JP2010028917A - Electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、アーマチュアのコンミテータに給電を行うためのカーボンブラシを備えた電動モータに関するものである。 The present invention relates to an electric motor including a carbon brush for supplying power to an armature commutator.
一般に、ブラシ付きの電動モータは、内周面に永久磁石を取り付けた円筒状のヨークの内側にアーマチュアコイルが巻装されたアーマチュアが回転自在に配置された構成となっている場合が多い。アーマチュアは回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアを有している。アーマチュアコアには軸方向に長いティースが複数形成され、ここにコイルが巻装されている。
各コイルは、回転軸に取り付けられたコンミテータの複数のセグメントに接続されている。コンミテータはコイルに電流を供給し、整流を行うためのものであって、複数のセグメントとカーボンブラシとが摺接している。
Generally, an electric motor with a brush often has a configuration in which an armature around which an armature coil is wound is rotatably disposed inside a cylindrical yoke having a permanent magnet attached to an inner peripheral surface. The armature has an armature core that is externally fixed to the rotating shaft. A plurality of teeth that are long in the axial direction are formed on the armature core, and a coil is wound around the teeth.
Each coil is connected to a plurality of segments of a commutator attached to the rotating shaft. The commutator is for supplying current to the coil and performing rectification, and the plurality of segments and the carbon brush are in sliding contact with each other.
カーボンブラシは外部電源に電気的に接続されセグメントに電圧を印加するためのものであって、ブラシホルダ内にコンミテータ(セグメント)に対して進退自在に収納されている。ブラシホルダは、ホルダステーを介してヨークの開口部を覆蓋するブラケットに固定されている。
カーボンブラシがセグメントに電圧を印加するとコイルに電流が供給され、アーマチュアコアに磁界が形成される。そして、この磁界と永久磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が回転する。この回転によってカーボンブラシが摺接するセグメントが順次変更されて機械的に整流が行われ、アーマチュアコアが継続的に回転する。
The carbon brush is electrically connected to an external power source and applies a voltage to the segment. The carbon brush is housed in the brush holder so as to be movable back and forth with respect to the commutator (segment). The brush holder is fixed to a bracket that covers the opening of the yoke via a holder stay.
When the carbon brush applies a voltage to the segment, a current is supplied to the coil, and a magnetic field is formed in the armature core. And a rotating shaft rotates by the magnetic attractive force and repulsive force which arise between this magnetic field and a permanent magnet. This rotation sequentially changes the segments in which the carbon brush is in sliding contact with each other, mechanically rectifies, and the armature core continuously rotates.
ここで、ブラシ付きの電動モータは、アーマチュアの回転に伴い、カーボンブラシがセグメントと接触、および離間を繰り返すことになる。このため、セグメント間電圧が大きいとカーボンブラシがセグメントから離間する際、コイルに蓄電された電磁エネルギーが放出されることによりカーボンブラシとセグメントとの間で放電が発生することがある。
カーボンブラシとセグメントとの間で放電が発生すると、カーボンブラシ、およびセグメントが放電摩耗を起こし、カーボンブラシとセグメントとの電気的接触不良を引き起こすおそれがあると共に、カーボンブラシの寿命が短くなるおそれがある。
Here, in the electric motor with a brush, as the armature rotates, the carbon brush repeatedly contacts and separates from the segment. For this reason, when the inter-segment voltage is large, when the carbon brush is separated from the segment, the electromagnetic energy stored in the coil is released, so that discharge may occur between the carbon brush and the segment.
If a discharge occurs between the carbon brush and the segment, the carbon brush and the segment may be subjected to discharge wear, which may cause poor electrical contact between the carbon brush and the segment, and may shorten the life of the carbon brush. is there.
