JP3666420B2 - 回転電機用ブラシ保持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機、特に電動パワーステアリング装置のアシストモータに適した低振動、低騒音の回転電機用ブラシ保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の回転電機の構成を示す断面図、図６は、この回転電機のブラシ保持装置を有するブラケットを回転電機の内部側から見た平面図、図７は、従来のブラシ保持装置の斜視図、図８は、ブラシの振動発生を説明する模式図である。図において、１は回転電機のヨーク、２はヨーク１の内径面に設けられた界磁装置のマグネット、３はマグネット２の内径面とは所定の空隙を介して設けられシャフト４を有する回転電機の電機子、５はシャフト４に設けられた整流子、６はヨーク１の開口端を塞ぐように設けられたブラケットで、シャフト４はヨーク１に設けられたベアリング７とブラケット６に設けられたベアリング７ａとで回転自在に支持されている。
【０００３】
８はブラケット６に取り付けられたブラシ保持器取付体であり、円弧状をなす外壁部８ａがブラケット６の円筒部６ａの内径に位置決めされ、基板部８ｂがブラケット６にネジ固定されている。９はブラシ保持取付体８に取り付けられたブラシ保持器で、円周方向に４か所配設されており、内部にブラシ１０とスプリング１１とを保持し、ブラシ１０は整流子５の外周に摺接し、スプリング１１はブラシ１０と整流子５との間に所定の押圧力を付与している。１２はブラシ１０と外部とを電気的に接続するピグテイルである。
【０００４】
ブラシ保持器取付体８に対するブラシ保持器９の取付状態を示したのが図７であり、ブラシ保持器９は側面壁９ａと上面壁９ｂとを有するコの字状に形成されており、コの字状の先端には、かしめ用突起９ｃと位置保持用突起９ｄとが設けられ、位置保持用突起９ｄにより高さ方向の寸法が設定されてかしめ用突起９ｃによりスプリング保持器１３と共にブラシ保持器取付体８の基板部８ｂにかしめ固定されている。スプリング保持器１３は、コの字状のブラシ保持器９の底面壁を形成する壁面部１３ａと、ブラシ保持器９の反整流子側の開口部に位置して設けられ、スプリング１１の一端を位置決めして保持する保持部１３ｂとから構成されており、この保持部１３ｂの位置により、スプリング１１のセット時の長さ、すなわちスプリング１１の力量が決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された回転電機において、電機子３が回転すると、シャフト４に圧入固定された整流子５も同じ回転速度で同じ方向に回転する。整流子５が回転すると、ブラシ１０はスプリング１１により整流子５の外径面に押圧されて摺動する。図８は、このときのブラシ１０と整流子５との状態を模式化して示したもので、ブラシ１０は整流子５のスリット５ａ間の微小な段差を乗り越えるときに、Ｙ軸（＋側または−側）及びＸ軸（＋側または−側）に外力を受ける。
【０００６】
この外力は、整流子５の回転速度や、整流子面の仕上げ精度により異なり、従って、使用中は常に変動する外力であり。この外力によりブラシ１０は自励振動を起こすことがある。ブラシ１０の振動は、ブラシ保持器９、スプリング１１、スプリング保持器１３へと伝わり、これらの振動がモータ作動時に騒音として発生する問題があった。
【０００７】
また、この種の回転電機を、特に電動パワーステアリング装置のアシストモータに適用した場合、モータの回転は同一方向だけでなく反転する場合があるため、このとき、整流子５に対して摺動しているブラシ１０とブラシ保持器９とが接触して打撃音が発生し、これが騒音となる問題があった。
【０００８】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、ブラシの振動に対する減衰特性を良好なものとすることにより、振動による騒音を抑制した回転電機用ブラシ保持装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機用ブラシ保持装置は、整流子と摺接するブラシを収納保持するブラシ保持器、このブラシ保持器を配設固定する基板部とブラシ保持器より外径側に位置して整流子の外径面と対向する外壁部とからなるブラシ保持器取付体、ブラシ保持器と共にブラシ保持取付体に取付固定され、ブラシ保持器の反整流子側開口部に位置してブラシとの間に介在するスプリングの一端を保持する保持部が設けられたスプリング保持器を備え、ブラシ保持器とブラシ保持器取付体との間を、ブラシから伝達される振動を減衰させるための粘弾性を有する部材からなる制振シートで接続したものである。
