本发明有关有刷小型直流电动机。 传统的有刷小型直流电动机,例如,如日本专利实开昭64-54754号公报,即后述图14所示那样的构造。
在后述图14中,71为形成杯状的定子壳体,在相当此定子壳体71底部的中央,形成贯穿此底部的圆筒状部71b。将第1轴承80固定在此圆筒状部分71b的内周面上。
此外,通过铆接或压入方式将侧板73固定在定子壳体的开放端(图示上侧)。
通过螺纹或树脂成型将树脂制电刷保持体74固定在此侧板73的内侧。
在此电刷保持体74的中央部形成袋状,且向外方(侧板73一侧)伸出的圆筒状部74a。将第2轴承81固定在此圆筒状部74a的内周面上。将电枢76的回转轴82自由回转地支承在第1轴承80和第2轴承81内。电枢76包含嵌装固定在回转轴82上的卷绕着线圈83的电枢铁芯84和整流子组件85。将环状磁铁72固定在杯状定子壳体71的内周面上,且按规定间隔,配置于电枢铁芯84外周面相对地位置。使在电刷75的顶端形成的滑动接触部75b和整流子组件85的周面滑动接触。将电刷75的基部固定在电刷保持体74上,此外,在电刷保持体74上形成伸出部74a,使电刷75的端子部75a嵌入孔内,通过使伸出部74a产生热变形形成焊接而使位置固定。在定子壳体71上形成窗孔71a,使电刷端子部75a向外面伸出。此外将套杯86嵌合在电枢铁芯84下侧的回转轴82上。
在上述电枢铁芯84上,使电刷75的端子75a和未图示的电源相连、安装和此电刷75的滑动接触部75b相压接的整流子85,经电刷75供电,当切换流经线圈83的电流方向和相位时,有刷小型直流电动机即回转驱动。
在上述传统有刷小型直流电动机构造中,由于在回转轴和第1、第2轴承间存在间隙,因此间隙的存在,相应地使沿径向易产生松动,此松动成为电动机进行驱动时形成电动机噪音的主要原因。
此外,当为了防止产生此电动机噪音而使此松动变少时,又产生使回转轴和第1,第2轴承形成面接触,而使回转阻力变大的问题。
然而,使用圆筒状整流子组件的有刷小型直流电动机,在噪音和电动机可靠性方面已有定论,然而,将整流子组件形成圆筒状,需要一定的轴向空间。
此外,为了使此有刷小型直流电动机使用的电刷能压接整流子组件,其间隔比整流子组件的宽(直径)方向窄。
因此,电动机的组装成为要将整流子插入间隔窄的电刷间的作业,因而存在组装方面的问题。
另外,应用圆板状整流子组件的有刷小型直流电动机,虽然不出现轴向空间或组装上的问题,然而存在和圆筒状整流子组件相比,使径向体积变大的问题。
因此,本发明目的在于提供能防止回转轴和第1,第2轴承间的松动,使电动机噪音减低,且组装性优良的电动机制作。
对附图的简单说明
图1为表示本发明第1实施例有刷小型直流电动机侧视剖面图,
图2为图1所示电动机俯视图,
图3为表示本发明主要部件电枢(整流子)的立体图,
图4为表示本发明第2实施例有刷小型直流电动机侧视剖面图,
图5为表示本发明第2实施例主要部件轴和轴承部件接触状态的放大剖面图,
图6为表示本发明第2实施例主要部件轴和轴承部件变形例的放大剖面图,
图7为表示本发明第3实施例有刷小型直流电动机侧视剖面图,
图8为表示本发明第4实施例电动风琴的俯视图,
图9为沿图8中A-A线剖面图,
图10为仅表示电动风琴框的剖面图,
图11-1为表示本发明第5实施例电动风琴的俯视图,
图11-2为沿图11-1的A-A线剖面图,
图12-1为表示本发明第6实施例电动风琴的俯视图,
图12-2为沿图12-1的A-A线剖面图,
图13-1为表示本发明第7实施例电动风琴的俯视图,
