(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線が挿入されるスロットを外周に複数備えた電機子と、前記電機子と電力の授受を行うブラシとを備えた整流子電動機において、
前記電機子の外径をＤ、前記電機子のうち前記スロットの形成位置よりも内周側の径をＤｓ、前記ブラシの比抵抗に応じた変数をｘと定義すると、
ｘ≦Ｄｓ／Ｄ≦０.６７
を満たし、
前記ブラシの比抵抗が１００００μΩ・cmのときはｘ＝０.６７であり、
前記ブラシの比抵抗が３００００μΩ・cmのときはｘ＝０.６４であり、
前記ブラシの比抵抗が３００００μΩ・cmから１００００μΩ・cmの間では前記ブラシの比抵抗の減少に応じてｘが０.６４から０.６７まで漸増することを特徴とする整流子電動機。
【請求項２】
請求項１記載の整流子電動機において、
前記電機子巻線は、同一スロット内にそれぞれ複数回巻回された第１コイルおよび第２コイルからなり、
前記第１コイルは先に整流が終了する回転方向前位の電機子巻線であり、
前記第２のコイルは後に整流が終了する電機子巻線であることを特徴とする整流子電動機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の整流子電動機において、
当該整流子電動機の回転数が３６０００から５００００回転／分であることを特徴とする整流子電動機。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の整流子電動機において、
前記電機子巻線の線径が０.６mmから０.８mmφであることを特徴とする整流子電動機。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載の整流子電動機を内包することを特徴とする電動送風機。
【請求項６】
請求項５に記載の電動送風機を内包す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】
本発明はブラシを有する整流子電動機、その整流子電動機を内包する電動送風機およびその電動送風機を内包する電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
整流子モータの多くは、電動工具および掃除機やヘアドライヤなどの家電機器に使用されている。これらに使われるのは殆ど交流１００Ｖ電源の整流子モータで、電機の能率よりは軽便さが重視され、小形，軽量，高トルクを特徴とする。また、家電では製品の寿命内にブラシの交換を要する使用例は少ない。
【０００３】
電気掃除機用の駆動源として用いられる整流子電動機は、環状固定子と、この固定子の磁極部間に配設された電機子と、この電機子の電機子巻線に電力の授受を行う整流子とブラシから主に構成されている。この種の電気掃除機用整流子電動機では、高出力化，高効率化，小型・軽量化，ブラシの長寿命化，低振動化などが要求されている。特に近年、地球環境保護の観点から消費者の省エネに対する意識は高く、高効率化の要求が一段と高まっている。
【０００４】
高出力化に対しては入力アップが図られ、「ＪＩＳ  Ｃ  ９１０８  電気掃除機」により、公称入力１ｋＷが標準となっている。ブラシの長寿命化に対しては高抵抗ブラシが使用され、ブラシの比抵抗が３００００μΩ・cm以上の物が使用されてきた。更なる高出力化，高効率化として、図１に示す電動機の損失構成の中で損失割合が大きいブラシ電気損を低減することが有効であると考えられる。ブラシ電気損を低減するために単純に比抵抗の小さいブラシを使用するとブラシ寿命を確保できす、ブラシの長さを長尺化して寿命を確保せざるを得ない。しかし、長いブラシは図１に示すブラシ摩擦損（ブラシと整流子の摺動損失）の増加につながり、ブラシ電気損は低減したもののブラシ摩擦損が上昇し、各損失の合算値に大きな改善は見込めなかった。つまり、高効率化を図るには比抵抗の小さなブラシを使用し、ブラシ長さを長くすることなく寿命を確保する必要がある。
【０００５】
ブラシの長寿命化のために、整流特性を改善することで整流火花を無くし、電気的異常摩耗を軽減することが検討されている。