このため、セグメント間電圧を低減するためのさまざまな技術が提案されている。例えば、ティースに巻装されるコイルを5相(U,V,W,X,Y相)構造とすることで、3相(U,V,W相)構造のコイルを有する電動モータよりもセグメント間電圧を低減させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、ホルダステーに取り付けたブラシホルダがガタつくと、アーマチュアが回転した際、カーボンブラシの振動が大きくなる。カーボンブラシの振動が大きくなると、カーボンブラシに加わる衝撃が大きくなり、カーボンブラシの寿命が短くなってしまう。
ここで、ブラシホルダは金属板を折り曲げて形成する場合が多い一方、ホルダステーは樹脂で形成する場合が多い。このため、ブラシホルダをホルダステーにガタつくことなく固定するためには、ボルトで締結固定するなど部品点数が増大し、費用が嵩む。また、ブラシホルダとカーボンブラシとの間のクリアランスを精度よく管理し、カーボンブラシのガタつきを抑えようとしてもブラシホルダを高精度に製作するための製作費用が嵩む。
By the way, if the brush holder attached to the holder stay is loose, the vibration of the carbon brush increases when the armature rotates. When the vibration of the carbon brush increases, the impact applied to the carbon brush increases and the life of the carbon brush is shortened.
Here, the brush holder is often formed by bending a metal plate, while the holder stay is often formed of resin. For this reason, in order to fix the brush holder to the holder stay without rattling, the number of parts increases, such as fastening with bolts, and the cost increases. Moreover, even if the clearance between the brush holder and the carbon brush is accurately controlled to suppress the backlash of the carbon brush, the manufacturing cost for manufacturing the brush holder with high accuracy increases.
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、安価にブラシホルダのガタつきを抑えることができると共に、ブラシホルダとカーボンブラシとの間のクリアランスを高精度に管理することができ、カーボンブラシの延命化を図ることができる電動モータを提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can control rattling of the brush holder at a low cost and manage the clearance between the brush holder and the carbon brush with high accuracy. Thus, an electric motor capable of extending the life of a carbon brush is provided.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、アーマチュアに設けられているコンミテータに摺接して給電を行うカーボンブラシと、前記カーボンブラシを前記コンミテータに対して進退自在に収納するブラシホルダと、前記ブラシホルダを固定するホルダステーとを有する電動モータにおいて、前記ホルダステーに、前記ブラシホルダの側壁の外側への変位を阻止する変位阻止部を設け、前記カーボンブラシの幅をLb、前記カーボンブラシと前記ブラシホルダの側壁との間のクリアランスをC、前記カーボンブラシの幅Lbと前記クリアランスCとの比AをA=(C/Lb)×100%としたとき、A=5.3±1.8%を満たすように前記クリアランスCを設定したことを特徴する。 In order to solve the above-described problems, the invention described in claim 1 includes a carbon brush that is slidably brought into contact with a commutator provided in an armature to supply power, and the carbon brush is housed in a retractable manner with respect to the commutator. In the electric motor having a brush holder and a holder stay for fixing the brush holder, the holder stay is provided with a displacement prevention portion for preventing displacement to the outside of the side wall of the brush holder, and the width of the carbon brush is set to Lb, When the clearance between the carbon brush and the side wall of the brush holder is C, and the ratio A between the carbon brush width Lb and the clearance C is A = (C / Lb) × 100%, A = 5.3 The clearance C is set so as to satisfy ± 1.8%.
請求項2に記載した発明は、前記ブラシホルダは前記ホルダステー側の面が開口された断面コの字状に形成され、前記側壁には、前記ホルダステー側に向かって延出し前記ホルダステーと係合する爪部が設けられる一方、前記ホルダステーには、前記ブラシホルダの前記爪部を挿通可能な挿通孔が形成され、前記変位阻止部は、前記ブラシホルダの側壁に沿うように設けられた凸部であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the brush holder is formed in a U-shaped cross section in which the surface on the holder stay side is opened, and the side wall extends toward the holder stay side and engages with the holder stay. While the claw portion is provided, the holder stay is formed with an insertion hole through which the claw portion of the brush holder can be inserted, and the displacement prevention portion is a convex portion provided along the side wall of the brush holder. It is characterized by being.
請求項3に記載した発明は、前記コンミテータに、20枚のセグメントを配設し、前記アーマチュアに、前記セグメントに導通するコイルを巻装するためのティースを10個、前記ティース間に形成されるスロットを10個設け、ヨークに、永久磁石を8つ設けたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, 20 segments are arranged in the commutator, and 10 teeth are formed between the teeth for winding a coil conducting to the segment on the armature. Ten slots are provided, and eight permanent magnets are provided on the yoke.
