JP3914109B2 - 小型モータのブラシ装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシ摺動部を整流子上に容易かつ確実にセットすることのできる小型モータのブラシ装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型モータの組み立ては、金属材料により有底中空筒状に形成すると共に固定子磁極としてのマグネットを取り付けたケースと、シャフト上に回転子磁極及び整流子を一体に組み付けた回転子と、２つのブラシをそれぞれ支持したブラシアームを取り付けたエンドベルとを用意し、このケースの開口部から、シャフト上に一体に組み立てられた回転子を挿入した後、ケースの開口部を閉じるように、エンドベルを嵌着することにより行っていた。ブラシアームには、２つのブラシを接触する方向に弾性力が付与されているので、エンドベル嵌着に際しては、２つのブラシ摺動部を相互に開いた状態で、整流子上に当接させる必要がある。
【０００３】
小型モータのブラシ摺動部を開いて整流子上にセットする方法として、エンドベル開口部より専用治具によるブラシ開きピンを挿入して、ブラシを開いた状態にて回転子の整流子を所定の位置にセットし、ブラシを閉じた後ブラシ開きピンを取り外す方法が行われている。
【０００４】
しかし、このようなブラシセット方法は、ブラシ摺動部を整流子にセットするためのブラシ開きピンなどの専用治具を挿入するための開口部を設ける必要がある。特に、小型モータを自動車のパワーウインドー用に用いる場合のように、防水機能が必要な場合は、別途開口部を封止する必要がある。更に、ケース、回転子、エンドベル組み立てた後に、ブラシもしくはブラシ固定部が保持されたブラシホルダをセットするのは困難である。
【０００５】
また、図８は、別の従来技術によるブラシセット方法を示す図である（実開平４−６１４６７号公報）。ブラシ体をブラシハウジングに組み付ける際、ブラシ体に形成されているガイドフランジが、ブラシガイドの端面に沿って組み付けられる。ガイドフランジは、ブラシを取り付けるブラシ保持板に設けられている。図は、ブラシが、ブラシ組み付け中の３つの途中位置にあるものとして示されている。図中第１の位置にあるブラシは、ブラシハウジング内に下方から挿入されたブラシが、今、ブラシガイドに当接した状態を示している。図中第２のブラシ位置では、ブラシ体の上昇につれて、ガイドフランジが、ブラシガイドの端面に沿って摺動することにより、ブラシを左右に開く力が生じていることを示している。そして、図中第３のブラシ位置では、ブラシが最も開いた状態を示し、この後さらに少し上昇することにより、ガイドフランジがブラシガイドとの係合から離れる結果、ブラシは整流子上に当接することになる。
【０００６】
しかし、このようなブラシセット方法は、ブラシガイドが、ブラシを取り付けたブラシ保持板に事実上直接作用して、それを開かせるものであるために、（カーボン）ブラシそのものにダメージを生じることがある。しかも、いったん組み込んだ後は、ダメージが生じているということを容易には発見できないという問題がある。さらに、このように、ブラシガイドとガイドフランジが直接作用する構成であるために、故障が生じたとき、修理して再利用できるようには分解することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、専用治具によるブラシ開きピンを挿入するための開口をエンドベルに設けることを不要とし、これによって、本発明は、特別な部品無しにモータエンドベル部に防水性機能を備えることを可能にすることを目的としている。
【０００８】
また、本発明は、ブラシ摺動部を整流子にセットするための専用治具を不要として、ケース、回転子（整流子）、エンドベル組み立て後にブラシもしくはブラシ固定部が保持されたブラシホルダをセットし、ブラシ摺動部を整流子にセットすることを可能とするものである。
【０００９】
