專利名稱：換向器電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換向器電動機(jī)，特別是涉及具備固定在電動機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上的整流子、與整流子的周面滑動接觸的電刷，和向整流子側(cè)推壓電刷的彈簧的換向器電動機(jī)(日
文:7 '>乇一夕)。
背景技術(shù)：
過去，在電氣、電子設(shè)備中，多使用向整流子側(cè)推壓電刷向線圈通電而進(jìn)行勵磁切換的換向器電動機(jī)。對于這樣的換向器電動機(jī)，要求增大輸出，并且要求靜音化、提高耐久性。一般情況下，對于靜音化，主要是采取使電刷、整流子等部件的精度提高的對策，對于耐久性，采取使要損耗的電刷大型化(長尺寸化)，使磁鐵、鐵心槽多極化等對策?？墒牵驗殡娝⒊蓪Π惭b，所以，即使提高部件精度，在抑制對與對間的電刷的尺寸偏差、向整流子側(cè)分別推壓電刷的彈簧之間的推壓力的偏差時也存在極限。另外，由向電動機(jī)通電的電極差產(chǎn)生的電刷的損耗量一般與+側(cè)相比-側(cè)的電刷變大，所以，隨著使用時間的經(jīng)過而擴(kuò)大(隨之，向整流子側(cè)分別推壓電刷的彈簧的推壓力的差也擴(kuò)大。)。并且，如在高輸出(高旋轉(zhuǎn)、高轉(zhuǎn)矩)下的使用、起動運行變多，則上述偏差被助長。因此，即使實現(xiàn)部件精度的提高等，也依然存在產(chǎn)生噪聲、壽命降低這一問題。為了應(yīng)對這樣的問題，公開了推壓電刷的彈簧使用扭力盤形彈簧(以下稱為扭力彈簧。)的技術(shù)(例如日本特開2003-070203號公報)。另外，還公開了使用扭力彈簧使對成對的電刷施加的推壓力(電刷壓)均勻化的技術(shù)(例如日本特開2006-094647號公報)。然而，在上述以前的技術(shù)中，因為是由I個扭力彈簧的兩側(cè)的延出部分別對成對(2個)電刷進(jìn)行推壓的構(gòu)造，所以，構(gòu)造簡單，部件個數(shù)變少，但反過來，難以使2個電刷之間不通電(短路)地選定扭力彈簧的材質(zhì)。為了防止這樣的通電，雖然提出有在延出部的前端部實施絕緣涂覆的方案，但如考慮在封裝外殼內(nèi)漂浮的導(dǎo)電性電刷粉的堆積附著，存在2個電刷之間的絕緣性變得不穩(wěn)定的危險。公知文獻(xiàn)1:日本特開2003-070203號公報公知文獻(xiàn)2:日本特開2006-094647號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況，以提供提高了靜音化、耐久性并且確保了電刷之間的絕緣性的換向器電動機(jī)為課題。本發(fā)明，具備固定在電動機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上的整流子，與整流子的周面滑動接觸的一對電刷，向上述整流子側(cè)分別推壓一對電刷的第一、第二彈簧，分別安裝了第一、第二彈簧的彈簧安裝構(gòu)件，和對彈簧安裝構(gòu)件進(jìn)行支承的支承構(gòu)件；彈簧安裝構(gòu)件被構(gòu)成為，能夠以上述支承構(gòu)件為中心轉(zhuǎn)動或能夠改變由上述支承構(gòu)件進(jìn)行支承的位置，從而使由上述第一及第二彈簧產(chǎn)生的對上述一對電刷的推壓力分別變得均勻。由此，由第一及第二彈簧產(chǎn)生的對一對電刷的推壓力變得均勻，能夠?qū)崿F(xiàn)靜音化，并且，因為推壓力變得均等，所以，一對電刷之間的損耗量變得沒有差別，因此，能夠提高耐久性，因為彈簧安裝構(gòu)件的材質(zhì)為樹脂，在彈簧安裝構(gòu)件上分別安裝第一及第二彈簧，所以，能夠確保一對電刷之間的絕緣性。


