(57)【要約】      （修正有）【課題】電機子巻線のフック部巻付け部位間の電気的絶縁の信頼性を、簡単な工夫で確保することが可能な整流子電動機を提供する。【解決手段】電機子の整流子が有する複数の整流子バー３３を、これらバー３３が周方向に並べられた絶縁ベース３２の外周に露出されたブラシ接触部３４と、このブラシ接触部３４より幅が狭くかつブラシ接触部３４の表面に接するように折り返されたフック部３５とで形成する。電機子巻線のフック部巻付け部位１６ａを各フック部３５の根元部位３５ａに夫々巻付け、これらフック部巻付け部位１６ａをブラシ接触部３４とフック部３５とで挟んで整流子バー３３に電気的に接続する。各フック部３５の根元部位３５ａに、この根元部位３５ａの幅を細くしかつフック部巻付け部位１６ａが入り込む巻線嵌合溝３６を形成する。これによって、絶縁ベース３２の周方向に隣接したフック部巻付け部位１６ａ間に所定の絶縁距離Ｌを確保した。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流子が有した絶縁ベースの周方向に並べられた複数の整流子バーの夫々が、前記絶縁ベースの外周に露出されたブラシ接触部とこの接触部より幅が狭くかつ前記ブラシ接触部の表面に接するように折り返されたフック部とからなり、これらフック部の根元部位に夫々巻付けられた電機子巻線のフック部巻付け部位が、前記ブラシ接触部と前記フック部とで挟まれて前記整流子バーと電気的に接続され、前記周方向に隣接した前記フック部巻付け部位間に絶縁距離が確保された電機子を備える整流子電動機において、
前記各フック部の根元部位に、この根元部位の幅を細くしかつ前記フック部巻付け部位が入り込む巻線嵌合溝を形成したことを特徴とする整流子電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば電動送風機の電動機部等に用いられる整流子電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
整流子電動機の電機子は、回転軸に電機子コアと整流子とが固定され、電機子コアに巻付けられた電機子巻線と整流子が有した整流子バーとが接続された構造を備えている。整流子バーと電機子巻線とは、整流子バーの電機子コア側の端部を折り曲げたフック部に電機子巻線を巻付けた状態で、フック部をヒュージングすることで、接続されている。こうしたフック部を有する整流子はフック式整流子と通称されている。
【０００３】
整流子の周方向に整流子バーが並べられているので、隣接した整流子バーのフック部に巻付けられた電機子巻線のフック部巻付け部位間を電気的に絶縁する必要がある。そのため、整流子バーのフック部の幅は、それ以外の部分、つまり、カーボンブラシが接するブラシ接触部の幅より細く形成されている。
【０００４】
しかし、電機子巻線のフック部巻付け部位は前記ヒュージングによって広がることがある。それに伴い隣接した整流子バーに巻付けられたフック部巻付け部位間の絶縁距離が狭められて、隣接したフック部巻付け部位間の電気的絶縁性が低下することがある。
【０００５】
こうした事情に対処するために、フック部全体を更に細くすることが考えられる。しかし、このようにすることは、ヒュージングの際に、フック部を介してフック部巻付け部位に加えられる加圧力が上がる。したがって、フック部巻付け部位が断線する虞が高くなるので、実際的な対策でない。  
又、隣接したフック部巻付け部位間にブレードを挿入した状態でヒュージングをすることで、フック部に巻付けられた電機子巻線のフック部巻付け部位が広がらないようにする接合方法も提案されている。しかし、この方法では、ヒュージングの前後においてブレードを着脱する手間が必要であるので、電機子の製造性が低下する。