專利名稱：整流子電動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及家庭用吸塵器或電動工具等所使用的整流子電動機。
背景技術：
近年來，家庭用吸塵器或電動工具等所使用的整流子電動機，特別向小型化和大容量化進展。隨之，對于碳刷(carbon brush，以下，稱為電刷)，對即使小型化電阻損耗也小且磨損少的需求增大?，F(xiàn)有技術中，在整流子電動機用的電刷中，如果使用電阻率小的材料，則電阻損耗變小，但是存在容易發(fā)生火花，會增加電刷的磨損的問題。另一方面，如果在電刷中使用電阻大的材質，雖然難以發(fā)生火花，磨損得到抑制， 但是電阻損耗增加，因發(fā)熱造成溫度上升。在此，在引線銅線與電刷連接的壓縮 接合部分使用銅粉。而且，當電刷的溫度上升時，該銅粉或引線銅線容易氧化。而且，當這樣的氧化進行時，存在通電性惡化，隨后電動機會停止的問題。因為存在上述課題，所以在整流子電動機中，難以同時實現(xiàn)長壽命和高效率。此外，在整流子電動機用的電刷中，像電吸塵器那樣所用的高速旋轉的電動機，需要在高速旋轉時整流良好，且像在使用吸塵器主體的期間不需要更換電刷那樣的電刷的長壽命。作為其對策，使用以樹脂粘合劑使黑鉛粉結合、硬化的樹脂粘合(Resin Bond)類的電刷。但是，樹脂粘合類的電刷，電刷主體的電阻率大，所以當電流密度增大時溫度上升，用作粘合劑的樹脂劣化，在謀求長壽命方面有限。此外，現(xiàn)有技術中，為了實現(xiàn)電刷的長壽命化，提案有電刷的整流開始側部采用電阻率小的材質、整流結束側部采用電阻率大的材質的技術(例如，參照日本專利申請?zhí)亻_昭61-73550號公報)。但是，在日本特開昭61-73550號公報記載的電刷的情況下,雖然在電刷的滑動方向上電阻率變化，但在電刷與整流子的接觸面，滑動方向的直角方向(即，旋轉軸的延伸方向)形成均勻的電流密度，在滑動方向的直角方向上電刷的耐火花性、耐磨損性不會變化。因此，存在不能夠充分協(xié)調電刷與整流子之間產(chǎn)生的火花的影響，難以進一步長壽命化的問題。S卩，在電吸塵器用等的具有連結有繞組的圓筒狀的整流子的整流子電動機的情況下，在整流子中，對繞組連結部施加最強的離心力。離心力越強的位置，整流子片間臺階差越大，容易引起電刷和整流子的震顫(Chattering)。由此,火花發(fā)生頻率會在整流子片的高度方向(滑動方向的直角方向)上變化，電刷的磨損性也在高度方向上變化。由此，會產(chǎn)生像現(xiàn)有的電刷那樣在電刷的高度方向上形成均勻的電流密度的結構難以進一步實現(xiàn)電刷的長壽命化的問題。本實用新型為了解決上述課題，提供一種抑制電刷的磨損、長壽命且高效率的整流子電動機。
實用新型內容本實用新型的整流子電動機，具有定子、轉子和電刷。定子在勵磁芯上卷繞勵磁繞組。轉子具有卷繞電樞繞組的電樞芯、在繞組連結部連接有電樞繞組的整流子和在高度方向上延伸的旋轉軸，以旋轉軸為中心旋轉自如地配置在定子內。此外，電刷與整流子滑動接觸。而且，電刷是在與整流子的接觸面的高度方向上電流密度不同的結構。根據(jù)該結構，適當設定施加最強的離心力而最容易劣化的繞組連結部附近部位的電流密度，通過形成整流子片間的臺階差，能夠減輕電刷和整流子的震顫產(chǎn)生的火花磨損。作為結果，能夠提高電刷的耐久性。因此，根據(jù)本實用新型，能夠提供抑制電刷的磨損、長壽命且高效率的整流子電動機。

圖I是表示具有本實用新型的實施方式的整流子電動機的電動送風機10的結構的局部截面圖。圖2是圖I的A-A所示的部位的截面圖?！D3是表示本實用新型的實施方式的整流子電動機11的主要部分的側面圖。圖4是本實用新型的實施方式的整流子電動機的電刷和整流子的放大立體圖。
具體實施方式
(實施方式)參照附圖，說明本實用新型中的使用整流子電動機的電設備。作為這樣的電設備的一例，本實施方式舉出電吸塵器所具有的使用本整流子電動機的電動送風機進行說明。圖I是表示本實用新型的實施方式的具有整流子電動機11的電動送風機10的結構的局部截面圖。電動送風機10是在一側開口的大致杯(cup)狀的支架(bracket) 12內設置有本實施方式的整流子電動機11的結構。整流子電動機11，如圖I所示，是包括作為勵磁的定子30、作為電樞的轉子40和電刷部20的結構。定子30，在由鐵等構成的勵磁芯31卷繞勵磁繞組32。勵磁芯31，例如將規(guī)定形狀的電磁鋼板多層層疊而形成。