JPH01194837A

JPH01194837A - Ｄｃサーボモートル

Info

Publication number: JPH01194837A
Application number: JP63016982A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Uno; 宇野　斌; Susumu Nemoto; 進根本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1989-08-04
Also published as: JPH0556106B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はＤＣサーボモートルに係り、特に、整流機構の
改善を図ったＤＣサーボモートルに関する。

〔従来の技術〕

従来のＤＣサーボモートルは、永久磁石を接着したハウ
ジングの内側に、シャフトに回転子鉄心とコミテータを
固定し、鉄心に巻線を施して、巻線端を、コミテータに
接続した回転子を挿入し、内側から軸受を入れた、２個
のエンドブラケットの一方に、バネで押し出される純銅
撚線からなるピグテールの付いたブラシを納めたブラシ
ホルダーの部組を取付け、ハウジングの両側に配置し、
整流波形を見ながら、永久磁石とブラシの位置関係を中
性点に調整した後、ハウジングと２個のエンドブラケッ
トを、ネジによって固定し、モートル部分を形成する。

次に、シャフトに回転検出器の回転部が、ネジ止め、圧
入、焼成などによって固定され、センサーおよび波形整
形回路部分を、回転部に対向させ、ネジで仮止め後、ギ
ャップ調整を行ない、センサーの検出量を確認後、ネジ
の本締を行なう。その後、回転検出部分をカバーで覆い
外力から保護するようにして、回転検出器を形成し、サ
ーボモートルを構成していた。

又、ブラシホルダーとしての一般的な構成として実公昭
６２−１３４１８号公報が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、モートルが小型になるほど、ブラシが
小さくなるために、ブラシバネを小型にせざるを得す、
ブラシバネの内側を通しているピグテールが、ブラシバ
ネ圧縮時に、ブラシバネの内側にひっかかり、ブラシバ
ネの力を減じたり、あるいは増加するように作用するた
め、適正なブラシ圧が得られず、ブラシの異常摩耗を生
じることが散見された。

また、小型のブラシにピグテールを埋込む場合、圧粉成
形時の加圧方向が、ブラシの長手方向となるため、カー
ボン粉末と金属粉末の積層面とコミチータ摺動面が併行
になるため、ブラシの摩耗が速いという問題があった。

この解決策として、ピグテールをブラシの横方向から出
し、ブラシバネの中を通らないようにし、ブラシ粉体の
積層方向とコンミ摺動面が直角になるようにする例があ
るが、ピグテール変形によるブラシバネ圧への影響は皆
無にできなかった。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ピグテールを廃止し、ブラシコイルバネの
素線径を太くし、ブラシと電源との間の電気接続の役割
を兼備えることにより、ブラシとコミテータの摺動面圧
を安定させること、および、ピグテール廃止にともない
、ブラシの積層方向と摺動面の方向を直角にすることに
よって、ブラシとコミテータの接触が安定し、ブラシの
異常摩耗防止が達成される。

〔作用〕

ピグテールを廃止し、ブラシバネに通電することは、小
型のブラシになっても、ブラシバネの弾性力を大きく変
化させる要素がないので、ブラシの摺動面圧が、安定し
て生じるように動作する。

それによって、ブラシの摺動面圧過大による機械的異常
摩耗や、逆に、過小による電気的異常摩耗を生じること
がなくなるので、使用条件に見合った、適正なブラシ寿
命時間が得られる。

また、ピグテールのブラシへの固定がないと、ブラシ成
形圧力の方向を選択できるので、カーボン粉末と金属粉
末の積層方向が、コンミとブラシの摺動面と直角に現れ
るようにすると、摺動面に、カーボンと金属粉がほぼ均
一に現われ、摺動面に、カーボンと金属の界面が現われ
ないように、ブラシを形成できる。

それによって、ブラシのどの部分でも、摺動面圧、摺動
速度１通電電流などの整流条件が同じなら、同一の摩耗
特性を示すので、ピグテール付の縦押しブラシに比較し
、ブラシ寿命を長くすることができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。

第１図は、モートルの・構造を示す図で、マグネット１
を強磁性材料を絞り成形して作ったハウジング２に接着
し、メタル３を圧入してモートルの固定子となす。

シャフト４に鉄心５を圧入し、コミチータロを圧入接着
し、アマチャ−コイル７を鉄心５のスロットに巻き、コ
イル端をコミチータロのフック部に接続して、コミチー
タロのメタル側に複数のオイルフリンガ−８を配置し、
シャフト４とオイルフリンガー８の間に、メタル１２か
ら、流れ出る潤滑油が、浸入通過してコミチータロの表
面に達し、整流不良とブラシの異常摩耗を起すのを防止
するために、接着剤などの充填材９を詰めて、モートル
の回転子となす。

