JPS59201667A - 交流用又は直流用のユニバ−サル電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は交流用又は直流用の「ユニバーサルな（ｕｎｉ
ｖｅｒｓｅｌ　）　Ｊと呼ばれる電動機に係わる。

従来の技術、および発明が解決しようとする問題点 このような′ｍ動機が給電モードの選択に応じて所定軸
心を中心として回転子が固定子に対していずれか１つの
方向に回転できることを特徴とする。

回転子の巻線に給電するため、固定子側のブラシを回転
子の集電子と接触させるのがこの種の電動機において問
題であることは公知である。即ち、回転子によって発生
させられる電界の電気的中立面と一致する軸心平面に沿
って集電子の両側にそれぞれブラシを設ｉ？ｔすること
が好ましいか、この平ｆｆ１７は固定子の・深械的中立
面と一按する軸心平面に対し、回転方向に応じてそれぞ
れいずれか一方にずれる。

従って、従来のブラシ対を固定子に対して固定的に配置
Ｂシたのでは両回転方向式（可逆）ｉｎ動機の回転能力
を有効に利用しようとしても満足な結果は得られないと
考えられている。１つの方向に回転させるのに最適の位
置を選べば反対方向の回転に際して好ましい効率が得ら
れず、ブラシと集電子の間にスパークが現われ、その結
果ブラシと集電子が急速に摩耗し、給電回路中に寄生電
−流が発生するからである。

そこで例えば米国特許第２７６４７０５号及び第３４４
０４６５号が従来のブラシ対をそれぞれの回転方向に対
応する電気的中立軸心面のそれぞれの位置に相当する２
つの限界位置間で固定子に対して任意に変位させること
？提案した理由もここにある。

この提案は回転方向に応じてブラシを最適位置に移動さ
せることには成功しているが、ブラシに対する給電に複
雑な電気回路を組み込まねばならない。なぜなら、ブラ
シ位置を変えるためにはその前にブラシとの接続を断ち
、この位置変化ごとにブラシの接続を反転させねばなら
ないからであるＯ また、一般にブラシは固定子に対する回転子の回転方向
に応じてその摩耗に差違があり、従って上記特許の提案
では少なくとも回転方向の反転に続く初期段階において
好ましくない機械的条件となるようにブラシを作用させ
ることになる。

本発明の目的はどちらの方向に回転する時にも最適の位
置を占めるようにブラシを樋成して最大効率を可能にす
ると共に集電子のスパーク及びその結果を解消し、簡単
な電気回路及び機械的安全装置を採用する新規の解決を
提案することにある。

問題点を解決するための手段、および発明の効果 そこで本発明は固定子と、給電モードの選択に応じて１
つの方向または他の方向に所定軸心を中心に固定子に対
して回転可能な回転子とを含み、回転子が軸心を囲む円
筒形外周面を有する集電子分一体的に支持し、固定子が
それぞれ集電子の両側にあって固定子と一定角度を形成
する同一の直径方向中心位随全占めるブラシを支持する
交流用又は直流用の「ユニバーサルな」と呼ばれる電動
機において、固定子が２対のブラシを支持することと、
２対のブラシそれぞれの直径方向中心位置を前記回転方
向のそれぞれに応じて最適となるよ前記選択に応じて集
電子の外周面にいずれか一方だけの対のブラシ？半径方
向に当接させる選択手段を設けたことを特徴とする交流
用又は直流用の「ユニバーサルな」と呼ばれる電動機を
提案する。

換言すると、本発明では一方の対のブラシを集電子の外
周面に当接させると、他方の対のブラシはこの外周面と
の接触を解かれる。従って、各対は特定方向の回転に利
用されるからブラシの接続を反転させる必要がないだけ
でなく、所定方、向の回転時に使用されないブラシを電
気的に遮断する必要もない。従って、給電回路に対する
ブラシ接続回路もこれに連携させることのできる機械的
安全装置も著しく簡略化することができる。

固定子に対する回転子の回転方向に応じてブラシに最適
の位置を与えるという至上命令と電気的接続の簡略化と
を双方とも達成しながら、本発明の解決は復雑な機械的
解決に依存しない。なぜなら、特に簡単かつ経済的な実
施態様として、固定子が対応ブラシ対に属するブラシを
直径方向中心めのガイド手段を支持することと、集電子
にむかって半径方向に各ブラシ全変位させるばね付勢手
段２設けたことと、集電子の外周面にいずれか１対のブ
ラシを半径方向に当接させる選択手段がそれぞれ各ブラ
シと一体Ｑこ形成され、かつ軸心と平行な向きを有する
爪と、軸心を中心として固定子に対して回転できるよう
に案内され、軸心の方向に見てブラシとその爪の側で並
＠関係となるように固定子に設けたカムとから成り、前
記カムが軸心を挟んで対称な、かつ軸心と直交する平面
におけるその形状が直径方向に向き合う２つの狭窄域及
び１α径方向に向き合う２つの広がり域によって限定さ
れるほぼ８の字形を呈する外周保を有し、この外周縁を
、広がり域が前記直径方向中心位置の１つと一致する位
置に来ると前記広がり域が対応ブラシ対のブラシの爪に
作用してブラシを集電子の外周面から遠ざけ１．狭窄域
が前記直径方向中心位置の他方と一致する位置に来ると
該狭窄域が対応ブラシ対のブラシの爪を解放して集電子
外周面にブラシを接触させるように配埴し、かつ寸法設
定したことを特徴とする電動機を提供できるからである
。

カムの周縁形状は集電子への爪の行程を制限することに
よりブラシの最大摩耗を制限するような形状であること
が好ましい。このようにすれば一般にばねから成るブラ
シ付勢手段が意図に反して集電子と接触するという結果
を招くおそれのあるブラシの完全摩耗を回避することが
できる。この特徴は米国規格ＵＩ、４５φ１１．３をも
満足させる。