【０００６】
特許文献１には、いわゆる異数巻と呼ばれる巻線加工にて、１つのスロットに整流タイミングの異なるコイル群２ヶ配置し、コイルの本数を制御することで先に整流が終了するコイルと後に整流が終了するコイルとの整流電圧を均一化し良好な整流特性とし、カーボン比抵抗２００００μΩ・cm以下の低抵抗ブラシを用いて、電動機効率，ブラシ寿命を改善する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、界磁鉄心の外径ＤＦと電機子鉄心の外径ＤＡの比率ＤＡ／ＤＦを０.４４から０.４６として、ブラシ寿命を改善する技術が開示されている。
【０００８】
特許文献３には、θ２（磁極先端部の磁極屈折部から先端部までの距離がなす周方向角度）／電機子スロットピッチ（電機子スロット間の角度）及びθ３（空隙ギャップの円弧の接線に対して磁極先端部を傾斜させた角度）の値を０.４から０.７以下の範囲に設定し、ブラシ寿命，モータトルクを向上させる技術が開示されている。
【０００９】
しかし上記公知文献には、整流子を介して電気の授受を行う電機子巻線が巻装されている電機子の具体的形状が記載されておらず、結果として満足な整流特性が得られないことが明らかとなった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５８−３３９６０号公報
【特許文献２】特開２００４−２４２４７１号公報
【特許文献３】特開２００９−２７３２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来技術では、ブラシ寿命を改善するにあたり、巻線工夫により整流を確保する技術や、固定子鉄心と電機子鉄心の比率の最適化や、固定子鉄心の形の最適化により、整流特性を改善する技術は開示されている。しかし、ブラシと接触し、かつ電気の授受を行う整流子と一体化されている電機子の形状に関し検討されておらず、比抵抗の小さいブラシを使いこなすには、ブラシ寿命の面で問題を残していた。
【００１２】
本発明の目的は、低抵抗ブラシを使用することで整流子電動機の高効率化を図る際、電機子の形状を最適化することで、ブラシ寿命特性を確保した整流子電動機，電動送風機および電気掃除機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
電機子の外径をＤ、電機子のうちスロットの形成位置よりも内周側の径をＤｓ、ブラシの比抵抗に応じた変数をｘと定義すると、ｘ≦Ｄｓ／Ｄ≦０.６７を満たすことを特徴とする。そして、ブラシの比抵抗が１００００μΩ・cmのときはｘ＝０.６７であり、ブラシの比抵抗が３００００μΩ・cmのときはｘ＝０.６４であり、ブラシの比抵抗が３００００μΩ・cmから１００００μΩ・cmの間ではブラシの比抵抗の減少に応じてｘが０.６４から０.６７まで漸増する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ｘ≦Ｄｓ／Ｄ≦０.６７を満たし、そして、ブラシの比抵抗が１００００μΩ・cmのときはｘ＝０.６７であり、ブラシの比抵抗が３００００μΩ・cmのときはｘ＝０.６４であり、ブラシの比抵抗が３００００μΩ・cmから１００００μΩ・cmの間ではブラシの比抵抗の減少に応じてｘが０.６４から０.６７まで漸増することにより、電機子巻線のインダクタンスを低減でき整流特性を改善し、電気的異常摩耗を軽減しブラシ寿命を向上できる。さらに、トルク脈動を低減でき整流特性を改善し、電気的異常摩耗を軽減しブラシ寿命を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の電動機の損失項目とその割合を示す図。
【図２】本発明に係わる整流子電動機を用いた電動送風機の構造を示す図。
【図３】本発明に係わる電機子形状の定義図。
【図４】本発明に係わる電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比を変化させた時の、ブラシ比抵抗とブラシ寿命の関係図。
