JP2017017924A - 直流モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】いずれか一つのマイナス側ブラシ10bを保持する特定ブラシ保持器12Aのコア側には、プラス側接続プレート13の嵌合溝13aに嵌合する凸形状部12cが設けられ、この凸形状部12cのコア側端面と、凸形状部12cの径方向外側及び周方向両側に形成される段付き面12dとの間に段差を有し、この段差が設けられる軸方向範囲に段差空間が形成される。プラス側接続プレート13に接続される引き出し部材16は、一端側の端部(接合部16a)が段差空間に配置されるプラス側接続プレート13の渡り形状部22に溶接等により接合され、他端側の端部がゴム製のグロメット24を挿通してモータケースの外部へ引き出される。
【選択図】図3
Description
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、全長が増大することなく、6ブラシ構造の引き出し位置と4ブラシ構造の引き出し位置との共通化を図ることができる直流モータを提供することにある。
また、引き出し部材を段差空間と軸方向にラップして配置することで、特定ブラシ保持器のコア側に引き出し部材を配置するために必要なスペースを小さくできる。あるいは、引き出し部材が段差空間よりコア側へ出ないように配置する、言い換えると、引き出し部材が段差空間に収まるように配置することで、特定ブラシ保持器のコア側に引き出し部材を配置するためのスペースを確保する必要がなくなる。
これにより、直流モータの全長が増大することなく、6ブラシ構造の引き出し位置と4ブラシ構造の引き出し位置との共通化を図ることができる。
実施例1では、本発明の直流モータをエンジン始動用のスタータ1に用いた事例を説明する。スタータ1は、図5に示すように、モータ2に駆動されて回転する出力軸3の軸上にピニオン4を配置し、電磁スイッチ5の吸引力によりレバー6を駆動してピニオン4をエンジンのリングギヤ側(図示左側)へ押し出す方式(一般にピニオン飛込み式と呼ばれる方式)である。同方式を有するスタータ1の基本構造および動作は周知であるため、詳細な説明は省略して、以下、本発明に係るモータ2について詳述する。
コンミュテータ9は、例えば樹脂材料で構成される円筒形状の絶縁体ベース9aと、この絶縁体ベース9aに保持されて円筒状に配列される複数の整流子セグメント9bとを有し、絶縁体ベース9aが電機子軸8aの一端側外周に圧入により嵌合して固定される。
個々の整流子セグメント9bは、図1に示すように、絶縁体ベース9aによって互いに絶縁され、且つ、軸方向の電機子コア8b側の端部に設けられるライザ9cに電機子コイル8cが結線される。以下、軸方向の電機子コア8b側(図1の左側)をコア側と言い、軸方向の反電機子コア側(図1の右側)を反コア側と言う。
ブラシスプリング11は、図2に示すように、ブラシ10の反コンミュテータ側に配置されてブラシ10をコンミュテータ9に押圧している。このブラシスプリング11は、軸方向の寸法であるスプリング外径Dがブラシ10の軸方向長さLより小さく形成される。また、後述する特定ブラシ保持器12Aに収納されるブラシスプリング11は、図4に示すように、軸方向中心Osがブラシ10の軸方向中心Obより反コア側(図示右側)へ偏った位置に配置される。
特定ブラシ保持器12Aのブラシ収納室12aとスプリング収納室12bは、上述したブラシ10の軸方向中心Obとブラシスプリング11の軸方向中心Osとの位置関係が成立するように形成される。すなわち、スプリング収納室12bは、ブラシ収納室12aより軸方向長さが小さく形成され、且つ、スプリング収納室12bの軸方向中心がブラシ収納室12aの軸方向中心より反コア側へ偏った位置に設けられる。
プラス側接続プレート13は、図5に示すように、ブラシ保持器12に対してコア側に配置され、引き出し部材16とモータリード線17を介して電磁スイッチ5のM端子ボルト18と電気的に接続される。マイナス側接続プレート14は、ブラシ保持器12に対して反コア側に配置され、スクリュ19によりエンドフレーム20に固定されてエンドフレーム20と電気的に接続される。
嵌合溝13aは、プラス側接続プレート13の径方向内周に開口して外周方向へスリット状に延びて形成される。六ヶ所のプレート部21のうち、周方向に一つ置きに配置される三か所のプレート部21には、反コア側の表面にプラス側ブラシ10aのピグテール15が接続される。
