JPH0865979A - 整流子電動機の界磁組立体、該界磁組立体を有する整流子電動機、および界磁組立体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、巻線速度の向上，安価な巻線設備
による自動巻線を可能とするとともに、鉄心を打ち抜い
た際のクズを増やすことなく電機子鉄心と界磁鉄心に異
なるグレードの電気鉄板を用いることが可能な整流子電
動機の界磁組立体、電動機、および界磁組立体の製造法
を提供することを目的とする。 【構成】 ２極の整流子電動機の界磁鉄心を両端に一対
の接合部１ａ，２１ａを有するヨーク部１，２１と、ヨ
ーク部１，２１との接合が可能な一対の接合部２ａ，２
２ａを有しスロット８，２８を形成した極部２，２２と
に４分割した構成としている。この４分割鉄心の極部
２，２２に鉄心の外側よりフライヤー６にて巻線４をほ
どこした後、ヨーク部１，２１と極部２，２２とを圧入
固定して界磁組立体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気掃除機や電動工具
などに使われている整流子電動機の界磁組立体、該界磁
組立を有する整流子電動機、および上記界磁組立体の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の界磁組立体の正面図である
図７において、９は界磁鉄心であり複数枚の電気鉄板が
積層されている。界磁鉄心９には巻枠１０を絶縁物とし
て界磁巻線１１が巻線されている。

【０００３】図８は従来の巻線方法の正面図である。１
２は界磁鉄心９に巻線をほどこす際に界磁巻線１１を供
給するノズルである。２本のノズル１２，１２からは２
本の界磁巻線１１，１１が供給されており、２本のノズ
ル１２，１２が界磁鉄心９の内側を図８の紙面貫通方向
に上側へ移動し、１８０度回転し、紙面貫通方向下側へ
移動し、逆方向に１８０度回転してコイルの１ターンを
達成し、このターンを繰り返すとともに、巻線を施す時
に巻線１１をスロット１４へ導くための各ガイド１３に
より上記各ノズル１２から供給された界磁巻線１１を各
スロット１４に導きながら２極同時に巻線作業を行う。
ただし、図７，図８において同一部分については同一符
号を付してある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の界磁鉄心９では、界磁巻線１１，１１を供給するノ
ズル１２，１２が界磁鉄心９の内側を出たり入ったりし
ながら１８０°回転，逆転を繰り返すことで巻線作業を
行う、というように巻線方法が複雑であるために、図８
の方法では毎分約４００回転程度までしか巻線速度を速
くできない、巻線設備が高価になってしまうという欠点
を有していた。また、近年の整流子電動機の高効率化の
要望に対する対応策として界磁巻線の太線化による銅損
の低減を行う際に、前記従来の巻線方法では界磁巻線の
太線化が難しいという課題を有していた。すなわち、例
えば、従来の高速巻線方式であるボビン巻では通常直径
０．６５ｍｍの線径が限界であった。

【０００５】また、電気掃除機用整流子電動機のように
毎分約３００００〜４００００回転程度の高回転数にな
ると、界磁鉄損に比べ電機子鉄損の占める割合が大きく
なる。そこで、電機子鉄損を低減させるため、電機子の
材料としては、材質グレードの高い電気鉄板（例えばケ
イ素の量を多くした鉄板）を用いている。しかしなが
ら、通常、打ち抜きの際のクズ２８を少なくするため、
図５に示すように、電機子鉄心２６と界磁鉄心２７は同
一材料の電気鉄板３７より同時に打ち抜くようにしてい
るため、界磁鉄損は比較的少ないにも関わらず界磁鉄心
２７には必要のない材質グレードの高い電気鉄板、すな
わち、例えばケイ素の量を多くした鉄板を用いている。
材料費低減のため界磁鉄心２７の電気鉄板３９のみ材質
グレードを下げるため、図６の（Ａ）に示すように、別
の材質の電気鉄板３９より界磁鉄心２７を打ち抜くよう
にしても、その際のクズ３８が多くなる一方、図６の
（Ｂ）に示すように、電機子鉄心２６を電気鉄板４０よ
り打ち抜くときのクズ３８も多くなるという課題があっ
た。

