(57)【要約】整流子（１００）は、巻線接続部（１０１）およびブラシ摺動部（１０２）を構成する整流子片（１１０）と、整流子片（１１０）と接触した状態で整流子片（１１０）を支持する支持部材（１２０）とを備える。整流子片（１１０）における支持部材（１２０）との接触面（１１５）の少なくとも一部に、樹脂が整流子片に入り込んで形成される侵食部（１１６）を有する深さが０μｍより大きく１０μｍ以下の侵食層（１１７）が形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線接続部およびブラシ摺動部を構成する整流子片と、
前記整流子片と接触した状態で前記整流子片を支持する支持部材とを備え、
前記整流子片における前記支持部材との接触面の少なくとも一部に、樹脂が整流子片に入り込んで形成される侵食部を有する深さが０μｍより大きく１０μｍ以下の侵食層が形成されている整流子。
【請求項２】
前記侵食部の形状が樹氷状である請求項１に記載の整流子。
【請求項３】
前記巻線接続部と前記ブラシ摺動部の外径が異なる請求項１に記載の整流子。
【請求項４】
前記巻線接続部の外径は、前記ブラシ摺動部の外径に対して１２０％以上１５０％以下である請求項３に記載の整流子。
【請求項５】
前記整流子片は、前記巻線接続部を構成する部分と、前記ブラシ摺動部を構成する部分との中間部分が階段状に折り曲げられている請求項１に記載の整流子。
【請求項６】
前記整流子片は、前記巻線接続部と前記ブラシ摺動部の外径が異なるように絞り加工された円筒形の部材をさらに加工してなる請求項１に記載の整流子。
【請求項７】
前記整流子片は、前記ブラシ摺動部を構成する部分の肉厚が、前記巻線接続部を構成する部分の肉厚に対して１００％以上１１０％以内の範囲である請求項１に記載の整流子。
【請求項８】
前記整流子片は、前記支持部材との接触面の少なくとも一部に凹凸形状が施されている請求項１に記載の整流子。
【請求項９】
請求項１に記載の整流子を備える
整流子電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、整流子およびそれを備えた整流子電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、家庭用掃除機などの電気機器に、整流子を備えた整流子電動機を搭載することが行われている。そのような整流子としては、図５に示す特許文献１に係る整流子８００、または、図６に示す特許文献２に係る整流子９００が挙げられる。【０００３】
近年、電気機器に対する省エネルギー化の要求が高まっている。その要求を満たすための手段の一つとして、整流子電動機を高効率化させることが考えられる。高効率化を実現するために整流子電動機の損失を抑えることが検討されている。【０００４】
整流子電動機の損失の一因として、例えば銅損が挙げられる。銅損は、整流子８００，９００の巻線接続部８０１，９０１に接続される巻線で発生する。この銅損の発生を抑える手段としては、巻線の線径を大きくして巻線の抵抗値を下げることが考えられる。そのため、整流子８００，９００は、巻線接続部８０１，９０１がブラシ摺動部８０２，９０２よりも外側へ折り曲げられた構造となっている。このような構造とすることで、巻線接続部８０１，９０１の外径Ｗ１を大きくして、巻線接続部８０１，９０１の隣り合うフック８１１ａ，９１１ａ間の距離を大きくすることができる。これにより、フック８１１ａ，９１１ａに、線径の大きな巻線を巻回することが可能になる。その結果、巻線の抵抗値を下げて銅損の発生を抑えることが可能になる。【０００５】
また、整流子電動機の損失の他の要因として、ブラシ摺動損が挙げられる。ブラシ摺動損は、給電ブラシと整流子８００，９００との接触摩擦によって発生する。このブラシ摺動損の発生を抑える手段としては、ブラシ摺動部８０２，９０２における給電ブラシとの接触面８１４，９１４の周速を下げて接触摩擦を小さくすることが考えられる。そのため、整流子８００，９００は、ブラシ摺動部８０２，９０２の外径Ｗ２が巻線接続部８０１，９０１の外径Ｗ１よりも小さい構造となっている。このような構造とすることで、ブラシ摺動部８０２，９０２における給電ブラシとの接触面８１４，９１４の周速を下げることが可能になる。その結果、接触摩擦を小さくしてブラシ摺動損の発生を抑えることが可能になる。【０００６】
ところで、整流子８００，９００は、整流子片８１０，９１０におけるブラシ摺動部８０２，９０２を構成する部分８１２，９１２に、アンカー８１７，９１７が設けられている。また、整流子８００は、整流子片８１０における巻線接続部８０１を構成する部分８１１にも、アンカー８１７が設けられている。これらアンカー８１７，９１７を設けることによって、整流子片８１０，９１０と支持部材８２０，９２０との接合強度を高めている。【０００７】
しかしながら、整流子片８１０，９１０にアンカー８１７，９１７を設けると、整流子片８１０，９１０の肉厚が増加する。このため、整流子８００，９００回転時に整流子片８１０，９１０に働く遠心力が増加する。また、整流子片８１０，９１０にアンカー８１７，９１７を設けると、整流子片８１０，９１０の形状が複雑になる。このため、整流子８００，９００が高コスト化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３２２２０６号公報
