JP5619413B2 - 電動モータ - Google Patents

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Description

本発明は、アーマチュア軸の回転速度を切換自在な電動モータに関する。
電動モータは、電源から供給される電流を機械的な回転運動に変換して出力する機器であり、ワイパ装置などの車両用電装品から、OA、AV機器などの民生機器に至るまで幅広く用いられている。
例えば、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置には、駆動源としてブラシ付き電動モータが用いられている。ブラシ付き電動モータは、アーマチュア軸の一端を回転自在に支持する有底筒状のヨークを有している。ヨークの内部には、ヨークの内面に固定された複数の永久磁石により磁界が形成され、アーマチュア軸に固定されたアーマチュアが回転自在に収容されている。アーマチュアは、永久磁石に向けて放射状に突出する複数のティースを備えたアーマチュアコアを有しており、それぞれのティースにアーマチュアコイルが巻装されている。また、アーマチュア軸には、複数のセグメント片を備えたコンミテータが固定されており、アーマチュアコイルがそれぞれ対応するセグメント片のライザに電気的に接続されている。このコンミテータには複数のブラシが摺接されており、アーマチュアコイルにブラシおよびコンミテータを介して電流が供給されると、ヨークの内部に形成された磁界とによりアーマチュア軸に電磁力トルクが生じ、アーマチュア軸が回転されるようになっている。
ところで、ワイパ装置は、ワイパモータによりワイパブレードを揺動駆動してウィンドガラスに付着した雨滴等を払拭するようにしており、ウィンドガラスに付着した雨滴量に応じてワイパモータの駆動速度を低速駆動と高速駆動とに切換自在となっている。すなわち、ワイパモータに用いられるブラシ付き電動モータは、共通ブラシと低速駆動用ブラシと高速駆動用ブラシとを有する3ブラシモータとなっている。そして、共通ブラシと低速駆動用ブラシを介してアーマチュアコイルに給電することでアーマチュア軸を低速で回転させ、共通ブラシと高速駆動用ブラシを介してアーマチュアコイルに給電することでアーマチュア軸を高速で回転させている。このような3ブラシモータを用いた電動モータが、例えば、特許文献1に記載されている。
この電動モータは、略円筒形状に形成された所謂シリンダ型のコンミテータを有しており、各ブラシがそれぞれ径方向内側に付勢されてコンミテータの外周面に摺接されている。すなわち、シリンダ型のコンミテータは、軸方向に延びる断面円弧形状の複数のセグメント片をアーマチュア軸の回転方向に並べて配置した略円筒形状をしている。そして、各セグメント片の外周面には、アーマチュア軸の径方向内側に向けて付勢された各ブラシが摺接される摺接面が形成されている。また、この電動モータは、ヨークの内面に2つのマグネットを対向して固定した2極3ブラシモータであり、ヨークを2方取り構造つまりヨークの開口部を断面略小判型形状としている。これにより、各ブラシのレイアウト性を確保しつつ電動モータを車両の限られたスペースに配置可能なように、電動モータの小型、軽量化が図られている。
特開2006−33947号公報
ところで、電動モータを多極化することで、つまりヨークの内面に固定されるマグネットの数を増やすことで、ヨークの磁気飽和を減らし、動作点の向上によりアーマチュア軸のトルク向上を図ることによって、電動モータの小型、軽量化するようにした技術が知られている。しかしながら、電動モータを多極化すると、コンミテータのセグメント片の数が増加することとなる(例えば、2極から4極にすると、セグメント片の数が12個から18個に増加する)。そのため、セグメント片の回転方向の厚さを一定にした場合には、コンミテータの外径が大きくなり、電動モータの小型、軽量化を十分に図ることができない。一方、コンミテータの外径を一定にした場合には、セグメント片の回転方向の厚さが小さくなり、以下のような問題を生ずることとなる。
