JP2019187204A - ブラシホルダ装置及びそれを搭載したｄｃモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシスプリングに給電機能を付与した上で、ホルダベース上に新たなスペースを確保することなくチョークコイルによるノイズ除去機能を実現でき、これにより部品点数の削減や構造の簡素化等を達成できるブラシホルダ装置及びそれを搭載したＤＣモータを提供する。【解決手段】ブラシ６を案内する一対のブラシホルダ８及び外部から電力供給される一対のバネ受け端子７ｂをホルダベース４上に設け、ホルダベース４上に立設された一対の支持ピン９に通電性を有するブラシスプリング１０を巻回する。ブラシスプリング１０の一端をバネ受け端子７ｂに弾性をもって当接させ、他端をブラシ６の基端に弾性をもって当接させてコミテータ５側に付勢すると共に、ブラシスプリング１０を介してバネ受け端子７ｂからブラシ６に電力供給する。ブラシスプリング１０の巻回部１０ａの隣り合う全ての線材を離間させ、各支持ピン９にフェライトコア１１を埋設してチョークコイルとして機能させる。【選択図】図２

Description

本発明は、アーマチャ（電機子）への給電のためにブラシを保持してコミテータ（整流子）側に付勢するブラシホルダ装置及びそれを搭載したＤＣモータに関する。

ＤＣモータ（以下、モータと称する）に用いられるブラシには種々の形式のものがあり、モータの用途等を考慮して最適な形式のものが選択・採用されている。例えば自動車用パワーウインドウやサンルーフ、或いは電動工具等のように比較的大きな駆動力が要求されるモータでは、例えば特許文献１に記載されているように、大型のブラシを確実に保持するためにブラシホルダ装置が用いられている。

特許文献１のブラシホルダ装置は、一般的なブラシホルダ装置が有するピッグテールの機能をブラシスプリングで兼用したものである。
ブラシホルダ装置のホルダベース上には、出力軸を中心とした対称位置に円弧状をなす一対のブラシが配設され、各ブラシはブラシホルダ内で長手方向に案内されるようになっている。ホルダベース上には各ブラシに対応してそれぞれ捩りばね式のブラシスプリングが配設され、各ブラシスプリングの一端はホルダベースに掛止され、他端はブラシの基端に当接し、ブラシスプリングに付勢されてブラシの先端がコミテータの外周面に当接している。

ブラシスプリングには外部端子が接続され、モータを作動させるべく外部端子に直流電力が供給されると、その直流電力はブラシスプリングを経てブラシから出力軸上のコミテータに供給され、アーマチャの巻線の通電によりステータ（固定子）との間に磁界が発生し、ロータ（回転子）と共に出力軸が回転する。このように本来はブラシの付勢機能を奏するブラシスプリングを利用してブラシへの給電を行っているため、一般的なブラシホルダ装置のピッグテールが省略される。

特開平７−２１３０２３号公報

周知のように、モータの全構成中において特にブラシホルダ装置は多数の部品が集約された複雑なユニットであり、その主たる機能は、ブラシスプリングによるブラシの付勢機能、ピッグテールによるブラシへの給電機能、及びノイズ対策を要する仕様ではチョークコイルによるノイズ除去機能に大別できる。

以上の各機能を奏する部品の中で、上記特許文献１のブラシホルダ装置ではブラシスプリングに給電機能を付与することでピッグテールを省略しているが、ノイズ除去のためにチョークコイルを必要とする点は従来のブラシホルダ装置と相違ない。よって、さらなる部品点数の削減や構造の簡素化等のために、従来からチョークコイルに関する対策が要望されていた。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ブラシスプリングに給電機能を付与した上で、ホルダベース上に新たなスペースを確保することなくチョークコイルによるノイズ除去機能を実現でき、これにより部品点数の削減や構造の簡素化等を達成することができるブラシホルダ装置及びそれを搭載したＤＣモータを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のブラシホルダ装置は、回転可能な出力軸上に固定されたコミテータに対して接離方向にブラシをそれぞれ案内する複数のブラシホルダ、及び外部から直流電力が供給される複数のバネ受け端子が設けられた樹脂製のホルダベースと、前記ホルダベース上で前記各ブラシに対応して立設された複数の支持ピンと、線材により製作されて通電性を有し、隣り合う線材を離間させた状態で前記各支持ピンにそれぞれ巻回されると共に、巻回部から延設された一端を前記バネ受け端子に弾性をもって当接させ、他端を前記ブラシの基端に弾性をもって当接させて前記コミテータ側に付勢する複数のブラシスプリングと、前記各支持ピンに埋設されて、前記ブラシスプリングの巻回部と協調してチョークコイルとして機能するフェライトコアとを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成したブラシホルダ装置によれば、ホルダベース上で各ブラシに対応して複数の支持ピンが立設され、各支持ピンに、通電性を有するブラシスプリングが隣り合う線材を離間させた状態でそれぞれ巻回され、その一端がバネ受け端子に弾性をもって当接し、他端がブラシの基端に弾性をもって当接させてコミテータ側に付勢する。
これにより、ブラシスプリングからの付勢を受けてブラシの先端がコミテータの外周面に当接すると共に、外部端子に供給された直流電力がブラシスプリングを経てブラシからコミテータに供給される。結果として、ブラシスプリングによりブラシの付勢機能と共にブラシへの給電機能も奏されるため、一般的なブラシホルダ装置が備えるピッグテールが省略される。

