JP2010068661A - Dc rotating electrical machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシおよび整流子を有する直流回転電機であって、電機子を外側に配置した所謂インナーロータ型の直流回転電機に関する。 The present invention relates to a direct current rotating electrical machine having a brush and a commutator, and relates to a so-called inner rotor type direct current rotating electrical machine having an armature disposed outside.
通常、ブラシおよび整流子を有する直流回転電機においては、電機子を内側に配置してロータが電機子を有する構成が一般的であり、この場合においては、電機子の磁極をステータと電機子との相対回転に基づいて回転させるために、ブラシと整流子を用いて電機子に直流電圧を供給することが行われる。この場合においては、ブラシはステータ側に固定されるため、ブラシに直流電圧を給電することは、外部からの配線をブラシに接続すればよいため容易である。 Usually, in a DC rotating electric machine having a brush and a commutator, a configuration in which an armature is disposed inside and a rotor has an armature is generally used. In this case, the magnetic poles of the armature are connected to the stator and the armature. In order to rotate based on the relative rotation, a DC voltage is supplied to the armature using a brush and a commutator. In this case, since the brush is fixed to the stator side, it is easy to supply a DC voltage to the brush because an external wiring may be connected to the brush.
ところが、例えば図10に示すように、近年は電機子100を外側に配置してステータに固定して、ロータ150の外周面にマグネットを備えた、所謂インナーロータ型の直流回転電機が広く用いられるようになってきている。このような構成のインナーロータ型の直流回転電機においては、電機子100の磁極をステータとロータ150との相対回転に基づいて回転させるために、ロータ150にホルダ140を介してブラシ120を駆動結合して、ブラシ120から電機子100に整流子(コンミテータ)110を介して直流電圧を給電する必要が生じる。この場合においては、ブラシ120はステータに対して常に回転していることとなるため、外部からの配線はブラシ120に対してスリップリング130を介して接続する必要が生じる。
However, as shown in FIG. 10, for example, in recent years, a so-called inner rotor type DC rotating electric machine in which the
このように、インナーロータ型の直流回転電機においては、スリップリング130を備える必要があり、図10に示すように、電機子100の正極側のブラシ120と負極側のブラシ120の各々に対して、一対のスリップリング130が必要となる。
In this way, in the inner rotor type DC rotating electric machine, it is necessary to provide the
これらの一対のスリップリング130は、ロータ150の軸方向に絶縁距離を保って並列させて配置する必要があるため、ロータ150、ステータの軸方向寸法が増大して、直流回転電機全体の大型化を招くとともに、スリップリング130を用いることに伴って、部品点数の増加とコストアップを招くこととなる。
Since these pair of
このため、車載用としてより適切なインナーロータ型の直流回転電機を提供することができないという問題を生じる。インナーロータ型の直流回転電機の小型化を図る技術としては例えば、特許文献1に記載されているようなものがある。
ところがこのような従来技術においては、インナーロータ型の直流回転電機において、上述したスリップリング130を用いることを回避するために必要な技術は提示されていないため、上述したような問題を解決するには到らず、車載用としてより適切な直流回転電機を依然として提供できないという問題があった。
However, in such a conventional technique, a technique necessary for avoiding the use of the above-described
そこで本発明は、車載用としてより適切な直流回転電機を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a DC rotating electrical machine that is more suitable for use in a vehicle.
上記の問題を解決するため、本発明に係る直流回転電機は、
ロータと、前記ロータの外周側に配置される電機子を含むステータと、前記電機子を構成する巻線の複数の端子にそれぞれ接続される複数のセグメントを含む整流子と、正極給電用電極及び負極給電用電極と、前記複数のセグメントのうち一のセグメントと前記正極給電用電極とを電気的に接続する正極ブラシ組立体と、前記複数のセグメントのうち前記一のセグメントの前記ロータの径方向反対側に位置するセグメントと前記負極給電用電極とを電気的に接続する負極ブラシと、前記ロータに駆動結合されて、前記正極ブラシ組立体と前記負極ブラシを保持するホルダを備えることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the DC rotating electrical machine according to the present invention is:
A rotor, a stator including an armature disposed on an outer peripheral side of the rotor, a commutator including a plurality of segments respectively connected to a plurality of terminals of a winding constituting the armature, a positive electrode feeding electrode, A negative electrode feeding electrode, a positive electrode brush assembly that electrically connects one segment of the plurality of segments and the positive electrode feeding electrode, and a radial direction of the rotor of the one segment among the plurality of segments A negative electrode brush electrically connecting the segment located on the opposite side and the negative electrode feeding electrode; and a holder that is drivingly coupled to the rotor and holds the positive electrode brush assembly and the negative electrode brush. To do.
なお、前記ロータは前述したインナーロータ型の直流回転電機において周知な構成であり、外周面に露出させて又はさせないで適宜の極数のマグネットが周方向に並列されて備えられる。また、前記正極給電用電極は前記直流回転電機の有するコネクタの正極側端子の一部をなし、前記負極給電用電極は前記コネクタの負極側端子の一部をなす。 The rotor has a well-known configuration in the above-described inner rotor type DC rotating electric machine, and is provided with magnets having an appropriate number of poles arranged in parallel in the circumferential direction with or without being exposed to the outer peripheral surface. The positive electrode feeding electrode forms part of a positive terminal of a connector of the DC rotating electric machine, and the negative electrode feeding electrode forms a part of a negative terminal of the connector.
