JP5356977B2

JP5356977B2 - 直流モータ

Info

Publication number: JP5356977B2
Application number: JP2009251851A
Authority: JP
Inventors: 樹亮影目; 啓太河合
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-11-02
Also published as: JP2011097800A

Description

本発明は直流モータに関するものである。

従来、直流モータには、円筒状の電機子の内側に、界磁を有する回転子が配置されたものがある。例えば、特許文献１に記載された直流モータでは、電機子コアに電機子コイルを巻装してなる電機子と軸方向に対向する位置に整流子が配置されている。整流子は、電機子を保持するハウジングケースに固定されるとともに、円環状の板状をなしており、その内径及び外径が電機子の内径及び外径と略等しく形成されている。この整流子は、周方向に並設された複数のセグメントと、これらセグメントの軸方向の一端側に配置されて周方向に離間した位置にあるセグメント同士を短絡して同電位とする複数の接続線とを備えるとともに、複数のセグメントには前記電機子コイルが接続されている。また、電機子の内側には回転子が周方向に回転可能に配置されている。回転子の回転軸には、円筒状の固定部材を介してロータコアが固定されるともに、該ロータコアには、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互となるように複数のマグネットが埋設されている。また、回転軸には、ブラシホルダが一体回転可能に固定されるとともに、該ブラシホルダは複数の給電ブラシ及び複数の整流ブラシを保持している。複数の給電ブラシは、それぞれ圧縮コイルばねにて付勢されることにより、ハウジングケースに固定されるとともに外部の電源装置に接続された円環状のスリップリングに摺接可能に押圧接触されている。また、複数の整流ブラシは、それぞれ圧縮コイルばねにて付勢されることにより、前記整流子のセグメントに摺接可能に押圧接触されている。

上記のような特許文献１に記載の直流モータでは、スリップリング、給電ブラシ、整流ブラシ及び整流子を介して電機子に電流が供給されると、電機子に対して回転子が回転される。同時に、回転子の回転に伴ってブラシホルダが回転するため、整流ブラシに摺接するセグメントが順次入れ替わり、電機子コイルが順次整流されていく。

国際公開第２００６／０２５４４４号パンフレット

上記のような直流モータは、近年、モータの高出力化が望まれており、そのため、直流モータには大きな電流を供給することが望まれている。直流モータに大電流を供給するには、整流子が大電流に対応可能な構造である必要がある。そして、大電流に対応できる構造の整流子とするために、接続線を太くして接続線の断面積（即ち、電流が流れる方向と直交する方向の断面積）を大きくすることが考えられる。しかしながら、単純に接続線を太くすると、整流子が大型化されてしまう。そして、ハウジングケースの内部には、複数の給電ブラシ、複数の整流ブラシ及びそれらにそれぞれ設けられる複数の圧縮コイルばね等、多くの部品が収容されているため、ハウジングケースの内部において整流子を配置するためのスペースは限られている。従って、単純に接続線を太くして当該接続線の断面積を大きくした場合には、直流モータが大型化されてしまうという問題があった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、界磁を有する回転子が電機子の内側に配置された構成で、大電流の供給に対応可能な整流子を備えた直流モータを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、複数の電機子コイルを有する円環状の電機子と、前記電機子の内側に配置され、回転軸、該回転軸に固定されたロータコア及び該ロータコアにて保持された界磁を有する回転子と、異なる径の円環状に形成されて電源装置に接続される陽極側及び陰極側のスリップリングと、周方向に並設されるとともに前記電機子コイルが電機的に接続される複数のセグメント及び周方向に離れた位置にある前記セグメント同士を電気的に接続する接続線を有する整流子と、前記回転子に一体回転可能に設けられ、軸方向から陽極側及び陰極側の前記スリップリングにそれぞれ摺接する複数の給電ブラシと、前記回転子に一体回転可能に設けられ、前記給電ブラシと電気的に接続されるとともに軸方向から前記整流子に摺接する複数の整流ブラシと、を備え、前記スリップリング、前記給電ブラシ、前記整流ブラシ及び前記整流子を介して前記電機子に電流が供給される直流モータであって、前記給電ブラシと前記整流ブラシとは互いに一体化されて複合ブラシとされ、前記ロータコアの内側に配置され前記複合ブラシを保持するブラシホルダと、陽極側の前記複合ブラシと陰極側の前記複合ブラシとをそれぞれ独立して前記スリップリング及び前記整流子に押圧接触させる陽極側の押圧手段及び陰極側の押圧手段とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、給電ブラシと整流ブラシとが一体化されて複合ブラシとされたため、電機子に給電を行うために備えられる部材（ブラシ）の数が減少される。更に、給電ブラシと整流ブラシとが一体化されて複合ブラシとされたことにより、従来のように給電ブラシをスリップリングに押圧接触させるための押圧手段と整流ブラシを整流子に押圧接触させるための押圧手段とをそれぞれ配置しなくてもよい。従って、押圧手段の数を（給電ブラシをスリップリングに押圧接触させるためのものと整流ブラシを整流子に押圧接触させるためのものとを備えたものに比べて）減少させることができる。このように、直流モータの内部に配置される部品点数を減少させることができるため、直流モータを大型化することなく同直流モータの内部において整流子を配置するためのスペースを拡大することができる。そして、スペースが拡大された分だけ整流子を大型化することができるため接続線を太くして接続線の断面積（即ち、電流が流れる方向と直交する方向の断面積）を大きくすることが可能となる。従って、整流子を、大電流の供給に対応可能なものとすることができる。また、部品点数が減少することにより、直流モータの組み付けを容易に行うことができ、同直流モータの生産性を向上させることができる。しかも、陽極側の複合ブラシと陰極側の複合ブラシとをそれぞれ独立してスリップリング及び整流子に押圧接触させる陽極側の押圧手段及び陰極側の押圧手段を備えるため、例えば、陽極側の複合ブラシと陰極側の複合ブラシとで長さが異なっている場合等でも、確実に陽極側及び陰極側の複合ブラシをスリップリング及び整流子に押圧接触させることができる。よって、常に良好に電機子に電流を供給することができる。詳しくは、陽極側の複合ブラシと陰極側の複合ブラシとは、例えば、径の大きいスリップリングに摺接される複合ブラシの方が早く摩耗してしまうことや、製造時に寸法誤差が生じてしまうことにより、長さが異なってしまうことが考えられる。そこで、陽極側の複合ブラシと陰極側の複合ブラシとを同じ１つの押圧手段にて押圧接触させようとすると、一方（例えば、陰極側）の複合ブラシがスリップリング及び整流子に良好に押圧接触せず、電機子に電流が良好に供給されないといった虞があるが、上記構成では、この虞を回避することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の直流モータにおいて、前記押圧手段は、前記スリップリングを付勢することにより、前記複合ブラシを前記スリップリングに押圧接触状態とするとともに、前記スリップリングにて前記複合ブラシを前記整流子側に押圧することで前記複合ブラシを前記整流子に押圧接触させることを要旨とする。