安全上の配慮から、本発明の好ましい実施態様では、い
ずれか一方の対のブラシを半径方向に集電子外周面と当
接させる選択手段と連動する絶縁突出板がこの周面と、
前記選択手段によって周面に当接させられていない２つ
のブラシとの間にそれぞれ介入する。選択手段を上記の
ような形態に形成した場合、突出板をカムと一体に形成
することが好ましい。特に、固定子に対する回転子の回
転が第１方向から第２方向に移行する時、集電子外周面
を他の対のブラシに対して完全に解放する前に集電子外
周面と、第１方向に対応する対のブラシとの間に介入す
るように寸法設定し、かついずれか一方の対のブラシを
前記外周面と半径方向Ｇこ当接させる選択手段と連動さ
せるならば、高度の電気的安全性が確保される。

即ち、上記実施態様において、ブラシの１つと、いずれ
か一方の対のブラシを集電子外周面と半径方向に当接さ
せる選択手段との連動が例えば対応の爪の破壊によって
断たれると、関連のブラシは一集’Ｆｔ（子と接触して
いる。即ち、作用位置にある。両者間の連動が断たれた
以上、選択手段は回転方向切換えのため操作しても選択
手段はブラシを集′１］Ｌ子から離脱させることができ
ず、この切換えは突出板の１つがすでに集電子から分離
したブラシを解放せぬままこれと接触している限り不可
能であり、回転方向を切換えるにはこれご集電子と接触
させねばならない。従って反転操作は不可能となる。

”ｎ　電子外周面から遠い位置にあり、突出板により前
記外周面から分離されている。この場合、ブラシは突出
板と接触し、電気的故障がなければ集電子周面から分離
したままである。反転操作の過程で他方の対のブラシが
集電子外周面から離脱し、突出板がこの局面と前記離脱
したブラシとの間に介入した後、前記ブラシが解放され
、電気的故障がない限り、反転が有効に行われる。ただ
し、新しい反転操作は上記の場合と同様不可能である。

本発明はいずれか一方の対のブラシ２集電子外周面と半
径方向に当接させる選択手段を操作することにより利用
者が任意に回転方向ご反転させることのできる電動機に
特Ｑこ好適であるが、利用すべき回転方向が１つである
電動機にも応用できる。

即ち、この場合には同じ幾何形状の電動機巻線を同じ配
線図に従い、同じ特性を持つように規格化することがで
き、このことは電動機がいずれか１つだけの方向に回転
するのか、あるいは任意に反転可能であるのかには無関
係であり、従って材料、例えばインダクタンスフィルの
材料、や製造時間、例えば巻線及び形式変更に要する時
間、を節減することで生産の経済性を実現することがで
きる。

電動機の回転方向が１つだけの場合には他の回転方向に
対応するブラシ対２省くことができ、いずれか一方の対
のブラシを集電子外周面と半径方向に当接させる選択手
段は作用しないようにするか、例えば利用者が操作でき
ないようにするか、または回転方向の反転操作に役立た
なくすればよい。

実施例 本発明のその他の特徴及び長所は添付の図面に例示した
実施例に関する以下の説明から明らかになるであろう。

まず第１図ないし第３図を参照して本発明の電動機に固
有の構造を説明する。

これらの図において、１は電動機のケーシングであり以
下の説明で電動機のいくつかの素子の固定について触れ
る場合、このケーシングがその基準となる。公知のよう
に、このケーシング１は在来タイプの固定子２を支持す
る一方、ケーシング１及びこれに装着されている素子、
特に固定子２に対し、公知の回転子８及びこれに給′屯
するための同じく公知の集電子７を一体的に支持するシ
ャフト５の回転軸心４を一定に限定する軸受３を支持す
る。公知のように集電子７はそれぞれが軸心４と平行な
向きで互いに並置されかつ互いに電気的に絶縁された導
電板９によって限定され、軸心４の周りを囲む円筒形外
周面８を具備する。このような集電子は当業者にとって
公知であり、従ってこれ以上の説明は省く。

固定的にまたはほぼ固定的にケーシング１に支持された
２本の導線１０．１１から集電子７の薄板９への給電は
同じくこのケーシングによって支持されたブラシ（こよ
って行われるが、本発明では、固定子２に対し軸心４を
中心に回転子６を回転させたい方向に従って選択的に前
記ブラシが集電子７の周面８と接触する。

そこで本発明では２対のブラシを設け、第１．対のブラ
シ１２．１３を、集電子７のゾーンで軸心４と直交する
中心軸１４上にあって前記集電子の両側にそれぞれ位置
するように配置する。同様に、例えば軸線１４と同じ点
で軸心４と直交する中心軸１７上（こあって前記集電子
７の両側にそれぞれ位置するように第２対のブラシ１５
．１６を配置する。

ブラシ１２，１３，１５．１６は公知タイプのものでよ
く、図示実施例では黒鉛または焼結金属のような導電材
から成り、それぞれの中心軸１６゜１７と直交する方向
に一定の矩形断面を有する棒状を呈している。

本発明では固定子２及びケーシング１に対して第１方向
１６に回転子６を回転させるためブラシ１２及び１６を
利用するのにこのブラシ１２及び１３の中心＠１４の位
置を最適とし、第１方向とは逆の第２方向２０に相対回
転させるためブラシ１５及び１６′ｆ：利用するのにこ
のブラシ１５及び１６の中心軸を最適とするためブラシ
の中心軸１４及び１７をケーシング１に対して固定する
と共に、軸心４を含みかつ固定子の機械的中立面に相当
し、ケーシング１に対して固定的な平面１８に対し軸心
４を中心に角度ずれさせる。

このためには回転子６が方向１９に回転する時固定子２
によって発生させられる電界の電気的中立１？１ｊと一
致する軸心４を含む平面内にブラシ１２及び１３の中心
軸１４を、回転子６が方向２０に回転する時固定子２に
よって発生させられる電界の電気的中立平面と一致する
平面内にブラシ１５及び１６の中心軸１７を配置すれば
よいことは当業者に公知である。

