JP2015159685A - ブラシ装置及びこれを備えた直流モータ - Google Patents
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Abstract
Description
ブラシ本体は通常ブラシ装置に収められており、このブラシ本体が厚み方向に沿って付勢されて整流子と当接することによって整流が実行される。そして、コイルに通電している電流の方向が切替ることにより電機子(回転子)が回転する。
このような、簡易な構成であるブラシ付き直流モータは、車両搭載機構において、様々な駆動源として多く利用されている。
そして、ブラシ本体を厚み方向に付勢する際には、例えば、コイルスプリング等の付勢力が利用される。
この付勢方向に関しては、例えば、ブラシボックスの後端面側を閉塞するためのキャップにコイルスプリングの一端を装着するとともに、ブラシボックスの後端面側を閉塞した際にブラシ本体後面をコイルスプリング他端が圧接するよう構成する方法がある。
つまり、ブラシボックス内部にコイルスプリングを実装し、ブラシ本体を押圧する方法である。
このように構成することにより、ブラシ本体を前面側(整流子側)へ押圧することができる。
また、更なる方法として、ブラシボックスの内部ではなく、外部にコイルスプリングの本体を配設する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の技術においては、コイルスプリングは、ブラシボックス内部ではなく、隣接する柱状のボス部に装着されている。
つまり、ブラシボックスに隣接した地点に柱状のボス部が軸方向に向かって立設されており、コイルスプリングのコイル部分をこのボス部に挿入することによって、コイルスプリング本体が配設される。
そして、コイルスプリングの一端部をブラシボックス内部に誘導し、その一端部でブラシ本体の後面を整流子側に押圧するよう構成される。
しかし、特許文献1に記載の技術によれば、コイルスプリングの本体部分を柱状のボス部に組付ける際、ブラシ本体の後面を押圧する一端部と他端部とを開放させた状態で組付ける必要があるため、組付性に問題があった。
このため、コイルスプリング本体部をブラシボックスの外側に配設するとともに、コイルスプリングの組付性を向上させた構造の開発が望まれていた。
また、コイルスプリングと周辺部材との接触による摩擦抵抗を低減させ、コイルスプリングを確実に所定位置へと配設するための構造の開発が望まれていた。
つまり、コイルスプリングの両端部は、第一案内部及び第二案内部に誘導されることにより、自然と広がることとなり、このため、コイルスプリングを柱状のコイルスプリング配設部に挿入することで、自然とコイルスプシングの両端が離隔するように案内されて、所定の付勢力を具備することが可能となる。
このように、第一案内部材及び第二案内部材により、コイルスプリングは簡易かつ確実に所定位置へと誘導される。
そして、このとき、案内面は面取り形状されていることにより、コイルスプリングの他端部の案内時に、当該箇所に係る摩擦力を低減することができる。
つまり、案内面とコイルスプリングの他端部との接触面積を低減させ(点接触へと変え)て、摩擦力を低減させることができる。
そして、更に、案内部を設けることによって、従来問題であった、組付性を改善するとともに、確実に所定位置へと配設することができる。
つまり、コイルスプリング組付け時に、第一案内部によりコイルスプリングの一端部をブラシ本体側に、第二案内部によりコイルスプリングの他端部を一端部と離隔する箇所へと誘導することによって、簡易に、コイルスプリングの両端部を広げた状態(つまり、付勢力が発生する状態)で、コイルスプリングを所定位置に配設することができる。
また、コイルスプリング他端部を誘導する案内面は面取りされて形状(つまり、アール形状)であるため、案内面とコイルスプリングとの接触面積が低下し、摩擦力を低減させることができる。
更に、案内面を軸方向に対して45度以下の斜面とすることにより、更に、摩擦力を低減させることができるとともに、確実かつ簡易にコイルスプリングを所定位置へと誘導することができる。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本実施形態は、コイルスプリングをブラシボックス外部に配置する構造を採用するブラシ装置に関するものであり、コイルスプリングの組付性を改善するとともに、確実に所定位置へと配設することが可能となるよう提案されたものである。
なお、以下の構成は、n極(nは4以上の偶数)の磁石5、n/2(nは4以上の偶数)個以下のブラシ本体11が配設されたモータMに好適に使用される。
本例では、4極の磁極例を示した。
このため、4極/2=2個のブラシユニットSが配設されている例を以下に示す。
そして、電機子3への巻線2は、360°/4極=90°の角度位置を接続する均圧
線を介した巻線とする例を示す。
なお、磁極数は、4以上の偶数極であればよい。
本実施形態に係るモータMは、図1及び図2に示すように、出力軸となるシャフト1と、巻線2が巻回された電機子3と、整流子4と、界磁機構を構成する磁石5と、これらを内部に収納するヨークハウジング6と、ブラシユニットSを含むブラシ装置72が搭載されるエンドハウジング7と、を主たる構成要素として構成されている。
