JP2010200467A - 整流子モータおよびそれを用いた電動送風機，電気掃除機，電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】巻線線径ならびに必要ターン数を維持したまま界磁巻線を小形に構成することにより、銅損低減と空力性能を改善することである。
【解決手段】固定子鉄心３を２つの主磁極部８と２つの継鉄部９ａ，９ｂとに少なくとも４つに分割し、主磁極部８と継鉄部９ａ，９ｂとの締結部を楔形状の嵌め合い接合面とし、接合面には切り欠き凹凸部の締結部分を設け、型巻成形コイルまたはボビン巻コイルからなる界磁巻線ａ５を主磁極部８の磁極片外周側から取り付けた後、継鉄部９ａ，９ｂを側方より主磁極部８に組み立てて固定子１を構成した。
【選択図】 図５

Description

本発明は、固定子と電機子とを備えた整流子モータなどに関し、特に電気掃除機や電動工具などの電気機器に搭載され、駆動源として用いる整流子モータなどに関するものである。

電気掃除機や電動工具は、その操作性の観点から、搭載されるモータは小形軽量なものが望まれる。一方、電気掃除機には小形軽量化とともに求められる性能として吸い込み力がある。吸い込み力は電動送風機の出力に強く依存するが、家庭用の電気掃除機では電動送風機に供給できる電力に限度があることから、整流子モータの効率向上によるモータ出力増加と空力性能向上が、吸い込み力を増加させる鍵となっている。

整流子モータにより消費される損失は、銅損，鉄損，機械損，ブラシ電気損およびブラシ摩擦損に大別される。このうち、モータ全体損失に占める銅損の割合は、４０％と比較的多い。この理由の一つは、固定子，電機子の両方ともコイル巻線を有するモータであるからといえる。つまり、銅損を低減できれば、整流子モータの効率を飛躍的に向上することができる。

また、電動送風機の整流子モータには、気流を発生するファンを直結しており、モータ駆動により、ファンを回転させることで気流を発生させ、電気掃除機としての吸引力を得ている。ファンからの気流は、モータ冷却（強制空冷方式）のためモータ内部に流入させているが、モータには、気流の流れを一部妨げてしまう部品があり、そのひとつが界磁巻線のコイル端部の張りだし部分である。この張りだし部分が通気抵抗となり、圧力損失が発生するため、空力性能の劣化を招いていたことがあった。

電気掃除機としての吸い込み力の向上を目的として、銅損の低減と、空力性能の向上を達成するべく、界磁巻線の低抵抗化ならびに小形化が強く要求されている。

そして、整流子モータとして従来は、固定子鉄心を磁極部と略四辺形の継鉄部とに分割し、磁極部と継鉄部の接合面に雌雄のタブテールを構成し、磁極部と継鉄部をタブテールで接合し、磁極部と継鉄部とをタブテールの接合面でボルト，ねじ、もしくはロックピンで固定していた（特許文献参照）。そして、この従来の整流子モータでは、例えば、図８に示すように、予め、型巻またはボビン巻で巻線した界磁巻線ａ５を主磁極部８に組み立てた後、タブテールを用いて、鉄心の軸方向より継鉄部９にスライドさせて挿入し、接合することになる。

また、他の整流子モータとしては、界磁鉄心を界磁歯部と界磁継鉄部とに分割し、さらに界磁継鉄部を、界磁歯部の付近でさらに分割し、界磁歯部に界磁巻線を直に巻きつけた後に、電磁鋼板の積層方向から圧入することで界磁歯部と界磁継鉄部を連結していた（特許文献参照）。

特許第３４０５０００号公報 特開２００８−１８７８４０号公報

特許文献１では、図８中、Ｆ部にある界磁巻線ａ５の渡り線（コイル端部）が、タブテール位置と干渉してしまい、固定子として容易に組立構成することができなかった。また、干渉を回避するためにコイル端部を小さくすると、モータ駆動に必要な巻線ターンを確保できず、モータ特性を十分に引き出すことができなかった。巻線ターンを確保しようとすると、コイル線径を小さなものへと設計変更することを余儀なくされ、十分な銅損低減効果を得ることができず、モータの高効率化に繋げることができなかった。さらに、主磁極部８と継鉄部９の接合面をボルト，ねじ、もしくはロックピンの別部材を介在しなくてはならず、コストの上昇、または工程数の増加などの恐れがあった。

