(57)【要約】【課題】整流子片の外周部に樹脂成型体で一体的に保持する新規な構造を具備させることによって、新たな抗遠心力構造を具備する樹脂成型体を含む整流子を得ることを目的とするものである。【解決手段】樹脂成型体を含む整流子４５は、複数の整流子片４５ａと、整流子片４５ａの外周部の一部分を樹脂成型体５０で一体的に保持する整流子片保持部５１とを含む。整流子片４５ａはアンカー部４９と一体的に保持する整流子片保持部５１の内側と外側の両側から整流子片４５ａを固定する構成である。また、整流子片４５ａは、巻線締結部（フック部）４５ｂを具備する構成である。そして、電機子巻線の巻き始め部分と、巻き終わり部分とが渡り線となり、この渡り線の途中部分が巻線締結部（フック部）４５ｂと電気的に接続され、接続点４８を構成する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁コアと、前記界磁コアに絶縁電線を巻装してなる一対の界磁巻線と、を備える界磁部と、
複数の整流子片と、
樹脂成型体を含む円筒状の整流子本体の円筒面に前記複数の整流子片を具備し且つ前記複数の整流子片の摺動面が前記整流子本体の円筒面に位置する整流子と、
前記整流子を軸止する回転軸と、
前記回転軸によって軸止する電機子コアと、
前記電機子コアに絶縁電線の巻装体群からなる電機子巻線を含む電機子と、
前記巻装体群の各巻装体の巻始め部分の配線である巻き始め側渡り線と、
前記巻装体群の各巻装体の巻き終わり部分の配線である巻き終わり側渡り線と、
前記回転軸の軸心方向であり且つ前記電機子コアから前記回転軸の軸心方向に沿って離間して位置する前記整流子の前記複数の整流子片の各々と電気的に接続される前記巻き始め側渡り線及び前記巻き終わり側渡り線とを含む電機子構成体と、
前記整流子の摺動面と接触するブラシと、
前記複数の整流子片の摺動面の一部及び整流子本体の一部を埋設し且つ前記整流子本体の円筒面に配置する樹脂を含む円環状の整流子片保持部と、を含む整流子電動機要素。
【請求項２】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記整流子本体と前記整流子片保持部とを一体化する樹脂成形体による構成を含む整流子電動機要素。
【請求項３】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記整流子本体の直径よりも前記整流子片保持部の直径の方が大きい構成を含む整流子電動機要素。
【請求項４】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記整流子本体の樹脂の密度の低い方の端面近傍に、前記整流子片保持部を配置する構成を含む整流子電動機要素。
【請求項５】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記整流子本体の樹脂の密度の高い方の端面近傍に、前記整流子片保持部を配置する構成を含む整流子電動機要素。
【請求項６】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記整流子片保持部を複数備え、前記整流子片保持部の各々は、前記整流子本体の両端面の近傍に配置する構成を含む整流子電動機要素。
【請求項７】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記電機子構成体の前記整流子側に位置する端面を含む箇所と、前記巻き始め側渡り線及び前記巻き終わり側渡り線とを含む箇所と、前記整流子の前記電機子構成体側に位置する端面を含む箇所とを含む箇所を、樹脂成型体によって覆う構成を含む整流子電動機要素。
【請求項８】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記複数の整流子片の摺動面の一部及び整流子本体の一部を埋設し且つ前記整流子本体の円筒面に配置する樹脂を含む円環状の整流子片保持部を含み、さらに前記円環状の整流子片保持部は複数であり且つ互いに離間して配置する構成を含む整流子電動機要素。
【請求項９】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記複数の整流子片の摺動面の一部及び整流子本体の一部を埋設し且つ前記整流子本体の円筒面に配置する樹脂を含む円環状の整流子片保持部は、前記複数の整流子片の各々の摺動面側の表面の面積のうち１０％から５０％を覆う構成を含む整流子電動機要素。
【請求項１０】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記整流子片保持部の最外周部の直径は、前記整流子片の摺動面を含む円弧の直径よりも大きく且つ前記電機子構成体の最外摺の直径よりも小さい構成を含む整流子電動機要素。
【請求項１１】
請求項１記載の整流子電動機要素において、当該整流子電動機要素の回転軸方向に対して垂直な断面における前記整流子片の断面形状には、ブラシと接触摺動する部分に円弧を有する扇形の断面形状を含む整流子電動機要素。
【請求項１２】
請求項１記載の整流子電動機要素において、当該整流子電動機要素の回転軸方向に対して垂直な断面における前記整流子片の断面形状には、ブラシと接触摺動する部分に円弧を有する扇形の断面形状であり、その扇型の対向する辺部に凹状部を有して前記扇形の断面形状に対向する前記凹状部によるくびれ部を具備する整流子電動機要素。
【請求項１３】
