JP2004166421A

JP2004166421A - ブラシ及びブラシ装置並びにモータ

Info

Publication number: JP2004166421A
Application number: JP2002330657A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Kurahashi; 一嘉倉橋
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】ブラシ寿命が短縮されるのを制限しつつ、モータ作動中に発生するブラシ自励振動による振動，騒音を、安価な手段により確実に抑制するブラシ及びブラシ装置並びにモータを提供する。
【解決手段】ブラシ収容部２２に摺動可能に保持され、コイル状のスプリング２６によって整流子１６側へ付勢されるブラシ２３であって、ブラシ２３の整流子１６と反対側の端部には、スプリング２６端部の略全周と当接するテーパー状の傾斜部２３ｂが形成され、傾斜部２３ｂは、スプリング２６の一端部と傾斜部２３ｂとの当接部分からスプリング２６の他端部を当止めする係止面２２ａまでの摺動方向の距離が、スプリング２６の周方向において一方側が他方側よりも相対的に長くなるように形成された。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシ及びブラシ装置並びにモータに係り、特にモータ作動中のブラシの自励振動及びこの振動による異音の発生を抑制する構造を備えたブラシ及びブラシ装置並びにモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車室内に使用されるモータ、例えば空調用モータには、低騒音であること、異音を発生しないことが要求される。使用されるモータがブラシと整流子を備えた直流モータである場合、特に当該ブラシと整流子との摺接によって発生する騒音の低減が要求される。
【０００３】
図１０に従来例に係る一般的なブラシ保持構造の説明図を示す。図１０に示すように、ブラシ５３は、ブラシ収容部５２内に摺動可能に保持され、整流子６６との摺接面とは反対側の側面をコイルスプリング等の付勢手段５６で付勢され、整流子６６に圧接されている。ブラシ５３の後端側の側面は、ブラシ５３の摺動方向に対して略直角な面となっている。
【０００４】
図１０に示すように、先端にテーパー部が設けられたブラシ５３は、モータ内に組み付けられた当初、テーパー部の先端部分と整流子６６とが摺接する。このとき、ブラシ５３は、テーパー部の先端部分と整流子６６との当接部を中心として、整流子６６と反対側の部分が、ブラシ収容部５２内の摺動面から浮き上がった状態となることがある。
【０００５】
ブラシ５３は、モータが作動すると整流子６６と摺接するが、種々の原因によりブラシ収容部５２内で自励振動を起こす。この自励振動は、整流作用を悪化させるばかりでなく、異音を発生して使用者に不快感を与えるものである。
【０００６】
自励振動が起こる原因としては、ブラシと整流子との間の摩擦力を含め、ブラシに加わる外力の総和にアンバランスが生じることにある。そのアンバランス発生の誘発原因の一つには、上述のようにブラシ５３がブラシ収容部５２の内面と面接触していない不安定な状態にあることが挙げられる。このような、不安定な状態は、上述のようにブラシ５３の組み付け当初に起こり易いが、モータ作動後所定時間経過してブラシ５３と整流子６６が面接触にて摺接するようになった後にも種々の要因により発生する。
【０００７】
このような自励振動を抑制するために、ブラシの後端面（モータ軸に対して径方向外側面）をブラシ摺動方向に対して所定角度の傾斜平面となるように形成し、この傾斜平面に付勢力を与えるように構成する技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００８】
