(57)【要約】【課題】低入力パワークラスで要求される比較的小さな径を有する導線の破断を防ぐことのできる新たな電動機を提供するものである。【解決手段】回転軸に固定され、その回転軸の方向と直交する方向に同軸に広がり、当該回転軸を中心に回転するようにしたロータと、その回転軸に同軸に固定されて当該回転軸を中心にして回転してブラシと摺接するようにした整流子と、ロータの周辺に配置されたステータからなる電動機であって、ロータの側の整流子端部にはフェルトが取り付けられており、当該フェルトは各セグメントからロータの対応する巻線へと電流を供給する導線を少なくとも部分的に保持するとともに、当該フェルトと導線の整流子端部近傍の部分がフェルトに含侵し乾燥すると固化する材料によって固定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定され、その回転軸の方向と直交する方向に同軸に広がり、当該回転軸を中心に回転するようにしたロータと、前記回転軸に同軸に固定されて当該回転軸を中心にして回転してブラシが摺動するようにした整流子と、前記ロータの周辺に配置されたステータからなる電動機であって、
前記ロータの側の整流子端部にはフェルトが取り付けられており、当該フェルトは整流子の各セグメントからロータの対応する巻線へと電流を供給する導線を少なくとも部分的に保持するとともに、前記フェルトと前記導線の整流子端部近傍の部分がフェルトに含侵し乾燥すると固化する固化材料によって固定されている、電動機。
【請求項２】
前記フェルトは、中心部分に前記回転軸が挿入可能な孔が形成されて、その周囲が整流子の整流子片近傍または整流子片まで延びている、請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記固化材料は、ワニスからなる、請求項１又は２に記載の電動機。
【請求項４】
さらに、前記ロータとの電気的な絶縁を行うロータ側絶縁部と回転軸が挿入されて周囲との絶縁を行う管状部とが一体に形成された絶縁部材からなり、前記管状部は整流子端部に設けられた凹部にまで延びている、請求項１乃至３のいずれかに記載の電動機。
【請求項５】
前記整流子のセグメント数が２０以上であって、前記ロータのスロット数が２０以上、且つ導線径が０．３５ｍｍ以下である、請求項１乃至４のいずれかに記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機、特に掃除機に好適であるが多様な小型製品に使用し得る電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の掃除機は、従来に増して高い吸引性能を有し、小型軽量で壊れにくく、かつ低コストが求められている。
【０００３】
従来の掃除機では、その吸引の基本要素である電動機には、高出力で高効率、長寿命が要求され、たとえば、入力1600〜2KWクラスの高入力によって吸引性能の向上が図られていた。
【０００４】
しかし、今日、世界的な環境問題への懸念がより叫ばれるようになってきている。たとえば、二酸化炭素の排出基準等の規制により、ヨーロッパにおいては、いわゆるエコ指令（ＥｒＰ指令）と呼ばれるエネルギー使用製品 (ErP)の環境への悪影響を低減させるための取り組みが施行されている。
【０００５】
かかるエコ指令では、本来の掃除機の使命である吸引性能を可能な限り高く維持するとともに、低入力、たとえば、入力500W〜800Wクラスのモータによる新たな掃除機の必要性が生じている。
【０００６】
しかも、環境問題の配慮を求められる機械、装置は、掃除機に限らず、多様な用途での電動機において、エネルギー効率を高めるとともに、従来の高消費電力から低消費電力への変更の必要性が課せられている。
【０００７】
電動機は、回転軸に固定されて軸回転可能なロータと、そのロータを包囲するように配置されて界磁の役割をするステータ、そして、ロータに軸方向に隣接してロータと同時に軸回転可能に回転軸に固定された整流子から構成されている。
【０００８】
ロータは回転軸に固定されたロータコアからなり、周方向に等間隔に径方向に形成されたスロットで分割されている。また、スロット間には導線が巻かれて複数のコイルを形成し、ロータ巻線（電機子巻線）を構成している。
【０００９】
また、ステータは、ステータコアに界磁用の導線が巻回された界磁巻線から構成され、この導線に電流を流すことによってステータに磁界を発生させる。また、直流電源の場合には、磁石を用いた界磁用のステータを構成することもできる。
