JP5474039B2 - 電気掃除機用の整流子モータ - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機用の整流子モータに関する。

電気掃除機用の整流子モータは、一般に、３００００〜４５０００ｒ／ｍｉｎという高回転数で使用されるため、電気掃除機用の整流子モータにおける損失の内訳は、ロータの鉄損が支配的となる。この鉄損を減らすためには、ロータコアのティースの長さの短縮と幅の拡大が有効である。一方、整流子モータの高効率化には、占積率（ここでは、スロットの断面積に占める導体面積の割合）を高めることも重要となる。したがって、占積率の向上と鉄損の低減（つまり、ティースの長さの短縮と幅の拡大）とを両立させることが、整流子モータの高効率化に向けた課題となっている。

ティースの長さを短縮するためには、スロット数を増加して、その分１つのスロットに収容する巻線数を減らして整列性を上げればよいが、スロット数の増加は、コイルの始端と終端とを接続する整流子のセグメント数の増加に繋がる。整流子の各セグメントの間隔は、隣接するセグメントにヒュージング（熱カシメ）等により接続した各コイル端間の絶縁性確保のため、ある一定の距離が必要である。一方、整流子の外径は小さい程機械損が低減できるので、現状既に隣接するセグメント間の距離は絶縁性を確保可能な限界近くまで小さくなっているのが一般的であり、セグメント数の増加は困難である。

整流子モータの効率を向上させる技術としては、例えば、ロータのスロットの内側に多数個のリブを設け、これらのリブの間にロータの巻線を一列に巻くことで占積率を高め、高効率化を図る技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、例えば、スロットを軸方向から見て径方向に長い略長方形形状に形成し、セグメント導体（巻線に相当）がスロット内で径方向に並ぶように配置することにより占積率を高め、さらに、セグメント数（２１個）に対してスロット数を増加させた（６３個）構成が開示されている（例えば、特許文献２）。

特開平０３−２６５４５４号公報 特開２００８−２８３８４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、スロット内にリブを設けた分だけ占積率が低下するため、高効率化に対する効果が小さい、という問題があった。また、巻線工程において１つのスロット開口部に対して複数のリブ間に巻線を案内する必要があり生産性が悪い、という問題があった。

また、特許文献２に記載された技術では、略Ｕ字状に形成された各セグメント導体の端部をスロット間で電気的に接続（溶接）してコイルを形成するようにしているため、接合箇所が多く生産性が悪い、という問題があった。特に、電気掃除機用の整流子モータでは、１つのコイルを形成する際に、５ターン以上の重ね巻が必要であり、接合箇所が極めて多くなるため、電気掃除機用の整流子モータへの適用は困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高効率化と高い生産性とを両立可能な電気掃除機用の整流子モータを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる電気掃除機用の整流子モータは、フレームに固定されて界磁の役割を有するステータと、前記ステータの内側に空隙を介して対向配置され、シャフトにより回転自在に支持されて電機子の役割を有するロータとを具備した電気掃除機用の整流子モータであって、前記ロータは、前記シャフトの軸方向に電磁鋼板を複数枚積層固着してなり、巻線が径方向に一列に並び収納される複数のスロットが周方向外周部に沿って等間隔に形成されるロータコアと、前記ロータコアと共に前記シャフトに固定され、前記スロット数の１／ｎ（ｎは２以上の整数）のセグメントに周方向外周部に沿って等間隔に分割形成された整流子片を複数有して構成される整流子と、互いに所定のスロット間隔離れた一対の前記スロットに渡って前記巻線が所定回数巻回されて１つのコイルが形成され、１スロット間隔で巻回されてｎ個の前記コイルを形成する１本の前記巻線が互いに隣接する前記セグメント間に接続され形成された前記スロット数の１／ｎの電機子巻線と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電気掃除機用の整流子モータの高効率化と高い生産性とを両立することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータを適用したブロワモータの概略構成を示す縦断面図である。 図２は、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータのロータコアの横断面図である。 図３は、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータの整流子の横断面図である。 図４は、図２に示すロータコアのスロット付近の拡大図である。 図５は、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータの巻線結線図である。 図６は、実施の形態２にかかる電気掃除機用の整流子モータの巻線結線図である。 図７は、実施の形態３にかかる電気掃除機用の整流子モータにおけるロータコアのスロット付近の拡大図である。 図８は、実施の形態４にかかる電気掃除機用の整流子モータにおけるロータコアのスロット付近の拡大図である。 図９は、従来の整流子モータのロータコアの横断面図の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる電気掃除機用の整流子モータについて説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータを適用したブロワモータの概略構成を示す縦断面図である。ブロワモータ１は、大きく分けて、吸い込む力を生むブロワ部２と、そのブロワ部２を駆動する整流子モータ３との２つのユニットからなる。