このように構成すると、当該ブラシが付勢手段によって後部から付勢されることにより、傾斜平面にかかる付勢力はブラシ収容部内側面側への分力を有することになり、ブラシはその内側面に押付けられて摺動するようになる。したがって、モータ作動中、ブラシはブラシ収容部内側面と面接触して摺動し、ブラシ収容部内で自励振動を起こすことが抑制される。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−２１１７４８号公報（第４−５頁、第１図、第２図）
【００１０】
【特許文献２】
特開平１０−３３６９７４号公報（第３−５頁、第１−６図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにブラシの後端側が摺動方向に対して平面状に斜めに切り落とされたように形成されると、ブラシの有効長が短くなる。したがって、このようなブラシはブラシ寿命が短くなってしまうので、長いブラシ寿命が要求されるモータには採用し難いという問題があった。すなわち、ブラシ後端の傾斜面のうち、整流子に近い辺を基準として、ブラシ寿命が計算されるので、当該ブラシの実質的な有効長は短いものとなってしまう。
【００１２】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ブラシ寿命が短縮されるのを制限しつつ、モータ作動中に発生するブラシ自励振動による振動，騒音を、安価な手段により確実に抑制するブラシ，ブラシ装置及びモータを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、請求項１に記載のブラシによれば、ブラシ収容部に摺動可能に保持され、コイル状のスプリングによって整流子側へ付勢されるブラシであって、前記ブラシの前記整流子と反対側の端部には、前記スプリングによって前記ブラシとの当接部に前記ブラシの摺動方向に沿う中心線と略交わる方向へ付勢力を生じさせるように、前記当接部全周にわたって前記ブラシの摺動方向に対して所定の角度をなすテーパー状の傾斜部が形成され、前記当接部にかかる付勢力の前記ブラシの摺動方向と垂直な方向を向く分力の総和は、前記ブラシ収容部の所定の内側面側にかかることにより解決される。
【００１４】
このように、ブラシのスプリングとの当接面側にブラシの摺動方向に沿う中心線と略交わる方向へ付勢力を発生させるような傾斜部が形成されることにより、スプリングによってブラシ全体には、ブラシ摺動方向とブラシ摺動方向と垂直な方向の分力が加わることになる。
【００１５】
そして、ブラシ摺動方向と垂直な方向の分力が打ち消し合ってしまうことなく、その総和が所定方向にかかるように傾斜部が形成されることにより、ブラシはブラシ収容部内で所定の側面に押付けられる。これにより、ブラシはブラシ収容部の内側面と面接触して摺動するので、ブラシの自励振動を抑制することが可能となる。
【００１６】
また、従来のようにブラシの後端側を傾斜平面とするよりも、ブラシの有効長が短くなる程度を抑えることができ、ブラシ寿命を確保することが可能となる。
【００１７】
また、前記課題は、請求項２に記載のブラシによれば、ブラシ収容部に摺動可能に保持され、コイル状のスプリングによって整流子側へ付勢されるブラシであって、前記ブラシの前記整流子と反対側の端部には、前記スプリングの一端部の略全周と当接するテーパー状の傾斜部が形成され、該傾斜部は、前記スプリングの一端部と前記傾斜部との当接部分から前記スプリングの他端部を当止めする部分までの摺動方向の距離が、前記スプリングの周方向において一方側が他方側よりも相対的に長くなるように形成されることにより解決される。
【００１８】
このように、ブラシのスプリングとの当接面側に、スプリング端部と略全周にわたって当接するテーパー状の傾斜部が形成され、かつ、傾斜部の一方側の方が他方側よりもスプリングの当止め部までの距離が長く形成されることにより、傾斜部の一方側と他方側にかかる付勢力には、ブラシ摺動方向と垂直な方向の分力において差が生じる。
【００１９】
この分力の差によって、ブラシ全体としてブラシ摺動方向と垂直な方向に押圧力がかかることになる。これにより、ブラシはブラシ収容部の内側面と面接触して摺動することなるので、ブラシの自励振動を抑制することが可能となる。
【００２０】
