WO2006025105A1 - 電動機及びそれを備えた電動送風機 - Google Patents

電動機及びそれを備えた電動送風機 Download PDF

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slot
iron core
insulator
shaft
insulating portion
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Takehiko Ajima
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Mitsubishi Electric Home Appliance Co., Ltd.
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    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation
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    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor and an electric blower including the electric motor, and more particularly to an improvement in an insulating structure of an armature for the electric motor.
  • Examples of conventional armatures for electric motors include the following. That is, an iron core and a commutator are press-fitted and fixed to a shaft serving as a rotation center, and an electric wire is wound around a slot formed on the outer peripheral surface of the iron core.
  • the shaft is also press-fitted with an insulating end plate for maintaining insulation between the electric wire and the end face of the iron core and the rotating shaft.
  • the inner diameter of the iron core, commutator, and insulating end plate is formed to be larger than the outer diameter of the shaft and smaller than the outer diameter of the shaft including the knurled streaks on the surface of the shaft.
  • an electric wire wound in the slot an insulating end plate for maintaining insulation between the end surface and the shaft of the iron core, and an electric wire inserted in the slot Insulation is achieved by a slot insulator that maintains insulation between the core and the iron core.
  • the insulating end plate has an opening (or notch) corresponding to the slot shape, and the opening is located at the slot position so that the insulating end plate is adjacent to both end faces of the core. Press-fitted.
  • the slot insulator is processed to have substantially the same length as the width of the iron core, and is inserted into each slot.
  • the insertion of the slot insulator into the slot is generally automated as described in the following steps. First, for example, a roll-shaped film material whose development width is almost the same as the inner surface width of the slot is fed into an automatic insertion machine. Next, the fed film material is cut into approximately the same length as the iron core. Next, the width direction center is bent so as to have a substantially slot shape. Then, after determining the slot position by angle according to the number of slots in the iron core, the folded film material is scanned. Insert into the lot.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-243594
  • the iron core hardness also differs between high-power motors and low-cost motors.
  • the inner peripheral surface of the iron core is inserted while the knar is pushed down, and therefore the height of the remaining knurl after the iron core press-in differs depending on the hardness of the iron core.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an electric motor with improved assembly and insulation reliability of an armature and a blower including the electric motor. Objective.
  • An electric motor of the present invention includes an iron core in which a shaft passes between opposed end surfaces and a plurality of slots along the axial direction are formed in an outer peripheral portion between the end surfaces, and one of the iron cores inserted into the shaft.
  • An end surface insulating portion disposed adjacent to the end surface of the first end surface, and an insulating portion formed in a slot including a slot insulating portion extending from the periphery of the end surface insulating portion and inserted into the plurality of slots; and the slot.
  • an electric wire wound around the iron core via the inserted slot insulating portion may be modified into several modes as shown in the dependent claims.
  • an electric blower of the present invention includes the above-described electric motor and a fan driven by the electric motor.
  • the insulator formed of the end surface insulating portion adjacent to the end surface of the iron core and the slot insulating portion inserted into the slot of the iron core is used as the armature insulating member.
  • the assembly and insulation reliability of the motor including the armature are improved.
  • the electric blower of the present invention uses the electric motor as a drive source for the fan, the reliability and life of the blower are improved.
  • FIG. 1 is an external view of an armature before mounting an insulator according to Embodiment 1 and before winding.
  • FIG. 2 is an external view of an armature after the insulator is mounted and the winding process according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a method of fixing the shaft and the iron core in the armature of FIG. 1, wherein (a) is a sectional view of the shaft, and (b) is a front view of the shaft and the iron core press-fitted into the shaft.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the iron core showing the arrangement relationship between the iron core, the insulator and the wire.
  • FIG. 5 is an external view showing an example of an electric motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an external view of an armature before mounting an insulator according to a second embodiment and before winding.
  • FIG. 7 is an external view of an armature before mounting an insulator according to a third embodiment and before winding processing.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the electric blower according to the embodiment of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is an external view of an armature before mounting an insulation body and before winding processing according to Embodiment 1 of the present invention.
  • This armature consists of a rotating shaft 3, an iron core 2 that is press-fitted and held on the shaft 3, an electric wire wound around the iron core 2, and insulators for maintaining insulation between the end surfaces 2 a and 2 b of the iron core 2 and the shaft 3. 1 and an insulating end plate 4 used for insulation together with the insulator 1.
  • the shaft 3 passes between the opposing end surfaces 2a and 2b, and a plurality of slots 2c along the longitudinal direction (referred to as the axial direction) of the shaft 3 are formed in the outer peripheral portion between the end surfaces.
  • This slot 2c is the part where the wire is wound.
  • the space between the end surfaces 2a and 2b of the iron core 2 is also referred to as the width of the iron core 2.
  • the insulator 1 is orthogonal to the end surface insulating portion lb from the periphery of the end surface insulating portion lb, the pipe portion la that is press-fitted into the shaft 3, the end surface insulating portion lb disposed adjacent to the end surface 2a of the iron core 2.
  • the slot insulating portion lc extends in the direction and is fitted and inserted into the slot 2c of the iron core 2.
  • the axial length of the slot insulating part lc is set slightly longer than the width of the iron core 2.
  • the pipe portion la, the end surface insulating portion lb, and the slot insulating portion lc are press-fitted into the shaft 3 in an integrated state and attached to the iron core 2. Therefore, the pipe portion la, the end surface insulating portion lb, and the slot insulating portion l c are preferably manufactured by integral molding of resin or the like.
  • the insulating end plate 4 is composed of a pipe portion 4a press-fitted into the shaft 3, and an end surface insulating portion 4b disposed adjacent to the end surface 2b of the iron core 2, and the end surface insulating portion 4b has a slot insulating portion lc and A plurality of openings (or notches) 4c corresponding to the slot 2c are formed.
  • FIG. 2 is an external view of the armature after mounting the insulator according to the first embodiment and after the winding process.
