JP4425375B2 - 電動モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家電用品やその他の電気機器、または玩具等に内蔵される小型の電動モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電動モータは、ほぼ円筒形のケースの内面に、全体として円筒形をなすような形状もしくは配置とした１個または複数個の永久磁石を固着し、ケースの中央にロータを回転自在に枢支し、ロータに設けた整流子に接触するように、通常１対の導電性のブラシを、求心方向に進退しうるようにしてケース内に装着し、各ブラシを、ケースの求心方向を向く圧縮コイルばねや板ばね等のばねにより、整流子に向かって付勢し、ブラシまたはその保持枠にリード線を接続して、ブラシから整流子に給電するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の電動モータでは、ケースと整流子との間に、ブラシだけでなく、圧縮コイルばね等を設けなければならないため、ケースの外径を小さくして、電動モータ全体を小型化しようとすると、圧縮コイルばね等の収容スペース分だけ、ブラシの長さを短くしなければならず、ブラシの寿命が短くなる。
【０００４】
一方、ブラシを長くして寿命を延ばそうとすると、ケースの径を大きくしなければならないため、モータを小型化することはできない。
【０００５】
ところで、例えば、電気掃除機の回転ブラシ駆動用の電動モータは、通常、吸込口の近くにおいて、回転ブラシと並べて配設されるため、小型、軽量化、及び高寿命化が要求される。
特に、このような電動モータを、回転ブラシの内部に配設する場合には、回転ブラシと並設する場合に比して、さらなる小径化が要求される。
【０００６】
また、上述のような従来の電動モータにおいては、配線基板からブラシへ電流を流すために、配線基板とブラシとの間に、リード線を接続しなければならず、その接続作業が繁雑であるだけでなく、部品点数が多く、構造が複雑となるため、製造コストが高くつく。
【０００７】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑みてなされたもので、ブラシの寿命を短くすることなく、小型、軽量化を図ることができるとともに、構造を簡素化して、製造コストを低く抑えることができ、しかも組み立てを簡単に行えるようにした電動モーターを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）ロータに設けた整流子に内端部を接触させるようにしたブラシを、整流子に向かって進退しうるようにしてケースに装着し、かつばねにより、前記ブラシを整流子に向かって付勢するようにした電動モータにおいて、前記ばねを、導電性材料よりなるねじりコイルばねとし、その巻回部より延出する一方の延出部の遊端部を、前記ブラシの外端部に係止して、ブラシを整流子に向かって付勢するとともに、前記巻回部よりその接線方向に延出する他方の延出部を、中間部においてロータの回転軸と平行となるように折曲し、前記ケースと一体のエンドキャップの一部に、前記ブラシに向かって開口する挿入孔と、この挿入孔と連通し、前記他方の延出部の延出方向を向くスリットと、このスリットと連通し、前記ロータの回転軸と平行をなす貫通孔とを設け、前記スリットに、前記他方の延出部における巻回部より接線方向を向く部分を嵌合し、前記貫通孔に、前記他方の延出部における折曲した部分を嵌合し、かつ前記挿入孔に、前記ブラシを着脱可能として保持する保持枠に突設した脚片を嵌合することにより、前記他方の延出部をスリットから抜け止めし、さらに、前記他方の延出部における折曲した部分の遊端部を、前記ケースに装着した配線基板の配線に接続する。
【０００９】
(２) 上記(１)項において、ブラシを、ロータの回転軸に対して半径方向に進退しうるようにし、かつばねの巻回部を、ブラシの側方に並置する。
【００１０】
(３) 上記(１)または(２)項において、ばねの他方の延出部における遊端部を、ケースの一端に装着した配線基板に貫通させ、その先端部を配線基板に半田付けする。
【００１１】
(４) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、ブラシの外端部に、ばねの一方の延出部の遊端部が係合する溝を設ける。
【００１２】
(５) 上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、ブラシを、整流子側の端面とそれと反対側の端面とが開口する保持枠に挿入し、ばねの一方の延出部の遊端部を、保持枠における整流子と反対の端面側からブラシに接触させる。
【００１３】
