JP3545048B2 - 電流遮断機付モータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、負荷が大きくなった際にアーマチュアに対する供給電流を遮断するのに利用される電流遮断機を内蔵した電流遮断機付モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、負荷が大きくなったらアーマチュアに対する供給電流を遮断する電流遮断機を内蔵した電流遮断機付モータとしては、バイメタル式の電流遮断機を樹脂製のホルダベースに設けた孔を介して金属製のギヤケーシング内に密閉状に収容しているものが知られている。この電流遮断機は一方の端子がアーマチュアの整流子に圧接される２個のブラシのうちの一方に電気的に接続され、他方の端子が外部回路に接続され、２個のブラシのうちの他方は外部回路に接続されているため、外部回路より電流が供給されると、電流は電流遮断機を通して一方のブラシから整流子に流れ、整流子からアーマチュアコイルを通って他方のブラシに流れることによって負荷に結合されるアーマチュアを回転させる。
【０００３】
アーマチュアは回転中に負荷が極端に大きくなると回転数も下がり、一方のブラシから整流子に流れる電流も急激に大きくなって整流子および両ブラシが発熱するため、発熱によって電流遮断機に備えた感熱素子が熱変形し、一方の端子および他方の端子間を遮断して整流子に対する電流供給を停止することによりアーマチュアが過大電流の通過によって焼損しないようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の電流遮断機付モータでは、電流遮断機がホルダベースに設けた孔を介してギヤケーシング内に密閉状に収容されていることから、電流遮断機は樹脂製のホルダベースを介して整流子およびブラシの熱が間接的に伝わる構造であり、樹脂製のホルダベースは熱伝導率が低いので、アーマチュアに対する負荷が極端に大きくなって電流も急激に大きくなることによって整流子および両ブラシが発熱した際、ホルダベースを介して電流遮断機にまで熱が伝わる時間に遅れが生じないとは言い難く、熱伝導の時間が遅れると、電流遮断を瞬時に行えなくなりうるという問題点があった。
【０００５】
これに加え、電流遮断機はホルダベースに設けた孔を介してギヤケーシング内に密閉状に収容されており、電流遮断機が接触しているギヤケーシングは金属製のために放熱性が良く、負荷が極端に大きくなって電流も急激に大きくなることによって整流子および両ブラシが発熱しても、電流遮断機の感熱素子が熱変形するまでの時間に遅れが生じ電流遮断を瞬時に行えなくなりうるという問題点があった。
【０００６】
【発明の目的】
この発明に係わる電流遮断機付モータは、大きな負荷変動があった際に、瞬時のうちに確実にアーマチュアに対する供給電流の遮断を行える電流遮断機付モータを提供することを目的としている。
【０００７】
【発明の構成】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係わる電流遮断機付モータは、ヨークと、このヨークの内側に固定されたマグネットと、このマグネットの内周側に回転可能に配置され、且つ整流子を備えたアーマチュアと、このアーマチュアの整流子に圧接される複数個のブラシと、このブラシを整流子の外側に保持するため該複数個のブラシを先端側に装着した各ブラシホルダの基端側をそれぞれ各ターミナルを介して固定した樹脂性のホルダベースと、ブラシと外部回路とのあいだに電気的に接続され、整流子およびブラシの近傍で且つ該整流子およびブラシに対して無蓋状態でホルダベース上に配置された電流遮断機とをそなえている電流遮断機付モータであって、前記電流遮断機は、感熱素子と、この感熱素子の可動側に接続された第１の端子と、この感熱素子の固定側に接続された第２の端子から構成され、前記ホルダベースには、中央に整流子挿通孔を設けたホルダベース本体と、このホルダベース本体に形成され前記整流子挿通孔に連通するとともに前記整流子およびブラシ側が開口した電流遮断機収容凹部と、前記電流遮断機収容凹部の外側において前記ホルダベース本体の上面から突出した立上がり板と、この立上がり板の先端から前記整流子挿通孔の中心に向けてホルダベース本体の上面に略平行に突出した端子取付け用板とが備えられ、前記電流遮断機の感熱素子を前記電流遮断機収容凹部内に収容するとともに、該電流遮断機の第１の端子と第２の端子をそれ ぞれ前記端子取付け用板に固定し、前記感熱素子を前記ホルダベース本体に非接触で配置したことを特徴としている。
【０００９】
【発明の作用】
この発明の請求項１に係わる電流遮断機付モータにおいて、電流遮断機の感熱素子は、整流子挿通孔に連通するとともに整流子およびブラシ側が開口した電流遮断機収容凹部内に収容され、ホルダベース本体に非接触で配置されている。それ故、電流遮断機の感熱素子は、アーマチュアが定常状態で回転している際、アーマチュアの回転にともなって発生した気流を直接受けて強制的に冷却され、アマチュアにかかる負荷が増大して整流子および各ブラシが発熱した際には、この発生した熱を直接受けるため、熱損失の影響を受けにくく、瞬時に熱変形して回路を遮断する。
【００１０】
【実施例】
図１ないし図４にはこの発明に係わる電流遮断機付モータの実施例が示されている。
【００１１】
図示する電流遮断機付モータ１は、主として、ヨーク２、マグネット３、アーマチュア４、第１、第２、第３ブラシ５、６、７、第１、第２、第３ブラシホルダ８、９、１０、第１、第２、第３、第４ターミナル１１、１２、１３、１４、ホルダベース１５、電流遮断機１６、減速機構１７、出力軸１８、ギヤケーシング１９、ギヤケーシングカバー２０とから構成されている。
【００１２】
ヨーク２は、円筒形状に形成された筒部２ａと、筒部２ａの内側を塞ぐように筒部２ａの一端側に固定されたエンド２ｂとからなり、筒部２ａの他端側がギヤケーシング１９の一端側にビス２１をねじ込むことによって固定されている。また、ヨーク２の円筒部２ａの内周面には半円筒形状の２個のマグネット３が夫々取付けられており、マグネット３、３の内周側にアーマチュア４が配置されている。エンド２ｂの中央にはヨーク側軸受２２が配置されているため、アーマチュアシャフト４ａの一端側が回転可能に支持されている。アーマチュアシャフト４ａの他端側はギヤケーシング１９に装着されたギヤケーシング側軸受２３によって回転可能に支持されている。