この正極側端子と負極側端子に外部から直流電圧が印加されると、前記電機子の含む巻線により磁界が発生されて、この磁界と前記ロータのマグネットが吸引反発し、前記ロータが回転される。この前記ロータの回転に伴い、前記ホルダが回転するので、前記正極給電用電極が前記正極ブラシ組立体により電気的に接続される前記複数のセグメントの一のセグメントと、前記負極給電用電極が前記負極ブラシにより電気的二節即される当該一のセグメントと前記ロータの径方向反対側に位置するセグメントの組合せが順次切りかえられる。 When a DC voltage is externally applied to the positive terminal and the negative terminal, a magnetic field is generated by the winding included in the armature, and the magnetic field and the magnet of the rotor are attracted and repelled to rotate the rotor. The As the rotor rotates, the holder rotates, so that one segment of the plurality of segments to which the positive electrode power supply electrode is electrically connected by the positive electrode brush assembly and the negative electrode power supply electrode are The combination of the one segment that is electrically doubled by the negative electrode brush and the segment located on the opposite side in the radial direction of the rotor are sequentially switched.
このことにより、前記電機子の巻線のうち通電される巻線が順次切り換えられて前記電機子の巻線が発生する磁界も回転されて、この回転された磁界に前記ロータのマグネットが継続的に吸引反発して、前記ロータは継続的に回転される。 As a result, the energized windings of the armature windings are sequentially switched to rotate the magnetic field generated by the armature windings, and the magnets of the rotor are continuously applied to the rotated magnetic fields. The rotor is continuously rotated by repelling.
すなわち本発明によれば、前記正極ブラシ組立体が前記複数のセグメントのうち一のセグメントを前記正極給電用電極に電気的に接続し、前記負極ブラシが前記一のセグメントと前記ロータの径方向反対側に位置するセグメントと前記負極給電用電極とを電気的に接続するため、前記整流子を介して前記電機子に直流電圧を印加するにあたって、従来技術のようなスリップリングを廃することができる。 That is, according to the present invention, the positive brush assembly electrically connects one of the plurality of segments to the positive electrode feeding electrode, and the negative brush is opposite to the one segment in the radial direction of the rotor. Since the segment located on the side and the negative electrode feeding electrode are electrically connected, when applying a DC voltage to the armature via the commutator, a slip ring as in the prior art can be eliminated. .
つまり、従来技術においてはスリップリングを設ける場合に、ロータの軸方向に絶縁距離を保って並列させて配置する必要があるため、ロータ及びステータの軸方向寸法が増大して、前記直流回転電機全体の大型化を招いていたところを、本発明によれば、スリップリングを廃することができるので、スリップリングの軸方向の配置そのものの必要性を廃して、大型化を招くことを防止することができる。 That is, in the prior art, when the slip ring is provided, the axial dimension of the rotor and the stator must be increased in parallel with the insulation distance in the axial direction of the rotor. According to the present invention, since the slip ring can be abolished, the necessity of the axial arrangement of the slip ring itself is eliminated and the increase in size is prevented. Can do.
さらに、スリップリングを廃することができるので、部品点数の増加とコストアップを招くことをも防止できる。すなわち、本発明によれば車載用としてより適切なインナーロータ型の直流回転電機を提供することができる。 Furthermore, since the slip ring can be eliminated, it is possible to prevent an increase in the number of parts and an increase in cost. That is, according to the present invention, it is possible to provide an inner rotor type DC rotating electrical machine that is more suitable for use in a vehicle.
ここで、前記直流回転電機における具体的態様として、
前記整流子が正極給電用電極及び負極給電用電極を含み、前記複数のセグメントと、前記正極給電用電極と、前記負極給電用電極とのそれぞれにおける、前記正極ブラシ組立体又は前記負極ブラシが接触する被接触面が、前記ロータの中心軸に垂直な平面上に配置されることが好ましい。
Here, as a specific aspect in the DC rotating electrical machine,
The commutator includes a positive electrode power supply electrode and a negative electrode power supply electrode, and the positive brush assembly or the negative electrode brush contacts each of the plurality of segments, the positive electrode power supply electrode, and the negative electrode power supply electrode. It is preferable that the contacted surface is arranged on a plane perpendicular to the central axis of the rotor.
これによれば、前記セグメントの被接触面、前記正極給電用電極の被接触面、前記負極給電用電極の被接触面を、前記平面上に配置することができるので、前記セグメント、前記正極給電用電極、前記負極給電用電極をバスバーにより構成して、前記整流子を樹脂成形により一体的に成形することができる。これにより、前記セグメント、前記正極給電用電極、前記負極給電用電極を集約的に配置して、電気部品のコンパクト化を図り、製造工程の簡略化をも図ることができる。 According to this, since the contacted surface of the segment, the contacted surface of the positive electrode feeding electrode, and the contacted surface of the negative electrode feeding electrode can be arranged on the plane, the segment, the positive electrode feeding The electrode for power supply and the electrode for negative electrode power feeding can be constituted by a bus bar, and the commutator can be integrally formed by resin molding. As a result, the segments, the positive electrode feeding electrode, and the negative electrode feeding electrode can be collectively arranged to reduce the size of the electrical component and simplify the manufacturing process.
さらに、前記直流回転電機において、
前記複数のセグメントの前記被接触面を、前記正極給電用電極及び前記負極給電用電極の前記被接触面の内周側に配置することが好ましい。
Furthermore, in the DC rotating electric machine,
It is preferable that the contacted surfaces of the plurality of segments are arranged on the inner peripheral side of the contacted surfaces of the positive electrode feeding electrode and the negative electrode feeding electrode.
すなわち、上述したように前記正極給電用電極をバスバーで構成してその一部を前記コネクタの正極側端子とし、前記負極給電用電極をバスバーで構成してその一部を前記コネクタの負極側端子とする場合において、前記コネクタは前記直流回転電機を構成する前記ステータの外周側に位置することから、前記正極給電用電極及び前記負極給電用電極のそれぞれの径方向長さをなるべく短縮することができる。 That is, as described above, the positive electrode feeding electrode is formed of a bus bar and a part thereof is used as a positive terminal of the connector, and the negative electrode feeding electrode is formed of a bus bar and a part thereof is used as a negative terminal of the connector. In this case, since the connector is located on the outer peripheral side of the stator constituting the DC rotating electric machine, the radial lengths of the positive electrode feeding electrode and the negative electrode feeding electrode can be shortened as much as possible. it can.