特許文献２では、界磁歯部に界磁巻線を直に巻きつける（直巻き方式）必要があるため、型巻き方式またはボビン巻き方式に比較して、巻線の密接度が低下し、十分に銅損を低減できない恐れがある。尚、界磁歯部の界磁巻線の保持部よりも界磁歯部の外周側端部が大きいため、型巻き方式またはボビン巻き方式による巻線は困難であった。

本発明の目的は、固定子と界磁巻線との組立性を良好とし、巻線線径ならびに必要ターン数を維持したまま界磁巻線を小さく形成することにより、銅損低減と空力性能を効果的に改善した整流子モータなどを提供することである。

また、本発明の目的は、上記のような整流子モータを駆動モータとして用いることにより、吸い込み力を向上した電気掃除機を提供することである。

本発明は、固定子を、界磁巻線が巻きつけられる主磁極部と主磁極部を支持する継鉄部とに分割し、さらに、継鉄部を、主磁極部の支持部分において分割し、継鉄部の分割位置を、主磁極部の界磁巻線の保持部よりも主磁極部の中心線側としたことを特徴とする。

また、本発明は、複数に分割された継鉄部によって主磁極部の界磁巻線の保持部よりも外周側でかつ主磁極部の界磁巻線の保持部よりも主磁極部の中心線側を挟み込むことによって主磁極部を継鉄部に支持するように、継鉄部を分割したことを特徴とする。

また、本発明は、固定子を、界磁巻線が巻きつけられる主磁極部と主磁極部を支持する継鉄部とに分割し、その固定子を、主磁極部の界磁巻線の保持部の外形に沿って予め成形された界磁巻線を主磁極部に取り付けた後、複数に分割された継鉄部によって側方から主磁極部の端部を挟み込むことによって、作製することを特徴とする。

本発明によれば、固定子と界磁巻線との組立性を良好とし、巻線線径ならびに必要ターン数を維持したまま界磁巻線を小形に形成することにより、銅損の低減と、空力性能を向上することができるので、高効率な整流子モータを提供できるという効果がある。

また、本発明のよれば、上記のような整流子モータを駆動モータとして用いることにより、最終的には、電気掃除機の吸い込み力が向上する効果がある。

本発明の実施形態に関わる電気掃除機の模式図。 本発明の実施例を示す電気掃除機用電動送風機の半断面。 本発明の整流子モータのＡ−Ａ断面図。 本発明に係わる型巻成形コイルの外観。 本発明に係わる固定子の組立状況（１）。 本発明に係わる固定子の組立状況（２）。 本発明に係わる固定子の組立状況（３）。 整流子モータの固定子の組立状況。

固定子は、電磁鋼板を積層して成る固定子鉄心と、その主磁極部に巻装した界磁巻線から構成され、電機子は電磁鋼板を積層して成る電機子鉄心と、電機子巻線，シャフトおよび整流子から構成され、電機子鉄心のスロットに電機子巻線を巻装し、巻線の両端を整流子に接続し、電力の授受を行う整流子モータにおいて、固定子鉄心を主磁極部と継鉄部とに少なくとも４つに分割し、主磁極部と継鉄部との締結部を、楔形状の嵌め合い接合として、さらに接合面には切り欠き凹凸部の締結部を設け、型巻成形コイルまたはボビン巻コイルからなる界磁巻線を主磁極部の磁極片外周側から取り付けた後、継鉄部を側方より主磁極部に組み立てて固定子を構成することより、巻線線径ならびに必要ターン数を維持したまま界磁巻線を小形に形成することにより、銅損の低減と、空力性能を向上することができるので、高効率な整流子モータを提供できるという効果を達成できる。

以下、実施するための最良の形態を図１〜図７を用いて説明する。

まず、図１に模式的に示した電気掃除機本体の横断面図における、電気掃除機本体２００内の空気の流れについて説明する。

図１中、９０は集塵手段を収容する集塵室、９１はホースが取り付けられるホース継ぎ手、９２は塵埃を捕集する紙パック、９３は電動送風機を保持するモータ室、９４は空気が吸い込まれるファン入口、９５は紙パック９２で捕集しきれなかった塵埃を捕集するフィルター部、９７は電動送風機の運転状態（回転数など）を制御する制御回路部、９８は電動送風機を支持する防振ゴム、９９は空気が排出されるファン出口、１００は吸引力を発生する電動送風機を示す。尚、ホース継ぎ手９１にホースが接続され、さらに、そのホースに、操作管，延長管，吸口の順に接続されて、電気掃除機が構成される。