【００１３】
アーマチュア４には、マグネット３、３に対応した部分のアーマチュアシャフト４ａにアーマチュアコア４ｂが固定されており、このアーマチュアコア４ｂにアーマチュアコイル４ｃが巻回されている。アーマチュアコイル４ｃは、予め定められたスロット数に対応してアーマチュアコア４ｂに巻回されており、アーマチュアコア４ｂの近傍のアーマチュアシャフト４ａに固定した整流子４ｄに設けられた複数個の整流子片４ｄ１に夫々電気的に接続されている。整流子４ｄの外側にはホルダベース１５が配置されている。
【００１４】
ヨーク２の筒部２ａが固定されているギヤケーシング１９はアルミニウム合金ダイカスト（ＡＤＣ）製であって、凹状をなす減速機構収容部１９ａが形成されており、この減速機構収容部１９ａはギヤケーシングカバー２０によって密封されている。
【００１５】
減速機構収容部１９ａの内部にはアーマチュアシャフト４ａが延出しており、この延出部分に減速機構１７の一部を構成するウオーム１７ａ、１７ｂが形成されている。ウオーム１７ａ、１７ｂには減速機構１７の他の一部を構成する中間ギヤ１７ｃ、１７ｄが噛合っており、中間ギヤ１７ｃ、１７ｄはウオームホイール１７ｅに噛合っている。中間ギヤ１７ｃ、１７ｄおよびウオームホイール１７ｅはギヤケーシング１９に回転可能に支持されており、ウオームホイール１７ｅは同心円上に出力軸１８を取付けているため、出力軸１８はアーマチュアシャフト４ａの回転力によりウオーム１７ａ、１７ｂと中間ギヤ１７ｃ、１７ｄとウオームホイール１７ｅとによって減速されて回転する。出力軸１８は図示しないリンクを介してワイパに連結される。
【００１６】
整流子４ｄの外側に配置されたホルダベース１５は樹脂を素材として成形されており、図３に示すように、円環状をなすホルダベース本体１５ａの中央に整流子挿通孔１５ａ１が形成されている。
【００１７】
ホルダベース本体１５ａの上面１５ａ２には、第１ターミナル１１、第２ターミナル１２、第３ターミナル１３、第４ターミナル１４がホルダベース本体１５ａの周方向に並べて夫々圧入固定されている。
【００１８】
第１ターミナル１１の一端側は第１ブラシホルダ８の基端側が固定され、この第１ターミナル１１の他端側は電流遮断機１６に備えられた第１の端子１６ａに電気的に接続されている。第１ターミナル１１に固定された第１ブラシホルダ８の先端側には第１ブラシ５が装着されているため、第１ブラシホルダ８によって第１ブラシ５は整流子挿通孔１５ａ１の中心に向けて付勢されて整流子４ｄの各整流子片４ｄ１に圧接される。
【００１９】
第２ターミナル１２の一端側は電流遮断機１６に備えられた第２の端子１６ｂに電気的に接続され、この第２ターミナル１２の他端側はホルダベース本体１５ａに貫通状に形成された外部回路接続用孔１５ａ３内に挿入されている。第２ターミナル１２の他端側はギヤケーシングカバー２０上のコネクタ２９において外部回路３０に電気的に接続されるため、第２ターミナル１２は電流遮断機１６の第２の端子１６ｂと、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃと、電流遮断機１６の第１の端子１６ａと、第１ターミナル１１と、第１ブラシホルダ８と、第１ブラシ５とを通る導通経路を形成している。
【００２０】
第３ターミナル１３は第２ブラシホルダ９の基端側が固定されているとともにホルダベース本体１５ａの外部回路接続用孔１５ａ３を通ってコネクタ２９において外部回路３０に電気的に接続されている。第３ターミナル１３に固定された第２ブラシホルダ９の先端側には第２ブラシ６が装着されているため、第２ブラシホルダ９によって第２ブラシ６は整流子挿通孔１５ａ１の中心に向けて付勢されて整流子４ｄの各整流子片４ｄ１に圧接される。第３ターミナル１３は第２ブラシホルダ９と第２ブラシ６とを通る導通経路を形成している。
【００２１】
第４ターミナル１４の一端側はホルダベース本体１５ａの外部回路接続用孔１５ａ３を通ってコネクタ２９において外部回路３０に電気的に接続され、この第４ターミナル１４の他端側は第３ブラシホルダ１０の基端側が固定されている。第４ターミナル１４に固定された第３ブラシホルダ１０の先端側には第３ブラシ７が装着されているため、第３ブラシホルダ１０によって第３ブラシ７は整流子挿通孔１５ａ１の中心に向けて付勢されて整流子４ｄの各整流子片４ｄ１に圧接される。第４ターミナル１４は第３ブラシホルダ１０と第３ブラシ７とを通る導通経路を形成している。
【００２２】
ホルダベース本体１５ａには、整流子挿通孔１５ａ１の一部に連通した電流遮断機収容凹部１５ａ４が形成されている。電流遮断機収容凹部１５ａ４は、整流子挿通孔１５ａ１に連通するとともに整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７側が開口した矩形の凹状をなすものとして形成されており、幅寸法は電流遮断機１６の幅寸法よりも大きく定められている。
【００２３】
電流遮断機収容凹部１５ａ４の外側には、図３に示すように、ホルダベース本体１５ａの上面１５ａ２から上方に向けて突出した立上がり板１５ａ５が形成されているとともに立上がり板１５ａ５の先端から整流子挿通孔１５ａ１の中心に向けてホルダベース本体１５ａの上面１５ａ２に略平行に突出した端子取付け用板１５ａ６が形成されている。
【００２４】
電流遮断機１６は、外形寸法が電流遮断機収容凹部１５ａ４の大きさよりも小さく定められており、第１の端子１６ａに感熱素子１６ｃの可動側が電気的に接続され、第２の端子１６ｂに感熱素子１６ｃの固定側が電気的に接続されている。
【００２５】
電流遮断機１６は、感熱素子１６ｃが電流遮断機収容凹部１５ａ４内に配置され、第１、第２の端子１６ａ、１６ｂが端子取付け用板１５ａ６にそれぞれ固定さ れているとともに該端子取付け用板１５ａ６の上側まで突出させてあり、端子取付け用板１５ａ６の上側で、突出部分の第１端子１６ａに第１ターミナル１１が電気的に接続され、突出部分の第２の端子１６ｂに第２ターミナル１２が電気的に接続されている。
【００２６】
