(57)【要約】【課題】風損が少なく、巻線の固定が確実な整流子電動機の電機子を提供する。【解決手段】整流子電動機１の電機子２０は、シャフト２１と、シャフト２１に固定されるロータコア３０及び整流子４０と、ロータコア３０のスロット３１に巻回され、整流子４０に接続される巻線５０とを備える。巻線５０の巻回終了後、スロット３１に巻線固定用の糸６０を巻回し、その後、ワニス等で巻線５０と糸６０の固着処理が行われる。糸６０は巻線５０の上から、巻線５０の巻回パターンを踏襲して巻回される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、前記シャフトに固定されるロータコア及び整流子と、前記ロータコアのスロットに巻回され、前記整流子に接続される巻線とを備えた整流子電動機の電機子において、
前記巻線の巻回終了後、前記スロットに巻線固定用の糸を巻回し、その後、前記巻線と前記糸の固着処理を行ったことを特徴とする整流子電動機の電機子。
【請求項２】
前記糸は前記巻線の上から、巻線巻回パターンを踏襲して巻回されることを特徴とする請求項１に記載の整流子電動機の電機子。
【請求項３】
前記糸の巻回開始位置が前記巻線の巻回開始位置からほぼ直角にずらされていることを特徴とする請求項２に記載の整流子電動機の電機子。
【請求項４】
前記糸は、前記巻線の上から、一方向に順次巻回位置がずれて行く形で巻回されて巻線全体をカバーすることを特徴とする請求項１に記載の整流子電動機の電機子。
【請求項５】
前記糸は、前記ロータコアのティース中、前記巻線より半径方向外側に露出した部分に巻回され、前記ティース同士の間隔を狭めて前記巻線の移動を防ぐものであることを特徴とする請求項１に記載の整流子電動機の電機子。
【請求項６】
前記スロット毎の前記糸の巻数が、前記スロット毎の前記巻線の線量のばらつきを補正するように設定されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の整流子電動機の電機子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は整流子電動機の電機子に関する。
【背景技術】
【０００２】
整流子電動機は高速回転を要求される機器に用いられる。家庭用電気機器では電気掃除機やミキサーなどが主な応用例である。
整流子電動機は、固定子と、それに対して回転する電機子を備える。電機子は、シャフトと、シャフトに固定されるロータコア及び整流子と、ロータコアのスロットに巻回され、整流子に接続される巻線を備える。
巻線には必ず凹凸が発生する。高速回転する電機子にあってはこの凹凸が風損をもたらし、電動機の効率が低下する。この問題には様々な対策が考えられている。例えば特許文献１には、電気掃除機の電動送風機に用いられる整流子電動機において、電機子のファン側巻線部の外周に風損低減カバーを取り付けた構造が開示されている。特許文献２に記載された整流子電動機では、電機子のコイルエンドを覆うように電気絶縁性樹脂を塗布し、表面の平滑化を図っている。
また整流子電動機の電機子は高速回転することから巻線に強い遠心力がかかるので、遠心力でロータコアのスロットから巻線が飛び出すのを防止する対策が必要となる。一般的に行われるのは、ワニスを含浸させてコイルを固めたり、ロータコアのスロットにウェッジを挿入して蓋をしたりすることである。特許文献１記載の整流子電動機では風損低減カバーにウェッジが一体成形されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−８４２５号公報（国際特許分類：Ｈ０２Ｋ２７／００、Ｈ０２Ｋ２３／６４）
【特許文献２】特開２００９−３０３４４０号公報（国際特許分類：Ｈ０２Ｋ３／３８、Ｈ０２Ｋ１５／１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
