JP3752933B2 - 電動工具用モータの回転子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動工具用モータの回転子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動工具用モータの回転子１は、図２に示す如く、ラジアル方向外側に開き軸方向に沿って延びるスロットを少なくとも3つ以上有し、回転軸３に装着される回転子コア２、回転子コア２のスロットとほぼ同一形状のスロットを有し、回転子コア２の軸方向両端面に装着される絶縁材料からなるエンドプレート４、回転子コア２のスロット内に２スロット以上の間隔をもって軸方向に沿って巻回される回転子コイル、回転子コア２のスロット内の回転子コイルの外周に位置する如くスロット内に挿入される絶縁材の板状部材からなるウェッジ５、回転軸３に装着される冷却ファン１０等により構成される。
【０００３】
前記ウェッジ５は、回転子コイルが回転子１の回転により生じる遠心力によって飛散するのを防止するためのものであり、回転子コイルを各スロットに多層にわたり巻回することで回転子コア２の軸方向両側にコイルエンド部７ａ、７ｂが形成される。回転子１にはスロット内に巻回した回転子コイルを形成しているワイヤが回転によるずれを防止するため及び絶縁の強化のためにワニス処理を施している。各回転子コイルは総て整流子８に接続されており、モータの運転に際し整流子８より回転子コイルに電流が流れ、回転子コイルには抵抗損失による発熱が生じる。この回転子コイルの発熱を効率よく放出させるため、回転軸３上に冷却ファン１０が装着されており、回転子１と同期して回転する。冷却ファン１０により生じた気流は、図４に示す如く、ハウジング１２に設けられた吸気口１３と排気口１４を介してモータに流れ、モータの発熱を外部に放出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
コイルエンド部７ａ、７ｂにおけるエンドプレート４の近辺の最大外径部Ａ−Ａを回転軸３に対し垂直に切断すると、図３に示す如く、回転子コイルの切断面は回転軸３に対して放射状に複数の凹凸部１５ａ、１５ｂを形成するようになる。凹凸部１５ａ、１５ｂは回転子コイルの巻回時に、先に巻回された回転子コイルに対し次のスロットに回転子コイルを巻回する時、先に巻回した回転子コイルを乗り越えて巻回するため、先に巻回した回転子コイルを乗り越える分回転子コイルが軸方向に長くなることにより形成される。この凹凸部１５ａ、１５ｂをなすコイルエンド部７ａ、７ｂの最大外径の範囲は、回転子コア２の外径の大きさにもよるが、例えば回転子コア２の外径が３０〜３５ｍｍの場合ではエンドプレート４よりおよそ３ｍｍ〜５ｍｍの軸方向長さを有する。凹凸部１５ａ、１５ｂは回転子コイルの放熱面になっており、回転子１が回転することにより、モータ運転時の回転子コイルの抵抗損失による発熱を放熱する重要な働きを持つ。
【０００５】
一方図4に示す如く、冷却ファン１０により生じた気流は同時に切削粉等の粉塵をも吸引するため、気流によってモータ内に運ばれた粉塵の一部は固定子１１と回転子１の隙間に流れ込み、その際一部はコイルエンド部７ａ、７ｂに衝突する。コイルエンド部７ａ、７ｂにおける両側エンドプレート４近辺のコイルエンド部７ａ、７ｂの最大外径部では、凸部１５ａの周速が最も速いため粉塵の衝突エネルギーが大きく、ワニスを含浸させて固めた従来の電動工具用モータでは、長時間の運転により凸部１５ａの回転子コイルが摩耗し、ひいては断線に至るという問題が生じる。
【０００６】
この問題に対し、図３に示すコイルエンド部７ａ、７ｂの最大外径部の断面Ａ−Ａの凹凸部１５ａ、１５ｂを有する範囲を含むコイルエンド部７ａ、７ｂに液状の熱硬化性樹脂を滴下し、乾燥炉にて樹脂を硬化させた保護膜を形成するものが提案されている。しかし、熱硬化性樹脂の滴下時、樹脂が凹部１５ｂに流れ込んで凹部１５ｂを覆い冷却表面積を減少させて回転子コイルの温度を上昇させてしまう。また、前記樹脂の粘性を高め、浸透性を低下させ流れにくくすることも考えられるが、粘性を高めると凸部１５ａのみに樹脂が付着して凸部１５ａの外周を覆ってしまい、凹部１５ｂには熱伝導性の悪い空気の層が形成され更なるコイル温度の上昇につながる。
【０００７】
更に、コイルエンド部７ａ、７ｂ全面を覆うように前記ウェッジ５を回転子コア２の両端面から突出して延ばし、粉塵からコイルエンド部７ａ、７ｂを保護する機構が提案されている。しかし、この機構でもウェッジ５がコイルエンド部７ａ、７ｂの表面の大部分を覆ってしまうため、冷却ファン１０による気流により冷却されるコイルエンド部７ａ、７ｂの表面の面積が少なくなり、ワニスのみの場合より放熱性が低下することは避けられず、冷却効果が悪くなる。このような冷却性能の低下によるコイル温度の上昇は、電動工具の耐久性能を低下させるばかりでなく、熱によるモータ損失の増加により電動工具のエネルギー効率が悪くなるという問題を生じる。
【０００８】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、回転子コイルの冷却性能を低下させることなく粉塵による回転子コイルの損傷を防止し、併せてモータの効率向上と耐久性の向上を図ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、 前記回転子コイルの回転子コアの両側に位置するコイルエンド部の最大外径部を覆う如く、前記ウェッジの両端を延ばすことにより達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下一実施形態を示す図１を参照して本発明を説明する。本発明回転子は以下に述べるウェッジ５以外は上記した回転子１とほぼ同じであり説明を省略する。
【００１１】
ウェッジ５の両端はコイルエンド部７ａ、７ｂの最大外径部を覆う如く延長して延び、コイルエンド部７ａ、７ｂの形状に沿うことなくすなわち内側に湾曲することなく延びている。ウェッジ５の延び量すなわちエンドプレート４からの突出量は、例えば回転子コア２の外径が３０〜３５ｍｍの回転子１の場合およそ３ｍｍ〜５ｍｍで、コイルエンド部７ａ、７ｂの最大外径部すなわち凸部１５ａ、凹部１５ｂの外側に位置するように延びている。
【００１２】
上記のように構成した結果、冷却ファン１０の気流によりモータ内に運ばれる粉塵は、コイルエンド部７ａ、７ｂの最大外径部との衝突頻度が高くかつ衝突エネルギーが大きくなる凸部１５ａに衝突する恐れがあるが、凸部１５ａに衝突する前にウェッジ５の延長部に衝突することではじき飛ばされるので凸部１５ａを粉塵より保護することができる。またウェッジ５の延長部は内側に湾曲させていないので、コイルエンド部７ａ、７ｂに流れる冷却ファン１０による気流により冷却される表面を覆い隠すこともなくなり、コイルエンド部７ａ、７ｂでの放熱性を妨げることはなく、モータの冷却性能を低下させることがない。凸部１５ａ以外のコイルエンド部については、粉塵は気流の流れにより回転子１と固定子１１の隙間に集中するため回転子コア２付近のコイルエンド以外では衝突する頻度が少ないことと回転子コイルの周速が小さく粉塵の衝突エネルギーが小さいので摩耗は少なく、断線に至ることはない。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、モータ運転時の回転子コイルの発熱を放熱する働きを持つコイルエンド部での放熱性を低下させず、かつ粉塵による回転子コイルの断線を防止することができる。これにより、回転子の耐久性能が向上し電動工具の寿命が延びると共にモータの発熱損失が低減し、モータの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明回転子の一実施形態を示す一部断面側面図。
【図２】従来の回転子の一例を示す一部断面側面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図
【図４】モータ内の気流及び粉塵の流れを示す説明用側面図
【符号の説明】
１は回転子、２は回転子コア、３は回転軸、４はエンドプレート、５はウェッジ、７ａ、７bはコイルエンド部、８は整流子、９はベアリング、１０は冷却ファン、１１は固定子、１２はハウジング、１３は吸気口、１４は排気口、１５ａは凸部、１５ｂは凹部である。

