JPH07213023A

JPH07213023A - 小型モータ

Info

Publication number: JPH07213023A
Application number: JP432394A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ushiku; 孝牛久; Katsumi Matsumoto; 克己松本
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 1994-01-20
Filing date: 1994-01-20
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ブラシと整流子との接触を安定化させ、回転
子の回転変動を防止し、ブラシの長寿命化ができる小型
モータを提供する。【構成】有底中空筒状に形成され永久磁石を備えたケ
ースと、整流子を備えた回転子と、ケースの開口部に嵌
着され整流子と摺動するブラシを備えたケースキャップ
とからなる小型モータにおいて、モータ軸線と直交する
平面における断面形状を弧状に形成したブラシと、内壁
を前記ブラシと対応する弧状に形成しかつ前記ブラシを
長手方向に摺動可能に保持する保持部と、前記ブラシを
前記整流子側へ付勢するばねとを備え、ばねが当接する
ブラシ端部にブラシの内外曲面に対する主法線に対し前
記整流子回転方向に傾斜する傾斜面を設け、ブラシの整
流子側の端部外周面の近傍が前記保持部の外周内壁の出
口部に当接し、ブラシのばね側の端部内周縁が前記保持
部の内周内壁に当接するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば各種家電用機器
等に使用される小型モータに関するものであり、特に構
成部材であるブラシと整流子との間の接触を安定化さ
せ、回転子の回転変動を防止すると共に、長寿命化を期
待できる小型モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は本発明の対象である小型モータの
例を示す要部縦断面正面図である。図３において、１は
ケースであり、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、内周面に例えばアークセグメント
状に形成された永久磁石２を固着する。このケース１内
には前記永久磁石２に対向する電機子３と整流子４とか
らなる回転子５を介装し得るように構成する。

【０００３】次に６はケースキャップであり、例えば金
属材料により椀状に形成し、前記ケース１の開口部に嵌
着し得るように形成する。７はブラシホルダーであり、
ケースキャップ６の内端面に設けられたホルダーベース
８上に支持され、ばね９を介してブラシ１０を整流子４
の外周面に押圧可能に形成され、ブラシ１０が整流子４
の外周面と摺動係合するように形成する。１１，１２は
軸受であり、各々ケース１の底部とケースキャップ６の
中央部に固着され、回転子５を構成する回転軸１３をそ
の両端部において回転自在に支持する。

【０００４】上記の構成により、入力端子（図示せず）
からブラシ１０を介して回転子５を構成する整流子４を
経由して電機子３に電流を供給することにより、ケース
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を回転させることができ、出力側の回転軸１３を
介して外部機器（図示せず）を駆動することができる。

【０００５】上記構成の小型モータにおいては、ブラシ
１０をブラシホルダー７内に摺動自在に保持するため
に、ブラシホルダー７の内壁とブラシ１０との間に若干
の隙間を設ける必要がある。このためブラシ１０が、こ
のブラシ１０と回転する整流子４の外周面との間の摩擦
力によって、ブラシホルダー７内において整流子４の回
転する方向に振動するおそれがあり、異常音を発生した
り、ブラシ１０と整流子４との間の接触が不安定となる
という問題点がある。

【０００６】上記問題点を解決するために、例えば実開
昭６２−１８８９６５号公報に記載されるようなブラシ
保持装置についての提案がされている。図４は上記提案
の実施例を示す要部構成拡大説明図であり、同一部分は
前記図３と同一の参照符号にて示す。図４において、ブ
ラシホルダー７はブラシ１０を収容する凹部２３を有
し、ボルト２４によりホルダーベース８に固定してあ
る。なおブラシホルダー７には、渦巻ばね２２の先端が
挿通される開口部２５を設けてある。

【０００７】次に渦巻ばね２２は中心部の一端がホルダ
ーベース８から突出するピン２６に固定すると共に、他
端はブラシホルダー７に設けられた開口部２５から凹部
２３内に挿入される。この渦巻ばね２２の他端は折曲げ
てあり、ブラシ１０の後端に当接し、ブラシ１０を整流
子４の方向に付勢する弾発部２７と、ブラシ１０の側面
に当接し、ブラシ１０をブラシホルダー７の内壁２８に
対し整流子４の回転方向に弾発する弾発部２９とが形成
されている。