銅損を少なくすることで整流子電動機の効率を向上させるため、近年では太い巻線が用いられるようになっている。巻線が太いとコイルの凹凸も大きくなり、風損が拡大する。ワニスを含浸させて巻線を固着する処理を行う場合、凹凸が大きければ含浸状態が不均一となり、未固着箇所が発生したり、アンバランスが生じたりする。またスロット内の空間の大きさも、巻線が太いとばらつきやすくなり、空間が狭すぎてウェッジを挿入できないとか、逆に空間が広すぎて挿入したウェッジが脱落するという問題が発生する。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、風損が少なく、巻線の固定が確実な整流子電動機の電機子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】
【０００５】
本発明の好ましい実施形態によれば、整流子電動機の電機子は、シャフトと、前記シャフトに固定されるロータコア及び整流子と、前記ロータコアのスロットに巻回され、前記整流子に接続される巻線とを備え、前記巻線の巻回終了後、前記スロットに巻線固定用の糸を巻回し、その後、前記巻線と前記糸の固着処理が行われる。
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の整流子電動機の電機子において、前記糸は前記巻線の上から、巻線巻回パターンを踏襲して巻回される。
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の整流子電動機の電機子において、前記糸の巻回開始位置が前記巻線の巻回開始位置からほぼ直角にずらされている。
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の整流子電動機の電機子において、前記糸は、前記巻線の上から、一方向に順次巻回位置がずれて行く形で巻回されて巻線全体をカバーする。
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の整流子電動機の電機子において、前記糸は、前記ロータコアのティース中、前記巻線より半径方向外側に露出した部分に巻回され、前記ティース同士の間隔を狭めて前記巻線の移動を防ぐものである。
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の整流子電動機の電機子において、前記スロット毎の前記糸の巻数が、前記スロット毎の前記巻線の線量のばらつきを補正するように設定される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、巻線の巻回終了後、ロータコアのスロットに糸を巻回して巻線を固定するものであるから、スロット内の空間の大きさにばらつきがあったとしても、問題なく固定処理を行うことができる。また、巻線の上から糸を巻回するものとすれば、巻線の凹凸を糸で覆い隠して、風損を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】整流子電動機の電機子の側面図で、上半分を断面で表現したものである。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電機子の製作手法の説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電機子の製作手法の説明図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る電機子の製作手法の説明図である。
【図５】本発明に係る整流子電動機を組み込んだ電動送風機の側面図で、上半分を断面で表現したものである。
【図６】図５の丸囲み箇所の拡大図である。
【図７】図５の電動送風機のファンカバーの側面図で、上半分を断面で表現したものである。
【図８】図５の電動送風機のケーシング本体の正面図である。
【図９】改良を施した整流子の断面図である。
【図１０】図９の整流子の正面図である。
【図１１】図１０の部分拡大図である。
【図１２】図１１と同様の部分拡大図で、研磨後の状態を示すものである。
【図１３】図９の改良を備えない整流子の、図１１に対応する部分拡大図である。
【図１４】図１３の整流子の、図１２に対応する部分拡大図である。
【図１５】改良を施した他の整流子の断面図である。
