JP2002369459A - ブラシ装置及びモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セグメント間にわたるブラシまたぎの発生を抑
え、有効通電コイル数の減少を抑えることができるブラ
シ装置及びモータを提供する。 【解決手段】ブラシ装置１３はブラシ１４、ブラシホル
ダ１５及びねじりコイルバネ１６からなる。コンミテー
タ１２側のブラシ１４の先端部が、コンミテータ１２の
正逆両回転時共に、該コンミテータ１２の径方向に傾斜
状態で接触すべくブラシホルダ１５のブラシ保持機構が
形成されている。ブラシホルダ１５内の突出部はブラシ
全長の半分以上反コンミテータ側に設けられており、突
出部からブラシホルダ１５の両開口部へはテーパ状の斜
面となり、ブラシ１４を平面で保持可能である。ブラシ
１４が回動するため、それに合わせピッグテール１８の
ブラシ１４との取付位置はブラシ１４の幅の中央、ブラ
シ１４とねじりコイルバネ１６の当接面は凸Ｒ状となっ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシ装置及びモ
ータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブラシ付き直流モータにおいて、
ブラシは、コンミテータ回転軸と直交する方向に延びる
ブラシホルダ内に収容されている。

【０００３】前記ブラシを保持するためのブラシホルダ
内には、ブラシがブラシホルダ内で往復摺動可能になる
よう径方向全体に一定となるようなクリアランスが設け
られている。

【０００４】また、ブラシは、その後端に当接されたね
じりコイルバネにてコンミテータに向かって付勢され、
コンミテータの回転中においても、コンミテータの外周
面（セグメント）と摺接するように設置されている。

【０００５】また、前記ブラシには、電流供給を受ける
ためのピッグテールが接続されており、そのピッグテー
ルから供給された電流は、摺接する前記コンミテータへ
と通電される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、通電量を多
くするため、コンミテータのセグメント幅に対し、ブラ
シ幅をある程度大きくすると、両セグメント間にわたる
ブラシまたぎが起こり、有効通電コイルが減りトルクが
低下するといった問題が発生する。この問題は、モータ
が低重ね巻き層数の場合には特に顕著に現れる。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、セグメント間にわた
るブラシまたぎの発生を抑えることにより、有効通電コ
イル数の減少を抑えることができるブラシ装置及びモー
タを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、ブラシホルダが、ブラシ
をモータの回転方向に傾斜可能に収容できるように構成
されている。

【０００９】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明において、ブラシホルダは、両内側壁対
向位置にブラシの側部に向かって突出形成され、該ブラ
シが傾斜する支点となるブラシ保持部を有するように構
成されている。

【００１０】また、請求項３に記載の発明では、請求項
１又は請求項２に記載の発明において、突出部はブラシ
ホルダ両開口部から内部中央に向けてテーパ状に延びて
形成されるように構成されている。

【００１１】また、請求項４に記載の発明では、請求項
２又は請求項３に記載の発明において、ブラシ保持部
は、少なくとも該ブラシ全長の半分以上反コンミテータ
側に形成されることにより構成されている。

【００１２】また、請求項５に記載の発明では、請求項
１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明におい
て、ブラシは、該ブラシを前記コンミテータに向かって
付勢するスプリングの当接面が凸Ｒ状に形成されたこと
により構成されている。

【００１３】また、請求項６に記載の発明では、モータ
は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のブ
ラシを備えたことにより構成されている。 （作用）請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、
ブラシはコンミテータに対して、傾斜状態で当接するた
め、コンミテータとの当接面が小さくなり、ブラシまた
ぎの発生が少なくなる。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、突出部は
ブラシホルダ両開口部から内部中央に向けてテーパ状に
延びるように構成されるため、ブラシ傾斜時にブラシが
テーパ面上で安定して保持されることとなる。

【００１５】請求項４に記載の発明によれば、ブラシ保
持部は、少なくとも該ブラシ全長の半分以上反コンミテ
ータ側に形成されるように構成されるため、ブラシのコ
ンミテータ側端部の回動が大きくなり、コンミテータに
対するブラシの傾斜が大きくなるので、よりブラシまた
ぎの発生を抑えることができる。

【００１６】請求項５に記載の発明によれば、ブラシ
は、該ブラシを前記コンミテータに向かって付勢するス
プリングの当接面が凸Ｒ状に形成されたことにより構成
されるため、ブラシの回動時にブラシとスプリング間の
摩擦が減るので、スプリングの付勢状態にあっても、ブ
ラシの回動を妨げずに行うことができる。