また、各支持ピンに埋設されたフェライトコアは、ブラシスプリングの巻回部と協調してチョークコイルとして機能する。そして、ブラシスプリングはブラシの付勢のためにホルダベース上に元々存在していた部品であり、同じくフェライトコアは、ブラシスプリングの支持のためにホルダベース上に元々存在していた支持ピンに埋設されている。結果としてホルダベース上に新たなスペースを確保することなく、チョークコイルによるノイズ除去機能が実現可能となり、部品点数の削減や構造の簡素化等が達成される。

その他の態様として、前記各支持ピンに形成された収容孔内にそれぞれ前記フェライトコアが挿入され、前記収容孔の開口部の少なくとも一部が離脱防止部により塞がれていることが好ましい（請求項２）。

このように構成したブラシホルダ装置によれば、各支持ピンの収容孔内にフェライトコアが挿入され、収容孔の開口部の少なくとも一部が離脱防止部により塞がれる。結果として、フェライトコアがガタツキなく収容孔内に配設されて外部への脱落を防止される。磁性体であるフェライトコアを収容孔内に圧入すると割れる場合があるが、離脱防止部によりガタツキ防止されるため収容孔の内径とフェライトコアの外径とを隙間嵌めに設定でき、圧入に起因するフェライトコアの破損が未然に防止される。

その他の態様として、前記離脱防止部が、樹脂製の前記収容孔の開口部を変形させることにより形成されていることが好ましい（請求項３）。
このように構成したブラシホルダ装置によれば、収容孔の開口部を変形させるだけで、容易に離脱防止部を形成可能となる。

また別の態様として、前記各ブラシスプリングの一端及び他端がそれぞれＵ字状に折り返されて、先端側の先行当接部及び前記巻回部側の後続当接部が形成され、前記先行当接部及び後続当接部の２つの領域が前記バネ受け端子または前記ブラシの基端に当接されていることが好ましい（請求項４）。

このように構成したブラシホルダ装置によれば、バネ受け端子やブラシの基端に対して先行当接部及び後続当接部の２つの領域が当接しているため、何らかの要因により一方の当接部に接触不良が発生しても他方の当接部によりブラシへの給電を継続可能となる。

また別の態様として、無負荷状態において前記各ブラシスプリングの一端及び他端は、前記後続当接部よりも前記先行当接部を前記バネ受け端子または前記ブラシの基端に接近させた形状とされていることが好ましい（請求項５）。

このように構成したブラシホルダ装置によれば、ブラシスプリングに蓄勢された付勢力を開放させると、まず先行当接部がバネ受け端子やブラシの基端に弾性をもって当接し、その後に後続当接部がバネ受け端子やブラシの基端に弾性をもって当接する。結果として、先行当接部と後続当接部との間の付勢力の偏りが抑制され、限りあるブラシスプリングの付勢力が有効に利用される。

また別の態様として、前記ホルダベース上において、前記出力軸を中心とした点対称で一対の前記ブラシが配置されると共に、各ブラシの近接位置に前記支持ピンがそれぞれ立設されていることが好ましい（請求項６）。

このように構成したブラシホルダ装置によれば、部品点数の削減や構造の簡素化等が達成されると、ホルダベース上での部品レイアウトの自由度が高められることから、出力軸を中心とした点対称で一対のブラシを配置可能となる。必然的に各支持ピンも点対称で対置され、各支持ピンに埋設されたフェライトコアが互いに離間して相互干渉が抑制される。