このことにより、前記コネクタと前記正極給電用電極又は前記負極給電用電極の被接触面との径方向の離隔距離をなるべく短くして、これによっても、電気部品の集約化を図り、前記直流回転電機の径方向寸法をなるべく小さくすることができる。また、前記直流回転電機を構成する電気部品相互間の艤装上より有利な構成を実現することができる。 As a result, the radial separation distance between the connector and the contact surface of the positive electrode feeding electrode or the negative electrode feeding electrode is shortened as much as possible. The radial dimension of the electric machine can be made as small as possible. In addition, it is possible to realize a more advantageous configuration in terms of the fitting between the electrical components that constitute the DC rotating electric machine.
ここで、前記直流回転電機において、
前記正極給電用電極及び前記負極給電用電極の前記被接触面を前記整流子の周方向に延在する円環状に構成することが好ましい。
Here, in the DC rotating electrical machine,
It is preferable that the contact surfaces of the positive electrode feeding electrode and the negative electrode feeding electrode are configured in an annular shape extending in the circumferential direction of the commutator.
これによれば、前記正極給電用電極及び前記負極給電用電極と前記セグメントを前記平面上において、径方向に並列させることができるので、前記電機子に直流電圧を印加するにあたっての電気部品を軸方向に並列する必要性を回避して、前記直流回転電機の軸方向の寸法の増大を抑制し、大型化とコストアップを抑制することができる。 According to this, since the positive electrode feeding electrode, the negative electrode feeding electrode, and the segment can be arranged in parallel in the radial direction on the plane, the electrical component for applying a DC voltage to the armature can be used as an axis. By avoiding the necessity of paralleling in the direction, an increase in the axial dimension of the DC rotating electrical machine can be suppressed, and an increase in size and cost can be suppressed.
さらに、前記直流回転電機において、
前記負極給電用電極の前記被接触面を前記正極給電用電極の前記被接触面の内周側に配置することが好ましい。
Furthermore, in the DC rotating electric machine,
The contacted surface of the negative electrode feeding electrode is preferably disposed on the inner peripheral side of the contacted surface of the positive electrode feeding electrode.
これによれば、前記正極給電用電極と前記セグメントを電気的に接続する前記正極ブラシ組立体を以下のような有利な構成とすることができる。 According to this, the positive electrode brush assembly that electrically connects the positive electrode feeding electrode and the segment can have the following advantageous configuration.
すなわち、前記直流回転電機において、
前記正極ブラシ組立体が、前記正極給電用電極に接触する給電ブラシと、前記セグメントに接触する接続ブラシと、前記給電ブラシと前記接続ブラシを相互に絶縁して保持するブラシホルダと、前記給電ブラシと前記接続ブラシを電気的に接続する接続部材とを含むとともに、前記ブラシホルダの前記給電ブラシ又は前記接続ブラシを保持する側と反対側に前記接続部材を配置することとすることができる。
That is, in the DC rotating electric machine,
The positive brush assembly includes a power supply brush that contacts the positive electrode power supply electrode, a connection brush that contacts the segment, a brush holder that holds the power supply brush and the connection brush insulated from each other, and the power supply brush And a connection member for electrically connecting the connection brush, and the connection member may be disposed on the opposite side of the brush holder from the side holding the power supply brush or the connection brush.
これによれば、前記給電ブラシと前記接続ブラシがともに摩耗限度を超えて摩耗がすすんだ場合において、前記正極給電用電極と前記負極給電用電極にともに接する側の前記ブラシホルダには前記接続部材が備えられていないため、前記正極給電用電極と前記負極給電用電極とが短絡することを防止することができる。これにより、前記負極給電用電極と前記正極給電用電極とを径方向に隣接させて配置することに伴う、電気的不具合を防止することができる。 According to this, when both the power supply brush and the connection brush exceed the wear limit and the wear proceeds, the connection member is attached to the brush holder on the side in contact with the positive electrode power supply electrode and the negative electrode power supply electrode. Is not provided, it is possible to prevent the positive electrode feeding electrode and the negative electrode feeding electrode from being short-circuited. As a result, it is possible to prevent electrical problems associated with disposing the negative electrode feeding electrode and the positive electrode feeding electrode adjacent to each other in the radial direction.
さらに、前記直流回転電機において、
前記ブラシホルダと前記ホルダとの間及び前記負極ブラシとの間に接圧バネが介装されることが好ましい。
Furthermore, in the DC rotating electric machine,
It is preferable that a contact pressure spring is interposed between the brush holder and the holder and between the negative electrode brush.
これによれば、前記正極ブラシ組立体の前記正極給電用電極及び前記セグメントに対する接触と、前記負極ブラシの前記負極給電用電極及び前記セグメントに対する接触をより確実なものとすることができる。 According to this, the contact of the positive electrode brush assembly with the positive electrode power supply electrode and the segment and the contact of the negative electrode brush with the negative electrode power supply electrode and the segment can be made more reliable.
あるいは、前記直流回転電機において、
前記ホルダと前記給電ブラシ及び前記接続ブラシとの間、及び、前記ホルダと前記負極ブラシとの間に接圧バネが介装されることとすることもできる。
Alternatively, in the DC rotating electric machine,
A contact pressure spring may be interposed between the holder and the power supply brush and the connection brush, and between the holder and the negative electrode brush.
