CN202424464U - 整流子电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型的整流子电动机，具有定子、转子和电刷。定子在励磁芯上卷绕励磁绕组。转子具有卷绕电枢绕组的电枢芯、在绕组连结部连接有电枢绕组的整流子和在高度方向上延伸的旋转轴，以旋转轴为中心旋转自如地配置在定子内。此外，电刷与整流子滑动接触。而且，电刷是在与整流子的接触面的高度方向上电流密度不同的结构。根据该结构，能够提供抑制电刷磨损，长寿命且高效率的整流子电动机。

Description

整流子电动机

技术领域

本实用新型涉及家庭用吸尘器或电动工具等所使用的整流子电动机。

背景技术

近年来，家庭用吸尘器或电动工具等所使用的整流子电动机，特别向小型化和大容量化进展。随之，对于碳刷(carbon brush，以下，称为电刷)，对即使小型化电阻损耗也小且磨损少的需求增大。

现有技术中，在整流子电动机用的电刷中，如果使用电阻率小的材料，则电阻损耗变小，但是存在容易发生火花，会增加电刷的磨损的问题。

另一方面，如果在电刷中使用电阻大的材质，虽然难以发生火花，磨损得到抑制，但是电阻损耗增加，因发热造成温度上升。在此，在引线铜线与电刷连接的压缩·接合部分使用铜粉。而且，当电刷的温度上升时，该铜粉或引线铜线容易氧化。而且，当这样的氧化进行时，存在通电性恶化，随后电动机会停止的问题。

因为存在上述课题，所以在整流子电动机中，难以同时实现长寿命和高效率。

此外，在整流子电动机用的电刷中，像电吸尘器那样所用的高速旋转的电动机，需要在高速旋转时整流良好，且像在使用吸尘器主体的期间不需要更换电刷那样的电刷的长寿命。作为其对策，使用以树脂粘合剂使黑铅粉结合、硬化的树脂粘合(Resin Bond)类的电刷。但是，树脂粘合类的电刷，电刷主体的电阻率大，所以当电流密度增大时温度上升，用作粘合剂的树脂劣化，在谋求长寿命方面有限。

此外，现有技术中，为了实现电刷的长寿命化，提案有电刷的整流开始侧部采用电阻率小的材质、整流结束侧部采用电阻率大的材质的技术(例如，参照日本专利申请特开昭61-73550号公报)。

但是，在日本特开昭61-73550号公报记载的电刷的情况下，虽然在电刷的滑动方向上电阻率变化，但在电刷与整流子的接触面，滑动方向的直角方向(即，旋转轴的延伸方向)形成均匀的电流密度，在滑动方向的直角方向上电刷的耐火花性、耐磨损性不会变化。因此，存在不能够充分协调电刷与整流子之间产生的火花的影响，难以进一步长寿命化的问题。

即，在电吸尘器用等的具有连结有绕组的圆筒状的整流子的整流子电动机的情况下，在整流子中，对绕组连结部施加最强的离心力。离心力越强的位置，整流子片间台阶差越大，容易引起电刷和整流子的震颤(Chattering)。由此，火花发生频率会在整流子片的高度方向(滑动方向的直角方向)上变化，电刷的磨损性也在高度方向上变化。由此，会产生像现有的电刷那样在电刷的高度方向上形成均匀的电流密度的结构难以进一步实现电刷的长寿命化的问题。

本实用新型为了解决上述课题，提供一种抑制电刷的磨损、长寿命且高效率的整流子电动机。

实用新型内容

本实用新型的整流子电动机，具有定子、转子和电刷。定子在励磁芯上卷绕励磁绕组。转子具有卷绕电枢绕组的电枢芯、在绕组连结部连接有电枢绕组的整流子和在高度方向上延伸的旋转轴，以旋转轴为中心旋转自如地配置在定子内。此外，电刷与整流子滑动接触。而且，电刷是在与整流子的接触面的高度方向上电流密度不同的结构。

根据该结构，适当设定施加最强的离心力而最容易劣化的绕组连结部附近部位的电流密度，通过形成整流子片间的台阶差，能够减轻电刷和整流子的震颤产生的火花磨损。作为结果，能够提高电刷的耐久性。因此，根据本实用新型，能够提供抑制电刷的磨损、长寿命且高效率的整流子电动机。

附图说明

图1是表示具有本实用新型的实施方式的整流子电动机的电动送风机10的结构的局部截面图。

图2是图1的A-A所示的部位的截面图。

图3是表示本实用新型的实施方式的整流子电动机11的主要部分的侧面图。

图4是本实用新型的实施方式的整流子电动机的电刷和整流子的放大立体图。

具体实施方式

(实施方式)

