(57)【要約】 【課題】  電磁モータにおいて、回転子のスロット部に設けたスロット絶縁部材によりアーマチュアコイルの絶縁性能を高めること。  【解決手段】  固定子３９と回転子１５とからなり、この回転子１５は、外周に配設された複数個のティース４０と、隣接するこれらティース４０間に形成されアーマチュアコイル１３およびこのアーマチュアコイル１３の外側に絶縁性を有する楔５３を収容したほぼＵ字状のスロット部４５とを備えた電磁モータ１において、前記各スロット部４５にその内周壁４７に沿うほぼＵ字状に形成されたシート状のスロット絶縁部材４６を設け、このスロット絶縁部材４６の両側面５４の先端部５５を、前記スロット部４５の前記内周壁４７と前記楔５３との間で挟持するとともに、前記スロット絶縁部材４６の両側面５４に、この両側面５４から前記楔５３の前記アーマチュアコイル１３との近接面５６に沿ってそれぞれ突出した一対の仕切部５０を設ける。  【選択図】  図６
2006060980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子とからなり、この回転子は、外周に配設された複数個のティースと、隣接するこれらティース間に形成されアーマチュアコイルおよびこのアーマチュアコイルの外側に絶縁性を有する楔を収容したほぼＵ字状のスロット部とを備えた電磁モータにおいて、
前記各スロット部にその内周壁に沿うほぼＵ字状に形成されたシート状のスロット絶縁部材を設け、このスロット絶縁部材の両側面の先端部を、前記スロット部の前記内周壁と前記楔との間で挟持するとともに、前記スロット絶縁部材の両側面に、この両側面から前記楔の前記アーマチュアコイルとの近接面に沿ってそれぞれ突出した一対の仕切部を設けたことを特徴とする電磁モータ。
【請求項２】
前記スロット絶縁部材の両側面から突出した前記仕切部の両先端の離間寸法は、前記スロット部の開口部の幅寸法とほぼ同一か、またはそれ以上に広くしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁モータ。
【請求項３】
前記スロット絶縁部材の両側面から突出した前記仕切部は、折り曲げて重複部分を設けた折返し部により形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の各ティース間に有するスロット部に収容したアーマチュアコイルの絶縁性を高めるようにした電磁モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁モータは、回転子鉄心の隣合うティース間にスロットが形成され、このスロットは、ティースのオーバーハング部により外周開口部の両側が一部覆われるものの、概ねＵ字状をなしている。スロットの内面には、同じくＵ字状に形成された絶縁被膜が設けられ、巻線はこの絶縁被膜を介して鉄心に巻回されている。また、回転子の回転による遠心力で巻線がスロットから飛び出さないように、スロット内には巻線の外周に位置してウエッジが設けられる。
【０００３】
これら絶縁被膜、ウエッジによって、巻線と回転子鉄心との絶縁が確保される。そして、Ｕ字状の絶縁被膜は、その先端に、ウエッジとオーバーハング部とに重なるような折曲げ部分を設けたものが知られている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
この特許文献１には、絶縁被膜に折曲げ部分を設けることの技術的意義について何らの説明も記載されてはいない。しかし、巻線から鉄心のウエッジまでの沿面距離についてみると、折曲げ部分によって周方向の長さが長くなり、折曲げ部分がないものに比べて絶縁性が向上するものと認められる。
【０００５】
また、他の従来の電磁モータは、低圧モータの固定子鉄心に有するスロットに、絶縁電線の束により層の異なる上下のモータコイル体を収容している。すなわち、アルミ線の外表面にポリイミドフィルムをテフロン材で被覆してなる絶縁フィルム層を巻回した絶縁電線を有する下モータコイル体の周囲を相間絶縁層で巻回し、さらにこの相間絶縁層および上記と同様の絶縁電線からなる上モータコイル体の周囲をスロット絶縁層で巻回するとともに、このスロット絶縁層のスロット開口部に位置する重合部に、楔を挿入することによって、上下のモータコイル体をスロットに収容している。
