JP2017103841A - 直流電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でブラシホルダの周方向や軸方向の位置ずれを抑制することができる新規な電動機を提供することにある。【解決手段】合成樹脂により形成されたブラシホルダ組立体１４の外周縁の一部に形成された鍔部２９に周方向に沿って延びる突起部２８を形成すると共に、この突起部２８に対向するヨークの開放端部に、突起部の周方向長さより短い切り欠き部３１を形成し、このヨークの開放端に形成した切り欠き部３１を除く両端縁で突起分２８の両端側を押し潰して、ブラシホルダ組立体１４がブラケット８とヨーク２の間で挟み込まれて固定されている。これによれば、押し潰された突起とヨークの切り欠き縁によって、ブラシホルダ組立体が周方向及び軸方向の位置ずれが抑制されるようになる。【選択図】図５

Description

本発明は直流電動機に係り、特に整流子を備えた直流電動機に関するものである。

整流子を備えた直流電動機は、小型に形成でき、しかも電圧を制御するだけで回転速度を簡単に制御できるため、自動車等の制御を行なう制御機構に多く採用されている。例えば、燃焼室に空気を供給する吸気通路にスロットル弁を設け、このスロットル弁の開度を直流電動機で制御するものが知られている。

このような整流子を備えた電動機は、例えば、特開２０００−３２４７６６号公報（特許文献１）に記載されている。この特許文献１に記載されている直流電動機は以下の構成となっている。すなわち、有底円筒状のヨーク内に永久磁石を所定角度に固定し、永久磁石の内部に巻線を巻回したアーマチャを配置している。アーマチャの巻線は整流子に接続されてブラシから給電され、このブラシはブラシホルダ組立体に設けられている。ブラシホルダ組立体は、ヨークの開放端側に配置されてヨークの開放端を閉塞するブラケットに固定されており、ブラケットをヨークに固定することでブラシホルダ組立体の位置が決められるようになっている。

特開２０００−３２４７６６号公報

特許文献１にもあるように、ブラシホルダ組立体は、ブラケットとヨーク内に配置されたアーマチャの間の空間に配置されている。ここで、ブラケットとヨークは薄板の金属製であり、ブラシホルダ組立体の基体は合成樹脂製である。そして、ブラシホルダ組立体の外周縁は、ブラケットとヨークの開放端の間で挟み込むようにして保持、固定されている。

しかしながら、上述のような構成でブラシホルダ組立体が、ブラケットとヨークの間で挟み込まれて固定された場合、ブラシホルダ組立体が周方向、或いは軸方向にずれて位置が変わることがある。このため、ブラシと整流子との接触状態が不均一となり、電動機の性能が低下する、ブラシの寿命が短くなる、ブラシの接触音が大きくなるという問題点がある。

そして、ブラシホルダ組立体の周方向や軸方向の位置ずれを規制するためには、構造的に複雑な位置決め機構が必要となる。このため、位置決め機構の部品点数が多くなり、小型化が図れないという課題がある。特にスロットル弁を制御する電動機の場合、収納空間が制約されるエンジンルーム内に配置されるため、小型化することが強く要請されている。

本発明の目的は、簡単な構造でブラシホルダ組立体の周方向や軸方向の位置ずれを抑制することができる新規な電動機を提供することにある。

本発明の特徴は、合成樹脂により形成されたブラシホルダ基体の外周縁の一部に形成された鍔部に周方向に沿って延びる突起部を形成すると共に、この突起部に対向するヨークの開放端部に切欠きを形成し、このヨークの開放端に形成した切り欠き部を除く先端面で突起部の一部を押し潰した状態で、ブラシホルダ組立体がブラケットとヨークの間で挟み込まれて固定されている、ところにある。

本発明によれば、押し潰された突起部とヨークの切り欠き部を形成する端縁によって、ブラシホルダ組立体の周方向及び軸方向の位置ずれが抑制されるようになる。これによって、電動機の性能低下、ブラシの短寿命化、ブラシの接触音の増加といった現象の１つ以上を抑制することが可能となる。

本発明が適用される直流電動機の断面図である。 図１に示す直流電動機の分解斜視図である。 本発明の実施形態になるブラシホルダ組立体の斜視図である。 ヨークとブラシホルダ組立体を一体化する前の状態を説明する説明図である。 ヨークとブラシホルダ組立体を一体化した後の状態を説明する説明図である。

