(57)【要約】      （修正有）【課題】回転電動機の信頼性向上のために、スロット内の電機子巻線をワニスで固着させることが行われているが、整流子アンダーカット部へワニスが浸透したり、渡り線部に十分なワニスが塗布されずに回転時の遠心力によって電線が破断するなどの不良を低減する。【解決手段】ワニスを塗布する工程で、シャフト３を中心に電機子１を自転させながら、ワニスを滴下塗布あるいは押出塗布する際に整流子２のフック部を部分加熱することで、整流子アンダーカット部へのワニスの浸透を抑制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電気絶縁性を有するワニスを塗布した電機子巻線と整流子を有する電機子、および界磁で構成される回転電動機の製造方法であって、前記ワニスを塗布する工程で、シャフトを中心に前記電機子を自転させながら、前記ワニスを滴下塗布あるいは押出塗布する際に、前記整流子の銅子片フック部を部分加熱することを特徴とする回転電動機の製造方法。
【請求項２】
前記ワニスがチクソトロピック性を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電動機の製造方法。
【請求項３】
熱風を照射する方法、赤外線を照射する方法、レーザを照射する方法、高周波加熱する方法の少なくとも１種の方法によって、非接触で部分加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の回転電動機の製造方法。
【請求項４】
部分加熱された前記整流子の銅子片フック部の温度が、前記ワニスの硬化温度の２０℃以上であることを特徴とする請求項１〜３のいづれか１項に記載の回転電動機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも電気絶縁性を有するワニスを塗布した電機子巻線と整流子を有する電機子、および界磁で構成される回転電動機の製造方法において、前記ワニスを塗布する工程で、シャフトを中心に電機子を自転させながら、ワニスを塗布する回転電動機の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電動機を組み込んだ整流子電動送風機の側面部分断面図を図１に示す。モータ部３２とファン部３１から構成され、モータ部３２の１は整流子２、電機子巻線２２を有する電機子で、モータのシャフト３の両端に軸受４が圧入され、この軸受４をファン側ブラケット５と整流子側ブラケット６にて支持している。カーボンブラシ８を内蔵した金属からなるブラシホルダー７は整流子側ブラケット６にて保持され、界磁９は界磁巻線２３を有している。
【０００３】
従来、このような構造の整流子電動送風機に組み込まれる回転電動機の界磁、あるいは電機子のコイルを固着するために、塗布材、所謂ワニスを塗布することは一般的に行われている。ワニスを塗布する主な目的は、電動機回転時において電線が動くことによる振動や音を抑制したり、電線同士が擦れることによる絶縁皮膜劣化に起因する絶縁性低下を防止したりすることである。そのため、ワニス塗布はスロット内の電線同士およびスロットと電線を十分に固着させることが重要である。
【０００４】
また、特に掃除機用ブロワモータなどでは４万回転／分以上の高速回転で駆動しているため、整流子と電機子巻線をヒュージングなどで接続している部分（フック部）には大きな遠心力がかかり、渡り線もワニス塗布が不十分な場合には、ワニスが外れたり、電線が破断したりする場合がある。そのため、この整流子下部のコイルを十分ワニスで固定することが重要である。
【０００５】
しかしながら、この部分にワニスを塗布する際、整流子銅子片間のアンダーカット部に毛細管現象によってワニスが浸透して通電不良やスパークなどの原因となることが多く、整流子下部を十分にワニスで固定することが困難であった。
【０００６】
このアンダーカット部へのワニス浸透を抑制する方法として、例えば特許文献１、２が提案されている。特許文献１では、整流子のアンダーカットをフック部近辺で整流子の外周側へずらすことによって、ワニスがアンダーカット部へ浸透しないようにする方法である。特許文献２では、渡り線部分を紐で複数周巻き付けることで、渡り線を固定するとともに、ワニスが整流子のアンダーカット部へ浸透しないようにする方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２５２５６４号公報
