JP2019068656A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】安定した性能を確保することが可能なモータを提供する。【解決手段】回転軸と共に回転する整流子と、前記整流子に給電を行うカーボンブラシと、前記カーボンブラシが前記整流子に摺動接触するように、前記カーボンブラシに付勢力を与える弾性体と、を備え、前記弾性体は、一端が固定され他端が自由端とされ、前記弾性体の前記自由端側に前記カーボンブラシが設置され、前記カーボンブラシは、前記整流子における前記カーボンブラシの接触位置が摩耗前と摩耗後とで略同一であるような形状である、モータを採用する。【選択図】図３

Description

本発明の一態様は、携帯電話及びモバイル用機器などの電子機器や乗物（例えば自動車）などに搭載されるモータに関する。

整流子に摺動接触するブラシとしてカーボンブラシを用いたモータがある。このようなカーボンブラシを用いたモータは、様々な態様のものが開示されている。例えば、特許文献１には、圧縮バネによりカーボンブラシを整流子に付勢する構成のモータが開示されている。

特開２０１０−９３８９０号公報

ここで、圧縮バネではなく板バネによりカーボンブラシを整流子に付勢する構成のモータにおいては、カーボンブラシが摩耗することにより、整流子におけるカーボンブラシの接触位置が変化することとなるが、整流子におけるカーボンブラシの接触位置が変化すると、モータの性能が変化することとなり、モータの性能にばらつきが生じる場合があった。

本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
回転軸（シャフト１）と共に回転する整流子（２）と、
前記整流子（２）に給電を行うカーボンブラシ（３ａ、３ｂ）と、
前記カーボンブラシ（３ａ、３ｂ）が前記整流子（２）に摺動接触するように、前記カーボンブラシ（３ａ、３ｂ）に付勢力を与える弾性体（第１板バネ４ａ、第２板バネ４ｂ）と、を備え、
前記弾性体（第１板バネ４ａ、第２板バネ４ｂ）は、一端が固定され他端が自由端とされ、
前記弾性体（第１板バネ４ａ、第２板バネ４ｂ）の前記自由端側に前記カーボンブラシ（３ａ、３ｂ）が設置され、
前記カーボンブラシ（３ａ、３ｂ）は、前記整流子（２）における前記カーボンブラシ（３ａ、３ｂ）の接触位置が摩耗前と摩耗後とで略同一であるような形状である、
モータ（１００）である。

上記構成のモータによれば、従来の構成ではモータの性能にばらつきがあり、性能が安定しないことがあったが、上記構成により安定した性能を確保することが可能である。

上記モータにおいて、好ましくは、
前記カーボンブラシ（３ａ、３ｂ）は、前記回転軸（シャフト１）の軸方向から見た平面視で、円弧形状である。

上記構成のモータによれば、回転軸の軸方向から見た平面視において、カーボンブラシが円弧形状であることから、モータの駆動にともないカーボンブラシが摩耗した場合でも、整流子におけるカーボンブラシの接触位置が変化しにくく、安定した性能を確保することが可能である。

上記モータにおいて、好ましくは、
前記弾性体（第１板バネ４ａ、第２板バネ４ｂ）は板バネであって、前記一端が支点（５ａ、５ｂ）となって、前記他端が前記カーボンブラシ（３ａ、３ｂ）に前記整流子（２）方向への付勢力を与える。

上記構成のモータによれば、モータが駆動することによりカーボンブラシが摩耗するにもかかわらず、弾性体の付勢力によりカーボンブラシが整流子と摺動接触し続けることとなることから、安定した性能を確保することが可能である。

上記モータにおいて、好ましくは、
前記カーボンブラシ（３ａ、３ｂ）は、前記回転軸（シャフト１）の軸方向から見た平面視で、前記板バネ（第１板バネ４ａ、第２板バネ４ｂ）において前記支点（５ａ、５ｂ）から前記カーボンブラシ（３ａ、３ｂ）が設置された箇所までの距離を半径とする円弧形状である。

上記構成のモータによれば、カーボンブラシが上記形状を有することから、モータの駆動にともないカーボンブラシが摩耗した場合でも、整流子におけるカーボンブラシの接触位置が変化しにくく、安定した性能を確保することが可能である。