【００１３】
また、整流子と摺接するブラシを収納保持するブラシ保持器、このブラシ保持器を配設固定する基板部とブラシ保持器より外径側に位置して整流子の外径面と対向する外壁部とからなるブラシ保持器取付体、ブラシ保持器と共にブラシ保持取付体に取付固定され、ブラシ保持器の反整流子側開口部に位置してブラシとの間に介在するスプリングの一端を保持する保持部が設けられたスプリング保持器を備え、ブラシ保持器は、ブラシ保持器取付体と接続する突起を有し、この突起に、ブラシから伝達される振動を減衰させるための粘性を有する緩衝材を設けたものである。
【００１４】
また、整流子と摺接するブラシを収納保持するブラシ保持器、このブラシ保持器を配設固定する基板部とブラシ保持器より外径側に位置して整流子の外径面と対向する外壁部とからなるブラシ保持器取付体、ブラシ保持器と共にブラシ保持取付体に取付固定され、ブラシ保持器の反整流子側開口部に位置してブラシとの間に介在するスプリングの一端を保持する保持部が設けられたスプリング保持器を備え、ブラシ保持器は、ブラシ保持器取付体と接続する突起を有し、この突起に嵌合される中空部が形成されると共にブラシから伝達される振動を減衰させるための弾性を有する緩衝材を設けたものである。
【００１５】
また、車載用電動パワーステアリングの駆動用モータに適用したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による回転電機用ブラシ保持装置を示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は断面図である。なお、上記従来例と同一部分または対応する部分には同一符号が付与されている。図において、８はブラケット６に取り付けられたブラシ保持器取付体であり、円弧状をなす外壁部８ａがブラケット６の円筒部６ａの内径に位置決めされ、基板部８ｂがブラケット６にネジ固定されている。９はブラシ保持取付体８に取り付けられたブラシ保持器で、円周方向に４か所配設されており、内部にブラシ１０とスプリング１１とを保持し、ブラシ１０は図示されない回転電機の整流子の外周に摺接し、スプリング１１はブラシ１０と整流子との間に所定の押圧力を付与している。
【００１７】
ブラシ保持器９は側面壁９ａと上面壁９ｂとを有するコの字状に形成されており、コの字状の先端には、かしめ用突起９ｃと位置保持用突起９ｄとが設けられ、位置保持用突起９ｄにより高さ方向の寸法が設定されてかしめ用突起９ｃによりスプリング保持器１３と共にブラシ保持器取付体８の基板部８ｂにかしめ固定されている。スプリング保持器１３は、コの字状のブラシ保持器９の底面壁を形成する壁面部１３ａと、ブラシ保持器９の反整流子側の開口部に位置して設けられ、スプリング１１の一端を位置決めして保持する保持部１３ｂとから構成されており、この保持部１３ｂの位置により、スプリング１１のセット時の長さ、すなわちスプリング１１の力量が決定される。
【００１８】
本実施の形態では、以上のように構成されたブラシ保持装置に、ブラシ１０からの振動を減衰させるための振動減衰材料１００（図面斜線部）を被覆したものである。振動減衰材料１００としては、例えばフッ素樹脂のコーティングなどが考えられる。ブラシ保持装置のうち、ブラシ保持器９に振動減衰材料１００を被覆した場合、上述したような、電動パワーステアリング装置のアシストモータにおいてモータの回転が反転した時の、ブラシ１０とブラシ保持器９との接触による打撃音を抑制することができる。また、スプリング１１及びスプリング保持器１３に振動減衰材料１００を被覆した場合、整流子５と摺動しているブラシ１０の振動による騒音を抑制することができる。
【００１９】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による回転電機用ブラシ保持装置を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は上面図、図２（ｃ）は断面図である。なお、上記実施の形態１と同様の箇所の説明は省略する。図において、２０はブラシ保持器９とブラシ保持器取付体８との間を接続する制振シートである。この制振シート２０は、例えば、エラストマーシート（またはアルミ箔）と自己粘着性のある粘弾性ポリマー層、もしくは粘弾性エラストマー層単体で構成されたシートであり、粘弾性層で振動物の振動を吸収する効果を持っている。従って、整流子５とブラシ１０との摺動によるブラシ保持器９の振動は、制振シート２０によって吸収されて著しく減衰され、振動を抑制でき、振動による騒音の発生を抑えることができる。特に、ブラシ１０が振動することによりブラシ保持器９との摩擦力によって、ブラシ１０とブラシ保持器９との間にスティック（静止）状態とスリップ（すべり）状態とが交互に来るスティックスリップ現象により、耳障りな高い周波数の音が発生するが、制振シート２０によって著しく減少させることができる。