第1の問題点として、ブラシの厚さを一定にすると、セグメント片の回転方向の厚さが小さくなる分だけ、セグメント片の回転方向の厚さに対するブラシの厚さが相対的に大きくなる。これにより、特許文献1に記載されるような3ブラシモータの場合には、高速駆動用ブラシ短絡電流が増加して、電動モータの駆動効率が低下することとなる。すなわち、電動モータの低速駆動時に、高速駆動用ブラシが隣り合う複数のセグメント片の摺接面に同時に接触し易くなり、高速駆動用ブラシによりアーマチュアコイル同士が短絡される時間が長くなる。そのため、高速駆動用ブラシにより短絡されたアーマチュアコイルに発生する誘起電圧による電流によってアーマチュア軸の回転方向と逆方向に生じる電磁力トルクが大きくなり、電動モータの駆動効率が低下することとなる。
また、同様に、各ブラシが隣り合う複数のセグメント片に同時に接触し易くなり、各ブラシによりアーマチュアコイル同士が短絡される時間が長くなる。そのため、電流が供給されるアーマチュアコイルの数(有効導体数)が減少し、電動モータの駆動効率が低下することとなる。逆に、セグメント片の回転方向の厚さが小さくなる分だけ、ブラシの厚さを小さくすると、ブラシの製造が困難となるとともにブラシが破損し易くなり、さらには、ブラシを流れる電流の電流密度が大きくなる。
第2の問題点として、セグメント片の回転方向の厚さが小さくなることにより、隣り合うセグメント片のライザの相互間距離が小さくなる。そのため、ライザに電気的に接続されるアーマチュアコイルのコイル端同士が接触してしまい、アーマチュアコイルの絶縁を確実に行えないおそれがある。また、ライザ自体の大きさも小さくなるため、アーマチュアコイルのコイル端をヒュージング(熱カシメ)によりライザに係止する際に、ライザがヒュージング時の加圧力により破損するおそれがある。
第3の問題点として、セグメント片の回転方向の厚みが小さくなることにより、セグメント片自体の大きさが小さくなり、セグメント片を製造するのが困難となる。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転速度を切換自在な電動モータにおいて、電動モータの駆動効率の低下を抑制しつつ、電動モータの小型、軽量化を図ることにある。
本発明の電動モータは、共通ブラシと低速駆動用ブラシを介してアーマチュアコイルに給電することでアーマチュア軸を低速で回転する低速駆動と、前記共通ブラシと高速駆動用ブラシを介して前記アーマチュアコイルに給電することで前記アーマチュア軸を高速で回転する高速駆動とに切換自在な電動モータであって、前記低速駆動用ブラシを前記共通ブラシに対して回転方向に直角にずれた位置に配置し、前記高速駆動用ブラシを前記共通ブラシと前記低速駆動用ブラシの少なくとも一方に対して回転方向に鈍角にずれた位置に配置し、前記アーマチュア軸を回転自在に支持する有底筒状のヨークと、前記ヨークの内面に固定される4つのマグネットと、前記アーマチュアコイルが巻装される複数のティースを備え、前記アーマチュア軸に固定されるアーマチュアコアと、前記アーマチュアコイルが電気的に接続される複数の扇形のセグメント片と、前記複数のセグメントが互いに絶縁して配置されたホルダ部とを備え、前記アーマチュア軸に固定されるコンミテータとを有し、前記コンミテータは、前記複数のセグメント片を前記アーマチュア軸の回転方向に並べて配置した円盤形状であり、前記アーマチュア軸の軸方向に向けて付勢された前記各ブラシが摺接される摺接面を前記複数のセグメント片の軸方向端面にそれぞれ形成し、前記各ブラシの回転方向の厚さは、各セグメント片の回転方向の厚さよりも小さくし、かつ、高速駆動用ブラシの回転方向の厚さを低速駆動用ブラシの回転方向の厚さおよび共通ブラシの回転方向の厚さに対して小さくすることを特徴とする。
