专利名称：整流子电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及整流子电动机，尤其涉及利用于电动吸尘器中内置的电动鼓风机的整 流子电动机。
背景技术：
整流子电动机具备具有整流子的转子和与整流子周向接触的电刷。在电刷上连接 有定子绕组的一端，并通过顺次切换与电刷接触的整流子的整流子片，来切换向定子绕组 的通电电流，从而使励磁磁通旋转。在整流子电动机中，整流子与电刷的接触无论是电接触还是机械性接触都必须良 好，以往提出有用于使电刷与整流子良好地接触的方案。例如，在专利文献1中提出有通过切削与整流子周向接触的电刷前端面的宽度方 向(所谓宽度方向，是指沿着整流子的旋转方向的方向。下同)两端缘，防止电刷的缺损或 整流子的表面粗糙。专利文献1 日本特开平10-23716号公报专利文献1所提出的电刷的结构由于切削电刷的前端面(周向接触面)的宽度方 向两端缘，因此电刷相对于整流子的接触面积大幅减小，存在因电流密度增加而产生整流 不良的危险性。另外，在专利文献1的方案中，由于电刷的宽度方向两端缘相对于电刷侧面 切削成直角，因此为切削面接近整流子的表面的位置关系，空间距离窄，可能在切削面与整 流子之间流过火花电流而产生火花。如此，在专利文献1中提出的电刷的结构中，能够防止电刷的缺损和整流子的表 面粗糙，而另一方面存在整流不良或产生火花等危险性，存在很大需要改善的余地。
发明内容
本发明鉴于上述背景而提出，其主要目的在于提供一种改良整流子与电刷的接触 结构且具有整流子与电刷良好地接触的结构的整流子电动机。另外，本发明的另一目的在于提供一种在制造出的整流子电动机的初期的试运转 的作用下整流子与电刷的接触状态稳定且容易进行初期调整的整流子电动机。本发明的第一方面为整流子电动机，其包括具有整流子的转子；包围所述转子 的壳体；安装于所述壳体、且前端面与所述整流子周向接触的电刷，所述整流子电动机的特 征在于，所述整流子具有沿着所述转子的旋转方向等间隔排列、且随着转子的旋转而顺次 与所述电刷的前端面相接的多个整流子片，所述电刷的前端面为在所述转子的旋转方向上 沿着所述整流子片所形成的圆周面的一部分的凹弯曲面，该凹弯曲面中转子的旋转方向下 游侧的端缘被倒角而形成斜切面。本发明的第二方面以第一方面所述的整流子电动机为基础，其特征在于，所述电 刷中，对除与所述整流子周向接触的所述前端面及所述斜切面以外的面实施了镀敷。本发明的第三方面以第一方面或第二方面所述的整流子电动机为基础，其特征在于，在所述凹弯曲的前端面形成有沿着所述转子的旋转方向延伸的多个槽。本发明的第四方面以第一 第三方面中任一方面所述的整流子电动机为基础，其 特征在于，具备20个以上所述整流子片，所述电刷的前端面的沿着所述转子的旋转方向的 宽度具有使所述电刷的前端面能够同时最大与四个整流子片相接的宽度，通过形成所述斜 切面，成为所述电刷的前端面不能够同时与四个整流子片相接、而与三个整流子片相接的 宽度。发明效果根据本发明的第一方面，由于设置斜切面而使前端接触面的旋转方向宽度变窄， 因此能够使整流子电动机中电刷与整流子的接触状态早期成为电刷的前端面相对于整流 子的所谓的整面接触状态。另外，斜切面沿离开整流子表面的方向被切削，确保切削面与整流子之间的空间 距离，因此在电刷前端面的旋转方向下游侧能够阻止火花等产生。根据本发明的第二方面，由于电刷的前端面及斜切面以外被实施了镀敷，因此能 够提高电刷的通电性能，能够实现整流性能的改善。根据本发明的第三方面，在前端面沿旋转方向形成有多个槽，从与旋转方向正交 的方向观察，前端面形成为连续的凹凸形状。因此，前端面为容易因滑动摩擦而磨损的结 构。因此，能够在更短时间内使电刷前端面相对于整流子实现整面接触状态。根据本发明的第四方面，与电刷前端面同时接触的整流子片的个数限定为三个整 流子片，能够在不极端提高实际电流密度的情况下改善整流性能，能够制作性能好的整流 子电动机。