そして、回転子と固定子間のスラスト方向のギャップを
調整するため、および、メタルの摩耗減少、摩擦トルク
減少のために、複数のワッシャー１０を入れ、出力軸側
をメタル３の側にして、固定子に挿入する。

コミチータロの側は、プラスチックエンドブラケット１
１のブラシホルダ一部を長くシ、モートル運転中のブラ
シの挙動を安定させるため、メタル１２は、プラスチッ
クエンドブラケット１１の外側から軽い圧入または止り
嵌めとする。

次にエンドブラケットホルダー１７で、メタル１２がス
ラスト方向の衝撃などにより、脱落するのを防止するた
め、およびエンドブラケット１１をハウジング２に一義
的に固定するため、エンドブラケット１１とハウジング
２にエンドブラケットホルダー１７が、嵌合する溝を設
け、エンドブラケットホルダー１７をハウジング２に固
定すると、ブラシホルダースロットの位置が、機械的中
性点にセットされる様にする。

そして、モートルの側より、エンドブラケット１１のブ
ラシホルダースロットに対向するエンドブラケットホル
ダー１７の穴を通して、ブラシ部組１３を挿入し、エン
ドブラケット１１にセットされた、ブラシホルダーにワ
ンタッチ装着をする様、モートル部を構成する。

次に、このモートルに実装される回転検出器について、
磁気エンコーダ実装の例を、第２図を用いて説明する。

モートル１８のシャフト４に強磁性体検出ギヤ１９を、
磁気センサーに対向する位置に固定する。

そして、エンドブラケット１１に設けたスライド２０の
に、磁気センサ一部２１のギャップを、スペーサなどを
利用して規定値にセットし、磁気センサーの検出信号が
、規定値以」二であることを確認し、瞬間接着剤２２で
、エンドブラケット１１と磁気センサ一部２１の間を固
定する。

次にエンドブラケット１１の径方向の溝２３に挿入され
た、外部回路と接続用のコネクター２４を、半田付した
プリント板２５に、磁気センサー部のリード端子２６を
半田付し、さらに、ブラシホルダーとコネクター２４の
間を接続し、保護カバー２７をかぶせて、磁気エンコー
ダを構成する。

以下第３図〜第６図を用いて、プラスチック成形のエン
ドブラケット１１の構成について説明する。

第３図は、貴ンドブラケット１１の断面を示す図で、ブ
ラシホルダーのスロット２８．メタル１２を収納するメ
タル受部２９、高温時にプラスチックが膨張し、メタル
がクリープするのを防止する回り止め３０を設ける。そ
して、エンドブラケット１１の上部にエンドブラケット
ホルダー１７の位置決め突起３１、下部にはハウジング
２との嵌合部３２を設け、さらに、メタル受は部２９の
内径精度と嵌合部３２との同心度を精度よく出すために
、溝３３を設ける。

第４図は、エンドブラケット１１の平面図を示す。エン
ドブラケットホルダー１７のガイド溝３４を有し、その
溝にブラシホルダーを固定する突起３５を溝３６を有し
、上面の平坦部３７は、磁気センサ一部２１を乗せるス
ライーダーである。

第５図は、エンドブラケット１１の一方の側面図を示ず
、窪み３８は、エンドブラケットホルダー１７とハウジ
ング２を溶接で接続固定する場合、溶接スラグが、モー
トル内に入り、コイルの絶縁劣化や、ブラシ、メタルの
隙間に入り、故障を起すのを防止するために設けたスラ
グポケットである。

第６図は、ブラシホルダースロット２８と直角な方向の
断面を示す。

ポケット３９は、溝４０に装着されたプリント板２５に
半田付された外部回路接続用のコネクター２４を挿入す
るためのものである。反対側の窪み４１は、ブラシノイ
ズ抑制用のフィルターを収納するスペースである。

そして、溝４２は、磁気センサ一部２１と検出ギヤ１９
のギャップ調整を行なう場合に、安定して、磁気センサ
一部をスライドさせる構造である。

爪４３は、ワンタッチエンコーダカバー２７の抜は止め
の役目をはだすものである。

次に、第７図〜第８図を用いて、エンドブラケットの部
組について説明する。

第７図は、その平面図で、エンドブラケット１１のプリ
ント板２５に外部回路接続用コネクター２４とリード線
４４を半田付し、溝４０に装着し、抜は止めをして、接
着剤４５で、エンドブラケット１１と固定を図る。