(６) 上記(５)項において、保持枠における整流子と反対側の端部に、前記整流子側に向かうとともに、ばねの一方の延出部が進入しうる切込みを設る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電気掃除機の回転ブラシに内蔵される電動モータ(Ｍ)に適用した一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
なお以下の説明では、図１の左上方を「前方」とし、右下方を「後方」とする。
【００１５】
後部が開口する金属製の円筒状のケース(１)の内周面には、全体として円筒状をなす永久磁石(２)が固定されており、永久磁石(２)の内側には、後端部に円筒状の整流子(３)が設けられたロータ(４)が回転自在に嵌合されており、図６に示すように、ロータ(４)の中央を挿通する回転軸(５)の前端部は、ケース(１)の前端部に設けられた軸受(６)により軸受され、かつケース(１)の前端面に設けられた円形の孔(７)からケース(１)の前方に突出している。
ケース(１)の前端面には複数の通風口(８)が穿設されている。
回転軸(５)の後端部は、整流子(３)の中央を貫通して、この後方に突出している。
【００１６】
硬質合成樹脂材により一体成型されたエンドキャップ(９)は、中空の円筒部(10)の内部を円盤状の仕切板(11)によって仕切ったものであり、仕切板(11)の中心部には、後向きに膨出するボス部(12)が形成され、ボス部(12)の中央には、円形の通孔(13)が穿設されている。
仕切板(11)におけるボス部(12)の上下２カ所には、ほぼＴ字状(上部のものは逆Ｔ字状)の通風口(14)が形成され、ボス部(12)の内部には軸受(15)が嵌合されている。
【００１７】
円筒部(10)の左右両側面には、ほぼ方形の窓孔(16)が設けられ、窓孔(16)を通して円筒部(10)の内部と外部とは連通している。
【００１８】
仕切板(11)の前面における左右２カ所には、短寸の角柱状の前向き突部(17)が突設され、仕切板(11)の後面における前向き突部(17)と対応する部分には、後向き突部(18)が突設されている。
仕切板(11)の前面における左側の前向き突部(17)の直上及び右側の前向き突部(17)の直下には、その前端が円筒部(10)の前端近傍まで延出する円柱状の巻付軸部(19)が突設されている。
【００１９】
窓孔(16)の前縁部における巻付軸部(19)の近傍には、後述するばね(24)の一方の延出部(26)を仮止めするための係止部(20)が後向きに突設されている。
図２、図６及び図８に示すように、左右の前向き突部(17)の前面には、後方を向く長方形断面の挿入孔(21)が穿設され、左側の前向き突部(17)の上面及び右側の前向き突部(17)の下面には、挿入孔(21)に連通するスリット(22)が形成され、仕切板(11)と後側突部(18)とには、挿入孔(21)及びスリット(22)と連通する後向きの貫通孔(23)が形成されている。
【００２０】
図７に拡大して示すリード線兼用のばね(24)は、導電性の金属製線材の中間部をコイル状に巻回して巻回部(25)としたねじりコイルばねをなし、その巻回部(25)が巻付軸部(19)に遊嵌され、巻回部(25)の前端よりその接線方向に延出する一方の延出部(26)におけるロータ(４)の回転軸(５)に向かってほぼＶ字状に折曲した遊端部が、後述するブラシ(32)の外端部に係止されることにより、ブラシ(32)を整流子(３)に向かって求心方向に付勢している。
【００２１】
巻回部(25)の後端よりその接線方向に延出する他方の延出部(27)は、その中間部で後方を向くようにＬ字状に折曲され、その折曲された部分が、エンドキャップ(９)のスリット(22)及び挿入孔(21)を通り、さらに貫通孔(23)を貫通している。
【００２２】
エンドキャップ(９)の中心部側の端面とそれと反対側の端面とが開口する、断面形状が方形をなす保持枠(28)の後面には、後向きの脚片(29)が突設され、その脚片(29)を前向き突部(17)の挿入孔(21)に圧嵌することにより、前向き突部(17)の前面に固定されている。この固定により、ばね(24)の後方の延出部(27)は、スリット(22)、挿入孔(21)及び貫通孔(23)から抜け止めされている。
保持枠(28)の外端部の上縁と下縁には、エンドキャップ(９)の中心方向に向かう切込み(30)が形成されている。
【００２３】
エンドキャップ(９)の前側の開口部は、図１及び図２に示すように、ばね(24)の前方の延出部(26)を係止部(20)に仮止めした状態で、ケース(１)の後端部に嵌合され、ケース(１)の後端部に形成された係止片(1a)を、エンドキャップ(９)の前端部の周面に形成された凹部(9a)にかしめることにより、ケース(１)とエンドキャップ(９)は強固に結合されている。