圖1為可適用本發(fā)明的實施方式的換向器電動機(jī)的長度方向剖視圖。圖2為從圖1的I1-1I線側(cè)看到的實施方式的換向器電動機(jī)的電刷支承結(jié)構(gòu)的正視圖。圖3為在圖2的II1-1II線的支承板的剖視圖。圖4為表示電刷與扭力彈簧的關(guān)系的正視圖，(A)表示第一、第二電刷的損耗不均勻的狀態(tài)，(B)表示為了獲得第一、第二扭力彈簧分別對第一、第二電刷進(jìn)行推壓的彈簧壓的平衡而使支承板轉(zhuǎn)動了的狀態(tài)，(C)表示第一、第二電刷的損耗均勻化了的狀態(tài)。圖5為表不電刷壓自動調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作原理的說明圖。圖6為扭力彈簧的說明圖，(A)為關(guān)于扭力彈簧的載荷、撓角及載荷作用半徑的關(guān)系的說明圖，(B)為第一、第二扭力彈簧的推壓力、撓角及彈簧常數(shù)的說明圖。
具體實施例方式下面，參照附圖對可適用本發(fā)明的實施方式的換向器電動機(jī)進(jìn)行說明。如圖1所示，本實施方式的換向器電動機(jī)I具備作為電動機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的軸3。在本實施方式中，軸3的一側(cè)(圖1的右側(cè))形成有切口，成為輸出側(cè)，但也可使另一側(cè)(圖1的左偵lJ)成為輸出側(cè)。在軸3的包含長度方向中央部的靠左的位置，固定成為磁通的通路的圓柱狀的鐵心4。在鐵心4的周部沿長度方向形成有多條槽(鐵心槽)，在這些槽中卷繞有許多圈繞組(線圈)17。因此，成為以繞組17向鐵心4的兩側(cè)鼓起的方式配設(shè)的構(gòu)造。另外，在鐵心4與繞組17之間夾裝用于保持兩者的絕緣的絕緣層(普拉柯(7° 7 ^)) 16，絕緣層16的材質(zhì)使用例如環(huán)氧樹脂。另外，在軸3上，在從配置在鐵心4的一側(cè)(圖1的右側(cè))的繞組17離開一些的位置，固定用于對流往繞組17的電流的方向和相進(jìn)行切換的整流子9。在本實施方式中，使用被分割成6片的整流子9 (參照圖2)。另外，在整流子9的鐵心4側(cè)設(shè)置用于與繞組17連接的連接部。因此，在換向器電動機(jī)I中，由軸3、鐵心4、繞組17、絕緣層16及整流子9構(gòu)成轉(zhuǎn)子。另一方面，定子側(cè)如以下那樣構(gòu)成。在從鐵心4離開的位置，配置截面為圓弧狀的、產(chǎn)生電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩發(fā)生所需要的磁通的磁鐵(永久磁石)15。磁鐵15被固定在外殼2的內(nèi)側(cè)。另外,在本實施方式中，使用4個分別磁化了 N、S極的磁鐵15。外殼2通過對鋼板實施深沖加工形成為有底圓筒狀，在底側(cè)(圖1的左側(cè))中央部形成用于軸3插通的圓孔。外殼2使用鋼板，是為了構(gòu)成發(fā)生了的磁通的通路，并且防止磁通向電動機(jī)外部的泄漏。 外殼2的開口部側(cè)由圓板狀的托架20封閉，在托架20的中央部形成用于軸3插通的圓孔。托架20的材質(zhì)與外殼2同樣地使用鋼板。另外，在本實施方式中，由外殼2和托架20構(gòu)成換向器電動機(jī)I的封裝外殼。在形成在外殼2的底側(cè)中央部的圓孔及形成在托架20的中央部的圓孔中分別固定對軸3進(jìn)行支承的軸承22、23，軸3以與這些軸承22、23滑動接觸的方式旋轉(zhuǎn)。