また別の態様として、前記各バネ受け端子がそれぞれ連結部を介して外部端子に一体的に連結され、前記外部端子に接続された電源ケーブルから供給される直流電力が前記連結部を経て前記バネ受け端子に流されることが好ましい（請求項７）。

このように構成したブラシホルダ装置によれば、ブラシスプリングの付勢力を受けるためにバネ受け端子の位置は支持ピンの近傍限られ、一方で、ホルダベース上での外部からの電源ケーブルの接続位置としては、例えば接続操作し易い位置等が要望される。電源ケーブルが接続される外部端子をバネ受け端子とは別個に設定できるため、例えば電源ケーブルを接続し易い位置に外部端子を配置可能となる。しかも、外部端子とバネ受け端子とが一体化されているため、ホルダベースに一括で組付け可能となる。

また別の態様として、前記ホルダベース上に前記各バネ受け端子に対応してそれぞれサポート壁が立設され、各サポート壁が前記ブラシスプリングの反付勢方向からそれぞれ前記バネ受け端子に重ねられていることが好ましい（請求項８）。

このように構成したブラシホルダ装置によれば、ブラシスプリングの付勢力を受けてバネ受け端子が撓むと、ブラシスプリングの端部が付勢方向に位置変位してブラシへの付勢力、ひいてはコミテータの外周面に対するブラシの接触圧が正規の値から低下してしまう。このようなバネ受け端子の撓みがサポート壁により防止され、ブラシが正規の接触圧に保たれる。

また別の態様として、請求項１乃至８の何れかに記載のブラシホルダ装置を搭載してＤＣモータを構成することが望ましい（請求項９）。
このように構成したＤＣモータによれば、そのブラシホルダ装置により各請求項に記載した作用効果が得られる。

本発明のブラシホルダ装置及びそれを搭載したＤＣモータによれば、ブラシスプリングに給電機能を付与した上で、ホルダベース上に新たなスペースを確保することなくチョークコイルによるノイズ除去機能を実現でき、これにより部品点数の削減や構造の簡素化等を達成することができる。

実施形態のＤＣモータを示す斜視図である。 ブラシホルダ装置を示す斜視図である。 ブラシホルダ装置を示す平面図である。 ブラシホルダ装置を示す正面図である。 バネ受け端子及びブラシの基端に対するブラシスプリングの端部の係合状態を示す斜視図である。 ブラシスプリングの端部の係合状態を別方向から見た図５のＡ矢視図である。 バネ受け端子及びブラシの基端に付勢力を作用させていないときのブラシスプリングの端部を示す説明図である。 図７のVIII-VIII線断面図である。 図７のIX-IX線断面図である。 バネ受け端子及びブラシの基端に付勢力を作用させているときのブラシスプリングの端部を示す説明図である。 図１０のXI-XI線断面図である。 図１０のXII-XII線断面図である。 支持ピンに対するフェライトコアの埋設状態を示す図３のXIII-XIII線断面図である。 支持ピンを隣接して配置した別例を示す図２に対応する斜視図である。 ブラシスプリングの端部に螺旋状の当接部を設けた別例を示す図５に対応する斜視図である。

以下、本発明を具体化したブラシホルダ装置、及びそれを搭載したＤＣモータの一実施形態を説明する。
図１は実施形態のＤＣモータを示す斜視図、図２はブラシホルダ装置を示す斜視図、図３はブラシホルダ装置を示す平面図、図４はブラシホルダ装置を示す正面図である。

図１において上方が出力軸１ａを突出させたモータ１のフロント側に相当し、下方がモータ１のリア側に相当する。モータ１のケーシング２は鋼板をプレス成型して製作され、フロント側に向けて開口する有底円筒状をなしている。ケーシング２の開口部の両側には、組付対象となる装置にモータ１を固定するためのフランジ２ａが形成され、ケーシング２の開口部には、ブラシホルダ装置３のホルダベース４が開口部を閉鎖するように固定されている。