参照附图，说明本实用新型中的使用整流子电动机的电设备。作为这样的电设备的一例，本实施方式举出电吸尘器所具有的使用本整流子电动机的电动送风机进行说明。

图1是表示本实用新型的实施方式的具有整流子电动机11的电动送风机10的结构的局部截面图。

电动送风机10是在一侧开口的大致杯(cup)状的支架(bracket)12内设置有本实施方式的整流子电动机11的结构。整流子电动机11，如图1所示，是包括作为励磁的定子30、作为电枢的转子40和电刷部20的结构。

定子30，在由铁等构成的励磁芯31卷绕励磁绕组32。励磁芯31，例如将规定形状的电磁钢板多层层叠而形成。此外，励磁芯31在其内侧具有作为磁极的磁极部31a，并且具有用于配置转子40的空间部。这样的定子30固定于支架12的内侧。

另一方面，定子40是包括电枢芯41、电枢绕组42、旋转轴43和整流子45的结构。在电枢芯41卷绕电枢绕组42。在整流子45连接有从电枢芯41引出的电枢绕组42的一部分。电枢芯41和整流子45形成圆筒状，以贯通电枢芯41和整流子45的中心的方式与旋转轴43结合。该旋转轴43的两端，分别由轴承13旋转自如地支承。这样构成的转子40，以电枢芯41与形成于励磁芯31的磁极部31a面对的状态，配置在定子30的内周侧。

而且，在支架12固定有电刷部20所含的电刷保持器25。电刷部20是包括该电刷保持器25、电刷21和电刷弹簧27的结构。电刷21由在人造石墨等的碳刷材料中包含固体润滑剂的组成而构成。这样的电刷21，保持在电刷保持器25内，并且由电刷弹簧27向整流子45按压。整流子电动机11具有一对这样的电刷部20，该一对电刷21分别与整流子45抵接。通过以上的方式，构成整流子电动机11。

此外，在电动送风机10中，以覆盖支架12的开口侧的方式安装有风扇罩(fan case)15。转子40的旋转轴43，从支架12的开口向风扇罩15内延伸，在该旋转轴43的前端部安装有离心风扇16。此外，在离心风扇16与支架12的开口之间，安装有导流构件(air guide)17。像这样，在风扇罩15内配置有离心风扇16和导流构件17。

在以上结构的电动送风机10中，当从外部将电力供给到整流子电动机11时，电枢电流经由电刷21和整流子45，在电枢绕组42中流动，并且在定子30的励磁绕组32中流过励磁电流。而且，在由励磁电流在励磁芯31产生的磁通与流过电枢绕组42的电枢电流之间产生力，转子40旋转。伴随该转子40的旋转，离心风扇16旋转。通过该旋转，空气从吸气口18被吸入，流入到离心风扇16中，经过支架12内，排出到电动送风机10之外。

接着，对整流子电动机11的更详细的结构进行说明。

图2是图1中A-A所示的部位的截面图。即，表示从旋转轴43的延伸方向看的整流子45和电刷部20的主要结构。

如图2所示，整流子45在其周围等间隔地形成多个整流子片45a。各整流子片45a由金属形成，与电刷21接触，由此供给电枢绕组42的电流。

此外，在一对电刷部20中，电刷保持器25，沿着与旋转轴43正交的径向与整流子45相对地配置。此外，电刷保持器25形成筒状，在与整流子45相对的位置具有开口部29。而且，在电刷保持器25内配置有电刷21和电刷弹簧27。

电刷弹簧27由螺旋状的弹簧构成。电刷弹簧27，一端与电刷21的相反接触面抵接，另一端与电刷保持器25外周侧的壁面抵接。电刷弹簧27配置成：在电刷保持器25中经由开口部29将电刷21向整流子45按压。即，电刷21通过电刷弹簧27的弹性力，将该接触面向整流子45按压，由此，电刷21与形成于整流子45的整流子片45a电连接。通过这样的方式，电刷21，在电刷保持器25内通过电刷弹簧27，在径向上移动，与整流子45接触滑动。此外，在电刷21内连接有用于向电刷21供给电流的引线铜线28。引线铜线28通过电刷弹簧27的螺旋状内部，一端与电刷21的相反接触面接合，另一端熔接于电刷保持器25的外周侧的壁面。

图3是表示本实用新型的实施方式的整流子电动机11的主要部分的侧面图。

如图3所示，电枢芯41和整流子45，通过压入、热套到旋转轴43等方法接合。在电枢芯41卷绕电枢绕组42。所卷绕的电枢绕组42，局部地作为多个引出线42a引出到整流子45侧。另一方面，在各整流子片45a的电枢芯41侧的端部，形成有弯曲形状的绕组连结部45b。在该绕组连结部45b分别接合有各个引出线42a，由此，从电刷21经由整流子片45a与电枢绕组42电连接。