本発明の電動モータは、前記ヨークの開口部は断面円形状に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、アーマチュア軸の回転速度を切換自在な3ブラシモータにおいて、各ブラシが摺接される摺接面が軸方向端面に形成された円盤形状のコンミテータとしたので、各ブラシが摺接される摺接面が外周面に形成された円筒形状のコンミテータとした場合に比べて、コンミテータの外径を大きく形成することが可能となり、セグメント片の回転方向の厚さを相対的に大きく形成することができる。これにより、ブラシの厚さを一定とした場合に、セグメント片の回転方向の厚さに対するブラシの厚さが相対的に小さくなり、高速駆動用ブラシ短絡電流の増加および有効導体数の減少による電動モータの駆動効率の低下を抑制することができる。また、セグメント片の回転方向の厚さが相対的に大きくなることにより、隣り合うセグメント片のライザの相互間距離が相対的に大きくなり、アーマチュアコイルの絶縁を確実に行うことができるとともに、ライザ自体の大きさも大きくすることができるのでライザの耐ヒュージングが確実となる。さらに、セグメント片の回転方向の厚さが相対的に大きくなることにより、セグメント片自体の大きさが大きくなり、セグメント片の製造が容易となる。すなわち、コンミテータを所謂ディスク型とすることでセグメント片の回転方向の厚さを相対的に大きく形成することができるので、電動モータを多極化することによりセグメント片の回転方向の厚さが小さくなることによって生ずる諸問題を解決することができる。これにより、アーマチュア軸の回転速度を切換自在な3ブラシモータにおいて、容易に電動モータの多極化を図ることができ、電動モータの小型、軽量化を図ることができる。
本発明の一実施の形態である電動モータを備えたワイパモータの断面図である。 図1に示すワイパモータの平面図である。 図1におけるA−A線に沿う断面図である。 コンミテータの斜視図である。 アーマチュアコイルの巻き線図である。 図1におけるB−B線に沿う断面図である。 比較例としてシリンダ型のコンミテータを有する電動モータを示す図6に対応する断面図である。 他の実施形態における電動モータを示す図6に対応する断面図である。 他の実施形態におけるアーマチュアコイルの巻き線図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。このワイパモータ10は、自動車等の車両に搭載されたワイパ装置に設けられ、ウィンドガラスを払拭するワイパブレードに連結された図示しないリンク機構を駆動するために用いられる。ワイパモータ10は、モータ本体(電動モータ)11とモータ本体11の回転を減速させてリンク機構に伝達する減速機構とを1つのユニットとした減速機構付モータであり、駆動源であるモータ本体11と減速機構を備えるギヤ部12とを有している。
モータ本体11にはブラシ付き直流モータが用いられており、モータ本体11に設けられるアーマチュア軸13が正方向または逆方向に回転可能となっている。モータ本体11は、薄板鋼板等を有底の段付き円筒形状にプレス成形することにより形成されるヨーク14を有している。ヨーク14の内周面には、図3に示すように、径方向内側に向けてN極、S極に着磁された2対(4つ)の永久磁石15n,15sがアーマチュア軸13の回転方向に交互に固定されている。この永久磁石15n,15sによりヨーク14の内部に磁界が形成されている。
ヨーク14の内部にはアーマチュア16が回転自在に収容されており、アーマチュア16は微小隙間(エアギャップ)を介して各永久磁石15n,15sに径方向に対向して配置されている。アーマチュア16は、各永久磁石15n,15sに向けて径方向外側に放射状に突出する18個のティース17を備えるアーマチュアコア16aを有しており、各ティース17にはそれぞれアーマチュアコイル16bが巻装されている。すなわち、各ティース17の相互間に形成されるスロットには、図5に示すように、導線が複数のスロットを跨ぐように重ね巻きされて、アーマチュアコア16aに複数のアーマチュアコイル16bが装着されている。また、図1に示すように、アーマチュア16の軸心にはアーマチュア軸13が軸方向に貫通して固定されており、このアーマチュア軸13の軸方向一端部は、ヨーク14の底壁に固定された軸受18によって回転自在に支持されている。