ブロワ部２は、複数の翼を備えたファン４と、ファン４を覆い、通流する空気を整流子モータ３へ案内するファンガイド５を備え構成される。

整流子モータ３は、フレーム６に固定されて界磁の役割を有するステータ７と、ステータ７の内側に空隙を介して対向し、回転して電機子の役割を有するロータ８とからなる。

ステータ７は、電磁鋼板を複数枚積層固着してなるステータコア９に界磁巻線１０が巻装されて構成される。界磁巻線１０に電流を流すことによってステータ７の内側に磁界を発生させる。なお、電源が直流の場合は永久磁石を用いることで磁界を発生させても良い。その場合は、ステータコア９を永久磁石に入れ替えて界磁巻線１０を廃した構成となる。

ロータ８は、中心にシャフト１１を備えてその周りに電磁鋼板を複数枚積層固着してなるロータコア１２および整流子１３が固定され、ベアリング１４，１５を介してフレーム６に回転自在に支持される。シャフト１１のブロワ部２側の端部１６にはファン４が固定されており、ロータ８の回転に伴ってファン４が駆動される。ロータコア１２には巻線が巻装されて複数のコイルが形成され、電機子巻線１７が形成される。

フレーム６に保持され、バネで整流子１３に押し付けられた１対のブラシ１９は、電源（図示せず）に接続されており、整流子１３を介して電機子巻線１７に電流（電機子電流）を供給する。

ステータ７が発生する磁界と電機子電流とによりロータ８に回転トルクが発生する。ロータ８の回転方向を一定にするため、ロータ８の位相に合わせて電機子電流の流れる向きが切り替わるように、電機子巻線１７を形成する巻線の始端（巻き始めの端末）および終端（巻き終わりの端末）とセグメント１８とがヒュージング（熱カシメ）等により結線されている。

図２は、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータのロータコアの横断面図である。また、図３は、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータの整流子の横断面図である。

図２に示すように、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータ３のロータコア１２は、その中心軸にシャフト１１が挿通され、周方向外周部に沿って等間隔に複数のスロット２０と複数のティース２１とが交互に形成されている。図２では、スロット２０およびティース２１がそれぞれ４４個形成された例を示している。スロット２０は、その内壁面に絶縁材２４が施され、巻線３１が径方向に一列に並び収納されるように形成されている。そして、スロット開口部２２に巻線３１の脱落防止用のウェッジ２３を挿入するための溝が施されている。

また、図３に示すように、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータ３の整流子１３は、シャフト１１に挿通固定され、周方向外周部に沿って等角度間隔に複数のセグメント１８に分割形成された整流子片３２を複数有している。各整流子片３２には、巻線３１を結線するためのヒュージング用フック２５が形成されている。図３では、２２個のセグメント１８に分割形成された整流子片３２を２２個有する例を示している。

図４は、図２に示すロータコアのスロット付近の拡大図である。本実施の形態では、ロータコア１２に形成される各スロット２０の幅Ｗは、上述したように、電機子巻線１７を形成する巻線３１が径方向に一列に並び収納されるように形成されている。このスロット２０の幅Ｗは、下式（１）で示すように、絶縁材２４の厚みＴと巻線３１の外径Ｄとの関係式で表すことができる。

Ｗ−２Ｔ＝Ｄ＋α（但し、α＜Ｄ） …（１）

ここで、αは巻線３１を挿入する際の生産性を考慮した余裕代であり、生産時における巻線装置の位置決め精度や巻線３１と絶縁材２４との間の摩擦係数により決まる値である。一般的に、生産時における巻線工程にかけるコストを同じとした場合、巻線装置を高速化するためには位置決め精度を犠牲にする必要がある。つまり、生産性を重視する場合には、αの値を大きくし、高効率化を重視して占積率を向上させる場合には、αの値を小さくする。このαの値は、例えば、巻線３１の外径Ｄの１０〜２０％程度とすればよい。