モータ１の内部構成は周知であるため、図示を省略して概略説明にとどめるが、ケーシング２の内周面には界磁マグネットが固定されてステータ（固定子）が構成され、ステータの内周側には出力軸１ａが回転可能に支持されて、その先端がホルダベース４の軸孔４ａを介してフロント側に突出している。ケーシング２内において出力軸１ａ上のリア側には、コアに各極の巻線を巻回したアーマチャが固定され、出力軸上のフロント側には、アーマチャの巻線と電気的に接続されたコミテータ（整流子）５（図３に示す）が固定されてロータ（回転子）を構成している。以下、説明の便宜上、出力軸１ａを基準として接近方向を内周側、離間方向を外周側と表現する。

ホルダベース４は合成樹脂材料を射出成形して製作され、このホルダベース４にブラシホルダ装置３を構成する各部品が組み込まれている。本実施形態では、出力軸１ａを中心とした点対称で一対のブラシ６が配置されるため、その配置に対応してホルダベース４上（フロント側の面に相当）には出力軸１ａを挟んだ180°対向位置に一対の機構面４ｂが形成され、各機構面４ｂ上にブラシ６等の部品がそれぞれ配設されている。

また各機構面４ｂの間に位置するように、出力軸１ａを挟んだ180°対向位置に一対の端子面４ｃが形成され、各端子面４ｃに端子金具７がそれぞれ配設されている。各機構面４ｂに対して各端子面４ｃはフロント側に段差をもって凸をなすと共に、出力軸１ａを中心とした環状部４ｄを介して互いに連続し、環状部４ｄ内に上記したコミテータ５が位置している。

各機構面４ｂ上には四角筒状のブラシホルダ８がそれぞれ配設され、各ブラシホルダ８内に上記したブラシ６が配設されている。各ブラシ６はブラシホルダ８によりコミテータ５に対する接離方向に案内され、その先端は環状部４ｄの開口４ｅを介してコミテータ５の外周面と相対向している。各機構面４ｂ上のブラシ６の近接位置には円柱状をなす支持ピン９が立設され、各支持ピン９には捩りばね式のブラシスプリング１０が巻回され、これらのブラシスプリング１０により各ブラシ６がコミテータ５側に付勢されている。ブラシスプリング１０の形状及び設置状態については後述する。

一方、図２に仮想線で示すように、各端子面４ｃに配設される端子金具７は、フロント側に指向する一対の端子を直角に屈曲した連結部７ｃを介して一体的に連結された形状をなし、以下、一方の端子を外部端子７ａと称し、他方の端子をバネ受け端子７ｂと称する。ホルダベース４の端子面４ｃには各端子金具７の端子が挿入されるスリット状の端子孔４ｆが貫設され、各端子金具７の端子がリア側より対応する端子孔４ｆ内に挿入され、各端子７ａ，７ｂの先端が端子面４ｃ上からフロント側に突出している。

各端子面４ｃ上のバネ受け端子７ｂは、端子金具７を経て給電すべきブラシ６に近接して配設され、各バネ受け端子７ｂに対して端子面４ｃ上の最も離間した位置に外部端子７ａがそれぞれ配設されている。各端子面４ｃ上にはバネ受け端子７ｂに対応してそれぞれサポート壁４ｇが一体的に立設され、それらのサポート壁４ｇは外周側（ブラシスプリング１０の反付勢方向）からそれぞれバネ受け端子７ｂに重なって外周側へのバネ受け端子７ｂの撓みを防止している。

組付対象となる装置へのモータ１の固定後に、各端子金具７の外部端子７ａには図示しない正負の電源ケーブルが接続され、電源ケーブルから供給される直流電力が外部端子７ａから連結部７ｃを経てバネ受け端子７ｂに流される。

次いで、上記したブラシスプリング１０の形状及び設置状態を述べる。
図５はバネ受け端子７ｂ及びブラシ６の基端に対するブラシスプリング１０の端部の係合状態を示す斜視図、図６は同じくブラシスプリング１０の端部の係合状態を別方向から見た図５のＡ矢視図である。

図２，５，６に示すように、各ブラシスプリング１０は支持ピン９の長手方向に螺旋を描くように巻回されて巻回部１０ａを形成し、各ブラシスプリング１０のフロント側の端部（一端）は、対応するバネ受け端子７ｂに向けて直線状に延設されてＵ字状に折り返され、２つの領域でバネ受け端子７ｂの内周面に当接している。また、各ブラシスプリング１０のリア側の端部（他端）は、ブラシ６の基端に向けて直線状に延設されてＵ字状に折り返され、２つの領域でブラシ６の基端に当接している。

