JP2017005934A - DC motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流モータにおいて、ブラシ摩耗粉起因の絶縁抵抗低下による電気的短絡を抑制するモータ構造に関する。 The present invention relates to a motor structure that suppresses an electrical short circuit due to a decrease in insulation resistance caused by brush wear powder in a DC motor.
本技術分野の背景技術として、以下2件の先行技術文献を挙げて説明する。 The following two prior art documents will be described as background art in this technical field.
特許第5001699号公報(特許文献1)では、樹脂製ブラシホルダーに段部を設け、段部内周面におけるベアリング側で、コンミュテータに近接する小径部と、この小径部の前記ブラシ側に隣接され、小径部よりも大径としてコンミュテータから離間する大径部とから構成され、小径部と大径部との径寸法の差から受部が形成され、大径部の一部には、これよりブラシ側に延びる内壁部が設けられており、内壁部は、一端部側がこれに隣接するブラシ収容部の側面に接続されているとともに、他端部側が、これに隣接するブラシ収容部との間に間隔を有するように設けられている。本構成とすることで、モータハウジング等の導電部へのブラシ摩耗粉付着を防止して絶縁抵抗低下を抑制するとしている。 In Japanese Patent No. 5001699 (Patent Document 1), a step portion is provided in a resin brush holder, on the bearing side on the inner peripheral surface of the step portion, a small diameter portion close to the commutator, and adjacent to the brush side of the small diameter portion, It is composed of a large-diameter portion that is larger than the small-diameter portion and is separated from the commutator, and a receiving portion is formed from the difference in diameter between the small-diameter portion and the large-diameter portion. An inner wall portion extending to the side is provided, and the inner wall portion is connected to a side surface of the brush housing portion adjacent to the one end portion side and between the other end portion side to the brush housing portion adjacent thereto. It is provided so as to have an interval. By adopting this configuration, brush wear powder adherence to a conductive portion such as a motor housing is prevented to suppress a decrease in insulation resistance.
また、特開2002−58196号(特許文献2)では、筐体開口端のブラシホルダーに対向する部位に切除部を備え、ブラシホルダーの先端が切除部で筐体円筒部に達する長さを有するように構成され、切除部のブラシホルダーに対向する周方向端縁に、絶縁部材に成る隔壁を設け、もしくは更に、蓋体の筐体との嵌合部に円弧状を成すインロー部を有し、インロー部には、筐体と嵌合する外周面に少なくも30度の勾配を持つテーパ部を有するように構成されている。本構成とすることで、ブラシ摩耗粉の堆積によるモータ内部での絶縁劣化を抑制するとしている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-58196 (Patent Document 2) includes a cut portion at a portion of the housing opening end facing the brush holder, and has a length at which the tip of the brush holder reaches the housing cylindrical portion at the cut portion. It is configured in such a manner that a partition wall as an insulating member is provided at a circumferential edge opposite to the brush holder of the excision part, or further, there is an inlay part that forms an arc shape in the fitting part with the casing of the lid body The inlay portion is configured to have a taper portion having a gradient of at least 30 degrees on the outer peripheral surface fitted to the housing. By adopting this configuration, it is intended to suppress deterioration of insulation inside the motor due to accumulation of brush wear powder.
近年、自動車電装品に用いられるモータは、搭載性向上のために、小型・高出力が求められている。また、モータ作動時間が従来に比べ、大幅に増加傾向にあり、モータ機内にとどまるブラシ摩耗粉も増加傾向にある。このためモータ内部に堆積するブラシ摩耗粉による不具合(絶縁劣化やノイズ等)の対策も急務となっている。具体的には、直流モータのブラシ摩耗粉はその成分に銅材を含んでおり、その摩耗粉がモータ内部、特にブラシ回りに堆積することによりモータのヨークや出力軸など導電部材と接触し、短絡などの絶縁不良や火花によってノイズが発生する事象であり、モータの信頼性確保のために解決すべき課題である。 In recent years, motors used in automobile electrical components are required to be small and have high output in order to improve mountability. In addition, the motor operating time tends to increase significantly compared to the conventional case, and the brush wear powder staying in the motor machine also tends to increase. For this reason, countermeasures against defects (insulation deterioration, noise, etc.) due to brush abrasion powder accumulated inside the motor are urgently needed. Specifically, the brush wear powder of a DC motor contains a copper material in its components, and the wear powder accumulates inside the motor, particularly around the brush, thereby contacting a conductive member such as a motor yoke or an output shaft, This is an event in which noise is generated by an insulation failure such as a short circuit or a spark, and is a problem to be solved to ensure the reliability of the motor.