此外，勵磁芯31在其內側具有作為磁極的磁極部31a，并且具有用于配置轉子40的空間部。這樣的定子30固定于支架12的內側。另一方面，定子40是包括電樞芯41、電樞繞組42、旋轉軸43和整流子45的結構。在電樞芯41卷繞電樞繞組42。在整流子45連接有從電樞芯41引出的電樞繞組42的一部分。電樞芯41和整流子45形成圓筒狀，以貫通電樞芯41和整流子45的中心的方式與旋轉軸43結合。該旋轉軸43的兩端，分別由軸承13旋轉自如地支承。這樣構成的轉子40，以電樞芯41與形成于勵磁芯31的磁極部31a面對的狀態(tài),配置在定子30的內周側。而且，在支架12固定有電刷部20所含的電刷保持器25。電刷部20是包括該電刷保持器25、電刷21和電刷彈簧27的結構。電刷21由在人造石墨等的碳刷材料中包含固體潤滑劑的組成而構成。這樣的電刷21，保持在電刷保持器25內，并且由電刷彈簧27向整流子45按壓。整流子電動機11具有一對這樣的電刷部20，該一對電刷21分別與整流子45抵接。通過以上的方式，構成整流子電動機11。[0024]此外，在電動送風機10中，以覆蓋支架12的開口側的方式安裝有風扇罩(fancase) 15。轉子40的旋轉軸43，從支架12的開口向風扇罩15內延伸，在該旋轉軸43的前端部安裝有離心風扇16。此外,在離心風扇16與支架12的開口之間,安裝有導流構件(airguide) 17。像這樣,在風扇罩15內配置有離心風扇16和導流構件17。在以上結構的電動送風機10中，當從外部將電力供給到整流子電動機11時，電樞電流經(jīng)由電刷21和整流子45，在電樞繞組42中流動，并且在定子30的勵磁繞組32中流過勵磁電流。而且,在由勵磁電流在勵磁芯31產(chǎn)生的磁通與流過電樞繞組42的電樞電流之間產(chǎn)生力，轉子40旋轉。伴隨該轉子40的旋轉，離心風扇16旋轉。通過該旋轉，空氣從吸氣口 18被吸入，流入到離心風扇16中，經(jīng)過支架12內，排出到電動送風機10之外。接著，對整流子電動機11的更詳細的結構進行說明。 圖2是圖1中A-A所示的部位的截面圖。即，表示從旋轉軸43的延伸方向看的整流子45和電刷部20的主要結構。如圖2所示，整流子45在其周圍等間隔地形成多個整流子片45a。各整流子片45a由金屬形成，與電刷21接觸，由此供給電樞繞組42的電流。此外，在一對電刷部20中，電刷保持器25，沿著與旋轉軸43正交的徑向與整流子45相對地配置。此外，電刷保持器25形成筒狀，在與整流子45相對的位置具有開口部29。而且，在電刷保持器25內配置有電刷21和電刷彈簧27。電刷彈簧27由螺旋狀的彈簧構成。電刷彈簧27，一端與電刷21的相反接觸面抵接，另一端與電刷保持器25外周側的壁面抵接。電刷彈簧27配置成在電刷保持器25中經(jīng)由開口部29將電刷21向整流子45按壓。S卩，電刷21通過電刷彈簧27的彈性力，將該接觸面向整流子45按壓，由此，電刷21與形成于整流子45的整流子片45a電連接。通過這樣的方式，電刷21，在電刷保持器25內通過電刷彈簧27，在徑向上移動，與整流子45接觸滑動。此外，在電刷21內連接有用于向電刷21供給電流的引線銅線28。引線銅線28通過電刷彈簧27的螺旋狀內部，一端與電刷21的相反接觸面接合，另一端熔接于電刷保持器25的外周側的壁面。圖3是表示本實用新型的實施方式的整流子電動機11的主要部分的側面圖。如圖3所示，電樞芯41和整流子45，通過壓入、熱套到旋轉軸43等方法接合。在電樞芯41卷繞電樞繞組42。所卷繞的電樞繞組42，局部地作為多個引出線42a引出到整流子45側。另一方面，在各整流子片45a的電樞芯41側的端部，形成有彎曲形狀的繞組連結部45b。在該繞組連結部45b分別接合有各個引出線42a，由此，從電刷21經(jīng)由整流子片45a與電樞繞組42電連接。而且，本實施方式中，如圖3所示，電刷21具有第一電刷構成部21a和第二電刷構成部21b 二重結構。在此，如上所述，整流子45中，對繞組連結部45b施加最強的離心力。因此，整流子45，在靠近繞組連結部45b的接觸面容易引起震顫，容易與電刷21產(chǎn)生火花。在本實施方式中，為了抑制這樣的火花的產(chǎn)生，電刷21采用多重結構。接著，說明這樣的電刷21的詳細結構。圖4是本實用新型的整流子電動機11的電刷21和整流子45的放大立體圖。如圖4所示，電刷21與轉子40的整流子45接觸滑動，實線的箭頭R為整流子45的旋轉方向。此外，圖4表示電刷21采用長度方向的長度L、寬度方向的寬度W、高度方向的高度H的尺寸的例子。