JPH02214443A - ブラシ押圧装置付電動機 - Google Patents

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、コミュテータと接触するブラシを押圧するブ
ラシ押圧装置を有した電動機（以下モータともいう）の
改良に関する。

［従来の技術とその問題点１ 従来、モータのコミュテータに接触するブラシには、ブ
ラシをコミュテータへ押圧する手段として、薄板を巻回
して形成された渦巻ばねの谷内端を固定軸に固定し、自
由端をブラシに対して押圧し、ブラシをコミュテータへ
押圧する装置が知られている（例えば特開昭５６−１９
３５９号公報等参照）。

しかしながら、ブラシとコミ１テータとは導通時におけ
る両名間のスパーク発生等による電気的摩耗や両者の摺
動による機械的摩耗が生じ易い。

さらに、モータの使用回数とともに両者の摩耗が進行す
る。そこで、最近はブラシの長さを従来のものより長く
設定して上記摩耗による交換時期を延ばす傾向にある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来の渦巻ばねを利用したブラシ押圧装置に
おいて、ブラシを長くすればブラシが長いときの初期状
態と、ブラシが短くなった交換直前時とでは、ばねとブ
ラシの接触位置が変わりブラシのコミュテータに対する
ＪＰえ荷重の変化が著しい。この押え荷重には適正値が
あり、これが過大であっても過小であっても上記摩耗の
進行は促進される。特に、この押え荷車が過小の場合に
は導通抵抗が増大したり、振動の彰賽等によるブラシの
振れによる整流悪化やスパークの発生が増加したりして
上記摩耗は加速度的に進行する。

すなわち、上記従来の装置ではばねの巻内端を固定して
おり、ブラシとコミュテータとの摩耗が進行し、両者の
長さが初期に比べて短くなればなるほど、上記押え荷重
が小さくなり摩耗が加速度的に進行してしまうのである
。

そこで、本発明は上記問題点を解決するためにたとえブ
ラシと］ミュテータが摩耗して、ブラシに対するばねの
作用点位置が変化しても、ブラシのコミュテータに対す
る押え荷重が常にほぼ一定となるようブラシ押圧装置付
電動機を提供することを解決すべき課題とする。

［：！題を解決するための手段］ 上記課題は以下の手段により解決される。

すなわち、 回転子に固定されたコミュテータと、該コミュテータと
接触するブラシと、該ブラシを前記コミュテータに押圧
するブラシ押圧装置とを有する電動機であって、 前記ブラシ押圧装置は薄板が密着巻回されて、その巻回
中心を回転自在に保持されたぜんまいばねの巻外端が、
前記ブラシを押圧して、前記ブラシの前記」ミュテータ
に対する押え荷重をほぼ一定の所定値に保つことを特徴
とするブラシ押圧装置付ｆｆｉ［！によって解決される
。

［作　用］ 次に本発明の作用について述べる。

上記構成のブラシ押圧装置付電動機によれば、薄板が密
着巻回されてその巻回中心を回転自在に保持されたぜん
まいばねの巻外端がブラシを常に押圧する。このぜんま
いばねは巻内端を固定されず、いわゆる定荷重ぜんまい
となっている。すなわち、ブラシとコミュテータとが摩
耗等により多少の長さ変化が生じても、ぜんまいばねの
ブラシに対する荷重をほぼ一定の所定値にすることがよ
ほど可能になる。従って、ブラシのコミュテータに対す
る押え荷重もほぼ一定の所定値に保たれ、両者間の摩耗
の進行が緩和される。

［実施例］ 本発明に係る一実施例について図面を参照しながら説明
をする。

まず、第１図に基づいてモータ１の部分概略構成につい
て説明する。第１図はモータ１のブラシ６及びコミュテ
〜り１０が設けられている箇所の概略横断面図である。

図中２０は円筒状のモータハウジングであり、その中央
にシャフト１２が設けられ、図示しない軸受により支持
されている。

シャフト１２にはコミュテータ１０が固定されている。

２個のブラシ６は互いに向い合うようにしてコミュテー
タ１０に接触している。また、ブラシ６はモータハウジ
ング２０に固定されたブラシホルダ８によって保持され
て、その動きが規制されている。図中１８は絶縁ケース
であり、電源端子１６及び心棒４がそれぞれ２個ずつ取
付けられている。２個の電源端子１６はそれぞれ十及び
一極となっており、導線１４を介してブラシ６に電気的
に接続されている。

心棒４には薄板を密ｎ巻回したぜんまいばね２が、その
巻回中心を回転自在に嵌込まれている。

さらに、引き伸ばされた巻外１２ａが１ラシ６の端部を
コミュテータ１０に向けて押圧している。

なお、シャフト１２には図示しないアーマデユアが固定
されており、モータハウジング２０にはアーマチュアを
取囲むステータが固定されている。

そして、アーマチュアはステータ内を回転するようにな
っている。

次に、第２図〜第４図に従ってぜんまいばね２の端部２
ａがブラシ６に作用する押え荷重Ｐについて説明する。

第２図はぜんまいばね２が心棒４に嵌込まれる以前の状
態を示す図である。図示されているように薄い板が密着
巻回されている。このときの最小曲率半径をＲｎとする
。

第３図は第２図の状態のぜんまいばね２を心棒４に嵌込
み、その巻外端２ａをブラシ６の端部（コミュテータ１
０と接触させない側）に押圧させた状態であってブラシ
６が摩耗していない初期状態を示す図である。ここで、
ぜんまいばね２を心棒４に嵌込んだ時のぜんまいばね２
の最小曲率半径をＲ１とする。ただし、Ｒ１はＲｎより
若干大きい。そして、このときのぜんまいばね２の外半
径をＲ２とする。