Claims (2)

1. 回転軸に装着され、ラジアル方向外側に開き軸方向に沿って延びたスロットを有する回転子コアと、回転子コアのスロット内に軸方向に沿って巻回される回転子コイルと、回転子コアのスロット内の回転子コイルの外周に位置する如くスロット内に挿入される絶縁材の板状部材からなるウェッジと、回転軸に装着される冷却ファンとを備えた電動工具用モータの回転子であって、
   前記回転子コイルの回転子コアの両側に位置するコイルエンド部の全体を覆うことなくコイルエンド部の最大外径部を覆う如く、前記ウェッジの両端を延ばしたことを特徴とする電動工具用モータの回転子。
2. 回転軸に装着され、ラジアル方向外側に開き軸方向に沿って延びたスロットを有する回転子コアと、回転子コアのスロット内に軸方向に沿って巻回される回転子コイルと、回転子コアのスロット内の回転子コイルの外周に位置する如くスロット内に挿入される絶縁材の板状部材からなるウェッジと、回転軸に装着される冷却ファンとを備えた電動工具用モータの回転子であって、
   前記回転子コイルの回転子コアの少なくとも一側に位置するコイルエンド部の全体を覆うことなくコイルエンド部の最大外径部を覆う如く、前記ウェッジを延ばしたことを特徴とする電動工具用モータの回転子。

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