同構成によれば、より具体的な構成で請求項１に記載の発明の効果を得ることができる。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の直流モータにおいて、陽極側の前記押圧手段及び陰極側の前記押圧手段は、大径の前記スリップリングを全周に渡って付勢すべく大径に形成された圧縮コイルばねと、その内側に配置され小径の前記スリップリングを全周に渡って付勢すべく小径に形成された圧縮コイルばねであることを要旨とする。

同構成によれば、陽極側の押圧手段及び陰極側の押圧手段は、大径及び小径のスリップリングをそれぞれ全周に渡って付勢すべく大径及び小径に形成された２つの圧縮コイルばねであるため、部品点数を最少（陽極側と陰極側とで１つずつ）としながら、スリップリングを良好に（周方向にバランス良く）付勢することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項２に記載の直流モータにおいて、陽極側の前記押圧手段及び陰極側の前記押圧手段は、大径の前記スリップリングを周方向の複数箇所で付勢すべく周方向に複数設けられる圧縮コイルばねと、小径の前記スリップリングを周方向の複数箇所で付勢すべく周方向に複数設けられる圧縮コイルばねであることを要旨とする。

同構成によれば、陽極側の押圧手段及び陰極側の押圧手段は、大径及び小径のスリップリングをそれぞれ周方向の複数箇所で付勢すべく周方向にそれぞれ複数設けられる圧縮コイルばねであるため、製造容易で汎用性の高い（安価な）極小径の圧縮コイルばねを用いながら、スリップリングを良好に（周方向にバランス良く）付勢することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の直流モータにおいて、大径及び小径の前記スリップリングを付勢するための全ての前記圧縮コイルばねを、前記回転軸を中心とした同一半径上に配置したことを要旨とする。

同構成によれば、大径及び小径のスリップリングを付勢するための全ての圧縮コイルばねは、回転軸を中心とした同一半径上に配置されるため、圧縮コイルばねの配置に必要となるスペースが径方向に小スペースとなる。即ち、圧縮コイルばねの径方向内側及び径方向外側にまとまったスペースを確保でき、例えば、圧縮コイルばねの径方向内側に軸受を容易に配置することができる。

本発明によれば、界磁を有する回転子が電機子の内側に配置された構成で、大電流の供給に対応可能な整流子を備えた直流モータを提供することができる。

本実施の形態の直流モータの概略構成図であって、図２のＢ−Ｂに沿った一部断面図。本実施の形態の直流モータの断面図であって、図１のＡ−Ａ断面図。本実施の形態の整流子の拡大断面図。（ａ）及び（ｂ）は本実施の形態の複合ブラシの斜視図。複合ブラシが摩耗した状態の直流モータを示す一部断面図。別例の直流モータの概略構成図。別例における第１及び第２のスリップリングホルダ（延設部）の断面図。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、第１の実施形態の直流モータの概略構成図である。図１に示すように、直流モータの外郭であるハウジングケース１０は、軸方向に２つに分割された第１及び第２のケース１１，１２から構成されている。

図１において左側に位置する第１のケース１１は、円筒状の第１の支持部１１ａと、該第１の支持部１１ａの軸方向の一端（図１において左側の端部）を略閉塞する第１の閉塞部１１ｂとから構成され、略有底円筒状をなしている。また、図１において右側に位置する第２のケース１２は、前記第１の支持部１１ａと同じ外径及び内径を有する円筒状の第２の支持部１２ａと、該第２の支持部１２ａにおける第１のケース１１と反対側の軸方向の端部を閉塞する第２の閉塞部１２ｂとから構成され、有底円筒状をなしている。そして、第１及び第２のケース１１，１２の互いに対向する開口部には、第１及び第２の支持部１１ａ，１２ａの内径を拡径してなる第１及び第２の支持段部１１ｃ，１２ｃがそれぞれ形成されている。尚、第１のケース１１と第２のケース１２とは、軸方向に貫通する螺子（図示略）にて互いに連結固定されている。

