JP2003125558A - ブラシ及びそのブラシを備えたモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブラシの摺動性を向上させることが可能なブラ
シを提供すること。 【解決手段】ブラシ１０の四隅５１〜５４がコンミテー
タ３に最も突出形成されている。また、ブラシ１０の摺
動面２０には、ブラシ１０の四隅５１，５２から対角の
四隅５３，５４に向かう２つの対角線が、稜線６１，６
２として形成される。換言すれば、ブラシ１０の摺動面
２０を構成する傾斜面３４，３５及び一対の傾斜面２
３，２４がコンミテータ３に対して傾斜している。その
結果、初期段階では、摺動面２０の四隅５１〜５４とセ
グメント１２とが摺動し、ブラシ１０の摩耗に伴って徐
々にセグメント１２とブラシ１０の摺動面２０とが摺動
する部分が、２つの稜線６１，６２に沿って拡大され
る。つまり、ブラシ１０の摩耗に伴って徐々に摺動面２
０の全面とセグメント１２とが摺動することになる。従
って、ブラシ１０の摺動性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流機に使用され
るブラシとそのブラシを備えたモータとに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ブラシ装置は、一般的に直方体形状に形
成されたブラシと、そのブラシを一定のクリアランスを
保った状態で収容するブラシホルダと、ブラシをコンミ
テータに摺動させるコイルスプリングとから構成されて
いる。外部電源からの電力をブラシ及びコンミテータを
介してアーマチャに供給している。

【０００３】ところで、ブラシとブラシホルダとの間に
は、ブラシとコンミテータとの摺動に伴って熱が発生
し、ブラシが膨張するために、一定のクリアランスを有
している。このため、ブラシとコンミテータとの摺動に
伴ってブラシが振動し、その振動によりブラシがブラシ
ホルダ内の側壁に衝突して騒音が発生する。

【０００４】この問題を解決する対策としては、ブラシ
とブラシホルダとの間のクリアランスを小さくすること
も考えられるが、熱によるブラシの膨張等があるため、
クリアランスを小さくすることはできない。また、ブラ
シをブラシホルダの片側の側壁に当接するように、ブラ
シの後部を片側の側壁方向に傾斜させる発明も提案され
ているが、他方の側壁にクリアランスが生じ、ブラシの
振動がし易くなる。さらに、コイルスプリングでは、側
壁への側圧を大きくすることができず、仮に大きくでき
たとしても、ブラシのコンミテータへの当接力が小さく
なってしまうため、この問題を解決することはできな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ブラシの摺
動を初期から安定させるために、図５に示すように回転
軸の軸方向の両端でコンミテータと摺動させるブラシが
ある。すなわち、図５（ｂ）に示すように、ブラシ１０
０には、コンミテータ１１１の回転軸１１２の軸方向に
おいて中央にＶ字形状の凹部１０１が形成されている。
また、同図（ａ），（ｃ）に示すように、ブラシ１００
には、コンミテータ１１１の回転方向においてコンミテ
ータ１１１の曲率とほぼ同一の曲率に形成されるととも
に、コンミテータ１１１と摺動する円弧面１０２が形成
されている。

【０００６】このように構成されたブラシ１００におい
て、同図（ａ）に示すように、コンミテータ１１１が例
えばＸ方向に回転すると、コンミテータ１１１と摺動す
るブラシ１００の両端面、すなわち円弧面１０２が、セ
グメント１１３と摺動する。しかし、円弧面１０２が、
コンミテータ１１１の回転方向においてコンミテータ１
１１の曲率とほぼ同一の曲率に形成されている。このた
め、コンミテータ１１１と円弧面１０２とが全面で摺動
することとなる。その結果、円弧面１０２における摺動
性が悪い。特に、ブラシ１００の加工時における誤差等
により初期段階での摺動性が悪かった。従って、ブラシ
１００の摺動性に起因して、ブラシ１００に振動が発生
し、さらにこの振動に伴って騒音が発生していた。

【０００７】本発明は、このような問題点に着目してな
されたものであって、その目的は、ブラシの摺動性を向
上させることが可能なブラシとそのブラシを備えたブラ
シ装置とを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、回転軸と一体回転す
るコンミテータのセグメントと摺動する略直方体形状の
ブラシにおいて、前記セグメントと摺動する前記ブラシ
の摺動面における初期段階の摺動部分は、四隅であっ
て、前記コンミテータの回転方向における前記摺動部分
の両端部は、前記コンミテータに対して傾斜しているこ
とを特徴としている。

