JP2014082818A - ブラシ付直流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】複数ブラシを備えつつモータ体格の増大を抑え、更にモータ性能に対して無効な循環電流を低減して発熱量を低減したブラシ付直流モータを提供する。
【解決手段】第１のブラシと、前記第１のブラシと同極の第２のブラシと、前記第１のブラシと前記第２のブラシとに接続されたチョークコイルと、を備えるブラシ付直流モータにおいて、前記チョークコイルの一端に前記第１のブラシと前記第２のブラシとがそれぞれ直列接続となるように接続されており、前記チョークコイルは、当該チョークコイルの長手方向がモータ径方向に沿うように配置されているように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ブラシ付直流モータに関する。

ブラシ付直流モータは、比較的容易に高出力が得られることから、例えば、自動車の油圧ポンプ駆動用モータとして多く用いられている。

近年、自動車の低燃料消費率の向上のため、油圧ポンプに代表される自動車用補機が電動化されてきており、直流モータの搭載数が増加傾向にある。このため、モータ出力を維持した状況で、小形軽量化を推進しなければならず、出力係数（モータ出力をモータ体積で除した値）は上昇の一途をたどっている。また、モータの印加電圧は、自動車に搭載するバッテリの保障電圧が最大電圧となるため、大電流化することにより出力係数を増加させている。

一方で大電流化に伴い、電波障害が課題となりチョークコイルの搭載によりノイズを低減することが必要になる。特許文献１ではノイズ低減のためのチョークコイルの長手軸線がモータの回転軸の軸線方向に平行配置され、モータ内部にチョークコイルが備えられたものが開示されている。

特開２００２−３１５２７４号公報

ブラシ付直流モータを高出力化するには大電流化する必要があるが、ブラシの電流密度（容量）の制約から、ブラシ数を増加させる必要がある。また、モータを例えば自動車に搭載する場合は、搭載スペースが狭いため、常に小型化が要求され、また、自動車の燃費改善をするために車輌重量を低減する必要があり、軽量化も要求される。

また、複数ブラシにおいては同極ブラシとチョークコイル間の電位差が生じると循環電流発生し、発熱量が増加する。

そこで、本発明は、複数ブラシを備えつつモータ体格の増大を抑え、更にモータ性能に対して無効な循環電流を低減して発熱量を低減したブラシ付直流モータを提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、第１のブラシと、前記第１のブラシと同極の第２のブラシと、前記第１のブラシと前記第２のブラシとに接続されたチョークコイルと、を備えるブラシ付直流モータにおいて、前記チョークコイルの一端に前記第１のブラシと前記第２のブラシとがそれぞれ直列接続となるように接続されており、前記チョークコイルは、当該チョークコイルの長手方向がモータ径方向に沿うように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数ブラシを備えつつモータ体格の増大を抑え、更にモータ性能に対して無効な循環電流を低減して発熱量を低減したブラシ付直流モータを提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

ブラシ付直流モータの側面からみた断面図。 ブラシ付直流モータの内部から軸方向にみて、ブラシホルダプレート１２に配置される構成部品を示す図。 ブラシホルダプレート１２の内部を示し、正極側チョークコイル１５１、負極側チョークコイル１５２との接続関係、および配置を示す図。

以下、図面を用いて実施例を説明する。

図１は、本発明のブラシ付直流モータを側面からみた断面図である。ブラシ付直流モータはヨーク１と界磁磁石２の内周に電機子３を配置して構成されている。

電機子３は、シャフト４を備え、ブラシ付直流モータの軸中心に設けた出力軸側軸受５、反出力軸側軸受６に支承されている。また、出力軸側軸受５は、ブラシホルダプレート１２により保持され、ブラシホルダプレート１２はヨーク１により保持されている。次にシャフト４には、整流子７と電機子鉄心８が設けられ、電機子鉄心８のスロットにはコイル９が巻線、配置されている。コイル９の両端は整流子７を構成する整流子片に接続されている。

ブラシ付直流モータに電圧を印加すると、電流は、ブラシホルダプレート１２により保持されているブラシ１０に流れる。その後、電機子３へ通電され、もう一方のブラシ１０へ流れる。このような経路により、電力の授受が行われる。

整流子７への機械的な摺動接触による通電は、回転中でも安定給電できるよう、ブラシ１０がブラシ加圧用バネ１１により整流子７に付勢され、コイル９に整流作用に伴う電流が流れ、界磁磁石２が作る磁界と、電機子３が作る磁界の相互作用によって連続的な回転トルクが発生し、機械出力を得ている。

図２は、本発明のブラシ付直流モータの内部から軸方向にみて、ブラシホルダプレート１２に配置される構成部品を示す図である。

図２に示す通りブラシホルダプレート１２に配置される構成部品は全て円形状のブラシホルダプレート１２の最外径の範囲内に収められており、これによりブラシ付直流モータの内部に全ての構成部品が収められて閉構造となる。

