JPWO2009118972A1 - Ｄｃモータ - Google Patents

Abstract

ＤＣモータ１０は、多角形状の断面を有する筒状のハウジング１２と、ハウジング１２の内周面に沿って設けられ、そのハウジング１２の角部に磁極を有するマグネット２０と、ハウジング１２の軸線に沿って挿通されたシャフト２２と、シャフト２２に固定され、マグネット２０に対向配置された電機子２４と、電機子２４と同軸状にシャフト２２に取り付けられたコミテータ２６と、コミテータ２６の半径方向に沿うように配設され、その先端面がコミテータ２６の外周面に摺接する柱状のカーボンブラシ３０と、ハウジング１２内に配設され、カーボンブラシ３０をコミテータ２６側に付勢する付勢部材とを備える。カーボンブラシ３０は、ハウジング１２内の周方向位置において、そのカーボンブラシ３０の長さが最も長く確保可能な位置に配置される。

Description

本発明はＤＣモータに関し、特にハウジング内に給電用のブラシを備えたモータに関する。

自動車等の電装機器や音響・映像機器、あるいは家電機器から玩具・模型に到るまで、ＤＣモータ（以下、単に「モータ」ともいう）はあらゆる分野および用途に使用されている。また、自動化による電装品の増加に伴い、一つの製品に数多くのモータが搭載されるようになり、個々のモータの特性を確保した状態でその小型化が要求されている。従来、このようなモータには、そのケースが円筒状のラウンドタイプ、小判形のフラットタイプ、長方形のスクエアタイプと呼ばれるものが主流であった。フラットタイプやスクエアタイプは着磁極数が２極となり、そのケースの長手方向に対向してマグネットが設けられる。一方、４極以上になると、磁極をバランスよく配置するとともにその収容空間を小さくするためにラウンドタイプが採用されていた。

しかしながら、このようなラウンドタイプにおいては、周方向に隣接するマグネット間に余分なスペースが発生する。一方、マグネットとしての機能を維持するためには、その磁極の中心部の厚みが確保されていればよい。このようなことから、ケースの形状をその円筒形よりも小さな多角形状とし、その角部に磁極の中心を配置するようにマグネットを設けることで小型化を実現する技術も提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

このような形状によれば、隣接するマグネット間の余分なスペースが削減される。一方、マグネットそのものは小さくなるが、その磁極の中心に十分な厚みがあるため、必要な特性は維持される。つまり、モータとしての特性を維持しつつその小型化を実現することができる。さらに、ケースが多角形状であるため、装置内に設置する場合の回り止めを別途設ける必要もないといったメリットも得られる。
特開２００７−２２８７５０号公報 特開２００７−６６８８号公報

ところで、このようにして小型化を実現した多角形状のモータは、一般に、給電用のブラシとして金属ブラシが用いられている。この金属ブラシは、例えば音響機器等の低電流（例えば０．５Ａ以下）で使用される用途のものには問題がないが、電装機器等の高電流（例えば１．０Ａ以上）で使用される用途、あるいは電動工具等の高出力（例えば１００Ｗ以上）で使用される用途に使用されると、接点に生じる火花によって比較的早期に焼損する可能性がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、給電用のブラシを備えたＤＣモータの小型化と高寿命化を同時に実現可能にすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のＤＣモータは、複数の平坦な側面部を有し、多角形状の断面を有する筒状のハウジングと、ハウジングの内周面に沿って設けられ、そのハウジングの角部に磁極を有するマグネットと、ハウジングの軸線に沿って挿通されたシャフトと、シャフトに固定され、マグネットに対向配置された電機子と、電機子と同軸状にシャフトに取り付けられたコミテータと、柱状の本体を有し、ハウジング内において、その本体の長手方向がコミテータの半径方向に沿うように配設され、その先端面がコミテータの外周面に摺接するカーボンブラシと、ハウジング内に設けられ、カーボンブラシをコミテータの半径方向にストローク可能に支持する支持部と、ハウジング内に配設され、カーボンブラシをコミテータ側に付勢する付勢部材と、を備える。カーボンブラシは、ハウジング内の周方向位置において、そのカーボンブラシの長さが最も長く確保可能な位置に配置される。ハウジングの軸線は、挿通されたシャフトの長さ方向に延びる。

ここでいう「多角形状」は、複数の側面部を各辺とする多角形が形成されればよく、その側面部の接続部である角部に面取りやＲ（丸め）が施されていてもよい。ＤＣモータ（単に「モータ」ともいう）の小型化の観点からは、その複数の側面部により正多角形状に形成されるのが好ましい。

この態様では、柱状のカーボンブラシがその長手方向に付勢されてコミテータに摺動する。すなわち、電機子への給電用のブラシとしてカーボンブラシが採用されるため、モータとして金属ブラシを用いる場合よりも高電流、高出力の用途に用いることが可能となる。一方、ハウジングの角部に磁極を設けることによりその小型化を実現するなかで、カーボンブラシを最も長く確保可能な配置構成としたため、カーボンブラシを長期間使用することができる。すなわち、カーボンブラシであってもコミテータとの摺動によって経年とともに摩耗が進行するが、ハウジング内に最も長くなるように配置可能であるため、モータの長寿命化を図ることもできる。