また、請求項３に記載のように、前記傾斜部は、前記ブラシの前記整流子と反対側の面内において一方側に偏心するように形成することができる。また、請求項４に記載のように、前記ブラシの前記整流子との摺接面側には、前記整流子の軸方向の一方側を鋭角としたテーパー部が形成され、該テーパー部の鋭角側は、前記スプリングの一端部と前記傾斜部との当接部分から前記スプリングの他端部を当止めする部分までの摺動方向の距離が前記スプリングの周方向において相対的に長くなる側に形成された場合でも、ブラシにはテーパー部が形成された側面がブラシ収容部の内面に押付けられるように分力がかかるので、ブラシがブラシ収容部内で浮き上がった状態とならないので好適である。
【００２１】
また、請求項５に記載のブラシ装置のように、整流子を備えたモータ内に配設されるブラシ装置であって、前記ブラシが備えられれば好適である。前記ブラシがブラシ装置のブラシ収容部に配設されることにより、ブラシ装置からの騒音や異音の発生を抑制することができる。また、ブラシのスプリングとの当接面側の形状のみの変更によって、騒音等を抑制することが可能であるので好適である。
【００２２】
また、請求項６に記載のモータのように、前記ブラシ装置を備えれば好適である。モータから発生する騒音や異音が抑制されるので、室内等の静かさが要求される箇所への使用に適合する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は実施例のモータの断面説明図、図２は図１のブラシ装置の正面図、図３は図１のブラシ収容部の拡大図、図４は本実施例のブラシの平面図、図５は本実施例のブラシの背面図、図６は本実施例のブラシの後端側部分の部分断面拡大図、図７は別実施例のブラシの側面図、図８及び図９は別実施例のブラシの説明図である。以下に説明する配置、形状等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００２４】
本発明を自動車に用いられるブロアモータを例にとって説明する。図１に示すように、本発明の実施例に係るモータＭは、固定子１１と、巻線１２ａを備えた回転子１２と、回転子１２に挿着された回転軸１３を軸支する軸受１４，１５と、回転軸１３に配設された整流子１６と摺接するブラシ２３等を備えるブラシ装置２０と、これらを収容するモータハウジング４０，エンドプレート４１等、を備えている。
【００２５】
図１及び図２に示すように、ブラシ装置２０は、合成樹脂製のプレート部２１の一方の面に、金属製のブラシ収容部２２、ブラシ２３、ピグテール２４、ターミナル部材２５等が配設された構成となっている。
【００２６】
プレート部２１の中央部には整流子１６が挿通される開口部２１ａが形成されており、開口部２１ａを挟んで対向するように２つのブラシ収容部２２が配設されている。ブラシ収容部２２は、金属製の箱型に形成された部材であって、２つの側面の数箇所に形成された脚部がプレート部２１に形成された取付孔に挿入されて嵌め込まれることにより、プレート部２１に取付けられている。
【００２７】
また、ブラシ収容部２２の上面には、ピグテール２４が移動可能なスリット２２ｂが形成されている。ブラシ収容部２２の後部には、ブラシ収容部２２の上面に対して略垂直に折り曲げられて係止面２２ａが形成されており、係止面２２ａはスプリング２６を当止めしている。
【００２８】
ブラシ装置２０は、蓋状のエンドプレート４１とモータハウジング４０に挟持されるように、ネジ１７によって螺子留めして一体に固定されている。
【００２９】
図３に示すように、ブラシ２３はブラシ収容部２２内に摺動可能に保持されており、ブラシ収容部２２の係止面２２ａとブラシ２３との間には、スプリング２６が介装されている。スプリング２６は、コイル状のスプリングであって、ブラシ２３の後端面を押圧することにより、ブラシ２３を整流子１６側へ付勢している。
【００３０】
ブラシ２３の整流子１６との摺接側はテーパー形状に形成されており、ブラシ２３は、プレート部２１側にテーパー形状の鋭角部２３ａが位置するように配置されている。また、ブラシ２３の後端部には、面取りされたようなテーパー形状の傾斜部２３ｂが形成されている。
【００３１】