ブラシホルダプレート１２は樹脂で製作され、正極ターミナル（Ａ）１４１、正極ターミナル（Ｂ）１６１はブラシホルダプレート１２にインサートモールドされている。また、前述のブラシ１０は正極ブラシ（Ａ）１０１ａと正極ブラシ（Ｂ）１０１ｂ、負極ブラシ（Ａ）１０２ａと負極ブラシ（Ｂ）１０２ｂで構成されている。

ここで、正極ブラシ（Ａ）１０１ａ、正極ブラシ（Ｂ）１０１ｂ、負極ブラシ（Ａ）１０２ａ、負極ブラシ（Ｂ）１０２ｂはブラシホルダプレート１２と一体的に形成されたブラシホルダ部１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂの中に配置されており、前述のブラシ加圧用バネ１１（図２には図示なし、ブラシホルダ部１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂの中に配置）により整流子７に付勢されブラシ加圧用バネ１１はバネ押さえ１８１ａ、１８１ｂ、１８２ａ、１８２ｂにより位置が規制されている。

正極タンシ１３１と正極ターミナル（Ａ）１４１、正極ターミナル（Ａ）１４１と正極側チョークコイル１５１の一端、正極側チョークコイル１５１のもう一方端と正極ターミナル（Ｂ）１６１、正極ターミナル（Ｂ）１６１と正極ブラシ（Ａ）１０１ａに接続された正極ブラシピグテール（Ａ）１７１ａおよび正極ブラシ（Ｂ）１０１ｂに接続された正極ブラシピグテール（Ｂ）１７１ｂ、は抵抗溶接により電気的に接続されている。ここで接続方法はカシメなどの機械的な工法やはんだ付けなどの工法により電気的に接続してもよい。

ブラシ付直流モータへの電圧は電源（図示なし）から正極タンシ１３１に印加され、正極ターミナル（Ａ）１４１を経由して正極側チョークコイル１５１に電流が流れる。そして正極チョークコイル１５１から正極ターミナル（Ｂ）１６１に電流が流れ、更には正極ブラシピグテール（Ａ）１７１ａを経由して正極ブラシ（Ａ）１０１ａ、正極ブラシピグテール（Ｂ）１７１ｂを経由して正極ブラシ（Ｂ）１０１ｂに電流が流れる。

次に、負極タンシ１３２と負極ターミナル（Ａ）１４２、負極ターミナル（Ａ）１４２と負極側チョークコイル１５２の一端、負極側チョークコイル１５２のもう一方端と負極ターミナル（Ｂ）１６２、負極ターミナル（Ｂ）１６２と負極ブラシ（Ａ）１０２ａに接続された負極ブラシピグテール（Ａ）１７２ａおよび負極ブラシ（Ｂ）１０２ｂに接続された負極ブラシピグテール（Ｂ）１７２ｂ、は抵抗溶接により電気的に接続されている。ここで接続方法はカシメなどの機械的な工法やはんだ付けなどの工法により電気的に接続してもよい。

負極側への電流は正極ブラシ（Ａ）１０１ａおよび正極ブラシ（Ｂ）１０１ｂから前述の整流子７を経由し、負極ブラシ（Ａ）１０１ａを経由して負極ブラシピグテール（Ａ）１７２ａ、負極ブラシ（Ｂ）１０１ｂを経由して負極ブラシピグテール（Ｂ）１７２ｂに電流が流れる。そして負極ターミナル（Ｂ）１６２から負極チョークコイル１５２に電流が流れ、負極側チョークコイル１５２を経由して負極ターミナル（Ａ）１４２に電流が流れ、負極タンシ１３２から電源（図示なし）へ戻る。

次にブラシホルダプレート１２にインサートモールドされている正極ターミナル（Ａ）１４１、正極ターミナル（Ｂ）１６１、負極ターミナル（Ａ）１４２、負極ターミナル（Ｂ）１６２の詳細について図３により説明する。

図３はブラシホルダプレート１２の内部を示し、正極側チョークコイル１５１、負極側チョークコイル１５２との接続関係、および配置を示している。また、図３中の矢印２００は電流経路を示している。

正極側チョークコイル１５１は正極側チョークコイル１５１の長手方向がブラシ付直流モータの径方向に配置され、正極側チョークコイル１５１の一端１５１ａは正極ターミナル（Ａ）１４１に接続され、正極側チョークコイル１５１のもう一端の１５１ｂは正極ターミナル（Ｂ）１６１に接続されている。

また、正極ターミナル（Ｂ）１６１は正極側チョークコイル１５１のもう一端の１５１ｂから正極ブラシ（Ａ）１０１ａとの接続点１６１ａまでの距離Ｌ１と、正極ブラシ（Ｂ）１０１ｂとの接続点１０１ｂまでの距離Ｌ２が等しくなっており等価な導体抵抗値となる。したがって、正極ブラシ（Ａ）１０１ａと正極ブラシ（Ｂ）１０１ｂに印加される電圧は等しくなる為、無効な電流である循環電流が流れないため、高効率な性能が得られ発熱量も低減できる。