而且，本实施方式中，如图3所示，电刷21具有第一电刷构成部21a和第二电刷构成部21b二重结构。

在此，如上所述，整流子45中，对绕组连结部45b施加最强的离心力。因此，整流子45，在靠近绕组连结部45b的接触面容易引起震颤，容易与电刷21产生火花。在本实施方式中，为了抑制这样的火花的产生，电刷21采用多重结构。

接着，说明这样的电刷21的详细结构。

图4是本实用新型的整流子电动机11的电刷21和整流子45的放大立体图。

如图4所示，电刷21与转子40的整流子45接触滑动，实线的箭头R为整流子45的旋转方向。此外，图4表示电刷21采用长度方向的长度L、宽度方向的宽度W、高度方向的高度H的尺寸的例子。

本实用新型的电刷21，在转子40旋转动作时，在电刷21与整流子45的接触面，在靠近绕组连结部45b的部位和远离绕组连结部45b的部位为不同的电流密度。即，电刷21，在成为旋转轴43的延伸方向的高度H的方向，具有不同的电阻率。而且，电刷21，靠近绕组连结部45b的电刷构成部的电阻率比远离绕组连结部45b的电刷构成部的电阻率高。本实用新型中，通过采用这样的电刷21的结构，减小了容易发生整流子45的震颤的绕组连结部45b附近的电流密度，抑制了火花的产生。

图4表示远离绕组连结部45b的第一电刷构成部21a电阻率为ρ1，靠近绕组连结部45b的第二电刷构成部21b的电阻率为ρ2的结构例。而且，电阻率ρ2是比电阻率ρ1高的电阻率。此外，由于第二电刷构成部21b的电阻率比第一电刷构成部21a的电阻率高，所以第二电刷构成部21b使用高电阻的材质，第一电刷构成部21a使用低电阻的材质。此外，作为其他方法，也可以在电刷21的制造时，使第二电刷构成部21b的成型加压力比第一电刷构成部21a的成型加压力低，使第二电刷构成部21b的电阻率比第一电刷构成部21a的电阻率高。此外，也可以通过使第一电刷构成部21a的整流子45与电刷21的接触压力比第二电刷构成部21b的整流子45与电刷21的接触压力高，使第二电刷构成部21b的接触电阻比第一电刷构成部21a的接触电阻高。

此外，在本实施方式中，举出了电刷21为二重结构的例子，但也可以为多重结构。即，也能够是电刷21的电阻率在高度H方向上电阻率阶段性地变化的方式。在这种情况下，只要是电刷21的电阻率从绕组连结部45b侧向绕组连结部45b的相反侧阶段性地降低的电刷21的结构即可。

如以上说明的那样，本实用新型的整流子电动机，具有定子、转子和电刷。定子在励磁芯上卷绕励磁绕组。转子具有卷绕电枢绕组的电枢芯、在绕组连结部连接有电枢绕组的整流子和在高度方向上延伸的旋转轴，以旋转轴为中心旋转自如地配置在定子内。此外，电刷与整流子滑动接触。而且，该电刷是在与整流子的接触面的高度方向上电流密度不同的结构。

根据该结构，通过减小整流子的绕组连结部附近的电流密度，能够抑制火花的发生，能够提高电刷的耐久性。因此，根据本实用新型，能够维持电刷的良好的导电性，能够提高电刷的耐久性，能够实现高效率且长寿命的整流子电动机。

本实用新型的整流子电动机，在家庭用吸尘器、电动工具等所使用的整流子电动机等需要兼顾电刷的良好的导电性和耐久性的整流子电动机中是有用的。

Claims (5)

1.一种整流子电动机，其特征在于，包括：

在励磁芯上卷绕励磁绕组的定子；

转子，其具有卷绕电枢绕组的电枢芯、在绕组连结部连结有所述电枢绕组的整流子和在高度方向上延伸的旋转轴，以所述旋转轴为中心旋转自如地配置在所述定子内；和

与所述整流子接触滑动的电刷，其中

所述电刷，在与所述整流子的接触面的高度方向上，电流密度不同。

2.如权利要求1所述的整流子电动机，其特征在于：

所述电刷，在与所述整流子的接触面的高度方向上，靠近所述绕组连结部的电刷构成部的电阻率比远离所述绕组连结部的电刷构成部的电阻率高。

3.如权利要求2所述的整流子电动机，其特征在于：

远离所述绕组连结部的电刷构成部使用低电阻材质，靠近所述绕组连结部的电刷构成部使用高电阻材质。

4.如权利要求1所述的整流子电动机，其特征在于：

所述电刷形成为，靠近所述绕组连结部的电刷构成部的成型加压力比远离所述绕组连结部的电刷构成部的成型加压力低。

5.如权利要求1所述的整流子电动机，其特征在于：

所述电刷，靠近所述绕组连结部的电刷构成部上的接触压力比远离所述绕组连结部的电刷构成部上的接触压力低，与所述整流子接触滑动。

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