本発明によれば、別途取り付け部品を用意することなく、安価に、かつ確実にブラシホルダをホルダステーに固定でき、ブラシホルダのガタツキを抑えることができる。
また、ホルダステーに設けられた変位阻止部でブラシホルダの側壁を押さえることができるので、カーボンブラシとブラシホルダとの間のクリアランスを容易に高精度に管理することが可能になる。このとき、カーボンブラシの幅LbとクリアランスCとの比AがA=5.3±1.8%を満たすようにクリアランスCを設定することで、カーボンブラシのガタツキ、カーボンブラシとブラシホルダとの摺動摩擦を考慮してクリアランスCを最適化することができる。このため、カーボンブラシの延命化を図ることが可能になる。
さらに、ホルダステーに、ブラシホルダの側壁に沿うように凸部を設け、この凸部を変位阻止部として構成することによって、変位阻止部を簡素化することができ、より製造コストを低減することが可能になる。
According to the present invention, it is possible to securely and inexpensively fix the brush holder to the holder stay without preparing a separate mounting part, and to suppress the backlash of the brush holder.
Further, since the side wall of the brush holder can be pressed by the displacement prevention portion provided in the holder stay, the clearance between the carbon brush and the brush holder can be easily managed with high accuracy. At this time, by setting the clearance C so that the ratio A between the width Lb of the carbon brush and the clearance C satisfies A = 5.3 ± 1.8%, the backlash of the carbon brush, the carbon brush and the brush holder The clearance C can be optimized in consideration of sliding friction. For this reason, it becomes possible to extend the life of the carbon brush.
Furthermore, by providing the holder stay with a convex portion along the side wall of the brush holder and configuring the convex portion as a displacement preventing portion, the displacement preventing portion can be simplified, and the manufacturing cost can be further reduced. It becomes possible.
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図1、図2に示すように、ブラシ付きの電動モータ1は所謂DCブラシ付モータであって、例えば、車両に搭載する電装品(例えば、ラジエータファン)の駆動源に用いられる。電動モータ1は、有底円筒形状のヨーク2内に回転自在に設けられたアーマチュア3を備え、ヨーク2の開口部2cをエンドブラケット17で覆蓋している。
ヨーク2の周壁2aには、内面に周方向に沿って永久磁石4が8つ並設されている。また、ヨーク2のエンド部(底部)2bには、径方向略中央にボス部10が形成されている。このボス部10には、アーマチュア3の回転軸5を挿通するための挿通孔11が形成されていると共に、回転軸5の一端側を回転自在に支持するための軸受け12が内装されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each part recognizable.
As shown in FIGS. 1 and 2, the brushed electric motor 1 is a so-called DC brush motor, and is used, for example, as a drive source for an electrical component (for example, a radiator fan) mounted on a vehicle. The electric motor 1 includes an
Eight
アーマチュア3は、回転軸5に外嵌固定されたアーマチュアコア6と、アーマチュアコア6に巻装されたアーマチュアコイル7と、回転軸5の他端側に配置されたコンミテータ13とから構成されている。アーマチュアコア6は、複数の金属板を軸方向に積層したり、軟磁性粉末を加圧成形したりすることで成るものである。
The
