JP2014023410A - Commutator motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家庭用掃除機や電動工具等に使用される整流子電動機に関する。 The present invention relates to a commutator motor used for a household vacuum cleaner, an electric tool, or the like.
近年、家庭用掃除機や電動工具等に使用される整流子電動機は、高効率化と長寿命化、高信頼性化が進んでいる。これらの要求を満たすために、カーボンブラシ(以下、ブラシという)には、抵抗損失が小さくて摩耗も小さい、かつ、信頼性が高いものが求められる。 In recent years, commutator motors used for household vacuum cleaners, electric tools, and the like have been improved in efficiency, long life, and high reliability. In order to satisfy these requirements, carbon brushes (hereinafter referred to as brushes) are required to have low resistance loss, low wear, and high reliability.
従来、ブラシは、ガイドに挿入されて用いられる。ガイドは、真鍮や樹脂材料などで形成される。ガイドは、一端に開口部を有する。開口部は、回転子に設けられた整流子と対向して設置される。ブラシは、ブラシバネとともにガイドへ挿入される。ブラシは、ブラシバネの弾性力により、開口部を経て整流子へ押し付けられる。 Conventionally, a brush is used by being inserted into a guide. The guide is formed of brass or a resin material. The guide has an opening at one end. The opening is installed to face a commutator provided in the rotor. The brush is inserted into the guide together with the brush spring. The brush is pressed against the commutator through the opening by the elastic force of the brush spring.
ブラシは、ピグテールを有する。整流子電動機の外部からピグテールを介して供給された電流は、ブラシを通して整流子へと導かれる。 The brush has a pigtail. Current supplied from outside the commutator motor via the pigtail is guided to the commutator through the brush.
ブラシがガイドへ挿入される際、ブラシの挿入方向が誤って挿入されることがある。ブラシの挿入方向が誤っていると、ピグテールが損傷することがある。 When the brush is inserted into the guide, the insertion direction of the brush may be erroneously inserted. If the brush is inserted in the wrong direction, the pigtail may be damaged.
また、ブラシが正負極の極性を有する場合、ブラシが誤挿入されると、整流子電動機の性能が十分に発揮されない。 Further, when the brush has a polarity of positive and negative electrodes, if the brush is erroneously inserted, the performance of the commutator motor is not sufficiently exhibited.
そこで、ブラシをガイドへ挿入する際、誤挿入を防止する方法が提案されている。具体的には、ブラシの一側面と、ガイドの一側面について、互いに係合するよう突起と切欠部とが設けられている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, a method for preventing erroneous insertion when a brush is inserted into a guide has been proposed. Specifically, a protrusion and a notch are provided on one side of the brush and one side of the guide so as to engage with each other (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載された方法を用いたとしても、ブラシを所望の方向で使用できないという課題があった。
However, even if the method described in
すなわち、特許文献1に記載された方法では、ブラシの一側面に設けられた突起とガイドの一側面に設けられた切欠部、あるいは、ブラシの一側面に設けられた切欠部とガイドの一側面に設けられた突起とが、互いに係合するよう規制される。
That is, in the method described in
しかしながら、ブラシがガイドに挿入される方向に対して、ブラシが前後、逆の方向に挿入されるという虞があった。 However, there is a possibility that the brush is inserted in the opposite direction with respect to the direction in which the brush is inserted into the guide.
さらに、ブラシが、予め定められた挿入方向でガイドへ挿入されたとしても、そのガイドを整流子電動機内へ取り付ける方向が、判別できなければ、ブラシが挿入されたガイドを整流子電動機内へ予め定められた位置へ取り付けることができないという課題があった。 In addition, even if the brush is inserted into the guide in a predetermined insertion direction, if the direction in which the guide is attached to the commutator motor cannot be determined, the guide with the brush inserted into the commutator motor in advance. There was a problem that it could not be attached to a predetermined position.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ブラシが、予め定められた挿入方向でのみ、保持部に形成されたガイドに挿入される。従って、予め設計された構成でのみ製造できるため、製造上の信頼性が向上した整流子電動機を提供することができる。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and the brush is inserted into the guide formed in the holding portion only in a predetermined insertion direction. Therefore, since it can be manufactured only with a predesigned configuration, a commutator motor with improved manufacturing reliability can be provided.
