(57)【要約】【課題】部品点数の増加を抑制しつつ巻線の固定不足を抑制することのできる電動機を提供する。【解決手段】電動機１０は、整流子型の電動機であり、回転子１および固定子２を備えている。回転子１は、回転軸７と、コア８と、２つの絶縁板２５と、巻線３１と、整流子９を備えている。コア８は、回転軸７に圧入により取り付けられている。コア８には、回転軸７の周方向に並ぶように複数のコア凹部８１が形成されている。複数のコア凹部８１は、回転軸７と平行に伸びている。絶縁板２５の表面２６には、凸部２５１が設けられている。絶縁板２５は、４つの凸部２５１ａ〜２５１ｄを備える。互いに平面視形状がほぼ同一の凸部２５１ａおよび凸部２５１ｂが、回転子１を挟んで互いに反対側に設けられている。互いに平面視形状がほぼ同一の凸部２５１ｃおよび凸部２５１ｄが、回転子１を挟んで互いに反対側に設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、
前記固定子の内側に設けられた回転子と、
を備え、
前記回転子は、
回転軸と、
前記回転軸に設けられ、前記回転軸の軸方向を向く端面を有するコアと、
第１の面と、前記第１の面と反対を向く第２の面と、を備え、前記コアの前記端面に前記第２の面が重なるように前記コアに取り付けられた絶縁板と、
前記コアおよび前記絶縁板に巻きつけられた巻線と、
を備え、
前記絶縁板が前記第１の面に凸部を備える電動機。
【請求項２】
前記凸部は前記第１の面の複数の箇所に設けられた請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
複数の前記凸部が、前記回転軸の中心を対称点として点対称となるように前記第１の面に設けられた請求項２に記載の電動機。
【請求項４】
複数の前記凸部のうち１つの凸部と他の一つの凸部が、前記回転軸を中心として等角度間隔で配置された請求項２に記載の電動機。
【請求項５】
複数の前記凸部のうち１つの凸部と他の一つの凸部とが前記回転軸をはさんで反対側に設けられた請求項２に記載の電動機。
【請求項６】
前記１つの凸部と前記他の一つの凸部は、互いに等しい形状および大きさを備える請求項５に記載の電動機。
【請求項７】
前記巻線は、巻き始めの位置が異なる２本の巻線を含み、
前記絶縁板の上において、前記２本の巻線の巻き始め位置が前記回転軸をはさんで互いに交わらない請求項１〜６いずれか１項に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２０１１−２３４５２３号公報に開示されているように、巻線固定用の糸を巻線の上から巻回した電動機が知られている。この従来技術では、巻線の巻回終了後、スロットに巻線固定用の糸を巻線の上から巻線の巻回パターンを踏襲して巻回し、その後、ワニス等で巻線と糸の固着処理が行われている。これにより、巻線を確実に固定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３４５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術では、巻線の巻回し終了後に、巻線固定用の糸を巻き回している。このように糸を追加することで、構成部材が少なくとも１つ増え、製造工程も増える。製造時間が長くなること、および部材の管理費が増えることにより、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、部品点数の増加を抑制しつつ巻線の固定不足を抑制することのできる電動機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】
【０００６】
