JP5284828B2

JP5284828B2 - DC motor

Info

Publication number: JP5284828B2
Application number: JP2009051530A
Authority: JP
Inventors: 晃松本
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2029-03-05
Also published as: JP2010206998A

Description

本発明は、直流モータに関する。 The present invention relates to a DC motor.

この種の直流モータにあっては、シャフトに設けたコアのスロットに巻回される巻線へ導通させるために、巻線に接続される整流子片を多数外周に装着した整流子へ摺接するブラシと、ブラシを収容してこれを保持する箱型のブラシホルダを備えている（たとえば、特許文献１参照）。 In this type of DC motor, in order to conduct to a winding wound around a core slot provided on the shaft, a large number of commutator pieces connected to the winding are in sliding contact with a commutator mounted on the outer periphery. A brush and a box-type brush holder for receiving and holding the brush are provided (for example, see Patent Document 1).

上記整流子は、たとえば、銅製の円環を型内にインサートしておき、フェノール樹脂を円環の内周にモールドするインサートモールド成形したあとに、円環を軸方向に切断して各整流子片を形成して得られ、整流子片間には切削加工による空隙（スリット）が形成される。 The commutator is, for example, inserted into a mold with a copper ring and molded by insert molding in which a phenol resin is molded on the inner periphery of the ring. A gap (slit) is formed between the commutator pieces by cutting.

特開２０００−６００７４号公報JP 2000-60074 A

このように構成された直流モータにあっては、整流子片間に空隙があるために回転中に整流子の周囲にある空気の流れに渦が生じ、これが騒音の原因の一つになっている。 In the DC motor configured as described above, since there is a gap between the commutator pieces, a vortex is generated in the air flow around the commutator during rotation, which becomes one of the causes of noise. Yes.

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、騒音を低減することができる直流モータを提供することである。 Accordingly, the present invention has been developed to improve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a DC motor that can reduce noise.

上記した目的を達成するため、本発明の一つの手段は、シャフトに固定されるとともに外周に複数の整流子片を有する整流子と、整流子片に摺接するブラシとを備えた直流モータにおいて、整流子の回転中に各整流子片間のスリットによって生じる渦の発生を低減する低減構造を備え、当該低減構造を上記整流子片が備えた導通バーの長さを不均一にして構成させたことを特徴とするものである。
同じく他の手段はシャフトに固定されるとともに外周に複数の整流子片を有する整流子と、整流子片に摺接するブラシとを備えた直流モータにおいて、整流子の回転中に各整流子片間のスリットによって生じる渦の発生を低減する低減構造を備え上記スリットをシャフトに対して傾斜させるとともに、傾斜方向が異なるスリットが整流子の周方向に交互に表れる様に配置したことを特徴とするものである。

In order to achieve the above object, one means of the present invention is a DC motor including a commutator fixed to a shaft and having a plurality of commutator pieces on the outer periphery, and a brush slidably contacting the commutator pieces. A reduction structure that reduces the generation of vortices caused by slits between the respective commutator pieces during rotation of the commutator is configured, and the length of the conduction bar provided in the commutator piece is configured to be nonuniform. It is characterized by that.
Similarly, another means is a DC motor having a commutator fixed to the shaft and having a plurality of commutator pieces on the outer periphery, and a brush that is in sliding contact with the commutator pieces, and between the commutator pieces during rotation of the commutator. It is provided with a reduction structure that reduces the generation of vortices caused by the slits, and the slits are inclined with respect to the shaft, and slits with different inclination directions are arranged so that they appear alternately in the circumferential direction of the commutator It is.

本発明の直流モータによれば、回転中の整流子周りの空気の流れが乱れて渦が発生しにくくなり、直流モータの発生する騒音を低減することができる。 According to the direct current motor of the present invention, the air flow around the rotating commutator is disturbed and vortices are less likely to be generated, and noise generated by the direct current motor can be reduced.

本発明の一実施の形態における直流モータの横断面図である。It is a cross-sectional view of the DC motor in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における直流モータの整流子の一部拡大側面図である。It is a partial expanded side view of the commutator of the DC motor in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態の一変形例における直流モータの整流子の一部拡大側面図である。It is a partial expanded side view of the commutator of the DC motor in one modification of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態の他の変形例における直流モータの整流子の一部拡大側面図である。It is a partial expanded side view of the commutator of the DC motor in the other modification of one embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。一実施の形態における直流モータ１は、図１および図２に示すように、有底筒状のケース２と、ケース２の内周に固定される永久磁石３と、ケース２の開口部に取付けられる環状のキャップ６と、ケース２の頂部に固定されるボールベアリング７とキャップ６の内周に固定されるボールベアリング８とで両端側が支持されてケース２内に回転自在に挿通されるロータ９と、ロータ９の下端側に設けられた整流子４と、整流子４の外周に摺接するブラシ５とを備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, a DC motor 1 according to an embodiment is attached to a bottomed cylindrical case 2, a permanent magnet 3 fixed to the inner periphery of the case 2, and an opening of the case 2. The rotor 9 is rotatably inserted into the case 2 with both ends supported by an annular cap 6 that is formed, a ball bearing 7 that is fixed to the top of the case 2, and a ball bearing 8 that is fixed to the inner periphery of the cap 6. And a commutator 4 provided on the lower end side of the rotor 9 and a brush 5 slidably contacting the outer periphery of the commutator 4.