特許文献1には、モータの絶縁劣化対策として、ブラシ収容部付近に内壁を設け、堆積したブラシ摩耗粉が導電部に接触しないようなブラシ回り部品の構造が記載されている。
しかし、特許文献1の構造では、一度発生したブラシの摩耗粉はアーマチャの回転による風圧で舞い上がってしまうので、内壁の隙間に摩耗粉が入り込み、その隙間に堆積する可能性があることや、ブラシ回りの構造が複雑となり作業性の悪化、体格が大きくなるなどの問題がある。
However, in the structure of
また、特許文献2には、筐体に開口部を設け、そこからブラシ摩耗粉を排出することにより絶縁劣化を防ぐ構造が記載されている。
しかし、密閉型モータの場合、開口部を設けることが出来ないことと、開口部からの異物侵入による不具合発生が懸案となる。 However, in the case of a hermetically sealed motor, there are concerns about the inability to provide an opening and the occurrence of problems due to the entry of foreign matter from the opening.
そこで、本発明は、ブラシ摩耗粉がモータ内部に多くとどまる密閉型モータにおいて、ブラシ摩耗粉のモータ内部への飛散に起因する絶縁不良を抑制できる、信頼性の高いモータを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable motor capable of suppressing insulation failure caused by scattering of brush wear powder into the motor in a sealed motor where much brush wear powder remains in the motor. To do.
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。 In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
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、ヨークと、前記ヨークの内周側に設けられたマグネットホルダーと、アーマチャコイルとアーマチャコアとコンミテータを有する回転電機子と、前記コンミテータに摺動接触しながら給電するブラシ装置と、前記ブラシ装置を保持する樹脂製のブラシホルダー取付けベースと、を備えた直流モータであって、前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースと嵌合し、前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースと嵌合する側の端部が、段差を介して径方向外側に突出した突出部を有し、前記突出部が、ブラシ摩耗粉が堆積するブラシ摩耗粉溜りを構成することを特徴とする。 The present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems. For example, a rotary electric machine having a yoke, a magnet holder provided on the inner peripheral side of the yoke, an armature coil, an armature core, and a commutator. A DC motor comprising: a child; a brush device that supplies power while slidingly contacting the commutator; and a resin brush holder mounting base that holds the brush device, wherein the magnet holder is mounted on the brush holder The magnet holder has a protruding portion that protrudes radially outward through a step, and the protruding portion is a brush wear powder. It is characterized in that it constitutes a brush wear powder puddle in which water accumulates.
本発明によれば、ブラシ摩耗粉がモータ内部に多くとどまる密閉型モータにおいて、ブラシ摩耗粉のモータ内部への飛散に起因する絶縁不良を抑制できる、信頼性の高いモータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable motor that can suppress insulation failure caused by scattering of brush wear powder into the motor in a sealed motor where much brush wear powder remains in the motor.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the description of the following examples.
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施例の直流モータの構成図である。直流モータ1はヨーク2、マグネット3、マグネットホルダー4からなる界磁部品と、出力軸5、アーマチャコア6、アーマチャコイル7からなる励磁部品を有する。また、外部電源引き込み用電源端子8、ブラシ9、ブラシホルダー10、ブラシホルダー10を固定するブラシホルダー取付けベース11、コンミテータ12、フロントプレート13などの部品によって構成されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a DC motor according to the present embodiment. The
樹脂成型で作られた環状のマグネットホルダー4はブラシ側の端面を延長し、同じく樹脂成型で作られたブラシホルダー取付けベース11に嵌合される構造となっている。また、マグネットホルダー4の延長部はブラシ部品の付近に段差が設けられ、1段太く(言い換えれば、段差を介して延長部が径方向外側に突出するように)構成されている。ヨーク3にもマグネットホルダー4の段差形状に合わせた段差を設けており、この二つの部品は密着した状態で組立てられる。
The
本実施例の直流モータは、モータ姿勢が軸方向に対して水平であり、その取付け状態が横向きであるため、ブラシの摺動接触に伴って発生するブラシ摩耗粉は、アーマチャコア6の回転によってモータ内部に舞い上がり浮遊することになる。但し、アーマチャコア6の回転が止まると自重落下によってモータ下部(特にブラシ付近)に集中して堆積することになる。 The direct current motor of this embodiment has a horizontal motor orientation and a horizontal mounting state. Therefore, the brush wear powder generated by the sliding contact of the brush is caused by the rotation of the armature core 6. It floats up inside the motor and floats. However, when the rotation of the armature core 6 stops, it accumulates on the lower part of the motor (particularly near the brush) due to its own weight drop.