一般に、固定子に対して回転子を所与の方向に回転させ
る場合、電気的中立面に相当する軸心平面を機械的中立
面に対し、この回転方向に約１０ないし４０°上流に配
置することも公知である。

経験に照らして、中心軸１４及び１７を、軸心４を中心
に平面１８を挟んで互いに対称の、即ち、平面１８から
等角度の位置に来るように互いに約６０°だけずらして
すぐれた結果が得られた。いうまでもなく、この数値は
単なる１例であり、本発明の範囲を逸脱することなく他
の数値を採用することも可能である。ただし、固定子に
対する１つの方向への回転子回転に対応するブラシ対中
心軸の平面１８に対するずれはこの回転方向に前記平面
１８の上流９０°を超えることはない。

ケーシング１に対して中心軸１４及び１７を固定しなが
ら、しかもこれらの中心軸の第１及び第２中心軸に沿っ
てブラシ１２．１３及びブラシ１６．１７がそれぞれ並
置できるようにするため、管状ガイド２１．２２及び２
３．２４を設け、ガイド２１，２２を中心軸１４に沿っ
て集電子７の両側にそれぞれ配置し、前記中心軸１４と
直交方向にブラシ１２．１３の横断面を補完する内端横
断面を呈するようにし、ガイド２３，２４を中心軸１７
に沿って集電子７の両側にそれぞれ配置し、前記中心軸
１７と直交方向にブラシ１５．１７の横断面を補完する
内端横断面を呈するようにする。

第１図から明らかなように、平面１８の同一側に位置す
る２つのブラシ１２及び１６に対応するガイド２１及び
２４は例えばねじ４３．４４によってケーシング１に固
定され、導線１０の端部と接続する端子２６Ｅ具備する
導電材、例えば金属の同−片２５から構成するのが好ま
しく、同様にガイド２２及び２６は例えばねじ４５，４
６によってケーシング１に固定され、導線１１の端部と
接続する端子２８を有する同一の導電材片２７の２つの
ゾーンで構成する。２本の導線１０．１１はケーシング
１に装着されたスイッチ２９とも接続し、このスイッチ
により導！１０．１１を随意に給電回路３０に接続する
ことができ、逆に遮断することもできる。「ユニバーサ
ルな」と呼ばれる交流電動機の場合、スイッチ２９とそ
れぞれ端子２６，２８との間に第１図に鎖巌で示すよう
に固定子２の巻線７５．７６を導線１０．１１内に直列
に挿入し、第１図に実線で示すように固定子が永久磁石
から成り、従って、前記巻線ご具備しない直流電動機の
場合には端子２６．２８をスイッチ２９と直接接続する
。

スイッチ２９が閉じると、すべてのブラシ１２゜１５．
１５．１６が対応のガイドとの接触により給電される。

公知のように各ガイド２１，２２，２３．２４は対応の
ブラシ１２，１３，１５．１６をそれぞれの中心軸１４
または１７に沿って軸心４にむがって読返する方向に、
即ち、集電子７の外周面８と接触する方向に摺動させる
ばね付勢手段を含む。

このため各ガイドの軸心４から最も速い端部にフィルば
ね３１，３２．　　ろ３Ｌ　３４を設け、その第１端を
例えば形状接合によって各ガイドを限定する部片２５ま
たは２７に固定し、他端をこのガイドの内部に導入する
ことにより対応ブラシの、軸心４から遠い方の端部に当
接させる。

各ブラシに作用するこのばね付勢力の結果、ブラシが恒
久的に集電子７の周面８と接触するのを回避するため、
以下に述べるような手段を設ける。

特に第１図から明らかなように、各ガイド２１゜２２．
２３．２４は軸心４の方向に固定子２から遠ざかる方向
に向いた側に軸心に対して半径方向に各ガイドの全長に
亘るスリ、）３５，３６゜３７．３８に具備し、これら
のスリットが各ブラシ１２，１３，１５．１６と一体に
形成された爪３９．４０，４１．４２の通過を可能にす
る。この爪３９，４０，４１．４２は対応のガイド２１
゜２２．２３，２４．２５は各ガイドのスリットから固
定子２から遠ざかる方向に軸心４と平行に突出するが、
この突出物はブラシか対応のガイド内をこのガイドの中
心軸に沿って摺動するのを妨げることはない。

即ち、爪３９，４０，４１．４２はガイド２１゜２２．
２３．２４の外部において、軸心４に沿って相対変位で
きないようにケーシング１に対して軸心４の周りを回転
案内されるカム４７と協働することができ、このカムは
ブラシ１２．　１３．１５１６のガイド２１，２２，２
５．２４と、軸心４の方向に見て前記ブラシの爪３９，
４１，４０゜４２の側で、即ち、軸心４の方向に見て固
定子２の部片２５，２７と反対の側で並置関係にある。

カム４７は電気絶縁材、例えば熱可塑材から成り、図示
実施例の場合、これと同じ材料から成り、電動機が組立
てられた状態で軸心４と直交する向きのほぼ扁平環の形
状２呈する部片４８の一部を構成する。部片４８はカム
４７のほかに電気絶縁性の支持ディスク４９及び２つの
突起板５０．５１Ｅも限定し、支持ディスク４９及び突
起板５０．５１は電動機を組立てた状態で軸心４の方向
に見てカム４７の前後でこれと並置関係にある。さらに
正確にいえば、扁平な形状を呈しかつ軸心４とほぼ直交
する向きを有するカム４７は１１６＋１心４の方向に見
てガイド２１，２２゜２３．２４から突出する爪ろ９，
４０，４１．４２のゾーンに対応する位置を占め、同じ
く扁平かつ軸心４と直交する支持ディスク４９はガイド
２１゜２２．２３．２４から軸心４に沿って固定子２と
反対の方向に突出する前記爪の端部を越えた位置を占め
るから前記爪とは干渉不能であり、突起板５０．５１は
軸心４の方向に見てすべてのブラシ１２．１３，１５．
１６によって占められる位置と一致して軸心４を１１′
に切る位置にあり、詳しくは後述するようにブラシと集
電子７の外周面８との間に介在することができる。