【図５】整流子電動機の電機子巻線における各コイルの結線状態の一例を示す説明図。
【図６】整流子巻線の一例を示す電機子平面図。
【図７】電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比と、整流コイルの実効インダクタンスの関係図。
【図８】電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比を変化した時のブラシ比抵抗と巻線温度の関係図。
【図９】電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比を変化した時のトルク波形代表図。
【図１０】電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比と脈動トルク割合の関係図。
【図１１】本発明に係わる、電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比と、電動機効率と、ブラシの関係図。
【図１２】電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比と、ブラシ比抵抗の関係図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
従来技術では、ブラシ寿命を改善するにあたり、巻線工夫により整流を確保する技術や、固定子鉄心と電機子鉄心の比率の最適化や、固定子鉄心の形の最適化により、整流特性を改善する技術は開示されている。しかし、ブラシと接触し、かつ電気の授受を行う整流子と一体化されている電機子の形状に関し検討されておらず、比抵抗の小さいブラシを使いこなすには、ブラシ寿命の面で問題を残していた。
【００１７】
本発明は上記課題を解決するために、ブラシの寿命を極端に短くする整流火花、つまり電気的異常摩耗の軽減を検討した。電気的異常摩耗の抑制には整流特性を改善すればよい。整流特性の改善とし整流コイルのインダクタンスの軽減を検討し、電機子の形状（電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄとの比）とインダクタンスに相関があり、ブラシ寿命に影響を及ぼすことを見出した。
【００１８】
以下、本発明の実施例について、図面を参照し、説明する。
【実施例１】
【００１９】
図２は電気掃除機などに用いられる電動送風機の縦断面図を示す。電動送風機１は電動機２と送風機３から構成される。電動機２は、ハウジング４の内側に固定された固定子鉄心５に界磁巻線６を巻装した固定子７，ハウジング４に設けられた軸受け８ａと、エンドブラケット９に設けられた軸受け８ｂによって保持されるシャフト１０，シャフト１０には電機子鉄心１１と整流子１２が固定され、電機子鉄心１１の電機子スロット１３中に巻装された電機子巻線１４が整流子１２に接続された回転子１５からなり、整流子１２と機械的接触によって電気的接続を行うカーボンブラシ１６と、カーボンブラシ１６を保持するとともにハウジング４に固定するためのブラシホルダ１７とからなる。送風機はナット１８によりシャフト１０の一端に固定される遠心ファン１９，遠心ファン１９から出た空気流の速度を落とし圧力を回復するディフューザ２０，空気流を電動機２内へ導くディフューザ２０と一体に成形されたリターンガイド２１，遠心ファンとディフューザ２０を覆うファンケーシング２２によって構成される。
【００２０】
整流子１２は、その円周面に整流子片１２ａを有し、各整流子片１２ａは回転子１５内の電機子巻線１４と接続されている。カーボンブラシ１６は、つる巻ばね２３により整流子１２に押しつけられ、整流子１２に擦接している。２４はカーボンブラシ１６を外部電極に接続するためのリード線であり、ブラシホルダ１７に設けられた端子（図示せず）と接続されている。
【００２１】
電動送風機１が回転を開始すると回転子１５が回転し、回転子１５と同軸に固定された遠心ファン１９も回転する。遠心ファン１９が回転するとファンケーシング２２の空気取り入れ口２５から空気が流入し、遠心ファン１９，ディフューザ２０，リターンガイド２１を通り電動機２内部へと流れ込み、電動機２を冷却しつつ電動機２から排出される。