【特許文献２】特開２００８−１６０９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１では、アンダーカットを施していない部分の高さは整流子銅子片の高さと同等が最高であり、粘度が低く浸透性の高いワニスが多く塗布された場合は、その高さを超えてアンダーカット部へワニスが浸透する可能性があり、十分な効果が得られな
い。また、アンダーカットを施していない部分を長くすることも効果的であるが、整流子寸法を大きくしたり、ブラシとの接触部を小さくしたりする必要があるため、他特性やモータ全体の大きさへの影響が生じる。
【０００９】
特許文献２でも、ワニスは紐に吸収されるためある程度効果はあるが、多くのワニスが塗布された場合や浸透性の高いワニスが使用された場合はアンダーカット部へワニスが浸透する可能性があり、十分な効果が得られない。また、紐を巻き付ける工数が増加するため、生産コストアップにつながる。
【００１０】
本来ワニスの目的は、スロット内の電線同士およびスロットと電線を十分に固着させることであり、浸透性の高いワニスが適しているため、僅かでもアンダーカット部に浸透すると、すぐに毛細管現象により広がっていく。そのため、上記特許文献の方法では不十分なことが多い。
【００１１】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、ワニスを滴下塗布あるいは押出塗布する際に、整流子のフック部を部分加熱して、ワニスを急速にゲル化あるいは硬化させることで、整流子アンダーカット部へのワニスの浸透を抑制するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
少なくとも電気絶縁性を有するワニスを塗布した電機子巻線と整流子を有する電機子、および界磁で構成される回転電動機の製造方法において、ワニスを塗布する工程で、シャフトを中心に電機子を自転させながら、ワニスを滴下塗布あるいは押出塗布する際に、整流子のフック部を部分加熱することにより、かかる従来の課題を解決できる。
【００１３】
なお、ワニスがチクソトロピック性を有するワニスであることが好ましい。また、熱風を照射する方法、赤外線を照射する方法、レーザを照射する方法、高周波加熱する方法の少なくとも１種の方法によって非接触で部分加熱することが好ましい。また、部分加熱された整流子銅子片フック部の温度が、ワニス硬化温度の２０℃以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、ワニスを滴下塗布あるいは押出塗布する際に、整流子の銅子片フック部を部分加熱して、ワニスを急速にゲル化あるいは硬化させることで、整流子アンダーカット部へのワニスの浸透を抑制できる。
【００１５】
また、一旦ゲル化、または硬化したワニスでアンダーカット部分のワニス浸透経路が塞がれると、それ以降、ワニスが塗布されてもそれ以上浸透できないため、渡り線部に十分なワニスを塗布でき、巻線を十分に固定できる。
【００１６】
なお、ワニスがチクソトロピック性を有する場合、加熱により急激に粘度が上昇して整流子アンダーカット部への浸透が抑制されるため、効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】回転電動機を組み込んだ整流子電動送風機の側面部分断面図
【図２】本発明の実施の形態１における回転電動機の電機子ワニス塗布方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を更に詳しく説明する。但し、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１９】
本発明に用いられるワニスは、通常、電機子コイル固着用に用いられる液状ワニスであればよく、特に不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましい。
【００２０】
また、ワニスはチクソトロピック性を有するものであることが好ましい。チクソトロピック性を付与するために、シリカや中空ガラスビーズを添加してもかまわない。チクソトロピック性を付与する効果が大きいものとして、例えば微粒子シリカが挙げられる。
【００２１】
また、特性や信頼性に悪影響を及ぼさない範囲であれば、上記以外の無機充填材、例えば、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化チタンなどの金属酸化物、あるいはガラス繊維やチタン酸カリウム繊維などの繊維状物質、酸化ステアリン酸アミドやオレイン酸アミドなどの滑剤、酸化防止剤、難燃剤、耐候剤などもワニスに添加してもかまわない。