【００１０】
整流子には、ブラシと電気的に接触するように、整流子の周囲には電気的な導体である複数の整流子片が周方向に等間隔に配置されている。整流子の回転に応じて、ブラシは回転する整流子の整流子片上をすべり、接触する回転方向に並んでいる整流子片へと次々に移っていく。
【００１１】
整流子片の各々はセグメントとも称されており、その整流子片の数をセグメント数とも呼ぶことがある。各整流子片はロータコアを構成する複数の巻線のいずれかと電気的に接続されている。
【００１２】
ステータが発生する磁界と整流子からロータの巻線へと供給される電流とによりロータに対して回転トルクが発生する。どのロータ巻線（電機子巻線）の２つの端子の各々がどのセグメントへと接続されるかは、一定方向に回転するようにロータの位相と整流子からの電流の切り替えを考慮して決定されている。
【００１３】
図１０は、従来の整流子とロータから構成された電機子の一例を示している。
各整流子片は導体のフックを有している。通常、ロータのうちのあるロータ巻線（電機子巻線）から整流子へと延びた導線は一つの整流子片のフックに互いが電気的に導通状態となるように掛けられて他のロータ巻線（電機子巻線）へと電気的に接続されている。
【００１４】
各フックに掛けられた導線の両端が異なるロータ巻線へと接続されているために、各々のフックから延びた導線は、他のフックから延びた導線と斜めに交差しながらそれぞれの対応するロータ巻線へと接続されている。
【００１５】
図１１は、従来の先行技術として開示された整流子とロータ間との接続関係を示したものである。符号１８−１〜１８−８は、各セグメントを示し、符号２０−１〜２０−２４はスロットを示している。
【００１６】
この図からも明らかなように、各スロットから延びる導線は他の多くの導線と、整流子とロータ間とで交差する。従来から、スロット間を巻回するロータ巻線や整流子とロータ間の導線は、接着剤、例えばエポキシ系接着剤によって回転軸上の周りで固定される。
【００１７】
ここで、５００Ｗ〜８００Ｗクラスのモータでは、入力１６００〜２ＫＷクラスと比較した場合、整流子の径やロータコアの径が小さくなる。
【００１８】
一例ではあるが、入力１６００〜２ＫＷクラスの高入力用の電動機では、整流子の外径は２３．５ｍｍであるのに対して、５００〜８００Ｗクラスの低入力用の電動機では、整流子の外径は２０〜２１．５ｍｍへと減少してしまう。従って、この大きさの減少に伴い、必然的に整流子からロータへと延在する導線やロータ巻線の導線の線径も細くせざるを得ない。
【００１９】
また、より効率を求めるために、セグメント数とスロット数が多くなればなるほど、より細い導線が必要となると同時にその交差の程度も増加することなる。また、一つのスロットにも複数の異なるロータ巻線が巻回される構成となることもあり、整流子とロータ間の細い導線は複雑に交差して回転軸の周りに這わせられることとなる。
【００２０】
例えば、２２セグメントの整流子と、２２スロットのロータを使用した場合の、入力１６００〜２ＫＷクラスの高入力用の電動機から５００〜８００Ｗクラスの低入力用の電動機に設計変更した場合には、導線およびロータ巻線径も、０．３７〜０．４ｍｍから０．２〜０．３５ｍｍへと大きく減少することとなり、導線自体の機械的強度も著しく減少することとなる。
【００２１】
加えて、その機能、性能を向上させるために、掃除機の例で言えば、今日、所定のサイズの大きさのダストを所定の時間、所定の頻度で吸い込ませる耐久および寿命試験による性能評価が求められるようになってきた。
【００２２】
この耐久および寿命試験は、運転中にダストを故意に吸引させることによって生ずる電動機への影響も評価が可能であるが、この試験を行ったことにより、特に整流子の端部付近で断線が発生することが明らかとなった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】実開昭６３−１４６４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
従って、本発明は、整流子からロータに延びてロータ巻線（電機子巻線）へと巻回される径の小さい導線の破断を防ぐことのできる新たな電動機を提供するものである。
【００２５】