图1是从斜后方观察到的一实施方式的电动鼓风机1的立体图。图2是电动鼓风机1的俯视图。图3是取出电动鼓风机1中内置的整流子电动机11的结构要件而绘制出的立体 图。图4是在图3所示的整流子电动机11中，省略转子13及其关联构件以及一方(在 图中为跟前侧)的电刷单元6的状态的立体图。图5是用于说明电刷沈的结构的三面视图，(A)是电刷沈的主视图(电刷沈的 前端面^F的主视图)，⑶是电刷沈的俯视图，(C)是电刷沈的右侧视图。图6是电刷沈的局部放大图。图7是将图2所示的电动鼓风机1沿中心轴剖开的中央纵向剖视图。图8是凸缘41的局部放大图。图9是从背面侧观察到的壳体2整体的图。图10是表示在风扇壳5的后端缘的与加强用筋45对置的部分实施紧固部(如 办)47的情况的放大图。图11是表示定子绕组31的卷绕状态的图。图12是表示绝缘片50的结构的图。符号说明
1电动鼓风机2壳体3托架5风扇壳6电刷单元11整流子电动机12整流子13转子14定子26电刷26F电刷前端面35C切削面36槽41凸缘42折回环43外壳体45加强用筋50绝缘片121整流子片
具体实施例方式以下，参照附图，具体地说明本发明的实施方式。图1是从斜后方观察到的一实施方式的电动鼓风机1的立体图。在该鼓风机1中装入本发明的一实施方式的整流子电动机。在图1中，2表示形成电动鼓风机1的外形的壳体2，该壳体2也兼作整流子电动 机的壳体。壳体2包括覆盖电动机的外侧的托架3、覆盖鼓风叶片4的外侧的风扇壳5。在托架3上安装有电刷单元6。电刷单元6的一部分从托架3向外方突出。在托 架3上形成有电刷单元6的安装孔，电刷单元6形成从托架3的外侧嵌入安装孔而进行安 装的结构。此外，在图1中，7表示旋转轴，8表示将旋转轴7的后端保持为旋转自如的轴承。图2是电动鼓风机1的俯视图。在托架3的靠后方的周面(在图中为右侧)的上 下分别安装有电刷单元6。此外，在风扇壳5的前面侧(在图中为左侧)立体地具备形成吹入口 9的吹入口 壳体10。图3是取出电动鼓风机1中内置的整流子电动机11的结构要件而绘制出的立体 图。即，图3是表示图1所示的电动鼓风机1的整流子电动机11的构成要件主要部分的立 体图。整流子电动机11具备具有整流子12的转子13。整流子12包括在转子13所包 括的旋转轴7的周围排列的多个(例如，20以上)整流子片121。整流子片121沿着转子
513(旋转轴7)的旋转方向等间隔排列。整流子电动机11还具备定子14。定子14具有由在旋转轴7的轴向上层叠的多张 磁性材料构成的定子铁心15、覆盖定子铁心15的前面侧的铁心绝缘体16以及覆盖定子铁 心15的后面侧的铁心绝缘体17。另外，虽然在图3中省略，但是具备经由铁心绝缘体16、 17而卷绕在定子铁心15上的定子绕组(后述)。电刷单元6包括电刷支架18、插入电刷支架18而保持的电刷套筒19、收容于电刷 套筒19内的长条棒形状的电刷、与电刷电连接的导通板20。此外，在图3的跟前侧图示的电刷单元6中，为了表示电刷套筒19及导通板20的 结构及配置，省略了电刷支架18及收容于电刷套筒19内的电刷的图示。在铁心绝缘体17中一体地形成有端子台21、22。并且，在两个端子台21上分别安 装第一突出端子23，在另两个端子台22上安装第二突出端子M。此外，在图3中，25表示将旋转轴7的前方侧保持为旋转自如的轴承。图4是在图3所示的整流子电动机11中，省略转子13及其关联构件以及一方(在 图中为跟前侧)的电刷单元6的状态的立体图。根据图4，可以理解电刷单元6中包括的电 刷支架18、电刷套筒19及电刷沈的关系。本实施方式的特征之一是电刷沈的前端面^F的结构。