JP2014147171A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数及び組付工数を削減してコストダウンすることができる回転電機を提供することが目的である。
【解決手段】回転電機１０は、整流子２８を有する電機子２０と、整流子２８と摺接するブラシ３４と、ブラシ３４の長さ方向に延び、ブラシ３４を収容する溝状のブラシボックス３８と、ブラシボックス３８の開口部４０を塞ぐ蓋部５２と、ブラシ３４を整流子２８側に付勢するスプリング部５８とを一体に有するブラシキャップ３６と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来、電機子に設けられた整流子と摺接するブラシと、ブラシを収容するブラシボックスと、ブラシを整流子側に付勢するスプリングと、スプリングを支持するブラシキャップとを備えた回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−００５６３２号公報

このような回転電機では、スプリングとブラシキャップとが別々の部材により構成されているため、部品点数及び組付工数が増え、コストアップとなる。

そこで、本発明は、部品点数及び組付工数を削減してコストダウンすることができる回転電機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の回転電機は、整流子を有する電機子と、前記整流子と摺接するブラシと、前記ブラシの長さ方向に延び、前記ブラシを収容する溝状のブラシボックスと、前記ブラシボックスの開口部の少なくとも一部を塞ぐ蓋部と、前記ブラシを前記整流子側に付勢するスプリング部とを一体に有するブラシキャップと、を備えている。

この回転電機によれば、ブラシキャップは、ブラシを収容する溝状のブラシボックスの開口部の少なくとも一部を塞ぐ蓋部と、ブラシを整流子側に付勢するスプリング部とを一体に有している。従って、スプリングとブラシキャップとが別々の部材により構成された場合に比して、部品点数及び組付工数を削減することができるので、コストダウンすることができる。

請求項２に記載の回転電機は、請求項１に記載の回転電機において、前記ブラシキャップが、一枚の板材により形成され、前記スプリング部が、前記板材の一部が渦巻き状に巻かれることにより形成されたものである。

この回転電機によれば、ブラシキャップは、一枚の板材により形成されており、スプリング部は、この板材の一部が渦巻き状に巻かれることにより形成されている。従って、ブラシキャップの構成が簡単であるので、このことによってもコストダウンすることができる。

請求項３に記載の回転電機は、請求項２に記載の回転電機において、前記ブラシキャップが、前記板材を折り畳むことにより形成された一対の折り畳み部により構成されたものである。

スプリング部を有するブラシキャップを一枚の板材により形成する場合、渦巻き状のスプリング部の機能を確保するためには、板材の板厚を薄くする必要がある。一方、ブラシボックスの開口部を塞いでブラシを保持するためには、ブラシキャップの板厚を確保する必要がある。

この点、この回転電機によれば、ブラシキャップは、板材を折り畳むことにより形成された一対の折り畳み部により構成されている。従って、板材の板厚を薄くして渦巻き状のスプリング部の機能を確保しつつ、ブラシキャップの板厚を確保することができる。

請求項４に記載の回転電機は、請求項３に記載の回転電機において、前記一対の折り畳み部の一方に、前記蓋部が形成され、前記一対の折り畳み部の他方に、前記スプリング部が形成されたものである。

この回転電機によれば、一対の折り畳み部の一方には、蓋部が形成され、一対の折り畳み部の他方には、スプリング部が形成されている。従って、蓋部及びスプリング部が別々の折り畳み部に形成されているので、蓋部及びスプリング部を有するブラシキャップを容易に製造することができる。

請求項５に記載の回転電機は、請求項４に記載の回転電機において、前記一対の折り畳み部の他方に、該他方の折り畳み部の一部が渦巻き状に巻かれて前記スプリング部が形成されることにより切欠きが形成され、前記切欠きが、前記他方の折り畳み部の厚さ方向における前記ブラシ側と反対側から前記蓋部によって覆われたものである。

この回転電機によれば、一対の折り畳み部の他方には、該他方の折り畳み部の一部が渦巻き状に巻かれてスプリング部が形成されることにより切欠きが形成されている。ところが、この切欠きは、一方の折り畳み部に形成された蓋部によって、他方の折り畳み部の厚さ方向におけるブラシ側と反対側から覆われている。従って、スプリング部が切欠きを通じて浮き上がることを蓋部によって規制することができる。