以下電＠機を組立てた状ｆｉｋ３Ｑこおいて部片４８が
占める位ｆｐｆ　４こ関連して該部片４８及びこれによ
って限定される各部分なさらに４゛（＝細に説明する。

軸心４にむかっては、軸心４の周りに形成されかつ■（
片４８の各部４７，４９，５０．５１と共）１ｎの円筒
形内１．！１ｌｌｆｉｉ５２により該部片４Ｂが限定さ
れている。内周面５２の直径は集電子７の外ｊ■而８の
直径とほぼ等しいがこれよりは大きく、従って、特にケ
ーシング１に対して軸心４の周りを回転する際に集電子
７及び部片４Ｂの独立性が維持されるように互いに接触
することなく、突起板５０．５１に対応する内面５２の
ゾーンにおいて前記部片４８の一部が集電子７の外周面
８をこれと同軸関係に囲むことができる。

部片４８の好ましい実施態様にあっては、この部片が第
６図に鎖線で示すように支持ディスク４９（こ対応する
ゾーンに、軸心４を中心に円形を呈しかつ軸心４にむか
って半径方向に内周面５２からシャフト５の近くまで突
出して軸受６と集電子７の間に介在する電気絶縁性の切
れ目のない環状カバー７９をも限定し、この環状カバー
７９は集電子の薄板９と軸受３の間にこれら両者間にお
ける空中漏洩距離を増大させて両者を軸心４の方向に、
前記空中漏洩距離に課せられた規定を尊重しながら接近
させることを可能にするじゃま板な限定する。

支持ディスク４９に対応するゾーンにおいて部片４Ｂは
軸心４と平行に固定子２から遠ざかる方向に軸心４と直
交する平坦な環状面５６によって限定され、この而５６
は軸心４にむかって半径方向に接近する方向には而５２
と接続し、軸心４から半径方向に遠ざかる方向には、軸
心４の周りを囲む円筒形外周面５４と接続し、この外周
面５４は軸心４から半径方向に遠ざかる方向に軸心４を
中心に６６００に亘って支持ディスク４９と限定する一
方、詳しくは後述するようにブラシ１２゜１３．１５．
１６の爪５９，４０，４１．４２とｖｌＪｌ！ｉｌ！Ｉ
するカム４７の周縁の、軸心４を挟んで互いに対称な２
つのゾーン５５．５６を限定する。

第３図に示すように、支持ディスク４９に対応するゾー
ンにおいて、而５４は軸心４を囲む切れ目のない環状突
条７７を有し、ケーシング１に形成された、同じく軸心
４を囲む切れ目のない補完的な環状溝７８が前記突条７
７と咬合し、部片４８を、従ってカム４７を必らずケー
シング１に対して軸心４を中心に回転するように案内す
る。

溝７８はケーシング１の２つの部分によってそれぞれ限
定される２つの半円形半休で形成し、組立ての際に突条
７７と咬合させることによって完全な溝となるようにす
ることが好ましい。溝を而５４によって限定し、これご
補完する突条をケーシング１に設けてもよい。本発明の
範囲を逸脱することなく、カム４７とケーシング１を必
らず軸心４を中心に相対運動するように連結する他の実
施態様を選ぶことも可能である。

第２図では軸心４を挟んだゾーン５５．５６の対称関係
を、軸心４を含む平面５７′ｆ：挟んだ対称関係及び平
面５７と直交し、同じく軸心４を含み、カムが第２図の
位置を占める状態で中心軸１７を含む第２平面５８を挟
んだ対称関係として示した。

ゾーン５５．５６間においてカム４７の周縁は前記ゾー
ン５５．５６を接続しかつこれらと同様に軸心４と平行
な母線によって限定される２つのゾーン５９．６０によ
って限定される。これらのゾーン５９．６０のそれぞれ
は平面５８′？ｉ：挟んで対称であり、平面５７を挾ん
で互いに対称である。

ゾーン５５または５６との接続点よりも平面５８に近い
それぞれのゾーンにおいてゾーン５９．６０は軸心４に
近くなるから、軸心４と直交する断面で見たカム４７の
輪郭はゾーン５９．６０と平面５８との交差点において
２つの著しい狭窄域６１゜６２を有する８の字形を呈す
る。ただし平面５８内で軸心４と直交方向（こ測定した
ゾーン６１．６２間の距雅は部片４８の内周面５２の直
径よりも大きい。

カム４７の周縁ゾーン５，５，５６，５９．６０のそれ
ぞれの形状及び寸法と同様に上記距離も当業者ならば集
電子７の外周面８の直径、それぞれの中心＠１４または
１７に沿ったブラシ１２，１３゜ｉ５，１６及びそれら
の爪の寸法、及び中心軸１４．１７間の角度ずれに応じ
て容易に設定することができる。

第２図において、Ｒが面５４　、ｆ！Ｊち、カム４７の
周縁ゾーン５５．５６の半径、γが集電子７の外周面８
の半径、ρがこの周縁ゾーン５９．６０のそれぞれの狭
窄域６１．６２の軸心４からの半径方向距離、Ｌが未使
用状態における各ブラシ１２゜１３．１５．１６の軸心
４に最も近い端部から同じくこの細心に最も近い爪３９
，４０，４１．４２のゾーンまでを中心軸１４または１
７４こ沿って測定したブラシの最大有効長を表わすとし
て、下記関係を満たせばよい。

Ｒ〉ρシγ Ｒ−Ｌ＞γ また、αが平面１８′？ｉ：またいで測定した中心軸１
４．１７間の角度ずれ、βが軸心４を中心とするゾーン
５５またはゾーン５６の角度範囲を表わすとして、 β〉α ！〉９０・−α であり、α及びβが近似であることが好ましい。