【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のブラシにおいて、前記コンミテータの回転軸方向に
おける前記摺動部分の両端部は、前記コンミテータの曲
率よりも若干小さい曲率に形成され、前記コンミテータ
の回転方向における前記摺動部分の両端部は、凹状に形
成されていることを特徴としている。

【００１０】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は請求項２に記載のブラシにおいて、前記摺動面は、前
記コンミテータに対して傾斜する傾斜面を備え、前記傾
斜面は、前記コンミテータのセグメントの分離方向に対
して傾斜する前記四隅を対角に結ぶ稜線を構成している
ことを特徴としている。

【００１１】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか１項に記載のブラシと、前記ブラシを
収容するブラシホルダと、前記ブラシホルダに収容され
た前記ブラシを前記コンミテータに付勢するコイルスプ
リングとからなるブラシ装置を備えたことを特徴として
いる。

【００１２】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
略直方体形状のブラシにおいて、セグメントと摺動する
ブラシの摺動面における初期段階の摺動部分は、四隅で
ある。また、コンミテータの回転方向における摺動部分
の両端部は、コンミテータに対して傾斜している。この
ため、初期段階では、摺動面の四隅とセグメントとが摺
動し、ブラシの摩耗に伴って徐々にセグメントとブラシ
の摺動面とが摺動する。従って、ブラシの摺動性を向上
させることができる。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、コンミテ
ータの回転軸方向における摺動部分の両端部は、コンミ
テータの曲率よりも若干小さい曲率に形成されている。
また、コンミテータの回転方向における摺動部分の両端
部は、凹状に形成されている。このため、初期段階で
は、摺動面の四隅とセグメントとが摺動し、ブラシの摩
耗に伴って徐々にセグメントとブラシの摺動面とが摺動
する。従って、ブラシの摺動性を向上させることができ
る。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、摺動面
は、コンミテータに対して傾斜する傾斜面を備え、その
傾斜面が四隅を対角に結ぶ稜線を構成している。このた
め、初期段階では、摺動面の四隅とセグメントとが摺動
し、ブラシの摩耗に伴って徐々にセグメントとブラシの
摺動面とが摺動する部分が、２つの稜線に沿って拡大さ
れる。つまり、ブラシの摩耗に伴って徐々に摺動面の全
面とセグメントとが摺動することになる。また、稜線は
コンミテータのセグメントの分離方向に対して傾斜して
いるので、ブラシは、モータの回転作動時において、コ
ンミテータのセグメントに徐々に摺動することとなり、
振動が抑制され、その振動が抑制された状態でブラシが
摩耗することから良好な摺動面が形成される。従って、
ブラシの摺動性を向上させることができる。

【００１５】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
〜請求項３のいずれか１項に記載のブラシを収容するブ
ラシホルダと、そのブラシホルダに収容されたブラシを
コンミテータに付勢するコイルスプリングとからブラシ
装置が構成されている。その結果、ブラシの摺動性を向
上させることが可能なブラシ装置を提供することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用エアコン
ユニットにおけるブロアモータに具体化した実施の形態
について図面を用いて説明する。図１は本実施形態のブ
ロアモータ１の平面図であり、図２はブラシ装置２及び
コンミテータ３を軸方向（図１におけるＹ方向）から見
た側面図である。また、図３は、図１におけるブラシ装
置２及びコンミテータ３を拡大した平面図である。

【００１７】図１に示すように、直流モータよりなるブ
ロアモータ１の収納ケース４には、コンミテータ３を装
着したロータ５の回転軸６が軸受け７を介して回転可能
に支持され、収納ケース４の内周面には、ロータ５を回
転させるための磁界を発生する複数個のマグネット８が
固着されている。そして、コンミテータ３の外周面と摺
動するブラシ１０を具備したブラシ装置２が設けられ、
ブロアモータ１を駆動するための電流がブラシ装置２か
らコンミテータ３に供給される。つまり、マグネット８
による磁界内に配置されているロータ５に電流を流すこ
とによって、ロータ５に回転力が発生し、この回転力に
よってブロアモータ１が回転駆動する。