次に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

図１は、本発明が適用される直流電動機の構造を示す断面を示しており、図２は、図１に示す電動機を分解して斜め上方から見たものを示している。

直流電動機１はモータケースを兼用しながら磁気回路を形成する有底円筒状のヨーク２を有しており、ヨーク２の内周面には複数個の永久磁石３が装着され、更に永久磁石３の内周には、マグネット３の内周面と任意の隙間を維持してアーマチャ４が収容されている。

アーマチャ４の径方向の中央部には回転シャフト５を備えており、回転シャフト５は、後側軸受６及び前側軸受７を介してヨーク２及びブラケット８に回転自在に支持されている。アーマチャ４は、回転シャフト５にアーマチャコア９及び整流子１２が固定され、アーマチャコア９の径方向外周部に形成された複数のスロット１０の間に跨ってコイル１１が巻回されている。

整流子１２は、合成樹脂により筒状に形成され、外周部に銅の導電材を配置した複数の整流子片１３を備えており、整流子片１３の一部にはスロット１０の間に巻回されたコイル１１が電気的に接合されている。

一方、ヨーク２の内部にはブラシホルダ組立体１４が収容されており、ブラシホルダ組立体１４には、整流子片１３に給電を行う少なくとも一対のブラシ１５と付勢バネ１６が配置されている。ブラシ１５は直流電動機１の外部給電端子１９と電気的に接続され、ブラシホルダ組立体１４に保持された付勢バネ１６の付勢力（内周側に向けて押し出す力）によって整流子片１３の外周面に摺接されており、整流子片１３を介してコイル１１に給電する構造となっている。

ブラケット８とアーマチャ４の間にはブラシホルダ組立体１４が取り付けられており、ブラケット８に形成した嵌合孔１８（等間隔に４個設けられる）に、ヨーク２の開放端に設けた爪部２６（等間隔に４個設けられる）が挿通されて折り曲げられることによって、ブラシホルダ組立体１４を収容した状態で、ヨーク２の開放端にブラケット８が固定されるものである。

ヨーク２の開放端には鍔部受容部２７（等間隔に４個設けられる）が形成されており、この鍔部受容２７に、ブラシホルダ組立体１４に形成した鍔部（等間隔に４個設けられる）が収納される構成となっている。この鍔部受容部２７に本発明の特徴となる切欠きが形成されているが、これについては図４、図５を用いて詳細に説明する。

図３は、ブラケット８にブラシホルダ組立体１４を組み付けた状態の詳細を示しており、ヨーク２の開放端側からブラシホルダ組立体１４を見たものである。

ブラシホルダ組立体１４は以下のような構成になっている。すなわち、合成樹脂により略円形状に形成されたブラシホルダ基体２０に、一対のブラシ１５を保持するブラシボックス２１、及び付勢バネ１６を保持するバネホルダ２２が、一体成形または別部品による組み付け等の方法により取り付けられている。一対のブラシ１５の間には図示しない整流子１２が配置されるものである。このように、整流子１２の整流子片１３に給電するブラシ１５、及びブラシ１５を整流子片１３の外周部に摺接させる付勢バネ１６が、整流子１２を境に各々ブラシホルダ基体２０に上に一対配置されている。

また、ブラシホルダ基体２０の内部に有している給電端子２３と、直流電動機１の外部供給端子１９は一体形成としているが、給電端子２３と外部供給端子１９を別部品として接合等によって形成しても良いものである。

ブラシホルダ基体２０にはチョークコイル１７が一対設けられており、このチョークコイル１７は、一端をブラシホルダ基体２０の開口部２４にて給電端子２３と接続され、他端はブラシ１５のリード線２５と接続することで、給電端子２３とブラシ１５はチョークコイル１７を介して電気的に接続され、更に、ブラシ１５と摺接する整流子片１３を介してコイル１１に給電する構造となっている。

尚、チョークコイル１７とブラシ１５はブラシホルダ基体２０の同一面に配置しているが、チョークコイル１７とブラシ１５をブラシホルダ基体２０の異なる面に配置しても良い。

チョークコイル１７の外周側には、ブラシホルダ基体２０からヨーク２側に向けて延びる案内壁部３０が形成されており、この案内壁部３０は図１に示しているようにヨーク２の内周面に密着するように構成されている。したがって、この案内壁部３０の外周面に沿ってヨーク２の開放端が配置されるので、ヨーク２は案内壁部３０によって径方向の位置ずれが規制されるものである。