これによれば、前記正極ブラシ組立体を構成する、前記給電ブラシ、前記接続ブラシの各々の接触面と反対側に、前記接圧バネの内周側を挿通するガイドを形成することができるので、前記ブラシホルダの形状を簡素化することができる。 According to this, a guide that passes through the inner peripheral side of the contact pressure spring can be formed on the side opposite to the contact surface of each of the power supply brush and the connection brush constituting the positive electrode brush assembly. The shape of the brush holder can be simplified.
また前記給電ブラシ及び前記接続ブラシのそれぞれに独立させて、前記接圧バネが付勢力を付与することができるので、前記給電ブラシの前記正極給電用電極に対する接触にあたっての面圧と、前記接続ブラシの前記セグメントに対する接触にあたっての面圧を均一に付与することができる。 Further, the contact pressure spring can apply an urging force independently of each of the power supply brush and the connection brush, so that the contact pressure of the power supply brush when contacting the positive electrode power supply electrode and the connection brush The contact pressure at the time of contact with the segment can be uniformly applied.
さらに、前記直流回転電機において、
前記接続ブラシ及び/又は前記負極ブラシの前記セグメントに接触する接触面の周方向端が、前記ロータの径方向に一致することが好ましい。
Furthermore, in the DC rotating electric machine,
It is preferable that a circumferential end of a contact surface that contacts the segment of the connection brush and / or the negative electrode brush coincides with a radial direction of the rotor.
すなわち前記直流回転電機の周知の構成として、前記複数のセグメントは前記整流子において円環を周方向に等間隔に分割した扇形状をなしており、隣接するセグメントの間には絶縁樹脂又は周方向のギャップが設けられた構成を有している。 That is, as a well-known configuration of the DC rotating electric machine, the plurality of segments have a fan shape obtained by dividing a ring in the commutator at equal intervals in the circumferential direction, and an insulating resin or a circumferential direction is provided between adjacent segments. The gap is provided.
このような構成において、前記ロータの回転に伴い、周方向に隣接するセグメントの間を、前記接続ブラシ及び/又は前記負極ブラシが乗り移りする場合に、前記接触面の周方向端が前記セグメントの周方向端と、径方向のいずれの位置においても、同時に接触又は離隔するため、発生する火花を径方向において分散させて、一箇所に集中することを防止して、火花により前記接続ブラシ及び/又は前記負極ブラシが摩耗することを抑制して、寿命を延伸して、ランニングコストを低減することができる。 In such a configuration, when the connection brush and / or the negative electrode brush moves between the adjacent segments in the circumferential direction as the rotor rotates, the circumferential end of the contact surface is the circumference of the segment. Since the contact is made or separated at the same time at any position in the radial direction and at the radial end, the generated spark is dispersed in the radial direction to prevent it from being concentrated in one place, and the connection brush and / or It is possible to suppress wear of the negative electrode brush, extend the life, and reduce the running cost.
なお、上述した前記給電ブラシ、前記接続ブラシ、前記負極ブラシは、金属ブラシのいずれとしてもよい。 The power supply brush, the connection brush, and the negative electrode brush described above may be any metal brush.
本発明によれば、車載用としてより適切な直流回転電機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a more suitable direct current | flow rotary electric machine for vehicle-mounted use can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係わる直流回転電機の一実施形態を示す模式図である。図2(a)は本発明に係わる直流回転電機の一実施形態のコンミテータを図1中のAA視において示す模式図であり、図2(b)は、本発明に係わる直流回転電機の一実施形態のコンミテータを、中心軸Oを含む断面で示す模式図である。図3は本発明に係わる直流回転電機の一実施形態における電気部品の配線形態を示す模式図である。
図1は、本発明による直流回転電機の一実施例1を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a DC rotating electric machine according to the present invention. FIG. 2A is a schematic diagram showing a commutator of an embodiment of a DC rotating electric machine according to the present invention as viewed in AA in FIG. 1, and FIG. 2B is an embodiment of the DC rotating electric machine according to the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing a commutator of a form in a cross section including a central axis O. FIG. 3 is a schematic diagram showing a wiring form of electric parts in one embodiment of the DC rotating electric machine according to the present invention.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a DC rotating electric machine according to the present invention.
