(57)【要約】【課題】アーマチュアコイルを傷付けにくく、かつ、楔を必要以上に大きくすることなくティースの先端とアーマチュアコイルとの間の絶縁距離を大きくできるモータを提供する。【解決手段】アーマチュアコアの周囲に、一部がスロット部34内に位置するようにアーマチュアコイル35を巻回する。回転軸側を断面視で回転軸側へと拡開状に形成した楔46を、スロット部34内のアーマチュアコイル35の外側を覆ってスロット部34に挿入する。楔46をスロット部34に挿入する際に、スロット部34内に位置するアーマチュアコイル35を傷付けにくくなるとともに、楔46を必要以上に大きくすることなくティース33の先端のオーバハング部48とアーマチュアコイル35との間の絶縁距離を大きくできる。【選択図】図１
2010028880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、この固定子の内方に配置されてこの固定子に対して回転可能な回転子とを具備し、
前記回転子は、
回転軸と、
周方向に互いに離間された複数の切片部、および、これら切片部間に位置する溝部を有し、前記回転軸と一体的に回転可能な回転子本体と、
この回転子本体の周囲に巻回されて一部が前記溝部内に位置するコイルと、
前記溝部内の前記コイルの外側を覆ってこの溝部に挿入され、前記回転軸側が断面視でこの回転軸側へと拡開状に形成され、前記コイルと前記切片部とを絶縁する絶縁部材とを備えている
ことを特徴とした電動機。
【請求項２】
絶縁部材は、回転軸側が拡開円弧状に形成されている
ことを特徴とした請求項１記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子本体の周囲に巻回されて一部が溝部内に位置するコイルを備えた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電気掃除機などに用いられる電動送風機は、電動機であるモータと、このモータにより回転駆動される遠心ファンとを備えている。モータは、固定極を内周側に形成するステータとも呼ばれる枠状の固定子の内方に、ロータ(アーマチュア)とも呼ばれる回転子を回転自在に配置し、このロータに巻回したアーマチュアコイルと電気的に接続されたコンミュテータとも呼ばれる整流子を回転子と一体的に設けて、この整流子の外周面に対して、電源側に接続され互いに対向配置された対をなすカーボンブラシの先端側を摺接させることにより、アーマチュアコイルに流れる電流の向きが順次切り換わることで、固定子側の固定極との間での磁気的な吸引と反発との繰り返しによって回転子が回転するように構成されている。回転子は、導電体により形成された略円筒状の回転子本体の外周側に、軸方向に貫通する複数のスロット部が周方向に互いに離間されて形成されており、これらスロット部の内部にアーマチュアコイルが巻回されている。そして、スロット部は、アーマチュアコイルの変形を防止するとともに絶縁性を確保するための絶縁部材である楔により、外周側の開口が覆われている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平３−２６５４５４号公報（第２−３頁、第２図）
【特許文献２】特開２００６−６０９８０号公報（第４−６頁、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アーマチュアコイルは、スロット部の一側に傾斜状に巻回され、スロット部へと回転軸の軸方向に沿って挿入された楔によって保持される。
【０００４】
しかしながら、上述のモータでは、楔が断面視で略四角形状に形成されているため、溝部に取り付けられた状態でアーマチュアコイルを押圧し、このアーマチュアコイルを傷付けるおそれがあるだけでなく、アーマチュアコイルとスロット部との絶縁距離を充分に取ることが容易でないという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、コイルを傷付けにくく、かつ、絶縁部材を必要以上に大きくすることなく切片部とコイルとの間の絶縁距離を大きくできる電動機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】
【０００６】