如前端面^F的放大图 所示，在前端面26F形成有沿着转子的旋转方向Al延伸的多个槽36，且与槽36交替而形成 有凸起(突条)37，并且转子的旋转方向Al下游侧的端缘被倒角，而形成斜切面35。关于 其结构，以下进行详细说明。此外，在图4中，经由铁心绝缘体16、17而卷绕在定子铁心15上的定子绕组沿空 心箭头31所示的方向卷绕。定子绕组如空心箭头31所示卷绕在上方部，并且也卷绕在未 图示的下方部中以转子为中心而对称的位置。图5是用于说明电刷沈的结构的三面视图，(A)是电刷沈的主视图(电刷沈的 前端面^F的主视图)，⑶是电刷沈的俯视图，(C)是电刷沈的右侧视图。电刷沈由碳(carbon)构成，整体形状为细长的大致长方体的棒状，其前端面26F 为与整流子相接的摩擦接触面。电刷沈中，对除其前端面26F之外的上表面^U、下表面^D、左侧面^L、右侧面 26R及背面26B实施了镀敷(例如镀铜)，从而能够实现电刷沈整体的导电性能的提高。另 外，导电性的引出端27从电刷沈的后端面26B突出。电刷沈的形式上的特征之一是前端面26F构成在整流子12的旋转方向(转子13 的旋转方向)上沿着整流子片121所形成的圆周面的一部分的凹弯曲面(参照图5(B))。 即，前端面26F为能够与整流子12的周面无间隙地密接接触(摩擦接触)的形状。另外， 在该凹弯曲的前端面26F平行地形成有沿整流子12的移动方向(转子13的旋转方向)延 伸的多个槽(参照图5(A)、(C))。并且，前端面^F中整流子12的移动方向(转子13的旋转方向)下游侧的端缘 被倒角而形成斜切面(以下称(C切削面))35。图6 (B)表示图5(B)的局部放大图，图6(C)表示图5(C)的局部放大图。在图6(B)中，C切削面35形成在前端面^F的下游侧(整流子12的移动方向、 转子13的旋转方向、且箭头Al的目标方向)的端缘。如图所示，C切削面35为将端缘部从前端面26F向右侧面26R倾斜地倒角而成的倾斜切面。因此，该C切削面35被沿着从整 流子12的表面离开的方向切削，成为确保与整流子12的空间距离的切削面。因此，即使电流集中在电刷沈的实施了镀敷的表面(例如右侧面)，由于能够确保 C切削面35与整流子12的空间距离，因此通过C切削面35能够抑制火花产生。如图6(C)所示，前端面^F中平行地形成有沿整流器12的移动方向(转子13的 旋转方向)延伸的多个槽36。换言之，电刷沈的前端面26F形成为小山谷沿与整流子12 的旋转方向正交的方向连续的锯齿面。因此，在旋转初期时，电刷沈的前端面^F的小的凸部与整流子12接触，通过滑 动磨损，凸部被削减的同时前端面26F被磨损成沿着整流子12的周面形状的形状，在更短 的时间内成为前端面26F与整流子12整面接触的状态。即，在整流子电动机组装后，为了特性的稳定化或质量检测而进行试运转，但是在 该试运转期间中，或者在之后的初期运转期间中，电刷26的前端面26F与整流子12良好地 磨合，消除仅前端面26F的一部分与整流子12接触的所谓不完全接触状态，从而在早期的 运转中能够实现整面接触状态。在该情况下，若考虑电刷沈与整流子片121的接触状态，则优选电刷沈的宽度 w(参照图5(A)、(B))为相对于移动的(旋转的)整流子片121(参照图3)最大与四个整 流子片接触的尺寸。并且，在具有最大与四个整流子片接触的宽度W的电刷沈中，由于在 其前端面26F的下游端缘实施有C切削面35，因此其结果是，前端面26F成为相对于整流子 片121不能够与四个整流子片同时接触、大部分情况与三个整流子片接触的尺寸。根据这样的结构，在整流子电动机的运转初(试运转时或初期运转期间中)，通过 形成C切削面35，由于电刷沈的前端面26F的宽度(旋转方向的宽度)窄而滑动磨损容易 进行，在短时间内前端面26F相对于整流子12形成整面接触。