JP5903652B2 - 整流子モータ - Google Patents

Description

本発明は、電動機器、例えば、自動車に搭載される電装機器や電動工具に用いられる整流子モータに関する。

例えば自動車に搭載の電装機器に使用されるモータは、小型化、軽量化とともに、高い信頼性が要求される。

この種のモータの１つとして、ブラシと整流子とを有した整流子モータがある。整流子モータは、一般的に界磁を構成するステータと、そのステータに環状空隙を介して対向するように配置したロータとを備えている。そして、そのロータは、巻線を巻回した鉄心コアとともに、整流子を具備したいわゆる電機子を備えている。この電機子に給電することで、整流子モータが回転駆動される。また、電機子へ給電するために、外部電源に接続するためのリード線が連結されたブラシを設けている。このようなブラシを整流子に当接させることで、電機子に給電している。さらに、ブラシと整流子とを接触通電させるため、整流子モータでは、コイルバネや渦巻きバネ等でブラシを整流子へ押圧する手段が用いられる。このような整流子モータの構成において、ブラシと整流子間の摺動による機械的摩耗や、モータ自体や車両の振動等によりブラシから延伸したリード線の接続部の断線が生じやすかった。

このため、従来、ブラシ押圧手段の構成、ブラシ保持構造、リード線の配置構成などを工夫することにより、整流子モータの寿命を確保するような技術が提案されている。

例えば、従来例として特許文献１では、ブラシに接続したピグテール線を適切に引回すとともに支持することで、ピグテール接続部における導通不良の発生を抑制している。より詳細には、次のようなブラシホルダステーの構造を利用して導通不良の発生を抑制している。すなわち、ブラシホルダステーに、ピグテール線を挿通させる挿通部、およびピグテール線を支持する支持部を設けている。ここで、ブラシホルダステーの一面側には、ピグテール線付きブラシを収容するブラシホルダが配置される。そして、ブラシホルダから引出されたピグテール線は、挿通部を介して他面側に導かれ、さらに支持部によって外周側から支持されて、ピグテール線の先端がピグテール接続部に接続される。このような構成により、一面側で発生したピグテール線の振動を支持部によって抑え、ピグテール接続部まで伝導を抑制している。

実公平６−１５４８２号公報

整流子モータの寿命に関して、モータ自体や車両から加わる振動等でピグテール線も振動し、この振動が変化する力としてブラシに伝達し、ブラシの寿命に影響するという課題があった。さらに、ピグテール線の引回し方によって、ブラシに伝達する力が大きく変化し、ブラシの寿命がばらつき、整流子モータの安定した寿命が得られなかった。

上述したように、ブラシは、コイルバネ等の押圧手段で径方向に力が加えられているため、径方向の力による寿命ばらつきへの影響は少ない。これに対し、ピグテール線は、径方向に対して略直角方向となる周方向へと引出されている。このため、振動等によってピグテール線がブラシに対して周方向の力を加えることになる。その結果、ピグテール線の引回しがブラシの寿命に影響し、ピグテール線の引回し方によって、整流子モータの寿命が変わっていた。特に、ピグテール線のターミナルへの取付性やブラシのブラシ箱への挿入性を考えた場合、ピグテール線を必要以上に長くする必要がある。この場合、ピグテール線からブラシに伝達する力のばらつきはより大きくなり、寿命のばらつきに対してもより影響しやすかった。

また、上述の従来例は、ピグテール線を支持部によって外周側から支持することでピグテール線の振動を抑制し、ピグテール接続部における導通不良の発生を抑制している。ところが、従来例の構成では、支持部が外周側からピグテール線を支持するため、ピグテール線によってブラシ周方向に加わる力に対しては十分に抑制できなかった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ブラシの寿命のばらつきを抑制し、安定した寿命の高品質な整流子モータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の整流子モータは、巻線に給電する整流子を有したロータと、ロータの外周側に対向するように配置されたステータとを備える。さらに、本整流子モータは、整流子に摺接して巻線に給電するためのブラシ片と、ブラシ片の側面に接続されたピグテール線と、ブラシ片を保持するブラシ保持部材とを備える。そして、ブラシ保持部材には、ピグテール線が接続されたブラシ片の側面側に、突起部が設けられ、ピグテール線は、突起部に沿うように引回された構成である。

