JP2011142711A

JP2011142711A - 整流子モーター及び電気掃除機

Info

Publication number: JP2011142711A
Application number: JP2010000667A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Numakura; 弘沼倉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-01-05
Filing date: 2010-01-05
Publication date: 2011-07-21

Abstract

【課題】回転軸の重量を軽減でき、製造コストを下げることのできる整流子モーターを提供する。
【解決手段】固定子２０の開口部に配置され、電機子鉄心１１に電機子巻線１２が巻かれて構成され、電機子鉄心１１の軸穴に挿入された回転軸４により回動自在の電機子１０と、回転軸４の一端部に設けられ、電機子巻線１２が接続された整流子５と、整流子５に接触するブラシ６とを備え、回転軸４は、少なくとも電機子鉄心１１の軸穴内の部分が断面形状多角形に形成され、電機子鉄心１１の軸穴に圧入して固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、整流子モーターの構造、及びその整流子モーターを備えた電気掃除機に関するものである。

従来の回転電機の電機子鉄心は、所定枚数のコアシートを３つのシートブロックに分割して構成される。コアシートは、薄鋼板をプレス成形したもので、中央部に形成された軸穴の外周側に連通穴が形成され、その連通穴が軸穴と連通している。各シートブロックは、複数枚のコアシートを互いの連通穴同士が一致する様に積層され、且つ周方向に所定角度ずれた状態で重ね合わされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３３６８８６号公報（要約、図１）

前述した従来の技術は、回転軸を電機子鉄心の軸穴に圧入する際に、軸穴周辺の変形部が連通穴に逃げるため、回転軸の圧入荷重を低減でき、電機子鉄心に回転軸を強固に固定できるが、回転軸が棒状であり、回転電機そのものの重量がかなり重かった。
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、回転軸の重量を軽減でき、製造コストを下げることのできる整流子モーター及び電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明に係る整流子モーターは、ハウジングの内周部に設けられた固定子と、固定子の内周部に配置され、電機子鉄心に巻線が巻かれて構成され、電機子鉄心の軸穴に挿入された回転軸により回動自在の電機子と、回転軸の一端部に設けられ、巻線が接続された整流子と、整流子に接触するブラシとを備え、回転軸は、少なくとも電機子鉄心の軸穴内の部分が断面形状多角形に形成され、電機子鉄心の軸穴に圧入して固定されている。

本発明においては、回転軸の少なくとも電機子鉄心の軸穴内の部分が断面形状多角形に形成されているので、重量が棒状の回転軸と比べ軽くなり、そのため、整流子モーターの重量を軽量化できる。また、その回転軸は押し出し加工によって大量生産が可能であり、従来の回転軸の加工に必要であったナール加工やローレット加工が不要であるため、安価な整流子モーターを提供できる。

実施の形態１に係る整流子モーターの概略構成を示す断面図である。実施の形態１に係る整流子モーターの回転軸を示す側面図である。実施の形態１に係る整流子モーターの電機子鉄心の軸穴と回転軸の関係を示す図である。実施の形態１に係る整流子モーターの電機子鉄心の正面と回転軸の断面を示す図である。実施の形態２に係る整流子モーターの電機子鉄心の軸穴、及び軸穴と回転軸の関係を示す図である。実施の形態２の他の形態に係る整流子モーターの電機子鉄心の軸穴、及び軸穴と回転軸の関係を示す図である。実施の形態１、２の他の形態に係る整流子モーターの回転軸を示す図である。実施の形態３に係る電気掃除機の外観を示す図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る整流子モーターの概略構成を示す断面図である。
図中に示す整流子モーター１は、ハウジング２、軸受３、回転軸４、整流子５、ブラシ６、電機子１０、固定子２０などから構成されている。
ハウジング２は、中空有底でほぼ直方体形状のハウジング２ａ及びハウジングエンド２ｂから構成されており、互いの開口部の外周側に形成された鍔部で接合されている。ハウジング２ａ及びハウジングエンド２ｂの各底部のほぼ中央には、軸受３ａと軸受３ｂがそれぞれ設けられており、これら軸受３ａ、３ｂによって回転軸４が回動自在に支持されている。

回転軸４には、積層された電機子鉄心１１が設けられている。この電機子鉄心１１の周方向に設けられたスロットには電機子巻線１２が巻かれ、電機子１０が構成されている。また、回転軸４の一方の端部には、複数の整流子片で構成された整流子５が設けられており、各整流子片には、電機子鉄心１１のスロットに巻かれた電機子巻線１２が接続されている。前述の整流子５には、整流子片を介して電機子巻線１２に電流を供給する二つのブラシ６が接触している。これらブラシ６は、ハウジング２ａに固定されたブラシホルダー７に取り付けられている。