図４乃至図６に示すように、ブラシ２３の後端部には、ブラシ２３の摺動方向と略垂直な面である円形平面部２３ｃが形成されている。円形平面部２３ｃは、プレート部２１（ブラシ２３が摺接する面）とは反対側（図中上側）に偏心するように形成されている。円形平面部２３ｃの周縁からブラシ２３の４つの側面に向かって、円形平面部２３ｃに対して一定の角度で曲面状の傾斜部２３ｂが形成されている。
【００３２】
なお、ブラシ２３の後端部において、円形平面部２３ｃ及び傾斜部２３ｂが形成されていない部分は、平面部２３ｄとなっている。平面部２３ｄは、円形平面部２３ｃが上方に偏心している分、図３に示すように円形平面部２３ｃに対して僅かに傾いた状態となっている。
【００３３】
このように形成されたブラシ２３がスプリング２６によって後部から付勢される場合、図３に示すように、スプリング２６は曲面状に形成された傾斜部２３ｂの略全周にわたって当接する。上述のように円形平面部２３ｃが上方に偏心されているので、傾斜部２３ｂの上側と下側では、平面部２３ｄまでの傾斜面の長さが相対的に異なる。そして、図３に示すように、ブラシ２３のスプリング２６との当接部分は、ブラシ２３の上側よりも下側の方が相対的に係止面２２ａからの距離が長くなっている。
【００３４】
したがって、ブラシ２３の傾斜部２３ｂの上側にかかるスプリング２６による付勢力Ａと傾斜部２３ｂの下側にかかる付勢力Ｂとを比較すると、付勢力Ａの方が付勢力Ｂよりも大きくなっている。そして、付勢力Ａ，Ｂのかかる方向は、傾斜部２３ｂが円形平面部２３ｃに対して一定の角度をなすように形成されていることから、図３に示すようにブラシ２３の摺動方向に沿う中心線Ｃ−Ｃと略交わる方向へ向くものとなる。
【００３５】
傾斜部２３ｂの全周にかかる付勢力に関しては、傾斜部２３ｂの各部分にかかる付勢力は中心線Ｃ−Ｃと略交わる方向を向き、かつ、下側部分よりも上側部分にかかる付勢力の方が相対的に大きくなるようになっている。
【００３６】
よって、スプリング２６によってブラシ２３に与えられる付勢力の総和は、整流子１６側への分力と、図５に示すように下向き（プレート部２１方向）の分力Ｘを有するものとなる。そして、下向きの分力Ｘによって、ブラシ２３はプレート部２１に押付けられる。
【００３７】
これにより、モータＭの作動中、ブラシ２３はプレート部２１に押付けられて面接触しながら摺動するので、ブラシ収容部２２内で自励振動が誘発されることが抑えられ、モータＭの振動や異音の発生を防止することが可能となる。
【００３８】
上記のように、本実施の形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本例のブラシ２３には、後端面に円形平面部２３ｃの周縁からブラシ２３の４つの側面方向にかけて、曲面からなる傾斜部２３ｂが形成されている。円形平面部２３ｃは、ブラシ２３の上方に偏心した位置に形成されており、傾斜部２３ｂは円形平面部２３ｃの周縁から一定の角度をなすように形成されている。
【００３９】
このため、傾斜部２３ｂの上側傾斜面より下側傾斜面の長さの方が相対的に長くなっており、スプリング２６がブラシ２３と係止面２２ａとの間に配置されると、スプリング２６は係止面２２ａからブラシ２３との当接部分までの距離が上側よりも下側の方が長くなるような状態で、傾斜部２３ｂの略全周にわたって当接する。
【００４０】
したがって、傾斜部２３ｂは下側よりも上側の方がスプリング２６によって付勢される力が大きくなる。また、傾斜部２３ｂはブラシ２３の摺動方向に対して傾斜しているので、傾斜部２３ｂには、ブラシ２３の中心方向に向く付勢力がかかると共に、下側より上側の方が中心向きの力が大きいため、ブラシ２３全体にかかる力としては下向きの分力を含むことになる。
【００４１】
このため、ブラシ２３は、スプリング２６によってプレート部２１側へ押付けられる力を受けることになり、モータＭの作動中にブラシ２３がブラシ収容部２２内で自励振動することを抑制することができる。これにより、モータＭに発生する騒音や異音を低減することが可能となる。
【００４２】
（２）また、本例のブラシ２３は、従来の制振構造を備えたブラシ、すなわち、後端面が摺動方向に対して所定の角度を有する傾斜平面となるように形成されたブラシと比べて、傾斜部２３ｂの部分が削られたような形状に形成されただけなので、実質的なブラシの有効長を犠牲にする程度が小さく、長寿命を要求されるモータに適用することが可能となる。
