JP2016185000A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】コンミュテータのセグメント数に関わらずブラシ自体の電気抵抗の増加を抑制できる電動モータを提供する。【解決手段】ブラシ５６は、コンミュテータ２８側に形成される幅狭部７２と、幅狭部７２よりもばね５８側に形成される幅広部７４と、を備える。幅狭部７２の幅はコンミュテータ２８の各セグメント３８の幅に合わせられる。幅広部７４は、ブラシ５６の横断面（ブラシ５６の長手方向Ｌに対して直交する断面）が先端６４から後端６２にわたって小さくなることを抑制する。【選択図】図５

Description

この発明はブラシ付き電動モータに関する。

ブラシ付き電動モータ（以下、単に電動モータという。）は様々な装置に使用される。例えば、特許文献１に示されるように、車両用ブレーキ液圧制御装置が備える油圧ポンプの動力源として電動モータが使用される。この電動モータは、永久磁石を含む固定子と、コア及び巻線等を含む回転子と、を備える。更に電動モータは、回転子の中心に嵌められる回転軸と、回転軸に固定されるコンミュテータ（整流子）と、コンミュテータの外周面に摺接するブラシと、ブラシを収容するブラシ収容部と、ブラシ収容部内のブラシをコンミュテータ側に付勢するばねと、を備える。コンミュテータの外周面にはスリットで区切られた複数のセグメントが設けられる。セグメントは個々に巻線と電気的に接続されているため、ブラシと巻線との電気的接続が確保される。

特開２００８−２５３０２６号公報

電動モータは極数を増やすことにより小型化を図れる。このときコンミュテータのセグメント数も増やす必要がある。セグメント数を増やすと必然的にセグメントの幅が狭くなる。ブラシの幅はセグメントの幅に合わせて狭くすることが望ましい。しかし、ブラシの幅を狭くするとブラシの導電路が狭くなり、ブラシ自体の電気抵抗が大きくなる。すると、通電によって発熱しやすくなるという問題が生ずる。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、コンミュテータのセグメント数に関わらずブラシ自体の電気抵抗の増加を抑制できる電動モータを提供することを目的とする。

本発明は、回転軸と、前記回転軸に固定されるコンミュテータと、前記コンミュテータの外周面に摺接するブラシと、前記ブラシを収容するブラシ収容部と、前記ブラシ収容部内の前記ブラシを前記コンミュテータ側に付勢するばねと、を備えた電動モータであって、前記ブラシは、前記コンミュテータ側の先端を含み且つ前記コンミュテータ側に形成される幅狭部と、前記幅狭部よりも前記ばね側に形成され且つ前記幅狭部よりも幅広に形成される幅広部と、を更に備えることを特徴とする。

本発明に係る電動モータのブラシは、コンミュテータ側に形成される幅狭部と、この幅狭部よりもばね側に形成される幅広部と、を備える。本発明によれば、幅狭部によりブラシの幅をコンミュテータの各セグメントの幅に合わせることができる。また、幅広部によりブラシの横断面（ブラシの長手方向Ｌに対して直交する断面）が先端から後端にわたって小さくなることを抑制できる。結果として、ブラシ自体の電気抵抗が増加することを抑制できる。

また、本発明において、前記ブラシ収容部は、前記ブラシが前記コンミュテータ側に所定長さだけ移動した場合に前記ブラシの外周面に当接して前記ブラシの移動を規制する規制部を更に備えるようにしてもよい。

ブラシは、コンミュテータに摺接して摩耗すると共に摩耗した長さ分だけコンミュテータ側へ移動する。ブラシ収容部が規制部を備えることにより、ブラシが所定長さだけ移動した時点でブラシの移動を停止させることができる。例えばブラシが摩耗限界に達した時点でブラシの移動を停止させることができる。このため、ブラシを摩耗限界まで使用でき、且つ、ブラシを摩耗限界以上使用することを防止できる。

また、本発明において、前記ブラシは、前記幅狭部と前記幅広部との間にブラシ側段差部を更に備え、前記ブラシ収容部は、前記規制部に収容部側段差部を更に備え、未使用の前記ブラシが前記ブラシ収容部に収容される状態において、前記ブラシ側段差部と前記収容部側段差部との間には、前記所定長さの隙間が形成されていてもよい。

