構造の部材を電機子鉄心に装着し、該中空構造の必要な部位にパテ等のバランスウエイトを注入できるようにし、かつバランスウエイトが運転時の遠心力に耐えうる構造とした。
【０００９】
本発明の請求項２に係る電動機の回転子は、シャフトに電機子鉄心及び整流子を固定し、前記電機子鉄心に巻回された複数の電機子コイルを屈曲させて前記整流子の円筒状に配置された複数のセグメントに接続する構造の電動機の回転子において、電機子コイルを電機子鉄心に形成されたスロット内に保持する電機子ウエッジを両端に開口が設けられた中空構造として、該中空構造の必要な部位にパテ等のバランスウエイトを注入できるようにし、かつバランスウエイトが運転時の遠心力に耐えうる構造とした。
【００１０】
こうして、開口を有する中空構造の部材を電機子鉄心に装着し、該中空構造の必要な部位に熱を加えることにより凝固するパテ等の材料のバランスウエイトを注入すること、特に、ウエッジ内部にバランスウエイトを保持することで、高速回転時のバランスウエイトの飛散を防止できる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る電動機の回転子は、シャフトに電機子鉄心及び整流子を固定し、前記電機子鉄心に巻回された複数の電機子コイルを屈曲させて前記整流子の円筒状に配置された複数のセグメントに接続する構造の電動機の回転子において、電機子コイルを電機子鉄心に形成されたスロット内に保持する電機子ウエッジを両端に開口が設けられた中空構造として、かつ、中空構造の中間に仕切を設けて２分割構造とし、該２分割の中空構造の必要な部位にパテ等のバランスウエイトを注入できるようにし、かつバランスウエイトが運転時の遠心力に耐えうる構造とした。
【００１２】
こうして、電機子ウエッジを両端に開口が設けられた中空構造として、かつ、中空構造の中間に仕切を設けて２分割構造とし、該２分割の中空構造の必要な部位に熱を加えることにより凝固するパテ等の材料のバランスウエイトを注入することにより、より正確なバランス修正ができる。
【００１３】
本発明の請求項４に係る電動機の回転子は、シャフトに電機子鉄心及び整流子を固定し、前記電機子鉄心に巻回された複数の電機子コイルを屈曲させて前記整流子の円筒状に配置された複数のセグメントに接続する構造の電動機の回転子において、電機子コイルを電機子鉄心に形成されたスロット内に保持する電機子ウエッジを設け、電機子ウエッジと一体構造の溝付きリングを電機子ウエッジの両端に取り付け、該溝部分の所定の位置にパテ等のバランスウエイトを取り付けることができるようにし、かつバランスウエイトが運転時の遠心力に耐えうる構造とした。
【００１４】
本発明の請求項５に係る電動機の回転子は、シャフトに電機子鉄心及び整流子を固定し、前記電機子鉄心に巻回された複数の電機子コイルを屈曲させて前記整流子の円筒状に配置された複数のセグメントに接続する構造の電動機の回転子において、電機子コイルを電機子鉄心に形成されたスロット内に保持する電機子ウエッジを設け、電機子ウエッジと一体構造の溝付きリングを電機子ウエッジの両端に取り付け、かつ、溝付きリングは電機子鉄心の軸方向に開口されたコ字状体に形成され、該溝部分の所定の位置にパテ等のバランスウエイトを取り付けることができるようにし、かつバランスウエイトが運転時の遠心力に耐えうる構造とした。
【００１５】
こうして、電機子鉄心の軸方向に開口されたコ字状体に形成された溝つきリング内の必要な部位に、熱を加えることにより凝固するパテ等の材料のバランスウエイトを注入することで、バランスウエイトを保持することができ、高速回転時のバランスウエイトの飛散を防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明の電動機の回転子は、開口を有する中空構造の部材を電機子鉄心に装着し、該中空構造の必要な部位に熱を加えることにより凝固するパテ等の材料のバランスウエイトを注入することにより、特に、電機子ウエッジを両端に開口が設けられた中空構造としたものでは、ウエッジ内部にバランスウエイトを保持することで、高速回転時のバランスウエイトの飛散を防止することができる。また、電機子ウエッジと一体構造の溝付きリングを電機子ウエッジの両端に取り付けたものでは、溝つきリング内にバランスウエイトを保持することで、高速回転時のバランスウエイトの飛散を防止できる。
【００１７】
そして、ロータ生産工程の最後にバランス修正を行なうことができるので、精度の良いバランス修正が可能になり、従来の電機子コア表面切削でバランス修正した時に生じるモータ入力の増加、特性のばらつき、効率低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の電動機の回転子の実施形態について図を参照して説明する。図１、図２、図３は本発明の第１の実施形態であり、図４、図５、図６は本発明の第２の実施形態である。
【００１９】
次に、本発明の電動機の回転子の第１の実施形態を説明する。図１は本発明の回転子の一部破断面図、図２は本発明の電機子ウエッジの断面図、図３は本発明の電機子の横断面図である。
【００２０】
図において、１は電動機の回転子、２は回転子軸、３は電機子鉄心、４は電機子コイル、５は整流子、６は整流子のセグメント、７は電機子コイルとセグメントを接続するライザー、８は電機子ウエッジ、９はウエッジの中空部分、１０は中空部分に注入されるバランスウエイト、１１は電機子鉄心に形成された電機子コイルを挿入するスロット、１２は中空部分の中間部に設けられた仕切である。
【００２１】
電動機の回転子を製造する場合は、まず多数の電機子コイル４を、回転子軸２に固定された電機子鉄心３に形成された各スロット１１に複数本ずつ挿入して巻回する。各スロット１１に挿入された電機子コイル４は、高速回転時に遠心力によりスロットから飛び出さないように、図３に示すように、電機子ウエッジ９をスロット１１に挿入することにより押し込められている。この複数の電機子コイル４の両端部は回転子軸２に固定されると共に電機子鉄心３より小径の整流子５の円筒状に配された各セグメント６のライザー７に接続される。
