(57)【要約】【課題】本願発明は、ブラシが、予め定められた挿入方向で保持部に形成されたガイドに挿入されることで、製造上の信頼性が向上した整流子電動機を提供する。【解決手段】本発明の整流子電動機は、回転子２０と、一対のガイド４０と、各ガイド４０内にブラシ４３と弾性部材４４と、保持部４とを有する。ブラシ４３は、ガイド４０内において、回転子２０の半径方向Ｒに沿って移動可能である。ブラシ４３は、開口部４５を介して整流子２２と接触摺動する。ブラシ４３は、直方体形状をなす。弾性部材４４は、ガイド４０内において、半径方向Ｒに沿ってブラシ４３を整流子２２に対して押圧するように配設される。【選択図】図２
2014023410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と整流子とを有し、前記回転軸を回転中心として回動する回転子と、
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。
【請求項２】
前記正極の前記ブラシ挿入位置決め部と前記負極の前記ブラシ挿入位置決め部とは、前記回転軸を含む前記押圧される方向と直交する面に対して、面対称となる場所に位置する請求項１に記載の整流子電動機。
【請求項３】
前記保持部と、前記ブラシ挿入位置決め部と、を樹脂で一体成型する請求項２に記載の整流子電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭６０−５２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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
【図２】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
【図３】本発明の実施の形態１におけるブラシの斜視図
【図４】本発明の実施の形態１におけるガイドの斜視組立図
【図５】本発明の実施の形態１におけるガイドの斜視概念図
【図６】本発明の実施の形態１における保持部の概念図
【図７】本発明の実施の形態１における他のブラシの斜視図
【図８】本発明の実施の形態１における他のブラシの斜視説明図
【図９】本発明の実施の形態１におけるさらに他のブラシの斜視説明図
【図１０】本発明の実施の形態１における異なるブラシの斜視説明図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図２を用いて、保持部４について説明する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
ガイド４０は、保持部４に形成される。
【００３５】
さらに、図３から図６を用いて、詳細に説明する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
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。
【符号の説明】
【００５６】
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
【図１】
2014023410.tif 000003
【図２】
2014023410.tif 000004
【図３】
2014023410.tif 000005
【図４】
2014023410.tif 000006
【図５】
2014023410.tif 000007
【図６】
2014023410.tif 000008
【図７】
2014023410.tif 000009
【図８】
2014023410.tif 000010
【図９】
2014023410.tif 000011
【図１０】
2014023410.tif 000012