本発明にかかる電動機は、固定子と、前記固定子の内側に設けられた回転子と、を備え、前記回転子は、回転軸と、前記回転軸に設けられ、前記回転軸の軸方向を向く端面を有するコアと、第１の面と、前記第１の面と反対を向く第２の面と、を備え、前記コアの前記端面に前記第２の面が重なるように前記コアに取り付けられた絶縁板と、前記コアおよび前記絶縁板に巻きつけられた巻線と、を備え、前記絶縁板が前記第１の面に凸部を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ワニス塗布不足の発生する隙間を埋めるように絶縁板に凸部を設けたので、部品点数の増加を抑制しつつ巻線の固定不足を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電動機を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる電動機を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる電動機を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる電動機を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる電動機を示す図である。
【図６】本実施の形態にかかる電動機における巻線の巻き方を説明するための図である。
【図７】本実施の形態にかかる電動機における巻線の巻き方を説明するための図である。
【図８】本実施の形態にかかる電動機における巻線の巻き方を説明するための図である。
【図９】本実施の形態にかかる電動機における巻線の巻き方を説明するための図である。
【図１０】本実施の形態にかかる電動機における巻線の巻き方を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態にかかる電動機を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態にかかる電動機を示す図である。
【図１３】従来の技術にかかる電動機の概観図である。
【図１４】図１３におけるＣ−Ｃ線に沿って従来の電動機を切断した断面図を撮影した写真であり、表面が平坦な絶縁板を用いた場合のワニス塗布不足箇所を説明するための図である。
【図１５】従来の技術にかかる電動機が有する絶縁板の平面図である。
【図１６】実施の形態の変形例にかかる電動機を示す図である。
【図１７】実施の形態の変形例にかかる電動機を示す図である。
【図１８】実施の形態の変形例にかかる電動機を示す図である。
【図１９】実施の形態の変形例にかかる電動機を示す図である。
【図２０】実施の形態の変形例にかかる電動機を示す図である。
【図２１】実施の形態の変形例にかかる電動機を示す図である。
【図２２】実施の形態の変形例にかかる電動機を示す図である。
【図２３】実施の形態の変形例にかかる電動機を示す図である。
【図２４】実施の形態の変形例にかかる電動機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１〜５は、本発明の実施の形態にかかる電動機１０を示す図である。電動機１０は、電気掃除機あるいは電気送風機に使用することができる。電動機１０は、整流子型の電動機であり、回転子１および固定子２を備えている。回転子１は、回転軸７と、金属製のコア８と、樹脂製の２つの絶縁板２５と、銅線などの金属線からなる巻線３１と、整流子９を備えている。コア８は、回転軸７に圧入により取り付けられている。コア８には、回転軸７の周方向に並ぶように複数のコア凹部８１が形成されている。複数のコア凹部８１は、回転軸７と平行に伸びている。コア凹部８１の表面は、図示しない絶縁部材で覆われている。図１および図２に示した矢印ａｘは、回転軸７の軸方向ａｘを意味している。図２に示した矢印ｒｄは、回転軸７と垂直な周方向ｒｄを示している。コア８は、回転軸７の軸方向ａｘを向きかつ互いに反対向きの２つの端面８２を有している。
【００１０】
巻線３１は、コア凹部８１および歯凹部２９に引っ掛けられることでコア８および絶縁板２５に巻きつけられている。巻線３１は整流子９にも巻き付けられる。巻線３１とコア８との間には、コア凹部８１の表面を覆う絶縁フィルムなどの絶縁部材（図示せず）により絶縁される。
【００１１】
図２は、図１に示した回転子１の分解図である。図２に示すように、回転子１の両端にそれぞれ絶縁板２５が差し込まれる。絶縁板２５は、表面２６と裏面２７を備えている。絶縁板２５の裏面２７はコア８に取り付けられており、裏面２７がコア８の端面８２に重なっている。
【００１２】
