换向器及换向器电动机的制作方法

本公开涉及换向器及具备该换向器的换向器电动机。

背景技术：

一直以来，在家用吸尘器等电气设备中搭载有具备换向器的换向器电动机。作为这样的换向器，可列举出图5所示的专利文献1的换向器800或图6所示的专利文献2的换向器900。

近年来，对于电气设备的节能化的要求逐渐提高。作为用于满足该要求的方法之一，考虑了提高换向器电动机的效率的方法。为了实现效率的提高，研究了抑制换向器电动机的损耗的方法。

作为换向器电动机的损耗的一个原因，例如可列举出铜损。铜损产生于与换向器800、900的绕组连接部801、901连接的绕组。作为抑制该铜损的产生的方法，考虑了增大绕组的线径而减小绕组的电阻值的方法。因此，换向器800、900成为绕组连接部801、901自电刷滑动部802、902向外侧弯折的构造。通过设为这样的构造，能够增大绕组连接部801、901的外径w1而增大绕组连接部801、901的相邻的钩811a、911a间的距离。由此，能够在钩811a、911a卷绕线径较大的绕组。其结果，能够减小绕组的电阻值而抑制铜损的产生。

另外，作为换向器电动机的损耗的另一主要原因，可列举出电刷滑动接触损耗。电刷滑动接触损耗是因供电电刷与换向器800、900之间的接触摩擦而产生的。作为抑制该电刷滑动接触损耗的产生的方法，考虑了降低电刷滑动部802、902的与供电电刷接触的接触面814、914的周向速度而减小接触摩擦的方法。因此，换向器800、900成为电刷滑动部802、902的外径w2比绕组连接部801、901的外径w1小的构造。通过设为这样的构造，能够降低电刷滑动部802、902的与供电电刷接触的接触面814、914的周向速度。其结果，能够减小接触摩擦而抑制电刷滑动接触损耗的产生。

另外，在换向器800、900中，在换向片810、910的构成电刷滑动部802、902的部分812、912设有锚固部817、917。另外，在换向器800中，在换向片810的构成绕组连接部801的部分811也设有锚固部817。通过设置上述的锚固部817、917，从而提高换向片810、910与支承构件820、920之间的接合强度。

然而，若在换向片810、910设置锚固部817、917，则换向片810、910的壁厚增大。因此，在换向器800、900旋转时作用于换向片810、910的离心力增大。另外，若在换向片810、910设置锚固部817、917，则换向片810、910的形状变得复杂。因此，换向器800、900的成本提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-322206号公报

专利文献2：日本特开平9-182383号公报

技术实现要素：

本公开的目的在于，提供换向片与支承构件之间的接合强度较高的换向器及具备该换向器的换向器电动机。

本公开的换向器包括：换向片，其构成绕组连接部和电刷滑动部；以及支承构件，其以与换向片接触的状态支承换向片。在换向片的与支承构件接触的接触面的至少局部形成有侵蚀层，该侵蚀层具有供树脂进入换向片而形成的侵蚀部且该侵蚀层的深度大于0μm且为10μm以下。

本公开的换向器电动机具备上述换向器。

本公开的换向器及换向器电动机的换向片与支承构件之间的接合强度较高。

附图说明

图1是表示实施方式的换向器的半剖视图。

图2是具备实施方式的换向器电动机的电动鼓风机的示意图。

图3是实施方式的换向器电动机的电枢的立体图。

图4是表示变形例的换向器的半剖视图。

图5是表示以往例的换向器的半剖视图。

图6是表示另一以往例的换向器的半剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图，说明本公开的换向器及换向器电动机的实施方式。提供说明的目的是使本领域技术人员充分地理解本公开，意图并非由此限定权利要求书所记载的主题。

此外，有时省略过于详细的说明。例如，有时省略已经众所周知的事项的详细的说明和对于实质上相同的结构的重复说明。其目的在于，避免说明变得过于冗长，使本领域技术人员容易理解。

以下，举出搭载于家用吸尘器的换向器电动机的换向器为例进行说明。换向器电动机的结构中的除了涉及换向器的结构以外的结构与以往相同。因而，仅对换向器电动机中的涉及换向器的结构进行说明，省略对于除了换向器以外的结构的说明。

[实施方式]

以下，使用附图，详细地说明本公开的换向器的结构。

(换向器的概略结构)

图1是表示实施方式的换向器的半剖视图。如图1所示，实施方式的换向器100包括多个换向片110和用于支承上述的换向片110的支承构件120。

各换向片110实质上是长条状的导电体，由铜等金属形成。各换向片110在一端侧具有竖片部分111并在另一端侧具有平坦部分112。并且，在各竖片部分111形成有供绕组(未图示)卷绕的钩111a。

