JP5759917B2 - ブラシ付きモータ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシ付きモータに関する。

ブラシ付きモータでは、ブラシと整流子の接触部分で高周波電流成分が生じ、これにより電磁雑音が発生する。これを解決する方法として、図１４に示すように、正極ブラシ１と負極ブラシ２との間にコンデンサ３０を設置して高周波電流成分をそちらに逃がす方法が知られている。

しかし一般的なコンデンサでは、空間的、または熱的な制約によりブラシから離れた位置に設置せざるを得ず、十分な電磁雑音抑制効果が得られない場合がある。そのため、コンデンサ以外の部材で静電容量を形成する技術が考えられている。

このような技術として、ブラシホルダの内面及び外面に電極を設置し、ブラシホルダをコンデンサとして用いるものがある（特許文献１）。

特開２００７−２８８８４０号公報

特許文献１が開示するような技術は、ブラシホルダが設置されるプレートが金属製であることを前提としており、金属製以外の場合は電磁雑音抑制効果を十分に得られないおそれがある。しかし、産業用のブラシ付きモータ、例えば自動車補機用の小型モータなどは、低コスト化のために金属の使用量を抑えることが望ましい。

そこで本発明は、低コスト化を図りつつ、ブラシ起源の電磁雑音を抑制するブラシ付きモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、極性を有する複数のブラシと、ブラシを収めるブラシホルダと、ブラシホルダが周方向に配置されるプレートと、ブラシと接触する整流子とを備え、各ブラシとの間で静電容量が形成されるように配置された導体板が、異極性のブラシが組になるように電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、低コスト化を図りつつ、ブラシ起源の電磁雑音を抑制するブラシ付きモータを提供できる。

上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例１） ブラシ付きモータに設置される導体板の例の構成図である。（実施例１） ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例１の変形例） ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例１の変形例） ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例２） ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例３） ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例４） ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例４の変形例） ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例４の変形例） ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例５） ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例５の変形例） ブラシ付きモータの例の部分図である。（実施例５の変形例） ブラシ付きモータの例の全体概略図である。 従来のブラシ付きモータの電磁雑音抑制方法の説明図である。 本発明によるブラシ付きモータの電磁雑音抑制方法の例の説明図である。

以下、図面を用いて実施例を説明する。
なお、以下の各実施例において「軸方向」とはブラシ付きモータの回転子の回転軸に沿う方向、「周方向」とは回転軸を中心とした回転方向、「径方向」とは回転軸を中心としたときの動径方向を意味する。また、各実施例ではブラシ数が４の場合を例として用いるが、本発明はブラシ数に関わらず実施できる。

〔実施例１〕
図１３はブラシ付きモータの一例の概略を示している。このブラシ付きモータは、回転子に設置された整流子５に接触して回転子巻線６に電力を供給する正極ブラシ１及び負極ブラシ２と、これらのブラシを収めるブラシホルダ３と、ブラシホルダ３を搭載、またはブラシホルダ３と一体成型されたプレート４と、プレート４と共にモータ筺体を形成するヨーク９とを備える。プレート４は例えば金属製であっても樹脂製であってもよいが、ブラシ付きモータの低コスト化や軽量化には樹脂製のものが効果的である。

図１はブラシ（正極ブラシ１、負極ブラシ２）の周辺を示している。プレート４に設置された計４つのブラシホルダ３に、２本の正極ブラシ１及び２本の負極ブラシ２が収められている。そして、周方向に隣接する異極性のブラシを収めた２つのブラシホルダに接触するように、導体板１０（図２に１枚の導体板１０のみを示す）が設置されている。導体板１０はブラシホルダ３と密着していることが望ましいが、導体板１０とブラシホルダ３との間に多少の隙間があっても良い。

静電容量は導体とグランドの間、もしくは２つの導体の間に生じることから、本実施例の構成により、前記ブラシと前記導体板との間に静電容量が形成され、ブラシと整流子の接触部分で生じた高周波電流成分を静電容量へと逃がす、すなわち高周波電流成分が流れやすいバイパス経路を作ることで高周波電流成分が遠方まで広がるのを防ぎ、電磁雑音を抑制することができる。

バイパス経路のインピーダンスＺ＝１／（ｉωＣ）＋ｉωＬ＋Ｒは小さいほど高周波電流が流れやすくなるので、Ｃは大きく、また、ＬとＲは小さくなるほど電磁雑音防止効果は高くなる。従来技術のようにコンデンサの設置位置がブラシから離れると、そこまでの配線のＬやＲが大きくなる。よって、ブラシ位置に近くＬ、Ｒが小さい本発明のほうが、高周波になるほど有利となる。さらに、コンデンサを利用する場合は、モータの電源電圧が高いとコンデンサを高電圧対応にする必要があり価格も上昇する。このため、本実施例の適用によるコスト低減効果も大きくなる。

図１では、導体板１０は１つのブラシホルダ３に３つの面（軸方向の１面と周方向の２面）で接触している。しかし、図３に示すように２つの面（軸方向の１面と周方向の１面）で接触しても、図４に示すように１つの面（周方向の１面）で接触してもよい。

このように接触する面数（接触面積）を減らすことで、モータを更に低コスト化し、重量も下げることができる。ただし、ブラシホルダ３と導体板とが接触する面積が減少すると、形成される静電容量も減少し、電磁雑音抑制効果が相対的に低下する。よって、接触させる面積や面数は実際の電磁雑音の評価結果に基づいて適宜選択することが望ましい。

