JPH0541383U - 小型モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、複数のブラシ片がコミュテータに
接触する位置を互いにずらした小型モータに関し、火花
の発生を抑えて整流波形及び回転を安定させることを目
的とする。 【構成】 ブラシから分岐する複数のブラシ片７ａ，７
ｂ，７ｃの先端がその長手方向の延長線と互いに異なる
角度をなすように形成し、各々の先端がＶ字形をなすよ
うに折曲げ、各々の先端のＶ字形の開いた部分でコミュ
テータと接触するように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、小型モータに関し、特に、複数のブラシ片がコミュテータに接触す る位置を互いにずらした小型モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１０乃至図１２は、従来の小型モータにおけるブラシとコミュテータとの接 触について示す図である。図１０に示す如く、ブラシ７は取付端子台（入力端子 ）８に固定される。ブラシ７は複数（この場合は３本）のブラシ片７ａ，７ｂ， ７ｃを有する。ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃは、同一形状を有し、その先端がＶ字 形状に折曲げられている。

【０００３】 ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃは、その先端のＶ字形状に折曲げられた部分（Ｖ字 形部分）で、コミュテータ４に接触する。即ち、図１１に示す如く、Ｖ字形部分 は、ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃの剛性による適当な圧力（ブラシ圧）でコミュテ ータ４の外周面に押しあてられこれと接触を保つ。この時、コミュテータ４と接 触するのは、図１２に示す如く、Ｖ字形部分の山の部分である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

前述の従来技術によれば、ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃは同一形状であるため、 図１１の如く、これらのコミュテータ４の外周面との接触角θ₀ は全て等しくな り、接触位置も回転方向において等しくなる。従って、ブラシ片７ａ，７ｂ，７ ｃがコミュテータ４の溝（コミ溝）４ａを通過する時期が同時となる。このため 、電流の切換えが急激に行なわれ、火花（ノイズ）が発生する。そして、この火 花が原因となって、整流波形が乱れ、回転が不安定となってしまうという問題が あった。

【０００５】 このような問題を解決するために、本考案者は、図１３に示す如き技術につい て検討した。即ち、この技術は、Ｖ字形部分の開いた部分でコミュテータ４と接 触を保つ（他は図１０乃至図１２と同じ）と共に、Ｖ字形の断面形状を種々検討 することによって接触を安定させ整流波形を安定させようとするものである。し かし、この技術では、モータの使用条件によっては整流波形が乱れ、十分な効果 が得られないことが判った。これは、接触点が回転方向において等しいことに原 因があると考えられる。

【０００６】 この一方で、図１４に示す如き、従来知られている接触点を２点以上とする例 にあっては、ブラシ片７ａ，７ｂの長さが異なるため、ブラシ圧に大きな差が生 じるという問題があった。また、ブラシ片７ａ，７ｂの長さの差が大きくなりす ぎるという問題もあった。

【０００７】 本考案は、火花の発生を抑えて整流波形及び回転の安定な小型モータを提供す ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば、ブラシから分岐する複数のブラシ片の各々の先端がコミュテ ータに所定の接触点で接触するようにされた小型モータにおいて、前記所定の接 触点での前記コミュテータに対する接線が前記各々の先端で互いに異なるように 、前記各々の先端が当該ブラシ片の長手方向の延長線と互いに異なる角度をなす ように形成し、前記各々の先端がＶ字形をなすように折曲げ、前記各々の先端の Ｖ字形の開いた部分で前記コミュテータと接触するようにする。

【０００９】

【作用】

前述の手段によれば、複数のブラシ片の各々の先端とコミュテータとの接触点 での接線が互いに異なるようにされる。即ち、ブラシ片の各々とコミュテータの 外周面との接触角θ₀ が互いに異なるようになり、その接触位置がコミュテータ の回転方向において互いに異なるようになる。これにより、ブラシ片がコミ溝を 通過する時期が接触角θ₀ の差の分だけ互いに異なることになるので、電流の切 換えが急激に行なわれることが無くなる。従って、火花の発生が抑制され、整流 波形が安定し回転も安定する。