請求項１記載の整流子電動機要素において、当該整流子電動機要素の回転軸方向に対して垂直な断面における整流子片の断面形状には、ブラシと接触摺動する部分に円弧を有する蒲鉾形の断面形状を含む整流子電動機要素。
【請求項１４】
請求項１記載の整流子電動機要素において、当該整流子電動機要素の回転軸方向に対して垂直な断面における整流子片の断面形状には、ブラシと接触摺動する部分に円弧を有する略長方形の断面形状を含む整流子電動機要素。
【請求項１５】
請求項１記載の整流子電動機要素において、当該整流子電動機要素の回転軸方向と同方向の整流子片の断面形状には、略長方形又はπの字状の断面形状を含む整流子電動機要素。
【請求項１６】
請求項１記載の整流子電動機要素において、当該整流子電動機要素の回転軸方向と同方向の整流子片の断面形状には、πの字状の断面形状を含み、更に前記πの字状の形状部のπの字の第２画目又は第３画目の凹部に係合する環状体を具備する整流子電動機要素。
【請求項１７】
請求項１記載の整流子電動機要素を含む整流子電動機。
【請求項１８】
請求項１記載の整流子電動機要素を含む電動送風機。
【請求項１９】
請求項１記載の整流子電動機要素を含む掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用掃除機に搭載される電動送風機に含む整流子電動機要素又はや電装分野に用いられる整流子電動機に搭載される電動送風機に含む整流子電動機要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は一般的な整流子電動機の電機子の外観側面図である。この電機子４１ａは、図９に示すように、回転軸４３と、回転軸４３に圧入固定される電機子コア４１と、回転軸４３に圧入固定される、樹脂成型体を含む整流子４５と、複数のコイル片からなり、電機子コア４１のスロット４６に巻装される電機子巻線４２と、により構成される。ここで、樹脂成型体を含む整流子４５は、端部にフック部４５ｂが形成された複数の整流子片４５ａからなる。
【０００３】
そして、電機子巻線４２がフック部４５ｂに係合することにより、電機子巻線４２と、樹脂成型体を含む整流子４５とが電気的に接続されている。なお、より詳細には、電機子巻線４２とフック部４５ｂとは、渡り線４２ａがフック部４５ｂに溶接されることにより係合している。
【０００４】
また、樹脂成型体を含む整流子４５は、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すような構成が一般的である。以下、その構成について図１１Ａ及び図１１Ｂを参照しながら説明する。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、樹脂成型体を含む整流子４５は整流子片４５ａを樹脂成型体５０で保持固定し、渡り線４２ａがフック部４５ｂに結線され、巻線後にフック部４５ｂの局部通電加熱にて電機子巻線４２と整流子片４５ａは熱溶着接続される構成となっていた。
【０００５】
アンカー部４９は整流子片４５ａの遠心力による離脱を抑制する為のものであり、整流子電動機の高速回転を可能にしている。
【０００６】
このような電機子４１ａと、樹脂成型体を含む整流子４５を組み立てて、図８に示すような整流子電動機とする。図８に示す整流子電動機には、整流子電動機要素１１と、接続線（ピグテール）２８と、開口部２９と、ロータ４０とを具備する。
【０００７】
このような構成の整流子電動機の課題として、毎分数万回転（掃除機の場合は毎分３万から４．５万回転程度）で利用される場合には、樹脂成型体を含む整流子４５に大きな遠心力が働き、整流子片４５ａが離脱して、ブラシの摩耗を促進し、整流子電動機の寿命が短くなる恐れがある。
【０００８】
しかし、整流子電動機は更なる小型化と高出力化が求められており、それを実現する為に、更なる高速回転が求められている。
【０００９】
このため、特許文献１に記載の発明のように、整流子片に突出部を設け樹脂成型体に埋設し補強することが開示されている。また、特許文献２に記載の発明のように、絶縁材料で成形された円筒形の蓋体で、樹脂成型体を含む整流子を覆うことで補強することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３９７２７２９号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２４０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１等に記された技術では、整流子片に接続部と埋設部と突出部のような複雑な形状を設けることは、通常の整流子片の加工工程では生産性の低下を招き易く、好まれなかった。また、突出部を樹脂成型体に埋設することで、遠心力に対して離脱し難い構成を得られたが、軸方向に突出した形状を有するため、この部分が遠心力によって変形し、各摺接部には段差が発生し、ブラシ摩耗が加速され、整流子の寿命が低下するという課題を招く場合もあった。
【００１２】
また、特許文献２等に記された技術では、絶縁材料で成形された円筒形の蓋体で整流子を覆うことによって、整流子片の固定による各整流子片の段差の発生量は低減可能であった。しかし、円筒形の蓋体と整流子片との接触による固定であるため、更なる高速回転化を試みると、遠心力の増加や温度上昇により、円筒形の蓋体が空転し、更には脱落することも生じるという課題を招く場合もあった。