また、電流遮断機１６は、整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７に対して無蓋状態でホルダベース１５上に配置され、整流子挿通孔１５ａ１に連通するとともに整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７側が開口した電流遮断機収容凹部１５ａ４内に電流遮断機１６の感熱素子１６ｃが配置される。この感熱素子１６ｃはホルダベース本体１５ａに非接触状態で配置されている。
【００２７】
そして、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃは、ホルダベース本体１５ａに非接触でアーマチュア４の外周の外側に無蓋状態で配置されているため、アマチュア４にかかる負荷が増大して整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７が発熱した際には、この発生した熱を該感熱素子が直接受けるため、熱損失の影響を受けにくい。
【００２８】
電流遮断機１６は第１の端子１６ａから感熱素子１６ｃの可動側と感熱素子１６ｃの固定側を通って第２の端子１６ｂに流れる電流値が定常値である際、アーマチュア４の回転にともなって発生した気流を直接受けるため強制的に冷却される。これに反して、第１の端子１６ａから感熱素子１６ｃの可動側と感熱素子１６ｃの固定側を通って第２の端子１６ｂに流れる電流値が急激に大きな値となると、アーマチュア４の整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７も接触抵抗によって発熱するため、感熱素子１６ｃは整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７が発生した熱により発熱して熱変形し、可動側が固定側から離間することによって第１の端子１６ａを第２の端子１６ｂから遮断状態として外部回路３０を遮断する。電流遮断機１６は感熱素子１６ｃの可動側が固定側から離間している状態で冷却されると、感熱素子１６ｃが戻り変形して第１の端子１６ａを第２の端子１６ｂに接続して外部回路３０を遮断状態から導通状態に復帰させる。
【００２９】
ここで、図４に示すように、アーマチュア４が定常状態で回転している際、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃは、回転しているアーマチュア４が発生する気流を直接受けて強制的に冷却されており、アーマチュア４にかかっている負荷が極端に増大して回転を拘束され、整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７が発熱した際、樹脂製のホルダベース１５を介さずに、しかも、ギヤケーシング１９による熱損失の影響も受けずに、整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７の熱を電流遮断機収容凹部１５ａ４内で直接受けるので、感熱素子１６ｃは、図中に仮想線で表した場合の時間ｔ0 よりも短い時間ｔ1 の間に熱変形して瞬時のうちに回路を遮断する。外部回路３０が遮断されることによってアーマチュア４に対する電流供給は中止されるため、アーマチュア４は回転を停止し、感熱素子１６ｃは自然冷却されて戻り変形するので、外部回路３０を導通状態に復帰させてアーマチュア４の回転を許容する。この状態で、アーマチュア４にかかっている負荷が増大したままで回転を拘束されていて、整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７が再度発熱すると、感熱素子１６ｃは樹脂製のホルダベース１５を介さずに、しかも、ギヤケーシング１９による熱損失の影響も受けずに、整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７の熱を電流遮断機収容凹部１５ａ４内で直接受けて短い時間で熱変形して回路を遮断し、負荷が取り除かれるまでの間は、これを繰り返してアーマチュア４に大電流を流さないようにしている。
【００３０】
このような構造をなす電流遮断機付モータ１は、ホルダベース１５の外部回路接続用孔１５ａ３を通して電流遮断機付モータ１の外側で第２ターミナル１２、第３ターミナル１３、第４ターミナル１４に外部回路３０を接続する。外部回路３０は図示しないワイパスイッチを介して電源に電気的に接続されているため、ワイパスイッチが低速モードに切換えられると、第２ターミナル１２から第４ターミナル１４に通電経路が形成されて電流が供給される。
【００３１】
ワイパスイッチが低速モードに切換えられることによって供給された電流は第２ターミナル１２から電流遮断機１６の第２の端子１６ｂと、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃと、電流遮断機１６の第１の端子１６ａと、第１ブラシホルダ８と、第１ブラシ５と、第１ブラシ５が圧接している一つの整流子片４ｄ１、この整流子片４ｄ１が電気的に接続されているアーマチュアコイル４ｃ、アーマチュアコイル４ｃに電気的に接続されているとともに第２ブラシ６に圧接しているもう一つの整流子片４ｄ１、第２ブラシ６、第２ブラシホルダ９、第３ターミナル１３を通って流れるため、アーマチュアコイル４ｃが励磁され、アーマチュアコイル４ｃが励磁されることによって発生した磁力とヨーク２内のマグネット３によって発生している磁力とによるフレミングの左手の法則によりアーマチュア４が低速モードに対応した低速で回転する。
【００３２】
アーマチュア４が低速で回転することによって、出力軸１８も低速で回転するため、リンクを介してワイパを低速作動させる。
【００３３】
ワイパを低速作動させている際、ワイパに対する負荷が大きくなければ、マーマチュア４はアーマチュアコイル４ｃに定常値の電流が流れて低速で回転するため、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃはアーマチュア４の回転によって発生する気流を直接受けて強制的に冷却される。
【００３４】
