(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁鉄心と界磁巻線を有する界磁と、電機子鉄心と電機子巻線と回転軸を有する電機子を具備した整流子電動機であって、
前記電機子鉄心の軸方向の両端付近を鼓型状に切削した鼓型切削部と、
前記電機子鉄心の前記軸方向の中央付近に前記ティースの幅方向の中央をＶ字状に切削して前記幅方向の両側に非切削部を有するＶ字溝を設けた整流子電動機。
【請求項２】
前記鼓型切削部は、径方向の寸法がＴ型歯状部の厚みより小さい、請求項１に記載の整流子電動機。
【請求項３】
前記電機子鉄心の積厚が２０ｍｍ以下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。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の整流子電動機を備えた電動送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気掃除機等に搭載される整流子電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気掃除機に搭載される電動送風機は、高い吸引圧力を得られる遠心ファンが採用されている。この遠心ファンを電動機の回転軸に固定して回転することにより圧力を発生させるが、高速に回転させる必要があるため整流子電動機が用いられている。
【０００３】
整流子電動機には、鉄心に巻線され回転軸を有する電機子が用いられ、電機子にはスロットを跨いで重巻きが採用されている。鉄心と回転軸との偏心や巻線工程での巻乱れ等により電機子の重心位置が軸芯からずれ、それによる振動を抑制するため、重量アンバランスを修正する必要がある。
【０００４】
特に電気掃除機に搭載する整流子電動機は、３万回転／分以上の高速で回転しており、少しの重心位置のずれでも電動機の振動に大きく影響するため、重量アンバランスの修正の精度をあげる必要がある。
【０００５】
重量アンバランスを修正する方法として、例えば特許文献１に記載される様な動釣合試験機等を用いて電機子の重量アンバランス量を測定し、重量アンバランスの方向を中心として電機子の円筒積層鉄心を鉄心の径に応じた鼓型カッタにより切削する極座標方法による修正方法や、修正範囲の中心が常にスロットの中心となる様に鼓型カッタにより２回に分けて切削する分力方式による修正方式や、Ｖ字型カッタを用いて修正範囲が常にティースの中央となる様に切削する修正方式などがある。
【０００６】
従来の整流子電動機の切削加工法について、図４および図５を用いて説明する。図４は従来の整流子電動機の電機子の斜視図で、電機子１０１の鉄心１０２は円筒に積層され、複数のオープンスロット１０３とティース１０４を有し、ティース１０４の先端にはＴ型歯状部１０５を設けている。
【０００７】
重量アンバランスを修正するため、動釣合試験機を用いて電機子１０１の重量アンバランス量を測定し、求められた動アンバランスの方向を中心として、鉄心１０２のティース１０４のＴ型歯状部１０５をいくつかのティース１０４に渡って切削除去することで鼓状切削部１０６が設けられている。
【０００８】
図４は従来の他の電機子の斜視図で、鉄心１０２のティース１０４のＴ型歯状部１０５の周方向の中央をＶ字状に切削除去することで、Ｖ字溝１０７が設けられている。これにより重量アンバランスは改善される。
【０００９】
また、整流子電動機の電機子のアンバランスを修正する精度を向上することを目的にバランス修正方法を工夫したバランス修正システムも提案されている（特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第２６７７１３４号公報
【特許文献２】特許第３４０６８３８号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０１４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし近年、電気掃除機の更なる低騒音への要求から、電動送風機の振動を更に抑制する要求がある。電動送風機の振動を抑制するには回転体である電機子の重量アンバランス量の抑制が重要である。
【００１２】
図４に示すような方法であれば、整流子電動機の電機子は鉄心に巻線するためのオープンスロットがあり、鉄心のティース部を切削する位置にオープンスロットが存在する割合によって実際の切削量が狙いの切削量と差が生じる。そのため修正の精度が十分でなく、重量アンバランス量の誤差が大きくなり、しいては、電動機の振動を充分には抑制することが出来ないという課題を有していた。
【００１３】
