JP2018074764A - Commutator electric motor element, commutator electric motor, electric blower, and cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家庭用掃除機に搭載される電動送風機に含む整流子電動機要素や電装分野に用いられる整流子電動機に含む整流子電動機要素に関する。 The present invention relates to a commutator motor element included in an electric blower mounted on a household vacuum cleaner and a commutator motor element included in a commutator motor used in the electrical equipment field.
家庭用掃除機等に用いる整流子電動機要素の回転数は、約4万rpm〜約5万rpmであり、電動機分野においては、最も高速回転駆動が為される分野の一つである。そして、この高速回転駆動に起因して、当該整流子電動機要素における整流子の課題は、従来から多々提起されている。 The rotation speed of a commutator motor element used for a household vacuum cleaner or the like is about 40,000 rpm to about 50,000 rpm, and is one of the fields in which high-speed rotation driving is performed in the motor field. Due to this high-speed rotation drive, many problems of commutators in the commutator motor element have been conventionally proposed.
それら課題のうち、代表的なものは、高速回転による遠心力によって整流子の整流子片が剥離することへの対策技術である。 Among these problems, a typical one is a countermeasure technique against separation of the commutator piece of the commutator by centrifugal force due to high-speed rotation.
そして、特許文献1に記される技術は、高速回転に耐え得る整流子の構造に関する。なお、この特許文献1に記される技術による整流子は、1990年頃から現在に至るまで、大量に生産され、性能や、信頼性に過不足は無く、高い評価を得て、産業的価値の大いなるものである。 And the technique described in patent document 1 is related with the structure of the commutator which can endure high-speed rotation. The commutator according to the technique described in Patent Document 1 is produced in large quantities from around 1990 to the present, and there is no excess or deficiency in performance and reliability. It ’s great.
しかし、特許文献1に記される技術による整流子は、整流子の各整流子片間に円筒状のセラミック材による円柱体を埋設して、各円柱体の円筒面の相互作用によって逆アーチ作用を生み出して遠心力に抗する効果を活用するもので、その構造は複雑であった。 However, the commutator according to the technique described in Patent Document 1 embeds a cylindrical body made of a cylindrical ceramic material between each commutator piece of the commutator, and reverse arch action by the interaction of the cylindrical surface of each cylindrical body. The structure was complicated by utilizing the effect of resisting centrifugal force.
図10は、特許文献1に記される技術による整流子を簡便に説明する模式図である。図に示すように、整流子45において、整流子片45aは樹脂成型体50で保持固定される。また、電機子巻線において、その巻き始め部分と巻き終わり部分とが渡り線となり、この渡り線の途中部分が巻線締結部(フック部)45bと電気的に接続され、接続点48を構成する。πの字状外形の整流子片の埋設部49は整流子片の離脱を抑制する構造体であり、整流子電動機の高速回転に抗し得る構造である。また、整流子とそれに通電するブラシ間で発生するスパーク熱によって樹脂成型体50が劣化しても、整流子片が剥離することは抑制され、整流子電動機の高速回転化と長寿命化とに対応する構造体でもある。そして、隣り合う整流子片45aに狭持される様態にて、セラミック材による円柱体53を配置する。このセラミック材による円柱体53の円筒面の相互作用によって逆アーチ作用を生み出して遠心力に抗する効果を更に高めている。しかし、従来例の整流子45の構造は複雑な点が難点であり、その構造の簡便化、合理化を希求された。
FIG. 10 is a schematic diagram for simply explaining a commutator according to the technique described in Patent Document 1. FIG. As shown in the figure, in the
一方、簡便な構造の整流子は、特許文献2等に記されるものが広く知られている。この特許文献2等に記される整流子は、各整流子片の内面にモールド材との結合保持力を向上するためのローレット加工による粗面を形成し、整流子片の剥離を抑制する構造であり、簡便な構造を特徴とするものである。しかし、遠心力に関しては、特許文献2に記載の整流子は、簡便な構造であるため、特許文献2等に記されるような堅牢な構造の整流子の、回転数が約4万rpm〜約5万rpmに達する家庭用掃除機等の高速回転動作には適さない。 On the other hand, a commutator having a simple structure is widely known as described in Patent Document 2 or the like. The commutator described in Patent Document 2 and the like has a structure in which a rough surface is formed on the inner surface of each commutator piece by a knurling process to improve the bonding holding force with the molding material, and the commutator piece is prevented from peeling off. It is characterized by a simple structure. However, with respect to centrifugal force, the commutator described in Patent Document 2 has a simple structure, and therefore, a commutator having a robust structure as described in Patent Document 2 and the like has a rotational speed of about 40,000 rpm. It is not suitable for high-speed rotation operation of household vacuum cleaners that reach about 50,000 rpm.
そこで、例えば、特許文献1に記される整流子の構成において、セラミック材による円柱体を除くことで、簡便な構造を得られる。しかし、セラミック材による円柱体を除くことによって、セラミック材による円柱体の配置によって得られていた逆アーチ作用による抗遠心力構造は、損なわれるため、何らかの新たな抗遠心力構造を要する。 Therefore, for example, in the configuration of the commutator described in Patent Document 1, a simple structure can be obtained by removing a cylindrical body made of a ceramic material. However, by removing the cylindrical body made of the ceramic material, the anti-centrifugal force structure due to the reverse arch action obtained by the arrangement of the cylindrical body made of the ceramic material is damaged, and some new anti-centrifugal force structure is required.