【０００６】本発明は、巻線速度の向上および安価な巻
線設備による自動巻線を可能とする整流子電動機の界磁
組立体、該界磁組立を有する整流子電動機、および上記
界磁組立体の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は以下のように構成している。請求項１にかか
る本発明の２極の整流子電動機の界磁組立体は、両端に
接合部を有する一対のヨーク部と、このヨーク部の接合
部と接合可能な接合部を有し巻線用のスロットを形成し
た一対の極部とを備える界磁鉄心を有するように構成し
ている。

【０００８】請求項２にかかる本発明の２極の整流子電
動機の界磁組立体は、請求項１において、上記ヨーク部
の各接合部と上記極部の各接合部とは圧入固定可能に連
結されるように構成している。請求項３にかかる本発明
の２極の整流子電動機の界磁組立体は、請求項１又は２
において、上記ヨーク部の各接合部は鍵型に形成され、
上記極部の各接合部は上記鍵型と圧入固定可能な鍵型に
形成されているように構成している。

【０００９】請求項４にかかる本発明の２極の整流子電
動機の界磁組立体は、請求項１又は２において、上記ヨ
ーク部の各接合部と上記極部の各接合部とは、いずれか
一方が凸部、いずれか他方が該凸部が圧入固定可能な凹
部であるように構成している。請求項５にかかる本発明
の２極の整流子電動機の界磁組立体は、請求項１〜４の
いずれかにおいて、上記ヨーク部の両端部の接合部の形
状が非対称であり、これに対応して上記極部の両端部の
接合部の形状も非対称であるように構成している。

【００１０】請求項６にかかる本発明の２極の整流子電
動機は、請求項１〜５のいずれかに記載の上記界磁鉄心
を備えるように構成している。請求項７にかかる本発明
の２極の整流子電動機は、回転可能な電機子鉄心を構成
する電気鉄板と、請求項１〜５のいずれかに記載の上記
界磁鉄心を構成する電気鉄板とは材質が異なるように構
成している。

【００１１】請求項８にかかる本発明の２極の整流子電
動機の界磁組立体の製造方法は、請求項１〜５のいずれ
かに記載の上記界磁鉄心の極部に巻線を巻く巻線作業を
ほどこした後、上記一対の極部の接合部と上記一対のヨ
ーク部の接合部とをそれぞれ接合固定することにより組
立られるように構成している。

【００１２】

【作用】上記整流子電動機の界磁組立体、該界磁組立体
を有する整流子電動機、及び界磁組立体の製造方法によ
れば、界磁巻線の巻線速度を向上させ安価な巻線設備に
よる自動巻線を可能とすることができ、界磁巻線の太線
化への対応も容易にすることができる。また、鉄心を打
ち抜いた際のクズを増やすことなく界磁鉄心と電機子鉄
心とを別々に打ち抜くことができるため、鉄損の小さい
界磁鉄心の電気鉄板の材質グレードを下げることも可能
で、電動機効率の低下を少なくしながら材料費を低減す
ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例にかかる界磁組立
体の正面図である。図１において、１は複数枚の電気鉄
板を積層した分割鉄心のヨーク部であり、２は複数枚の
電気鉄板を積層した分割鉄心の極部である。各ヨーク部
１の各端部には鍵型の接合部１ａを有し、各極部２の各
端部には上記ヨーク部１の接合部１ａに対応した鍵型の
接合部２ａを有しており、各ヨーク部１の各接合部１ａ
に各極部２の各接合部２ａを圧入固定して接合部組付部
３を構成している。４は巻枠５を絶縁体として極部２に
巻線されている界磁巻線である。

【００１５】よって、本実施例の界磁組立体は、上記ヨ
ーク部１を一対備え、上記極部２を一対備えるととも
に、組立前に各極部２の巻枠５の回りに巻線４を巻き付
けたのち、各ヨーク部１の接合部１ａと各極部２の接合
部２ａとを圧入固定してなる接合部組付部３により、各
ヨーク部１と各極部２とを連結して構成している。本実
施例では、接合部組付部３を各極部２及び各ヨーク部１
の中心に対してそれぞれ左右非対称とすることでヨーク
部１と極部２との裏表のいずれか一方でのみしか積層で
きないようにし、ヨーク部１と極部２との圧入時の寸法
ばらつきを少なくしている。