そこで、多量の降雪などによりワイパに対する負荷が極端に大きくなっている際に、ワイパを低速モードに切換えると、出力軸１８が回転を拘束されているため、アーマチュア４も回転を拘束され、供給電流に対する接触抵抗が過大となって整流子４ｄおよび第１ブラシ５、第２ブラシ６が発熱するので、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃは、整流子４ｄおよび第１ブラシ５、第２ブラシ６の熱を直接受けて熱変形し、可動側が固定側から離間することによって第１の端子１６ａを第２の端子１６ｂから遮断状態として第１の端子１６ａおよび第２の端子１６ｂに接続されている外部回路３０を遮断する。
【００３５】
外部回路３０の遮断により電流供給が停止されることによってアーマチュア４は回転せずに、ワイパを作動させない。
【００３６】
アーマチュア４に対する電流供給が停止されると、整流子４ｄおよび第１ブラシ５、第２ブラシ６は自然冷却されて感熱素子１６ｃは戻り変形し、第１の端子１６ａおよび第２の端子１６ｂは接続状態に復帰される。
【００３７】
また、ワイパの負荷が過大でないときに、ワイパスイッチが高速モードに切換えられると、第２ターミナル１２から第３ターミナル１３に通電経路が形成されて電流が供給される。
【００３８】
ワイパスイッチが高速モードに切換えられることによって供給された電流は第２ターミナル１２から電流遮断機１６の第２の端子１６ｂと、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃと、電流遮断機１６の第１の端子１６ａと、第１ブラシホルダ８と、第１ブラシ５と、第１ブラシ５が圧接している一つの整流子片４ｄ１、この整流子片４ｄ１が電気的に接続されているアーマチュアコイル４ｃ、アーマチュアコイル４ｃに電気的に接続されているとともに第３ブラシ７に圧接しているもう一つの整流子片４ｄ１、第３ブラシ７、第３ブラシホルダ１０、第４ターミナル１４を通って流れるため、アーマチュアコイル４ｃが励磁され、アーマチュアコイル４ｃが励磁されることによって発生した磁力とヨーク２内のマグネット３によって発生している磁力とによるフレミングの左手の法則によりアーマチュア４が高速モードに対応した高速で回転し、出力軸１８も高速で回転するため、リンクを介してワイパを高速作動させる。
【００３９】
ワイパを高速作動させている際に、ワイパに対する負荷が大きくなければ、マーマチュア４はアーマチュアコイル４ｃに定常値の電流が流れて高速で回転するため、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃはアーマチュア４の回転によって発生する気流を直接受けて強制的に冷却される。
【００４０】
そして、多量の降雪などによりワイパに対する負荷が極端に大きくなっているときに、ワイパスイッチが高速モードに切換えられると、出力軸１８が回転を拘束されているため、上記と同様にして、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃは、整流子４ｄおよび第１ブラシ５、第３ブラシ７の熱を直接受けて熱変形して可動側が固定側から離間することによって第１の端子１６ａを第２の端子１６ｂから遮断状態として第１の端子１６ａおよび第２の端子１６ｂに接続されている外部回路３０を遮断し、外部回路３０を遮断することによって電流供給を停止してアーマチュア４を回転させない。アーマチュア４に対する電流供給が停止されると、整流子４ｄおよび第１ブラシ５、第３ブラシ７は自然冷却されて電流遮断機１６の感熱素子１６ｃは戻り変形して第１の端子１６ａおよび第２の端子１６ｂは接続状態に復帰されるものとなる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明の請求項１に係わる電流遮断機付モータによれば、整流子およびブラシの近傍であって該整流子およびブラシに対して無蓋状態の電流遮断機を樹脂性のホルダベース上に配置し、このホルダベースの中央に整流子挿通孔を設けたホルダーベース本体に、該整流子挿通孔に連通するとともに整流子およびブラシ側が開口した電流遮断機収容凹部を形成し、この電流遮断機収容凹部の外側においてホルダーベース本体の上面から突出した立上がり板の先端から整流子挿通孔の中心に向けて該ホルダーベース本体の上面に略平行に突出した端子取付け用板を形成し、電流遮断機の感熱素子を電流遮断機収容凹部内に収容するとともに、該電流遮断機の第１の端子と第２の端子をそれぞれ端子取付け用板に固定し、感熱素子をホルダーベース本体に非接触で配置しているため、アーマチュアが定常状態で回転している際にアーマチュアの回転にともなって発生した気流を電流遮断機に直接伝えて強制的に冷却し、アーマチュアが非定常状態となった際にアーマチュアが発生した熱を電流遮断機に直接的に伝えるので、該感熱素子が熱損失の影響を受けにくく、大きな負荷変動があった際に瞬時のうちに確実にアーマチュアに対する供給電流の遮断を行うことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる電流手段機付モータの実施例の縦断正面図である。
【図２】図１に示した電流遮断機付モータにおいてのホルダベースまわりの縦断側面図である。
【図３】図１に示した電流遮断機付モータにおいてのホルダベースまわり外観斜視図である。
【図４】図１に示した電流遮断機付モータの電流遮断特性図である。
【符号の説明】
１ 電流遮断機付モータ
２ ヨーク
３ マグネット
４ アーマチュア
４ａ アーマチュアシャフト
４ｄ 整流子
５ ブラシ
６ ブラシ
７ ブラシ
１５ ホルダベース
１５ａ ホルダベース本体
１５ａ１ 整流子挿通孔
１５ａ２ 上面
１５ａ４ 電流遮断機収容凹部
１５ａ５ 立上がり板
１５ａ６ 端子取付け用板
１６ 電流遮断機
１６ａ 第１の端子
１６ｂ 第２の端子
１６ｃ 感熱素子
３０ 外部回路
【産業上の利用分野】
この発明は、負荷が大きくなった際にアーマチュアに対する供給電流を遮断するのに利用される電流遮断機を内蔵した電流遮断機付モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、負荷が大きくなったらアーマチュアに対する供給電流を遮断する電流遮断機を内蔵した電流遮断機付モータとしては、バイメタル式の電流遮断機を樹脂製のホルダベースに設けた孔を介して金属製のギヤケーシング内に密閉状に収容しているものが知られている。この電流遮断機は一方の端子がアーマチュアの整流子に圧接される２個のブラシのうちの一方に電気的に接続され、他方の端子が外部回路に接続され、２個のブラシのうちの他方は外部回路に接続されているため、外部回路より電流が供給されると、電流は電流遮断機を通して一方のブラシから整流子に流れ、整流子からアーマチュアコイルを通って他方のブラシに流れることによって負荷に結合されるアーマチュアを回転させる。