新たな抗遠心力構造としては、特許文献2等に記されている、整流子片の表面をローレット加工によるアヤ目と呼称されるローレットを設けて粗面化することで、整流子の構成材料の樹脂部との密着度を高める構成が容易に想起される。しかし、アヤ目と呼称されるローレットの凸凹形状のピッチは、最小でも約0.6mm程であり、細密さに限界がある。その為、整流子の構成材料の樹脂部と整流子片との密着度も限界があり、特許文献2等に記されるローレット加工による粗面化の構成は、特許文献1に記される整流子の構成に対して換わり得る抗遠心力構造では無い。 As a new anti-centrifugal force structure, the commutator constituent material is provided by roughening the surface of the commutator piece described in Patent Document 2 or the like with a knurled surface called knurled by knurling. The structure which raises the close_contact | adherence degree with this resin part is easily recalled. However, the pitch of the concavo-convex shape of the knurl called “Aya” is about 0.6 mm at the minimum, and there is a limit to the fineness. For this reason, the degree of adhesion between the resin portion of the commutator constituent material and the commutator piece is also limited, and the roughening configuration by knurling described in Patent Document 2 and the like is described in Patent Document 1. It is not an anti-centrifugal force structure that can replace the child structure.
また、特許文献1等に記される整流子片は、楔形状の立体物であり、ローレット加工に好適な平板状の金属板ではないことから、ローレット加工を施すこと自体が課題となる。 Moreover, since the commutator piece described in patent document 1 etc. is a wedge-shaped solid object and is not a flat metal plate suitable for knurl processing, performing knurling itself becomes a problem.
以上の課題等に鑑み、本発明は、生産性に富み且つ整流子片の非摺動面に、新規な係合部を具備させることによって、新たな抗遠心力構造を具備する整流子電動機要素を得ることを目的とするものである。 In view of the above-mentioned problems, etc., the present invention provides a commutator motor element having a new anti-centrifugal force structure by providing a new engaging portion on the non-sliding surface of the commutator piece. The purpose is to obtain.
上述の課題を解決するために、本件出願の発明者らは、試行錯誤を重ね且つ鋭意検討を行った。そして、整流子の樹脂成型体と整流子片の非摺動面に設ける複数の立片部(フィン)とによる構成が好適であることを見出した。その詳細を下記に述べる。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present application have conducted trial and error and intensively studied. And it discovered that the structure by the resin piece of a commutator and the some standing piece part (fin) provided in the non-sliding surface of a commutator piece was suitable. Details are described below.
課題を解決するための第1の発明は、界磁部と、非摺動面に複数の立片部(フィン)を有する複数の整流子片と、前記複数の整流子片各々の前記非摺動面及び前記複数の立片部(フィン)と密着する樹脂成型体とを含む整流子と、
前記整流子を軸止する回転軸と、
前記回転軸に軸止される電機子コアと、
前記電機子コアに絶縁電線の巻装体群からなる電機子巻線を含む電機子と、
前記巻装体群の各巻装体の巻始め部分の配線である巻き始め側渡り線と、
前記巻装体群の各巻装体の巻き終わり部分の配線である巻き終わり側渡り線と、
前記回転軸の長手方向であり且つ前記電機子コアから前記回転軸の長手方向に沿って離間して位置する前記整流子の記整流子片と電気的に接続される前記巻き始め側渡り線及び前記巻き終わり側渡り線とを含む電機子構成体と、
前記整流子と接触摺動するブラシと、を含む整流子電動機要素であり、
前記複数の立片部(フィン)各々は互いに平行な列状の配置の立片部(フィン)群を構成し且つ前記立片部(フィン)群の列の方向と前記回転軸の長手方向とが同方向であり、
更に、
前記複数の立片部(フィン)各々の基部と前記複数の立片部(フィン)各々の先端部との間に位置する中間部には、前記複数の立片部(フィン)各々の基部の位置及び前記複数の立片部(フィン)各々の先端部の位置よりも前記回転軸の回転方向に対して後進方向側に突出する構成を含む整流子電動機要素である。
A first invention for solving the problem includes a field portion, a plurality of commutator pieces having a plurality of standing pieces (fins) on a non-sliding surface, and the non-sliding of each of the plurality of commutator pieces. A commutator including a moving surface and a resin molding that is in close contact with the plurality of standing pieces (fins);
A rotating shaft for locking the commutator;
An armature core fixed to the rotating shaft;
An armature including an armature winding composed of a wound body group of insulated wires in the armature core; and
A winding start side crossover wire that is a wiring of a winding start portion of each winding body of the winding body group;
A winding end side connecting wire that is a wiring of a winding end portion of each wound body of the wound body group;
The winding start side crossover wire electrically connected to the commutator piece of the commutator which is in the longitudinal direction of the rotating shaft and is spaced apart from the armature core along the longitudinal direction of the rotating shaft; An armature structure including the winding end side crossover wire;
A brush that contacts and slides with the commutator, and a commutator motor element,
Each of the plurality of standing piece portions (fins) constitutes a standing piece portion (fin) group arranged in a row parallel to each other, and the row direction of the standing piece portion (fin) group and the longitudinal direction of the rotation shaft Are in the same direction,
Furthermore,
The intermediate portion located between the base of each of the plurality of standing pieces (fins) and the tip of each of the plurality of standing pieces (fins) has a base of each of the plurality of standing pieces (fins). It is a commutator motor element including a configuration that protrudes in the backward direction side with respect to the rotational direction of the rotating shaft from the position and the position of the tip of each of the plurality of standing piece portions (fins).
