JP2019221059A - 整流子、電動機および整流子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れた整流子およびこの整流子の製造方法等を提供する。【解決手段】電動機２が備える回転軸１３が挿入される貫通孔１０１が形成された整流子本体１００と、電動機２が備えるブラシ１５が摺接する面として整流子本体１００から露出する露出面を有する露出部２１０および整流子本体１００に埋設される埋設部２２０を有する複数の整流子片２００とを備える整流子１４であって、埋設部２２０における回転軸１３の軸方向の一方端２２０ａと他方端２２０ｂとの間の中間部位に第１切り欠き２３１が設けられた整流子１４の製造方法において、第１切り欠き２３１が設けられた位置の高さにゲート５２０を有する射出成形用金型５００に複数の整流子片２００を環状に並べてセットし、ゲート５２０から整流子片２００に向けて樹脂６００を注入して埋設部２２０を樹脂６００で埋設することによって整流子本体１００を成形する。【選択図】図９

Description

本開示は、整流子、整流子を備える電動機および整流子の製造方法に関し、特に、電動送風機等に用いられる整流子電動機が有する整流子および整流子の製造方法に関する。

電気掃除機等に搭載される電動送風機には、整流子電動機（整流子モータ、ユニバーサルモータともいう。）が用いられる。整流子電動機は、固定子と、固定子の内側に回転自在に配置された回転子と、回転子が有する回転軸に固定された整流子と、を備える。

整流子は、例えば、回転軸が挿入される貫通孔を有する筒状の整流子本体と、整流子本体の周方向に亘って、整流子本体の外面に等間隔に配列された複数の整流子片と、を有する。このような構成の整流子としては、複数の整流子片が熱硬化性樹脂によってモールドされたモールド整流子が知られている（例えば特許文献１）。モールド整流子では、整流子本体は、射出成形用金型に注入された熱硬化性樹脂を硬化することで、所定の形状に成形される。

特許第３６４５４２６号公報

しかしながら、従来の整流子の製造方法では、整流子本体の成形時において、樹脂にウェルドが発生し、整流子の耐久性が低下するという課題がある。

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、耐久性に優れた整流子およびこの整流子の製造方法等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示に係る整流子の製造方法の一態様は、電動機が備える回転軸が挿入される貫通孔が形成された整流子本体と、前記整流子本体に一部が埋め込まれた複数の整流子片と、を備える整流子の製造方法であって、前記複数の整流子片の各々は、前記電動機が備えるブラシが摺接する面として、前記整流子本体から露出する露出面を有する露出部と、前記整流子本体に埋設された埋設部と、前記埋設部における前記回転軸の軸方向の一方端と他方端との間に位置する中間部位に第１切り欠きと、を有し、前記第１切り欠きが位置する高さにゲートを有する射出成形用金型に、前記複数の整流子片を環状に並べてセットし、前記ゲートから前記複数の整流子片に向けて樹脂を注入して前記埋設部を前記樹脂で埋設することによって前記整流子本体を成形する。

また、本開示に係る整流子の一態様は、電動機が備える回転軸が挿入される貫通孔が形成された整流子本体と、前記整流子本体に一部が埋め込まれた複数の整流子片と、を備え、前記複数の整流子片の各々は、前記電動機が備えるブラシが摺接する面として、前記整流子本体から露出する露出面を有する露出部と、前記整流子本体に埋設された埋設部と、前記埋設部における前記回転軸の軸方向の一方端と他方端との間に位置する中間部位に第１切り欠きと、を有し、前記整流子本体は、複数の補強繊維が分散された樹脂によって構成されており、前記複数の補強繊維は、前記整流子本体における前記中間部位に対応する位置の内側面から前記一方端側および前記他方端側の各々に分かれるように分布している。

また、本開示に係る電動機の一態様は、上記整流子と、前記整流子が固定された回転軸を有する回転子と、を備える。

耐久性に優れた整流子を得ることができる。

実施の形態に係る電動送風機の外観斜視図である。 実施の形態に係る電動送風機の半断面図である。 実施の形態に係る整流子の斜視図である。 軸心Ｃを含む平面で切断したときの実施の形態に係る整流子の断面図である。 図４のV−V線における実施の形態に係る整流子の断面図である。 整流子本体を除いた状態の実施の形態に係る整流子の一部分解斜視図である。 実施の形態に係る整流子を製造する際に用いられる射出成形用金型の斜視図である。 図７のVIII−VIII線における実施の形態に係る射出成形用金型の断面図である。 実施の形態に係る整流子の製造方法における射出成形工程を説明するための図である。 実施の形態に係る整流子の製造方法により製造された成形品の拡大断面図である。 実施の形態に係る整流子の製造方法により製造された成形品の整流子片にフック部を形成する工程を説明するための図である。 従来の整流子の製造方法を説明するための図である。 変形例１に係る整流子の構成を示す断面図である。 変形例２に係る整流子の構成を示す断面図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。

（実施の形態）
［電動送風機の構成］
図１および図２を用いて、実施の形態に係る電動送風機１の構成について説明する。図１は、実施の形態に係る電動送風機１の外観斜視図である。図２は、同電動送風機１の半断面図であり、回転軸１３の軸心Ｃを通る平面で切断したときの断面を示している。なお、図２に示される矢印は、電動送風機１内に吸引した空気の流れを示している。

図１および図２に示すように、電動送風機１は、回転子１１および固定子１２を有する電動機２と、電動機２が有する回転軸１３に取り付けられた回転ファン３と、回転ファン３から排出された空気が流れ込むエアガイド４と、回転ファン３およびエアガイド４を覆うファンケース５と、回転子１１および固定子１２を収納するフレーム６と、フレーム６の開口部を跨るように配置されたブラケット７とを備える。