このように、スロット２０を巻線３１が径方向に一列に並び収納されるように形成することにより、巻線工程において容易に各スロット２０に巻線３１を隙間が少なく配置することができ、従来あった巻線位置の不規則さによる無駄な隙間が無くなるので、占積率を向上させることができる。また、隙間が占めていた隙間を詰める分、スロット２０の幅Ｗも小さくなるので、ティース２１の幅を大きくすることができる。その反面、スロット２０に収納する巻線３１の巻回数が等しい場合には、スロット２０の長さＬが長くなる、すなわち、ティース２１の長さが長くなることとなる。

したがって、本実施の形態では、整流子１３のセグメント１８の数Ｎ１とスロット２０の数Ｎ２との比を、下式（２）で示すような比とする。

Ｎ１／Ｎ２＝１／ｎ（但し、ｎは２以上の整数） …（２）

このように、スロット数Ｎ２をセグメント数Ｎ１のｎ倍とすれば、スロット数Ｎ２とセグメント数Ｎ１とが等しい場合に比べて、１スロットあたりの巻線３１の収納数を１／ｎとすることができ、スロット２０の長さ、すなわち、ティース２１の長さも略１／ｎとすることができる。一方で、ティース２１の幅も略１／ｎとなるので、一概にｎの値が大きい方がよいというものではない。したがって、ティース２１の長さおよび幅が鉄損に与える影響を考慮して、ｎの値を設定すればよい。なお、このｎの値は、巻線３１の外径Ｄの大きさによっても最適な値が異なる。例えば、巻線３１の外径Ｄが小さい場合には、ｎの値を大きくする、すなわち、スロット２０の数Ｎ２を増加させ、巻線３１の外径Ｄが大きい場合には、ｎの値を小さくする、すなわち、スロット２０の数Ｎ２を減少させるようにすればよい。

つぎに、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータ３における巻線３１の配結線について、図５を参照して説明する。図５は、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータの巻線結線図である。

図５に示す例では、整流子１３のセグメント数Ｎ１＝８、ロータコア１２のスロット数Ｎ２＝２４である場合、つまり、セグメント数Ｎ１とスロット数Ｎ２との比Ｎ１／Ｎ２が１／３、すなわち、上式（２）においてｎ＝３である場合の巻線結線図を示している。また、図５（ａ）では全ての巻線３１（３１−１〜３１−８）の結線図を示し、図５（ｂ）ではセグメント１８−１から１８−２に至る巻線３１−１の結線を抜粋して記載している。なお、図５において、実線で示す各巻線３１−１〜３１−８の経路は、整流子１３側から各スロット２０に入る経路を示し、破線で示す各巻線３１−１〜３１−８の経路は、各スロット２０から整流子１３側に抜ける経路を示している。

本実施の形態では、以下に示す経路で巻線３１−１をロータコア１２に巻回する。なお、以下の説明では、互いに隣接する各スロット２０の周方向中心間の間隔を、「１スロット間隔」としている。例えば、セグメント１８−１から線を辿ると、まず、巻線３１−１は、整流子１３側からスロット２０−１を通り、その後、所定のスロット間隔（ここでは、９スロット間隔）離れたスロット２０−１６を通り整流子１３側に抜ける経路を所定回数巻回される。つぎに、巻線３１−１は、整流子１３側からスロット２０−２を通り、その後、所定のスロット間隔離れたスロット２０−１７を通り整流子１３側に抜ける経路を所定回数巻回される。つぎに、巻線３１−１は、整流子１３側からスロット２０−３を通り、その後、所定のスロット間隔離れたスロット２０−１８を通り整流子１３側に抜ける経路を所定回数巻回されて、セグメント１８−２に至る。この一連の巻回により、スロット２０−１とスロット２０−１６との間、スロット２０−２とスロット２０−１７との間、およびスロット２０−３とスロット２０−１８との間に渡る３つのコイルが形成される。

つまり、図５に示す例では、巻線３１−１の始端をセグメント１８−１に接続し、スロット２０−１およびスロット２０−１６を渡る配線経路と、スロット２０−２およびスロット２０−１７を渡る配線経路と、スロット２０−３およびスロット２０−１８を渡る配線経路とをそれぞれ所定回数巻回して３つのコイルを形成し、巻線３１−１の終端をセグメント１８−２に接続する。この一連の配結線を各セグメント間毎に実施することにより、スロット数Ｎ２の１／ｎ個、つまり、セグメント数Ｎ１と同数（ここでは、８個）の電機子巻線が形成され、ロータコア１２への各巻線３１−１〜３１−８の巻線工程が完了する。