【図１６】図１５の整流子の正面図である。
【図１７】他の改良を施した整流子を備える整流子電動機を組み込んだ電動送風機の側面図で、上半分を断面で表現したものである。
【図１８】図１７の改良を施していない整流子電動機を組み込んだ電動送風機の側面図で、上半分を断面で表現したものである。
【図１９】他の改良を施した整流子の上半分の断面図で、（ａ）はフック変形前、（ｂ）はフック変形後の状態を示すものである。
【図２０】図１９の改良を施した整流子を備える電機子の側面図で、上半分を断面で表現したものである。
【図２１】他の改良を施した整流子の上半分の断面図で、（ａ）はフック変形前、（ｂ）はフック変形後の状態を示すものである。
【図２２】他の改良を施した整流子の上半分の断面図で、（ａ）はフック変形前、（ｂ）はフック変形後の状態を示すものである。
【図２３】改良を施した他の整流子の上半分の断面図である。
【図２４】他の改良を施した整流子の上半分の断面図で、（ａ）はフック変形前、（ｂ）はフック変形後の状態を示すものである。
【図２５】他の改良を施した整流子の上半分の断面図で、（ａ）はフック変形前、（ｂ）はフック変形後の状態を示すものである。
【図２６】他の改良を施した整流子の上半分の断面図で、（ａ）はフック変形前、（ｂ）はフック変形後の状態を示すものである。
【図２７】図２４から図２６の改良を備えない整流子の上半分の断面図で、（ａ）はフック変形前、（ｂ）はフック変形後の状態を示すものである。
【図２８】図２４から図２６の改良を備えない整流子の上半分の断面図で、（ａ）はフック変形前、（ｂ）はフック変形後の状態を示すものである。
【図２９】改良を施したブラシユニットを備える整流子電動機を組み込んだ電動送風機の側面図で、上半分を断面で表現したものである。
【図３０】図２９のブラシユニットに含まれるカーボンブラシの図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）と直角の方向から見た側面図、（ｃ）は正面図である。
【図３１】図２９の改良を施していないブラシユニットを備える整流子電動機を組み込んだ電動送風機の側面図で、上半分を断面で表現したものである。
【図３２】図３１と同様の電動送風機の側面図で、使用程度が進んだ状態を示すものである。
【図３３】図３１のブラシユニットに含まれるカーボンブラシの図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）と直角の方向から見た側面図、（ｃ）は正面図である。
【図３４】改良を施した固定子の正面図である。
【図３５】図３４の固定子の斜視図で、巻線前の状態を示すものである。
【図３６】図３４の改良を施していない固定子の正面図である。
【図３７】図３６の部分拡大図である。
【図３８】図３４の改良を施していない他の固定子の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の第１実施形態に係る整流子電動機の電機子の構造を、図１と図２に図５を参照しつつ説明する。
図５に示すように、整流子電動機１は電気掃除機用の電動送風機１００の中に組み込まれるものであり、固定子１０と、その中で回転する電機子２０が二大構成要素となる。固定子１０はステータコアに巻線を巻回して構成され、電機子２０はロータコアに巻線を巻回して構成される。続いて電機子２０の詳細構造を図１と図２に基づき説明する。
電機子２０は、シャフト２１と、シャフト２１に固定されるロータコア３０及び整流子４０と、ロータコア３０のスロット３１に巻回され、整流子４０に接続される巻線５０を備える。シャフト２１にはロータコア３０と整流子４０を挟む形でベアリング２２、２３が取り付けられる。ベアリング２２、２３にはボールベアリングまたはローラベアリングが用いられる。電動送風機１００のケーシング１０１にはベアリング２２、２３の支持部と固定子１０の支持部が形成されており、これにより電機子２０は、固定子１０の内部に回転自在に支持される。