上記モータにおいて、好ましくは、
前記弾性体は、第１弾性体（第１板バネ４ａ）及び第２弾性体（第２板バネ４ｂ）の２つであり、
前記第１弾性体（第１板バネ４ａ）と、前記第２弾性体（第２板バネ４ｂ）とは、前記回転軸（シャフト１）を中心として点対称に配置されている。

上記構成のモータによれば、第１弾性体及び第２弾性体が干渉しにくい構成であり、カーボンブラシについても干渉しにくいことから、カーボンブラシ同士が短絡するといった不具合が生じにくく、安定した駆動を確保できる。

上記モータにおいて、好ましくは、
前記カーボンブラシ（３ａ、３ｂ）は、前記第１弾性体（第１板バネ４ａ）に設置される第１カーボンブラシ（３ａ）及び前記第２弾性体（第２板バネ４ｂ）に設置される第２カーボンブラシ（３ｂ）の２つであり、
前記第１カーボンブラシ（３ａ）と、前記第２カーボンブラシ（３ｂ）とは、同一の形状である。

上記構成のモータによれば、第１カーボンブラシと、第２カーボンブラシとが、同一の形状であることから、これらを分けて別々に製造する必要がない。また、第１カーボンブラシ及び第２カーボンブラシを組み付ける場合においても、両者が同形状であることから誤って組み付けるといった不具合が生じにくい。これらにより、製造コストを抑制できる。

図１は、本実施形態のモータの外観斜視図である。 図２は、本実施形態のモータの側断面図である。 図３は、本実施形態のモータの摩耗前のカーボンブラシの構成を示す平面図である。 図４は、図３におけるカーボンブラシ付近の構成を示した拡大図である。 図５は、本実施形態のモータの摩耗後のカーボンブラシの構成を示す平面図である。 図６は、図５におけるカーボンブラシ付近の構成を示した拡大図である。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．補足事項

＜１．実施形態＞
図１は、本実施形態のモータの外観斜視図である。モータ１００はハウジング６を備え、ハウジング６により内部が覆われた構成である。モータ１００は、回転軸であるシャフト１を備えており、モータ１００に電源が供給されることにより、シャフト１が回転駆動する。

図２は、本実施形態のモータの側断面図である。図２に示されるように、モータ１００は、ハウジング６の内部において、整流子２、第１カーボンブラシ３ａ、第２カーボンブラシ３ｂ、永久磁石７及びコイル８を有している。

ハウジング６は、モータ１００の内部構造を覆って保護するものであり、例えばヨークを兼ねていてもよい。また、ハウジング６の内側にはステータである永久磁石７が配置されている。永久磁石７の内側にはコイル８が形成されている。コイル８は、シャフト１の周りに形成され、コイル８に電流が流れることにより、コイル８はシャフト１とともに回転駆動する。

整流子２はシャフト１の周りに形成されており、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂから供給される電流をコイル８に流す。第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂはシャフト１と共に回転する整流子２に摺動接触しており、整流子２に給電を行う。

＜第１、第２カーボンブラシ３ａ、３ｂ及び第１、第２板バネ４ａ、４ｂ＞
図３は、本実施形態のモータの摩耗前のカーボンブラシの構成を示す平面図である。図４は、図３におけるカーボンブラシ付近の構成を示した拡大図である。

図３に示されるように、モータ１００は、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが、それぞれ設置されている第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂを有している。なお、図３は、シャフト１の軸方向から見た平面視によるものである。第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂは、弾性体であり、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが整流子２に接触するように、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂに整流子２方向への付勢力を与えるものである。

第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂは、いずれも、ハウジング６の内側に一端が固定されて設置されている。また、第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂの他端は、いずれも自由端とされる。具体的には、第１板バネ４ａは第１支点５ａにおいて固定され、第２板バネ４ｂは第２支点５ｂにおいて固定されている。そして、第１板バネ４ａにおいて第１支点５ａとは反対側の端部側に第１カーボンブラシ３ａが設置されている。同様に、第２板バネ４ｂにおいて第２支点５ｂとは反対側の端部側に第２カーボンブラシ３ｂが設置されている。