また、本発明は、（カーボン）ブラシそのものにはダメージを生じることなく容易に組み立て可能にすると共に、故障が生じた際には分解、修理して再利用可能にすることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、本発明はブラシホルダにブラシ開きピンを、エンドベル内にブラシ開きピン開閉機構部を備え、ブラシ固定部が保持されたブラシホルダをエンドベルにセットするのと同時に、ブラシ摺動部を整流子にセットすることにより、ブラシ摺動部を整流子にセットするための専用治具及びエンドベルのブラシ開きピンを挿入するための開口部を不要としたものである。
【００１１】
本発明の小型モータのブラシ装置は、固定子磁極を取り付けた有底中空筒状の金属ケースと、該金属ケースの開口を閉じるように嵌着されるエンドベルと、金属ケースの底部と前記エンドベルとにそれぞれ設けられた軸受けによって回転可能に支持されるシャフト上に、回転子磁極及び整流子を一体に組み付けて構成した回転子と、該整流子上に当接する２つのブラシをそれぞれ取り付けた２つのブラシアームを支持するブラシホルダとを備えている。ブラシホルダは２つのブラシアームに対応して備えられる２つのブラシ開きピンを支持し、該ブラシ開きピンは、２つのブラシアームの相対するそれぞれの内側に位置して、対応するブラシアーム側方向に力が作用するとき、ブラシアームに当接してブラシアーム及びそれに支持されるブラシを互いに開くように構成している。エンドベルには、回転子軸方向とは直角方向に伸びる側壁によって構成される開口部を設けて、このエンドベル開口部に、ブラシホルダを嵌合して取り付け、このブラシホルダの嵌合の際に前記ブラシ開きピンと係合して、それを互いに開く方向に作用すると共に、最終的嵌合位置ではこの係合を解除するよう構成された突起部を前記エンドベル側壁に設けている。
【００１２】
また、この突起部は、ブラシ開きピンの先端部が係合するのに十分なだけの所定高さを有すると共に、その幅は、ブラシホルダの最終的挿入位置でブラシ開きピンとの当接を解除するまで、ブラシホルダの挿入につれて突起部の側面がブラシ開きピンに当接してそれを相互に開くように実質上徐々に幅広に形成することができる。
【００１３】
また、このブラシ開きピンはブラシアームと略平行に伸びる所定長さを有して、少なくともその先端部が突起部の側面に当接するように、ブラシ開きピンの先端部を、突起部を設けたエンドベル開口部側壁側に折り曲げたようなＬ字状の形状にすることができる。
【００１４】
また、このブラシ開きピンはブラシアームの延長方向に対してそれに直角に当接するように、ブラシホルダに一体成形された台座に一体成形により固定される。
【００１５】
さらに、本発明の小型モータのブラシ装置の製造方法は、ブラシホルダが、２つのブラシアームに対応して備えられる２つのブラシ開きピンを支持し、該ブラシ開きピンは、２つのブラシアームの相対するそれぞれの内側に位置して、対応するブラシアーム側方向に力が作用するとき、ブラシアームに当接してブラシアーム及びそれに支持されるブラシを互いに開くように構成する。このエンドベルには、回転子軸方向とは直角方向に伸びる側壁によって構成される開口部を設けると共に、該エンドベル側壁には、ブラシ開きピンと係合してそれを互いに開く方向に作用させると共に、最終的嵌合位置ではこの係合を解除するよう構成された突起部を設ける。金属ケース内に、一体に組み付けて構成した回転子を挿入した後、該金属ケースの開口を閉じるように前記エンドベルを嵌着し、その後、このエンドベル開口部に、ブラシホルダを嵌合して取り付けるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用する小型モータの外観を示す図であり、組立が完成した状態を示している。図２は、図１に示した完成した小型モータの断面図である。いずれの図においても、図左側の（Ａ）には、回転子シャフトを横方向にして見た正面図を示し、図右側の（Ｂ）には、エンドベル側から見た側面図を示している。本発明の小型モータ１は、エンドベル部及びブラシの取付構成を除いて、従来構成と同一にすることができる。金属ケース１５は、金属材料により有底中空筒状に形成すると共に固定子磁極としてのマグネット１７が取り付けられる。また、金属ケース１５の外周にはヨーク２が取り付けられる。回転子３は、シャフト１６上に回転子磁極及び整流子４を一体に組み付けて構成される。この回転子３は、金属ケース底部とエンドベル５とにそれぞれ設けられた軸受けによって回転可能に支持される。外部電源からブラシ及び整流子を介して供給された電流は、回転子磁極に巻かれた巻線に流れ、これによって、モータは回転することができる。以上の構成及び動作は通常のものであり、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００１７】
