JP2010057340A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子巻線の巻線性を損なうことなく、巻線不良を抑制できるようにした整流子電動機を提供する。
【解決手段】スロット及びこのスロットを通って固定子巻線３５が巻き付けられる複数の突極２３を有した固定子鉄心２２の厚み方向両端面に、一対の合成樹脂製巻線ホルダ２４，２５を重ねて配設する。これら巻線ホルダ２４，２５の夫々は支持凸部２４ｇ，２５ｇを一体に有する。これら支持凸部２４ｇ，２５ｇを、両端部にスロットの内面を覆うスロットカバー部３１ａを有して隣接する突極２３にわたって配設されて固定子鉄心２２の内面を覆ったスロット絶縁部材３１のスロットから外れた中間部３１ｂに対応させて設けられている。これら支持凸部２４ｇ，２５ｇで、スロット絶縁部材３１の中間部３１ｂを、固定子鉄心２２の厚み方向に挟むように支持したことを特徴としている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、固定子巻線をこれが巻き付けられる固定子鉄心から絶縁するスロット絶縁部材を有した固定子を備える電動機に関する。

従来、固定子鉄心の厚み方向の端面に配置されたインシュレータ(巻線ホルダ)に壁部を設けて、この壁部を、回転子鉄心の内面に沿って配置されたスロット絶縁紙の縁部に軸方向に一定長さ重なり合わせることにより、スロット絶縁紙がインシュレータの壁部からスロットの内側(固定子巻線)に飛び出さないようにするとともに、スロット面積を最大限利用できるようにした電動機において、スロット絶縁紙を位置決めする技術が知られている。

この技術では、スロット絶縁紙の厚み程度の突起を、インシュレータに固定子鉄心のスロットに対応させて設け、この突起に、スロットの形状に合うように折り曲げられたスロット絶縁紙の縁部を係合させている。それにより、スロット絶縁紙の縁部とインシュレータの壁部とが重なり合った部分を、所定長さに正しく確保するようになっている(例えば、特許文献１参照。)。
特開２００１−１１２２０５号公報（段落0024−0034、図１−図３）

特許文献１の技術では、スロット絶縁紙を所定位置に支持するためにインシュレータに設けた突起が、固定子鉄心のスロットに対してこのスロットが延びる方向に連続する位置に設けられている。このような配置の突起の突出高さを大きくすることは、スロットに対する固定子巻線の巻線性を損なうので、突起の突出高さはスロット絶縁紙の厚み程度にしかできない。そのため、特許文献１の技術ではスロット絶縁紙の支持性能が低い。

固定子鉄心のスロットを、この鉄心の内面とともに形成する固定子鉄心のティース（突極）に固定子巻線を巻線機で巻き付ける際、その作業に伴う振動と固定子巻線の張力がスロット絶縁紙に作用する。それにより、巻線作業が開始された途端に、スロット絶縁紙がインシュレータの突起から外れて、固定子鉄心に対してこの鉄心の厚み方向にずれ動いたり斜めになったりして、その状態で巻線がされることが多々ある。このようにスロット絶縁紙が適正位置からずれて固定子巻線が巻き付けられた場合には、固定子巻線と固定子鉄心とが接触して所定の絶縁耐圧を確保できなくなる巻線不良となる。

本発明の目的は、固定子巻線の巻線性を損なうことなく、巻線不良を抑制できるようにした電動機を提供することにある。

本発明は、スロット及びこのスロットを通って固定子巻線が巻き付けられる複数の突極を有した固定子鉄心の厚み方向両端面に重ねて配設された一対の合成樹脂製巻線ホルダの夫々に支持凸部を一体に形成するとともに、これら支持凸部を、両端部にスロットの内面を覆うスロットカバー部を有して隣接する突極にわたって配設されて固定子鉄心の内面を覆ったスロット絶縁部材の中間部に対応する位置に設け、かつ、これら支持凸部でスロットから外れたスロット絶縁部材の中間部を固定子鉄心の厚み方向に挟むように支持したことを特徴としている。

本発明の電動機によれば、固定子巻線の巻線性を損なうことなく、巻線不良を抑制できる。

以下、図１〜図７を参照して本発明の一実施形態を説明する。

図１中符号１は図示しない電気掃除機の掃除機本体に内蔵されて吸塵用の送風動作を営む電動送風機を示している。この電動送風機１は、電動機フレーム２、回転子１１、一対のブラシ装置１８、固定子２１、ファン４１、ディフューザ４４、及びファンカバー４８等を備えている。電動機フレーム２、回転子１１、固定子２１、及び一対のブラシ装置１８は、電動機をなす電動機部Ｍを形成している。