第１のケース１１及び第２のケース１２は、略円環状の電機子２１を軸方向の両側から挟持して支持するとともに、該電機子２１は、略円環状の電機子コア２２に複数の電機子コイル２３を巻装して形成されている。図２に示すように、電機子コア２２は、金属磁性材料よりなり、外周側に設けられた円筒状のヨーク部２２ａと、該ヨーク部２２ａの内周面から径方向内側に向かって延びる３６本のティース２２ｂとから構成されている。この電機子コア２２の外径は、前記第１及び第２の支持部１１ａ，１２ａの内径より大きく、且つ前記第１及び第２の支持部１１ａ，１２ａの外径より小さい値とされている。そして、複数の電機子コイル２３は、周方向に隣り合うティース２２ｂ間の空間を通るように電機子コア２２に対して巻回されるとともに、電機子コイル２３の巻き始め及び巻き終わりの端部は、電機子コア２２の軸方向の一端側（第２の閉塞部１２ｂ側）に引き出されている（図１参照）。

このような電機子２１は、図１に示すように、ヨーク部２２ａの軸方向の両端部が、前記第１のケース１１の第１の支持段部１１ｃ及び第２のケース１２の第２の支持段部１２ｃにそれぞれ係合した状態で第１及び第２のケース１２にて支持されている。

電機子２１における第２の閉塞部１２ｂ側の軸方向の端部には、樹脂モールドにより整流子３１が一体に固定されている。整流子３１は、周方向に並設された３６個のセグメント３２と、周方向に離れた位置にあるセグメント３２同士を短絡する３６本の接続線３３とから構成されている。尚、図１では、３６個のセグメント３２のうち２つのみを図示するとともに、３６本の接続線３３のうち２本のみを図示している。

図３に示すように、導電性の金属材料よりなる各セグメント３２は、軸方向から見た形状が径方向内側の端部から径方向外側の端部に向かうに連れて周方向の幅が広くなる扇形をなす板状のセグメント本体３２ａと、該セグメント本体３２ａの径方向外側の端部から該セグメント本体３２ａの厚さ方向に突出した外周側接続部３２ｂと、同セグメント本体３２ａの径方向内側の端部から外周側接続部３２ｂと同方向に突出した内周側接続部３２ｃとが一体に形成されてなる。即ち、各セグメント３２は、周方向から見た形状が略コ字状をなしている。また、各セグメント３２において、セグメント本体３２ａにおける外周側接続部３２ｂ及び内周側接続部３２ｃと反対側の端面（即ち図３において紙面奥側の端面）は、平坦な摺接面３２ｄ（図１参照）となっている。

そして、３６個のセグメント３２は、その摺接面３２ｄが、電機子２１の軸方向と直交する同一平面内に配置されるように周方向に並設されるとともに、周方向に隣り合うセグメント３２間には隙間が設けられており互いに非接触となっている。また、図１に示すように、３６個のセグメント３２は、その摺接面３２ｄが、電機子２１の軸方向の一端部側、即ち第２のケース１２の第２の閉塞部１２ｂと反対側を向くように配置されている。更に、周方向に並設された３６個のセグメント３２の外径は電機子２１の内径と略等しく、同セグメント３２の内径は後述の回転軸４２の外径よりも僅かに大きな値となっている。そして、周方向に並設された３６個のセグメント３２に対し、外周側接続部３２ｂと内周側接続部３２ｃとの間に３６本の前記接続線３３が配置されている。

図３に示すように、各接続線３３は、短冊状の銅板を厚さ方向に湾曲するとともに、その長手方向の両端部を屈曲して形成されている。尚、接続線３３は導線にて形成されてもよい。そして、３６本の接続線３３は、厚さ方向が周方向に沿うように、且つ短手方向が軸方向に一致するように配置されている。また、接続線３３の径方向外側の端部は、セグメント３２の外周側接続部３２ｂに溶接等により接続されるとともに、同接続線３３の径方向内側の端部は、同接続線３３の径方向外側の端部が接続されたセグメント３２から反時計方向に９０°離れた位置にあるセグメント３２の内周側接続部３２ｃに溶接等により接続されている。このように、各接続線３３は、周方向に９０°離間した位置にあるセグメント３２同士を電気的に接続している（短絡して同電位としている）。

そして、図１及び図３に示すように、周方向に隣り合う９対のセグメント３２であって合計１８個のセグメント３２の外周側接続部３２ｂには、前記電機子コイル２３の端部２３ａが溶接等によりそれぞれ接続されている。尚、電機子コイル２３の端部２３ａが接続された一対のセグメント３２と、電機子コイル２３の端部２３ａが接続された別の一対のセグメント３２との間には、電機子コイル２３の端部が直接接続されないセグメント３２が２つずつ介在されている。

図１に示すように、電機子２１及び整流子３１（即ち３６個のセグメント３２及び３６本の接続線３３）をモールドするモールド樹脂３４は、絶縁性の樹脂材料よりなり、ティース２２ｂの径方向内側の先端面及びヨーク部２２ａにおける外周面を露出させるとともにセグメント３２の摺接面３２ｄを露出させて、電機子２１及び整流子３１を一体化している。そして、モールド樹脂３４は、周方向に隣り合うセグメント３２間に介在されて周方向に隣り合うセグメント３２同士を絶縁するとともに、周方向に隣り合う接続線３３間に介在されて周方向に隣り合う接続線３３同士の短絡を抑制している。また、モールド樹脂３４は、セグメント３２と接続線３３との軸方向の隙間にも介在されて、溶接によるセグメント３２と接続線３３との接合部以外の部位で、セグメント３２と接続線３３とが接触して短絡されることを抑制している。

