JP2011078236A - 整流子モータ及び電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシの形状が相異する製品間において共通化されたブラシホルダを備える整流子モータ、及びその整流子モータを備える電動工具を提供する。
【解決手段】整流子モータは、ハウジングに収容されると共に回転可能に軸支された回転子と、回転子に設けられた整流子と、ハウジングに固定され、所定の断面形状を有するブラシと嵌合可能に形成された複数のブラシ嵌合穴５２１，５２２を有するブラシホルダ５０５と、略柱状に形成され、ブラシ嵌合穴５２１，５２２の１つに嵌合して保持され、端面が整流子に摺接するブラシ１０４と、から構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、整流子モータ及びこれを備える電動工具に関する。

電動工具には、駆動源として整流子モータを利用するものがある。

従来の整流子モータの一例を、図８及び図９を用いて説明する。図８は、整流子モータであるモータ５０の断面図である。図９は、図８に示されたブラシホルダ５を示す下面図である。

図８に示すモータ５０は、ハウジング１に回転軸Ａ回りに軸支された回転子２と、回転子２に設けられた整流子３と、整流子３に摺接するブラシ４と、ブラシ４を保持してハウジング１に固定されたブラシホルダ５と、から構成されている。

ブラシ４は、矩形断面を有する柱状に形成されている。ブラシホルダ５は、ハウジング１に固定される固定部材６と、ブラシ４を保持するブラシチューブ７と、から構成されている。ブラシチューブ７は、図９に示すように、仮想線（二点鎖線）で示されたブラシ４と嵌合する、ブラシ嵌合穴２１を有して形成されている。ブラシ嵌合穴２１には、ブラシ４とブラシチューブ７との摺動抵抗の低減、及びブラシ４の摩耗粉の排出等を目的として、ブラシ４との間に空隙を形成する溝３１が形成されている。

なお、特許文献１には、ブラシ嵌合穴（嵌入孔）に、ブラシに連結されたブラシプレートと嵌合する溝（係合溝）が形成されたブラシホルダ（スリーブ）が開示されている。

また、特許文献２には、ブラシ嵌合穴（ブラシ保持部）に、空気流が通過する溝（凹部、円弧部、凹凸溝部、波形溝部、及び三角溝部）が形成されたブラシホルダが開示されている。

上述のように、整流子モータのブラシホルダには、目的に応じて異なる形状を有するブラシ嵌合穴が形成されている。

実開平５−２９２７１号公報 特開２００１−１５７４１１号公報

整流子モータのブラシは、整流子の形態に応じて、それぞれ所定の形状を有する。従って、従来の整流子モータは、ブラシの形状に対応する専用のブラシホルダを、それぞれ備える必要があった。そのため、複数の製品間におけるブラシホルダの共通化、及びこれによる整流子モータ及び電動工具の生産コスト低減には限界があった。

上記課題に鑑み、本発明は、ブラシの形状が相異する製品間において共通化されたブラシホルダを備える整流子モータ、及びその整流子モータを備える電動工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による整流子モータは、
ハウジングに収容されると共に回転可能に軸支された回転子と、
前記回転子に設けられた整流子と、
前記ハウジングに固定され、所定の断面形状を有するブラシと嵌合可能に形成された複数のブラシ嵌合穴を有するブラシホルダと、
略柱状に形成され、前記複数のブラシ嵌合穴の１つに嵌合して保持され、端面が前記整流子に摺接するブラシと、を備える、
ことを特徴とする。

前記複数のブラシ嵌合穴の少なくとも２つは、相異なる断面形状を有するブラシと嵌合可能に形成されている、
ことが望ましい。

前記複数のブラシ嵌合穴の少なくとも２つは、相互に重なり合う位置に形成されている、
ことが望ましい。

前記ハウジングには、前記整流子と前記複数のブラシ嵌合穴とが所定の配置となるように、前記ブラシホルダを位置決めする位置決め手段が設けられている、
ことが望ましい。

前記ブラシホルダは、前記複数のブラシ嵌合穴が形成されたブラシチューブと、該ブラシチューブを保持して前記ハウジングに固定される固定部材と、から構成されており、
前記ブラシチューブは、所定の円柱面に略沿うように径方向に起伏する、凹凸状の外周面を有して形成されている、
ことが望ましい。