説明の便宜上、各ブラシスプリング１０のフロント側及びリア側の端部において、それぞれ巻回部１０ａからの延設領域をアーム部１０ｂと称し、アーム部１０ｂから連続する一方の当接領域を後続当接部１０ｃ（巻回部側の後続当接部）、後続当接部１０ｃから連続するＵ字状の折返し領域を折返し部１０ｄ、折返し部１０ｄから連続する他方の当接領域を先行当接部１０ｅ（先端側の先行当接部）と称する。

ブラシスプリング１０は蓄勢された状態でホルダベース４に組み付けられ、これによりフロント側の端部はバネ受け端子７ｂに弾性をもって当接し、リア側の端部はブラシ６の基端に弾性をもって当接している。このブラシスプリング１０からの付勢力を受けて、ブラシ６の先端が常にコミテータ５の外周面に当接している。

ブラシスプリング１０の付勢力を受けてバネ受け端子７ｂが出力軸１ａを中心とした外周側に撓むと、ブラシスプリング１０のフロント側の端部が外周側に位置変位してブラシ６への付勢力、ひいてはコミテータ５の外周面に対するブラシ６の接触圧が正規の値から低下してしまう。このようなバネ受け端子７ｂの撓みがサポート壁４ｇにより防止されるため、コミテータ５に対してブラシ６を正規の接触圧に保つことができる。

また、ブラシスプリング１０の付勢力を受けるためにバネ受け端子７ｂの位置は支持ピン９の近傍に限られ、一方で、ホルダベース４上での外部からの電源ケーブルの接続位置としては、例えば接続操作し易い位置等が要望される。本実施形態では、電源ケーブルが接続される外部端子７ａをバネ受け端子７ｂとは別個に設定可能なため、例えば電源ケーブルを接続し易い位置に外部端子７ａを配置できる。しかも、外部端子７ａとバネ受け端子７ｂとを端子金具７として一体化しているためホルダベース４に一括で組み付けでき、良好な組付性を実現することができる。

一方、図７はバネ受け端子７ｂ及びブラシ６の基端に付勢力を作用させていないときのブラシスプリング１０の端部を示す説明図、図８は図７のVIII-VIII線断面図、図９は図７のIX-IX線断面図である。
また、図１０はバネ受け端子７ｂ及びブラシ６の基端に付勢力を作用させているときのブラシスプリング１０の端部を示す説明図、図１１は図１０のXI-XI線断面図、図１２は図１０のXII-XII線断面図である。

当接対象であるバネ受け端子７ｂやブラシ６の基端に付勢力を作用させていないとき、即ち無負荷状態のときのブラシスプリング１０の端部は、図７〜９に示すように後続当接部１０ｃよりも先行当接部１０ｅを当接対象に接近させた形状をなしている。このためブラシスプリング１０に蓄勢された付勢力を開放させると、まず先行当接部１０ｅがバネ受け端子７ｂやブラシ６の基端に弾性をもって当接し、その後に後続当接部１０ｃがバネ受け端子７ｂやブラシ６の基端に弾性をもって当接し、図１０〜１２に示す当接状態に移行する。

先行当接部１０ｅが当接する際には主としてＵ字状の折返し部１０ｄが弾性変形するため、この折返し部１０ｄの弾性により先行当接部１０ｅの当接がなされる。また、後続当接部１０ｃが当接する際には主としてアーム部１０ｂが弾性変形するため、このアーム部１０ｂの弾性により後続当接部１０ｃの当接がなされる。結果として先行当接部１０ｅと後続当接部１０ｃとは略等しい付勢力を受け、それぞれ当接対象に当接する。

仮に、無負荷状態のときのブラシスプリング１０の端部を、図７〜９に示す形状に代えて図１０〜１２に示す形状に設定した場合、蓄勢された付勢力を開放させたときの先行当接部１０ｅ及び後続当接部１０ｃの当接には、アーム部１０ｂの弾性は貢献するものの、折返し部１０ｄの弾性はほとんど貢献しない。結果として付勢力が後続当接部１０ｃに偏って作用し、先行当接部１０ｅはほとんど付勢力を受けないため当接対象への当接が極めて弱くなってしまう。
このような付勢力の偏りが本実施形態では抑制され、詳細は後述するが、ブラシスプリング１０によりブラシ６への給電がなされる際の接触不良の防止に大きく役立つ。