渡り形状部22は、プレート部21と同一平面上に設けられて嵌合溝13aの径方向外側を回り込むように形成され、周方向の両端がプレート部21の外周に繋がっている。
ブラシ保持器12のコア側には、図3に示すように、プラス側接続プレート13の嵌合溝13aに嵌合する凸形状部12cが設けられる。この凸形状部12cは、ブラシ収納室12aのコア側に対応して設けられ、ブラシ保持器12をプラス側接続プレート13に組み付ける際に、プラス側接続プレート13の内周側より嵌合溝13aに挿入して嵌合する。
凸形状部12cの径方向外側及び周方向両側には、図4に示すように、軸方向(図示左右方向)に段差を有して凸形状部12cのコア側端面より反コア側に位置する段付き面12dが形成される。
なお、ブラシ保持器12の反コア側形状をコア側形状と同様に設けることもできる。つまり、ブラシ保持器12の反コア側にも凸形状部を設け、この凸形状部をマイナス側接続プレートに形成される嵌合溝に内周側より挿入して嵌合する構成を採用できる。
マイナス側ブラシ10bを保持する3個のブラシ保持器12のうち、いずれか一つを特定ブラシ保持器12A(図3参照)と呼び、この特定ブラシ保持器12Aの段付き面12dよりコア側で段差が設けられる軸方向範囲に生じる空間を段差空間と呼ぶ。
プラス側接続プレート13は、図3に示すように、特定ブラシ保持器12Aの凸形状部12cが嵌合溝13aに嵌合する状態で、渡り形状部22が段差空間に配置される。すなわち、特定ブラシ保持器12Aは、凸形状部12cのコア側端面がプラス側接続プレート13よりコア側へ突き出た状態で嵌合溝13aに凸形状部12cが嵌合する。
このプラス側接続プレート13には、段差空間に配置される渡り形状部22に断面積が最も小さく形成される溶断部23(後述する)が設けられる。
グロメット24は、例えば、ゴム製の絶縁部材であり、図1、図2に示すように、モータケース25に形成される引き出し溝25aに取り付けられ、引き出し部材16の外周を保持してモータケース25との間を絶縁している。このグロメット24には、図3に示すように、内径方向へ突き出るコア側突出部24aが一体に設けられ、このコア側突出部24aが渡り形状部22のコア側を略全域に渡って覆っている。
プラス側接続プレート13の溶断部23は、渡り形状部22と接合部16aとの接合部位より低電位側に2カ所設けられる。具体的には、図3に示すように、渡り形状部22における接合部16aとの接合部位とプレート部21に繋がる部位との間に溶断部23が設けられる。
1)実施例1のモータ2は、特定ブラシ保持器12Aのコア側に設けられる凸形状部12cのコア側端面と段付き面12dとの間に段差を有し、その段差によって軸方向に生じる空間(段差空間)を利用して引き出し部材16を配置している。すなわち、引き出し部材16を特定ブラシ保持器12Aと周方向にラップする位置からモータケース25の外部へ引き出すことにより、6ブラシ構造において4ブラシ構造と共通の引き出し位置に設定できるので、モータケース25を共通化できる。
4)引き出し部材16の接合部16aは、板状引き出し部16bより周方向幅が大きく、且つ、プラス側接続プレート13に形成される嵌合溝13aの周方向幅よりも大きいので、渡り形状部22に対し周方向に広い範囲で接合できる。これにより、接合部16a及び渡り形状部22の径方向寸法を大きくすることなく十分な接合面積を確保できるので、その分、径方向の小型化が可能である。
6)引き出し部材16は、プラス側接続プレート13より低抵抗の材質を使用して形成されるので、抵抗が小さい分だけ通電時の発熱を抑制できる。これにより、引き出し部材16の小型化が可能である。
なお、実施例1と共通する部品および構成を示すものは、実施例1と同一の符号を付与して詳細な説明は省略する。
〔実施例2〕
実施例2は、図6に示すように、引き出し部材16の接合部16aを渡り形状部22のコア側表面に接合した事例である。
この実施例2では、特定ブラシ保持器12Aに収納されるブラシスプリング11の軸方向中心Osをブラシ10の軸方向中心Obより反コア側へ偏った位置に配置していないが、接合部16aを渡り形状部22のコア側表面に接合する構成とする。これにより、接合部16aが段差空間よりコア側へ突き出ることはなく、段差空間が形成される軸方向範囲内に接合部16aを配置できるので、実施例1と同様の効果を得ることができる。