アーマチュアコア6は、回転軸5に外嵌固定される略円環状の回転軸固定部61を有している。回転軸固定部61に形成されている挿通孔61aに回転軸5が圧入固定されている。この回転軸固定部61の径方向外側には、回転軸固定部61と同心円上に形成された外側環状部62が設けられている。これら回転軸固定部61と外側環状部62との間には、両者61,62に跨り互いを連結するスポーク部63が周方向に等間隔で5本設けられている。すなわち、アーマチュアコア6には、回転軸固定部61、外側環状部62、およびスポーク部63によって、軸方向に貫通し、且つ軸方向平面視略扇状の貫通孔64が5つ形成されていることになる。
The
外側環状部62の径方向外側には、軸方向平面視略T字状のティース36が周方向に沿って等間隔に10個放射状に形成されている。隣接するティース36間には、蟻溝状のスロット37が形成されている。スロット37は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に10個形成されている。そして、このスロット37にエナメル被覆の巻線38が通され、この巻線38が不図示のインシュレータを介して集中巻にてティース36に巻装されている。これにより、アーマチュアコア6の外周に複数のアーマチュアコイル7が形成されるようになっている。
On the radially outer side of the outer
また、アーマチュアコア6には、径方向中央に軸方向の平面視で略円形の凹部30,30が形成されている。これら凹部30,30のうち、コンミテータ13側に形成されている凹部30には、リング状のガイド部66がインロー嵌合されている。このガイド部66は、各ティース36間に配索される巻線38の渡り線部分が後述するコンミテータ13のライザ43と干渉しないようにするためのものである。
The
コンミテータ13は、回転軸5に外嵌固定され円柱状に形成されている樹脂モールド体40と、この樹脂モールド体40の外周面に露出配設された20枚のセグメント41と、樹脂モールド体40に埋設され20枚のセグメント41のうちの同電位セグメント同士を短絡させる短絡部材42とで構成されている。
セグメント41は軸方向に長い板状の金属片から成るものであって、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。これらセグメント41のうち、周方向に等間隔で存在する5枚のセグメント41には、アーマチュアコア6側の端部に外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ43が一体成形されている。
The
The
ライザ43はセグメント41にアーマチュアコイル7を接続させるためのものであって、アーマチュアコイル7から引き出された巻線38の巻き始め端と巻き終わり端とがそれぞれ掛け回わされ、ヒュージングにより固定されるようになっている。これにより、セグメント41とこれに対応するアーマチュアコイル7とが電気的に接続される。
短絡部材42は、複数の短絡リング46を軸方向に間隔をあけて積層したものである。
すなわち、同電位セグメント同士を1つの短絡リング46で短絡させている。
The
The short-
That is, the same potential segments are short-circuited by one
ここで、本実施形態の電動モータ1は、永久磁石4(磁極)が8個、スロット37が10個、セグメント41が20枚であって、アーマチュアコア6のティース36に巻線38が集中巻にて巻装された8極10スロット20セグメントの5相直流モータである。このため、4つ置きに配置されたセグメント41が同電位セグメント同士となる。したがって、同電位セグメントの組みが5つ形成されるので、短絡部材42は5つの短絡リング46で構成されている。
Here, the electric motor 1 of the present embodiment has eight permanent magnets 4 (magnetic poles), ten
エンドブラケット17は、金属製で略円板状に形成されたものであって、径方向略中央にボス部18が突出形成されている。このボス部18には、回転軸5の他端側を回転自在に支持するための軸受け19が圧入固定されている。
エンドブラケット17の外周部側には、外側に向かって延出するステー9が設けられている。このステー9は、電動モータ1を固定するときに使用されるものであって、バーリング加工によって形成されヨーク2とは反対側に向かって突出するボルト孔9aが設けられている。
The
A
エンドブラケット17の内側には、ホルダステー20が取り付けられている。ホルダステー20は、樹脂製で略円板状に形成されたものであって、この内面にブラシホルダ21が4つ固定されている。
A
図3に示すように、ブラシホルダ21には、それぞれカーボンブラシ22がコイルスプリング23を介して付勢された状態でコンミテータ13に対して進退自在に内装されている。これらカーボンブラシ22の先端部は、コイルスプリング23によって付勢されているためコンミテータ13のセグメント41に摺接した状態になっている。
As shown in FIG. 3, each
カーボンブラシ22は、陽極側ブラシ22aと陰極側ブラシ22bとの組みを2つ備えた構成となっている。そして、陽極側ブラシ22a、および陰極側ブラシ22bは、それぞれ同極側同士のカーボンブラシ22が機械角で90°周方向に間隔をあけた状態で配置され、異極側同士のカーボンブラシ22が一方で機械角135°、他方で機械角45°周方向に間隔をあけた状態で配置されている。
The
すなわち、この実施形態では8つの永久磁石4が周方向に等間隔で配設されているので、同極側同士のカーボンブラシ22は電気角で360°周方向に間隔をあけた状態で配置され、異極側同士のカーボンブラシ22は電気角で180°周方向に間隔をあけた状態で配置されていることになる。そして、同極側同士のブラシが一箇所に集中配置された状態になっている。つまり、陽極側ブラシ22a,22aは、ホルダステー20の右半分(図3における紙面右半分)に配置された状態である一方、陰極側ブラシ22b,22bは、ホルダステー20の左半分(図3における紙面左半分)に配置された状態になっている。