特に本発明は、低入力パワーの電動機、例えば、入力が５００〜８００Ｗの範囲内のクラスに属する電動機で使用する導線の破断を防ぐことのできる新たな電動機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、回転軸に固定され、その回転軸の方向と直交する方向に同軸に広がり、当該回転軸を中心に回転するようにしたロータと、その回転軸に同軸に固定されて当該回転軸を中心にして回転してブラシと摺接するようにした整流子と、ロータの周辺に配置されたステータからなる電動機であって、
ロータの側の整流子端部にはフェルトが取り付けられており、当該フェルトは各セグメントからロータの対応する巻線へと電流を供給する導線を少なくとも部分的に保持するとともに、フェルトと導線の整流子端部近傍の部分がフェルトに含侵し乾燥すると固化する材料によって固定されている電動機を提供する。
【００２７】
フェルトを使用することで導線の振動を抑制する制振部材が整流子との間で介在し、フェルトに少なくとも部分的に含侵し乾燥すると固化する材料によってフェルトと固化材料、そして固化材料と導線との間でアンカー効果が生じるために、その振動抑制効果がさらに高められることで、低入力パワーの電動機で必要となる線径の細い導線に対しても破断を防止できるという、新たな効果を奏することが可能となる。
【００２８】
さらに本発明は、上記フェルトは、中心部分に回転軸が挿入可能な孔が形成されて、その周囲が整流子の整流子片近傍または整流子片まで延びている、電動機を提供するものである。
【００２９】
さらに、上記材料としては、例えばワニスを使用することができる。
発明者の様々な試験により、従来の接着剤の使用では、整流子の振動と接着剤で固定された導線との間で振動が強調されてしまい、断線にいたってしまうものと推測されるが、ワニスに代表される含侵および固定材料を使用することで、フェルトの柔軟性も維持しつつ且つフェルトに含侵しその上で固形化されて導線をしっかりと保持できることから、フェルトと導線とが一体となって振動による破断が抑制されるものと考えられる。
【００３０】
さらに本発明は、ロータとの電気的な絶縁を行うロータ側絶縁部と回転軸が挿入されて周囲との絶縁を行う管状部とが一体に形成された絶縁部材を有し、管状部は、整流子３０の端部に設けられた凹部まで少なくとも延びている、電動機を提供するものである。
【００３１】
整流子の凹部にまで管状部が延び、そしてその管状部がロータ側絶縁部と一体に形成されていることから、部品強度の向上と小型化を図れるだけではなく、管状部の周囲にフェルトを配置することができ、フェルトによる安定した振動吸収効果を発揮させることができる。
【００３２】
例えば、ロータ側の振動と整流子側の振動の差が緩和され、その緩和された振動の抑制をフェルトが行うことで、より導線の破断を防止することができる。
【００３３】
好ましくは、管状部は整流子の凹部に部分的に嵌合することで、全体的に同様の振動が生じて局所的な振動の発生もさらに抑えられるものと考えられる。
【００３４】
さらに本発明は、整流子のセグメント数が２０以上およびロータコアのスロット数が２０以上で且つ、導線径が０．３５ｍｍ以下である。セグメント数の増大により、導線の太さが著しく制限されて破断の危険性が高い電動機に対して特に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態に係る電動送風機１００の構造図である。
【図２】本実施の形態に係る電動送風機１００の電動回動部１の側面図である。
【図３】図２の電動回動部１の一部拡大図である。
【図４Ａ】図２の電動回動部１の回転軸に取り付ける前の整流子３０およびその整流子３０に取り付けられたフェルト１５の側部断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの整流子３０およびその整流子３０に取り付けられたフェルト１５を回転軸方向から見た正面図である。
【図５Ａ】フェルト１５の軸方向からみた正面図である。
【図５Ｂ】フェルト１５の側面図である。
【図６Ａ】図２の電動回動部１で使用したシャフト絶縁体９の軸方向から見た正面図である。
【図６Ｂ】図２の電動回動部１で使用したシャフト絶縁体９の側部断面図である。
【図７Ａ】回転軸（中心軸）方向から見たロータコア１１の正面図である。
【図７Ｂ】ロータコア１１の回転軸の垂直方向から見た側面図である。
【図８Ａ】ステータコア２１の軸方向からの正面図である。
【図８Ｂ】ステータコア２１の側面図である。
【図９】フェルト１５を使用して整流子３０からロータの間に導線を取り付けた場合の例を図示したものである。