支承构件120实质上是圆筒状的绝缘体，由绝缘性树脂等绝缘性材料形成。支承构件120在其外周面支承多个换向片110。

多个换向片110以整体上形成为筒状的方式并列配置于支承构件120的外周面。各换向片110的竖片部分111全部朝向相同的方向。利用上述的竖片部分111构成换向器100的绕组连接部101。即，绕组连接部101是多个竖片部分111的集合体。另一方面，各换向片110的平坦部分112也全部朝向相同的方向。利用上述的平坦部分112构成换向器100的电刷滑动部102。即，电刷滑动部102是多个平坦部分112的集合体。

绕组连接部101的外径与电刷滑动部102的外径不同。具体而言，绕组连接部101的外径w1比电刷滑动部102的外径w2大。由此，能够卷绕线径较大的绕组。另外，更优选的是，绕组连接部101的外径w1为电刷滑动部102的外径w2的120％以上。由此，更易于在钩111a卷绕线径较大的绕组。并且，更优选的是，绕组连接部101的外径w1为电刷滑动部102的外径w2的150％以下。由此，能够防止绕组连接部101的外径w1过度增大。其结果，能够将在换向器100旋转时作用于换向片110的离心力抑制得较小。

绕组连接部101的外径w1根据卷绕于钩111a的绕组的线径来决定。电刷滑动部102的外径w2根据换向片110的片数、换向片110的宽度以及供电电刷(未图示)的宽度来决定。

在各换向片110中，构成绕组连接部101的竖片部分111与构成电刷滑动部102的平坦部分112之间的中间部分113弯折为台阶状。由此，实现绕组连接部101的外径w1比电刷滑动部102的外径w2大的结构。

此外，对于中间部分113弯折为台阶状的多个换向片110而言，例如能够通过对以使要成为绕组连接部101的部分的外径与要成为电刷滑动部102的部分的外径不同的方式进行拉深加工而得到的圆筒形的金属构件进一步进行加工而制成。另外，也能够通过将各换向片110的中间部分113分别单独地弯折为台阶状而制成。

在各换向片110中，平坦部分112的壁厚处于竖片部分111的壁厚的100％以上且110％以下的范围内。若平坦部分112的壁厚处于竖片部分111的壁厚的100％以上且110％以下的范围内，则能够进一步减小电刷滑动部102的外径w2。由此，能够降低电刷滑动部102的与供电电刷接触的接触面114的周向速度。其结果，能够减小接触摩擦而抑制电刷滑动接触损耗的产生。

在各换向片110的与支承构件120接触的接触面115，遍布换向器100的整周地形成有侵蚀层117，该侵蚀层117具有雾凇状的侵蚀部116且该侵蚀层117的深度大于0μm且为10μm以下。通过遍布换向器100的整周地形成侵蚀层117，能够进一步提高各换向片110与支承构件120之间的接合强度。另外，也能够比较容易地形成侵蚀层117。此外，侵蚀层117也可以不遍布换向器100的整周地形成，也可以形成于周向上的局部。侵蚀层117能够通过实施酸性蚀刻而形成。若将侵蚀层117的深度设为大于0μm且为10μm以下的范围，则能够在保持强度的状态下形成侵蚀层117。

也就是说，在形成侵蚀层117的情况下，通过蚀刻将构成换向片110的部分自接触面115逐渐去除。换向片110的被去除的部分发展为雾凇状。由此，在使侵蚀层117发展得较深的情况下，换向片110的被去除的部分的开口部分也变宽。若换向片110的开口部分变得过宽，则侵蚀层117无法保持雾凇状而成为单纯的孔。无法期待形成有孔的换向片110具有像适当地形成的侵蚀层117那样的保持力。

作为支承构件120的材料的树脂121复杂地进入侵蚀层117的侵蚀部116内。侵蚀部116是指换向片110的供树脂121进入的部分。侵蚀层117是指换向片110内的形成有侵蚀部116的层。通过使树脂121进入侵蚀部116内，从而使各换向片110与支承构件120以较高的接合强度接合在一起。因此，不需要在各换向片110设置锚固部，也不会因锚固部而增大各换向片110的竖片部分111和平坦部分112的壁厚。因而，能够将在换向器100旋转时作用于换向片110的离心力抑制得较小。另外，各换向片110的形状不会变得复杂。因此，也能够抑制换向器100的成本提高。

以上那样的换向器100例如能够如以下那样进行制造。

首先，准备以使要成为绕组连接部101的部分的外径与要成为电刷滑动部102的部分的外径不同的方式进行拉深加工而得到的圆筒形的金属构件。

在将该金属构件投入模具前，对换向片110的要成为与支承构件120接触的接触面115的部分的整体实施用于形成具有雾凇状的侵蚀部116的侵蚀层117的处理。具体而言，将换向片110浸泡于化学蚀刻剂。在浸泡于化学蚀刻剂的换向片110的表面发生因化学蚀刻剂而导致的侵蚀，因此生成微小空间。将利用化学蚀刻剂适当地变粗糙的微小空间称为侵蚀部116。侵蚀部116的形状也可以是“树枝状”。