ここで、特にブラシ付近では、前述のヨーク2とマグネットホルダー4に設けられた段差によって作られた空間(ブラシ摩耗粉溜り)に堆積するのでブラシ9やブラシ用リード線17などの導電部との距離を保つことができる。
Here, particularly in the vicinity of the brush, it accumulates in the space (brush wear dust pool) created by the step provided in the
また、導電材であるヨーク2の内径側には絶縁材である樹脂で成型されたマグネットホルダー4が存在しているため絶縁距離が確保される。
Further, since the
図2は、マグネットホルダー4の外観図である。マグネットホルダー4は軸方向の途中に段差14を設け、直径の異なる二つのパイプを組み合わせたような構造となっている。本実施例では、マグネットホルダー4は樹脂成型により作成されている。
FIG. 2 is an external view of the
直径の細い方には、マグネットインサート用孔(溝)15がマグネットの個数分設けられており、それらは周方向に整列して配置されている。このマグネットインサート用孔(溝)15にマグネット3をセットすることにより、マグネット3の軸方向・径方向の位置決めができる。
On the narrower diameter side, magnet insert holes (grooves) 15 are provided by the number of magnets, and they are arranged in the circumferential direction. By setting the
直径の太い方の端面には、ブラシホルダー取付けベース11と嵌合するための凸部叉は凹部16が設けてある。また、ブラシ取付けベース11にはブラシホルダー10がセットされている。マグネットホルダー4とブラシホルダー取付けベース11とを凸部又は凹部16を基準に、ブラシホルダー取付けベース11の溝19(詳細は後述)にインローとなるように合わせて嵌合するだけで、これらの相対位置が精度良く組み立てることができる。多極モータはブラシ9位置とマグネット3の位置のズレが性能に大きく影響するので、この方法により性能のバラツキを抑える効果がある。また、ブラシホルダー取付けベース11も絶縁材を使用するので、ブラシ回りは完全に絶縁材で覆われるため、導電性材でなるヨーク2に対して電気的に絶縁される。これにより、ブラシ摩耗粉が堆積しても導電部であるヨーク2との間にはこれらの絶縁材(マグネットホルダー4、ブラシホルダー取付けベース11)が介在するので、短絡などの電気的不良を防止することが可能となる。
On the end face with the larger diameter, a convex portion or a
図3は、ブラシホルダー取付けベースをブラシホルダー取付け側(図1における左側)から見たときの外観図である。 FIG. 3 is an external view of the brush holder mounting base as viewed from the brush holder mounting side (left side in FIG. 1).
ブラシホルダー取付けベース11は樹脂で成型された部品で、その上面には樹脂で一体成型されたブラシホルダー10が配置されており、そのブラシホルダー内部にはブラシ9がセットされている。ブラシ9はブラシ用リード線17を介し、ブラシホルダー取付けベース11にインサートモールドされているターミナル18に接続されており、このターミナル18は、ブラシの+側、−側の配線と外部電源引込み用ターミナル叉はコネクタへの配線の役目を持っている。また、ブラシホルダー取付けベース11の外周部はマグネットホルダー4と嵌合させるための溝19と位置決め用の突起叉は孔20が設けられておりマグネットホルダー4とブラシ取付けベース11を組み立てるだけでマグネット3とブラシ9のラジアル方向位置が決まるようになっているので、マグネット3及びブラシ9の位置合わせ作業が不要となる。
The brush
ブラシホルダー取付けベース11の下部(モータ取付け方向の地方向を指す)にはブラシ摩耗粉をブラシ摩耗粉溜りに誘導するための誘導板21が設けられている。
A
この誘導板21は、ブラシ摩耗粉を効率的に集塵するため、配置する位置によって形状・大きさが異なるようにした。モータ中心線上にある誘導板21aは逆V字形に成形されている。上から落下してくるブラシ摩耗粉は、まずV字部の上を滑り左右の誘導板21bに落ちることになる。誘導板21bはモータ中心線から外周側に向かって斜めに成形されており、その上部に配置されている誘導板21aから落ちてきたブラシ摩耗粉と直接誘導板21bに落ちてきたブラシ摩耗粉をまとめて下方に落とす。誘導板21bの隣には外周側に向かって円弧状に伸びる誘導板21cがある。誘導板21cのモータの取り付け方向下側の端部には、取り付け方向上側に向かう屈曲部(返し)が設けられ、ブラシ摩耗粉がモータの取り付け方向下側から上側に向けて巻き上げられることを低減するようになっている。
In order to efficiently collect the brush wear powder, the
それぞれの誘導板21は端部が隣接する誘導板21と重なるように配置され、その重なった部分で、誘導板21の長手方向に沿って、ある程度の隙間を持たせた。