【図１０】従来の整流子とロータとの導線の接続状態を示すための側面図である。
【図１１】先行文献において示されたセグメント端子とコアのロータ巻線の導線の接続関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は本発明の第１の実施の形態における電動送風機１００の概略図を示す。
電動送風機１００は、一方がファンケーシング部６、そして他方に電動機ケーシング２が一体となっている。電動機ケーシング２内には軸回転可能に軸受け５によって軸支された回転軸（シャフト）４と、回転軸４に固定されて回転軸４の回転に応じて回転する整流子３０およびロータ１０と、ロータ１０の周囲を取り囲むように電動機ケーシング２内で固定されたステータ２０を有している。ファンケーシング部６内には、回転軸４に固定されて回動するようにしたインペラ７を有し、インペラ７を部分的に囲むインペラケーシング８とファンケーシング部６とが一体となっている。
【００３７】
図２は電動機のうちの回転駆動力を発揮するための電動回動部１を示している。整流子３０には複数の伝導体、例えば、銅(ＯＦＣ)からなる整流子片３１を有している。複数の整流子片３１は、例えば、樹脂からなる整流子本体（ボディ）に、その回転軸４の軸方向に平行に半径方向外側に放射状に広がるように取り付けられている。少なくとも整流子片３１の外側の面は電気的に露出しており、図示しないブラシがその露出した面と摺接するようにしている。ブラシは後に説明するステータ２０の界磁巻線と電気的に接続されている。
【００３８】
電気的動作において、ブラシと整流子３０の整流子片３１との摺接によってロータ１０のロータ巻線１２に電流が流れ、整流子３０の整流作用によってロータ１０とステータ２０とで発生した磁束の相互作用によって回転トルクが発生し、ステータ２０内でロータ１０が回転軸４を中心に回転し、その回転力が回転軸４を介してインペラ７を回転させる。尚、整流子片３１とブラシの基本的構成は当業者にとって周知な事項であるためにここでは省略する。
【００３９】
整流子３０に隣接して回転軸４に設けられたロータ１０には後に詳述するように複数のスロットが形成され、その複数のスロットに複数のロータ巻線１２となる導線が巻回されている。電動機の回転駆動を行うように電磁的に対応して複数のロータ巻線１２と整流子３０の接続端子とが電気的に結合されている。
【００４０】
図３は、図２の電動回動部１のうちの整流子３０とその整流子３０に隣接して配置されているロータ１０との間を部分的に拡大した図である。この例では、低入力電動機用として２２セグメントの整流子３０、２２スロットのロータ１０、そしてロータ巻線１２と整流子３０からロータ巻線１２に供給する導線の径を０．３５ｍｍ以下となる０．２〜０．３５ｍｍの導線とした。
【００４１】
整流子３０の整流子ボディ３３のロータ１０側の端部は、回転軸（シャフト）４を中心として同心円状にロータ１０側の方に突き出た突起部３３ａを有している。そして、その突起部３３ａの端面にはフェルト１５が取り付けられている。
【００４２】
図４Ａは、そのフェルト１５が取り付けられた整流子３０の断面図を示し、図４Ｂは、整流子３０の軸方向から見た正面図を示している。
【００４３】
整流子３０は、回転軸（シャフト）４がその中を貫通して固定されるように、その回転軸と同軸の径を有する軸孔を有している。この例では軸孔の径はφ８．０ｍｍであり、軸孔に連通しその軸孔の径よりも拡大した径を有する凹部によって突起部３３ａが形成されている。そして、この突起部３３ａは、軸方向に向いた面が径方向外側に同心円状に広がっている。
【００４４】
図５Ａは、フェルト１５を軸方向から見た正面図、そして図５Ｂは、そのフェルト１５の側面図を示している。
【００４５】
フェルト１５は、突起部３３ａのその広がった面を塞ぐ大きさを有し、好ましくは、突起部３３ａによって形成された中央の凹部の径とほぼ同じ径の孔を有している。この例では、突起部３３ａの凹部の径（つまり突起部の内径）はφ１０．８ｍｍであり、この径に合わせてフェルト１５の内径もφ１０．８ｍｍとしている。突起部３３ａの面（軸方向に向いた面）は略平らの部分を有していることが好ましく、その周辺部では軸方向の高さが幾分小さくなっている。
【００４６】
突起部３３ａの面に沿ってフェルト１５が貼着できるようにそのフェルト１５の面の形状が規定されている。フェルト１５は弾性変形可能であり、整流子３０の面の略平らの部分と周辺部で低くなる部分の面に沿うように、例えば、両面テープや接着剤によって突起部３３ａの面に貼り付けられている。両面テープは予め片面の面がフェルト１５の一方の面全面に貼られてあってもよい。