  • the insulator 1 is press-fitted into the shaft 3 from one end face side of the iron core 2 press-fitted into the shaft 3, and the slot insulating portion lc of the insulator 1 is inserted into the slot 2c of the iron core 2. It is in the state.
  • An insulating end plate 4 is press-fitted into the shaft 3 from the other end face side of the iron core 2 and is disposed adjacent to the end face 2b of the iron core 2. Note that the end of the slot insulating part lc is in contact with or fitted to the opening of the insulating end plate 4.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a method of fixing the shaft 3 and the iron core 2 in the armature of FIG. 1 or FIG. 2, wherein (a) is a cross-sectional view of the shaft 3, and (b) is the shaft 3 and the shaft. 3 is a front view of the iron core 2 press-fitted into 3.
  • the outer periphery of the shaft 3 is formed with a plurality of convex portions (about four in this example) of about 0.01 to 0.2 mm along the axial length direction. This streaky convex part is called Nar 6.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the iron core 2 showing an arrangement state of the iron core 2, the insulator 1 and the wire 8.
  • the slot insulating part lc of the insulator 1 is fitted and inserted into the slot 2c of the iron core 2.
  • An electric wire 8 is wound around each slot 2c via the slot insulating portion lc. Thereby, the insulation between the iron core 2 and the electric wire 8 is maintained.
  • the insulator 1 includes a pipe portion la for maintaining insulation between the electric wire 8 and the shaft 3, an end surface insulating portion lb for maintaining insulation between the electric wire 8 and the end surface 2a of the iron core 2. It is constituted by a slot insulating part lc for maintaining insulation between the electric wire 8 and the slot 2c of the iron core 2, and they are integrally formed.
  • the inner diameter of the pipe part la is larger and the wall thickness is 0.5-2 mm.
  • the insulating end plate portion lb is formed to have a thickness of 0.1 to 0.5 mm, and a slot insulating portion lc having a plurality of concave surfaces that fit into the slot 2c is formed around the insulating end plate portion lb.
  • the slot insulating part lc is formed with a thickness of 0.5-2 mm, and its axial length is longer than the width of the iron core 2 by, for example, 0.5 mm or more. Further, as shown in FIG. 4, the slot insulating portions lc are formed in substantially the same cross-sectional shape as the slots 2c of the iron core 2, and are formed in the same number as the slots 2c at the same interval in the circumferential direction.
  • the insulating end plate 4 includes a pipe portion 4a for maintaining insulation between the wound electric wire 8 and the shaft 3, and an end surface insulation for maintaining insulation between the electric wire 8 and the end surface 2b of the iron core 2. Part 4b.
  • the inner diameter of the pipe 4a is shown in Fig. 3.
  • the wall thickness larger than bl is 0.5-2mm.
  • the end surface insulating portion 4b is formed with a thickness of 0.5 to 2 mm, and an opening 4c corresponding to the slot insulating portion lc and the slot 2c is formed. Note that the noise 4a and the end face insulation 4b Is preferably integrally molded from the same resin.
  • the inner diameter of the iron core 2 is larger than the outer diameter ⁇ a of the shaft 3 and smaller than the outer diameter ⁇ b of the shaft 3 including the knurling 6, and the iron core 2 passes through the knurling 6.
  • the shaft 3 is securely press-fitted and held.
  • the slot insulating portion lc of the insulator 1 is inserted into the end face 2a side force slot 2c, and the insulator 1 Insert until the end face insulation lb is adjacent to the end face 2a of the iron core 2. Furthermore, the insulating end plate 4 is inserted into the shaft 3 from the side opposite to the side where the insulator 1 is inserted, until it is adjacent to the end surface 2b of the iron core 2, and slot insulation is provided in the opening 4c of the insulating end plate 4. Insert the tip of part lc.
  • the axial length of the slot insulating part lc in the insulator 1 is formed to be about 0.5 mm longer than the width of the iron core 2, and the end of the slot insulating part lc is in contact with the opening 4c of the insulating end plate 4 or It is designed to fit. As a result, the iron core 2 is sandwiched between the insulator 1 and the insulating end plate 4.
  • the commutator 4 is press-fitted and fixed to the shaft 3, and the electric wire 8 is wound around the slot 2 c of the iron core 2, thereby forming the armature 16 as shown in FIG.
  • An electric motor can be configured by using the armature 16 manufactured as described above as a rotor and combining it with a stator.
  • FIG. 5 shows an example of an electric motor provided with an armature 16, in which a stator 15 is arranged around the iron core 2 of the armature 16.
  • the electric motor manufactured as described above has the following effects due to the characteristics of the armature that constitutes the electric motor.
  • the pipe portion la, the insulating end plate lb, and the slot insulating portion lc are integrally formed in accordance with the shape of the iron core 2 before being inserted into the shaft 3. That is, the insulator 1 in which the end surface insulating portion lb adjacent to the end surface 2a of the iron core 2 and the slot insulating portion lc inserted into the slot 2c of the iron core 2 are integrally formed is used as an armature insulating member. For this reason, when the insulator 1 is mounted on the iron core 2, there is no need for the process of indexing the slot position at a high speed according to the number of slots, which has been performed in the past. Disappear.
  • the slot insulating portion lc is fixed so that the tip thereof is adjacent to or fitted into the opening 4c of the insulating end plate 4, and if the insulator 1 is inserted into the slot 2c, Slot insulation lc Force S Cannot move freely in slot 2c. For this reason, even if there is a large variation in the diameter of the shaft 3 including the remaining knurl 6a after the iron core press-fitting, the insulator 1 will not rotate and move before the winding.
  • the insulator 1 can be stably attached to the iron core 2, and a wide variety of materials can be used depending on the iron loss performance. Can be selected.
  • FIG. 6 is an external view of the armature before the insulator mounting and the winding process according to the second embodiment of the present invention.
  • two insulators 9 are employed in place of the insulator 1 and the insulating end plate 4 of the first embodiment.