【特許文献２】特開平９−１８２３８３号公報
【発明の概要】
【０００９】
本開示は、整流子片と支持部材との接合強度が高い整流子、および、その整流子を備えた整流子電動機を提供することを目的とする。
【００１０】
本開示に係る整流子は、巻線接続部およびブラシ摺動部を構成する整流子片と、整流子片と接触した状態で整流子片を支持する支持部材とを備える。整流子片における支持部材との接触面の少なくとも一部に、樹脂が整流子片に入り込んで形成される侵食部を有する深さが０μｍより大きく１０μｍ以下の侵食層が形成されている。
【００１１】
本開示に係る整流子電動機は、上記整流子を備える。
【００１２】
本開示に係る整流子および整流子電動機は、整流子片と支持部材との接合強度が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態に係る整流子を示す半断面図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る整流子電動機を備えた電動送風機の模式図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る整流子電動機の電機子の斜視図である。
【図４】図４は、変形例に係る整流子を示す半断面図である。
【図５】図５は、従来例に係る整流子を示す半断面図である。
【図６】図６は、別の従来例に係る整流子を示す半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示に係る整流子および整流子電動機の実施の形態を、図面に基づき説明する。説明は当業者が本開示を十分に理解するために提供するのであって、これにより、請求の範囲に記載の主題を限定する意図はない。
【００１５】
なお、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細な説明、および、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１６】
以下では、家庭用掃除機に搭載される整流子電動機の整流子を例に挙げて説明する。整流子電動機の構成は、整流子に関する構成を除けば、従来と同様である。したがって、整流子電動機については、整流子に関する構成だけを説明し、整流子以外の構成については説明を省略する。
【００１７】
［実施の形態］
以下に本開示に係る整流子の構成について、図を用いて詳細に説明する。
【００１８】
（整流子の概略構成）
図１は、実施の形態に係る整流子を示す半断面図である。図１に示すように、実施の形態に係る整流子１００は、複数の整流子片１１０と、それら整流子片１１０を支持する支持部材１２０とを備える。
【００１９】
各整流子片１１０は、実質的に短冊状の導電体であって、銅などの金属で形成されている。各整流子片１１０は、一端側にライザー部分１１１を有し、他端側に平坦部分１１２を有する。そして、各ライザー部分１１１には、巻線（不図示）を巻回するためのフック１１１ａが形成されている。
【００２０】
支持部材１２０は、実質的に円筒状の絶縁体であって、絶縁性樹脂などの絶縁性材料で形成されている。支持部材１２０は、その外周面において複数の整流子片１１０を支持している。
【００２１】
複数の整流子片１１０は、全体として筒状となるように、支持部材１２０の外周面に並列配置されている。各整流子片１１０のライザー部分１１１は全て同じ方向に向けられている。それらライザー部分１１１によって、整流子１００の巻線接続部１０１が構成されている。すなわち、巻線接続部１０１は、複数のライザー部分１１１の集合体である。一方、各整流子片１１０の平坦部分１１２も全て同じ方向に向けられている。それら平坦部分１１２によって、整流子１００のブラシ摺動部１０２が構成されている。すなわち、ブラシ摺動部１０２は、複数の平坦部分１１２の集合体である。
【００２２】
巻線接続部１０１とブラシ摺動部１０２の外径は異なっている。具体的には、巻線接続部１０１の外径Ｗ１は、ブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２よりも大きい。これにより、線径の大きな巻線を巻回することが可能になっている。また、巻線接続部１０１の外径Ｗ１は、ブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２に対して１２０％以上であることがより好ましい。これにより、線径の大きな巻線をフック１１１ａにより巻回しやすくなる。さらに、巻線接続部１０１の外径Ｗ１は、ブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２に対して１５０％以下であることがより好ましい。これにより、巻線接続部１０１の外径Ｗ１が増大し過ぎるのを防止することができる。その結果、整流子１００回転時に整流子片１１０に働く遠心力を小さく抑えることができる。
【００２３】
巻線接続部１０１の外径Ｗ１は、フック１１１ａに施される巻線の線径により決定される。ブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２は、整流子片１１０の枚数、整流子片１１０の幅、および、給電ブラシ（不図示）の幅により決定される。
【００２４】