【００１７】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
〜５のうちいずれか一項に記載の作用と同等の作用を持
つモータを得ることが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図１〜図３に従って説明する。図１は、ブロアモ
ータなどの直流モータ１の概略断面図である。

【００１９】モータ１は、モータケース２を備え、該モ
ータケース２は略有底円筒状に形成されたヨークハウジ
ング３と、エンドフレーム４とからなり、該エンドフレ
ーム４はヨークハウジング３の開口部を塞ぐように固定
されている。

【００２０】ヨークハウジング３の内周面には複数のマ
グネット６が周方向に沿って固着されている。モータケ
ース２には、ロータ７が収容されている。ロータ７は回
転軸８と電機子鉄心９を備え、ロータ７は該電機子鉄心
９がマグネット６と相対するように配置されている。

【００２１】回転軸８はモータケース２内に備えられた
２つのベアリング１０、１１により正逆回転可能に支持
されている。また、回転軸８は、その一端がモータケー
ス２の外部に突出している。

【００２２】回転軸８には、ベアリング１０と電機子鉄
心９の間にコンミテータ１２が固着されている。コンミ
テータ１２と相対する位置には、コンミテータ１２に電
力を供給するためのブラシ装置１３が配設されている。

【００２３】次に、ブラシ装置１３の形状について図
２、図３及び図４に従って説明する。ブラシ装置１３
は、コンミテータ１２を挟んで相対向するように配置さ
れた一対のブラシ１４と、それらブラシ１４をそれぞれ
収容するブラシホルダ１５と、ブラシ１４をコンミテー
タ１２に向かって付勢するスプリングとしてのねじりコ
イルバネ１６と、それらが上面に設けられたホルダプレ
ート１７を備えている。

【００２４】ホルダプレート１７は、絶縁性の樹脂材料
よりなり、略円環状に形成されている。そして、ホルダ
プレート１７はその平面が回転軸８と直交するように固
定されている。

【００２５】ブラシ１４は断面矩形状に形成されてい
る。ブラシホルダ１５はコンミテータ１２の径方向両側
が開口形成され、各ブラシ１４をコンミテータ１２の略
径方向に沿って移動可能に収容している。

【００２６】また、前記ブラシ１４の反コンミテータ側
端面１４ａは、凸Ｒ形状に形成され、その端面１４ａは
ピッグテール１８の取付位置を略中心とする曲率（半
径）を有する。

【００２７】また、前記ブラシ１４の上面には、ピッグ
テール１８の一端が接続されている。ピッグテール１８
は、ブラシ１４の回動方向略中心であり、端面１４ａよ
りに取付されている。ピッグテール１８の他端は外部給
電端子１９（図２参照）と接続され、コンミテータ１２
を介して電機子鉄心９に巻回された巻線（図示省略）に
電力を供給している。

【００２８】ブラシホルダ１５は、ブラシ１４を収容し
かつ移動方向に沿って延びる略四角形筒状にてホルダプ
レート１７上に一体形成されている。また、ブラシホル
ダ１５の上部には、図３に示すように、ピッグテール１
８を挿通するためのスリット２０が、コンミテータ１２
の径方向に沿って形成されている。

【００２９】図４に示すように、ブラシホルダ１５に
は、ブラシ１４の付勢方向左右両側壁にブラシ保持部１
５ａが形成されている。尚、図２は、図面が煩雑になる
のを防ぐために細部の符号を省略している。

【００３０】両ブラシ保持部１５ａは、図４に示すよう
にブラシ１４に向かって突出する山状に形成され、その
斜面はブラシ１４が移動するガイド面となっている。そ
して、それら斜面は、ブラシホルダ１５の両開口部（コ
ンミテータ１２の径方向両側）から内部中央に向けてテ
ーパ状に延びて形成されている。

【００３１】両ブラシ保持部１５ａの間隔は、ブラシ１
４を摺動することができる幅を持って形成されており、
その頂点の位置は、ブラシ１４の全長の半分以上反コン
ミテータ側に位置している。また、両ブラシ保持部１５
ａの両側面（ガイド面）は、ブラシ保持部１５ａからコ
ンミテータ側及び、反コンミテータ側に向かって、次第
に広いガイド幅を持つように形成されており、そのコン
ミテータ側の端部は、ブラシ１４の回動規制部１５ｂ
（図４参照）となっている。