電動機２は、回転ファン３を回転させるファンモータである。本実施の形態における電動機２は、ブラシ付き整流子電動機であり、回転子１１と、固定子１２と、回転軸１３と、整流子１４と、ブラシ１５と、第１軸受け部１６と、第２軸受け部１７とを備える。

回転子１１（ロータ）は、固定子１２が発生する磁力によって、回転軸１３を回転中心として回転する。回転子１１は、回転軸１３の軸心Ｃを回転中心として回転する。回転子１１は、例えば、４０，０００ｒｐｍで高速回転する。

本実施の形態における回転子１１は、インナーロータであり、図２に示すように、固定子１２の内側に配置されている。具体的には、回転子１１は、固定子１２との間に微小なエアギャップを介して固定子１２に囲まれている。

回転子１１は、回転子鉄心（ロータコア）１１ａと、インシュレータを介して回転子鉄心１１ａに巻回された巻線コイル１１ｂ（ロータコイル）と、を有する。回転子鉄心１１ａは、複数の電磁鋼板が回転軸１３の軸心Ｃが延伸する方向（回転軸方向）に積層された積層体である。回転子鉄心１１ａに巻回された巻線コイル１１ｂに電流が流れると、回転子１１は、固定子１２に作用させる磁力を発生する。回転子１１は、整流子１４が固定された回転軸１３を有する。

固定子１２（ステータ）は、回転子１１に作用する磁力を発生させる。本実施の形態において、固定子１２は、回転子１１を囲むように配置されている。固定子１２は、Ｓ極およびＮ極を有する永久磁石によって構成されていてもよいし、固定子鉄心（ステータコア）と巻線コイル（ステータコイル）とによって構成されていてもよい。固定子１２は、例えば、フレーム６に固定されている。

回転軸１３は、回転子１１が回転する際の中心となるシャフトである。回転軸１３は、軸心Ｃ方向である長手方向に延伸している。回転軸１３は、例えば金属棒である。回転軸１３は、回転子１１の中心に固定されている。具体的には、回転軸１３は、例えば、回転子１１の両側に延在するように、回転子１１が有する回転子鉄心１１ａの中心を貫いた状態で回転子鉄心１１ａに固定されている。回転軸１３は、回転子鉄心１１ａの中心孔に圧入したり、焼き嵌めしたりすることで回転子鉄心１１ａに固定されている。

回転子１１から一方側（回転ファン３側）に突出する回転軸１３の第１部位１３ａは、第１軸受け部１６に支持されている。第１部位１３ａは、出力軸ともいう。一方、回転子１１から他方側に突出する回転軸１３の第２部位１３ｂは、第２軸受け部１７に支持されている。第２部位１３ｂは、反出力軸ともいう。一例として、第１軸受け部１６および第２軸受け部１７は、回転軸１３を支持するベアリングである。このように、回転軸１３は、回転自在な状態で第１軸受け部１６と第２軸受け部１７とに保持されている。なお、第１軸受け部１６は、ブラケット７に固定されており、第２軸受け部１７は、フレーム６の底部に固定されている。

本実施の形態において、回転軸１３の第１部位１３ａは、第１軸受け部１６から突出している。第１軸受け部１６から突出した回転軸１３の先端部には、回転ファン３が取り付けられている。

また、回転軸１３の第２部位１３ｂには、整流子１４が取り付けられている。具体的には、整流子１４は、回転軸１３における回転子鉄心１１ａと第２軸受け部１７との間の部位に取り付けられている。整流子１４は、回転子鉄心１１ａに巻き回された巻線コイル１１ｂと電気的に接続されている。なお、整流子１４の詳細な構成については後述する。

整流子１４には、ブラシ１５が接触している。ブラシ１５は、整流子１４に接触することで回転子１１に電力を供給する給電ブラシである。一例として、ブラシ１５は、カーボンブラシである。また、ブラシ１５は、長尺状の略直方体である。

ブラシ１５は、整流子１４に摺接可能に一対設けられている。一対のブラシ１５は、整流子１４を挟持するように、整流子１４を挟んで対向して配置される。具体的には、一対のブラシ１５の内側の先端部は、整流子１４に当接している。より具体的には、各ブラシ１５は、トーションバネ等によって整流子１４に向けて押圧が付与されており、整流子１４に弾接している。本実施の形態において、ブラシ１５の長手方向の内側（回転軸１３側）の端面が整流子１４との接触面となっている。

以上のように構成される電動機２では、ブラシ１５に供給される電流が整流子１４を介して回転子鉄心１１ａに巻き回された巻線コイル１１ｂに流れる。これにより、回転子１１に磁束が発生し、この回転子１１に生じた磁束と固定子１２から生じる磁束との相互作用によって生じた磁気力が回転子１１を回転させるトルクとなり、回転子１１が回転する。

回転子１１が回転することによって、回転子１１が固定された回転軸１３は、軸心Ｃを中心として回転する。これにより、電動機２が有する回転軸１３に取り付けられた回転ファン３が回転する。

回転ファン３は、ファンケース５とフレーム６とにより構成される外郭筐体（ハウジング）内に空気を吸引する。一例として、回転ファン３は、高い吸引圧力が得られる遠心ファンである。回転ファン３が回転することにより風圧が発生し、ファンケース５に形成された吸気口５ａから空気が吸い込まれ、回転ファン３から空気が排出される。回転ファン３から排出された空気はエアガイド４に流れ込む。