各整流子片１１０は、巻線接続部１０１を構成するライザー部分１１１と、ブラシ摺動部１０２を構成する平坦部分１１２との中間部分１１３が、階段状に折り曲げられている。これによって、巻線接続部１０１の外径Ｗ１がブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２よりも大きい構成を実現している。
【００２５】
なお、中間部分１１３が階段状に折り曲げられた複数の整流子片１１０は、例えば、巻線接続部１０１になる部分とブラシ摺動部１０２になる部分の外径が異なるように絞り加工された円筒形の金属部材を、さらに加工することにより、作成することができる。また、各整流子片１１０の中間部分１１３を個別に階段状に折り曲げて作成することもできる。
【００２６】
各整流子片１１０は、平坦部分１１２の肉厚が、ライザー部分１１１の肉厚に対して１００％以上１１０％以内の範囲である。平坦部分１１２の肉厚が、ライザー部分１１１の肉厚に対して１００％以上１１０％以内の範囲であれば、ブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２をより小さくすることができる。これにより、ブラシ摺動部１０２における給電ブラシとの接触面１１４の周速を下げることができる。その結果、接触摩擦を小さくしてブラシ摺動損の発生を抑えることができる。
【００２７】
各整流子片１１０には、樹氷状の侵食部１１６を有する深さが０μｍより大きく１０μｍ以下の侵食層１１７が、支持部材１２０との接触面１１５に、整流子１００の全周に亘って形成されている。侵食層１１７を整流子１００の全周に亘って形成することで、各整流子片１１０と支持部材１２０との接合強度をより高くすることができる。また、侵食層１１７を比較的容易に形成することもできる。なお、侵食層１１７は、整流子１００の全周に亘って形成されていなくてもよく、周方向における一部に形成されていてもよい。侵食層１１７は、酸エッチングを施すことにより形成できる。侵食層１１７の深さを０μｍより大きく１０μｍ以下の範囲とすれば、強度を保った状態で侵食層１１７が形成できる。
【００２８】
つまり、侵食層１１７を形成する場合、整流子片１１０を構成する部分が、エッチングにより、接触面１１５より順次、除去される。除去された整流子片１１０が樹氷状に発展する。よって、深く侵食層１１７を発展させる場合、除去される整流子片１１０の開口部分も広くなる。整流子片１１０の開口部分が過度に広がり過ぎると、侵食層１１７は樹氷状を保つことができず、単なる穴になる。穴が形成された整流子片１１０には、適切に形成された浸食層１１７ほどの保持力を期待できない。
【００２９】
侵食層１１７の侵食部１１６内には、支持部材１２０の材料である樹脂１２１が複雑に入り込んでいる。侵食部１１６とは、樹脂１２１が整流子片１１０に入り込んでいる部分である。侵食層１１７とは、侵食部１１６が整流子片１１０内に形成されている層のことである。樹脂１２１が侵食部１１６内に入り込むことによって、各整流子片１１０と支持部材１２０とは高い接合強度で接合されている。そのため、各整流子片１１０にアンカーを設ける必要がなく、アンカーによって各整流子片１１０のライザー部分１１１および平坦部分１１２の肉厚が厚くなることもない。したがって、整流子１００回転時に整流子片１１０に働く遠心力を小さく抑えることができる。また、各整流子片１１０の形状が複雑にならない。このため、整流子１００の高コスト化を抑えることもできる。
【００３０】
以上のような整流子１００は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００３１】
まず、巻線接続部１０１になる部分とブラシ摺動部１０２になる部分の外径が異なるように絞り加工された円筒形の金属部材を用意する。
【００３２】
その金属部材を金型に投入する前に、整流子片１１０における支持部材１２０との接触面１１５となる部分の全体に、樹氷状の侵食部１１６を有する侵食層１１７を形成するための処理を施す。具体的には、整流子片１１０を化学エッチング剤に浸漬させる。化学エッチング剤に浸漬された整流子片１１０の表面には、化学エッチング剤による侵食が生じるため、微小空間が生成される。化学エッチング剤により適度に粗された微小空間を、侵食部１１６という。侵食部１１６の形状は、「樹枝状」であってもよい。
【００３３】
その後、金属部材を金型に投入し、樹脂にてモールド加工を行う。その際に、固化前の樹脂１２１が侵食層１１７の侵食部１１６内に複雑に入り込む。これによって、各整流子片１１０と支持部材１２０とが接合され、実施の形態に係る整流子１００が完成する。
【００３４】
実施の形態に係る整流子１００は、侵食層１１７の侵食部１１６内に固化前の樹脂１２１が複雑に入り込むことで、各整流子片１１０と支持部材１２０とが接合されている。そのため、各整流子片１１０にアンカーを設けなくても、各整流子片１１０と支持部材１２０とを高い接合強度で接合することができる。
【００３５】
なお、整流子片１１０に侵食層１１７を形成し、さらにアンカーも設ける構成としてもよい。その場合も、各整流子片１１０と支持部材１２０との接合強度を高めることができるため、例えばアンカーを小さくしたり、アンカーの数を減らしたりすることができる。
【００３６】
（整流子電動機）