図1に示すように、本実施例1の直流回転電機M1は、周方向にマグネットが並列されたロータ22と、ロータ22の外周側に配置されるステータ21を含み、ステータ21には電機子を構成する巻線20が図示しないコアに巻回されて配置されている。ロータ22はシャフト23に駆動結合され、シャフト23は図1中に図示される複数のベアリングによりステータ21に対して回転自在に支持される。
As shown in FIG. 1, the DC rotating electric machine M1 according to the first embodiment includes a rotor 22 in which magnets are arranged in the circumferential direction and a stator 21 disposed on the outer peripheral side of the rotor 22. Is wound around a core (not shown). The rotor 22 is drivingly coupled to a
ロータ22の軸方向すなわち図1中左側にはコンミテータ(整流子)14が、ステータ21の内周側に固定されて配置され、コンミテータ14の図1中のさらに左側には、ロータ22にシャフト23を介して駆動結合された円板状のホルダ25が配置される。
A commutator (commutator) 14 is fixedly disposed on the inner peripheral side of the stator 21 in the axial direction of the rotor 22, that is, on the left side in FIG. 1, and further on the left side of the
ホルダ25のコンミテータ14に対向する側の面には、負極ブラシ8と正極ブラシ組立体9が相互に径方向反対側に位置するように、ホルダ25の直径上に配置される。負極ブラシ8とホルダ25との間には接圧バネ15が介装され、正極ブラシ組立体9とホルダ25との間にも接圧バネ15が介装される。
On the surface of the
図3に示すように、電機子を構成する巻線20には複数の端子が備えられ、それらの複数の端子にはそれぞれ複数のセグメント1〜5が図2(b)に示すように接続される。これらのセグメント1〜5は例えば銅等の導電体からなるバスバーをプレス成形して、図2(a)に示すようにAA視すなわちコンミテータ14のホルダ25に対向する面においては円環を五分割した扇形状をなすように形成されている。
As shown in FIG. 3, the winding 20 constituting the armature is provided with a plurality of terminals, and a plurality of
さらに、図2(a)に示すように、コンミテータ14のホルダ25に対向する面においては、例えば銅等の導電体からなるバスバーをプレス成形して、正極給電用電極7の正極ブラシ組立体9が接触する被接触面と、負極給電用電極6の負極ブラシ8が接触する被接触面を、コンミテータ14の周方向に延在する円環状に構成する。
Further, as shown in FIG. 2A, on the surface of the
加えて、負極給電用電極6の負極ブラシ8が接触する被接触面を、正極給電用電極7の正極ブラシ組立体9が接触する被接触面の内周側に配置する。複数のセグメント1〜5の負極ブラシ8及び正極ブラシ組立体9が接触する被接触面は、正極給電用電極7及び負極給電用電極6のそれぞれの被接触面の内周側に配置する。
In addition, the contacted surface with which the
図2に示すように、コンミテータ14は正極給電用電極7及び負極給電用電極6を含み、複数のセグメント1〜5と、正極給電用電極7と、負極給電用電極6とのそれぞれにおける、正極ブラシ組立体9又は負極ブラシ8が接触する被接触面は、ロータ22の中心軸Oに垂直な平面上に配置される。
As shown in FIG. 2, the
正極給電用電極7の被接触面は図2(a)に示すように、円環状に構成され、この被接触面から図2(b)中上方に志向する径方向外側に向かって延びる部分は正極側端子10を構成している。同様に、負極給電用電極6の被接触面は図2(a)に示すように、円環状に構成され、この被接触面から図2(b)中上方に志向する径方向外側に向かって延びる部分は負極側端子11を構成している。
The contact surface of the positive
正極側端子10及び負極側端子11は、コンミテータ14の外周側に設けられた有底円筒状のコネクタハウジング13の内周側に突出されるように形成されてコネクタが構成され、このコネクタは車両側のコネクタに接続されて、図示しない例えばボディECU(Electronic Control Unit)の制御端子に正極側端子10が接続され、負極側端子11はアース端子に接続される。
The positive
コンミテータ14の、円板状部分を構成するヨーク12及びコネクタハウジング13は、セグメント1〜5、負極給電用電極6、正極給電用電極7を上述した位置関係に配置した後、樹脂一体成形されて構成される。
The
さらに、図2(a)に示すように、本実施例1の直流回転電機M1は、正極ブラシ組立体9と、負極ブラシ8とをホルダ25のコンミテータ14に対向する面に備える。
Further, as shown in FIG. 2A, the DC rotating electrical machine M <b> 1 according to the first embodiment includes the positive
正極ブラシ組立体9は、図2(a)に示すような、コンミテータ14と正極ブラシ組立体9との周方向の相対位置関係においては、複数のセグメント1〜5のうち一のセグメント1と径方向反対側に位置するセグメント3と、正極給電用電極7とを電気的に接続する。
As shown in FIG. 2A, the positive
負極ブラシ8は、図2(a)に示すような、コンミテータ14と負極ブラシ8との周方向の相対位置関係においては、複数のセグメント1〜5のうち一のセグメント1と負極給電用電極6とを電気的に接続する。
As shown in FIG. 2A, the
以下に、正極ブラシ組立体9、負極ブラシ8の具体的構造及びそれらのホルダ25に対する設置の具体的な態様を、図を用いて説明する。図4は、本発明に係わる直流回転電機M1の一実施形態における正極ブラシ組立体9の具体的構造を示す模式図である。図5は、本発明に係わる直流回転電機M1の一実施形態における負極ブラシ8の具体的構造を示す模式図である。
Below, the specific structure of the positive
図6は、本発明に係わる直流回転電機M1の一実施形態のコンミテータ14の正極ブラシ組立体9と負極ブラシ8の被接触面の形態を示す模式図である。図7は、本発明に係わる直流回転電機M1の一実施形態のホルダ25と正極ブラシ組立体9及び負極ブラシ8の接圧バネ15による接続態様を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the form of the contact surfaces of the positive
まず正極ブラシ組立体9について説明する。なお、図4(a)は正極ブラシ組立体9をホルダ25の周方向から見た図を示し、図4(b)は、正極ブラシ組立体9をコンミテータ14側から見た図を示し、図4(c)は、図4(b)におけるCC断面を示す。図4(a)(b)(c)に示すように、正極ブラシ組立体9は、給電ブラシ50と接続ブラシ51と、短絡板(接続部材)52と、ブラシホルダ53とを含んで構成される。
First, the positive
給電ブラシ50は、正極給電用電極7に接触する機能を有し、コンミテータ14側の正極給電用電極7に対する接触面は図4(b)に示すように長方形状をなしており、接触面と反対側にはブラシホルダ53の有する穴に嵌合するピン形状50aが構成されている。
The