エアガイド４は、気体の流れを整流するためのガイド板として回転ファン３の外周に配置された複数のディフューザ翼を有する。例えば、エアガイド４は、回転ファン３の回転によってファンケース５に形成された吸気口５ａから吸引された空気の流れを整流して旋回流を生成し、吸引した気体をフレーム６へと滑らかに流し込む。

ファンケース５は、回転ファン３を覆うカバーである。ファンケース５は、フレーム６に固定されている。また、ファンケース５は、外気を吸引するための吸気口５ａを有している。回転ファン３が回転することで、ファンケース５に形成された吸気口５ａからファンケース５内に空気が流れ込む。

フレーム６は、電動機２を収納する筐体（ケース）である。具体的には、フレーム６は、開口部を有する有底筒状体である。フレーム６は、例えばアルミニウム等の金属材料によって構成されているが、樹脂材料によって構成されていてもよい。また、フレーム６の底部の側壁には、回転ファン３の回転によって吸引した空気を外部に排出するために複数の複数の排気口６ａが設けられている。

ブラケット７は、エアガイド４とともにフレーム６の開口部を覆う板部材である。本実施の形態において、ブラケット７は、フレーム６の開口部を完全に塞ぐことなく、フレーム６の開口部を部分的に覆っている。具体的には、ブラケット７は、フレーム６の開口部を跨るように配置されている。これにより、フレーム６にブラケット７が取り付けられた状態において、フレーム６にはエアガイド４で整流された空気の通風路として開口が存在しており、エアガイド４で整流された空気は、この開口を通過してフレーム６内に流入する。なお、ブラケット７にも、エアガイド４で整流された空気が通過する開口孔が形成されている。

このように構成される電動送風機１では、電動機２が備える回転子１１が回転すると、回転ファン３が回転し、ファンケース５が有する吸気口５ａからファンケース５の内部に空気が吸引される。これにより、回転ファン３の内部に、空気が流れ込む。回転ファン３に吸引された空気は、回転ファン３が含むファン翼により高圧に圧縮されて、回転ファン３の外周側部から径方向に排出される。回転ファン３の外周側部から排出された空気は、回転ファン３を囲むエアガイド４のデュフューザ翼によってファンケース５の外周部へと導かれる。ファンケース５の外周部へと導かれた空気は、エアガイド４とファンケース５との間の空間部で旋回流となり、フレーム６内に流入する。フレーム６内に流入した空気は、フレーム６の排気口６ａから電動送風機１の外に排出される。

［整流子の構成］
次に、本実施の形態に係る電動送風機１が有する電動機２に用いられる整流子１４の詳細な構成について、図３〜図６を用いて説明する。図３〜図６は、実施の形態に係る電動送風機１が有する電動機２に用いられる整流子１４の構成を示す図であり、図３は、同整流子１４の斜視図、図４は、回転軸１３の軸心Ｃを含む平面で切断したときの同整流子１４の断面図、図５は、図４のV−V線における同整流子１４の断面図、図６は、整流子本体１００を除いた状態の同整流子１４の一部分解斜視図である。

図３〜図５に示すように、整流子１４は、整流子本体１００と、各々が整流子本体１００に一部が埋め込まれた複数の整流子片２００とを備える。本実施の形態における整流子１４は、モールド整流子であり、複数の整流子片２００が樹脂によってモールドされた構成となっている。整流子１４の樹脂部分が整流子本体１００となる。

図３及び図４に示すように、整流子本体１００は、電動機２が備える回転軸１３が挿入される貫通孔１０１が形成された筒状部材である。図４に示すように、整流子本体１００の筒軸方向は、回転軸１３の軸方向と一致する。つまり、整流子本体１００の軸心は、回転軸１３の軸心Ｃと一致し、整流子本体１００の周方向は、回転軸１３の回転方向と一致する。

整流子本体１００は、例えば、熱硬化性樹脂等の樹脂材料によって構成されている。整流子本体１００を構成する熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂を用いることができる。整流子本体１００は、射出成形用金型を用いた射出成形によって所定の形状に成形される。

本実施の形態において、整流子本体１００は、ガラス繊維等の補強繊維が分散された樹脂材料によって構成されている。これにより、整流子本体１００の耐久性を向上させることができる。

図３〜図６に示すように、複数の整流子片２００は、整流子本体１００の周方向に沿って環状に並べられている。具体的には、複数の整流子片２００は、各整流子片２００の長手方向が整流子本体１００の筒軸方向となる姿勢で、整流子本体１００の周方向に沿って整流子本体１００の外面に等間隔に配列されている。複数の整流子片２００は、銅等の金属材料によって構成されており、互いに絶縁分離された状態で配列されている。図６に示すように、本実施の形態では、隣接する２つの整流子片２００の間には板状のスペーサ３００が挿入されている。

図４及ぶ図５に示すように、各整流子片２００は、電動機２が備えるブラシ１５が摺接する面として整流子本体１００から露出する露出面を有する露出部２１０と、整流子本体１００に埋設された埋設部２２０とを有する。各整流子片２００において、露出部２１０は、電動機２が備えるブラシ１５が摺接する摺接部として機能する。

図５に示すように、埋設部２２０は、回転軸１３の回転方向の少なくとも一方側がくびれたくびれ部２２１を有する。本実施の形態において、くびれ部２２１は、埋設部２２０における回転軸１３の回転方向（整流子本体１００の周方向）の両側の各々に形成されている。これにより、埋設部２２０には、回転軸１３の回転方向の両側に膨出する頭部２２２が形成される。