ロータコア３０は、スロット３１と、スロット３１同士の間のティース３２の形状をプレス加工で打ち抜いた鉄心を積層したものであり、ロータコア３０の両側に合成樹脂製のインシュレータを重ね、スロット３１には絶縁紙を入れて、ロータコア３０に巻線５０が接触することのないようにした上で、巻線５０が巻回される。
巻線５０は、特定位置のスロット３１と、そこから何個か離れたスロット３１とにエナメル線を所定回数巻いてコイルとすることを繰り返して形成される。コイルは、それ以前に形成されたコイルの上に巻かれて行くため、後の方になるほど一巻きに要する線量が多くなる。これは必然的に巻線重量と巻線抵抗のアンバランスを引き起こすので、それを防止するため、通常は２個のノズルを用いて２方面で対称的に巻線５０の巻回を行い、アンバランスの解消を図るようにしている。図２にも対称巻回で巻線５０を完成させた状態が示されている。
個々のコイルの端は整流子４０の方に引き出され、整流子セグメント４１にフュージング（fusing）で接続される。フュージングとは、電流を流して圧力を加えることにより、金属同士を接合する手法である。
対称巻回でアンバランスを解消するとは言っても、線量が少なくて済む巻き始めのコイルから線量が多くならざるを得ない巻き終わりのコイルまで、スロット３１毎にコイルの線量が異なることは避けられず、これにより、ロータコア３０からはみ出す巻線５０に凹凸が発生し、風損をもたらす。また、凹凸が大きいため、コイルを固着するワニスの含浸状態も不均一となり、アンバランスの拡大、未固着部の発生といった問題を引き起こす。銅損低減のため巻線５０の線径を大きくすれば、屈曲のしにくさから凹凸がさらに拡大する。最終のコイルと整流子４０との接続については、最も膨らんだコイルから線を引き出して整流子４０に接続するものであるため、線が遠心力を受けやすく、外れやすいという問題もある。
上記のような不都合を解消するため、本発明では巻線５０の巻回が終了した後、糸６０をスロット３１に巻回して巻線５０を固定する。糸６０は合成繊維または天然繊維を撚糸したものであり、巻線５０よりも細く軽いものを選ぶ。巻線５０の上から糸６０をびっしりと巻き付け、その上でワニス含浸や合成樹脂塗布により巻線５０と糸６０を固着する固着処理を行う。
上記のように巻線５０の上から糸６０を巻回することにより、巻線５０が保護され、巻線５０に傷がつくことが少なくなる。また、巻線５０が遠心力で外側に飛び出すことが防がれる。巻線５０よりも細い糸６０がびっしりと巻き付けられることにより、巻線５０の表面の凹凸がなだらかになり、風損が低減される。糸６０の間にはワニスや合成樹脂が浸透しやすいので、ワニスの含浸処理や合成樹脂の塗布処理も容易であり、処理後の面が平滑であることから、風損は一層低減される。
糸６０の巻回は、第１実施形態では巻線５０の巻回パターンを踏襲して行われる。すなわち２個のノズルを用いて２方面で対称的に糸６０の巻回が行われる。但し糸６０の巻回開始位置は、巻線５０の巻回開始位置からほぼ直角にずらすものとする。このようにすることにより、巻線５０のコイルの中で最も膨らんでいる最終コイルと直角をなす位置に、糸６０のコイルの中で最も膨らんでいる最終コイルが位置することになるから、巻線５０と糸６０を合わせたコイルの膨らみが均一化される。これにより電機子２０の外形は一層平滑化の方向に向かい、風損を低減できる。また、巻線５０のコイルの膨らみが大きいということは、スロット３１の空間がそれだけ圧迫されるということであり、スロット３１毎に空間の広さがばらつくということであるが、糸６０のコイルの膨らみのばらつきでそれを相殺できる。これはワニス含浸にも改善効果をもたらす。
スロット３１毎の巻線５０の線量のばらつきの補正については、上記のように糸６０の巻回開始位置を巻線５０の巻回開始位置からほぼ直角にずらすやり方の他、スロット３１毎の巻線５０の線量のばらつきを補正するようにスロット３１毎の糸６０の巻数を設定するというやり方でも対処できる。これにより、巻線５０の線量のばらつきを一層完全に補正できる。
