JP5932591B2 - 回転電機、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のブラシおよびその取り付けに関する。

昨今、自動車業界ではスロットルやブレーキ、エンジンの吸排気弁など自動車の各部で電子制御化が進んでいることは周知である。この動きと共に回転電機が自動車の各部に使用されるようになり、生産数量は増える傾向にある。そのため、回転電機には低コスト化及び生産効率向上が強く求められている。

従来回転電機の組み立ては、ブラシ、ばね、ブラシホルダ及びブラシホルダベースをハウジングに設置し、その後回転子を組み付ける。回転子を組み付けるときには、ブラシをブラシホルダにばねを圧縮した状態で固定または、保持しておく必要があった。この構造の場合、組み付けたブラシを治具等で保持しておく必要があり、作業工数が多く又効率も悪いという欠点があった。

これを解決するために、ブラシホルダベースに、外周方向に貫通したブラシホルダを一体で成形し、これに内径方向からブラシを取り付け、回転子を組み付ける。その後、ばねを外周方向より挿入しこれを固定するために、コの字の弾性部材をブラシホルダを閉塞するように取り付ける構造が提案されている（例えば、特許文献１）。

さらには、ブラシホルダとブラシホルダベースを別に成形し、ブラシホルダ、回転子の順で取り付ける。次に、ブラシホルダ、ブラシ、ばねをブラシホルダベースの外周方向から組み付け最後にばねを保持するため、ブラシホルダベースに弾性部材をブラシホルダを閉塞するように取り付ける方法も提案されている（例えば、特許文献２）。

特公平０４−０１３９４３号公報 実開平５−４３７５９号公報

このような従来の技術は、ブラシをブラシホルダベースに組み付ける工程で、同時に複数の部品組付けが必要となり、組み立て工数削減、組み立て効率向上については考慮されていなかった。

本発明の目的は、回転電機のブラシに関する部品の組み立て工数を減らし、組み立て効率を向上させるところにある。

上記目的を達成するために、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、回転電機は、ブラ
シと、ばねと、前記ブラシと前記ばねが収容されたブラシホルダと、前記ブラシホルダが配置されたブラシホルダベースと、を備え、前記ブラシホルダは爪部を有し、前記ブラシは前記ブラシホルダの前記爪部と係合可能な凹部を有し、前記ブラシホルダベースは、内径方向に設けられた横穴と、前記横穴に貫通する縦穴を有し、前記ブラシホルダベースの前記横穴に前記ブラシホルダの前記爪部が挿入され、前記ブラシの前記凹部内に前記ブラシホルダの前記爪部が位置しないように、前記ブラシホルダベースの前記縦穴に前記ブラシホルダの前記爪部が係合したことを特徴とする。

本発明により、組み立て時の工数を最小限に抑え、且つ部品点数を増やさない回転電機へのブラシ関連部品の組み立てが可能となる。

回転電機例 システム図例 分解斜視図(実施例１) ブラシとブラシホルダの係合斜視図(実施例１) 図４の断面図(実施例１) 分解斜視図(実施例１) ブラシホルダとブラシホルダベースの係合断面図を示す。(実施例１) 実施例２のブラシとブラシホルダの係合断面図 実施例３の分解斜視図 実施例４のブラシとブラシホルダ係合正面・側面図 実施例５のブラシとブラシホルダの係合斜視図 実施例６の分解斜視図 実施例６のブラシとブラシホルダの係合斜視図 実施例６のブラシホルダとブラシホルダベースの係合斜視図 実施例７の分解斜視図 実施例７のブラシブラシホルダの係合斜視図 実施例７のブラシホルダとブラシホルダベースの係合斜視図