接続ブラシ51はセグメント1〜5に接触する機能を有しており、セグメント1〜5に対する接触面は図4(b)に示すように、上底が下底よりも大きい台形状をなしており、上底と下底とを結ぶ周方向端の延在方向は、図6に示すコンミテータ14の扇形状のセグメント1〜5の径方向RP及びTSに一致させている。図4(a)(c)に示すように、接続ブラシ51の接触面と反対側にはホルダ25の有する穴に嵌合するピン形状51aが構成されている。なお径方向RP及びTSはロータ22の径方向にも一致する。すなわち、コンミテータ14のセグメント1〜5の接続ブラシ51の接触による被接触面は図6のようになる。
The
図4(c)に示すように、ブラシホルダ53は絶縁樹脂により構成されて、コンミテータ14に対向する面において、給電ブラシ50と接続ブラシ51が嵌合される二つの穴が径方向両端部に位置するように成型されており、図4(c)中上側の穴に給電ブラシ50が、下側の穴に接続ブラシ51が嵌合されることにより、ブラシホルダ53は給電ブラシ50と接続ブラシ51を相互に絶縁して保持する。
As shown in FIG. 4C, the
ブラシホルダ53のコンミテータ14に対向する面と反対側には、ホルダ25に接圧バネ15を介して接続するためのピン形状53aが形成されており、図4(c)中においてブラシホルダ53の断面形状は上辺が右側すなわちコンミテータ14側に指向するT字形状をなす。
A
短絡板52は、ブラシホルダ53のコンミテータ14に対向する面と反対側の背面、すなわち、ブラシホルダ53の給電ブラシ50又は接続ブラシ51を保持する側と反対側に設置されて、給電ブラシ50と接続ブラシ51を電気的に接続する接続部材を構成する。短絡板52には、ブラシホルダ53の穴に対応する貫通穴が二箇所設けられている。
The short-
次に負極ブラシ8について説明する。なお、なお、図5(a)は負極ブラシ8をホルダ25の周方向から見た図を示し、図5(b)は、負極ブラシ8をコンミテータ14側から見た図を示し、図5(c)は、図5(b)におけるEE断面を示す。
Next, the
負極ブラシ8は、コンミテータ14に対する接触面は図5(b)に示すように下側の長方形状と上側の台形状を併せた六角形状をなしており、負極ブラシ8のコンミテータ14に対向する面と反対側には、ホルダ25に接圧バネ15を介して接続するためのピン形状8aが形成されており、図5(c)中において負極ブラシ8の断面形状は上辺が右側すなわちコンミテータ14側に指向するT字形状をなす。
As shown in FIG. 5B, the
負極ブラシ8の接触面の図5(b)中上側すなわち内周側の台形状部分はセグメント1〜5に接触する機能を有しており、上底と下底とを結ぶ周方向端の延在方向は、図6に示すコンミテータ14の扇形状のセグメント1〜5の径方向RP及びTSに一致させている。また、負極ブラシ8の図5(b)中下側すなわち外周側の長方形状部分は、負極給電用電極6に接触する機能を有する。すなわち、コンミテータ14のセグメント1〜5の負極ブラシ8の接触による被接触面は図6のようになる。
The upper side of the contact surface of the
上述した本実施例1の直流回転電機M1において、図2に示した正極側端子10と負極側端子11にボディECUから直流電圧が印加されると、巻線20により図示しないコアに磁界が発生されて、コアの発生する磁界とロータ22のマグネットが吸引反発し、ロータ22が回転される。このロータ22の回転に伴い、シャフト23に締結されたホルダ25も回転されて、正極給電用電極7が正極ブラシ組立体9により電気的に接続される複数のセグメント1〜5の一のセグメントと、負極給電用電極6が負極ブラシ8により電気的に接続される一のセグメントとロータ22又はコンミテータ14の径方向反対側に位置するセグメントの組合せが順次切りかえられる。
In the DC rotating electrical machine M1 of the first embodiment described above, when a DC voltage is applied from the body ECU to the
これらのことにより、ステータ21の備える電機子の巻線20のうち通電される巻線20が順次切り換えられて電機子の巻線20が発生する磁界も回転されて、この回転された磁界にロータ22のマグネットが継続的に吸引反発して、ロータ22は継続的に回転される。
As a result, the energized
以上述べた本実施例1の直流回転電機M1によれば、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、正極ブラシ組立体9が複数のセグメント1〜5のうち一のセグメントを正極給電用電極7に電気的に接続し、負極ブラシ8が一のセグメントとロータ22又はコンミテータ14の径方向反対側に位置するセグメントと負極給電用電極6とを、従来技術のようなスリップリングを用いることなく電気的に接続することができる。
According to the DC rotating electrical machine M1 of the first embodiment described above, the following operational effects can be obtained. That is, the positive
このため、従来技術においては直流電圧の電機子の巻線への印加にあたって、スリップリングが必要であり、これに加えて、二つのスリップリングをロータ22の軸方向に絶縁距離を保って並列させて配置する必要があったため、ロータ及びステータの軸方向寸法が増大して、直流回転電機全体の大型化を招いていたが、本実施例1の直流回転電機M1によれば、スリップリングを使用する必要がないため、二つのスリップリングの軸方向の配置そのものの必要性を廃して、直流回転電機M1自体の大型化を招くことを防止することができる。 For this reason, in the prior art, a slip ring is required to apply a DC voltage to the armature winding. In addition, two slip rings are arranged in parallel in the axial direction of the rotor 22 while maintaining an insulation distance. However, according to the direct current rotating electrical machine M1 of the first embodiment, the slip ring is used. Therefore, the necessity of the arrangement of the two slip rings in the axial direction itself can be eliminated, and the increase in the size of the DC rotating electric machine M1 itself can be prevented.
さらに、スリップリングを廃することができるので、部品点数の増加とコストアップを招くことをも防止できる。これらのことにより、本実施例1の直流回転電機M1は、従来技術に比べて、車載用としてより適切なインナーロータ型の直流回転電機の構造を提供することができる。 Furthermore, since the slip ring can be eliminated, it is possible to prevent an increase in the number of parts and an increase in cost. Accordingly, the DC rotating electrical machine M1 according to the first embodiment can provide a structure of an inner rotor type DC rotating electrical machine that is more suitable for in-vehicle use than the related art.