ホース継ぎ手９１から流入した空気は、集塵室９０に入る。集塵室９０内にセットされる集塵手段として紙パック９２が示されているが、パックの素材は問わない。また、サイクロン方式の場合は、サイクロン室（集塵ケース）が紙パック９２の代わりに収まる。この紙パック９２で大部分の塵埃を取り除かれた空気は、さらにフィルター部９５を通過するが、ここで細かな塵埃も取り除かれる。その後、空気はモータ室９３に流入する。電動送風機１００は、モータ室９３に防振ゴム９８を介して保持されており、制御回路部９７により整流子モータに印加する電圧実効値を可変として電動送風機１００の運転状態を制御している。また、ファン入口９４から流入した空気は電動送風機１００により昇圧された後、ファン出口９９から排気される。

図２は本発明の実施の形態に係わる電気掃除機用電動送風機の半断面を示したものである。

１はモータケースに固定される固定子、２はモータの固定子により保持（内包）されて回転する電機子（回転子）、３は枠となる固定子鉄心（界磁鉄心）、４は電機子の軸となるシャフト（回転軸）、５，６は通電により磁束を発生する界磁巻線ａ，界磁巻線ｂ、２１ａ，２１ｂはシャフトを支承する反出力側軸受，出力側軸受、５０は吸い込み気流を発生するファン、５１はファンから流出した空気の運動のエネルギーを圧力のエネルギーに変えるためのディフューザ、６０はモータを保持するモータケース、６１はファン５０およびディフューザ５１を囲うファンケーシング、６２はモータを支持するエンドブラケットを示す。

電動送風機１００のモータ側はモータケース６０とエンドブラケット６２内に電機子２，固定子１に配置して構成している。また、モータの出力軸端に設置したファン５０を囲むようにディフューザ５１とファンケーシング６１を設ける構成としている。

一方、モータの固定子１はモータケース６０内に固定子鉄心３と界磁巻線ａ５とで構成し、界磁巻線ａ５に電流を流すことにより主磁束が発生する。固定子１と空隙を介して配置される電機子２は、シャフト４を備え、モータケース６０とエンドブラケット６２の軸中心に設けた反出力側軸受２１ａ，出力側軸受２１ｂで支承される。

整流子モータの端子間に交流電圧を印加すると電流は固定子１の一方の界磁巻線ａ５を介してカーボンブラシ３１に流れ、電機子２への電力の授受は対向配置した、もう一方のカーボンブラシ（図示せず）を介して行われる。

整流子３５への機械的な摺動接触による通電は、高速回転条件下でも安定給電できるように、カーボンブラシ３１がブラシ加圧用ばね３２により整流子３５に付勢され、電機子巻線１０に整流現象に伴う電流が流れ、連続的なトルクを発生し、ファン５０の回転力を得ている。

電気掃除機本体２００の吸い込み力の源となる気流は、図２の矢印の通り、ファン５０中央部分に設置したファン入口９４から流入し、ディフューザ５１を通り、モータ内部に到達する。モータ内部では、モータケース６０と界磁巻線ａ５のコイル端部の間をすり抜けるように固定子１と電機子２との隙間の２方向に分かれて流入し、モータ発熱部を冷却しながらブラシ装置３０−ａ，３０−ｂの側面を通りモータ外部へ排出される。

ここで、ディフューザ５１を出てモータ内部に流入する気流は、一部、界磁巻線ａ５のコイル端部に衝突するが、本実施形態を採る界磁巻線ａ５のコイル端部は、コンパクトな構成に仕上がっているので、低電気抵抗化と同時に、モータケース６０と界磁巻線ａ５のコイル端部との隙間が気流の流れを妨げないように十分確保され、空力性能の改善を図っている。

図３に本発明の整流子モータのＡ−Ａ断面図を示す。図中、８は界磁巻線が巻き付けられ通電により磁極を形成する主磁極部（界磁歯部）、９−ａ，９−ｂは主磁極部を支持する継鉄部（界磁継鉄部）、１５は固定子１と電機子２との間に形成される空隙、４１は主磁極部の中間部側面と継鉄部の内面との間に形成される固定子スロット４１を示す。尚、Ｒはシャフト４の回転方向を示す。シャフト４に対して、モータケース６０に近い側を外周側、モータケース６０に対して、シャフト４に近い側を内周側、シャフト４の円周方向を、単に円周方向、シャフト４の軸方向を、単に軸方向と呼ぶ。