【００２０】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３による回転電機用ブラシ保持装置を示す図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は断面図である。なお、上記実施の形態１と同様の箇所の説明は省略する。図において、９ｅはブラシ保持器９とブラシ保持器取付体８との間を接続する粘性を有する緩衝材２１を盛り付けるための接続用突起である。上記実施の形態２では、制振シート２０でブラシ保持器９とブラシ保持器取付体８とを接続したが、本実施の形態では、粘性を有する緩衝材２１で接続したものである。粘性を有する緩衝材２１は、例えばシリコン材の他、硬化後も粘性を有する接着剤、樹脂などが適用できる。上記実施の形態２における制振シート２０と同様に、整流子５とブラシ１０との摺動によるブラシ保持器９の振動は、緩衝材２１によって吸収されて著しく減衰され、振動を抑制でき、振動による騒音の発生を抑えることができる。
【００２１】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４による回転電機用ブラシ保持装置を示す図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は断面図である。なお、上記実施の形態１と同様の箇所の説明は省略する。図において、２２は中空角筒状の弾性を有する緩衝材２２であり、緩衝材２２の中空部に角状の接続用突起９ｅを嵌挿して、ブラシ保持器９とブラシ保持器取付体８とを接続する。これにより、上記実施の形態３と同様に、整流子５とブラシ１０との摺動によるブラシ保持器９の振動は、緩衝材２２によって吸収されて著しく減衰され、振動を抑制でき、振動による騒音の発生を抑えることができる。
【００２２】
なお、緩衝材２１及び２２の接続形態は、ブラシ保持器９とブラシ保持器取付体８とを接続し、ブラシ保持器９における振動を減衰させるという所望の効果を達成できるものであれば、上記実施の形態３及び４で説明したものに限らないことは言うまでもない。
【００２３】
実施の形態５．
本発明によるブラシ保持装置を、車載用電動パワーステアリングの駆動用モータに適用すれば、車両運転時にすばやくハンドルを操舵した時（スラローム走行時）や、路面舗装の悪い道（砂利道など）を運転した時、路面からのキックバックによってハンドルが左右に小刻みに振れる現象時に聞こえるブラシとブラシ保持器とのカチカチという打撃音を抑制する効果が得られる。また、車両運転時にゆっくりとハンドルを操舵した時（直進運転時のゆっくりとした左右微調整時や比較的大きな曲率のカーブを運転時）に発生するキーキーと聞こえる耳障りな音を抑制できる効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、整流子と摺接するブラシを収納保持するブラシ保持器、このブラシ保持器を配設固定する基板部とブラシ保持器より外径側に位置して整流子の外径面と対向する外壁部とからなるブラシ保持器取付体、ブラシ保持器と共にブラシ保持取付体に取付固定され、ブラシ保持器の反整流子側開口部に位置してブラシとの間に介在するスプリングの一端を保持する保持部が設けられたスプリング保持器を備え、ブラシ保持器とブラシ保持器取付体との間を、ブラシから伝達される振動を減衰させるための粘弾性を有する部材からなる制振シートで接続したので、整流子とブラシとの振動によるブラシ保持器の振動を抑制でき、振動による騒音の発生を抑制することができる効果が得られる。
【００２８】
また、請求項２記載の発明によれば、整流子と摺接するブラシを収納保持するブラシ保持器、このブラシ保持器を配設固定する基板部とブラシ保持器より外径側に位置して整流子の外径面と対向する外壁部とからなるブラシ保持器取付体、ブラシ保持器と共にブラシ保持取付体に取付固定され、ブラシ保持器の反整流子側開口部に位置してブラシとの間に介在するスプリングの一端を保持する保持部が設けられたスプリング保持器を備え、ブラシ保持器は、ブラシ保持器取付体と接続する突起を有し、この突起に、ブラシから伝達される振動を減衰させるための粘性を有する緩衝材を設けたので、整流子とブラシとの振動によるブラシ保持器の振動を抑制でき、振動による騒音の発生を抑制することができる効果が得られる。