アーマチュア軸13には、アーマチュア16の軸方向他端側に隣接させて、つまりヨーク14の開口部に位置させて、アーマチュア16と一体に回転するコンミテータ20が固定されている。コンミテータ20は、図4に示すように、略円盤形状に形成された所謂ディスク型(扁平型)のコンミテータとなっており、軸方向寸法に対して径方向寸法が大きく形成された略円盤形状のホルダ部21を備えている。このホルダ部21は、例えば熱可塑性樹脂などの樹脂材料をモールド成形して形成されており、その軸心に形成される軸孔22においてアーマチュア軸13に圧入されて当該アーマチュア軸13に固定されている。
ホルダ部21の軸方向他端側の端面には、アーマチュア軸13の回転方向に並べられた18個のセグメント片23が配置されている。各セグメント片23は、例えば銅などの金属材料により径方向に延びる略扇形状に形成されており、各セグメント片23の軸方向端面にそれぞれ形成された摺接面23aをアーマチュア軸13の軸方向他端側に向けてホルダ部21に固定されている。隣り合うセグメント片23は相互にアーマチュア軸13の回転方向に所定の間隔をあけて配置され、各セグメント片23は互いに電気的に絶縁されている。これらセグメント片23には、径方向外側に突出するライザ23bが一体に設けられており、各セグメント片23のライザ23bにそれぞれ対応するアーマチュアコイル16bのコイル端が電気的に接続されている。また、図5に示すように、コンミテータ20は、相互にアーマチュア軸13の回転方向に180°ずれて配置されたセグメント片23同士が均圧線24により電気的に接続されており、互いに対向するセグメント片23同士が同電位となっている。このコンミテータ20は、図6に示すように、ヨーク14の断面円形状の開口部と略同心状となるようにヨーク14の開口部に配置されている。
モータ本体11は、ヨーク14の開口側に設けられたフランジ部14aにおいてギヤ部12のギヤケース25に取り付けられている。ギヤケース25は、モータ本体11側に開口する略円筒形状のブラシホルダ収容部26を備えている。ヨーク14は、そのフランジ部14aの端面をブラシホルダ収容部26の開口側の端面に突き当てた状態で、複数の締結ネジによりギヤケース25に固定されている。また、アーマチュア軸13の軸方向他端側はギヤケース25の内部に突出されており、ブラシホルダ収容部26の内部に固定された軸受27によってアーマチュア軸13の軸方向他端側が回転自在に支持されている。
ブラシホルダ収容部26の内部には、コンミテータ20よりもアーマチュア軸13の軸方向他端側に位置して、樹脂製のブラシホルダ28が収容されている。モータ本体11に設けられたブラシホルダ28は、ばね部材29によりアーマチュア軸13の軸方向一端側つまりコンミテータ20側に付勢された3つのブラシ30を備えており、各ブラシ30がコンミテータ20の摺接面23aにそれぞれ摺接されている。つまり、モータ本体11は、4つのマグネット15n,15sと3つのブラシ30とを有する4極3ブラシモータとなっている。このブラシ30およびコンミテータ20を介してアーマチュアコイル16bに電流が供給されると、ヨーク14の内部に形成される磁界とによりアーマチュア16に回転方向の電磁力トルクが生じ、アーマチュア軸13が回転駆動されるようになっている。
図6に示すように、各ブラシ30は、セグメント片23の形状に対応させて断面略台形状に形成されており、各ブラシ30の断面積はセグメント片23の摺接面23aよりも小さくなるように形成されている。3つのブラシ30のうち共通ブラシ(Eブラシ)30aと低速駆動用ブラシ(Loブラシ)30bは、相互にアーマチュア軸13の回転方向に直角にずれて配置され、共通ブラシ30aは正極、低速駆動用ブラシ30bは負極となっている。これら共通ブラシ30aと低速駆動用ブラシ30bおよびコンミテータ20を介してアーマチュアコイル16bに給電することにより、アーマチュア軸13が低速で回転する低速駆動でモータ本体11を作動させることができるようになっている。