また、本実施例1の直流回転電機M1においては、上述したように、コンミテータ14が正極給電用電極7及び負極給電用電極6を含み、複数のセグメント1〜5の被接触面と、正極給電用電極7の被接触面と、負極給電用電極6の被接触面を、ロータ22の中心軸Oに垂直な平面上に配置することとしているので、さらに以下のような有利な作用効果が得られる。
Further, in the DC rotating electrical machine M1 of the first embodiment, as described above, the
すなわち、セグメント1〜5、正極給電用電極7、負極給電用電極6を、それぞれバスバーをプレス成形することにより構成して、所定の位置に配置した後、成型用のかたないにおいて樹脂成形することにより、コンミテータ14を一体的に成形することができる。これにより、セグメント1〜5、正極給電用電極7、負極給電用電極6の集約的な配置と一体化を実現して、電気部品のコンパクト化を図り、コンミテータ14ひいては直流回転電機M1全体の製造工程の簡略化をも図ることができる。
That is, the
さらに、本実施例1の直流回転電機M1においては、複数のセグメント1〜5の被接触面を、正極給電用電極7及び負極給電用電極6の被接触面の内周側に配置しているので、正極給電用電極7をバスバーで構成してその一部を正極側端子10とし、負極給電用電極6をバスバーで構成してその一部を負極側端子11とするにあたって、以下の点で有利となる。
Further, in the DC rotating electrical machine M1 of the first embodiment, the contacted surfaces of the plurality of
すなわち、コネクタを構成するコネクタハウジング13は直流回転電機M1を構成するステータ21の外周側に位置することから、正極給電用電極7の正極側端子10を構成する部分及び負極給電用電極6の負極側端子11を構成する部分のそれぞれの径方向長さをなるべく短く構成することができる。
That is, since the
つまり、コネクタと正極給電用電極7の円環状の被接触面と負極給電用電極6の円環状の被接触面とをなるべく径方向に近接させて、これによっても、電気部品の径方向における集約化を図ることができる。すなわち、本実施例1の直流回転電機M1においては径方向寸法をもなるべく小さくすることができる。加えて、直流回転電機M1を構成する電気部品相互間の距離をなるべく小さくして、艤装スペースを確保しやすくすることもできる。
That is, the annular contact surface of the connector and the positive
また、正極給電用電極7及び負極給電用電極6の被接触面をコンミテータ14の周方向に延在する円環状に構成しているので、正極給電用電極7及び負極給電用電極6とセグメント1〜5を中心軸Oに垂直な平面上において、径方向に並列させることができる。これにより、電機子を構成する巻線20に直流電圧を印加するにあたっての電気部品を軸方向に並列する必要性を回避して、直流回転電機M1の軸方向の寸法の増大を抑制して、大型化とコストアップを招くことを防止することができる。
Further, since the contact surfaces of the positive
さらに、正極ブラシ組立体9を上述したような構成とすることにより、給電ブラシ50と接続ブラシ51がともに摩耗限度を超えて摩耗がすすんだ状況において、コンミテータ14とブラシホルダ53が直接接触するような場合においても、給電ブラシ50と接続ブラシ51を正極ブラシ組立体9内において電気的に接続する短絡板52を背面側に設けているため、正極給電用電極7と負極給電用電極6に対しては短絡板52が接触することを回避することができる。
Further, by configuring the positive
これにより、正極給電用電極7と負極給電用電極6とが、給電ブラシ50と接続ブラシ51が摩耗限度を超えて摩耗した場合においても正極ブラシ組立体9により短絡することを防止することができる。これにより、負極給電用電極6と正極給電用電極7とを径方向に隣接させて配置することに伴う、電気的不具合を防止することができる。
Thereby, it is possible to prevent the positive
さらに、ブラシホルダ53とホルダ25との間及び負極ブラシ8との間に接圧バネ15が介装されることにより、正極ブラシ組立体9の給電ブラシ50が正極給電用電極7に接触すること、接続ブラシ51がセグメント1〜5に接触すること、負極ブラシ8が負極給電用電極6及びセグメント1〜5に接触すること、を確実に担保することができる。
Further, when the
さらに、本実施例1の直流回転電機M1においては、接続ブラシ51の接触面及び負極ブラシ8の図4中上側すなわち内周側の接触面を台形状とし、接触面の周方向端が、ロータ22及びコンミテータ14の径方向に一致させているので、ロータ22の回転に伴い、周方向に隣接するセグメント1〜5の間を、接続ブラシ51及び負極ブラシ8が乗り移りする場合に、以下のような有利な作用効果が得られる。
Further, in the DC rotating electrical machine M1 of the first embodiment, the contact surface of the
すなわち、ロータ22の回転に伴う整流作用を行うにあたって、接触ブラシ51及び負極ブラシ8の接触面の周方向端がセグメント1〜5の周方向端に対して、径方向のいずれの位置においても、同時に接触又は離隔することとすることができる。これにより、接触又は離隔に伴い発生する火花を接触ブラシ51及び負極ブラシ8の接触面の周方向端の径方向において分散させて、一箇所に集中することを防止することができる。つまり、火花により接続ブラシ51及び負極ブラシ8が摩耗することを抑制して、電気部品としての寿命を延伸して、ランニングコストを低減することができる。
That is, in performing the rectifying action accompanying the rotation of the rotor 22, the circumferential ends of the contact surfaces of the
なお、上述した実施例1においては、正極ブラシ組立体9のブラシホルダ53をホルダ25に対して接圧バネ15を介して接続したが、正極ブラシ組立体9の有する、給電ブラシ50と接続ブラシ51のそれぞれを独立させて、ホルダ25に対して接圧バネにより接続することもできる。以下それについての実施例2について述べる。
In the first embodiment described above, the
図8は、本発明に係わる直流回転電機の一実施形態における正極ブラシ組立体の構造を示す模式図である。図9は、本発明に係わる直流回転電機の一実施形態のホルダと正極ブラシ組立体及び負極ブラシの接圧バネによる接続態様を示す模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing the structure of the positive electrode brush assembly in one embodiment of the DC rotating electric machine according to the present invention. FIG. 9 is a schematic diagram showing a connection mode of the holder, the positive electrode brush assembly, and the negative electrode brush by a contact pressure spring of an embodiment of the DC rotating electric machine according to the present invention.