それだけではなく、ブレードの着脱に伴って電機子巻線のフック部巻付け部位の絶縁層（エナメル層）が傷付けられる虞があり、そのような事態になった場合、隣接したフック部巻付け部位間の電気的絶縁性が低下する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８５０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、各整流子バーのフック部に夫々巻付けられた電機子巻線のフック部巻付け部位間の電気的絶縁の信頼性を、簡単な工夫で確保することが可能な整流子電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、実施形態の整流子電動機は、電機子の整流子が有する複数の整流子バーを、これらのバーが周方向に並べられた絶縁ベースの外周に露出されたブラシ接触部と、この接触部より幅が狭くかつブラシ接触部の表面に接するように折り返されたフック部とで形成する。電機子が有する電機子巻線のフック部巻付け部位を各フック部の根元部位に夫々巻付け、これらフック部巻付け部位をブラシ接触部とフック部とで挟んで整流子バーに電気的に接続する。各フック部の根元部位に、この根元部位の幅を細くしかつフック部巻付け部位が入り込む巻線嵌合溝を形成する。これによって、絶縁ベースの周方向に隣接したフック部巻付け部位間に所定の絶縁距離を確保したことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施の形態に係る整流子電動機を備える電動送風機を一部断面した状態で示す側面図である。
【図２】図１の整流子電動機の電機子をこれにフレーム端面板が連結された状態で示す斜視図である。
【図３】図２の電機子の一部を拡大して示す斜視図である。
【図４】図２の電機子が備える整流子をその中央部の筒を省略して示す正面図である。
【図５】図４の整流子を断面した状態で示す斜視図である。
【図６】図５中Ｆ６部を示す拡大図である。
【図７】図２の電機子が備える電機子巻線と整流子との接続部の一部を示す平面図である。
【図８】図７中Ｆ８−Ｆ８線に沿って示す断面図である。
【図９】図４の整流子の整流子バーを展開した状態で示す平面図である。
【図１０】図４の整流子の一部を電機子巻線が接続される前の状態で示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施の形態に係る整流子電動機を電動機部として備えた電動送風機について、図１〜図１０を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１中符号１は電動送風機を示している。この電動送風機１は、例えば電気掃除機の吸塵用として、或いは産業用ブロア等に用いられる。
【００１２】
電動送風機１は、この電動送風機１の電動機部をなす整流子電動機２と、例えば遠心型のファン４１と、ディフューザ４５と、ファンカバー５１を備えている。
【００１３】
整流子電動機２は、電動機ケース３と、固定子１１と、回転子である電機子１３と、例えば二個のカーボンブラシ組立２１を備えている。
【００１４】
電動機ケース３は、鋼板製のケース本体４とケース端面板５とからなる。ケース本体４は、その軸方向の一端が開口されると共に、軸方向の他端が閉じた略有底円筒状に形成されている。
【００１５】
ケース端面板５は、図２に示すように長手を有した板状をなし、ケース本体４の軸方向一端の開口を横切って配設されている。このケース端面板５の長手方向両端部は、前記開口を囲んで設けられたケース本体４の張り出し縁部４ａにねじ止めされている。
【００１６】
前記開口においてケース端面板５で覆われていない開口領域は、電動機ケース３の通気用入口として使用される。ケース本体４にはその閉じられた端壁側に通気用出口７が複数(一つのみ図示する)形成されている。
【００１７】
図１に示すようにケース本体４の閉じられた端壁の中央部に軸受ハウジング部４ｂが形成されている。この軸受ハウジング部４ｂと対をなす軸受ハウジング部５ｂが、図１及び図２に示すようにケース端面板５の中央部に形成されている。
【００１８】
固定子１１は、その外形が略四角形状をなした複数枚の電磁鋼板を積層してなる固定子コアに、固定子巻線を取付けて形成されている。固定子１１は、そのコアの四隅をケース本体４の内周面に圧接させて電動機ケース３内に固定されている。固定子コアの外面とケース本体４の内周面との間に、前記通気用入口と通気用出口７とを連通する通気用間隙ｇが形成されている。
【００１９】
図１及び図２に示すように電機子１３は、回転軸１４と、電機子コア１５と、電機子巻線１６と、整流子１７と、第１玉軸受１８と、第２玉軸受１９を備えている。
【００２０】