以下、各部について説明すると、永久磁石３は、四つがヨークとして機能するケース２に固定されており、詳しくは、ロータ9の軸方向から見て円弧状とされて、内周側の磁極がケース２の周方向でＮ極とＳ極とが交互に表れる様にケース２に固定されている。 Each part will be described below. Four permanent magnets 3 are fixed to the case 2 that functions as a yoke. Specifically, the permanent magnets 3 are formed in an arc shape when viewed from the axial direction of the rotor 9, and the magnetic poles on the inner peripheral side are the case. 2 is fixed to the case 2 so that the N pole and the S pole appear alternately in the circumferential direction.

つづいて、ロータ９は、図１に示したところでは、シャフト１２と、シャフト１２の外周に固定される２２個のスロットを備えたロータコア１３と、ロータコア１３のスロットに巻回される巻線１４とを備えた周知の構成とされている。 Next, as shown in FIG. 1, the rotor 9 includes a shaft 12, a rotor core 13 having 22 slots fixed to the outer periphery of the shaft 12, and a winding 14 wound around the slots of the rotor core 13. It is set as the well-known structure provided with these.

そして、ロータコア１３に巻回される巻線１４は、整流子４で備えている整流子片１５に接続されており、整流子４の外周に摺接するとともに図外の外部電源に接続される四つのブラシ５が整流子４における整流子片１５に接触することで巻線１４に電流を供給することができるようになっている。 The winding 14 wound around the rotor core 13 is connected to a commutator piece 15 provided in the commutator 4, and is slidably contacted with the outer periphery of the commutator 4 and connected to an external power source (not shown). When the two brushes 5 come into contact with the commutator piece 15 in the commutator 4, current can be supplied to the winding 14.

この整流子４は、図１および図２に示すように、シャフト１２の外周に嵌合して固定されるフェノール樹脂等で形成される円筒状の絶縁層１６と、絶縁層１６の外周に設けたロータコア１３のスロット数と同数の２２個の整流子片１５とを備えて構成されており、整流子片１５間には、空隙でなるスリット１１が形成されている。なお、絶縁層１６と整流子片１５の一体化に際しては、従来技術同様に、フェノール樹脂等をインサートモールド成形してもよいし、予め円筒形に成形した絶縁層１６に接着によって整流子片１５を固定するようにしてもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the commutator 4 is provided on the outer periphery of the insulating layer 16 and a cylindrical insulating layer 16 formed of phenol resin or the like that is fitted and fixed to the outer periphery of the shaft 12. In addition, 22 commutator pieces 15 having the same number as the number of slots of the rotor core 13 are provided. Between the commutator pieces 15, slits 11 formed by gaps are formed. When integrating the insulating layer 16 and the commutator piece 15, phenol resin or the like may be insert-molded as in the prior art, or the commutator piece 15 may be bonded to the insulating layer 16 previously formed into a cylindrical shape. May be fixed.

整流子片１５は、銅製であって、ブラシ５に対向してブラシ５に摺接する導通バー１５ａと、導通バー１５ａの図１中上端から伸びるライザ１５ｂとを備えて構成され、ライザ１５ｂが巻線１４に接続されるようになっている。 The commutator piece 15 is made of copper, and includes a conductive bar 15a that is in sliding contact with the brush 5 so as to face the brush 5, and a riser 15b that extends from the upper end in FIG. 1 of the conductive bar 15a. It is connected to the line 14.