主磁極部８は、主磁極部８の軸方向の断面形状をした平板を軸方向に数十枚（例えば、７０枚）積層し、嵌合して形成される。その厚さは２cm程度である。同様に、継鉄部９−ａ，９−ｂも、継鉄部９−ａ，９−ｂの軸方向の断面形状をした平板を軸方向に数十枚（例えば、７０枚）積層し、嵌合して形成される。その厚さは２cm程度である。主磁極部８は、各極に対応した、２つの主磁極部８から成る。主磁極部８の内周面は、電機子２を保持できるよう、電機子２の外周面形状に沿った形状を有する。固定子鉄心３の形状は、正方形の４つの角部をカットした略四角形（あるいは八角形）であり、その外周の４つの角部が、円筒形のモータケース６０の内周面に接するように固定される。正方形の一辺は１０cm程度である。また、固定子鉄心３は、２つの主磁極部８と、主磁極部８を挟む略コの字形状の２つの継鉄部９−ａ，９−ｂの少なくとも４つに分割し、主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂの接合部は楔形状（Ｖ字形状，三角形状）とした。継鉄部９−ａ，９−ｂによって、主磁極部８の外周側端部を側方から固定した。つまり、２つの継鉄部９−ａ，９−ｂは、互いに連結されておらず、主磁極部８の外周側端面は、継鉄部９−ａ，９−ｂの外周側端面と直線状となっており、主磁極部８の外周側端面と継鉄部９−ａ，９−ｂの外周側端面とで固定子鉄心３の外周側端面を形成する。そして、界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６は、固定子スロット４１に配置してある。楔形状の幅は、内周端よりも外周端のほうが小さいことが好ましい。これにより、界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６を、主磁極部８へ挿入しやすくなり、固定子と界磁巻線との組立性が向上する。ここで、楔形状の頂点部が、継鉄部９−ａと継鉄部９−ｂの分割位置となる。つまり、継鉄部９−ａ，９−ｂの略コの字形状の腕の先端が、継鉄部９−ａと継鉄部９−ｂの分割位置となる。

尚、継鉄部９−ａ，９−ｂは方形の形状であるが、円形としてもよい。２つの主磁極部８は互いにその内周側で主磁極部８と同一材質でまたは絶縁物で連結されてもよい。この場合は、固定子鉄心３は、１つの主磁極部８と、２つの継鉄部９−ａ，９−ｂの少なくとも３つに分割されることになる。これにより、主磁極部８と同一材質であれば、作製を容易にしつつ剛性を高めることができ、絶縁物であれば、磁束の低下を抑制しつつ剛性を高めることができる。継鉄部９−ａ，９−ｂは、さらに分割されてもよいが、分割数が増加すると剛性が低下するので、分割数は少ないほうが好ましい。また、楔形状は、主磁極部８を凹形状（メス形状）、継鉄部９−ａ，９−ｂを凸形状（オス形状）としたが、逆であってもよい。また、２つの継鉄部９−ａ，９−ｂは、主磁極部８の支持部分で２つに分割されていればよく、互いに接触していてもよい（例えば、外周側端面で接触）。

図４に本発明に係わる界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６を示す。ここでは、本発明に係わる界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６を、型巻成形コイルと呼ぶ。まず、型巻成形コイルの形状の特徴ならびに、仕様などについて説明する。

後に述べる、固定子鉄心３の組立方法において、固定子鉄心３を構成する継鉄部９−ａ，９−ｂの側方からの主磁極部８への組立時にスムーズな組立を行うため、継鉄部９−ａ，９−ｂの内周面に接する型巻成形コイルの部位を、ほぼ平面（平面ストレート部）にして軸方向に直線状とした。また、固定子スロット４１の巻線占有スペースを余すことなく型巻成形コイルで充填させるため、固定子鉄心３の固定子スロット４１に収まる部分の軸方向の断面における外周形状を固定子鉄心３の固定子スロット４１の内周形状に合うように略三角形とした。さらに、コイル端部は、電機子２の回転駆動を妨げないようにモータ外周側に張り出した形状の、いわゆる馬蹄形とし、型巻成形コイルの内周面の曲率を、電機子２外周面の曲率よりに小さくした。これにより、固定子スロット４１の巻線占有スペースを余すことなく界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６で充填させることができる。よって、巻線線径ならびに必要ターン数を維持したまま界磁巻線を小さく形成することができる。ここで、型巻成形コイルの内周の幅の寸法、つまり２つの平面ストレート部間の幅の寸法をＬ２と定義する。