That is, in this embodiment, the eight
また、ホルダステー20には、互いに機械角で135°間隔をあけて配置されている陽極側ブラシ22aと陰極側ブラシ22bとの間の略中央に、給電部70が設けられている。この給電部70は陽極側ブラシ22aと陰極側ブラシ22bとに電力を供給するためのものであって、不図示の外部電源が電気的に接続されている。さらに、給電部70には、ホルダステー20にインサートモールドされている陽極側ターミナル71、および陰極側ターミナル72の一端がそれぞれ接続されている。
In addition, the
陽極側ターミナル71は、給電部70と陽極側ブラシ22a,22aとを接続するためのものであって、2つの陽極側ブラシ22a,22a近傍に露出部74を有している。陽極側ブラシ22aのピグテール73は陽極側ターミナル71の露出部74に接続されており、これによって、給電部70と電気的に接続された状態になっている。
The anode-
一方、陰極側ターミナル72は、給電部70と陰極側ブラシ22b,22bとを接続するためのものであって、2つの陰極側ブラシ22b,22b近傍に露出部75を有している。陰極側ブラシ22bのピグテール73は陰極側ターミナル72の露出部75に接続されており、これによって、給電部70と電気的に接続された状態になっている。
このような構成のもと、外部電源の電力は、給電部70、各ターミナル71,72、ピグテール73、カーボンブラシ22、およびセグメント41を介してアーマチュアコイル7に供給される。
On the other hand, the
Under such a configuration, the electric power of the external power source is supplied to the
ここで、図3〜図7に示すように、ブラシホルダ21は真鋳などの金属板で断面略コの字状に径方向に長くプレス形成されたものであって、上壁51と、上壁51の短手方向両端からホルダステー20側に向かって延出する一対の側壁52,52とを有している。すなわち、ブラシホルダ21は、径方向両端面とホルダステー20側の面とに開口部58が形成された状態になっている。ホルダステー20には、ブラシホルダ21の径方向外側端(後端)の開口部58を閉塞する押え板59が設けられており、これによって、ブラシホルダ21に内装されているコイルスプリング23が抜け落ちるのを規制している。
Here, as shown in FIGS. 3 to 7, the
ブラシホルダ21の側壁52には、高さ方向略中央に外側に向かって膨出する膨出部53が形成されている。この膨出部53は、コイルスプリング23とブラシホルダ21との干渉を回避するためのものであって、コイルスプリング23の形状に対応するように形成されている。
また、一対の側壁52,52のうちの一方には、カーボンブラシ22に接続されているピグテール73を外側へと引出すためのスリット54が形成されている。このスリット54は、一方の側壁52のコンミテータ13側の前端から長手方向中央よりもやや後端寄りに至るまで形成されている(図6参照)。
The
In addition, a
さらに、一対の側壁52,52のホルダステー20側端には、長手方向両端から係止爪55が4箇所一体成形されている。この係止爪55は、ブラシホルダ21をホルダステー20に固定するためのものである。係止爪55は、側壁52からホルダステー20の取付け面20aに沿って外側に屈曲延出する第一屈曲部55aと、第一屈曲部55aの先端からホルダステー20側に向かって屈曲延出し、内側に折り返す形で折り曲げられた第二屈曲部55bとが一体成形されている。
Furthermore, the latching
一方、ホルダステー20には、係止爪55の第一屈曲部55aと第二屈曲部55bとの接合部分に対応する位置に第二屈曲部55bを挿通可能なスリット56が4箇所形成されている。すなわち、第二屈曲部55bは、ホルダステー20にブラシホルダ21を固定する前までは鉛直方向(図6における上下方向)に沿って延出しているが、ホルダステー20のスリット56に挿通した後、内側に折り曲げられることになる(図6、図7参照)。スリット56の大きさは、係止爪55の第二屈曲部55bを挿通するために十分な大きさに設定されている。
On the other hand, the
また、ホルダステー20には、ブラシホルダ21の側壁52,52の外側であって2つのスリット56,56の間に一対の凸部57,57が一体成形されている。
凸部57は、ブラシホルダ21をホルダステー20に取り付けたとき、側壁52,52の外側への変位を阻止するための変位阻止部である。凸部57は、ブラシホルダ21の側壁52,52に沿って、側壁52,52に当接するように径方向に長く形成されている。
Further, the
The
すなわち、凸部57によって外側への変位が阻止された側壁52,52は、これらの間の長さLhが、凸部57によって決定することになる。2つの凸部57は、ブラシホルダ21の側壁52,52間の長さLhが所望の寸法となるように一対の凸部57の間の距離L1を決定し、この距離L1に基づいた位置に形成されている。
この長さLhの所望の寸法は、カーボンブラシ22の幅Lbと、この幅Lbに基づいて決定されるカーボンブラシ22とブラシホルダ21の側壁52との間のクリアランスC1,C2とを加算した値に設定する(図5参照)。