電機子２１の内側には、回転子４１が周方向に回転可能に配置されている。この回転子４１は、直流モータの径方向の中央部に配置される回転軸４２と、該回転軸４２に固定されたロータコア４３と、該ロータコア４３の外周面に固着された８個のマグネット（界磁）４４とを備えている。

円柱状の回転軸４２は、前記第１の閉塞部１１ｂの径方向の中央部に設けられた軸受４５ａと、前記第２の閉塞部１２ｂの径方向の中央部に設けられ前記軸受４５ａと対をなす軸受４５ｂとによって、軸方向の両端部が軸支されている。また、回転軸４２は、前記整流子３１の径方向の中央部を貫通しており、前記整流子３１は、その内径が回転軸４２の外径よりも僅かに大きな値に設定されている。そして、回転軸４２における第２の閉塞部１２ｂ寄りの位置にロータコア４３が固定されている。

図２に示すように、ロータコア４３は、軸方向から見た形状が正八角形状をなす筒状をなしている。そして、ロータコア４３の径方向の中央部には、該ロータコア４３を軸方向に貫通する固定孔４３ａが形成されるとともに、ロータコア４３は、該固定孔４３ａ内に前記回転軸４２が圧入されることにより同回転軸４２に対して固定されている。また、ロータコア４３の外周面を構成する８つの平面には、長方形の板状をなすマグネット４４がそれぞれ固着されるとともに、８個のマグネット４４は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互となるようにロータコア４３に対して配置されている。また、８個のマグネット４４は、周方向に等角度間隔（即ち４５°間隔）に配置され、径方向外側の側面が電機子コア２２の内周面（即ちティース２２ｂの先端面）に対応した円弧状をなすとともに、それぞれ電機子２１と径方向に対向している。

また、ロータコア４３には、周方向に等角度間隔となる８か所に収容孔４３ｂが形成されている。この収容孔４３ｂは、８個のマグネット４４の周方向位置に対応して形成されており、各収容孔４３ｂの周方向の中央を通り径方向に延びる中心線Ｌ１は、各マグネット４４の周方向の中央を通り径方向に延びる中心線Ｌ２と一致する。そして、各収容孔４３ｂは、ロータコア４３を軸方向に貫通するとともに（図１参照）、軸方向と直交する方向に沿って切った断面形状が、径方向内側から径方向外側に向かうに連れて周方向の幅が広くなる略扇形状をなしている。また、収容孔４３ｂの径方向外側の内側面における周方向に中央部には、径方向外側に向かって凹設された係合凹部４３ｃが形成されている。係合凹部４３ｃは、軸方向に沿って延びるとともに、軸方向と直交する方向に沿って切った断面形状が矩形状をなしている。

図１及び図２に示すように、各収容孔４３ｂには、それぞれブラシホルダ４６が収容されている。各ブラシホルダ４６は、絶縁性の樹脂材料よりなり、収容孔４３ｂの内周面に対応した筒状をなしている。即ち、各ブラシホルダ４６は、軸方向と直交する方向に沿って切った断面形状が、径方向内側から径方向外側に向かうに連れて周方向の幅が広くなる略扇形状をなすとともに、ブラシホルダ４６の径方向外側の側壁には、その周方向の中央部に径方向外側に突出するように凹設された断面矩形状の凸部収容部４６ａが形成されている。また、各ブラシホルダ４６の軸方向の長さは、ロータコア４３の軸方向の長さと等しく形成されている。そして、各ブラシホルダ４６は、各収容孔４３ｂに軸方向から挿入され、その外周面が収容孔４３ｂの内周面に当接するとともに、凸部収容部４６ａが係合凹部４３ｃ内に配置される。

各ブラシホルダ４６内には、それぞれ導電性を有する複合ブラシ５０が収容されている。本実施形態では、合計８個の複合ブラシ５０のうち周方向に１つ置きの４個が陽極側の複合ブラシ５１であり、残りの４個が陰極側の複合ブラシ５２である。

図４（ａ）は、陽極側の複合ブラシ５１の斜視図である。尚、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、軸方向、径方向及び周方向は、複合ブラシ５０が直流モータの内部に配置された場合における方向である。図４（ａ）に示すように、柱状のブラシ本体部５０ａは、ブラシホルダ４６の内部に対応した形状をなしており（図２参照）、軸方向と直交する方向に沿って切った断面形状が扇形状をなすとともに、その径方向外側の側面には周方向の中央部に径方向外側に突出する係合凸部５０ｂが一体に形成されている。ブラシ本体部５０ａは、その軸方向の長さがブラシホルダ４６の軸方向の長さよりも短く形成されるとともに、係合凸部５０ｂは、軸方向に沿ってブラシ本体部５０ａの一端から他端まで延びている。

また、ブラシ本体部５０ａにおける軸方向の一端面（図４（ａ）において右側の端面）には、整流ブラシを構成する整流側摺接部５０ｃが一体に形成されている。整流側摺接部５０ｃは、ブラシ本体部５０ａの軸方向の一端面における径方向外側寄りの部位であって周方向の中央部となる部位及び係合凸部５０ｂの軸方向の一端部（図４（ａ）において右側の端部）から軸方向に沿って突出しており、直方体状をなしている。また、整流側摺接部５０ｃの周方向の幅は、周方向に並ぶ３つのセグメント３２（図３参照）を同時に跨がない幅に設定されている。