【００１０】

【実施例】

本考案のブラシを用いた小型モータを図１に示す。図１は小型モータの例を示 す要部断面図である。図１において、ハウジング１は、例えば軟鉄のような金属 材料により有底中空筒状に形成され、その内周面に例えばアークセグメント状の 永久磁石２が固着される。ハウジング１内には、永久磁石２に対向する電機子３ とコミュテータ４とからなる回転子５が設けられる。エンドプレート６は、例え ば前記ハウジング１と同様の金属材料によって形成され、ハウジング１の開口部 に嵌め込まれる。ブラシ７は、コミュテータ４と摺動するように設けられ、入力 端子８と電気的に接続される。入力端子８は端子絶縁部１０に嵌め込まれてエン ドプレート６外に突出するように設けられる。軸受９は、ハウジング１の底部と 、エンドプレート６とを突出させて形成した軸受保持部１１内とに設けられ、回 転子５と一体とされた回転軸１３を支持する。

【００１１】 以上の構成により、入力端子８からブラシ７及びコミュテータ４を経由して電 機子３に電流を供給することにより、ハウジング１の内周面に固着された永久磁 石２によって形成されている磁界中に存在する電機子３に回転力が付与され、回 転子５を回転させ、回転軸１３を介して外部機器（図示せず）を駆動する。

【００１２】 図２乃至図４は、ブラシ７から分岐された複数（この場合は３個）のブラシ片 ７ａ，７ｂ，７ｃの先端の形状を示す。特に、図２は先端の斜視図、図３は先端 の展開図、図４は先端の側面図である。また、図５は、ブラシ片７ａ，７ｂ，７ ｃの先端とコミュテータ４との接触の様子を示す。

【００１３】 図３に示す如く、ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃの先端は、その先端以外の部分の 幅Ｗより広く形成され、かつ、ブラシ片の長手方向の延長線と互いに異なる角度 をなす傾斜した２辺を持つように構成される。即ち、ブラシ片７ｂの先端は、前 記延長線と平行となる（０度の角度をなす）ようにされる。このブラシ片７ｂを 基準として、ブラシ片７ａの先端は前記延長線とθ３の角度をなすようにされ、 一方、ブラシ片７ｃの先端は前記延長線と−θ３の角度をなす（θ３と反対方向 に同一角度をなす）ようにされる。

【００１４】 この図３に示すブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃの先端が、その中心線である折曲げ 線で折曲げられ、図２に示す如きＶ字形とされる。この折曲げ角度θ２は、図２ に示す如く、ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃについて同一とされる。図２がブラシ片 ７ａ，７ｂ，７ｃの完成状態を示す。

【００１５】 このような形状のブラシ片７ａにおいて、側面図（図４）における先端の傾斜 角θａは、 tan θａ＝tan θ３・sin θ２ で表される。ここで、θ３は図３に示した先端を展開した場合の傾斜角であり、 θ２は図２に示したＶ字形の折曲げ角度である。同様に、図４に示すブラシ片７ ｃについての先端の傾斜角θｃも定まる。ブラシ片７ｂは、先端を展開した場合 の傾斜角が０度であるので、その先端の傾斜角は基準の角度、即ち、０度とされ る。従って、ブラシ片７ｂを中心にしてその両側のブラシ片７ａ，７ｃについて 逆方向の傾斜角度θａ，θｃ（｜θａ｜＝｜θｃ｜）がつけられる。なお、ブラ シ片７ｂの側面図における傾斜角度をθｂ（＝０度）と表す（図示は省略する） 。

【００１６】 角度θａ，θｂ，θｃは、ブラシ７とコミュテータ４との接触位置に直接影響 する。即ち、ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃのＶ字形の部分の２辺がコミュテータ４ の外周への接線となる。従って、角度θａ，θｂ，θｃにより、接触位置が決定 される。ところで、例えば角度θａは、角度θ３及びθ２により定まる。角度θ ２は各ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃに共通であるから、（相対的な角度である）角 度θａは角度θ３により定まる。即ち、本考案は、ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃの 先端がコミュテータ４との接線となることを利用して、各々の先端がこれらを展 開した場合に互いに異なる傾斜角を有するようにするものである。

【００１７】 図４にコミュテータ４を重ねて示すと図５の如くになる。中央のブラシ片７ｂ がコミュテータ４と接触している位置を基準（接触角＝０度）とすると、ブラシ 片７ａ及び７ｃは、各々、接触角θ′ａ及びθ′ｃでコミュテータ４と接触する 。従って、ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃは、回転方向において互いに異なる接触位 置でコミュテータ４と接触する。図５において、矢印方向にコミュテータ４が回 転すると、ブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃは、この順に等しい時間間隔でコミ溝４ａ を通過する。これにより、電流の切換えが徐々に行なわれるので、火花の発生が 抑制され、整流波形が安定し、回転も安定する。