また、ブラシホルダ基体２０の外周縁には、径方向の外側に向けて案内壁部３０より突き出た鍔部２９が４個だけ等間隔に形成されている。この鍔部２９は図２に示しているように、ヨーク２の開放端に形成された鍔部受容部２７に収納されるものである。よって、案内壁部３０の外周面と、鍔部２９の外周縁の間にヨーク２の開放端が位置することになる。図３の鍔部２９に示している仮想破線の外周側に、ヨーク２の開放端に形成した鍔部受容部２７の端面が位置するものである。

ヨーク２の開放端側の鍔部受容部２７と対向する側の鍔部２９には、突起部２８が形成されている。突起部２８は、整流子を境にして互いに向き合う一対の鍔部２９に形成されている。この突起部２８は断面が台形状に形成されており、鍔部２９の周方向に沿って延びている。つまり、突起部２８は、ヨーク２の開放端から見て、鍔部２９の周面に沿って細長い長方形、或いは細長い弧状に形成されている。突起部２８はヨーク２の開放端の内径と外径の間、または、いずれか一方と略同一径となる位置に形成されている。

ヨーク２の鍔部受容部２７の一部には、図４、図５で説明するが、突起部２８と対向する切欠き部が形成されている。この切り欠き部を除く先端面で突起部の一部を押し潰した状態で、ブラシホルダ基体２０がブラケット８とヨーク２の間で挟み込まれて固定されている。本実施形態では、この切り欠き部は、突起部２８の両端までの長さより短い長さに決められている。

このため、鍔部２９を鍔部受容部２７に収納した時、切り欠き部を除く両先端面は突起部２８の両端付近より内側に位置することになる。したがって、ヨーク２をブラシホルダ基体２０に固定する時、突起部２８の両端付近は切り欠き部を除くヨーク２の先端面（鍔部受容部２７の先端面）によって押し潰されることになる。

以下、この状態を図４、図５に基づき説明する。図４は、ヨーク２の鍔部受容部２７にブラシホルダ基体２０の鍔部２９を収納する前の状態を示し、図５は、ヨーク２の鍔部受容部２７にブラシホルダ基体２０の鍔部２９を収納した後の状態を示している。

図４において、ブラシホルダ基体２０の鍔部２９には横断面がほぼ台形状の突起部２８が形成されている。この突起部２８は上述したように、鍔部２９の周方向（＝ヨーク２の開放端の周方向）に沿って、直線状、或いは弧状に延びており、その長さはＬ１である。

一方、この突起部２８に対向する、ヨーク２の開放端に形成された鍔部受容部２７には切欠き部３１が形成されており、その長さはＬ２であるが、突起部２８の長さＬ１より短いものである。したがって、切り欠き部３１は長さ方向に突起部２８に重なるように配置されるものであり、切り欠き部３１の両端縁３１Ｅは、突起部２８の両端縁２８Ｅより内側に位置することになる。このため、長さＬ３で示す重なり領域が形成されることになる。

このような状態から、ヨーク２の開放端とブラシホルダ基体２０を突き合わせて固定した状態を図５に示している。

ヨーク２の開放端とブラシホルダ基体２０を突き合わせて固定する過程で、切り欠き部３１の両端縁３１Ｅを境にして、切り欠き部３１とは反対側の先端面は、突起部２８の両端縁２８Ｅ付近の突起部２８を形成する合成樹脂を長さＬ３に亘って押し潰して所定の深さまで進入されている。これによって、突起部２８と切欠き部３１とで、ヨーク２とブラシホルダ組立体１４の周方向と軸方向の位置ずれを規制することができるようになる。

すなわち、図５に示しているように、切り欠き部３１の両端縁３１Ｅの壁面と突起部２８の衝合面ＳＰＣで周方向の位置ずれを規制することができる。また、切り欠き部３１の両端縁３１Ｅの両側の鍔部受容部２７の先端面２７Ａと突起部２８の衝合面ＳＰＡで軸方向の位置ずれを規制することができる。

ここで、ヨーク２の開放端とブラシホルダ基体２０を突き合わせて固定した状態において、鍔部２９の表面２９Ａと鍔部受容部２７の先端面２７Ａの間と、突起部２８の上面２８Ａと切り欠き部１の底面３１Ａの間には、所定の長さの隙間が形成されている。この隙間は、切り欠き部３１の両端縁３１Ｅの両側が突起部２８の合成樹脂を押し潰して進入する深さを管理するために形成されている。