ところで、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、特許文献１のブラシホルダ装置ではブラシスプリングに給電機能を付与してピッグテールを省略しており、同じく本実施形態のブラシスプリング１０も給電機能を奏するが、さらなる部品点数の削減や構造の簡素化等のために、従来からチョークコイルに関する対策が要望されていた。

このような要望を鑑みて本発明者は、給電機能を奏するブラシスプリング１０と支持ピン９との関係がチョークコイルの構成と近似する点に着目した。
即ち、周知のようにチョークコイルは、フェライト製の磁性体からなるフェライトコアにブラシへの給電経路（配線）の一部を巻回してなり、コミテータとブラシとの摺接により生じた火花に起因するノイズを除去する部品である。本実施形態のブラシスプリング１０の巻回部１０ａは給電経路の一部に相当し、この巻回部１０ａに対する支持ピン９の位置関係は、一般的なチョークコイルにおける給電経路に対するフェライトコアの位置関係と同様のものになる。そこで、支持ピン９にフェライトコアの機能を付与すれば、フェライトコアとブラシスプリング１０の巻回部１０ａとの協調によりチョークコイルとして成立させることができる。

以上の知見の下に、本実施形態ではホルダベース４上に立設した各支持ピン９にフェライトコア１１を埋設しており、その構成を以下に説明する。
図１３は支持ピン９に対するフェライトコア１１の埋設状態を示す図３のXIII-XIII線断面図である。

ホルダベース４の各支持ピン９の内部には、長手方向に延びるように断面円形状をなす収容孔１２が形成され、各収容孔１２はホルダベース４のリア側に開口している。この開口部から収容孔１２内には円柱状のフェライトコア１１が挿入され、開口部が変形されることにより収容孔１２の内周側にはみ出した離脱防止部１３が形成されている。なお、開口部の変形はどのような加工によるものでもよく、例えば、合成樹脂製の収容孔１２の開口部を局所的に加熱して熱変形させてもよいし、開口部を加圧して変形させてもよい。何れにしても収容孔１２の開口部を変形させるだけのため、極めて容易に離脱防止部１３を形成することができる。
但し、離脱防止部１３はこれに限るものではなく、例えば収容孔１２の開口部に合成樹脂材料を充填して完全に閉塞してもよく、この場合には充填された合成樹脂材料が離脱防止部１３として機能する。

離脱防止部１３は収容孔１２の開口部の一部を塞いで内部のフェライトコア１１の一側に接触し、これによりフェライトコア１１がガタツキなく収容孔１２内に配設されて外部への脱落を防止されている。このようにしてフェライトコア１１が支持ピン９に埋設され、フェライトコア１１を取り囲むようにブラシスプリング１０の巻回部１０ａが配置されている。
例えば、磁性体であるフェライトコア１１を収容孔１２内に圧入すると外力を受けて割れる場合があるが、離脱防止部１３によりガタツキ防止されるため収容孔１２の内径とフェライトコア１１の外径とを隙間嵌めに設定でき、これにより圧入に起因するフェライトコア１１の破損を防止することができる。

一方、ブラシスプリング１０はピアノ線を素材として製作されており、これによりブラシ６の付勢に必要な高い弾性が付与されている。また、ブラシスプリング１０の表面には所定厚みで銅メッキが施されて良好な通電性が付与され、さらに通電性を高めるために、通常のブラシスプリング１０に比較して線径を増加（例えば、0.3mmから0.7mmに増加）させて銅メッキ層の断面積を拡大している。但し、フェライトコア１１に関する最適な設定はモータ１の仕様等に応じて相違するため、これに限るもではなく任意に変更可能である。

さらにブラシスプリング１０の巻回部１０ａでは、隣り合う線材が全て離間している。モータ１の使用過程でブラシ６の摩耗が進行すると、その基端と共にブラシスプリング１０のリア側の端部が次第にコミテータ５側に位置変位し、巻回部１０ａでの線材の位置関係が変化する。しかしブラシ６の新品時から寿命末期までの如何なるときでも、隣り合う線材が常に離間状態に保たれるように巻回部１０ａの形状が設定されている。

