直流整流子电动机的制作方法

本发明涉及直流整流子电动机。

本申请基于2015年1月28日提交的日本特愿2015-014441号而主张优先权，将其内容援用于此处。

背景技术：

用于汽车的构成部件等的直流整流子电动机为了给转子的线圈供电而包括整流子(转换器)和按压于整流子的外周面的电刷。整流子和转子的旋转轴设为一体，并和旋转轴一起旋转。电流被从供电源供给到电刷。电刷的顶端部按压于和转子一体旋转的整流子的外周面，从而使电刷和整流子电连接。

电刷相对于旋转的整流子的外周面滑动，因此，电刷的顶端部逐渐磨损。若电刷完全地磨损，则直流整流子电动机不会工作，因此需要在适当的时机更换电刷。

因此，在专利文献1中，公开了这样一个结构：在电刷的基端部设有打击音产生部或滑动音产生部，若电刷发生磨损，则所述打击音产生部或滑动音产生部发出声音。打击音产生部是通过使电刷的基端部比电刷的顶端部侧更细而形成的。在电刷发生磨损、并且电刷在保持电刷的电刷保持架内移动从而和电刷保持架发生撞击时，打击音产生部产生打击音。另外，滑动音产生部由与电刷的基端部不同的材料而形成于电刷的基端部。通过在电刷发生磨损的情况下滑动音产生部在整流子上滑动，从而比起仅电刷和整流子接触时，滑动音更大。

在专利文献1所记载的发明中，能够根据这种结构，检测到电刷的磨损发展而产生的打击音和滑动音，从而更换电刷。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开：2009-124788号公报

发明概要

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1公开的结构中，通过使电刷的基端部比顶端部细而形成打击音产生部，为此，必须对成形电刷的模具进行加工，导致成本上升。

另外，为了形成滑动音产生部，必须准备与电刷的材料不同的材料的部件，这也消耗成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种直流整流子电动机，其能够用简易的结构和更低的成本来检测电刷的磨损。

用于解决技术问题的手段

在本发明的第一方式中，直流整流子电动机包括：定子部，所述定子部具有磁体；转子部，所述转子部被设成在所述定子部内旋转自如，并具有通过通电而产生磁场的线圈；整流子，所述整流子具有以在周向上隔着间隔的方式设于外周面的多个端子部，并和所述转子部一起旋转，实现向所述线圈的通电；电刷，所述电刷被按压于所述整流子而和所述端子部接触，并且支承于所述定子部，所述电刷相对于所述整流子相对旋转；以及猪尾线，所述猪尾线设于所述电刷，并将从外部供给来的电流传递到所述电刷，在所述电刷设有空洞部，所述空洞部沿着所述转子部的旋转轴所延伸的方向延伸。

根据这种结构，当电刷的顶端部相对于整流子相对旋转并滑动时，因设于整流子的表面的端子部的周向的端部和电刷的顶端部的周向的端部抵接而产生声音。然后，电刷通过和端子部滑动而磨损，若空洞部露出在电刷的顶端部，则除了电刷的顶端部和端子部抵接的声音之外，当空洞部的内周面的端缘(整流子侧的端缘)与端子部的周向的端部抵接时，也会产生声音。即，若电刷磨损而使空洞部露出，则因电刷和端子部抵接而产生的接触音的产生次数增加，电刷和端子部滑动时的声音的频率发生变化，因此，能够检测电刷的磨损。

在本发明的第二方式中，也可以在上述第一方式的基础上，所述空洞部的和所述旋转轴所延伸的方向交叉的截面的形状是圆形。

通过钻孔等加工机械，能够在电刷容易地形成空洞部，因此能够抑制成本上升。

在本发明的第三方式中，也可以在上述第一方式的基础上，所述空洞部的和所述旋转轴所延伸的方向交叉的截面的形状是四边形。

电刷的顶端部露出时，两个空洞部的内周面的端缘相对于一个空洞部形成有两个。于是，空洞部的各个端缘和端子部的接触音在每个空洞部产生两次。此处，空洞部的截面为四边形，即使在空洞部刚开始露出时，依然能够确保空洞部的两个端缘彼此的距离。因此，能够容易地听到两次的接触音，能够容易地检测到电刷和端子部滑动时的声音的频率变化。