一方、3つのブラシ30のうち高速駆動用ブラシ(Hiブラシ)30cは、共通ブラシ30aと低速駆動用ブラシ30bのそれぞれに対してアーマチュア軸13の回転方向に鈍角にずれて配置され、高速駆動用ブラシ30cは負極となっている。すなわち、高速駆動用ブラシ30cは、アーマチュア軸13を中心として共通ブラシ30aと低速駆動用ブラシ30bとのなす角度が大きい側(共通ブラシ30aと低速駆動用ブラシ30bとのなす角度が270°の側)に配置されている。この高速駆動用ブラシ30cと共通ブラシ30aおよびコンミテータ20を介してアーマチュアコイル16bに給電することにより、アーマチュア軸13が高速で回転する高速駆動でモータ本体11を作動させることができるようになっている。
図2に示すように、ギヤケース25の内部に突出されたアーマチュア軸13の軸方向他端側には、相互に捩れ方向が逆向きに形成された一対のウォーム13a,13bが一体に設けられている。これら一対のウォーム13a,13bに隣接させて、ギヤケース25の内部には一対の二段ギヤ31a,31bが収容されている。各二段ギヤ31a,31bは、アーマチュア軸13の軸方向と直交する方向に延びる支軸32a,32bにより回転自在に支持されている。そして、各二段ギヤ31a,31bは、それぞれウォーム13a,13bと噛み合うウォームホイール33a,33bと、ウォームホイール33a,33bと一体に回転されるピニオンギヤ34a,34bとを備えている。また、ギヤケース25の内部には、一対のピニオンギヤ34a,34bにそれぞれ噛み合う単一の出力ギヤ35が回転自在に収容されており、出力ギヤ35にはギヤケース25の外部へ突出する出力軸36が固定されている。この出力軸36には、モータ本体11の回転が二段ギヤ31a,31bおよび出力ギヤ35を介して減速して伝達され、出力軸36に連結されたワイパ装置のリンク機構を駆動するようになっている。
図1に示すように、ギヤケース25の内部には、ワイパモータ10の作動を制御する制御基板37が収容されている。この制御基板37はワイパスイッチや車載バッテリ等に接続されている。運転者等によりワイパスイッチが操作されると、制御基板37からブラシ30およびコンミテータ20を介してアーマチュアコイル16bに電流が供給され、これによりワイパモータ10が作動するようになっている。また、制御基板37には出力ギヤ35に固定される回転検出用マグネットに対向するホールセンサ38が設けられており、制御基板37はホールセンサ38により検出される出力ギヤ35の回転数に基づいてワイパモータ10の作動制御を行うようになっている。
次に、コンミテータ20とブラシ30の配置構造について、本発明のモータ本体11と所謂シリンダ型のコンミテータを有する電動モータとを比較して説明する。図7は比較例としてシリンダ型のコンミテータを有する電動モータを示す図6に対応する断面図である。なお、図7において、図6と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
図7に示す電動モータは4極3ブラシモータであり、略円筒形状に形成された所謂シリンダ型のコンミテータ40を有している。コンミテータ40は、アーマチュア軸13の回転方向に並べられた18個のセグメント片41を備えており、セグメント片41の回転方向の角度が図6に示すセグメント片23の回転方向の角度と同じ角度αとなっている。各セグメント片41は軸方向に延びる断面円弧形状に形成されており、各セグメント片41がその外周面に形成された摺接面41aをアーマチュア軸13の径方向外側に向けてホルダ部42の外周面に固定されている。また、各ブラシ43はコンミテータ40の径方向外側に配置されて、図示しないばね部材によりアーマチュア軸13の径方向内側つまりコンミテータ40側に付勢されており、各ブラシ43がコンミテータ40の摺接面41aにそれぞれ摺接されている。この電動モータは、コンミテータ40の径方向外側に各ブラシ43を配置するためのスペースを確保しつつ電動モータの小型、軽量化を図るために、ヨーク44の開口部が断面略小判型形状に形成されてヨーク44が2方取り構造となっている。