前記ブラシチューブは、略均一な厚みを有して形成されている、
ことが望ましい。

前記ブラシチューブは、金属から形成されている、
ことが望ましい。

前記ブラシチューブは、プレスにより形成されている、
ことが望ましい。

前記複数のブラシ嵌合穴の少なくとも１つは、該ブラシ嵌合穴に嵌合する前記ブラシとの間に空隙を形成する溝を有して形成されている、
ことが望ましい。

また、本発明による電動工具は、
上述の整流子モータを備える、
ことを特徴とする。

本発明によれば、ブラシの形状が相異する製品間において共通化されたブラシホルダを備える整流子モータ、及びその整流子モータを備える電動工具を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電動工具を示す斜視図。 （ａ）は、図１に示された電動工具の整流子モータを示す要部平面図。（ｂ）は、（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図。 図２に示された整流子モータのブラシを示す（ａ）正面図、及び（ｂ）下面図。 図２に示された整流子モータのブラシホルダを示す（ａ）正面図、及び（ｂ）下面図。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る整流子モータを示す要部平面図。（ｂ）は、（ａ）におけるＩＩ−ＩＩ線断面図。 図５に示された整流子モータのブラシを示す（ａ）正面図、及び（ｂ）下面図。 図５に示された整流子モータのブラシホルダを示す（ａ）正面図、及び（ｂ）下面図。 従来の整流子モータを示す断面図。 図８に示された整流子モータのブラシホルダを示す下面図。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係るブラシホルダの変形例を示す下面図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。

本実施形態に係る電動工具は、図１に示すグラインダ１０００である。

グラインダ１０００は、モータ１００と、モータ１００により駆動される砥石１００１と、から構成されている。

図２（ｂ）に示すように、モータ１００は、ハウジング１０１と、回転子１０２と、整流子１０３と、ブラシ１０４と、ピグテール１０８と、ストップピース１０９と、スプリング１１０と、ブラシホルダ５０５と、ブラシキャップ１１１と、から構成されている。

回転子１０２は、ハウジング１０１に収容され、回転軸Ａの回りに回転可能に軸支されている。

整流子１０３は、回転子１０２に設けられ、回転軸Ａを中心とする円柱状に形成されている。

ブラシ１０４は、電気伝導性を有するカーボンから構成されており、ブラシホルダ５０５に保持されている。ブラシ１０４の形状は、整流子１０３の形態に対応しており、図３（ａ），（ｂ）に示すように、矩形断面であって特に長辺と短辺からなる長方形断面を有する柱状に形成されている。そして、ブラシ１０４は、ピグテール１０８により、ストップピース１０９と電気的に接続されている。また、ブラシ１０４とストップピース１０９とは、スプリング１１０により、相互に離間する方向に付勢されている。

図２（ｂ）に示すように、ブラシホルダ５０５は、ハウジング１０１に固定された固定部材５０６と、固定部材５０６に嵌着されたブラシチューブ５０７と、から構成されている。固定部材５０６は合成樹脂等の絶縁体から構成され、ブラシチューブ５０７は銅合金等の金属から構成されている。

固定部材５０６は、図４（ａ）に示すように、雌ねじ５０６ａを有する円筒状に形成されている。また、図４（ｂ）に示すように、固定部材５０６の外周面には、一対の平坦面５０６ｂ，５０６ｂ（二面幅ｗ）が形成されている。

ブラシチューブ５０７は、第１のブラシ嵌合穴５２１（Ｘ１×Ｙ１）と、第２のブラシ嵌合穴５２２（Ｘ２×Ｙ２）と、第１のブラシ嵌合穴５２１に形成された第１の溝５３１と、第２のブラシ嵌合穴５２２に形成された第２の溝５３２と、を有する筒状に形成されている。第１のブラシ嵌合穴５２１と第２のブラシ嵌合穴５２２とは、相互に重なり合う位置に形成され、略十字状の穴を形成している。第１のブラシ嵌合穴５２１は、上述のブラシ１０４と摺動可能に嵌合するように形成されている。そのとき、第１の溝５３１は、第１のブラシ嵌合穴５２１とブラシ１０４との間に空隙を形成する。そして、第１の溝５３１と、第２のブラシ嵌合穴５２２と、第２の溝５３２とは、ブラシ１０４の摩耗粉の排出、ブラシ１０４とブラシチューブ５０７との摺動抵抗の低減、ブラシ１０４とブラシチューブ５０７との冷却、及びブラシチューブ５０７の熱歪みの吸収等の役割を果たす。

なお、ブラシチューブ５０７は、略均一な厚みを有して形成されており、凹凸状の外周面を有する。そして、図４（ａ）に示すように、ブラシチューブ５０７の外周面には、端子溝５０７ａが形成されている。端子溝５０７ａは、図２（ｂ）に示すように、図示しない電源と接続された円環状の金属端子（ＣＢターミナル）１１２と嵌合する。