続いて、本発明の第２実施形態に係る整流子電動機の電機子の構造を、図３を参照しつつ説明する。第２実施形態が第１実施形態から変わった点は、糸６０の巻回の仕方である。第１実施形態では、２個のノズルを用いて２方面で対称的に糸６０を巻回したが、第２実施形態ではノズルの数を１個とし、巻線５０の上から一方向に順次巻回位置がずれて行く形で糸６０を巻回して巻線５０全体をカバーするものとする。これにより、電機子２０のコイル部の表面の糸筋方向が１方向となるため、そこに接触する風の流れが整流され、風損を低減できる。
続いて、本発明の第３実施形態に係る整流子電動機の電機子の構造を、図４を参照しつつ説明する。第３実施形態の変更点も糸６０の巻回の仕方である。第３実施形態では、ロータコア３０のティース３２の中で、巻線５０より半径方向外側に露出した部分に糸６０を巻回する。これにより、ティース３２同士の間隔を狭めて巻線５０の移動を防ぐ。
ティース３２はＴ字形であり、巻線５０の上にオーバーハングする箇所は絶縁紙で覆われていない。第３実施形態では、ティース３２の中で絶縁紙による被覆のない箇所と巻線５０との間に糸６０が介在する形になるので、絶縁が十分確保される。
第１実施形態から第３実施形態まで、糸６０の巻回で巻線５０を固定するものであり、
スロット３１に残された空間形状が不整であってもフレキシブルに対応でき、ウェッジを挿入する場合のように、空間が広すぎてウェッジが脱落する、あるいは空間が狭すぎてウェッジの挿入が困難であるといったことはない。また、巻線５０の巻回装置に手を加えた巻回装置で糸６０を巻回することができるので、ウェッジの挿入装置のように全く別種の装置を導入する必要がない。
整流子電動機１が組み込まれる電動送風機１００の構造について説明する。電動送風機１００のケーシング１０１は、整流子電動機１を収納したケーシング本体１１０にファンカバー１２０を組み合わせて構成される。ケーシング本体１１０とファンカバー１２０はいずれも板金のプレス成型品からなる。電機子２０のシャフト２１の先端はケーシング本体１１０の前面から突出し、これに遠心ファン１３０が固定される。
ケーシング本体１１０の前面には合成樹脂製のディフューザー１４０がねじ止め固定される。ディフューザー１４０はファンカバー１２０に囲い込まれるものであり、ディスク１４１と、ディスク１４１の前面に形成された複数のディフューザー翼１４２と、ディスク１４１の後面に形成された複数のリターンガイド１４３を備える。ディフューザー翼１４２は遠心ファン１３０を囲むように全部で１５枚設けられており、ディフューザー翼１４２の間のディフューザー通路１４４も１５個存在する。
ファンカバー１２０はケーシング本体１１０の前端に形成されたフランジ１１１に取り付けられる。フランジ１１１の外周部には、図６に示すように前方が低く後方が高くなった切り起こし部１１２が形成され、ファンカバー１２０の外周部には、切り起こし部１１２に対応する角形の貫通穴１２１が形成されている。ファンカバー１２０を、内面がディフューザー１４０に当たるところまで押し込むと、貫通穴１２１が切り起こし部１１２に係合し、ファンカバー１２０は前方に抜けなくなる。これによりファンカバー１２０はねじなしでケーシング本体１１０に固定される。
ファンカバー１２０の中心には遠心ファン１３０への入口となる吸気口１２２が形成されており、ファンカバー１２０の外周には、貫通穴１２１に加えて、ディフューザー通路１４３から吐出された空気の一部を外に出すスリット１２３が形成されている。スリット１２３の数はディフューザー通路１４４と同じく１５である。
整流子電動機１を駆動し、遠心ファン１３０を回転させると、吸気口１２２を通じて遠心ファン１３０に空気が吸い込まれる。遠心ファン１３０から吐出された空気はディフューザー翼１４２で整流され、ディフューザー１４０の外周に吐出される。吐出された空気の一部はスリット１２３からファンカバー１２０の外に出る。残りの空気はリターンガイド１４３の間を通って整流子電動機１に達し、整流子電動機１の各所の隙間を通り抜ける。これにより整流子電動機１は冷却される。整流子電動機１を通り抜けた空気はケーシング本体１１０の排気口１１３から排出される。