このように、埋設部２２０にくびれ部２２１および頭部２２２を形成することによって、整流子本体１００を構成する樹脂がくびれ部２２１の凹部に入り込み、くびれ部２２１が樹脂で埋め込まれる。これにより、くびれ部２２１および頭部２２２によって整流子片２００が整流子本体１００を構成する樹脂から浮き上がることを抑制できるとともに、アンカー効果によって埋設部２２０と整流子本体１００との結合強度を向上させることができる。このように、埋設部２２０は、アンカー部としてくびれ部２２１を有しており、整流子片２００を整流子本体１００に係止させる係止部として機能する。

また、図４に示すように、各整流子片２００は、埋設部２２０における回転軸１３の軸方向（整流子本体１００の筒軸方向）の一方端２２０ａと他方端２２０ｂとの間の中間部位に第１切り欠き２３１を有する。つまり、第１切り欠き２３１は、埋設部２２０における整流子片２００の長手方向の中間部位に設けられている。具体的には、第１切り欠き２３１は、くびれ部２２１における整流子片２００の長手方向の中央に設けられている。このように、第１切り欠き２３１が形成された埋設部２２０の部位は、くびれ部２２１が存在しない部分となっている。

図５及び図６に示すように、本実施の形態において、第１切り欠き２３１は、回転軸１３の回転方向（整流子本体１００の周方向）に貫通する貫通孔である。つまり、第１切り欠き２３１は、くびれ部２２１および頭部２２２のうちくびれ部２２１のみに形成されており、頭部２２２は、切り欠かれていない。一例として、第１切り欠き２３１は、くびれ部２２１を整流子本体１００の周方向に貫通する略矩形状の貫通孔である。

このように、埋設部２２０に第１切り欠き２３１を形成することによって、整流子本体１００を構成する樹脂材料が第１切り欠き２３１に入り込むので、アンカー効果によって埋設部２２０と整流子本体１００との結合強度を一層向上させることができる。

なお、第１切り欠き２３１は、上述した貫通孔ではなく、くびれ部２２１の表面から窪んだ凹部形状でもよい。

図４及び図６に示すように、各整流子片２００には、さらに、埋設部２２０における他方端２２０ｂから一方端２２０ａに向けて切り欠かれた形状の第２切り欠き２３２と、埋設部２２０における一方端２２０ａから他方端２２０ｂに向けて切り欠かれた形状の第３切り欠き２３３とが設けられている。

本実施の形態において、第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３は、くびれ部２２１に形成されている。具体的には、第２切り欠き２３２は、くびれ部２２１の他方端２２０ｂを整流子本体１００の筒軸方向に窪ませた凹形状である。また、第３切り欠き２３３は、くびれ部２２１の一方端２２０ａを整流子本体１００の筒軸方向に窪ませた凹形状である。

このように、埋設部２２０に第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３を形成することによって、整流子本体１００を構成する樹脂材料が第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３に入り込むので、アンカー効果によって埋設部２２０と整流子本体１００との結合強度を一層向上させることができる。

また、本実施の形態では、図６に示すように、第２切り欠き２３２には第１リング部材４１０が配置され、第３切り欠き２３３には第２リング部材４２０が配置される。具体的には、環状に並べられた複数の整流子片２００の各々の第２切り欠き２３２にわたって、第１リング部材４１０が配置されている。第１リング部材４１０は、複数の整流子片２００の各々の第２切り欠き２３２の根元に配置されている。同様に、環状に並べられた複数の整流子片２００の各々の第３切り欠き２３３にわたって、第２リング部材４２０が配置されている。第２リング部材４２０は、複数の整流子片２００の各々の第３切り欠き２３３の根元に配置されている。

なお、整流子片２００の端部には、フック部２４０が形成されている。具体的には、フック部２４０は、露出部２１０の端部に設けられている。

［整流子の製造方法］
次に、実施の形態に係る整流子１４の製造方法について説明する。まず、実施の形態に係る整流子１４を製造する際に用いられる射出成形用金型５００について、図７および図８を用いて説明する。図７は、実施の形態に係る整流子１４を製造する際に用いられる射出成形用金型５００の斜視図である。図８は、図７のVIII−VIII線における同射出成形用金型５００の断面図である。なお、図８では、整流子片２００が射出成形用金型５００にセットされた状態を示している。

本実施の形態における整流子１４は、射出成形用金型５００を用いた射出成形により、複数の整流子片２００を樹脂によってモールドすることで作製できる。

図７および図８に示すように、射出成形用金型５００は、複数の金型ブロック５０１によって構成されている。したがって、射出成形用金型５００には、隣接する金型ブロック５０１間のそれぞれにおいて、合わせ面が存在する。複数の金型ブロック５０１は、例えば金属材料によって構成された金属ブロックである。

図８に示すように、射出成形用金型５００は、１つの整流子１４に対応する複数の整流子片２００と、複数の整流子片２００を支持する円筒状の当て板５０２と、がセットされたときに、整流子本体１００に対応する形状の空洞部（成形空間）５１０を有する。本実施の形態では、複数の整流子１４を同時に製造できるように、射出成形用金型５００には、複数の空洞部５１０が形成されている。後述するように、ゲート５２０を通じて空洞部５１０に樹脂を注入して硬化させることで、空洞部５１０と同形状の整流子本体１００を成形することができる。

本実施の形態において、ゲート５２０は、整流子１４が備える整流子片２００が有する第１切り欠き２３１が設けられた位置の高さに形成されている。つまり、ゲート５２０は、ゲート５２０の高さ方向の位置と、整流子片２００が有する第１切り欠き２３１の高さ方向の位置とが実質的に同じになっている。ゲート５２０は、空洞部５１０における整流子片２００の中間部位に対応する位置に繋がっている。なお、ゲート５２０は、例えばディスクゲートであるが、これに限定されるものではない。

