JP2006074912A

JP2006074912A - モータ

Info

Publication number: JP2006074912A
Application number: JP2004255679A
Authority: JP
Inventors: Manabu Matsushita; 学松下; Tomohide Tanaka; 智秀田中
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】本発明の目的は、整流子の局部的な集中摩耗を抑制することにある。
【解決手段】モータは、複数のブラシ４０と、複数のブラシ４０が押圧されて接触する外面２４を有する整流子２０と、を含む。複数のブラシ４０の先端部４８は、それぞれ、外面２４への押圧方向に向かって断面が小さくなるように形成されている。複数のブラシ４０は、中心軸Ａに異なる点で直交する複数の平面と外面２４との複数の交線Ｌ_１，Ｌ_２上で、外面２４に接するように配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータに関する。

ブラシ及び整流子を有するモータにおいて、ブラシは、整流子と面接触することが好ましいが、最初から整流子の周面形状に対応するように形成することは難しい。そこで、鋭角をなす角部を有するようにブラシを形成し、その角部の先端を整流子に接触させてモータを駆動することが行われている。こうすることで、ブラシは、当初、整流子に線接触又は点接触するが、早期に摩擦で削られて整流子に面接触する形状になる。

一方、整流子も、当初、ブラシと線接触又は点接触するので面接触する場合よりも摩耗が大きい。特に、安定的な電力供給のために複数のブラシを設ける場合、複数のブラシが、回転軸に対して直交する同一平面に該軸を囲むように配置されたホルダに支持され、それぞれ、整流子の周面の同じ部分と線接触又は点接触するので、整流子が局部的に集中摩擦して寿命が短くなる一因となっていた。
特開２００１−３７１６８号公報特開平１１−６９７２９号公報

本発明の目的は、整流子の局部的な集中摩耗を抑制することにある。

（１）本発明に係るモータは、複数のブラシを含む固定子と、
回転の中心軸に沿って配置されたシャフトを含み、前記複数のブラシが押圧されて接触する外面を有する整流子を含む回転子と、
を有し、
前記複数のブラシの先端部は、それぞれ、前記外面への押圧方向に向かって断面が小さくなるように形成され、
前記複数のブラシは、前記中心軸に異なる点で直交する複数の平面と前記外面との複数の交線上で、前記外面に接するように配置されてなる。本発明によれば、複数のブラシが、複数の位置で整流子に接するように配置されている。したがって、ブラシと整流子の接触位置が分散されるので、整流子の局部的な集中摩耗を抑制することができ、耐久性が向上する。
（２）このモータにおいて、
前記複数のブラシは、第１の前記交線上で前記外面に接する第１の前記ブラシと、第２の前記交線上で前記外面に接する第２の前記ブラシと、を含み、
前記第１及び第２のブラシの前記先端部は、前記中心軸に沿って相互に反対方向に偏って突出するように形成されていてもよい。
（３）このモータにおいて、
前記複数のブラシをそれぞれ保持する複数のホルダを更に有し、
前記複数のホルダは、前記中心軸に異なる点で直交する前記複数の平面に対応する位置に配置されていてもよい。
（４）このモータにおいて、
前記複数のブラシは、同じ前記交線上で前記外面に接するとともに、相互に対向するように配置された一対の前記ブラシを含んでもよい。これによれば、対向する一対のブラシが、同じ交線上で整流子の外面に接するので、シャフトを傾けるような力を加えることがなく、回転子の回転を安定させることができる。
（５）このモータにおいて、
前記複数のブラシは、全て、異なる前記交線上で前記外面に接するように配置されていてもよい。これによれば、最も、整流子の局部的な集中摩耗を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るモータを示す断面図である。モータは、ポンプ（例えば、車両用アンチロックブレーキ制御装置において作動液を還流させるためのプランジャポンプ）の駆動手段として使用することができる。本実施の形態のモータは、直流モータである。