請求項６に記載の回転電機は、請求項５に記載の回転電機において、前記切欠きが、前記他方の折り畳み部における横幅方向の中央部に前記ブラシの長さ方向に沿って延びて形成され、前記他方の折り畳み部の横幅方向における前記切欠きの両側に、側方部が形成され、前記側方部が、前記蓋部と重ね合わされたものである。

この回転電機によれば、切欠きは、他方の折り畳み部における横幅方向の中央部にブラシの長さ方向に沿って延びて形成されている。ところが、この他方の折り畳み部の横幅方向における切欠きの両側に形成された側方部は、一方の折り畳み部に形成された蓋部と重ね合わされている。従って、切欠きの両側に形成された側方部を蓋部によって補強することができるので、この一対の側方部の間に形成されたスプリング部が他方の折り畳み部の横幅方向に倒れ込むことを抑制することができる。

請求項７に記載の回転電機は、請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の回転電機において、前記スプリング部が、渦巻きを解く方向に弾性変形された状態で前記ブラシを前記整流子側に付勢するものである。

この回転電機によれば、スプリング部は、渦巻きを解く方向に弾性変形された状態でブラシを整流子側に付勢している。従って、整流子との摩耗によりブラシが摩耗し、ブラシの全長が減少しても、スプリング部が渦を巻く方向に変形（復元方向に変形）するので、ブラシをスプリング部によって付勢し続けることができる。

請求項８に記載の回転電機は、請求項２〜請求項７のいずれか一項に記載の回転電機において、前記ブラシキャップに、前記板材の一部が折り曲げられることにより係止部が形成され、前記ブラシボックスに、前記係止部に対する前記整流子側と反対側から前記係止部に係止された被係止部が形成されたものである。

この回転電機によれば、ブラシキャップには、板材の一部が折り曲げられることにより係止部が形成されており、ブラシボックスには、係止部に対する整流子側と反対側から係止部に係止された被係止部が形成されている。従って、スプリング部に対してブラシから整流子側と反対側へ反力が作用しても、整流子側と反対側へのブラシキャップの移動を規制することができる。

本発明の一実施形態に係る回転電機の断面図である。 図１に示されるブラシホルダ装置の要部拡大分解斜視図である。 図１に示されるブラシキャップの構成及びその製造方法を示す図である。 図１に示されるブラシキャップ周辺部の構成及びブラシの摩耗前後の状態を示す図である。

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示される本発明の一実施形態に係る回転電機１０は、ブラシ付き直流モータであり、ヨーク１２と、マグネット１４と、フロントプレート１６と、エンドプレート１８と、電機子２０と、ブラシホルダ装置２２とを備えている。

ヨーク１２は、筒状に形成されており、マグネット１４は、このヨーク１２の内周面に固定されている。フロントプレート１６は、ヨーク１２に組み付けられてヨーク１２における一方の開口を塞いでおり、エンドプレート１８は、ヨーク１２における他方の開口を塞いでいる。

電機子２０は、モータシャフト２４と、コア２６と、整流子２８と、巻線３０とを有している。モータシャフト２４は、フロントプレート１６及びエンドプレート１８に回転可能に支持されている。コア２６及び整流子２８は、ヨーク１２の内部に回転可能に収容されると共に、モータシャフト２４に固定されている。また、コア２６は、マグネット１４の径方向内側にマグネット１４と対向して配置されている。巻線３０は、コア２６に巻装されると共に、整流子２８に接続されている。

ブラシホルダ装置２２は、エンドプレート１８に固定されている。このブラシホルダ装置２２は、ハウジング３２と、一対のブラシ３４と、一対のブラシキャップ３６とを有している。ハウジング３２は、樹脂製とされており、整流子２８の周囲に環状に形成されている。

ハウジング３２には、図２に示されるように、ブラシ３４を収容する溝状のブラシボックス３８が形成されている。このブラシボックス３８は、ハウジング３２の軸方向一方側に開口する開口部４０を有すると共に、ブラシ３４の長さ方向、すなわち、ハウジング３２の径方向に延びている。ブラシ３４は、直方体により形成されており、ハウジング３２の径方向が長手方向となるように配置されている。このブラシ３４は、図１に示されるように、整流子２８と摺接される。

ブラシキャップ３６は、図３に示されるように、一枚の板材４２により形成されている。この板材４２は、例えば鉄等の金属製とされている。ブラシキャップ３６は、折れ部４４を中心に板材４２を折り畳むことにより形成された一対の折り畳み部４６，４８により構成されている。一方の折り畳み部４６は、他方の折り畳み部４８における厚さ方向一方側（矢印Ｔ１側）に重ね合わされている。