【００２２】
図３は本発明の電機子鉄心１１を示す図であり、電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの定義を示している。以下、電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比をＤｓ／Ｄと定義する。電機子鉄心１１の断面は、円形状である。電機子鉄心１１の外周には、複数の（例えば１２個の）電機子スロット１３が形成される。複数の電機子スロット１３が形成された位置の内周側を電機子コアバックという。Ｄは、例えば、（４０mm程度）である。Ｄの値が固定であれば、Ｄｓの値が大きくなるほど、Ｄｓ／Ｄも大きくなる。そして、Ｄｓの値が大きくなるほど各電機子スロット１３の大きさが小さくなる。各電機子スロット１３の大きさが小さくなると、各電機子スロット１３に巻ける電機子巻線１４の巻回数（ターン数）が減りまたは電機子巻線１４の線径が小さくなる。例えば、電機子巻線１４の線径が固定であれば、各電機子スロット１３の大きさが小さくなると、電機子巻線１４の巻回数が減る、電機子巻線１４の巻回数が固定（例えば、１４回）であれば、各電機子スロット１３の大きさが小さくなると、電機子巻線１４の線径を小さくする必要がある。
【００２３】
図４にブラシ比抵抗とブラシ寿命の関係を示した。横軸はカーボンブラシ１６の比抵抗（以下、「ブラシ比抵抗」という）を、縦軸はカーボンブラシ１６の寿命（以下、「ブラシ寿命」という）を示し、値は従来例を１.０として相対比較として示した。従来例については後ほど詳述する。ブラシ比抵抗とは、単位長さあたりの電気的抵抗をいう。カーボンブラシ１６は、炭素粉体に銅や鉄を混合して圧縮したものであり、銅や鉄の混合量を変えたり、他の材料を混合したりすることによってブラシ比抵抗を変えることができる。各プロットは図３にて定義したＤｓ／Ｄを示している。Ｄｓ／Ｄを、０.６０，０.６４，０.６７，０.７０の場合のブラシ比抵抗に対するブラシ寿命を示す。いずれも右上がりの直線であり、つまりブラシ比抵抗が大きいほどブラシ寿命が長くなるという理論通りの結果である。しかし、同じブラシ比抵抗のカーボンブラシ１６の場合、Ｄｓ／Ｄを大きくすると、ブラシ寿命は向上することを見出した。その理由を図５と図６にて説明する。
【００２４】
電機子スロット１３には電機子巻線１４が図５に示すように、いわゆる異数巻を適用して整流特性を確保するよう巻回してある。本実施例では整流子１２の整流子片１２ａの数は２４個で、電機子鉄心１１に形成された電機子スロット１３の数は１２個であるため、電機子巻線１４のコイル群数は、図５に示すように１つの電機子スロット１３に２つの第１コイルＣ１と第２コイルＣ２がそれぞれ巻線されることになる。図５において異数巻と称される巻線方法を説明する。回転子１５の回転方向は矢印方向であり、電機子スロット１３Ａには先に整流が終了する回転方位前位の第１コイルＣ１Ａと後に整流が終了する回転方位後位の第２コイルＣ２Ａの２つの電機子巻線１４が巻線される。次に隣の電機子スロット１３Ｂには、それぞれ第１コイルＣ１Ｂ，第２コイルＣ２Ｂが巻線され、順次各電機子スロット１３Ｃ，１３Ｄ，……１３Ｌまで同様に巻線される。これは整流特性を改善し、カーボンブラシ１６の寿命の向上と、電動機効率を向上させるためである。同一電機子スロット内での第１コイルＣ１と第２コイルＣ２において、第１コイルＣ１が整流を終了する瞬間には、これに隣接する第２コイルＣ２は既に整流作用を始めており、かつカーボンブラシ１６によって短絡されている。このため第１コイルＣ１と第２コイルＣ２の相互誘導作用が生じ、第１コイルＣ１の整流終了時に実効インダクタンスが小さくなり、リアクタンス電圧も小さくなる。
【００２５】