ブラシのブラシ側段差部とブラシ収容部の収容部側段差部は形状が簡素である。このため加工が容易である。ブラシのブラシ側段差部で幅狭部と幅広部を区切ることにより、簡素な構造でブラシ自体の電気抵抗が増加することを抑制できる。また、ブラシ収容部の収容部側段差部を規制部とすることにより、簡素な構造でブラシを摩耗限界まで使用でき、且つ、ブラシを摩耗限界以上使用することを防止できる。

また、本発明において、前記ブラシは、前記ブラシの長手方向と平行する中心線を対称軸として対称形状に形成されていてもよい。

このようにブラシを対称形状にすることにより、ブラシの幅方向の向きの設定がなくなる。このため、ブラシ収容部に対してブラシを組み付ける際にブラシの向きを意識する必要がなくなり、組み付け性が向上する。

本発明によれば、幅狭部によりブラシの幅をコンミュテータの各セグメントの幅に合わせることができる。また、幅広部によりブラシの横断面が先端から後端にわたって小さくなることを抑制できる。結果として、ブラシ自体の電気抵抗が増加することを抑制できる。

図１は第１、第２実施形態に係る電動モータを使用する車両用ブレーキ液圧制御装置の分解斜視図である。 図２は第１、第２実施形態に係る電動モータの断面図である。 図３は第１、第２実施形態に係るコンミュテータの側面図である。 図４は第１実施形態に係るブラシホルダの正面図である。 図５は第１実施形態に係るコンミュテータ、ブラシ収容部及びブラシの断面図である。 図６は第２実施形態に係るコンミュテータ、ブラシ収容部及びブラシの断面図である。

以下、本発明に係る電動モータについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では車両用ブレーキ液圧制御装置２００に設けられる電動モータ１０を説明する。なお、以下の説明では、その説明の便宜のために正面、背面面、側面、底面等の方向を示す語を用いている。しかし、本実施形態は方向を問わないものとする。

［第１実施形態］
＜車両用ブレーキ液圧制御装置２００＞
図１に示すように、車両用ブレーキ液圧制御装置２００は、内部にブレーキフルードの流路が形成される基体２０２と、基体２０２の正面２０２ａに取り付けられるコントロールハウジング２０４と、基体２０２の背面２０２ｂに取り付けられる電動モータ１０と、基体２０２の側面２０２ｃに取り付けられる往復動ポンプ２０６と、基体２０２の底面２０２ｄに取り付けられるリザーバ２０８と、を備える。更に、基体２０２の流路には、常開型の電磁弁２１０と、常閉型の電磁弁２１２と、圧力センサ２１４と、が設けられる。各電磁弁２１０、２１２と圧力センサ２１４はそれぞれ部分的にコントロールハウジング２０４内に収容され、コントロールハウジング２０４の制御回路との間で電気的に接続される。

＜電動モータ１０＞
図２に示すように、電動モータ１０は、有底筒状のモータケース１２と、モータケース１２の内周面１２ａに固定される固定子１４と、固定子１４の内側に回転自在に設けられる回転子１６と、モータケース１２の開口部１２ｂに取り付けられるブラシホルダ１８と、を備える。

固定子１４は永久磁石であり、モータケース１２の内周面１２ａに沿って複数設けられる。回転子１６は、回転軸２２と、コア２４と、巻線２６と、コンミュテータ２８と、を備える。回転軸２２は、モータケース１２の底部１２ｃの略中央に固定されるベアリング３０と、ブラシホルダ１８の略中央に固定されるベアリング３２により回転自在に支持される。回転軸２２は、ブラシホルダ１８から突出し且つ偏心する偏心部２２ａを備える。偏心部２２ａの周囲にはベアリング３４が設けられる。ベアリング３４の外周面は往復動ポンプ２０６（図１参照）のプランジャに当接する。回転軸２２が回転すると偏心部２２ａが往復動ポンプ２０６のプランジャを往復動させる。