第１カーボンブラシ３ａは、第１板バネ４ａの付勢力により整流子２に接触している。つまり、第１カーボンブラシ３ａは第１板バネ４ａと整流子２とにより挟まれた状態である。ここで、モータ１００が駆動することにより整流子２はシャフト１と共に回転する。これにより、第１カーボンブラシ３ａは整流子２と摺動接触することとなる。そのため、モータ１００を駆動することにより、第１カーボンブラシ３ａは、摩耗して徐々に短くなる。しかし、摩耗した場合でも第１カーボンブラシ３ａは、第１板バネ４ａにより付勢力を与えられていることから、第１カーボンブラシ３ａが整流子２に摺動接触した状態が保持される。したがって、第１カーボンブラシ３ａは整流子２から離間することはない。

また、第２カーボンブラシ３ｂについても第１カーボンブラシ３ａと同様であり、第２カーボンブラシ３ｂは、第２板バネ４ｂの付勢力により整流子２に接触している。つまり、第２カーボンブラシ３ｂは第２板バネ４ｂと整流子２とにより挟まれた状態である。そして、第２カーボンブラシ３ｂが整流子２と摺動接触することにより摩耗した場合でも、第２カーボンブラシ３ｂは第２板バネ４ｂにより付勢力を与えられていることから、第２カーボンブラシ３ｂが整流子２に摺動接触した状態が保持され、第２カーボンブラシ３ｂが整流子２から離間することはない。

第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂは互いに同形状である。特に図４に示されているように、第１カーボンブラシ３ａ（第２カーボンブラシ３ｂ）は、シャフト１の軸方向から見た平面視で円弧形状である。なお、第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂも互いに同形状であり、これらはシャフト１を中心として点対称となるように配置されている。

また、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂは、シャフト１の軸方向から見た平面視で、長さＲを半径とする円弧形状であることが好ましい。ここで、長さＲは、図３に示されているように、第１支点５ａから、第１板バネ４ａにおいて第１カーボンブラシ３ａが設置されている個所までの長さである。

上述したように、モータ１００を駆動することにより、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂは摩耗するが、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが上述したような形状であることから、整流子２における第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂの接触位置は、摩耗前後において略同一であり、変化しない。

図５は、本実施形態のモータの摩耗後のカーボンブラシの構成を示す平面図である。図６は、図５におけるカーボンブラシ付近の構成を示した拡大図である。図５に示されるように、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが摩耗したとしても第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂの付勢力により、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂは整流子２から離間することなく接触したままである。さらに、図６及び図４を比較するとわかるように、整流子２における第１カーボンブラシ３ａ（第２カーボンブラシ３ｂ）の接触位置は、摩耗前後において略同一である。これにより、モータ１００の性能が変化することがなく、モータ１００は安定した性能を確保することが可能である。

このように、本実施形態のモータ１００では、シャフト１と共に回転する整流子２と、整流子２に給電を行う第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂと、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが整流子２に摺動接触するように、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂに付勢力を与える第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂと、を備え、第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂは、一端が固定され他端が自由端とされ、第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂの自由端側に第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが設置され、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂは、整流子２における第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂの接触位置が摩耗前と摩耗後とで略同一であるような形状である構成とすることができる。これによって、従来の構成ではモータの性能にばらつきがあり、性能が安定しないことがあったが、上記構成によりモータ１００は安定した性能を確保することが可能である。

また、本実施形態のモータ１００では、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂは、シャフト１の軸方向から見た平面視で、円弧形状である構成とすることができる。このように、シャフト１の軸方向から見た平面視において、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが円弧形状であることから、モータ１００の駆動にともない第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが摩耗した場合でも、整流子２における第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂの接触位置が変化しにくく、モータ１００は安定した性能を確保することが可能である。

また、本実施形態のモータ１００では、弾性体として第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂ用い、一端が第１支点５ａ及び第２支点５ｂとなって、他端が第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂに整流子２方向への付勢力を与える構成とすることができる。これによって、モータ１００が駆動することにより第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが摩耗するにもかかわらず、第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂにより第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが整流子２と摺動接触し続けることとなることから、モータ１００は安定した性能を確保することが可能である。

また、本実施形態のモータ１００では、第１カーボンブラシ３ａは、シャフト１の軸方向から見た平面視で、第１板バネ４ａにおいて第１支点５ａから第１カーボンブラシ３ａが設置された箇所までの距離を半径とする円弧形状である構成とすることができる。また、本実施形態のモータ１００では、第２カーボンブラシ３ｂは、シャフト１の軸方向から見た平面視で、第２板バネ４ｂにおいて第２支点５ｂから第２カーボンブラシ３ｂが設置された箇所までの距離を半径とする円弧形状である構成とすることができる。これによって、モータ１００の駆動にともない第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが摩耗した場合でも、整流子２における第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂのそれぞれの接触位置が変化しにくい。そのため、モータ１００は、安定した性能を確保することが可能である。