本発明を適用する小型モータは、ブラシを取り付けるブラシホルダ、さらにそれを取り付けるエンドベルの構成に特徴を有している。有底中空筒状の金属ケース１５の開口から、シャフト１６上に一体に組み立てられた回転子３を挿入した後、金属ケース１５の開口を閉じるように、樹脂製のエンドベル５が嵌着される。この状態で、回転子３は、回転可能に支持されるが、整流子４上にはまだブラシが当接していない。
【００１８】
図示したように、エンドベル５には、回転子軸方向とは直角方向（図下側）に伸びる一体成形の樹脂製側壁によって構成される開口部が設けられる。このエンドベル開口部に、ブラシを取り付けたブラシアームを支持するブラシホルダが嵌合されて取り付けられる。このとき、ブラシが整流子上に当接するように、エンドベル開口部の少なくとも一部は、整流子４に対面する位置になければならない。ブラシホルダを、図下側から開口部内に嵌合させる過程において、本発明の特徴とする構成により、それぞれブラシを取り付けた２つのブラシアームは開き、その後最終的には２つのブラシは整流子上に当接することになる。以下、これについて、さらに図３〜図５を参照してブラシ開きピンの第１の例を説明する。
【００１９】
図３は、図１及び図２に例示したのと同一の小型モータの図であるが、金属ケース１５にエンドベル５を嵌合した後であるが、まだブラシホルダ９をエンドベル開口部６に挿入していない状態を示している。図５は、主要構成の相互の関係の理解を容易にするための概略斜視図である。エンドベル開口部６の断面形状（ブラシホルダ挿入側から見た形状）は、円形等の任意の形状にすることができるが、例示の構成は、断面略矩形上に構成されている。それ故、エンドベル開口部６は、４つの壁面部を有することになり、この４つの壁面部は、シャフト軸方向に相対する２つの壁面部と、それに直角方向に相対する２つの壁面部からなる。この４つの壁面部の内の、シャフト軸方向に相対する２つの壁面部の内のどちらかの内面上（図示の例では、シャフト軸方向で磁極に近い側の内面上）に、詳細は後述するブラシ開きピン１１と係合して、それを開くための突起部７が設けられている。
【００２０】
なお、本発明が特徴とするものではないが、ブラシホルダ９をエンドベル開口部６に挿入するに際して、突起部７を設けたのとは別の壁面部内面に、ブラシホルダ９を適切に位置決めするためのガイドレールとして機能する１本又はそれ以上のライン状突起或いは溝を適宜設けるとともに、それに対応したライン状溝或いは突起をブラシホルダ９に設けることは可能である。また、合成樹脂製のエンドベル開口部の壁面部の強度を増す機能を果たすライン状の突起を設けることもできる。
【００２１】
ブラシ開きピン１１に係合する突起部７は、高くする必要はないが、ブラシ開きピン１１の先端部が係合するのに十分なだけの所定高さにして、かつ、ブラシホルダ９の挿入につれて、突起部７の側面がブラシ開きピン１１に確実に当接して、徐々にそれを相互に開くように、突起部７の幅を大きくする。但し、ブラシホルダ９の最終的挿入位置においては、ブラシ開きピン１１に対応する突起部７は存在せず、これによって、ブラシ開きピン１１との当接を解除される。このように、突起部７は、その両側の側面が、ブラシ開きピン１１と適切に係合するよう構成される限り、突起部７の中央部において平坦にする必要性は必ずしも無くて、側面部高さよりも若干高くし、或いは低くしても何ら問題は生じない。
【００２２】