次に、本実施の形態における整流子１４の製造方法について、図８を参照しながら、図９を用いて説明する。図９は、実施の形態に係る整流子１４の製造方法における射出成形工程を説明するための図である。なお、図９の（ａ）〜（ｃ）において、下図は、射出成形時における射出成形用金型５００の部分拡大図であり、上図は、下図のＡ−Ａ線における整流子片２００およびスペーサ３００の断面図である。

整流子１４を製造する場合、まず、図８に示すように、射出成形用金型５００の所定の位置に複数の整流子片２００を環状に並べてセットする。このとき、第１リング部材４１０および第２リング部材４２０を整流子片２００に配置するとともに、図９の（ａ）に示すように、隣接する２つの整流子片２００の間にスペーサ３００を配置する。

次に、図９の（ａ）〜（ｃ）に示すように、ゲート５２０から整流子片２００に向けて樹脂６００が注入される。注入された樹脂６００は、整流子片２００が有する埋設部２２０に充填される。埋設部２２０に樹脂６００が充填されることにより、整流子本体１００が成形される。

具体的には、図９の（ａ）に示すように、液状の樹脂６００が射出成形機（不図示）のノズルからスプルー５３０内に射出されると、液状の樹脂６００は、スプルー５３０を介してゲート５２０に送り込まれる。樹脂６００の材料としては、複数の補強繊維が分散された熱硬化性樹脂（具体的にはフェノール樹脂）を用いることができる。補強繊維はフィラーとも呼ばれ、ガラス繊維などが利用できる。

本実施の形態において、ゲート５２０はディスクゲートである。よって、ゲート５２０に供給された樹脂６００は、ゲート５２０によって水平方向の全方向に広がるようにして、射出成形用金型５００の空洞部５１０に注入される。

このとき、整流子片２００には、第１切り欠き２３１、第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３が設けられているが、ゲート５２０は、整流子片２００の第１切り欠き２３１が設けられた位置（整流子片２００の中間部位）に存在している。よって、図９の（ａ）に示すように、空洞部５１０に注入された樹脂６００は、第１切り欠き２３１、第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３のうち、まず、整流子片２００の真ん中に位置する、第１切り欠き２３１に流入する。

本実施の形態では、第１切り欠き２３１が貫通孔であるので、ゲート５２０から空洞部５１０に注入された樹脂６００は、整流子片２００が有する頭部２２２の横を回り込んで、第１切り欠き２３１内に流れ込む。

そして、第１切り欠き２３１に樹脂６００が充填すると、図９の（ｂ）に示すように、整流子片２００の中間部位に対応する空洞部５１０の位置から上方および下方に向けて、樹脂６００が流れる。このとき、第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３のうち、下端部に位置する第２切り欠き２３２の方に、先に樹脂６００が流入し始める。つまり、樹脂６００は、第３切り欠き２３３よりも先に第２切り欠き２３２を充填する。

そして、第２切り欠き２３２に樹脂６００が充填した後は、図９の（ｃ）に示すように、樹脂６００が、上端部に位置する第３切り欠き２３３に流入して充填する。このように、本実施の形態では、第１切り欠き２３１（中間部位）、第２切り欠き２３２（下端部位）および第３切り欠き２３３（上端部位）の順で、樹脂６００が充填される。これにより、整流子片２００が有する埋設部２２０は、樹脂６００によって埋設される。

次に、第１切り欠き２３１、第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３を含めて空洞部５１０全体に樹脂６００が充填した後は、樹脂６００を加熱する。樹脂６００を加熱すれば、樹脂６００は硬化する。これにより、硬化した樹脂６００が整流子本体１００となる。よって、この整流子本体１００と、埋設部２２０が硬化した樹脂６００（整流子本体１００）で埋設された整流子片２００と、を有する成形品１４Ａを得ることができる。

図１０は、このようにして作製された成形品１４Ａの拡大断面図である。図１１は、同成形品１４Ａの整流子片２００にフック部２４０を形成する工程を説明するための図である。

図９等を用いて説明したように、本実施の形態では、樹脂６００を空洞部５１０に注入するためのゲート５２０が整流子片２００の第１切り欠き２３１が設けられた位置（整流子片２００の中間部位）と向い合うように存在している。よって、整流子片２００の中間部位に対応する空洞部５１０の位置から上方および下方に向けて、樹脂６００が流れる。

この痕跡として、樹脂６００に含まれる複数の補強繊維６１０が配向する。具体的には、図１０に示すように、樹脂６００に含まれる複数の補強繊維６１０が、整流子本体１００における中間部位に対応する位置の内側面から上側（埋設部２２０の一方端２２０ａ側）および下側（埋設部２２０の他方端２２０ｂ側）の各々に向けて分かれるように分布することになる。つまり、複数の補強繊維６１０は、各補強繊維６１０の長手方向が樹脂６００の流れ方向に向くように配向され、整流子本体１００における中間部位に対応する位置の内側面を起点として下側および上側の各々に向けて湾曲するように分布する。

なお、その後は、射出成形用金型５００から成形品１４Ａを取り出し、図１１の（ａ）および（ｂ）に示すように、成形品１４Ａにおける整流子片２００の端部にフック部２４０を形成する。これにより、整流子１４が完成する。

［作用効果等］
次に、本開示の技術の作用効果について、図１２を用いて本開示の一態様を得るに至った経緯を含めて説明する。図１２は、従来の整流子の製造方法を説明するための図である。