【００１３】
本発明は、以上のような課題を解決するものであり、大きな専用設備を必要とせず、安定して整流子電動機の高速回転、及び長寿命を果たすことを可能とする整流子電動機要素を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決するために、本件出願の発明者らは、試行錯誤を重ね且つ鋭意検討を行った。そして、樹脂成型体を含む整流子の整流子片の外周部を樹脂成型体で一体的に保持することが有効であることを見出した。その詳細を下記に述べる。
【００１５】
課題を解決するための第１の発明は、界磁コアと、前記界磁コアに絶縁電線を巻装してなる一対の界磁巻線と、を備える界磁部と、
複数の整流子片と、
樹脂を含む円筒状の整流子本体の円筒面に前記複数の整流子片を具備し且つ前記複数の整流子片の摺動面が前記整流子本体の円筒面に位置する整流子と、
前記整流子を軸止する回転軸と、
前記回転軸によって軸止する電機子コアと、
前記電機子コアに絶縁電線の巻装体群からなる電機子巻線を含む電機子と、
前記巻装体群の各巻装体の巻始め部分の配線である巻き始め側渡り線と、
前記巻装体群の各巻装体の巻き終わり部分の配線である巻き終わり側渡り線と、
前記回転軸の軸心方向であり且つ前記電機子コアから前記回転軸の軸心方向に沿って離間して位置する前記整流子の前記複数の整流子片の各々と電気的に接続される前記巻き始め側渡り線及び前記巻き終わり側渡り線とを含む電機子構成体と、
前記整流子の摺動面と接触するブラシと、
前記複数の整流子片の摺動面の一部及び整流子本体の一部を埋設し且つ前記整流子本体の円筒面に配置する樹脂を含む円環状の整流子片保持部と、を含む整流子電動機要素である。
【００１６】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記整流子本体と前記整流子片保持部とを一体化する樹脂成形体による構成を含む整流子電動機要素である。
【００１７】
また、第３の発明は、第１の発明において、前記整流子本体の直径よりも前記整流子片保持部の直径の方が大きい構成を含む整流子電動機要素である。
【００１８】
また、第４の発明は、第１の発明において、前記整流子本体の樹脂の密度の低い方の端面近傍に、前記整流子片保持部を配置する構成を含む整流子電動機要素である。
【００１９】
また、第５の発明は、第１の発明において、前記整流子本体の樹脂の密度の高い方の端面近傍に、前記整流子片保持部を配置する構成を含む整流子電動機要素である。
【００２０】
また、第６の発明は、第１の発明において、前記整流子片保持部を複数備え、前記整流子片保持部の各々は、前記整流子本体の両端面の近傍に配置する構成を含む整流子電動機要素である。
【００２１】
また、第７の発明は、第１の発明において、前記電機子構成体の前記整流子側に位置する端面を含む箇所と、前記巻き始め側渡り線及び前記巻き終わり側渡り線とを含む箇所と、前記整流子の前記電機子構成体側に位置する端面を含む箇所とを含む箇所を、樹脂成型体によって覆う構成を含む整流子電動機要素である。
【００２２】
また、第８の発明は、第１の発明において、前記複数の整流子片の摺動面の一部及び整流子本体の一部を埋設し且つ前記整流子本体の円筒面に配置する樹脂を含む円環状の整流子片保持部を含み、さらに前記円環状の整流子片保持部は複数であり且つ互いに離間して配置する構成を含む整流子電動機要素である。
【００２３】
また、第９の発明は、第１の発明において、前記複数の整流子片の摺動面の一部及び整流子本体の一部を埋設し且つ前記整流子本体の円筒面に配置する樹脂を含む円環状の整流子片保持部は、前記複数の整流子片の各々の摺動面側の表面の面積のうち１０％から５０％を覆う構成を含む整流子電動機要素である。
【００２４】
また、第１０の発明は、第１の発明において、前記整流子片保持部の最外周部の直径は、前記整流子片の摺動面を含む円弧の直径よりも大きく且つ前記電機子構成体の最外摺の直径よりも小さい構成を含む整流子電動機要素である。
【００２５】
また、第１１の発明は、第１の発明において、当該整流子電動機要素の回転軸方向に対して垂直な断面における前記整流子片の断面形状には、ブラシと接触摺動する部分に円弧を有する扇形の断面形状を含む整流子電動機要素である。
【００２６】
また、第１２の発明は、第１の発明において、当該整流子電動機要素の回転軸方向に対して垂直な断面における前記整流子片の断面形状には、ブラシと接触摺動する部分に円弧を有する扇形の断面形状であり、その扇型の対向する辺部に凹状部を有して前記扇形の断面形状に対向する前記凹状部によるくびれ部を具備する整流子電動機要素。
【００２７】
また、第１３の発明は、第１の発明において、当該整流子電動機要素の回転軸方向に対して垂直な断面における整流子片の断面形状には、ブラシと接触摺動する部分に円弧を有する蒲鉾形の断面形状を含む整流子電動機要素である。
【００２８】
また、第１４の発明は、第１の発明において、当該整流子電動機要素の回転軸方向に対して垂直な断面における整流子片の断面形状には、ブラシと接触摺動する部分に円弧を有する略長方形の断面形状を含む整流子電動機要素である。
【００２９】
また、第１５の発明は、第１の発明において、当該整流子電動機要素の回転軸方向と同方向の整流子片の断面形状には、略長方形又はπの字状の断面形状を含む整流子電動機要素である。
【００３０】