【０００３】
アーマチュアは回転中に負荷が極端に大きくなると回転数も下がり、一方のブラシから整流子に流れる電流も急激に大きくなって整流子および両ブラシが発熱するため、発熱によって電流遮断機に備えた感熱素子が熱変形し、一方の端子および他方の端子間を遮断して整流子に対する電流供給を停止することによりアーマチュアが過大電流の通過によって焼損しないようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の電流遮断機付モータでは、電流遮断機がホルダベースに設けた孔を介してギヤケーシング内に密閉状に収容されていることから、電流遮断機は樹脂製のホルダベースを介して整流子およびブラシの熱が間接的に伝わる構造であり、樹脂製のホルダベースは熱伝導率が低いので、アーマチュアに対する負荷が極端に大きくなって電流も急激に大きくなることによって整流子および両ブラシが発熱した際、ホルダベースを介して電流遮断機にまで熱が伝わる時間に遅れが生じないとは言い難く、熱伝導の時間が遅れると、電流遮断を瞬時に行えなくなりうるという問題点があった。
【０００５】
これに加え、電流遮断機はホルダベースに設けた孔を介してギヤケーシング内に密閉状に収容されており、電流遮断機が接触しているギヤケーシングは金属製のために放熱性が良く、負荷が極端に大きくなって電流も急激に大きくなることによって整流子および両ブラシが発熱しても、電流遮断機の感熱素子が熱変形するまでの時間に遅れが生じ電流遮断を瞬時に行えなくなりうるという問題点があった。
【０００６】
【発明の目的】
この発明に係わる電流遮断機付モータは、大きな負荷変動があった際に、瞬時のうちに確実にアーマチュアに対する供給電流の遮断を行える電流遮断機付モータを提供することを目的としている。
【０００７】
【発明の構成】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係わる電流遮断機付モータは、ヨークと、このヨークの内側に固定されたマグネットと、このマグネットの内周側に回転可能に配置され、且つ整流子を備えたアーマチュアと、このアーマチュアの整流子に圧接される複数個のブラシと、このブラシを整流子の外側に保持するため該複数個のブラシを先端側に装着した各ブラシホルダの基端側をそれぞれ各ターミナルを介して固定した樹脂性のホルダベースと、ブラシと外部回路とのあいだに電気的に接続され、整流子およびブラシの近傍で且つ該整流子およびブラシに対して無蓋状態でホルダベース上に配置された電流遮断機とをそなえている電流遮断機付モータであって、前記電流遮断機は、感熱素子と、この感熱素子の可動側に接続された第１の端子と、この感熱素子の固定側に接続された第２の端子から構成され、前記ホルダベースには、中央に整流子挿通孔を設けたホルダベース本体と、このホルダベース本体に形成され前記整流子挿通孔に連通するとともに前記整流子およびブラシ側が開口した電流遮断機収容凹部と、前記電流遮断機収容凹部の外側において前記ホルダベース本体の上面から突出した立上がり板と、この立上がり板の先端から前記整流子挿通孔の中心に向けてホルダベース本体の上面に略平行に突出した端子取付け用板とが備えられ、前記電流遮断機の感熱素子を前記電流遮断機収容凹部内に収容するとともに、該電流遮断機の第１の端子と第２の端子をそれ ぞれ前記端子取付け用板に固定し、前記感熱素子を前記ホルダベース本体に非接触で配置したことを特徴としている。
【０００９】
【発明の作用】
この発明の請求項１に係わる電流遮断機付モータにおいて、電流遮断機の感熱素子は、整流子挿通孔に連通するとともに整流子およびブラシ側が開口した電流遮断機収容凹部内に収容され、ホルダベース本体に非接触で配置されている。それ故、電流遮断機の感熱素子は、アーマチュアが定常状態で回転している際、アーマチュアの回転にともなって発生した気流を直接受けて強制的に冷却され、アマチュアにかかる負荷が増大して整流子および各ブラシが発熱した際には、この発生した熱を直接受けるため、熱損失の影響を受けにくく、瞬時に熱変形して回路を遮断する。
【００１０】
【実施例】
図１ないし図４にはこの発明に係わる電流遮断機付モータの実施例が示されている。
【００１１】
図示する電流遮断機付モータ１は、主として、ヨーク２、マグネット３、アーマチュア４、第１、第２、第３ブラシ５、６、７、第１、第２、第３ブラシホルダ８、９、１０、第１、第２、第３、第４ターミナル１１、１２、１３、１４、ホルダベース１５、電流遮断機１６、減速機構１７、出力軸１８、ギヤケーシング１９、ギヤケーシングカバー２０とから構成されている。
【００１２】
ヨーク２は、円筒形状に形成された筒部２ａと、筒部２ａの内側を塞ぐように筒部２ａの一端側に固定されたエンド２ｂとからなり、筒部２ａの他端側がギヤケーシング１９の一端側にビス２１をねじ込むことによって固定されている。また、ヨーク２の円筒部２ａの内周面には半円筒形状の２個のマグネット３が夫々取付けられており、マグネット３、３の内周側にアーマチュア４が配置されている。エンド２ｂの中央にはヨーク側軸受２２が配置されているため、アーマチュアシャフト４ａの一端側が回転可能に支持されている。アーマチュアシャフト４ａの他端側はギヤケーシング１９に装着されたギヤケーシング側軸受２３によって回転可能に支持されている。
【００１３】
アーマチュア４には、マグネット３、３に対応した部分のアーマチュアシャフト４ａにアーマチュアコア４ｂが固定されており、このアーマチュアコア４ｂにアーマチュアコイル４ｃが巻回されている。アーマチュアコイル４ｃは、予め定められたスロット数に対応してアーマチュアコア４ｂに巻回されており、アーマチュアコア４ｂの近傍のアーマチュアシャフト４ａに固定した整流子４ｄに設けられた複数個の整流子片４ｄ１に夫々電気的に接続されている。整流子４ｄの外側にはホルダベース１５が配置されている。
【００１４】
