JP6309931B2 - ブラシ付ｄｃモータ - Google Patents

Description

この発明は、ブラシ付ＤＣモータに関し、特に、板状ブラシを用いたブラシ付ＤＣモータに関する。

ＤＣモータとしては、整流子に板状ブラシが接触するように構成されたブラシ付ＤＣモータがある。

下記特許文献１には、互いに幅が等しく長さが異なる複数のブラシ片を有する、ＤＣモータのブラシの構造が開示されている。このブラシにおいて、常にブラシが整流子に接触した状態を作り出すために、複数のブラシ片の長さを異ならせることで３本のブラシ片の共振周波数が異なる値に設定されている。

特開２０１３−３１３４５号公報

図５は、従来のブラシ付ＤＣモータに用いられるブラケットユニットの一例を示す斜視図である。

図５に示されるように、ブラケットユニット８４０は、樹脂製のブラケット８３０に、ブラシ８２０が保持された構造を有している。ブラシ８２０の先端部は、整流子部８０６に設けられた整流子に接触している。ブラシ８２０において、板状ブラシ８２１の一方の面には、防振材８２７が貼付されている。

図６は、従来のブラシ８２０を示す平面図である。

図６に示されるように、ブラシ８２０は、板状ブラシ８２１と、その背面に貼付された防振材８２７とを有している。板状ブラシ８２１は、例えば５つのブラシ片８２３を有している。各ブラシ片８２３は、幅方向（図６において左右方向）に並び、下方に突出している。各ブラシ片８２３の長手方向の長さは、略等しくなっている。

ところで、このようなブラシ８２０を有するブラシ付ＤＣモータでは、モータのアマチュアの回転に伴って各ブラシ片８２３が振動する。そうすると、ブラシ８２０に防振材８２７が貼付されていても、ブラシ片８２３の振動がブラシ８２０の根元を介してブラシ８２０を固定するブラケット８３０に伝達され、モータが振動したり、騒音が発生したりすることがある。

このような問題点に関し、特許文献１では、ブラシ片の共振周波数が異なる値に設定されているものの、必ずしもブラシの振動が抑えられるとは限らない。それぞれのブラシ片の共振周波数が異なるので共振による大きな振動の発生は避けられるが、それぞれのブラシ片での振動がモータの振動として発生しうる。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、モータの振動や騒音の発生を抑えることができるブラシ付ＤＣモータを提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、回転軸と共に回転する整流子を有するアマチュアと、整流子に接触するブラシとを備えたブラシ付ＤＣモータは、ブラシは、回転軸の長手方向に並びブラシの先端部に向けて突出する複数のブラシ片を有する板状のブラシ本体と、ブラシ本体の一部に配置された防振材とを有し、複数のブラシ片は、先端部近傍部位で整流子に接触する複数の主ブラシ片と、先端部が整流子から離れているダミーブラシ片とを含み、防振材は、主ブラシ片とダミーブラシ片との両方にまたがって配置されており、複数の主ブラシ片の先端部がブラシの先端部となっており、ブラシの長手方向において、ダミーブラシ片の先端部は整流子に対して非接触であり、自在に変形可能である。

好ましくは、ダミーブラシ片の長手方向の寸法は、主ブラシ片の長手方向の寸法よりも小さく、ダミーブラシ片の先端部が、整流子に触れない程度に整流子に近接している。

好ましくは、ダミーブラシ片は、少なくとも２つ設けられており、２つのダミーブラシ片が、複数のブラシ片のうち回転軸の長手方向両端部に位置している。

好ましくは、防振材は、１枚のシート状の部材であり、防振材は、複数のブラシ片のすべてに、整流子から離れた位置に貼付されている。

好ましくは、防振材は、ゲル状の粘弾性体であり、防振材は、複数のブラシ片のすべてに、整流子から離れた位置に塗布されている。

これらの発明に従うと、複数のブラシ片が整流子に接触する複数の主ブラシ片と整流子から離れているダミーブラシ片とを含み、主ブラシ片とダミーブラシ片との間に防振材がまたがって配置されている。したがって、モータの振動や騒音の発生を抑えることができるブラシ付ＤＣモータを提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおけるブラシ付ＤＣモータを示す側断面図である。 ブラケットユニットの構造を示す斜視図である。 ブラシを示す平面図である。 本実施の形態の一変形例に係るブラシを示す平面図である。 従来のブラシ付ＤＣモータに用いられるブラケットユニットの一例を示す斜視図である。 従来のブラシを示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態の１つにおけるブラシ付ＤＣモータについて説明する。

［実施の形態］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるブラシ付ＤＣモータ１を示す側断面図である。

