JPH04200256A - ブラシ保持装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はモータのブラシ保持装置に係り、特にブラシと
コンミュテータの摺動によって発生するブラシの自励振
動を低減・抑制するためのモータのブラシ保持装置に関
する。

［従来の技術］ 直流モータにおいては、周知のように整流作用を得るた
めにブラシとコンミュテータが用いられている。

従来から用いられているブラシの保持装置としては、例
えば、ブラシを収納するホルダと、このブラシをコンミ
ュテータへ弾性的に押圧するスプリングを具備するもの
が一般的である。そして、コンミュテータが回転すると
ブラシはホルダ内でコンミュテータの回転方向側の支持
部分（ホルダの壁面等）に押し付けられるため、この押
し付は力に抗する反力が支持部分からブラシへ作用する
。

また、ブラシとコンミュテータ間には、ブラシを押圧す
るスプリングの押圧力とブラシ・コンミュテータ間の摩
擦係数の積で表わされる摩擦力が作用する。そして、こ
の摩擦力と上述したホルダ側からブラシへの反力との差
がブラシに回転モーメントとして作用する。この回転モ
ーメントは、ブラシ、ホルダ、及びスプリング等が構成
する振動系に対してエネルギーとなり、ブラシ、ホルダ
等の形状・材質などて定まる固有振動数（１０〜２０　
Ｋ　Ｈｚ程度）でブラシの自動振動か生じ、ブラシ・コ
ンミステータ間で異音な発生することが知られている。

上述のようにブラシに作用する回転モーメントの増大は
自動振動を引き起こすこととなるか、この回転モーメン
トを増加させるのはブラシとコンミステータ間の摩擦力
（あるいは摩擦係数）である。そして、この摩擦力（あ
るいは摩擦係数）を大とする要因は種々考えられるが、
その１つには、例えばブラシとコンミュテータとの間に
おけるスティック・スリップ現象の発生が考えられる。

スティックスリップ現象は、面接触しつつ摺動する二つ
の面の間において、接触面の清さを欠くために、摺動の
際に振動を伴う摩擦現象である。

これは、例えば、モータを低湿度状態や塵埃か多い雰囲
気中で使用した場合、さらには、特にコンミュテータ周
辺の雰囲気中に霧状となった油が浮遊している状態で使
用した場合に、コンミュテータ表面が塵埃や油の付着に
より汚され、それによりコンミュテータ表面に粗さを生
ずること等に起因して生ずるものと考えられる。

また、回転モーメントを増大させる他の要因としては、
コンミュテータの特定のセグメント部分て局部的に摩擦
力が大きくなることによるものか考えられる。このコン
ミュテータの特定のセグメント部分で局部的に摩擦力か
大きくなるのは、例えば、コンミュテータの真円度がモ
ータの回転軸を中心とした回転バランスの不揃い等のた
め瞬時的に悪化することに起因することが考えられる。

さらに、このようにコンミュテータの真円度が悪化した
場合、コンミュテータ外周面でのブラシの周速度か変化
する結果となり、摩擦係数の速度（ブラシとコンミステ
ータ間の相対速度）勾配が負の係数となる状態を発生さ
せることがある。この摩擦係数の速度勾配か負の状態と
い・）のは、振動に対する減衰特性が負即ち、より振動
を容易にする状態を意味し、既述したコンミュテータの
局部的な摩擦力の増大とあいまって、ブラシの自励振動
をより助長するものと考えられる。

さらに、ブラシとコンミュテータとの間に凝着の発生が
考えられる。尚、凝着は二つの物体の電子が相互に作用
し合う等に起因すると考えられているものであるが、そ
の発生機構について現在のところ明確な説は確立されて
いない。

以上述へたような、ブラシとコンミステータ間の摩擦力
（あるいは摩擦係数）を増大させる種々要因は、単独或
はいくつかが同時に作用することが考えられるが、現実
にはいずれの要因が作用しているのかを特定することは
困難である。

しかし、回転モーメントがいずれの要因て生じるにして
も、発生した回転モーメント自体を何らかの手段により
相殺することにより自励振動を消滅あるいは抑制可能で
あると考えられる。

ところで、この種のブラシ保持装置としては、例えば、
実開昭６２−１８８９６５号公報に示されるように、ブ
ラシをコンミュテータ方向へ弾発する板ばねをブラシの
側部まて延出すると共に、この延出部分にブラシ側部に
当接する突起部を形成し、ブラシをブラシホルダ内で、
コンミュテータに密着当接させるようにして、ブラシが
ブラシホルダーでブラシの短軸方向で動かないように固
定したものか公知となっている。