  • the insulator 9 includes a pipe portion 9a for maintaining insulation between the wound electric wire and the shaft 3, an end surface insulating portion 9b for maintaining insulation between the electric wire and the end surface 2a or 2b of the iron core 2, and the electric wire.
  • a slot insulating portion 9c for maintaining the insulation of the slot 2c of the iron core 2 is formed, and these are formed in a body.
  • the axial length of the slot insulating portion 9c is set to half the axial length of the slot insulating portion lc in the first embodiment, and the two insulators 9 have the same shape.
  • the length in the axial direction of the slot insulating part lc may be divided by an arbitrary ratio.
  • the inner diameter of the pipe portion 9a is larger than ⁇ i> bl, and the thickness is 0.5-2 mm.
  • the insulating end plate portion 9b is formed with a thickness of 0.5-2 mm, and a number of recesses corresponding to the slots 2c are formed around it.
  • the slot insulating portion 9c is extended from the concave portion of the edge plate portion 9b in a direction perpendicular to the edge plate portion 9b, and is formed so that its axial length is approximately half the width of the iron core.
  • the thickness is, for example, 0.2-lmm.
  • the slot insulating portions 9c are formed so that the cross-sectional shape thereof is substantially the same as that of the slot 2c of the iron core 2, and the same number and the same interval in the circumferential direction as the slot 2c of the iron core 2.
  • a method for manufacturing the armature of the second embodiment is as follows. First, the press-fitting of the iron core 2 into the shaft 3 is performed in the same manner as described in the first embodiment. Next, while inserting one of the insulators 9 into the shaft 3 on which the iron core 2 is mounted, the slot insulating portion 9c is inserted into the slot 2c with the end surface 2a side force of the iron core 2, and the end surface insulating portion 9b is inserted into the core end surface. Insert until adjacent to 2a.
  • the slot insulator 9c is inserted into the core 2 Insert from the end face 2b side into the slot 2c until the end face insulating portion 9b is adjacent to the core end face 2b.
  • the iron core is sandwiched between the two insulators 9 and the two opposing slot insulating portions 9c are joined in the vicinity of the axial center in the slot 2c.
  • the component can be made common It is possible to reduce costs and simplify assembly.
  • FIG. 7 is an external view of the armature before the insulator mounting and the winding process according to the third embodiment of the present invention.
  • two insulators 10 and 11 are employed in place of the insulator 1 and the insulating end plate 4 of the first embodiment.
  • the insulator 10 includes a pipe portion 10a for maintaining insulation between the wound electric wire and the shaft 3, an end surface insulating portion 10b for maintaining insulation between the electric wire and the end surface 2a or 2b of the iron core 2, and an electric wire. And a slot insulating portion 10c for maintaining insulation between the slot 2c of the iron core 2 and is integrally formed of resin or the like.
  • the inner diameter of the pipe portion 10a is larger than that in Fig. 3, and the thickness is 0.5-2mm.
  • the end face insulating portion 10b is formed with a thickness of 0.5-2 mm, and a recess corresponding to the slot 2c of the iron core 2 is formed around the end face insulating portion 10b.
  • the slot insulating portion 10c extends from the recess of the end surface insulating portion 10b in a direction perpendicular to the end surface insulating portion 10b, and has a cross-sectional shape that is substantially the same as the slot 2c of the iron core 2 and has an axial length. For example, it is longer than the width of the iron core 2 by about 0.5 mm.
  • the slot insulating portions 10c are formed at every other recess through the empty slot insulating portions 10d that are not formed in all the recesses of the end surface insulating portion 10b. Further, the thickness of the slot insulating portion 10c is, for example, 0.2 1 lmm 3.
  • the insulator 11 is used as a pair with the insulator 10, and a slot insulating portion 11 c is formed in a portion of the insulator 10 facing the empty slot insulating portion 10 d, and the slot insulating portion 10 of the insulator 10 is formed.
  • An empty slot insulating part l id is formed in a part facing c.
  • the insulator 11 has the same configuration as the insulator 10.
  • the press-fitting of the iron core 2 into the shaft 3 is performed in the same manner as described in the first embodiment.
  • the slot insulating portion 10c of the end surface 2a side force of the iron core 2 is also applied to the slot 2c, and the end surface insulating portion 10b is adjacent to the end surface 2a. Buy until you do.
  • the slot insulating portion 11c is transferred from the end surface 2b side of the iron core 2 to the slot 2c, and the end surface insulating portion l ib is the end surface 2b. Insert until it is adjacent. At that time, the slot insulating portion 10c and the slot insulating portion 11c are inserted into the slot 2c alternately.
  • the tip of the slot insulating portion 10c is in contact with or fitted into the recess of the empty slot insulating portion id, and the tip of the slot insulating portion 11c is in contact with or fitted into the recess of the empty slot insulating portion 10d.
  • the slot insulating portions 10c and 11c are formed every other recess, but they may be arranged every two or more recesses.
  • the material for the insulators 1, 9, 10, 11 and the insulating end plate 4 in each of the above-described embodiments a resin is preferable, and a resin excellent in heat resistance and moldability such as PET or PBT is particularly preferable. Masle.
  • the pipe portions, end surface insulating portions, and slot insulating portions of the insulators 1, 9, 10, and 11 are particularly preferably integrally molded from the same resin.
  • the slot insulating portion is a member having excellent pressure resistance (for example, Polyester film), and it can be integrated by bonding it to the end surface insulating part by bonding or fitting.
  • the thickness values of the insulators 1, 9, 10, 11 and the insulating end plate 4 shown in the above embodiments are merely examples, and are not limited to these thicknesses.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an electric blower according to Embodiment 4 of the present invention.
  • This electric blower includes an electric motor equipped with the armature described in any of Embodiments 1 to 3. Thus, the fan for blowing is driven.