また、第2の発明は、第1の発明の整流子電動機要素において、
前記複数の立片部(フィン)各々の基部と前記複数の立片部(フィン)各々の先端部との
間に位置する中間部には、前記複数の立片部(フィン)各々の基部の位置及び前記複数の立片部(フィン)各々の先端部の位置よりも前記回転軸の回転方向に対して後進方向側に突出する構成に換えて、
前記複数の立片部(フィン)各々の基部と前記複数の立片部(フィン)各々の先端部との間に位置する中間部には、前記複数の立片部(フィン)各々の基部の位置及び前記複数の立片部(フィン)各々の先端部の位置よりも前記回転軸の回転方向と同方向の側に突出する構成を含む整流子電動機要素である。
Moreover, 2nd invention is a commutator motor element of 1st invention,
The intermediate portion located between the base of each of the plurality of standing pieces (fins) and the tip of each of the plurality of standing pieces (fins) has a base of each of the plurality of standing pieces (fins). Instead of the position and the position of the tip of each of the plurality of standing piece parts (fins), instead of the configuration protruding in the backward direction side with respect to the rotation direction of the rotation shaft,
The intermediate portion located between the base of each of the plurality of standing pieces (fins) and the tip of each of the plurality of standing pieces (fins) has a base of each of the plurality of standing pieces (fins). It is a commutator electric motor element including a configuration that protrudes to the same direction as the rotational direction of the rotating shaft from the position and the position of the tip of each of the plurality of upright pieces (fins).
また、第3の発明は、第1の発明の整流子電動機要素において、前記回転軸の長手方向に対して垂直な面における前記複数の立片部(フィン)各々の断面形状が円弧状又は屈曲形状である構成を含む整流子電動機要素である。 According to a third aspect of the present invention, in the commutator motor element of the first aspect, a cross-sectional shape of each of the plurality of standing piece portions (fins) in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rotating shaft is an arc shape or a bent shape. A commutator motor element including a configuration that is in shape.
また、第4の発明は、第1の発明の整流子電動機要素において、前記回転軸の長手方向に対して垂直な面における前記複数の立片部(フィン)各々の断面形状が波状である構成を含む整流子電動機要素である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the commutator motor element of the first aspect, the cross-sectional shape of each of the plurality of standing piece portions (fins) in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rotating shaft is a wave shape. A commutator motor element including
また、第5の発明は、第1の発明の整流子電動機要素において、前記回転軸の長手方向に対して垂直な面における前記複数の立片部(フィン)各々の断面形状が波状であり且つ前記波状の波頂部の形状には曲線形状を少なくとも含む整流子電動機要素である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the commutator motor element of the first aspect, each of the plurality of standing piece portions (fins) in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rotating shaft has a wave shape and The shape of the wave-like wave crest is a commutator motor element including at least a curved shape.
また、第6の発明は、第1の発明の整流子電動機要素において、前記回転軸の長手方向に対して垂直な面における前記複数の立片部(フィン)各々の断面形状が波状であり且つ前記波状の波頂部の形状には屈曲形状を少なくとも含む整流子電動機要素である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the commutator motor element of the first aspect, each of the plurality of standing piece portions (fins) in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rotating shaft is wavy and The wavy wave crest portion is a commutator motor element including at least a bent shape.
また、第7の発明は、第1の発明の整流子電動機要素において、前記複数の立片部(フィン)各々は互いに平行な列状の配置の立片部(フィン)群を構成し且つ前記立片部(フィン)群の列の方向と前記回転軸の長手方向とが同方向である構成を含み、更に前記立片部(フィン)群を複数有し、前記立片部(フィン)群各々は、互いに前記回転軸の長手方向において離間する構成を含む整流子電動機要素である。 According to a seventh aspect of the present invention, in the commutator motor element of the first aspect, each of the plurality of standing piece portions (fins) constitutes a standing piece portion (fin) group arranged in a row parallel to each other, and The structure includes a configuration in which the direction of the rows of the standing piece portions (fins) and the longitudinal direction of the rotation shaft are the same direction, and further includes a plurality of the standing piece portions (fins) group, Each is a commutator motor element including a configuration that is separated from each other in the longitudinal direction of the rotating shaft.
また、第8の発明は、第1の発明の整流子電動機要素において、前記複数の立片部(フィン)各々の基部の厚み寸法よりも前記複数の立片部(フィン)各々の先端部の厚み寸法の方が大きい構成を含む整流子電動機要素である。 Further, an eighth aspect of the present invention is the commutator motor element according to the first aspect of the present invention, in which the tip portion of each of the plurality of standing piece portions (fins) is larger than the thickness dimension of the base portion of each of the plurality of standing piece portions (fins). The commutator motor element includes a configuration having a larger thickness dimension.
また、第9の発明は、第1の発明の整流子電動機要素において、前記複数の立片部(フィン)各々の基部の厚み寸法よりも前記複数の立片部(フィン)各々の先端部の厚み寸法の方が小さい構成を含む整流子電動機要素である。 According to a ninth aspect of the present invention, in the commutator motor element according to the first aspect of the present invention, the thickness of the base portion of each of the plurality of standing piece portions (fins) is less The commutator motor element includes a configuration having a smaller thickness dimension.
また、第10の発明は、第1の発明の整流子電動機要素において、前記複数の立片部(フィン)各々の基部の厚み寸法と、前記複数の立片部(フィン)各々の先端部の厚み寸法とは、互いに略等しい寸法である構成を含む整流子電動機要素である。 According to a tenth aspect of the present invention, in the commutator motor element of the first aspect, the thickness dimension of the base of each of the plurality of standing pieces (fins) and the tip of each of the plurality of standing pieces (fins) The thickness dimension is a commutator motor element including a configuration that is substantially equal to each other.
また、第11の発明は、第1の発明の整流子電動機要素を含む整流子電動機において、界磁部には、界磁コアと、前記界磁コアに絶縁電線を巻装してなる一対の界磁巻線とを含む整流子電動機である。 An eleventh aspect of the present invention is the commutator motor including the commutator motor element according to the first aspect of the present invention, wherein the field magnet section includes a field core and a pair of insulated wires wound around the field core. A commutator motor including a field winding.
また、第12の発明は、第1の発明の整流子電動機要素を含む整流子電動機において、界磁部には永久磁石を含む整流子電動機である。 The twelfth invention is a commutator motor including the commutator motor element of the first invention, wherein the field magnet portion includes a permanent magnet.
また、第13の発明は、第1の発明の整流子電動機要素を含む電動送風機である。 A thirteenth invention is an electric blower including the commutator motor element of the first invention.