また、同公報に示されるように、コンミュテータと反対
側のブラシ端部を、ブラシの長軸に対して傾斜面に形成
し、この傾斜面にブラシをコンミュテータ側へ弾発する
板ばねを当接させると共に、上述したように板ばねの延
出部分に設けた突起部によってブラシを短軸方向てしか
もコンミュテータの回転方向側へ押圧する構成としたも
のが公知となっている。即ち、この構成においては、コ
ンミュテータと反対側のブラシ端部を傾斜面として板ば
ねを当接させることで、短軸方向の分力を発生させ、先
に述べた突起部による押圧力とあいまってブラシの短軸
方向でのブラシホルダへの固定力を増加させるようにし
たものと考えられる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したいずれの技術も先に述べたブラ
シへ作用する回転モーメントそのものを相殺するという
観点に基づくものてはない。

また前記技術は、ブラシの短軸方向での固定力を増加す
る必要があり、板ばねに強力なものを使用する必要があ
り、組付作業性において問題がある。

本発明の目的は、簡易な構成で確実にブラシの振動を抑
制・防止し、異音な抑制することのてきるブラシ保持装
置の提供にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るブラシ保持装置は、コンミュテータに摺接
するブラシを保持するホルダと、前記ブラシを前記コン
ミュテータ側へ押圧する押圧手段と、を具備するブラシ
保持装置において、前記ホルダのコンミュテータ側で且
つこのコンミュテータの回転方向側の部位に前記ブラシ
に作用する回転モーメント低減手段を設けてなるもので
ある。

［作用］ したがって、ブラシとコンミュテータとの摺接によって
発生する回転モーメントを、回転モーメント低減手段に
よって相殺するので、ブラシには回転モーメントが生じ
ないか、又は、たとえ生しても従来に比し十分少さいも
のとなる。よって、ブラシと、押圧手段と、ホルダ等て
構成される振動系の固有振動数に影響してブラシの自動
振動を抑制することかできる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。な
お、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するも
のでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することが
できるものである。

第１図は本発明に係るブラシ保持装置の一実施における
断面図であり、ブラシ保持装置Ｓは、ホルダ１と、この
ホルダ１に設けられる低減手段としての突起５と、ホル
ダ１に内設されるコイルスプリング２等を主構成要素と
して構成され、ホルタ１内にブラシ３を保持するもので
ある。

本例のホルダ１は有底筒状に形成されており、図示しな
いモータハウシングに止着されている。

このホルダ１の底部１ａ中央にはコイルスプリング２の
一端が止着されて、同スプリング２の他端はこのホルダ
１内に収容されるブラシ３の一方の端面に当接して、ブ
ラシ３をコンミュテータ４へ押圧している。

また、ブラシ３の支持部分であるホルダ１のコンミュテ
ータ４側の端部周縁には、回転モーメント低減手段とし
ての突起５が形成されている。この突起５は、コンミュ
テータ４の回転方向（第１図において白ぬき矢印方向）
側て且っブラシ３の側面３ａに臨む位置に、ホルダ１内
方側へ向けて突出形成されている。

尚、ブラシ３及びコンミュテータ４は、従来装置に用い
られているものと本質的には変わるところはなく、本装
置Ｓのために特別な構成を必要とするものてはないので
、ここでの詳細な説明は省略する。

次に上記構成における本装置Ｓの作用を説明する。

先ず、ブラシ３には、コイルスプリング２により、ホル
タ１の底面ｌａ側の端面３ｂにおいてブラシ３の長軸に
沿ってコンミュテータ４側へ向かう押圧力Ｎが作用して
いる（第１図参照）。

コンミュテータ４が、第１図に示す白ぬき矢印で示す方
向に回転すると、ブラシ３とコンミュテータ４との摺動
面には摩擦力Ｆ　１＝μＮが作用する。ここでμはブラ
シ３とコンミステータ４間の摩擦係数である。また、コ
ンミュテータ４の回転によってブラシ３は突起５へ押し
付けられるために、突起５からはブラシ３側へ上述した
Ｆｏと同一の大きさの反力Ｆａ（二Ｆｔ）が作用する。

そして、これらＦ工及びＦ２は次のようにブラシ３に対
して回転モーメントとして作用する。

即ち、コイルスプリング２とブラシ３との接触点ａ（第
１図参照）を回転モーメントを考える上での支点と考え
、この支点ａからＦｌの作用点ｂ（第１図に示されるよ
うにブラシ３とコンミュテーク４との接触点）までの距
離なＬｌと、また支点ａからＦ２の作用点（突起５とフ
ラジ３との接触点）まての距離なＦ２と、さらにＦｌと
Ｆ２の作用点間の距離をΔρ（＝Ｌよ−Ｌ２）と、それ
ぞれ定めると、ブラシ３に作用する回転モーメントＭは
、 Ｍ　＝　Ｆ　ｔ　Ｌ　１Ｆ　２　Ｌ　２＝　Ｆ　ｓ　　
（Ｌ　１−　Ｌ　２　）＝μＮΔで と表わされる。従って、Δρを小さくするに従い、回転
モーメントＭも小さくなることが理解される。具体的に
は突起５をコンミュテータ４にできる限り近づければ良
い。このように回転モーメントＭが小さくなることはブ
ラシ３か支点ａを中心として回転するような動きをしな
くなることを意味し、従ってブラシ３の自励振動は消滅
するか、又は問題とならない程度となる。このため、た
とえブラシ３とコンミュテータ４間にスティックス・リ
ップ現象や凝着等が生じていても、モータの回転トルク
がこれらの現象によって生じる抵抗に抗するだけの大き
さかあれば、上述したようにフラジ３に作用する回転モ
ーメントは極めて小さいのて、ブラシ３か自励振動をす
ることなく、従って異音も発生しない。

