(57)【要約】【課題】電動工具等に使用する整流子電動機の整流子であって、高速回転時の整流子片の浮き上がりによる雑音の発生の抑制、カーボンブラシや電動機の寿命向上、整流子片の飛散防止をすることができる整流子を提供すること。【解決の手段】モールド埋め込みされた整流子片２の軸方向に２箇所以上存在する足部１５の足底部６に溝５を設け、溝５を、足底部６から半径方向外側に位置する溝底部１０及び溝底部１０と足底部６を結ぶ内側切り上がり部７を有する形状とした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の整流子片を樹脂で一体モールドにより形成した整流子であって、モールド埋め込みされた整流子片の軸方向に２箇所以上存在する足部の足底部に溝を設け、該溝を、足底部から半径方向外側に位置する平面部及び該平面部と足底部を結ぶ傾斜部を有する形状としたことを特徴とする整流子。
【請求項２】
前記溝を、足底部間全長の８０〜９０％、足部高さの３０〜５０％の範囲に形成したことを特徴とする請求項１記載の整流子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動工具等に使用される整流子電動機の整流子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の整流子は図８に示すように、モールド埋め込みされた整流子片２の足底部６の面が平面になっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電動工具用整流子電動機は、電動工具の出力を向上する目的で、年々回転数が増加している。そのため、従来の整流子１では、整流子片２の浮き上がりや飛散を防止することができず、整流子片２の浮き上がりによる雑音の発生やブラシの短寿命化、整流子片２の飛散による電動機の早期寿命という問題があった。
本発明の目的は、整流子片の形状を最適化し、高速回転時における整流子片の浮き上がりや飛散を抑制することができる整流子を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、回転時の応力が低い部分を除去して整流子片の軽量化を図ると共に整流子片を保持している樹脂の領域を増加し、整流子片各部に発生する応力を低減することにより達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を用いて本発明整流子の一実施形態を説明する。図１は本発明整流子の一実施形態を示す要部断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は一片の整流子片２の拡大図、図４は電動機の回転時に整流子各部に発生する応力を表す応力分布図である。
【０００６】
整流子１は、銅合金製の複数の整流子片２を耐熱性の樹脂３によりモールド成形することにより形成され、整流子片２の足部１５には、足底部６の全長Ｌ１の８０〜９０％の範囲を占めていて、端面からＬ２の位置から始まり、傾き角４０°〜５０°で、足部高さｈ１の３０〜５０％の位置に位置する溝底部１０まで切り上がった内側切り上がり部７を有する溝５が設けられている。
【０００７】
整流子１の回転時には、整流子片２をモールド成形する樹脂３に、図４に示すように整流子片２の足底部６からスリーブ４にかけて生じる引張応力１１が生じる。
【０００８】
整流子片２の浮き上がりを防止するために、整流子片２とモールド樹脂３の許容応力に対し、安全率が確保できるように各部の寸法を設定する。
【０００９】
前記足底部６の溝５の形状の最適化を図るために、外径２８ｍｍの整流子１で回転数６００００回転／分の条件にて有限要素法解析を行った。整流子１に発生する荷重には、成形時の樹脂３の収縮による荷重と回転時の遠心荷重があり、これらを考慮し行った。
【００１０】
図４及び図５は整流子各部に発生する応力を示す説明図及び応力値と外径変化量を示すグラフである。（ａ）は図８の従来の整流子の場合、（ｂ）は２つの切り上がり面７を交差するまで延ばした場合、（ｃ）は本発明の場合の３通りにおいての樹脂３の溝５部からスリーブ４にかけて生じる引張応力１１、整流子片２の外側切り上がり部９に生じる引張応力１２、整流子片２の内側切り上がり部７に生じる圧縮応力１３を示す。
【００１１】
（ａ）の従来の場合は、整流子片２の足部１５の体積が大きいので、遠心力により整流子片２に生じる応力は少ないが、質量も大きいので、樹脂３への発生応力１１と外径変化量１４は大きくなり、高速回転する電動機においては整流子片２の浮き上がりや飛散の原因のひとつとなると考えられる。この場合に、整流子片２に発生する引張応力１２、圧縮応力１３が小さく、樹脂３に発生する引張応力１１が大きくなることが図５から分かる。
（ｂ）の２つの切り上がり面７を交差するまで延ばした場合には、質量が減るので樹脂３に発生する引張応力１１は小さくなるが、Ａ点に応力が集中し、遠心力により足部先端８がＡ点を起点にして変形してしまう恐れがある。この場合に、樹脂３に発生する引張応力１１は小さいものの整流子片２に発生する引張応力１２、圧縮応力１３が大きくなることが図５から分かる。大きくなることが図５から分かる。
従って、（ｃ）のように溝底部１０を設けることにより、足部先端８が変形する起点の応力集中を避けることができる。この場合に、整流子片２に発生する引張応力１２、圧縮応力１３及び樹脂３に発生する引張応力１１が小さいので高速回転に十分対応できることが図５から分かる。
【００１２】
更に、整流子片２に溝５を設けたことによる整流子片２の軽量化により、高速回転時（６００００回転／分）における整流子１の外径変化量１４が少なくなり、それが原因となる雑音の発生やブラシの短寿命化、整流子片２の飛散による電動機の早期寿命化を防止することができる。
【００１３】
以上の検討を統合した本発明整流子の一実施形態である整流子１（外径２８ｍｍ）の解析結果を図６に、従来の整流子１の解析結果を図７に示す。図から明らかなように、溝５からスリーブ４にかけて樹脂３部に発生する引張応力１１は４７ＭＰａから３９ＭＰａまで約２０％低減しており、高速化に適した整流子１であることが分かる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、モールド埋め込みされた整流子片足部の足底部に溝を設け、かつその溝を、足底部間全長の８０〜９０％、足部高さの３０〜５０％の範囲に位置させたことにより、高速回転時における整流子片の浮き上がりを抑制できる整流子を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明整流子の一実施形態を示す要部断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】整流子片の一片を示す図１の要部拡大断面図。
【図４】回転時の整流子に発生する応力を表す説明図。
【図５】溝部形状を変更したときの応力を計算結果を表すグラフ。
【図６】本発明整流子の一実施形態の応力解析結果を表す要部拡大図。
【図７】従来の整流子の応力解析結果を表す要部拡大図。
【図８】従来の整流子の一例を示す図２相当図。
【符号の説明】
１は整流子、２は整流子片、３はモールド樹脂、４はスリーブ、５は溝、６は足底部、７は内側切り上がり部、８は足部先端、９は内側切り上がり部、１０は溝底部、１１は高速回転時（６００００回転／分）に溝５からスリーブ４にかけて樹脂３部に発生する引張応力、１２は高速回転時（６００００回転／分）に整流子片２の外内側切り上がり部に発生する圧縮応力、１３は高速回転時（６００００回転／分）に整流子片２の内側切り上がり部に発生する引張応力、１４は高速回転時（６００００回転／分）の外径変化量、１５は足部である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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