図２は、実施の形態に係る整流子電動機を備えた電動送風機１の模式図である。図２に示すように、電動送風機１には、一方が閉塞しその反対方向が開口した円筒状のフレーム２内に、整流子電動機が設けられている。整流子電動機は、界磁３と、電機子４とから構成されている。界磁３は、その筒内に対向する一対の突極が形成され方形筒状を呈する界磁鉄心５と、突極に巻回される界磁巻線６とを備えている。電機子４は、その突極に挟まれるように、筒内に回転自在に設けられている。
【００３７】
図３は、実施の形態に係る整流子電動機の電機子４の斜視図である。図３に示すように、電機子４は、電機子鉄心２１と、電機子巻線２２と、整流子１００と、回転軸９を有する。
【００３８】
以上のように、本実施の形態の整流子１００は、巻線接続部１０１およびブラシ摺動部１０２を構成する整流子片１１０と、整流子片１１０と接触した状態で整流子片１１０を支持する支持部材１２０とを備える。整流子片１１０における支持部材１２０との接触面１１５の少なくとも一部に、樹脂が整流子片１１０に入り込んで形成される侵食部１１６を有する深さが０μｍより大きく１０μｍ以下の侵食層１１７が形成されている。
【００３９】
これにより、整流子片１１０と支持部材１２０との接合強度が高い。
【００４０】
また、侵食部１１６の形状が樹氷状である、ことが好ましい。
【００４１】
また、巻線接続部１０１とブラシ摺動部１０２の外径が異なる、ことが好ましい。
【００４２】
また、巻線接続部１０１の外径は、ブラシ摺動部１０２の外径に対して１２０％以上１５０％以下である、ことが好ましい。
【００４３】
また、整流子片１１０は、巻線接続部１０１を構成する部分と、ブラシ摺動部１０２を構成する部分との中間部分１１３が階段状に折り曲げられている、ことが好ましい。
【００４４】
また、整流子片１１０は、巻線接続部１０１とブラシ摺動部１０２の外径が異なるように絞り加工された円筒形の部材をさらに加工してなる、ものでもよい。
【００４５】
また、整流子片１１０は、ブラシ摺動部１０２を構成する部分の肉厚が、巻線接続部１０１を構成する部分の肉厚に対して１００％以上１１０％以内であることが好ましい。
【００４６】
また、本実施の形態の整流子電動機は、整流子１００を備えてもよい。
【００４７】
（変形例）
図４は、変形例に係る整流子を示す半断面図である。図４に示すように、変形例に係る整流子２００は、各整流子片２１０における支持部材２２０との接触面２１５に凹凸形状が施されている。この点において、変形例に係る整流子２００は、上記実施の形態に係る整流子１００と相違する。その他の構成については、基本的に上記実施の形態に係る整流子１００と実質的に同様である。したがって、上記相違点についてのみ詳細に説明し、その他の構成については説明を簡略若しくは省略する。
【００４８】
変形例に係る整流子２００は、複数の整流子片２１０と、それら整流子片２１０を支持する支持部材２２０とを備える。各整流子片２１０は、ライザー部分２１１、平坦部分２１２、中間部分２１３、および、給電ブラシとの接触面２１４を有する。各ライザー部分２１１には、巻線（不図示）を巻回するためのフック２１１ａが形成されている。そして、巻線接続部２０１の外径は、ブラシ摺動部２０２の外径よりも小さい。
【００４９】
各整流子片２１０は、支持部材２２０との接触面２１５の一部である平坦部分２１２の表面に凹凸形状が施されている。また、各整流子片２１０は、支持部材２２０との接触面２１５の全体に、樹氷状の侵食部（不図示）を有する侵食層２１７が形成されている。これにより、凹凸形状が施されている範囲において、各整流子片２１０と支持部材２２０との接触面積が増加するため、侵食層２１７が形成されている範囲を広げることができる。したがって、各整流子片２１０と支持部材２２０との接合強度をより高くすることができる。
【００５０】
なお、凹凸形状は、平坦部分２１２の表面に限らず、ライザー部分２１１の表面に施してもよいし、中間部分２１３の表面に施してもよいし、支持部材２２０との接触面２１５の全体に施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本開示に係る整流子および整流子電動機は、家庭用掃除機などの電気機器用として広く利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１    電動送風機
２    フレーム
３    界磁
４    電機子
５    界磁鉄心
６    界磁巻線
９    回転軸
２１    電機子鉄心
２２    電機子巻線
１００，２００    整流子
１０１，２０１    巻線接続部
１０２，２０２    ブラシ摺動部
１１０，２１０    整流子片
１１１，２１１    ライザー部分
１１１ａ，２１１ａ    フック
１１２，２１２    平坦部分
１１３，２１３    中間部分
１１４，２１４    接触面
１１５，２１５    接触面
１１６    侵食部
１１７，２１７    侵食層
１２０，２２０    支持部材
１２１    樹脂
Ｗ１    巻線接続部の外径
Ｗ２    ブラシ摺動部の外径
【図１】
2018047459.tif 000003
【図２】
2018047459.tif 000004
【図３】
2018047459.tif 000005
【図４】
2018047459.tif 000006
【図５】
2018047459.tif 000007