一方、図6に示すモータ本体11は4極3ブラシモータであり、略円盤形状に形成された所謂ディスク型のコンミテータ20を有している。各ブラシ30はコンミテータ20の軸方向他端側に配置されて、ばね部材29によりアーマチュア軸13の軸方向一端側に付勢されており、各ブラシ30がコンミテータ20の軸方向他端側の端面に形成された摺接面23aにそれぞれ摺接されている。つまり、各ブラシ30は、アーマチュア軸13の軸方向から見たコンミテータ20の投影面上に配置されている。
そのため、このモータ本体11では、図7に示す電動モータのようにコンミテータ40の径方向外側に各ブラシ43を配置するためのスペースを確保する必要がなく、コンミテータ20の外径R1をヨーク14の内周面に近接する位置まで大きく形成することが可能となっている。すなわち、ディスク型のコンミテータ20は、シリンダ型のコンミテータ40に比べてその外径を大きくすることが可能となっている。これにより、コンミテータ20の外径R1をコンミテータ40の外径R2よりも大きく形成することで、セグメント片23の回転方向の厚さD1がセグメント片41の回転方向の厚さD2に比べて大きく形成されている。
したがって、図6および図7に示すように、3つのブラシ30の厚さとブラシ43の厚さを同じ厚さD3とした場合には、セグメント片41の回転方向の厚さD2に対するブラシ43の厚さD3に比べて、セグメント片23の回転方向の厚さD1に対する3つのブラシ30の厚さD3が相対的に小さくなる。これにより、3ブラシモータにおいて、高速駆動用ブラシ短絡電流の増加による電動モータの駆動効率の低下を抑制することができる。すなわち、モータ本体11の低速駆動時に、高速駆動用ブラシ30cが隣り合うセグメント片23の摺接面23aに同時に接触することが抑制され、高速駆動用ブラシ30cによりアーマチュアコイル16bが短絡される時間が短くなるため、高速駆動用ブラシ30cによる影響を緩和することができるようになっている。また、同様に、各ブラシ30が隣り合うセグメント片23の摺接面23aに同時に接触することが抑制され、各ブラシ30によりアーマチュアコイル16bが短絡される時間が短くなるため、有効導体数の減少による電動モータの駆動効率の低下を抑制することができる。
さらに、セグメント片23の回転方向の厚さD1が相対的に大きくなることにより、隣り合うセグメント片23のライザ23bの相互間距離E1が、隣り合うセグメント片41のライザ41bの相互間距離E2に比べて相対的に大きくなる。そのため、ライザ23bに電気的に接続されるアーマチュアコイル16bのコイル端同士が互いに接触することを防止でき、アーマチュアコイル16bの絶縁を確実に行うことが可能となる。また、ライザ23b自体の大きさを相対的に大きくすることができるので、アーマチュアコイル16bのコイル端をヒュージング(熱カシメ)によりライザ23bに係止する際に、ライザ23bがヒュージング時の加圧力により破損することを防止することができる。
さらに、セグメント片23の回転方向の厚さD1が相対的に大きくなることにより、セグメント片23自体の大きさが大きくなり、セグメント片23を製造するのが容易となる。
また、このモータ本体11では、図7に示す電動モータのようにコンミテータ40の径方向外側に各ブラシ43を配置するためのスペースを確保する必要がないため、ヨーク14を2方取り構造とする必要がなく、ヨーク14の開口部を断面円形状に形成しても電動モータの小型、軽量化を図ることができるようになっている。すなわち、ヨーク14の開口部を断面円形状に形成しても、その直径Lが図7に示すヨーク44の短辺側の長さLとほぼ同じ長さとなるので、ヨーク14を2方取り構造としなくても電動モータの小型、軽量化を図ることができる。これにより、ヨークを2方取り構造とする場合に比べてヨーク14の成型が容易となるとともに、各ブラシ30のレイアウト性を向上させることができる。