スリット１２３の数が奇数なので、それをディフューザー通路１４４にきちんと合わせるため、ファンカバー１２は決まった角度でケーシング本体１１０に取り付けられねばならない。１８０°回転した状態で取り付けることは許されない。このことが保証されるよう、貫通穴１２１と切り起こし部１１２の組み合わせの配置に工夫をこらす。すなわち、図８に示すように、貫通穴１２１と切り起こし部１１２の組み合わせ４組を、９０°の等角度間隔で配置するのでなく、９０°、８０°、１１０°、８０°の不等角度間隔で配置する。これにより、ファンカバー１２０をケーシング１１０に対し一定角度にしないかぎり、全ての貫通穴１２１が切り起こし部１１２に合うということがなくなるので、ファンカバー１２０の正しい取り付けが保証される。
ここに示した貫通穴１２１と切り起こし部１１２の組み合わせの数と角度間隔は一例であり、これに限定されるものではない。ディフューザー翼１４２とディフューザー通路１４４の数も一例であり、これに限定されるものではない。
整流子電動機１には、様々な改良を施すことができる。図９以下の図に基づきそれを説明する。
図９から図１２に示すのは整流子４０の改良である。整流子４０は、銅合金からなる整流子セグメント４１と、黄銅または焼結合金からなるブッシュ４２を合成樹脂のベース４３にインサート成型したものである。整流子セグメント４１には巻線５０をからませるためのフック４４が形成されている。
隣接する整流子セグメント４１の間には、図１０に示すようにスリット４５が形成されている。スリット４５へと落ち込む整流子セグメント４１の角を、図１１に示すように丸め、アール部４１ａとしたのが改良点である。アール部４１ａは、インサート成形後の整流子４０をグラインダーホイールのような研削工具で研削するとき、研削工具の進行方向に対し後方、研削終端側となる方の角に設けられる。
高速回転の整流子電動機では、整流子の真円度が悪いと火花が多く飛んでカーボンブラシの寿命が短くなり、早期に異常停止することがある。これを回避するため、成型後の整流子４０の表面を研削して真円度を数μｍ程度にまでにするのが一般的である。しかしながら研削を行うと整流子セグメントの角にバリやカエリが発生する。図１３には、図１１の構造との効果を比較するため、整流子セグメント４１の角にアール部のない整流子４０が描かれている。このような整流子４０を研削すると、研削工具の研削終端側となる側の整流子セグメント４１の角に、図１４に示す通りバリ（カエリ）Ｂが生じる。バリＢのある整流子４０が整流子電動機１に組み込まれると、運転時の遠心力でバリＢが外側に飛び出し、実質的な真円度を悪化させる。これにより火花が多く発生することとなり、カーボンブラシを早期に消耗させる。
これに対し、整流子セグメント４１の角に図１１に示すようなアール部４１ａを設けておけば、研削によりバリが発生すること自体は避けられないにせよ、図１２に示す通り、バリＢの大きさを小さくすることができる。小さいバリＢは、遠心力で外側に飛び出したとしても真円度をそれほど悪化させず、それに起因する火花の発生も少なくて済む。従って、図１３、１４に示す、何の手だても施さない場合に比べ、カーボンブラシ寿命を延ばすことができる。なお、アール部４１ａを面取り部で置き換えることもできる。
図１５及び図１６には整流子４０の他の改良を示す。これは、整流子セグメント４１にフック４４が設けられていない整流子４０について、整流子セグメント４１の角にアール部４１ａを形成したものである。
図１７に整流子４０の他の改良を示す。この改良はスリット４５の幅に関するものである。すなわち、スリット４５の電機子軸線方向の幅を、カーボンブラシ７０の幅だけにとどめ、残りの箇所は合成樹脂のベース４３で埋められているものとした。通常の整流子４０では、図１８に示す通り、スリット４５の幅はカーボンブラシ７０の幅よりも広くなっている。カーボンブラシ７０からはみ出したスリット４５は空気抵抗の増大をもたらし、整流子電動機１の効率を悪化させる。スリット４５の幅をカーボンブラシ７０の幅と同じにしてはみ出しをなくすことにより、この問題を解決できる。
図１９と図２０に整流子４０の他の改良を示す。これは、整流子セグメント４１同士の間隙が、巻線５０を接続する側、すなわちフック４４のある側はスリット４５でなく合成樹脂のベース４３で埋められた形になるものとし、この箇所のベース４３に穴４６を形成したものである。