また、ハウジング１０１には、回転軸Ａに直交するブラシ軸Ｂを中心として、ブラシホルダ５０５と嵌合する嵌合穴１０１ａが形成されている。そして、嵌合穴１０１ａには、図２（ａ）に示すように、ブラシホルダ５０５の平坦面５０６ｂ，５０６ｂと係合する一対の位置決め部材１０１ｂ，１０１ｂ（二面幅Ｗ）が、回転軸Ａと平行な方向に離間して形成されている。従って、図２（ｂ）に示すように、ブラシホルダ５０５に保持されたブラシ１０４は、ブラシ軸Ｂに沿って摺動可能に、かつ整流子１０３に対してブラシ軸Ｂ回りに所定の角度で配置されるように、位置決めされている。なお、上記所定の角度は、ブラシ１０４の長方形断面の長辺が回転軸Ａと平行に、短辺が回転軸Ａと垂直に、それぞれ整流子１０３の周面に沿って配置される角度である。

ブラシキャップ１１１は、ブラシホルダ５０５の雌ねじ５０６ａに螺合し、ストップピース１０９を第１のブラシ嵌合穴５２１に嵌入された状態に押さえている。従って、ブラシ１０４は、スプリング１１０により、端面が整流子１０３に摺接するように付勢されている。

以上、本実施形態に係るグラインダ１０００及びモータ１００について説明した。

なお、本発明の目的は、ブラシの形状が相異する製品間において共通化されたブラシホルダを備える整流子モータ、及びその整流子モータを備える電動工具を提供することにある。

そして、詳細は後述するが、図５（ａ），（ｂ）に示すモータ２００は、図略のグラインダに設けられた整流子モータであって、モータ１００のブラシ１０４と異なる形状を有するブラシ２０４と、モータ１００と共通のブラシホルダ５０５と、を備える。すなわち、モータ１００とモータ２００とは、相互に上記目的を達成する整流子モータである。

以下、このモータ２００について説明する。

モータ２００は、図５（ｂ）に示すように、ハウジング２０１と、回転子２０２と、整流子２０３と、ブラシ２０４と、ピグテール２０８と、ストップピース２０９と、スプリング２１０と、ブラシホルダ５０５と、ブラシキャップ２１１と、から構成されている。

上述のように、ブラシ２０４は、モータ１００のブラシ１０４と異なる断面形状を有する。また、ブラシホルダ５０５は、モータ１００に設けられたものと共通である。

ブラシ２０４の形状は、整流子２０３の形態に対応しており、図６（ａ），（ｂ）に示すように、矩形断面（長方形断面）を有する柱状に形成されている。

また、図７（ｂ）に示すように、ブラシホルダ５０５のブラシチューブ５０７には、上述の第１のブラシ嵌合穴５２１（Ｘ１×Ｙ１）と第２のブラシ嵌合穴５２２（Ｘ２×Ｙ２）とが形成されている。そして、第２のブラシ嵌合穴５２２は、ブラシ２０４と摺動可能に嵌合するように形成されている。このとき、第２の溝５３２は、第２のブラシ嵌合穴５２２とブラシ２０４との間に空隙を形成する。そして、第１のブラシ嵌合穴５２１と、第１の溝５３１と、第２の溝５３２とは、ブラシ２０４の摩耗粉の排出、ブラシ２０４とブラシチューブ５０７との摺動抵抗の低減、ブラシ２０４とブラシチューブ５０７との冷却、及びブラシチューブ５０７の熱歪みの吸収等の役割を果たす。

また、図５（ｂ）に示すように、ハウジング２０１には、回転軸Ａに直交するブラシ軸Ｂを中心として、ブラシホルダ５０５と嵌合する嵌合穴２０１ａが形成されている。そして、嵌合穴２０１ａには、図５（ａ）に示すように、ブラシホルダ５０５の平坦面５０６ｂ，５０６ｂと係合する一対の位置決め部材２０１ｂ，２０１ｂ（二面幅Ｗ）が、回転軸Ａと垂直な方向に離間して形成されている。従って、図５（ｂ）に示すように、ブラシホルダ５０５に保持されたブラシ２０４は、ブラシ軸Ｂに沿って摺動可能に、かつ整流子２０３に対してブラシ軸Ｂ回りに所定の角度で配置されるように、位置決めされている。なお、上記所定の角度は、ブラシ２０４の長方形断面の長辺が回転軸Ａと平行に、短辺が回転軸Ａと垂直に、それぞれ整流子２０３の周面に沿って配置される角度である。