【００４３】
（３）また、本例のブラシ２３は、スプリング２６によってプレート部２１側へ押付けられる分力を受けているので、ブラシ２３をモータＭに組み付けた当初に、テーパー形状の鋭角部２３ａと整流子１６との当接箇所を中心として、ブラシ２３がプレート部２１から浮き上がった状態となることを防止することができる。このため、ブラシ２３を、モータＭの作動当初から安定した状態でブラシ収容部２２内に保持することができるので、ブラシ２３の自励振動を抑制することが可能となる。
【００４４】
（４）また、本例のブラシ２３にはスプリング２６が傾斜部２３ｂに嵌り込むようにして当接するので、ブラシ２３とスプリング２６との位置関係はモータＭが作動することによってずれることがない。したがって、ブラシ２３は、スプリング２６から安定した付勢力を受けることができるので好適である。
【００４５】
（５）また、本例のモータＭでは、ブラシ２３，スプリング２６をブラシ収容部２２内に組み付ける工程は従来のものと変わることがないので、組付の製造ラインに変更を加える必要がなく、また、ブラシ２３の形状の変更のみでその他の構成部品の変更を伴うものではないため、製造コストを押し上げることがないので好適である。
【００４６】
なお、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施の形態では、円形平面部２３ｃの周縁から一定の角度で傾斜部２３ｂが形成されており、平面部２３ｄがブラシ２３の摺動方向に直角な面に対してやや傾斜したものとなっているが、これに限らず、図７に示すように円形平面部２３ｃの周縁から下側より上側の方が傾斜角度が大きくなるように形成して、平面部２３ｄがブラシ２３の摺動方向に対して略直角となるように形成してもよい。
【００４７】
このように構成すると、傾斜部２３ｂがスプリング２６によって付勢される力は、係止面２２ａと当接部間の距離の違いにより、下側の付勢力Ｂよりも上側の付勢力Ａの方がやや大きくなる。このとき、付勢力Ａのかかる方向は、付勢力Ｂのかかる方向よりも摺動方向に対して垂直に近くなるため、垂直方向の分力は付勢力Ｂよりも付勢力Ａの方が大きくなる。
【００４８】
したがって、ブラシ２３全体にかかる付勢力は、下側に向かう分力を有するものとなり、ブラシ２３はスプリング２６によってプレート部２１側に押付けられることになる。よって、このように構成しても、ブラシ２３がブラシ収容部２２内で自励振動を発生することを抑制することができる。
【００４９】
○また、上記実施の形態では、ブラシ２３を下側に押付けるように構成するために、円形平面部２３ｃを上方に偏心させていたが、これに限らず、例えば、左右方向や図８に示すように円形平面部２３ｃを斜め上方に偏心させてもよい。
【００５０】
整流子１６が回転軸１３を中心に図中Ｒ方向へ回転する場合、整流子１６との摺接によって、ブラシ２３もＲ方向へ押付けられる。このとき、同図（Ｂ）に示すように円形平面部２３ｃが左斜め上に偏心された構成となっていれば、ブラシ２３はスプリング２６によって斜め下向きの分力Ｙを受けることになる。
【００５１】
このように構成することにより、ブラシ２３は分力Ｙによって、プレート部２１に押付けられると共に、ブラシ収容部２２の側面にも押付けられるので、ブラシ２３がブラシ収容部２２内で自励振動を発生することを抑制することができる。
【００５２】
○また、上記実施の形態では、円形平面部２３ｃを上方に偏心させていたが、これに限らず、図９に示すように円形平面部２３ｃをブラシ２３の側面の略中央に位置するように形成してもよい。この場合、円形平面部２３ｃの上側の傾斜角度よりも下側の傾斜角度の方を大きく形成することにより、下側の傾斜面の長さを長く形成すればよい。
【００５３】
このように形成すれば、スプリング２６がブラシ２３の上側よりも下側の方が、係止面２２ａからの距離が大きくなり、下側よりも上側に大きな付勢力がかかる。これにより、ブラシ２３全体としては、同図（Ｂ）に示すように下向きの分力Ｘを受けることになる。この分力Ｘによりブラシ２３は下側に押付けられるので、ブラシ２３の自励振動を抑制することができる。