在本发明的第四方式中，也可以在上述第一至第三方式的基础上，所述空洞部以在所述整流子的周向上隔着间隔的方式设有多个。

通过按这种方式构成，电刷因和端子部滑动而磨损，在空洞部露出于电刷的顶端部时，空洞部的端缘和端子部抵接时的接触音产生的次数增加。由此，电刷和端子部滑动时的声音的频率的变化增大。

根据本发明的第五方式，也可以在上述第一至第四方式的基础上，在所述电刷的和所述整流子相对的一侧的端部的相反侧的端部设有异材部，所述异材部由与形成所述电刷的材料不同的材料形成。

通过按这种方式构成，电刷因和端子部滑动而磨损，若异材部和端子部开始接触，则电刷和端子部滑动时的声音发生变化。也可以由此检测电刷的磨损。

根据本发明的第六方式，也可以在上述第五方式的基础上，所述异材部是所述猪尾线。

不需要准备特别的部件以作为异材部，能够直接使用猪尾线而使电刷和端子部滑动时的声音发生变化。因此，能够抑制材料成本、以及制造成本。

根据本发明的第七方式，也可以在上述第六方式的基础上，在所述猪尾线中，至少所述整流子侧的顶端部被设成沿着所述电刷被朝着所述整流子按压的方向延伸。

即使猪尾线的顶端部和端子部接触而使该顶端部和电刷一起磨损，也能够可靠地实现从猪尾线到电刷的通电。

根据本发明的第八方式，也可以在上述第七方式的基础上，所述空洞部和所述猪尾线的所述顶端部被设成在所述电刷被朝着所述整流子按压的方向上隔着间隔。

电刷磨损时，存在三种状态：空洞部的端缘和端子部接触的状态；猪尾线在其和端子部之间滑动的状态；仅未形成有空洞部的部分的电刷在其和端子部之间滑动的状态。由此，电刷和端子部滑动时的声音的频率在多个阶段发生变化。

发明效果

根据上述直流整流子电动机，通过使用形成有空洞部的电刷，能够用简易的结构和更低的成本来检测电刷的磨损。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的直流整流子电动机的整体结构的剖视图。

图2是从和旋转轴的轴向正交的方向观察第一实施方式的直流整流子电动机的电刷的剖视图。

图3是表示图2所示的电刷磨损后的状态的剖视图。

图4是从和旋转轴的轴向正交的方向观察第一实施方式的变形例的直流整流子电动机的电刷的剖视图。

图5是表示图4所示的电刷磨损后的状态的剖视图。

图6是表示第二实施方式的直流整流子电动机的电刷的侧视图。

图7是表示第二实施方式的电刷的第一变形例的结构的图。

图8是表示第二实施方式的电刷的第二变形例的结构的图。

图9是表示第二实施方式的电刷的第三变形例的结构的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的一实施方式的直流整流子电动机进行说明。

(第一实施方式)

如图1所示，本实施方式的直流整流子电动机10例如在汽车的空调系统中作为鼓风机电动机而使用，所述鼓风机将调和后的空气送入汽车的室内。

直流整流子电动机10包括定子部20和转子部30。

定子部20包括筒状的轭铁21、盖体22、磁体23、电刷单元24。

轭铁21是圆筒状。轭铁21的一端侧作为封闭端21a，轭铁21的另一端侧作为开口的开放端21b。

在封闭端21a的中心部形成有轴插通孔21h。

盖体22呈大致圆板状，并被配置成和轭铁21的开放端21相对。在盖体22的中心部形成有轴插通孔22h。

磁体23固定于轭铁21的内周面21f。磁体23具有沿着轭铁21的内周面21f的圆弧状截面。该磁体23沿着周向以在周向上隔着间隔的方式在轭铁21的内周面21f设有多个。