第８図の側面図に示すように、弾性体で形成されたブラ
シホルダー４６を突起３５と溝３６にセツテイングを行
ない、リード線４３をブラシホルダーの先端部４７′に
接続する。バネアクションを有する複数の突起４７は、
ブラシ部組のキャップ４８とワンタッチ嵌合をし、電気
的導通とブラシ部組の機械的保持の役目を果たすもので
ある。

次に第９図〜１０図を用いて、エンドブラケットホルダ
ー１７の説明を行なう。

第９図は、その平面を示す図で、穴４９はメタル１２の
小径部の逃穴で１組立時にメタル１２を傾けないように
するためのばか穴である。

穴５０は、エンドブラケット１１との位置決め用の嵌合
穴であり、ネジ穴５１は、ノイズフィルター回路のプリ
ント基板取付用で、穴５２は、ノイズフィルター実装時
にブラシホルダー４６の先端部４７′とノイズフィルタ
ーのプリント基板を接続するためのものである。

第１０図は側面を示す図で、穴５３は、ブラシ部組１３
を、ブラシホルダー４６にセット時に通すもので、突起
５４は、保護磁気シールド、静電シールド用のエンコー
ダカバー２７と、確実な接触接続を行なわせるために設
けたものである。

そして、特に、穴５２は、ハウジング２とエンドブラケ
ットホルダー１７を溶接する際に生ずる溶接歪に起因す
るエンドブラケットを圧縮しようとする力を軽減するた
め、エンドブラケットホルダーの強度を極部的に低下さ
せ、曲り易くする効果ももたせるものである。そして、
外装は、溶接を考慮し、沸点が母材の鉄と同等以上のＮ
ｉメツキ２〜１５μｍなされる。

以下第１１図〜第１６図をモートルのポイントについて
説明する。

第１１図は、メタルの平面図、第１２図はメタルの断面
図である。メタル外周の複数の溝５５は、モートルが高
温になった場合、メタル３，１２の含浸油が粘度低下と
膨張のため、外部に流失してしまう。このため、モート
ルが一度異常高温になると、メタルの寿命が著しく低下
することがある。

この対策のため、段付メタルとし、かつ、外周に溝５５
を設け、メタルから出て来た含浸油が表面張力により、
付着し易くし、メタルの温度が低下した場合、再びメタ
ルの中に戻るよう配慮したものである。

メタルから流出した含浸油のうち、シャフト４に沿って
流れたものは、やがてコミチータロの上に乗り、コミチ
ータロのセグメント片とブラシの間に入り、電流の分布
が一様でなくなり、一部に集中するため、ブラシの異常
電気摩耗を生じる。

この対策を行なうため、第１３図に示すオイルフリンガ
ーを設ける。オイルフリンガ−８は、メタル１２から流
出してきた含浸油を、第１のオイルフリンガ一部５６で
飛し、さらに乗り越えた油については、吸油材５７で吸
収し、この吸油材の吸収限界を越えた油については、第
２のオイルフリンガ一部５８で飛散させるようにし、コ
ミチータロの表面にメタル含浸油が到達するのを防止し
、ブラシの長寿命化を図る。

一方ブラシの寿命やノイズは、コミチータロの加工や巻
線の設計、電源電圧などにも左右される。

第１４図に示すように、コミチータロの外形加工は、回
転切削機で行なわれるため、セグメント１４の左右でエ
ッチ形状が異なるのが一般的である。このため、Ｒの小
さいエッチの側にブラシが当るモートル回転方向の場合
、ブラシが瞬間的にはじかれ、火花を生じブラシ寿命は
短く、ノイズは大きくなる。

この対策として、コミチータロのスリット加工時に、コ
ミチータロの加工寸法＋寿命期間中のコンミテータ摩耗
量以上の面取りまたはＲ加工を行ない、ブラシがセグメ
ントを渡る際の抵抗を低下させるよう配慮し、ブラシの
長寿命化と低ノイズ化を図った。