【００２２】
本発明の回転電動機の製造方法では、予熱しておいた電機子を、シャフトを中心にして自転させながら、ワニスを滴下塗布あるいは押出塗布する際に、整流子の銅子片フック部を部分加熱して、整流子アンダーカット部へのワニスの浸透を抑制しながら、スロット内にはワニスを浸透させ、その後、電機子全体をさらに加熱してワニスを硬化させる方法である。
【００２３】
この部分加熱する方法として、ヒータなどを銅子片フック部に接触させて加熱する方法や、非接触で加熱する方法があるが、整流子は自転しているため、非接触で加熱する方法が好ましい。例えば、熱風を照射する方法、赤外線を照射する方法、レーザを照射する方法、高周波加熱する方法などが挙げられる。特に熱風を照射する方法は、ワニス浸透方向に対して逆方向から照射することで、部分加熱すると同時に風力によりワニス浸透を抑制する効果も付加されるため、より好ましい。
【００２４】
なお、どの加熱方法においても、急速に、かつできるだけ部分的に加熱することが必要であるため、赤外線を照射する方法では、ハロゲンランプヒータを用いる方法が好ましい。
【００２５】
ワニスの粘度や電機子コイルエンド形状などによって、アンダーカット部へのワニスの浸透性が変化するため、照射時間や加熱部の温度は、適宜に決定されるが、通常のワニス硬化温度よりも２０℃以上高い温度に加熱することが好ましい。ただし、高温にし過ぎると、ワニスや整流子に使用されているフェノール樹脂などの熱劣化が起きる可能性があるため、硬化温度の５０〜６０℃程度までの範囲が好ましい。
【００２６】
なお、塗布時に、電機子を自転させることにより、塗布したワニスがゲル化開始前に垂れることを抑制するとともに、均一にワニスを浸透させることができる。また、シャフトを自転軸としているため、シャフトを中心に対称に塗布できるため、軸荷重のアンバランスが生じにくいという特徴もある。この自転速度は、ワニスが垂れない程度であればよい。
【００２７】
なお、塗布終了後、硬化加熱時も自転させていても、勿論かまわない。また、ワニスを効率的に浸透させ、アンダーカット部への浸透を一層抑制するために、電機子の自転軸を傾斜させて塗布させても、勿論かまわない。
【００２８】
塗布方法は、ワニスの粘度によって、滴下塗布あるいは押出塗布が選択できる。粘度が大きく滴下塗布が困難な場合は、押出塗布することが好ましい。また、粘度が大きな場合は、ワニスを予めゲル化開始温度以下に加温して粘度を低下させた状態で塗布してもかま
わない。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
図２は、第１の実施の形態における回転電動機の電機子ワニス塗布方法の説明図である。積層コア４１に形成されたスロット内部に、絶縁紙をはさんで、電機子巻線２２がコイル状に巻回してある。その電機子１を電機子回転用治具４４に取り付け、予熱する。
【００３１】
ワニス滴下工程で、電機子回転用治具４４が回転することで電機子もシャフト３を中心にして自転を開始する。そこに、ワニス滴下ノズル４５から電機子巻線のコイルエンド部にワニスを規定量滴下する。その際、整流子２の銅子片フック部４２を部分加熱装置４６で急速加熱する。
【００３２】
滴下されたワニスは、コイルエンド部分に浸透しながら、渡り線部４３にも到達して、整流子アンダーカット部へ浸透しようとするが、銅子片フック部４２が硬化温度以上に加熱されているため、そこで急速にゲル化あるいは硬化して、アンダーカット部への浸透経路を塞ぐ。そのため、ワニスは整流子アンダーカット部には浸透せずに、スロット内部や渡り線部分のみを十分に浸透、付着した状態で、硬化工程で加熱されて巻線を固化する。
【実施例１】
【００３３】
以下に、具体的な実施の一例を示す。ワニスは、不飽和ポリエステルである日立化成工業製ＷＰ２８５１を１００重量部、硬化剤ＣＴ４８を２重量部混合した樹脂液を用いた。なお、このワニスの通常硬化条件は１３０℃で３０ｍｉｎである。
【００３４】
電機子は、厚み２０ｍｍ、外径４０ｍｍで２２スロットを有する積層鉄芯コアに、直径０．５ｍｍの電線を巻回し、片側に直径２０ｍｍ、高さ１８ｍｍの整流子を配した電機子を用いた。なお、コイルエンド部の高さは、整流子側で約１０ｍｍ、ファン側で約７ｍｍであった。
【００３５】