【００４７】
フェルト１５は、整流子３０の突起部３３ａ全体を覆う程度の大きさを有しており、好ましくは、少なくともフェルト１５の周辺部は突起部３３ａの端部を越えてフック３１ａまで到達する程度の大きさを有する。
【００４８】
フェルト１５は、突起部３３ａの面の凹凸の変化に対応して変形して貼着でき、しかも、後に説明するように、ロータ巻線１２から電気的に連通して整流子３０のフック３１ａに延びる導線を支えるとともにその導線の振動を吸収できる程度の柔軟性と弾性とを有していることが必要である。したがって、突起部３３ａの面の形状も導線の振動を吸収できる弾性を疎外しない程度の大きさを有することが必要となる。
【００４９】
フェルト１５は、そのような柔軟性と弾性とを有する材料を適宜選択して作られるが、この実施例では、ウール８０％、レーヨン２０％の混合繊維からなるフェルトを使用した。
【００５０】
液体状ではそのフェルト１５内に含侵し、乾燥により固定化する素材からなる固定剤によって整流子３０のフック３１ａから延在する導線をフェルトに固定することが好ましい。このような特徴を有する固定剤を使用することで、フェルト自体の振動を抑制する制振部材としての効果に加えて、フェルトと固定剤、そして固定剤と導線との間のアンカー効果も生じ、その振動抑制効果がさらに高められることとなる。
【００５１】
図３を参照すると、ロータ１０を構成するロータコア１１（図７Ａ）の軸方向側部には、ロータコア１１を両側から挟むように回転軸（シャフト）４に取り付けられたシャフト絶縁体９が設けられている。
【００５２】
図６Ａは、そのシャフト絶縁体９の軸方向から見た正面図、図６Ｂは側部断面図である。
【００５３】
シャフト絶縁体９は、絶縁体材料から一体成型して作ることができる。絶縁体材料として、例えば、ＰＥＴを使用することができるが、電気的な絶縁性を有し、加工の際に人間に害の少ない材料であり一体として作ることのできる材料であれば、ＰＥＴに限定されるものではない。
【００５４】
シャフト絶縁体９は、回転軸４が挿入されて固定できるように回転軸４の径とほぼ同じ径の軸孔を有する管状部９ｂと、その管状の一端において半径方向に広がる拡大部９ａを有する。管状の部分は、回転軸（シャフト）４が導体から作られている場合には、回転軸（シャフト）４に対する電気的な絶縁機能も有する。また、拡大部９ａは、後に説明するロータコア１１の側面に対する絶縁機能も有する。
【００５５】
２つのシャフト絶縁体９は、ロータコア１１を両側から挟み込むように対称にロータコア１１の両側面に配置されて回転軸（シャフト）４を中心に固定される。
【００５６】
整流子３０側のシャフト絶縁体９では、その管状部９ｂの端部が、突起部３３ａの凹部にまで延びており、その凹部に少なくとも部分的に受け入れられ、または少なくとも部分的に嵌合するように、突起部３３ａの凹部の大きさと管状部９ｂの外形の大きさが調整されている。
【００５７】
例えば、図３の例に戻ると、凹部の径はφ１２．５ｍｍに対して、管状部９ｂの外径は、その径の凹部にフィットするようにほぼ同じサイズの径を有している。管状部９ｂの先端の外径を先細りするように形成して凹部にフィットするようにしてもよい。
【００５８】
管状部９ｂの周りにはフェルト１５が配置されている。フェルト１５の内径も突起部３３ａの凹部の径と一致させてφ１０．８ｍｍとなっており、フェルト１５の孔にフィットして管状部９ｂが挿入できるように構成されている。
【００５９】
図９は、実際にフェルト１５を使用し、ロータ巻線に至る複数の導線が複数のフック３１ａに掛けられてフェルト１５上を交差して軸の周りに巻かれた状態の形状を図面化したものである。
【００６０】
一つの導線は一つのセグメントのフック３１ａに掛けられてフェルト１５上で交差されて右方向にある別々のスロット（図示しない）の巻線へと続いている。フェルト１５上では、導線は他の導線とも交差しながら絞められて回転軸（シャフト）４に巻かれるために、フェルト１５は弾性変形をして導線を保持する。このとき、導線からフェルト１５への押圧力は、回転軸（シャフト）４の方向と整流子３０の側面の突起部３３ａの方向に加わるが、整流子３０の端部である突起部３３ａの凹部には管状部９ｂが少なくとも部分的に貫入しているために、フェルト１５は、突起部３３ａと管状部９ｂによってしっかりと支持されることなり、導線は確実にフェルト１５によって保持される構成となっている。