なお、図３の上図には、一対の折り畳み部４６，４８が折り畳まれる前の状態が示されており、図３の下図には、一対の折り畳み部４６，４８が折り畳まれた後の状態が示されている。一対の折り畳み部４６，４８の外形は、上述のブラシ３４（図２参照）に対応して平面視にて長方形状とされている。

一方の折り畳み部４６における長さ方向一方側（矢印Ｌ１側）の端部には、切欠き５０が形成されている。この切欠き５０は、一方の折り畳み部４６における横幅方向の中央部に形成されると共に、一方の折り畳み部４６における長さ方向一方側に開口している。また、この一方の折り畳み部４６における切欠き５０よりも長さ方向他方側（矢印Ｌ２側）の部分は、蓋部５２として形成されている。

他方の折り畳み部４８には、この他方の折り畳み部４８の横幅方向に並ぶと共に他方の折り畳み部４８の長さ方向（矢印Ｌ方向）に延びる一対の切り込み５４が形成されている。この一対の切り込み５４は、他方の折り畳み部４８における長さ方向一方側の縁部４８Ａから切り込まれており、他方の折り畳み部４８における長さ方向他方側の縁部４８Ｂの手前で終端している。

この一対の切り込み５４の間には、舌片部５６が形成されている。この舌片部５６は、他方の折り畳み部４８の長さ方向他方側（矢印Ｌ２側）へ渦巻き状に巻かれている。そして、この舌片部５６が渦巻き状に巻かれることにより、スプリング部５８が形成されている。図３において、スプリング部５８は、自由状態（弾性変形していない状態）で示されている。

なお、この板材４２の一部である舌片部５６は、板材４２の打抜加工時に他方の折り畳み部４８よりも全長が長くなるように打ち抜かれていると、スプリング部５８の巻き数を増加させることができるので好適である。また、舌片部５６が渦巻き状に巻かれてスプリング部５８が形成された後に、一対の折り畳み部４６，４８が折り畳まれると、ブラシキャップ３６の製造が容易になるので好適である。

そして、他方の折り畳み部４８には、上述の如くスプリング部５８が形成されることにより切欠き６０が形成されている。この切欠き６０は、他方の折り畳み部４８における横幅方向の中央部に形成されると共に、他方の折り畳み部４８における長さ方向一方側（矢印Ｌ１側）に開口している。

また、上述の如く一対の折り畳み部４６，４８が折り畳まれることにより、切欠き６０は、一方の折り畳み部４６に形成された蓋部５２によって、他方の折り畳み部４８の厚さ方向一方側（矢印Ｔ１側）から覆われている。また、他方の折り畳み部４８の横幅方向における切欠き６０の両側には、側方部６２がそれぞれ形成されており、この一対の側方部６２は、蓋部５２と重ね合わされている。

また、ブラシキャップ３６における長さ方向一方側の端部（板材４２の一部）は、ブラシキャップ３６の厚さ方向他方側（矢印Ｔ２側）に折り曲げられることにより、係止部６４として形成されている（図２も参照）。この係止部６４は、ブラシキャップ３６の側面視にて蓋部５２に対して傾斜して形成されている。この係止部６４は、より好適には、スプリング部５８が形成されて一対の折り畳み部４６，４８が折り畳まれた後に、曲げ加工されることにより形成されたものである。

図２に示されるように、上述のハウジング３２には、複数の爪部６６，６８が形成されている。各爪部６６，６８は、図４に示されるように、溝状に形成されたブラシボックス３８の側壁部７０における上面７０Ａと隙間を有して対向している。複数の爪部６６，６８と側壁部７０の上面７０Ａとの間の隙間は、ブラシキャップ３６の板厚（一対の折り畳み部４６，４８を合わせた板厚）と略同じ寸法に設定されている。

また、一方の爪部６６は、ブラシボックス３８における整流子２８側の部分に形成されており、他方の爪部６８は、ブラシボックス３８における整流子２８側と反対側の部分に形成されている。そして、図４に示されるように、上述のブラシキャップ３６は、スプリング部５８側を先端側として、複数の爪部６６，６８と側壁部７０の上面７０Ａとの間の隙間にハウジング３２の径方向外側から挿入されており、これにより、ブラシキャップ３６は、ハウジング３２に組み付けられている。