【０００６】
そして、これらのモータコイル体および固定子鉄心を加熱することにより、絶縁電線のアルミ線を被覆している絶縁フィルム層などのテフロンを溶解して一体化させるとともに、これらを冷却し硬化させて、腐食環境下での使用に好適な電磁モータを製造しているものがある。（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００４−１７３４５２号公報（第３頁、図４）
【特許文献２】特開２０００−２６０６１８号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この種の電磁モータにおいては、絶縁被膜をスロット内面に密着させやすいように、絶縁被膜を自然状態ではスロットの形状より広がった可撓性を有する絶縁シートで形成し、この絶縁シートを変形させてスロット内に挿入するようにしているものがある。特許文献１の従来例のものでは、沿面距離を大きくするための折曲げ部分が絶縁被膜の先端に形成されていることから、絶縁被膜をスロット内に挿入する際に、Ｕ字状の絶縁皮膜の両側面を周方向に変形させるだけでなく、折曲げ部分を径方向すなわち回転子の中心に向けて変形させなければならず、組立性が良好ではないという課題がある。なお、絶縁シートをスロット内に挿入する際に、折曲げ部分がオーバーハング部に当たらないように、折曲げ部分を予め中心側に大きく曲げておくことも考えられるが、この場合には、ウエッジを挿入するときに折曲げ部分が邪魔になるので、結局、組立性の向上は図れない。
【０００８】
また、特許文献２のような従来の電磁モータの場合、絶縁電線、相間絶縁層、スロット絶縁層をそれぞれ特殊な素材で作る必要があるために高価になるとともに、これらを組み立てていく際の製造工程が複雑になる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、回転子のスロット部に設けたスロット絶縁部材の形状により、特殊な素材を使用することなく組立性を良好に保ちつつ、絶縁性能を高めた電磁モータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
電磁モータの各スロット部にその内周壁に沿うほぼＵ字状に形成されたシート状のスロット絶縁部材を設け、このスロット絶縁部材の両側面の先端部を、スロット部の内周壁と楔との間で挟持するとともに、スロット絶縁部材の両側面に、この両側面から楔のアーマチュアコイルとの近接面に沿ってそれぞれ突出した一対の仕切部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電磁モータは、楔とアーマチュアコイルとの近接部に位置して設けられた絶縁部材の仕切部によって、組立性を良好にしつつ、アーマチュアコイルから回転子のティースまでの沿面距離を長くして絶縁性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による電磁モータの実施態様について、図１から図７を参照して説明する。
【００１３】
図１は、この発明の１つの実施形態に係る電磁モータ１を用いた電気掃除機の電動送風機２を示す。この電動送風機２の電磁モータ１は有底円筒状のフレーム３を有し、このフレーム３に有する開口部の外周にあるフランジ部４には、開口部の中央を横断してねじ５により両端が固定された支持アーム６が設けられている。この支持アーム６とフレーム３との中心部には、それぞれの軸支部７に収容された一対のボールベアリング８により２個所で支持された回転軸９が回転自在に設けられている。
【００１４】
この回転軸９には、整流子片１１を多数外周に有する整流子１２、および各整流子片１１に各端部が接続されたアーマチュアコイル１３をアーマチュアコア１４に巻回した回転子であるロータ１５が設けられている。また整流子１２の外周には、フレーム３に固定された一対のカーボンブラシ装置１６に収容のカーボンブラシ１７の先端が、それぞれ両側から圧接されている。