本発明は、固定子の内方に配置されてこの固定子に対して回転可能な回転子が、回転軸と、周方向に互いに離間された複数の切片部、および、これら切片部間に位置する溝部を有し、回転軸と一体的に回転可能な回転子本体と、この回転子本体の周囲に巻回されて一部が溝部内に位置するコイルと、溝部内のコイルの外側を覆ってこの溝部に挿入され、回転軸側が断面視でこの回転軸側へと拡開状に形成され、コイルと切片部とを絶縁する絶縁部材とを備えているものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、溝部内のコイルの外側を覆う絶縁部材の回転軸側を断面視でこの回転軸側へと拡開状に形成することで、絶縁部材を溝部に挿入する際に、溝部内に位置するコイルを傷付けにくくなるとともに、絶縁部材を必要以上に大きくすることなく切片部の先端とコイルとの間の絶縁距離を大きくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の第１の実施の形態の電動機の構成を図面を参照して説明する。
【０００９】
図５は、電動送風機１を示し、この電動送風機１は、例えば図示しない電気掃除機、あるいは産業用ブロワなどに用いられるものである。また、この電動送風機１は、電動機であるモータ２と、このモータ２に接続された遠心ファン３と、これらモータ２と遠心ファン３との間に位置する整流板であるディフューザ４とを備えている。なお、以下、便宜的に、モータ２側を下側、遠心ファン３側を上側として説明する。
【００１０】
モータ２は、本体部であるモータ本体部６と、このモータ本体部６を保持する胴体ケースとしてのフレーム７と、このフレーム７に取り付けられた一対のブラシ装置８とを有している。
【００１１】
モータ本体部６は、平面視で枠状の固定子11の内方に、回転子12が配置されて構成されている。
【００１２】
固定子11は、ステータ、あるいはフィールドとも呼ばれるもので、固定子本体としての平面視四角形状のフィールドコア16と、このフィールドコア16の所定位置に巻回された界磁巻線17とを有し、フレーム７とディフューザ４との間に配設されている。
【００１３】
フィールドコア16は、鉄板を多数積層して形成され、中心部に、回転子12が挿入される開口部18が開口されている。この開口部18は、内周側が回転子12の外周面に所定の間隙を介して対向している。
【００１４】
界磁巻線17は、フィールドコア16の開口部18の周囲に固定極であるＮ極およびＳ極を形成するものである。
【００１５】
また、回転子12は、ロータ、あるいは電機子すなわちアーマチュアとも呼ばれるもので、図１、図４および図５に示すように、回転中心となる出力軸である回転軸21と、この回転軸21と一体に設けられた整流子22および回転子本体としてのアーマチュアコア23とを一体的に有している。
【００１６】
回転軸21は、軸方向の一端部である上端部が、ディフューザ４に挿通され、この上端部に遠心ファン３が接続されている。また、この回転軸21は、両端側がベアリング25，26によりそれぞれ回転自在に保持されている。
【００１７】
整流子22は、外周に複数の整流子片28を備えており、回転軸21の下端側に位置し、これら整流子片28がブラシ装置８の先端部と摺接している。
【００１８】
アーマチュアコア23は、例えば複数の鉄板を積層して形成された鉄心部31と、この鉄心部31の両端部を挟む絶縁体32とを有し、整流子22よりも上方に位置して固定子11の内周側に配置されている。また、このアーマチュアコア23は、外周側へと放射状に突出する複数の切片部であるティース33が、鉄心部31から絶縁体32に亘ってそれぞれ形成され、これらティース33の間に、溝部としてのスロット部34が形成され、このスロット部34を含む部分にリード線Ｌが巻回されてコイルであるアーマチュアコイル35が構成されている。
【００１９】
各ティース33は、周方向に互いに略等間隔に形成されている。
【００２０】
各スロット部34は、両側のティース33により形成される側壁41，42とこれら側壁41，42間に連続する端壁である略円弧状の円弧壁43とにより略Ｕ字状に形成され、アーマチュアコア23の外側と連通する開口44が開口されている。そして、これら側壁41，42および円弧壁43により区画される内壁に沿って、絶縁性を有する溝部絶縁部材としてのスロット絶縁部材45が挿入されているとともに、開口44を閉塞するように絶縁部材としての楔46が挿入されている。
【００２１】