金属製の電動機フレーム２は、フレーム本体３と、通気孔を有するフレーム端面板４を連結して形成されている。フレーム本体３は有底円筒状に形成され、その開口縁３ａは、外側に折れ曲がって張り出していて、かつ、円環状をなしている。フレーム端面板４はフレーム本体３の開口を横切っていて、その両端部が開口縁３ａにねじ止めされている。フレーム端面板４の長手方向中央部に形成された軸受支え部４ａに軸受５が収容されている。フレーム本体３の端壁３ｂは、フレーム本体３の開口と反対側に位置していて、この端壁３ｂの中央部に軸受支え部３ｃが形成され、この軸受支え部３ｃに軸受６が収容されている。

後で詳しく説明するが、固定子２１は固定子鉄心２２を備え、この固定子鉄心２２は図２〜図４、及び図７に示すように環状で平面的に見た外形形状が略四角である。固定子鉄心２２は、その四隅をフレーム本体３の円筒形周壁の内面に圧接させて電動機フレーム２内に固定されている。固定子鉄心２２の外面とこれに対向した前記円筒形周壁の内面との間にフレーム内風路３ｄ（図１に一つのみ図示する）が形成されている。このフレーム内風路３ｄの下流側、つまり、固定子２１と端壁３ｂとの間に位置して円筒形周壁に複数の排気孔３ｅ（図１に一つのみ図示する）が開けられている。

図１に示すように回転子１１は、回転子軸１２と、この回転子軸１２に固定された電機子コアをなす積層鉄心１３、回転子軸１２に固定された整流子１４と、この整流子１４に巻線端末部を接続して積層鉄心１３に絶縁して巻き付けられた電機子巻線をなす回転子巻線１５とを備えている。

回転子１１は、その回転子軸１２を軸受５，６に回転自在に支持させることによって、固定子２１の内側を貫通して電動機フレーム２に取付けられている。この取付けによって、整流子１４が、積層鉄心１３と軸受６との間に配設される。これとともに、回転子軸１２は軸受５及び軸受支え部４ａを貫通して電動機フレーム２の外部に突出されている。

前記一対のブラシ装置１８は、図１に示すようにフレーム本体３に対して電気絶縁されて取付けられていて、フレーム本体３を半径方向に貫通して設けられている。これらのブラシ装置１８が有したカーボンブラシ１８ａはコイルばね１８ｂによって整流子１４に押付けられている。

前記ファン４１、ディフューザ４４、及びファンカバー４８はファン部Ｆを形成している。

詳しくは、図１に示すようにファン４１は、回転子軸１２の電動機フレーム２外に突出された軸端部に、これに螺合されたナットにより固定されている。ファン４１は、その前面シュラウドの中央部に吸気口４１ａを有し、かつ、周面に吐出口４１ｂを有した遠心型のものである。

吐出口４１ｂから吐出された気流を静圧化して電動機フレーム２のフレーム内風路３ｄに案内するディフューザ４４は、ファン４１と電動機フレーム２との間に配置されていて、フレーム端面板４及びフレーム本体３の開口縁３ａに固定されている。

ファンカバー４８はその周部を電動機フレーム２の開口縁３ａに嵌合して取付けられていてディフューザ４４の周部及びファン４１を覆っている。ファンカバー４８はその中央部に吸気口４１ａに対向する吸込み口４８ａを有している。

前記構成の電動送風機１は、その電動機部Ｍへの通電により、回転子１１とともにファン４１を回転させることができる。それにより、気流が、吸込み口４８ａ、ファン４１、ディフューザ４４、フレーム内風路３ｄ、及び排気孔３ｅを、この記載順に流通して、電気掃除機の吸塵用の送風動作が営まれる。

次に、図２〜図７を参照して固定子２１について説明する。固定子２１は、固定子鉄心２２と、一対の巻線ホルダ２４，２５と、複数のスロット絶縁部材３１と、複数の固定子巻線３５とを備えている。