型巻成形コイルは、隣りあう巻線を密着させて巻線できるので、通常行われている鉄心に巻線を自動巻線機で巻装する方式（直巻き方式）に対し、固定子スロット４１の巻線有効面積あたりの巻線の占有度合いを約２０％改善でき、巻線の緩みが発生しにくいため、コイルの低電気抵抗化，コンパクト化に有効な巻線工法である。

次に、この型巻成形コイルの作製方法について、以下、説明する。まず、コイル型に巻線導体を順序よく整列させて巻装し、その後、コイル端部は別の治具を用いて外周側に押し出すようにして成形する。巻線成形後に、コイル型を型巻成形コイルから取り出してもよいが、予め、巻線導体表面に融着性を有する樹脂を塗布した巻線線材を用いて、通電または炉内での熱処理を行えば、巻線同士を完全に固着，固定することができる。そして、コイル成形後のコイル外形寸法のばらつきを小さくすることにより、組立精度を高めることができる。また、型巻成形コイル全体をワニスに浸す、もしくはワニス滴下を行って固定する方法も採ることもできる。

本実施の形態では、界磁巻線ａ５に型巻成型コイルを適用した例を説明したが、本発明の主旨は、コイルの形態に固執することなく、密着した巻線であればよく、他に絶縁ボビンにコイルを巻き回したコイルボビンの形態も適用できる。

図５に本発明に係わる固定子の組立状況（１）（軸方向からみた固定子１の正面図）を示す。固定子１の組立状況（１）は大きく２段階で構成される。まず、主磁極部８の磁極片外周側より界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６を取り付け、その後、継鉄部９−ａ，９−ｂにより主磁極部８の外周側の楔形状部分を側方から挟み込んで組み立てる。

また、分割コア（主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂ）の組立方向が、固定子鉄心３の軸方向に対し、側方としたことで、コア接合部（主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂとの接合部）とコイル端部とが干渉せず、さらに、型巻成形コイルの平面ストレート部に沿って組み立てることができ、固定子スロット４１の巻線スペースを有効に使用することができる。界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６をコンパクトに作製することにより巻線占積率（巻線断面積／スロット内巻線面積）を高めることができる。結果として、銅損の低減およびモータ内部を通過する気流の流れるスペースを十分確保することができ空力性能が向上する。

ここで、主磁極部８の部位を、内周側から、内側で電機子２を保持し外側で界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６を保持するための電機子保持部，界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６を保持するための界磁巻線保持部，継鉄部９−ａ，９−ｂと接合するための継鉄部接合部とする。界磁巻線保持部の幅の寸法をＬ１、継鉄部接合部の外周端部の幅の寸法をＬ３、継鉄部接合部の幅の寸法をＬ４と定義する。

そして、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ４でかつＬ１≒Ｌ２であるのが好ましい。これにより、固定子スロット４１の巻線占有スペースを余すことなく界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６で充填させることができる。よって、巻線線径ならびに必要ターン数を維持したまま界磁巻線を小さく形成することができる。また、Ｌ１≧Ｌ３であるのが好ましい。つまり、主磁極部８の界磁巻線保持部よりも外周側の幅は、界磁巻線保持部の幅を超えないようにする、つまり、主磁極部８の界磁巻線保持部よりも外周側の幅は、界磁巻線保持部で最大となるのが好ましい。これにより、主磁極部８の磁極片外周側より、固定子スロット４１の巻線占有スペースを余すことのないように予め形成された界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６を、外周側から主磁極部８に挿入して取り付けることができる。

図６に本発明に係わる固定子の組立状況（２）を示す。図６は、図５における主磁極部８ならびに継鉄部９−ａ，９−ｂの嵌め合い部（接合部）の詳細図であり、分割した固定子鉄心３の嵌め合い部の固定方法について説明する。図６（ａ）は、主磁極部８ならびに継鉄部９−ａ，９−ｂの嵌め合い部（接合部）の軸方向からみた正面図であり、図６（ｂ）は、主磁極部８ならびに継鉄部９−ａ，９−ｂの嵌め合い部（接合部）の斜視図である。