【００６１】
また、電機子の回転によって生じる振動に対しても、突起部３３ａと管状部９ｂが協働して振動することで、異なった振動のポイントが導線に生じにくくなることから、破断の危険が軽減される。しかも、ロータコア１１から整流子３０までの間に一体のシャフト絶縁体９が配置され、拡大部９ａがロータ側絶縁部として機能し、と管状部９ｂが回転軸絶縁部としても機能しているために、フェルト１５による制振作用を補助するとともに絶縁作用も一体のシャフト絶縁体９によって行われる。従って、小さなパワーの電動機で求められる電動回動部の部品強度の向上と小型化を図ることができ、かつフェルトによる安定した振動吸収効果も発揮することができることとなる。
【００６２】
図７Ａはロータ１０を構成するロータコア１１を回転軸４の方向から見た正面図である。ロータコア１１は、複数のスロット１４とティース１３が交互に形成されている。
【００６３】
本例では、２２スロットのロータコア１１と、例えば少なくとも２０セグメント（本例では２２セグメント）を構成可能な整流子片からなる整流子３０を使用することで、セグメントが軸回転で回転移動することによる整流時、すなわち、ブラシが離間して次コイルに移るときに発生する誘起電圧（リアクタンス電圧）を低減させ、これによって火花の発生を抑えるようにした。これにより、従来と比較してより小型の整流子３０で使用可能なブラシに対しても磨耗が低減されて電動機自体の寿命を延ばすこともできる。
【００６４】
さらに、後で説明するように、本発明と平行に開発した、一分間あたりの回転数が３０，０００ｒｐｍ（ｒ／ｍ）以上の高速回転を得るための高入力、高出力用の電動送風機１００でも使用した所定の電磁的特性を有した薄い電磁鋼板を利用可能とした。
【００６５】
ロータコア１１自体が、少なくとも１０スロット以上の比較的多数のスロット、この例では２２スロットを有し、そのスロットの長さも全体のロータコアの径に対して比較的長いスロットとすることで、巻線がより容易となり、より小型化した電動機においても、極度に細い径の巻線を使用しなくても良い様にした。
【００６６】
図７Ａを参照してロータコア１１をより具体的に説明すると、コアの軸中心部から半径方向の所定の位置にスロット１４の底が円周方向に等間隔に形成されている。これによって、軸方向から見て半径方向に略Ｔ字状の複数の同形のティース１３と、隣り合うティース間のＵ字形状のスロット１４が周方向に沿って放射状に等間隔で形成される。
【００６７】
ロータコア１１の寸法は、最大外周の直径Ａを略３５ｍｍ、ティース１３を形成するスロットのうちの軸を中心として対抗するスロット間の最短距離Ｂを略１９．１ｍｍ、そして、ロータコア１１の軸孔の径を略８ｍｍとしている。（Ａ−Ｂ）／２で規定されたティース１３の高さは略７．９５ｍｍであり、ティース１３の高さをロータコアの半径１７．５ｍｍに対して少なくとも４割以上の大きさとしている。
【００６８】
一方、高入力、高出力に対応した電動回動部１で使用しているロータコア１１の寸法は、Ａが略３８ｍｍ、Ｂが略２４．８ｍｍ、Ｃが略８ｍｍ、そして、ティース１３の主要な部分の幅が略２．２ｍｍとなっている。このロータコア１１では、（Ａ−Ｂ）／２で規定されたティース１３の高さは略６．６ｍｍとなり、少なくともティース１３の高さをロータコアの半径１９ｍｍの１／３以上としているが、本発明では、ティース１３の高さはロータコアの半径に対してより大きな比率を有している。
【００６９】
軸方向に延びた複数のスロット１４内部を通って複数のティース１３に電線がコイル状に巻回されてワニス等によって固定されたロータコア１１が形成される。
【００７０】
電動機のロータコア１１は、薄肉の板状の複数の電磁鋼板を層状に重ねてつくることができる。すでに説明したように、ロータコア１１を比較的多いスロット数とし、その長さもロータコアのティース先端で計るロータコア径に対して所定の割合以上として、ロータコア１１の全体径の領域に対して比較的広い部位をスロットが占めるようにすることで、より小さい巻線径が必要とされる環境でも、極度に細い径の巻線とならないようにしている。しかしながら、従来と比較すると巻線径は小さいために、電動回動部１の回転によって巻線に及ぼす振動を極力減少させることが必要となっていることはすでに説明したとおりである。
【００７１】