本発明は、部品点数を増やすことなく且つ組み立て工数を最小限に抑え組み立て効率を向上させた回転電機を実現したものである。

本実施例の回転電機は、図１に示す通り整流子５とロータ１０と、整流子５とロータ１０が固定されるシャフト１５と、シャフト１５を支持するフロントベアリング２０及びリアベアリング２５と、フロントベアリング２０を保持するブラケット３０と、ブラケット３０に固定されるブラシホルダベース１００と、ブラシホルダベース１００に係合され、ブラシ２００とばね３００を収容するブラシホルダ４００とフロントベアリング２０とハウジングを固定するベアリングリテーナ３５と、ブラケット３０とシャフト１５の隙間を閉塞するシール４０とブラケット３０に係合し、リアベアリング２５を保持するヨーク４５とヨーク４５の内径に固定または接着される1対またはそれ以上からなるマグネット５０とで構成される回転電機であって、図に記載は無いがロータ１０には銅線が巻き線され、巻き線の端は整流子５に接続されており、ブラシ２００はばね３００によって整流子５に押し付けられている。ブラシ２００に電流を流すことによってロータ１０に磁力が生じ、マグネット５０の磁力がロータ１０の回転方向に作用しシャフト１５が回転するものである。

図２に本実施例の回転電機を組み込んだシステム図例を示す。本例は自動車のアイドリングストップ時の油圧確保用電動オイルポンプの駆動に使用されるものである。トランスミッションにて駆動される機械式メインポンプと並列に油圧回路が電動オイルポンプに接続されている。アイドリングストップ時、トランスミッションにて駆動されるメインポンプが作動できない。そのため、アイドリングストップ時には、コントローラより回転電機へ駆動が指示されメインポンプの代わりに電動ポンプが作動し油圧を確保するものである。

図３に実施例1の分解斜視図を示す。部品の構成は、樹脂で成形されるブラシホルダベース１００、カーボンを主成分として成形されるブラシ２００、ステンレス等の鋼材で成形されている円筒コイル形状のばね３００、黄銅等で成形されるブラシホルダ４００の４部品である。ブラシホルダ４００は樹脂で成形しても良い。

図４はブラシホルダ４００とブラシ２００の係合斜視図を示す。図４に示すようにブラシ２００の両側面に摺動面に直交するよう配されたコの字溝２１０に、ブラシホルダ４００に成形されコの字溝２１０に一致するレール４４０が挿入される。コの字溝２１０は、前面から背面へ貫通する様に成形され、溝の位置はブラシ２００の側面にあれば良く、その形状はコの字に限定されずＵ字、Ｖ字形状等レール４４０と嵌合可能な形状であれば良い。

図５はブラシ２００とブラシホルダ４００の係合断面図を示す。ばね３００は、その内径がブラシ２００の背面に成形された円形凸部２３０と、その同軸上に配されたブラシホルダ４００の円錐状凸部４３０の外径に嵌合するよう取り付けられる。円形凸部２３０と、円錐状凸部４３０の形状は、それぞれ角型、ひし形その他の形状でも良く、ばね３００の内径に嵌合する形状であれば良い。

図５に示すように、ブラシホルダ４００の中央部に成形された爪４１０は、ブラシ２００の後方底面に側面を貫通して配された凹部２２０に係合する。このとき、ばね３００は圧縮された状態でありブラシ２００はブラシホルダ４００の先端に一致あるいは飛び出さない位置で保持される。凹部２２０は、側面貫通ではなく両端が塞がっている状態、さらに形状はＵ字、Ｖ字でも良く、爪４１０に係合しブラシ２００を保持できる形状であれば良い。また、爪４１０はブラシホルダ４００の中央部ではなく両端に配しても良く、２箇所またはそれ以上でも良い。

ブラシホルダ４００は、図６の分解斜視図に示すように反ブラシ保持側の両側面にＬ字足４２０を有する。Ｌ字足４２０は前方と後方に分離して配置される。但し、樹脂で成形する場合はこの限りではなく、前方と後方を分離なく１つのレールとして配しても良い。

また、ブラシホルダベース１００は、ブラシホルダ４００のL字足４２０が挿入されるＬ字溝１１０と、その中央に爪部４１０が挿入されブラシ２００とブラシホルダ４００の係合を解除する係合解除機構１２０と係合解除機構１２０に貫通する縦穴１３０を有する。