また、第１６の発明は、第１の発明において、当該整流子電動機要素の回転軸方向と同方向の整流子片の断面形状には、πの字状の断面形状を含み、更に前記πの字状の形状部のπの字の第２画目又は第３画目の凹部に係合する環状体を具備する整流子電動機要素である。
【００３１】
また、第１７の発明は、第１の発明の整流子電動機要素を含む整流子電動機である。
【００３２】
また、第１８の発明は、第１の発明の整流子電動機要素を含む電動送風機である。
【００３３】
また、第１９の発明は、第１の発明の整流子電動機要素を含む掃除機である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の整流子電動機要素によれば、整流子片の最大外周部の一部分を前記樹脂成型体で同時に、かつ、一体的に保持する構造体によって、ブラシと整流子片の接触部分を確保しつつ、高速回転化による、樹脂成型体を含む整流子の高温化と整流子片の摺接部に段差の発生による、ブラシ摩耗の加速が抑制される。これは、樹脂成型体と整流子片の保持面積が増加することによる強度増加による。
【００３５】
また、整流子片の最大外周部を保持することにより、比較的に変形しやすい銅材質の整流子片の変形を抑制する。また、約１８０度までの高温になる、樹脂成型体を含む整流子の放熱を促進し、樹脂成型体の強度低下、又は劣化を抑制することによる。また、整流子片の内径側と外径側を同時に保持することにより、冷時から高温までの熱による各整流子片同士の寸法変化のばらつきが抑制されることによる。
【００３６】
本発明の整流子電動機要素によれば、整流子片の外周部の一部分を樹脂成型体で一体的に保持する部分を成形時のゲート部の反対側にすることによって、モールド成形時の整流子片内側のボイド残存による強度低下や、成形圧力不足で発生する樹脂成型体の強度低下を抑制が図れる。
【００３７】
本発明の整流子電動機要素によれば、電機子からの渡り線と整流子片を接続する側の反対側の端部を包み込むように成形することで、樹脂成型体と整流子片の保持面積が増加することによる強度増加が図れる。
【００３８】
本発明の整流子電動機要素によれば、樹脂成型体で保持する部分が、樹脂成型体を含む整流子の円周上に２列以上で保持することによって、樹脂成型体と整流子片の保持面積が増加することによる強度増加が図れる。
【００３９】
本発明の整流子電動機要素によれば、整流子片の外周部の一部分を樹脂成型体で保持する部分を、整流子片の最大外周部の総面積に対して、１０％以上、かつ、５０％以下の面積で保持することで、樹脂成型体と整流子片の保持面積の増加で強度増加が図れるとともに、ブラシとの摺接部を確保することができる。
【００４０】
本発明の整流子電動機要素によれば、整流子片の外周部を樹脂成型体で保持する部分の最大外周部の直径が、樹脂成型体を含む整流子の整流子片の最大外周部の直径の１．１倍以上、かつ、電機子鉄心の最大外周部の直径以下にすることで、樹脂成型体と整流子片の保持面積の増加で強度増加が図れるとともに、高速回転によるモールド部の遠心力増加による破壊を抑制することができる。
【００４１】
本発明の整流子電動機要素によれば、樹脂成型体を含む整流子の整流子片のπの字状の内径側アンカー部に補強用の環状体を設置することで、更に強度増加が図れる。
【００４２】
本発明の整流子電動機要素によれば、整流子片のアンカー部を設けないことで、整流子片間の絶縁を確保することができる。近年の整流子電動機の小型化・高速回転化に伴い、樹脂成型体を含む整流子の径小化が進められている。樹脂成型体を含む整流子を径小化した場合、整流子片のアンカー部同士の距離が短くなり、電気的絶縁が確保できない課題が発生していた。本発明では、整流子片の最大外周部の一部分を前記樹脂成型体で同時に、かつ、一体的に保持する構造体によって、ブラシと整流子片の接触部分を確保しつつ、アンカー部を設けないことで、樹脂成型体を含む整流子の径小化に対応することができる。
【００４３】
上記の効果により、整流子電動機要素の高速回転、及び長寿命を果たすことが可能であり、産業的価値の大いなるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】実施例１の整流子を示す斜視図
【図１Ｂ】実施例１の整流子を示す断面図
【図２Ａ】実施例１のフック部の加工後の整流子を示す斜視図
【図２Ｂ】実施例１のフック部の加工後の整流子を示す断面図
【図３Ａ】実施の形態２の整流子を示す斜視図
【図３Ｂ】実施の形態２の整流子を示す断面図
【図４Ａ】実施の形態３の整流子を示す斜視図
【図４Ｂ】実施の形態３の整流子を示す断面図
【図５Ａ】実施の形態４の整流子を示す斜視図
【図５Ｂ】実施の形態４の整流子を示す断面図
【図６Ａ】実施例１の電機子を示す斜視図
【図６Ｂ】実施例１の整流子電動機を示す部分断面図
【図７】（ａ）実施の形態５の整流子の回転軸方向の半断面図、（ｂ）実施の形態５の整流子の回転軸方向に対して垂直な面の断面図
【図８】従来例の整流子電動機を示す半断面図
【図９】従来例の電機子とブラシとの説明図
【図１０Ａ】従来例の樹脂成型体を含む整流子を示す斜視図
【図１０Ｂ】従来例の樹脂成型体を含む整流子を示す断面図
【図１１Ａ】従来例のフック部加工後の樹脂成型体を含む整流子を示す斜視図
【図１１Ｂ】従来例のフック部加工後の樹脂成型体を含む整流子を示す断面図