That is, the length Lh between the
The desired dimension of the length Lh is a value obtained by adding the width Lb of the
より詳しくは、クリアランスC1とクリアランスC2とを加算した値を総クリアランスCとし、この総クリアランスCとカーボンブラシ22の幅Lbとの比Aを
A=(C/Lb)×100%
としたとき、
総クリアランスCは、
A=5.3±1.8%
を満たすように設定される。
More specifically, the value obtained by adding the clearance C1 and the clearance C2 is the total clearance C, and the ratio A between the total clearance C and the width Lb of the
When
Total clearance C is
A = 5.3 ± 1.8%
It is set to satisfy.
例えば、カーボンブラシ22の幅Lbが5.45mmである場合、総クリアランスCを0.29mmに設定することが望ましい。
ここで、
A=(C/Lb)×100=(0.29/5.45)×100≒5.32%
となるので、
A=5.3±1.8%
を満たしていることになる。
なお、総クリアランスCはクリアランスC1とクリアランスC2とを加算した値であるので、それぞれクリアランスC1と、クリアランスC2は、
C1=C2=C/2=0.145mm
となる。
For example, when the width Lb of the
here,
A = (C / Lb) × 100 = (0.29 / 5.45) × 100≈5.32%
So,
A = 5.3 ± 1.8%
Will be satisfied.
Since the total clearance C is a value obtained by adding the clearance C1 and the clearance C2, the clearance C1 and the clearance C2 are respectively
C1 = C2 = C / 2 = 0.145 mm
It becomes.
次に、図6、図7に基づいて、ブラシホルダ21のホルダステー20への組み付け手順について説明する。
図6に示すように、ブラシホルダ21の係止爪55は、ホルダステー20への組み付け前にあっては、第二屈曲部55bが鉛直方向に沿って延出している。そして、この第二屈曲部55bをホルダステー20側に向け、第二屈曲部55bをホルダステー20のスリット56に差し込む。このとき、ブラシホルダ21の幅L2をホルダステー20に一体成形されている一対の凸部57の間の距離L1よりもやや大きくなるようにブラシホルダ21を僅かに変形させておく。そして、作業者はブラシホルダ21の両側壁52,52を内側に窄めながら第二屈曲部55bをホルダステー20のスリット56に差し込む。
Next, a procedure for assembling the
As shown in FIG. 6, the locking
第二屈曲部55bをスリット56に差し込んだ後、ブラシホルダ21の側壁52がホルダステー20の取付け面20aに当接するまでブラシホルダ21をホルダステー20側に押し込む。ブラシホルダ21を完全にホルダステー20の取付け面20aに当接させた後、作業者がブラシホルダ21から手を離すとブラシホルダ21に復元力が作用し、両側壁52,52が外側へと変位しようとする。
After inserting the second
このとき、ホルダステー20には、凸部57,57が一体成形されているので、ブラシホルダ21の側壁52,52が凸部57,57に当接し、この凸部57,57によって側壁52,52の外側への変位が阻止される。つまり、凸部57,57によってブラシホルダ21の側壁52,52が押えられた状態になる。これにより、ブラシホルダ21は、ホルダステー20に対してガタつくことなく、かつ側壁52,52間の長さLh(図5参照)が所望の長さに設定される。
At this time, since the
図7に示すように、ブラシホルダ21をホルダステー20の取付け面20a上に載置した後、ホルダステー20のブラシホルダ21とは反対側の面から突出した係止爪55の第二屈曲部55bを内側へと折り曲げる(図7における矢印参照)。これにより、ブラシホルダ21のホルダステー20への組み付けが完了する。
As shown in FIG. 7, after the
したがって、上述の実施形態によれば、安価にブラシホルダ21をホルダステー20にガタつくことなく固定することができる。また、ホルダステー20に一体成形されている凸部57によってブラシホルダ21の側壁52,52を押さえることができるので、カーボンブラシ22とブラシホルダ21の側壁52との間のクリアランスC1,C2(総クリアランスC)を容易に高精度に管理することが可能になる。このとき、カーボンブラシの幅Lbと総クリアランスCとの比AがA=5.3±1.8%を満たすように総クリアランスCを設定することで、カーボンブラシ22のガタつき、カーボンブラシ22とブラシホルダ21との摺動摩擦を考慮して総クリアランスCを最適化することができる。このため、カーボンブラシ22の延命化を図ることが可能になる。
Therefore, according to the above-described embodiment, the
より詳しく図8、図9に基づいて説明する。