図１２に示すように、従来の整流子が有する整流子片２００Ｘは、本実施の形態に係る整流子１４が有する整流子片２００と同様に、第１切り欠き２３１Ｘ、第２切り欠き２３２Ｘおよび第３切り欠き２３３Ｘの３つの切り欠きを有している。なお、従来の整流子片２００Ｘでは、第１切り欠き２３１Ｘが、貫通孔ではなく、埋設部２２０Ｘにおける内側の端面から外側に向けて切り欠かれた形状になっている。

また、従来の射出成形用金型５００Ｘでは、ゲート５２０Ｘが、整流子片２００Ｘの第３切り欠き２３３Ｘが設けられた位置の高さに形成されている。つまり、ゲート５２０Ｘは、整流子片２００Ｘの上端部位に対応する位置に形成されている。

本構成において、図１２の（ａ）に示すように、射出成形用金型５００Ｘに複数の整流子片２００Ｘを環状に並べてセットして、ゲート５２０Ｘから整流子片２００Ｘに向けて、樹脂６００が注入される。空洞部５１０Ｘに注入された樹脂６００は、まず、整流子片２００Ｘの上端部位に位置する第３切り欠き２３３Ｘに流入する。次に、図１２の（ｂ）に示すように、整流子片２００Ｘの下端部位に位置する第２切り欠き２３２Ｘに、樹脂６００が流入する。次に、図１２の（ｃ）に示すように、整流子片２００Ｘの中間部位に位置する第１切り欠き２３１Ｘに、樹脂６００が流入する。このように、従来の方法では、第３切り欠き２３３Ｘ（上端部位）、第２切り欠き２３２Ｘ（下端部位）および第１切り欠き２３１Ｘ（中間部位）の順で、樹脂６００が充填していく。

このとき、樹脂６００を注入する前から射出成形用金型５００Ｘの空洞部５１０Ｘ内に存在していた空気は、樹脂６００が注入されることによって、圧縮されながら金型ブロック５０１Ｘの合わせ面から外部に排出されていく。つまり、従来の方法では、第１切り欠き２３１Ｘに存在していた空気が最後に排出される。よって、第１切り欠き２３１Ｘに存在していた空気は、圧縮空気となって、第２切り欠き２３２Ｘおよび第３切り欠き２３３Ｘに充填された樹脂６００を割りながら金型ブロック５０１Ｘの合わせ面から外部に排出される。例えば、第１切り欠き２３１Ｘに存在していた空気は、図１２の（ｃ）の矢印で示される経路で進行する。つまり、第１切り欠き２３１Ｘに存在していた空気は、上端部位の第３切り欠き２３３に充填された樹脂６００を割りながら金型ブロック５０１Ｘの合わせ面から外部に排出される。

このように、第１切り欠き２３１Ｘの空気が、第２切り欠き２３２Ｘおよび第３切り欠き２３３Ｘに充填された樹脂６００を割って進むと、つぎの不具合を引き起こすことがある。すなわち、第１切り欠き２３１Ｘよりも先に充填された、第２切り欠き２３２Ｘおよび第３切り欠き２３３Ｘの樹脂６００は、既に硬化反応が進んでいる。よって、第２切り欠き２３２Ｘおよび第３切り欠き２３３Ｘに充填された樹脂６００は、第１切り欠き２３１Ｘから放出された、圧縮された空気が通過することで、樹脂６００の合わせ面にウェルドが発生する。

特に、第２切り欠き２３２Ｘおよび第３切り欠き２３３Ｘのうちゲート５２０Ｘに近い第３切り欠き２３３Ｘの方が先に充填されているため、第２切り欠き２３２Ｘよりも第３切り欠き２３３Ｘの方が、硬化反応が進んでいる。このため、特に、ゲート５２０Ｘに近く、上端に位置する第３切り欠き２３３Ｘの周辺では、ウェルドが発生しやすい。

整流子本体１００Ｘを構成する樹脂６００にウェルドが発生すると、整流子本体１００Ｘの耐久性が低下する。つまり、整流子の耐久性が低下する。このように、図１２に示される従来の整流子の製造方法では、整流子の耐久性が低下するという課題がある。

この点、特許文献１の第２実施形態（図３）に開示された整流子の成形方法では、金型のゲートが整流子片の中間部位に位置しているが、特許文献１に開示された整流子については、整流子片の中間部位には第１切り欠きに対応する構造が形成されていない。また、特許文献１に開示された整流子は、隣接する２つの整流子片のくびれ部（係止部）間の距離がくびれ部と整流子本体の内径との間の距離と比べて狭いために、注入される樹脂の射出圧力が低くなる。このため、樹脂を注入する初期の段階において、くびれ部の間からは充分な樹脂が注入されにくい。また、注入された樹脂は、整流子片のくびれ部と整流子本体の内径との間の空洞部を軸方向に流れることになる。これにより、金型内の空洞部（成形空間）の空気は、樹脂の注入によって圧縮されることになる。したがって、空洞部に注入された樹脂は、整流子本体の内径に沿って軸方向に注入された後、整流子片の両端面側から露出部（摺接部）とくびれ部との間の空間に存在する空気を圧縮しつつ、注入されることになる。この結果、圧縮された空気は、一旦充填された箇所の樹脂を割って金型の外へ排出されることになり、樹脂にウェルドが発生する要因となる。