【図６】
2018047459.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月30日(2018.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、整流子およびそれを備えた整流子電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、家庭用掃除機などの電気機器に、整流子を備えた整流子電動機を搭載することが行われている。そのような整流子としては、図５に示す特許文献１に係る整流子８００、または、図６に示す特許文献２に係る整流子９００が挙げられる。
【０００３】
近年、電気機器に対する省エネルギー化の要求が高まっている。その要求を満たすための手段の一つとして、整流子電動機を高効率化させることが考えられる。高効率化を実現するために整流子電動機の損失を抑えることが検討されている。
【０００４】
整流子電動機の損失の一因として、例えば銅損が挙げられる。銅損は、整流子８００，９００の巻線接続部８０１，９０１に接続される巻線で発生する。この銅損の発生を抑える手段としては、巻線の線径を大きくして巻線の抵抗値を下げることが考えられる。そのため、整流子８００，９００は、巻線接続部８０１，９０１がブラシ摺動部８０２，９０２よりも外側へ折り曲げられた構造となっている。このような構造とすることで、巻線接続部８０１，９０１の外径Ｗ１を大きくして、巻線接続部８０１，９０１の隣り合うフック８１１ａ，９１１ａ間の距離を大きくすることができる。これにより、フック８１１ａ，９１１ａに、線径の大きな巻線を巻回することが可能になる。その結果、巻線の抵抗値を下げて銅損の発生を抑えることが可能になる。
【０００５】
また、整流子電動機の損失の他の要因として、ブラシ摺動損が挙げられる。ブラシ摺動損は、給電ブラシと整流子８００，９００との接触摩擦によって発生する。このブラシ摺動損の発生を抑える手段としては、ブラシ摺動部８０２，９０２における給電ブラシとの接触面８１４，９１４の周速を下げて接触摩擦を小さくすることが考えられる。そのため、整流子８００，９００は、ブラシ摺動部８０２，９０２の外径Ｗ２が巻線接続部８０１，９０１の外径Ｗ１よりも小さい構造となっている。このような構造とすることで、ブラシ摺動部８０２，９０２における給電ブラシとの接触面８１４，９１４の周速を下げることが可能になる。その結果、接触摩擦を小さくしてブラシ摺動損の発生を抑えることが可能になる。
【０００６】
ところで、整流子８００，９００は、整流子片８１０，９１０におけるブラシ摺動部８０２，９０２を構成する部分８１２，９１２に、アンカー８１７，９１７が設けられている。また、整流子８００は、整流子片８１０における巻線接続部８０１を構成する部分８１１にも、アンカー８１７が設けられている。これらアンカー８１７，９１７を設けることによって、整流子片８１０，９１０と支持部材８２０，９２０との接合強度を高めている。
【０００７】
しかしながら、整流子片８１０，９１０にアンカー８１７，９１７を設けると、整流子片８１０，９１０の肉厚が増加する。このため、整流子８００，９００回転時に整流子片８１０，９１０に働く遠心力が増加する。また、整流子片８１０，９１０にアンカー８１７，９１７を設けると、整流子片８１０，９１０の形状が複雑になる。このため、整流子８００，９００が高コスト化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３２２２０６号公報
【特許文献２】特開平９−１８２３８３号公報
【発明の概要】
【０００９】
本開示は、整流子片と支持部材との接合強度が高い整流子、および、その整流子を備えた整流子電動機を提供することを目的とする。
【００１０】
本開示に係る整流子は、巻線接続部およびブラシ摺動部を構成する整流子片と、整流子片と接触した状態で整流子片を支持する支持部材とを備える。整流子片における支持部材との接触面の少なくとも一部に、樹脂が整流子片に入り込んで形成される侵食部を有する深さが０μｍより大きく１０μｍ以下の侵食層が形成されている。侵食部の形状は、樹氷状である。なお、本開示で示す「樹氷状」とは、例えば樹木において、幹から枝が伸び、伸びた枝から更に枝分かれが生じる様子を表すものであり、「樹木状」ともいうことができる。
【００１１】
本開示に係る整流子電動機は、上記整流子を備える。
【００１２】
本開示に係る整流子および整流子電動機は、整流子片と支持部材との接合強度が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態に係る整流子を示す半断面図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る整流子電動機を備えた電動送風機の模式図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る整流子電動機の電機子の斜視図である。
【図４】図４は、変形例に係る整流子を示す半断面図である。
【図５】図５は、従来例に係る整流子を示す半断面図である。