【００５４】
○また、上記実施の形態では、傾斜部２３ｂが曲面に形成されているが、これに限らず、複数の傾斜平面によって傾斜部２３ｂが形成されるようにしてもよい。
【００５５】
○また、上記実施の形態では、ブラシ収容部２２の後部が、ブラシ収容部２２の上面に対して略垂直に折り曲げられて係止面２２ａが形成されているが、これに限らず、係止面２２ａから傾斜部２３ｂのスプリング２６との当接部分までの距離が、ブラシ２３が押付けられる側の方が押付けられない側よりも相対的に長くなるようにすればよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のブラシ及びブラシ装置並びにモータによれば、ブラシの後端面を摺動方向に対して斜めに形成することによってブラシ収容部の側面に押付ける構成ではなく、ブラシ後端面の一部に所定の面取り状の傾斜面を形成してブラシ収容部の側面に押付ける構成としているので、従来に比してブラシの実質的有効長が小さくなる程度が低減され、かつ、モータ作動中に発生するブラシ自励振動による振動，騒音を安価な手段により確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のモータの断面説明図である。
【図２】図１のブラシ装置の正面図である。
【図３】図１のブラシ収容部の拡大図である。
【図４】本実施例のブラシの平面図である。
【図５】本実施例のブラシの背面図である。
【図６】本実施例のブラシの後端側部分の部分断面拡大図である。
【図７】別実施例のブラシの側面図である。
【図８】別実施例のブラシの説明図である。
【図９】別実施例のブラシの説明図である。
【図１０】従来例のブラシ装置の説明図である。
【符号の説明】
１１固定子、１２回転子、１２ａ巻線、１３回転軸、１４，１５軸受、１６整流子、１７ネジ、２０ブラシ装置、２１プレート部、２１ａ開口部、２２ブラシ収容部、２２ａ係止面、２２ｂスリット、２３ブラシ、２３ａ鋭角部、２３ｂ傾斜部、２３ｃ円形平面部、２３ｄ平面部、２４ピグテール、２５ターミナル部材、２６スプリング、４０モータハウジング、４１エンドプレート、５２ブラシ収容部、５３ブラシ、５６付勢手段、６６整流子、Ａ，Ｂ付勢力、Ｍモータ、Ｘ，Ｙ分力

Claims

ブラシ収容部に摺動可能に保持され、コイル状のスプリングによって整流子側へ付勢されるブラシであって、
前記ブラシの前記整流子と反対側の端部には、前記スプリングによって前記ブラシとの当接部に前記ブラシの摺動方向に沿う中心線と略交わる方向へ付勢力を生じさせるように、前記当接部全周にわたって前記ブラシの摺動方向に対して所定の角度をなすテーパー状の傾斜部が形成され、
前記当接部にかかる付勢力の前記ブラシの摺動方向と垂直な方向を向く分力の総和は、前記ブラシ収容部の所定の内側面側にかかることを特徴とするブラシ。
ブラシ収容部に摺動可能に保持され、コイル状のスプリングによって整流子側へ付勢されるブラシであって、
前記ブラシの前記整流子と反対側の端部には、前記スプリングの一端部の略全周と当接するテーパー状の傾斜部が形成され、
該傾斜部は、前記スプリングの一端部と前記傾斜部との当接部分から前記スプリングの他端部を当止めする部分までの摺動方向の距離が、前記スプリングの周方向において一方側が他方側よりも相対的に長くなるように形成されたことを特徴とするブラシ。
前記傾斜部は、前記ブラシの前記整流子と反対側の面内において一方側に偏心されていることを特徴とする請求項２に記載のブラシ。
前記ブラシの前記整流子との摺接面側には、前記整流子の軸方向の一方側を鋭角としたテーパー部が形成され、
該テーパー部の鋭角側は、前記スプリングの一端部と前記傾斜部との当接部分から前記スプリングの他端部を当止めする部分までの摺動方向の距離が前記スプリングの周方向において相対的に長くなる側に形成されたことを特徴とする請求項２に記載のブラシ。
整流子を備えたモータ内に配設されるブラシ装置であって、
請求項１乃至５のいずれか一項のブラシを備えたブラシ装置。
請求項５に記載のブラシ装置を備えたモータ。