図７はブラシホルダとブラシホルダベースの係合断面図である。ここに示すように、ブラシホルダ４００の爪部４１０はブラシホルダベースの係合解除機構１２０に挿入され、ブラシ２００とブラシホルダ４００の係合が解除される。これによりブラシ２００は、ばね３００の反力で内径方向に押し出される。また、爪部４１０は縦穴１３０に係合する。係合解除機構１２０の入り口には面取りを施してもよい。これにより爪部４１０を係合解除機構１２０に挿入しやすくすることが可能となる。

図８に実施例２の係合断面図を示す。図に示す通り、ばね３００はその外径がブラシ２００に成形されるブラシ側凹部２３５およびブラシホルダ４００に成形されるブラシホルダ側凹部４４５の内径に嵌合してもよい。

ブラシ２００およびブラシホルダ４００のばね嵌合部を凸形状から凹形状にし、両形状の深さを変更することにより、ばねの圧縮高さを変更できばね圧変更が可能となる。

図９に実施例３の分解斜視図を示す。ブラシホルダベース１００は、実施例１に対し縦穴１３０後方に逃げ１３５を有する。縦穴１３０に、逃げ１３５の配置を近づけることにより、ブラシ２００とブラシホルダ４００の係合解除時期を遅らせることができる。また、遠ざけることにより係合解除時期を早くできる。

以上のように逃げ１３５を追加し、その配置を調整することにより係合解除時期の調整が可能となる。

図１０は、実施例４のブラシとブラシホルダの係合正面・側面図である。図１０に示す通り、ブラシ２００のコの字溝２１０より上部は、ブラシ形状を拡大または縮小が可能である。但し、縮小時はブラシ２００に配される円形凸部２３０の径を変更しない範囲とする。拡大及び縮小時の形状は、基本的に四角形とするが三角形、半円形でも良く、整流子に押し付け可能な形状であれば良い。これにより、回転電機の使用される環境に適した形状或いは大きさに変更することが可能となる。

図１１に実施例５の係合斜視図を示す。図１１に示すように、ブラシホルダ４００の左右に配されるコの字枠４４１はブラシ２００の上部まで配しても良い。このとき図３に示すブラシ２００のコの字溝２１０は無くて良い。これにより、ブラシ２００の全体をブラシホルダ４００で保持可能となる。これにより、ブラシ２００をガタつきなく保持可能となる。

図１２は実施例６の分解斜視図である。ブラシ２００はその両側面に上面から下面に貫通する縦溝２４０を有し、ブラシホルダ４００はその両側面に横爪４６０を有する。さらに、ブラシホルダベース１００の後端に両Ｌ字溝１１０に沿って成形された係合用突起１４０を有する。

図１３は実施例６のブラシホルダとブラシの係合斜視図を示したものである。図１３に示すように、ブラシ２００の縦溝２４０とブラシホルダ２００の横爪４６０によりブラシ２００とブラシホルダ４００を係合させても良い。

図１４に実施例６のブラシホルダ４００とブラシホルダベース１００の係合斜視図を示す。ブラシホルダベース１００にブラシホルダ４００を挿入する段階で、ブラシホルダベース１００が有する係合用突起１４０に、ブラシホルダ４００が有する横爪４６０が乗り上げ、ブラシ２００とブラシホルダ４００の係合が解除される。また、ブラシホルダ４００は横爪４６０が係合用突起１４０の端に係合し固定される。この形状を採用時には、図３に示す実施例１の凹み部２２０、係合解除機構１２０、縦穴１３０は不要である。

実施例６の形状を採用することにより、ブラシホルダ４００とブラシホルダベース１００の係合が目視にて確認できる。これにより、確実に係合されていることを確認することが容易となる。

図１５に実施例７の分解斜視図を示す。ブラシ２００は、上面後端に上溝２５０を有し、ブラシホルダ４００は、その上部中央に上爪４７０を有する。さらに、ブラシホルダベース１００の後端にＬ字溝１１０に沿って係合用枠１５０を有する。