ブラシホルダ９は、それぞれブラシ１３を支持する２つのブラシアーム１２を固定するブラシ固定部１０を備えている。これら２つの相対するブラシアーム１２のそれぞれ内側にはブラシ開きピン１１が、またブラシ固定部１０に固定されている。ブラシ開きピン１１は、ブラシアームと略平行に、ブラシアームが伸びる方向に所定長さを有すると共に、ある程度の弾性力を有している。例えば、所定厚さ及び所定幅を有する合成樹脂製にすることができる。ブラシ開きピン１１の少なくともその先端部は、エンドベル開口部に設けられた突起部７の側面に当接する必要がある。そのため、ブラシ開きピン１１の先端部を、突起部７を設けたエンドベル開口部側壁側に折り曲げたようなＬ字状の形状にすると共に、その折り曲げた内側をテーパ状にすることが望ましい（図３（Ａ）のブラシホルダ９の図において、ブラシ開きピン１１のＬ字状に折り曲げた先端部のみが見えている。）。この部分がテーパ状になっているため、モータ完成後も、ブラシホルダ９を引き抜くことができ、故障した際の分解が可能となる。また、ブラシ開きピン先端部が、突起部側面に当接して互いに開くとき、それぞれブラシアームに当接して、ブラシアームを開くように作用する。ブラシアーム１２に当接させるため、図３（Ｂ）のブラシホルダ９の図に見られるように、ブラシ開きピン１１の先端部は、幅広に構成されている。
【００２３】
ブラシホルダ９は、ブラシ開きピン１１及びブラシ固定部１０も含めて全てを合成樹脂により一体成形することができる。ブラシアーム１２は、ブラシ固定部１０を貫通して、外部接続のためのターミナル（図示せず）に電気的及び機械的に接続され、或いはそれと一体に形成することも可能である。このように構成したので、ブラシホルダ９を、エンドベル開口部６に挿入して取り付けた際には、従来構成においてブラシを整流子上にセットするために必要とされるようなブラシ開きピン挿入用の開口は存在しないが、防水機能をより確実にするために、ブラシホルダ９とエンドベル開口部６との間の隙間には、それ自体周知の技術に基づき、パッキングのようなシール材を挟むことができる。
【００２４】
図４は、図３に例示したのと同一の小型モータの図であるが、ブラシホルダ９をエンドベル開口部に挿入した途中段階の状態を示している。ブラシ開きピン１１が、突起部７の幅広部分に当接し、そのため、ブラシアーム１２及びそれに支持されたブラシ１３が大きく開いた状態が、図示されている。この後、さらにブラシホルダ９をエンドベル開口部に挿入すると、突起部７とブラシ開きピン１１との係合がはずれて、図２を参照して前述した最終組み立て状態となる。
【００２５】
ブラシ開きピン１１は、カーボンブラシ磨耗末期にちょうど、ブラシアーム１２に当たる構成とすることができる。この構成にすることによって、カーボンブラシ磨耗後に、ブラシアームと整流子が摺動してしまうことがない。したがって、整流子の磨耗が大きく進んでいない限り、カーボンブラシを交換することによって、モータとして使用可能となる（整流子よりカーボンブラシの方が、やわらかく、磨耗が早いので前述のような交換が可能になることが、モータの再利用につながる）。
【００２６】
なお、ブラシ１３及びそれを支持するブラシアーム１２の材料自体は、従来通常に使用されているものと同じものを使用することができる。
【００２７】
図６及び図７は、ブラシ開きピンの第２の例を示す斜視図であり、図６はブラシアーム取付前のブラシホルダを示し、図７はブラシアームを取り付けた状態のブラシホルダを示している。ここに例示の構成は、ブラシ開きピンとその関連構成を除いて、図１〜図５を参照して説明した第１の例と同じである。但し、図６及び図７は、図５とは上下逆方向にして図示している。
【００２８】
ブラシホルダ９は第１の例と同様に、それぞれブラシ１３を支持する２つのブラシアーム１２を固定するブラシ固定部１０を備えている。そして、この第２の例において、全体的には平板上の台座１４が、ブラシアーム１２の延長方向にブラシ固定部１０から伸びるように樹脂により一体成形される。この台座１４の一方の面側にはプリント基板を取り付けることができるように構成される。この台座１４の他方面側（ブラシアームが位置する側）において、一対のブラシ開きピン１１が、ブラシアーム１２の延長方向に対してそれに直角に当接するように、台座１４に一体成形により固定される。