このように、ブラシホルダ５０５は、モータ１００のハウジング１０１とモータ２００のハウジング２０１とに、それぞれ適切に位置決め固定されることができる。

以上説明したように、上記構成のモータ１００，２００は、第１及び第２のブラシ嵌合穴５２１，５２２を有するブラシホルダ５０５を備える。従って、形状が相異なるブラシ１０４，２０４を有するモータ１００，２００間においてブラシホルダ５０５を共通化し、モータ１００，２００の生産コストを低減することができる。さらに、ブラシホルダ５０５の共通化と共に、例えばブラシキャップ１１１，２１１を共通化することも容易に実現することができる。

また、第１及び第２のブラシ嵌合穴５２１，５２２は、相互に重なり合う位置に形成されている。これにより、複数のブラシ嵌合穴を分離して形成する場合と比較して、ブラシホルダ５０５を小型化することができる。さらに、第１及び第２のブラシ嵌合穴５２１，５２２の一方は、ブラシ１０４，２０４の摩耗粉の排出、ブラシ１０４，２０４とブラシチューブ５０７との摺動抵抗の低減、ブラシ１０４，２０４とブラシチューブ５０７との冷却、及びブラシチューブ５０７の熱歪みの吸収等の役割を果たすことができる。

そして、ハウジング１０１，２０１には、整流子１０３，２０３と第１及び第２のブラシ嵌合穴５２１，５２２とが所定の配置となるように位置決めする、位置決め部材１０１ｂ，２０１ｂが形成されている。従って、ブラシホルダ５０５の誤組み付けを防止することができる。

また、ブラシチューブ５０７は凹凸状の外周面を有して形成されている。そのため、例えば円柱面状の外周面を有する同サイズのブラシチューブと比較して、表面積を大きくすることができる。これにより、ブラシチューブ５０７と固定部材５０６とを一体成形する際に、接着性を向上することができる。また、プレス成形により、端子溝５０７ａを容易に形成することができる。

また、ブラシチューブ５０７の外周面は、凹凸状に形成されると共に、円柱面に略沿うように形成されている。従って、端子溝５０７ａは、切れ間を有して断続的に形成されながらも、金属端子１１２，２１２と確実に嵌合することができる。また、端子溝５０７ａを切削加工により形成する際の抵抗を抑制することができる。

さらに、ブラシチューブ５０７は略均一な厚みを有して形成されている。そのため、例えば円柱面状の外周面を有する同サイズのブラシチューブと比較して、ブラシホルダを軽量化することができる。さらに、ブラシチューブ５０７を例えば引抜成形やプレス成形等により形成すれば、切削加工により形成する場合と比較して、材料費を削減することができる。

また、ブラシチューブ５０７は金属から形成されているため、樹脂から形成された場合と比較して、第１及び第２のブラシ嵌合穴５２１，５２２の断面形状を均一に形成することができる。従って、ブラシ１０４，２０４のがたつきを抑制することができ、モータ１００，２００の整流不良や、ブラシ１０４，２０４の破損及び異常摩耗等を防止することができる。

さらに、ブラシチューブ５０７は、プレスにより形成することにより、切削加工や引抜成形等により形成する場合と比較して、容易に形成することができる。

そして、第１及び第２のブラシ嵌合穴５２１，５２２は、ブラシ１０４，２０４との間に空隙を形成する第１及び第２の溝５３１，５３２を有して形成されている。そのため、ブラシ１０４，２０４の摩耗粉の排出、ブラシ１０４，２０４とブラシチューブ５０７との摺動抵抗の低減、ブラシ１０４，２０４とブラシチューブ５０７との冷却、及びブラシチューブ５０７の熱歪みの吸収等の効果を向上することができる。

また、モータ１００，２００は、例示したグラインダの他に、ドライバドリルやインパクトドライバ等、種々の電動工具に利用することができる。従って、より多数の製品間で、ブラシホルダ５０５を共通化することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形をしたものも、本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、実施形態のブラシホルダ５０５は、略十字状に配置されると共に形状が相異する二つのブラシ嵌合穴５２１，５２２を有するが、本発明のブラシホルダはこれに限定されず、例えば図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に示すブラシホルダ５０５Ａ〜５０５Ｄのように変形しても良い。