このように、アーマチュア軸13の回転速度を切換自在な3ブラシモータにおいて、コンミテータ20をディスク型としたので、シリンダ型のコンミテータ40の外径R2に比べてコンミテータ20の外径R1を大きく形成することが可能となる。これにより、シリンダ型のコンミテータ40におけるセグメント片41の回転方向の厚さD2に比べて、ディスク型のコンミテータ20におけるセグメント片23の回転方向の厚さD1を大きく形成することができる。これによって、3つのブラシ30の厚さを同じとした場合に、セグメント片23の回転方向の厚さD1に対する3つのブラシ30の厚さD3が相対的に小さくなり、高速駆動用ブラシ短絡電流の増加および有効導体数の減少による電動モータの駆動効率の低下を抑制することができる。また、隣り合うセグメント片23のライザ23bの相互間距離E1が相対的に大きくなり、アーマチュアコイル16bの絶縁を確実に行うことができるとともに、ライザ23b自体の大きさも大きくすることができるのでライザ23bの耐ヒュージングが確実となる。さらに、セグメント片23自体の大きさが大きくなり、セグメント片23の製造が容易となる。
すなわち、コンミテータ20をディスク型とすることでセグメント片23の回転方向の厚さD1を相対的に大きく形成することができるので、電動モータを多極化することによりセグメント片の回転方向の厚さが小さくなることによって生ずる諸問題を解決することができる。これにより、アーマチュア軸13の回転速度を切換自在な3ブラシモータにおいて、容易にモータ本体11の多極化を図ることができ、電動モータの小型、軽量化を図ることができる。
なお、前記実施の形態においては、3つのブラシ30の厚さをブラシ43の厚さと同じにしたが、セグメント片23の回転方向の厚さD1がセグメント片41の回転方向の厚さD2に比べて相対的に大きくなった分だけ、3つのブラシ30の厚さをブラシ43の厚さに比べて相対的に大きくすることで、ブラシ30に流れる電流の電流密度を低減することも可能である。また、高速駆動用ブラシ30cの厚さをブラシ43の厚さと同じとするとともに、共通ブラシ30aと低速駆動用ブラシ30bの厚さをブラシ43の厚さに対して相対的に大きくすることで、つまり、高速駆動用ブラシ30cの厚さを共通ブラシ30aと低速駆動用ブラシ30bの厚さに対して小さくすることで、高速駆動用ブラシ短絡電流を低減し、電動モータの駆動効率を向上させることも可能である。
さらに、前記実施の形態においては、高速駆動用ブラシ30cをそれぞれ共通ブラシ30aと低速駆動用ブラシ30bに対してアーマチュア軸13の回転方向に鈍角にずれて配置するようにしたが、これに限定されることはない。ただし、高速駆動用ブラシ30cを共通ブラシ30aと低速駆動用ブラシ30bとの少なくとも一方に対してアーマチュア軸13の回転方向に鈍角にずれて配置することで、つまり、高速駆動用ブラシ30cを共通ブラシ30aと低速駆動用ブラシ30bとのなす角度が大きい側に配置することで、各ブラシのレイアウト性が向上され、各ブラシ30の組み付け性を良くすることが好ましい。
図8は他の実施形態における電動モータを示す図6に対応する断面図であり、図8において、図6と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。図8に示すように、ヨーク14の内周面には径方向内側に向けてN極、S極に着磁された1対(2つ)の永久磁石15n,15sが互いに対向して固定されており、1対の永久磁石15n,15sによりヨーク14の内部に磁界が形成されている。また、図8に示すモータ本体はディスク型のコンミテータ50を有しており、コンミテータ50はアーマチュアコア16aのティース17の数に対応させて12個のセグメント片51を備えている。