モータは、回転子（又は電機子）１０を有する。図１では、回転子１０の中心軸Ａの右側に回転子１０の一部を上面図で示してある。

回転子１０は、その回転の中心軸Ａに沿って配置されたシャフト１２を含む。シャフト１２の回転によって出力が得られる。シャフト１２には、電機子鉄心１４が取り付けられている。回転子１０は、複数の電機子巻線１６を含む。電機子巻線１６は、電気的絶縁体（インシュレータ）１８を介して、電機子鉄心１４にコイル状に巻き付けられている。電気子巻線１６を電流が流れると磁束が発生する。

回転子１０は、整流子２０を含む。整流子２０は、銅などの導電体から形成されている複数の整流子片２２を含む。複数の整流子片２２は、マイカなどの絶縁体を挟んで相互に電気的に絶縁され、その外面２４が円筒面に沿って並ぶように配列されている。電機子巻線１６の両端に、それぞれ、整流子片２２が電気的に接続されている。すなわち、一対の整流子片２２間を介して電気子巻線１６に電流を流すことができる。

モータは、固定子３０を有する。固定子３０は、ヨーク３２を含む。ヨーク３２は、一方向に開口するケース形状（例えば有底円筒状）をなしており、ハウジングの一部としての機能を果たし、ヨーク３２の内側に回転子１０（シャフト１２の一部を除く）が配置されている。ヨーク３２には、開口を覆うようにブラケット３４が取り付けられている。ブラケット３４は、軸受けを備え、シャフト１２の一部を支持する。シャフト１２の他の一部（端部）は、ヨーク３２に設けられた軸受け３６によって支持されており、ヨーク３２の一部はブラケットとしての機能も果たしている。

固定子３０は、磁束を発生させる手段として、マグネット（永久磁石）３８を含む。マグネット３８は、ヨーク３２の内面であって、回転子１０の周囲に配置されている。

固定子３０は、複数のブラシ４０を有する。ブラシ４０は、導電体（例えばカーボン及び銅を混合材料）から形成されている。ブラシ４０は、整流子２０（その外面２４）に、電気的に導通するように接触する。詳しくは、回転する整流子２０に、ブラシ４０が摺接する。ブラシ４０は、整流子２０との接触状態を維持するために、整流子２０（その外面２４）に対して押圧されている。押圧手段として、弾性体（例えばコイルバネ等のバネ）４２を使用してもよい。複数のブラシ４０は、それぞれ、複数のホルダ４４によって保持されている。ホルダ４４はヨーク３２に固定されている。ブラシ４０は、ホルダ４４によって、押圧方向への移動が許容されるが、押圧方向に交差する方向への移動が規制される。こうすることで、ブラシ４０は、摩耗しても予め設定された方向に押し出されるので安定した接触状態が維持される。ブラシ４０は給電端子４６に電気的に接続されており、給電端子４６から供給された電流は、ブラシ４０から整流子２０に流れる。

図２（Ａ）は、ブラシ及び整流子の部分を、回転の中心軸と重なる平面で切った側断面概略図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のIIB−IIB線断面概略図であり、整流子を回転の中心軸に直交する面で切断した断面図で示してある。

図２（Ａ）に示すように、ブラシ４０の先端部４８は、外面２４への押圧方向に向かって断面が小さくなるように形成されている。ブラシ４０は、先端部４８の先端面５０と、これに接続される側面５４を有する。先端面５０は、側面５４に対して傾斜している（テーパ面である）。また、先端面５０は、ブラシ４０の押圧方向（矢印Ｆの方向）に対して、斜めに（直角にならないように）交差する。先端部４８の突出した縁部５２の少なくとも一部が整流子２０と接触する。先端部４８は、整流子２０の回転の中心軸Ａに沿って偏って突出するように形成されている。すなわち、先端部４８の突出した縁部５２が、中心軸Ａに沿って偏っている。

図２（Ｂ）に示すように、ブラシ４０の先端面５０は、凹状に湾曲している。すなわち、縁部５２は、回転の軸Ａに沿って見たときに凹状にカーブする。縁部５２は、外面２４の描く円よりも大きい曲率半径の弧を描くようにカーブしていてもよい。その場合、縁部５２と整流子２０（外面２４）との接触状態は、点接触又はそれに近い。