特に、近年、家電機器の小型化および軽量化のために電動機の小型化が求められている。このため、電動機に用いられる整流子の小型化が必要になる。この整流子の小型化に伴って、隣接する２つの整流子片が有するくびれ部の間の寸法も狭くなり、注入される樹脂の射出圧力が低くなる。この結果、上記のように、圧縮された空気によって樹脂にウェルドが発生する。つまり、整流子の小型化に伴って、整流子本体を構成する樹脂にウェルドが発生しやすくなっている。

このような課題に対して本願発明者らが鋭意検討した結果、整流子片の埋設部に形成された切り欠きの位置と、整流子片の埋設部を埋設する樹脂を注入する射出成形用金型のゲートの位置とを工夫することによって、整流子本体を構成する樹脂にウェルドが発生することを抑制できる方策を見出した。

具体的には、本実施の形態では、整流子片２００が有する埋設部２２０を樹脂で埋設して整流子本体１００を成形するための射出成形用金型５００が有するゲート５２０の位置を、整流子片２００が有する埋設部２２０における中間部位に設けられた第１切り欠き２３１の位置に合わせている。

この構成により、図９に示すように、射出成形用金型５００が有するゲート５２０から空洞部５１０に樹脂６００を注入することによって、整流子片２００が有する埋設部２２０を樹脂６００で埋設して整流子本体１００を成形する際、樹脂６００の射出圧力が低い、注入の初期から、整流子片２００が有する埋設部２２０に樹脂６００を注入することができる。これにより、整流子片２００の中間部位に対応する位置に設けられた第１切り欠き２３１の空気を整流子片２００の一方端２２０ａおよび他方端２２０ｂの両側端に向けて押し出しつつ、樹脂６００を空洞部５１０の全体にわたって注入することができる。これにより、樹脂６００の注入の後半に、空洞部５１０の内部において、圧縮された空気が生じることを抑制することができる。よって、本実施の形態を用いれば、樹脂６００にウェルドが発生することを抑制することができる。したがって、耐久性に優れた整流子１４を得ることができる。

また、図４に示すように、本実施の形態では、整流子片２００が有する埋設部２２０には、埋設部２２０の一方端２２０ａと他方端２２０ｂとの間に位置する中間部位に設けられた第１切り欠き２３１に加えて、埋設部２２０の他方端２２０ｂに第２切り欠き２３２が設けられているとともに、埋設部２２０の一方端２２０ａに第３切り欠き２３３が設けられている。

この構成により、アンカー効果を大きくするために、第１切り欠き２３１、第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３を設けたとしても、ゲート５２０は、整流子片２００の中間部位である第１切り欠き２３１が設けられた位置の高さに形成される。よって、ゲート５２０から整流子片２００に向けて樹脂６００を注入したときに、第１切り欠き２３１、第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３の順で、各切り欠きに樹脂６００が充填されることになる。

言い換えれば、射出成形用金型５００は、第１切り欠き２３１が位置する高さにゲート５２０を有する。この射出成形用金型５００に対して、複数の整流子片２００を環状に並べてセットし、ゲート５２０から複数の整流子片２００に向けて樹脂６００が注入される。注入された樹脂６００によって、埋設部２２０は樹脂６００で埋設される。こうして、整流子本体１００が成形される。

これにより、樹脂６００の注入の後半に、空洞部５１０に残った圧縮された空気が金型ブロック５０１の合わせ面から排出される際、圧縮された空気は、先に、第１切り欠き２３１に充填された樹脂６００を通過しない。したがって、空洞部５１０に充填された樹脂６００に、ウェルドが発生することを抑制できる。よって、第１切り欠き２３１、第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３を設けたことによるアンカー効果によって、さらに耐久性に優れた整流子１４を得ることができる。

（変形例）
以上、本開示に係る整流子および整流子を備える電動機等について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。

ここで、図１３は、変形例１に係る整流子の構成を示す断面図である。図１４は、変形例２に係る整流子の構成を示す断面図である。

例えば、上記実施の形態では、複数の整流子片２００を射出成形用金型５００に環状に並べてセットする際、整流子片２００に第１リング部材４１０および第２リング部材４２０を用いる構成とした。その他、図１３に示すように、第１リング部材４１０および第２リング部材４２０を用いずに、複数の整流子片２００を射出成形用金型５００にセットする構成としてもよい。本構成とすれば、第２切り欠き２３２および第３切り欠き２３３に入り込む樹脂（６００）の量が多くなるので、アンカー効果をより大きくすることができる。したがって、整流子片２００と整流子本体（１００）との結合強度を向上させることができるので、より耐久性に優れた整流子を得ることができる。

また、上記実施の形態では、整流子片２００に設けられた第１切り欠き２３１は貫通孔であったが、これに限らない。例えば、図１４に示すように、整流子片２００Ａに設けられた第１切り欠き２３１Ａは、埋設部２２０における内側の端面から整流子本体の径方向（回転軸１３の径方向）の外側に向けて切り欠かれた形状であってもよい。この場合、第１切り欠き２３１Ａにおける回転軸１３の軸方向の長さである切り欠き幅は、埋設部２２０における内側の端面から外側（露出部２１０側）に向けて漸次大きくなっているとよい。つまり、第１切り欠き２３１Ａは、根元側ほど幅が広い楔状（テーパ状）に構成されているとよい。この構成により、第１切り欠き２３１Ａにおけるアンカー効果をより大きくすることができるので、より耐久性に優れた整流子を得ることができる。なお、第２切り欠き２３２Ａおよび第３切り欠き２３３Ａについても楔状に形成してもよい。