  • the electric blower illustrated in FIG. 8 includes a fan cover 20, a suction port 12 provided in the center of the fan cover 20, a blower fan 13 provided on the shaft 3, and guide vanes that guide air sent by the blower fan 13. 14, the stator 15 and the armature 16 constituting the electric motor, the frame 17 for fixing the electric motor 16, the exhaust port 18 provided in the frame 17, the carbon brush 19, the commutator 4, and the like.
  • the armature 16 is the armature 16 shown in FIG.
  • the electric blower is an insulator of the armature 16 (pipe part la, end face insulating part lb and slot insulation part lc) i. It is formed integrally in advance by, for example, integral molding or bonding, and is in close contact with the iron core. is there. Therefore, even if the dust from the worn carbon brush 19 is turbulent and adheres to the armature 16 due to the airflow flowing from the air inlet 12, the dielectric breakdown caused by the penetration between the iron core and the insulator is suppressed. Thus, the reliability of the blower can be improved and the service life can be extended.
  • Insulator according to Embodiment 1 la pipe part, lb end face insulating part, lc slot insulating part, 2 iron core, 2a, 2b core end face, 2c core slot, 3 shaft, 4 insulating end plate, 4a Pipe, 4b end face insulation, 4c opening, 5 commutator, 6, 6a nar, 8 wires, 9 insulator according to embodiment 2, 9a pipe, 9b end face insulation, 9c slot insulation, 10 , 11 Insulator according to Embodiment 3, 10a, 11a Pipe part, 10b, l ib End face insulation part, 10c, 11c Slot insulation part, 10d, l id Empty slot insulation part, 12 Inlet, 13 Fan, 1 4 Guide vane, 15 Stator, 16 Armature, 17 Motor frame, 18 Exhaust port, 19 Force one-bon brush, 20 Fan cover.

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  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

　組立性及び絶縁の信頼性が向上した電動機を得る。 　対向する端面２ａ，２ｂ間に軸３が貫通しその端面間の外周部に軸３方向に沿う複数のスロット２ｃが形成された鉄心２と、軸３に挿入されて鉄心２の一方の端面２ａに隣接配置される端面絶縁部１ｂと端面絶縁部１ｂの周囲から延長されて複数のスロット２ｃに挿入されるスロット絶縁部１ｃとが一体に形成された絶縁体１と、スロット２ｃに挿入されたスロット絶縁部１ｃを介して鉄心２に巻回された電線８と、を備えた電機子を有してなる電動機。

Description

明 細 書
電動機及びそれを備えた電動送風機
技術分野
[0001] 本発明は電動機及び電動機を備えた電動送風機に係り、特に電動機用電機子の 絶縁構造の改良に関する。
背景技術
[0002] 従来の電動機用電機子として、例えば次のようなものがある。すなわち、回転中心と なる軸に鉄心及び整流子が圧入されて固定され、鉄心にはその外周面に形成され たスロットに電線が卷回されている。また、軸には電線と鉄心の端面及び回転用軸と の絶縁を維持するための絶縁端板も圧入されている。この場合、鉄心、整流子及び 絶縁端板の内径は、軸の外径より大きぐかつ軸の表面上に筋状に設けられたナー ルを含めた軸外径より小さく形成されている。そして、鉄心、整流子及び絶縁端板が 軸に圧入される際、それらの内周面がナールを押圧しながら挿入される。そのため、 軸の外径及び圧入部品の内径の寸法ばらつきにかかわりなぐ鉄心、整流子及び絶 縁端板は、軸に対して安定した圧入加圧と保持力が保証されることになつている。
[0003] 上記のように形成された電動機用電機子においては、スロットに卷回された電線と 鉄心の端面及び軸との絶縁を維持するための絶縁端板と、スロットに揷入されて電線 と鉄心との絶縁を維持するスロット絶縁体により絶縁が図られている。絶縁端板には スロット形状に対応した開口部（又は切欠部）が形成されており、その開口部がスロッ ト位置に来るようにして、絶縁端板が鉄心の両端面に隣接するよう軸に圧入されてい る。一方、スロット絶縁体は鉄心の幅と略同一長に加工されて、各スロットに揷入され ている。