図１に示されるように、ブラシ付ＤＣモータ（以下、単にモータということがある）１は、大まかに、フレーム組立体１ａと、フレーム組立体１ａに対して回転可能に軸支されたアマチュア組立体（以下、単にアマチュアということがある）１ｂとを有している。

アマチュア組立体１ｂは、回転軸（シャフト）２、アマチュア部４、及び整流子部６などを有している。アマチュア部４は、回転軸２に取り付けられている。アマチュア部４は、ラジアル方向に複数突出する突極を有するアマチュアコア５及び各突極に巻回された巻線（図示せず）などを有している。整流子部６は、回転軸２の一方の端部近傍に設けられている。整流子部６は、後述のようにしてフレーム組立体１ａに取り付けられているブラシ２０に接触する整流子７などを有している。

フレーム組立体１ａは、フレーム１０、ブラケット３０、プレート４１、マグネット５０などで構成されている。

フレーム１０は、その一端部が突出するようにしてふさがれ、回転軸２が配置された筒形状を有している。フレーム１０の他端部（図１において右側の端部）の開口部は、プレート４１によりふさがれている。フレーム１０及びプレート４１により構成されるフレーム内に、アマチュア１ｂが収納されている。アマチュア１ｂは、その回転軸２の一端部がフレーム１０から突出するようにして収納されている。フレーム１０の一端部及びプレート４１のそれぞれの中央部には、軸受１８，１９が保持されている。回転軸２は、２箇所の軸受１８，１９により、フレーム１０に対して回転可能に保持されている。

プレート４１、ブラケット３０、端子２８、ブラシ２０、及び軸受１９で、ブラケットユニット４０が構成されている。すなわち、プレート４１の内側には、ブラケット３０が取り付けられている。ブラケット３０には、外部からの電流が供給される端子２８が保持されている。端子２８の先端部にはブラシ２０が連結されている。

図２は、ブラケットユニット４０の構造を示す斜視図である。

図２において、ブラケットユニット４０に加えて、整流子部６が示されている。

図２に示されるように、本実施の形態において、ブラシ２０は、板状である。ブラシ２０は、その先端部近傍が整流子７に接触するようにして、端子２８を介して、ブラケット３０に保持されている。

ブラシ２０の一方の面には、１枚のシート状の防振材２７が貼付されている。防振材２７は、アマチュア１ｂの回転の妨げにならないように、整流子７から離れた位置に配置されている。

図３は、ブラシ２０を示す平面図である。

図３において下方の部位が整流子７に接触する先端部であり、上方の部位が端子２８の先端部に連結される連結部２１ａである。

図３に示されるように、ブラシ２０は、板状ブラシ（ブラシ本体の一例）２１と、その背面に貼付された防振材２７とを有している。板状ブラシ２１は、金属板製である。板状ブラシ２１の上部に位置する連結部２１ａには、２つの孔部２２が設けられている。孔部２２に端子２８の先端部に設けられた突起が貫通した状態で、突起がかしめられることにより、ブラシ２０と端子２８とが連結される。

連結部２１ａには、７つのブラシ片２３（２３ａ−２３ｅ），２５（２５ａ，２５ｂ）が設けられている。各ブラシ片２３，２５は、連結部２１ａに接続される基端部から下方に突出している。７つのブラシ片２３，２５は、幅方向（図３において左右方向；回転軸２の長手方向）に並んでいる。

ブラシ片２３，２５は、５つの主ブラシ片２３と、２つのダミーブラシ片２５とに分かれている。ブラシ２０の幅方向中央部に５つの主ブラシ片２３が並び、その幅方向両側部（図３において右端部と左端部と）に、それぞれ２つのダミーブラシ片２５の一方が配置されている。

本実施の形態において、各ブラシ片２３，２５の幅寸法は、互いに等しい。また、各ブラシ片２３，２５は、略等間隔に並んでいる。

主ブラシ片２３の長さ（ブラシ２０の長手方向の寸法（図３において上下方向の寸法）をいう。以下突起しない場合を除いて同じ。）は、ダミーブラシ片２５の長さよりも長い。換言すると、主ブラシ片２３の先端部は、ダミーブラシ片２５の先端部よりも、連結部２１ａから離れた位置にある。すなわち、主ブラシ片２３の先端部が、ブラシ２０の先端部となる。

なお、５つの主ブラシ片２３のそれぞれの長さは、互いに略等しい。また、ダミーブラシ片２５ａの長さとダミーブラシ片２５ｂの長さとは、略等しい。

図２に示されるように、ブラシ２０は、主ブラシ片２３の先端部近傍部位が整流子７に接触し、ダミーブラシ片２５の先端部は、整流子７に接触せず、整流子７から離れた位置にある。すなわち、主ブラシ片２３は、その先端部近傍部位で、整流子７に接触する。他方、ダミーブラシ片２５の先端部は、整流子７に接触しておらず、整流子７から離れている。なお、主ブラシ片２３のうち整流子７に接触する部位には、他の部位より肉厚のクラッド部等が設けられていてもよいが、これに限られるものではない。