この構成により、突起部によってピグテール線が規制され、ピグテール線の振動や動きがブラシ片に対して周方向の力の変化として加わることを抑制でき、ブラシ片に加わる周方向からの力を均一化できる。

また、本発明の整流子モータは、ピグテール線が突起部の外周を部分的に周回するように引回された構成である。

また、本発明の整流子モータは、ピグテール線がブラシ片の側面と突起部との間において曲線状に引回された構成である。

また、本発明の整流子モータは、ピグテール線が、ブラシ片の側面と突起部との間において、ステータ側に突出する曲線状を成し、突起部において、ロータ側に突出する曲線状で突起部の外周を周回するように引回された構成である。

これらの構成により、ブラシ片に加わる周方向からの力を、より効果的に均一化できる。

本発明の整流子モータは、ピグテール線によってブラシ片に加わる力の均一化を図ることができるため、ブラシの寿命のばらつきを抑制でき、安定した寿命の高品質な整流子モータを提供できる。

本発明の実施の形態における整流子モータの断面図 同、整流子モータにおけるブラシ片周辺の詳細な構成を示す斜視図 同、整流子モータにおけるブラシ片周辺の詳細な構成を示す上面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における整流子モータ１０の断面図である。

図１に示すように、整流子モータ１０は、カップ状の形状を成すヨーク１１と、ヨーク１１の開口部を塞ぐように装着したブラケット１２とで囲まれるように構成されている。

整流子モータ１０のヨーク１１の内壁には、ステータ１３となる永久磁石１３ａが固着されている。永久磁石１３ａは円筒形状を成し、周方向に所定数の着磁が施されている。そして、永久磁石１３ａの内周側にロータ１４が収容されている。

ロータ１４は、シャフト１５と、ロータコア１７と、巻線１８と、整流子１９とを備えている。シャフト１５は、電磁鋼板を積層して形成したロータコア１７の中心を貫通している。シャフト１５は、その上下部分がそれぞれ軸受２０によって支持され、これによってロータ１４が回転可能に支持される。そして、シャフト１５の一端側が出力軸１５ａとしてブラケット１２から外部に突出している。また、ロータコア１７は、永久磁石１３ａと環状空隙を介して対向するように配置される。ロータコア１７は、シャフト１５側から外周方向に突出する複数のティース（図示せず）を有しており、各ティースに巻線１８が巻回されている。そして、ロータコア１７の一端部側において、複数のセグメントを有した整流子１９がシャフト１５に固定され、それらセグメントに、巻線１８の端末が巻線接続部などを介して電気的に接続されている。整流子１９は、このような構成で、巻線１８に給電するために設けている。

このように、整流子モータ１０は、巻線１８に給電する整流子１９を有したロータ１４と、ロータ１４の外周側に対向するように配置されたステータ１３とを備えている。

さらに、整流子モータ１０は、ヨーク１１内に、一対のブラシを保持したブラシ保持部材３１を備えている。ロータ１４が回転することにより、一対のブラシに対して整流子１９が摺動するように、一対のブラシと整流子１９とが互いに当接している。一対のブラシを構成するそれぞれのブラシ片３０は、互いに直交するように配設されている。なお、図１では一方のブラシ片３０のみを示しているが、他方のブラシ片３０も同様の構成である。両ブラシ片３０の側面には、外部電源に接続するためのリード線であるピグテール線３５が接続されている。外部電源からピグテール線３５およびブラシ片３０を通し、そして、ブラシ片３０が整流子１９のセグメントに摺接することによって、ロータ１４の巻線１８に給電する。これにより、ロータコア１７のティースと、界磁を構成する永久磁石１３ａとの間に回転力が発生し、ロータ１４がステータ１３の内側を回転する。