【００１６】しかしながら、本実施例とは別の実施例に
おいて、界磁鉄心の打ち抜き時に、鉄心の積厚を測定
し、層別に組み立てるといった方法を採る場合には、ヨ
ーク部の表裏に関係無く組み立てを行った場合でもバラ
ツキを少なくすることができるため、上記接合部組付部
３の形状を左右非対称とすることもなく、種々の形状と
することが可能となる。

【００１７】図２は本発明の一実施例にかかる界磁巻線
方法を説明するための説明図である。図２において、６
は界磁巻線を供給するためのフライヤーであり、界磁組
立体の組立前で極部２の両端にヨーク部１が無い状態
で、フライヤー６が極部２の巻枠５の回りを回転し、巻
線を施す時に巻線４をスロット８へ導くためのガイド７
により界磁巻線４が極部２のスロット８の内部に導かれ
ながら巻枠５の回りに巻線される。ただし、図１，図２
において同一部分については同一符号を付してある。上
記ガイド７は、通常、鉄より構成され、巻線に傷がつか
ないように表面を研磨している。

【００１８】以上のように本実施例では、２極の整流子
電動機の界磁鉄心を、鍵型の接合部１ａを各端部に有す
るヨーク部１を一対備え、該ヨーク部１との接合が可能
な鍵型の接合部２ａを各端部に有し、巻線４を収納する
ためのスロット８を形成する極部２を一対備えて、一対
のヨーク部１，１と一対の極部２，２とに４分割した構
成としている。このような構成において、上記したよう
に、各極部２に鉄心の外周よりフライヤー６にて巻線を
ほどこした後、一対のヨーク部１，１と一対の極部２，
２とを接合部１ａ，…，１ａ，２ａ，…，２ａで圧入固
定して界磁組立体を組み立てるようにしている。

【００１９】このように４つに分割された界磁鉄心の極
部２に巻線作業を行うとき、ヨーク部１が極部２の両端
に無い状態、即ち、界磁組立体の組立前の状態で行うこ
とができ、巻線作業時にヨーク部１が巻線作業の邪魔に
ならず、フライヤー６の回転だけで極部２に対する巻線
作業が行えるため、巻線作業を高速度化することができ
て工数低減を図ることができるとともに、安価な巻線設
備による自動巻線が可能となる。本実施例では、線径に
もよるが、例えば、従来では毎分約４００回転であるの
に対して毎分約１５００〜２０００回転まで高速度化さ
せることができる。ここで、極部２の各端部の接合部２
ａの先端が極部２の先端２ｂより大きく突出したり、又
は、極部２の接合部２ａにヨーク部１が結合されてヨー
ク部１の先端が極部２の先端２ｂより大きく突出してい
ると、巻線作業時にフライヤー６の回転の妨げとなり、
高速巻線作業が困難になる。従って、極部２の各接合部
２ａにはヨーク部１を接合させず、かつ、該接合部２ａ
が極部２の先端２ｂより大きく突出しないようにするの
が好ましいが、スロット８のスペースをある程度確保す
るためには極部２の接合部２ａにはある程度の長さが必
要となる。そこで、本実施例では、図１に示すように、
極部２の接合部２ａの長さは、極部２の先端２ｂと大略
同じ長さとなるようにしている。また、ヨーク部１，１
が極部２の両端に無い状態で巻線を巻くことにより巻線
作業の高速化を図るため、界磁組立体は、２つの極部
２，２と２つのヨーク部１，１との４分割にすることが
必要となる。

【００２０】また、従来は、極部２への巻線作業時に極
部２の両端にヨーク部１が存在するため、巻線の径の太
さに制限（例えばボビン巻きの場合には線径０．６５ｍ
ｍが限界）があったが、本実施例では、極部２への巻線
作業時に極部２の両端にヨーク部１が無いため、巻線の
径を従来よりも太くすることができる。例えば、本実施
例では、例えば線径１．２ｍｍまで大きくすることがで
きる。