実施例3は、プラス側接続プレート13の渡り形状部22と引き出し部材16の接合部16aとを径方向に向き合わせて接合する事例である。
プラス側接続プレート13は、図7に示すように、特定ブラシ保持器12Aと周方向にラップする位置に配置される渡り形状部22がプレート部21に対しコア側へ略90度に折り曲げられている。
引き出し部材16は、図8に示すように、板状引き出し部16bが実施例1と同じ向き、つまり板厚方向の両面がコンミュテータ9の軸心方向と直交する向きに配置され、接合部16aが板状引き出し部16bに対しコア側へ折り曲げられて渡り形状部22の径方向外側の表面に接合される。
特定ブラシ保持器12Aには、凸形状部12cの外周端よりコア側へ壁状に突き出る内側突出部12fが設けられ、この内側突出部12fが溶断部23より高電位側の渡り形状部22と軸方向にラップして配置される。内側突出部12fの軸方向高さは、プレート部21に対する渡り形状部22の軸方向高さより若干大きく形成されることが望ましい。
上記の構成では、接合部16aの軸方向長さを大きくできるので、渡り形状部22との接合面積を十分に確保でき、接合部位の信頼性が向上する。
さらに、特定ブラシ保持器12Aに設けた内側突出部12fが溶断部23より高電位側の渡り形状部22と軸方向にラップして配置されるので、万が一、モータ2の内部に意図しない導電性の破片が発生した場合でも、グロメット24に設けたコア側突出部24aと協同して、溶断部23より高電位側の部位に導電性の破片が接触することを防止できる。これにより、意図しない連続通電が発生した場合に、溶断部23が最初に溶断して確実に通電を遮断することができる。
実施例4は、プラス側接続プレート13の渡り形状部22と引き出し部材16の接合部16aとを径方向に向き合わせて接合する他の事例である。
実施例3の事例と異なる点は、引き出し部材16の向きである。すなわち、引き出し部材16は、図10、図12に示すように、板状引き出し部16bの両面がコンミュテータ9の周方向と直交する向きに配置され、接合部16aが板状引き出し部16bに対し周方向へ略90度に折り曲げられて渡り形状部22の径方向外側の表面に接合される。
また、プラス側接続プレート13には、図11、図12に示すように、渡り形状部22に設けられる2カ所の溶断部23と溶断部23との間を反コア側へ延設して段差空間と軸方向にラップする延設板部26を設けることもできる。この構成によれば、渡り形状部22と延設板部26とを合わせた軸方向幅と接合部16aの軸方向幅とを同等に設けることができるので、十分な接合面積を確保でき、接合部位の信頼性が向上する。
実施例5は、プラス側接続プレート13の渡り形状部22を別体に設ける事例である。
プラス側接続プレート13は、図13に示すように、特定ブラシ保持器12Aと周方向にラップする位置に配置される渡り形状部22のみ別体に設けられてプレート部21に接合される。
別体の渡り形状部22は、図14に示すように、2カ所の溶断部23が設けられる本体部22aと、この本体部22aの周方向両端に形成される一対の脚部22bとを有し、この一対の脚部22bがプレート部21のコア側表面に接合され、且つ、脚部22bに対し本体部22aがコア側へ略90度に折り曲げられている。また、実施例4で説明した延設板部26を本体部22aと一体に設けることもできる。
なお、引き出し部材16は、実施例3と同様に、板状引き出し部16bの両面がコンミュテータ9の軸心方向と直交する向きに配置され、接合部16aが板状引き出し部16bに対しコア側へ略90度に折り曲げられる構成でも良い。
実施例1では、特定ブラシ保持器12Aに収納されるブラシスプリング11の軸方向中心Osがブラシ10の軸方向中心Obより反コア側へ偏った位置に設けられる事例を説明したが、両者の軸方向中心Os、Obを一致させる構成でも良い。
実施例1では、ブラシ保持器12のコア側に設けられる凸形状部12cをプラス側接続プレート13の内周側より嵌合溝13aに挿入して嵌合する構成を説明したが、凸形状部12cを嵌合溝13aに対し軸方向から圧入して嵌合する構成でも良い。
8b 電機子コア 9 コンミュテータ
10 ブラシ 10a プラス側ブラシ
10b マイナス側ブラシ 11 ブラシスプリング
12 ブラシ保持器 12A 特定ブラシ保持器