Each
誘導板21の上に落下したブラシ摩耗粉は前述の隙間を通って下方に落ちて堆積する。下方とはマグネットホルダー4の段差14とブラシホルダー取付けベース11の嵌合によって形成した樹脂材で囲まれた空間であり、誘導板21の下のこの空間はブラシ摩耗粉が堆積する「ブラシ摩耗粉溜り」となる。一度このブラシ摩耗粉溜りに入り込んだブラシ摩耗粉はアーマチャ(回転子)の回転によってまき上げられても大部分が上部にある誘導板21に当たって、下の空間に戻されることになる。つまり誘導板21同士の端部が径方向に重なるように配置しているので、ブラシ摩耗粉は上から下へは通過し易いが、下から上へは通過しにくい構造となっている。
The brush wear powder that has fallen on the
ブラシ摩耗粉を「ブラシ摩耗粉溜り」に誘導したうえで堆積させ、そこからモータ内部へ飛散しにくい構造とすることにより、シャフトや軸受など電気的短絡が懸案となる部品へのブラシ摩耗粉の付着量を少なくでき、絶縁不良のリスクを減少させることが可能となる。 The brush wear powder is guided and accumulated in the “brush wear dust pool”, and it is made difficult to scatter from the inside of the motor, so that the brush wear powder can be applied to parts such as shafts and bearings where electrical shorting is a concern. The amount of adhesion can be reduced, and the risk of insulation failure can be reduced.
以上説明したごとく、本発明によれば、ブラシ摩耗粉がモータ内部に多くとどまる密閉型モータにおいて、ブラシ装置周辺の部品構造を大きく変えずにブラシ摩耗粉の堆積するスペース(ブラシ摩耗粉溜り)を設け、ブラシ摩耗粉がモータ内部に飛散するのを防ぐ機能を持たせることができる。これにより、ブラシ摩耗粉起因の絶縁不良を確実に防いで、信頼性の高いモータを提供することができる。 As described above, according to the present invention, in a sealed motor in which a large amount of brush wear powder remains in the motor, a space (brush wear dust pool) in which brush wear powder accumulates without greatly changing the component structure around the brush device is provided. It is possible to provide a function of preventing the brush wear powder from scattering inside the motor. As a result, it is possible to reliably prevent insulation failure caused by brush wear powder and provide a highly reliable motor.
具体的には、マグネット保持用として樹脂成型された環状部材(マグネットホルダー)の軸方向一端に段差を設け、ブラシホルダーを固定している樹脂製の取付けベースまで延長させた。これにより簡易的な嵌合で組み立てられるようにした。また、マグネットホルダーの段差部をブラシの摩耗粉が堆積する「ブラシ摩耗粉溜り」とすることによりブラシ摩耗粉がブラシのリード線やヨークなどへ付着することを防ぎ、一旦堆積したブラシ摩耗粉が、モータ(アーマチャ)の回転とともにモータ内部へ拡散することを防ぐ防塵壁をマグネットホルダーもしくは取付けベースに設けた。 Specifically, a step is provided at one end in the axial direction of an annular member (magnet holder) molded with resin for holding a magnet and extended to a resin mounting base to which the brush holder is fixed. As a result, assembly was made with simple fitting. In addition, the brush holder dust deposits on the stepped portion of the magnet holder prevents the brush wear powder from adhering to the brush lead wires and yokes. A dust-proof wall that prevents the motor (armature) from diffusing into the motor as the motor (armature) rotates is provided on the magnet holder or mounting base.