また、図５に示すような方法であれば、オープンスロットを切削範囲に含まないため、切削量が安定して重量アンバランス量を抑制することが出来るという効果が得られるが、修正前の電機子の重量アンバランス量が大きい場合には、修正に必要な切削重量が不足して修正が不可能となる物が生じやすく、電機子の仕損が増大となるという課題を有し、家電機器の量産工法として採用することは困難であった。
【００１４】
また、特許文献３のように、鉄心の外周面（先端部）のティースの幅方向中心部にＶ字型カッタで重量アンバランス量に応じた大きさの切削加工による切欠部を形成する方法は、オープンスロットを切削範囲に含まないため、切削量が安定して重量アンバランス量を抑制することが出来る。しかし、修正前の電機子の重量アンバランス量が大きい場合には、修正に必要な切削重量が不足するため修正が十分でないものが生じやすく、電機子の仕損が増大となるという課題を有していた。
【００１５】
また、特許文献２に示すように、重量アンバランスである電機子鉄心の両端付近で求められる動アンバランスは、電機子の重心位置で求める静アンバランスとモーメント力である偶アンバランスに分離し直すことが出来る。回転軸の２箇所を受けてベルトを電機子の鉄心外周に接触させてベルトを駆動することで電機子を回転させて不釣合い量を計測する動釣合試験機にて動アンバランス量を求めることが出来、求められた動アンバランス量とその角度から、静アンバランス量と偶アンバランス量を算出する。
【００１６】
重量アンバランスの修正は、動バランスの修正のために電機子鉄心の両端付近を切削する修正方法が一般には採られている。重量バランス修正の誤差により残った重量アンバランスを更に抑制するために、静バランス修正のために電機子鉄心の積層方向中心付近を切削する第２の修正工程を行なう方式もある。
【００１７】
動釣合試験機で電機子の動アンバランス量を精度よく求めるためには、鉄心外周に凹凸がない部分にベルトを当てて駆動させる必要がある。鉄心外周を略鉄心外径の切削カッタで切削した面の外径は切削していない部分より小さくなるため、ベルトが鉄心に接触する部分が切削部と重複する場合は、ベルトが当たる鉄心外周の径が変動するために、電機子の回転数が変動し、不釣合量の測定精度が悪化する。
【００１８】
そのため、動バランス修正のために電機子鉄心の両端付近を切削する第１の修正工程後に、静バランス修正のために電機子鉄心の積層方向中心付近を切削する第２の修正工程を行なう方式は、第２の修正工程後にもバランス測定を行なうために、鉄心切削を行なっていない部分でベルト駆動が出来るように鉄心積厚が充分にあることが必要である。
【００１９】
一般に家電機器に用いられる電動送風機の整流子電動機では、ベルト駆動を行うには積
層方向に１０ｍｍ程の鉄心切削を行っていない部分が必要である。その為、第２の修正工程を行なうには、鉄心の両端付近を切削する寸法と合わせて鉄心積層の積厚は２５ｍｍ以上が望ましい。
【００２０】
しかしながら、近年、家電機器の小型軽量化に対応するため、電動機の積層鉄心の積厚を小さくすることが求められている。電動機の積層鉄心の積厚を小さくすることと、電機子の重量アンバランスを抑制することを両立させることが難しいという課題を有している。
【００２１】
本発明は、上記従来の整流子電動機の問題に鑑みてなされたもので、その目的は振動の更なる抑制を実現できるようにすることと小型軽量を両立した整流子電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的を達成するため、本発明の整流子電動機は、界磁鉄心と界磁巻線を有する界磁と、電機子鉄心と電機子巻線と回転軸を有する電機子を具備した整流子電動機であって、
電機子鉄心の軸方向の両端付近を鼓型状に切削した鼓型切削部と、電機子鉄心の軸方向の中央付近にティースの幅方向の中央をＶ字状に切削してティースの幅方向の両側に非切削部を有するＶ字溝を設けたものである。
【００２３】
また、本発明は、電機子鉄心の軸方向の両端付近を、電機子鉄心の外径と略同一径の鼓型カッタで切削する重量アンバランス修正工程と、電機子鉄心の軸方向の中央付近にティースの幅方向の中央を、略Ｖ字型カッタで切削する静アンバランス修正工程を有する電機子の製造方法である
【００２４】
これにより、振動の更なる抑制と小型軽量を両立した整流子電動機を提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、積層鉄心の積厚を小さくした電機子であっても精度良く重量アンバランスを抑制することが出来、小型軽量で振動を抑制させた整流子電動機を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態における整流子電動機を備えた電動送風機の半断面図
【図２】同整流子電動機の電機子の斜視図
【図３】同電機子の部分断面図
【図４】従来の電機子の斜視図