図１０（ａ）に示すブラシホルダ５０５Ａは、分離して形成されると共に形状が相異する二つのブラシ嵌合穴５５１Ａ，５５２Ａを有する。

図１０（ｂ）に示すブラシホルダ５０５Ｂは、相互に重なり合って形成されると共に形状が相異する三つのブラシ嵌合穴５５１Ｂ，５５２Ｂ，５５３Ｂを有する。

図１０（ｃ）に示すブラシホルダ５０５Ｃは、Ｉ字状に重なり合って形成されると共に形状が相異する三つのブラシ嵌合穴５５１Ｃ（Ｘ１×Ｙ２），５５２Ｃ（Ｘ２×Ｙ２），５５３Ｃ（Ｘ３×Ｙ３）を有する。

図１０（ｄ）に示すブラシホルダ５０５Ｄは、略十字状に重なり合って形成されると共に形状が同一の２つのブラシ嵌合穴５５１Ｄ，５５２Ｄを有する。このように、形状が同一の複数のブラシ嵌合穴を有するブラシホルダは、ブラシの形状が同一の製品間において、例えばハウジングに設計上の制約がある等の理由により、従来のブラシホルダの共通化が不可能な場合に適用することができる。

その他、各構成の材質、形状、数量、配置等についても、適宜変更することができることは言うまでもない。

１ ハウジング
２ 回転子
３ 整流子
４ ブラシ
５ ブラシホルダ
６ 固定部材
７ ブラシチューブ
２１ ブラシ嵌合穴
３１ 溝
５０ モータ
１００，２００ モータ
１０１，２０１ ハウジング
１０１ａ，２０１ａ 嵌合穴
１０１ｂ，２０１ｂ 位置決め部材
１０２，２０２ 回転子
１０３，２０３ 整流子
１０４，２０４ ブラシ
１０８，２０８ ピグテール
１０９，２０９ ストップピース
１１０，２１０ スプリング
１１１，２１１ ブラシキャップ
１１２，２１２ 金属端子
５０５，５０５Ａ〜５０５Ｄ ブラシホルダ
５０６ 固定部材
５０６ａ 雌ねじ
５０６ｂ 平坦面
５０７ ブラシチューブ
５０７ａ 端子溝
５２１ 第１のブラシ嵌合穴
５２２ 第２のブラシ嵌合穴
５３１ 第１の溝
５３２ 第２の溝
５５１Ａ〜５５１Ｄ ブラシ嵌合穴
５５２Ａ〜５５２Ｄ ブラシ嵌合穴
５５３Ａ〜５５３Ｄ ブラシ嵌合穴
１０００ グラインダ
１００１ 砥石

Claims (10)

1. ハウジングに収容されると共に回転可能に軸支された回転子と、
   前記回転子に設けられた整流子と、
   前記ハウジングに固定され、所定の断面形状を有するブラシと嵌合可能に形成された複数のブラシ嵌合穴を有するブラシホルダと、
   略柱状に形成され、前記複数のブラシ嵌合穴の１つに嵌合して保持され、端面が前記整流子に摺接するブラシと、を備える、
   ことを特徴とする整流子モータ。
2. 前記複数のブラシ嵌合穴の少なくとも２つは、相異なる断面形状を有するブラシと嵌合可能に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の整流子モータ。
3. 前記複数のブラシ嵌合穴の少なくとも２つは、相互に重なり合う位置に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の整流子モータ。
4. 前記ハウジングには、前記整流子と前記複数のブラシ嵌合穴とが所定の配置となるように、前記ブラシホルダを位置決めする位置決め手段が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の整流子モータ。
5. 前記ブラシホルダは、前記複数のブラシ嵌合穴が形成されたブラシチューブと、該ブラシチューブを保持して前記ハウジングに固定される固定部材と、から構成されており、
   前記ブラシチューブは、所定の円柱面に略沿うように径方向に起伏する、凹凸状の外周面を有して形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の整流子モータ。
6. 前記ブラシホルダは、前記複数のブラシ嵌合穴が形成されたブラシチューブと、該ブラシチューブを保持して前記ハウジングに固定される固定部材と、から構成されており、
   前記ブラシチューブは、略均一な厚みを有して形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の整流子モータ。
7. 前記ブラシチューブは、金属から形成されている、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の整流子モータ。
8. 前記ブラシチューブは、プレスにより形成されている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の整流子モータ。
9. 前記複数のブラシ嵌合穴の少なくとも１つは、該ブラシ嵌合穴に嵌合する前記ブラシとの間に空隙を形成する溝を有して形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の整流子モータ。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載の整流子モータを備える、
    ことを特徴とする電動工具。

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