JP6484342B2

JP6484342B2 - 電動機用ブラシ装置

Info

Publication number: JP6484342B2
Application number: JP2017536701A
Authority: JP
Inventors: 慎悟北島; 繁彦小俣
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2036-07-27
Also published as: CN107925316B; CN107925316A; WO2017033655A1; JPWO2017033655A1

Description

本発明は、電動機用ブラシ装置に関する。

近年、車両用の環境対応技術として、電動機は長寿命化や軽量化、ダウンサイジング化が推し進められている。たとえば、エンジンを始動する電動機においては、燃費改善を目的に、小型・軽量化や、アイドリングストップシステム対応のための長寿命化対応がなされている。たとえば、電動機のブラシ数は、従来２個、もしくは４個であったのに対し、小型・長寿命化対応として、６個、またはそれ以上に増やされている。ブラシ数の増加に伴ってブラシ装置の構成が複雑になることから、組立作業性が低下するおそれがある。そこで、２つの環状の印刷回路基板を外側に配し、絶縁材料からなる２つの案内板を内側に配し、リベット等によって２つの環状の印刷回路基板と２つの案内板とを結合したブラシ装置が知られている(特許文献１参照)。

特表2011-507467号公報

しかしながら、公知の構成においては、２つの環状の印刷回路基板と絶縁材料からなる２つの案内板とが結合された後、ブラシ等が組みつけられる。しかし、環状の印刷回路基板および案内板が固定されているため、ブラシ等の組付けスペースが狭く、組立作業がし難い。

本発明の電動機用ブラシ装置は、電力源のプラス側に接続される正極側プレート、正極側ブラシリード線を介し前記正極側プレートに接続されて整流子に給電する正極ブラシ、および前記正極側プレートに固定されて前記正極ブラシを保持する樹脂製の正極ブラシホルダを有する正極側ブラシサブアッセンブリと、前記正極側プレートと離間するように配置されて前記電力源のアース側に接続される負極側プレート、負極側ブラシリード線を介し前記負極側プレートに接続されて前記整流子に給電する負極ブラシ、および前記負極側プレートに固定されて前記負極ブラシを保持する樹脂製の負極ブラシホルダを有する負極側ブラシサブアッセンブリとを備え、前記正極ブラシホルダは、前記正極側プレートと前記負極側プレートが離間する方向の一方側及び反対側に設けられたフック部を有し、前記一方側のフック部の爪が前記正極側プレートの固定穴に係合することで前記正極側プレートに固定されており、前記負極ブラシホルダは、前記正極側プレートと前記負極側プレートが離間する方向の一方側及び反対側に設けられたフック部を有し、前記反対側のフック部の爪が前記負極側プレートの固定穴に係合することで前記負極側プレートに固定されており、前記正極側ブラシサブアッセンブリと前記負極側ブラシサブアッセンブリとは、前記正極ブラシホルダの前記反対側のフック部の爪が前記負極側プレートの穴に係合すると共に、前記負極ブラシホルダの前記一方側のフック部の爪が前記正極側プレートの穴に係合することで、互いに固定もしくは位置決めされる。

本発明によれば、ブラシ装置の組立作業性が良好となる。

一実施の形態のブラシ装置の構成を示す図である。ブラシ装置のアッセンブリ状態を示す図である。正極、負極それぞれのブラシホルダ装着面から見たブラシリード線口出し方向の説明図である。

以下、図面を用いて本発明の一実施の形態を説明する。
図１は、本発明の装置の一例を示すブラシ装置の全体図であり、後述する正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とを結合する前の状態を示している。本実施の形態のブラシ装置は、不図示の電動機の整流子へ給電するための装置であり、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とを備えている。正極側ブラシサブアッセンブリ１１および負極側ブラシサブアッセンブリ１２はそれぞれ独立して構成されている。