【００３２】両ブラシ保持部１５ａのガイド面は、コン
ミテータ１２の回動中心を通る線に対して同じ角度をな
している。そして、ブラシ１４は、ねじりコイルバネ１
６によりコンミテータ１２に向かって付勢されている。
従って、ブラシ１４は、コンミテータ１２の正逆回転に
より回動し、その回動角度は、コンミテータ１２の回動
中心を通る線に対して同じである。

【００３３】ホルダプレート１７には、コンミテータの
中心軸に平行に伸びる支持軸２１と係止軸２２が一体形
成されている。支持軸２１にはねじりコイルバネ１６が
支持されている。ねじりコイルバネ１６のコイル部から
は付勢端１６ａと、固定端１６ｂがそれぞれ周方向に延
出されている。ねじりコイルバネ１６は固定端１６ｂが
係止軸２２に固定保持されることで、その弾性力により
付勢端１６ａが当接されたブラシ１４をコンミテータ１
２に向かって付勢している。

【００３４】また、ねじりコイルバネ１６の付勢端１６
ａは、ブラシ１４との当接面が緩やかな凸曲面となるよ
うに加工されており、付勢端１６ａと凸Ｒ形状となって
いる端面１４ａの摩擦係数を減らし、ブラシ１４が回動
し易くなるよう構成されている。

【００３５】次に、ブラシ１４摺動時の作用について図
２および図４に従って説明する。両ブラシ１４は、ねじ
りコイルバネ１６によって、コンミテータ１２の方向に
向かって付勢されているため、コンミテータ１２が回転
をすると、コンミテータ１２との間に摩擦力が発生し、
両ブラシ１４は、コンミテータ１２の回転方向への力を
受ける。

【００３６】図２に示すようにコンミテータ１２が時計
回り（図４の矢印Ａ方向）に回転するとき、両ブラシ１
４のコンミテータ１２との当接面には、コンミテータ１
２の回転に伴う摩擦力が働き、同回転方向に両ブラシ１
４は回動する。

【００３７】また、両ブラシ１４の回動は、両ブラシ１
４が、ブラシホルダ１５のコンミテータ側端部である回
動規制部１５ｂに当接するまで行われ、当接後のブラシ
１４は、ブラシ保持部１５ａと、回動規制部１５ｂ及
び、ブラシ保持部１５ａから回動規制部１５ｂへ伸びる
平面によって、安定した状態（図２実線の両ブラシ１
４）で保持される。

【００３８】従って、図２に示すようなブラシ１４の安
定保持状態においては、ブラシ１４はコンミテータ１２
の径方向に対して、一定の傾斜を持つこととなり、その
傾斜角の大きさは、回動規制部１５ｂの形成位置に応じ
たものとなる。

【００３９】ブラシ１４がコンミテータ１２の径方向に
対して、一定の傾斜を持って当接すると、ブラシ１４の
コンミテータ１２との当接面積（ブラシ１４の反回転側
の部位の面積）はその傾斜に合わせて小さくなる。従っ
て、セグメント間をまたぐ割合（時間）が減少する、す
なわちセグメント間にわたるブラシまたぎの発生を抑え
ることと等価となる。その結果、実効的に有効通電コイ
ル数が増し、効率的にトルクが得られる。

【００４０】また、コンミテータ１２が反時計回り（図
４の矢印Ｂ方向）に回転する場合にも、回動規制部１５
ｂがブラシ１４の両側に等しく設けてあるため、同じく
ブラシ１４の回動を規制し、コンミテータ１２が回転状
態にあっても、径方向に対して、一定の傾斜を持ったま
ま摺接した状態でコンミテータ１２に通電することがで
きる。

【００４１】上記したように、本実施形態によれば、以
下の効果を有する。 （１）両ブラシ保持部１５ａが、ブラシ１４に向かって
突出する山状に形成されているため、ブラシ１４はブラ
シホルダ１５内で回動可能となる。

【００４２】従って、ブラシ１４はコンミテータ１２の
回転に伴う摩擦力によりその回転方向に傾斜し、コンミ
テータ１２に対して、傾斜して当接することとなり、コ
ンミテータ１２との当接面が小さくなるので、ブラシま
たぎの発生を少なくすることができる。