【図１２】従来例の電機子を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。本実施例では一例として、電気掃除機に具備される、樹脂成型体を含む整流子を用いた整流子電動機を挙げて説明する。なお、以下の各実施の形態及び各実施例によって本発明が限定されるものではない。
【００４６】
（実施の形態１）
図６Ｂは、本発明の実施の形態における樹脂成型体を含む整流子４５を備えた整流子電動機１０の構成を示す部分断面図である。
【００４７】
整流子電動機１０は、一方を開口した略カップ状のブラケット１２内に、本実施例の、樹脂成型体を含む整流子４５を設けた構成である。整流子電動機１０は、図６Ｂに示すように、磁石５２と、電機子４１ａと、ブラシ部２０とを含み構成されている。
【００４８】
本実施例では磁石５２を使用したモータ構成で示しているが、図９に示すように、ステータ３０を使用している整流子電動機でも良い。ステータ３０は、電磁鋼板の積層体など
で構成された界磁コア３１に絶縁電線などを巻装して界磁巻線３２を構成している。界磁コア３１は、例えば所定形状の電磁鋼板を複数枚積層して形成されている。
【００４９】
一方、電機子４１ａは、電機子コア４１と、この電機子コア４１に具備するスロットに絶縁電線を巻装してなる電機子巻装体群からなる電機子巻線４２と、回転軸４３と、樹脂成型体を含む整流子４５とを含み構成されている。上述のとおり、電機子コア４１には、電機子巻線４２が巻回されている。樹脂成型体を含む整流子４５には、電機子コア４１から引き出された電機子巻線４２の一部が接続される。電機子コア４１および樹脂成型体を含む整流子４５は円筒状を成し、電機子コア４１および樹脂成型体を含む整流子４５の中心を貫通するように回転軸４３が結合されている。この回転軸４３の両端が、それぞれ軸受１３によって回転自在に支承されている。このように構成された電機子４１ａは、電機子コア４１と磁石５２に形成された磁極部３１ａとが対面した状態で、磁石５２の内周側に配置されている。
【００５０】
そして、ブラケット１２には、ブラシ部２０に含まれるブラシ保持器２５が固定されている。ブラシ部２０は、このブラシ保持器２５とブラシ２１とブラシバネ２７とを含む構成である。ブラシ２１は、主原料をエポキシ樹脂と固体潤滑剤と人造黒鉛とし、それぞれの原材料を混合し、圧縮成形し、加熱硬化し生産された一般的に樹脂ブラシと呼ばれる組成で構成される。このようなブラシ２１が、ブラシ保持器２５内に保持されるとともに、ブラシバネ２７によって樹脂成型体を含む整流子４５へと押圧されている。整流子電動機１０は、一対のこのようなブラシ部２０を有しており、その一対のブラシ２１がそれぞれに、樹脂成型体を含む整流子４５に当接している。樹脂成型体を含む整流子４５は、ブラシ２１が、樹脂成型体を含む整流子４５と当接する部分以外の外径を大きくしても整流子電動機の構造には影響を与えない。
【００５１】
また、整流子電動機１０において、ブラケット１２の開口した側を覆うように、ファンケース１５が取り付けられている。電機子４１ａの回転軸４３は、ブラケット１２の開口からファンケース１５内へと延伸し、その回転軸４３の先端部には、遠心ファン１６が取り付けられている。さらに、遠心ファン１６とブラケット１２の開口との間には、エアガイド１７が取り付けられている。このように、ファンケース１５内には遠心ファン１６およびエアガイド１７が配置されている。
【００５２】
以上のように構成された整流子電動機１０において、外部からブラシ２１に電力が供給されると、電機子電流がブラシ２１および樹脂成型体を含む整流子４５を介して電機子巻線４２に流れる。そして、磁石５２で発生している磁束と、電機子巻線４２を流れる電機子電流との間で力が発生し、電機子４１ａが回転する。電機子４１ａの回転に伴って、遠心ファン１６が回転する。この回転によって、吸気口１８から空気が吸入されて遠心ファン１６の中に流れ込み、ブラケット１２内を経て、整流子電動機１０の外に排出される。
【００５３】
次に、整流子電動機１０のさらに詳細な構成について説明する。
【００５４】
図６Ａは、本実施例における電機子を示す斜視図である。
【００５５】
図６Ａに示すように、樹脂成型体を含む整流子４５が、回転軸４３に圧入、焼バメ等の方法で接合されている。電機子コア４１には、絶縁電線の巻装体である電機子巻線４２を具備する。巻回された電機子巻線４２は、部分的に複数の渡り線４２ａとして樹脂成型体を含む整流子４５側に引出されている。一方、各々の整流子片４５ａの電機子コア４１側の端部には、折曲形状の巻線締結部（フック部）４５ｂが形成されている。この巻線締結部（フック部）４５ｂに、渡り線４２ａそれぞれが接合され、これによって、ブラシ２１から整流子片４５ａを介して電機子巻線４２へと電気的に接続される。
【００５６】
なお、渡り線４２ａの詳細な構成であるが、各電機子巻装体の、巻き始め部分の配線である巻き始め側渡り線と、各電機子巻装体の巻き終わり部分の配線である巻き終わり側渡り線との２種類からなるものである。
【００５７】
電機子コア４１と、樹脂成型体を含む整流子４５とは、回転軸４３に圧入される。電機子コア４１と、樹脂成型体を含む整流子４５とは、回転軸４３に対して焼バメ等の方法で接合される。電機子巻線４２は、電機子コア４１に巻き回されている。電機子巻線４２が電機子コア４１に巻き回され、回転軸４３の軸心方向に沿って電機子コア４１からはみ出した部分が、コイルエンド３５となる。
【００５８】