そして、この整流子４にあっては、整流子片１５が絶縁層１６の外周に周方向に等間隔に配置されず、スリット１１の周方向長さである幅が不均一となるようになっている。スリット１１の幅が不均一とは、全てのスリット１１の幅が等しいことを除く趣旨であり、同一幅のスリット１１が整流子４の全周で存在しない状態のみを指すものではない。なお、スリット１１の幅が不均一とされても直流モータ１を回転駆動することができるよう、ブラシ５との関係により各スリット１１の幅が設定される。 In the commutator 4, the commutator pieces 15 are not arranged at equal intervals in the circumferential direction on the outer periphery of the insulating layer 16, and the width, which is the circumferential length of the slit 11, becomes uneven. ing. The non-uniform width of the slits 11 means that all the slits 11 have the same width, and does not indicate only a state where the slits 11 having the same width do not exist on the entire circumference of the commutator 4. In addition, the width | variety of each slit 11 is set by the relationship with the brush 5 so that the DC motor 1 can be rotationally driven even if the width | variety of the slit 11 is non-uniform | heterogenous.

上記したように、本実施の形態の直流モータ１は、４磁極、２２スロットのモータとして構成されており、ブラシ５は、この例では、整流子４の外周に周方向に等間隔を持って四つ設けられている。 As described above, the DC motor 1 of the present embodiment is configured as a 4-pole, 22-slot motor, and in this example, the brush 5 has an equal interval in the circumferential direction on the outer periphery of the commutator 4. There are four.

詳しくは、ブラシ５は、それぞれキャップ６に固定されたブラケット１０に取付けられた箱型のブラシホルダ１７内に挿入されており、同じくブラシホルダ１７内に挿入されるバネ１９によって、ブラシホルダ１７から突出するように附勢されており、整流子４の外周へ密着するようになっている。 Specifically, the brush 5 is inserted into a box-shaped brush holder 17 attached to a bracket 10 fixed to the cap 6, and the spring 19 is inserted into the brush holder 17 from the brush holder 17. It is biased so as to protrude, and comes into close contact with the outer periphery of the commutator 4.

なお、ブラシ５は、回転する整流子４との接触によって磨耗しても巻線１４へ電流供給可能なように炭素繊維等で形成されおり、磨耗を前提として整流子４への接触を維持するために、背部に配置される上記バネ１９で附勢されるようになっている。 Note that the brush 5 is formed of carbon fiber or the like so that current can be supplied to the winding 14 even if it is worn by contact with the rotating commutator 4, and maintains contact with the commutator 4 on the assumption of wear. Therefore, it is biased by the spring 19 disposed on the back.

このように、本実施の形態の直流モータ１によれば、整流子４における整流子片１５間のスリット１１の幅が不均一となっているので、回転中の整流子４周りの空気の流れが乱れて渦が発生しにくくなり、直流モータ１の発生する騒音を低減することができる。すなわち、この実施の形態の場合、整流子４の回転中に各整流子片１５間のスリット１１によって生じる渦の発生を低減する低減構造は、スリット１１の幅を不均一にした構造である。 As described above, according to the DC motor 1 of the present embodiment, the width of the slits 11 between the commutator pieces 15 in the commutator 4 is not uniform, so the air flow around the rotating commutator 4 Is disturbed and vortices are less likely to be generated, and noise generated by the DC motor 1 can be reduced. That is, in the case of this embodiment, the reduction structure that reduces the generation of vortices generated by the slits 11 between the respective commutator pieces 15 during rotation of the commutator 4 is a structure in which the widths of the slits 11 are made non-uniform.

また、この整流子４の回転に伴い、ブラシ５が整流子片１５の導通バー１５ａへ次々に接触していくことになるが、回転速度が一定でもスリット１１の幅が不均一となっているので、ブラシ５と整流子片１５に接触するときの打音の発生周波数も不均一となるので、パターンノイズを低減することができ、この点でも、直流モータ１の発生する騒音の低減に寄与することができる。 As the commutator 4 rotates, the brushes 5 come into contact with the conduction bar 15a of the commutator piece 15 one after another. However, the width of the slit 11 is not uniform even when the rotation speed is constant. As a result, the generation frequency of the hitting sound when contacting the brush 5 and the commutator piece 15 is also non-uniform, so that the pattern noise can be reduced. This also contributes to the reduction of the noise generated by the DC motor 1. can do.

さらに、図３に示すように、低減構造として導通バー１５ａの長さを不均一にするようにしてもよく、このようにすることで、やはり、回転中の整流子４周りの空気の流れが乱れて渦が発生しにくくなり、直流モータ１の発生する騒音を低減することができる。なお、導通バー１５ａの長さが不均一とは、全ての導通バー１５ａの長さが等しいことを除く趣旨であり、同一長さの導通バー１５ａが整流子４の全周で存在しない状態のみを指すものではない。 Further, as shown in FIG. 3, the length of the conductive bar 15a may be made non-uniform as a reduction structure, and by doing so, the flow of air around the rotating commutator 4 is also reduced. Disturbances are less likely to occur, and noise generated by the DC motor 1 can be reduced. The term “non-uniform lengths of the conductive bars 15a” means that all the conductive bars 15a are equal in length, and only when the same length of the conductive bars 15a does not exist on the entire circumference of the commutator 4. It does not point to.