コア２４は、回転軸２２の軸方向に積層された複数の鉄片からなり、回転軸２２の周囲に設けられる。巻線２６は、コア２４に巻かれた金属線からなる。

図２、図３及び図５に示すように、コンミュテータ２８は、回転軸２２に圧入される円筒部３６と、円筒部３６の外周にスリットで区切られた複数のセグメント３８と、を備える。円筒部３６は樹脂からなり、各セグメント３８は銅板からなる。各セグメント３８の巻線２６側の端部には端子３８ａが形成される。端子３８ａに巻線２６の金属線が巻かれることによりセグメント３８と巻線２６とが電気的に接続される。なお、図３は端子３８ａが閉じた状態を示す。

図２及び図４に示すように、ブラシホルダ１８は、円盤状の本体４２と、本体４２の一面側に配置される棒状の給電部４４と、本体４２の他面側に配置される筒状のブラシ収容部４６と、を備える。給電部４４は、本体４２から基体２０２（図１参照）側に突出し、基体２０２に形成される孔（図示せず）に挿通される。給電部４４は内部に給電路４８を備える。給電路４８は給電部４４の先端から突出し、コントロールハウジング２０４（図１参照）の出力端子（図示せず）に電気的に接続される。

ブラシ収容部４６は、本体４２の中心に形成された孔４２ａの周囲から本体４２の半径方向に延在する。第１実施形態では４つのブラシ収容部４６が孔４２ａの周方向に等間隔で配置される。ブラシ収容部４６には、本体４２の中心側に臨む内側開口５０と、本体４２の外側に臨む外側開口５２と、内側開口５０から外側開口５２まで貫通する貫通孔５４と、が形成される。外側開口５２から貫通孔５４にブラシ５６及びばね５８が挿入された後に、外側開口５２がストッパ６０により閉塞されると、ブラシ５６がブラシ収容部４６に収容される。ブラシ５６は後端６２をばね５８に押圧されてコンミュテータ２８側に付勢される。このためブラシ５６の先端６４は内側開口５０から突出してコンミュテータ２８のセグメント３８に当接する。なお、ブラシ収容部４６及びブラシ５６に関する更なる説明は後述する。

ブラシ５６の後端６２側にはピッグテール６６を介して接続端子６８が接続される。ピッグテール６６は網線状の導電部材である。ブラシ収容部４６の側面には、外側開口５２から内側開口５０に向けて所定長さの切れ込み（図示せず）が形成される。この切れ込みによりブラシ５６に接続されるピッグテール６６をブラシ収容部４６の外部に引き出すことが可能になる。接続端子６８は本体４２のターミナル７０に接続される。ターミナル７０は給電路４８に電気的に接続される。

＜ブラシ収容部４６及びブラシ５６＞
図５を用いてブラシ収容部４６及びブラシ５６に関して更なる説明をする。なお、説明の便宜のために、図５ではブラシ収容部４６とブラシ５６との間に空間が設けられている。しかし実際にはブラシ５６の外周面はブラシ収容部４６の内周面に接触しており、ブラシ収容部４６はブラシ５６のガイド部材として機能する。

＜＜ブラシ収容部４６及びブラシ５６の材料＞＞
ブラシ収容部４６は、金属又は樹脂からなる。樹脂の場合は本体４２（図２参照）と一体成型可能である。金属の場合は放熱性に優れるという利点を有する。ブラシ５６は銅とカーボンの焼結材からなる。

＜＜ブラシ５６の外形形状＞＞
ブラシ５６の横断面（ブラシ５６の長手方向Ｌに対して直交する断面）は矩形である。但し、ブラシ５６の断面積及び幅は先端６４から後端６２にかけて段階的に変化する。

ブラシ５６は、コンミュテータ２８側の先端６４を含み且つコンミュテータ２８側に形成される幅狭部７２と、幅狭部７２よりもばね５８側に形成され且つ幅狭部７２よりも幅広に形成される幅広部７４と、を備える。本明細書で幅というのは、コンミュテータ２８の外周の接線と平行する方向（幅方向Ｄ）の長さのことを意味する。