なお、本実施形態においてはモータMとして双方向回転モータを例示しているため、シャフト1は正転及び逆転可能なように構成されている。
シャフト1には、巻線2が巻回されて構成される電機子3が固定されており、その周囲には電機子3の外周を囲むように磁石5(ヨークハウジング6の内壁面に電機子3の外周側面と対向するように配設されている)が配置されている。
また、シャフト1には整流子4もまた固定されている。
この整流子4は、回転に伴って、ブラシユニットSのブラシ本体11と当接するセグメント4aが切り替わることにより、巻線2を流れる電流の向きを切り替える。
図2及び図3に示すように、電機子3は、シャフト1に磁性金属材料が積層されてなる電機子コア31が固定されてなり、この電機子コア31に巻線2が巻回された構成である。
この電機子コア31には、等角度間隔に放射状に延びる10本のティース31aが設けられている。
このティース31aには、ティース2本に跨る導線2x(図2(b)参照)の巻回により等角度間隔に10個の巻線2a〜2jが構成され、周方向に隣り合う巻線2a〜2jがティース1本分重なる重ね巻にて構成されている。また、シャフト1には、図2(b)に示すような10個のセグメント4aをその外周面に有する整流子4が固定されており、巻線2a〜2jが所定のセグメント4aと接続されている。そして、セグメント4aには磁石5の磁極中心にそれぞれ配置されるブラシ本体11が接触することで、巻線2a〜2jに回転駆動のための給電が行われるようになっている。
本例におけるモータMは、4極の磁石5、10スロットの電機子3、10セグメントの整流子4が備えられており、電機子3には、千鳥巻線(重巻、180°均圧線)が施されている。
そして、ブラシ本体11からは、ノイズキャンセル用のチョークコイルDを介してターミナルに結線される。
そして、シャフト1の出力側には、整流子4が固定されており、この整流子4を出力側に配置した状態で、ヨークハウジング6開口部側(モータMの出力側となる)は、エンドハウジング7で閉塞されている。
なお、整流子4は、エンドハウジング7内において、ブラシ本体11の端面と当接可能な位置に配置される。
エンドハウジング7は、ブラシ装置72と組合わされた状態でヨークハウジング6の開口部を被覆する。
エンドハウジング7は、略カップ形状の部材であり、底面中央部にシャフト貫通孔71aと、底面周に沿って2個形成されたターミナル突出孔71b,71bが形成されている。
本例においては、上下方向において上部に当たる位置に1個、下部に当たる部分に2個の固定部71cが各々備えられている。
エンドハウジング7は、これら3個の固定部71cによって、振動が生じる外部装置に固定される。
つまり、被嵌合部72g,72gを、嵌合部71d,71dに嵌合させることにより、ブラシ装置72とエンドハウジング7とが組付けられるように構成されている。
そして、後述するが、この組付けられた状態においては、ブラシ装置72の底面外側とエンドハウジング7の底面内側とは、一定の間隙をもって対向するように構成されている。
このブラシ装置72のモータ出力側には、2個のターミナル72b,72bが並列して形成されており、このターミナル72b,72bは、エンドハウジング7のターミナル突出孔71b,71bからモータ出力側に突出するように構成される。
本実施形態においては、部品搭載面Tにおいて、中央部に形成された整流子配設孔72aの中心点Oを基準とすると、中心角90°離隔する位置に、ブラシ装置配設部72c,72cは各々配設されるよう構成されている。
また、部品搭載面Tにおいて、ブラシ装置配設部72cとコンデンサ配設部72fとの間には、円筒形状のチョークコイル配設部72dが形成されており、このチョークコイル配設部72dにチョークコイルDが配設される。
チョークコイルDは、公知のチョークコイルが使用されており、コイル部分の内部に円柱形状のチョークコイル配設部72dを挿通することにより、チョークコイルDが実装される。
なお、ブラシ装置配設部72cは2箇所存在するので、コイルスプリング配設部72eもまた2個形成され、2個のコイルスプリングEが搭載される。
このコイルスプリングEは、螺旋状に旋回されたバネ部分と、このバネ部分外周の接線方向に延出した付勢端部を備えて構成されたトーションスプリングであり、バネ部分の中空部にコイルスプリング配設部72eが嵌合することにより、ブラシ装置72に取付けられている。
そして、このように取付けられた状態において、コイルスプリングEの付勢端部は、後述するブラシ本体11を整流子4方向へと押圧するよう構成されている。
本例においては、収納ボックス12は、樹脂製であり、ブラシ装置72に孔状に穿たれた所定箇所(ブラシ装置配設部72c)に嵌合固定されていてもよいし、ブラシ装置72と一体形成されていてもよい。
また、このブラシユニットSは、ブラシ装置72に、整流子4の径方向に延びるように一対取付けられており、本実施形態においては、シャフト1を中心として略90°離隔して配設されている。
そして、収納ボックス12は、その内部にブラシ本体11が内蔵される中空略四角柱形状の部材であり、その上面には、径方向に切り欠かれたピグテール突出孔12aが形成されており、このピグテール突出孔12aよりピグテール14が突出するように構成されている。