图13-2为沿图13-1的A-A线的剖面图,
图14为传统有刷小型直流电动机侧视剖面图。
以下,参照附图对本发明第1实施例进行说明。
图1中,1表示有刷小型直流电动机,在此有刷小型直流电动机1的第1定子壳体2内安装着电枢30(3,10)和定子部4,且用作为第2定子壳体的盖子5进行封闭。
将转子部分3和整流子组件10嵌合在回转轴11上构成电枢30。转子部分3包含转子铁芯7,绝缘层14以及线圈15。转子铁芯7是由多层具有优良磁性的硅铜板层叠构成,如图2,图3所示,在转子铁芯7的中心形成环部70,在环部70的中心形成孔71,此外,从环部70呈辐射形延伸形成多个伸出极72。
在第1实施例中,如图2-3所示,沿三个方向形成伸出极72,形成的伸出极72可不限于此数目。
此外,分别在各伸出极72的顶端形成沿圆弧状展开的伞部73,以及在这些伞部73和环部70间分别形成其宽度比伞部73的宽度窄的肋部74。
在各肋部74上,隔着绝缘层14绕上规定匝数的线圈15,形成绝缘层14是为了防止在各伸出极72的表面和各线圈15间通过转子铁芯造成短路而不发挥电动机功能(例如,不能驱动等)。整流子组件10包含保持体8和整流子9。此外,在第1定子壳体2的底部2a上形成向上方伸出的轴承部6,将回转轴11可自由回转地支承在此轴承部6上形成的轴孔6a内,使其自由端11a从底部2a伸出在第1定子壳体2的外面。另外,将支承整流子9的整流子保持架8的凸出部8a嵌入转子铁芯7的环部70的孔部71内。凸出部8a通过垫片18和轴承部6的上面接触。在凸出部8a上形成有底孔8b,将回转轴11的基端11b压入此有底孔8b内,形成使整流子保持体8和回转轴11一起回转。
如图2-3所示,在整流子保持体8上形成具有圆锥形状的圆锥部8c,把由具有其顶点位于回转轴11的回转轴线上的由圆锥体片群组成的整流子9插入成型在圆锥部8b上。整流子9能将流经线圈15的电流方向进行转换,在第1实施例中,使用未图示的刀具切割形成槽20,使其被分割成三片。使一对电刷16和整流子9的表面9a接触。使一对电刷16的各一端和未图示的电源连接,将其另一端支承在固定于盖子5内侧的支承部件21上。
一对电刷16用于把电流从未图示的电源送至整流子9,将其插入在具有和整流子9的圆锥表面9a同样倾斜的、用绝缘材料形成的支承部件21上。据此,当将盖子5安装在第1定子壳体2上时,使一对电刷16和整流子9接触,且同时向整流子9施加一定的压力。此外,在整流子9的外周,各自一体地形成从整流子保持体8向半径方向,且沿三方向延伸的三根电极端子17,使各电极端子17和按规定匝数卷绕在上述转子铁芯7上的线圈15电气相连。另外,在转子铁芯7的周围,通过作为定子4的轭铁13,将圆弧状的磁铁12设置在第1定子壳体2上。定子部分4由固定在第1定子壳体2上的轭铁13和磁铁12组成。将定子部分4布置成相对回转轴11同轴线,且在磁铁12和转子铁芯7之间设置规定的空气间隙d。
此外,如图1所示,在使位于转子铁芯7的回转轴方向的中心面Z和位于磁铁12的沿回转方向的空隙磁通密度最大的磁力中心面Z′的位置沿回转轴方向拉开的状态,也就是在图1中,使磁力中心面Z′位于中心面Z的上方。据此,使转子铁芯7因磁铁12的磁性吸力经常具有朝向箭头P方向运动的趋势,极力使回转轴11和轴承部6间的间隙得到控制,能使电动机顺利回转,此外,还能减低电动机噪音。