之后，将金属构件投入模具，利用树脂进行模制加工。此时，固化前的树脂121复杂地进入侵蚀层117的侵蚀部116内。由此，将各换向片110与支承构件120接合在一起，完成实施方式的换向器100。

对于实施方式的换向器100而言，通过使固化前的树脂121复杂地进入侵蚀层117的侵蚀部116内，从而将各换向片110与支承构件120接合在一起。因此，即使不在各换向片110设置锚固部，也能够使各换向片110与支承构件120以较高的接合强度接合在一起。

此外，也可以设为在换向片110形成侵蚀层117并且也设置锚固部的结构。在该情况下也是，能够提高各换向片110与支承构件120之间的接合强度，因此例如能够缩小锚固部或减少锚固部的数量。

(换向器电动机)

图2是具备实施方式的换向器电动机的电动鼓风机1的示意图。如图2所示，在电动鼓风机1中，在一个方向封闭而与该方向相反的方向开口的圆筒状的框架2内设有换向器电动机。换向器电动机由励磁3和电枢4形成。励磁3包括励磁铁芯5和励磁绕组6，该励磁铁芯5呈方形筒状且在其筒内形成有相对的一对凸极，该励磁绕组6卷绕于凸极。电枢4以被该凸极夹持的方式旋转自如地设于筒内。

图3是实施方式的换向器电动机的电枢4的立体图。如图3所示，电枢4具有电枢铁芯21、电枢绕组22、换向器100以及旋转轴9。

如上所述，本实施方式的换向器100包括换向片110和支承构件120，该换向片110构成绕组连接部101和电刷滑动部102，该支承构件120以与换向片110接触的状态支承换向片110。在换向片110的与支承构件120接触的接触面115的至少局部形成有侵蚀层117，该侵蚀层117具有供树脂进入换向片110而形成的侵蚀部116且该侵蚀层117的深度大于0μm且为10μm以下。

由此，换向片110与支承构件120之间的接合强度较高。

另外，优选的是，侵蚀部116的形状为雾凇状。

另外，优选的是，绕组连接部101的外径与电刷滑动部102的外径不同。

另外，优选的是，绕组连接部101的外径为电刷滑动部102的外径的120％以上且150％以下。

另外，优选的是，在换向片110中，构成绕组连接部101的部分与构成电刷滑动部102的部分之间的中间部分113弯折为台阶状。

另外，也可以是，换向片110是通过对以使绕组连接部101的外径与电刷滑动部102的外径不同的方式进行拉深加工而得到的圆筒形的构件进一步进行加工而形成的。

另外，优选的是，在换向片110中，构成电刷滑动部102的部分的壁厚为构成绕组连接部101的部分的壁厚的100％以上且110％以下。

另外，也可以是，本实施方式的换向器电动机具备换向器100。

(变形例)

图4是表示变形例的换向器的半剖视图。如图4所示，在变形例的换向器200中，各换向片210的与支承构件220接触的接触面215设为凹凸形状。在这一点上，变形例的换向器200与上述实施方式的换向器100不同。其他的结构基本上与上述实施方式的换向器100实质上相同。因而，仅对上述不同点详细地说明，对其他的结构简略地说明或省略说明。

变形例的换向器200包括多个换向片210和用于支承上述的换向片210的支承构件220。各换向片210具有竖片部分211、平坦部分212、中间部分213以及与供电电刷接触的接触面214。在各竖片部分211形成有供绕组(未图示)卷绕的钩211a。并且，绕组连接部201的外径比电刷滑动部202的外径小。

在各换向片210中，作为与支承构件220接触的接触面215的局部的平坦部分212的表面设为凹凸形状。另外，在各换向片210中，在与支承构件220接触的接触面215的整体形成有具有雾凇状的侵蚀部(未图示)的侵蚀层217。由此，在设为凹凸形状的范围内，各换向片210与支承构件220之间的接触面积增大，因此能够扩大形成有侵蚀层217的范围。因而，能够进一步提高各换向片210与支承构件220之间的接合强度。

另外，凹凸形状不限于平坦部分212的表面，也可以设于竖片部分211的表面，也可以设于中间部分213的表面，也可以设于与支承构件220接触的接触面215的整体。

产业上的可利用性

本公开的换向器及换向器电动机能够广泛地应用于家用吸尘器等电气设备。

附图标记说明

1、电动鼓风机；2、框架；3、励磁；4、电枢；5、励磁铁芯；6、励磁绕组；9、旋转轴；21、电枢铁芯；22、电枢绕组；100、200、换向器；101、201、绕组连接部；102、202、电刷滑动部；110、210、换向片；111、211、竖片部分；111a、211a、钩；112、212、平坦部分；113、213、中间部分；114、214、接触面；115、215、接触面；116、侵蚀部；117、217、侵蚀层；120、220、支承构件；121、树脂；w1、绕组连接部的外径；w2、电刷滑动部的外径。