図8は、縦軸をカーボンブラシ22の変位量(μm)とし、横軸を電動モータ1の駆動時間(ms)とした場合の電動モータ1の駆動時におけるカーボンブラシ22の振幅変化を示すグラフであって、(a)は総クリアランスCが0.22mmである場合を示し、(b)は総クリアランスCが0.29mmである場合を示す。
なお、図8においては、カーボンブラシ22の幅Lbは5.45mmに設定されている。すなわち、(a)は総クリアランスCとカーボンブラシ22の幅Lbとの比Aが
A=(C/Lb)×100=(0.22/5.45)×100≒4.04%
となり、A=5.3±1.8%を満たしていない。
This will be described in more detail with reference to FIGS.
FIG. 8 is a graph showing changes in the amplitude of the
In FIG. 8, the width Lb of the
Thus, A = 5.3 ± 1.8% is not satisfied.
図8(a)、図8(b)によれば、A=5.3±1.8%を満たすブラシホルダ21を用いた場合(図8(b))は、A=5.3±1.8%を満たさないブラシホルダ21を用いた場合(図8(a))と比較して変位量(振幅)が小さくなることが確認できる。このため、電動モータ1のブラシ寿命、整流性が低下する。
According to FIG. 8A and FIG. 8B, when the
図9は、電動モータ1の使用環境温度を25℃と90℃にした場合のカーボンブラシ22の寿命の変化を示すグラフであって、(a)は総クリアランスCとカーボンブラシ22の幅Lbとの比AがA=5.3±1.8%を満たさない、すなわち、総クリアランスCが0.22mmの場合のカーボンブラシ22の寿命を示し、(b)は総クリアランスCが0.29mmの場合のカーボンブラシ22の寿命を示す。
同図に示すように、A=5.3±1.8%を満たすブラシホルダ21を用いた場合(図9(b))は、A=5.3±1.8%を満たさないブラシホルダ21を用いた場合(図9(a))と比較してカーボンブラシ22の寿命が延びていることが確認できる。
FIG. 9 is a graph showing changes in the life of the
As shown in the figure, when the
さらに、上述の実施形態によれば、ホルダステー20に、ブラシホルダ21の側壁52,52に沿って、側壁52,52に当接するように径方向に長く凸部57,57を形成し、この凸部57をブラシホルダ21の側壁52の外側への変位を阻止するための変位阻止部として機能させている。したがって、側壁52の外側への変位を阻止するために、ホルダステー20に大掛かりな部品を組み付ける必要がなく、ホルダステー20の製造コストを低減することができる。
Furthermore, according to the above-described embodiment, the
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、カーボンブラシ22の幅Lbを5.45mmに設定し、カーボンブラシ22とブラシホルダ21の側壁52との間の総クリアランスCが0.29mmに設定した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、総クリアランスCとカーボンブラシ22の幅Lbとの比AをA=(C/Lb)×100%としたとき、総クリアランスCがA=5.3±1.8%を満たすように設定されていればよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, the case where the width Lb of the
さらに、上述の実施形態では、ホルダステー20に凸部57を一体成形し、この凸部57によってブラシホルダ21の側壁52,52の外側への変位を阻止する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ブラシホルダ21の側壁52,52の外側への変位を阻止可能な形状であればよい。
そして、上述の実施形態では、ホルダステー20には、カーボンブラシ22が4つ設けられている、つまり、カーボンブラシ22は、陽極側ブラシ22aと陰極側ブラシ22bとの組みを2つ備えた構成となっている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ホルダステー20に磁極数と同じ個数までカーボンブラシ22を増加することができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the
In the above-described embodiment, the
1 電動モータ
2 ヨーク
3 アーマチュア
4 永久磁石
7 アーマチュアコイル(コイル)
13 コンミテータ
20 ホルダステー
21 ブラシホルダ
22 カーボンブラシ
22a 陽極側ブラシ
22b 陰極側ブラシ
36 ティース
37 スロット
38 巻線(コイル)
41 セグメント
55 係止爪
55a 第一屈曲部
55b 第二屈曲部
56 スリット
57 凸部(変位阻止部)
58 開口部
Lb 幅
C 総クリアランス(クリアランス)
1
13
41
58 Opening Lb Width C Total clearance (clearance)
Claims (3)
前記カーボンブラシを前記コンミテータに対して進退自在に収納するブラシホルダと、
前記ブラシホルダを固定するホルダステーとを有する電動モータにおいて、
前記ホルダステーに、前記ブラシホルダの側壁の外側への変位を阻止する変位阻止部を設け、