幅狭部７２の一方の側面７２ａと幅広部７４の一方の側面７４ａは同一平面上に形成される。一方、幅狭部７２の他方の側面７２ｂと幅広部７４の他方の側面７４ｂとの間にはブラシ側段差部７６が形成される。ブラシ側段差部７６は側面７２ｂ及び側面７４ｂに対して直交し、ブラシ５６の長手方向Ｌに対して直交する。

幅狭部７２の幅は、コンミュテータ２８のセグメント３８の幅と同等又は狭く、また、先端６４からブラシ側段差部７６まで一定である。幅広部７４の幅は、ブラシ側段差部７６から後端６２まで一定である。このように、ブラシ５６の断面積及び幅は先端６４から後端６２にかけて段階的（２段階）に変化する。

＜＜ブラシ収容部４６の内部形状＞＞
ブラシ収容部４６の貫通孔５４の横断面（ブラシ５６の長手方向Ｌに対して直交する断面）は矩形である。また、ブラシ収容部４６の貫通孔５４の断面積及び幅は内側開口５０から外側開口５２にかけて段階的に変化する。

ブラシ収容部４６の貫通孔５４は、内側開口５０側に形成される幅狭孔７８と、幅狭孔７８よりも外側開口５２側に形成され且つ幅狭孔７８よりも幅広に形成される幅広孔８０と、を備える。

幅狭孔７８を形成する内壁面のうちブラシ５６の側面７２ｂに対向する内壁面８２と、幅広孔８０を形成する内壁面のうちブラシ５６の側面７４ｂに対向する内壁面８４との間には、収容部側段差部８６が形成される。収容部側段差部８６は内壁面８２及び内壁面８４に対して直交し、ブラシ５６の長手方向Ｌに対して直交する。

幅狭孔７８の幅（内径）は、ブラシ５６の幅狭部７２の幅（外径）と同等であり、また、内側開口５０から収容部側段差部８６まで一定である。幅広孔８０の幅は、収容部側段差部８６から外側開口５２まで一定である。このように、貫通孔５４は内側開口５０から外側開口５２にかけて段階的に幅が変化する。

＜＜隙間Ｇ＞＞
図５は、未使用のブラシ５６がブラシ収容部４６に収容された状態を示す。この状態では、ブラシ５６の後端６２がばね５８に押圧され、ブラシ５６の先端６４がコンミュテータ２８のセグメント３８に当接している。このとき、ブラシ側段差部７６と収容部側段差部８６との間には、所定長さの隙間Ｇが形成される。所定長さは、ブラシ５６の摩耗量として許容できる長さＧｓであることが好ましい。

ブラシ５６が摩耗すると、ばね５８が伸長してブラシ５６はコンミュテータ２８側に移動する。

第１実施形態では、未使用のブラシ５６がブラシ収容部４６に収容された初期状態において、隙間Ｇの長さをブラシ５６の摩耗量として許容できる長さＧｓにする。ブラシ５６が摩耗して摩耗限界に達すると、ブラシ側段差部７６が収容部側段差部８６に当接し、ブラシ５６の移動が停止する。つまり、収容部側段差部８６は、ブラシ５６がコンミュテータ２８側に長さＧｓだけ移動した場合に、ブラシ５６の外周面（ブラシ側段差部７６）に当接してブラシ５６の移動を規制する規制部として機能する。

＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態によれば、幅狭部７２によりブラシ５６の幅をコンミュテータ２８の各セグメント３８の幅に合わせることができる。また、幅広部７４によりブラシ５６の横断面（ブラシ５６の長手方向Ｌに対して直交する断面）が先端６４から後端６２にわたって小さくなることを抑制できる。結果として、ブラシ５６自体の電気抵抗が増加することを抑制できる。

また、ブラシ収容部４６が規制部（収容部側段差部８６）を備えることにより、ブラシ５６が所定長さＧｓだけ移動した時点でブラシ５６の移動を停止させることができる。例えばブラシ５６が摩耗限界に達した時点でブラシ５６の移動を停止させることができる。このため、ブラシ５６を摩耗限界まで使用でき、且つ、ブラシ５６を摩耗限界以上使用することを防止できる。