【０００８】上記の構成により、電機子（図示せず）に
通電されて整流子４が矢印方向に回転すると、ブラシ１
０の下端部と整流子４の外周面とが摺動し、摩擦力が発
生し、ブラシ１０を時計方向に回転させるようなモーメ
ントを断続的に発生させ、ブラシ１０の振動の原因とな
る。しかしながら、図４に示すものにおいては、ブラシ
１０を矢印Ａ方向のみでなく矢印Ｂ方向にも弾発支持す
るようにしているため、ブラシ１０の振動を防止し得る
としている。

【０００９】なお図４に示すものにおいては、渦巻ばね
２２に形成された弾発部２７が当接するブラシ１０の後
端に傾斜面３０を形成してあるため、弾発部２７に発生
する矢印Ａ方向の弾性力が、ブラシ１０を整流子４の外
周面に対して垂直方向に弾発する弾性分力Ａ’と、ブラ
シ１０をブラシホルダー７の内壁２８に対して整流子４
の回転方向に弾発する弾性分力Ｂ’とに分けられ、弾性
分力Ｂ’もまたブラシ１０の振動抑制に寄与するとして
いる。

【００１０】一方前記図３および図４に示すようなブラ
シ１０においては、ブラシ１０の全長方向と摩耗方向と
が同一であるため、ブラシ１０の寿命を長くするにはブ
ラシ全長を長くする必要があり、小型モータの小型化を
阻害するという問題点がある。

【００１１】このような問題点を解決するために、ブラ
シ１０を円弧状に形成するという提案がされている（例
えば実開昭４８−８２４０８号、特公平３−６４９９３
号公報等参照）。このような構成により、ブラシ１０を
モータの直径方向に長くする必要がないため、小型化に
有利であるとしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記図４
に示す構成のものにおいては、ブラシ１０の側面部をブ
ラシホルダー７の内壁２８に対して全面的に押当ててい
るため、摩擦力が大となり、ブラシ１０の長手方向の円
滑な摺動が阻害されることとなり、ブラシ１０の整流子
４に対する追従性を低下させ、モータ性能に悪影響を及
ぼすという問題点がある。

【００１３】一方ブラシ１０を円弧状に形成する内容の
提案のものにおいては、ブラシ１０の後端部がばねによ
って接線方向に付勢される構成となっているため、前記
図４に記載のものと同様にブラシ１０とブラシホルダー
７の内壁に押圧されることとなり、両者間の摩擦力によ
りブラシ１０の円滑な摺動が阻害され、ブラシ１０と整
流子４との間の接触が不安定であるという問題点があ
る。

【００１４】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し、ブラシと整流子との間の接触を安定化させ、回
転子の回転変動を防止すると共に、ブラシの長寿命化が
可能である小型モータを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、金属材料により有底中空筒状に
形成されかつ内周面に永久磁石を固着してなるケース
と、前記永久磁石に対向する電機子と整流子とからなる
回転子と、前記ケースの開口部に嵌着されかつ前記整流
子と摺動係合されるブラシを設けてなるケースキャップ
とからなり、前記ケースの底部とケースキャップとに設
けられた軸受けを介して前記回転子を回転自在に支持し
てなる小型モータにおいて、モータ軸線と直交する平面
における断面形状を弧状に形成したブラシと、内壁を前
記ブラシと対応する弧状に形成しかつ前記ブラシを長手
方向に摺動可能に保持する保持部と、前記ブラシを前記
整流子側へ付勢するばねとを備え、ばねが当接するブラ
シ端部にブラシの内外曲面に対する主法線に対し前記整
流子回転方向に傾斜する傾斜面を設け、ブラシの整流子
側の端部外周面の近傍が前記保持部の外周内壁の出口部
に当接し、ブラシのばね側の端部内周縁が前記保持部の
内周内壁に当接するように構成する、という技術的手段
を採用した。

【００１６】また上記ブラシのばね側の端部の外周側に
突起部を設けると共に、内周側に切除部を設けることが
できる。本発明においてブラシの断面および保持部の内
壁は円弧状に形成することが好ましいが、円弧以外の他
の曲線に形成してもよい。またブラシの保持部はケース
キャップの内端面部に一体に形成するのみならず、別体
のブラシホルダー内に形成することができる。更にブラ
シの横断面形状は角形、丸形、かまぼこ形、その他の幾
何学的形状に形成することができ、要求される小型モー
タの特性と適応させて適宜選定することができる。なお
ブラシの端部に設けるべき傾斜面は、平面のみならず、
曲面状とすることもできる。