また、第14の発明は、第1の発明の整流子電動機要素を含む掃除機である。 The fourteenth invention is a vacuum cleaner including the commutator motor element of the first invention.
本発明の整流子電動機要素によれば、整流子片は、樹脂成型体に保持される力が向上する。よって、本発明の整流子を用いれば、高速回転で回転される整流子電動機の信頼性が向上する。 According to the commutator motor element of the present invention, the force of the commutator piece held by the resin molded body is improved. Therefore, if the commutator of this invention is used, the reliability of the commutator motor rotated at high speed rotation will improve.
上記の効果により、整流子電動機要素の高速回転、及び長寿命を果たすことが可能であり、産業的価値の大いなるものである。 Due to the above effects, the commutator motor element can be rotated at a high speed and have a long service life, which has great industrial value.
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。本実施例では一例として、電気掃除機に具備される本整流子電動機要素を用いた電動送風機及び界磁部に永久磁石を具備する整流子電動機を事例に挙げて説明する。なお、以下の各実施例及び各実施の態様によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, as an example, an electric blower using the commutator motor element provided in the vacuum cleaner and a commutator motor including a permanent magnet in the field part will be described as examples. In addition, this invention is not limited by the following each Example and each aspect.
図1は、本実施例における整流子電動機要素11を備えた電動送風機10の構成を示す部分断面図である。なお、以下の説明における、電動送風機10の電源には、交流電源を通常用いる。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration of an
電動送風機10は、一方を開口した略カップ状のブラケット12内に、本実施例の整流子電動機要素11を設けた構成である。整流子電動機要素11は、図1に示すように、界磁であるステータ30と、電機子であるロータ40と、ブラシ部20とを含み構成されている。
The
ステータ30は、電磁鋼板の積層体などで構成された界磁コア31に絶縁電線などを巻装して界磁巻線32を構成している。界磁コア31は、例えば所定形状の電磁鋼板を複数枚積層して形成されている。また、界磁コア31は、その内側に、磁極となる磁極部31aを有するとともに、ロータ40を配置するための空間部を有している。このようなステ
ータ30がブラケット12の内側に固定されている。
The
一方、ロータ40は、電機子コア41と、この電機子コア41に具備するスロットに絶縁電線を巻装してなる電機子巻装体群からなる電機子巻線42と、回転軸43と、整流子45とを含み構成されている。上述のとおり、電機子コア41には、電機子巻線42が巻回されている。整流子45には、電機子コア41から引き出された電機子巻線42の一部が接続される。電機子コア41および整流子45は円筒状を成し、電機子コア41および整流子45の中心を貫通するように回転軸43が結合されている。この回転軸43の両端が、それぞれ軸受13によって回転自在に支承されている。このように構成されたロータ40は、電機子コア41と界磁コア31に形成された磁極部31aとが対面した状態で、ステータ30の内周側に配置されている。
On the other hand, the
そして、ブラケット12には、ブラシ部20に含まれるブラシ保持器25が固定されている。ブラシ部20は、このブラシ保持器25とブラシ21とブラシバネ27とを含む構成である。ブラシ21は、人造黒鉛等のカーボンブラシ材へ固体潤滑剤を含む組成で構成される。このようなブラシ21が、ブラシ保持器25内に保持されるとともに、ブラシバネ27によって整流子45へと押圧されている。整流子電動機要素11は、一対のこのようなブラシ部20を有しており、その一対のブラシ21がそれぞれに、整流子45に当接している。以上のようにして、整流子電動機要素11が構成されている。
A
また、電動送風機10において、ブラケット12の開口した側を覆うように、ファンケース15が取り付けられている。ロータ40の回転軸43は、ブラケット12の開口からファンケース15内へと延伸し、その回転軸43の先端部には、遠心ファン16が取り付けられている。さらに、遠心ファン16とブラケット12の開口との間には、エアガイド17が取り付けられている。このように、ファンケース15内には遠心ファン16およびエアガイド17が配置されている。
In the
以上のように構成された電動送風機10において、外部から整流子電動機要素11に電力が供給されると、電機子電流がブラシ21および整流子45を介して電機子巻線42に流れるとともに、ステータ30の界磁巻線32には界磁電流が流れる。そして、界磁電流によって界磁コア31で発生した磁束と、電機子巻線42を流れる電機子電流との間で力が発生し、ロータ40が回転する。このロータ40の回転に伴って、遠心ファン16が回転する。この回転によって、吸気口18から空気が吸入されて遠心ファン16の中に流れ込み、ブラケット12内を経て、電動送風機10の外に排出される。
In the
次に、整流子電動機要素11のさらに詳細な構成について説明する。
Next, a more detailed configuration of the
図2は、図1における、A−Aで示した箇所の断面図である。すなわち、回転軸43の延伸方向から見た整流子45およびブラシ部20の主要な構成を示している。
2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. That is, the main structures of the
図2に示すように、整流子45は、その周囲に等間隔で複数の整流子片45aが形成されている。各々の整流子片45aは、金属で形成され、ブラシ21と接触することで電機子巻線42の電流を供給する。
As shown in FIG. 2, the
また、一対のブラシ部20において、ブラシ保持器25は、回転軸43と直交する径方向に沿って整流子45と対向して配設される。また、ブラシ保持器25は、筒状を成し、整流子45と相対する位置に開口部29を有する。そして、ブラシ保持器25内には、ブラシ21とブラシバネ27とが配設される。
In the pair of
ブラシバネ27は、螺旋状のバネで構成される。ブラシバネ27は、一端をブラシ21
の反接触面へと当接され、他端をブラシ保持器25外周側の壁面へと当接される。ブラシバネ27は、ブラシ保持器25において、開口部29を介してブラシ21を整流子45へ押圧するよう配設される。すなわち、ブラシ21は、ブラシバネ27の弾性力によって、その接触面が整流子45へと押圧され、これによって、ブラシ21と整流子45に形成された整流子片45aとが電気的に接続される。
The