図３に示されるように、防振材２７は、幅方向一端部のダミーブラシ片２５ａから他端部のダミーブラシ片２５ｂにかけて、すべてのブラシ片２３，２５の背面に貼付されている。防振材２７の上端は、ブラシ片２３，２５の上端部（連結部２１ａへ接続されている部位；基端部）の近傍、望ましくは連結部２１ａの一部に重なる位置に位置している。防振材２７の下端は、ダミーブラシ片２５の先端部近傍部位に達している。すなわち、防振材２７は、ブラシ片２５，２７の根元からダミーブラシ片２５の先端部近傍部位まで、すべてのブラシ片２３，２５の背面側を覆うように配置されている。

ブラシ２０は、各主ブラシ片２３の先端部近傍部位が整流子７に接触し、自然状態から若干撓んだ状態で用いられる。整流子７が回転すると整流子７の絶縁部の通過や、整流子７の円形形状のゆがみ等により、整流子７と各主ブラシ片２３との接触点が変位し、その主ブラシ片２３に振動が伝わることがある。この振動は、他の主ブラシ片２３の他、ダミーブラシ片２５に伝達される。ダミーブラシ片２５では、整流子７に接触していないので、整流子７との接触に起因する振動は発生せず、自在に変形可能な状態になっている。そのため、ダミーブラシ片２５に振動が伝達されると、ダミーブラシ片２５はその振動を静止させるように機能する。これにより、主ブラシ片２３の振動が軽減され、端子２８に伝達される振動のエネルギーが小さくなる。換言すると、主ブラシ片２３で発生した振動を、ダミーブラシ片２５に逃がすことができ、主ブラシ片２３での振動や連結部２１ａから端子２８に伝達される振動を小さくすることができる。

このように、本実施の形態では、ブラシ２０に整流子７に接触しないダミーブラシ片２５が形成されている。したがって、ブラシ２０に振動が発生した場合に、ダミーブラシ片２５において振動のエネルギーが効果的に消費されるので、モータ１の振動や騒音の発生を抑えることができる。

特に、本実施の形態においては、ダミーブラシ片２５にも防振材２７が貼付されている。したがって、上記のダミーブラシ片２５による振動エネルギーの消費効果を効果的に得ることができる。また、主ブラシ片２３とダミーブラシ片２５とのすべてにわたって１つの防振材２７が貼付されているので、ダミーブラシ片２５の存在と合わせて、より効果的に振動を減衰する効果が得られる。すなわち、各主ブラシ片２３で生じた振動は、連結部２１ａと防振材２７とを介して、他の主ブラシ片２３やダミーブラシ片２５に伝達される。これにより、ブラシ片２３，２５及び防振材２７の全体で振動のエネルギーが消費され、端子２８に伝達される振動が弱くなるので、モータ１で発生する振動や騒音が小さくなる。

ダミーブラシ片２５は、主ブラシ片２３の幅方向両側部に配置されているので、主ブラシ片２３で発生した振動エネルギーが効果的にダミーブラシ片２５で消費される。したがって、上記効果を効果的に得ることができる。

なお、ダミーブラシ片２５の長さは、主ブラシ片２３の機能の妨げにならない程度に長くされることが好ましい。換言すると、ダミーブラシ片２５の先端部は、整流子７の回転の妨げにならないように、整流子７に近接していることが好ましい。具体的には、モータ１の駆動時にブラシ２０が変形してもダミーブラシ片２５の先端部が整流子７に接触せず、主ブラシ片２３が整流子７に接触した状態が保たれるように、ダミーブラシ片２５が長いことが好ましい。ダミーブラシ片２５が長いほど、効果的に、振動エネルギーを逃がすことができる。同様に、防振材２７も、整流子７の回転の妨げにならないように、主ブラシ片２３と整流子７との接触点の近傍まで配置されているのが好ましい。

図４は、本実施の形態の一変形例に係るブラシ１２０を示す平面図である。

なお、ダミーブラシ片の位置や数等は、上述のものに限られない。

例えば、図４に示されるような構造であってもよい。すなわち、ブラシ１２０においては、上述のブラシ２０がブラシ片２３，２５を有しているのに対して、７つのブラシ片１２３，１２５を有している。主ブラシ片１２３（１２３ａ−１２３ｅ）のうち中央の主ブラシ片１２３ｃを幅方向両側から挟むように、２つのダミーブラシ片１２５（１２５ａ，１２５ｂ）が配置されている。そして、ダミーブラシ片１２５ａよりも側方に主ブラシ片１２３ａ，１２３ｂが配置されており、ダミーブラシ片１２５ｂよりも側方に主ブラシ片１２３ｄ，１２３ｅが配置されている。防振材２７は、ブラシ１２０の幅方向一端部の主ブラシ片１２５ａから他端部の主ブラシ片１２５ｅにかけて、各ブラシ片１２３，１２５の背面に貼付されている。