本発明による電動回動部１では、ティース１３の高さがより大きな比率となり、スロットによってより大きく侵食されており、ロータコアの実質的に減少した領域から大きな交番磁界を効率的に得ることが必要である。従って、交番磁界にすばやく対応して高磁束密度となることが必要であり、また、そのスロットに対して周波数特性に応じた鉄損を減少させて十分なモータ特性を得る必要がある。
【００７２】
この鉄損は当業者も知るように、渦電流損失、ヒステリシス損失および残留損失があり、代表的なものは渦電流損失、ヒステリシス損失である。
【００７３】
鉄損の損失を低減させ、交番磁界に応じた高磁束密度を達成するために、高入力、高出力用の電動回動部１で使用したロータコア要素と同じ材料で、厚さを０．３ｍｍ以下として、本例では高入力、高出力用の電動回動部１で使用したロータコア要素と同じ厚さの０．２５ｍｍの極めて薄い厚さを有する電磁鋼板を使用し図７Ａの平面形状に形成し、それを何層も積層したロータコア１１の組立体とした。
【００７４】
この薄状電磁鋼板には、表面に発生する渦電流を低減するために、表面に絶縁被膜、例えば、クロムフリーの有機コーティングを設けるようにして、多層からなる厚いロータコアとすることで、渦電流の発生を押さえることとした。
【００７５】
さらに、ヒステリシス損失と交番磁界に応じた電磁特性を発生させて、電動機としての特性を発揮するようにするために、薄状電磁鋼板の鉄損を、Ｗ15/50が２．３０ｗ／ｋｇ以下、Ｗ10/400が１４．０ｗ／ｋｇ以下とし、磁束密度Ｂ５０（Ｔ）を１．６２以上とした。
【００７６】
測定は、ＪＩＳＣ−２５５０（２０００）に基づくものであり、ここで、Ｗ15/50は、周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔｅｓｌａにおける鉄損であり、Ｗ10/400は、周波数４００Ｈｚで最大磁束密度１．０Ｔｅｓｌａにおける鉄損、そして、Ｂ５０（Ｔ）は、磁化力５，０００Ａ／ｍにおける磁束密度を示す。
【００７７】
本例で規定した電磁鋼板は０．２５ｍｍの極めて薄い板であるため、ロータコアを本例に特有のより小さい形状とすることが容易となる。また、ロータコア自体の重量が軽減されることで、モータの回転に応じて生じる振動によって機械的部分に与える損傷も低減させることを可能とした。
【００７８】
ロータコアの厚みは、その分増やせば電磁鋼板の量が増えることからそれだけ効率は向上するが、外寸や重量が嵩むこととなる。また、掃除機に使用できる程度に小さい大きさでなければならない。ロータコアの各要素を薄くしてさらにその数を増やして積層し、全体の厚さを２１ｍｍとすることで、掃除機に使用できかつ、求める掃除機に性能要求を発揮する電動機を提供することができた。
【００７９】
図８Ａは電動機の軸方向から見たステータコア２１を示し、図８Ｂはステータコア２１の側面図である。ステータコア２１は互いに向かい合う２つの極部２３を有し、それぞれが反対の位置で磁束の通り路となるヨーク２４に接続されている。互いに向かい合う各々の極部２３の間に形成されるスペース２６内にロータコア１１が軸回転可能に配置される。
【００８０】
極部２３の各々は、ロータコア１１のティース１３の先端面に対応する弓形の極面２３ｂと、ヨーク２４と極面２３ｂとを磁気的に連通するように接続するネック部２５を有している。ネック部２５から極部２３の両側にはヨーク２４との間で作られた別のスペース２７が形成され、そのスペース２７を通ってネック部２５の周りに界磁巻線２２（図１を参照）が十分巻回できるようにしている。整流子３０のブラシはステータ２０の界磁巻線と電気的に接続されている。
【００８１】
ネック部２５にかけて極部２３の周囲を界磁巻線となる電線が多く巻回できるように、ヨーク２４は帯状の略四辺形を有し、極部２３の両側のスペース２７を規定する辺２３ｃから延びた線が交差する角度αが所定の角度、例えば、略６２度となるように辺２３ｃが略直線を有している。極部２３の極面２３ｂの長さは、スペース２６内に軸回転可能に取り付けられたロータコア１１のうちの８つのティース１３がその極面２３ｂに収まるような長さに設定され、極部２３からヨークにかけて十分な磁束密度を発生するようにしている。
【００８２】
極部２３のうちヨーク２４と接続する中心部分は極部２３の極部先端２３ａの部分と比較して磁束密度が増加する。従って、極部２３の磁束密度を一定にするために、極部２３の先端部分２３ａから中心部分に向かって極部２３の幅が増加するようにし、これによって磁界線が不均一になることを防止している。
【００８３】