【００１５】
また、回転軸９の先端部には、ファン２０が取り付けられている。このファン２０は、いずれも円板状をして吸入口２１を有する上ファンプレート２２および下ファンプレート２３と、これらの間に固定された渦巻状のファン翼２４とを備え、この下ファンプレート２３の中心孔が回転軸９に挿入されてナット２５により固定されている。さらにファン２０は、フレーム３のフランジ部４の外周端に嵌合して固定され、中心部に円形の流入口２６を有するお椀状のファンカバー２７により覆われている。
【００１６】
このファン２０と前記支持アーム６との間には、円盤状のディフューザ３０が支持アーム６の軸支部７を中心に相対的な位置にある一対のねじ３１により、支持アーム６に取り付けられている。このディフューザ３０には、ファン２０の外周にあたる位置を入口として渦巻状に設けられた整流板３２が設けられ、この整流板３２により形成される通風路３３は、ディフューザ３０の円板部３４に設けられた数個所の図示しない流出孔から、裏側に備えた下流整流板３５により形成される通気路３６に連通している。さらにこの通気路３６は、支持アーム６の両側部から前記ロータ１５の外周部に連通している。また、ロータ１５の外周部には、積層鉄心からなるステータコア３７およびこのステータコア３７に巻回されたステータコイル３８を有するステータ３９が、フレーム３に間接的に固定されている。この固定子であるステータ３９の外周は、前記通気路３６に連通している。
【００１７】
次に、図２、図３によって回転子であるロータ１５について具体的に説明する。回転軸９に固定されたアーマチュアコア１４は、その外周部から放射方向に突出する多数のティース４０が形成される鉄板を、数十枚重合して圧接状態となった積層鉄心４１を有し、さらにこの積層鉄心４１の両端面を、外周部がその鉄板と同一形状をした一対の絶縁体４２により覆い、積層鉄心４１全体が両面から挟持されている。また、各ティース４０の先端は、両側に突出したオーバーハング部４３を有することにより開口部４４の幅が狭くなっているものの、隣接するティース４０間には、全体がほぼＵ字状のスロット部４５が形成されている。
【００１８】
次に、図４から図７により、スロット部４５の構成を説明する。このスロット部４５には、図４に示すような絶縁性を有するシート状の１枚のポリエステルフィルムをほぼＵ字状に成形したスロット絶縁部材４６が挿入されている。このスロット絶縁部材４６は、柔軟性を有しかなりの変形が可能であるが、スロット部４５への収容状態では、その外表面がスロット部４５の内周壁４７に密着するとともに、積層鉄心４１を両側から挟持する絶縁体４２の両表面から両端部がわずかに埋没する程度の長さとなっている。また、ほぼＵ字状をしたスロット絶縁部材４６の開口４８を形成する両側面５４の先端部５５に近い部分には、図６に示すように、両側面５４からそれぞれ回転子の周方向内側に突出した高さＨの重複部分４９を有して一対の仕切部となる折返し部５０が設けられている。これらの折返し部５０にそれぞれ有する一対の先端５１は、互いに対向しティース４０の開口部４４の幅とほぼ同一の寸法を有して離間している。
【００１９】
スロット部４５には、スロット絶縁部材４６の折返し部５０の外表面から端部５２までの長さＡにほぼ等しい厚さと開口４８にほぼ等しい幅とを持って、断面がほぼ四角形の角柱となった楔５３が挿入されている。この楔５３は、絶縁性を有する繊維を固めてブロック化したもので、スロット部４５の内周壁４７とによりスロット絶縁部材４６の両側の先端部５５を挟持している。また、ティース４０のオーバーハング部４３とスロット絶縁部材４６の端部５２との間には、スロット絶縁部材４６をスロット部４０に挿入する際に必要な僅かな間隙Ｂが生じている。
【００２０】