また、ブラシ保持部材３１の面上には、ブラシ保持部材３１と一体にブラシ箱３２が形成されている。このブラシ箱３２内に、ブラシ片３０が挿入されている。さらに、ブラシ箱３２内において、ステータ１３側にバネ３３が挿入されており、このバネ３３による径方向の力を利用して、ブラシ片３０を整流子１９へと押圧している。

そして、ブラシ保持部材３１において、ブラシ片３０を配置した面と同じ面上で、かつピグテール線３５が引出された側に、突起部４０が設けられている。

このように、整流子モータ１０は、整流子１９に摺接して巻線１８に給電するためのブラシ片３０と、ブラシ片３０の側面に接続されたピグテール線３５と、ブラシ片３０を保持するブラシ保持部材３１とを備える。そして、ブラシ保持部材３１には、ピグテール線３５が接続されたブラシ片３０の側面側に、突起部４０が設けられている。

図２は、以上のように構成された整流子モータ１０におけるブラシ片３０周辺の詳細な構成を示す斜視図である。また、図３は、同ブラシ片３０周辺の詳細な構成を示す上面図である。

図２および図３に示すように、ブラシ保持部材３１の面上には、ロータ１４側に開口を有したブラシ箱３２が配置されている。ブラシ箱３２のステータ１３側には、バネ３３の一端側を固定するためのストッパ３７が装着されている。そして、バネ３３の他端側にブラシ片３０が配置され、ブラシ片３０の先端がブラシ箱３２からロータ１４側へと突出している。すなわち、整流子モータ１０の径方向に外周から内周側に向けて、ストッパ３７、バネ３３、ブラシ片３０の順にそれぞれが配置されており、このブラシ片３０の先端が整流子１９に摺接される。また、バネ３３は、ブラシ片３０に対する押圧手段として機能し、バネ３３で生じる力によってブラシ片３０が整流子１９を押圧している。

また、ブラシ箱３２において、周方向の一側面にはピグテール通路溝３８が形成されている。一方、ブラシ片３０において、周方向の一側面にはピグテール線３５が接続されている。ピグテール線３５は、細い銅線などを編む等して束ねた網線である。このようなピグテール線３５が、図２および図３に示すように、ピグテール通路溝３８を通り、ブラシ箱３２の外側に引出されている。

ブラシ箱３２から引出されたピグテール線３５は、まず、図３に示すように、ブラシ片３０の側面と突起部４０との間において、ブラシ保持部材３１の平面上に曲線を描くように、曲線状に引回される。さらに、ピグテール線３５は、突起部４０に沿って、突起部４０を部分的に周回するように引回される。そして、引回されたピグテール線３５の先端部は、外部電源との接続のために設けたターミナル４１に接続固定される。なお、このような構成とするため、ブラシ片３０とターミナル４１との間に突起部４０を形成している。

本発明は、このように、ピグテール線３５を突起部４０に沿わすように引回しており、この突起部４０の規制によって、ピグテール線３５の振動や動きがブラシ片３０に対して横方向（周方向）の力の変化として加わることを抑制している。

より具体的には、次のようにピグテール線３５を引回すような構成としている。まず、ブラシ片３０の側面と突起部４０との間において、ピグテール線３５がステータ１３側に突出する円弧形状などの１つの曲線を形成するように、ピグテール線３５を引回している。そして、この曲線を形成したピグテール線３５のさらに先端部分は、突起部４０に接触し、そのさらに先端部分が、ロータ１４側に突出する曲線を形成するように、突起部４０に沿って突起部４０の外周を部分的に包込んでいる。

これにより、ピグテール線３５は、ブラシ片３０の側面と突起部４０との間での突起部４０側が規制される。このように、本実施の形態では、ピグテール線３５を突起部４０で規制することで、ピグテール線３５の自由な動きを抑制し、ピグテール線３５の動きによってブラシ片３０の周方向側面に力が加わることも抑制して、安定したブラシの寿命を得ている。