図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、整流子とブラシの位置関係についての第１の例を説明する概略図である。なお、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す整流子２０及びブラシ４０を矢印IIIB方向に見て手前のブラシ４０及びホルダ４４を省略して示し、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示す整流子２０及びブラシ４０を矢印IIIC方向に見て手前のブラシ４０及びホルダ４４を省略して示してある。

第１の例では、複数のブラシ４０は、それぞれ中心軸Ａに対して直交する同一平面上に該軸を囲んで配置されるホルダ４４に支持され、整流子２０の中心軸Ａに異なる点で直交する複数の平面（図示せず）と外面２４との複数の交線Ｌ_１，Ｌ_２上で、外面２４に接するように配置されている。具体的には、複数のブラシ４０は、第１の交線Ｌ_１上で外面２４に接する第１（図３（Ａ）では上側及び左側）のブラシ４０と、第２の交線Ｌ_２上で外面２４に接する第２（図３（Ａ）では下側及び右側）のブラシ４０と、を含む。第１及び第２のブラシ４０は、先端部４８が中心軸Ａに沿って相互に反対方向に偏って突出するように配置されている。

第１の例によれば、複数のブラシ４０が、複数の位置で整流子２０に接するように配置されている。したがって、複数のブラシ４０がそれぞれ中心軸Ａに対して直交する同一平面上に該軸を囲んで配置されるホルダ４４に支持される構成であっても、ブラシ４０と整流子２０の接触位置が分散されるので、整流子２０の局部的な集中摩耗を抑制することができ、耐久性が向上する。ホルダ４４を同一平面上に配する構成は、従来のモータに多く見られる構成である。したがって、本実施の形態によれば、従来のホルダ４４をそのまま用いることが可能であれば、ブラシ４０の形状と配置を適用することによって、容易に本発明を実施可能であり、発明の実施に伴うコスト上昇を抑制することができる。この作用効果は、次の第２の例でも同様である。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、整流子とブラシの位置関係についての第２の例を説明する概略図である。なお、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す整流子２０及びブラシ４０を矢印IVB方向に見て手前のブラシ４０及びホルダ４４を省略して示し、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示す整流子２０及びブラシ４０を矢印IVC方向に見て手前のブラシ４０及びホルダ４４を省略して示してある。

第２の例でも、複数のブラシ４０は、第１の交線Ｌ_１上で外面２４に接する第１（図４（Ａ）では上下側）のブラシ４０と、第２の交線Ｌ_２上で外面２４に接する第２（図４（Ａ）では左右側）のブラシ４０と、を含む。第１及び第２のブラシ４０は、対向しないように配置されている。第１及び第２のブラシ４０の先端部４８は、中心軸Ａに沿って相互に反対方向に偏って突出するように配置されている。

第２の例では、複数のブラシ４０は、整流子２０の中心軸Ａに異なる点で直交する複数の平面（図示せず）と外面２４との複数の交線Ｌ_１，Ｌ_２上で、外面２４に接するように配置されている。複数のブラシ４０は、同じ交線Ｌ_１（又はＬ_２）上で外面２４に接するとともに、相互に対向するように（回転軸Ａの周りに１８０度ずれて）配置された一対（図４（Ａ）では上下側の一対又は左右側の一対）のブラシ４０を含む。これによれば、対向する一対のブラシ４０が、同じ交線Ｌ_１（又はＬ_２）上で整流子２０の外面２４に接するので、シャフト１２（図１参照）を傾けるような力を加えることがないので、更に回転子１０の回転を安定させる効果が得られる。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、整流子とブラシの位置関係についての第３の例を説明する概略図である。なお、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す整流子２０及びブラシ４０を矢印VB方向に見て手前のブラシ４０及びホルダ４４を省略して示し、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）に示す整流子２０及びブラシ４０を矢印VC方向に見て手前のブラシ４０及びホルダ４４を省略して示してある。