また、上記実施の形態では、複数の整流子片２００を射出成形用金型５００に環状に並べてセットする際、隣接する整流子片２００の間にスペーサ３００を配置したが、スペーサ３００を配置することなく、複数の整流子片２００を射出成形用金型５００にセットしてもよい。この場合、隣接する２つの整流子片２００が有する露出部２１０間に分離溝が形成されているとよい。

また、上記実施の形態では、射出成形用金型５００に注入する樹脂６００として液状の熱硬化性樹脂を用いたが、これに限らない。例えば、樹脂６００は、タブレット状の熱硬化性樹脂（フェノール樹脂等）であってもよい。この場合、タブレット状の樹脂６００をピストンまたはプランジャーで押し込むことで、樹脂６００をゲート５２０で溶融させて、溶融した樹脂６００を射出成形用金型５００が有する空洞部５１０に注入することができる。

また、上記実施の形態における電動送風機１は、例えば、電気掃除機またはエアタオル等に用いることができる。また、電動送風機１は、電気掃除機またはエアタオルに限らず、自動車用機器に適用してもよいし、その他の家庭用機器または産業用機器に適用してもよい。

その他、上記実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

本開示の技術は、整流子電動機の整流子として利用することができる。また、本開示の技術は、整流子だけではなく、整流子を備える電動機、この電動機を備える電動送風機およびこの電動送風機を備える電気掃除機等の種々の電気機器等に広く利用することができる。

１ 電動送風機
２ 電動機
３ 回転ファン
４ エアガイド
５ ファンケース
５ａ 吸気口
６ フレーム
６ａ 排気口
７ ブラケット
１１ 回転子
１１ａ 回転子鉄心
１１ｂ 巻線コイル
１２ 固定子
１３ 回転軸
１３ａ 第１部位（出力軸）
１３ｂ 第２部位（反出力軸）
１４ 整流子
１４Ａ 成形品
１５ ブラシ
１６ 第１軸受け部
１７ 第２軸受け部
１００、１００Ｘ 整流子本体
１０１ 貫通孔
２００、２００Ａ、２００Ｘ 整流子片
２１０ 露出部
２２０、２２０Ｘ 埋設部
２２０ａ 一方端
２２０ｂ 他方端
２２１ くびれ部
２２２ 頭部
２３１、２３１Ａ、２３１Ｘ 第１切り欠き
２３２、２３２Ａ、２３２Ｘ 第２切り欠き
２３３、２３３Ａ、２３３Ｘ 第３切り欠き
２４０ フック部
３００ スペーサ
４１０ 第１リング部材
４２０ 第２リング部材
５００、５００Ｘ 射出成形用金型
５０１、５０１Ｘ 金型ブロック
５０２ 当て板
５１０、５１０Ｘ 空洞部
５２０、５２０Ｘ ゲート
５３０ スプルー
６００ 樹脂
６１０ 補強繊維

Claims (9)

1. 電動機が備える回転軸が挿入される貫通孔が形成された整流子本体と、
   前記整流子本体に一部が埋め込まれた複数の整流子片と、を備える整流子の製造方法であって、
   前記複数の整流子片の各々は、
   前記電動機が備えるブラシが摺接する面として、前記整流子本体から露出する露出面を有する露出部と、
   前記整流子本体に埋設された埋設部と、
   前記埋設部における前記回転軸の軸方向の一方端と他方端との間に位置する中間部位に第１切り欠きと、
   を有し、
   前記第１切り欠きが位置する高さにゲートを有する射出成形用金型に、前記複数の整流子片を環状に並べてセットし、前記ゲートから前記複数の整流子片に向けて樹脂を注入して前記埋設部を前記樹脂で埋設することによって前記整流子本体を成形する、
   整流子の製造方法。
2. 前記第１切り欠きは、前記回転軸の回転方向＜明細書：回転軸が回転する方向＞に貫通する貫通孔である、
   請求項１に記載の整流子の製造方法。
3. 前記第１切り欠きは、前記埋設部における内側の端面から前記回転軸と交差する径方向の外側に向けて切り欠かれた形状である、
   請求項１に記載の整流子の製造方法。
4. 前記第１切り欠きの前記軸方向の長さである切り欠き幅は、前記埋設部における内側の端面から外側に向けて漸次大きくなっている、
   請求項３に記載の整流子の製造方法。
5. 前記埋設部は、前記回転軸の回転方向の少なくとも一方側がくびれたくびれ部を有し、
   前記第１切り欠きは、前記くびれ部に設けられている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の整流子の製造方法。
6. 前記整流子片には、前記埋設部における前記他方端から前記一方端に向けて切り欠かれた形状の第２切り欠きが設けられている、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の整流子の製造方法。
7. 前記整流子片には、前記埋設部における前記一方端から前記他方端に向けて切り欠かれた形状の第３切り欠きが設けられている、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の整流子の製造方法。
8. 電動機が備える回転軸が挿入される貫通孔が形成された整流子本体と、
   前記整流子本体に一部が埋め込まれた複数の整流子片と、を備え、
   前記複数の整流子片の各々は、
   前記電動機が備えるブラシが摺接する面として、前記整流子本体から露出する露出面を有する露出部と、
   前記整流子本体に埋設された埋設部と、
   前記埋設部における前記回転軸の軸方向の一方端と他方端との間に位置する中間部位に第１切り欠きと、
   を有し、
   前記整流子本体は、複数の補強繊維が分散された樹脂によって構成されており、
   前記複数の補強繊維は、前記整流子本体における前記中間部位に対応する位置の内側面から前記一方端側および前記他方端側の各々に分かれるように分布している、
   整流子。
9. 請求項８に記載の整流子と、
   前記整流子が固定された回転軸を有する回転子と、を備える、
   電動機。

Images