由此，能够实现整流子电动 机的早期的输入稳定化。另外，整流子电动机在运转开始后几十小时后，由于滑动磨损，电刷沈的前端面 26F被逐渐削减，C切削面35减少，电刷宽度变宽。由此，在电刷沈中流动的电流密度降 低，能够使整流作用更加稳定。此时，只要使电刷沈的宽度预先形成为最大与四个整流子 片121接触的宽度，就能够形成实现电流密度的降低且难以引起振动的结构。进而，在对电刷沈的除前端面26F及C切削面35的表面实施了镀敷来提高通电 性能的情况下，电流集中在镀敷部分。因此，在整流方向(整流子12的旋转方向)后端侧， 在整流子12的表面与电刷沈的前端面26F分离时容易产生火花，尤其在该实施方式中，由 于在该部分实施有切削面35，因此存在容易产生火花的可能性。但是，在本实施方式中，由 于将切削面形成为C切削面，因此通过该C切削面35，对电刷沈的右侧面26R表面实施的 镀敷的前端从整流子12的表面以空出空间距离的方式分离。因此，能够抑制火花的产生。进而，通过形成C切削面35，能够防止电流向电刷沈的前端面^F中整流方向下 游侧端缘的集中，能够防止电刷前端面26F的整流方向端缘侧缺损。进而，由于在电刷沈的前端面26F平行地设置有沿整流子12的旋转方向延伸的 多个槽36，因此具有前端面26F在试运转时通过摩擦接触磨损而容易被削减，从而能够早 期实现与整流子面整面接触的优点。接下来，参照图7 图10，说明本实施方式的电动鼓风机1的其他特征。
7
图7是将图2所示的电动鼓风机1沿中心轴剖开的中央纵向剖视图。电动鼓风机1的外形由包围整流子电动机11的壳体2和覆盖鼓风弹簧4的风扇 壳5构成。并且，在该电动鼓风机1中，对壳体2与风扇壳5的嵌合结构实施了改良。S卩，壳体2的前端部(在图7中为左侧)具有向外方扩展的凸缘41，在凸缘41的 周缘部形成有进一步向前端方向折弯的折回环42。另一方面，风扇壳5具有短的圆筒状的 外壳体43，外壳体43的后端44以覆盖壳体2的折回环42的外侧的方式压入嵌合于折回环 42，由此，壳体2与风扇壳5结合。图8(A)是凸缘41的局部剖视图，图8(B)是凸缘41的局部背面图。本实施方式 的特征在于，如图8㈧、(B)中局部放大图所示，在壳体2的凸缘41的外周缘设置有以向前 方侧(风扇壳5侧)突出的方式折弯的折回环42，而该折回环42为圆环，在该圆形的折回 环42的至少一处形成有向中心方向(轴侧)突出的加强用筋45。在凸缘41上形成有排气 孔46的情况下，优选加强用筋45设置在与该排气孔46的长度方向中央部对应的位置(参 照图8(B))。从背面侧观察壳体2整体时，如图9所示，相对于凸缘41的外周缘的折回环42，至 少在一处设置有加强用筋45。如此，在折回环42上设置有加强用筋45，将风扇壳5压入嵌合于折回环42后，如 图10中放大剖视图所示，在风扇壳5的后端缘的与加强用筋45对置的部分实施紧固部47。 其结果是，作为整体观察时，为图7所示的结构。根据这样的结构，由于通过加强用筋45对壳体2的凸缘41进行加强，因此能够防 止凸缘41的变形。并且，通过紧固部47，能够确保风扇壳5相对于壳体2的向轴向的防脱强度，并且 也能够实现风扇壳5向旋转方向的旋转限制。进而，加强用筋45设置在与排气孔46对应的位置，由此也起到引导排气的功能。接下来，参照图11及图12，说明本实施方式的电动鼓风机1的另一特征。图11是表示定子绕组31相对于定子14的定子铁心15 (也参照图4)的卷绕状态 的图，表示从右侧观察图4所示的定子14的状态。在图11中，多个小圆的集合表示的是定子绕组31，定子绕组31经由相对于定子铁 心15安装的铁心绝缘体16、17(在图11中，仅表示了跟前侧的定子绝缘体17)而卷绕在定 子铁心15上。