12c 凸形状部 12d 段付き面
13 プラス側接続プレート 13a 嵌合溝
14 マイナス側接続プレート 15 ピグテール
16 引き出し部材 16a 引き出し部材の接合部
25 モータケース
Claims (16)
- 電機子(8)の軸上に構成される円筒型のコンミュテータ(9)と、
このコンミュテータの外周上に配置されるブラシ(10、10a、10b)と、
このブラシの反コンミュテータ側に配置されて前記ブラシを前記コンミュテータに押圧するブラシスプリング(11)と、
前記コンミュテータの軸心方向と直交する径方向の内側に前記ブラシを保持し、このブラシの反コンミューテ側に前記ブラシスプリングを保持するブラシ保持器(12)と、
このブラシ保持器に対して軸方向の電機子コア側に配置され、且つ、全てのプラス側ブラシ(10a)が個々にピグテール(15)を介して電気的に接続される導電性のプラス側接続プレート(13)と、
前記ブラシ保持器に対して軸方向の反電機子コア側に配置され、且つ、全てのマイナス側ブラシ(10b)が個々にピグテール(15)を介して電気的に接続される導電性のマイナス側接続プレート(14)と、
一端側の端部を接合部(16a)と呼ぶ時、この接合部が前記プラス側接続プレートと電気的に接続され、他端側の端部がモータケース(25)の外部へ引き出される引き出し部材(16)とを有する直流モータ(2)であって、
前記ブラシ保持器に対して軸方向の前記電機子コア側をコア側、軸方向の反電機子コア側を反コア側と定義し、前記マイナス側ブラシを保持する前記ブラシ保持器のうち、いずれか一つを特定ブラシ保持器(12A)と呼ぶ時に、
前記プラス側接続プレートは、前記特定ブラシ保持器を組み付けるための嵌合溝(13a)を有し、
前記特定ブラシ保持器は、前記嵌合溝に嵌合する凸形状部(12c)と、この凸形状部の少なくとも径方向外側に段差を有して前記凸形状部のコア側端面より反コア側に位置する段付き面(12d)とを有し、前記段付き面よりコア側で前記段差が形成される軸方向範囲に生じる空間を段差空間と呼ぶ時に、
前記引き出し部材は、前記特定ブラシ保持器と周方向にラップする位置から前記モータケースの外部へ引き出され、且つ、前記段差空間と軸方向にラップして配置されることを特徴とする直流モータ。 - 請求項1に記載した直流モータにおいて、
前記ブラシスプリングの軸方向長さ(D)が前記ブラシの軸方向長さ(L)より小さく設けられ、
前記特定ブラシ保持器は、前記ブラシのコア側軸方向端と前記ブラシスプリングのコア側軸方向端との間に生じる軸方向距離に対応して前記凸形状部のコア側端面と前記段付き面との間に前記段差を設けていることを特徴とする直流モータ。 - 請求項2に記載した直流モータにおいて、
前記特定ブラシ保持器は、前記ブラシスプリングを収納するスプリング収納室(12b)の軸方向中心が前記ブラシを収納するブラシ収納室(12a)の軸方向中心より反コア側に偏った位置に配置されることを特徴とする直流モータ。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載した直流モータにおいて、
全ての前記ブラシ保持器のうち、少なくとも前記特定ブラシ保持器は、絶縁材料で構成されることを特徴とする直流モータ。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載した直流モータにおいて、
前記引き出し部材は、前記プラス側接続プレートより低抵抗の材質を用いて形成されることを特徴とする直流モータ。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載した直流モータにおいて、
前記プラス側接続プレートは、前記コンミュテータの軸心方向と直交する径方向に配置されて、前記嵌合溝の周方向両側に設けられるプレート部(21)と、前記嵌合溝を挟んで周方向に隣り合う前記プレート部同士を連結する渡り形状部(22)とを有し、この渡り形状部が前記段差空間に配置され、
前記引き出し部材は、前記接合部が前記渡り形状部に接合され、且つ、前記接合部の周方向幅が前記嵌合溝の周方向幅より大きいことを特徴とする直流モータ。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載した直流モータにおいて、