電機子コア４１には、複数のティース部４４を具備し、隣り合うティース部４４との間にスロット４６を備えている。本実施例における電機子４１ａは、１２個の電機子コア４１を有するため、１２個のスロット４６を有する。電機子巻装体群からなる電機子巻線４２は、いわゆる分布巻で巻き回される。樹脂成型体を含む整流子４５は１２個の整流子片４５ａを備える。それぞれの整流子片４５ａは、巻線締結部（フック部）４５ｂを備える。巻線締結部（フック部）４５ｂは、渡り線４２ａの端末が接続される。
【００５９】
電機子巻線４２をなす絶縁電線は、その巻き始め部分と巻き終わり部分とが渡り線となる。渡り線は、樹脂成型体を含む整流子４５の巻線締結部（フック部）４５ｂに接合される。コイルエンド３５と、樹脂成型体を含む整流子４５との間には、電機子巻線４２と、樹脂成型体を含む整流子４５の巻線締結部（フック部）４５ｂとの間をつなぐ渡り線の集合体が存在する。この渡り線の集合体は、過密に巻き回された電機子巻線４２を配線するものである。なお、これ以降、この渡り線の集合体を渡り線群４２ｂという。
【００６０】
本発明の実施の形態１の、樹脂成型体を含む整流子に４５ついて、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａと図２Ｂに示す。樹脂成型体を含む整流子４５は、表層構造体を有する複数の整流子片４５ａと、樹脂成型体５０とを含む。整流子片４５ａの整流子片の外形形状は、整流子の回転軸方向と同方向の整流子片の断面形状には、略長方形又はπの字状の断面形状を含む。また、樹脂成型体を含む整流子の回転軸方向に対して垂直な断面における整流子片の断面形状には、ブラシと接触摺動する部分に円弧を有する扇形の断面形状であり、その扇型の対向する辺部に凹状部を有して前記扇形の断面形状にくびれ部を含む。
【００６１】
この整流子片４５ａは、πの字状外形の整流子片のアンカー部４９を具備する構成である。また、整流子片４５ａのフック部のモールド成形直後の状態は、フック部加工前の巻線締結部４５Ｃのようにまっすぐの状態である。このフック部加工前の巻線締結部４５Ｃを加工し、巻線締結部（フック部）４５ｂを具備する、樹脂成型体を含む整流子４５となる。
【００６２】
そして、電機子巻線において、その巻き始め部分と巻き終わり部分とが渡り線となり、この渡り線の途中部分が巻線締結部（フック部）４５ｂと電気的に接続され、接続点４８を構成する。また、隣り合う整流子片４５ａの間には、各々の整流子片４５ａを絶縁するための構成としてのスリット４７を配置する。
【００６３】
整流子片４５ａの最大外周部には、整流子片の外周部の一部分を樹脂成型体５０で一体的に保持する整流子片保持部５１を設ける。この整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１は、整流子片４５ａと、樹脂成型体を含む整流子４５とをの外周を一体的に成形、固定することにより、樹脂成型体５０が整流子片４５ａを固定する強度が増加し、高速回転化により整流子片４５ａが遠心力により、外側に浮き出ようとする力を抑えることができる。
【００６４】
樹脂成型体５０はフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から選定することができ、アニール工程を追加することで、寸法安定性が向上する場合がある。また、この方法では、整流子片４５ａとブラシ２１が摺接する部分以外を樹脂成型体５０で一体的に保持することで、さらに強度が増加する。また、モールド成形する時のゲートの反対側に、樹脂成型体５０で一体的に保持する部分を形成することにより、成形時の整流子片内側のボイド残存による強度低下や、成形圧力不足で発生する樹脂成型体の強度低下を抑制が図れ、強度が安定した、樹脂成型体を含む整流子を生産することができる。
【００６５】
また、電機子４１ａからの渡り線４２ａと整流子片４５ａを接続するフック部側の反対側の整流子片４５ａの端部を包み込むように成形することで、高速回転時に整流子片４５ａのエッジ部から発生するクラックを抑制することができ、強度が安定した、樹脂成型体を含む整流子を生産することができる。
【００６６】
以下、本発明について実施例を用いてより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない限りにおいて、これらの実施例によって限定されるものではない。
【実施例１】
【００６７】
図１Ａと図２Ｂに示すような構成で、整流子片４５ａの最大外径をΦ２０ｍｍ、π形状のアンカー部４９を有した整流子片４５ａがブラシ２１と摺接可能な部分の軸方向の長さを２２ｍｍ、回転軸４３が圧入される内径部をΦ８ｍｍ、整流子片４５ａの総数は２２セグメント、整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１の外径をΦ２４、整流子片４５ａを保持している軸方向の長さを５ｍｍとした、樹脂成型体を含む整流子４５を、樹脂成型体５０にはフェノール樹脂を使用して成形し、成形後のアニール処理を２５０℃で８時間実施し、さらに、図２Ａのようにフック部４５ｂを加工し、樹脂成型体を含む整流子とした。次に図６Ａに示すような電機子４１ａに組立て、次に、図６Ｂに示すような整流子電動機とした。
【００６８】
このような構成で、整流子電動機を回転数６００００ｒｐｍで運転し、３００時間後と６００時間後の、樹脂成型体を含む整流子４５の各整流子片４５ａの最大段差と、ブラシ２１の初期の長さに対する残存率を測定した。
【００６９】
（比較例１）