前記カーボンブラシの幅をLb、前記カーボンブラシと前記ブラシホルダの側壁との間のクリアランスをC、前記カーボンブラシの幅Lbと前記クリアランスCとの比Aを
A=(C/Lb)×100%
としたとき、
A=5.3±1.8%
を満たすように前記クリアランスCを設定したことを特徴する電動モータ。 A carbon brush that slidably contacts a commutator provided in the armature to supply power;
A brush holder for storing the carbon brush with respect to the commutator so as to freely advance and retract;
In an electric motor having a holder stay for fixing the brush holder,
The holder stay is provided with a displacement prevention portion for preventing displacement of the brush holder to the outside of the side wall,
The width of the carbon brush is Lb, the clearance between the carbon brush and the side wall of the brush holder is C, and the ratio A between the width Lb of the carbon brush and the clearance C is A = (C / Lb) × 100%
When
A = 5.3 ± 1.8%
An electric motor characterized in that the clearance C is set so as to satisfy
前記側壁には、前記ホルダステー側に向かって延出し前記ホルダステーと係合する爪部が設けられる一方、前記ホルダステーには、前記ブラシホルダの前記爪部を挿通可能な挿通孔が形成され、
前記変位阻止部は、前記ブラシホルダの側壁に沿うように設けられた凸部であることを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。 The brush holder is formed in a U-shaped cross-section with an open surface on the holder stay side,
The side wall is provided with a claw portion that extends toward the holder stay side and engages with the holder stay, while the holder stay is formed with an insertion hole through which the claw portion of the brush holder can be inserted,
The electric motor according to claim 1, wherein the displacement prevention portion is a convex portion provided along a side wall of the brush holder.
前記アーマチュアに、前記セグメントに導通するコイルを巻装するためのティースを10個、前記ティース間に形成されるスロットを10個設け、
ヨークに、永久磁石を8つ設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電動モータ。
20 segments are arranged in the commutator,
The armature is provided with 10 teeth for winding a coil conducting to the segment, and 10 slots formed between the teeth,
The electric motor according to claim 1, wherein eight permanent magnets are provided on the yoke.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008184663A JP2010028917A (en) | 2008-07-16 | 2008-07-16 | Electric motor |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014225520A1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-06-30 | Robert Bosch Gmbh | Commutation device for an electrical machine |
CN113196593A (en) * | 2018-12-13 | 2021-07-30 | 申克碳素技术有限责任公司 | Brush module and assembly method |
-
2008
- 2008-07-16 JP JP2008184663A patent/JP2010028917A/en active Pending
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