側壁41，42は、各ティース33が放射状に形成されていることにより、径方向へと、すなわち円弧壁43側から開口44側へと、徐々に幅寸法が広くなるように拡開状に形成されている。
【００２２】
開口44には、両側に位置するティース33，33、すなわち側壁41，42から、突出部であるオーバハング部48，48が幅方向の中心側へと突出しており、これらオーバハング部48，48によって開口44が狭められている。
【００２３】
スロット絶縁部材45は、例えば柔軟性を有する合成樹脂製のシート状のフィルムにより形成され、スロット部34の内面に沿って密着するように配置されている。
【００２４】
楔46は、例えば絶縁性を有する部材により長手状に形成され、各スロット部34に対して、オーバハング部48，48よりも内側(回転軸21側)の位置で、アーマチュアコア23の軸方向の端側から軸方向に沿って挿入されてアーマチュアコイル35と各ティース33のオーバハング部48，48とを絶縁している。また、この楔46は、側壁41，42との間でスロット絶縁部材45を挟持しており、このスロット絶縁部材45との間のスロット部34内の空間部にアーマチュアコイル35のリード線Ｌの一部を収容保持している。すなわち、この楔46は、スロット部34内のアーマチュアコイル35の外側を覆っている。
【００２５】
さらに、この楔46は、オーバハング部48，48側、すなわち外側に位置する平面状の外側面50と、この外側面50の両側に略直交する方向に連続する側面51，52と、これら側面51，52間で外側面50と反対側、すなわち内側(回転軸21側)に位置するコイル保持面としての成形面53とを備えている。
【００２６】
側面51，52は、成形面53側、すなわち内側がスロット部34の側壁41，42と接触し、外側面50側、すなわち外側が側壁41，42に対して離間されている。したがって、これら側面51，52と、オーバハング部48，48と側壁41，42との間には、三角形状の間隙Ｇがそれぞれ形成されている。
【００２７】
成形面53は、断面視で回転軸21側へと拡開する湾曲形状、例えば略円弧状に形成されている。したがって、楔46の両側には、内側すなわち回転軸21側へと徐々に細くなる挿入部(挿入片部)としてのコイル成形部である爪状の楔部55，56が形成されている。
【００２８】
アーマチュアコイル35は、固定子11の界磁巻線17により形成される固定極に対して磁気的に吸引あるいは反発される回転極であるＮ極あるいはＳ極を形成するもので、多数のリード線Ｌを巻回して形成され、各リード線Ｌの端部が、それぞれ整流子22の各整流子片28に電気的に接続されている。
【００２９】
また、図５に示すように、フレーム７は、略有底円筒状の第１フレーム57とこの第１フレーム57の上端部に径方向に沿って配置された第２フレーム58とを有している。
【００３０】
第１フレーム57は、例えば金属、あるいは合成樹脂などにより形成され、内部にフィールドコア16を保持している。また、この第１フレーム57の上端部には、外側へとフランジ状に屈曲されたフランジ部61が形成されている。さらに、この第１フレーム57の下端部には、ベアリング25を保持するモータヘッド部62が凹設されている。そして、この第１フレーム57には、各ブラシ装置８が取り付けられるブラシ取付孔63が互いに対向する位置に開口形成されているとともに、これらブラシ取付孔63の間の位置に、複数の排気口64が開口形成されている。
【００３１】
第２フレーム58は、例えば金属、あるいは合成樹脂などにより形成され、両端部がねじ66を介して第１フレーム57の上端側のフランジ部61に固定されている。また、この第２フレーム58の中央部には、ベアリング26を内側に保持するベアリング保持部67が上側へと突出するように形成されており、このベアリング保持部67の外側が、ディフューザ４を固定する部分となっている。
【００３２】
各ブラシ装置８は、長手状のカーボンブラシ71と、このカーボンブラシ71の長手方向の一端側を保持するブラシ保持器72と、このブラシ保持器72に収容されカーボンブラシ71を長手方向の他端側へと付勢する付勢部材としてのばね73と、ブラシ保持器72に設けられカーボンブラシ71、家庭用商用交流電源、あるいは電池などの図示しない電源部、および、界磁巻線17側に電気的に接続された端子74とをそれぞれ有している。そして、ブラシ保持器72とともにカーボンブラシ71が第１フレーム57のブラシ取付孔63にねじ75を介して取り付けられ、カーボンブラシ71の長手方向の他端側がばね73の付勢により整流子片28に弾性的に摺接して電気的に接続されている。