電機子コア１５は回転軸１４に固定されており、回転軸１４は電機子コア１５を貫通している。電機子巻線１６は、エナメル層で被覆された銅線からなり、電機子コア１５に巻付けられている。整流子１７は回転軸１４に固定されており、回転軸１４は整流子１７を貫通している。整流子１７と電機子巻線１６とは後述する形態で電気的に接続されている。第１玉軸受１８は整流子１７の軸方向に隣接して回転軸１４の一端に取付けられている。第２玉軸受１９は、第１玉軸受１８との間に電機子コア１５及び整流子１７を配して回転軸１４の軸方向他端部に取付けられ、回転軸１４は第２玉軸受１９を貫通している。
【００２１】
図４及び図５に示すように整流子１７はフック式の構成である。即ち、整流子１７は、金属製の管３１（図１参照）が中央部にインサートされた電気絶縁材料例えば合成樹脂製の絶縁ベース３２の外周部に、複数の整流子バー３３を取付けて形成されている。各整流子バー３３は絶縁ベース３２の周方向に並んで配設されている。整流子１７は、その管３１を回転軸１４の外周に圧入して回転軸１４に固定されている。この場合、整流子１７は次に説明するフック部を電機子コア１５に向けて回転軸１４に固定される。
【００２２】
整流子１７の各整流子バー３３は、導電性が良好な金属材料製で、ブラシ接触部３４とフック部３５とからなる。図９の展開図等で示すようにブラシ接触部３４の幅Ｗ１よりフック部３５の幅Ｗ２は狭い。フック部３５の幅Ｗ２は、このフック部３５に巻付けられた後述する電機子巻線のフック部巻付け部位が後述のヒュージングに伴う加圧力で断線しないように加圧力を分散させることが可能な幅に設定されている。
【００２３】
図８〜図１０に示すようにフック部３５の根元部位３５ａに巻線嵌合溝３６が形成されている。本実施形態では、巻線嵌合溝３６を根元部位３５ａの幅方向両側縁に開放して夫々形成したが、これに限らず、根元部位３５ａの幅方向片側の縁のみに開放して形成することも可能である。この巻線嵌合溝３６によって根元部位３５ａの幅Ｗ３は、根元部位３５ａ以外のフック部３５の幅Ｗ２より細くなっている。巻線嵌合溝３６の深さは電機子巻線１６の線径に相当する深さより浅い。
【００２４】
フック部３５はブラシ接触部３４の表面に対向する形態に折り返された状態で、絶縁ベース３２の外周部にインサート成形により取付けられている。この取付けによって、整流子バー３３のブラシ接触部３４の表面部が絶縁ベース３２の外周に露出されるとともに、フック部３５が絶縁ベース３２から外れた形態で、整流子バー３３が絶縁ベース３２に埋設される。
【００２５】
図３、図４、図７、図８中符号３７は絶縁ベース３２にこのベースの軸方向に延びて形成された絶縁溝を示している。各絶縁溝３７は、絶縁ベース３２の周方向に隣接した整流子バー３３間にこれらを電気的に絶縁するのに必要な沿面距離を確保するために、これら整流子バー３３間に設けられていて、絶縁ベース３２の周面に開放されている。
【００２６】
前記電機子巻線１６と各整流子バー３３とは以下のように電気的に接続されている。
【００２７】
詳しくは、電機子巻線１６は、各整流子バー３３のフック部３５の根元部位３５ａに少なくとも一回巻付けられている。根元部位３５ａに巻付けられた電機子巻線１６の部位を、本明細書ではフック部巻付け部位１６ａ（図７、図８等参照）と称する。図８等に示すようにフック部巻付け部位１６ａの断面の一部が巻線嵌合溝３６に入り込んでいる。
【００２８】
こうしてフック部巻付け部位１６ａがフック部３５の根元部位３５ａに巻付けられた状態で、ヒュージング加工を施すことによって、フック部巻付け部位１６ａと各整流子バー３３とが電気的に接続される。この接続状態を図３、図７、図８に示す。
【００２９】
ヒュージング加工は、まず、図示しないヒュージング加工機が有する電極で、フック部３５を図１０中矢印Ｆ方向に加圧することにより、図１０中二点鎖線で示すようにフック部３５を塑性変形させる。これによって、フック部３５がブラシ接触部３４の表面に好ましくは密接するように変形されるとともに、これらフック部３５とブラシ接触部３４とでフック部巻付け部位１６ａが挟持される。
【００３０】