楔５３の内側の両側部は、一対の仕切部であるそれぞれの折返し部５０の外表面に接し、スロット絶縁部材４６と楔５３とに囲まれたスロット部４５にアーマチュアコイル１３が挿入され、このアーマチュアコイル１３とスロット部４５の内周壁４７とにより、スロット絶縁部材４６の主要部が挟持された状態となっている。すなわち、楔５３とアーマチュアコイル１３との近接部にある楔５３の近接面５６に沿って、スロット絶縁部材４６の両側面５４からそれぞれ突出して仕切部である折返し部５０が設けられていることになる。
【００２１】
次に、図２から図５により、スロット部４５にスロット絶縁部材４６、アーマチュアコイル１３、楔５３を挿入する製造工程を説明する。スロット絶縁部材４６は、予め絶縁性を有する長尺状のポリエステルフィルムを切断して、図４に示すように、一定温度に加熱しながら折り曲げて仕切部である折返し部５０を設けるとともに、全体がほぼＵ字状となるように成形しておく。このようなスロット絶縁部材４６を、積層鉄心４１の両端面が絶縁体４２により挟持されて回転軸９に固定されたアーマチュアコア１４の各スロット部４５に、両側面５４を多少内側に変形させながら上下方向からそれぞれ挿入する。この際、オーバーハング部４３とスロット絶縁部材４６の端部５２との間に、間隙Ｂが存在することにより、スロット絶縁部材４６のスロット部４０への挿入を円滑に行うことができる。
【００２２】
次に、図５に示すように、所定のスロット部４５の対向するオーバーハング部４３間とスロット絶縁部材４６の対向する先端５１間とに、中央にガイド部５９を有した２枚の平板体からなるワイヤーガイド６０の先端を嵌合させる。また、これらと回転軸９を中心としてほぼ１８０度の角度で対応する位置にある反対側のオーバーハング部４３間と先端５１間とにも、別のワイヤーガイド６０の先端を嵌合させる。
【００２３】
そして、上下方向が開放されたワイヤーガイド６０のガイド部５９をそれぞれ通過させて、回転軸９を中心に対応する二つのスロット絶縁部材４６の内部を通過するようにアーマチュアコイル１３を巻回する。スロット絶縁部材４６の折返し部５０の付近まで所定量が巻回された場合には、そのアーマチュアコイル１３の両端を切断する。次に、回転軸１０を中心に時計の回転方向側に隣接するそれぞれのスロット部４５に、一対のワイヤーガイド６０を移動させ、同様にしてアーマチュアコイル１３を所定量巻回して両端を切断する。このようにして、次々にアーマチュアコア１４の外周にある全てのスロット部４５のスロット絶縁部材４６の内部に、アーマチュアコイル１３を巻回していく。
【００２４】
この際、互いに対向する折返し部５０間に挿入されるワイヤーガイド６０を使用したことにより、折返し部５０にアーマチュアコイル１３が引っかかって、その巻回作業に支障をきたすことはない。また、折返し部５０の両先端５１の離間寸法は、開口部４４の幅と同一としたことで、ワイヤーガイド６０の挿入やアーマチュアコイル１３の巻回に障害になることはない。この両先端５１の離間寸法を広くした方がより巻回が容易となるが、絶縁部分の沿面距離に影響を与えることになるのでそのバランスを考慮して設定する必要がある。
【００２５】
次に、各スロット部４５のスロット絶縁部材４６に収容されたアーマチュアコイル１３を、図示しない治具により開口部４４から押圧して、折返し部５０の外表面と同一面またはそれよりも内側に押し込む。これによりスロット絶縁部材４６の主要部は、アーマチュアコイル１３に押圧されてスロット部４５の内周壁４７に密着される。そして、折返し部５０の外側のスペースに上下方向から楔５３を挿入して、スロット絶縁部材４６の両側面５４の先端部５５を、スロット部４５の内周壁４７との間で挟持する。なお、この挟持された状態とは、例えば、楔５３の両端部を、積層鉄心４１の両側にある一対の絶縁体４２に圧接させて支持することにより、スロット絶縁部材４６の先端部５５が両側の内周壁４７と楔５３との間に位置していれば良く、必ずしも、楔５３により両側の先端部５５を内周壁４７に常時押圧した状態を特定したものではない。
【００２６】