楔形状部は、継鉄部９−ａ，９−ｂの略コの字形状の腕部の中心線よりも、内周寄りに形成した。その結果、楔形状部よりも外側の接合面は、継鉄部９−ａ，９−ｂの中心線に対してほぼ垂直な垂直面１９とした。ここで、継鉄部９−ａ，９−ｂの中心線の方向は、主磁極部８の楔形状の凹部に継鉄部９−ａ，９−ｂの楔形状の凸部を挿入する組み立て方向（側方向）となる。継鉄部９−ａ，９−ｂの中心線に対して楔形状の外周側テーパ部１８のなす角度を、継鉄部９−ａ，９−ｂの中心線に対して楔形状の内周側テーパ部１７のなす角度と異ならせ、大きくした。継鉄部９−ａ，９−ｂの中心線に対して楔形状の内周側テーパ部１７のなす角度は、０度よりも大きい角度である。また、楔形状の頂点も、継鉄部９−ａ，９−ｂの中心線よりも、内周側に形成した。これにより、外周側テーパ部１８の面積を確保できる。

さらに、主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂの接合部である楔形状部は、主磁極部８の界磁巻線保持部よりも主磁極部８の中心線側（主磁極部８の幅方向内側）に形成した。継鉄部９−ａと継鉄部９−ｂの分割位置である楔形状部の頂点部も、主磁極部８の界磁巻線保持部よりも主磁極部８の中心線側（内側）に形成した。これにより、主磁極部８の磁極片外周側より、固定子スロット４１の巻線占有スペースを余すことのないように予め形成された界磁巻線ａ５，界磁巻線ｂ６を、外周側から主磁極部８に挿入して取り付けることができる。尚、主磁極部８の中心線とは、幅方向に略対称な形状を有する主磁極部８の幅方向の中間を形成する線であり、あるいは、電機子２のシャフト４の軸心を通る線である。例えば、主磁極部８の中心線は、継鉄部接合部の幅方向の中間を通り、界磁巻線保持部の幅方向の中間を通り、電機子保持部の幅方向の中間を通る。また、主磁極部８の中心線は、２つの主磁極部８を上下に配置して左右から２つの継鉄部９−ａ，９−ｂで挟み込んで固定子鉄心３を形成した状態では、固定子鉄心３の幅方向（左右方向）の中心線となる。

主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂの楔形状の締結部（接合部）に、つまり内周側テーパ部１７および外周側テーパ部１８のそれぞれの中間部に、切欠き凹１３，切欠き凸部１４を設け、コア（主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂ）の締結後に切欠き嵌め合い部１１を形成することによって、コア同士を固定し、コア同士の締結力を高めた。主磁極部８に切欠き凹１３を設け、継鉄部９−ａ，９−ｂに切欠き凸部１４を設けてもよいし、逆に、主磁極部８に切欠き凸部１４を設け、継鉄部９−ａ，９−ｂに切欠き凹１３を設けてもよいし、主磁極部８の内周側または外周側の一方に切欠き凹１３を設け、他方に切欠き凸部１４を設け、その切欠き凹１３および切欠き凸部１４に対向するように、継鉄部９−ａ，９−ｂの内周側または外周側の一方に切欠き凸部１４を設け、他方に切欠き凹１３を設けてもよい。切欠き凸部１４の高さは、継鉄部９−ａ，９−ｂのテーパ面（接合面）を基準にすると１〜数mm程度が好ましい。切欠き凸部１４の幅は、１cm程度であるのが好ましい。切欠き凸部１４の上面は、継鉄部９−ａ，９−ｂのテーパ面と略平行であるのが好ましい。切欠き凸部１４を三角形状としてもよい。そして、切欠き凸部１４のうち楔形状の頂点側を先端側、楔形状の頂点と反対側を根元側と定義すると、切欠き凸部１４の根元端面は、継鉄部９−ａ，９−ｂのテーパ面に対して略９０°であるのが好ましい。その結果、切欠き凸部１４の根元端面は、継鉄部９−ａ，９−ｂの略コの字形状の腕部の中心線よりも、楔形状の頂点と反対側に立った角度となる。これにより、嵌め合いを実現できる。また、本実施の形態では、切欠き凹１３，切欠き凸部１４を一箇所ずつ設けたが、必要な締結力に応じて、その個数を増減すればよい。切欠き凹１３，切欠き凸部１４を増すほど、分割したコア同士の締結力を高めることができる。また、切欠き凹１３，切欠き凸部１４の深さも、締結力に影響するが、鉄心材が電磁鋼板であれば、切欠き凹１３，切欠き凸部１４の深さを少なくとも１００μｍ以上とすれば、分割したコア同士の締結力を十分確保できる。切欠き嵌め合い部１１により主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂを接合するため、主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂの接合面に別部材を用いることなく固定子鉄心３の剛性を保ち、モータ回転駆動時にも振動，騒音の小さい整流子モータなどを提供できる。切欠き凹１３，切欠き凸部１４の深さが深いほど、分割したコア同士の締結力を高めることができる。これにより、主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂの接合面に別部材を用いることなく固定子の剛性を保つことができる。ただし、この切欠き凹１３および切欠き凸部１４は、必須の構成ではない。