次に、この状態で、電極と図示しない他の電極（いずれもヒュージング加工機の電極）との間に高電流が印加される。それにより、フック部巻付け部位１６ａのフック部３５及びブラシ接触部３４に接した箇所のエナメル層が溶かされて、フック部巻付け部位１６ａと整流子バー３３とが電気的に接続される。こうして整流子バー３３に接続されて絶縁ベース３２の周方向に隣接したフック部巻付け部位１６ａ間には絶縁距離Ｌ（図７参照）が確保される。
【００３１】
前記第１玉軸受１８は軸受ハウジング部４ｂ内に取付けられているとともに、第２玉軸受１９は軸受ハウジング部５ｂ内に取付けられている。それによって、電機子１３は、固定子１１の内側空間を貫通して電動機ケース３に回転自在に支持されている。電機子１３の回転軸１４は、第２玉軸受１９及び軸受ハウジング部５ｂを貫通して電動機ケース３外に突出されている。
【００３２】
図１に示すように一対のカーボンブラシ組立２１は、カーボンブラシ２２と、このカーボンブラシ２２を支持するブラシ保持器２３と、この保持器に収容されてカーボンブラシ２２を付勢するばね２４と、ばね受けを兼ねる端子２５等を有している。
【００３３】
これらカーボンブラシ組立２１は電動機ケース３にねじ止めされている。ブラシ保持器２３はケース本体４を貫通してこのケース本体４内の整流子１７に向けて突出されている。カーボンブラシ２２は整流子バー３３のブラシ接触部３４にばね２４で押付けられている。それにより、カーボンブラシ２２と整流子１７とが電気的に導通される。端子２５は、カーボンブラシ２２及び固定子巻線に電気的に接続されているとともに、図示しない電源部（商用交流電源又は電池等）に電気的に接続される。
【００３４】
ファン４１は、電動機ケース３の外に突出された回転軸１４の端部に螺合されたナット４４等で回転軸１４に連結されている。ファン４１は、その周面に吐出し口４３を有している。
【００３５】
ディフューザ４５は、ファン４１から吐出された空気を整流しつ電動機ケース３内に導くために用いられていて、相互間に上流側整流風路を形成する複数の上流側案内羽根４６と相互間に下流側整流風路を形成する複数の下流側案内羽根４７を有している。このディフューザ４５は、ケース本体４の張り出し縁部４ａ、ケース端面板５、及びケース端面板５で覆われていないケース本体４の開口領域（電動機ケース３の通気用入口）を覆って、電動機ケース３とファン４１との間に配設されている。
【００３６】
図１に示すようにファンカバー５１は、円筒形の周壁５２と、この周壁５２の一端に連続した端壁５３とからなる。端壁５３の中央部に空気入口５４が形成されている。
【００３７】
ファンカバー５１は、その周壁５２の内周を、張り出し縁部４ａに嵌合して、ファン４１及びディフューザ４５を覆って電動機ケース３に取付け保持されている。取付けられたファンカバー５１は、張り出し縁部４ａとの間にディフューザ４５を挟持している。取付けられたファンカバー５１の空気入口５４はファン４１の吸気口４２に対向されている。又、取付けられたファンカバー５１の周壁５２とこれによって覆われたディフューザ４５の外周との間に空隙Ｓが形成され、この空隙Ｓを介してディフューザ４５の上流側整流風路と下流側整流風路とが連通されている。
【００３８】
なお、図１中符号５５は、空気入口５４の周りに取付けられたリング形のシール部材を示している。このシール部材５５に吸気口４２の縁部が食い込むように接触している。
【００３９】
前記構成の整流子電動機２を備えた電動送風機１がその端子２５への給電により駆動されると、電機子１３とともにファン４１が回転される。このファン４１の回転により生じる吸気負圧で、ファンカバー５１の空気入口５４からファン４１の吸気口４２に空気が吸込まれる。吸込まれた空気はファン４１の内部を通って吐出し口４３から吐出されて、ディフューザ４５の上流側整流風路をディフューザ４５の外周側に向けて流通し静圧化される。
【００４０】
更に、上流側風路から流出した空気は、ファンカバー５１の周壁５２とディフューザ４５の外周との間の空隙Ｓを経由して、ディフューザ４５の下流側整流風路に導入され、この下流側整流風路をディフューザ４５の中心側に向けて流通し静圧化されて、電動機ケース３内に導入される。こうして電動機ケース３内に流入した空気は、主に固定子１１に吹き付けられてこれを冷却しつつ通気用間隙ｇを流通し、更に、カーボンブラシ組立２１に吹き付けられてこれを冷却した後、通気用出口７を通って電動機ケース３の外部へと排出される。