すなわち、環状形状の樹脂製マグネットホルダーの一端を延長して、ブラシホルダー部と軸方向にラップした構成とし、その延長部分で外周側に大きくして、ここに段差部を設ける。その段差付延長部をブラシホルダー取付け用の樹脂製取付けベース板と簡易的な嵌合によって組み立てる構造にすることにより、導電部材であるモータヨークとブラシ取付けスペースを隔絶することが出来る。このことによってブラシ⇔筐体の間においてブラシ摩耗粉を介して発生する電気的短絡を防ぐことができる。また、ブラシの摺動によって発生するブラシ摩耗粉はブラシホルダー及びブラシホルダー取付けベースに設けられた誘導板によって前述のマグネットホルダーの段差部に堆積させる構造とする。また、そこに堆積した摩耗粉はその誘導板によってアーマチャ回転によってモータ内部に拡散するのを防ぐ構造とする。つまり、誘導板はブラシ摩耗粉を誘導して一か所に堆積させて、再び舞い上がり他の場所に堆積するのを防止する防塵の2つの作用(機能)を有する。このことによって、ブラシ摩耗粉の堆積による絶縁不良のリスクを低減できる。 That is, one end of the annular resin magnet holder is extended to be wrapped axially with the brush holder portion, and the extended portion is enlarged to the outer peripheral side, and a step portion is provided here. By constructing the stepped extension with the resin mounting base plate for mounting the brush holder by simple fitting, the motor yoke, which is a conductive member, and the brush mounting space can be isolated. As a result, an electrical short circuit that occurs between the brush casings via the brush wear powder can be prevented. Further, the brush wear powder generated by the sliding of the brush is deposited on the step portion of the magnet holder by a guide plate provided on the brush holder and the brush holder mounting base. Further, the wear powder accumulated there is prevented from diffusing into the motor by the armature rotation by the guide plate. In other words, the guide plate has two actions (functions) of dust prevention that induces brush wear powder to be accumulated in one place, and then rises again and is prevented from being accumulated in another place. This can reduce the risk of insulation failure due to the accumulation of brush wear powder.
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。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
1 直流モータ
2 ヨーク
3 マグネット
4 マグネットホルダー
5 出力軸
6 アーマチャコア
7 アーマチャコイル
8 電源端子
9 ブラシ
10 ブラシホルダー
11 ブラシホルダー取付けベース
12 コンミテータ
13 フロントプレート
14 段差
15 マグネットインサート用孔(溝)
16 凹部叉は凸部
17 ブラシ用リード線
18 ターミナル
19 溝
20 突起叉は孔
21 誘導板
21a 誘導板a
21b 誘導板b
21c 誘導板c
DESCRIPTION OF
16 Concave portion or
21b Guide plate b
21c Guide plate c
Claims (4)
前記ヨークの内周側に設けられたマグネットホルダーと、
アーマチャコイルとアーマチャコアとコンミテータを有する回転電機子と、
前記コンミテータに摺動接触しながら給電するブラシ装置と、
前記ブラシ装置を保持する樹脂製のブラシホルダー取付けベースと、
を備えた直流モータであって、
前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースと嵌合し、
前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースと嵌合する側の端部が、段差を介して径方向外側に突出した突出部を有し、
前記突出部が、ブラシ摩耗粉が堆積するブラシ摩耗粉溜りを構成する直流モータ。 York,
A magnet holder provided on the inner peripheral side of the yoke;
A rotary armature having an armature coil, an armature core, and a commutator;
A brush device for supplying power while slidingly contacting the commutator;
A resin brush holder mounting base for holding the brush device;
A direct current motor comprising:
The magnet holder is fitted with the brush holder mounting base,
The magnet holder has a projecting portion in which an end portion on the side to be fitted with the brush holder mounting base projects radially outward through a step,
The direct current motor in which the protruding portion constitutes a brush wear powder reservoir in which brush wear powder accumulates.
前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースの凹凸部と嵌合する凹凸部を有し、
前記ブラシホルダー取付けベースは、前記マグネットホルダーとインローとなる溝を有する直流モータ。 The direct current motor according to claim 1,
The magnet holder has an uneven portion that fits with the uneven portion of the brush holder mounting base,
The brush holder mounting base is a direct current motor having a groove that becomes an inlay with the magnet holder.
前記ヨークが、前記マグネットホルダーの段差に合わせた段差を有する直流モータ。 The DC motor according to claim 1 or 2,
A direct current motor in which the yoke has a step corresponding to the step of the magnet holder.
前記ブラシホルダー取付けベースが、前記ブラシ摩耗粉溜りにブラシ摩耗粉を誘導する誘導板を有する直流モータ。 A DC motor according to any one of claims 1 to 3,
The direct current motor, wherein the brush holder mounting base includes an induction plate that guides the brush wear powder to the brush wear powder reservoir.
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