図３は、本発明の実施の形態にかかる絶縁板２５の平面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿う切断面を示す断面図であり、図５は図３のＡ−Ａ線に沿う切断面を示す断面図である。絶縁板２５は、周端部に沿って並ぶ複数の歯凹部２９を備えている。図３に示すように、絶縁板２５の周端部からは歯車のように複数の歯２８が放射状に伸びており、この複数の歯２８の間が歯凹部２９である。コア凹部８１と歯凹部２９が互いに重なるように、回転軸７周りの角度が対応させられている。
【００１３】
図３に示すように、絶縁板２５の表面２６には、予め、凸部２５１が設けられている。絶縁板２５では、好ましい形態の１つとして、凸部２５１が、４つの凸部２５１ａ〜２５１ｄからなる。図３の平面図からわかるように、互いに平面視形状がほぼ同一の凸部２５１ａおよび凸部２５１ｂが、回転子１を挟んで互いに反対側に設けられている。さらに、互いに平面視形状がほぼ同一の凸部２５１ｃおよび凸部２５１ｄが、回転子１を挟んで互いに反対側に設けられている。また、凸部２５１の断面形状については、図４および図５に示すように、点線で示す中心線Ｘを挟んで対称である。ただし、これらの平面形状および断面形状は例示であり、本発明がこれに限られるものではなく、後述する空間発生部ｗｆ１〜ｗｆ４にあわせて適宜に変更することができる。
【００１４】
絶縁板２５は合成樹脂製であり、一例としては金型を用いた樹脂成型により形成してもよい。凸部２５１ａ〜２５１ｄは、この樹脂成型時に絶縁板２５の表面２６に一体的に形成しても良い。しかし本発明はこれに限られず、平らな表面２６に、事後的に、凸部２５１ａ〜２５１ｄを形成するための合成樹脂の塊を一体化してもよい。
【００１５】
図１３は、従来の技術にかかる電動機３１０の概観図である。図１４は、図１３におけるＣ−Ｃ線に沿って電動機１０を切断した断面図を撮影したものであり、表面が平坦な絶縁板３２５を用いた場合のワニス塗布不足箇所を説明するための図である。図１４は、本願発明者が行った検査で見出された写真である。図１５は、従来の電動機３１０が有する絶縁板３２５の平面図であり、ワニス塗布不足箇所の原因となる空間発生部ｗｆ１〜ｗｆ４を破線で示す模式図である。絶縁板３２５は表面３２６が平らであり、凸部が設けられていない。このような平らな表面３２６を有する絶縁板３２５を組み立てた状態で巻線３１をまきつけると、巻線３１と絶縁板３２５の表面３２６との間に部分的に空間が発生する。この空間発生部ｗｆ１〜ｗｆ４には空気が存在する。図１５に、空間発生部ｗｆ１〜ｗｆ４の模式的な位置および形状を破線で図示している。空間発生部ｗｆ１〜ｗｆ４があると、巻回終了後にワニスを塗布した場合にワニスが充分に浸入できず、ワニス塗布不足状態となる。図１４の写真では白抜きの矢印で黒色部分を指摘しており、この黒色部分がワニス塗布不足状態となっている箇所である。ワニス塗布不足があると、ワニスによる巻線３１の固定が十分に達成されないという問題がある。
【００１６】
そこで、本実施形態では、図３に示すように、ワニス塗布不足の原因となる空間が存在しないように、絶縁板２５の表面２６には、凸部２５１ａ〜２５１ｄが設けられている。凸部２５１ａ〜２５１ｄで空間発生部ｗｆ１〜ｗｆ４を予め埋めることができるので、ワニス塗布不足を抑制することができる。また、絶縁板２５そのものに凸部２５１ａ〜２５１ｄが設けられているので、絶縁板２５を１つの部品として製造および管理することができる。従って、部品点数の増加を抑制しつつ巻線３１の固定不足を抑制することができる。
【００１７】
また、電動機１０の作動中には回転子１と同じく絶縁板２５も高速で回転するので、絶縁板２５の形状が対称性を著しく失うことで回転バランスが低下することは抑制したい。そこで、本実施の形態では、好ましい形態として、凸部２５１ａ〜２５１ｄは表面２６の複数の箇所に設けられている。これにより、絶縁板２５に１つだけの凸部２５１ａ〜２５１ｄが設けられる場合と比べて、回転バランスが不均一になるのを抑制することができる。本実施の形態ではさらに好ましい形態として、次に述べるように複数の凸部２５１ａ〜２５１ｄを配置している。一つ目の特徴は、複数の凸部２５１ａ〜２５１ｄが、回転軸７をはさんで反対側に設けられることである。二つ目の特徴は、複数の凸部２５１ａ〜２５１ｄが、回転軸７を中心として等角度間隔で配置されることである。三つ目の特徴は、複数の凸部２５１ａ〜２５１ｄを設けた位置が、回転軸７の中心を対称点として点対称であることである。