次に、他の実施例について第２図を参照しつつ説明する
。尚、第１図に示された実施例と同一構成要素について
は同一番号を付して、その説明を省略し、以下、異なる
点を中心に説明する。

この実施例は、第１図に示された実施例の突起５に代え
て、突起５か設けられた部分（即ち、ブラシホルダの回
転方向側の支持部分）をコンミュテータ４側へ延出し、
低減手段としての延出部６を形成した点が第１図に示さ
れた実施例と異なっているものである。

本例において、ホルダ１の底部１ａからホルダ１の延出
部６に対向する端部周縁１ｂまての距離Ｌｏは、従来の
ホルダの長さに設定しである。そして、ホルタ１の底部
１ａから延出部６の端まての距離をＬとすれば、延出部
６の延出部ΔＬは、ΔＬ＝Ｌ−Ｌｏて表わされる大きさ
である。

このような構成における作用も、基本的には第１図に示
された実施例と同一である。即ち、この実施例の構成に
おいては、ΔＬを長くすることは第１図に示された実施
例同様に５℃（図２図参照）を小さくすることに相当し
、第１図の実施例と同一の作用効果を得るものである。

第３図はさらに他の実施例を説明するものである。尚、
第１図又は第２図に示された実施例と同一構成要素には
、同一番号を付してその説明を省略し、以下具なる点を
中心に説明する。

この第３図に示された実施例は、ホルダ１を鉛直軸に対
して所定角度θたけ傾けて、フラジ３がより広い面積で
コンミュテータ４と摺接するようにして、ブラシ３の安
定性を高めたものである。

ホルダ１は第２図に示された実施例と同様に、回転モー
メント低減手段としての延出部６を有しているものであ
る。したがって、この実施例においても、フラジ３に作
用する回転モーメントの考え方は、第２図に示された実
施例と基本的に同一であるのて、ここでの詳細な説明は
省略する。

尚、ホルタ１の延出部６が第３図に示される線イ（ブラ
シ３とコンミュテータ４との接点すの位置を示す線）を
越してコンミュテータ４側へ延出される場合には、５℃
か負の値を採ることとなるために、コンミュテータ４の
反回転方向に作用する回転モーメントか発生する。この
回転モーメントはブラシ３をより安定させるよう作用す
るものであるのて、延出部６を線イを越えてコンミュテ
ータ４側へ延出する構成としたほうかより望ましい。

尚、第１図乃至第３図の実施例において、フラジ３をコ
ンミュテータ４へ押圧する手段として、いずれもコイル
スプリング２を用いたか、特にこれに限られる必要はな
く、ブラシ３を弾性的にコンミュテータ４へ押し付ける
ことかてきるものてあれば、他の手段てあっても良い。

［発明の効果］ 本発明は上記のように構成されているので、簡易な構成
で、ブラシの自励振動を生ずる要因とな２ブラシへ作用
する回転モーメントを確実に極めて小さくでき、ブラシ
の自励振動を消滅・抑制することがてきる。そして、ブ
ラシとコンミュテータの摺接を安定確実にする結果、従
来、ブラシとコンミュテータ間で生していた異音な消滅
・抑制すると共に、安定した整流作用を得ることがてき
、モータの信頼性向上に寄与する等の顕著な効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るブラシ保持装置の一実施例を示す
縦断面図、第２図はブラシ保持装置の他の実施例を示す
縦断面図、第３図はブラシ保持装置のその他の実施例を
示す縦断面図である。 １・・・ホルダ、　　　　２・・・コイルスプリング、
３・・・ブラシ、　　　　４・・・コンミュテータ、５
・・・低減手段（突起）、 ６・・・低減手段（延出部）、　Ｓ・・・本装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、コンミュテータに摺接するブラシを保持するホルダ
   と、前記ブラシを前記コンミュテータ側へ押圧する押圧
   手段と、を具備するブラシ保持装置において、前記ホル
   ダのコンミュテータ側で且つ該コンミュテータの回転方
   向の部位に前記ブラシに作用する回転モーメント低減手
   段を設けたことを特徴とするブラシ保持装置。