The other end is brought into contact with the wall surface on the outer peripheral side of the
このようにして、ブラシ21は、ブラシ保持器25内でブラシバネ27により径方向に移動して整流子45と接触摺動する。また、ブラシ21には、ブラシ21に電流を供給するための接続線(ピグテール)28が接続されている。接続線(ピグテール)28は、ブラシバネ27の螺旋状内部を通って、一端がブラシ21の反接触面に接合され、他端がブラシ保持器25外周側の壁面に溶着される。
In this way, the
図3は、本実施例における整流子電動機要素11の要部を示す側面図である。
FIG. 3 is a side view showing a main part of the
図3に示すように、電機子コア41と整流子45が、回転軸43に圧入、焼バメ等の方法で接合されている。電機子コア41には、絶縁電線の巻装体である電機子巻線42を具備する。巻回された電機子巻線42は、部分的に複数の渡り線42aとして整流子45側に引出されている。一方、各々の整流子片45aの電機子コア41側の端部には、折曲形状の巻線締結部(フック部)45bが形成されている。この巻線締結部(フック部)45bに、渡り線42aそれぞれが接合され、これによって、ブラシ21から整流子片45aを介して電機子巻線42へと電気的に接続される。また、隣り合う整流子片45aの間には、スリット47を配置し、隣り合う整流子片45a同士を絶縁する。
As shown in FIG. 3, the
なお、渡り線42aの詳細な構成であるが、各電機子巻装体の巻始め部分の配線である巻き始め側渡り線と、各電機子巻装体の巻き終わり部分の配線である巻き終わり側渡り線との2種類からなるものである。
In addition, although it is the detailed structure of the connecting
電機子コア41と整流子45とは、回転軸43に圧入される。電機子コア41と整流子45とは、回転軸43に対して焼バメ等の方法で接合される。電機子巻線42は、電機子コア41に巻き回されている。電機子巻線42が電機子コア41に巻き回され、回転軸43の軸心方向に沿って電機子コア41からはみ出した部分が、コイルエンド35となる。
The
電機子コア41には、複数のティース部44を具備し、隣り合うティース部44との間にスロット46を備えている。本実施例における電機子41aは、12個の電機子コア41を有するため、12個のスロット46を有する。電機子巻装体群からなる電機子巻線42は、いわゆる分布巻で巻き回される。整流子45は24個の整流子片45aを備える。それぞれの整流子片45aは、巻線締結部(フック部)45bを備える。巻線締結部(フック部)45bは、渡り線42aの端末が接続される。
The
電機子巻線42をなす絶縁電線は、その巻き始め部分と巻き終わり部分とが渡り線となる。渡り線は、整流子45の巻線締結部(フック部)45bに接合される。コイルエンド35と整流子45との間には、電機子巻線42と整流子45の巻線締結部(フック部)45bとの間をつなぐ渡り線の集合体が存在する。この渡り線の集合体は、過密に巻き回された電機子巻線42を配線するものである。なお、これ以降、この渡り線の集合体を渡り線群42bという。
The insulated wire that forms the armature winding 42 has a winding start portion and a winding end portion as a crossover. The crossover wire is joined to a winding fastening portion (hook portion) 45 b of the
図4は、実施例2における整流子電動機1100の概要を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an outline of the commutator motor 1100 according to the second embodiment.
図4に示すように、本発明の実施例2における整流子は、整流子電動機1100の内部
に用いられる。以下の説明における、整流子電動機1100の電源には、直流電源を用いる。
As shown in FIG. 4, the commutator according to the second embodiment of the present invention is used inside a commutator motor 1100. In the following description, a DC power source is used as a power source for the commutator motor 1100.
整流子電動機1100は、回転子1120と、永久磁石1140と、フレーム1150と、ブラシ1160と、整流子1100aとを備える。図4に示すように、整流子電動機1100は、円筒状に形成されたフレーム1150の内周面に沿って、永久磁石1140が取り付けられ、永久磁石1140の内周側に、回転子1120が位置する。
The commutator motor 1100 includes a
回転子1120は、整流子1100aと、回転軸1110と、電機子1130と、を有する。
The
なお、整流子については、後ほど詳細に説明する。 The commutator will be described in detail later.
電機子1130は、電機子コア1122と、インシュレータ1123と、電機子巻線1124と、を有する。本実施例2において、電機子コア1122は、鋼板を積層して構成される。電機子コア1122は、積層された鋼板と同様の作用効果を得ることができれば、他の構成で形成できる。電機子コア1122には、インシュレータ1123を介して、電機子巻線1124が巻き回される。インシュレータ1123は、電機子コア1122と電機子巻線1124とを電気的に絶縁する。インシュレータ1123は、樹脂にて形成する。
The
回転軸1110には、電機子1130と、整流子1100aと、が取り付けられる。回転軸1110の中心軸は、整流子1100aの軸心と同じ位置である。回転軸1110は、中心軸を回転中心として、回転自在である。
An
整流子1100aには、複数の整流子片が形成される。図4に示すように、本実施例2において、整流子は、複数の整流子片によって構成され、一対のブラシ1160と接する。一対のブラシ1160は、軸心と直交する方向から複数の整流子片と接する。軸心と直交する方向は、ラジアル方向ともいう。複数の整流子片のそれぞれと、一対のブラシ1160のそれぞれとが摺れ合う面を摺動面ともいう。一対のブラシ1160のそれぞれは、カーボン材料を用いる。
A plurality of commutator pieces are formed on the commutator 1100a. As shown in FIG. 4, in the second embodiment, the commutator is constituted by a plurality of commutator pieces and is in contact with a pair of
複数の整流子片のそれぞれには、摺動面を介して、一対のブラシ1160のそれぞれから駆動電流が供給される。整流子片とブラシ1160とが接する際の位置関係により、駆動電流が流れる向きが切り替わる。永久磁石1140によって印加される磁界中で、駆動電流が流れる向きが切り替わるため、電機子1130が回転する。駆動電流が流れる向きが切り替わることは、転流ともいう。
A driving current is supplied to each of the plurality of commutator pieces from each of the pair of
実施例1及び実施例2においては、後述する整流子を搭載する。 In Example 1 and Example 2, a commutator described later is mounted.