このような好ましい配置関係で複数の凸部２５１ａ〜２５１ｄを設けることで、回転バランスが不均一化するのを抑制することができる。ただし、本発明はこれに限られず、複数の凸部２５１ａ〜２５１ｄの配置関係は、必ずしも上述したような点対称でなくともよく、等角度間隔でなくともよい。また、実施の形態では略９０度間隔で４つの凸部２５１ａ〜２５１ｄを設けたが、本発明はこれに限られない。略１８０度間隔で２つ、略１２０度間隔で３つ、又は略７２度間隔で５つの凸部２５１ａ〜２５１ｄを設けてもよく、ｎを正の整数とした場合に、ｎ箇所に、３６０度÷ｎの角度と略等しい角度で間隔をおいて凸部２５１ａ〜２５１ｄを設けてもよい。空間発生部ｗｆ１〜ｗｆ４を埋めるための凸部２５１との関係で回転バランスを均一に保つために、ワニス塗布不足箇所以外の場所に凸部２５１を設けてもよい。
【００１８】
巻線３１が凸部２５１ａ〜２５１ｄと回転軸７の間を通る線に沿って巻き始められ、巻き付け位置がずらされることで表面２６上に巻線３１が積み重なる。本実施の形態では、好ましい形態として、積み重なった巻線３１の下方に凸部２５１ａ〜２５１ｄが設けられるようにしている。このようにすることで、巻き始め位置および巻きつけ方法との関係で凸部２５１ａ〜２５１ｄがワニス不足箇所の発生を抑制できる。
【００１９】
図６〜図１０は、本実施の形態にかかる電動機１０における巻線３１の巻き方を説明するための図である。ここでは、巻線３１が、より具体的に２本の巻線３１ａ、３１ｂからなるものとして説明を行う。図６〜図１０は、図１の紙面右側から回転子１を見たときの絶縁板２５の平面図である。図６〜図１０の紙面裏側には、コア８、もうひとつの絶縁板２５、整流子９が位置する。図７は巻き始め位置を図示したものであり、２本の巻線３１ａ、３１ｂが絶縁板２５の歯２８およびコア凹部８１に沿って巻きつけられる。本実施の形態では、絶縁板２５上において、図７に示すように２本の巻線３１の巻き始め位置が回転軸７をはさんで略並行に伸び互いに交わらないようになっている。本実施形態では、一例として、図７に示した位置関係で巻線３１ａ、３１ｂそれぞれが９回ずつ巻かれる。次に、図８に示すように、２つの巻線３１ａ、３１ｂそれぞれの巻き位置が、矢印「巻き位置ずらし方向（つまり図８の紙面時計回り）」にずらされる。同様に、図８の位置関係で巻線３１ａ、３１ｂそれぞれが９回ずつ巻かれる。次に、図９に示すように巻き位置がさらにずらされて同様に９回ずつ巻かれる。次に、図１０に示すように巻き位置がさらにずらされて同様に９回ずつ巻かれる。これを繰り返していくことで、巻線３１ａ、３１ｂが、コア凹部８１および歯凹部２９に引っ掛けるようにコア８および絶縁板２５に巻きつけられる。最終的に、回転軸７の軸まわりに巻き位置が一周し、図６の状態となる。本実施形態にかかる電動機１０では、図７から図１０に順次示したように、２つの巻線３１ａ、３１ｂが、互いに平行となったままそれぞれ歯２８を１つずつずらして同じ方向にまき重ねられていく。このような巻き方によれば、ちょうど互いに対称な複数の箇所にワニス不足箇所ができることが本願発明者により見出された。ワニス不足箇所が対称に発生するのであれば、ワニス不足箇所をふさぐための凸部２５１を表面２６の複数個所に設けたとしても、凸部２５１を対称にバランスよく配置できる。
【００２０】
ただし、本発明はこれに限られず、電動機１０の仕様に応じて巻線の本数は適宜に選択されればよい。例えば、複数ではなく１本の巻線３１を巻きつける電動機に本発明を適用しても良く、巻線の本数が２本より多い電動機に本発明を適用してもよい。
【００２１】
図１１および図１２には、絶縁板２５の変形例がそれぞれ図示されており、この変形例では凸部２５１の個数を２個としている。図１１に示す変形例にかかる絶縁板２５では、２つの凸部２５１ａ、２５１ｂのみが回転軸７をはさんで設けられている。凸部２５１ａ、２５１ｂは表面２６の平面視で略ひし形である。図１２に示す変形例にかかる絶縁板２５では、２つの凸部２５１ｃ、２５１ｄのみが回転軸７をはさんで設けられている。凸部２５１ｃ、２５１ｄは表面２６の平面視で略三角形である。
【００２２】