如圖1及圖2所示，在整流子9的周面，壓接以石墨為主材料的第一電刷5及第二電刷6 (—對電刷)的一端，這一對電刷具有與整流子9的周面滑動接觸的構(gòu)造。電刷5、6以它們的一端與整流子9的周面成直角地抵接的方式分別收容在電刷盒24、25內(nèi)。另外，在本實施方式中，以電刷5、6的軸線方向的角度構(gòu)成90° (正交)的方式配設(shè)電刷盒24、25。另外，電刷5、6使用在制造上相同(材質(zhì)、長度等相同)的電刷。在電刷5、6之間，配置用于分別安裝第一扭力彈簧7、第二扭力彈簧8的樹脂制的支承板10。在本實施方式中，支承板10呈大體扇狀的形狀，由板狀構(gòu)件構(gòu)成，但本發(fā)明不限于此。如圖3所示，突設(shè)從支承板10向磁鐵15側(cè)突出(還參照圖1)、插通扭力彈簧7、8的盤繞部的圓柱狀的定位突起13、14。另外，在支承板10上形成用于將扭力彈簧7、8的各一端卡定的卡定部(空間)。如圖2所示，扭力彈簧7、8的另一端以對電刷5、6的各另一端進(jìn)行推壓的方式抵接(壓接)。另外，在上述電刷盒24、25上在長度方向形成有切口，構(gòu)成為，即使電刷5、6損耗也繼續(xù)確保由扭力彈簧7、8的另一端產(chǎn)生的對電刷5、6的另一端的壓接。如圖2及圖3所示，在支承板10的中央部形成有槽(圓孔)11。在槽11中，插入作為支承構(gòu)件的螺釘12的前端部，該螺釘12的頭部的座部與托架20的外側(cè)抵接，該螺釘12的前端部具有與螺旋設(shè)置在托架20上的陰螺紋擰合的螺紋部。在本實施方式中，此槽11的位置形成在與安裝了扭力彈簧7、8后的支承板10的重心在平面上一致的位置。另外，螺釘12設(shè)在從收容電刷5、6的電刷盒24、25離開相等距離的位置，更具體地說，設(shè)在從電刷
5、6的軸線離開相等距離的位置。因此，支承板10由螺釘12樞支，以能夠?qū)⒙葆?2作為中心轉(zhuǎn)動的方式構(gòu)成。S卩，如圖4 (A)所示，在電刷5、6的損耗變得不均勻的情況下，在由第一扭力彈簧7產(chǎn)生的對第一電刷5的推壓力(彈性力)Fl和由第二扭力彈簧8產(chǎn)生的對第二電刷6的推壓力F2產(chǎn)生差。在如現(xiàn)有技術(shù)部分說明的那樣第一電刷5與電源的-側(cè)連接，第二電刷6與+側(cè)連接的情況下，一般隨著時間經(jīng)過第一電刷5的損耗變得比第二電刷6的損耗更大(第一電刷5變得比第二電刷6短)，推壓力F2變得比推壓力Fl大。此時，在本實施方式中，如圖4 (B)所示，支承板10為了獲得推壓力Fl及F2的平衡(為了推壓力Fl與F2成為相同大小)而以螺釘12為轉(zhuǎn)動中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動。其原理在后面說明(參照“電刷壓自動調(diào)整機(jī)構(gòu)”)。如圖1及圖2所示，換向器電動機(jī)I具有用于與電源連接的導(dǎo)線18。導(dǎo)線18由與電源的-側(cè)連接的導(dǎo)線18a和與+側(cè)連接的導(dǎo)線18b構(gòu)成，在導(dǎo)線18的端部設(shè)置電源連接用的連接器。另外，導(dǎo)線18經(jīng)形成在托架20上的孔導(dǎo)入封裝外殼內(nèi)。S卩，導(dǎo)線18a與截面口字狀的金屬制連接片19a的一側(cè)連接，連接片19a的另一側(cè)經(jīng)連接線21a與電刷5連接。同樣，導(dǎo)線18b與截面-字狀的金屬制連接片19b的一側(cè)連接，連接片19b的另一側(cè)經(jīng)連接線21b與電刷6連接。