(実施の態様1)
図5には、実施例1及び実施例2における整流子の概要を示す。図5(a)は、軸心220に沿った方向の断面図を示す。図5(b)は、軸心220に垂直方向の断面図を示す。整流子210は、整流子片230と、樹脂成型体240と、を備える。
Embodiment 1
In FIG. 5, the outline | summary of the commutator in Example 1 and Example 2 is shown. FIG. 5A shows a cross-sectional view in the direction along the
図5に示す整流子は、軸心に沿って延伸する、複数の整流子片230が、軸心220を囲う周方向に亘って、所定の間隔を空けて位置し、そのそれぞれが樹脂成型体240によって保持される。樹脂成型体240は、絶縁性の樹脂で構成する。例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を採用する。
In the commutator shown in FIG. 5, a plurality of
整流子210は、隣接する複数の整流子片230間のそれぞれに、スリット部250が位置する。なお、整流子片230間の絶縁が得られれば、必ずしもスリット部250は必要ではなく、整流子片230間に樹脂成型体240を構成する樹脂が位置する構成であってもよい。
In the
整流子片230は、立片部(フィン)231と、巻線締結部(フック部)232と、を備える。
The
立片部(フィン)231は、整流子片230と樹脂成型体240とを互いに固定する。詳細に関しては後述する。
The standing piece (fin) 231 fixes the
巻線締結部(フック部)232は、整流子片230と電機子巻線とを電気的に接続するために使用する。巻線締結部(フック部)232に電機子巻線を絡め、電流を流しながら押しつぶすことで、電気的な接続を形成する。なお、整流子片230と電機子巻線との電気的な接続が得られれば、スリットを使用する方法やはんだを使用する方法など、種々の手段で代用可能である。
The winding fastening portion (hook portion) 232 is used to electrically connect the
本実施の態様における立片部(フィン)231は、軸心220に向かう方向に凸となり、軸心220に垂直方向の断面(図5(b))において、軸心220に向かう方向の中央部が、軸心220に向かう方向の端部と軸心220から離れる方向の端部を結ぶ直線に対して、軸心220を囲う周方向のどちらか一方向に向かって凸となる。例えば、図5(b)では、立片部(フィン)231は円弧状の形状を有している。
The standing piece (fin) 231 in the present embodiment is convex in the direction toward the
本実施の態様の構成によれば、立片部(フィン)231が1本であっても、特定の一方向だけでなく、複数の方向に対して、樹脂成型体240による保持力が得られる。
According to the configuration of this embodiment, even if there is one standing piece (fin) 231, the holding force by the resin molded
例えば、平板状の立片部(フィン)の場合は、互いに方向を向いた複数の立片部(フィン)を形成しなければ、整流子片230と樹脂成型体240との接合力は向上は図れない。一方、本実施の態様の構成によれば、立片部(フィン)231を同一方向に複数整列させても、立片部(フィン)231の形状が、円弧状に曲面を具備するため、整流子片230と樹脂成型体240との接合力の向上が図れるのである。
For example, in the case of a flat plate-like piece (fin), the bonding force between the
なお、立片部(フィン)231の中央部が、整流子電動機1100が回転する方向の反対側に向かって凸となる構成が、整流子片230と樹脂成型体240との接合力が高まり、特に好ましい態様である。すなわち、ブラシ1160と整流子片230との摩擦によって発生する摩擦力と、立片部(フィン)231の軸心220から離れる方向の端部(立片部(フィン)231の付け根)が対向する。そのため、摩擦力を立片部(フィン)231によって、効率よく受け止めることが可能となり、整流子210の耐久性が向上する。
The configuration in which the central portion of the upright piece (fin) 231 is convex toward the opposite side of the direction in which the commutator motor 1100 rotates increases the bonding force between the
特に、顕著な作用効果を奏する立片部(フィン)231の種々の形状を図6に示す。 In particular, FIG. 6 shows various shapes of the standing piece (fin) 231 that exhibits a remarkable effect.
図6(a)には、図5(b)にて例示したとおり、軸心に垂直方向の断面形状が円弧状である。 In FIG. 6A, as illustrated in FIG. 5B, the cross-sectional shape perpendicular to the axis is an arc shape.
また、図6(b)に示すように、立片部(フィン)231は、軸心に垂直方向の断面に複数の円弧形状を含む。すなわち、回転軸の長手方向に対して垂直な面における複数の立片部(フィン)各々の断面形状が波状である構成を含む。具体的には、回転軸の長手方向に対して垂直な面における複数の立片部(フィン)各々の断面形状が波状であり且つ波状の波頂部の形状には曲線形状を含む。 Moreover, as shown in FIG.6 (b), the standing piece part (fin) 231 contains several circular arc shape in the cross section perpendicular | vertical to an axial center. That is, it includes a configuration in which the cross-sectional shape of each of the plurality of standing piece portions (fins) in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rotating shaft is wavy. Specifically, the cross-sectional shape of each of the plurality of standing piece portions (fins) on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rotation axis is wavy, and the wavy crest shape includes a curved shape.
また、図6(c)に示すように、立片部(フィン)231は、軸心に垂直方向の断面形状がV字状である。すなわち、回転軸の長手方向に対して垂直な面における複数の立片部(フィン)各々の断面形状が屈曲形状である構成を含む。 Moreover, as shown in FIG.6 (c), as for the standing piece part (fin) 231, the cross-sectional shape of the orthogonal | vertical direction is V-shaped with respect to an axial center. That is, the cross-sectional shape of each of the plurality of standing piece portions (fins) on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rotation shaft includes a bent shape.