また、本実施形態のモータ１００では、弾性体は第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂの２つであり、第１板バネ４ａと、第２板バネ４ｂとは、シャフト１を中心として点対称に配置されている構成とすることができる。これによって、第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂが干渉しにくい構成であり、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂについても干渉しにくいことから、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂが短絡するといった不具合が生じにくく、モータ１００は安定した駆動を確保できる。

また、本実施形態のモータ１００では、カーボンブラシとしては、第１板バネ４ａに設置される第１カーボンブラシ３ａ及び第２板バネ４ｂに設置される第２カーボンブラシ３ｂの２つであり、第１カーボンブラシ３ａと、第２カーボンブラシ３ｂとは、同一の形状である構成とすることができる。このように、第１カーボンブラシ３ａと、第２カーボンブラシ３ｂとが、同一の形状であることから、これらを分けて別々に製造する必要がない。また、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂを組み付ける場合においても、両者が同形状であることから誤って組み付けるといった不具合が生じにくい。これらにより、モータ１００の製造コストを抑制できる。

＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、同様の技術思想に基づいて当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

上記実施形態では、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂは互いに同形状であり、円弧形状である構成とした。特に、シャフト１の軸方向から見た平面視で、長さＲを半径とする円弧形状であることが好ましいことも説明した。なお、長さＲは、第１支点５ａから、第１板バネ４ａにおいて第１カーボンブラシ３ａが設置されている個所までの長さである。しかし、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂは、同形状に限定されるわけではない。また、第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂは、整流子２における第１カーボンブラシ３ａ及び第２カーボンブラシ３ｂの接触位置が摩耗前と摩耗後とで略同一であるような形状であればよく、円弧形状に限定されるわけではない。

また、上記実施形態では、第１板バネ４ａと、第２板バネ４ｂとが、シャフト１を中心として点対称に配置されている構成としたが、この形態に限定されるわけではない。例えば、第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂが直交するような構成でもよいし、第１板バネ４ａ及び第２板バネ４ｂの長さが互いに異なっていてもよい。

また、上記実施形態では本発明で特徴的な部分のみについて説明したが、本発明のモータは、従来のモータが有する種々の構成をさらに備えている。

本発明のモータは、例えば電子機器等に搭載されるモータに好適に利用される。

１…シャフト
２…整流子
３ａ…第１カーボンブラシ
３ｂ…第２カーボンブラシ
４ａ…第１板バネ
４ｂ…第２板バネ
５ａ…第１支点
５ｂ…第２支点
６…ハウジング
７…永久磁石
８…コイル
１００…モータ
Ｒ…長さ

Claims (6)

1. 回転軸と共に回転する整流子と、
   前記整流子に給電を行うカーボンブラシと、
   前記カーボンブラシが前記整流子に摺動接触するように、前記カーボンブラシに付勢力を与える弾性体と、を備え、
   前記弾性体は、一端が固定され他端が自由端とされ、
   前記弾性体の前記自由端側に前記カーボンブラシが設置され、
   前記カーボンブラシは、前記整流子における前記カーボンブラシの接触位置が摩耗前と摩耗後とで略同一であるような形状である、
   モータ。
2. 前記カーボンブラシは、前記回転軸の軸方向から見た平面視で、円弧形状である、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記弾性体は板バネであって、前記一端が支点となって、前記他端が前記カーボンブラシに前記整流子方向への付勢力を与える、
   請求項１または請求項２に記載のモータ。
4. 前記カーボンブラシは、前記回転軸の軸方向から見た平面視で、前記板バネにおいて前記支点から前記カーボンブラシが設置された箇所までの距離を半径とする円弧形状である、
   請求項３に記載のモータ。
5. 前記弾性体は、第１弾性体及び第２弾性体の２つであり、
   前記第１弾性体と、前記第２弾性体とは、前記回転軸を中心として点対称に配置されている、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記カーボンブラシは、前記第１弾性体に設置される第１カーボンブラシ及び前記第２弾性体に設置される第２カーボンブラシの２つであり、
   前記第１カーボンブラシと、前記第２カーボンブラシとは、同一の形状である、
   請求項５に記載のモータ。

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