更に、ブラシ本体部５０ａにおける軸方向の他端面（図４（ａ）において左側の端面）には、給電ブラシを構成する第１の給電側摺接部５０ｄが一体に形成されている。第１の給電側摺接部５０ｄは、ブラシ本体部５０ａの軸方向の他端面における径方向内側の端部から軸方向に沿って突出しており、軸方向から見た形状が、径方向内側から径方向外側に向かうに連れて周方向の幅が広くなる台形状をなしている。

このような陽極側の複合ブラシ５１の軸方向の長さ、即ち整流側摺接部５０ｃの先端面から第１の給電側摺接部５０ｄの先端面までの長さは、ブラシホルダ４６の軸方向の長さよりも長く形成されている（図１参照）。

図４（ｂ）は、陰極側の複合ブラシ５２の斜視図である。陰極側の複合ブラシ５２は、陽極側の複合ブラシ５１と同様に、ブラシ本体部５０ａ、係合凸部５０ｂ及び整流側摺接部５０ｃを有する。そして、ブラシ本体部５０ａにおける軸方向の他端面（図４（ｂ）において左側の端面）には、給電ブラシを構成する第２の給電側摺接部５０ｅが一体に形成されている。第２の給電側摺接部５０ｅは、ブラシ本体部５０ａの軸方向の他端面における径方向外側の端部から軸方向に沿って突出している。また、陰極側の複合ブラシ５２の軸方向の長さ、即ち整流側摺接部５０ｃの先端面から第２の給電側摺接部５０ｅの先端面までの長さは、陽極側の複合ブラシ５１の軸方向の長さと等しく、ブラシホルダ４６の軸方向の長さよりも長く形成されている（図１参照）。

図１及び図２に示すように、陽極側の複合ブラシ５１及び陰極側の複合ブラシ５２は、係合凸部５０ｂが凸部収容部４６ａ内に配置されるように軸方向からブラシホルダ４６に挿入され、ロータコア４３を軸方向に貫通して同ロータコア４３の軸方向の両側から、整流側摺接部５０ｃ、第１及び第２の給電側摺接部５０ｄ，５０ｅが突出する。それとともに、整流側摺接部５０ｃの先端面が、整流子３１の摺接面３２ｄに軸方向から当接する。このようにロータコア４３に形成された収容孔４３ｂ内に配置されたブラシホルダ４６内に配置されることにより、各複合ブラシ５０は、ロータコア４３の内側に（回転子４１と一体回転可能に）配置されている。また、ブラシホルダ４６に収容された８個の複合ブラシ５０において、４つの第１の給電側摺接部５０ｄは、４つの第２の給電側摺接部５０ｅよりも径方向内側に位置する。更に、８個の整流側摺接部５０ｃは、周方向に等角度間隔（即ち４５°間隔）に配置されるとともに、各整流側摺接部５０ｃにおける回転軸４２からの径方向の距離が等しくなっている。また、各整流側摺接部５０ｃの周方向の中央を通り径方向に延びる中心線Ｌ３（図２参照）は、各マグネット４４の中心線Ｌ２と一致している。

図１に示すように、前記第１の閉塞部１１ｂの内側面には、円環状のガイド部材６１が回転軸４２と同軸となるように固定されるとともに、該ガイド部材６１の径方向内側には、第１のスリップリングホルダ６２が配置され、更に第１のスリップリングホルダ６２の径方向内側には、第２のスリップリングホルダ６３が配置されている。

第１のスリップリングホルダ６２は、絶縁性の樹脂材料よりなり、全体が略円筒状に形成されている。この第１のスリップリングホルダ６２には、前記第１の閉塞部１１ｂ側の端部から全周に渡って環状に凹設されたばね収容凹部６２ａが形成されている。

第１のスリップリングホルダ６２は、ガイド部材６１の内側で回転軸４２と同軸となるように配置されるとともに、その外径がガイド部材６１の内径と略等しく（摺動可能に）形成され、ガイド部材６１の内周面に沿って軸方向に移動可能とされている。又、本実施の形態の第１のスリップリングホルダ６２は、その内周面が前記軸受４５ａ（詳しくはその軸受４５ａを保持する部分）を避けるように形成され、前記軸受４５ａの径方向外側に配置されている。

第２のスリップリングホルダ６３は、絶縁性の樹脂材料よりなり、全体が略円筒状に形成されている。この第２のスリップリングホルダ６３には、前記第１の閉塞部１１ｂ側の端部から全周に渡って環状に凹設されたばね収容凹部６３ａが形成されている。

第２のスリップリングホルダ６３は、第１のスリップリングホルダ６２の内側で回転軸４２と同軸となるように配置されるとともに、その外径が第１のスリップリングホルダ６２の内径と略等しく（摺動可能に）形成され、第１のスリップリングホルダ６２の内周面に沿って軸方向に移動可能とされている。又、本実施の形態の第２のスリップリングホルダ６３は、前記軸受４５ａ（詳しくはその軸受４５ａを保持する部分）と径方向位置が重なる（略一致する）ように形成され、前記軸受４５ａと軸方向に並んで配置されている。この第２のスリップリングホルダ６３は、前記軸受４５ａと軸方向に並んで配置される分、第１のスリップリングホルダ６２より軸方向の長さが短く形成されている。