正極側ブラシサブアッセンブリ１１は、正極側プレート１と、正極側プレート１に固定された３つのブラシホルダ５と、ブラシホルダ５に収容された不図示のブラシばねと、ブラシホルダ５に収容された正極ブラシ３とを有する。正極側プレート１は、電力源のプラス側に接続される円盤状の部材であり、電動機の不図示の整流子が貫通する貫通孔１ａが中央に設けられている。ブラシホルダ５は、不図示の整流子へ給電する正極ブラシ３を保持する樹脂製のブラシホルダである。本実施の形態では、３つのブラシホルダ５は、正極側プレート１の図１における下面に、貫通孔１ａの周囲に貫通孔１ａを中心として約１２０度毎の間隔でそれぞれ取り付けられている。すなわち、正極側プレート１は、ブラシホルダ５を介して正極ブラシ３を保持する。

正極ブラシ３は、ブラシホルダ５に保持されて、ブラシホルダ５内に設けられたブラシばねの付勢力によって組み立て用治具であるリング９に付勢されている。リング９は、貫通孔１ａよりも僅かに小径の円筒である。正極ブラシ３と正極側プレート１とは、正極側ブラシリード線６によって接続されている。

正極側プレート１には、ブラシホルダ５を固定するための固定穴１５が設けられている。固定穴１５は、貫通孔１ａを中心として約１２０度毎の間隔で３箇所に設けられている。固定穴１５には、ブラシホルダ５の上面に設けられた後述するフック部８の爪が係合する。また、正極側プレート１には、隣り合う固定穴１５同士の間に穴１３が設けられている。穴１３は、貫通孔１ａを中心として約１２０度毎の間隔で３箇所に取り付けられている。固定穴１５と穴１３とは、たとえば、貫通孔１ａを中心として約６０度ずれて配置されている。

各ブラシホルダ５の上面および下面には、貫通孔１ａとは反対側に向かって突出する爪を有するフック部８が設けられている。各ブラシホルダ５は、上側のフック部８の爪が正極側プレート１の固定穴１５と係合することで正極側プレート１に固定されている。

負極側ブラシサブアッセンブリ１２の構成も正極側ブラシサブアッセンブリ１１と同様である。すなわち、負極側ブラシサブアッセンブリ１２は、負極側プレート２と、負極側プレート２に固定された３つのブラシホルダ１４と、ブラシホルダ１４に収容されたブラシばね１０と、ブラシホルダ１４に収容された負極ブラシ４とを有する。負極側プレート２は、電力源のアース側に接続される円盤状の部材であり、電動機の不図示の整流子が貫通する貫通孔２ａが中央に設けられている。ブラシホルダ１４は、不図示の整流子へ給電する負極ブラシ４を保持する樹脂製のブラシホルダである。本実施の形態では、３つのブラシホルダ１４は、負極側プレート２の図１における上面に、貫通孔２ａの周囲に貫通孔２ａを中心として約１２０度毎の間隔で計３個取り付けられている。すなわち、負極側プレート２は、ブラシホルダ１４を介して負極ブラシ４を保持する。

負極ブラシ４は、ブラシホルダ１４に保持されて、ブラシばね１０の付勢力によってリング９に付勢される。なお、負極側ブラシサブアッセンブリ１２のリング９は、たとえば正極側ブラシサブアッセンブリ１１のリング９と同一形状のものである。負極ブラシ４と負極側プレート２とは、負極側ブラシリード線７によって接続されている。

負極側プレート２には、正極側プレート１の固定穴１５と同様の不図示の固定穴が設けられている。すなわち、固定穴は、貫通孔２ａを中心として約１２０度毎の間隔で３箇所に設けられている。この固定穴には、ブラシホルダ１４の下面に設けられた不図示のフック部の爪が係合する。また、負極側プレート２には、隣り合う固定穴同士の間に穴１３が設けられている。穴１３は、貫通孔２ａを中心として約１２０度毎の間隔で３箇所に取り付けられている。固定穴と穴１３とは、たとえば、貫通孔２ａを中心として約６０度ずれて配置されている。

各ブラシホルダ１４の上面および下面には、ブラシホルダ５と同様に、貫通孔２ａとは反対側に向かって突出する爪を有するフック部８が設けられている。各ブラシホルダ１４は、下側のフック部８の爪が負極側プレート２の不図示の固定穴と係合することで負極側プレート２に固定もしくは位置決めされている。