【００４３】（２）ブラシ１４は、ブラシ保持部１５ａ
を略支点として回動する。てこの原理より、略支点とな
るブラシ保持部１５ａが反コンミテータ側にいけばいく
ほどブラシ１４は回動しやすくなるので、ブラシ１４が
回動する時の略支点の位置が、ブラシ１４の全長の半分
以上反コンミテータ側に位置することにより、ブラシ１
４は小さな負荷でも傾斜可能となる。

【００４４】従って、ブラシ１４はコンミテータ１２に
対して傾斜するのが容易となり、コンミテータの回転方
向が正逆反転した場合においても、即座にブラシ１４の
傾斜状態を作り出すことができる。また、コンミテータ
１２との間の摩擦力が弱い場合においても容易にブラシ
１４の傾斜状態への移行が可能である。そのため、すば
やくブラシ１４の傾斜状態を得ることができ、安定した
コンミテータへ１２への通電が可能となる。

【００４５】（３）モータの回転方向が両方向のもので
あり、両方向の回転量がほぼ等しいモータ装置の場合に
は、ブラシ１４の両方向への傾斜割合がほぼ等しくなる
ため、ブラシ１４の摩耗状態が、コンミテータ当接面の
両側においてほぼ等しく摩耗されるため、ブラシ１４の
当接面がコンミテータ１２の面に倣うことがないので、
ブラシ１４が使用によって摩耗してもコンミテータセグ
メント間のブラシまたぎが発生しにくいものとなる。

【００４６】（４）ブラシ保持部１５ａと、ピッグテー
ル１８のブラシ１４への接続位置を略直線上に並べたこ
とにより、ブラシ１４の回動時に前記ピッグテール１８
の接続位置が回動の略中心となるため、ピッグテール１
８がブラシ１４に与える抵抗を小さく抑えることがで
き、また、逆にブラシ１４の回動に伴うピッグテール１
８の捩じり応力をも小さくすることができる。

【００４７】（５）ブラシ１４の反コンミテータ側端面
１４ａはピッグテール１８の取付位置を略中心とする曲
率（半径）を有するため、ねじりコイルバネ１６の付勢
状態にあってもブラシ１４は容易に傾斜することができ
る。

【００４８】（６）ブラシ１４のコンミテータ径方向に
対する傾斜は、正逆回転どちらの場合もブラシ保持部１
５ａの中間点を中心に行われるので、ブラシ１４とコン
ミテータ１２との当接面は常にブラシホルダ１５の中心
よりで行われる（図４参照）ため、ブラシ１４による安
定した位置でのコンミテータ１２への給電状況を作り出
すことができる。

【００４９】（７）両ブラシ保持部１５ａが、突出する
山状に形成され、その斜面は、ブラシホルダ１５の両開
口部（コンミテータ１２の径方向両側）から内部中央に
向けてテーパ状に延びて形成されている。

【００５０】従って、ブラシ１４は、傾斜時にこのテー
パ面で安定保持されることとなり、ブラシ１４とコンミ
テータ１２の摺動時にブラシ１４が振動し、ブラシホル
ダ１５と衝突することによって引き起こされる騒音を抑
えることができる。

【００５１】（８）ねじりコイルバネ１６の付勢端１６
ａが、ブラシ１４との当接面が緩やかな凸曲面となるよ
う加工されており、付勢端１６ａと凸Ｒ形状となってい
る端面１４ａの摩擦係数を減らすように形成されている
ため、ブラシ１４の回動を妨げない。

【００５２】尚、本発明の実施形態は、以下のように変
更してもよい。 ○上記実施の形態では、ブラシ保持部１５ａから回動規
制部１５ｂを結んだ平面上で、ブラシ１４をコンミテー
タ１２の傾斜状態に保持したが、ブラシ１４をその付勢
方向に対して傾斜可能に保持できればよく、図５に示す
ように、コンミテータ１２の周方向に広めのクリアラン
スを持つブラシホルダ２３の周方向両側側壁に、ブラシ
保持部となる凸部２４を形成したものでもよい。

【００５３】○上記実施の形態では、ブラシホルダ１５
を筒状に形成したが、図６に示すように、断面円形であ
り、略門形状のブラシ保持部２５と、回動規制部２６と
から構成されるブラシホルダを設けてもよい。

【００５４】○上記実施の形態では、付勢するスプリン
グとして、ねじりコイルバネ１６を用いたが、ブラシ１
４の回動を妨げずに付勢できるものであればよく、例え
ばコイルバネや、空気バネや、板バネなどを用いてもよ
い。