【図６】図６は、別の従来例に係る整流子を示す半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示に係る整流子および整流子電動機の実施の形態を、図面に基づき説明する。説明は当業者が本開示を十分に理解するために提供するのであって、これにより、請求の範囲に記載の主題を限定する意図はない。
【００１５】
なお、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細な説明、および、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１６】
以下では、家庭用掃除機に搭載される整流子電動機の整流子を例に挙げて説明する。整流子電動機の構成は、整流子に関する構成を除けば、従来と同様である。したがって、整流子電動機については、整流子に関する構成だけを説明し、整流子以外の構成については説明を省略する。
【００１７】
（実施の形態）
以下に本開示に係る整流子の構成について、図を用いて詳細に説明する。
【００１８】
（整流子の概略構成）
図１は、実施の形態に係る整流子を示す半断面図である。図１に示すように、実施の形態に係る整流子１００は、複数の整流子片１１０と、それら整流子片１１０を支持する支持部材１２０とを備える。
【００１９】
各整流子片１１０は、実質的に短冊状の導電体であって、銅などの金属で形成されている。各整流子片１１０は、一端側にライザー部分１１１を有し、他端側に平坦部分１１２を有する。そして、各ライザー部分１１１には、巻線（不図示）を巻回するためのフック１１１ａが形成されている。
【００２０】
支持部材１２０は、実質的に円筒状の絶縁体であって、絶縁性樹脂などの絶縁性材料で形成されている。支持部材１２０は、その外周面において複数の整流子片１１０を支持している。
【００２１】
複数の整流子片１１０は、全体として筒状となるように、支持部材１２０の外周面に並列配置されている。各整流子片１１０のライザー部分１１１は全て同じ方向に向けられている。それらライザー部分１１１によって、整流子１００の巻線接続部１０１が構成されている。すなわち、巻線接続部１０１は、複数のライザー部分１１１の集合体である。一方、各整流子片１１０の平坦部分１１２も全て同じ方向に向けられている。それら平坦部分１１２によって、整流子１００のブラシ摺動部１０２が構成されている。すなわち、ブラシ摺動部１０２は、複数の平坦部分１１２の集合体である。
【００２２】
巻線接続部１０１とブラシ摺動部１０２の外径は異なっている。具体的には、巻線接続部１０１の外径Ｗ１は、ブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２よりも大きい。これにより、線径の大きな巻線を巻回することが可能になっている。また、巻線接続部１０１の外径Ｗ１は、ブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２に対して１２０％以上であることがより好ましい。これにより、線径の大きな巻線をフック１１１ａにより巻回しやすくなる。さらに、巻線接続部１０１の外径Ｗ１は、ブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２に対して１５０％以下であることがより好ましい。これにより、巻線接続部１０１の外径Ｗ１が増大し過ぎるのを防止することができる。その結果、整流子１００回転時に整流子片１１０に働く遠心力を小さく抑えることができる。
【００２３】
巻線接続部１０１の外径Ｗ１は、フック１１１ａに施される巻線の線径により決定される。ブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２は、整流子片１１０の枚数、整流子片１１０の幅、および、給電ブラシ（不図示）の幅により決定される。
【００２４】
各整流子片１１０は、巻線接続部１０１を構成するライザー部分１１１と、ブラシ摺動部１０２を構成する平坦部分１１２との中間部分１１３が、階段状に折り曲げられている。これによって、巻線接続部１０１の外径Ｗ１がブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２よりも大きい構成を実現している。
【００２５】
なお、中間部分１１３が階段状に折り曲げられた複数の整流子片１１０は、例えば、巻線接続部１０１になる部分とブラシ摺動部１０２になる部分の外径が異なるように絞り加工された円筒形の金属部材を、さらに加工することにより、作成することができる。また、各整流子片１１０の中間部分１１３を個別に階段状に折り曲げて作成することもできる。
【００２６】
各整流子片１１０は、平坦部分１１２の肉厚が、ライザー部分１１１の肉厚に対して１００％以上１１０％以内の範囲である。平坦部分１１２の肉厚が、ライザー部分１１１の肉厚に対して１００％以上１１０％以内の範囲であれば、ブラシ摺動部１０２の外径Ｗ２をより小さくすることができる。これにより、ブラシ摺動部１０２における給電ブラシとの接触面１１４の周速を下げることができる。その結果、接触摩擦を小さくしてブラシ摺動損の発生を抑えることができる。
【００２７】