【００１７】次にブラシを整流子側へ付勢するためのば
ねは、コイルばね、板ばね、渦巻ばね、竹の子ばね、ね
じりばね等の公知のばねを使用できる。

【００１８】

【作用】上記の構成により、弧状に形成されたブラシは
整流子側の端部外周面の近傍と、ばね側の端部内周縁の
２部位で保持部の内壁と当接することとなり、ブラシと
保持部の内壁との間の摩擦力を低減させることができ
る。また上記当接部位は、ブラシと整流子との間の摩擦
力と、ブラシ端部の傾斜面に作用するばねの付勢分力に
よって常時確保されているのでブラシの振動を防止する
ことができる。

【００１９】なおブラシのばね側の端部の外周側に突起
部を設けることにより、ブラシ外周側の長手方向の寸法
を補償することができ、ブラシ寿命を延長することがで
きる。一方ブラシのばね側の端部の内周側に切除部を設
けることにより、この部分の強度を向上させ、欠け防止
に貢献し得る。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す要部横断面図、
図２は図１におけるブラシの近傍を示す要部拡大説明図
であり、各々同一部分は前記図３と同一の参照符号で示
す。図１および図２において、ブラシ１０はモータ軸線
と直交する平面における断面形状を、例えば円弧状に形
成され、ケースキャップ６の内端面に設けた保持部１４
内に長手方向摺動可能に保持される。保持部１４の外周
内壁１５および内周内壁１６は各々前記ブラシ１０と対
応する円弧状に形成すると共に、ブラシ１０との間に若
干の間隙ｇを設ける。

【００２１】１７はねじりばねであり、ケースキャップ
６の内端面に突設した支軸１８に嵌装され、一方の脚部
１７ａはケースキャップ６に固定され、他方の脚部１７
ｂはブラシ１０の端部と当接し、ブラシ１０を整流子４
側へ付勢するように設けられる。１９は入力端子であり
ねじりばね１７の脚部１７ａと接続し、ブラシ１０に給
電するためのものである。

【００２２】次にブラシ１０のばね１７が当接する端部
には傾斜面２０を設ける。この傾斜面２０はブラシ１０
の内外曲面に対する主法線Ｌに対して、整流子４の回転
方向に角度θ傾斜するように形成する。２０ａは突起部
であり、ブラシ１０のばね１７側の端部の外周側に設け
る。２０ｂは切除部であり、ブラシ１０のばね１７の端
部の内周側に設ける。

【００２３】上記の構成により、次に作用について説明
する。図２においてばね１７の脚部１７ｂにより、ブラ
シ１０の傾斜面２０を介してブラシ１０を整流子４側へ
付勢させた状態で通電すると、回転子（図示せず）が回
転し、整流子４もまた矢印方向に回転する。従ってブラ
シ１０は整流子４の外周面との間に発生する摩擦力によ
り、ブラシ１０の整流子４側の端部外周面の近傍が保持
部１４の外周内壁１５の出口部１５ａに当接する。

【００２４】一方ばね１７の脚部１７ｂによる付勢力Ｐ
は、傾斜面２０に直角に作用するから、この付勢力Ｐは
ブラシ１０の法線方向の分力Ｐｎにより、ブラシ１０の
ばね１７側の端部の内周縁を保持部１４の内周内壁１６
に当接させる。なお付勢力Ｐのブラシ１０の接線方向の
分力Ｐｔがブラシ１０を整流子４に押付ける力として作
用する。従ってブラシ１０は整流子４側の端部外周面の
近傍と、ばね１７側の端部の内周縁の２部位によって支
持されて安定し、保持部１４の外周内壁１５および内周
内壁１６との間に隙間ｇが存在するのに拘らず振動が発
生するのを防止できる。

【００２５】なおブラシ１０のばね１７側の端部の外周
側に突起部２０ａを設けることにより、ブラシ１０の外
周側の長手方向の寸法を補償することができ、ブラシ１
０の寿命を延長することができると共に、寿命末期にお
いてもブラシ１０が保持部１４から脱落することを防止
できる。またブラシ１０のばね１７側の端部の内周側に
切除部２０ｂを設けることにより、この部分の強度を向
上させることができ、欠け防止の作用がある。切除部２
０のブラシ１０の内周面の接線との角度は８０°以上と
するのが好ましい。