【図５】従来の他の電機子の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の整流子電動機の実施形態を図１から図３にしたがって説明する。本実施の形態では、電気掃除機に用いられる電動送風機の例を挙げて説明する。図１は本実施形態における整流子電動機を備えた電動送風機の半断面図、図２は同実施形態おける整流子電動機の電機子の斜視図、図３は同電機子の鉄心部分の上半分の断面図を示す。
【００２８】
図１に示すように、電動送風機１は、一方が閉塞しその反対方向が開口した円筒状のフレーム２内に整流子電動機が設けられている。整流子電動機は、界磁３と、電機子４とから概略構成されており、界磁３は、その筒内には対向する一対の突極が形成され方形筒状を呈する界磁鉄心５と、突極に巻回される界磁巻線６とを備えている。電機子４は、その
突極に挟まれるように、筒内に回転自在に設けられている。
【００２９】
フレーム２の開口した側を覆うようにブラケット７とファンケース８が取り付けられている。電機子４の回転軸９は、ブラケット７から突出してファンケース８内に進入している。回転軸９の先端部には、遠心ファン１０が取り付けられ、遠心ファン１０及びフレーム２の開口との間にはブラケット７とエアガイド１１が取り付けられ、遠心ファン１０及びエアガイド１１は、ファンケース８内に配置されている。
【００３０】
図２および図３に示すように、電機子４は、電機子鉄心２１と、電機子巻線２２と、整流子２３と、回転軸９を有する。電機子鉄心２１は、複数の薄板を積層して構成され、複数のオープンスロット２８とティース２５を有する。電機子鉄心２１の積層方向の積厚は２０ｍｍ以下としている。
【００３１】
ティース２５の先端にはＴ型歯状部２６を設けており、スロット２４を跨いで電機子巻線２２が重ね巻きされる。スロット２４に収納された電機子巻線２２が、回転中に飛び出さないようにするため、電機子巻線２２とＴ型歯状部２６との間にウエッジ２７を挿入する。
【００３２】
ここで、巻乱れ等により生じる重量アンバランスの修正方法について説明する。第１のバランス修正のため、動釣合試験機を用いて電機子４の重量アンバランス量を測定し、求められた動アンバランスの方向を中心として電機子鉄心２１の径に応じた鼓型カッタにより電機子鉄心２１の両端の外周を切削して鼓型切削部３０を設ける。Ｔ型歯状部２６はウエッジ２７の飛散防止の機能を有するため、鉄心切削の径方向の寸法は、Ｔ型歯状部２６の厚みより少なくする必要がある。径方向の切削寸法を規制した状態で鼓型カッタを積層方向に移動させることで、必要な切削重量を調整する（重量バランス修正工程）。
【００３３】
次に、第２のバランス修正のため、電機子４の重量アンバランス量を再度測定し、求められた静アンバランスの方向に最も近いティース２５を選択し、ティース２５の幅方向の中心が最も深くなるようにＶ字溝３１を切削して調整する（静アンバランス修正工程）。Ｖ字溝３１の幅をティース２５の幅より狭く設定することで、切削後もティース２５の幅方向の両端は電機子鉄心２１が残っている。
【００３４】
よって、切削後の電機子鉄心２１の外径は、切削前の電機子鉄心２１の外径と略同一であり、ベルトにて電機子４を回転させた時の回転数は、変動もなく初期と同一回転数で計測することができることにより、重量アンバランスを精度良く計測することが出来る。
【００３５】
以上のように、修正前の重量アンバランスが大きくても、必要な切削重量を確保することが出来、第２の修正では電機子鉄心の切削量がオープンスロットの影響を受けることなく誤差を小さくすることが出来ることから、重量アンバランスの修正が出来ない電機子を発生させることなく、精度良く重量アンバランスを抑制することが出来る。特に電機子鉄心の積厚が２０ｍｍ以下の電機子では顕著な効果が発揮できる。
【００３６】
また、第２の修正後に電機子鉄心の略中央に有するＶ字溝は形状が略Ｖ字状であるため、残留したアンバランス量を測定するために電機子を駆動させるベルトの位置がＶ字溝と重複しても鉄心の略外径にベルトが接触するため回転数に影響を与えることなく、精度良く測定することが出来る。
【００３７】
なお、本実施形態は限定されるものではなく、例えばＶ字溝３１をＵ字溝状としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、小型軽量でかつ低振動を両立させた整流子電動機として、電動送風機など、各種電気機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
４  電機子
９  回転軸
２１  電機子鉄心
２２  電機子巻線
２３  整流子
２４  スロット
２８  オープンスロット
２５  ティース
３０  鼓型切削部
３１  Ｖ字溝
【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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