なお、例えば、上式（２）においてｎ＝２である場合には、各セグメント間毎に、２つのコイルが形成され、上式（２）においてｎ＝４である場合には、各セグメント間毎に、４つのコイルが形成される。つまり、各セグメント間毎に、ｎ個のコイルを形成するようにすれば、セグメント数Ｎ１を増加させることなく、スロット数Ｎ２を増加させることができる。

また、本実施の形態では、図５に示すように、１つのスロット２０に２つのコイルを形成する巻線３１が収納されるので、１つのコイルを形成するための巻回数は、１つのスロット２０に収納すべき最適な値の１／２とすればよい。

なお、図５に示す例では、各巻線３１を所定回数巻回してコイルを形成する一対の各スロット２０間の間隔を９スロット間隔としたが、これに限るものではなく、スロット数Ｎ２の１／２程度の値とすれば、効率的に回転トルクを発生させることができるのでより好ましい。

以上説明したように、実施の形態１の電気掃除機用の整流子モータによれば、ロータコアに形成される各スロットを巻線が径方向に一列に並び収納されるように形成するようにしたので、巻線工程において容易に各スロットに巻線を配線することができ、且つ、占積率を向上させることができる。

また、整流子のセグメント数Ｎ１とロータコアのスロット数Ｎ２の比をＮ１／Ｎ２＝１／ｎ（ｎは２以上の整数）とし、スロット数Ｎ２をセグメント数Ｎ１のｎ倍とすることにより、スロット数Ｎ２とセグメント数Ｎ１とが等しい場合に比べて、１スロットあたりの巻線の収納数を１／ｎとすることができ、スロットの長さ、すなわち、ティースの長さも略１／ｎとすることができる。したがって、ティースの長さおよび幅が鉄損に与える影響を考慮してｎの値を設定すれば、電気掃除機用の整流子モータにおける損失の大半を占める鉄損の低減により、占積率の向上と併せて、更なる高効率化を図ることが可能となる。

また、互いに所定のスロット間隔離れた一対のスロットに渡って巻線が所定回数巻回されて１つのコイルが形成され、１スロット間隔で巻回されてｎ個のコイルを形成する１本の巻線を、互いに隣接するセグメント間に接続して電機子巻線を形成するようにしたので、この一連の配結線を各セグメント間毎に実施することにより、スロット数Ｎ２の１／ｎ個、つまり、セグメント数Ｎ１と同数の電機子巻線が形成され、ロータコアの巻線工程が完了するので、各スロットへの配線の容易性と併せて、高い生産性を実現することが可能となる。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、１つのスロットに２つのコイルを形成する巻線を収納する構成について説明したが、１つのスロットに収納すべき最適な巻回数が奇数である場合には、１つのスロットに収納する２つのコイルの巻線の巻回数を同数に分割できない。本実施の形態では、１つのスロットに１つのコイルを形成する巻線を収納し、１つのスロットに収納すべき最適な巻回数が奇数であっても対応可能な構成について説明する。なお、実施の形態２にかかる電気掃除機用の整流子モータのロータコアのスロットは、実施の形態１と同一構成であるので、ここでは説明を省略する。

本実施の形態では、整流子１３のセグメント１８の数Ｎ１とスロット２０の数Ｎ２との比を、下式（３）で示すような比とする。

Ｎ１／Ｎ２＝１／（２ｍ）（但し、ｍは１以上の整数） …（３）

つぎに、実施の形態１にかかる電気掃除機用の整流子モータ３における巻線３１の配結線について、図６を参照して説明する。図６は、実施の形態２にかかる電気掃除機用の整流子モータの巻線結線図である。