电刷单元24经由未图示的框架而支承于轭铁21。电刷单元24包括电枢保持架25、电刷26a、电刷弹簧27、弹簧止动件28。

电刷保持架25固定于框架(未图示)。电刷保持架25是大致筒状，并在该电刷保持架25的内部收容有电刷26a以及电刷弹簧27。电刷保持架25相对于轭铁21的中心轴c1在周向上设有多个。各个电刷保持架25相对于轭铁21的中心轴c1被设为放射状。电刷保持架25的内周侧的端部25a以以下方式配置：和后述的整流子34在轭铁21的径向上相对，并沿着轭铁21的周向隔着间隔。

电刷26a由碳形成。电刷26a收容于电刷保持架25内。电刷26a沿着电刷保持架25的轴向c2相对于后述的整流子34进退自如。电刷26a的顶端部26a形成为这样一个楔形状：随着靠近顶端，截面积渐渐变小。

在电刷26a的后端部26b侧设有由铜线等形成的猪尾线(pigtail)29。猪尾线29在电刷26a沿着和电刷保持架25的轴向c2交叉的方向突出，即，猪尾线29朝着轭铁21的封闭端21a延伸，并从电刷26a向外方突出。从电池或发电机等供电源经由供电线对该猪尾线29进行供电。

电刷弹簧27是将电刷26a朝着轭铁21的中心轴c1按压的弹性部件。在电刷保持架25的朝向轭铁21的外周侧的端部安装有弹簧止动件28。电刷弹簧27以压缩状态设于电刷26a和弹簧止动件28之间。

转子部30包括旋转轴31、铁芯32、线圈33、整流子34。

旋转轴31和轭铁21的中心轴c1配置于同轴。旋转轴31的一端部31a经由轴承35a而旋转自如地保持于轴插通孔21h，该轴插通孔21h形成于轭铁21。旋转轴31的另一端部31b经由轴承35b而旋转自如地保持于轴插通孔22h，该轴插通孔22h形成于盖体22。

旋转轴31的一端部31a从轭铁21向外方突出，并和鼓风机风扇(未图示)等连结。

铁芯32配置于轭铁21内，并且是通过沿着旋转轴31所延伸的轴向层叠多块极齿32t而形成的。

在铁芯32的外周部沿着周向的整个范围形成有多个极齿32t。

线圈33是通过在铁芯32的极齿32t卷绕有多根线圈线33c而形成的。线圈线33c的两端33a、33b和整流子34连接。

整流子34设于旋转轴31中的与铁芯32沿旋转轴31的轴向不同的位置。具体而言，整流子34设于轴承35b和铁芯32之间。整流子34呈大致圆筒状，并被设成通过与形成于旋转轴31的外周面的齿槽(spline)31s啮合而和旋转轴31一体地旋转。

如图2所示，在整流子34的外周面以在周向上隔着间隔的方式设有数块端子部34t。各端子部34t被设成比整流子34的外周面34f略微向外周侧突出。

在这种直流整流子电动机10中，将和供电源连接的供电线(未图示)连接到猪尾线29，并从供电源(未图示)供给电流。这样的话，电流从猪尾线29流过电刷26a，并经由供电刷26a的顶端部滑动的整流子34的端子部34t而朝线圈33供给。通过在线圈33中产生的磁场和定子部20的磁体23的磁场的相互作用，驱动直流整流子电动机10的转子部30旋转。

在上述直流整流子电动机10的电刷26a形成有贯通孔(空洞部)51。贯通孔51的和中心轴c1正交的截面的形状呈圆形(在本实施方式中是正圆形)。另外，可以将贯通孔51以在和轭铁21的中心轴c1平行的方向上连续的方式形成于电刷26a。并且，最好将贯通孔51沿着整流子34的周向以隔开间隔的方式形成有数个。在本实施方式中，贯通孔51在各个电刷26a各形成三个。

贯通孔51只要沿着轭铁21的中心轴c1的方向而形成就可以，不必和中心轴c1平行，也可以形成在相对中心轴c1的方向倾斜的方向上。另外，各贯通孔51彼此也可以形成于从整流子34的径向上偏离的位置。另外，贯通孔51也可以相对于一个电刷26a仅形成一个。