ハウジング２ａの内周部には、電機子１０の外周部と所定の間隙を介して固定子２０が設けられている。この固定子２０の内周部には、互いに対向した二つの磁極片２１が形成されており、これら磁極片２１のそれぞれには界磁巻線２２が巻かれて、磁極が形成されている。界磁巻線２２のそれぞれは、一端が整流子モーター１の端子（図示せず）に接続され、他端がブラシ６に接続されている。

次に、前述した回転軸４の構造について図２〜図４を用いて説明する。
図２は実施の形態１に係る整流子モーターの回転軸を示す側面図、図３は実施の形態１に係る整流子モーターの電機子鉄心の軸穴と回転軸の関係を示す図、図４は実施の形態１に係る整流子モーターの電機子鉄心の正面と回転軸の断面を示す図である。
実施の形態１における回転軸４は、例えば図２に示すように、全長に対して長さＬの部分の断面形状が多角形である三角形（以下、「三角軸部４ａ」という）に形成され、その三角軸部４ａを除く両端部の断面形状は円形に形成されている。三角軸部４ａの長さＬは、例えば、軸受３ｂの電機子鉄心１１側の面と整流子５の電機子鉄心１１側の面との間隔より若干短い長さである。また、三角軸部４ａの大きさは、図３に示すように、三角軸部４ａの中心から各角部までの寸法をＲ１、電機子鉄心１１の軸穴１１ａの半径をＲ２とした場合に、Ｒ１＞Ｒ２の関係になっている。また、回転軸４の三角軸部４ａの断面積は、回転軸４の円形部分の断面積より小さく、つまり、電機子鉄心１１の軸穴１１ａの面積よりも小さくなっている。

回転軸４を電機子鉄心１１に取り付ける場合、プレス加工によって、積層された電機子鉄心１１の軸穴１１ａに回転軸４を圧入する。この時、図４に示すように、三角軸部４ａの各角部が電機子鉄心１１の軸穴１１ａの内壁に径方向に食い込み、回転軸１１が電機子鉄心１１に固着される。

以上のように実施の形態１においては、回転軸４の全長のうち軸受３ｂと整流子５との間に位置する中間部分を三角形状の三角軸部４ａとしたので、重量が棒状の回転軸と比べ軽くなり、そのため、整流子モーター１の重量を軽量化できる。

また、三角軸部４ａを有する回転軸４は押し出し加工によって大量生産が可能であり、従来の回転軸の加工に必要であったナール加工やローレット加工が不要であるため、安価な整流子モーター１を提供できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、三角軸部４ａを有する回転軸４を電機子鉄心１１の軸穴１１ａに圧入するようにしたが、実施の形態２は、電機子鉄心１１の軸穴１１ａに溝部を設け、その溝部に回転軸４に設けられた三角軸部４ａの角部を嵌合させるようにしたものである。
図５は実施の形態２に係る整流子モーターの電機子鉄心の軸穴と回転軸の断面を示す図である。なお、図１〜図４で説明した実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。

実施の形態２における電機子鉄心１１の軸穴１１ａには、図５（ａ）に示すように、周方向に等間隔に３箇所、かつ電機子鉄心１１の積層方向に延びて形成された三角形状の溝部１１ｂが設けられている。この溝部１１ｂは、前述した回転軸４の三角軸部４ａの角部（３個）に対応して設けられている。
プレス加工によって、その回転軸４を電機子鉄心１１の軸穴１１ａに圧入した場合、図５（ｂ）に示すように、回転軸４の三角軸部４ａの各角部が軸穴１１ａの溝部１１ｂに嵌合する。

以上のように実施の形態２においては、回転軸４の全長のうち軸受３ｂと整流子５との間に位置する中間部分を三角形状の三角軸部４ａとしたので、重量が棒状の回転軸と比べ軽くなり、そのため、整流子モーター１の重量を軽量化できる。

なお、実施の形態２では、電機子鉄心１１の軸穴１１ａの周方向に設けられた溝部１１ｂを三角形状としたが、これに限定されるものではない。例えば図６（ａ）に示すように、凹状の溝部１１ｃでもよい。この場合も、プレス加工によって、その回転軸４を電機子鉄心１１の軸穴１１ａに圧入した場合、図６（ｂ）に示すように、三角軸部４ａの各角部が軸穴１１ａの溝部１１ｃに嵌合する。