第３の例では、複数のブラシ４０は、全て、異なる交線Ｌ_ａ，Ｌ_ｂ，Ｌ_ｃ，Ｌ_ｄ上で外面２４に接するように配置されている。これによれば、最も、整流子２０の局部的な集中摩耗を抑制することができる。複数のホルダ４４は、中心軸Ａに異なる点で直交する複数の平面（交線Ｌ_ａ，Ｌ_ｂ，Ｌ_ｃ，Ｌ_ｄ参照）に対応する位置に配置されている。第３の例では、一対（図５（Ａ）では上下側の一方及び左右側の一方からなる一対）のブラシ４０が、その先端部４８が中心軸Ａに沿って相互に反対方向に偏って突出するように配置されている。

第３の例によれば、複数のブラシ４０が、複数の位置で整流子２０に接するように配置されている。したがって、ブラシ４０と整流子２０の接触位置が分散されるので、整流子２０の局部的な集中摩耗を抑制することができ、耐久性が向上する。この作用効果は、次の第４の例でも同様である。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、整流子とブラシの位置関係についての第４の例を説明する概略図である。第４の例は、第３の例の変形であって、複数のブラシ６０を有する。ブラシ６０は、中心軸Ａに沿った幅の中央に先端を形成する先端部６２を有する点でブラシ４０と異なる。ブラシ６０は、それ以外の点でブラシ４０と共通する。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。さらに、本発明は、実施の形態で説明した技術的事項のいずれかを限定的に除外したものであってもよい。あるいは、本発明は、上述した実施の形態から公知技術を限定的に除外したものであってもよい。

本発明の実施の形態に係るモータを示す断面図である。図２（Ａ）は、ブラシ及び整流子の部分を、回転の中心軸と重なる平面で切った側断面概略図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のIIB−IIB線断面概略図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、整流子とブラシの位置関係についての第１の例を説明する概略図である。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、整流子とブラシの位置関係についての第２の例を説明する概略図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、整流子とブラシの位置関係についての第３の例を説明する概略図である。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、整流子とブラシの位置関係についての第４の例を説明する概略図である。

符号の説明

１０…回転子１２…シャフト１４…電機子鉄心１６…電機子巻線１６…電気子巻線２０…整流子２２…整流子片２４…外面３０…固定子３２…ヨーク３４…ブラケット３６…軸受け３８…マグネット４０…ブラシ４２…弾性体４４…ホルダ４６…給電端子４８…先端部５０…先端面５２…縁部６０…ブラシ６２…先端部

Claims

複数のブラシを含む固定子と、
回転の中心軸に沿って配置されたシャフトを含み、前記複数のブラシが押圧されて接触する外面を有する整流子を含む回転子と、
を有し、
前記複数のブラシの先端部は、それぞれ、前記外面への押圧方向に向かって断面が小さくなるように形成され、
前記複数のブラシは、前記中心軸に異なる点で直交する複数の平面と前記外面との複数の交線上で、前記外面に接するように配置されてなるモータ。
請求項１記載のモータにおいて、
前記複数のブラシは、第１の前記交線上で前記外面に接する第１の前記ブラシと、第２の前記交線上で前記外面に接する第２の前記ブラシと、を含み、
前記第１及び第２のブラシの前記先端部は、前記中心軸に沿って相互に反対方向に偏って突出するように形成されてなるモータ。
請求項１又は請求項２記載のモータにおいて、
前記複数のブラシをそれぞれ保持する複数のホルダを更に有し、
前記複数のホルダは、前記中心軸に異なる点で直交する前記複数の平面に対応する位置に配置されてなるモータ。
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のモータにおいて、
前記複数のブラシは、同じ前記交線上で前記外面に接するとともに、相互に対向するように配置された一対の前記ブラシを含むモータ。
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のモータにおいて、
前記複数のブラシは、全て、異なる前記交線上で前記外面に接するように配置されてなるモータ。