なお、突起部４０によってより適切な強度でピグテール線３５を規制するため、ブラシ片３０から円弧形状などの曲線で延伸したピグテール線３５が、突起部４０の中心よりもステータ１３側で突起部４０にまず接触するような構成とすることが好ましい。さらに、ピグテール線３５が突起部４０の外周を半分以上包込むような構成とすることが好ましい。

また、ブラシ片３０と突起部４０との間のピグテール線３５を円弧形状などの曲線とすることにより、ピグテール線３５の曲がりによる周方向の弾性が生じる。この弾性力によって、ブラシ片３０と突起部４０との間に適度な強度でピグテール線３５を保持することができる。さらに、ブラシ片３０から周方向の振動が生じるような場合でも、この弾性力を利用してその振動を吸収でき、ブラシ寿命の安定性をより高めることができる。このような弾性効果を高めるピグテール線３５の曲線の形状として、半円形状とすることが好ましい。

また、突起部４０の形状として、本実施の形態では図２のように円柱状としているが、多角柱などその他の形状でもよく、上述のようにピグテール線３５を周方向に規制できればよい。また、図２のように、突起部４０の頭部に、中心部より径の広い天板部４０ａを設けることで、突起部４０に沿わせたピグテール線３５の外れ防止や作業性の向上を図ることができる。また、突起部４０がブラシ保持部材３１から突起する高さとしては、ピグテール線３５の径よりも大きく、かつブラシ箱３２の高さよりも小さいことが好ましい。また、突起部４０は、例えばブラシ保持部材３１と一体に形成してもよく、ブラシ保持部材３１に取り付けるような構成としてもよい。

本実施の形態では、以上のようなピグテール線３５の引回しの構成とすることにより、ブラシ片３０に対して、ピグテール線３５を介して周方向から加わる力を均一化し、ブラシの寿命の安定化を図っている。

以上説明したように、本発明の整流子モータは、整流子に摺接して巻線に給電するためのブラシ片と、ブラシ片の側面に接続されたピグテール線と、ブラシ片を保持するブラシ保持部材とを備え、ブラシ保持部材には、ピグテール線が接続されたブラシ片の側面側に突起部を設けている。そして、ピグテール線が突起部に沿うように引回された構成である。

この構成により、ブラシ片に対して、ピグテール線を介して周方向から加わる力を均一化できるため、ブラシの寿命のばらつきを抑制でき、安定した寿命の高品質な整流子モータを提供できる。

本発明に係る整流子モータは、安定したブラシの寿命を実現できるため、電装機器や電動機器などに用いられる整流子モータに有用である。

１０ 整流子モータ
１１ ヨーク
１２ ブラケット
１３ ステータ
１３ａ 永久磁石
１４ ロータ
１５ シャフト
１５ａ 出力軸
１７ ロータコア
１８ 巻線
１９ 整流子
２０ 軸受
３０ ブラシ片
３１ ブラシ保持部材
３２ ブラシ箱
３３ バネ
３５ ピグテール線
３７ ストッパ
３８ ピグテール通路溝
４０ 突起部
４０ａ 天板部
４１ ターミナル

Claims (2)

1. 巻線に給電する整流子を有したロータと、前記ロータの外周側に対向するように配置されたステータとを備えた整流子モータであって、
   前記整流子に摺接して前記巻線に給電するためのブラシ片と、
   前記ブラシ片の側面に接続されたピグテール線と、
   前記ブラシ片を保持するブラシ保持部材とを備え、
   前記ブラシ保持部材には、前記ピグテール線が接続された前記ブラシ片の側面側に突起部が設けられ、
   前記ピグテール線は、前記ブラシ片の側面と前記突起部との間において、前記ステータ側に突出する曲線状を成し、前記突起部において、前記ロータ側に突出する曲線状で前記突起部の外周を周回するように引回されていることを特徴とする整流子モータ。
2. 前記突起部は棒状であり、この突起部の頭部に、この突起部より径の広い天板部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の整流子モータ。

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