実施の形態１、２では、回転軸４の全長のうち軸受３ｂと整流子５との間に位置する中間部分を三角形状の三角軸部４ａとしたが、これに限定されるものではない。例えば図７（ａ）に示すように回転軸４の中間部分の断面形状が菱形４ｂでもよいし、同図（ｂ）に示すように人文字型４ｃでもよい。
この場合においては、回転軸４の重量が実施の形態１、２と比べより軽くなり、そのため、整流子モーター１の重量もより軽量化できる。また、菱形４ｂあるいは人文字型４ｃを有する回転軸４は押し出し加工によって大量生産が可能であり、従来の回転軸の加工に必要であったナール加工やローレット加工が不要であるため、安価な整流子モーター１を提供できる。

また、実施の形態１、２では、回転軸４の中間部分を三角形状（三角軸部４ａ）、菱形４ｂあるいは人文字型４ｃとしたが、外周面を螺旋状にした回転軸４を用いてもよい。その場合、電機子鉄心１１の軸穴１１ａは円形となる。

また、実施の形態１、２では、回転軸４の全長のうち軸受３ｂの電機子鉄心１１側の面と整流子５の電機子鉄心１１側の面との間の部分を三角軸部４ａ、菱形４ｂあるいは人文字型４ｃとしたが、回転軸４の電機子鉄心１１の軸穴内１１ａの部分を、前述した形状でもよい。

実施の形態３．
図８は実施の形態３に係る電気掃除機の外観を示す図である。
実施の形態３に係る電気掃除機には、前述した実施の形態１、２で説明した整流子モーター１が搭載されている。

図８において、電気掃除機本体３１には、空気を塵埃と共に吸上げる動力としての電動送風機３２が内蔵され、電動送風機３２の上流側には集塵室３３が設けられている。その電動送風機３２は、整流子とブラシとを有する整流子モータ１と整流子モータ１により回転駆動されるファンとからなっている。また、電気掃除機本体３１には、延長目的でホースユニット３４が設けられており、このホースユニット３４を構成するホース３５の一端には電気掃除機本体３１に着脱可能に連結される接続部３６が設けられており、他端に手元ハンドル３７が設けられている。

手元ハンドル３７には延長管３８が着脱可能に連結され、さらに、延長管３８の上流側には床用吸込具３９が着脱可能に連結されている。床用吸込具３９から電動送風機３２の集塵室３３までの間に負圧の吸引風路が形成され、集塵室３３の下流側から排気口（図示せず）の間には排気風路が形成されている。

以上のように実施の形態３においては、電気掃除機本体３１に前述の実施の形態１、２の整流子モータ１を搭載しているので、電気掃除機本体３１の重量が従来のものと比べ軽く、安価な電気掃除機を提供できる。

また、整流子モータ１の軽量化による高効率な運転性能により、高い吸込み仕事率を発揮することができる。

１整流子モーター、２ハウジング、３軸受、４回転軸、５整流子、６ブラシ、７ブラシホルダー、１０電機子、１１電機子鉄心、１１ａ軸穴、
１１ｂ、１１ｃ溝部、１２電機子巻線、２０固定子、２１磁極片、２２界磁巻線、３１電気掃除機本体、３２電動送風機、３３集塵室、３４ホースユニット、
３５ホース、３６接続部、３７手元ハンドル、３８延長管、３９床用吸込具。

Claims

ハウジング内に設けられた固定子と、
前記固定子の開口部に配置され、電機子鉄心に巻線が巻かれて構成され、電機子鉄心の軸穴に挿入された回転軸により回動自在の電機子と、
前記回転軸の一端部に設けられ、前記巻線が接続された整流子と、
前記整流子に接触するブラシとを備え、
前記回転軸は、少なくとも前記電機子鉄心の軸穴内の部分が断面形状多角形に形成され、前記電機子鉄心の軸穴に圧入して固定されていることを特徴とする整流子モーター。
ハウジング内に設けられた固定子と、
前記固定子の開口部に配置され、電機子鉄心に巻線が巻かれて構成され、電機子鉄心の軸穴に挿入された回転軸により回動自在の電機子と、
前記回転軸の一端部に設けられ、前記巻線が接続された整流子と、
前記整流子に接触するブラシとを備え、
前記回転軸は、少なくとも前記電機子鉄心の軸穴内の部分が断面形状多角形に形成され、
前記電機子鉄心の軸穴には、周方向に前記回転軸の多角形の角部に対応して配置され、かつ前記電機子鉄心の積層方向に延びて形成され、前記回転軸の多角形の角部が嵌合された溝部が設けられていることを特徴とする整流子モーター。
前記回転軸の断面形状の多角形は、三角形であることを特徴とする請求項１又は２記載の整流子モーター。
前記回転軸の断面形状の多角形は、菱形であることを特徴とする請求項１又は２記載の整流子モーター。
前記回転軸の断面形状の多角形は、人文字形であることを特徴とする請求項１又は２記載の整流子モーター。
請求項１乃至５の何れかに記載の整流子モーターを備えたことを特徴とする電気掃除機。