【００３３】
ディフューザ４は、遠心ファン３からの風を整流してモータ２側へと流すもので、モータ２と遠心ファン３との間に位置し、中央部に形成された保持孔部76に第２フレーム58のベアリング保持部67が挿入されて、フレーム７の上端部を閉塞するようにねじ77により固定されている。また、このディフューザ４の遠心ファン３側(上側)である一端面とモータ２側(下側)である他端面には、それぞれ複数の整流ブレード78，79が平面視で渦巻状に形成されている。一方の整流ブレード78は、風を内周側から外周側へと導くように形成され、他方の整流ブレード79は、風を外周側から内周側へと導くように形成されている。
【００３４】
遠心ファン３は、回転軸21の上端部に設けられ、この回転軸21と一体的に回転する。また、遠心ファン３は、円板状に設けられた下部ファンプレート81、この下部ファンプレート81に対して所定の間隙を介して略平行に対向し通風孔82を備えた上部ファンプレート83、および、これらファンプレート81，83の間に一体に設けられた平面視で渦巻状のファン翼84を備えている。さらに、この遠心ファン３は、フレーム７に取り付けられるファンカバー85によって上側が覆われている。このファンカバー85の中心部には、このファンカバー85をフレーム７に取り付けた状態で遠心ファン３の通風孔82に気密に接続される円形状の吸込口86が開口形成されている。
【００３５】
次に、上記第１の実施の形態の回転子12の製造方法を説明する。
【００３６】
予め成形したスロット絶縁部材45を、回転軸21に固定されたアーマチュアコア23の各スロット部34に挿入した状態で、図２に示すように、ワイヤガイドWGの先端側を、アーマチュアコア23の互いに反対側に位置するスロット部34内へと各開口44からそれぞれ挿入し、リード線Ｌを、このワイヤガイドWGに沿ってスロット部34へと巻回すると、図３に示すように、リード線Ｌが、スロット部34の側壁41，42のそれぞれから幅方向の中心側へと徐々に巻回量が少なくなるように傾斜してスロット部34内に位置する。
【００３７】
所定量のリード線Ｌをスロット部34に巻回すると、リード線Ｌの両端を切断し、隣接するスロット部34へとワイヤガイドWGを移動させ、同様にリード線Ｌを巻回する。
【００３８】
そして、全てのスロット部34にリード線Ｌを巻回した後、各楔46をスロット部34に対して軸方向に挿入する。
【００３９】
このとき、各楔46の楔部55，56が、スロット部34内で側壁41，42側に位置するリード線Ｌを、スロット部34の幅方向の中心側へと起こし、図１に示すように、リード線Ｌが成形面53に沿って、幅方向の中心側が両側に対して径方向に盛り上がるように成形される。
【００４０】
この後、各リード線Ｌの端部を、回転軸21に予め固定された整流子22の各整流子片28に接続し、ワニスの塗布・乾燥硬化処理などの所定の絶縁・固定処理を施して、回転子12を完成する。
【００４１】
次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。
【００４２】
固定子11では、電源部から供給された電源により、界磁巻線17およびフィールドコア16を介して、Ｎ極およびＳ極の固定極が開口部18に臨んで周方向に交互に形成される。
【００４３】
回転子12では、電源部から供給された電源がカーボンブラシ71を介して整流子22へと供給されることで、この整流子22の各整流子片28と接続されたアーマチュアコイル35にそれぞれＮ極、あるいはＳ極の回転極が発生する。
【００４４】
この結果、固定子11側の固定極に対して回転子12側の回転極が磁気的に吸引・反発することで、開口部18内で回転子12が周方向に回動する。
【００４５】
そして、回転子12の回転に伴い、カーボンブラシ71に接触する整流子22の整流子片28が変化することにより、アーマチュアコイル35に形成される回転極の極性が切り換わることで、固定子11側の固定極との磁気的な吸引・反発がさらに継続されて、回転子12がさらに回動する。
【００４６】
これら動作を繰り返すことで、回転子12が周方向に継続して回転する。
【００４７】
この回転子12の回転に伴い、回転軸21に接続された遠心ファン３が回転し、ファンカバー85の吸込口86から通風孔82を介して空気をファンプレート81，83間に吸い込み、この吸い込んだ空気を、ファン翼84に沿って外周方向へと吹き出す。