図１１Ａと図１１Ｂに示すような構成で、整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１を設けていない構造以外は実施例１と同じ寸法、同じ製造工程で樹脂成型体を含む整流子を作製した。次に、図６Ｂに示すような整流子電動機とした。
【００７０】
このような構成で、整流子電動機を回転数６００００ｒｐｍで運転し、３００時間後と６００時間後の樹脂成型体を含む整流子４５の各整流子片４５ａの最大段差と、ブラシ２１の初期の長さに対する残存率を測定した。
【００７１】
表１は、実施例１と比較例１の評価結果を示す表である。
【００７２】
【表１】
2018074701.tif 000003
表１の評価結果から明らかなように、整流子片の外周部の一部分を樹脂成型体で一体的に保持する部分を設け、樹脂成型体が整流子片を固着する強度を増加することにより、整流子電動機の高速回転、及び長寿命を果たすことを可能にすることができる。
【００７３】
以上説明したように、本発明の樹脂成型体を含む整流子は、整流子片が樹脂成型体により一体に成形される樹脂成型体を含む整流子であって、整流子片の最大外周部の一部分を前記樹脂成型体で同時に、かつ、一体的に保持した構成である。
【００７４】
このため、ブラシと整流子片の接触部分を確保しつつ、高速回転化による樹脂成型体を含む整流子の高温化と整流子片の摺接部に段差の発生による、ブラシ摩耗の加速が抑制される。これは、樹脂成型体と整流子片の保持面積が増加することによる強度増加による。また、整流子片の最大外周部を保持することにより、比較的に変形しやすい銅材質の整流子片の変形を抑制する。また、約１８０度までの高温になる、樹脂成型体を含む整流子の放熱を促進し、樹脂成型体の強度低下、又は劣化を抑制する。また、整流子片の内径側と外径側を同時に保持することにより、冷時から高温までの熱による各整流子片同士の寸法変化のばらつきが抑制される。本発明の整流子電動機を掃除機に組み込むことにより、小型化、長寿命化に対応できる掃除機を提供することができる。
【００７５】
なお、上述した実施の形態では、整流子片の外周部の一部分を樹脂成型体で一体的に保持する部分の形状として上述したような形状の例を挙げて説明したが、これ以外の形状であってもよく、整流子片の最大外周と一体的に樹脂成型体で成形し、強度を増加できればよい。
【００７６】
（実施の形態２）
図３Ａと図３Ｂは、本発明の実施の形態２における、樹脂成型体を含む整流子４５の断面を示した構造図と断面図である。実施の形態１との比較において、本実施の形態の、樹脂成型体を含む整流子４５は、整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１が実施の形態１の整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１とは異なった形状である。なお、本実施の形態において、整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１以外については実施の形態１と同一であり、これらの詳細な説明は省略する。
【００７７】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本実施の形態の整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１は、樹脂成型体を含む整流子の円周上に２列で保持している。２列で保持することで、高速回転化により整流子片４５ａが遠心力により、外側に浮き出ようとする力を抑えることができる。また、整流子片４５ａの軸方向の２箇所の円周上で固定するため、整流子片４５ａの高速回転化、高温化による各整流子片４５ａ間の段差（寸法差）の発生も抑えることができる。すなわち、本実施の形態でも、実施の形態１で説明した原理に基づき、整流子電動機の高速回転、及び長寿命を果たすことを可能にするためにこのよう
な整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１を設けている。
【００７８】
（実施の形態３）
図４Ａと図４Ｂは、本発明の実施の形態３における、樹脂成型体を含む整流子４５の断面を示した構造図と断面図である。実施の形態１との比較において、本実施の形態の、樹脂成型体を含む整流子４５は、整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１が実施の形態１の整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１とは異なった形状である。なお、本実施の形態において、整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１以外については実施の形態１と同一であり、これらの詳細な説明は省略する。
【００７９】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、本実施の形態の整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１は、整流子片４５ａの端面を露出させている。これは、樹脂成型体を含む整流子４５を樹脂成型体５０で一体的に成形するときに、整流子片４５ａの軸方向の両端面を成形金型に接触させて生産する方法が安価かつ安易に生産できるためである。
【００８０】