穴４６の目的はワニス対策である。整流子電動機１では、巻線５０の移動を防ぎ、巻線５０を保護し、また巻線５０の温度上昇を抑制するため、ワニス処理が施される。電機子２０が高速回転するものにあっては、ワニス処理を十分にしておかないと、巻線５０が移動して断線やレアショートを引き起こすとか、巻線５０の凹凸を十分に埋めきれず、風損を低減できないといった結果を招くことがある。そのため、できるだけ多量のワニスを含浸させることとされているが、そのようにすると、ワニスが巻線５０を伝って整流子４０に届き、スリット４５に入ることがある。スリット４５にワニスが入ると、それがカーボンブラシ７０と接触して火花を発生させ、カーボンブラシ７０の寿命を短くする。
ここで、スリット４５の手前に穴４６があれば、巻線５０を伝ってきたワニスを穴４６で吸収し、スリット４５へのワニス流入をくい止めることができる。そのため、スリット４５に入ったワニスが火花を発生させ、カーボンブラシ７０の寿命を短くするといった事態を回避できる。また、巻線５０の接続のためフュージングを行う際に発生する熱とそれによる膨張、及びガスを穴４６で吸収したり、逃がしたりすることができ、ベース４３の合成樹脂が劣化する程度を軽減できる。
図１９と図２０の改良の変形例を図２１から図２３に示す。図２１では、（ａ）の開き状態にあるフック４４の先端よりもむしろ穴４６の方がロータコア３０のある側から離れる位置設定となっている。図２２では穴４６が図２１よりもさらにロータコア３０から離れた位置に移動し、（ｂ）のようにフュージングのためフック４４を変形させたときでさえ、フック４４の先端が穴４６の中に位置するようにしている。図２３は整流子セグメント４１にフック４４が設けられていない整流子４０に穴４６を形成したものである。
図２４に整流子４０の他の改良を示す。これは、整流子セグメント４１同士の間隙が、巻線５０を接続する側、すなわちフック４４のある側はスリット４５でなく合成樹脂のベース４３で埋められた形になるものとし、この箇所のベース４３に、整流子セグメント４１よりも外側に突出する突起部４７を形成したものである。突起部４７の中で、ロータコア３０から遠い方の端は、フック４４の先端よりもさらにロータコア３０から遠ざかっている。
突起部４７の目的は、図１９の改良の穴４６と同じく、ワニス対策である。整流子セグメント４１同士の間隙の中で、巻線５０を接続する側がスリット４５でなく合成樹脂のベース４３で埋められた形になっていたとしても、図２７と図２８の構造例のように整流しセグメント４１の表面と面一になっていれば、ワニスの侵入をくい止めることは難しい。
これに対し、整流子セグメント４１よりも外側に突出する突起部４７が存在すれば、巻線５０を伝って整流子４０に届いたワニスは突起部４７でせき止められ、スリット４５に入ることが防止される。
図２４の改良の変形例を図２５及び図２６に示す。図２５では、突起部４７の上面が傾斜し、ロータコア３０の側は低く、スリット４５の側は高くなっている。これにより、ワニスをロータコア３０の側に押し戻す働きを高めることができる。図２６では、図２５の形状の突起部４７を、ベース４３に一体成型するのでなく、その形状のマイカ片２８をインサート成型することにより形成している。
図２９及び図３０に示すのはカーボンブラシ７０の改良である。カーボンブラシ７０は黄銅等電気を良く伝える金属からなる筒状のブラシホルダ７１に入れられ、ブラシユニット７２を形成している。ブラシユニット７２は合成樹脂製の絶縁ホルダ７３に入れられてケーシング本体１１０にねじ止め固定される。
カーボンブラシ７０は細長い直方体形状であり、整流子４０に接触しない方の端には給電用のピグテール７４の一端が接続されている。ピグテール７４は細い銅線を撚り合わせたものであり、柔軟性に富む。ピグテール７４の他端はブラシホルダ７１に接続される。ピグテール７４が接続されたブラシホルダ７１の端とカーボンブラシ７０の間には圧縮コイルスプリング７５が挿入され、カーボンブラシ７０は整流子４０に接触する方向に附勢される。