【００２９】
このように構成されたブラシ開きピン１１は、ブラシホルダ９をエンドベル開口部に挿入する際に、エンドベル開口部側壁に設けた突起部（図６及び図７においては、図示省略）に対して、前述の第１の例と同様に係合させることができる。また、第１の例と同様に、モータ完成後も、ブラシホルダ９を引き抜くことができるように、ブラシ開きピン１１の先端部の内側（ブラシアーム基部方向の側）をテーパ状にすることが望ましい。
【００３０】
この第２の例のブラシ開きピンは、第１の例と比較すると、長さを短く構成することができるので、ブラシアームの弾性に打ち勝つに十分な剛性を容易に確保することが可能となる。さらに、この第２の例のブラシ開きピンは、ブラシアーム延長方向に対して直角方向に取り付けられているので、ブラシアームに対して確実かつ均一な作用をすることが可能となる。また、これによってモータ回転中のブラシアームの振動を抑えてノイズを低下させることも可能となる。さらに、ブラシ開きピンを台座及びブラシ固定部と共に一体に樹脂成形する際に、ブラシ開きピンが台座と連結しているので、金型形状がシンプルとなる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、専用治具によるブラシ開きピンを挿入するための開口をエンドベルに設けることを不要とし、また、ブラシ摺動部を整流子にセットするための専用治具を不要とすることができる。
【００３２】
また、本発明は、ケース、回転子（整流子）、エンドベル組み立て後にブラシもしくはブラシ固定部が保持されたブラシホルダをセットし、ブラシ摺動部を整流子にセットすることができ、これによって、小型モータのブラシ摺動部を整流子に容易かつ確実にセットすることができるだけでなく、工数削減、機能向上を図ることができる。
【００３３】
また、本発明は、（カーボン）ブラシそのものにはダメージを生じることなく容易に組み立て可能にすると共に、故障が生じた際には分解、修理して再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する小型モータの外観を示す図であり、組立が完成した状態を示している。（Ａ）には、回転子シャフトを横方向にして見た正面図を示し、（Ｂ）には、エンドベル側から見た側面図を示している。
【図２】図１に示した完成した小型モータの断面図である。
【図３】図１及び図２に例示したのと同一の小型モータの図であるが、金属ケースにエンドベルを嵌合した後であるが、まだブラシホルダをエンドベル開口部に挿入していない状態を示している。
【図４】図３に例示したのと同一の小型モータの図であるが、ブラシホルダをエンドベル開口部に挿入した途中段階の状態を示している。
【図５】主要構成の相互の関係の理解を容易にするための概略斜視図である。
【図６】ブラシ開きピンの第２の例を示す斜視図であり、ブラシアーム取付前のブラシホルダを示している。
【図７】ブラシ開きピンの第２の例を示す斜視図であり、ブラシアームを取り付けた状態のブラシホルダを示している。
【図８】従来技術によるブラシセット方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 小型モータ
２ ヨーク
３ 回転子
４ 整流子
５ エンドベル
６ エンドベル開口部
７ 突起部
９ ブラシホルダ
１０ ブラシ固定部
１１ ブラシ開きピン
１２ ブラシアーム
１３ ブラシ
１４ 台座
１５ 金属ケース
１６ シャフト
１７ マグネット

Claims (8)

1. 固定子磁極を取り付けた有底中空筒状の金属ケースと、該金属ケースの開口を閉じるように嵌着されるエンドベルと、前記金属ケースの底部と前記エンドベルとにそれぞれ設けられた軸受けによって回転可能に支持されるシャフト上に、回転子磁極及び整流子を一体に組み付けて構成した回転子と、該整流子上に当接する２つのブラシをそれぞれ取り付けた２つのブラシアームを支持するブラシホルダとから成る小型モータのブラシ装置において、
   前記ブラシホルダは２つのブラシアームに対応して備えられる２つのブラシ開きピンを支持し、