この電機子を１３０℃に予熱して、シャフトを水平より５°傾けて整流子側を上に向けて回転治具に取付け、自転速度２５回転／分で回転させながら、上記ワニスを塗布した。塗布のノズルは、φ１．５ｍｍで、ワニス滴下位置は、整流子側はコア端より約２ｍｍ整流子寄りの位置とコア端と整流子端のほぼ中央部の２箇所、ファン側はコア端より約２ｍｍ離れたコイルエンドの１箇所とした。なお、塗布はチュービングポンプを用いた滴下塗布を行った。
【００３６】
滴下開始と同時に、白光（株）製ヒーティングガンＮｏ．８８１で整流子の銅子片フック部を加熱した。なお、このヒーティングガンの先端部にはＳＵＳ製キャップを取り付け、そのキャップには幅２０ｍｍ、高さ３ｍｍの長方形穴が開いており、その穴から熱風が吹き出し、整流子のフック部を部分加熱できるようにした。ヒーティングガン先端部と整流子フック部の距離は約２０、４０、６０、８０、１００ｍｍの５種類として、ワニス浸透方向と逆側から熱風を照射した。
【００３７】
なお、フック部の表面温度は、非接触赤外線温度計にて測定した。ワニス塗布時間は１０ｓｅｃで、ヒーティングガン加熱時間は１５ｓｅｃ行った。ワニス塗布後、自転させたまま１３０℃の恒温槽に入れて３０分間硬化させた。硬化後のワニスの整流子アンダーカット部への浸透状況を観察した。なお、コアスロット内へのワニスの浸透は全て完全に浸透していた。
【００３８】
結果およびフック部表面最終温度を（表１）に示す。また、比較のためにヒーティングガンで加熱しない場合の結果も併せて示す。なお、この場合も、コアスロット内へのワニスの浸透は完全に浸透していた。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
この結果より、フック部をワニス通常硬化温度の２０℃以上に部分加熱することで、整流子アンダーカット部へのワニス浸透を抑制できることが判った。
【実施例２】
【００４１】
実施例１のワニスを、チクソトロピック性を有するソマール製エピフォームＥ９２２４に変更して、他は実施例１と同様の試験を行った。ただし、電機子予熱温度は１５０℃、硬化条件は１５０℃で１ｈとした。その結果を（表２）に示す。なお、コアスロット内へのワニスの浸透は全て完全に浸透していた。
【００４２】
【表２】
2014138466.tif 000004
【００４３】
この結果、部分加熱によるアンダーカット部へのワニス浸透抑制効果は、実施例１のワニスよりも大きく、ワニスのチクソトロピック性が効果的なことが判った。
【実施例３】
【００４４】
実施例１の部分加熱装置であるヒーティングガンを、インフリッヂ工業製ハロゲンスポ
ットヒーターＨＳＨ−７に変更して、他は実施例１と同様の試験を行った。なお、スポットヒーターと整流子フック部の距離は、約２０、３０、４０、５０、６０ｍｍの５種類とした。その結果を（表３）に示す。なお、コアスロット内へのワニスの浸透は全て完全に浸透していた。
【００４５】
【表３】
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【００４６】
この結果、部分加熱装置をヒーティングガンからランプヒーターに変更しても、フック部の温度を十分上昇できれば、同様の効果が得られることが判った。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、簡便な方法で整流子アンダーカット部へのワニス浸透を抑制でき、従来のワニスの滴下塗布装置に部分加熱装置を追加するだけで導入することができる。また、ワニス塗布などの条件は従来のまま変更する必要がないため、製造条件なども大きな変更・調整する必要がなく容易に導入可能であり、産業上有効である。
【符号の説明】
【００４８】
１  電機子
２  整流子
３  シャフト
４  軸受
５  ファン側ブラケット
６  整流子側ブラケット
７  ブラシホルダー
８  カーボンブラシ
９  界磁
１０  エアーガイド
１１  インペラ
１２  ケーシング
１３  スペーサー
１４  座金
１５  ナット
１６  吸気管
２２  電機子巻線
２３  界磁巻線
３１  ファン部
３２  モータ部
４１  積層コア
４２  銅子片フック部
４３  渡り線部
４４  電機子回転用治具
４５  ワニス滴下ノズル
４６  部分加熱装置
【図１】
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【図２】
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