本発明に関する整流子電動機は、回転子と、一対のガイドと、各ガイドの内部に、ブラシと弾性部材と、保持部とを有する。回転子は、回転軸と整流子とを有し、回転軸を回転中心として回動する。 The commutator motor according to the present invention includes a rotor, a pair of guides, and a brush, an elastic member, and a holding portion inside each guide. The rotor has a rotating shaft and a commutator, and rotates around the rotating shaft.
ガイドは、一対の正負極を成す。ガイドは、整流子と相対する位置へ開口部を有する。ガイドは、回転軸と直交する回転子の半径方向に沿って回転子と対向して配設される。 The guide forms a pair of positive and negative electrodes. The guide has an opening at a position facing the commutator. The guide is disposed to face the rotor along the radial direction of the rotor orthogonal to the rotation axis.
ブラシは、正負極各々のガイド内に配設される。ブラシは、ガイド内において、半径方向に沿って移動可能である。ブラシは、開口部を介して整流子と接触摺動する。ブラシは、直方体形状をなす。 The brush is disposed in each of the positive and negative guides. The brush is movable along the radial direction in the guide. The brush slides in contact with the commutator through the opening. The brush has a rectangular parallelepiped shape.
弾性部材は、正負極各々のガイド内に配設される。ブラシバネは、ガイド内において、半径方向に沿ってブラシを整流子に対して押圧するように配設される。ガイドは、保持部に形成される。 The elastic member is disposed in each guide of the positive and negative electrodes. The brush spring is disposed in the guide so as to press the brush against the commutator along the radial direction. The guide is formed on the holding portion.
また、ブラシは、ブラシ位置決め部を有する。ブラシ位置決め部は、押圧される方向の後方に位置する。ブラシ位置決め部は、半径方向に沿って設けられる側面とこの側面に隣接する他の二面とでなす角部を切欠いて形成される。 Further, the brush has a brush positioning part. The brush positioning unit is located behind the pressed direction. The brush positioning portion is formed by notching a corner formed by a side surface provided along the radial direction and the other two surfaces adjacent to the side surface.
ガイドは、ブラシ挿入位置決め部を有する。ブラシ挿入位置決め部は、ブラシと対向するガイドの内周面上に位置する。ブラシ挿入位置決め部は、ブラシ位置決め部と係合して、ブラシがガイドへ挿入される方向を定める。 The guide has a brush insertion positioning portion. The brush insertion positioning part is located on the inner peripheral surface of the guide facing the brush. The brush insertion positioning portion is engaged with the brush positioning portion to determine a direction in which the brush is inserted into the guide.
本発明の整流子電動機によれば、ブラシとガイドとは、ブラシが有するブラシ位置決め部と、ガイドが有するブラシ挿入位置決め部とが係合する方向にのみ、ブラシがガイドへ挿入可能となる。 According to the commutator motor of the present invention, the brush and the guide can be inserted into the guide only in the direction in which the brush positioning portion of the brush and the brush insertion positioning portion of the guide are engaged.
つまり、ブラシ位置決め部とブラシ挿入位置決め部とを設けることで、ブラシとガイドとの相対位置が定められる。従って、ブラシと、保持部に形成されたガイドとは、予め定めた方向にのみ組立てられることになる。 That is, by providing the brush positioning portion and the brush insertion positioning portion, the relative position between the brush and the guide is determined. Therefore, the brush and the guide formed on the holding portion are assembled only in a predetermined direction.
その結果、整流子電動機は、予め設計された構成でのみ組立てが可能となるため、製造上の信頼性が向上する。 As a result, the commutator motor can be assembled only with a pre-designed configuration, which improves manufacturing reliability.