第１５図を用いて、生産性について説明する。

本モートルは、生産性の向上のため、成形を中心とし部
品を成作し、ネジ類の使用が寸法上や材料上から制限さ
れるため、組立作業は接着、加締。

溶接、圧入などが主となり、分解再組立が不可能で、著
しく不便となる。従って、作業ミスが大きな損失を与え
る工程においては、事前チエツクをすることが望ましい
。

そこでモートル１８の総組立であるハウジング２とエン
ドブラケットホルダー１７を溶接により固定する前に、
モートル１８の主特性である誘起電圧定数と整流波形の
確認が能率的にできるよう、ブラシ、マグネット、溶接
個所を同一方向に配置し、溶接治具にモートルをセット
してから、着磁を行ない、ブラシをセットし通電を行な
い、前述試験を行なって、部品良否の総合判定が行なえ
る構成とした。

また、第１６図に示すように、ハウジング２にエンドブ
ラケットホルダー１７との嵌合部５９を設け、この嵌合
部５９を規準にマグネット１を接着し、ハウジング２と
エンドブラケット１１をエンドブラケットホルダー１７
に嵌合させることにより、固定子とブラシとの関係は一
義的に決まり。

従来行なっていた、整流波形を見ながら行なう。

不能率的な中性点調整を廃止して、生産性の向上を図る
構成とした。

また、エンコーダの磁気センサ一部分２１と検出ギヤ１
９の間のギャップ調整は、１０μｍ単位の調整であり、
機械的な力を加えながら固定を行なった場合、モートル
１８のエンドブラケットや磁気センサ一部２１の支持台
などの構造部の微妙な変形から、ギャップの再チエツク
、分解再固定という不能率的な工程となった。

この解決作として、第１７図に示すように、ギャップ調
整が終ったら、構造物に機械的な力を加えず、モートル
１８と磁気センサ一部２１を、瞬間接着剤６０で固定す
るよう構成した。

第１８〜２０図を用いて、ブラシブクミ１３に関係する
説明を行なう。

モートルが小型になると、ピグテール付のブラシでは、
成形の関係からピグテールを、ブラシの端面方向より出
せなくなるので、−船釣には、第１８図■に示すように
、ブラシの側面より出すのが一般的である。この場合、
ブラシスロットの一部をカットし、ピグテール６３を電
源ラインに接続する方法がとられるが、モートルが小型
になると、組立性が悪く自動組立上不利益が大きい。

また、第１８図■に示すように、ブラシの端面よりピグ
テール６３を出すと、銅粉止めと称する方法で、ピグテ
ール６３をブラシに固定しなければならず、ブラシの作
業性が、前述構出しピグテール６３のブラシに比較し、
著しく低下する６そして、■＠いずれのピグテール付ブ
ラシでも、モートルの小型化に合せて、ブラシの摺動面
積が小さくなり、ブラシバネの弾性力を低下させなけれ
ばならない。

しかし、ピグテールは、ブラシ内埋込み成形のため、ブ
ラシ摺動面積に比例し、小さくすることができず、ピグ
テールの抗力がブラシバネの弾性力に対して無視できな
くなり、ブラシ寿命短縮という整流機構にとって致命的
な打撃を与える。

そこで、本発明によれば、ブラシ形状を、第１８図のに
示すごとく、ピグテール無しの構造とし、ブラシ端面に
、ブラシバネを保持する突起を設ける。

第１８図○のブラシの突起６１の拡大図を第１９図に示
す。突起６１は、ブラシバネを挿入しやすくするため、
先端が突のテーパーを付け、ブラシバネ装着後の安定性
と、ブラシバネから、ブラシへの接触をよくするため、
突起６１の根元に、窪み６２を設けるよう形成する。

そして、ブラシバネは、たる形または円錐バネとし、ブ
ラシバネの素線径は、発熱によるバネ特性の変化を押え
るため、モートルのコイル線径より、太いものとし、放
熱面積を増し、また、極力ブラシバネの材質は、銅また
は銀等の電気的良導体の合金またはメツキ線とし、バネ
の発熱自体を押えるよう構成する。

ブラシブクミを第２０図に示す。

ブラシブクミ１３は、ブラシとブラシバネの接触枝部を
必要に応じ、導伝性接着剤で固着し、発熱を押え、ブラ
シバネとブラシホルダー４６との接続は半田付またはヒ
ユージングなどによって、ブラシキャップ４８と接続し
、ワンタッチ装着とする。

また、ブラシスロット２８は、第３図に示すごとく、先
端は、ブラシスロットのみの機能をもたせ高精度仕上げ
とし、後方は、ピグテール兼用のブラシバネを挿入する
ため、ブラシ端面投影寸法の短辺より大にしたブラシバ
ネスロットとして、成形仕上げとする。