次に、以上のように構成されたブラシホルダ装置３を搭載したモータ１の作動状態について説明する。
組付対象となる装置にモータ１が固定され、その各外部端子７ａには電源ケーブルが接続される。モータ１を作動させるべく電源ケーブルを経て外部端子７ａに直流電力が供給されると、直流電力は端子金具７からブラシスプリング１０を経てブラシ６に供給される。ブラシスプリング１０からの付勢を受けてブラシ６の先端が常にコミテータ５の外周面に当接しているため、直流電力はブラシ６からコミテータ５に供給されてアーマチャの巻線を通電させ、ステータとの間に発生した磁界によりロータと共に出力軸１ａが回転する。

このようにしてブラシスプリング１０によるブラシ６の付勢機能が奏されると共に、同じくブラシスプリング１０によるブラシ６への給電機能が奏される。結果として一般的なブラシホルダ装置がブラシへの給電のために備えるピッグテールを省略可能となり、部品点数の削減や構造の簡素化等に貢献する。

ここで、ブラシ６を付勢するためにブラシスプリング１０は、一般的な捩りばね式のブラシスプリングと同様に、その端部をバネ受け端子７ｂやブラシ６の基端に当接させる構造を採らざるを得ない。ブラシ６の摩耗進行に伴ってブラシ６とブラシスプリング１０との位置関係やブラシスプリング１０の形状等が変化するが、それらの変化を許容しつつ常にブラシ６を付勢する必要があるためである。よって、一般的なピッグテールのように端部を端子金具７やブラシ６にハンダ付けできないが、本実施形態では、以下の要因により当接箇所での接触不良が防止される。

まず、ブラシスプリング１０の端部をＵ字状に折り返して、先行当接部１０ｅ及び後続当接部１０ｃの２つの領域をそれぞれバネ受け端子７ｂやブラシ６の基端に当接させている。何らかの要因により一方の当接部に接触不良が発生しても他方の当接部によりブラシ６への給電が継続されるため、給電不良の可能性を半減させることができる。

しかも、無負荷状態において後続当接部１０ｃよりも先行当接部１０ｅを当接対象に接近させるように、ブラシスプリング１０の端部形状を設定している。このため、先行当接部１０ｅと後続当接部１０ｃとが略等しい付勢力を受けて当接対象に当接する。双方の付勢力に偏りが生じている場合には、付勢力が弱い側の当接部で接触不良が発生し易くなるが、このような状況を回避できる。結果として、限りあるブラシスプリング１０の付勢力を当接対象への当接のために有効利用でき、これにより接触不良を一層防止してモータ１の信頼性を向上することができる。

一方、チョークコイルによるノイズ除去は、巻回された配線に生じた磁界をフェライトコアに集めて磁気損失により熱に変換・消費する原理に基づくものであり、そのためには巻回された隣り合う配線が離間していることが必須となる。本実施形態のブラシスプリング１０に当てはめると、巻回部１０ａで隣り合う線材を離間させることが必須条件になるが、上記したようにブラシ６の摩耗に関わらず、巻回部１０ａで隣り合う線材が常に離間状態に保たれているため、チョークコイルとしての機能を確実に果たすことができる。

そして、チョークコイルを構成するブラシスプリング１０（詳しくは、その巻回部１０ａ）は、ブラシ６の付勢のためにホルダベース４上に元々存在していた部品であり、同じくチョークコイルを構成するフェライトコア１１は、ブラシスプリング１０の支持のためにホルダベース４上に元々立設されていた支持ピン９に埋設される。結果としてホルダベース４上に新たなスペースを確保することなく、チョークコイルによるノイズ除去機能を実現できる。よって、上記したピッグテールの省略と相俟って、特許文献１の技術に比較してさらなる部品点数の削減及び構造の簡素化を達成することができる。

また、部品点数の削減や構造の簡素化は、ホルダベース４上での部品レイアウトの自由度が高められることを意味し、これにより本実施形態では、出力軸１ａを中心とした点対称に一対のブラシ６を配置したレイアウトが可能となっている。このようなブラシ６の配置に伴って必然的に各支持ピン９も点対称で対置され、各支持ピン９に埋設されたフェライトコア１１が互いに最も離間して配置されることになる。