以下、本発明の実施の形態における整流子電動機について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a commutator motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における整流子電動機の斜視組立図である。図2は、本発明の実施の形態1における整流子電動機の保持部の説明図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective assembly view of a commutator motor according to
図1、図2に示すように、整流子電動機1は、筐体2の内部に、回転子20と、一対のガイド40と、一対のブラシ43と、一対の弾性部材であるブラシバネ44とを有する。筐体2は、カバー3と保持部4とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1を用いて、整流子電動機1について説明する。回転子20は、回転軸21と整流子22とを有する。回転子20は、回転軸21に固定された電機子23を有する。回転軸21は、両端に軸受24を有する。一方の軸受24は、カバー3に保持される。他方の軸受24は、保持部4に保持される。軸受24は、回転軸21を回転自在に保持する。回転子20は、回転軸21の軸心80を回転中心として回動する。電機子23は、鉄などで構成される。電機子23は、周囲に巻線25が巻き付けられる。巻線25には、ガイド40内に配設されたブラシから整流子22を介して駆動電流が流される。
The
図2を用いて、保持部4について説明する。
The holding |
保持部4には、一対のガイド40が配設される。各ガイド40内には、ブラシ43とブラシバネ44とが設けられる。図中、正極のガイド40Aは、ガイドカバー42Aの一部が切欠かれた状態で示される。負極のガイド40Bは、ガイドベース41Bにガイドカバー42Bが施された状態で示される。詳細は後述する。また、説明の都合上、極性を問わない場合、ガイド40、ブラシ43、ブラシバネ44と記すこともある。極性について触れる場合、正極に用いられるブラシ43A、負極に用いられるガイドカバー42Bなどのように記すこともある。言うまでもないが、ブラシ43等の極性は、下記説明に限定されるものではない。
A pair of
ガイド40は、一対の正負極を成す。正極のガイド40Aは、整流子22と相対する位置へ開口部45Aを有する。ガイド40Aは、回転軸21と直交する回転子20の半径方向Rに沿って回転子20と対向して配設される。本実施の形態1において、ガイド40Aは、ガイドベース41Aとガイドカバー42Aとを有する。ガイドベース41Aは、保持部4とともに樹脂で一体成型される。ガイドカバー42Aは、ガイドベース41Aを覆うように設けられる。
The
ブラシ43は、正負極各々のガイド40内に配設される。ブラシ43Aは、ガイド40A内において、半径方向Rに沿って移動可能である。ブラシ43Aは、開口部45Aを介して整流子22と接触摺動する。ブラシ43Aは、直方体形状をなす。
The
弾性部材であるブラシバネ44は、正負極各々のガイド40内に配設される。ブラシバネ44Aは、ガイド40A内において、半径方向Rに沿ってブラシ43Aを整流子22に対して押圧するように配設される。弾性部材は、ブラシ43Aを押圧すれば、適度な弾性力を有するものであれば、他の部材でもよい。
The
ここで、正極に用いられるブラシ43Aとは、整流子電動機1外から供給された駆動電流を整流子22へ供給するものをいう。一方、負極に用いられるブラシとは、整流子22を経た駆動電流が整流子電動機1外へ戻る経路をいう。具体的には、整流子電動機1外から端子46Aを介して駆動電流が供給される。供給された駆動電流は、ピグテール54Aを通ってブラシ43Aへ導かれる。ブラシバネ44Aにより、整流子22へ押圧されたブラシ43Aを介して、駆動電流は整流子22へ供給される。一方、整流子22を経てガイド40B内のブラシへ流されてきた駆動電流は、ピグテール54Bを介して端子46Bへ導かれる。駆動電流は、端子46Bを経て、整流子電動機1外へ設けられた電源へ戻る。
Here, the
ガイド40は、保持部4に形成される。
The
さらに、図3から図6を用いて、詳細に説明する。 Furthermore, it demonstrates in detail using FIGS. 3-6.