また、このようにブラシキャップ３６がハウジング３２の径方向外側から組み付けられると、スプリング部５８がブラシ３４に押圧されることにより渦巻きを解く方向（矢印Ｌ１側）に弾性変形される。そして、このスプリング部５８は、渦巻きを解く方向に弾性変形された状態で、その復元力によりブラシ３４を整流子２８側（矢印Ｌ２側）に付勢している。

また、図４に示されるように、溝状に形成されたブラシボックス３８の側壁部７０における係止部６４と対応する位置には、凹部７２が形成されている。この凹部７２は、ブラシボックス３８の開口部４０側の端部（上端部）に形成されると共に、開口部４０と同じ側（つまり、矢印Ｔ１側）に開口している。

この凹部７２における一対の側面のうち整流子２８側と反対側の側面は、被係止部７４として形成されている。そして、上述のようにブラシキャップ３６がハウジング３２に組み付けられた状態では、係止部６４に対する整流子２８側と反対側から被係止部７４が係止部６４に係止され、これにより、ブラシキャップ３６は、ハウジング３２に固定されている。

また、このようにブラシキャップ３６がハウジング３２に組み付けられて固定された状態では、ブラシボックス３８の開口部４０の略全体が蓋部５２によって塞がれている。さらに、図２に示されるように、ブラシキャップ３６がハウジング３２に組み付けられて固定された状態では、上述の切欠き６０及び折れ部４４がブラシ３４の長さ方向（矢印Ｌ方向）に沿って延びている。切欠き６０は、他方の折り畳み部４８の厚さ方向におけるブラシ３４側と反対側（矢印Ｔ１側）から蓋部５２によって覆われている。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の一実施形態によれば、ブラシキャップ３６は、ブラシ３４を収容する溝状のブラシボックス３８の開口部４０を塞ぐ蓋部５２と、ブラシ３４を整流子２８側に付勢するスプリング部５８とを一体に有している。従って、スプリングとブラシキャップとが別々の部材により構成された場合に比して、部品点数及び組付工数を削減することができるので、コストダウンすることができる。

また、ブラシキャップ３６は、図３に示されるように、一枚の板材４２により形成されており、スプリング部５８は、この板材４２の一部が渦巻き状に巻かれることにより形成されている。従って、ブラシキャップ３６の構成が簡単であるので、このことによってもコストダウンすることができる。

さらに、一方の折り畳み部４６には、蓋部５２が形成され、他方の折り畳み部４８には、スプリング部５８が形成されている。従って、蓋部５２及びスプリング部５８が別々の折り畳み部に形成されているので、蓋部５２及びスプリング部５８を有するブラシキャップ３６を容易に製造することができる。

ところで、スプリング部５８を有するブラシキャップ３６を一枚の板材４２により形成する場合、渦巻き状のスプリング部５８の機能を確保するためには、板材４２の板厚を薄くする必要がある。一方、ブラシボックス３８の開口部４０を塞いでブラシ３４を保持するためには、ブラシキャップ３６の板厚を確保する必要がある。

この点、本発明の一実施形態によれば、ブラシキャップ３６は、板材４２を折り畳むことにより形成された一対の折り畳み部４６，４８により構成されている。従って、板材４２の板厚を薄くして渦巻き状のスプリング部５８の機能を確保しつつ、ブラシキャップ３６の板厚を確保することができる。

また、他方の折り畳み部４８には、この他方の折り畳み部４８の一部が渦巻き状に巻かれてスプリング部５８が形成されることにより切欠き６０が形成されている。ところが、この切欠き６０は、一方の折り畳み部４６に形成された蓋部５２によって、他方の折り畳み部４８の厚さ方向におけるブラシ３４側と反対側（矢印Ｔ１側）から覆われている。従って、スプリング部５８が切欠き６０を通じて浮き上がることを蓋部５２によって規制することができる。

また、切欠き６０は、他方の折り畳み部４８における横幅方向の中央部にブラシ３４の長さ方向に沿って延びて形成されている。ところが、この他方の折り畳み部４８の横幅方向における切欠き６０の両側に形成された側方部６２は、一方の折り畳み部４６に形成された蓋部５２と重ね合わされている。従って、切欠き６０の両側に形成された側方部６２を蓋部５２によって補強することができるので、この一対の側方部６２の間に形成されたスプリング部５８が他方の折り畳み部４８の横幅方向（矢印Ｗ方向）に倒れ込むことを抑制することができる。