如圖6 (A)所示，如設(shè)彈簧常數(shù)為k，撓角為Λ Θ，從盤繞部的中心到載荷作用點的載荷作用半徑為L，則由扭力彈簧產(chǎn)生的載荷F由載荷F (N)=彈簧常數(shù)kX撓角Λ Θ(deg) +載荷作用半徑L表示。在本實施方式中，如上述那樣，扭力彈簧7、8使用相同構(gòu)件，所以，在電刷5、6的損耗變得不均勻的狀態(tài)下，在由第一扭力彈簧7產(chǎn)生的對第一電刷5的推壓力(載荷)F1和由第二扭力彈簧8產(chǎn)生的對第二電刷6的推壓力F2產(chǎn)生差。即，關(guān)于第一扭力彈簧7的撓角Δ Θ I和第二扭力彈簧8的撓角Δ Θ2,由Δ Θ 2 > Δ Θ1>0...式(I)所表不的關(guān)系式成立。另外，在推壓力F1、F2、撓角Λ Θ1、Λ θ 2及彈簧常數(shù)k之間，由圖4 (B)表示的關(guān)系(Fl < F2)成立。將以上作為前提，圖5為模式地表示圖4 (A)所示狀態(tài)的圖，將第一電刷5的軸線配置在X軸上，將第二電刷6的軸線配置在y軸上。另外，在圖5中，為了容易理解地對電刷壓自動調(diào)整機(jī)構(gòu)的原理進(jìn)行說明，由長孔11'替代槽11進(jìn)行表示，Θ0表示撓角0°的位置。第一扭力彈簧7對第一電刷5的推壓力Fl及第二扭力彈簧8對第二電刷6的推壓力F2的X、y成分分別如下式(2) (5)那樣表示。另外，在下式(2) (5)中，例如如Flx那樣末尾為X的附圖標(biāo)記表示推壓力Fl的X成分，如F2y那樣末尾為y的附圖標(biāo)記表示推壓力F2的y成分。Flx= I Fl I cos Δ Θ1 …式(2)-Fly = I Fl I sin Δ Θ1 …式(3)F2x = I F2 I sin Δ Θ2…式(4)-F2y = I F2 I cos Δ Θ2…式(5)按照式(2) (5) ，在軸3的中心O的推壓力Fl及F2的χ方向成分的絕對值IFx I及y方向成分的絕對值I Fy I分別由下式表示。I Fx I = Fix + F2x = I Fl I cos Δ θ I + | F2 I sin Δ θ 2I Fy I = Fly + F2y = I Fl I sin Δ Θ I + | F2 I cos Δ Θ 2根據(jù)式(I)及圖4 (B)所示關(guān)系(Fl < F2)，成為I Fy I > I Fx I，推壓力Fl及F2的合成推壓力在軸3的軸心O作用的方向由圖5所示F表示。另一方面，在電刷5、6的損耗均勻的情況下，由第一扭力彈簧7產(chǎn)生的對第一電刷5的推壓力Fl和由第二扭力彈簧8產(chǎn)生的對第二電刷6的推壓力F2的絕對值相同，推壓力Fl及F2的合成推壓力在軸3的軸心O作用的方向，成為從χ軸、y軸離開相等角度的(分別離開45°的)線E上的方向。螺釘12位于此方向的延長線上。換言之，螺釘12的位置，被設(shè)定在從螺釘12的軸心到向χ軸作出的垂線的足的長度與從螺釘12的軸心到向y軸作出的垂線的足的長度相同的位置，即，被設(shè)定在從一對電刷的軸線離開相等距離的位置。作為上述合成推壓力F的反力，支承板10沿長孔11'朝圖5的箭頭S方向移動。由此，第二扭力彈簧8的撓角Λ Θ 2減少，第一扭力彈簧7的撓角Λ Θ I增加，在獲得了反力的平衡的地方穩(wěn)定。反過來說，推壓力Fl及F2的合成推壓力在軸3的軸心O作用的方向成為從χ軸、y軸離開相等角度的方向。因此，由電刷壓自動調(diào)整機(jī)構(gòu)，以使得由第一扭力彈簧7產(chǎn)生的對第一電刷5的推壓力Fl與由第二扭力彈簧8產(chǎn)生的對第二電刷6的推壓力F2變得均勻的方式進(jìn)行調(diào)整。另外，在圖5的例中，長孔11'在支承板10上在與上述線E交叉的方向形成。