ヨーク２の筒部２ａが固定されているギヤケーシング１９はアルミニウム合金ダイカスト（ＡＤＣ）製であって、凹状をなす減速機構収容部１９ａが形成されており、この減速機構収容部１９ａはギヤケーシングカバー２０によって密封されている。
【００１５】
減速機構収容部１９ａの内部にはアーマチュアシャフト４ａが延出しており、この延出部分に減速機構１７の一部を構成するウオーム１７ａ、１７ｂが形成されている。ウオーム１７ａ、１７ｂには減速機構１７の他の一部を構成する中間ギヤ１７ｃ、１７ｄが噛合っており、中間ギヤ１７ｃ、１７ｄはウオームホイール１７ｅに噛合っている。中間ギヤ１７ｃ、１７ｄおよびウオームホイール１７ｅはギヤケーシング１９に回転可能に支持されており、ウオームホイール１７ｅは同心円上に出力軸１８を取付けているため、出力軸１８はアーマチュアシャフト４ａの回転力によりウオーム１７ａ、１７ｂと中間ギヤ１７ｃ、１７ｄとウオームホイール１７ｅとによって減速されて回転する。出力軸１８は図示しないリンクを介してワイパに連結される。
【００１６】
整流子４ｄの外側に配置されたホルダベース１５は樹脂を素材として成形されており、図３に示すように、円環状をなすホルダベース本体１５ａの中央に整流子挿通孔１５ａ１が形成されている。
【００１７】
ホルダベース本体１５ａの上面１５ａ２には、第１ターミナル１１、第２ターミナル１２、第３ターミナル１３、第４ターミナル１４がホルダベース本体１５ａの周方向に並べて夫々圧入固定されている。
【００１８】
第１ターミナル１１の一端側は第１ブラシホルダ８の基端側が固定され、この第１ターミナル１１の他端側は電流遮断機１６に備えられた第１の端子１６ａに電気的に接続されている。第１ターミナル１１に固定された第１ブラシホルダ８の先端側には第１ブラシ５が装着されているため、第１ブラシホルダ８によって第１ブラシ５は整流子挿通孔１５ａ１の中心に向けて付勢されて整流子４ｄの各整流子片４ｄ１に圧接される。
【００１９】
第２ターミナル１２の一端側は電流遮断機１６に備えられた第２の端子１６ｂに電気的に接続され、この第２ターミナル１２の他端側はホルダベース本体１５ａに貫通状に形成された外部回路接続用孔１５ａ３内に挿入されている。第２ターミナル１２の他端側はギヤケーシングカバー２０上のコネクタ２９において外部回路３０に電気的に接続されるため、第２ターミナル１２は電流遮断機１６の第２の端子１６ｂと、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃと、電流遮断機１６の第１の端子１６ａと、第１ターミナル１１と、第１ブラシホルダ８と、第１ブラシ５とを通る導通経路を形成している。
【００２０】
第３ターミナル１３は第２ブラシホルダ９の基端側が固定されているとともにホルダベース本体１５ａの外部回路接続用孔１５ａ３を通ってコネクタ２９において外部回路３０に電気的に接続されている。第３ターミナル１３に固定された第２ブラシホルダ９の先端側には第２ブラシ６が装着されているため、第２ブラシホルダ９によって第２ブラシ６は整流子挿通孔１５ａ１の中心に向けて付勢されて整流子４ｄの各整流子片４ｄ１に圧接される。第３ターミナル１３は第２ブラシホルダ９と第２ブラシ６とを通る導通経路を形成している。
【００２１】
第４ターミナル１４の一端側はホルダベース本体１５ａの外部回路接続用孔１５ａ３を通ってコネクタ２９において外部回路３０に電気的に接続され、この第４ターミナル１４の他端側は第３ブラシホルダ１０の基端側が固定されている。第４ターミナル１４に固定された第３ブラシホルダ１０の先端側には第３ブラシ７が装着されているため、第３ブラシホルダ１０によって第３ブラシ７は整流子挿通孔１５ａ１の中心に向けて付勢されて整流子４ｄの各整流子片４ｄ１に圧接される。第４ターミナル１４は第３ブラシホルダ１０と第３ブラシ７とを通る導通経路を形成している。
【００２２】
ホルダベース本体１５ａには、整流子挿通孔１５ａ１の一部に連通した電流遮断機収容凹部１５ａ４が形成されている。電流遮断機収容凹部１５ａ４は、整流子挿通孔１５ａ１に連通するとともに整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７側が開口した矩形の凹状をなすものとして形成されており、幅寸法は電流遮断機１６の幅寸法よりも大きく定められている。
【００２３】
電流遮断機収容凹部１５ａ４の外側には、図３に示すように、ホルダベース本体１５ａの上面１５ａ２から上方に向けて突出した立上がり板１５ａ５が形成されているとともに立上がり板１５ａ５の先端から整流子挿通孔１５ａ１の中心に向けてホルダベース本体１５ａの上面１５ａ２に略平行に突出した端子取付け用板１５ａ６が形成されている。
【００２４】
電流遮断機１６は、外形寸法が電流遮断機収容凹部１５ａ４の大きさよりも小さく定められており、第１の端子１６ａに感熱素子１６ｃの可動側が電気的に接続され、第２の端子１６ｂに感熱素子１６ｃの固定側が電気的に接続されている。
【００２５】
電流遮断機１６は、感熱素子１６ｃが電流遮断機収容凹部１５ａ４内に配置され、第１、第２の端子１６ａ、１６ｂが端子取付け用板１５ａ６にそれぞれ固定さ れているとともに該端子取付け用板１５ａ６の上側まで突出させてあり、端子取付け用板１５ａ６の上側で、突出部分の第１端子１６ａに第１ターミナル１１が電気的に接続され、突出部分の第２の端子１６ｂに第２ターミナル１２が電気的に接続されている。
【００２６】
また、電流遮断機１６は、整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７に対して無蓋状態でホルダベース１５上に配置され、整流子挿通孔１５ａ１に連通するとともに整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７側が開口した電流遮断機収容凹部１５ａ４内に電流遮断機１６の感熱素子１６ｃが配置される。この感熱素子１６ｃはホルダベース本体１５ａに非接触状態で配置されている。
【００２７】
そして、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃは、ホルダベース本体１５ａに非接触でアーマチュア４の外周の外側に無蓋状態で配置されているため、アマチュア４にかかる負荷が増大して整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７が発熱した際には、この発生した熱を該感熱素子が直接受けるため、熱損失の影響を受けにくい。