【００５５】○上記実施の形態では、ブラシ保持部１５
ａから回動規制部１５ｂに至る両ガイド面は、コンミテ
ータ１２の回動中心を通る線に対して同じ角度をなして
いたが、コンミテータの正逆方向回転の頻度などに応じ
て、回動規制部１５ｂの位置を変え、正逆回転時におけ
るコンミテータ１２に対するブラシ１４の傾斜角を変え
てもよい。

【００５６】○前記実施形態において、本例のブラシ装
置１３は、種々のモータに適宜採用できる。次に、前記
各実施形態から把握できる技術的思想について、以下に
追記する。

【００５７】（イ） 請求項１〜請求項５に記載のブラ
シ装置において、前記ブラシの上面にはピッグテールが
取付され、前記ピッグテールの取付位置とブラシ保持部
の位置が略直線上に並ぶことを特徴とするブラシ装置。
この構成により、ブラシのピッグテール取付位置とブラ
シ保持部の位置が略直線上に並ぶように構成されるた
め、ピッグテール取付位置はブラシ回動時にほぼ中心と
なり、ピッグテールがブラシに及ぼす抵抗を小さくする
ことができる。

【００５８】（ロ） 請求項１〜請求項５及び上記
（イ）に記載のブラシ装置において、前記コンミテータ
は、該コンミテータを挟む一対の前記ブラシ間で、該ブ
ラシの当接しない前記セグメント数が２以下であること
を特徴とするブラシ装置。この構成により、総コンミテ
ータセグメント数が減少し、各々のコンミテータセグメ
ントの働きが全体に大きな影響を与えることとなる。従
って、有効通電コイル数の減少を抑制させる効果が、よ
り大きな影響をもって得られる。

【００５９】（ハ） 請求項１に記載のブラシ装置にお
いて、前記ブラシホルダは、前記ブラシが傾動する支点
となるブラシ保持部と、前記ブラシの傾動を規制する回
動規制部とから構成されたことを特徴とするブラシ装
置。この構成により、図６に示すような簡単な構造のも
のでもコンミテータに対して、ブラシを傾斜状態で当接
することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜５の発
明によれば、セグメント間にわたるブラシまたぎの発生
を抑えることにより、有効通電コイル数の減少を抑える
ことができるブラシ装置を提供することができる。

【００６１】また、請求項６の発明によれば、有効通電
コイル数の減少を抑えて効率的にトルクを得ることがで
きるモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 モータの側断面図である。

【図２】 ブラシ使用時の作用を示す説明図である。

【図３】 ブラシ装置の横面図である。

【図４】 ブラシ使用時の作用を示す説明図の拡大図で
ある。

【図５】 ブラシ装置の他の実施例の説明図である。

【図６】 ブラシ装置の他の実施例の説明図である。

【符号の説明】

１２…コンミテータ、１４…ブラシ、１５…ブラシホル
ダ、１５ａ…ブラシ保持部、１５ｂ…回動規制部、１６
…ねじりコイルバネ、１８…ピッグテール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 双方向回転モータに用いられ、コンミテ
   ータの軸直交方向に延びるブラシホルダ内にブラシが隙
   間を有した状態で収容保持され、該ブラシの先端部が前
   記コンミテータに押圧接触されるブラシ装置において、 前記ブラシホルダは、前記ブラシを前記モータの回転方
   向に傾斜可能に収容することを特徴とするブラシ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のブラシ装置において、 前記ブラシホルダは、両内側壁対向位置に前記ブラシの
   側部に向かって突出形成され、該ブラシが傾斜する支点
   となるブラシ保持部を有することを特徴とするブラシ装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のブラシ装
   置において、 前記突出部は前記ブラシホルダ両開口部から内部中央に
   向けてテーパ状に延びて形成されていることを特徴とす
   るブラシ装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載のブラシ装
   置において、 前記ブラシ保持部は、少なくとも該ブラシ全長の半分以
   上反コンミテータ側に形成されていることを特徴とする
   ブラシ装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記
   載のブラシ装置において、 前記ブラシは、該ブラシを前記コンミテータに向かって
   付勢するスプリングの当接面が凸Ｒ状に形成されたこと
   を特徴とするブラシ装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記
   載のブラシ装置を備えたことを特徴とするモータ。