前記コンミュテータは、円筒状に配列されて互いに絶縁される複数の整流子セグメント(9b)を有し、この整流子セグメントのコア側端部に電機子コイル(8c)が結線され、
前記プラス側接続プレートは、前記コンミュテータの軸心方向と直交する径方向に配置されて、前記嵌合溝の周方向両側に設けられるプレート部(21)と、前記嵌合溝を挟んで周方向に隣り合う前記プレート部同士を連結する渡り形状部(22)とを有し、この渡り形状部が、前記電機子コイルが結線される前記整流子セグメントのコア側端部より径方向の外周側で前記プレート部に対しコア側へ折り曲げられており、
前記引き出し部材は、前記接合部が前記渡り形状部の径方向外側の表面に接合されることを特徴とする直流モータ。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載した直流モータにおいて、
前記コンミュテータは、円筒状に配列されて互いに絶縁される複数の整流子セグメント(9b)を有し、この整流子セグメントのコア側端部に電機子コイル(8c)が結線され、
前記プラス側接続プレートは、前記コンミュテータの軸心方向と直交する径方向に配置されて、前記嵌合溝の周方向両側に設けられるプレート部(21)と、前記嵌合溝を挟んで周方向に隣り合う前記プレート部同士を連結する渡り形状部(22)とを有し、この渡り形状部が前記プレート部とは別体に設けられて前記プレート部の表面に接合され、且つ、前記電機子コイルが結線される前記整流子セグメントのコア側端部より径方向の外周側で前記プレート部に対しコア側へ折り曲げられており、
前記引き出し部材は、前記接合部が前記渡り形状部の径方向外側の表面に接合されることを特徴とする直流モータ。 - 請求項7または8に記載した直流モータにおいて、
前記引き出し部材は板状の部材によって形成され、
前記引き出し部材の前記接合部より他端側を板状引き出し部(16b)と呼ぶ時に、この板状引き出し部は、板厚方向の両面が前記コンミュテータの軸心方向と直交する向きに配置され、前記接合部が前記板状引き出し部に対しコア側へ折り曲げられていることを特徴とする直流モータ。 - 請求項7または8に記載した直流モータにおいて、
前記引き出し部材は板状の部材によって形成され、
前記引き出し部材の前記接合部より他端側を板状引き出し部(16b)と呼ぶ時に、この板状引き出し部は、板厚方向の両面が前記コンミュテータの周方向と直交する向きに配置され、前記接合部が前記板状引き出し部に対し周方向へ折り曲げられていることを特徴とする直流モータ。 - 請求項6に記載した直流モータにおいて、
前記プラス側接続プレートは、前記渡り形状部に前記接合部が接合される接合部位と前記渡り形状部が前記プレート部に繋がる部位との間に断面積が最も小さく設けられる溶断部(23)を有することを特徴とする直流モータ。 - 請求項7〜10のいずれか一項に記載した直流モータにおいて、
前記プラス側接続プレートは、前記渡り形状部に前記接合部が接合される接合部位と前記渡り形状部が前記プレート部に対しコア側へ折り曲げられる折り曲げ部との間に断面積が最も小さく設けられる溶断部(23)を有することを特徴とする直流モータ。 - 請求項7〜10、12のいずれか一項に記載した直流モータにおいて、
前記渡り形状部は、反コア側へ延設されて前記段差空間と軸方向にラップする延設板部(26)を有することを特徴とする直流モータ。 - 請求項11または12に記載した直流モータにおいて、
前記引き出し部材の外周を保持して前記モータケースに取り付けられ、前記引き出し部材と前記モータケースとの間を絶縁する絶縁部材(24)を有し、
この絶縁部材は、前記渡り形状部に前記接合部が接合される接合部位よりコア側を前記モータケースの内径方向へ突き出て、前記溶断部より高電位側の部位と径方向にラップするコア側突出部(24a)を有することを特徴とする直流モータ。 - 請求項11、12、14のいずれか一項に記載した直流モータにおいて、
前記特定ブラシ保持器は、前記凸形状部の外周端よりコア側へ突き出て、前記溶断部より高電位側の部位と軸方向にラップする内側突出部(12f)を有することを特徴とする直流モータ。 - 請求項1〜15のいずれか一項に記載した直流モータにおいて、
永久磁石(7)によって界磁極を構成する形成する磁石界磁式であることを特徴とする直流モータ。
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