例えば、鍔部２９の表面２９Ａと鍔部受容部２７の先端面２７Ａの間の寸法、或いは突起部２８の上面２８Ａと切り欠き部１の底面３１Ａの間の寸法によっては、切り欠き部３１の両端縁３１Ｅの両側が突起部２８の合成樹脂を押し潰して所定の深さまで進入することができない恐れがある。

このため、上述した隙間が形成されるように、ヨーク２の開放端にある鍔部受容部２７の寸法とブラシホルダ基体２０の寸法を決めれば、切り欠き部３１の両端縁３１Ｅの両側を突起部２８の合成樹脂を押し潰して所定の深さまで進入させることができるようになる。

以上述べたように本発明は、合成樹脂により形成されたブラシホルダ組立体の外周縁の一部に形成された鍔部に周方向に沿って延びる突起部を形成すると共に、この突起部に対向するヨークの開放端部に切欠き部を形成し、このヨークの開放端に形成した切り欠き部を除く先端面によって突起部の一部を押し潰した状態で、ブラシホルダ組立体がブラケットとヨークの間で挟み込まれて固定されている構成としたものである。

これによれば、押し潰された突起部と切り欠き部を形成する端縁によって、ブラシホルダ組立体の周方向及び軸方向の位置ずれが抑制されるようになる。これによって、電動機の性能低下、ブラシの短寿命化、ブラシの接触音の増加といった現象の１つ以上を抑制することが可能となるものである。

尚、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。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…直流電動機、２…ヨーク、３…永久磁石、４…アーマチャ、５…回転シャフト、６…後側軸受、７…前側軸受、８…ブラケット、９…アーマチャコア、１０…スロット、１１…コイル、１２…整流子、１３…整流子片、１４…ブラシホルダ組立体、１５…ブラシ、１６…付勢バネ、１７…チョークコイル、１８…嵌合孔、１９…外部供給端子、２０…ブラシホルダ基体、２１…ブラシボックス、２２…バネホルダ、２３…給電端子、２４…開口部、２５…ブラシリード線、２６…爪部、２７…鍔部受容部、２８…突起部、２９…鍔部 、３０…案内壁部、３１…切欠部。

Claims (5)

1. 有底円筒状のヨークと、前記ヨーク内に対向して配設されている永久磁石と、前記ヨークの中央付近に回転自在に配設された回転シャフトと、前記回転シャフトに固定されたアーマチュアと、前記回転シャフトの一端に固定された整流子と、前記整流子の表面に当接したブラシと、前記ブラシを保持したブラシホルダ組立体と、前記ブラシホルダ組立体を収納するように前記ヨークの開放端に取り付けられたブラケットとを備えた直流電動機において、
   前記ブラシホルダ組立体は合成樹脂により形成されたブラシホルダ基体を備え、前記ブラシホルダ基体の外周縁の一部には鍔部が形成され、前記鍔部には周方向に沿って延びる突起部が形成されていると共に、
   前記突起部に対向するヨークの開放端に切欠き部が形成され、前記ヨークの前記開放端に形成した前記切り欠き部を除く先端面によって前記突起部の一部を押し潰した状態で、前記ブラシホルダ基体が前記ブラケットと前記ヨークの間で挟み込まれて固定されていることを特徴とする直流電動機。
2. 請求項１に記載の直流電動機において、
   前記切り欠き部の長さは前記突起部の周方向長さより短く形成されており、前記ヨークの前記開放端に形成した前記切り欠き部を除く両先端面によって前記突起部の両端付近を押し潰した状態で、前記ブラシホルダ基体が前記ブラケットと前記ヨークの間で挟み込まれて固定されていることを特徴とする直流電動機。
3. 請求項２に記載の直流電動機において、
   前記ヨークの前記開放端には前記鍔部を収納する鍔部受容部が形成されており、前記鍔部受容部には前記切り欠き部が形成されていることを特徴とする直流電動機。
4. 請求項３に記載の直流電動機において、
   前記鍔部に形成した前記突起部が形成される位置は、前記ヨークの前記開放端の内径と外径の間、または、いずれか一方と略同一径となる位置であることを特徴とする直流電動機。
5. 請求項４に記載の直流電動機において、
   前記ヨークの前記開放端に形成した前記切り欠き部の両端縁で前記突起部の両端付近を押し潰して前記ブラシホルダ基体が前記ブラケットと前記ヨークの間で挟み込まれて固定されている状態で、
   前記鍔部の表面と前記鍔部受容部の先端面の間、及び前記突起部の上面と前記切り欠き部の底面の間には、所定の長さの隙間が形成されていることを特徴とする直流電動機。

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