【００１８】図２に示すように、コンミテータ３は、合
成樹脂製（絶縁材料）のスリーブ１１と軸方向に分離さ
れた複数の金属製（導電材料）のセグメント１２から構
成されている。

【００１９】図２及び図３に示すように、ブラシ装置２
は、ブラシ１０とブラシホルダ１３とコイルスプリング
１４から構成されている。ブラシホルダ１３は、略四角
筒状の筒体１５と底板（金属板）１６とからなり、コン
ミテータ３側の端面が開口した有底箱形状に形成されて
いる。

【００２０】ブラシ１０は、ブラシホルダ１３内に摺動
可能に収容され、ブラシホルダ１３の底板１６により保
持されているコイルスプリング１４によりコンミテータ
３側に付勢されている。詳しくは、ブラシ１０の後端面
がコイルスプリング１４にて押圧されることで、ブラシ
１０はコンミテータ３側に付勢されている。そして、コ
イルスプリング１４の付勢により、ブラシ１０の摺動面
２０が、ブラシホルダ１３の開口端から突出し、コンミ
テータ３に押圧接触した状態で保持されている。

【００２１】ここで、ブラシ１０の形状について図４を
用いて詳細に説明する。図４（ａ）はブラシ１０の摺動
面から見た正面図であり、図４（ｂ）はブラシ１０を上
側から見た図であり、図４（ｃ）はブラシ１０の平面図
である。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ブラシ１０
は略直方体形状に形成されている。

【００２２】同図（ｂ）に示すように、ブラシ１０の摺
動面２０において、回転軸６の軸方向の両端部には、コ
ンミテータ３の曲率よりも若干小さい曲率で円弧端部２
１が形成されている。このため、回転軸６の軸方向の中
央部には、円弧端部２１によって円弧凹部２２が形成さ
れている。

【００２３】同図（ｃ）に示すように、ブラシ１０の摺
動面２０において、コンミテータ３の円周方向の両端部
には、傾斜面２３，２４が凹状となるＶ字形状に形成さ
れている。このため、コンミテータ３の円周方向の中央
部には、傾斜面２３，２４のＶ字形状によってＶ字凹部
２５が形成されている。

【００２４】同図（ａ）に示すように、ブラシ１０の摺
動面２０には、上下端部３１，３２から中心３３に向か
って下方（紙面裏側）に傾斜する傾斜面３４，３５が形
成されている。また、左右端部４１，４２から中心３３
に向かって上方（紙面表側）に傾斜する一対の傾斜面２
３，２４が形成されている。このため、ブラシ１０の摺
動面２０には、ブラシ１０の四隅５１，５２から対角の
四隅５３，５４に向かう２つの対角線が、稜線６１，６
２として形成される。従って、稜線６１，６２は、コン
ミテータ３のセグメント１２の分離方向（軸方向）に対
して傾斜している。また、左端部４１の中央から中心３
３を通って右端部４２の中央には、Ｖ字形状の傾斜面２
３，２４で構成されたＶ字凹部２５が形成されている。
なお、同図（ｂ）に示すように、ブラシ１０の中心３３
は、円弧端部２１と同一の高さに形成されている。その
結果、ブラシ１０においては、同図（ｂ），（ｃ）に示
すように、ブラシ１０の四隅がコンミテータ３側に最も
突出形成される。

【００２５】このように構成されたブラシ１０がコンミ
テータ３に摺接した状態で、図４（ｂ）に示すように、
コンミテータ３が例えばＸ方向に回転した場合には、ブ
ラシ１０における摺動面２０の四隅５１〜５４が、コン
ミテータ３のセグメント１２と摺動する。そして、この
摺動に伴って、ブラシ１０が摩耗すると、セグメント１
２とブラシ１０の摺動面２０とが摺動する部分が、２つ
の稜線６１，６２に沿って拡大される。すなわち、初期
段階では、摺動面２０の四隅５１〜５４とセグメント１
２とが摺動し、ブラシ１０の摩耗に伴って徐々に摺動面
２０の全面とセグメント１２とが摺動することになる。
また、稜線６１，６２は、コンミテータ３のセグメント
１２の分離方向（軸方向）に対して傾斜しているので、
ブラシ１０は、ブロアモータ１の回転作動時において、
コンミテータ３のセグメント１２に徐々に摺動すること
となり、振動が抑制され、その振動が抑制された状態で
ブラシ１０が摩耗することから良好な摺動面が形成され
る。従って、ブラシ１０の摺動性を向上させることがで
きる。