図３０に示すように、カーボンブラシ７０の長手方向の対向２側面には溝７６が形成される。溝７６はカーボンブラシ７０を空冷するためのものであり、整流子４０に接触する方の端から、ピグテール７４が接続された方の端に向かって延びる。溝７６はピグテール７４が接続された方の端まで突き抜けることはなく、その手前で終了する。ブラシホルダ７１の端には溝７６に入り込むフック７７が形成されている。
カーボンブラシ７０は、当初は図３０に示す長さを有しているが、長く使用するにつれ摩耗して短くなって行く。図２９に示す程度にまで短くなると、フック７７が溝７６の端に当たり、カーボンブラシ７０はそれ以上ブラシホルダ７１から押し出されなくなる。
カーボンブラシ７０に上記のような改良を施していない整流子電動機１の例を図３１から図３３に示す。その中のカーボンブラシ７０は、空冷用の溝７６がカーボンブラシ７０の端から端まで貫通しており、ブラシホルダ７１にはフック７７は形成されていない。このカーボンブラシ７０が摩耗して短くなった場合、最終的にはピグテール７４がぴんと張り詰め、カーボンブラシ７０はそれ以上ブラシホルダ７１から押し出されなくなるのであるが、何らかの手違いでピグテール７４が長すぎた場合、カーボンブラシ７０が完全に摩耗するか、完全摩耗の直前で砕け散るということがあり得る。そのようなことになると、図３２に示すように、圧縮コイルスプリング７５が整流子４０に直接接触する。これにより異常音が発生するのみならず、整流子４０の表面が傷ついてしまう。一旦整流子４０の表面が傷つくと、その後新しいカーボンブラシ７０がブラシホルダ７１に入れられても、異常火花が発生し、カーボンブラシ７０は早期に消耗してしまう。
これに対し、図２９及び図３０に示す改良を実施すれば、カーボンブラシ７０は消滅するまで使い込まれることはないから、圧縮コイルスプリング７５が整流子４０に接触して整流子４０に傷をつけるといった事態を招かずに済む。
図３４及び図３５に示すのは固定子１０の改良である。対比説明のため、図３６から図３８には改良を施さない固定子１０を図示する。
固定子１０は電機子２０をステータコア１１の２個のティース１２で囲むものであり、ステータコア１１はティース１２の形状をプレス加工で打ち抜いた鉄心を積層して形成される。ステータコア１１の両側に合成樹脂製のインシュレータ１３を重ね、ティース１２の両側のスロット１４に絶縁紙１５を入れて、ステータコア１１に巻線が接触することのないようにした上で、巻線１６が巻回される。
整流子電動機１の効率を向上させるため、巻線１６には線径の太いものが選定される傾向にあるが、線径が太くなれば太くなるほどコンパクトに固く巻くことが困難になり、図３６及びその拡大図である図３７に示すように、巻線１６がスロット１４からはみ出すといったことが起こる。スロット１４からはみ出した巻線１６は往々にしてティース１２に接近し、絶縁距離が不足することになる。この問題への対処法として、図３８に示すように絶縁紙１５を長くすることも考えられるが、単に絶縁紙１５を長くしただけであると、その端が容易に動き、同図の右上の部分に矢印Ａで示す箇所のように、ティース１２と絶縁紙１５の間に巻線１６が噛み込みやすくなる。巻線１６の噛み込みが生じた固定子１０は耐圧不良で排除せざるを得ず、製造の歩留まりが低下する。
そこで図３４及び図３５に示す改良では、インシュレータ１３の端に溝１７を形成し、この溝１７に絶縁紙１５の端を挟み込んだ。これにより、絶縁紙１５を長くしても端が動かなくなり、ティース１２と絶縁紙１５の端の間に巻線１６が噛み込むといった事態を防ぐことができる。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
本発明は整流子電動機に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００１０】
１    整流子電動機
１０  固定子
２０  電機子
２１  シャフト
３０  ロータコア
３１  スロット
３２  ティース
４０  整流子
５０  巻線
６０  糸
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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