【００１８】 ここで、ブラシ７は図１０に示す如くにして入力端子８に取付けられ、ブラシ 片７ａ，７ｂ，７ｃの先端が図１１の如くコミュテータ４に押しあてられ、図１ ３に示す如くＶ字形の開いた部分でコミュテータ４に接触させられる。

【００１９】 なお、モータによっては、コミ溝４ａの角度θ１（図５参照）が大きくされる 場合がある。このような場合、接触角θ′ａ及びθ′ｃを大きくする必要がある が、本考案によれば、傾斜角θａ及びθｃを相応する分だけ大きくすることで容 易に対応することができる。即ち、傾斜角θａ及びθｃの変更により、火花抑制 に十分効果のある接触角、即ち、約７度乃至２５度の接触角を得ることができる 。このように傾斜角θａ及びθｃを大きくした場合でも、本考案によれば、図１ ４の場合とは異なり、ブラシ圧の差は無視できる範囲内に収まる。

【００２０】 また、ブラシ片の数は、３個に限られるものではなく、例えば、図６に示す如 く２個であってもよい。図６は、図２乃至図５に示すブラシ片７ａ，７ｂ，７ｃ のうち中央のブラシ片７ｂを設けない場合の例を示している。

【００２１】 図７は、モータにおける整流波形を示し、特に、(a) は本考案による（図２乃 至図５に示した）ブラシ７を用いた小型モータの整流波形を示し、(b) は対比の ために従来のブラシを用いた小型モータの整流波形を示す。図７(b) においては 図示の如く、火花、即ち、電気的ノイズが多く発生しているのに対し、図７(a) においては殆んど電気的ノイズが発生していないことが判る。

【００２２】 図８及び図９は、小型モータの回転と電流の関係を示す。特に、図８は本考案 によるブラシ７を用いた小型モータについて示し、図９は対比のために従来のブ ラシを用いた小型モータについて示す。回転についてみると、図９においては、 回転数が不安定で、かつ、時間の経過と共に回転数が下がっているのに対し、図 ８においては、回転数は約5000rpm で安定で、また、回転数の経時変化も殆んど ないことが判る。電流についてみると、図９においては、ノイズが多く、かつ、 時間の経過と共にノイズが大きくなっているのに対し、図８においては、ノイズ が少なく、その経時変化も少ないことが判る。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、複数のブラシ片がコミュテータに接触 するような小型モータにおいて、複数のブラシ片の先端の傾斜角が互いに異なる ようにすることによって、ブラシ片の先端がコミュテータと接触する点での接線 、即ち、接触位置が互いに異なるようにすることができるので、各ブラシ片がコ ミュテータの溝を通過する時期をずらすことができ、火花の発生を抑制し、整流 波形及び回転を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例構成図である。

【図２】ブラシ片の先端の斜視図である。

【図３】ブラシ片の先端の展開図である。

【図４】ブラシ片の先端の側面図である。

【図５】接触の様子を示す図である。

【図６】変形例を示す図である。

【図７】整流波形を示す図である。

【図８】回転と電流の関係を示す図である。

【図９】回転と電流の関係を示す図である。

【図１０】従来技術説明図である。

【図１１】従来技術説明図である。

【図１２】従来技術説明図である。

【図１３】本考案者の検討した技術を示す図である。

【図１４】他の従来技術説明図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 永久磁石 ３ 電機子 ４ コミュテータ ５ 回転子 ６ エンドプレート ７ ブラシ ７ａ，７ｂ，７ｃ ブラシ片 ８ 入力端子 ９ 軸受 １０ 端子絶縁部 １１ 軸受保持部 １３ 回転軸

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシ（７）から分岐する複数のブラシ
   片（７ａ，７ｂ，７ｃ）の各々の先端がコミュテータ
   （４）に所定の接触点で接触するようにされた小型モー
   タにおいて、 前記所定の接触点での前記コミュテータ（４）に対する
   接線が前記各々の先端で互いに異なるように、前記各々
   の先端が当該ブラシ片（７ａ，７ｂ，７ｃ）の長手方向
   の延長線と互いに異なる角度をなすように形成し、前記
   各々の先端がＶ字形をなすように折曲げ、前記各々の先
   端のＶ字形の開いた部分で前記コミュテータ（４）と接
   触するようにすることを特徴とする小型モータ。