なお、直流回転電機の正極ブラシ組立体に係わる部分以外は実施例1に示したものと同様であるため、重複する説明は割愛する。 In addition, since it is the same as that of what was shown in Example 1 except the part concerning the positive electrode brush assembly of a DC rotary electric machine, the overlapping description is omitted.
本実施例2の直流回転電機M1においては、正極ブラシ組立体70を以下のような構成としている。なお、図8(a)は正極ブラシ組立体70をホルダ25の周方向から見た図を示し、図8(b)は、正極ブラシ組立体70をコンミテータ14側から見た図を示し、図8(c)は、図8(b)におけるDD断面を示す。図8(a)(b)(c)に示すように、正極ブラシ組立体70は、給電ブラシ60と接続ブラシ61と、短絡板(接続部材)62と、ブラシホルダ63とを含んで構成される。
In the DC rotating electrical machine M1 of the second embodiment, the positive
実施例1に示したものと同様に、給電ブラシ60は、正極給電用電極7に接触する機能を有し、コンミテータ14側の正極給電用電極7に対する接触面は図8(b)に示すように長方形状をなしており、接触面と反対側にはホルダ25の有する穴に挿通し、かつ、ホルダ25に接圧バネ64を介して接続される反対側に向けて径が小さくなるような二段階の径を有するピン形状60aが構成されている。
As in the first embodiment, the
接続ブラシ61はセグメント1〜5に接触する機能を有しており、セグメント1〜5に対する接触面は図8(b)に示すように、上底が下底よりも大きい台形状をなしており、上底と下底とを結ぶ周方向端の延在方向は、図6に示したコンミテータ14の扇形状のセグメント1〜5の径方向RP及びTSに一致させている。図8(a)(c)に示すように、接続ブラシ61の接触面と反対側にはホルダ25の有する穴に挿通し、かつ、ホルダ25に接圧バネ64を介して接続される反対側に向けて径が小さくなるような二段階の径を有するピン形状61aが構成されている。
The connecting
図8(c)に示すように、ブラシホルダ63は絶縁樹脂により構成されて、コンミテータ14に対向する面において、給電ブラシ60と接続ブラシ61が挿通される二つの穴が径方向両端部に位置するように成型されている。図8(c)中上側の穴に給電ブラシ60が、下側の穴に接続ブラシ61が挿通されることにより、ブラシホルダ63は給電ブラシ60と接続ブラシ61を相互に絶縁して保持する。
As shown in FIG. 8C, the
短絡板62は、ブラシホルダ63のコンミテータ14に対向する面と反対側の背面、すなわち、短絡板62は、ブラシホルダ63の給電ブラシ60又は接続ブラシ61を保持する側と反対側に設置されて、給電ブラシ60と接続ブラシ61を電気的に接続する接続部材を構成する。短絡板62には、ブラシホルダ63の穴に対応する貫通穴が二箇所設けられている。
The short-
このように本実施例2においては、ホルダ25と給電ブラシ60及び接続ブラシ61との間に接圧バネ64を介装し、ホルダ25と負極ブラシ8との間に接圧バネ15が介装されることとしている。
As described above, in the second embodiment, the
これによれば、給電ブラシ60においての接触面と反対側に、接圧バネ64の内周側を挿通するガイドとしてピン形状60aを形成することができ、同様に接続ブラシ61においての接触面と反対側に、接圧バネ64の内周側を挿通するガイドとしてのピン形状61aを形成することができるので、ブラシホルダ63の形状を簡素化することができる。
According to this, the
また給電ブラシ60及び接続ブラシ61のそれぞれに独立させて、接圧バネ64が付勢力を付与することとしているので、給電ブラシ60の正極給電用電極7に対する接触にあたっての面圧と、接続ブラシ61のセグメント1〜5に対する接触にあたっての面圧を、ブラシホルダ63の姿勢に係わらずに、均一に付与することができる。
In addition, since the
以上本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can do.
本発明は、自動車のメモリシートシステムやパワーウィンドウ装置、サンルーフ装置、パワーステアリング装置などに適用される直流回転電機に関するものであり、車載用としてより適切な直流回転電機を提供することができるので、種々の自動車に適用可能であるとともに有用なものである。 The present invention relates to a direct current rotating electrical machine applied to an automobile memory seat system, a power window device, a sunroof device, a power steering device, and the like, and can provide a more appropriate direct current rotating electrical machine for in-vehicle use. It is applicable to various automobiles and is useful.
M1 直流回転電機
1〜5 セグメント
6 負極給電用電極
7 正極給電用電極
8 負極ブラシ
9 正極ブラシ組立体
10 正極側端子
11 負極側端子
12 ヨーク
13 コネクタハウジング
14 コンミテータ(整流子)
15 接圧バネ
20 巻線
21 ステータ
22 ロータ
23 シャフト
25 ホルダ
50 給電ブラシ
51 接続ブラシ
52 短絡板(接続部材)
53 ブラシホルダ
70 正極ブラシ組立体
60 給電ブラシ
61 接続ブラシ
62 短絡板(接続部材)
63 ブラシホルダ
64 接圧バネ
M1 DC rotating
15
53
63
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008233789A JP2010068661A (en) | 2008-09-11 | 2008-09-11 | Dc rotating electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2008233789A Pending JP2010068661A (en) | 2008-09-11 | 2008-09-11 | Dc rotating electrical machine |
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2008
- 2008-09-11 JP JP2008233789A patent/JP2010068661A/en active Pending
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