[0004] スロット絶縁体のスロットへの揷入は、一般的に以下の工程に記すように自動化さ れている。まず、例えば展開幅がスロットの内面幅とほぼ同一であるロール状のフィル ム材を、自動挿入機に送入する。次に、送入されたフィルム材を鉄心とほぼ同一の長 さに切断する。次に、幅方向中心を略スロットの形状になるよう折り曲げる。そして、鉄 心のスロット数に応じてスロット位置を角度で割り出した後、折り曲げたフィルム材をス ロットに挿入する。
[0005] 上記スロット絶縁に関連して、卷線時のテンションによりスロット内に挿入されたスロ ット絶縁体が軸方向に移動し、絶縁が不十分になることを防ぐため、 2つの絶縁端板 の少なくとも一方の開口部周縁に、スロット絶縁体の端部を当接させるという技術が 知られている（例えば特許文献 1参照）。
特許文献 1：特開平 10 - 243594号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 通常、スロットは鉄心の外周面に 12— 22ケ所形成されている。このため、上記のよ うな従来の構成では、鉄心とほぼ同一の長さに切断されたフィルム材を、幅方向中心 が略スロット形状になるよう折り曲げ、スロット位置を割り出し、スロットへ揷入するとい う工程を高速で行う必要がある。し力 ながら、そのような工程を高速で行うと、スロッ ト絶縁体の寸法ばらつきゃ揷入ミスが発生しやすくなるという問題があった。
[0007] また、鉄心材料は鉄損性能が優れた材質ほど硬度が高い傾向にあるため、鉄心硬 度も高出力用電動機用と低コスト電動機用で相違がある。鉄心を軸に圧入する際に は、鉄心内周面がナールを倒しながら揷入していることから、鉄心圧入後における残 存ナールの高さは、鉄心硬度により相違が生じている。
[0008] 上記理由により、鉄心圧入以後のナールを含めた軸径が一定でないため、鉄心圧 入以後の工程で軸に圧入しなくてはならない絶縁端板は、圧入保持力に大きなバラ ツキが発生し、卷線前に回転移動し、場合によっては軸から容易に外れてしまう恐れ もある。そして、このような状況が卷線不良を発生させ、生産効率を低減させる一因と なっている。
[0009] さらに、端板絶縁とスロット絶縁部との間に隙間がある電動機力 送風用ファン、整 流子、カーボン刷子を備えた電動送風機に用いられた場合、吸気口から流入した気 流により、磨耗したカーボン刷子紛が乱流し、上記隙間から絶縁破壊を誘発する可 能十生がある。
[0010] 本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、電機子の組立性及び絶 縁の信頼性を向上させた電動機並びにその電動機を備えた送風機を提供することを 目的とする。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明の電動機は、対向する端面間に軸が貫通し前記端面間の外周部に前記軸 方向に沿う複数のスロットが形成された鉄心と、前記軸に挿入されて前記鉄心の一方 の端面に隣接配置される端面絶縁部と前記端面絶縁部の周囲から延長されて前記 複数のスロットに揷入されるスロット絶縁部とがー体に形成された絶縁体と、前記スロ ットに挿入された前記スロット絶縁部を介して前記鉄心に卷回された電線と、を備え た電機子を有してなることを特徴とする。なお、これに関しては、従属請求項に示すよ うないくつかの態様に変形してもよい。
また本発明の電動送風機は、上記の電動機と該電動機により駆動されるファンとを 有してなることを特徴とする。
発明の効果
[0012] 本発明の電動機は、鉄心の端面に隣接される端面絶縁部と鉄心のスロットに揷入さ れるスロット絶縁部とがー体に形成された絶縁体を電機子の絶縁部材としたので、電 機子を含む電動機の組立性及び絶縁信頼性が向上する。
また、本発明の電動送風機は、上記の電動機をファンの駆動源としたので、送風機 の信頼信と寿命が向上する。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]実施形態 1に係る絶縁体装着前及び卷線加工前の電機子外観図。
[図 2]実施形態 1に係る絶縁体装着後及び卷線加工後の電機子外観図。
[図 3]図 1の電機子における軸と鉄心との固定方法を示す説明図であって、 (a)は軸 の断面図、（b)は軸及び軸に圧入された鉄心の正面図。
[図 4]鉄心、絶縁体及び卷線の配置関係を示す鉄心の部分断面図。
[図 5]本発明の実施形態に係る電動機の一例を示す外観図。
[図 6]実施形態 2に係る絶縁体装着前及び卷線加工前の電機子外観図。
[図 7]実施形態 3に係る絶縁体装着前及び卷線加工前の電機子外観図。
[図 8]本発明の実施形態に係る電動送風機の縦断面図。 発明を実施するための最良の形態
[0014] 実施の形態 1.
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。図 1は本発明の実施形態 1に係る絶 縁体装着前及び卷線加工前の電機子外観図である。この電機子は回転用の軸 3と、 軸 3に圧入保持される鉄心 2と、鉄心 2に卷回される電線と鉄心 2の端面 2a， 2b及び 軸 3との絶縁を保っための絶縁体 1と、絶縁体 1と共に絶縁に供される絶縁端板 4とを 備えている。
鉄心 2は、対向する端面 2a, 2b間に軸 3が貫通し、その端面間の外周部に軸 3の 長手方向（軸方向と称する）に沿う複数のスロット 2cが形成されている。このスロット 2c は電線が卷回される部分である。なお、本明細書では、鉄心 2の端面 2a, 2b間を鉄 心 2の幅とも称する。
[0015] 絶縁体 1は、軸 3に圧入されるパイプ部 la、鉄心 2の端面 2aに隣接して対向配置さ れる端面絶縁部 lb、端面絶縁部 lbの周囲から端面絶縁部 lbと直交する方向に延 長されて鉄心 2のスロット 2cに嵌合挿入されるスロット絶縁部 lcから構成されている。 スロット絶縁部 lcの軸方向長さは、鉄心 2の幅より少し長く設定されている。パイプ部 la、端面絶縁部 lb及びスロット絶縁部 lcは、予め一体化された状態で軸 3に圧入さ れ、鉄心 2に装着される。従って、パイプ部 la、端面絶縁部 lb及びスロット絶縁部 l c は、樹脂等の一体成形により製作されてレ、るのが好ましレ、。
絶縁端板 4は、軸 3に圧入されるパイプ部 4a、鉄心 2の端面 2bに隣接して対向配置 される端面絶縁部 4bによって構成され、端面絶縁部 4bの周囲にはスロット絶縁部 lc 及びスロット 2cに対応する複数の開口部（又は切欠部） 4cが形成されてレ、る。