図１６は実施例５のブラシ２００とブラシホルダ４００の係合斜視図である。ブラシホルダ４００の上爪４７０は、ブラシ２００の上溝２５０に係合し固定される。

図１７は、実施例５のブラシホルダ４００とブラシホルダベース１００の係合斜視図である。

係合用枠１５０に上爪４７０が乗り上げ、ブラシホルダ４００とブラシ２００の係合が解除される。また、係合用枠１５０と、上爪４７０が係合しブラシホルダベース１００にブラシホルダ４００が固定される。

５…整流子、１０…ロータ、１５…シャフト、２０…フロントベアリング、２５…リアベアリング、３０…ブラケット、３５…ベアリングリテーナ、４０…オイルシール、４５…ヨーク、５０…マグネット、１００…ブラシホルダベース、１１０…Ｌ字溝、１２０…係合解除機構、１３０…縦穴、１３５…逃げ、１４０…係合用突起、１５０…係合用枠、２００…ブラシ、２１０…コの字溝、２２０…凹部、２３０…円形凸部、２３５…ブラシ側凹部、２４０…縦溝、２５０…上溝、３００…ばね、４００…ブラシホルダ、４１０…爪、４２０…Ｌ字足、４３０…円錐状凸部、４４０…レール、４４５…ブラシホルダ側凹部、４４１…コの字枠、４６０…横爪(実施例４)、４７０…上爪(実施例５)。

Claims (6)

1. ブラシとばねと、
   前記ブラシと前記ばねとを収容するブラシホルダと、
   前記ブラシホルダが配置されるブラシホルダベースとを備え、
   前記ブラシホルダは爪部を有し、
   前記ブラシは前記爪部と係合する凹部を有し、
   前記ブラシホルダが前記ブラシホルダベースに挿入される前の状態では、前記ブラシの凹部は、前記爪部と係合し、
   前記ブラシホルダが前記ブラシホルダベースに挿入された状態では、前記ブラシホルダベースは、前記ブラシの凹部と前記爪部との係合を解除し、かつ、前記ブラシホルダベースと当該爪部とが係合することを特徴とする回転電機の製造方法。
2. 請求項１に記載の回転電機の製造方法であって、
   前記ブラシとブラシホルダの係合は前記ばねを圧縮した状態で行われ、
   前記ブラシの位置は前記ブラシホルダ端面と同位置または飛び出さない位置で行われることを特徴とする回転電機の製造方法。
3. ブラシと、
   ばねと、
   前記ブラシと前記ばねとが収容されたブラシホルダと、
   前記ブラシホルダが配置されたブラシホルダベースと、を備えた回転電機であって、
   前記ブラシホルダは爪部を有し、
   前記ブラシは前記ブラシホルダの前記爪部と係合可能な凹部を有し、
   前記ブラシホルダベースは、内径方向に設けられた横穴と、前記横穴に貫通する縦穴を有し、
   前記ブラシホルダベースの前記横穴に前記ブラシホルダの前記爪部が挿入され、
   前記ブラシの前記凹部内に前記ブラシホルダの前記爪部が位置しないように、前記ブラシホルダベースの前記縦穴に前記ブラシホルダの前記爪部が係合したことを特徴とする回転電機。
4. 請求項３に記載の回転電機であって、
   前記ブラシは、下面に凹部と、側面に前面から背面にかけて摺動用の溝と、背面に前記ばねを保持するための凸部とを有することを特徴とする回転電機。
5. 請求項３又は４に記載の回転電機であって、
   前記ブラシホルダは、ブラシ摺動用のレールと、前記ブラシホルダベースに挿入するＬ字足と、前記ばねを保持するための凸部と、下面に前記爪部とを有することを特徴とする回転電機。
6. 請求項３乃至５のいずれかに記載の回転電機であって、
   前記ブラシホルダベースは、前記ブラシホルダのＬ字足を挿入するためのＬ字溝部を有し、前記横穴の径方向外側に、前記ブラシと前記爪部との係合解除時期を遅らせる逃げ部を有することを特徴とする回転電機。