このように構成される正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とは、図１に示すように、正極側プレート１のブラシホルダ５が固定された面と、負極側プレート２のブラシホルダ１４が固定された面とを対向させて互いに重ね合わせられる。そして、ブラシホルダ５の下側のフック部８の爪を負極側プレート２の穴１３に挿入させて、爪と負極側プレート２の穴１３とを互いに係合させる。同様に、図２に示すように、ブラシホルダ１４の上側のフック部８の爪を正極側プレート１の穴１３に挿入させて、爪と正極側プレート１の穴１３とを互いに係合させる。これにより、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とが互い固定もしくは位置決めされる。なお、図２は、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とが結合された状態を示すブラシ装置の斜視図である。

なお、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とを結合する際、各ブラシサブアッセンブリ１１，１２のいずれか一方のリング９が他方のリング９によって押し出されて、ブラシ装置から外れる。これによって、正極ブラシ３および負極ブラシ４の両方がブラシ装置に残ったリング９に接触するようにブラシばねによって付勢される。ブラシ装置に残ったリング９は、ブラシ装置が電動機に装着される際等に、ブラシ装置から貫通孔１ａまたは貫通孔２ａを介して引き抜かれる。正極ブラシ３および負極ブラシ４は、ブラシばねによって整流子に圧接される。

図３は、正極側ブラシサブアッセンブリ１１および負極側ブラシサブアッセンブリ１２をブラシホルダ装着面から見たときの図であり、図３（ａ）は正極側ブラシサブアッセンブリ１１を示し、図３（ｂ）は負極側ブラシサブアッセンブリ１２を示している。正極側ブラシリード線６の口出し方向は、ブラシホルダ装着面から見たとき、図３（ａ）に示すように、たとえばブラシホルダ５の図示時計方向側である。負極側ブラシリード線７の口出し方向は、ブラシホルダ装着面から見たとき、図３（ｂ）に示すように、たとえばブラシホルダ１４の図示反時計方向側である。

このように、本実施の形態では、ブラシホルダ装着面から見たときに、ブラシホルダ５に対する正極側ブラシリード線６の口出し方向と、ブラシホルダ１４に対する負極側ブラシリード線７の口出し方向とが反対である。これにより、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とを結合した際に正極側ブラシリード線６と負極側ブラシリード線７とが対向せず、樹脂製のブラシホルダ５またはブラシホルダ１４が介在する。なお、正極側ブラシリード線６、および負極側ブラシリード線７の少なくともいずれか一方を絶縁カバー等で絶縁処理すれば、正極側ブラシリード線６の口出し方向と負極側ブラシリード線７の口出し方向とが同方向となってもよい。

上述したブラシ装置では、次の作用効果を奏する。
（１）ブラシ装置は、整流子に給電する正極ブラシ３、正極ブラシ３を保持するブラシホルダ５、およびブラシホルダ５が取り付けられる正極側プレート１を有する正極側ブラシサブアッセンブリ１１と、整流子に給電する負極ブラシ４、負極ブラシ４を保持するブラシホルダ１４、およびブラシホルダ１４が取り付けられる負極側プレート２を有する負極側ブラシサブアッセンブリ１２とを備え、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とは、互いに固定もしくは位置決めされる。これにより、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とを別々に組み立てることができ、ブラシ３，４およびブラシホルダ５，１４等を組み付けるスペースを十分に確保できるので、組立作業性に優れた安価なブラシ装置を提供できる。

（２）正極ブラシホルダ５は、負極側プレート２と係合するフック部８を有し、負極ブラシホルダ１４は、正極側プレート１と係合するフック部８を有し、正極側プレート１は、フック部８と係合する穴１３を有し、負極側プレート２は、フック部８と係合する穴１３を有する。正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とは、ブラシホルダ５のフック部８と負極側プレート２の穴１３とが係合し、ブラシホルダ１４のフック部８と正極側プレート１の穴１３とが係合することで互いに固定もしくは位置決めされる。これにより、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とを互いに固定もしくは位置決めする構造が単純となるので、ブラシ装置のコスト増を抑制できる。また、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２との結合作業が容易となる。