後述するような機能を満たすのに必要なゾーン５９．６
０の形状は多様であり、当業者ならば発明の範囲を逸脱
することなく容易に決定することができるであろう。例
えばゾーン５９．６０のそれぞれを、最小極半径ρ、最
大極半径Ｒ及びこれら２つの半径に挟まれる角度（９０
０−１！−）によつ軸心４を中心に限定される。母線が
前記軸心４と平行な対数らせん基円筒の周辺帯により、
ゾーン５５または５６との合流点と対応の狭窄域６１ま
たは６２との間に限定することができる。この円筒は４
ｍＩ心４と平行な軸心ご囲み、がっこの軸心からずれて
いる円筒と考えればよく、この場合前記帯は平１ｍ５７
と直交する中心面及び半径Ｒと近似の半径を持つ。

支持ディスク４９及びカム４７と共通のゾーン５５．５
６の外側、ＭｉＪち、カム４７の周縁と合流しない而５
４のゾーンにおいて、支持ディスク４９は軸心４と直交
する平面においてガイド２１゜２２．２３．２４の側を
、軸心４と直交し、がっカム４７の周縁ゾーン５９及び
６ｏとそれぞれ面５４を接続する互いに共面関係の２つ
の平向６３゜６４によって１ｆｆＶ足される。ｍ１６４
だけが見える第６図から明らかなように、前記［ｉ６３
，６４に軸心４と平行に、爪３９，４０，４１．４２の
連携ブラシ１２，１３，１５．１６との合体ゾーンとは
反対側の端部と接触することなく向き合っている。

カム４７はガイド２１，２２，２３，２４を軸心４と直
交する平向６５によって限定され、この平面とゾーン５
５，５６，５９．６０との交差線が外／＃面を限定する
。ただし前記面６５は軸心４の方向に見てディスク４９
と同じ側でガイド２１゜２２．２３．２４の直ぐ近傍に
位置して軸心４に沿ったカム４７の周縁の位置と上記型
３９，４０゜４１．４２の位置とを一致させる。

突出板５０．５１は前記面６５に形成された突起の形態
を呈し、軸心４の方向に前記面６５から速い側を、互い
に共面関係にあって軸心４と直交し、軸心４の方向に見
てガイド２１，２２，２５゜２４の内端間に位置する平
面６６．６７によってそれぞれ限定されるから、はね５
１，３２，３３゜３４の作用下Ｑこブラシ１２，１３，
１５．１６が軸心４にむかって、即ち、集電子７の外周
面８にむかって移動するのを阻止するのに突出板５０゜
５１企利用することかでさる。

軸心４の側を面６６．６７と接続すると共に面６５とも
接続する面５２によって限定される突出板５０．５１は
軸心から遠い側を、面６５と接続する一方、面６６また
は６７とも接続する面６８゜６９によってそれぞれ限定
され、前記面６８．６９は軸心４の方向に測定して面５
４と面６８または６９との間の距雛に相当する突出板５
０または５１の厚さｅがカム４７の周縁ゾーン５５．５
６の半径と新しい状態における各ブラシ１２，１５゜１
５．１６の最大有効長刀との差に等しいかまたはこれよ
りも小さくなるように直径を設定された軸心４を囲む円
筒面の帯として限定される。

２つの突出板５０．５１のそれぞれは平面５７を挟んで
対称であり、また、平面５８を挟んで互いに対称である
。

軸心４を中心とする突出板５０．５１の角度範囲は中心
軸１４．１７間のずれαに近似であり、而５２．６Ｂ、
６６．６５と隣接する突出板５０の両端面７０，７１、
及び面５２．　６９．　６７゜６５と隣接する突出板５
１の両端面７２．７３によって限定される。

以上に述べた特徴にかんがみ、部片４８は軸心４を中心
とするケーシング１に対する回転角度に応じてブラシ１
２及び１６またはブラシ１５及び１６企作動させること
ができる。即ち、非作動ブラシと集電子７の外周面８の
間に突出板５０．５１を介入させて作動ブラシを前記外
周面８と接触させる。

このため、利用者は部片４８と一体に形成されて軸心４
と平行に突出するフィンガ７４の面５３を操作してケー
シング１の（図示されていない）スリットから突出させ
ることにより、部片４８をケーシング１に対し軸心４を
中心として第２図及び第９図にそれぞれ示す２つの限界
位置間で回動させる。

部片４８企介して回転方向反転操作をする前にスイッチ
２９を開放するのが好ましいが、スイッチ２９が閉じて
いる状態で部片４Ｂを操作しても短絡などのような電気
的事故を起こす心配はない。

［：σＩＴ心４分中心として回転する部片４８のケーシ
ング１に対する所定の第１限界位置を第２図に示した。

この第１位置において、部片４８の平面５８はブラシ１
５．　１．６の中心軸１７を含み、従ってその爪４１．
４２はそれぞれカム４７のゾーン５９の狭窄域６１及び
このカムのゾーン６０の狭窄域６２と対向する位置にあ
る。ブラシ１５．１６が新しいか、または摩耗があると
しても軸心４または集１１Ｅ子７の側と端部からこの軸
心４または集電子７に最も近い爪４１．４２のゾーンま
でを軸心４の方向に測定した長さが少なくともρとγと
の差に等しいなら、それぞれのはね５３．３４の作用下
にブラシ１５．１６が集電子７の外周面８に当接し、接
点薄板９′？ｉ：導線１１及び導線１０とそれぞれ接続
する。他方、ブラシ１２．１３の爪ろ９，４０はカム４
７の周縁ゾーン５６及び５５とそれぞれ接触して各ガイ
ド２１，２２内を軸心４及び集電子７にむかって摺動す
るのを妨げている間はブラシ１２．１３′ｆ：集電子７
の外周面８から離れた状態に保持する。また、突出板５
０はブラシ１２と集電子７の外周面８の間に介入し、同
様に突出板５１は外周面８とブラシ１３の間に介入して
、もし爪３９．４０のいずれか一方または双方が破損し
たり各ブラシから脱落して集電子にむかって摺動自在の
状態に解放されたとしても短絡の発生を防止する。