【００２８】
電流遮断機１６は第１の端子１６ａから感熱素子１６ｃの可動側と感熱素子１６ｃの固定側を通って第２の端子１６ｂに流れる電流値が定常値である際、アーマチュア４の回転にともなって発生した気流を直接受けるため強制的に冷却される。これに反して、第１の端子１６ａから感熱素子１６ｃの可動側と感熱素子１６ｃの固定側を通って第２の端子１６ｂに流れる電流値が急激に大きな値となると、アーマチュア４の整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７も接触抵抗によって発熱するため、感熱素子１６ｃは整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７が発生した熱により発熱して熱変形し、可動側が固定側から離間することによって第１の端子１６ａを第２の端子１６ｂから遮断状態として外部回路３０を遮断する。電流遮断機１６は感熱素子１６ｃの可動側が固定側から離間している状態で冷却されると、感熱素子１６ｃが戻り変形して第１の端子１６ａを第２の端子１６ｂに接続して外部回路３０を遮断状態から導通状態に復帰させる。
【００２９】
ここで、図４に示すように、アーマチュア４が定常状態で回転している際、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃは、回転しているアーマチュア４が発生する気流を直接受けて強制的に冷却されており、アーマチュア４にかかっている負荷が極端に増大して回転を拘束され、整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７が発熱した際、樹脂製のホルダベース１５を介さずに、しかも、ギヤケーシング１９による熱損失の影響も受けずに、整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７の熱を電流遮断機収容凹部１５ａ４内で直接受けるので、感熱素子１６ｃは、図中に仮想線で表した場合の時間ｔ0 よりも短い時間ｔ1 の間に熱変形して瞬時のうちに回路を遮断する。外部回路３０が遮断されることによってアーマチュア４に対する電流供給は中止されるため、アーマチュア４は回転を停止し、感熱素子１６ｃは自然冷却されて戻り変形するので、外部回路３０を導通状態に復帰させてアーマチュア４の回転を許容する。この状態で、アーマチュア４にかかっている負荷が増大したままで回転を拘束されていて、整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７が再度発熱すると、感熱素子１６ｃは樹脂製のホルダベース１５を介さずに、しかも、ギヤケーシング１９による熱損失の影響も受けずに、整流子４ｄおよび各ブラシ５、６、７の熱を電流遮断機収容凹部１５ａ４内で直接受けて短い時間で熱変形して回路を遮断し、負荷が取り除かれるまでの間は、これを繰り返してアーマチュア４に大電流を流さないようにしている。
【００３０】
このような構造をなす電流遮断機付モータ１は、ホルダベース１５の外部回路接続用孔１５ａ３を通して電流遮断機付モータ１の外側で第２ターミナル１２、第３ターミナル１３、第４ターミナル１４に外部回路３０を接続する。外部回路３０は図示しないワイパスイッチを介して電源に電気的に接続されているため、ワイパスイッチが低速モードに切換えられると、第２ターミナル１２から第４ターミナル１４に通電経路が形成されて電流が供給される。
【００３１】
ワイパスイッチが低速モードに切換えられることによって供給された電流は第２ターミナル１２から電流遮断機１６の第２の端子１６ｂと、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃと、電流遮断機１６の第１の端子１６ａと、第１ブラシホルダ８と、第１ブラシ５と、第１ブラシ５が圧接している一つの整流子片４ｄ１、この整流子片４ｄ１が電気的に接続されているアーマチュアコイル４ｃ、アーマチュアコイル４ｃに電気的に接続されているとともに第２ブラシ６に圧接しているもう一つの整流子片４ｄ１、第２ブラシ６、第２ブラシホルダ９、第３ターミナル１３を通って流れるため、アーマチュアコイル４ｃが励磁され、アーマチュアコイル４ｃが励磁されることによって発生した磁力とヨーク２内のマグネット３によって発生している磁力とによるフレミングの左手の法則によりアーマチュア４が低速モードに対応した低速で回転する。
【００３２】
アーマチュア４が低速で回転することによって、出力軸１８も低速で回転するため、リンクを介してワイパを低速作動させる。
【００３３】
ワイパを低速作動させている際、ワイパに対する負荷が大きくなければ、マーマチュア４はアーマチュアコイル４ｃに定常値の電流が流れて低速で回転するため、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃはアーマチュア４の回転によって発生する気流を直接受けて強制的に冷却される。
【００３４】
そこで、多量の降雪などによりワイパに対する負荷が極端に大きくなっている際に、ワイパを低速モードに切換えると、出力軸１８が回転を拘束されているため、アーマチュア４も回転を拘束され、供給電流に対する接触抵抗が過大となって整流子４ｄおよび第１ブラシ５、第２ブラシ６が発熱するので、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃは、整流子４ｄおよび第１ブラシ５、第２ブラシ６の熱を直接受けて熱変形し、可動側が固定側から離間することによって第１の端子１６ａを第２の端子１６ｂから遮断状態として第１の端子１６ａおよび第２の端子１６ｂに接続されている外部回路３０を遮断する。
【００３５】
外部回路３０の遮断により電流供給が停止されることによってアーマチュア４は回転せずに、ワイパを作動させない。
【００３６】
アーマチュア４に対する電流供給が停止されると、整流子４ｄおよび第１ブラシ５、第２ブラシ６は自然冷却されて感熱素子１６ｃは戻り変形し、第１の端子１６ａおよび第２の端子１６ｂは接続状態に復帰される。
【００３７】