各整流子片１１０には、樹氷状の侵食部１１６を有する深さが０μｍより大きく１０μｍ以下の侵食層１１７が、支持部材１２０との接触面１１５に、整流子１００の全周に亘って形成されている。侵食層１１７を整流子１００の全周に亘って形成することで、各整流子片１１０と支持部材１２０との接合強度をより高くすることができる。また、侵食層１１７を比較的容易に形成することもできる。なお、侵食層１１７は、整流子１００の全周に亘って形成されていなくてもよく、周方向における一部に形成されていてもよい。侵食層１１７は、酸エッチングを施すことにより形成できる。侵食層１１７の深さを０μｍより大きく１０μｍ以下の範囲とすれば、強度を保った状態で侵食層１１７が形成できる。
【００２８】
つまり、侵食層１１７を形成する場合、整流子片１１０を構成する部分が、エッチングにより、接触面１１５より順次、除去される。除去された整流子片１１０が樹氷状に発展する。よって、深く侵食層１１７を発展させる場合、除去される整流子片１１０の開口部分も広くなる。整流子片１１０の開口部分が過度に広がり過ぎると、侵食層１１７は樹氷状を保つことができず、単なる穴になる。穴が形成された整流子片１１０には、適切に形成された浸食層１１７ほどの保持力を期待できない。
【００２９】
侵食層１１７の侵食部１１６内には、支持部材１２０の材料である樹脂１２１が複雑に入り込んでいる。侵食部１１６とは、樹脂１２１が整流子片１１０に入り込んでいる部分である。侵食層１１７とは、侵食部１１６が整流子片１１０内に形成されている層のことである。樹脂１２１が侵食部１１６内に入り込むことによって、各整流子片１１０と支持部材１２０とは高い接合強度で接合されている。そのため、各整流子片１１０にアンカーを設ける必要がなく、アンカーによって各整流子片１１０のライザー部分１１１および平坦部分１１２の肉厚が厚くなることもない。したがって、整流子１００回転時に整流子片１１０に働く遠心力を小さく抑えることができる。また、各整流子片１１０の形状が複雑にならない。このため、整流子１００の高コスト化を抑えることもできる。
【００３０】
以上のような整流子１００は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００３１】
まず、巻線接続部１０１になる部分とブラシ摺動部１０２になる部分の外径が異なるように絞り加工された円筒形の金属部材を用意する。
【００３２】
その金属部材を金型に投入する前に、整流子片１１０における支持部材１２０との接触面１１５となる部分の全体に、樹氷状の侵食部１１６を有する侵食層１１７を形成するための処理を施す。具体的には、整流子片１１０を化学エッチング剤に浸漬させる。化学エッチング剤に浸漬された整流子片１１０の表面には、化学エッチング剤による侵食が生じるため、微小空間が生成される。化学エッチング剤により適度に粗された微小空間を、侵食部１１６という。侵食部１１６の形状は、「樹枝状」であってもよい。
【００３３】
その後、金属部材を金型に投入し、樹脂にてモールド加工を行う。その際に、固化前の樹脂１２１が侵食層１１７の侵食部１１６内に複雑に入り込む。これによって、各整流子片１１０と支持部材１２０とが接合され、実施の形態に係る整流子１００が完成する。
【００３４】
実施の形態に係る整流子１００は、侵食層１１７の侵食部１１６内に固化前の樹脂１２１が複雑に入り込むことで、各整流子片１１０と支持部材１２０とが接合されている。そのため、各整流子片１１０にアンカーを設けなくても、各整流子片１１０と支持部材１２０とを高い接合強度で接合することができる。
【００３５】
なお、整流子片１１０に侵食層１１７を形成し、さらにアンカーも設ける構成としてもよい。その場合も、各整流子片１１０と支持部材１２０との接合強度を高めることができるため、例えばアンカーを小さくしたり、アンカーの数を減らしたりすることができる。
【００３６】
（整流子電動機）
図２は、実施の形態に係る整流子電動機を備えた電動送風機１の模式図である。図２に示すように、電動送風機１には、一方が閉塞しその反対方向が開口した円筒状のフレーム２内に、整流子電動機が設けられている。整流子電動機は、界磁３と、電機子４とから構成されている。界磁３は、その筒内に対向する一対の突極が形成され方形筒状を呈する界磁鉄心５と、突極に巻回される界磁巻線６とを備えている。電機子４は、その突極に挟まれるように、筒内に回転自在に設けられている。
【００３７】
図３は、実施の形態に係る整流子電動機の電機子４の斜視図である。図３に示すように、電機子４は、電機子鉄心２１と、電機子巻線２２と、整流子１００と、回転軸９を有する。
【００３８】
以上のように、本実施の形態の整流子１００は、巻線接続部１０１およびブラシ摺動部１０２を構成する整流子片１１０と、整流子片１１０と接触した状態で整流子片１１０を支持する支持部材１２０とを備える。整流子片１１０における支持部材１２０との接触面１１５の少なくとも一部に、樹脂が整流子片１１０に入り込んで形成される侵食部１１６を有する深さが０μｍより大きく１０μｍ以下の侵食層１１７が形成されている。
【００３９】
これにより、整流子片１１０と支持部材１２０との接合強度が高い。
【００４０】
また、侵食部１１６の形状が樹氷状である、ことが好ましい。
【００４１】
また、巻線接続部１０１とブラシ摺動部１０２の外径が異なる、ことが好ましい。
【００４２】
また、巻線接続部１０１の外径は、ブラシ摺動部１０２の外径に対して１２０％以上１５０％以下である、ことが好ましい。
【００４３】
また、整流子片１１０は、巻線接続部１０１を構成する部分と、ブラシ摺動部１０２を構成する部分との中間部分１１３が階段状に折り曲げられている、ことが好ましい。