図６は電機子巻線の一例を示す模式図である。回転に対して先に整流が終了する回転方位前位の第１コイルをＣ１、同様に後から整流が終了する回転方向に対する後位の第２コイルをＣ２とし、１２個の電機子スロット１３Ａ〜１３Ｌ内に２４個の第１コイルＣ１Ａ，第２コイルＣ２Ａ〜第１コイルＣ１Ｌ，第２コイルＣ２Ｌを巻線する。第１コイルＣ１Ａとは電機子スロット１３Ａから巻始めた第１コイルを意味する。本実施例では、第１コイルは内周側に位置し、第２コイルは外周側に位置する。ここで、各電機子スロット１３には回転によって先に整流が終了する回転方位前位の第１コイルＣ1と、後に整流が終了する回転方位後位の第２コイルＣ２がある。
【００２６】
図７にＤｓ／Ｄと、前位の第１コイルＣ１と後位の第２コイルＣ２の整流時の実効インダクタンスの関係を示す。図よりＤｓ／Ｄが大きくなると、前コイルと後コイルの実効インダクタンスは小さくなる。つまり整流電圧は小さくなり、アークを発生する限界電圧（通称：火花電圧）より小さく設定できる。よって電気的異常摩耗を軽減できることがわかった。
【００２７】
以上より、整流特性を改善するには、電機子コアバック径Ｄｓと電機子外径Ｄの比Ｄｓ／Ｄを大きく設定すれば良いことがわかった。しかしながら、電機子コアバック径Ｄｓを大きくすることは、電機子スロット１３のスロット面積を減少することとなる。狭い電機子スロット１３に巻線加工するには、コイルの線径を細くする必要がある。コイルの線径が細くなるとコイルの電気抵抗は上昇し、既出図１に示した損失中の電機子銅損が増加する。さらに、銅損増加によりコイルの異常発熱がおこる。一般的に電気掃除機に用いられるコイルは、コストと安全性を考慮し、「ＪＩＳ  Ｃ  ４００３  電気絶縁の耐熱クラス及び耐熱性評価」における耐熱温度１２０℃のＥ種を用いることが多い。
【００２８】
図８にＤｓ／Ｄを変化させたときの、ブラシ比抵抗と電機子巻線温度の関係を示す。図８よりブラシ比抵抗が変わっても、巻線温度はあまり変わらない。しかし、図８よりＤｓ／Ｄが増加するにつれ巻線温度は上昇する。そして、Ｄｓ／Ｄが０.６７より大きいと、線径を細くしたコイルの発熱により、Ｅ種のコイルの耐熱温度１２０℃を超え、安全が確保できないことが明確となった。
【００２９】
図９は径Ｄｓ／Ｄを変化したときの、代表的なトルク波形である。図９（ａ）より、Ｄｓ／Ｄ＝０.７２のとき平均トルクは０.２３１３Ｎ・ｍ、脈動トルクは０.０８０３Ｎ・ｍである。ここで、脈動トルクの大きさを、（脈動トルクの値）／（平均トルクの値）×１００［％］と定義する。この場合、脈動トルクの割合は３４.７％となる。図９（ｂ）より、Ｄｓ／Ｄ＝０.６４のとき平均トルクは０.２２９９Ｎ・ｍ、脈動トルクは０.０８０５Ｎ・ｍ、脈動トルクの割合は３５.０％となる。図９（ｃ）より、Ｄｓ／Ｄ＝０.５０のとき平均トルクは０.２２４８、脈動トルクは０.０９２４Ｎ・ｍ、脈動トルクの割合は４１.１％となる。
【００３０】
図１０に、図９と同様にして求めたＤｓ／Ｄと脈動トルクの割合を示す。図１０よりＤｓ／Ｄ＝０.６４において変曲点を有することがわかった。つまり、Ｄｓ／Ｄ≧０.６４の領域では、Ｄｓ／Ｄの減少に伴う脈動トルク割合の変化率（減少率）は小さいが、Ｄｓ／Ｄ＜０.６４の領域では、コアバック部の磁束が飽和し、漏れ磁束が増加し出力トルクが小さくなるため、Ｄｓ／Ｄの減少に伴う脈動トルク割合の変化率（減少率）が大きい。さらに、電機子の突極性が大きくなり脈動トルクが大きくなる。
【００３１】
なお、脈動トルクが大きくなると、電機子鉄心１１とシャフト１０で一体化されている整流子１２が躍ってカーボンブラシ１６との接触が悪くなり、ひいてはカーボンブラシ１６と整流子１２の間に火花が発生し、電気的摩耗を助長しブラシ寿命が短くなる。
【００３２】
図１１に電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄとの比Ｄｓ／Ｄとブラシ寿命および電動機効率のそれぞれの関係を示す。横軸は電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄとの比である。第１縦軸は電動機効率であり、値は現行を１００として相対表示とした。なお電動送風機１の効率１［ｐ.ｕ.］は電気掃除機の吸込仕事率で見れば１０Ｗの改善に相当し、より強力な吸込性能を確保できる効果がある。第２縦軸はブラシ寿命であり、値は現行を１.０として相対表示とした。