【００２１】また、従来では、界磁鉄心は分割されてい
なかったため、板材より四角枠状の界磁鉄心をそのまま
打ち抜くことになり、図６の（Ａ）に斜線で示す部分３
８がクズとなり、多量のクズが発生していた。従って、
クズの量を減少させるための１つの方法として、図５に
示すように、同一材料の電気鉄板３７より界磁鉄心２７
と電機子鉄心２６とを打ち抜くようにし、かつ、そのと
き界磁鉄心２７の内側で電気子鉄心２６を打ち抜くこと
により、クズ２８の量を減少させるようにしていた。こ
れに対して、本実施例では、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に
示すように、界磁鉄心を４分割した部品より構成するた
め、界磁鉄心のヨーク部１と極部２とを電気鉄板より打
ち抜くとき、界磁鉄心用電気鉄板において４分割した部
品を種々組み合わせてクズの量が最小限になるように配
置して打ち抜くことによって、電気鉄板より界磁鉄心を
打ち抜いたときのクズ３０の量を大きく減少させること
ができる。これに伴い、電機子鉄心の打ち抜き用素材３
２を電機子鉄心用電気鉄板において自由に配置して打ち
抜き時のクズ３１を減少させることができる。さらに、
界磁鉄心を４分割体として自由に配置させることにより
クズの量の減少を図ることができるので、図４に示すよ
うに、界磁鉄心と電機子鉄心との材料を異ならせて、そ
れぞれの材料の板材より効率よく界磁鉄心と電機子鉄心
とを打ち抜くことができ、鉄損の小さい界磁鉄心の材料
を電機子鉄心の材料より安くグレードの低い材質のもの
にすることができ、電動機の効率の低下を少なくしなが
ら、材料費を低減させることができる。

【００２２】上記極部２の接合部２ａとヨーク部１の接
合部１ａの形状は、図１に示されたものに限定されるも
のではなく、例えば、図３に示すようなものでもよい。
この図３では、界磁鉄心は、２つの極部２２，２２、２
つのヨーク部２１，２１、巻枠２５，２５とを備えてい
る。上記極部２２の接合部２２ａは極部２２の端部の中
央部より突出した形状であり、上記ヨーク部２１の接合
部２１ａは、上記突出した接合部２２ａを圧入固定する
アリ溝形状より構成されている。なお、図３には、界磁
鉄心の中央に電動機鉄心２６を配置した状態を示してお
り、２８は巻き線用のスロットである。この図３におい
て、上記ヨーク部２１の接合部２１ａはヨーク部２１の
端部の中央部より突出した形状であり、上記極部２２の
接合部２２ａは、上記突出した接合部２１ａを圧入固定
するアリ溝形状より構成するようにしてもよい。また、
両接合部２１ａ，２２ａは、これ以外の任意の形状に構
成してもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる整流子電
動機の界磁組立体及びその界磁組立体を有する整流子電
動機は、２極の整流子電動機の界磁鉄心を鍵型の接合部
を有するヨーク部と、ヨーク部との接合が可能な鍵型の
接合部を有し、スロットを形成する極部とに４分割した
構成とし、界磁組立体として組み立てる前に、上記４分
割鉄心の各極部に鉄心の外周よりフライヤーにて巻線を
ほどこした後、ヨーク部と極部とを圧入固定して界磁組
み立てするようにしている。よって、フライヤーで極部
に巻線を施すときにヨーク部が妨げとならず、界磁巻線
の巻線速度を向上させることができ、安価な巻線設備に
よる自動巻線を可能とすることができるとともに、界磁
巻線の太線化への対応も容易にすることができる。ま
た、界磁鉄心が４分割されているため、電気鉄心を打ち
抜くときに４分割の鉄心をクズが少なくなるように配置
して打ち抜くことができ、打ち抜きの際のクズの量を減
少させることができるとともに、界磁鉄心と電動機鉄心
とを別々の材料より打ち抜くようにしても、界磁鉄心の
クズの量が増加することがないため、鉄損の小さい界磁
鉄心のみを打ち抜くための電気鉄板の材質グレードを下
げることができ、電動機効率の低下を少なくしながら材
料費を低減することが可能である。

【００２４】また、上記界磁組立体の製造方法によれ
ば、上記したように、極部の両端にヨーク部が無い状態
で巻線作業が行えるので、フライヤーのみの安価な設備
でもって巻線作業の高速化を達成することができ、か
つ、従来より太い巻線を巻くことができる。また、４分
割された界磁鉄心を電気鉄板より打ち抜くとき、界磁鉄
心の分割されたそれぞれの部品をクズの量が少なくなる
ように自由に組み合わせて配置したのち打ち抜くことが
できて、クズの量を大きく減少させることができる。ま
た、界磁鉄心と電機子鉄心とを別の電気鉄板より打ち抜
くようにしても、さほどクズの量は増加することがない
ため、各鉄心を最適の電気鉄板より打ち抜くことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における界磁組立体の正面図