図3は、本発明の実施の形態1におけるブラシ43の斜視図である。ブラシ43は、ブラシ位置決め部51を有する。ブラシ位置決め部51は、押圧される方向Fの後方に位置する。ブラシ位置決め部51は、半径方向Rに沿って設けられる側面50とこの側面50に隣接する他の二面、本実施の形態1においては背面53と底面55とでなす角部52を切欠いて形成される。図中、角部52は、破線で示される。
FIG. 3 is a perspective view of the
ブラシ43は、側面50にピグテール54を有する。ピグテール54は、銅線を編む等して束ねたものであり、柔軟性を有する。ピグテール54とは、ブラシ43へ駆動電流を供給するリード線である。ピグテール54は、側面50に設けられた穴へ挿入され、その穴へ銅粉を詰める等して接続できる。ピグテール54は、相応の長さを有する。この長さは、ブラシ43がブラシバネ44の押圧によりガイド40から押し出されても、ブラシ43が継続して使用される程度の長さである。
The
図4は、本発明の実施の形態1におけるガイド40の斜視組立図である。図5は、図4とは異なる角度から見たガイド40の斜視概念図である。ガイド40は、ブラシ挿入位置決め部62を有する。ブラシ挿入位置決め部62は、ブラシ43と対向するガイド40の内周面60上に位置する。本実施の形態1において、ブラシ挿入位置決め部62は、ガイド40の内周面60、すなわち、保持部4に設けられたリブ71と、保持部4の外周部73方向に掛けて傾斜を有する底部72とに跨る部分を埋めるように形成される。ガイドベース41と、ブラシ挿入位置決め部62とは、樹脂で一体成型される。ブラシ挿入位置決め部62は、ブラシ位置決め部51と係合して、ブラシ43がガイド40へ挿入される方向を定める。ガイドカバー42は、ブラシ43が収められるガイドベース41を覆うように設けられる。
FIG. 4 is a perspective assembly view of the
本実施の形態1における弾性部材であるブラシバネ44は、螺旋状のバネで構成される。図4、図5に示すように、ブラシバネ44は、図2に示したように、一端をブラシ43の背面53へ当接され、他端をガイド40の背面47へ当接される。ブラシバネ44は、ガイド40内において、開口部45を介してブラシ43を整流子22へ押圧するよう配設される。
The
上記した構成要素を有する本実施の形態1における整流子電動機において、ブラシ挿入位置決め部が位置する場所を説明する。 In the commutator motor according to the first embodiment having the above-described components, the location where the brush insertion positioning portion is located will be described.
図6に示すように、保持部4において、正極のブラシ挿入位置決め部62Aと負極のブラシ挿入位置決め部62Bとは、回転軸21を含む押圧される方向Fと直交する面81に対して、面対称となる場所に位置する。
As shown in FIG. 6, in the holding
他の表現を借りれば、図6に示すように、保持部4において、正極のブラシ挿入位置決め部62Aと負極のブラシ挿入位置決め部62Bとは、回転軸21の軸心80を対称の中心として非点対象となる場所へ配置される。
In other words, as shown in FIG. 6, in the holding
上記構成を有する本実施の形態1における整流子電動機について、説明する。 The commutator motor according to the first embodiment having the above configuration will be described.
図3から図5を用いて説明したように、ブラシ位置決め部51が、ブラシ43に設けられる。ブラシ挿入位置決め部62が、保持部4に形成されたガイド40の内周面60に設けられる。ブラシ位置決め部51とブラシ挿入位置決め部62とが係合するため、ガイド40と、ガイド40に挿入されるブラシ43とは、予め定められた方向へのみ挿入が可能となる。こうして、ガイド40とブラシ43との相対位置が定められる。
As described with reference to FIGS. 3 to 5, the
以上の構成により、ブラシ43と、ブラシ43が挿入されるガイド40と、ガイド40が形成される保持部4との相互の位置関係が定まる。換言すれば、予め定めた位置関係を形成し得ない整流子電動機1は、組立てられることがない。
With the above configuration, the mutual positional relationship between the
つまり、予め定められた挿入方向でブラシ43がガイド40に挿入されるため、誤った構造で整流子電動機1が組立てられることはない。その結果、予め設計した能力が発揮される、高い信頼性を備えた整流子電動機1が提供できる。
That is, since the
なお、上記実施の形態1の説明に囚われることなく、ブラシ位置決め部は、後述する他の形態としてもよい。 It should be noted that the brush positioning unit may have other forms to be described later without being bound by the description of the first embodiment.