在该情况下，在形成于铁心绝缘体16、17的内侧的槽52 (卷有定子绕组31的 一侧)中配置例如由聚酯膜构成的绝缘片50，隔着绝缘片50在槽52中卷绕定子绕组31。在该情况下，绝缘片50形成为薄膜状，以免定子绕组31的缠绕空间(槽52的空 间)变窄。然而，在定子绕组31的绕组加工时，如图11中虚线51所示，存在绝缘片50被 拉拽并向定子绕组31的卷绕槽52内伸出、从而使槽52的面积(绕组的卷绕空间区域)变 窄的问题。在此，在本实施方式中，绝缘片50形成为图12所示的结构，形成为绝缘片50的长 度方向中央部能够沿片的长度方向延伸的结构。S卩，如图12㈧所示，本实施方式中使用的绝缘片50为宽度L比该定子铁心15的 宽度(厚度)稍大的长条的长方形形状。并且，在其长度方向中央部从两侧交替形成有多 条裂纹53。
因此，如图12(B)所示，构成为如下结构对绝缘片50向长度方向两端侧施加拉拽 力时，在长度方向中央部形成的裂纹53部分延伸。由此，绝缘片50成为图12(C)、⑶所示的弯曲形状而安装在定子14的上下槽52 内。并且，在安装的状态下，在上槽52或下槽52中，由于定子绕组31的卷绕作业对绝缘片 50的上部或下部施加拉拽力时，绝缘片50的长度方向中央部的裂纹53部分延伸。由此，配 置在槽52内的绝缘片50的上部或下部不会从槽52的内周面浮起，不会使槽52的卷绕区 域的面积变窄。其结果是，能够有效地利用槽面积，实现整流子电动机的导体损耗降低，能够实现 高性能的电动机。本发明不局限于以上说明的实施方式，在权利要求书的范围内能够进行各种变更。
权利要求
1.一种整流子电动机，其包括 具有整流子的转子；包围所述转子的壳体；安装于所述壳体、且前端面与所述整流子周向接触的电刷， 所述整流子电动机的特征在于，所述整流子具有沿着所述转子的旋转方向等间隔排列、且随着转子的旋转而顺次与所 述电刷的前端面相接的多个整流子片，所述电刷的前端面为在所述转子的旋转方向上沿着所述整流子片所形成的圆周面的 一部分的凹弯曲面，该凹弯曲面中转子的旋转方向下游侧的端缘被倒角而形成斜切面。
2.根据权利要求1所述的整流子电动机，其特征在于，所述电刷中，对除与所述整流子周向接触的所述前端面及所述斜切面以外的面实施了镀敷。
3.根据权利要求1或2所述的整流子电动机，其特征在于，在所述凹弯曲的前端面形成有沿着所述转子的旋转方向延伸的多个槽。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的整流子电动机，其特征在于， 具备20个以上所述整流子片，所述电刷的前端面的沿着所述转子的旋转方向的宽度具有使所述电刷的前端面能够 同时最大与四个整流子片相接的宽度，通过形成所述斜切面，成为所述电刷的前端面不能 够同时与四个整流子片相接、而与三个整流子片相接的宽度。
全文摘要
本发明提供一种改良整流子与电刷的接触结构的整流子电动机。整流子(12)具有随着转子(13)的旋转而顺次与电刷(26)的前端面(26F)相接的多个整流子片(121)，电刷(26)的前端面(26F)为在转子(13)的旋转方向上沿着整流子片(121)所形成的圆周面的一部分的凹弯曲面。并且，该凹弯曲面中转子(13)的旋转方向下游侧的端缘被倒角而形成斜切面(35)。由于设置斜切面(35)而使前端接触面(26F)的旋转方向宽度变窄，因此能够早期使电刷的前端面相对于整流子实现所谓的整面接触。另外，斜切面沿从整流子表面离开的方向被切削，确保切削面与整流子之间的空间距离，因此在电刷前端面的旋转方向下游侧能够阻止火花等产生。
文档编号H02K23/00GK102082488SQ20101029443
公开日2011年6月1日 申请日期2010年9月21日 优先权日2009年11月30日
发明者樽谷隆夫 申请人:三洋电机株式会社, 三洋电机民用电子株式会社