さらに、楔形状の嵌め合い部に内周側テーパ部１７，外周側テーパ部１８を設け、楔形状の頂点部では、寸法公差として、主磁極部８の凹部形状よりも継鉄部９−ａ，９−ｂの凸部形状を若干小さくし、空隙２０を設けた。これにより、接合部の寸法公差を小さく設定できるため、主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂとの密着度が高められ、密着度の不足による磁気抵抗の増加を抑制できる。干渉部分があると、組立公差の関係できちんと組みたたない場合があり、嵌め合い部にあえて微小な空隙２０を設け組立時の精密さを高めた。さらに、微小な空隙２０を設けたことにより、嵌め合い部分のバネ効果も期待できる。空隙２０は、切欠き嵌め合い部１１（切欠き凹１３，切欠き凸部１４）から楔形状の頂点部に至るまでの間に設け、楔形状の頂点部へ向かうにつれて大きくするのが好ましい。

図７に本発明に係わる固定子の組立状況（３）（軸方向からみたモータケース６０に嵌め込まれた固定子１の正面図）を示す。固定子１の外形寸法を、モータケース６０の内面寸法よりも若干大きくし、円筒形状のモータケース６０に、固定子１を圧入または焼嵌めなどの固定手段を用いて、固定子１を固定した。この際、固定子鉄心３に図中矢印の方向より圧縮応力が加わり、楔形状の締結部分の接合をよりいっそう強固にできるので、モータ回転に伴う振動に対しても、コア締結部分の緩みの発生を防止することが可能となり、信頼性の高い整流子モータを得ることができる。これにより、主磁極部８と継鉄部９−ａ，９−ｂの接合面に別部材を用いることなく固定子の剛性を保つことができる。

なお、本実施例では、２極の整流子モータを例に説明したが、４極、さらに多極の場合においても、本発明の形態を踏襲することにより、同じ効果を奏することはいうまでもない。

本発明の整流子モータは、電気掃除機の電動送風機に利用可能である。

１ 固定子
２ 電機子
３ 固定子鉄心
４ シャフト
５ 界磁巻線ａ
６ 界磁巻線ｂ
８ 主磁極部
９ａ，９ｂ 継鉄部
１０ 電機子巻線
１１ 切欠き嵌め合い部
１２ 主磁極先端部
１３ 切欠き凹
１４ 切欠き凸部
１５，２０ 空隙
１６ 留め具
１７ 内周側テーパ部
１８ 外周側テーパ部
１９ 垂直面
２１ａ 反出力側軸受
２１ｂ 出力側軸受
３０ａ，３０ｂ ブラシ装置
３１ カーボンブラシ
３２ ブラシ加圧用ばね
３５ 整流子
４１ 固定子スロット
５０ ファン
５１ ディフューザ
６０ モータケース
６１ ファンケーシング
６２ エンドブラケット
９０ 集塵室
９１ ホース継ぎ手
９２ 紙パック
９３ モータ室
９４ ファン入口
９５ フィルター部
９７ 制御回路部
９８ 防振ゴム
９９ ファン出口
１００ 電動送風機
２００ 電気掃除機本体

Claims (15)