【００２４】
ケース(１)とエンドキャップ(９)を結合すると、ロータ(４)の回転軸(５)の後端部は軸受(15)によって回転自在に支持され、かつボス部(12)の通孔(13)に遊嵌される(図６参照)。
【００２５】
保持枠(28)には、導電性の素材からなり、ほぼ直方体状に成形されるとともに、整流子(３)と反対側の端面にＶ字形の溝(31)が形成されたブラシ(32)が挿入されている。
【００２６】
ブラシ(32)は、ばね(24)の前方の延出部(26)を係止部(20)から外し、延出部(26)のＶ字状の遊端部をブラシ(32)の溝(31)に係合させることにより、求心方向に付勢され、かつ保持枠(28)の開口部から抜け出さないようになっている。
図７及び図８に示すように、ブラシ(32)の内側の端面は、整流子(３)の周面に接触している。
【００２７】
(33)は、上下２カ所がほぼ半円形に切り欠かれ、表面にプリント配線(図示略)が施されたプリント配線基板である。
プリント配線基板(33)には、２本の給電コード(34)が接続され、かつ左右の２カ所には小径孔(35)が穿設され、ほぼ中心部には円形の通風口(36)が穿設されている。
【００２８】
プリント配線基板(33)は、小径孔(35)にばね(24)の後方の延出部(27)の先端部を挿入した状態で、エンドキャップ(９)の後端開口部に嵌合され、プリント配線基板(33)の後面側より突出する延出部(27)の先端部を、プリント配線基板(33)に半田付けすることにより、エンドキャップ(９)に装着され、プリント配線を介して、給電コード(34)とばね(24)とが電気的に接続されている。
【００２９】
図５に示す完成品の電動モータ(Ｍ)における給電コード(34)を電源につなぐと、電流は、プリント配線を介してばね(24)からブラシ(32)へ流れ、かつブラシ(32)と整流子(３)との接触部から整流子(３)に流れるため、ロータ(４)はケース(１)内で回転し、回転軸(５)も回転する。
【００３０】
電動モータ(Ｍ)を長期間運転すると、ブラシ(32)における整流子(３)との接触部は、整流子(３)との摩擦によってすり減り、ブラシ(32)は徐々に短くなるが、ばね(24)の前方の延出部(26)がブラシ(32)を整流子(３)側に常時付勢しているので、ブラシ(32)と整流子(３)は常に接触し、運転が長期に亘っても、ブラシ(32)から整流子(３)へ確実に電流が流れる。
【００３１】
なお、図１０に示すように、ブラシ(32)が短くなると延出部(26)が切込み(30)から保持枠(28)の内部に嵌入するので、延出部(26)はブラシ(32)が相当短くなるまでブラシ(32)を整流子(３)に付勢することができる。
【００３２】
以上説明した本実施形態によれば、ねじりコイルばねとしたばね(24)の一方の延出部(26)の付勢力を利用して、ブラシ(32)を整流子(３)に接触させているので、エンドキャップ(９)の径を小さくしても、長寸のブラシ(32)を用いることができる。そのため、電動モータ(Ｍ)を小型化しつつ、ブラシ(32)の寿命を長くすることができる。
【００３３】
また、ばね(24)がリード線の役割を果たしているので、リード線の接続が不要であり、従来のモータに比べて、部品点数を少なくし、かつ構造を簡素化できる。そのため、製造コストは低くなり、かつ組み立て作業は容易となる。
【００３４】
さらに、ブラシ(32)が短くなった場合には、延出部(26)を係止部(20)に仮止めした状態で、保持枠(28)の開口部からブラシ(32)を抜き出すとともに、新しいブラシ(32)を保持枠(28)の内部に入れて、延出部(26)を再びブラシ(32)の溝(31)に弾性係合させることにより、ブラシ(32)を簡単に交換することができる。
【００３５】
また、本実施形態の電動モータ(Ｍ)は、電気掃除機の回転ブラシ等に内蔵されて使用されるものであるが、ケース(１)とエンドキャップ(９)とプリント配線基盤(33)に、それぞれ通風口(８)(14)(36)を設けて空気の通り道を形成してあるので、電動モータ(Ｍ)の使用中に、電動モータ(Ｍ)の内部が高温化するのが防止される。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、ケースの径が小さい小型のモータに、長寸のブラシを用いることができるので、モータを小型化し、しかもブラシの寿命を長くすることができる。
また、保持枠に突設した脚片を挿入孔に圧嵌したことにより、ばねの他方の延出部を、挿入孔、スリットおよび貫通孔から抜け止めすることができる。
さらに、従来は、ばねとは別体のリード線により、給電コードとブラシとを電気的に接続していたものを、ねじりコイルばねを利用して、電気的に接続するようにしたので、煩雑なリード線の接続作業が不要になるとともに、部品点数の減少及び構造の簡素化を図ることができ、結果的に、製造コストを低く抑え、かつ簡単に組立てることができる。