【００２６】また、ブラシ１０の摩耗に伴って徐々に摺
動面２０の全面とセグメント１２とが摺動する構成であ
る。このため、ブラシ１０に加工時の誤差等があったと
しても、ブラシ１０の摩耗によって加工時の誤差等が徐
々に取り除かれることなる。その結果、加工時の誤差等
に基づくブラシ１０の振動を抑制するとができる。従っ
て、ブラシ１０がブラシホルダ１３内の側壁に衝突して
騒音が発生することをも抑制することができる。

【００２７】以上、詳述したように本実施形態によれ
ば、次のような作用、効果を得ることができる。 （１）ブラシ１０の四隅５１〜５４がコンミテータ３に
最も突出形成されている。そして、この四隅５１〜５４
の間は、円弧端部２１又は傾斜面２３，２４でＶ字形状
の端部に形成されている。このため、初期段階では、摺
動面２０の四隅５１〜５４とセグメント１２とが摺動
し、ブラシ１０の摩耗に伴って徐々にセグメント１２と
ブラシ１０の摺動面２０とが摺動する。従って、ブラシ
１０の摺動性を向上させることができる。

【００２８】（２）また、ブラシ１０の摺動面２０に
は、ブラシ１０の四隅５１，５２から対角の四隅５３，
５４に向かう２つの対角線が、稜線６１，６２として形
成される。換言すれば、ブラシ１０の摺動面２０を構成
する傾斜面３４，３５及び一対の傾斜面２３，２４がコ
ンミテータ３に対して傾斜している。その結果、初期段
階では、摺動面２０の四隅５１〜５４とセグメント１２
とが摺動し、ブラシ１０の摩耗に伴って徐々にセグメン
ト１２とブラシ１０の摺動面２０とが摺動する部分が、
２つの稜線６１，６２に沿って拡大される。つまり、ブ
ラシ１０の摩耗に伴って徐々に摺動面２０の全面とセグ
メント１２とが摺動することになる。また、稜線６１，
６２は、コンミテータ３のセグメント１２の分離方向
（軸方向）に対して傾斜しているので、ブラシ１０は、
ブロアモータ１の回転作動時において、コンミテータ３
のセグメント１２に徐々に摺動することとなり、振動が
抑制され、その振動が抑制された状態でブラシ１０が摩
耗することから良好な摺動面が形成される。従って、ブ
ラシ１０の摺動性を向上させることができる。

【００２９】（３）加えて、ブラシ１０の摩耗に伴って
徐々に摺動面２０の全面とセグメント１２とが摺動する
構成である。このため、ブラシ１０に加工時の誤差等が
あったとしても、ブラシ１０の摩耗によって加工時の誤
差等が徐々に取り除かれることなる。その結果、加工時
の誤差等に基づくブラシ１０の振動を抑制するとができ
る。従って、ブラシ１０がブラシホルダ１３内の側壁に
衝突して騒音が発生することをも抑制することができ
る。

【００３０】（４）ブラシ１０の摺動面２０において、
コンミテータ３の円周方向の両端部には、傾斜面２３，
２４が凹状となるＶ字形状に形成されている。このた
め、コンミテータ３の円周方向の中央部には、傾斜面２
３，２４のＶ字形状によってＶ字凹部２５が形成されて
いる。一方、ブラシ１０の摺動面２０において、回転軸
６の軸方向の両端部には、コンミテータ３の曲率よりも
若干小さい曲率で円弧端部２１が形成されている。この
ため、回転軸６の軸方向の中央部には、円弧端部２１に
よって円弧凹部２２が形成されている。つまり、ブラシ
１０の四隅５１〜５４がコンミテータ３に最も突出形成
されている。その結果、コンミテータ３が回転しても、
初期段階でセグメント１２とコンミテータ３の円周方向
の全端部とが摺動することはない。また、初期段階でセ
グメント１２と円弧端部２１の全円弧とが摺動すること
もない。従って、初期段階におけるブラシ１０の摺動性
を向上させることができる。