同様に負極側チョークコイル１５２は負極側チョークコイル１５２の長手方向がブラシ付直流モータの径方向に配置され、負極側チョークコイル１５２の一端１５２ａは負極ターミナル（Ａ）１４２に接続され、負極側チョークコイル１５２のもう一端の１５２ｂは負極ターミナル（Ｂ）１６２に接続されている。

また、負極ターミナル（Ｂ）１６２は負極側チョークコイル１５２のもう一端の１５２ｂから負極ブラシ（Ａ）１０２ａとの接続点１６２ａまでの距離Ｌ３と、負極ブラシ（Ｂ）１０２ｂとの接続点１０２ｂまでの距離Ｌ４が等しくなっており等価な導体抵抗値となる。したがって、負極ブラシ（Ａ）１０２ａと負極ブラシ（Ｂ）１０２ｂに印加される電圧は等しくなる為、無効な電流である循環電流が流れないため、高効率な性能が得られ発熱量も低減できる。

本実施例では、正極ターミナル（Ｂ）１６１及び負極ターミナル（Ｂ）１６２は単一の部材で構成したが、循環電流を抑えるにはチョークコイルと２つの同極のブラシまでの抵抗値がほぼ等しくなるように構成すればよい。よって、例えば正極ターミナル（Ｂ）１６１及び負極ターミナル（Ｂ）１６２をそれぞれ２つ以上の部材に分けて構成しても良い。

すなわち、正極ターミナル（Ｂ）１６１及び負極ターミナル（Ｂ）１６２を２つ以上の部材に分けて構成した場合であっても、チョークコイルの長手方向がモータ径方向に沿うように配置することで複数ブラシを備えつつモータ体格の増大を抑え、更にモータ性能に対して無効な循環電流を低減して発熱量を低減したブラシ付直流モータを得ることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ ヨーク
２ 界磁磁石
３ 電機子
４ シャフト
５ 出力軸側軸受
６ 反出力軸側軸受
７ 整流子
８ 電機子鉄心
９ コイル
１０ ブラシ
１１ ブラシ加圧用バネ
１２ ブラシホルダプレート
１０１ａ 正極ブラシ（Ａ）
１０１ｂ 正極ブラシ（Ｂ）
１０２ａ 負極ブラシ（Ａ）
１０２ｂ 負極ブラシ（Ｂ）
１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ ブラシホルダ部
１３１ 正極タンシ
１３２ 負極タンシ
１４１ 正極ターミナル（Ａ）
１４２ 負極ターミナル（Ａ）
１５１ 正極側チョークコイル
１５２ 負極側チョークコイル
１６１ 正極ターミナル（Ｂ）
１６２ 負極ターミナル（Ｂ）
１７１ａ 正極ブラシピグテール（Ａ）
１７１ｂ 正極ブラシピグテール（Ｂ）
１７２ａ 負極ブラシピグテール（Ａ）
１７２ｂ 負極ブラシピグテール（Ｂ）
１８１ａ、１８１ｂ、１８２ａ、１８２ｂ バネ押さえ

Claims (5)

1. 第１のブラシと、
   前記第１のブラシと同極の第２のブラシと、
   前記第１のブラシと前記第２のブラシとに接続されたチョークコイルと、を備えるブラシ付直流モータにおいて、
   前記チョークコイルの一端に前記第１のブラシと前記第２のブラシとがそれぞれ直列接続となるように接続されており、
   前記チョークコイルは、当該チョークコイルの長手方向がモータ径方向に沿うように配置されているブラシ付直流モータ。
2. 請求項１に記載のブラシ付直流モータにおいて、
   前記第１のブラシと前記第２のブラシとが、前記チョークコイルを挟んで周方向に隣接しているブラシ付直流モータ。
3. 請求項１又は２に記載のブラシ付直流モータにおいて、
   前記第１のブラシと前記チョークコイルとを接続する第１の導体部と、
   前記第２のブラシと前記チョークコイルとを接続する第２の導体部とを備え、
   前記第１の導体部と前記第２の導体部との抵抗値がほぼ等しいブラシ付直流モータ。
4. 請求項３に記載のブラシ付直流モータにおいて、
   前記第１の導体部の、前記チョークコイルの一端との接続点から前記第１のブラシとの接続点までの距離と、
   前記第２の導体部の、前記チョークコイルの一端との接続点から前記第２のブラシとの接続点までの距離とがほぼ等しいブラシ付直流モータ。
5. 請求項３に記載のブラシ付直流モータにおいて、
   前記第１の導体部と前記第２の導体部とが単一の部材で構成されたブラシ付直流モータ。