又、第１のスリップリングホルダ６２においてロータコア４３と対向する側の一端面には、円環状に形成された陰極側のスリップリング６４が固定され、第２のスリップリングホルダ６３においてロータコア４３と対向する側の一端面には、陰極側のスリップリング６４より小さい径の円環状に形成された陽極側のスリップリング６５が固定されている。即ち、本実施形態の直流モータは、ロータコア４３の軸方向の一方側に整流子３１が配置され、ロータコア４３の軸方向の他方側に陰極側及び陽極側のスリップリング６４，６５が配置された構成となっている。尚、陰極側及び陽極側のスリップリング６４，６５は、金属導体（導電性の金属材料）よりなり、ロータコア４３側の端面が、軸方向と直交する平面状をなしている。そして、各スリップリング６４，６５には、図１に模式的に示すように、ガイド部材６１を通って直流モータの外部に引き出された給電線６６がそれぞれ接続されており、該給電線６６に接続される外部の電源装置から電流が供給されることになる。

また、一対のスリップリング６４，６５には、ロータコア４３側の端面に、前記複合ブラシ５０の第１及び第２の給電側摺接部５０ｄ，５０ｅの先端面が当接されている。詳しくは、内周側の陽極側のスリップリング６５には、軸方向に対向する陽極側の複合ブラシ５１の第１の給電側摺接部５０ｄの先端面が軸方向から当接されるとともに、外周側の陰極側のスリップリング６４には、軸方向に対向する陰極側の複合ブラシ５２の第２の給電側摺接部５０ｅの先端面が軸方向から当接される。即ち、一対のスリップリング６４，６５は、前記整流子３１との間に複合ブラシ５０（５１，５２）が介在されるように配置されている。

また、第１のスリップリングホルダ６２におけるばね収容凹部６２ａの内部であって、該ばね収容凹部６２ａの底部と前記第１の閉塞部１１ｂとの間には、大径の陰極側のスリップリング６４を全周に渡って付勢すべく大径に形成された陰極側の押圧手段としての圧縮コイルばね７１が配置されている。陰極側の圧縮コイルばね７１は、第１のスリップリングホルダ６２を介して陰極側のスリップリング６４を（ロータコア４３側に）付勢することにより、複合ブラシ５２をスリップリング６４に押圧接触状態とするとともに、スリップリング６４にて複合ブラシ５２を整流子３１側に押圧することで複合ブラシ５２を整流子３１に押圧接触させる。

また、第２のスリップリングホルダ６３におけるばね収容凹部６３ａの内部であって、該ばね収容凹部６３ａの底部と前記第１の閉塞部１１ｂとの間には、小径の陽極側のスリップリング６５を全周に渡って付勢すべく小径に形成された陽極側の押圧手段としての圧縮コイルばね７２が配置されている。陽極側の圧縮コイルばね７２は、第２のスリップリングホルダ６３を介して陽極側のスリップリング６５を（ロータコア４３側に）付勢することにより、複合ブラシ５１をスリップリング６５に押圧接触状態とするとともに、スリップリング６５にて複合ブラシ５１を整流子３１側に押圧することで複合ブラシ５１を整流子３１に押圧接触させる。

上記のように構成された直流モータでは、外部の電源装置から給電線６６を介してスリップリング６４，６５に供給された電流が、複合ブラシ５０の第１及び第２の給電側摺接部５０ｄ，５０ｅからブラシ本体部５０ａを通って整流側摺接部５０ｃに流れ、更に、整流側摺接部５０ｃが接触したセグメント３２から直接又は接続線３３を通って電機子コイル２３に供給される。すると、電機子２１にて磁界が発生し、該磁界に応じて回転子４１が回転する。そして、回転子４１の回転に伴って、ロータコア４３と共に複合ブラシ５０が回転するため、整流子３１において、整流側摺接部５０ｃが接触されるセグメント３２が順次切り替わり、それによって順次電機子コイル２３の整流が行われ、回転軸４２が連続的に回転される。

以上説明したように、上記実施の形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）給電ブラシ（第１及び第２の給電側摺接部５０ｄ，５０ｅ）と整流ブラシ（整流側摺接部５０ｃ）とが一体化されて複合ブラシ５０（５１，５２）とされたため、電機子２１に給電を行うために備えられる部材（ブラシ）の数が減少される。更に、給電ブラシと整流ブラシとが一体化されて複合ブラシ５０とされたことにより、従来のように給電ブラシをスリップリングに押圧接触させるための圧縮コイルばねと整流ブラシを整流子に押圧接触させるための圧縮コイルばねとをそれぞれ配置しなくてもよい。従って、ブラシを付勢する圧縮コイルばねの数を（給電ブラシをスリップリングに押圧接触させるためのものと整流ブラシを整流子に押圧接触させるためのものとを備えたものに比べて）減少させることできる。このように、直流モータの内部に配置される部品点数を減少させることができるため、直流モータを大型化することなく同直流モータの内部において整流子３１を配置するためのスペースを拡大することができる。そして、スペースが拡大された分だけ整流子３１を大型化することができるため接続線３３を太くして接続線３３の断面積（即ち、電流が流れる方向と直交する方向の断面積）を大きくすることが可能となる。従って、整流子３１を、大電流の供給に対応可能なものとすることができる。また、部品点数の多さのために従来は複雑であった直流モータの構造が、部品点数が減少したことにより簡略化されたため、直流モータの組付け性が向上される。その結果、直流モータの組み付けを容易に行うことができ、同直流モータの生産性を向上させることができる。しかも、陽極側の複合ブラシ５１と陰極側の複合ブラシ５２とをそれぞれ独立してスリップリング６４，６５及び整流子３１に押圧接触させる陽極側の圧縮コイルばね７２（押圧手段）及び陰極側の圧縮コイルばね７１（押圧手段）を備えるため、陽極側の複合ブラシ５１と陰極側の複合ブラシ５２とで長さが異なっている場合等でも、確実に陽極側及び陰極側の複合ブラシ５１，５２をスリップリング６４，６５及び整流子３１に押圧接触させることができる。よって、常に良好に電機子２１に電流を供給することができる。詳しくは、陽極側の複合ブラシ５１と陰極側の複合ブラシ５２とは、例えば、径の大きいスリップリング６４に摺接される複合ブラシ５２の方が早く摩耗してしまうことや、製造時に寸法誤差が生じてしまうことにより、長さが異なってしまうことが考えられる。尚、図５には、径の大きい陰極側のスリップリング６４に摺接される陰極側の複合ブラシ５２が陽極側の複合ブラシ５１より多く摩耗してしまった（短くなった）状態を図示している。そこで、陽極側の複合ブラシ５１と陰極側の複合ブラシ５２とを同じ１つの圧縮コイルばねにて押圧接触させようとすると、例えば、陰極側の複合ブラシ５２がスリップリング６４及び整流子３１に良好に押圧接触せず、電機子２１に電流が良好に供給されないといった虞があるが、上記構成では、図５に示すように、この虞を回避することができる。