   前記エンドベルには、回転子軸方向とは直角方向に伸びる側壁によって構成される開口部、及び該側壁に突起部を設けて、このエンドベル開口部に、前記ブラシホルダを嵌合して取り付け、
   前記ブラシ開きピンは、２つのブラシアームの相対するそれぞれの内側に位置して、ブラシホルダの嵌合の際に前記突起部と係合することにより、対応するブラシアーム側方向に力が作用するとき、ブラシアームに当接してブラシアーム及びそれに支持されるブラシを互いに開くように構成し、
   前記突起部は、ブラシホルダの嵌合の際に前記ブラシ開きピンと係合して、それを互いに開く方向に作用すると共に、最終的嵌合位置ではこの係合を解除するよう構成した、
   ことから成る小型モータのブラシ装置。
2. 前記突起部は、ブラシ開きピンの先端部が係合するのに十分なだけの所定高さを有すると共に、その幅は、ブラシホルダの最終的挿入位置でブラシ開きピンとの当接を解除するまで、ブラシホルダの挿入につれて突起部の側面がブラシ開きピンに当接してそれを相互に開くように実質上徐々に幅広に形成した請求項１に記載の小型モータのブラシ装置。
3. 前記ブラシ開きピンは前記ブラシアームと略平行に伸びる所定長さを有して、少なくともその先端部が前記突起部の側面に当接するように、ブラシ開きピンの先端部を、突起部を設けたエンドベル開口部側壁側に折り曲げたようなＬ字状の形状にした請求項１に記載の小型モータのブラシ装置。
4. 前記ブラシ開きピンはブラシアームの延長方向に対してそれに直角に当接するように、前記ブラシホルダに一体成形された台座に一体成形により固定される請求項１に記載の小型モータのブラシ装置。
5. 固定子磁極を取り付けた有底中空筒状の金属ケースと、該金属ケースの開口を閉じるように嵌着されるエンドベルと、前記金属ケースの底部と前記エンドベルとにそれぞれ設けられた軸受けによって回転可能に支持されるシャフト上に、回転子磁極及び整流子を一体に組み付けて構成した回転子と、該整流子上に当接する２つのブラシをそれぞれ取り付けた２つのブラシアームを支持するブラシホルダとから成る小型モータのブラシ装置の製造方法において、
   前記ブラシホルダは２つのブラシアームに対応して備えられる２つのブラシ開きピンを支持し、
   前記エンドベルには、回転子軸方向とは直角方向に伸びる側壁によって構成される開口部を設けると共に、該エンドベル側壁には、前記ブラシ開きピンと係合してそれを互いに開く方向に作用させると共に、最終的嵌合位置ではこの係合を解除するよう構成された突起部を設け、
   前記ブラシ開きピンは、２つのブラシアームの相対するそれぞれの内側に位置して、ブラシホルダの嵌合の際に前記突起部と係合することにより、対応するブラシアーム側方向に力が作用するとき、ブラシアームに当接してブラシアーム及びそれに支持されるブラシを互いに開くように構成し、
   前記金属ケース内に、一体に組み付けて構成した回転子を挿入した後、該金属ケースの開口を閉じるように前記エンドベルを嵌着し、その後、このエンドベル開口部に、前記ブラシホルダを嵌合して取り付ける、
   ことから成る小型モータのブラシ装置の製造方法。
6. 前記突起部は、ブラシ開きピンの先端部が係合するのに十分なだけの所定高さを有すると共に、その幅は、ブラシホルダの最終的挿入位置でブラシ開きピンとの当接を解除するまで、ブラシホルダの挿入につれて突起部の側面がブラシ開きピンに当接してそれを相互に開くように実質上徐々に幅広に形成した請求項５に記載の小型モータのブラシ装置の製造方法。
7. 前記ブラシ開きピンは前記ブラシアームと略平行に伸びる所定長さを有して、少なくともその先端部が前記突起部の側面に当接するように、ブラシ開きピンの先端部を、突起部を設けたエンドベル開口部側壁側に折り曲げたようなＬ字状の形状にした請求項５に記載の小型モータのブラシ装置の製造方法。
8. 前記ブラシ開きピンはブラシアームの延長方向に対してそれに直角に当接するように、前記ブラシホルダに一体成形された台座に一体成形により固定される請求項５に記載の小型モータのブラシ装置の製造方法。

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