固定子鉄心２２は、電磁鋼板をプレス機で打ち抜いた同一形状の鉄心板を積層し結合してなる積層鉄心からなる。図７等に示すように固定子鉄心２２はその内面から一体に突設された複数例えば２つの突極２３を有している。これら突極２３は、略Ｙ字形状をなしていて、固定子鉄心２２の径方向に相対向して、言い換えれば１８０度隔てて設けられている。

固定子鉄心２２は突極２３の根元部を挟むように設けられたスロット２２ａ（図４参照）を有している。これらスロット２２ａは、突極２３の厚み方向に延びる側面と固定子鉄心２２の内面とで形成されている。なお、突極２３の厚み方向に延びる側面は、固定子鉄心２２の内面の一部をなしている。図３（Ｂ）及び図７に示すようにスロット２２ａに連続した固定子鉄心２２の内面部位２２ｂは真っ直ぐな面で形成されている。

一対の巻線ホルダ２４，２５は合成樹脂の成型品である。図２に示すように巻線ホルダ２４は固定子鉄心２２の一端面、例えばファン４１側の端面に重ねて配置されている。

この巻線ホルダ２４は、図５に示すように突極２３の先端部と同様な円弧状をなす一対のホルダ部２４ａを一対の枠部２４ｂで一体につないで形成され、環状をなしている。ホルダ部２４ａの中央部先端にホルダ部２４ａの裏側に折れ曲がるストッパ片２４ｃが一体に設けられている。枠部２４ｂは、その両端部の表面にスロット２２ａと略同形状の絶縁支え２４ｄ及び巻線スペーサ２４ｅを有しているとともに、同両端部の裏面に先細り状の係合突起２４ｆ（一端部の係合突起のみ図５に示す）を有している。

枠部２４ｂの中間部表面に支持凸部２４ｇが巻線ホルダ２４の内側に突出して一体に形成されている。巻線ホルダ２４内への支持凸部２４ｇの突出寸法を図３(Ｂ）に符号Ｚで示す。この突出寸法Ｚ１は、後述するスロット絶縁部材３１の厚みの数倍以上例えば５倍以上と大きい。支持凸部２４ｇは枠部２４ｂに溝２４ｈを形成して設けられている。この溝２４ｈは、巻線ホルダ２４が固定子鉄心２２に取付けられた状態で、固定子鉄心２２の厚み方向中央部側に開放するように設けられている。溝２４ｈは、支持凸部２４ｇの固定子鉄心２２側先端から根元に行くに従って次第に狭く形成され、その根元側の最も狭くなった箇所はスロット絶縁部材３１の厚みに略等しい。

巻線ホルダ２５は、図４に示すように固定子鉄心２２の他端面、例えばブラシ装置１８側の端面に重ねて配置されている。この巻線ホルダ２５は、夫々複数の端子取付け部２５ｊ，２５ｋを有している以外は巻線ホルダ２４と同じ構成である。

すなわち、図６に示すように巻線ホルダ２５は、突極２３の先端部と同様な円弧状をなす一対のホルダ部２５ａを一対の枠部２５ｂで一体につないで環状をなしている。ホルダ部２５ａの中央部先端にホルダ部２５ａの裏側に折れ曲がるストッパ片２５ｃが一体に設けられている。枠部２５ｂは、その両端部の表面にスロット２２ａと略同形状の絶縁支え２５ｄ及び巻線スペーサ２５ｅを有しているとともに、同両端部の裏面に先細り状の係合突起２５ｆ（一端部の係合突起のみ図６に示す）を有している。

枠部２５ｂの中間部表面に支持凸部２５ｇが巻線ホルダ２５の内側に突出して一体に形成されている。巻線ホルダ２５内への支持凸部２５ｇの突出寸法Ｚ２は、図３(Ｂ）に示すように巻線ホルダ２４支持凸部２４ｇの突出寸法Ｚ１と同じである。支持凸部２５ｇは枠部２５ｂに溝２５ｈを形成して設けられている。この溝２５ｈは、巻線ホルダ２５が固定子鉄心２２に取付けられた状態で、固定子鉄心２２の厚み方向中央部側に開放するように設けられている。溝２５ｈは、支持凸部２５ｇの固定子鉄心２２側先端から根元に行くに従って次第に狭く形成され、その根元側の最も狭くなった箇所はスロット絶縁部材３１の厚みに略等しい。