【００２９】
また、請求項３記載の発明によれば、整流子と摺接するブラシを収納保持するブラシ保持器、このブラシ保持器を配設固定する基板部とブラシ保持器より外径側に位置して整流子の外径面と対向する外壁部とからなるブラシ保持器取付体、ブラシ保持器と共にブラシ保持取付体に取付固定され、ブラシ保持器の反整流子側開口部に位置してブラシとの間に介在するスプリングの一端を保持する保持部が設けられたスプリング保持器を備え、ブラシ保持器は、ブラシ保持器取付体と接続する突起を有し、この突起に嵌合される中空部が形成されると共にブラシから伝達される振動を減衰させるための弾性を有する緩衝材を設けたので、整流子とブラシとの振動によるブラシ保持器の振動を抑制でき、振動による騒音の発生を抑制することができる効果が得られる。
【００３０】
また、請求項４記載の発明によれば、車載用電動パワーステアリングの駆動用モータに適用したので、モータ反転時のブラシとブラシ保持器との接触による打撃音を抑制することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による回転電機用ブラシ保持装置を示す斜視図、上面図及び断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２による回転電機用ブラシ保持装置を示す斜視図、上面図及び断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３による回転電機用ブラシ保持装置を示す斜視図、上面図及び断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態４による回転電機用ブラシ保持装置を示す斜視図、上面図及び断面図である。
【図５】 従来の回転電機の構成を示す断面図である。
【図６】 従来の回転電機用ブラシ保持装置を示す平面図である。
【図７】 従来の回転電機用ブラシ保持装置を示す斜視図、上面図及び断面図である。
【図８】 ブラシの振動発生のメカニズムを説明する模式図である。
【符号の説明】
８ ブラシ保持器取付体、８ａ 外壁部、８ｂ 基板部、９ ブラシ保持器、９ａ 側面壁、９ｂ 上面壁、９ｃ カシメ用突起、９ｄ 位置保持用突起、９ｅ接続用突起、１０ ブラシ、１１ スプリング、１３ スプリング保持器、１３ａ 側面壁、１３ｂ 保持部、２０ 制振シート、２１ 粘性を有する緩衝材、２２ 弾性を有する緩衝材、１００ 振動減衰材料。

Claims (3)

1. 整流子と摺接するブラシを収納保持するブラシ保持器、このブラシ保持器を配設固定する基板部と上記ブラシ保持器より外径側に位置して上記整流子の外径面と対向する外壁部とからなるブラシ保持器取付体、上記ブラシ保持器と共に上記ブラシ保持取付体に取付固定され、上記ブラシ保持器の反整流子側開口部に位置して上記ブラシとの間に介在するスプリングの一端を保持する保持部が設けられたスプリング保持器を備え、上記ブラシ保持器と上記ブラシ保持器取付体との間を、上記ブラシから伝達される振動を減衰させるための粘弾性を有する部材からなる制振シートで接続したことを特徴とする回転電機用ブラシ保持装置。
2. 整流子と摺接するブラシを収納保持するブラシ保持器、このブラシ保持器を配設固定する基板部と上記ブラシ保持器より外径側に位置して上記整流子の外径面と対向する外壁部とからなるブラシ保持器取付体、上記ブラシ保持器と共に上記ブラシ保持取付体に取付固定され、上記ブラシ保持器の反整流子側開口部に位置して上記ブラシとの間に介在するスプリングの一端を保持する保持部が設けられたスプリング保持器を備え、上記ブラシ保持器は、上記ブラシ保持器取付体と接続する突起を有し、この突起に、上記ブラシから伝達される振動を減衰させるための粘性を有する緩衝材を設けたことを特徴とする回転電機用ブラシ保持装置。
3. 整流子と摺接するブラシを収納保持するブラシ保持器、このブラシ保持器を配設固定する基板部と上記ブラシ保持器より外径側に位置して上記整流子の外径面と対向する外壁部とからなるブラシ保持器取付体、上記ブラシ保持器と共に上記ブラシ保持取付体に取付固定され、上記ブラシ保持器の反整流子側開口部に位置して上記ブラシとの間に介在するスプリングの一端を保持する保持部が設けられたスプリング保持器を備え、上記ブラシ保持器は、上記ブラシ保持器取付体と接続する突起を有し、この突起に嵌合される中空部が形成されると共に上記ブラシから伝達される振動を減衰させるための弾性を有する緩衝材を設けたことを特徴とする回転電機用ブラシ保持装置。

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