1. 固定子と前記固定子内を回転する電機子とを備えた整流子モータにおいて、
   前記固定子は、界磁巻線が巻きつけられる主磁極部と前記主磁極部を支持する継鉄部とを備え、
   前記継鉄部は、前記主磁極部の支持部分において分割され、
   前記継鉄部の分割位置は、前記主磁極部の界磁巻線の保持部よりも前記主磁極部の中心線側であることを特徴とする整流子モータ。
2. 請求項１の整流子モータにおいて、
   前記主磁極部の支持部分の位置は、前記主磁極部の界磁巻線の保持部よりも前記主磁極部の中心線側であることを特徴とする整流子モータ。
3. 請求項１または請求項２の整流子モータにおいて、
   前記主磁極部の支持部分の形状は、外周側と内周側のそれぞれがテーパ状となった楔形状であることを特徴とする整流子モータ。
4. 請求項３の整流子モータにおいて、
   前記主磁極部および前記継鉄部の楔形状の接合面に凹凸を設けたことを特徴とする整流子モータ。
5. 請求項３の整流子モータにおいて、
   前記主磁極部および前記継鉄部の楔形状の接合面に嵌め合い手段を設けたことを特徴とする整流子モータ。
6. 請求項５の整流子モータにおいて、
   前記主磁極部および前記継鉄部の楔形状の接合面の嵌め合い手段から頂点部分にかけて空隙を設けたことを特徴とする整流子モータ。
7. 請求項３の整流子モータにおいて、
   前記主磁極部および前記継鉄部の楔形状の頂点部分に空隙を設けたことを特徴とする整流子モータ。
8. 請求項１から請求項７の何れか一項の整流子モータにおいて、
   当該整流子モータは、モータケースの内周面に、圧入または焼嵌めにより固定されることを特徴とする整流子モータ。
9. 請求項１から請求項８の何れか一項の整流子モータにおいて、
   前記界磁巻線は、型巻成形コイルまたは、絶縁ボビンに巻装したボビン巻コイルであり
   前記電機子の外周と対向する少なくとも前記界磁巻線の軸方向端部面の曲率が、前記電機子の外周の曲率より小さいことを特徴とする整流子モータ。
10. 請求項１から請求項９の何れか一項の整流子モータにおいて、
    前記界磁巻線の軸方向に垂直な断面の形状を、略三角形としたことを特徴とする整流子モータ。
11. 固定子と前記固定子内を回転する電機子とを備えた整流子モータにおいて、
    前記固定子は、界磁巻線が巻きつけられる主磁極部と前記主磁極部を支持する継鉄部とを備え、
    複数に分割された継鉄部によって前記主磁極部の界磁巻線の保持部よりも外周側でかつ前記主磁極部の界磁巻線の保持部よりも前記主磁極部の中心線側を挟み込むことによって前記主磁極部を前記継鉄部に支持するように、前記継鉄部を分割したことを特徴とする整流子モータ。
12. 固定子と前記固定子内を回転する電機子とを備えた整流子モータにおいて、
    前記固定子は、界磁巻線が巻きつけられる主磁極部と前記主磁極部を支持する継鉄部とを備え、
    前記固定子は、前記主磁極部の界磁巻線の保持部の外形に沿って予め成形された界磁巻線を前記主磁極部に取り付けた後、複数に分割された継鉄部によって側方から前記主磁極部の端部を挟み込むことによって、作製されることを特徴とする整流子モータ。
13. モータと、前記モータの回転軸に取り付けられたファンとを備えた電動送風機において、
    前記モータは、前記回転軸に連結された電機子と前記電機子を内包する固定子とを備え、
    前記固定子は、界磁巻線が巻きつけられる主磁極部と前記主磁極部を支持する継鉄部とを備え、
    前記継鉄部は、前記主磁極部の支持部分において分割され、
    前記継鉄部の分割位置は、前記主磁極部の界磁巻線の保持部よりも前記主磁極部の中心線側であることを特徴とする電動送風機。
14. 電動送風機を備えた本体と、前記本体に接続されるホースと、前記ホースに接続される管と、前記管に接続される吸口とを備えた電気掃除機において、
    前記電動送風機は、モータと、前記モータの回転軸に取り付けられたファンとを備え、
    前記モータは、前記回転軸に連結された電機子と前記電機子を内包する固定子とを備え、
    前記固定子は、界磁巻線が巻きつけられる主磁極部と前記主磁極部を支持する継鉄部とを備え、
    前記継鉄部は、前記主磁極部の支持部分において分割され、
    前記継鉄部の分割位置は、前記主磁極部の界磁巻線の保持部よりも前記主磁極部の中心線側であることを特徴とする電気掃除機。
15. モータを備えた電気機器において、
    前記モータは、固定子と前記固定子内を回転する電機子とを備え、
    前記固定子は、界磁巻線が巻きつけられる主磁極部と前記主磁極部を支持する継鉄部とを備え、
    前記継鉄部は、前記主磁極部の支持部分において分割され、
    前記継鉄部の分割位置は、前記主磁極部の界磁巻線の保持部よりも前記主磁極部の中心線側であることを特徴とする電気機器。

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