（２）陽極側の押圧手段及び陰極側の押圧手段は、大径及び小径（陰極側及び陽極側）のスリップリング６４，６５をそれぞれ全周に渡って付勢すべく大径及び小径に形成された２つの圧縮コイルばね７１，７２であるため、部品点数を最少（陽極側と陰極側とで１つずつ）としながら、スリップリング６４，６５を良好に（周方向にバランス良く）付勢することができる。

上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態では、陽極側の押圧手段及び陰極側の押圧手段を２つの圧縮コイルばね７１，７２としたが、これに限定されず、陽極側の複合ブラシ５１と陰極側の複合ブラシ５２とをそれぞれ独立してスリップリング６４，６５及び整流子３１に押圧接触させることができれば、他の構成に変更してもよい。

例えば、図６及び図７に示すように、陽極側の押圧手段及び陰極側の押圧手段を、大径の（陰極側の）スリップリング６４を周方向の複数箇所で付勢すべく周方向に複数設けられる圧縮コイルばね８１と、小径の（陽極側の）スリップリング６５を周方向の複数箇所で付勢すべく周方向に複数設けられる圧縮コイルばね８２としてもよい。

詳しくは、この例（図６及び図７参照）では、大径の（陰極側の）スリップリング６４が固定される第１のスリップリングホルダ８３が、スリップリング６４に対応した環状の固定部８３ａと、その固定部８３ａの前記スリップリング６４が固定されない側から軸方向に延びる周方向に３つの延設部８３ｂ（図７参照）とを有する。又、この例（図６及び図７参照）では、小径の（陽極側の）スリップリング６５が固定される第２のスリップリングホルダ８４が、スリップリング６５に対応した環状の固定部８４ａと、その固定部８４ａの前記スリップリング６５が固定されない側からまず径方向外側に延びて更に軸方向に延びる周方向に３つの延設部８４ｂ（図７参照）とを有する。第１のスリップリングホルダ８３における延設部８３ｂと第２のスリップリングホルダ８４における延設部８４ｂは、図７に示すように、周方向に交互に配置されるとともに、前記回転軸４２（図６参照）を中心とした同一半径上に配置されている。そして、各延設部８３ｂ，８４ｂには、前記第１の閉塞部１１ｂ側の端部から凹設されたばね収容凹部８３ｃ，８４ｃが形成されている。

そして、第１のスリップリングホルダ８３における各ばね収容凹部８３ｃの内部であって、該ばね収容凹部８３ｃの底部と前記第１の閉塞部１１ｂとの間には、大径の陰極側のスリップリング６４を（ロータコア４３側に）周方向の複数箇所（この例では３箇所）で付勢すべく陰極側の押圧手段としての圧縮コイルばね８１がそれぞれ配置されている。又、第２のスリップリングホルダ８４における各ばね収容凹部８４ｃの内部であって、該ばね収容凹部８４ｃの底部と前記第１の閉塞部１１ｂとの間には、小径の陽極側のスリップリング６５を（ロータコア４３側に）周方向の複数箇所（この例では３箇所）で付勢すべく陽極側の押圧手段としての圧縮コイルばね８２がそれぞれ配置されている。尚、これら全ての圧縮コイルばね８１，８２は、前記回転軸４２（図６参照）を中心とした同一半径上に配置される。

このようにしても、上記実施の形態の効果（１）と同様の効果を得ることができる。
又、陽極側の押圧手段及び陰極側の押圧手段は、大径及び小径のスリップリング６４，６５をそれぞれ周方向の複数箇所で付勢すべく周方向にそれぞれ複数設けられる圧縮コイルばね８１，８２であるため、製造容易で汎用性の高い（安価な）極小径の圧縮コイルばね８１，８２を用いながら、スリップリング６４，６５を良好に（周方向にバランス良く）付勢することができる。

更に、大径及び小径のスリップリング６４，６５を付勢するための全ての圧縮コイルばね８１，８２は、回転軸４２を中心とした同一半径上に配置されるため、圧縮コイルばね８１，８２の配置に必要となるスペースが径方向に小スペースとなる。即ち、圧縮コイルばね８１，８２（それを収容する延設部８３ｂ，８４ｂ）の径方向内側及び径方向外側にまとまったスペースを確保でき、例えば、図６に示すように、圧縮コイルばね８１，８２の径方向内側に軸受４５ａを容易に配置することができる。尚、圧縮コイルばね８１，８２（延設部８３ｂ，８４ｂ）を軸受４５ａと軸方向に並設する構成も可能であるが、この場合、圧縮コイルばね８１，８２の軸方向長さを短く、又は直流モータ全体の軸方向長さを長くする必要がある。これに対して、この例（図６参照）では、圧縮コイルばね８１，８２の径方向内側に軸受４５ａを容易に配置できるため、上記問題を回避して圧縮コイルばね８１，８２の軸方向長さを確保しながら直流モータ全体のコンパクト化を図ることができる。