また、ブラシ５６のブラシ側段差部７６とブラシ収容部４６の収容部側段差部８６は形状が簡素である。このため加工が容易である。ブラシ５６のブラシ側段差部７６で幅狭部７２と幅広部７４を区切ることにより、簡素な構造でブラシ５６自体の電気抵抗が増加することを抑制できる。また、ブラシ収容部４６の収容部側段差部８６を規制部とすることにより、簡素な構造でブラシ５６を摩耗限界まで使用でき、且つ、ブラシ５６を摩耗限界以上使用することを防止できる。

［第２実施形態］
図６を用いて第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態のうち第１実施形態と同一の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。第２実施形態が第１実施形態と異なる部分は、ブラシ収容部９０及びブラシ９２の形状である。

＜ブラシ９２の外形形状＞
第１実施形態のブラシ５６がブラシ５６の長手方向Ｌと平行する中心線Ｃを対称軸として非対称形状に形成されているのに対して、第２実施形態のブラシ９２はブラシ９２の長手方向Ｌと平行する中心線Ｃを対称軸として対称形状に形成されている。

ブラシ９２は、コンミュテータ２８側の先端９４を含み且つコンミュテータ２８側に形成される幅狭部９６と、幅狭部９６よりもばね５８側に形成され且つ幅狭部９６よりも幅広に形成される幅広部９８と、を備える。

幅狭部９６の一方の側面９６ａと幅広部９８の一方の側面９８ａとの間にはブラシ側段差部１００が形成される。ブラシ側段差部１００は側面９６ａ及び側面９８ａに対して直交し、ブラシ９２の長手方向Ｌに対して直交する。また、幅狭部９６の他方の側面９６ｂと幅広部９８の他方の側面９８ｂとの間にはブラシ側段差部１０２が形成される。ブラシ側段差部１０２は側面９６ｂ及び側面９８ｂに対して直交し、ブラシ９２の長手方向Ｌに対して直交する。

幅狭部９６の一方の側面９６ａと他方の側面９６ｂの長手方向Ｌの長さは同一である。また、幅広部９８の一方の側面９８ａと他方の側面９８ｂの長手方向Ｌの長さは同一である。更に、ブラシ側段差部１００とブラシ側段差部１０２の幅方向Ｄの長さは同一である。このようにブラシ９２は長手方向Ｌと平行する中心線Ｃを対称軸として対称形状に形成されている。

＜ブラシ収容部９０の内部形状＞
ブラシ収容部９０の貫通孔１０６は、内側開口１０８側に形成される幅狭孔１１０と、幅狭孔１１０よりも外側開口１１２側に形成され且つ幅狭孔１１０よりも幅広に形成される幅広孔１１４と、を備える。

幅狭孔１１０を形成する内壁面のうちブラシ９２の一方の側面９６ａに対向する内壁面１１６と、幅広孔１１４を形成する内壁面のうちブラシ９２の一方の側面９８ａに対向する内壁面１１８との間には、収容部側段差部１２０が形成される。収容部側段差部１２０は内壁面１１６及び内壁面１１８に対して直交し、ブラシ９２の長手方向Ｌに対して直交する。また、幅狭孔１１０を形成する内壁面のうちブラシ９２の他方の側面９６ｂに対向する内壁面１２２と、幅広孔１１４を形成する内壁面のうちブラシ９２の他方の側面９８ｂに対向する内壁面１２４との間には、収容部側段差部１２６が形成される。収容部側段差部１２６は内壁面１２２及び内壁面１２４に対して直交し、ブラシ９２の長手方向Ｌに対して直交する。

＜隙間Ｇ＞
図６は、未使用のブラシ９２がブラシ収容部９０に収容された状態を示す。この状態では、ブラシ９２の後端９３がばね５８に押圧され、ブラシ９２の先端９４がコンミュテータ２８のセグメント３８に当接している。このとき、ブラシ側段差部１００と収容部側段差部１２０との間及びブラシ側段差部１０２と収容部側段差部１２６との間には、所定長さの隙間Ｇが形成される。所定長さは、ブラシ９２の摩耗量として許容できる長さＧｓであることが好ましい。収容部側段差部１２０、１２６は、ブラシ９２がコンミュテータ２８側に長さＧｓだけ移動した場合に、ブラシ９２の外周面（ブラシ側段差部１００又は１０２）に当接してブラシ９２の移動を規制する規制部として機能する。