図６に示す例では、整流子１３のセグメント数Ｎ１＝８、ロータコア１２のスロット数Ｎ２＝３２である場合、つまり、セグメント数Ｎ１とスロット数Ｎ２との比Ｎ１／Ｎ２が１／４、すなわち、上式（３）においてｍ＝２である場合の巻線結線図を示している。また、図６（ａ）では全ての巻線３１（３１−１〜３１−８）の結線図を示し、図６（ｂ）ではセグメント１８−１から１８−２に至る巻線３１−１の結線を抜粋して記載している。なお、図６において、実線で示す各巻線３１−１〜３１−８の経路は、整流子１３側から各スロット２０に入る経路を示し、破線で示す各巻線３１−１〜３１−８の経路は、各スロット２０から整流子１３側に抜ける経路を示している。

本実施の形態では、以下に示す経路で巻線３１−１をロータコア１２に巻回する。例えば、セグメント１８−１から線を辿ると、まず、巻線３１−１は、整流子１３側からスロット２０−１を通り、その後、所定の奇数スロット間隔（ここでは、１３スロット間隔）離れたスロット２０−２０を通り整流子１３側に抜ける経路を所定回数巻回される。つぎに、巻線３１−１は、整流子１３側からスロット２０−３を通り、その後、所定の奇数スロット間隔離れたスロット２０−２２を通り整流子１３側に抜ける経路を所定回数巻回されて、セグメント１８−２に至る。この一連の巻回により、スロット２０−１とスロット２０−２０との間、およびスロット２０−３とスロット２０−２２との間に渡る２つのコイルが形成される。

つまり、図６に示す例では、巻線３１−１の始端をセグメント１８−１に接続し、スロット２０−１およびスロット２０−２０を渡る配線経路と、その配線経路から２スロット間隔離れたスロット２０−３およびスロット２０−２２を渡る配線経路とをそれぞれ所定回数巻回して２つのコイルを形成し、巻線３１−１の終端をセグメント１８−２に接続する。この一連の配結線を各セグメント間毎に実施することにより、ロータコア１２への各巻線３１−１〜３１−８の巻線工程が完了する。

なお、例えば、上式（３）においてｍ＝１である場合には、各セグメント間毎に、１つのコイルが形成され、上式（３）においてｍ＝３である場合には、各セグメント間毎に、３つのコイルが形成される。つまり、各セグメント間毎に、ｍ個のコイルを形成するようにすれば、セグメント数Ｎ１を増加させることなく、スロット数Ｎ２を増加させることができる。

本実施の形態では、上式（３）に示すように、スロット数Ｎ２は偶数となる。したがって、互いに所定の奇数スロット間隔離れた一対のスロットに渡って巻線３１が所定回数巻回されて１つのコイルが形成され、２スロット間隔で巻回されてｍ個のコイルを形成する１本の巻線３１を、互いに隣接するセグメント１８間に接続して電機子巻線を形成することにより、スロット数Ｎ２の１／（２ｍ）個、つまり、セグメント数Ｎ１と同数の電機子巻線が形成され、１つの電機子巻線に対してｍ個のコイルが形成されるので、スロット数Ｎ２のｍ／（２ｍ）個、つまり、スロット数Ｎ２の１／２のコイルが形成される。つまり、各スロット２０は、整流子１３側から各スロット２０に入る経路、あるいは、各スロット２０から整流子１３側に抜ける経路のいずれか一方となり、各スロット２０に対する巻線工程は、それぞれ１回で完了する。

つまり、図６に示すように、１つのスロット２０に１つのコイルを形成する巻線３１が収納されるので、１つのスロット２０に収納すべき最適な巻回数が奇数であっても対応可能であり、また、１つのスロット２０に対して２つのコイルを形成する巻線３１を収納する実施の形態１よりも高い生産性を実現している。

なお、図６に示す例では、各巻線３１を所定回数巻回してコイルを形成する一対の各スロット２０間の間隔を１３スロット間隔としたが、これに限るものではなく、実施の形態１と同様に、スロット数Ｎ２の１／２程度の値とすれば、効率的に回転トルクを発生させることができるのでより好ましい。