【００４８】
このファン翼84から吹き出された空気は、一方の整流ブレード78によりディフューザ４の外周方向へと渦巻状に整流された後、ディフューザ４の外周側から、他方の整流ブレード79側へと流入し、さらにこれら整流ブレード79によってディフューザ４の中心側へと渦巻状に整流される。
【００４９】
そして、この整流された空気は、第２フレーム58の両側から第１フレーム57内へと吸い込まれ、モータ２を冷却しつつ排気口64からフレーム７の外部へと吹き出される。
【００５０】
上述したように、上記第１の実施の形態によれば、スロット部34内のアーマチュアコイル35の外側を覆う楔46の回転軸21側である成形面53を断面視でこの回転軸21側へと拡開状に形成することで、楔46をスロット部34に挿入する際に、成形面53がアーマチュアコイル35のリード線Ｌを回転軸21側へと押し込むことなく良好な巻き状態に成形するので、スロット部34内に位置するアーマチュアコイル35を傷付けにくくなる。
【００５１】
また、成形面53の両側の楔部55，56の先端からティース33の先端のオーバハング部48までの距離D1がアーマチュアコイル35とオーバハング部48との絶縁距離となるので、例えば想像線Ｉに示すように楔を直方体状に形成する場合の距離D2などと比較して、楔46を必要以上に大きくすることなくオーバハング部48とアーマチュアコイル35との間の絶縁距離を大きくできる。
【００５２】
さらに、成形面53を回転軸21側へと拡開した円弧状とすることで、楔46のアーマチュアコイル35側に角部が形成されず、アーマチュアコイル35のリード線Ｌの表面を、より傷付けにくくなる。
【００５３】
また、成形面53の両側に楔部55，56が形成されることにより、楔46をスロット部34に挿入する際に、これら楔部55，56によって、アーマチュアコイル35のリード線Ｌを成形面53側へと導くことができ、アーマチュアコイル35を容易に成形できる。
【００５４】
特に、スロット部34内に巻回したリード線Ｌは、側壁41，42側に盛り上がるように偏って位置しているため、楔46の両側に楔部55，56が位置していることで、側壁41，42側へと盛り上がったリード線Ｌを、より効率よく成形面53側へと起こすように成形できる。
【００５５】
そして、アーマチュアコイル35を傷付けにくくするとともに、アーマチュアコイル35とティース33のオーバハング部48との間の絶縁距離を大きく取ることが可能となるため、モータ２の信頼性が向上する。
【００５６】
なお、上記第１の実施の形態において、楔46の成形面53は、回転軸21側へと拡開状に形成したものであれば、例えば図６に示す第２の実施の形態のように、直線状に拡開する傾斜面88，88を有する形状などとしても、同様の作用効果を奏することができる。
【００５７】
また、上記各実施の形態において、モータ２は、電動送風機１以外の任意の機器に用いるものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電動機の要部を示す説明断面図である。
【図２】同上電動機の溝部にワイヤガイドを取り付けた状態を示す説明断面図である。
【図３】同上電動機の溝部にコイルを巻回した状態を示す説明断面図である。
【図４】同上電動機の回転子を示す側面図である。
【図５】同上電動機を備えた電動送風機を一部を切り欠いて示す側面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の電動機の要部を示す説明断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
２    電動機であるモータ
11    固定子
12    回転子
21    回転軸
23    回転子本体としてのアーマチュアコア
33    切片部であるティース
34    溝部としてのスロット部
35    コイルであるアーマチュアコイル
46    絶縁部材としての楔
【図１】
2010028880.tif 000003
【図２】
2010028880.tif 000004
【図３】
2010028880.tif 000005
【図４】
2010028880.tif 000006
【図５】
2010028880.tif 000007
【図６】
2010028880.tif 000008