此外,由于上述朝向箭头P方向的磁性吸力,在电动机回转时,也具有足够强度,不受回转离心力等的影响。极力控制回转轴11和轴承部分6之间的间隙,因此能使电动机回转顺利进行。此外,在转子部分3,因磁铁12的磁性吸力作用,使转子部分3朝箭头P方向,就是朝第1定子壳体2的上方,离开垫片18进行回转。此外,19表示卡环。
现对上述构成的有刷小型直流电动机动作进行说明。
当使未图示的电源接通,电流通过一对电刷16,整流子9流入线圈15,而使转子铁芯磁化。
此时,使流入线圈15的电流方向和相同整流子9进行切换,从而使形成的磁极也随时变化,用和磁铁12的磁场相排斥的力使转子部分3回转,随着使回转轴11回转。
这样,由于把顶点位于回转轴11的轴中心线上,形成为圆锥状的整流子9配置在整流子保持体8的圆锥部8c上,在整流子保持体8的凸出部8a上形成为支承回转轴11的有底孔8b,能减少相对整流子9的轴方向的占有空间,从而能使有刷小型直流电动机1达到偏平化。
此外,由于将整流子9形成圆锥状,能使在其表面9a上形成槽20时的刀具避让角减少,由于能抑制整流子9的径向扩大,因此能使该整流子圆周速度降低的同时,能确保电刷16和整流子9的接触面。
也就是传统的整流子组件为圆筒状或圆板状,是按照极数,用刀具等在此整流子组件的表面上,形成槽进行分割的。
例如,如使上述整流子组件具有三个极,则用刀具等,按120°的间隔在该整流子组件的表面上形成槽加以分割。此时,如果是圆筒形整流子组件,由于能通过使刀具或整流子组件移动形成槽,因此,能与其它槽不发生干扰进行整流子组件的分割。
然而,在圆板状整流子组件上形成槽的场合,由于刀具为圆形,必需在整流子组件的中央形成刀刃避让,因而在小直径化上自然存在界限。
也就是若使电刷接触面保持和圆筒状整流子组件相同,只能使径向变大,其结果产生使整流子组件的圆周速度变大,容易使噪声变大的问题。
此外,在第1实施例有刷小型直流电动机中,由于预先将电刷16固定于在盖子5上形成的保持部件21上,在将转子部分3安装在第1定子壳体2上后,将盖子5向第1定子壳体2上进行安装时,由于已完成了保持电刷16和整流子9的规定位置关系的组装,因此,能使电动机组装容易。
以下,参照附图对本发明第2实施例进行说明。
和上述第1实施例相同的组成部分,符号相同。
构造上的不同处,在于上述第1实施例中,使轴11与电枢30形成一体回转,然而,第2实施例的有刷小型直流电动机1,如图4所示,使轴24固定。
此外,第2实施例中的有刷小型直流电动机1的电枢30的支承构造,具体说就是有关使电枢30能自由回转而支承的支承轴和轴承部的构造。
如图4所示,把电枢30和定子部分4安装在由第2实施例所示有刷小型直流电动机1的第1定子壳体2内,并用作为第2定子壳体的盖子5加以封闭。
在第1定子壳体2的底部2a上形成向图示上方伸出的轴承部6和向下方凹的推力轴承部25。电枢包含能自由回转地支承在已固定在轴承部6上的支承轴24上的转子部3和整流子组件10。支承轴24具有大小直径的阶梯圆柱状,支承轴24的基端24a(图中位于第1定子壳体2的底部2a一侧,即嵌入轴承部分6的部分)形成成小直径。此外,支承轴24的顶端24b(图中的盖子5一侧)如图2,图3所示那样形成为圆锥状,此圆锥状顶端形成为小半球面,具有圆锥角α1。将支承轴24的基端24a压入在轴承部6上形成的轴孔6a内,使其固定在第1定子壳体2上。转子铁芯7是由具有优良磁性的硅钢板层叠而成,由于其形状和上述第1实施例相同,故不再进行说明。