[0016] 図 2は実施形態 1に係る絶縁体装着後及び卷線加工後の電機子外観図である。こ の電機子 16は、軸 3に圧入された鉄心 2の一方の端面側から絶縁体 1が軸 3に圧入 されて、鉄心 2のスロット 2cに絶縁体 1のスロット絶縁部 lcが揷入された状態となって いる。また、鉄心 2の他方の端面側から絶縁端板 4が軸 3に圧入されて、鉄心 2の端 面 2bに隣接配置されている。なお、スロット絶縁部 lcの先端部は、絶縁端板 4の開 口部に当接するか又は嵌合した状態になっている。そして、軸 3に整流子 5が圧入固 定され、さらに鉄心 2に電線 8が卷回されて、電機子 16が構成されている。 [0017] 図 3は図 1又は図 2の電機子における軸 3と鉄心 2との固定方法を示す説明図であ り、（a)は軸 3の断面図、（b)は軸 3及び軸 3に圧入された鉄心 2の正面図である。図 示するように、軸 3の外周部にはその軸長方向に沿って 0. 01 -0. 2mm程度の凸 部が筋状に複数本 (この例では 4本)形成されている。この筋状の凸部をナール 6と称 する。そして、ナール 6を含めない軸 3の外径を φ &、ナール 6を含めた軸 3の外形 φ bとした場合には、 φ &く c ) bとなっている。また、軸 3に鉄心 2を圧入する際に鉄心 2 が通過した後の残存ナールを 6aとし、その残存ナール 6aを含めた軸 3の外径を φ b 1とすると、 φ !) > c ) b lとなってレ、る。なお、図 3中の矢印は鉄心 2の圧入方向を示し ている。
[0018] 図 4は鉄心 2、絶縁体 1及び卷線 8の配置状態を示す鉄心 2の部分断面図である。
図示するように、鉄心 2のスロット 2cには絶縁体 1のスロット絶縁部 lcが嵌合して揷入 されている。そして、そのスロット絶縁部 lcを介して各スロット 2cに電線 8が卷回され ている。これによつて、鉄心 2と電線 8との絶縁が維持されている。
[0019] 絶縁体 1は、電線 8と軸 3との間の絶縁を維持するためのパイプ部 la、電線 8と鉄心 2の端面 2aとの間の絶縁を維持するための端面絶縁部 lb、電線 8と鉄心 2のスロット 2cとの間の絶縁を維持するためのスロット絶縁部 lcにより構成されていて、それらが 一体に形成されたものである。パイプ部 laの内径は より大きぐ肉厚は 0. 5— 2 mmに形成されている。絶縁端板部 lbは肉厚 0. 1— 0. 5mmに形成され、その周囲 にスロット 2cに嵌り合う複数の凹面を備えたスロット絶縁部 lcが形成されている。スロ ット絶縁部 lcは肉厚 0. 5— 2mmに形成され、軸方向の長さが鉄心 2の幅より例えば 0. 5mm以上長く形成されている。また、スロット絶縁部 lcは、図 4に示すように、鉄 心 2のスロット 2cと略同一の断面形状に形成され、スロット 2cと円周方向において同 一の間隔で同数形成されている。
[0020] 絶縁端板 4は、卷回された電線 8と軸 3との間の絶縁を維持するためのパイプ部 4a 、電線 8と鉄心 2の端面 2bとの絶縁を維持するための端面絶縁部 4bとから構成され ている。パイプ部 4aの内径は図 3に示した c ) blより大きぐ肉厚は 0. 5— 2mmに形 成されている。端面絶縁部 4bは肉厚 0. 5 2mmに形成され、スロット絶縁部 lc及び スロット 2cに対応する開口部 4cが形成されている。なお、ノ イブ 4aと端面絶縁部 4b とは、同一樹脂にて一体成形されているのが好ましい。
[0021] 次に、上記電機子の組立手順を説明する。まず鉄心 2を軸 3に挿入する。図 3に示 すように、鉄心 2の内径は軸 3の外径 φ aより大きぐかつナール 6を含めた軸 3の外 径 φ bより小さく形成されており、鉄心 2はナール 6を介して軸 3に確実に圧入保持さ れる。
続いて、絶縁体 1を鉄心 2の圧入により形成された残存ナール 6aのある側から揷入 しながら、絶縁体 1のスロット絶縁部 lcを端面 2a側力 スロット 2cに揷入し、絶縁体 1 の端面絶縁部 lbが鉄心 2の端面 2aに隣接するまで揷入する。さらに、絶縁端板 4を 絶縁体 1を揷入した側と反対側から軸 3へ揷入し、鉄心 2の端面 2bと隣接するまで揷 入し、絶縁端板 4の開口部 4cにスロット絶縁部 lcの先端部を揷入させる。絶縁体 1に おけるスロット絶縁部 lcの軸方向長さは、鉄心 2の幅より 0. 5mm程度長く形成して おき、スロット絶縁部 lcの先端が絶縁端板 4の開口部 4cに当接又は嵌合するように している。これにより鉄心 2は絶縁体 1と絶縁端板 4とにより挟まれた状態となる。
[0022] その後、軸 3に整流子 4を圧入固定し、さらに鉄心 2のスロット 2cに電線 8を卷回す ることで、図 2に示すような電機子 16が形成される。
上記のようにして製作された電機子 16を回転子とし、これを固定子と組み合わせる ことで電動機を構成することができる。図 5は電機子 16を備えた電動機の一例であつ て、電機子 16の鉄心 2の周囲に固定子 15が配置されたものである。
[0023] 以上のようにして製作された電動機は、それを構成する電機子の特徴ゆえに以下 のような効果を奏する。
パイプ部 la、絶縁端板 lb及びスロット絶縁部 lcは、軸 3に挿入前に鉄心 2の形状 に合わせて一体形成されている。すなわち、鉄心 2の端面 2aに隣接される端面絶縁 部 lbと鉄心 2のスロット 2cに揷入されるスロット絶縁部 lcとが一体に形成された絶縁 体 1を電機子の絶縁部材としている。このため、絶縁体 1を鉄心 2に装着する際、従来 行なっていたスロット数に応じてスロット位置を角度で高速で割り出す工程の必要が なくなり、スロット絶縁部の揷入ミスや寸法ばらつきが発生しなくなる。
[0024] また、スロット絶縁部 lcは、その先端が絶縁端板 4の開口部 4cに隣接又は嵌合す るように固定されており、絶縁体 1をスロット 2cに揷入してしまえば、スロット絶縁部 lc 力 Sスロット 2c内で自在に移動することができなくなる。このため、鉄心圧入以後の残存 ナール 6aを含めた軸 3の径に大きくバラツキが発生しても、卷線前に絶縁体 1が回転 移動することがなくなる。従って、鉄心 2の内周面がナール 6を倒しながら軸 3に挿入 される圧入方式においても、絶縁体 1を鉄心 2に安定して装着できることになり、鉄損 性能に応じた異なる材質を幅広く選定することができる。
[0025] 実施の形態 2.