案内部73は、コイルスプリングEの一端部E1を収納ボックス12内部に導入するとともに、他端部E2を収納ボックス12の外部に誘導固定するための部材である。
以下、本発明の主要構成である案内部73について詳細に説明する。
図6乃至図8に示すように、本実施形態に係る案内部73は、第一案内部材73A及び第二案内部材73Bを主要構成として構成されている。
第一案内部材73Aは、収納ボックス12の側壁(スプリング貫通孔12bが形成されている側であって、コイルスプリング配設部72eと近接する側の側壁)に沿って軸方向へ向けて立設している。
なお、この第一案内部材73Aは、ブラシボックス12の側壁に沿って立設する構成のみならず、この側壁と一体として形成されていてもよいし、この第一案内部材73Aにて側壁を形成してもよい。
第一係止部171は、第一案内部材73Aの基端側に、後方から前方に向けて(径方向、整流子4に近づく方向に向けて)切り欠かれており、ブラシボックス12のスプリング貫通孔12bと連通するよう構成されている。
このように構成されていることにより、コイルスプリングEの一端部E1は、この第一係止部171に係止された状態でスプリング貫通孔12bに案内される。
そして、このコイルスプリングEの一端部E1は、ブラシ本体11の後面に圧接するように構成されている。
この第二案内部材73Bは、第一案内部材73Aから整流子4方向に向かって延びるとともに、当該第一案内部材73Aが案内するコイルスプリングEが配設されているコイルスプリング配設部72eの湾曲側面の整流子4側に沿うように湾曲して延びている。
そして、第二案内部材73Bの自由端基端側には、第二係止部172が切欠き形成されている。
なお、第二案内部材73Bの天面は、第一案内部材73Aとの連続部分から自由端に向けて基端方向へと下降する傾斜面となっており、以下、当該傾斜面を「案内面173」と記す。
コイルスプリングEの他端部E2は、案内面173を通って第二係止部172に誘導され、当該第二係止部172に係止される構成となっている。
このように、第一係止部171は、第二係止部172に比して、コイルスプリング配設部72eの自由端側(基端部から離れた側)に配設されることとなる。
この状態において、コイルスプリングEは、これら2個の係止部により、一端部E1と他端部E2を自然に広げられ、これによりコイルスプリングEには適正な付勢力が付与される。
つまり、コイルスプリングEの本体部をコイルスプリング配設部72eに装着する操作(挿入する操作)に伴い、簡易に適正な付勢力をもってブラシ本体11を押圧する位置へと適切に誘導することができる。
この傾斜角度は、軸方向に対しθ=45度以下となるように設定されている。
図9及び図10に、本構成に関する説明図を示す。
図9及び図10は、本実施形態に係る案内部73付近の斜視図及び説明図を示し、図9(a)及び図10(a)には、従来の傾斜面の模式図を示すとともに、図9(b)及び図10(b)には、本発明に係る傾斜面の模式図を示す。
なお、従来例において、本実施形態に相当する箇所には、図面上に「´」を付して示した。
このようにして、案内面173の距離を伸ばすことにより、従来例よりも案内面173の軸方向に対する角度を急にし、軸方向に対してθ=45度以下となるように設定する。
このため、組付け時にコイルスプリングEを簡易かつ確実に所定位置へと設定することができる。
つまり、図11(b)は、x1乃至x6での横断面概念図であるが、この横断面概念図に示すように、案内面173の両脇エッジは面取りされて、アール形状となっている。
このように構成されていることにより、コイルスプリングEと第二案内部材73Bとの接触面積が低減し(点接触となり)、両者の摩擦が低減され、特に組付け時に第二案内部材73Bが損傷(削れ等)することを有効に防止することができる。
また、コイルスプリングEの装着不良を起こすことなく、スムーズに取付作業を行うことができる。
以上のように構成することにより、コイルスプリングEの組付け時の不良率が大幅に低減された。
3・・電機子、31・・電機子コア、31a・・ティース、
4・・整流子、4a・・セグメント、
5・・磁石、6・・ヨークハウジング、
7・・エンドハウジング、
71a・・シャフト貫通孔、71b・・ターミナル突出孔、
71c・・固定部、71d・・嵌合部、71e・・カバー内底面、
72・・ブラシ装置、72a・・整流子配設孔、72b・・ターミナル、
72c・・ブラシ装置配設部、72d・・チョークコイル配設部、
72e・・コイルスプリング配設部、72f・・コンデンサ配設部、72g・・被嵌合部、
73・・案内部、
73A・・第一案内部材、171・・第一係止部、
73B・・第二案内部材、172・・第二係止部、173・・案内面、
S・・ブラシユニット、11・・ブラシ本体、12・・収納ボックス、
12a・・ピグテール突出孔、12b・・スプリング貫通孔、14・・ピグテール、
C・・コンデンサ、D・・チョークコイル、
E・・コイルスプリング、E1・・一端部、E2・・他端部、
M・・モータ(ブラシ付き直流モータ)、S・・ブラシユニット、
T・・部品搭載面
Claims (3)
- 角柱状のブラシ本体と、
本体部のコイルが軸方向に積層するよう配置され、前記ブラシ本体を押圧する一端部と、前記ブラシ本体と非接触に配置される他端部とが軸方向両端に配置されるコイルスプリングと、