【００３７】
請求項２記載の発明によると、ケースの内面とブラシの外端との間隔を著しく小さくすることができ、ケースの小径化を図ることができる。
【００３８】
請求項３記載の発明によると、ばねの他方の端末を、配線基板に半田付けすることにより、配線基板がケースから外れるのを防止することができ、配線基板をケースにねじ止めるする等の作業を省略することができる。
【００３９】
請求項４記載の発明によると、ばねの一方の延出部がブラシに確実に弾性係合するので、ブラシを整流子に確実に圧接させることができる。
【００４０】
請求項５記載の発明によると、ブラシのモータへの取付け及び取外しを、簡単に行うことができる。
【００４１】
請求項６記載の発明によると、ばねの一方の延出部が切り込みに嵌入しながら、ブラシの端面に接触するので、ブラシが相当短くなっても、ばねの一方の延出部によりブラシを確実に整流子に付勢し接触させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動モータの一実施形態の分解斜視図である。
【図２】同じくエンドキャップの拡大側面図である。
【図３】同じくエンドキャップの拡大正面図である。
【図４】同じくエンドキャップの拡大背面図である。
【図５】同じくモータの組立完了後の状態を示す斜視図である。
【図６】同じくモータの右半部を破断した拡大底面図である。
【図７】同じくばねの拡大斜視図である。
【図８】同じく図６のVIII−VIII線に沿う拡大縦断正面図である。
【図９】同じく図６のIX−IX線に沿う拡大縦断正面図である。
【図１０】同じくブラシがすり減って短くなった状態の図９と同様の拡大縦断正面図である。
【符号の説明】
(１)ケース
(1a)係止片
(２)永久磁石
(３)整流子
(４)ロータ
(５)回転軸
(６)軸受
(７)孔
(８)通風口
(９)エンドキャップ(ケース)
(9a)凹部
(10)円筒部
(11)仕切板
(12)ボス部
(13)通孔
(14)通風口
(15)軸受
(16)窓孔
(17)前向き突部
(18)後向き突部
(19)巻付軸部
(20)係止部
(21)挿入孔
(22)スリット
(23)貫通孔
(24)ばね
(25)巻回部
(26)(27)延出部
(28)保持枠
(29)脚片
(30)切込み
(31)溝
(32)ブラシ
(33)プリント配線基板
(34)給電コード
(35)小径孔
(36)通風口
(Ｍ)電動モータ

Claims (6)

1. ロータに設けた整流子に内端部を接触させるようにしたブラシを、整流子に向かって進退しうるようにしてケースに装着し、かつばねにより、前記ブラシを整流子に向かって付勢するようにした電動モータにおいて、
   前記ばねを、導電性材料よりなるねじりコイルばねとし、その巻回部より延出する一方の延出部の遊端部を、前記ブラシの外端部に係止して、ブラシを整流子に向かって付勢するとともに、前記巻回部より延出する他方の延出部を、一旦その接線方向に延出させ、その中間部においてロータの回転軸と平行となるように折曲させ、前記ケースと一体のエンドキャップの一部に、前記ブラシに向かって開口する挿入孔と、この挿入孔と連通し、前記他方の延出部の延出方向を向くスリットと、このスリットと連通し、前記ロータの回転軸と平行をなす貫通孔とを設け、前記スリットに、前記他方の延出部における巻回部より接線方向を向く部分を嵌合し、前記貫通孔に、前記他方の延出部における折曲した部分を嵌合し、かつ前記挿入孔に、前記ブラシを着脱可能として保持する保持枠に突設した脚片を嵌合することにより、前記他方の延出部をスリットから抜け止めし、さらに、前記他方の延出部における折曲した部分の遊端部を、前記ケースに装着した配線基板の配線に接続したことを特徴とする電動モータ。
2. ブラシを、ロータの回転軸に対して半径方向に進退しうるようにし、かつばねの巻回部を、ブラシの側方に並置した請求項１記載の電動モータ。
3. ばねの他方の延出部における遊端部を、ケースの一端に装着した配線基板に貫通させ、その先端部を配線基板に半田付けした請求項１または２記載の電動モータ。
4. ブラシの外端部に、ばねの一方の延出部の遊端部が係合する溝を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の電動モータ。
5. ブラシを、整流子側の端面とそれと反対側の端面とが開口する保持枠に挿入し、ばねの一方の延出部の遊端部を、保持枠における整流子と反対の端面側からブラシに接触させた１〜４のいずれかに記載の電動モータ。
6. 保持枠における整流子と反対側の端部に、前記整流子側に向かうとともに、ばねの一方の延出部が進入しうる切込みを設けた請求項５記載の電動モータ。

Images