把具有法兰8c的整流子保持体8嵌入在转子铁芯7的中心形成的孔部7a内。把为支承整流子9的整流子保持体8嵌入整流子9内形成一体。在嵌入转子铁芯7内的整流子保持体8的一端8a形成凹部8b,在此凹部8b形成支承支承轴24的轴孔27。在整流子保持体8上形成呈圆锥状隆起的圆锥部8d,把由具有其顶点位于支承轴24的回转中心轴线上的圆锥体片群组成的整流子9固定在此圆锥部分8d上。
整流子9可进行流入后述线圈的电流方向的切换,使和未图示的电源连接的电刷16和整流子9的表面9a的一部分相接触。使整流子9的外周部分9b的一部分比整流子保持体8更向径向伸出。
轴孔27的剖面形状由于如图5所示,将其开口端27a的直径形成比支承轴24的直径稍大,将其封闭端27b形成具有倾斜部27c的圆锥状,此剖面形状为图5所示的等边三角形,使等边三角形的顶点位于支承轴24的回转中心轴线上。
此外,如图5所示那样,将等边三角形的顶角α2形成比支承轴24的圆锥角α1稍大。就是在上述角度α2和圆锥角α1间形成角度差(α2-α1)。
如图4所示,把用绝缘材料制成的齿轮28的凸出部28a压入整流子保持体8的凹陷部8b内,使此凸出部28a能自由回转地支承在支承轴24上。因此,使齿轮28,整流子保持体8和转子铁芯7形成一体,且能自由回转地被支承在支承轴24上。此外,通过绝缘层14将线圈15卷绕在转子铁芯7的周围。另外,通过轭铁13把固定在第1定子壳体2上的圆弧状的磁铁12配设在转子铁芯7周围。将这些定子部4配置成相对支承轴24呈同心状,在磁铁12和转子铁芯7之间设有规定的空气间隙d。
此外,和在上述第1实施例中记载的一样,如图4所示,使位于转子铁芯7的回转轴方向的中心面Z和位于磁铁12的回转轴方向的空隙磁通密度最大的磁性中心面Z′的位置沿回转轴方向呈拉开状态,就是在图1中将磁性中心面Z′配置在中心面Z的上方。
据此,使转子铁芯7因磁铁12的磁性吸力经常具有沿磁性中心面Z′方向,即箭头P方向的运动趋势,弹力维持支承轴24和具有轴承部的整流子保持体8间的间隙,能使电动机顺利回转,此外,能降低电动机噪音水平。
此外,上述朝箭头P方向的磁性吸力即使在电动机回转时,也具相当强度,不受回转时离心力等的影响,能强力维持支承轴24和具有轴承部的整流子保持体8之间的间隙,使电动机回转顺利进行。
另外,把有刷小型直流电动机的回转力向外部传递的输出轴26可自由回转地支承在第1定子壳体2上形成的推力轴承部25和作为第2定子壳体的盖子5上。把和转子铁芯7形成一体的、齿轮28啮合的输出齿轮29固定在此输出轴26上,使转子部3的回转传递到输出轴26上。此外,在第2实施例中,将支承轴24的轴孔27的闭口侧27c形成圆锥面状,然而可不限于此,也可如图6所示,将轴孔顶端形成凹部A。
重要是只要将轴孔内面形成具有比在支承轴24上形成的圆锥角α1还要大的顶角α2的形状就可以。
现对这样构成的有刷小型直流电动机1的动作进行说明。
当使未图示的电源接通,电源通过一对电刷16和整流子9流入线圈15,使转子铁芯7磁化。此时,用整流子9对流入传圈15的电流和相位进行切换,使形成的磁极随时变化,以磁铁12的磁场的排斥力使转子部3回转。
此外,在转子部3,因磁铁12的磁性吸力起作用,使转子部3向箭头P方向,就是向第1定子壳体2的下方按压,从而使轴孔27的锥形部27c和支承轴24顶端24b的圆锥面形成压接触的同时,使转子部3回转。当转子部3回转,通过齿轮28和输出齿轮29使输出轴回转而输出动力。
此时,由于将轴孔27的锥形部27c的角度α2设定成比支承轴24顶端24b的圆锥角α1稍大,因此,即使以磁铁12的磁性吸力,使轴孔27的锥形部27c压接支承轴24的顶端24b,也不是以面接触而是以线接触状态进行回转。