这种电刷26a在和旋转轴31一体旋转的整流子34的外周面滑动，从而使顶端部26a磨损。若电刷26a磨损，则电刷26a的全长变短，但电刷26a利用电刷弹簧27而被按压到顶端部26a侧，从而电刷26a在电刷保持架25内被逐渐地压出到整流子34侧。

当由电刷弹簧27按压的电刷26a的顶端部26a和整流子34的端子部34t的角部34s(周向的端部)接触时，电刷26a发出声音。因此，在旋转轴31以一定的旋转速度旋转时，电刷26a和整流子34的端子部34t的接触音周期性地产生。

如图3所示，电刷26a的磨损进行，贯通孔51露出，则电刷26a的贯通孔51的端部51s(内周面的端缘)也和整流子34的端子部34t接触。由此，在旋转轴31旋转一次的期间，电刷26a和整流子34的端子部34t接触的次数增加。于是，电刷26a和端子部34t的滑动音的频率提高。

在电刷26a的磨损按照这种方式发展的情况下，使用者能够通过检测到直流整流子电动机10所产生的声音的频率变高而在适当的时机对直流整流子电动机10进行维护。

此处，贯通孔51的截面形状是圆形，因此，能够抑制以下情况：在如后述那样电刷26a磨损从而贯通孔51的部分在其和端子部34t之间滑动时，因电刷26a按压于整流子34所产生的应力而以贯通孔51的内周面为基点产生裂缝等。

而且，贯通孔51的截面形状为圆形，因此，能够容易地用钻孔等加工机械在电刷26a形成贯通孔51，从而能够抑制成本上升。

因此，能够用更低的成本可靠地检测电刷26a的磨损。

另外，贯通孔51以在整流子34的周向上隔着间隔的方式在整流子34的外周侧形成有多个。通过这种方式构成，从而在贯通孔51露出于电刷26a的顶端部26a时，电刷26a的贯通孔51的端部51s和端子部34t抵接时的接触音所产生的次数变多。由此，电刷26a和端子部34t滑动时的声音的频率的变化变大。其结果是，能够充分地检测电刷26a的磨损。

此处，在本实施方式中，能够使贯通孔51的截面形状为圆形、四边形、其他的多边形等。在图4以及图5中，表示贯通孔51的截面形状为四边形的情况，具体而言，表示以下情况：从中心轴c1的方向观察，四边形的相对的两条边和轴向c2平行，并且另外的相对的两条边和轴向c2正交。

该情况下，当贯通孔51露出于电刷26a的顶端部时，即使在贯通孔51刚开始露出时，和截面为圆形的情况相比，依然能够将贯通孔51的两个端部51s的距离确保得较大。因此，能够容易地听到在端部51s的两次的接触音，能够容易地检测到电刷26a和端子部34t滑动时的声音的频率变化。

(第二实施方式)

接着，对本发明的直流整流子电动机的第二实施方式进行说明。在以下说明的第二实施方式中，仅电刷26b的结构和第一实施方式不同，因此，对和第一实施方式相同的部分标注相同的符号来说明，并且省略重复说明。

图6是表示上述直流整流子电动机的第二实施方式中的电刷的结构的示意图。

如图6所示，本实施方式中的直流整流子电动机10所包括的电刷26b和上述第一实施方式所示的电刷26a一样由碳构成。

在电刷26b形成有贯通孔51。优选的是，和第一实施方式一样，贯通孔51以隔着间隔的方式沿着整流子34的周向形成多个。

另外，能够使贯通孔51的截面形状为圆形、四边形、其他的多边形等。

在电刷26b的后端部26b侧设有由铜线等形成的猪尾线(异材部)60。猪尾线60沿着电刷保持架25的轴向c2延伸。猪尾线60的一端60a埋入电刷26b内，猪尾线60的另一端60b从电刷26b的后端部26b突出。此处，猪尾线60的一端60a相对于贯通孔以隔着间隔的方式位于远离整流子34的一侧。从电池或发电机等供电源经由供电线对该猪尾线60进行供电。