上記のような原理によりノイズ除去機能を得るには、フェライトコア１１同士の相互干渉を抑制する必要があり、そのためには可能な限り離間させることが望ましい。このような条件が満足されることで各フェライトコア１１が本来の役割を果たし、十分なノイズ除去機能を達成することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、一対のブラシ６を出力軸１ａを中心とした点対称で配置したブラシホルダ装置３に具体化したが、その仕様はこれに限るものではなく、例えばブラシ６の数を変更して点対称で４つのブラシ６を配置してもよい。また図１４に示すように、一対のブラシ６を約90°を隔てた位置に配置すると共に、ブラシスプリング１０を支持する一対の支持ピン９を隣接して配置してもよい。この場合には支持ピン９に埋設されたフェライトコア１１も隣接するため、相互干渉の点では若干不利になるものの問題なく実施できる。なお、この別例により得られる各種作用効果は実施形態と相違ないため、重複する説明は省略する。

また上記実施形態では、ブラシスプリング１０の端部をＵ字状に折り返して先行当接部１０ｅ及び後続当接部１０ｃを形成し、それぞれ弾性をもってバネ受け端子７ｂやブラシ６の基端に当接させた。しかし、ブラシスプリング１０の端部形状はこれに限るものではなく、例えば図１５に示すようにアーム部１０ｂの先端側を湾曲形成して、バネ受け端子７ｂやブラシ６の基端に向けて螺旋状をなす当接部２１を設けてもよい。この場合には当接部２１全体が撓んで付勢力を発揮するため、その先端をより確実にバネ受け端子７ｂやブラシ６の基端に当接させることができる。

１ ＤＣモータ
１ａ 出力軸
４ ホルダベース
４ｇ サポート壁
５ コミテータ
６ ブラシ
７ａ 外部端子
７ｂ バネ受け端子
７ｃ 連結部
８ ブラシホルダ
９ 支持ピン
１０ ブラシスプリング
１０ａ 巻回部
１０ｅ 先行当接部
１０ｃ 後続当接部
１１ フェライトコア
１２ 収容孔
１３ 離脱防止部

Claims (9)

1. 回転可能な出力軸上に固定されたコミテータに対して接離方向にブラシをそれぞれ案内する複数のブラシホルダ、及び外部から直流電力が供給される複数のバネ受け端子が設けられた樹脂製のホルダベースと、
   前記ホルダベース上で前記各ブラシに対応して立設された複数の支持ピンと、
   線材により製作されて通電性を有し、隣り合う線材を離間させた状態で前記各支持ピンにそれぞれ巻回されると共に、巻回部から延設された一端を前記バネ受け端子に弾性をもって当接させ、他端を前記ブラシの基端に弾性をもって当接させて前記コミテータ側に付勢する複数のブラシスプリングと、
   前記各支持ピンに埋設されて、前記ブラシスプリングの巻回部と協調してチョークコイルとして機能するフェライトコアと
   を備えたことを特徴とするブラシホルダ装置。
2. 前記各支持ピンに形成された収容孔内にそれぞれ前記フェライトコアが挿入され、前記収容孔の開口部の少なくとも一部が離脱防止部により塞がれている
   ことを特徴とする請求項１に記載のブラシホルダ装置。
3. 前記離脱防止部は、樹脂製の前記収容孔の開口部を変形させることにより形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のブラシホルダ装置。
4. 前記各ブラシスプリングの一端及び他端がそれぞれＵ字状に折り返されて、先端側の先行当接部及び前記巻回部側の後続当接部が形成され、前記先行当接部及び後続当接部の２つの領域が前記バネ受け端子または前記ブラシの基端に当接されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のブラシホルダ装置。
5. 無負荷状態において前記各ブラシスプリングの一端及び他端は、前記後続当接部よりも前記先行当接部を前記バネ受け端子または前記ブラシの基端に接近させた形状とされている
   ことを特徴とする請求項４に記載のブラシホルダ装置。
6. 前記ホルダベース上において、前記出力軸を中心とした点対称で一対の前記ブラシが配置されると共に、各ブラシの近接位置に前記支持ピンがそれぞれ立設されている
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のブラシホルダ装置。
7. 前記各バネ受け端子がそれぞれ連結部を介して外部端子に一体的に連結され、前記外部端子に接続された電源ケーブルから供給される直流電力が前記連結部を経て前記バネ受け端子に流される
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のブラシホルダ装置。
8. 前記ホルダベース上に前記各バネ受け端子に対応してそれぞれサポート壁が立設され、各サポート壁が前記ブラシスプリングの反付勢方向からそれぞれ前記バネ受け端子に重ねられている
   ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のブラシホルダ装置。
9. 請求項１乃至８の何れかに記載のブラシホルダ装置を搭載したＤＣモータ。

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