・上記実施の形態では、陽極側の複合ブラシ５１と陰極側の複合ブラシ５２とがそれぞれ４個ずつ設けられる直流モータとしたが、これに限定されず、陽極側の複合ブラシ５１と陰極側の複合ブラシ５２の数がいくつの直流モータに変更してもよい。又、整流子３１に摺接される整流側摺接部５０ｃ（整流ブラシ）の数が複数であっても、各スリップリング６４，６５に摺接される給電側摺接部（給電ブラシ）の数はそれぞれ１つでよいため、１つの給電側摺接部（給電ブラシ）に複数の整流側摺接部（整流ブラシ）が一体化して設けられた複合ブラシに変更してもよい。このようにすると、複合ブラシの数を最少（陽極側と陰極側で１つずつ）とすることができる。又、勿論、上記実施の形態の各数値（例えば、ティース２２ｂの数や、セグメント３２及び接続線３３の数や、マグネット４４の数等）は、変更してもよい。

・上記実施形態では、陽極側及び陰極側の押圧手段として、圧縮コイルばね７１，７２（８１，８２）を用いたが、これら押圧手段は圧縮コイルばねに限定されず、例えば、板ばね等、圧縮コイルばね以外の押圧手段であってもよい。

・上記各実施形態では、電機子２１及び整流子３１は、モールド樹脂３４にてモールドされて一体化されているが、一体化されなくてもよい。この場合、整流子３１は、電機子２１とは別体で設けられ、例えば、絶縁性の樹脂材料よりなる保持部にてセグメント３２及び接続線３３を部分的に埋設して構成されるとともに、電機子２１若しくは第２のケース１２に対して固定される。

２１…電機子、２３…電機子コイル、３１…整流子、３２…セグメント、３３…接続線、４１…回転子、４２…回転軸、４３…ロータコア、４４…界磁としてのマグネット、４６…ブラシホルダ、５０（５１，５２）…複合ブラシ、５０ｃ…整流ブラシとしての整流側摺接部、５０ｄ…給電ブラシとしての第１の給電側摺接部、５０ｅ…給電ブラシとしての第２の給電側摺接部、６４…陰極側のスリップリング、６５…陽極側のスリップリング、７１，８１…陰極側の押圧手段としての圧縮コイルばね、７２，８２…陽極側の押圧手段としての圧縮コイルばね。

Claims

複数の電機子コイルを有する円環状の電機子と、
前記電機子の内側に配置され、回転軸、該回転軸に固定されたロータコア及び該ロータコアにて保持された界磁を有する回転子と、
異なる径の円環状に形成されて電源装置に接続される陽極側及び陰極側のスリップリングと、
周方向に並設されるとともに前記電機子コイルが電機的に接続される複数のセグメント及び周方向に離れた位置にある前記セグメント同士を電気的に接続する接続線を有する整流子と、
前記回転子に一体回転可能に設けられ、軸方向から陽極側及び陰極側の前記スリップリングにそれぞれ摺接する複数の給電ブラシと、
前記回転子に一体回転可能に設けられ、前記給電ブラシと電気的に接続されるとともに軸方向から前記整流子に摺接する複数の整流ブラシと、
を備え、前記スリップリング、前記給電ブラシ、前記整流ブラシ及び前記整流子を介して前記電機子に電流が供給される直流モータであって、
前記給電ブラシと前記整流ブラシとは互いに一体化されて複合ブラシとされ、
前記ロータコアの内側に配置され前記複合ブラシを保持するブラシホルダと、
陽極側の前記複合ブラシと陰極側の前記複合ブラシとをそれぞれ独立して前記スリップリング及び前記整流子に押圧接触させる陽極側の押圧手段及び陰極側の押圧手段と、
を備えたことを特徴とする直流モータ。
請求項１に記載の直流モータにおいて、
前記押圧手段は、前記スリップリングを付勢することにより、前記複合ブラシを前記スリップリングに押圧接触状態とするとともに、前記スリップリングにて前記複合ブラシを前記整流子側に押圧することで前記複合ブラシを前記整流子に押圧接触させることを特徴とする直流モータ。
請求項２に記載の直流モータにおいて、
陽極側の前記押圧手段及び陰極側の前記押圧手段は、大径の前記スリップリングを全周に渡って付勢すべく大径に形成された圧縮コイルばねと、その内側に配置され小径の前記スリップリングを全周に渡って付勢すべく小径に形成された圧縮コイルばねであることを特徴とする直流モータ。
請求項２に記載の直流モータにおいて、
陽極側の前記押圧手段及び陰極側の前記押圧手段は、大径の前記スリップリングを周方向の複数箇所で付勢すべく周方向に複数設けられる圧縮コイルばねと、小径の前記スリップリングを周方向の複数箇所で付勢すべく周方向に複数設けられる圧縮コイルばねであることを特徴とする直流モータ。
請求項４に記載の直流モータにおいて、
大径及び小径の前記スリップリングを付勢するための全ての前記圧縮コイルばねを、前記回転軸を中心とした同一半径上に配置したことを特徴とする直流モータ。