このような2極3ブラシモータにおいても、シリンダ型のコンミテータを有する2極3ブラシモータに比べて、コンミテータ50の外径を相対的に大きくすることが可能であり、上記と同様の効果を奏することができる。このように、本発明の電動モータは4極3ブラシモータに限定されず、極数は任意に変更可能である。ただし、多極化されるほどセグメント片の数が多くなり、セグメント片の回転方向の厚さが小さくなるので、より多極機の電動モータになるほど本発明の優位性は高まると言える。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記実施の形態においては、本発明の電動モータをワイパモータに10用いたが、他のモータに用いるようにしてもよい。
さらに、上記実施の形態においては、図5に示すようなアーマチュアコイル16bの巻き線としたが、本発明はこれに限らず、種々変更可能である。例えば、図9に示すような、所謂バランス型の巻き線にも適用可能である。図9のような巻き線とすることで、アーマチュアコイル16bにおけるコイルエンドの低減による小型・軽量化、および占積率の向上によるモータ特性の向上を図ることができる。
10 ワイパモータ
11 モータ本体(電動モータ)
12 ギヤ部
13 アーマチュア軸
13a,13b ウォーム
14 ヨーク
14a フランジ部
15n,15s 永久磁石
16 アーマチュア
16a アーマチュアコア
16b アーマチュアコイル
17 ティース
18 軸受
20 コンミテータ
21 ホルダ部
22 軸孔
23 セグメント片
23a 摺接面
23b ライザ
24 均圧線
25 ギヤケース
26 ブラシホルダ収容部
27 軸受
28 ブラシホルダ
29 ばね部材
30 ブラシ
30a 共通ブラシ
30b 低速駆動用ブラシ
30c 高速駆動用ブラシ
31a,31b 二段ギヤ
32a,32b 支軸
33a,33b ウォームホイール
34a,34b ピニオンギヤ
35 出力ギヤ
36 出力軸
37 制御基板
38 ホールセンサ
40 コンミテータ
41 セグメント片
41a 摺接面
42 ホルダ部
43 ブラシ
44 ヨーク
50 コンミテータ
51 セグメント片

Claims (2)

  1. 共通ブラシと低速駆動用ブラシを介してアーマチュアコイルに給電することでアーマチュア軸を低速で回転する低速駆動と、前記共通ブラシと高速駆動用ブラシを介して前記アーマチュアコイルに給電することで前記アーマチュア軸を高速で回転する高速駆動とに切換自在な電動モータであって、
    前記低速駆動用ブラシを前記共通ブラシに対して回転方向に直角にずれた位置に配置し、前記高速駆動用ブラシを前記共通ブラシと前記低速駆動用ブラシの少なくとも一方に対して回転方向に鈍角にずれた位置に配置し、
    前記アーマチュア軸を回転自在に支持する有底筒状のヨークと、
    前記ヨークの内面に固定される4つのマグネットと、
    前記アーマチュアコイルが巻装される複数のティースを備え、前記アーマチュア軸に固定されるアーマチュアコアと、
    前記アーマチュアコイルが電気的に接続される複数の扇形のセグメント片と、前記複数のセグメントが互いに絶縁して配置されたホルダ部とを備え、前記アーマチュア軸に固定されるコンミテータとを有し、
    前記コンミテータは、前記複数のセグメント片を前記アーマチュア軸の回転方向に並べて配置した円盤形状であり、前記アーマチュア軸の軸方向に向けて付勢された前記各ブラシが摺接される摺接面を前記複数のセグメント片の軸方向端面にそれぞれ形成し、
    前記各ブラシの回転方向の厚さは、各セグメント片の回転方向の厚さよりも小さくし、かつ、高速駆動用ブラシの回転方向の厚さを低速駆動用ブラシの回転方向の厚さおよび共通ブラシの回転方向の厚さに対して小さくすることを特徴とする電動モータ。
  2. 請求項1記載の電動モータにおいて、前記ヨークの開口部は断面円形状に形成されていることを特徴とする電動モータ。
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