また、ワイパの負荷が過大でないときに、ワイパスイッチが高速モードに切換えられると、第２ターミナル１２から第３ターミナル１３に通電経路が形成されて電流が供給される。
【００３８】
ワイパスイッチが高速モードに切換えられることによって供給された電流は第２ターミナル１２から電流遮断機１６の第２の端子１６ｂと、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃと、電流遮断機１６の第１の端子１６ａと、第１ブラシホルダ８と、第１ブラシ５と、第１ブラシ５が圧接している一つの整流子片４ｄ１、この整流子片４ｄ１が電気的に接続されているアーマチュアコイル４ｃ、アーマチュアコイル４ｃに電気的に接続されているとともに第３ブラシ７に圧接しているもう一つの整流子片４ｄ１、第３ブラシ７、第３ブラシホルダ１０、第４ターミナル１４を通って流れるため、アーマチュアコイル４ｃが励磁され、アーマチュアコイル４ｃが励磁されることによって発生した磁力とヨーク２内のマグネット３によって発生している磁力とによるフレミングの左手の法則によりアーマチュア４が高速モードに対応した高速で回転し、出力軸１８も高速で回転するため、リンクを介してワイパを高速作動させる。
【００３９】
ワイパを高速作動させている際に、ワイパに対する負荷が大きくなければ、マーマチュア４はアーマチュアコイル４ｃに定常値の電流が流れて高速で回転するため、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃはアーマチュア４の回転によって発生する気流を直接受けて強制的に冷却される。
【００４０】
そして、多量の降雪などによりワイパに対する負荷が極端に大きくなっているときに、ワイパスイッチが高速モードに切換えられると、出力軸１８が回転を拘束されているため、上記と同様にして、電流遮断機１６の感熱素子１６ｃは、整流子４ｄおよび第１ブラシ５、第３ブラシ７の熱を直接受けて熱変形して可動側が固定側から離間することによって第１の端子１６ａを第２の端子１６ｂから遮断状態として第１の端子１６ａおよび第２の端子１６ｂに接続されている外部回路３０を遮断し、外部回路３０を遮断することによって電流供給を停止してアーマチュア４を回転させない。アーマチュア４に対する電流供給が停止されると、整流子４ｄおよび第１ブラシ５、第３ブラシ７は自然冷却されて電流遮断機１６の感熱素子１６ｃは戻り変形して第１の端子１６ａおよび第２の端子１６ｂは接続状態に復帰されるものとなる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明の請求項１に係わる電流遮断機付モータによれば、整流子およびブラシの近傍であって該整流子およびブラシに対して無蓋状態の電流遮断機を樹脂性のホルダベース上に配置し、このホルダベースの中央に整流子挿通孔を設けたホルダーベース本体に、該整流子挿通孔に連通するとともに整流子およびブラシ側が開口した電流遮断機収容凹部を形成し、この電流遮断機収容凹部の外側においてホルダーベース本体の上面から突出した立上がり板の先端から整流子挿通孔の中心に向けて該ホルダーベース本体の上面に略平行に突出した端子取付け用板を形成し、電流遮断機の感熱素子を電流遮断機収容凹部内に収容するとともに、該電流遮断機の第１の端子と第２の端子をそれぞれ端子取付け用板に固定し、感熱素子をホルダーベース本体に非接触で配置しているため、アーマチュアが定常状態で回転している際にアーマチュアの回転にともなって発生した気流を電流遮断機に直接伝えて強制的に冷却し、アーマチュアが非定常状態となった際にアーマチュアが発生した熱を電流遮断機に直接的に伝えるので、該感熱素子が熱損失の影響を受けにくく、大きな負荷変動があった際に瞬時のうちに確実にアーマチュアに対する供給電流の遮断を行うことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる電流手段機付モータの実施例の縦断正面図である。
【図２】図１に示した電流遮断機付モータにおいてのホルダベースまわりの縦断側面図である。
【図３】図１に示した電流遮断機付モータにおいてのホルダベースまわり外観斜視図である。
【図４】図１に示した電流遮断機付モータの電流遮断特性図である。
【符号の説明】
１ 電流遮断機付モータ
２ ヨーク
３ マグネット
４ アーマチュア
４ａ アーマチュアシャフト
４ｄ 整流子
５ ブラシ
６ ブラシ
７ ブラシ
１５ ホルダベース
１５ａ ホルダベース本体
１５ａ１ 整流子挿通孔
１５ａ２ 上面
１５ａ４ 電流遮断機収容凹部
１５ａ５ 立上がり板
１５ａ６ 端子取付け用板
１６ 電流遮断機
１６ａ 第１の端子
１６ｂ 第２の端子
１６ｃ 感熱素子
３０ 外部回路
Claims (1)
- ヨークと、このヨークの内側に固定されたマグネットと、このマグネットの内周側に回転可能に配置され、且つ整流子を備えたアーマチュアと、このアーマチュアの整流子に圧接される複数個のブラシと、このブラシを整流子の外側に保持するため該複数個のブラシを先端側に装着した各ブラシホルダの基端側をそれぞれ各ターミナルを介して固定した樹脂性のホルダベースと、ブラシと外部回路とのあいだに電気的に接続され、整流子およびブラシの近傍で且つ該整流子およびブラシに対して無蓋状態でホルダベース上に配置された電流遮断機とをそなえている電流遮断機付モータであって、前記電流遮断機は、感熱素子と、この感熱素子の可動側に接続された第１の端子と、この感熱素子の固定側に接続された第２の端子から構成され、前記ホルダベースには、中央に整流子挿通孔を設けたホルダベース本体と、このホルダベース本体に形成され前記整流子挿通孔に連通するとともに前記整流子およびブラシ側が開口した電流遮断機収容凹部と、前記電流遮断機収容凹部の外側において前記ホルダベース本体の上面から突出した立上がり板と、この立上がり板の先端から前記整流子挿通孔の中心に向けてホルダベース本体の上面に略平行に突出した端子取付け用板とが備えられ、前記電流遮断機の感熱素子を前記電流遮断機収容凹部内に収容するとともに、該電流遮断機の第１の端子と第２の端子をそれぞれ前記端子取付け用板に固定し、前記感熱素子を前記ホルダベース本体に非接触で配置したことを特徴とする電流遮断機付モータ。
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