【００４１】
この電動送風機１が備えた整流子電動機２の電機子１３においては、その整流子バー３３のブラシ接触部３４から折り返されたフック部３５の根元部位３５ａに、この根元部位３５ａの幅Ｗ３を細くする巻線嵌合溝３６が形成され、この巻線嵌合溝３６に電機子巻線１６のフック部巻付け部位１６ａの一部が入り込んだ状態で、フック部３５の根元部位３５ａに巻付けられて、電機子巻線１６と各整流子バー３３とが電気的に接続されている。
【００４２】
このように巻線嵌合溝３６にフック部巻付け部位１６ａが入り込んだ状態で、整流子バー３３の最も細いフック部３５の根元部位３５ａにフック部巻付け部位１６ａが巻付けられているので、フック部巻付け部位１６ａの巻径Ｒ（図７参照）は小さい。これにより、整流子１７が有した絶縁ベース３２の周方向に隣接したフック部巻付け部位１６ａ間に確保される絶縁距離Ｌを広くできる。
【００４３】
したがって、ヒュージング加工に伴ってフック部巻付け部位１６ａの巻き径が広がることがあっても、周方向に隣接したフック部巻付け部位１６ａ間の絶縁距離Ｌに必要十分に確保できる。これにより、線径が太い電機子巻線１６を用いても、そのフック部巻付け部位１６ａ間に所定の絶縁距離Ｌ、即ち、電気絶縁上において必要十分な絶縁距離を確保することが可能である。そして、このように線径が太い電機子巻線１６を用いた場合は、電機子巻線１６の銅損を低減できるに伴い整流子電動機２の効率を向上することができる。
【００４４】
更に、隣接したフック部巻付け部位１６ａ間の電気的絶縁性能を確保するために、ヒュージング加工の前後にフック部巻付け部位１６ａが広がらないようにするブレードを、隣接したフック部巻付け部位１６ａ間に着脱する手間を必要としない。これにより、電機子１３の製造性が低下することがない。これとともに、ブレードを着脱することがないので、フック部巻付け部位１６ａのエナメル層がブレードの着脱を原因として傷付けられることもない。このため、隣接したフック部巻付け部位１６ａ間の電気的絶縁性が低下する可能性もなく、隣接したフック部巻付け部位１６ａ間の電気的絶縁の信頼性を確保できる。
【００４５】
そして、以上のように電気的絶縁性能を確保する上で、特別な絶縁部材を要することもなく、しかも、製造的にも特別な手間を要することがなく、フック部３５の根元部位３５ａを他より細くして、そこにフック部巻付け部位１６ａを入り込ませて巻付けるという、単純な工夫で実現することができる。
【００４６】
しかも、整流子バー３３のフック部３５は、その全体が根元部位３５ａと同じに細くないので、整流子バー３３に電機子巻線１６のフック部巻付け部位１６ａを電気的に接続するヒュージングの際に、フック部３５を介してフック部巻付け部位１６ａに加えられる加圧力が過大に上がることがない。そのため、ヒュージング加工に伴ってフック部巻付け部位１６ａが断線する虞がない。
【００４７】
したがって、以上説明した構成の整流子電動機２によれば、各整流子バー３３のフック部３５に夫々巻付けられた電機子巻線１６のフック部巻付け部位１６ａ間の電気的絶縁の信頼性を、簡単な工夫で確保することが可能である。
【００４８】
以上のように本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この新規な実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であるとともに、発明の要旨を逸脱しない限り、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形などは、発明の範囲に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
２…整流子電動機、１３…電機子、１６…電機子巻線、１６ａ…フック部巻付け部位、１７…整流子、３２…絶縁ベース、３３…整流子バー、３４…ブラシ接触部、３５…フック部、３５ａ…フック部の根元部位、３６…巻線嵌合溝、Ｗ２…フック部の幅、Ｗ３…根元部位３５ａの幅、Ｌ…絶縁距離
【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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