これらによりスロット絶縁部材４６は、アーマチュアコイル１３および楔５３とスロット部４５の内周壁４７との間に挟持された状態となる。スロット部４５内に挿入された楔５３は、アーマチュアコイル１３の外周部を押さえることができ、その後にワニス処理された後は、回転子の回転による遠心力でアーマチュアコイル１３が開口部４４から突出することを防止することができる。また、各スロット部４５に巻回されたアーマチュアコイル１３の切断された各端部は、整流子１２の各整流子片１１に接続する。そしてこのロータ１５は、次のワニス処理工程に移行する。
【００２７】
このようにして完成した回転子であるロータ１５は、スロット絶縁部材４６の折返し部５０の高さＨ、楔５３の厚さＡ、スロット絶縁部材４６の端部５２からティース４０のオーバーハング部４３までの距離Ｂを加えたＨ＋Ａ＋Ｂを、アーマチュアコイル１３とティース４０との間の絶縁体によって絶縁する沿面距離として確保できるので、絶縁性能を向上できる。また、これによって楔５３の厚さを減らすことも可能となるので、アーマチュアコイル１３を巻回するスペースを増加させ、アーマチュアコイル１３を太線化して電流密度を減らし温度上昇を低減させることにより、電磁モータ１の性能を向上することができる。この電磁モータは、海外規格であるＵＬ規格、ＣＳＡ規格、ＶＤＥ規格などに適応したものとすることができる。しかも、仕切部である折返し部５０を、Ｕ字状のスロット絶縁部材４６の端部５２でなく、側面の楔５３とアーマチュアコイル１３との近接部すなわち境界部に設けたことから、スロット絶縁部材４６をスロット部４５に上下方向から挿入する際に、折返し部５０がティース４０のオーバーハング部４３にぶつかることがなく、容易に挿入することができる。
【００２８】
前記スロット絶縁部材は、１枚の絶縁材料のそれぞれ先端部に近い個所を、両側面から往復させるように折り曲げて重複部分を設けた折返し部により一対の仕切部を形成したが、この重複部分を設けずに両側面から内側にプラスティックの一体成形により突出させて一対の仕切部を構成しても良いものである。これらの折返し部または一体成形とした仕切部により、別部品を設けることなくスロット部の絶縁性能を向上することができる。なお、１枚のポリエステルフィルムを加熱して折返し部を成形する方が、素材を溶解した状態で一体成形して仕切部を構成するよりも容易である。
【００２９】
また、回転子であるロータのスロット部およびこのスロット部に挿入されるスロット絶縁部材は、開口部または開口を有するものであれば、例えほとんど円形または楕円に近いＵ字状をしている場合であっても、楔の外形をその形状に適応させることにより全く同一の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による電磁モータを使用した電動送風機の一部断面図である。
【図２】図１に示す電磁モータに有する回転子の斜視図である。
【図３】図２に示す回転子の積層鉄心を表す平面図である。
【図４】図２に示す回転子に使用されるスロット絶縁部材の一部斜視図である。
【図５】図２に示す回転子のスロット部にアーマチュアコイルを巻回するときの部分平面図である。
【図６】図２に示す回転子のスロット部にアーマチュアコイルおよび楔が挿入された部分平面図である。
【図７】図６に示す回転子のＣ−Ｃ部分を表す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    電磁モータ
２    電動送風機
１３  アーマチュアコイル
１５  回転子（ロータ）
３９  固定子（ステータ）
４０  ティース
４５  スロット部
４６  スロット絶縁部材
４７  内周壁
５０  仕切部（折返し部）
５３  楔
５４  両側面
５５  先端部
５６  近接面
【図１】
2006060980.tif 000003
【図２】
2006060980.tif 000004
【図３】
2006060980.tif 000005
【図４】
2006060980.tif 000006
【図５】
2006060980.tif 000007
【図６】
2006060980.tif 000008
【図７】
2006060980.tif 000009