【００３１】（５）ブラシ１０の摺動面２０を構成する
傾斜面３４，３５及び一対の傾斜面２３，２４がコンミ
テータ３に対して傾斜している。換言すれば、コンミテ
ータ３に摺動する摺動方向或いはコンミテータ３から分
離する分離方向とは、異なるように傾斜面３４，３５及
び一対の傾斜面２３，２４が形成されている。このた
め、初期段階においてはセグメント１２とブラシ１０の
摺動面２０とが、全面で摺動することはない。従って、
初期段階におけるブラシ１０の摺動性を向上させること
ができる。

【００３２】なお、本実施形態は、次のように変更して
具体化することも可能である。 ・回転軸６の軸方向の中央部に形成した円弧凹部２２
を、一対の傾斜面から構成されたＶ字凹部に形成しても
良い。

【００３３】・同様に、コンミテータ３の円周方向の中
央部に形成したＶ字凹部２５を、Ｕ字凹部や円弧凹部に
形成しても良い。さらに、上記実施形態より把握される
技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載す
る。

【００３４】〔１〕請求項１に記載のブラシにおいて、
前記四隅を結ぶ略直方体形状の端部は、コンミテータに
対して傾斜しているブラシ。このように構成すれば、ブ
ラシの四隅がコンミテータに最も突出形成される。この
ため、初期段階では、摺動面の四隅とセグメントとが摺
動し、ブラシの摩耗に伴って徐々にセグメントとブラシ
の摺動面とが摺動する。従って、ブラシの摺動性を向上
させることができる。

【００３５】〔２〕請求項２または前記〔１〕に記載の
ブラシにおいて、コンミテータの回転方向における前記
摺動部分の両端部は、中央が凹状となるＶ字形状に形成
されているブラシ。このように構成すれば、ブラシの四
隅がコンミテータに最も突出形成される。このため、初
期段階では、摺動面の四隅とセグメントとが摺動し、ブ
ラシの摩耗に伴って徐々にセグメントとブラシの摺動面
とが摺動する。従って、ブラシの摺動性を向上させるこ
とができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ため、次のような効果を奏する。請求項１〜請求項３の
いずれか１項に記載の発明によれば、ブラシの摺動性を
向上させることができる。

【００３７】請求項４に記載の発明によれば、ブラシの
摺動性を向上させることが可能なブラシ装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブロアモータの平面図。

【図２】ブラシ装置を示す側面図。

【図３】ブラシ装置を示す平面図。

【図４】ブラシの形状を説明するための説明図。

【図５】従来におけるブラシの形状を説明するための説
明図。

【符号の説明】

１…ブロアモータ、２…ブラシ装置、３…コンミテー
タ、６…回転軸、１０…ブラシ、１２…セグメント、１
３…ブラシホルダ、１４…コイルスプリング、２０…摺
動面、２２…円弧凹部、２３，２４…傾斜面、２５…Ｖ
字凹部、３１…上端部、３２…下端部、３４，３５…傾
斜面、４１…左端部、４２…右端部、５１〜５４…四
隅、６１，６２…稜線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H613 AA01 AA02 AA03 BB04 BB15 BB27 GA10 GB01 GB09 GB12 QQ05 SS05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と一体回転するコンミテータのセ
   グメントと摺動する略直方体形状のブラシにおいて、 前記セグメントと摺動する前記ブラシの摺動面における
   初期段階の摺動部分は、四隅であって、 前記コンミテータの回転方向における前記摺動部分の両
   端部は、前記コンミテータに対して傾斜しているブラ
   シ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のブラシにおいて、 前記コンミテータの回転軸方向における前記摺動部分の
   両端部は、前記コンミテータの曲率よりも若干小さい曲
   率に形成され、 前記コンミテータの回転方向における前記摺動部分の両
   端部は、凹状に形成されているブラシ。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のブラシ
   において、 前記摺動面は、前記コンミテータに対して傾斜する傾斜
   面を備え、 前記傾斜面は、前記コンミテータのセグメントの分離方
   向に対して傾斜する前記四隅を対角に結ぶ稜線を構成し
   ているブラシ。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記
   載のブラシと、 前記ブラシを収容するブラシホルダと、 前記ブラシホルダに収容された前記ブラシを前記コンミ
   テータに付勢するコイルスプリングとからなるブラシ装
   置を備えたモータ。