内部に前記ブラシ本体を収納し、径方向両端が開口するとともに、前記コイルスプリングの前記一端部が貫通するスプリング貫通孔が側壁に切欠かれた収納ボックスと、
該収納ボックスに隣接し、前記コイルスプリングの前記本体部の前記コイルが軸方向に挿入されて、前記コイルスプリングを支持する柱状のコイルスプリング配設部と、
前記コイルスプリングの前記一端部及び前記他端部を所定位置へと案内しながら支持する案内部と、を備えたブラシ装置であって、
該案内部は、前記コイルスプリングの組付け時に、前記コイルスプリングの前記一端部を前記スプリング貫通孔に案内する第一案内部材と、
前記コイルスプリングの組付け時に、前記コイルスプリングの前記他端部を案内支持する第二案内部材と、を備えて構成されており、
該第二案内部材には、前記コイルスプリング配設部よりも軸方向基端側に第二係止部が切欠き形成されており、
前記コイルスプリングの前記他端部は、前記第二係止部に係止されることにより、径方向外側かつ前記一端部から離隔する方向へ案内されて、前記コイルスプリングに付勢力を寄与し、
前記第二案内部の軸方向天面となる案内面は、面取り形状に形成されていることを特徴とするブラシ装置。 - 角柱状のブラシ本体と、
本体部のコイルが軸方向に積層するよう配置され、前記ブラシ本体を押圧する一端部と、前記ブラシ本体と非接触に配置される他端部とが軸方向両端に配置されるコイルスプリングと、
内部に前記ブラシ本体を収納し、径方向両端が開口するとともに、前記コイルスプリングの前記一端部が貫通するスプリング貫通孔が側壁に切欠かれた収納ボックスと、
該収納ボックスに隣接し、前記コイルスプリングの前記本体部の前記コイルが軸方向に挿入されて、前記コイルスプリングを支持する柱状のコイルスプリング配設部と、
前記コイルスプリングの前記一端部及び前記他端部を所定位置へと案内しながら支持する案内部と、を備えたブラシ装置であって、
該案内部は、前記コイルスプリングの組付け時に、前記コイルスプリングの前記一端部を前記スプリング貫通孔に案内する第一案内部材と、
前記コイルスプリングの組付け時に、前記コイルスプリングの前記他端部を案内支持する第二案内部材と、を備えて構成されており、
該第二案内部材には、前記コイルスプリング配設部よりも軸方向基端側に第二係止部が切欠き形成されており、
前記コイルスプリングの前記他端部は、前記第二係止部に係止されることにより、径方向外側かつ前記一端部から離隔する方向へ案内されて、前記コイルスプリングに付勢力を寄与し、
前記第二案内部材の軸方向天面となる案内面は、その軸方向に対する傾斜角度が常に45度以下となるように形成されていることを特徴とするブラシ装置。 - 回転中心となる出力軸と、該出力軸に固定された電機子と、該電機子に対向して配設される磁界と、前記出力軸に固定されて前記電機子へと電流方向をスイッチしながら給電する整流子と、該整流子に給電するための請求項1又は請求項2に記載のブラシ装置と、を少なくとも備えた直流モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014034069A JP2015159685A (ja) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | ブラシ装置及びこれを備えた直流モータ |
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JP (1) | JP2015159685A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016224426A1 (de) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | Robert Bosch Gmbh | Bürstenanordnung für einen Elektromotor und Elektromotor |
WO2019097592A1 (ja) * | 2017-11-15 | 2019-05-23 | マーレエレクトリックドライブズジャパン株式会社 | 電動機 |
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JPH11312621A (ja) * | 1998-02-24 | 1999-11-09 | Toyota Motor Corp | 巻線装置 |
JP2006320152A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Asmo Co Ltd | ブラシホルダ及びモータ |
JP2009033956A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-02-12 | Mitsuba Corp | モータ装置 |
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2014
- 2014-02-25 JP JP2014034069A patent/JP2015159685A/ja active Pending
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