すなわち、本実施の形態でも、実施の形態１で説明した原理に基づき、整流子電動機の高速回転、及び長寿命を果たすことを可能にし、かつ、安価かつ安易に生産するために、このような整流子片の外周部の一部分を整流子片保持部５１を設けている。
【００８１】
（実施の形態４）
図５Ａと図５Ｂは、本発明の実施の形態４における、樹脂成型体を含む整流子４５の断面を示した構造図と断面図である。実施の形態１との比較において、本実施の形態の、樹脂成型体を含む整流子４５は、整流子片のアンカー部４９を設けていない。なお、本実施の形態において、整流子片のアンカー部４９以外については実施の形態１と同一であり、これらの詳細な説明は省略する。
【００８２】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、本実施の形態の整流子片の整流子片のアンカー部を設けないことで、整流子片間の絶縁を確保することができる。これは、近年の整流子電動機の小型化・高速回転化に伴い、樹脂成型体を含む整流子の径小化が進められ、整流子片のアンカー部同士の距離が短くなり、電気的絶縁が確保できない課題に対応するものである。触部分を確保しつつ、アンカー部を設けないことで、樹脂成型体を含む整流子の径小化に対応することができる。
【００８３】
すなわち、本実施の形態でも、実施の形態１で説明した原理に基づき、整流子電動機の高速回転、及び長寿命を果たすことを可能にし、かつ、樹脂成型体を含む整流子の径小化に対応するために、このようなアンカー部を設けない整流子片としている。
【００８４】
上述の説明では、本発明にかかる、樹脂成型体を含む整流子の実施例として、整流子電動機を取り上げたが、その整流子電動機を搭載している掃除機やその他の電気機器にも、適用できることは言うまでもない。
【００８５】
（実施の形態５）
実施の形態５は、図６Ａに示すように、樹脂成型体を含む整流子４５において、整流子片４５ａは樹脂成型体５０で保持固定される。また、電機子巻線において、その巻き始め部分と巻き終わり部分とが渡り線となり、この渡り線の途中部分が巻線締結部（フック部）４５ｂと電気的に接続され、接続点４８を構成する。πの字状外形の整流子片の埋設部４９は整流子片の離脱を抑制する構造体であり、整流子電動機の高速回転に抗し得る構造である。また、整流子とそれに通電するブラシ間で発生するスパーク熱によって樹脂成型体５０が劣化しても、整流子片が剥離することは抑制され、整流子電動機の高速回転化と長寿命化とに対応する構造体でもある。そして、隣り合う整流子片４５ａに狭持される様
態にて、セラミック材による円柱体５３を配置する。このセラミック材による円柱体５３の円筒面の相互作用によって逆アーチ作用を生み出して遠心力に抗する効果を更に高めている。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上のように、本発明にかかる本発明における、樹脂成型体を含む整流子は、高速回転と長寿命化を両立させることができる整流子電動機及びこれを用いた各種電気機器に有用であり、産業的価値の大いなるものである。
【符号の説明】
【００８７】
１０  整流子電動機
１１  整流子電動機要素
１２  ブラケット
１３  軸受
１５  ファンケース
１６  遠心ファン
１７  エアガイド
１８  吸気口
２０  ブラシ部
２１  ブラシ
２５  ブラシ保持器
２７  ブラシバネ
２８  接続線（ピグテール）
２９  開口部
３０  ステータ
３１  界磁コア
３１ａ  磁極部
３２  界磁巻線
３５  コイルエンド
４０  ロータ
４１  電機子コア
４１ａ  電機子
４２  電機子巻線
４２ａ  渡り線
４２ｂ  渡り線群
４３  回転軸
４４  ティース部
４５  樹脂成型体を含む整流子
４５ａ  整流子片
４５ｂ  巻線締結部（フック部）
４５Ｃ  フック部加工前の巻線締結部
４６  スロット
４７  スリット
４８  接続点
４９  アンカー部（整流子片の埋設部）
５０  樹脂成型体
５１  整流子片保持部
５２  磁石
５３  円柱体
【図１Ａ】
2018074701.tif 000004
【図１Ｂ】
2018074701.tif 000005
【図２Ａ】
2018074701.tif 000006
【図２Ｂ】
2018074701.tif 000007
【図３Ａ】
2018074701.tif 000008
【図３Ｂ】
2018074701.tif 000009
【図４Ａ】
2018074701.tif 000010
【図４Ｂ】
2018074701.tif 000011
【図５Ａ】
2018074701.tif 000012
【図５Ｂ】
2018074701.tif 000013
【図６Ａ】
2018074701.tif 000014
【図６Ｂ】
2018074701.tif 000015
【図７】
2018074701.tif 000016
【図８】
2018074701.tif 000017
【図９】
2018074701.tif 000018
【図１０Ａ】
2018074701.tif 000019
【図１０Ｂ】
2018074701.tif 000020
【図１１Ａ】
2018074701.tif 000021
【図１１Ｂ】
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【図１２】
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