【００４４】
また、整流子片１１０は、巻線接続部１０１とブラシ摺動部１０２の外径が異なるように絞り加工された円筒形の部材をさらに加工してなる、ものでもよい。
【００４５】
また、整流子片１１０は、ブラシ摺動部１０２を構成する部分の肉厚が、巻線接続部１０１を構成する部分の肉厚に対して１００％以上１１０％以内であることが好ましい。
【００４６】
また、本実施の形態の整流子電動機は、整流子１００を備えてもよい。
【００４７】
（変形例）
図４は、変形例に係る整流子を示す半断面図である。図４に示すように、変形例に係る整流子２００は、各整流子片２１０における支持部材２２０との接触面２１５に凹凸形状が施されている。この点において、変形例に係る整流子２００は、上記実施の形態に係る整流子１００と相違する。その他の構成については、基本的に上記実施の形態に係る整流子１００と実質的に同様である。したがって、上記相違点についてのみ詳細に説明し、その他の構成については説明を簡略若しくは省略する。
【００４８】
変形例に係る整流子２００は、複数の整流子片２１０と、それら整流子片２１０を支持する支持部材２２０とを備える。各整流子片２１０は、ライザー部分２１１、平坦部分２１２、中間部分２１３、および、給電ブラシとの接触面２１４を有する。各ライザー部分２１１には、巻線（不図示）を巻回するためのフック２１１ａが形成されている。そして、巻線接続部２０１の外径は、ブラシ摺動部２０２の外径よりも小さい。
【００４９】
各整流子片２１０は、支持部材２２０との接触面２１５の一部である平坦部分２１２の表面に凹凸形状が施されている。また、各整流子片２１０は、支持部材２２０との接触面２１５の全体に、樹氷状の侵食部（不図示）を有する侵食層２１７が形成されている。これにより、凹凸形状が施されている範囲において、各整流子片２１０と支持部材２２０との接触面積が増加するため、侵食層２１７が形成されている範囲を広げることができる。したがって、各整流子片２１０と支持部材２２０との接合強度をより高くすることができる。
【００５０】
なお、凹凸形状は、平坦部分２１２の表面に限らず、ライザー部分２１１の表面に施してもよいし、中間部分２１３の表面に施してもよいし、支持部材２２０との接触面２１５の全体に施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本開示に係る整流子および整流子電動機は、家庭用掃除機などの電気機器用として広く利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１    電動送風機
２    フレーム
３    界磁
４    電機子
５    界磁鉄心
６    界磁巻線
９    回転軸
２１    電機子鉄心
２２    電機子巻線
１００，２００    整流子
１０１，２０１    巻線接続部
１０２，２０２    ブラシ摺動部
１１０，２１０    整流子片
１１１，２１１    ライザー部分
１１１ａ，２１１ａ    フック
１１２，２１２    平坦部分
１１３，２１３    中間部分
１１４，２１４    接触面
１１５，２１５    接触面
１１６    侵食部
１１７，２１７    侵食層
１２０，２２０    支持部材
１２１    樹脂
Ｗ１    巻線接続部の外径
Ｗ２    ブラシ摺動部の外径
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線接続部およびブラシ摺動部を構成する整流子片と、
前記整流子片と接触した状態で前記整流子片を支持する支持部材とを備え、
前記整流子片における前記支持部材との接触面の少なくとも一部に、樹脂が整流子片に入り込んで形成される侵食部を有する深さが０μｍより大きく１０μｍ以下の侵食層が形成され、前記侵食部の形状が樹氷状である整流子。
【請求項２】
前記巻線接続部と前記ブラシ摺動部の外径が異なる請求項１に記載の整流子。
【請求項３】
前記巻線接続部の外径は、前記ブラシ摺動部の外径に対して１２０％以上１５０％以下である請求項２に記載の整流子。
【請求項４】
前記整流子片は、前記巻線接続部を構成する部分と、前記ブラシ摺動部を構成する部分との中間部分が階段状に折り曲げられている請求項１に記載の整流子。
【請求項５】
前記整流子片は、前記巻線接続部と前記ブラシ摺動部の外径が異なるように絞り加工された円筒形の部材をさらに加工してなる請求項１に記載の整流子。
【請求項６】
前記整流子片は、前記ブラシ摺動部を構成する部分の肉厚が、前記巻線接続部を構成する部分の肉厚に対して１００％以上１１０％以内の範囲である請求項１に記載の整流子。
【請求項７】
前記整流子片は、前記支持部材との接触面の少なくとも一部に凹凸形状が施されている請求項１に記載の整流子。
【請求項８】
請求項１に記載の整流子を備える
整流子電動機。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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2018047459.tif 000016
2018047459.tif 000017
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