すなわち、図7に示すように、ブラシ43Cが押圧される方向FをX軸として、ブラシ43Cの高さ方向をZ軸とする。高さ方向(Z軸方向)において、ブラシ43Cが二分された場合に生じる面であって、ブラシが押圧される方向Fに伸びた面を切断面82とする。ブラシ位置決め部は、ブラシ43Cを切断面82で切断した場合、押圧される方向Fの後ろ側において、上側ブラシ48Aと下側ブラシ48Bとが異なる形状となるように設けられる。
That is, as shown in FIG. 7, the direction F in which the
具体的には、図8、図9に示すように、切断面82に対して、上側ブラシ48Aの背面53Aと下側ブラシ48Bの背面53Bとが非対象となる形状を構成するよう、ブラシ位置決め部51A、51Bが設けられる。
Specifically, as shown in FIGS. 8 and 9, the brush positioning is performed so that the
あるいは、図10に示すように、切断面82に対して、上側ブラシ48Aの側面50Aと下側ブラシ48Bの側面50Bとが非対象となる形状を構成するよう、ブラシ位置決め部51Cが設けられる。
Alternatively, as shown in FIG. 10, the
ブラシ挿入位置決め部は、各ブラシ位置決め部51A、51B、51Cと係合する位置へ設けられる。
The brush insertion positioning portion is provided at a position that engages with each
本構成とすれば、ブラシ43C、43D、43Eを誤挿入しようとした場合、ブラシ43C、43D、43Eがブラシ挿入位置決め部と衝突するため、ブラシ43C、43D、43Eはガイド内の所定位置まで挿入できない。よって、ブラシ43C、43D、43Eが誤挿入されることを防止できる。
With this configuration, if the
上記構成を有する本実施の形態1における整流子電動機について、動作を説明する。 The operation of the commutator motor having the above-described configuration according to the first embodiment will be described.
図2に示すように、ガイド40A内に配設されたブラシ43Aは、ブラシバネ44Aの弾性力を受けて、回転子20方向へ押される。ブラシ43Aは、回転子20の表面に設けられた整流子22と接触する。ブラシ43Aから整流子22へ、回転子20を回転させる駆動電流が流される。回転子20は、駆動電流が作成する磁界に従い回転する。本実施の形態1において、回転子20が回転する方向5を矢印で示す。
As shown in FIG. 2, the
本発明における整流子電動機は、特に、正負極で異なる特性を有するブラシを用いる整流子電動機に有用である。 The commutator motor in the present invention is particularly useful for a commutator motor that uses brushes having different characteristics between positive and negative electrodes.
1 整流子電動機
4 保持部
20 回転子
21 回転軸
22 整流子
40,40A,40B ガイド
43,43A,43C,43D,43E ブラシ
44,44A ブラシバネ(弾性部材)
45,45A 開口部
50,50A,50B 側面
51,51A,51B,51C ブラシ位置決め部
52 角部
53,53A,53B 背面(隣接する他の二面)
55 底面(隣接する他の二面)
60 内周面
62,62A,62B ブラシ挿入位置決め部
81 面
F 方向
R 半径方向
DESCRIPTION OF
45,
55 Bottom (the other two adjacent faces)
60 Inner
Claims (3)
一対の正負極を成し、前記整流子と相対する位置へ開口部を有するとともに、前記回転軸と直交する前記回転子の半径方向に沿って前記回転子と対向して配設されるガイドと、
前記正負極各々の前記ガイド内に配設され、前記半径方向に沿って移動可能であって、前記開口部を介して前記整流子と接触摺動する直方体形状のブラシと、
前記正負極各々の前記ガイド内において、前記ブラシを前記整流子に対して押圧するように配設される弾性部材と、
前記ガイドを形成する保持部と、を備え、
前記ブラシは、
前記押圧される方向の後方に位置し、前記半径方向に沿って設けられる側面とこの側面に隣接する他の二面とでなす角部を切欠いて形成するブラシ位置決め部を有し、
前記ガイドは、
前記ブラシと対向する前記ガイドの内周面上であって、前記ブラシ位置決め部と係合して前記ブラシを前記ガイドへ挿入する方向を定めるブラシ挿入位置決め部を有する、整流子電動機。 A rotor having a rotating shaft and a commutator, and rotating about the rotating shaft;
A guide that forms a pair of positive and negative electrodes, has an opening at a position facing the commutator, and is opposed to the rotor along a radial direction of the rotor perpendicular to the rotation axis; ,
A rectangular parallelepiped brush disposed in the guide of each of the positive and negative electrodes, movable along the radial direction, and sliding in contact with the commutator through the opening;
An elastic member disposed so as to press the brush against the commutator in the guide of each of the positive and negative electrodes;
A holding part that forms the guide,
The brush
A brush positioning portion that is located behind the pressed direction and that is formed by cutting out a corner formed by a side surface provided along the radial direction and the other two surfaces adjacent to the side surface;
The guide is
A commutator electric motor having a brush insertion positioning portion that is on an inner peripheral surface of the guide facing the brush and that defines a direction in which the brush is inserted into the guide by engaging with the brush positioning portion.
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