このようにブラシ片１２３，１２５が配置されている場合であっても、上述と同様に、モータ１で発生する振動や騒音を小さくする効果を得ることができる。各ダミーブラシ片１２５は、主ブラシ片１２３に挟まれているので、ダミーブラシ片１２５を設けていることによる効果を効果的に得ることができる。

図４に示される例にかかわらず、ダミーブラシ片の位置や数等は種々選択することができ、また、ブラシ片の総数も適宜変更することができる。ダミーブラシ片は１つであってもよいし、３つより多くのダミーブラシ片が設けられていてもよい。ダミーブラシ片が複数設けられている場合において、各ダミーブラシ片の長さは互いに異なっていてもよい。

［その他］

上記の実施の形態では、各ブラシ片の幅寸法は、互いに等しく、各ブラシ片は、略等間隔に並んでいるが、これに限られるものではない。ダミーブラシ片の幅寸法と、主ブラシ片の幅寸法とが異なっていてもよい。また、ダミーブラシ片と主ブラシ片との幅方向の間隔が、主ブラシ片同士の幅方向の間隔とは異なっていてもよい。

防振材は、上述のようなシート状でなくてもよいし、各ブラシ片の基端部から先端部近傍にかけて貼付された１枚のものでなくてもよい。また、防振材のブラシへの取付方法は、貼付に限られない。例えば、ダミーブラシ片のうち１つと、それに隣接する主ブラシ片との間にまたがって、その両者の一部分同士に接続されるように配置されていてもよい。また、１つのブラシの複数個所のそれぞれに、少なくとも１つのダミーブラシ片と少なくとも１つの主ブラシ片との間にまたがるように防振材が配置されていてもよい。防振材は、ゲル状の粘弾性体であり、複数のブラシ片のすべてに、整流子から離れた位置に塗布されていてもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ブラシ付ＤＣモータ
１ａ フレーム組立体
１ｂ アマチュア組立体
２ 回転軸
７ 整流子
２０，１２０ ブラシ
２１ 板状ブラシ（ブラシ本体の一例）
２１ａ 連結部
２３，２３ａ−２３ｅ，１２３，１２３ａ−１２３ｅ 主ブラシ片
２５，２５ａ，２５ｂ，１２５，１２５ａ，１２５ｂ ダミーブラシ片
２７ 防振材
２８ 端子
３０ ブラケット
４０ ブラケットユニット

Claims (5)

1. 回転軸と共に回転する整流子を有するアマチュアと、
   前記整流子に接触するブラシとを備えたブラシ付ＤＣモータであって、
   前記ブラシは、
   前記回転軸の長手方向に並び前記ブラシの先端部に向けて突出する複数のブラシ片を有する板状のブラシ本体と、
   前記ブラシ本体の一部に配置された防振材とを有し、
   前記複数のブラシ片は、
   先端部近傍部位で前記整流子に接触する複数の主ブラシ片と、
   先端部が前記整流子から離れているダミーブラシ片とを含み、
   前記防振材は、前記主ブラシ片と前記ダミーブラシ片との両方にまたがって配置されており、
   前記複数の主ブラシ片の先端部が前記ブラシの先端部となっており、
   前記ブラシの長手方向において、前記ダミーブラシ片の先端部は前記整流子に対して非接触であり、自在に変形可能である、ブラシ付ＤＣモータ。
2. 前記ダミーブラシ片の長手方向の寸法は、前記主ブラシ片の長手方向の寸法よりも小さく、前記ダミーブラシ片の先端部が、前記整流子に触れない程度に前記整流子に近接している、請求項１に記載のブラシ付ＤＣモータ。
3. 前記ダミーブラシ片は、少なくとも２つ設けられており、
   ２つの前記ダミーブラシ片が、前記複数のブラシ片のうち前記回転軸の長手方向両端部に位置している、請求項１又は２に記載のブラシ付ＤＣモータ。
4. 前記防振材は、１枚のシート状の部材であり、
   前記防振材は、前記複数のブラシ片のすべてに、前記整流子から離れた位置に貼付されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のブラシ付ＤＣモータ。
5. 前記防振材は、ゲル状の粘弾性体であり、
   前記防振材は、前記複数のブラシ片のすべてに、前記整流子から離れた位置に塗布されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のブラシ付ＤＣモータ。

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