【００３３】
現行品のブラシ比抵抗は３２４００μΩ・cm、Ｄｓ／Ｄ＝０.６３である。Ｄｓ／Ｄが０.６４より小さい範囲では、脈動トルクが大きくなって不適である。Ｄｓ／Ｄが０.６７より大きな範囲では、電機子巻線１４の電流密度が大となり、温度上昇が絶縁材料の耐熱温度を満たせず不適である。よって、少なくとも０.６４≦Ｄｓ／Ｄ≦０.６７を満たす必要がある。以下、Ｄｓ／Ｄが０.６４から０.６７の範囲でブラシ比抵抗が変化したときの特性を述べる。ブラシ比抵抗が５０００μΩ・cmの時、電動機効率は現行以上であるが、ブラシ寿命は１.０より小さく現行以下である。ブラシ比抵抗が１００００μΩ・cmの時、電動機効率は現行以上であるが、Ｄｓ／Ｄ＝０.６７の時のみブラシ寿命が１.０であり現行と同程度であり、Ｄｓ／Ｄ＜０.６７ではブラシ寿命は１.０より小さく現行以下である。ブラシ比抵抗が３００００μΩ・cmの時、電動機効率とブラシ寿命は全範囲で現行より高い。ブラシ比抵抗が１００００μΩ・cmと３００００μΩ・cmの間である２００００μΩ・cmの時、電動機効率は現行以上であるが、ブラシ寿命はＤｓ／Ｄに応じて現行より低い場合と高い場合とがある。つまり、Ｄｓ／Ｄ＝０.６５３を境に、Ｄｓ／Ｄ＜０.６５３ではブラシ寿命は１.０より小さく現行以下であるが、Ｄｓ／Ｄ≧０.６５３ではブラシ寿命は１.０より大きく現行以上である。ブラシ比抵抗が４００００μΩ・cmの時、電動機効率は１００より小さく現行より低いが、ブラシ寿命は現行より高い。つまり、ブラシ比抵抗の変化に応じ、電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比Ｄｓ／Ｄを適正化することで、高効率かつブラシ寿命が満足する電動機として成立範囲が存在する。その範囲は、ブラシ比抵抗が１００００μΩ・cmの時はＤｓ／Ｄを０.６７とし、ブラシ比抵抗が２００００μΩ・cmの時はＤｓ／Ｄを０.６５３以上０.６７以下とし、ブラシ比抵抗が３００００μΩ・cmの時はＤｓ／Ｄを０.６４以上０.６７以下（図中、囲んだ略三角形の範囲）とする。つまり、ｘをブラシ比抵抗に応じた変数とすると、ブラシ比抵抗に応じて、ｘ≦Ｄｓ／Ｄ≦０.６７を満たす必要がある。そして、ブラシ比抵抗が１００００μΩ・cmのときはｘ＝０.６７であり、ブラシ比抵抗が３００００μΩ・cmのときはｘ＝０.６４であり、ブラシ比抵抗が３００００μΩ・cmから１００００μΩ・cmの間ではブラシの比抵抗の減少に応じてｘが０.６４から０.６７まで漸増する。
【００３４】
また、図１１によれば、ブラシ比抵抗４００００μΩ・cmと３００００μΩ・cmの間のブラシ寿命の差分をＡ、ブラシ比抵抗３００００μΩ・cmと２００００μΩ・cmの間のブラシ寿命の差分をＢ、ブラシ比抵抗２００００μΩ・cmと１００００μΩ・cmの間のブラシ寿命の差分をＣとすると、Ａ≧Ｂ≧Ｃの関係が成り立つ。また、現行と同程度のブラシ寿命１.０を満たすときの、ブラシ比抵抗４００００μΩ・cmと３００００μΩ・cmの間のＤｓ／Ｄの差分を（１）、ブラシ比抵抗３００００μΩ・cmと２００００μΩ・cmの間のＤｓ／Ｄの差分を（２）、ブラシ比抵抗２００００μΩ・cmと１００００μΩ・cmの間のＤｓ／Ｄの差分を（３）、ブラシ比抵抗１００００μΩ・cmと５０００μΩ・cmの間のＤｓ／Ｄの差分を（４）とすると、（１）＜（２）＜（３）＜（４）の関係が成り立つ。また、ブラシ比抵抗４００００μΩ・cmと３００００μΩ・cmの間の電動機効率の差分をハ、ブラシ比抵抗３００００μΩ・cmと２００００μΩ・cmの間の電動機効率の差分をロ、ブラシ比抵抗２００００μΩ・cmと１００００μΩ・cmの間の電動機効率の差分イとすると、イ≒ロ≒ハ≒の関係が成り立つ。
【００３５】