また、スプリング部５８は、渦巻きを解く方向（矢印Ｌ１側）に弾性変形された状態でブラシ３４を整流子２８側に付勢している。従って、整流子２８との摩耗によりブラシ３４が摩耗し、ブラシ３４の全長が減少しても、スプリング部５８が渦を巻く方向に変形、すなわち、復元方向（矢印Ｌ２側）に変形するので、ブラシ３４をスプリング部５８によって付勢し続けることができる。

また、ブラシキャップ３６には、板材４２の一部が折り曲げられることにより係止部６４が形成されており、ブラシボックス３８には、係止部６４に対する整流子２８側と反対側から係止部６４に係止された被係止部７４が形成されている。従って、スプリング部５８に対してブラシ３４から整流子２８側と反対側へ反力が作用しても、整流子２８側と反対側（矢印Ｌ１側）へのブラシキャップ３６の移動を規制することができる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

上述の本発明の一実施形態において、蓋部５２は、ブラシボックス３８の開口部４０の略全体を塞いでいたが、例えば、ブラシボックス３８の開口部４０における整流子２８側の部分のみを塞いでいても良い。つまり、蓋部５２は、ブラシ３４を保持することができるように、ブラシボックス３８の開口部４０の少なくとも一部を塞いでいれば良い。

また、ブラシキャップ３６は、板材４２を折り畳むことにより形成された一対の折り畳み部４６，４８により構成されていたが、一方の折り畳み部４６が省かれた構成とされていても良い。この場合には、切欠き６０の両側に形成された側方部６２が開口部４０の一部を塞ぐ蓋部に相当する。

また、スプリング部５８は、板材４２の一部が渦巻き状に巻かれることにより形成されていたが、例えば、板材４２の一部が蛇腹状に折り曲げられることにより形成されていても良い。また、スプリング部５８は、ブラシ３４を整流子２８側に付勢することができるのであれば、その他の形態とされていても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…回転電機、１２…ヨーク、１４…マグネット、１６…フロントプレート、１８…エンドプレート、２０…電機子、２２…ブラシホルダ装置、２４…モータシャフト、２６…コア、２８…整流子、３０…巻線、３２…ハウジング、３４…ブラシ、３６…ブラシキャップ、３８…ブラシボックス、４０…開口部、４２…板材、４４…折れ部、４６，４８…折り畳み部、５２…蓋部、５６…舌片部、５８…スプリング部、６２…側方部、６４…係止部、６６，６８…爪部、７０…側壁部、７２…凹部、７４…被係止部

Claims (8)

1. 整流子を有する電機子と、
   前記整流子と摺接するブラシと、
   前記ブラシの長さ方向に延び、前記ブラシを収容する溝状のブラシボックスと、
   前記ブラシボックスの開口部の少なくとも一部を塞ぐ蓋部と、前記ブラシを前記整流子側に付勢するスプリング部とを一体に有するブラシキャップと、
   を備えた回転電機。
2. 前記ブラシキャップは、一枚の板材により形成され、
   前記スプリング部は、前記板材の一部が渦巻き状に巻かれることにより形成されている、
   請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ブラシキャップは、前記板材を折り畳むことにより形成された一対の折り畳み部により構成されている、
   請求項２に記載の回転電機。
4. 前記一対の折り畳み部の一方には、前記蓋部が形成され、
   前記一対の折り畳み部の他方には、前記スプリング部が形成されている、
   請求項３に記載の回転電機。
5. 前記一対の折り畳み部の他方には、該他方の折り畳み部の一部が渦巻き状に巻かれて前記スプリング部が形成されることにより切欠きが形成され、
   前記切欠きは、前記他方の折り畳み部の厚さ方向における前記ブラシ側と反対側から前記蓋部によって覆われている、
   請求項４に記載の回転電機。
6. 前記切欠きは、前記他方の折り畳み部における横幅方向の中央部に前記ブラシの長さ方向に沿って延びて形成され、
   前記他方の折り畳み部の横幅方向における前記切欠きの両側には、側方部が形成され、
   前記側方部は、前記蓋部と重ね合わされている、
   請求項５に記載の回転電機。
7. 前記スプリング部は、渦巻きを解く方向に弾性変形された状態で前記ブラシを前記整流子側に付勢している、
   請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の回転電機。
8. 前記ブラシキャップには、前記板材の一部が折り曲げられることにより係止部が形成され、
   前記ブラシボックスには、前記係止部に対する前記整流子側と反対側から前記係止部に係止された被係止部が形成されている、
   請求項２〜請求項７のいずれか一項に記載の回転電機。

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