また、図6(d)に示すように、立片部(フィン)231は、軸心に垂直方向の断面に複数のV字形状を含む。具体的には、回転軸の長手方向に対して垂直な面における複数の立片部(フィン)各々の断面形状が波状であり且つ波状の波頂部の形状には屈曲形状を含む。 Moreover, as shown in FIG.6 (d), the standing piece part (fin) 231 contains several V shape in the cross section perpendicular | vertical to an axial center. Specifically, the cross-sectional shape of each of the plurality of standing piece portions (fins) on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the rotation shaft is wavy, and the wavy crest portion includes a bent shape.
本発明に係る立片部(フィン)231の製造方法を、図7を用いて説明する。図7は、軸心に垂直方向の断面形状が弧状の立片部(フィン)231を新たに形成する手順を示している。立片部(フィン)231の製造には、原材料である金属板2200と、加工用刃2210と、を用いる。金属板2200は、整流子片230を構成する原材料の板である。一般的に、銅や銅合金などを使用する。加工用刃2210は、金属板2200を加工し、立片部(フィン)231を形成するための工具である。タングステンカーバイドなどの超硬合金が使用できる。弧状の立片部(フィン)231を形成するために、刃先が円弧状に加工されている。
The manufacturing method of the standing piece part (fin) 231 which concerns on this invention is demonstrated using FIG. FIG. 7 shows a procedure for newly forming upright pieces (fins) 231 whose cross-sectional shape perpendicular to the axis is arcuate. For the manufacture of the upright pieces (fins) 231, a
図7(a)に示すように、まず金属板2200の表面に、金属板2200に対して斜め方向に加工用刃2210を押し込む。
As shown in FIG. 7A, first, the
図7(b)に示すとおり、そのまま加工用刃2210を押し込んでいくと、加工用刃2210の円弧状の刃先に沿って、金属板2200の一部が、円弧状に切り出されていく。
As shown in FIG. 7B, when the
所定の深さまで、加工用刃2210を押し込んだ後、図7(c)に示すとおり、加工用刃2210を、金属板2200と反対方向に起こすことで、切り出された金属板2200の一部が起こされ、新しい立片部(フィン)231となる。
After pushing the
この作業を繰り返すことで、立片部(フィン)231を、同一方向に複数形成することが可能である。 By repeating this operation, a plurality of standing piece portions (fins) 231 can be formed in the same direction.
複数の立片部(フィン)231を形成した金属板2200から、一般的な整流子製造方法を用いることで、整流子210を製造できる。
The
以上の製造方法を用いることで、整流子片230の母材である金属板2200を一切無駄にすることなく、立片部(フィン)231を形成することが可能であり、原材料費を抑制することが可能である。
By using the above manufacturing method, it is possible to form the standing piece (fin) 231 without wasting any
(実施の態様2)
図8は、本実施の態様における整流子211の概要を示す軸心に沿った方向の断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a cross-sectional view in the direction along the axis showing the outline of the
なお、本実施例2における整流子210と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。
In addition, about the structure similar to the
図8に示すように、本実施の態様における整流子211の立片部(フィン)231は、軸心に沿った方向の断面において、立片部(フィン)231を2群以上に分割する離間部233を有する。
As shown in FIG. 8, the standing piece (fin) 231 of the
本実施の態様に示す構成とすることで、立片部(フィン)231は軸心220に沿った
方向にも、樹脂成型体240との保持力の向上が可能である。
By adopting the configuration shown in this embodiment, the upright pieces (fins) 231 can improve the holding force with the resin molded
さらに、樹脂成型体240をトランスファ成形、射出成形などの種々の樹脂成形手法で製造する際、離間部233が樹脂を効率よく充填するための流路として機能する。そのため、樹脂成形における不具合を抑制し、製造工程のバラつきも低減可能である。
Further, when the resin molded
(実施の態様3)
図9は、本実施の態様における立片部(フィン)231の形状を示す模式図である。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a schematic diagram showing the shape of the standing piece (fin) 231 in the present embodiment.
なお、本実施例2における整流子210と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。
In addition, about the structure similar to the
図9に示すように、本実施の態様における立片部(フィン)231は、軸心220に垂直方向の断面において、軸心220に向かう方向の端部に位置する部分の厚みが、軸心220から離れる方向の端部に位置する部分の厚みよりも薄い構成となっている。
As shown in FIG. 9, the standing piece (fin) 231 in the present embodiment has a thickness of a portion located at an end in a direction toward the
本実施の態様に示す構成とすることで、整流子210が回転するときに、立片部(フィン)231において遠心力が最も大きくなる軸心220から離れる方向の端部の厚みが厚くなり、遠心力による応力が緩和される。そのため、整流子212の耐久性が向上する。
By adopting the configuration shown in the present embodiment, when the
また、本実施の態様における立片部(フィン)231は、軸心220に垂直方向の断面において、隣接する立片部(フィン)231の間隔が、軸心220から離れる方向の端部に位置する部分よりも軸心220に向かう方向の端部に位置する部分のほうが広い構成となっている。
Further, the vertical piece portions (fins) 231 according to the present embodiment are positioned at the end portions in the direction in which the adjacent vertical piece portions (fins) 231 are separated from the
本実施の態様に示す構成とすることで、樹脂成型体240をトランスファ成形、射出成形などの種々の樹脂成形手法で製造する際、立片部(フィン)231間に樹脂が入り込むための入り口が広がる。そのため、樹脂成形が容易となり、製造工程のバラつきが抑制される。
With the configuration shown in this embodiment, when the resin molded
以上のように、本発明によれば、樹脂成型体を含む整流子は、高速回転と長寿命化を両立させることが可能であり、整流子電動機要素及びこれを用いた各種電気機器に有用であり、産業的価値の大いなるものである。 As described above, according to the present invention, the commutator including the resin molded body can achieve both high-speed rotation and long life, and is useful for the commutator motor element and various electric devices using the commutator motor element. Yes, it has great industrial value.