図 6は本発明の実施形態 2に係る絶縁体装着前及び卷線加工前の電機子外観図 である。これは、実施形態 1の絶縁体 1と絶縁端板 4に代えて、 2つの絶縁体 9を採用 したものである。
絶縁体 9は、卷回される電線と軸 3の間の絶縁を維持するためのパイプ部 9a、電線 と鉄心 2の端面 2a又は 2b間の絶縁を維持するための端面絶縁部 9b、電線と鉄心 2 のスロット 2cの絶縁を維持するためのスロット絶縁部 9cにより構成されていて、それら がー体的に形成されている。なお、ここでは、スロット絶縁部 9cの軸方向長さを、実施 形態 1におけるスロット絶縁部 lcの軸方向長さの半分とし、 2つの絶縁体 9を同形状と したが、それは実施形態 1におけるスロット絶縁部 lcの軸方向長さを任意の割合で 分割した長さとしてよい。
[0026] パイプ部 9aの内径は <i> blより大きぐ肉厚は 0. 5— 2mmに形成されている。絶縁 端板部 9bは肉厚 0. 5— 2mmに形成され、周囲にはスロット 2cに対応する凹部が多 数形成されている。スロット絶縁部 9cは縁端板部 9bの凹部から縁端板部 9bと直交す る方向に延長されたものであって、その軸方向長さが鉄心幅のほぼ半分の長さで形 成され、厚さは例えば 0. 2— lmmである。また、スロット絶縁部 9cは、その断面形状 が鉄心 2のスロット 2cと略同一形状に形成され、鉄心 2のスロット 2cと円周方向におい て同一の間隔で、かつ同数形成されている。
[0027] 実施形態 2の電機子の製造方法は以下のとおりである。まず、鉄心 2の軸 3への圧 入は実施形態 1で説明したのと同様に行う。次に、鉄心 2が装着された軸 3に、一方 の絶縁体 9を揷入しながら、そのスロット絶縁部 9cを、鉄心 2の端面 2a側力もスロット 2 cへ、端面絶縁部 9bが鉄心端面 2aと隣接するまで揷入する。同様にして、他方の絶 縁体 9を反対の端面 2b側から軸 3に揷入しながら、そのスロット絶縁部 9cを、鉄心 2 の端面 2b側からスロット 2cへ、端面絶縁部 9bが鉄心端面 2bと隣接するまで挿入す る。これにより、鉄心が 2個の絶縁体 9に挟まれ、かつ、スロット 2c内の軸方向中心付 近において、 2つの対向するスロット絶縁部 9cが接合された状態になる。
[0028] 上記電機子を採用した実施形態 2の電動機によれば、実施形態 1により得られる効 果に加え、同形状の 2つの絶縁体 9を採用することで、部品の共通化による、部品コ ストの削減や組立の簡素化を図ることが可能となる。
[0029] 実施の形態 3.
図 7は本発明の実施形態 3に係る絶縁体装着前及び卷線加工前の電機子外観図 である。これは、実施形態 1の絶縁体 1と絶縁端板 4に代えて、 2つの絶縁体 10, 11 を採用したものである。
絶縁体 10は、卷回される電線と軸 3との間の絶縁を維持するためのパイプ部 10a、 電線と鉄心 2の端面 2a又は 2b間の絶縁を維持するための端面絶縁部 10b、電線と 鉄心 2のスロット 2cとの間の絶縁を維持するためのスロット絶縁部 10cにより構成され ていて、樹脂等により一体に形成されている。パイプ部 10aの内径は図 3の より 大きぐ肉厚は 0. 5— 2mmに形成されている。端面絶縁部 10bは肉厚 0. 5— 2mm に形成され、端面絶縁部 10bの周囲には鉄心 2のスロット 2cに対応する凹部が形成 されている。スロット絶縁部 10cは端面絶縁部 10bの凹部から端面絶縁部 10bと直交 する方向へ延長されたもので、その断面形状が鉄心 2のスロット 2cと略同一形状に形 成され、軸方向長さが鉄心 2の幅より例えば 0. 5mm程度長く形成されている。これ により、絶縁体 10, 11の鉄心 2への装着時、スロット絶縁部 10cの先端部は空きスロ ット絶縁部 l idの凹部に当接又は嵌合され、スロット絶縁部 11cの先端部は空きスロ ット絶縁部 10dの凹部に当接又は嵌合される。なお、スロット絶縁部 10cは端面絶縁 部 10bの凹部の全てに形成されているのではなぐ空きスロット絶縁部 10dを介して 凹部のひとつ置きに形成されている。また、スロット絶縁部 10cの厚さは例えば 0. 2 一 lmmで 3 。
[0030] 絶縁体 11は、絶縁体 10と対に用いられものであり、絶縁体 10の空きスロット絶縁部 10dに対向する部分にスロット絶縁部 11cが形成され、絶縁体 10のスロット絶縁部 10 cに対向する部分に空きスロット絶縁部 l idが形成されたものである。それ以外の点 では、絶縁体 11は絶縁体 10と同じ構成である。
[0031] 次に、実施形態 3の電機子の製造方法について説明する。まず、鉄心 2の軸 3への 圧入は実施形態 1で説明したのと同様に行う。次に、鉄心 2が装着された軸 3に、絶 縁体 10を揷入しながら、そのスロット絶縁部 10cを、鉄心 2の端面 2a側力もスロット 2c へ、端面絶縁部 10bが端面 2aと隣接するまで揷入する。同様にして、絶縁体 1 1を反 対の端面 2b側から軸 3に揷入しながら、そのスロット絶縁部 11cを、鉄心 2の端面 2b 側からスロット 2cへ、端面絶縁部 l ibが端面 2bと隣接するまで揷入する。その際、ス ロット絶縁部 10cとスロット絶縁部 11cとがスロット 2cに交互に揷入されるようにする。
[0032] 上記電機子を採用した実施形態 3の電動機によれば、実施形態 1により得られる効 果に加え、同形状の 2つの絶縁体 10， 11を採用することで、部品の共通化により、部 品コストの削減や組立の簡素化を図ることも可能となる。
また、スロット絶縁部 10cの先端部が空きスロット絶縁部 l idの凹部に当接又は嵌 合され、スロット絶縁部 11cの先端部が空きスロット絶縁部 10dの凹部に当接又は嵌 合されるため、スロット 2c内でスロット絶縁部 10d, l idと鉄心 2とに隙間が生じること 力 Sなくなり、信頼性の高い絶縁を達成することができる。
なお、この実施形態では 1つの凹部おきにスロット絶縁部 10c, 11cを形成したが、 それらを 2個以上の凹部おきに配置するようにしてもよい。
[0033] ところで、上記各実施形態における絶縁体 1 , 9, 10, 11や絶縁端板 4の素材として は樹脂が好ましぐ PETあるいは PBT等の耐熱性や成形性に優れた樹脂が特に好 ましレ、。さらに、絶縁体 1 , 9, 10, 11のパイプ部、端面絶縁部及びスロット絶縁部は、 同一樹脂により一体成形されたものが特に好ましいが、例えばスロット絶縁部を耐圧 性の優れた部材 (例えばポリエステルフィルム）で構成し、それを端面絶縁部に接着 やはめ込み等の方法で接合して一体化してもよレ、。
また、上記各実施形態の中で示した絶縁体 1， 9， 10, 11や絶縁端板 4の厚さの値 は例示であって、この厚さに限定されるものではない。
[0034] 実施の形態 4.