図３(Ａ)に示すように支持凸部２５ｇに夫々連続して形成された一対の端子取付け部２５ｊに取付けられた第１端子２７と、他の一対の端子取付け部２５ｋに取付けられた第２端子２８の夫々には、後述する固定子巻線３５の端末部が接続される。更に、第１端子２７は、図１に示すようにブラシ装置１８の導電部材１８ｃに差し込み接触されて電気的に接続される。

一対の巻線ホルダ２４，２５は、その係合突起２４ｆ，２５ｆを、固定子鉄心２２に設けたホルダ保持孔２２ｃ（図７参照）に圧入することによって、固定子鉄心２２の両端面に重ねて保持されている。この取付け状態で、絶縁支え２４ｄ，２５ｄがスロット２２ａの両端に連続して配置される、これとともに、支持凸部２４ｇ，２５ｇは、スロット２２ａからはずれてこれらの間に位置して図４に示すように固定子鉄心２２の厚み方向に対向される。

スロット絶縁部材３１は合成樹脂例えばポリエステル樹脂の薄板からなる。スロット絶縁部材３１は、長手方向両端部にスロット２２ａの内面に沿うように曲げられたスロットカバー部３１ａを夫々有しているとともに、これらスロットカバー部３１ａを一体に接続した中間部３１ｂは平板状をなしている。このスロット絶縁部材３１は図４に示すように隣接した二つの突極２３にわたって固定子鉄心２２の内面に配設されている。スロットカバー部３１ａはスロット２２ａの内面を覆って配置されるとともに、中間部３１ｂは固定子鉄心２２の前記内面部位２２ｂを覆って配置されている。

スロット絶縁部材３１の幅（固定子２１の厚み方向に沿う寸法）は、図３（Ｂ）に示すように固定子鉄心２２の厚みより大きい。それにより、スロット絶縁部材３１の縁部３１ｃ，３１ｄは、固定子鉄心２２の端面より突出される。この突出された縁部３１ｃ，３１ｄは、図４に示されるように絶縁支え２４ｄ，２５ｄによって外側から支持されている。

スロット絶縁部材３１の中間部３１ｂは、これに対応して巻線ホルダ２４，２５に設けられた支持凸部２４ｇ，２５ｇで、固定子鉄心２２の厚み方向に挟まれるように支持されている。しかも、図３（Ｂ）に示すようにスロット絶縁部材３１は、その縁部３１ｃ，３１ｄを支持凸部２４ｇ，２５ｇが形成した溝２４ｈ，２５ｈに挿入した状態で、支持凸部２４ｇ，２５ｇに支持されている。

一対の固定子巻線３５は、スロット絶縁部材３１のスロットカバー部３１ａ及び巻線ホルダ２４，２５の巻線スペーサ２４ｅ，２５ｅにより絶縁されて突極２３に夫々巻き付けられている。固定子巻線３５は、ホルダ部２４ａ，２５ａの裏面に沿って巻き付けられているとともに、ストッパ片２４ｃ，２５ｃによって押えられており、それにより、所定の巻き付け形状を保持されている。

支持凸部２４ｇは前記中間部３１ｂを支持するように設けられている。すなわち、図３（Ａ）に示すように一対の固定子巻線３５のスロット２２ａに収められた巻線部分は最も接近していて、支持凸部２４ｇの長さＬは、前記巻線部分同士の離間距離Ｙよりは短いがこの離間距離Ｙに近い長さ、例えば隣接した突極２３間の最短距離と略同じ長さを有している。支持凸部２５ｇの長さについても同様である。なお、前記離間距離Ｙの範囲内に設けられる支持凸部２４ｇ，２５ｇの夫々は複数であっても良い。

以上のように巻線ホルダ２４，２５に支持凸部２４ｇ，２５ｇを設けたので、スロット絶縁部材３１を固定子鉄心２２の厚み方向に挟むように支持できる。この場合、支持凸部２４ｇ，２５ｇを、固定子鉄心２２のスロット２２ａに対向する位置ではなくスロット２２ａから外れた内面部位２２ｂに対応させて、巻線ホルダ２４，２５の枠部２４ｂ，２５ｂに夫々設けたから、スロット２２ａを通って突極２３に巻き付けられる固定子巻線３５の巻線作業において支持凸部２４ｇ，２５ｇが邪魔になり難い。そのため、巻線スペースが支持凸部２４ｇ，２５ｇによって減ることがないとともに、固定子巻線３５の巻線作業性を向上できる。