以上のように、本発明の一実施例によれば、エンドブラ
ケット内部に、配線や外枠との絶縁距離を減少させるよ
うな、導電性の構造物を排し、ブラシから非充電部金属
体までの沿面距離、空間距離を従来品に比し長くしたの
で、ブラシ粉による絶縁低下の改善を図ることができた
。

また、ブラシホルダースロット部を、エンドブラケット
と一体成形することによって精度の向上を図ることがで
きた。その結果、ブラシの挙動を安定させ、整流波形不
良とブラシの異常摩耗の改善を図る効果がある。

〔発明の効果〕

以上の様に、本発明によれば、ブラシのピグテールを廃
止し、ブラシバネにコミテータにブラシを押しつける機
能と電気伝導の機能を合せもたせることにより、ブラシ
の摺動面圧を適正に保つことができるので、ブラシの異
常摩耗を防止し、はぼ均等な寿命のＤＣサーボモートル
を提供する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はモートルの構造を示す図、第２図は磁気エンコ
ーダの実装を示す図、第３図はエンドブラケットの断面
を示す図、第４図はエンドブラケットの平面を示す図、
第５図はエンドブラケットの側面を示す図、第６図はエ
ンドブラケットのブラシホルダースロットと直角な方向
の断面図、第７図はエンドブラケット部組の平面図、第
８図はエンドブラケット部組の側面図、第９図はエンド
ブラケットホルダーの平面図、第１０図はエンドブラケ
ットホルダーの側面図、第１１図はメタルの平面図、第
１２図はメタルの断面図、第１３図はオイルフリンガー
の構成を示す図、第１４図はコミテータのセグメント形
状を示す図、第１５図はモートルの外観を示す図、第１
６図はハウジングの断面を示す図、第１７図は磁気エン
コーダの平面図、第１８図はブラシの形状を示す図、第
１９図は第１８図■の拡大図、第２０図はブラシ部組１
３を示す図である。１・・・マグネット、２・・・ハウジング、３・・・メ
タル、４・・・シャフト、５・・・鉄心、６・・・コミ
テータ、７・・・コイル、８・・・オイルフリンガー、
９・・・充填材、１０・・・ワッシャ、１１・・・プラ
スチックのエンドブラケット、１２・・・メタル、１３
・・・ブラシ部組。１４・・・コミテータセグメント、１５・・・溶接個所
、１７・・・エンドブラケットホルダー、１８・・・モ
ートル、１９・・・検出ギヤ、２０・・・スライド部、
２１・・・磁気センサ一部、２２・・・瞬間接着剤、２
３・・・溝、２４・・・コネクター、２５・・・プリン
１−板、２６・・・リード端子、２７・・・保護カバー
、２８・・・スロット。２９・・・メタル受部、３０・・・回り止め、３１・・
・突起、３２・・・嵌合部、３３・・・溝、３４・・・
溝、３５・・・突起、３６・・・溝、３７・・・平坦部
、３８・・・窪み、３９・・・ポケット、４ｏ・・・溝
、４１・・・窪み、４２・・・溝、４３・・・爪、４４
・・・リード線、４５・・・接着剤、４６・・・ブラシ
ホルダー、４７・・・ブラシホルダーの突起、４７′ブ
ラシホルダーの先端部、４８・・・ブラシ部組のキャッ
プ、４９・・・穴、５０・・・穴、５１・・・ネジ穴、
５２・・・穴、５３・・・穴、５４・・・突起、５５・
・・溝。５６・・・第１のオイルフリンガ一部、５７・・・吸油
剤、５８・・・第２のオイルフリンガ一部、５９・・・
嵌合部、６ｏ・・・瞬間接着剤、６１・・・突起、６２
・・・窪み、第１図第２図第３図第４図　　　　　　第５図第６図第８面第９ズ第１０図第１３図第１４図第　１５図第１６図第　１１　図第　１３図第　１９　図男　２０図

Claims

【特許請求の範囲】１、成形絶縁材の一方にモートルを形成し、他の一方に
回転検出器を形成するよう構成したＤＣサーボモートル
において、中間の成形絶縁材に、ブラシスロットの一体化を図り、
このスロットに垂直な方向にブラシホルダーを設け、ブ
ラシとブラシホルダーの間を、コイルバネで電気的に接
続したことを特徴とするＤＣサーボモートル。２、前記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、コ
イルバネの素線径は、モートルコイルの線径より大であ
ることを特徴とするＤＣサーボモートル。３、前記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、コ
イルバネの表面に電気的良導体を形成したことを特徴と
するＤＣサーボモートル。