以上説明したように、実施の形態２の電気掃除機用の整流子モータによれば、整流子のセグメント数Ｎ１とロータコアのスロット数Ｎ２の比をＮ１／Ｎ２＝１／（２ｍ）（ｍは１以上の整数）とし、互いに所定の奇数スロット間隔離れた一対のスロットに渡って巻線が巻回されて１つのコイルが形成され、２スロット間隔で巻回されてｍ個のコイルを形成する１本の巻線を、互いに隣接するセグメント間に接続して電機子巻線を形成することにより、スロット数Ｎ２の１／（２ｍ）個、つまり、セグメント数Ｎ１と同数の電機子巻線が形成され、１つの電機子巻線に対してｍ個のコイルが形成されるので、スロット数Ｎ２のｍ／（２ｍ）個、つまり、スロット数Ｎ２の１／２のコイルが形成される。つまり、各スロットは、整流子側から各スロットに入る経路、あるいは、各スロットから整流子側に抜ける経路のいずれか一方となり、各スロットに対する巻線工程は、それぞれ１回で完了する。これにより、各スロットにはそれぞれ１つのコイルを形成する巻線のみ収容されるので、１つのスロットに収納すべき最適な巻回数が奇数であっても対応可能となり、また、１つのスロットに２つのコイルを形成する巻線を収納する実施の形態１よりも高い生産性を実現することが可能となる。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３にかかる電気掃除機用の整流子モータにおけるロータコアのスロット付近の拡大図である。図７に示すように、本実施の形態では、スロット開口部２２がロータコア１２の外周面に向かうに従いテーパ状に狭くなるようにしている。なお、スロット開口部２２の最小幅は、巻線３１の配線容易性を考慮して設定すればよい。

例えば、実施の形態１において図４に示した例では、ウェッジ２３をスロット開口部２２付近に挿入するための溝が施されているが、この場合、ティース２１にその溝の分だけ狭くなる部分が生じる。ティース２１は磁路となっており、断面積の小さい部分があると、その部分の磁束密度が高くなり、鉄損が増加して効率が低下することとなる。

本実施の形態では、図７に示すように、スロット開口部２２がロータコア１２の外周面に向かうに従いテーパ状に狭くなるようにしているため、このテーパ面でウェッジ２３が遠心方向に向かう力を受けることができ、さらに、ティース２１に幅の狭くなる部分が生じないので、鉄損の増加、延いては効率の低下を抑制することができる。

以上説明したように、実施の形態３の電気掃除機用の整流子モータによれば、スロット開口部がロータコアの外周面に向かうに従いテーパ状に狭くなるようにしているので、テーパ面でウェッジが遠心方向に向かう力を受けることができ、ウェッジおよび巻線の脱落を防止すると共に、鉄損の増加を招くティースの幅狭部分が生じないため、鉄損の増加による効率低下を抑制することができる。

なお、実施の形態３におけるウェッジは、あらかじめスロット開口部の形状に合わせて成型して巻線の配線後に挿入するようにしてもよいし、巻線の配線後にスロット開口部を樹脂で埋めることによりウェッジを形成するようにしてもよい。いずれの場合であっても、上述した効果を得ることが可能である。

実施の形態４．
上述した実施の形態１〜３では、スロット開口部に巻線の脱落防止用のウェッジを備える構成について説明したが、本実施の形態では、このウェッジを省略した構成について説明する。

図８は、実施の形態４にかかる電気掃除機用の整流子モータにおけるロータコアのスロット付近の拡大図である。また、図９は、従来の整流子モータのロータコアの横断面図の一例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態では、実施の形態１において説明した図４の構成、あるいは、実施の形態３において説明した図７の構成から、ウェッジ２３を省略した構成としている。

図９に示す従来の整流子モータにおいては、スロット２０内に収容される巻線３１の配線位置に再現性がなくランダムであるため、ロータの加減速等、整流子モータへの外力により巻線３１の並びが崩れることがあり、コイルに弛みが生じて巻線３１が遠心力でスロット開口部２２から外側に脱落するのを防止するため、ウェッジ２３を備えるのが一般的である。上述した実施の形態１〜３では、スロット２０を巻線３１が径方向に一列に並び収納されるように形成することにより、占積率が向上するだけでなく、巻線３１の弛みを抑制する効果も有している。したがって、本実施の形態では、図８に示すように、ウェッジ２３を省略すると共に、スロット２０の長さＬが巻線３１の収容数と外径Ｄとの積に略一致するように、スロット２０を形成する。これにより、スロット２０の長さＬを短く、すなわち、ティース２１の長さを実施の形態１〜３よりも短くすることができ、電気掃除機用の整流子モータにおける損失の大半を占める鉄損をより低減させることができる。