用这样的构造,能使转子部3的沿径向松动减少的同时,使支承轴24和轴孔27的接触部为线接触,从而使回转摩擦阻力减少。
此外,由于在整流子保持体8上形成轴承部的轴承孔27,这和分别在第1定子壳体2的上下配设轴承部的传统技术相比,能使沿轴向的轴承部的占有空间变少,从而能达到电动机整体扁平化。
下面,图7表示本发明第3实施例。
此第3实施例和第1实施例一样,是有关轴回转型的有刷小型直流电动机,和第1实施例构造上的差别在于利用作为第2定子壳体的盖子一部分作为支承回转轴的轴承部使用。
图7中,分别在第1定子壳体30和作为第2定子壳体的盖子31上形成第1轴承部32,第2轴承部33,将回转轴34自由回转地支承在这些第1轴承部32,第2轴承部33上。
在第1轴承部32上形成轴孔32a,该轴孔32a的剖面形状和第2实施例一样。就是由于将此轴孔32a的剖面形状如图6所示,形成使开口侧32a的直径比回转轴34的直径稍大,使闭口侧形成具有锥形部分32c的圆锥形状,此剖面形状如图6所示,成为二等边三角形,使二等边三角形的顶点位于回转轴34的回转中心轴线上。
此外,如图6所示,将二等边三角形顶点的角度α2(参照图5)形成比支承轴24的圆锥角α1稍大。就是在上述角度α2和圆锥角α1(参照图5)间设定角度差(α2-α1)。将其上卷绕了线圈36的转子铁芯37,通过绝缘层35固定在回转轴34上,将电刷压接在其上的圆筒状整流子37固定在此转子铁芯37的上部。将同轴布置的回转轴34和磁铁40通过轭铁41固定配置在第1定子壳体42上,使位于转子铁芯37的周围。将轭铁41和第1定子壳体42形成一体。
在采取这样构成的回转轴支承构造中,当使转子铁芯37回转,回转轴34也成为一体进行回转。这时,回转轴34的一端34a和第2实施例一样因磁铁40的磁性吸力压接具有锥面的轴承部32的闭口侧32c而进行回转。也就是由于成为回转轴34以线接触进行压接的同时进行回转,使朝径向的松动减少。
如上所述,若根据第1-第3实施例记载的有刷小型直流电动机,由于能极力使轴和轴承部的间隙变小的同时,使上述轴和轴承部的接触成为线接触,从而能使电枢顺利进行回转,使电动机的噪音降低。
此外,由于通过将整流子形成圆锥状,能使轴向长度和轴向空间比原来减小,因此使电动机噪音降低的同时,能使有刷小型直流电动机达到扁平化,而且能提高有刷小型直流电动机的组装性。
以下,对将上述第1-3实施例中记载的有刷小型直流电动机用于风琴的实施例进行说明。
将这样的风琴称作电动风琴,把上述有刷小型直流电动机作为驱动源,此驱动源通过减速齿轮组驱动用于弹动振动瓣的回转鼓筒的风琴。
此外,本申请人曾在日本专利实公平1-21357号公报上揭示的电动风琴是将回转鼓筒、振动瓣、减速齿轮组和有刷小型直流电动机支承在成为电动风琴基板的框体上。
将构成减速齿轮组的各齿轮的轴落入框体上的切入部或轴承,可自由回转地支承在框体上。作为驱动源的有刷小型直流电动机,通过用螺钉将其底板固定在框体上,使其转动轴平行于框体放置,也就是横置,被固定在框体上。
因此,上述用于电动风琴的有刷小型直流电动机,要通过用螺钉将该电动机底板固定在框体,才能被固定在框体上,这样和仅落入框体上的切入部或轴承,就可以完成减速齿轮组的组装相比,有刷小型直流电动机在框体上的组装软麻烦,因此,在电动风琴的自动组装作业上存在问题。
因此,第4实施例的目的在于提供为消除上述问题的电动风琴。