ブラシ１５．１６がそれぞれの爪４１．４２の狭窄域６
１及び６２と接触する程度に摩耗するまで電動機回転子
６は固定子２に対し方向２０に回転することができ、前
記型が狭窄域と接触した場合、ブラシ１５．１６がそれ
以上摩耗すれば集電子７の外周面８と接触不能となるか
ら、ブラシの過度の摩耗に起因するあらゆる事故、特に
連携のばね６３．ろ４が集電子７の外周面８と接触する
可能性が防止される。

ケーシング１に対する固定子２の回転方向を反転させる
にはフィンガ７４を操作することにより部片４８に、ケ
ーシング１に対して方向１９の回転を与える。

第４図に示すこの回転操作の第１段階Ｇこおし）で、ブ
ラシ１２．１３の爪ろ９，４０はカム４７の周縁ゾーン
５６．５５とそれぞれ接触したままの状態にあり、従っ
てブラシ１２．１３は集電子７の外周面８から離れた位
置に保持されており、前記外周面８には突出板５０．５
１が介入したままとなっている。ブラシ１５．１６の摩
耗度に応じた量だけ部片４８がケーシング１に対して回
動するこの第１段階の場合、桑しブラシ１５．１６が最
大限まで摩耗しているならこの段階は存在せず、爪１．
４２はカム４７の周縁ゾーン５９及び６０からそれぞれ
解放されたままであり、従ってブラシ１５．１６と集電
子７の接点薄板９との接触により電動機は方向２０に回
転することかできる。

次に第５図に示す段階では爪３９．４０とカム４７の周
縁ゾーン５６．５５との接触か維持されており、突出板
５０．５１がブラシ１２．１５と集光子７の外周面８の
間に介入しているが、ブラシ１５．１６の爪４１．４２
がカム４７の周縁ゾーン５９，６０とそれぞれ接触状態
に入るから、そのまま部片４Ｂをケーシング１に対して
方向１９に回動させると爪４１．４２＆こ遠心力か作用
してブラシ１５．１６を集電子７の外周面８力１ら離脱
させる結果となる。

第６図に示すこの段階の終了時（こ、平面５７゜１８が
一致し、爪３９．４１がカム４７の周縁ゾーン５６と接
触し、爪４０．４２がカム４７の周縁ゾーン５５と接触
し、突出板５０が集電子７の外周面８とブラシ１２．１
５の間に介入し、突出板５１がこの周面８とブラシ１３
．Ｌ６の間しこ介入する。換言す２″Ｌば突出板５０．
５１はブラシ１２．１３を集電子７に接触できるよう解
放１−る前にブラシ１５．１６と集電子７の間に介入を
開始する。

部片４８がケーシング１に対して方向１９Ｇこ回動して
も爪４１，４２はカム４７の周縁ゾーン５６．５５とそ
れぞれ接触したままであり、従って対応のブラシ’Ｉ５
．’１６は集電子７の外周面８から離れた状態に維持さ
れ、かつ突出板５０．５１によってそれぞれ絶縁された
状態にあるが、ブラシ１２．１３の爪３９．４０はカム
４７のＪＭ縁ゾーン６０，５０、即ち、軸心４に近いゾ
ーンと接触し、突出板５０．５１はこれらのブラシ１２
゜１３が集電子７と接触できるよう解放される。そこで
ばねろ１，３２の作用下にブラシ１２．１３か軸心にむ
かって半径方向にそれぞれのガイド２１．２２内を摺動
する。この段階を第７図に示した。

この段階の終了時に、ケーシング１に対する部片４８の
回転は同じ方向に続けられ、爪５９゜４０とカム４７の
周縁との接触が解かれ、対応のブラシｉ２．ｉｓが完全
に解放されて集１Ｅ子７の薄板９と当接する一方、ブラ
シ１５．１６は爪７１１．４２のカム周縁ゾーン５６．
５７が接触し、突出板５０．５１が集電子７とブラシ１
５．１６との間にそれぞれ介入することで集光子７から
離れた状態に保持される。この段階を第８図Ｑこ示した
Ｑ この動作の過程で平面５８がブラシ１２．１３の中心軸
１４を包含すると、爪３９．４０が溝６２．６１とそれ
ぞれ対向する位置を占め、その結果、ブラシ１２．１３
がブラシ１５．１６に閃連して上述した最大摩耗度に達
するまで回転子６は固定子２に対し方向１９に回転する
ことができる。ブラシ１５．Ｉｓは集電子７から離脱し
たままであり、突出板５０．５Ｈこよって集電子７から
絶縁されている。この状態を示すのが第９図であり、ブ
ラシ１６を介して導綴１１により、ブラシ１２を介して
導線１２により集′准千７の薄板９に給電が行われてい
る状態に対応する。

固定子２に対する回転子乙の回転方向をあらためて反転
するにはフィンガ７４をケーシング１に対してあらため
て手動で回転させればよく、この場合回転させる方向は
前回とは逆になる。従って、ケーシング１に対するフィ
ンガ７４の位置及び運動に、固定子２に対する＠耘子乙
の回転方向に対応するのがどちらのブラシ対であるかを
正確かつ容易に連携させることができ、またケーシング
１にフィンガ７４の変位量２制限するストッパを連携さ
せ、第２及び９図にそれぞれ示す状態に対応する限界位
置をフィンガに与えることができて有利である。

この解決によれば、部片４８を操作してケーシング１に
対し方向２０に回転させることにより、回転子６が固定
子２に対してまさにこの方向２０に回転する第２図の状
態に戻せば第８．　７．　６゜５．４図にそれぞれ関連
して述べた段階が完全に一巡することになる。