以上説明したように、実施の形態４の電気掃除機用の整流子モータによれば、一般にスロット開口部に備えるウェッジを省略すると共に、スロットの長さが巻線の収容数と外径との積に略一致するようにスロットを形成することにより、スロットの長さ、すなわち、ティースの長さが実施の形態１〜３よりも短くなるので、鉄損をより低減させることができ、電気掃除機用の整流子モータの更なる高効率化に寄与することができる。

また、本実施の形態では、スロットの長さが巻線の収容数と外径との積に略一致するようにスロットを形成することにより、ロータコアの表面が凹凸の少ない形状になり、風損や風切り音が減るという効果も有している。

さらに、実施の形態３と同様に、巻線の配線後にスロット開口部を樹脂で埋めることによりウェッジを形成するようにしてもよい。これにより、ロータコアの表面がさらに滑らかになり、風損や風切り音をより一層低減させることができる。

なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。

１ ブロワモータ
２ ブロワ部
３ 整流子モータ
４ ファン
５ ファンガイド
６ フレーム
７ ステータ
８ ロータ
９ ステータコア
１０ 界磁巻線
１１ シャフト
１２ ロータコア
１３ 整流子
１４ ベアリング
１５ ベアリング
１６ シャフト端部
１７ 電機子巻線
１８，１８−１〜１８−８ セグメント
１９ ブラシ
２０，２０−１〜２０−３２ スロット
２１ ティース
２２ スロット開口部
２３ ウェッジ
２４ 絶縁材
２５ ヒュージング用フック
３１，３１−１〜３１−８ 巻線
３２ 整流子片

Claims (6)

1. フレームに固定されて界磁の役割を有するステータと、前記ステータの内側に空隙を介して対向配置され、シャフトにより回転自在に支持されて電機子の役割を有するロータとを具備した電気掃除機用の整流子モータであって、
   前記ロータは、
   前記シャフトの軸方向に電磁鋼板を複数枚積層固着してなり、巻線が径方向に一列に並び収納される複数のスロットが周方向外周部に沿って等間隔に形成されるロータコアと、
   前記ロータコアと共に前記シャフトに固定され、前記スロット数の１／ｎ（ｎは２以上の整数）のセグメントに周方向外周部に沿って等間隔に分割形成された整流子片を複数有して構成される整流子と、
   互いに所定のスロット間隔離れた一対の前記スロットに渡って前記巻線が所定回数巻回されて１つのコイルが形成され、１スロット間隔で巻回されてｎ個の前記コイルを形成する１本の前記巻線が互いに隣接する前記セグメント間に接続され形成された前記スロット数の１／ｎの電機子巻線と、
   を備えることを特徴とする電気掃除機用の整流子モータ。
2. フレームに固定されて界磁の役割を有するステータと、前記ステータの内側に空隙を介して対向配置され、シャフトにより回転自在に支持されて電機子の役割を有するロータとを具備した電気掃除機用の整流子モータであって、
   前記ロータは、
   前記シャフトの軸方向に電磁鋼板を複数枚積層固着してなり、巻線が径方向に一列に並び収納される複数のスロットが周方向外周部に沿って等間隔に形成されるロータコアと、
   前記ロータコアと共に前記シャフトに固定され、前記スロット数の１／（２ｍ）（ｍは１以上の整数）のセグメントに周方向外周部に沿って等間隔に分割形成された整流子片を複数有して構成される整流子と、
   互いに所定の奇数スロット間隔離れた一対の前記スロットに渡って前記巻線が所定回数巻回されて１つのコイルが形成され、２スロット間隔で巻回されてｍ個の前記コイルを形成する１本の前記巻線が互いに隣接する前記セグメント間に接続され形成された前記スロット数の１／（２ｍ）の電機子巻線と、
   を備える
   ことを特徴とする電気掃除機用の整流子モータ。
3. 前記スロットの開口部は、ロータコアの外周面に向かうに従いテーパ状に狭くなることを特徴とする請求項１または２に記載の電気掃除機用の整流子モータ。
4. 前記スロットの開口部に前記巻線の脱落防止用のウェッジを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気掃除機用の整流子モータ。
5. 前記ウェッジは、前記巻線の収容後に前記スロットの開口部を樹脂で埋めて形成されることを特徴とする請求項４に記載の電気掃除機用の整流子モータ。
6. 前記スロットのロータコア径方向の長さは、前記巻線の収容数と外径との積に略一致することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気掃除機用の整流子モータ。

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