在这种电刷26b中，顶端部26a在其与和旋转轴31一体旋转的端子部34t之间滑动，从而使顶端部26a磨损。

电刷26b的磨损进行，贯通孔51露出，则电刷26b的贯通孔51的端部51s(参照图3)也和整流子34的端子部34t接触，由此，电刷26b和端子部34t的滑动音的频率提高。

电刷26b的磨损进一步进行，超过电刷26b的形成有贯通孔51的部分，则再次仅电刷26b的未形成有贯通孔51的部分和整流子34的端子部34t接触。由此，电刷26b和端子部34t的滑动音的频率降低。

若电刷26b的磨损进一步进行，使猪尾线60的一端60a和端子部34t开始接触，则由于猪尾线60由比电刷26b更硬质的材料形成，因此，电刷26b和端子部34t的滑动音的频率提高。

在电刷26b的磨损按照这种方式发展的情况下，使用者能够通过检测到由直流整流子电动机10所产生的声音的频率变化而在适当的时机对直流整流子电动机10进行维护。

因此，根据上述的第二实施方式的直流整流子电动机10，和上述第一实施方式一样，若电刷26b磨损从而使贯通孔51露出，则电刷26b和端子部34t滑动时的声音的频率发生变化，因此，能够检测电刷26b的磨损。

另外，通过在和整流子34相对的一侧的顶端部26a的相反侧的后端部26b设置猪尾线60，以作为由和形成电刷26b的材料不同的材料形成的异材部，从而能够检测电刷26b的磨损。由此，能够充分地检测电刷26b的磨损。

另外，通过使用猪尾线60，不需要准备特别的部件以作为异材部，从而能够抑制材料成本。

猪尾线60沿轴向c2延伸，该轴向c2是电刷26b被朝着整流子34的外周面按压的方向。根据这种结构，即使猪尾线60和端子部34t接触而使猪尾线60和电刷26b一起磨损，也能可靠地实现从猪尾线60朝电刷26b的通电。

并且，在直流整流子电动机10中，贯通孔51和猪尾线60的一端60a被设成在轴向c2上隔着间隔。由此，当电刷26b磨损时，存在三种状态：贯通孔51的端部51s和端子部34t接触的状态；仅未形成有贯通孔51的部分的电刷26b在其和端子部34t之间滑动的状态；猪尾线60在其和端子部34t之间滑动的状态。由此，电刷26b和端子部34t滑动时的声音的频率在多个阶段发生变化。

这样，利用本实施方式的直流整流子电动机10，能够充分地检测电刷26b的磨损。

此处，在第二实施方式中，使猪尾线60沿电刷保持架25的轴向c2延伸，但并不限于此。

图7是表示上述第二实施方式的电刷的第一变形例的结构的图。

如图7所示，猪尾线(异材部)70也可以是：例如被折成l字形，猪尾线70的一端70a沿着电刷保持架25的轴向c2延伸并被埋入电刷26b内，猪尾线70的另一端70b在和电刷保持架25的轴向c2正交的方向上延伸，并从电刷保持架25向外方突出。

另外，图8是表示上述第二实施方式的电刷的第二变形例的结构的图。

如该图8所示，作为和猪尾线29不同的部件的异材部80，也可以将由与形成电刷26b的材料不同的材料形成的部件从和整流子34相对的一侧的相反侧的端部埋入至电刷26b内。在图8的例子中，异材部80在电刷26b中的沿中心轴c1的方向的大致中央位置被插入至电刷26b内。

另外，图9是表示上述第二实施方式的电刷的第三变形例的结构的图。

如该图9所示，作为和猪尾线29不同的部件的异材部90，将由与形成电刷26c的材料不同的材料形成的部件从和整流子34相对的一侧的相反侧的端部安装于电刷26c。

本发明并不限定于上述实施方式，而是包含在不脱离本发明的主旨的范围内对上述实施方式中施加各种变更的情况。即，以实施方式所举出的具体形状或结构等只不过是一个例子，能够进行适当变更。