第１０及び１１図はいずれかのブラシの爪、例えばブラ
シ１２の爪３９が作動中かどうかに関係なく破損したり
脱落したりした場合、固定子に対する回転子の回転方向
反転が突出板５０．５１によっていかに制限されるかを
示す。図から明らかなようにどの爪が破損または脱落し
ても同様の安全性が得られる。

電動機が第２図の状態にある時ブラシ１２の爪３９が脱
落すると、第１０図の状態となる。即ち、この破損にも
かかわらずブラシ１２は突出板５０により集電子７の外
周面８から絶縁されたままであり、ばね３１の作用下に
ブラシ１２が前記突出板５０に圧接している。他のブラ
シ１３，１５゜１６は第２図に関連して述べた状態のま
まである。

利用者が固定子２に対する回転子乙の回転方向を反転さ
せたければ部片４８′？ｉ：ケーシング１に対し方向１
９に回動させながら第４図がら第９図までに関連して述
べた段階な順次たどればよい。この回動操作に伴ない突
出板５ｏがブラシ１２を集電子と接触できるように解放
すると、即ち、第６図と第７図の中間段階に達すると、
カム４７によって保持されていないブラシ１２がばね３
１の作用下にガイド２１内ご摺動して集電子と接触する
。

ブラシ１５．１６はすでに集電子から絶縁されている限
り、この接触によっていかなる不都合も生じない。第４
図から第９図までに関連して述べた正常な状態において
は次いてブラシ１３も集電子と接触し、電動機が正常な
状態で作動することができ、回転子６は固定子２に対し
、ブラシ１２゜１３の利用と連携させた方向１９に回転
する。

ただし、利用者があらためて固定子に対する回転子の回
転方向を反転させようとして部片４８をケーシング１に
対し方向２０に回転させると、ブラシ１６は正常な状態
に後退しても、ブラシ１２が後退しない限り、ブラシ１
５．１６が集電子への接近を開始するまで、第１１図に
示すように突出板５０の而７１がブラシ１２と当接する
。即ち、ブラシ１５，１．！Ｓの爪４１．４２がカム４
７の周縁ゾーン５６．５５と接触する一方、集電子とブ
ラシ１５．１６の間に突出板５０．５１がそれぞれイヤ
在するからである。こうして集電子短絡の可能性は完全
に防止される。

電動機が第９図の状態、即ち、回転子６が固定子２に対
しブラシ１２．１３と連携する方向に回転しようとする
状態にある時、ブラシ１２の爪ろ９に破損が生じた場合
も同様モある。

以上に述べた構成を採用すればすぐれた電気的安全性が
得られるだけでなく、固定子に対する回転子回転方向を
反転させる運動をフィンガ７４に与えることができなく
なるからブラシ爪の破損を回避することもできる。

以上に述べたブラシ構成による電動機回転方向反転は電
動機の給電スイッチ２９と連動しなくても可能である。

なぜなら２つのブラシ対はそれぞれ固定子に対する回転
子自体の回転方向と連携しており、２つのブラシ対が同
時に集電子７の薄板９と接触することはあり得ないから
である。