〔実施例２〕
実施例１では導体板１０を連続した１枚の連続した導体で形成したが、図５に示すように、各ブラシホルダ３に独立して設置した導体板１０を、導線１で接続してもよい。

このように構成することで、各ブラシホルダ３間の距離の調整が容易となる。また、導体板１０を各ブラシホルダ３に取り付けてから別工程でプレート４に挿入することも可能になり、製作の自由度が向上する。

〔実施例３〕
実施例１、２に対し、図６は一対のブラシの極性を入れ替えた例を示している。このように本発明は、正極ブラシと負極ブラシの位置が部分的に入れ替わっている場合でも適用できる。すなわち、図１、図３、図４、図５のように周方向にブラシの極性が正、負、負、正の順に並んでいても、図６のように一対の極性が入れ替わって正、負、正、負の順に並んでいてもよい。よって、ブラシ付きモータの体格や制御方式に対して最適なブラシ配置を選択した上で、更に軽量化と電磁雑音の抑制を達成することができる。

〔実施例４〕
導体板１０は複数の正極ブラシ１と負極ブラシ２との組に対して連続していてもよい。例えば、図７に示すように、導体板１０がすべてのブラシホルダ３に接触するように環状に形成されている構成であってもよい。ブラシ数はいくつであってもよく、例えば図８に示すように２であっても、図９に示すように６であってもよい。

本実施例の構成によれば、上述の実施例に比較して、導体板１０が複数の正極ブラシ１と負極ブラシ２との組に対して連続しているため、部品点数の削減や取り付け工数の削減が行える。また、導体板１０と各ブラシホルダ３間を１枚の連続した導体で形成した場合、各ブラシホルダ３の周方向の振動を規制することができる。この振動を規制する効果は、特に振動が大きい自動車補機用の小型モータにとって好適である。

〔実施例５〕
図１０では、実施例１と同様に、プレート４に設置された計４つのブラシホルダ３に、２本の正極ブラシ１及び２本の負極ブラシ２が収められている。そして、隣接する異極性のブラシを収めた２つのブラシホルダに密着するように導体板１０が設置されており、前記ブラシと前記導体板との間に静電容量が形成される。さらに導体板１０はプレート４の外周部まで延びており、ヨーク９（図１３に示されている）と組み合わせたときに前記ヨークと前記導体板が接触するように構成されている。

この構成により、ブラシとヨーク９との間にも静電容量が形成され、電磁雑音抑制効果を更に高めることができる。また、導体板１０を介してブラシ周辺の熱をヨーク９に逃がす効果も期待できる。

なお、導体板１０とヨーク９との接触位置は、図１１に示すように異極性のブラシ間であってもよいし、図１２に示すようにブラシホルダ３の径方向外側であってもよい。

以上の各実施例に共通する本発明の構成について、図１５の概念図を用いて再度説明する。導体板１０はブラシホルダ３に密着するように設けられ、異極性のブラシを収めた少なくとも２つのブラシホルダ３の間を電気的に接続する。この構成により、正負の両ブラシと導体板１０との間に静電容量を形成する。

加えて、導体板１０をグラウンドとなっているヨーク９に接触させれば、電磁雑音抑制効果を更に高めることができる他、ブラシ周辺の熱を外部に逃がす効果も期待できる。また、配置上の問題で１枚の導体板で構成できない場合は、複数の導体板と導線の組み合わせで構成することも可能である。

以上説明したように、本発明のブラシ付きモータでは、異極性ブラシ間の静電容量結合を確実に確保するので、プレートが金属製でなく樹脂製でも電磁雑音抑制効果がある。また、バスバー間に静電容量を形成するよりもブラシに近い位置に静電容量が形成されるため、ブラシ起源の電磁雑音の抑制効果を高めることができる。これにより、電磁雑音問題の生じない高信頼システムを小型かつ低コストで実現することができる。加えて、本発明のブラシ付きモータは、自動車補機全般の他、家電や事務機器などにも適用可能である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、各部品は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての部品を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１ 正極ブラシ
２ 負極ブラシ
３ ブラシホルダ
４ プレート
５ 整流子
６ 回転子巻線
７ 回転子鉄心
８ 永久磁石
９ ヨーク
１０ 導体板
１１ 導線
２０ 電源
３０ コンデンサ

Claims (5)

1. 極性を有する複数のブラシと、
   前記ブラシを収めるブラシホルダと、
   前記ブラシホルダが周方向に配置されるプレートと、
   前記ブラシと接触する整流子と、を備えたブラシ付きモータにおいて、
   各ブラシとの間で静電容量が形成されるように配置された導体板が、異極性のブラシが組になるように電気的に接続されているブラシ付きモータ。
2. 請求項１に記載のブラシ付きモータにおいて、
   前記導体板が１枚の連続する導体で形成されているブラシ付きモータ。
3. 請求項１に記載のブラシ付きモータにおいて、
   異極性の前記ブラシを収める周方向に隣接した前記ブラシホルダの組において、前記導
   体板が導線で接続されているブラシ付きモータ。
4. 請求項１に記載のブラシ付きモータにおいて、
   前記導体板が、前記プレートに配置されたすべての前記ブラシホルダに接触するように
   環状に形成されているブラシ付きモータ。
5. 請求項１に記載のブラシ付きモータにおいて、
   前記導体板がヨークと接触しているブラシ付きモータ。