例如，在上述各实施方式以及它们的变形例中，作为空洞部而形成了贯通孔51，但也可以不是贯通孔51，而是将不贯通电刷26a、26b、26c的凹部作为空洞部。

例如，关于直流整流子电动机10的整体的结构，也可以是任何结构。

并且，直流整流子电动机10的用途可以是任何用途。

另外，上述实施方式以及各变形例的结构可以适当地组合。

产业中的可能利用

根据上述的直流整流子电动机，通过使用形成有空洞部的电刷，能够用简易的结构和更低的成本来检测电刷的磨损。

符号说明

10直流整流子电动机

20定子部

21轭铁

21a封闭端

21b开放端

21f内周面

21h轴插通孔

22盖体

22h轴插通孔

23磁体

24电刷单元

25电刷保持架

25a端部

26a、26b、26c电刷

26a顶端部

26b后端部

27电刷弹簧

28弹簧止动件

29猪尾线

30转子部

31旋转轴

31a一端部

31b另一端部

31s齿槽

32铁芯

32t极齿

33线圈

33c线圈线

34整流子

34f外周面

34s角部

34t端子部

35a轴承

35b轴承

51贯通孔(空洞部)

51s端部

60猪尾线(异材部)

60a一端

60b另一端

70猪尾线(异材部)

70a一端

70b另一端

80异材部

90异材部

c1中心轴

c2轴向

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种直流整流子电动机，其特征在于，包括：

定子部，所述定子部具有磁体；

转子部，所述转子部被设成在所述定子部内旋转自如，并具有通过通电而产生磁场的线圈；

整流子，所述整流子具有以在周向上隔着间隔的方式设于外周面的多个端子部，并和所述转子部一起旋转，实现向所述线圈的通电；

电刷，所述电刷被按压于所述整流子而和所述端子部接触，并且支承于所述定子部，所述电刷相对于所述整流子相对旋转；以及

猪尾线，所述猪尾线设于所述电刷，并将从外部供给来的电流传递到所述电刷，

在所述电刷设有空洞部，所述空洞部沿着所述转子部的旋转轴所延伸的方向延伸，

在所述电刷的和所述整流子相对的一侧的端部的相反侧的端部设有异材部，所述异材部由与形成所述电刷的材料不同的材料形成，

所述空洞部和所述异材部沿着所述电刷被朝所述整流子按压的方向以隔着间隔的方式设置。

2.如权利要求1所述的直流整流子电动机，其特征在于，

所述空洞部的和所述旋转轴所延伸的方向交叉的截面的形状是圆形。

3.如权利要求1所述的直流整流子电动机，其特征在于，

所述空洞部的和所述旋转轴所延伸的方向交叉的截面的形状是四边形。

4.如权利要求1至3中任一项所述的直流整流子电动机，其特征在于，

所述空洞部以在所述整流子的周向上隔着间隔的方式设有多个。

5.(删除)

6.(修改后)如权利要求1所述的直流整流子电动机，其特征在于，

所述异材部是所述猪尾线。

7.如权利要求6所述的直流整流子电动机，其特征在于，

在所述猪尾线中，至少所述整流子侧的顶端部被设成沿着所述电刷被朝着所述整流子按压的方向延伸。

8.如权利要求7所述的直流整流子电动机，其特征在于，

所述空洞部和所述猪尾线的所述顶端部被设成在所述电刷被朝着所述整流子按压的方向上隔着间隔。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

对权利要求书的“权利要求1”进行修改。即，在修改前的“权利要求1”中追加“在所述电刷的和所述整流子相对的一侧的端部的相反侧的端部设有异材部，所述异材部由与形成所述电刷的材料不同的材料形成，所述空洞部和所述异材部沿着所述电刷被朝所述整流子按压的方向以隔着间隔的方式设置”这样的记载。在本修改中追加的内容记载于申请时的“权利要求5”及申请时的说明书的段落[0062]。另外，伴随着“权利要求1”的上述修改，删除“权利要求5”，并使“权利要求6”从属于“权利要求1”。