＜第２実施形態の効果＞
第２実施形態によれば、第１実施形態と同等の効果が得られる。更に、ブラシ９２が対称形状であるため、ブラシ９２の幅方向Ｄの向きの設定がなくなる。このため、ブラシ収容部９０に対してブラシ９２を組み付ける際にブラシ９２の向きを意識する必要がなくなり、組み付け性が向上する。

［他の実施形態］
第１、第２実施形態では、ブラシ収容部４６、９０に収容部側段差部８６、１２０、１２６が形成されている。しかし、少なくともブラシ５６、９２に幅狭部７２、９６と幅広部７４、９８とが形成されていれば、ブラシ５６、９２の電気抵抗の増加は抑制できる。このため、ブラシ収容部４６、９０に収容部側段差部８６、１２０、１２６が形成されていなくてもよい。

第１実施形態では、例えば図５で示すように、幅広部７４の幅が、ブラシ側段差部７６から後端６２まで一定である。しかし、幅広部７４の幅は一定でなくてもよい。ブラシ５６には、少なくともブラシ側段差部７６を含む幅広部７４が形成されていればよい。ブラシ５６の一部に幅狭部７２よりも幅広の部分が形成されていれば、電気抵抗の増加を抑制する効果はある程度期待できる。第２実施形態についても同じことがいえる。

また、ブラシ側段差部７６、１００、１０２及び／又は収容部側段差部８６、１２０、１２６が中心線Ｃに対して傾斜角を有していてもよい。ブラシ５６、９２が摩耗限界に達したときに、ブラシ５６、９２の外周面とブラシ収容部４６、９０の内壁面とが当接してブラシ５６、９２の移動が規制される形状であればどのような形状でもよい。

上記実施形態では車両用ブレーキ液圧制御装置２００に設けられる電動モータ１０を例として説明した。しかし、電動モータ１０の用途は車両用ブレーキ液圧制御装置２００に限定されない。

１０…電動モータ ２８…コンミュテータ
４６、９０…ブラシ収容部 ５６、９２…ブラシ
５８…ばね ７２、９６…幅狭部
７４、９８…幅広部 ７６、１００、１０２…ブラシ側段差部
８６、１２０、１２６…収容部側段差部

Claims (4)

1. 回転軸と、
   前記回転軸に固定されるコンミュテータと、
   前記コンミュテータの外周面に摺接するブラシと、
   前記ブラシを収容するブラシ収容部と、
   前記ブラシ収容部内の前記ブラシを前記コンミュテータ側に付勢するばねと、を備えた電動モータであって、
   前記ブラシは、前記コンミュテータ側の先端を含み且つ前記コンミュテータ側に形成される幅狭部と、前記幅狭部よりも前記ばね側に形成され且つ前記幅狭部よりも幅広に形成される幅広部と、を更に備える
   ことを特徴とする電動モータ。
2. 請求項１記載の電動モータにおいて、
   前記ブラシ収容部は、前記ブラシが前記コンミュテータ側に所定長さだけ移動した場合に前記ブラシの外周面に当接して前記ブラシの移動を規制する規制部を更に備える
   ことを特徴とする電動モータ。
3. 請求項２記載の電動モータにおいて、
   前記ブラシは、前記幅狭部と前記幅広部との間にブラシ側段差部を更に備え、
   前記ブラシ収容部は、前記規制部に収容部側段差部を更に備え、
   未使用の前記ブラシが前記ブラシ収容部に収容される状態において、前記ブラシ側段差部と前記収容部側段差部との間には、前記所定長さの隙間が形成されている
   ことを特徴とする電動モータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電動モータにおいて、
   前記ブラシは、前記ブラシの長手方向と平行する中心線を対称軸として対称形状に形成されている
   ことを特徴とする電動モータ。

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