図１２に、現行のブラシ寿命である１.０を満たすときの電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比とブラシ比抵抗の関係を示す。図４に示すように、ブラシ比抵抗が５０００μΩ・cmの時、現行のブラシ寿命である１.０を満たすＤｓ／Ｄは約０.６８であり、ブラシ比抵抗が１００００μΩ・cmの時、現行のブラシ寿命である１.０を満たすＤｓ／Ｄは約０.６７であり、ブラシ比抵抗が３００００μΩ・cmの時、現行のブラシ寿命である１.０を満たすＤｓ／Ｄは約０.６４であり、ブラシ比抵抗が４００００μΩ・cmの時、現行のブラシ寿命である１.０を満たすＤｓ／Ｄは約Ｄｓ／Ｄ＝０.６０である。これを、縦軸をブラシ比抵抗、横軸をＤｓ／Ｄとしてプロットすると、図１２のようになる。図１２では、各プロットを曲線に近時した。図１２によれば、ブラシ比抵抗が１００００μΩ・cm以上の範囲では、ほぼ直線で近似できるが、ブラシ比抵抗が１００００μΩ・cm前後から小さくなる範囲では、勾配が変わり曲線で近似される。よって、ブラシ比抵抗が３００００μΩ・cmから１００００μΩ・cmの間ではブラシの比抵抗の減少に応じてｘが０.６４から０.６７までほぼ直線的に（リニアに）漸増する。
【００３６】
この手法であれば、電機子の外径Ｄを大きくしなくても、電機子コアバック径Ｄｓを大きくすることで改善できる。すなわち掃除機用電動機に求められる、小形・軽量化の条件を満足できる。
【００３７】
上記発明に際し、電動機の回転数は３６０００から５００００回転／分の範囲が好ましい。これは、整流特性と相関のあるコイルのインダクタンスは単位時間あたりの磁束の変化を示す物理量である。よって高速電動機ほど整流時間は短くなり、インダクタンスが大きくなる。本実施例では１２スロットの異数巻を採用しているため、整流時間は３６０００回転時に６.９４×１０-5［秒］、５００００回転時に５×１０-5［秒］という極小時間の変化量となり、インダクタンスが大きく、整流不具合が発生しやすい。
【００３８】
また、上記発明に際し、第１コイルＣ１の巻回数は１０回で第２コイルＣ２の巻回数は４回で合わせて１４回であり、電機子のコイル線径は０.６mmから０.８mmφが好ましい。これは、コイル線径が細いとコイル抵抗が増加し、通電時にコイルの異常発熱となり、絶縁被膜の耐熱温度を超えてしまう。一方、銅損を低減するにはスロット面積を考慮しながらコイル線径を太くすればよい。しかし、本発明の範囲である電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄの比がＤｓ／Ｄが０.６４から０.６７の範囲においては、巻回数を１４回とすると、線径０.８０mmφ以上のコイルはスロット内に修まらない。
【００３９】
以上実施例により、電機子コアバック径Ｄｓと電機子の外径Ｄを管理することで、比抵抗の小さなブラシを使用してもブラシ寿命の確保が可能となる。よって、整流子電動機のブラシ電気損の低減とブラシ寿命の確保の両立が可能となり、高効率，長寿命，小形・軽量の整流子電動機が提供できる。
【００４０】
尚、本発明は異数巻以外の巻線方法にも適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  電動送風機
２  電動機
３  送風機
４  ハウジング
５  固定子鉄心
６  界磁巻線
７  固定子
８，８ａ，８ｂ  軸受け
９  エンドブラケット
１０  シャフト
１１  電機子鉄心
１２  整流子
１２ａ  整流子片
１３，１３Ａ〜１３Ｌ  電機子スロット
１４  電機子巻線
１５  回転子
１６  カーボンブラシ
１７  ブラシホルダ
１８  ナット
１９  遠心ファン
２０  ディフューザ
２１  リターンガイド
２２  ファンケーシング
２３  つる巻ばね
２４  リード線
２５  空気取り入れ口
Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｌ  第１コイル
Ｃ２Ａ〜Ｃ２Ｌ  第２コイル
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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