【００２２】
電機子コイル４を電機子鉄心３に形成された各スロット１１内に保持する電機子ウエッジ９は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、両端に開口が設けられ内部に中空９を有する中空構造とされている。図２（Ａ）は中空９が両端まで貫通しているものを示し、図２（Ｂ）は電機子ウエッジ９の中空構造の中間に仕切１２を設けて２分割構造としたものを示している。そしてこれらの中空構造の必要な部位にバランスウエイト１０を挿入して回転子のバランスの修正を行なうことができる。バランスウエイト１０としては、熱を加えることにより凝固するパテ等の材料を使用することができる。これにより、高速回転時のバランスウエイトの飛散を防止する。
【００２３】
バランスの修正は製造された回転子１を回転させながらバランス検出器でどの部分に重さの片寄りがあるかを検知して、その部分の電機子ウエッジ８の中空９にバランスウエイト１０の材料を注入し、熱を加えることにより凝固させる。電機子ウエッジ８の中空９におけるバランスウエイトの量と位置は、バランス検出器での監視により所定の量と位置を決定することができる。図３の実施例では、６個の電機子ウエッジ８の中空９にバランスウエイト１０が挿入されている状態である。
【００２４】
この場合、図２（Ａ）の中空９が両端まで貫通しているものでは、バランスウエイト１０の位置は全体の中空の所定の位置に選択できる。また、図２（Ｂ）は電機子ウエッジ９の中空構造の中間に仕切１２を設けて２分割構造としたものでは、図１のように、中空９の半分の全部にバランスウエイト材を注入しても良いし、その一部にのみ注入することもバランス検出器での監視により行なうことができる。
【００２５】
次に、本発明の電動機の回転子の第２の実施形態を図４、図５、図６に示す。図において、図１、図２、図３のものと同一物には同じ符号を付している。図４は本発明の回転子の一部波断面図、図５は本発明の電機子ウエッジと一体構造の溝付きリングの断面図、図６は本発明の電機子端部の側面図である。
【００２６】
図において、１は電動機の回転子、２は回転子軸、３は電機子鉄心、４は電機子コイル、５は整流子、６は整流子のセグメント、７は電機子コイルとセグメントを接続するライザー、８は通常の電機子ウエッジ、１３は電機子ウエッジ８と一体構造の溝付きリングであり、電機子ウエッジ８の両端に装着されている。図５にはその一端部での装着状態を示している。溝付きリング１３は、図６に示すように、電機子鉄心の軸方向に開口されたコ字状体に形成されている。
【００２７】
１０は溝付きリング１３の溝部分の所定の位置に注入されるバランスウエイトである。溝付きリング１３は、電機子鉄心の軸方向に開口されたコ字状体に形成されているので、外部からの注入が容易になる。バランスウエイト１０としては、熱を加えることにより凝固するパテ等の材料を使用することができる。これにより、高速回転時のバランスウエイトの飛散を防止する。
【００２８】
電動機の回転子を製造する場合は、まず多数の電機子コイル４を、回転子軸２に固定された電機子鉄心３に形成されたスロットに複数本ずつ挿入して巻回する。各スロットに挿入された電機子コイル４は、高速回転時に遠心力によりスロットから飛び出さないように通常の電機子ウエッジ８をスロットに挿入することにより押し込められている。この複数の電機子コイル４の両端部は回転子軸２に固定されると共に電機子鉄心３より小径の整流子５の円筒状に配された各セグメント６のライザー７に接続される。
【００２９】
バランスの修正は製造された回転子１を回転させながらバランス検出器でどの部分に重さの片寄りがあるかを検知して、その部分の溝付きリング１３の溝部分の所定の位置にバランスウエイト１０の材料を注入し、熱を加えることにより凝固させる。電機子ウエッジ８の左右のいずれの溝付きリング１３にバランスウエイトを注入するか、その量と位置はどうするかは、バランス検出器での監視により決定することができる。図５、図６の実施例では、溝部分の一部にバランスウエイト１０が挿入されている状態を示している。これにより回転子のバランスの修正を行なうことができる。
【００３０】
このように、本発明はロータ生産工程の最後にバランス修正を行なうことができるので、精度の良いバランス修正が可能になり、従来の電機子コア表面切削でバランス修正した時に生じるモータ入力の増加、特性のばらつき、効率低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態の回転子の一部破断面図。
【図２】本発明の電機子ウエッジの断面図。
【図３】本発明の電機子の横断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態の回転子の一部波断面図。
【図５】電機子ウエッジと一体構造の溝付きリングの断面図。
【図６】本発明の電機子端部の側面図。
【符号の説明】
【００３２】
１            電動機の回転子
２            回転子軸
３            電機子鉄心
４            電機子コイル
５            整流子
６            整流子のセグメント
７            ライザー
８            電機子ウエッジ
９            ウエッジの中空部分
１０          バランスウエイト
１１          スロット
１２          仕切
１３          溝付きリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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