本発明の実施にあたり、本発明の範囲を逸脱することな
く、前述の実施態様はかにも種々の実施態様が考えられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は他の点では公知の両回転方向式電動機に本発明
を応用した場合の各種素子を示す分解斜面図；第２図は
固定子に対する回転子の回転軸心と直交する第６図のｎ
−ｍ５で示される平面による、組み立てられた電動機２
所定の第１方向に回転する状態で示す断面図；第６図は
第２図に示した電動機部分を第２図の■−■線で示され
る２つの軸心平面による断面図；第４図〜第９図は第９
図に示す逆方向回転に至るまでの種々の中間段階を略示
する第２図図示部分の概略図：第１０及び１１図は２つ
の回転方向のそれぞれと連携するブラシが同時に集″計
子と接触する不測の事態がいかにし・て回避されるかを
示す第４〜第９図と同様の（既略図である。 １・・・ケーシング、２・・・固定子、４・・・軸心、
６・・・回転子、７・・・集電子、８・・・外周面、１
２．１ろ。 １５．１６・・・ブラシ、２１，２２．２３．２４・・
・ガイド、３１，３２，３ろ、６４・・・フィルばね、
３９．４０，４１．４２・・・爪、ｉ４．１７・・・中
心軸、４７・・・カム、５５．５６・・・広がり域、６
１゜６２・・・狭窄域。 特許出願人 ブラック　アンド　デツカ− インコーホレイティド 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士　松　　下　　操 弁理士山口昭之 弁理士　西　山　蒲　也 第２図 第３図 鴇４図　　　　　　　　　第５図 き６図 第１１■ 第１０図 ＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　固定子（２）と、給電モードの選択に応じて１つの
   方向０９）または他の方向（２０）に所定軸心（４）を
   中心に固定子（２）に対して回転可能な回転子（６）と
   を含み、回転子（６）が軸心（４）を囲む円筒形外周面
   （８）を有する集電子（７）を一体的に支持し、固定子
   （２）がそれぞれ集？α子（７）の両側にあって固定子
   （２）と一定角度を形成する同一の直径方向中心位置（
   １４，１７）を占めるブラシ（１２，１３，１５，１６
   ）を支持する交流又は直流用のユニバーサル電動機にお
   いて、固定子（２）が２対のブラシ（１２，１３，１５
   ，Ｉ６）を支持することと、２対のブラシそれぞれの直
   径方向中心位置（１４゜１７）を前記回転方向（１９，
   ２０）のそれぞれに応じて最適となるような角度ずれて
   固定子（２）に対して設定したことと、前記選択に応じ
   て集電子（７）の外周面（８）にいずれか一方だけの対
   のブラシを半径方向に当接させる選択手段（３９，４へ
   ４１，４λ４７）を設けたことを特徴とする交流用又は
   直流用のユニバーサル電動機。 ２．２対のブラシ（１２，１５，１へ１６）のそれぞれ
   の直径方向中心位置（１４，１７）　　を、固定子（２
   ）の機械的中立面に相当する軸心平面０８）を挟んで対
   称に設定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の電動機。 ３．２対のブラシ（１２，１ろ、　１５．１６）のそれ
   ぞれの直径方向中心位置の角度ずれを約６０°として前
   記軸心平面（１８１の両側に等分したことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の電動機。 ４、　固定子（２）が対応ブラシ対に属するブラシー（
   １２，１４１５，１６）を前記直径方向中心位置（１４
   ゜１７）内で集電子（７）に対して半径方向に変位させ
   るためのガイド手段（２１，２２，’２３．２４）を支
   持することと、集電子（７）にむかって半径方向に各ブ
   ラシ（１２，１３，１５，１６）を変位させるばね付勢
   手段（ろ１゜３２、５３．３４）　　を設けたことと、
   集電子（７）の外周面（８）にいずれか１対のブラシ（
   １２，１３，１５，１６ンを半径方向に当接させる選択
   手段（３９，４０，４１，４λ４７）−それぞれが各ブ
   ラシ（１２１３，１５，１６）と一体に形成されかつ軸
   心（４）と平行な向きを有する爪（３９，４０，４１，
   ４２）と、 −軸心（４）を中心として固定子（２）に対して回転で
   きるように案内され、軸心（４）の方向に見てブラシ（
   １２１３，１５，１＜Ｓ）とその爪（，１５９，４０，
   ４１，４２）の側で並置関係となるように固定子（２）
   Ｑこ設けたカム（４７）とから成り、前記カム（４７）
   が軸心（４）を挟んで対称な、かつ軸心（４）と直交す
   る平面におけるその形状が直径方向に向き合う２つの狭
   窄域（６１，６２）及び直径方向（こ向き合う２つの広
   がり域（５５，５６）によって限定されるほぼ８の字形
   を呈する外周縁（５へ５６、５９．６０）　　を有し、
   この外周縁を、広がり域（５５，５６）が前記直径方向
   中心位置（１４，１７）の１つと一致する位置に来ると
   前記床がり域が対応ブラシ対のブラシ（１２，１３，１
   へ１６）の爪（３９，４０，４１゜４２）に作用してブ
   ラシを集電子（７）の外周面（８）から遠ざけ、狭窄域
   （６１，６２）が前記直径方向中心位置（１４，１７）
   の他方と一致する位置に来ると該狭窄域が対応ブラシ対
   のブラシ（１２，１３，１５，１６）の爪（３９，４０
   ，４１，４２）　Ｆ解放して集電子（７）の外周面（８
   ）にブラシを接触させるように配置しかつ寸法設定した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜第６項のいずれ
   かに記載の電動機。 ５、特許請求の範囲第４項に記載の電動機において、前
   記半径方向変位ガイド手段（２１，２２，２，５゜２４
   ）が固定子（２）に対して固定された半径方向ガイド（
   ２１，２２，２３，２４）から成り、それぞれのガイド
   に沿って対応のブラシ（１２，１３，１５，１６）を摺
   動自在に取付けたことを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の電動機。 ６．２つの広がり域（５５，５６）が軸心（４）を囲む
   円筒面の２つのゾーンによって限定され、軸心（４）に
   対して限定きれる対数基円筒ゾーン及び軸心と平行な母
   線によって狭窄域（６１，’６２）　　に接続されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項または第５項記載
   の電動機。 Ｚ　いずれか一方のブラシ対に属するブラシ２集電子（
   ７）の外周面（８）と半径方向に当接させる前記選択手
   段（３９，４０，４１，４２，４７）　　と連動するこ
   とにより、２請枚の突出絶縁板（５０，５１）　　を前
   記外周面と、１′Ｊσ記半径方向当接選択手段（３９，
   ４０，４１，４２゜４７）によって外周面に当接ぎせら
   れない２つのブラシ（１２，１３，１５，１６）との間
   にそれぞれ介入させる手段（４８）をも含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１〜第６項のいずれかに記載の
   電動機。 ８、特許請求の範囲第４項から第６項までのいずれかと
   組み合わせた特許請求の範囲第７項に記載の電動線にお
   いて、２枚の突出絶縁板（５０，５１）がカム（４７）
   と一体に形成され、カム（４′０の広がり域（５５，５
   ６）　　に相当するゾーンにおいて軸心（４）と平行に
   カム（４７）からブラシ（１２，１３，１５，１６）の
   側に突出することを特徴とする特許請求の範囲第４〜第
   ６項のいずれかに記載の電動機。 ９　カム（４７）及び突出板（５０，５１）　　企プラ
   スチック材のような絶縁材の単一片（４８）で形成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の電動機
   。 １０、前記絶縁材片（４８）が集電子（７）と、回転子
   （６）２固電子（２）に対し軸心（４）を中心に回転自
   在に案内する軸受（３）との間に介在する切れ目のない
   環状カバー　（７９）をも限定することを特徴とする特
   許請求の範囲第９項に記載の電動機。 １１、特許請求の範囲第７項から第１０項までのいずれ
   かに記載の電動機において、前記回転方向（１９，２０
   ）　　の第１回転方向から第２回転方向に移行すると、
   集電子（７）の外周面（８）を、他方の対のブラシ（１
   ５，１６）がこの周面（８）と接触に入る点で完全に解
   放する前に前記外周面（８）と第１方向（１請に対応す
   る対のブラシ（１２，１３）　　との間に介入するよう
   に突出板（５０，５１）　　ｆ寸法設計すると共にいず
   れか一方の対のブラシ（１２，１６，１５，１６）を集
   電子（７）の外周面（８）と半径方向に当接させる選択
   手段（３９゜４０、４１．４２．４７）と連動させたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７〜第１０項のいずれ
   かに記載の′電動機。