图8中,50为将轴能自由回转地支承在框体51的两端上的众所周知的回转鼓筒,在此回转鼓筒50的表面上按照曲牌设立多个销子。此外,用螺钉13将与此回转鼓筒50相对,且具有规定间隔的、能发出美妙声音的振动瓣52固定在框体11上。此振动瓣52包含用回转鼓筒50弹动的多个瓣。将鼓筒齿轮54固定在回转鼓筒50的一端上,使此鼓筒齿轮54和减速齿轮组55的最末齿轮56啮合。减速齿轮组55包含齿轮57,和齿轮58形成一体的蜗轮59,蜗杆60以及和蜗杆60形成一体的齿轮61。使齿轮61和设置在上述有刷小型直流电动机电枢71上的电动机齿轮71a啮合。各齿轮56,57,58和59将其轴的两端以各各落入框体51的凹部轴承62,63,64(参照图10)内的方式支承这些齿轮。
也就是如图10所示,使凹部轴承62,63,64的开口侧向上,在将各齿轮56,57,58,59等的风琴部件向框体51上进行组装时,通过使上述各部件朝向框体51,从图示的上方落下就能完成组装作业。
如图9所示,将蜗杆60的轴的一端支承在框体51上,其另一端支承在作为第2定子壳体的盖子65上。此外,将上述有刷小型直流电动机66配置在框体51的一角。
有刷小型直流电动机66包含轭铁67,支承在轭铁67上的一对磁铁68,69,具有整流子70的电枢71以及和整流子70接触的电刷(未图示)。
通过使轭铁67落入框体51上形成、能将轭铁67周围的约3/4包围住的凹部51a,来固定支承轭铁67。此外,将有刷小型直流电动机66的电刷(未予图示)的基部固定在盖子65上。使电枢71的轴72(在第4实施例中为回转型)同框体51垂直交接,且和减速齿轮组55一样,通过使轴72落入在框体51上形成的筒状轴承73内来支承该轴。
有刷小型直流电动机66的组装,通过使其内周面上固定着磁铁68,69的轭铁67落入框体51的凹部51a内,其次,使电枢71的轴72落入轴承73内,最后,将含有电刷的盖子65复盖在框体51上,要使电刷能和整流子70接触来进行。
电动机的轴承73与框体51是分别体,但也可以使和框体51形成一体。
以下,参照附图对本发明第5实施例进行说明。
图11中,由于除了有刷小型直流电动机以外的风琴机构部分和第4实施例一样,故对其不进行说明。
此第5实施例,在有刷小型直流电动机的整流子组件中应用圆锥状构造,由于此整流子组件的详细说明如上述第1实施例中记载的那样,故不再进行说明。
以下,参照附图对本发明第6实施例进行说明。
图12中,由于除了有刷小型直流电动机以外的风琴机构部分和第4实施例一样,故省去对其说明。
此第6实施例,在有刷小型直流电动机整流子组件中,应用圆锥形状构造,此外,将支承此整流子组件的轴形成圆锥形状,其详细说明和在上述第2实施例中记载的一样,故省去对其说明。
以下,参照附图对本发明第7实施例进行说明。
图13中,由于除去有刷小型直流电动机的风琴机构和第4实施例一样,故不再进行说明。
在第7实施例中,有刷小型直流电动机的整流子组件应用圆筒形状构造,将支承此整流子组件的轴形成圆锥状,其详细说明和在上述第3实施例中记载的相同,故省略对其说明。
根据以上所述,由于使用上述第1-3实施例所示的有刷小型直流电动机,且使用如第4实施例所示的框体,由于使作为驱动电动风琴的回转鼓筒的驱动源的上述有刷小型直流电动机,使其轴对着框体垂直地被支承,能使上述有刷小型直流电动机在框体的组装和减速齿轮组的组装一样,通过使轴落入在框体上形成的轴承内即可完成上述组装。
因此,在迄今为止的通过用螺钉将电动机底板固定在框体上进行的电动机组装作业得到改善,使电动风琴的自动组装作业上的上述问题获得解决。
此外,本发明不限于在上述第1-7实施例中记载的有刷小型直流电动机或电动风琴。