これとともに、支持凸部２４ｇ，２５ｇを前記配置としたことで、固定子鉄心２２をその厚み方向に挟んで配設された巻線ホルダ２４，２５の内側に対する支持凸部２４ｇ，２５ｇの突出長さ(出幅)Ｚ１，Ｚ２を長く確保できる。これにより、巻線時等に固定子鉄心２２の内面部位２２ｂからスロット絶縁部材３１が多少離れるように動くことがあっても、支持凸部２４ｇ，２５ｇに対するスロット絶縁部材３１の縁部３１ｃ，３１ｄの係合が外れることが抑制され、この係合が維持され易いので、支持凸部２４ｇ，２５ｇによるスロット絶縁部材３１の支持性能を向上できる。

しかも、支持凸部２４ｇ，２５ｇによって巻線ホルダ２４，２５に形成された溝２４ｈ，２５ｈに、スロット絶縁部材３１の縁部３１ｃ，３１ｄを挿入した状態で、支持凸部２４ｇ，２５ｇがスロット絶縁部材３１を支持しているので、更に、支持凸部２４ｇ，２５ｇによるスロット絶縁部材３１の支持性能を向上できる。

したがって、巻線作業に伴いスロット絶縁部材３１に作用する振動や固定子巻線３５の張力を原因として、スロット絶縁部材３１が固定子鉄心２２の厚み方向にずれ動いたり斜めになったりした状態で巻線がされて、固定子巻線３５と固定子鉄心２２とが接触して所定の絶縁耐圧を確保できなくなる、という巻線不良を抑制できる。

以上のように本実施形態の電動機部（電動機）Ｍによれば、固定子巻線３５の巻線性を損なうことなく、巻線不良を抑制できる。

なお、本発明は、電動送風機の電動機部に実施を制約されるものではなく、電動機単体として実施できる。

本発明の一実施形態に係る電動機を電動機部として備えた電動送風機を一部切り欠いて示す側面図。 図１の電動機が備える固定子をファン側から見て示す斜視図。 （Ａ）は図１の電動機が備える固定子をブラシ装置側から見て示す平面図。（Ｂ）は図３（Ａ）中Ｆ３Ｂ−Ｆ３Ｂ線に沿って示す固定子の断面図。 図１の電動機が備える固定子を固定子巻線が除かれた状態でブラシ装置側から見て示す斜視図。 図１の電動機が備える固定子のファン側の巻線ホルダを示す斜視図。 図１の電動機が備える固定子のブラシ装置側の巻線ホルダを示す斜視図。 図１の電動機が備える固定子の固定子鉄心を示す平面図。

符号の説明

Ｍ…電動機部（電動機）、２１…固定子、２２…固定子鉄心、２２ａ…スロット、２３…突極、２４，２５…巻線ホルダ、２４ｇ，２５ｇ…支持凸部、２４ｈ，２５ｈ…溝、３１…スロット絶縁部材、３１ａ…スロット絶縁部材のスロットカバー部、３１ｂ…スロット絶縁部材の中間部、３１ｃ，３１ｄ…スロット絶縁部材の縁部、３５…固定子巻線

Claims (2)

1. 固定子を備え、この固定子が、内面に突設された複数の突極及びこれら突極の厚み方向に延びる側面と前記内面とで形成されたスロットを有する固定子鉄心と、この鉄心の厚み方向両端面に重ねて配設された一対の合成樹脂製巻線ホルダと、隣接する前記突極にわたって配設されて前記固定子鉄心の内面を覆うとともに両端部に前記スロットの内面を覆うスロットカバー部を有したスロット絶縁部材と、前記スロットカバー部及び巻線ホルダにより絶縁されて前記スロットを通って前記突極に巻き付けられた固定子巻線とを備えてなる電動機において、
   前記スロット絶縁部材の前記スロットから外れた中間部に対応して一対の前記巻線ホルダの夫々に支持凸部を一体に設け、これら支持凸部で前記スロット絶縁部材の中間部を前記固定子鉄心の厚み方向に挟むように支持したことを特徴とする電動機。
2. 前記両支持凸部が、前記固定子鉄心の厚み方向中央部側に開放する溝を形成して設けられていて、これらの溝に、前記スロット絶縁部材のスロットカバー部から外れた中間部の縁部が挿入された状態で、この中間部が前記両支持凸部に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。

Images