【図２】図１の本発明の上記実施例における界磁組立体
に適用される界磁巻線方法を説明するための極部の正面
図

【図３】図１の本発明の上記実施例とは異なる実施例の
界磁組立体の正面図

【図４】（Ａ）は図１の界磁組立体の界磁鉄心を界磁鉄
心用電気鉄板より打ち抜くときの４分割された界磁鉄心
の配置例を示す図 （Ｂ）は上記界磁組立体の電機子鉄心を電機子鉄心用電
気鉄板より打ち抜くときの電機子鉄心の配置例を示す図

【図５】界磁鉄心と電機子鉄心を１枚の電気鉄板より打
ち抜くときの界磁鉄心と電機子鉄心の配置例を示す図

【図６】（Ａ）は界磁鉄心を界磁鉄心用電気鉄板より打
ち抜くときの界磁鉄心の配置例を示す図 （Ｂ）は電機子鉄心を電機子鉄心用電気鉄板より打ち抜
くときの電機子鉄心の配置例を示す図

【図７】従来例における界磁組立体の正面図

【図８】図７の従来例における界磁巻線方法を説明する
ための界磁組立体の正面図

【符号の説明】

１，２１ 分割鉄心のヨーク部 １ａ，２１ａ 接合部 ２，２２ 分割鉄心の極部 ２ａ，２２ａ 接合部 ２ｂ 先端 ３ 接合部組付部 ４ 巻線 ５，２５ 巻枠 ６ フライヤー ７ ガイド ８，２８ スロット ３０，３１，２８，３８ クズ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端に接合部（１ａ，２１ａ）を有する一
   対のヨーク部（１，２１）と、このヨーク部（１，２
   １）の接合部（１ａ，２１ａ）と接合可能な接合部（２
   ａ，２２ａ）を有し巻線用のスロット（８，２８）を形
   成した一対の極部（２，２２）とを備える界磁鉄心を有
   する２極の整流子電動機の界磁組立体。
2. 【請求項２】上記ヨーク部（１，２１）の各接合部（１
   ａ，２１ａ）と上記極部（２，２２）の各接合部（２
   ａ，２２ａ）とは圧入固定可能に連結される請求項１に
   記載の２極の整流子電動機の界磁組立体。
3. 【請求項３】上記ヨーク部（１，２１）の各接合部（１
   ａ，２１ａ）は鍵型に形成され、上記極部（２，２２）
   の各接合部（２ａ，２２ａ）は上記鍵型と圧入固定可能
   な鍵型に形成されている請求項１又は２に記載の２極の
   整流子電動機の界磁組立体。
4. 【請求項４】上記ヨーク部（１，２１）の各接合部（１
   ａ，２１ａ）と上記極部（２，２２）の各接合部（２
   ａ，２２ａ）とは、いずれか一方が凸部、いずれか他方
   が該凸部が圧入固定可能な凹部である請求項１又は２に
   記載の２極の整流子電動機の界磁組立体。
5. 【請求項５】上記ヨーク部（１，２１）の両端部の接合
   部（１ａ，２１ａ）の形状が非対称であり、これに対応
   して上記極部（２，２２）の両端部の接合部（２ａ，２
   ２ａ）の形状も非対称である請求項１〜４のいずれかに
   記載の２極の整流子電動機の界磁組立体。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の上記界磁
   鉄心を備えるようにした２極の整流子電動機。
7. 【請求項７】回転可能な電機子鉄心（２６）を構成する
   電気鉄板と、請求項１〜５のいずれかに記載の上記界磁
   鉄心を構成する電気鉄板とは材質が異なるようにした２
   極の整流子電動機。
8. 【請求項８】請求項１〜５のいずれかに記載の上記界磁
   鉄心の極部（２，２２）に巻線（４）を巻く巻線作業を
   ほどこした後、上記一対の極部（２，２２）の接合部
   （２ａ，２２ａ）と上記一対のヨーク部（１，２１）の
   接合部（１ａ，２１ａ）とをそれぞれ接合固定すること
   により組立られる２極の整流子電動機の界磁組立体の製
   造方法。