本實用新型的電刷21，在轉子40旋轉動作時，在電刷21與整流子45的接觸面，在靠近繞組連結部45b的部位和遠離繞組連結部45b的部位為不同的電流密度。即，電刷21，在成為旋轉軸43的延伸方向的高度H的方向，具有不同的電阻率。而且，電刷21，靠近繞組連結部45b的電刷構成部的電阻率比遠離繞組連結部45b的電刷構成部的電阻率高。本實用新型中，通過采用這樣的電刷21的結構，減小了容易發(fā)生整流子45的震顫的繞組連結部45b附近的電流密度，抑制了火花的產(chǎn)生。圖4表示遠離繞組連結部45b的第一電刷構成部21a電阻率為P 1，靠近繞組連結部45b的第二電刷構成部21b的電阻率為P 2的結構例。而且，電阻率P 2是比電阻率P I高的電阻率。此外，由于第二電刷構成部21b的電阻率比第一電刷構成部21a的電阻率高，所以第二電刷構成部21b使用高電阻的材質，第一電刷構成部21a使用低電阻的材質。此 夕卜，作為其他方法，也可以在電刷21的制造時，使第二電刷構成部21b的成型加壓力比第一電刷構成部21a的成型加壓力低，使第二電刷構成部21b的電阻率比第一電刷構成部21a的電阻率高。此外，也可以通過使第一電刷構成部21a的整流子45與電刷21的接觸壓力比第二電刷構成部21b的整流子45與電刷21的接觸壓力高，使第二電刷構成部21b的接觸電阻比第一電刷構成部21a的接觸電阻高。此外，在本實施方式中，舉出了電刷21為二重結構的例子，但也可以為多重結構。SP，也能夠是電刷21的電阻率在高度H方向上電阻率階段性地變化的方式。在這種情況下，只要是電刷21的電阻率從繞組連結部45b側向繞組連結部45b的相反側階段性地降低的電刷21的結構即可。如以上說明的那樣，本實用新型的整流子電動機，具有定子、轉子和電刷。定子在勵磁芯上卷繞勵磁繞組。轉子具有卷繞電樞繞組的電樞芯、在繞組連結部連接有電樞繞組的整流子和在高度方向上延伸的旋轉軸，以旋轉軸為中心旋轉自如地配置在定子內。此外，電刷與整流子滑動接觸。而且，該電刷是在與整流子的接觸面的高度方向上電流密度不同的結構。根據(jù)該結構，通過減小整流子的繞組連結部附近的電流密度，能夠抑制火花的發(fā)生，能夠提高電刷的耐久性。因此，根據(jù)本實用新型，能夠維持電刷的良好的導電性，能夠提高電刷的耐久性，能夠實現(xiàn)高效率且長壽命的整流子電動機。本實用新型的整流子電動機，在家庭用吸塵器、電動工具等所使用的整流子電動機等需要兼顧電刷的良好的導電性和耐久性的整流子電動機中是有用的。
權利要求1.一種整流子電動機，其特征在于，包括 在勵磁芯上卷繞勵磁繞組的定子； 轉子，其具有卷繞電樞繞組的電樞芯、在繞組連結部連結有所述電樞繞組的整流子和在高度方向上延伸的旋轉軸，以所述旋轉軸為中心旋轉自如地配置在所述定子內；和與所述整流子接觸滑動的電刷，其中 所述電刷，在與所述整流子的接觸面的高度方向上，電流密度不同。
2.如權利要求I所述的整流子電動機，其特征在于 所述電刷，在與所述整流子的接觸面的高度方向上，靠近所述繞組連結部的電刷構成部的電阻率比遠離所述繞組連結部的電刷構成部的電阻率高。
3.如權利要求2所述的整流子電動機，其特征在于 遠離所述繞組連結部的電刷構成部使用低電阻材質，靠近所述繞組連結部的電刷構成部使用高電阻材質。
4.如權利要求I所述的整流子電動機，其特征在于 所述電刷形成為，靠近所述繞組連結部的電刷構成部的成型加壓力比遠離所述繞組連結部的電刷構成部的成型加壓力低。
5.如權利要求I所述的整流子電動機，其特征在于 所述電刷，靠近所述繞組連結部的電刷構成部上的接觸壓力比遠離所述繞組連結部的電刷構成部上的接觸壓力低，與所述整流子接觸滑動。
專利摘要本實用新型的整流子電動機，具有定子、轉子和電刷。定子在勵磁芯上卷繞勵磁繞組。轉子具有卷繞電樞繞組的電樞芯、在繞組連結部連接有電樞繞組的整流子和在高度方向上延伸的旋轉軸，以旋轉軸為中心旋轉自如地配置在定子內。此外，電刷與整流子滑動接觸。而且，電刷是在與整流子的接觸面的高度方向上電流密度不同的結構。根據(jù)該結構，能夠提供抑制電刷磨損，長壽命且高效率的整流子電動機。
文檔編號H02K23/00GK202424464SQ201220027319
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權日2011年1月26日
發(fā)明者中野圭策, 黑住誠治 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社