在以上的說明中，雖然表示了通過相對于插入了形成在支承板10上的長孔1Γ中的螺釘12使支承板10朝箭頭S方向移動獲得平衡，能夠改變由螺釘12進(jìn)行支承的位置的例，但也可作為其替代方案，在上述實施方式中，通過相對于插入了形成在支承板10上的槽(圓孔)11中對支承板10進(jìn)行樞支的螺釘12使支承板10轉(zhuǎn)動，獲得平衡。圖4 (C)為表不由本實施方式的電刷壓自動調(diào)整機(jī)構(gòu)使第一電刷5及第二電刷6的損耗量均勻化了的狀態(tài)的圖。下面，對本實施方式的換向器電動機(jī)I的作用效果等進(jìn)行說明。在本實施方式的換向器電動機(jī)I中，支承板10，由于為了使由第一扭力彈簧7及第二扭力彈簧8產(chǎn)生的對一對電刷5、6的推壓力分別變得均勻能夠以螺釘12為中心轉(zhuǎn)動地(圖4)或能夠改變由螺釘12進(jìn)行支承的位置(圖5)地構(gòu)成(具有電刷壓自動調(diào)整機(jī)構(gòu))，所以，能夠使得由2個扭力彈簧7、8產(chǎn)生的對一對電刷5、6的推壓力變得均勻，實現(xiàn)靜音化。另外，因為由扭力彈簧7、8產(chǎn)生的推壓力變得均等，一對電刷5、6的損耗量變得沒有差別，所以，能夠提高耐久性。并且，因為支承板10的材質(zhì)為樹脂，在支承板10上分別安裝有2個扭力彈簧7、8，所以，能夠確保一對電刷5、6之間的絕緣性。另外，在本實施方式的換向器電動機(jī)I中，由于支承板10被配置在一對電刷5、6之間，所以，能夠縮短對電刷5、6進(jìn)行推壓的扭力彈簧7、8的另一端的長度，進(jìn)而能夠減小電刷壓自動調(diào)整機(jī)構(gòu)的尺寸。并且，在本實施方式的換向器電動機(jī)I中，螺釘12被固定(安裝)在構(gòu)成封裝外殼的托架20上，從托架20側(cè)插入被形成在支承板10上的槽11中，所以，裝配變得簡單，能夠減少裝配工時。另外，在本實施方式的換向器電動機(jī)I中，由于在支承板10上突設(shè)了插通扭力彈簧7、8的盤繞部的定位突起13、14，所以，即使由上述電刷壓自動調(diào)整機(jī)構(gòu)從電刷5、6作用反力，扭力彈簧7、8也不會翹曲變形，能夠發(fā)揮彈簧本來的功能。另外，在本實施方式中，雖然表示了將支承板10形成為扇形的一構(gòu)件的例，但本發(fā)明不限于此。例如也可由用于分別安裝扭力彈簧7、8的2個構(gòu)件和用于連接這2個構(gòu)件的連接構(gòu)件構(gòu)成，將槽12形成在連接構(gòu)件上。此時，為了確保連接構(gòu)件的強度，也可增大槽形成位置的近旁。因此，用于安裝彈簧的構(gòu)件也不限于板狀的構(gòu)件。并且，在本實施方式中，雖然作為支承構(gòu)件例示了螺釘12，但本發(fā)明不限于此，例如也可為銷狀的構(gòu)件。另外，在本實施方式中，雖然表示了將支承板10 (彈簧安裝構(gòu)件)和螺釘12 (支承構(gòu)件)做成分別的構(gòu)件的例，但也可使彈簧安裝構(gòu)件和支承構(gòu)件為一體，將支承構(gòu)件插入被設(shè)在封裝外殼上或從封裝外殼朝封裝外殼內(nèi)延出的地方或固定在封裝外殼上的別的構(gòu)件上的槽等中進(jìn)行樞支。另外，在本實施方式中，雖然表示了將螺釘12插入槽11中的例，但也可如在圖5中也表示的那樣，使得螺釘貫通槽或長孔。另外，在本實施方式中，雖然表示了將螺釘12配置在支承板10的重心位置的例，但如在圖5中表示的那樣，本發(fā)明不限于此。在這樣的結(jié)構(gòu)中，為了避免支承板的搖動(例如以在圖5所示支承板的右上和左下在紙面方向的高度不同的方式移動)，也可設(shè)置搖動限制構(gòu)件。作為那樣的搖動限制構(gòu)件，也可使用導(dǎo)向構(gòu)件、銷或螺釘狀構(gòu)件。另外，在如本實施方式那樣將螺釘12配置在了支承板10的重心位置的情況下也可根據(jù)需要設(shè)置這樣的搖動限制構(gòu)件。并且，在本實施方式中，雖然作為對電刷5、6進(jìn)行推壓的彈簧例示了扭力彈簧，但本發(fā)明不限于此，例如也可使用板簧、螺旋彈簧。附圖標(biāo)記說明:I換向器電動機(jī)2 外殼3 軸4 鐵心5第一電刷6第二電刷7第一扭力彈簧8第二扭力彈簧