一般に、このようなぜんまいばね（定荷重ぜんまい）２
の端部に作用する荷ｆｆ１Ｐは次式のように表される。

すなわら、 ・・・（式−１） ただし、ここでＫは比例定数、Ｅはぜんまいばね２を構
成する材料のヤング率、ｂはぜんまいばね２の板幅、ｔ
はぜんまいばね２の板厚を示す。

式−１から理解されるように、外半径Ｒ２が変化しても
常にＲｎ　ｍ　Ｒ２の条件（ただし、Ｒ２＞Ｒ１＞Ｒｎ
　）となるように、例えばぜんまいばね２の板厚をでき
るだけ薄くする等により設計すれば、ぜんまいばね２の
材質及び形状が同一ならばＰはＲｎに依存することにな
る（Ｐ＝に−Ｅ−ｂ・ｔ３／Ｒｎ２）。

ここで、例えば第４図に示ずようにブラシ６が摩耗し、
図示されているごとくに第３図に比べ短くなったとする
。本実施例のぜんまいばね２は両端が固定されない定荷
重ぜんまいであり、従来使用されてきた渦巻ばね（第３
図においてＲ２が１”（ｎに比して十分大きく、すなわ
ら、密着巻回されておらず、巻内端が固定されている）
とは異なる。従って、ブラシ６の長さが変化してぜんま
いばね２とブラシ６の接触位置が変化した場合のぜんま
いばね２の外半径の変化は、本実施例の場合は従来のも
のに比べて極めて小さい。すなわち、このときのぜんま
いばね２の外半径Ｒ３はほぼＲ２に等しく、かつＲ２＆
ＲｎであるのでＰは第３図から第４図へのブラシ６及び
ぜんまいばね２の態様の変化にかかわらずＰはほぼ一定
値となる。

このことにより、ブラシ６はコミュテータ１０に対し、
常にほぼ一定の押え荷重で作用することになる。従って
、この押え荷重を予め適正に設定しておくことにより、
ブラシ６とコミュテータ１０間に摩耗が生じてもブラシ
６の押圧荷重は適正値に保たれ、従来のように加速度的
に摩耗が進行することは防止される。

このモータを車両用の燃料タンク内に設置される燃料ポ
ンプに使用した場合の、作動時間とブラシ及びコミュテ
ータのトータル摩耗量との関係の実験結果を第５図に示
す。なお、このポンプの場合ＭＦＩはモータハウジング
内を通過して流れる形式であり、ブラシとコミュテータ
の部分も燃料内に位置して用いられる。

第５図において、実線は従来のブラシ付モータを使用し
た従来方式ポンプの結果を示し、破線は本発明のモータ
を使用した定ブラシ荷重方式ポンプの結果を示したちの
支声る。図から明らかなように、本発明のモータを使用
した定ブラシ荷重方式のポンプは作動時間に対する摩耗
量の変化は極めて緩やかである。一方、従来方式ポンプ
では作動時間が長くなると指数関数的に摩耗量が増大し
、定ブラシ荷重方式のポンプで十分作動が可能な時間に
おいても耐久性に餞がある。

燃料ポンプにおいて、モータの使用条件によってはブラ
シ及びコミュテータの摩耗が促進され易い状況となるこ
ともある。さらに、摩耗によって生じた摩耗粉がポンプ
内に詰ったりして、ポンプ作用に悪影響を与えたり、ポ
ンプの故障等の原因になったりして非常に問題となり易
い。また、摩耗粉が燃料とともにポンプ外へ吐出される
ことによって他の燃料系統にも悪影響を与えるのでこれ
も問題となることがある。

従って、本発明のモータを上記燃料ポンプに使用するこ
とは極めて有益である。すなわち、モータにおけるブラ
シ及びコミュテータの寿命が従来に比して著しく延びる
だけでなく、燃料ポンプの耐久性も格段に向上する。

なお、ブラシ６に作用するぜんまいばね２の端部の形状
はブラシ６の１点に作用点として当るような形状であれ
ば、第６図や第７図に図示されているような態様をとっ
てもかまわない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のモータにおいてはぜんま
いばねによるブラシのコミュテータに対する押え荷重が
常に一定の所定値に保たれるので、両者間の摩耗を極力
抑えることができる。これによりモータの耐久性を著し
く向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の概略横断面図、第２図
はぜんまいばねが心棒に嵌込まれる前の状態を示す図、
第３図及び第４図はそれぞれぜんまいばねを心棒に嵌込
んで、ブラシの良さ変化が生じる前の初期状態とブラシ
の長さ変化が生じた後の様子を承り図、第５図は従来方
式ポンプと本発明の定ブラシ荷重方式ポンプの作動時間
とブラシ。 コミュテータのトータル摩耗量との関係を示す図、第６
図及び第７図は本実施例に係る他の実施例を示す図であ
る。 ２・・・ぜんまいばね ４・・・心　　　棒 ６・・・ブ　ラ　シ １０・・・コミュテータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　回転子に固定されたコミュテータと、該コミュテータ
   と接触するブラシと、該ブラシを前記コミュテータに押
   圧するブラシ押圧装置とを有する電動機であつて、 前記ブラシ押圧装置は薄板が密着巻回されて、その巻回
   中心を回転自在に保持されたぜんまいばねの巻外端が、
   前記ブラシを押圧して、前記ブラシの前記コミュテータ
   に対する押え荷重をほぼ一定の所定値に保つことを特徴
   とするブラシ押圧装置付電動機。