スペース２７が大きいほど、許容可能な界磁巻線の最大巻回数が大きくなり、ネック部分が小さいと、それだけ同じ巻回数を巻くのに使用される界磁巻線の全長が短かくなるために費用的にも効果的であり、界磁巻線による抵抗分も小さくなり、かつ重量も低減される。
【００８４】
辺２３ｃから延びた線が交差する上記角度αは、スペース２７を大きく取ることと、極部２３の極面２３ｂとロータコア１１のティース１３の先端面とが磁気的に相互作用するティース１３の数、および極部２３が中央に行くにしたがって磁束密度をなるべく一定とするための極部２３の中央部分から極部先端２３ａに至るまでの先細る極部２３の幅、とを考慮して決められており、６０〜６４度の範囲が好ましい。
【００８５】
ステータコア２１の軸方向の長さは、その長さ全長にわたってロータコア１１と磁気的な相互関係を有するように、ロータコア１１の長さと略同じであることが好ましい。従って、本例ではロータコア１１の軸方向の長さである２１ｍｍに合わせて、ステータコア２１の軸方向の長さも２１ｍｍとしている。
【００８６】
ステータコアもロータコアと同じ素材を使用し基本的な鉄損特性をロータコアと同じようにすることで、製造管理を効率化することができる。
【００８７】
ステータコアもロータコアと同様に、薄い板状の電磁鋼板からなる同じ形状で同じ厚さのステータコア要素を複数層状に重ねて一体的に組み合わせることで形成することができる。
【００８８】
ステータコア２１を構成する薄板の各ステータコア要素とロータコア１１を構成する薄板の各ロータコア要素とは、それぞれの薄状電磁鋼板の電磁気的な関係が対応して保たれるように、1つの金型を使用した一回のプレス工程でそれぞれが同時に打ち抜かれるようにしている。
【００８９】
従って、ステータコア要素はロータコア要素と同じ基本的電磁特性、つまり、同じＪＩＳＣ−２５５０（２０００）の測定の基、鉄損が、Ｗ15/50を２．３０ｗ／ｋｇ以下、Ｗ10/400を１４．０ｗ／ｋｇ以下とし、磁束密度Ｂ５０（Ｔ）を１．６２以上とした、電磁鋼板からなっている。
【００９０】
ロータコアやステータコアは、ロータコア要素やステータコア要素の複数層間がカシメによって固定されている。しかし、ロータコア要素やステータコア要素は極めて薄い電磁鋼板であるために、カシメによって強く固定すると、絶縁皮膜を傷つけることもあり、その結果、渦電流が多くなり流れ損失が増加してしまうという問題が生じてしまうこともある。
【００９１】
特に、高速度回転が必要となるロータコアにおいては渦電流の発生が大きく、その影響も顕著となる。従って、カシメによってロータコア要素の複数層間を固定する代わりに接着剤で固定するようにしてもよい。接着剤には、渦電流を考慮して絶縁性の接着剤を使用することが好ましいが、接着剤自体から生じる渦電流の影響が微々であるならば、必ずしも絶縁性の接着剤でなくともよい。一方、ステータコア２１は固定子の部分であるために、ロータコアと比較して回転駆動せず、大きな加速度による力を受けることはないために、カシメによってすべてのステータコア要素を結合、固定するようにしても良い。本例ではカシメによって固定できるように、各ロータコア要素にはヨークの４隅にはカシメ用の凹部２８が設けられている。
【００９２】
尚、ロータコアとステータコアのいずれも、各ロータコア要素およびステータコア要素を８４枚積層して構成されている。
接着剤は非常に薄い層で形成することができ、８４枚を接着剤で積層固定しても、全体の厚さ２１ｍｍに対しての厚さへの影響は実質生じることはない。
【符号の説明】
【００９３】
１    電動回動部
２    電動機ケーシング
４    回転軸（シャフト）
５  軸受け
６    ファンケーシング部
７    インペラ
８    インペラケーシング
９  シャフト絶縁体（絶縁部材）
９ａ  拡大部
９ｂ  管状部
１０  ロータ（回転子、アーマチュア）
１１  ロータコア
１２  ロータ巻線（電機子巻線）
１３  ティース
１４  スロット
１５  フェルト
２０  ステータ（固定子）
２１  ステータコア
２２  界磁（ステータ）巻線
２３  極部
２３ａ  極部先端
２３ｂ  極面
２３ｃ  辺
２４  ヨーク
２５  ネック部
２６  スペース
２７  スペース
３０  整流子
３１  整流子片
３１ａ  フック
３３ａ  突起部
１００  電動送風機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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