また、整流子片１５における導通バー１５ａの長さが不均一となっており、全ての整流子片１５の固有振動数が同じとならず、ブラシ５と整流子片１５の接触による騒音の周波数成分が分散するので、騒音レベルが低下し、この点でも、直流モータ１の発生する騒音を低減に寄与することができる。 Further, the lengths of the conductive bars 15a in the commutator pieces 15 are not uniform, the natural frequencies of all the commutator pieces 15 are not the same, and the frequency of noise caused by the contact between the brush 5 and the commutator pieces 15 is not the same. Since the components are dispersed, the noise level is lowered, and in this respect as well, the noise generated by the DC motor 1 can be contributed to the reduction.

最後に、図４に示すように、低減構造としてスリット１８ａ，１８ｂをシャフト１２に対して傾斜させるとともに、傾斜方向が異なるスリット１８ａ，１８ｂが整流子４の周方向に交互に表れる様に配置するようにしてもよく、このようにすることで、やはり、回転中の整流子４周りの空気の流れが乱れて渦が発生しにくくなり、直流モータ１の発生する騒音を低減することができる。 Finally, as shown in FIG. 4, as a reduction structure, the slits 18 a and 18 b are inclined with respect to the shaft 12, and the slits 18 a and 18 b having different inclination directions are alternately arranged in the circumferential direction of the commutator 4. By doing so, the air flow around the rotating commutator 4 is disturbed and vortices are less likely to be generated, and the noise generated by the DC motor 1 can be reduced.

また、傾斜方向が異なるスリット１８ａ，１８ｂが交互に配置されていることによって、整流子片１５の導通バー１５ａが三角形状とされているが、導通バー１５ａの形状が台形となるようにスリット１８ａ，１８ｂを設けるようにしてもよい。 In addition, the slits 18a and 18b having different inclination directions are alternately arranged, so that the conduction bar 15a of the commutator piece 15 has a triangular shape. However, the slit 18a has a trapezoidal shape. , 18b may be provided.

なお、上記したところでは、直流モータは、磁極数を４とし、スロット数および整流子片数が２２で、ブラシ数が４に設定されているが、本発明は、この条件以外の直流モータに具現化することができるのは当然である。 In the above description, the DC motor has four magnetic poles, the number of slots and the number of commutator pieces, and the number of brushes is set to four. However, the present invention is applicable to DC motors other than these conditions. Of course, it can be realized.

また、スリット幅が不均一である構成と、導通バーの長さが不均一である構成と、傾斜方向が異なるスリットが整流子の周方向に交互に表れる様に配置される構成を任意に組み合わせてもよい。 Arbitrary combinations of configurations with non-uniform slit width, configurations with non-uniform lengths of conducting bars, and configurations in which slits with different inclination directions are arranged alternately in the circumferential direction of the commutator May be.

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.

本発明は、直流モータに適用することができる。 The present invention can be applied to a DC motor.

１直流モータ
２ケース
３永久磁石
４整流子
５ブラシ
６キャップ
７，８ボールベアリング
９ロータ
１０ブラケット
１１，１８ａ，１８ｂスリット
１２シャフト
１３ロータコア
１４巻線
１５整流子片
１５ａ導通バー
１５ｂライザ
１６絶縁層
１７ブラシホルダ
１９バネ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC motor 2 Case 3 Permanent magnet 4 Commutator 5 Brush 6 Cap 7, 8 Ball bearing 9 Rotor 10 Bracket 11, 18a, 18b Slit 12 Shaft 13 Rotor core 14 Winding 15 Commutator piece 15a Conductive bar 15b Riser 16 Insulating layer 17 Brush holder 19 Spring

Claims

In a DC motor having a commutator fixed to a shaft and having a plurality of commutator pieces on the outer periphery and a brush that is in sliding contact with the commutator pieces, vortices generated by slits between the commutator pieces during rotation of the commutator A direct current motor comprising: a reduction structure that reduces the occurrence of squeezing, wherein the reduction structure is configured with non-uniform lengths of conductive bars provided in the commutator piece .

In a DC motor having a commutator fixed to a shaft and having a plurality of commutator pieces on the outer periphery and a brush that is in sliding contact with the commutator pieces, vortices generated by slits between the commutator pieces during rotation of the commutator A direct current motor comprising a reduction structure for reducing the occurrence of the above-described problem, wherein the slits are inclined with respect to the shaft, and slits having different inclination directions are alternately arranged in the circumferential direction of the commutator.

The direct current motor according to claim 1, wherein the reduction structure is a non-uniform slit width.