（３）ブラシホルダ５は、正極側プレート１の一方の面に取り付けられ、ブラシホルダ１４は、負極側プレート２の一方の面に取り付けられ、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とが互いに固定もしくは位置決めされると、正極側プレート１の一方の面と負極側プレート２の一方の面とが対向する。これにより、ブラシ装置の正極側プレート１と負極側プレート２との距離を近づけられるので、ブラシ装置および電動機の小型化に資する。

−−−変形例−−−
（１）上述の説明では、フック部８の爪が貫通孔１ａ，２ａとは反対側に向かって突出しているが、フック部８の爪の突出方向はこれに限定されない。たとえば、フック部８の爪が貫通孔１ａ，２ａに向かって突出していてもよく、貫通孔１ａ，２ａを中心とする周方向に突出していてもよい。また、フック部８の爪の数は１つに限らず、複数であってもよい。また、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２の係合は、整流子中心軸に対し、軸方向固定もしくは位置決めがなくてもよい場合もあるため、このときフック部８の爪はなくてもよい。

（２）上述の説明では、フック部８の爪と穴１３とを互いに係合させることで正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とを結合するように構成した。しかし、フック部８および穴１３は、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とを結合するための構造としての一例である。したがって、正極側ブラシサブアッセンブリ１１と負極側ブラシサブアッセンブリ１２とを結合するための構造は、上述したフック部８と穴１３とを係合する構造に限らない。たとえば、穴１３に代えて、正極側プレート１や負極側プレート２に爪を設け、この爪と上述したフック部８の爪とを係合させるように構成してもない。なお、正極側プレート１と負極側プレート２とを互いに電気的に絶縁する必要があることから、上述した実施の形態のように、正極側プレート１と負極側プレート２との間に樹脂製のブラシホルダ５，１４を介在させて、ブラシホルダ５，１４を介して正極側プレート１と負極側プレート２とを結合することが望ましい。

（３）上述の説明では、正極ブラシ３および負極ブラシ４の数がそれぞれ３であったが、正極ブラシ３および負極ブラシ４の数は、少なくともそれぞれ１以上であればよい。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。

１；正極側プレート、２；負極側プレート、３；正極ブラシ、４；負極ブラシ、５，１４；ブラシホルダ、６；正極側ブラシリード線、７；負極側ブラシリード線、８；フック部、９；リング、１０；ブラシばね、１１；正極側ブラシサブアッセンブリ、１２；負極側ブラシサブアッセンブリ、１３；穴

Claims

電力源のプラス側に接続される正極側プレート、正極側ブラシリード線を介し前記正極側プレートに接続されて整流子に給電する正極ブラシ、および前記正極側プレートに固定されて前記正極ブラシを保持する樹脂製の正極ブラシホルダを有する正極側ブラシサブアッセンブリと、
前記正極側プレートと離間するように配置されて前記電力源のアース側に接続される負極側プレート、負極側ブラシリード線を介し前記負極側プレートに接続されて前記整流子に給電する負極ブラシ、および前記負極側プレートに固定されて前記負極ブラシを保持する樹脂製の負極ブラシホルダを有する負極側ブラシサブアッセンブリとを備え、
前記正極ブラシホルダは、前記正極側プレートと前記負極側プレートが離間する方向の一方側及び反対側に設けられたフック部を有し、前記一方側のフック部の爪が前記正極側プレートの固定穴に係合することで前記正極側プレートに固定されており、
前記負極ブラシホルダは、前記正極側プレートと前記負極側プレートが離間する方向の一方側及び反対側に設けられたフック部を有し、前記反対側のフック部の爪が前記負極側プレートの固定穴に係合することで前記負極側プレートに固定されており、
前記正極側ブラシサブアッセンブリと前記負極側ブラシサブアッセンブリとは、前記正極ブラシホルダの前記反対側のフック部の爪が前記負極側プレートの穴に係合すると共に、前記負極ブラシホルダの前記一方側のフック部の爪が前記正極側プレートの穴に係合することで、互いに固定もしくは位置決めされる電動機用ブラシ装置。