凸部２５１ａと凸部２５１ｂは、回転軸７をはさんで反対側に設けられている。このような位置関係にある凸部２５１ａと凸部２５１ｂは、互いに等しい形状および大きさを備えることが好ましい。また、凸部２５１ｃと凸部２５１ｄも、回転軸７をはさんで反対側に設けられている。このような位置関係にある凸部２５１ｃと凸部２５１ｄも、互いに等しい形状および大きさを備えることが好ましい。これにより回転バランスが不均一化するのを抑制することができる。ただし、本発明はこれに限られず、凸部２５１ａと凸部２５１ｂが互いに異なる形状、大きさを有していてもよく、あるいは凸部２５１ｃと凸部２５１ｄが互いに異なる形状、大きさを有していてもよい。
【００２３】
なお、実施の形態では回転バランスを重視して複数の凸部２５１ａ〜２５１ｄを設けているが、本発明はこれに限られない。ワニス不足が問題となる位置に１つの凸部２５１のみを設けてもよい。
【００２４】
図１６から図２４は、実施の形態にかかる電動機１０の変形例を示す図であり、絶縁板２５に設ける凸部２５１のバリエーションを示す図である。図４および図５の断面図は、周方向ｒｄに凸部２５１ａ〜２５１ｄを切断した断面をあらわしている。この周方向ｒｄに切断した凸部２５１ａ〜２５１ｄそれぞれの断面形状は、少なくとも図１６〜図１８に示す変形が可能である。例えば図１６に示すように表面２６から軸方向ａｘに尖っていてもよく、あるいは図１７に示すように表面２６から軸方向ａｘに台形状に突き出ていてもよい。また、図４、図５、図１６、および図１７では、点線で示す中心線Ｘを挟んでそれぞれの凸部２５１が対称であるが、本発明はこれに限られない。中心線Ｘを挟んで、非線対称の形状でもよい。例えば、図１８に示すように、凸部２５１のもっとも突き出た部位が、周方向ｒｄにみたときに回転軸７の側に偏っていても良く、あるいは図１８と逆に回転軸７から離れる方向に偏っていてもよい。
【００２５】
図１９〜図２１は、絶縁板２５の各変形例を、図３のＤ−Ｄ矢視線に沿って切断した断面図であり、凸部２５１ａの長手方向断面図である。なお、Ｄ−Ｄ矢視方向に絶縁板２５を側面視したときの凸部２５１ｃ、２５１ｄも、参考のため破線で図示している。図１９〜図２１の長手方向断面形状は、回転軸７の回転方向に凸部２５１ａの表面をなぞった形状とほぼ一致する。凸部２５１ａの長手方向断面形状は、図１９に示すように表面２６から軸方向ａｘに凸となる曲面形状であってもよく、図２０に示すように表面２６から軸方向ａｘに尖っていてもよく、あるいは図２１に示すように表面２６から軸方向ａｘに台形状に突き出ていてもよい。
【００２６】
図２２は、絶縁板２５に設ける凸部２５１の変形例を示すための平面図である。図２３は、図２２の変形例にかかる凸部２５１ａを図２２のＤ−Ｄ矢視線に沿って切断した断面図である。この変形例にかかる２つの凸部２５１ａ、２５１ｂは、図１５に示す空間発生部ｗｆ１、ｗｆ２に対応させて設けても良く、あるいは図１５に示す空間発生部ｗｆ３、ｗｆ４に対応させて設けてもよい。図２４は、図２２の角度θ方向に、図２２および図２３の変形例にかかる凸部２５１ａ、２５１ｂの高さ寸法をグラフ化したものである。この変形例では、θ＝０度から図２２の紙面時計回り方向に向かうと、ある位置から徐々に凸部２５１ａの高さが増加していき、θ＝９０度でピークに達すると、その後急峻に凸部２５１ａが低くなる。その後高さが最小となった後、途中から再び凸部２５１ｂの高さが増加していき、θ＝２７０度で再びピークに達し、その後急峻に凸部２５１ｂが低くなる。このように凸部２５１ａのピーク位置と凸部２５１ｂのピーク位置は、回転角度で１８０度離れている。このように、１８０度周期で凸部２５１の最も高い部分が到来するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  回転子、２  固定子、７  回転軸、８  コア、９  整流子、１０  電動機、２５  絶縁板、２６  表面、２７  裏面、２８  歯、２９  歯凹部、３１、３１ａ、３１ｂ  巻線、８１  コア凹部、８２  端面、２５１、２５１ａ〜２５１ｄ  凸部、３１０  電動機、３２５  絶縁板、３２６  表面、ａｘ  軸方向、ｒｄ  周方向、ｗｆ１〜ｗｆ４  空間発生部
【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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