9整流子10支承板11 槽11’ 長孔12 螺釘13定位突起14定位突起15磁鐵(永久磁石)16絕緣層(普拉柯(7° 9 ^))17繞組(線圈)18 導(dǎo)線(存在 a、b)19連接片(存在a、b)20 托架21連接線(存在a、b)22 軸承23 軸承24電刷盒25電刷盒
權(quán)利要求
1.一種換向器電動機(jī)，具備固定在旋轉(zhuǎn)軸上的整流子和與上述整流子的周面滑動接觸的一對電刷,其特征在于: 設(shè)有向上述整流子側(cè)分別推壓上述一對電刷的第一、第二彈簧，分別安裝了上述第一、第二彈簧的彈簧安裝構(gòu)件，和對上述彈簧安裝構(gòu)件進(jìn)行支承的支承構(gòu)件； 上述彈簧安裝構(gòu)件被構(gòu)成為，能夠以上述支承構(gòu)件為中心轉(zhuǎn)動或能夠改變由上述支承構(gòu)件進(jìn)行支承的位置，從而使由上述第一及第二彈簧產(chǎn)生的對上述一對電刷的推壓力分別變得均勻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器電動機(jī)，其特征在于:上述彈簧安裝構(gòu)件被配置在上述一對電刷之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器電動機(jī)，其特征在于:上述支承構(gòu)件被配置在從上述一對電刷各自的軸線離開相等距離的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器電動機(jī)，其特征在于:上述彈簧安裝構(gòu)件樞支在上述支承構(gòu)件上，以上述支承構(gòu)件為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器電動機(jī)，其特征在于:上述支承構(gòu)件為螺釘或銷狀構(gòu)件，在上述彈簧安裝構(gòu)件上形成上述螺釘或銷狀構(gòu)件插入的槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器電動機(jī)，其特征在于:上述彈簧為扭力盤形彈簧，上述扭力盤形彈簧的一端被固定在上述彈簧安裝構(gòu)件上，另一端對上述電刷進(jìn)行推壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器電動機(jī)，其特征在于:上述彈簧安裝構(gòu)件具有插通上述扭力盤形彈簧的盤繞部的突起。
全文摘要
換向器電動機(jī)，具備被固定在軸上的整流子，與整流子的周面滑動接觸的一對電刷，分別向整流子側(cè)推壓一對電刷的第一、第二扭力彈簧，用于分別安裝彈簧的支承板，和對支承板進(jìn)行支承的螺釘。支承板(10)，為了使由彈簧產(chǎn)生的對一對電刷的推壓力分別變得均勻，以螺釘為中心能夠轉(zhuǎn)動或能夠改變由螺釘進(jìn)行支承的位置地構(gòu)成。由此，能夠確保靜音化、提高耐久性并且確保電刷之間的絕緣性。
文檔編號H02K5/14GK103187822SQ20121058477
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者早川幸彥 申請人:立志凱株式會社