【００２６】次に上記構成の小型モータについて、傾斜
角θを変化させた場合の評価結果を表１に示す。この場
合、小型モータとして１００Ｖ、出力２０Ｗ、１１，０
００ｒｐｍ仕様のものに対して、１８０ｇ−ｃｍファン
負荷を連続して印加させた。なお比較例として、ブラシ
１０のばね１７側の端部を法線を含む平面に形成したも
のについても同様の負荷テストを行なった。資料数は何
れも１０個とした。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、比較例であるＮ
ｏ．１においては、ブラシの振動に起因する性能変動発
生が多い。傾斜角を大にするに伴なってブラシの安定性
が良くなり、性能変動発生が皆無となる。しかしながら
傾斜角が大になると、例えばＮｏ．５においては摺動性
が低下する。すなわち前記図２において、傾斜角θが大
になると付勢力Ｐの法線方向の分力Ｐｎが大になり、ブ
ラシ１０と内周内壁１６との間の摩擦力が大になるため
である。なお傾斜角θが大になると、ブラシ１０を整流
子４側へ付勢する接線方向の分力Ｐｔが減少することと
なる。従って傾斜角θは３０〜４０°とするのが好まし
い。

【００２９】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから、下記の効果を奏し得る。

【００３０】(1) 弧状に形成されたブラシの先端部外周
近傍と後端部内周縁との２部位によって支持するため、
保持部の内壁との間の摩擦力を低減させ得るので摺動性
が向上し、整流子との間の追従性を向上させ得る。

【００３１】(2) ブラシを上記２部位によって確実に保
持し得るため、安定性が向上し、振動の発生を防止でき
る。 (3) ブラシを弧状に形成したため、ブラシの長手方向寸
法を大にすることができ、長寿命化が期待できる。

【００３２】(4) ブラシの長手方向寸法を大にしても、
モータ全体の径方向寸法の増大を抑制することができ、
モータの小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す要部横断面図である。

【図２】図１におけるブラシの近傍を示す要部拡大説明
図である。

【図３】本発明の対象である小型モータの例を示す要部
縦断面正面図である。

【図４】改良提案の実施例を示す要部構成拡大説明図で
ある。

【符号の説明】

１０ブラシ１４保持部１７ばね２０傾斜面２０ａ突起部２０ｂ切除部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材料により有底中空筒状に形成され
かつ内周面に永久磁石（２）を固着してなるケース
（１）と、前記永久磁石（２）に対向する電機子（３）
と整流子（４）とからなる回転子（５）と、前記ケース
（１）の開口部に嵌着されかつ前記整流子（４）と摺動
係合されるブラシ（１０）を設けてなるケースキャップ
（６）とからなり、前記ケース（１）の底部とケースキ
ャップ（６）とに設けられた軸受（１１），（１２）を
介して前記回転子（５）を回転自在に支持してなる小型
モータにおいて、モータ軸線と直交する平面における断面形状を弧状に形
成したブラシ（１０）と、内壁を前記ブラシ（１０）と
対応する弧状に形成しかつ前記ブラシ（１０）を長手方
向に摺動可能に保持する保持部（１４）と、前記ブラシ
（１０）を前記整流子（４）側へ付勢するばね（１７）
とを備え、ばね（１７）が当接するブラシ（１０）端部
にブラシ（１０）の内外曲面に対する主法線（Ｌ）に対
し前記整流子（４）回転方向に傾斜する傾斜面（２０）
を設け、ブラシ（１０）の整流子（４）側の端部外周面
の近傍が前記保持部（１４）の外周内壁（１５）の出口
部（１５ａ）に当接し、ブラシ（１０）のばね（１７）
側の端部内周縁が前記保持部（１４）の内周内壁（１
６）に当接するように構成したことを特徴とする小型モ
ータ。
【請求項２】ブラシ（１０）のばね（１７）側の端部
の外周側に突起部（２０ａ）を設けると共に、内周側に
切除部（２０ｂ）を設けたことを特徴とする請求項１記
載の小型モータ。