10 電動送風機
11 整流子電動機要素
12 ブラケット
13 軸受
15 ファンケース
16 遠心ファン
17 エアガイド
18 吸気口
20 ブラシ部
21 ブラシ
25 ブラシ保持器
27 ブラシバネ
28 接続線(ピグテール)
29 開口部
30 ステータ
31 界磁コア
31a 磁極部
32 界磁巻線
35 コイルエンド
40 ロータ
41 電機子コア
41a 電機子
42 電機子巻線
42a 渡り線
42b 渡り線群
43 回転軸
44 ティース部
45 整流子
45a 整流子片
45b 巻線締結部(フック部)
46 スロット
47 スリット
48 接続点
49 πの字状外形の整流子片の埋設部
50 樹脂成型体
53 セラミック材による円柱体
210 整流子
211 整流子
212 整流子
220 軸心
230 整流子片
231 立片部(フィン)
232 巻線締結部(フック部)
233 離間部
240 樹脂成型体
250 スリット部
1100 整流子電動機
1100a 整流子
1110 回転軸
1120 回転子
1122 電機子コア
1123 インシュレータ
1124 電機子巻線
1130 電機子
1140 永久磁石
1150 フレーム
1160 ブラシ
2200 金属板
2210 加工用刃
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
46
232 Winding fastening part (hook part)
233 Separating
Claims (14)
前記整流子を軸止する回転軸と、
前記回転軸に軸止される電機子コアと、
前記電機子コアに絶縁電線の巻装体群からなる電機子巻線を含む電機子と、
前記巻装体群の各巻装体の巻始め部分の配線である巻き始め側渡り線と、
前記巻装体群の各巻装体の巻き終わり部分の配線である巻き終わり側渡り線と、
前記回転軸の長手方向であり且つ前記電機子コアから前記回転軸の長手方向に沿って離間して位置する前記整流子の前記整流子片と電気的に接続される前記巻き始め側渡り線及び前記巻き終わり側渡り線とを含む電機子構成体と、
前記整流子と接触摺動するブラシと、を含む整流子電動機要素であり、
前記複数の立片部の各々は互いに平行な列状の配置の立片部群を構成し且つ前記立片部群の列の方向と前記回転軸の長手方向とが同方向であり、
更に、
前記複数の立片部各々の基部と前記複数の立片部の各々の先端部との間に位置する中間部には、前記複数の立片部の各々の基部の位置及び前記複数の立片部の各々の先端部の位置よりも前記回転軸の回転方向に対して後進方向側に突出する構成を含む整流子電動機要素。 A field molded portion, a plurality of commutator pieces having a plurality of standing pieces on a non-sliding surface, and a resin molded body that is in close contact with the non-sliding surfaces and the plurality of standing pieces of each of the plurality of commutator pieces. A commutator including
A rotating shaft for locking the commutator;
An armature core fixed to the rotating shaft;
An armature including an armature winding composed of a wound body group of insulated wires in the armature core; and
A winding start side crossover wire that is a wiring of a winding start portion of each winding body of the winding body group;
A winding end side connecting wire that is a wiring of a winding end portion of each wound body of the wound body group;
The winding start side crossover wire electrically connected to the commutator piece of the commutator, which is located in the longitudinal direction of the rotating shaft and spaced from the armature core along the longitudinal direction of the rotating shaft; An armature structure including the winding end side crossover wire;
A brush that contacts and slides with the commutator, and a commutator motor element,
Each of the plurality of standing piece portions constitutes a standing piece group in a row arrangement parallel to each other, and the direction of the row of the standing piece group and the longitudinal direction of the rotation shaft are the same direction,
Furthermore,
The intermediate portion located between the base portion of each of the plurality of standing piece portions and the tip portion of each of the plurality of standing piece portions has a position of each base portion of the plurality of standing piece portions and the plurality of standing pieces. A commutator motor element including a configuration that protrudes in a reverse direction side with respect to a rotation direction of the rotation shaft with respect to a position of each tip portion of the part.
前記複数の立片部の各々の基部と前記複数の立片部の各々の先端部との間に位置する中間部には、前記複数の立片部の各々の基部の位置及び前記複数の立片部の各々の先端部の位置よりも前記回転軸の回転方向に対して後進方向側に突出する構成に換えて、
前記複数の立片部の各々の基部と前記複数の立片部の各々の先端部との間に位置する中間部には、前記複数の立片部の各々の基部の位置及び前記複数の立片部の各々の先端部の位置よりも前記回転軸の回転方向と同方向の側に突出する構成を含む整流子電動機要素。 The commutator motor element of claim 1,
The intermediate portion located between each base portion of the plurality of standing piece portions and each tip end portion of the plurality of standing piece portions includes a position of each base portion of the plurality of standing piece portions and the plurality of standing portions. Instead of the configuration of projecting toward the reverse direction side with respect to the rotational direction of the rotary shaft rather than the position of each tip part of the one part,
The intermediate portion located between each base portion of the plurality of standing piece portions and each tip end portion of the plurality of standing piece portions includes a position of each base portion of the plurality of standing piece portions and the plurality of standing portions. A commutator motor element including a configuration that protrudes to a side in the same direction as the rotation direction of the rotary shaft from the position of each tip portion of the piece portion.
りも前記複数の立片部の各々の先端部の厚み寸法の方が大きい構成を含む整流子電動機要素。 The commutator motor element according to claim 1, wherein the commutator motor includes a configuration in which a thickness dimension of each of the plurality of standing piece parts is larger than a thickness dimension of each of the plurality of standing piece parts. element.
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