図 8は本発明の実施の形態 4に係る電動送風機の縦断面図である。この電動送風 機は、実施形態 1乃至 3のいずれかに記載の電機子を搭載した電動機を備えており 、それにより送風用ファンを駆動するようにしたものである。図 8に例示した電動送風 機は、ファンカバー 20、ファンカバー 20の中心部に設けられた吸気口 12、軸 3に設 けられた送風ファン 13、送風ファン 13により送られる空気を導く案内羽根 14、電動機 を構成する固定子 15及び電機子 16、電動機 16を固定するフレーム 17、フレーム 17 に設けられた排気口 18、カーボン刷子 19、整流子 4等により構成されている。なお、 電機子 16は図 2に示した電機子 16とする。
[0035] 上記電動送風機に電力が供給され、電機子 16及び固定子 15に卷回された電線 に電流が流れると、固定子 15により励磁された磁界により電機子 16に回転方向の力 が発生する。同時に、軸 3に設けられたファン 13も回転を始め、吸気口 12から空気を 吸入する。送風機内へ吸入された空気は、案内羽根 14を経由し、固定子 15とフレー ム 17の間を通って電動機を冷却した後、排気口 18から外部へ排気される。
[0036] 上記電動送風は、電機子 16の絶縁体 (パイプ部 la、端面絶縁部 lb及びスロット絶 縁部 lc) i 一体成形又は接合等により予め一体に形成されて鉄心に密着されたも のである。そのため、吸気口 12から流入した気流により、磨耗したカーボン刷子 19の 紛が乱流して電機子 16に付着しても、それが鉄心と絶縁体との間に入り込むことに 起因する絶縁破壊が抑制され、送風機の信頼性の向上及び長寿命化が図れる。 符号の説明
[0037] 1 実施の形態 1による絶縁体、 la パイプ部、 lb 端面絶縁部、 lc スロット絶縁 部、 2 鉄心、 2a, 2b 鉄心の端面、 2c 鉄心のスロット、 3 軸、 4 絶縁端板、 4a パ イブ部、 4b 端面絶縁部、 4c 開口部、 5 整流子、 6, 6a ナール、 8 電線、 9 実 施の形態 2による絶縁体、 9a パイプ部、 9b 端面絶縁部、 9c スロット絶縁部、 10， 11 実施の形態 3による絶縁体、 10a, 11a パイプ部、 10b, l ib 端面絶縁部、 10 c, 11c スロット絶縁部、 10d, l id 空きスロット絶縁部、 12 吸気口、 13 ファン、 1 4 案内羽根、 15 固定子、 16 電機子、 17 モータフレーム、 18 排気口、 19 力 一ボン刷子、 20 ファンカバー。

Claims

請求の範囲
[1] 対向する端面間に軸が貫通し前記端面間の外周部に前記軸方向に沿う複数のス ロットが形成された鉄心と、
前記軸に挿入されて前記鉄心の一方の端面に隣接配置される端面絶縁部と前記 端面絶縁部の周囲から延長されて前記複数のスロットに揷入されるスロット絶縁部と がー体に形成された絶縁体と、
前記スロットに挿入された前記スロット絶縁部を介して前記鉄心に卷回された電線と 、を備えた電機子を有してなることを特徴とする電動機。
[2] 前記絶縁体の前記スロット絶縁部の前記軸方向長さを前記鉄心の前記端面間幅と ほぼ同一とし、前記絶縁体が挿入された側と反対側から前記軸に挿入されて前記鉄 心の他方の端面に隣接配置された絶縁端板を備えたことを特徴とする請求項 1に記 載の電動機。
[3] 前記絶縁体の前記スロット絶縁部の前記軸方向長さを前記鉄心の前記端面間幅 のほぼ半分とし、この絶縁体を前記鉄心の各端面側からそれぞれ挿入して前記スロ ット絶縁部を前記スロット内で接合させたことを特徴とする請求項 1に記載の電動機。
[4] 前記絶縁体の前記スロット絶縁部の前記軸方向長さを前記鉄心の前記端面間幅と ほぼ同一とし、前記スロット絶縁部を前記スロットのひとつ置き又は複数ケ所置きに配 設した第一絶縁体が、前記鉄心の一方の端面側から前記軸に挿入されており、 前記第一絶縁体の空きスロット絶縁部の前記スロットに対応した部位に前記スロット 絶縁部を設けた第二絶縁体が、前記鉄心の他方の端面側から前記軸に挿入されて いることを特徴とする請求項 1記載の電動機。
[5] 請求項 1乃至 4の何れか 1項に記載の電動機と、前記電動機により駆動されるファ ンとを有してなることを特徴とする電動送風機。
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