本発明の別の態様もまた、ＤＣモータである。このＤＣモータは、複数の平坦な側面部と、隣接する側面部をつなぐ平面状または湾曲状の角部とを有し、側面部により正多角形状の断面が形成される筒状のハウジングと、ハウジングの内周面に沿って設けられ、そのハウジングの角部に磁極を有するマグネットと、ハウジングの軸線に沿って挿通されたシャフトと、シャフトに固定され、マグネットに対向配置された電機子と、電機子と同軸状にシャフトに取り付けられたコミテータと、柱状の本体を有し、ハウジング内において、その本体の長手方向がコミテータの半径方向に沿うように配設され、その先端面がコミテータの外周面に摺接するカーボンブラシと、ハウジング内に設けられ、カーボンブラシをコミテータの半径方向にストローク可能に支持する支持部と、ハウジング内に配設され、カーボンブラシをコミテータ側に付勢する付勢部材と、を備える。カーボンブラシが、正多角形状の対角線を長手方向とするように配置されている。

この態様においてもカーボンブラシが採用されるため、モータとして高電流、高出力の用途に用いることが可能となる。また、正多角形状のハウジングの角部に磁極を設けることにより小型化を実現するなかで、コミテータからの距離が最も長くとれる対角線上にカーボンブラシが配置されるため、カーボンブラシを長期間使用することができ、モータの長寿命化を図ることもできる。

本発明によれば、給電用のブラシを備えたＤＣモータの小型化と高寿命化を同時に実現することができる。

実施例に係るＤＣモータの正面図である。 ＤＣモータの分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。 ブラシホルダにコネクタが取り付けられたブラシホルダ組立体を図３のＣ方向からみた矢視図である。 図５に示す状態からプリント基板を取り外した状態を表す図である。 ブラシホルダ組立体の分解斜視図である。 図６に示す状態においてコミテータを組み込んだ状態を表す図である。

符号の説明

１０ ＤＣモータ、 １２ ハウジング、 １４ 回転子、 １６ 金属ケース、 １８ ブラシホルダ、 ２０ マグネット、 ２２ シャフト、 ２４ 電機子、 ２６ コミテータ、 ２８ マグネット、 ３０ カーボンブラシ、 ３１ カーボンホルダ、 ３２ コネクタ、 ３６ 小ケース板、 ３７ 滑り軸受、 ４１ 軸受、 ４２ 軸受ホルダ、 ４６ コア、 ４８ 巻線、 ５０ ブッシュ、 ５２ ホール素子、 ６１ 磁極、 ６２ 磁極、 ６３ 磁極、 ６４ 磁極、 ７１ 巻回部、 ７２ 一端部、 ７３ 他端部、 ７６ チョークコイル、 ７８ サーキットブレーカ、 ８０ プリント基板、 ８２ 給電端子、 ８４ 出力端子。

本発明の一実施形態にかかるＤＣモータは、複数の平坦な側面部を有し、多角形状の断面を有する筒状のハウジングと、ハウジングの内周面に沿って設けられ、そのハウジングの角部に磁極を有するマグネットと、ハウジングの軸線に沿って挿通されたシャフトと、シャフトに固定され、マグネットに対向配置された電機子と、電機子と同軸状にシャフトに取り付けられたコミテータと、柱状の本体を有し、ハウジング内において、その本体の長手方向がコミテータの半径方向に沿うように配設され、その先端面がコミテータの外周面に摺接するカーボンブラシと、ハウジング内に設けられ、カーボンブラシをコミテータの半径方向にストローク可能に支持する支持部と、ハウジング内に配設され、カーボンブラシをコミテータ側に付勢する付勢部材と、を備える。カーボンブラシは、ハウジング内の周方向位置において、そのカーボンブラシの長さが最も長く確保可能な位置に配置される。

付勢部材は、付勢力を蓄積する本体部とその本体部から延出してカーボンブラシに付勢力を伝達する伝達部とを有するスプリングからなるものでもよい。その場合、本体部が、ハウジング内においてカーボンブラシのストローク範囲の延長線上から外れた位置に設けられるのが好ましい。このような構成により、スプリングの本体部の設置スペースによってカーボンブラシの長さが規制されることもない。一方、スプリングの伝達部がカーボンブラシに当接されるため、その付勢力によりカーボンブラシとコミテータとの摺動状態を安定に保ち、コミテータへの給電状態を保持することができる。

具体的配置構成としては、カーボンブラシが、ハウジングの角部とコミテータの軸中心とをつなぐ線上に延びるように配置され、スプリングの本体部が、ハウジングの角部と側面部との間のスペースに配設されていてもよい。

例えば、スプリングが、ねじりばねであってもよい。そして、そのねじりばねの巻回部が本体部としてハウジングの側面部に近接配置され、ねじりばねの一端部が伝達部としてカーボンブラシに当接されていてもよい。カーボンブラシを長期間使用するために、このねじりばねの一端部は、カーボンブラシのコミテータとの摺動面とは反対側端部に当接されるのが好ましい。ねじりばねは、その一端部が細い線材となるため、カーボンブラシとの当接部に要されるスペースを小さく抑えることができ、カーボンブラシをできるだけ長く構成できる点で好ましい。なお、例えば板ばね等、ねじりばね以外のスプリングを採用することもできる。

より具体的には、ハウジングが、磁極と同数の側面部と、隣接する側面部をつなぐ平面状または湾曲状の角部とを有する多角形状に形成され、マグネットが、角部に対応する位置にて厚肉となり、側面部に対応する位置にて薄肉となるようにハウジングの内周面に固着されていてもよい。そして、そのマグネットの内周面により形成される仮想円の中心が、電機子の軸中心に一致するように構成され、厚肉部分を中心に各磁極が形成されていてもよい。このようにして角部のエッジを切り落とすような形状にすることで、ハウジングの外形を小型化に向けて最適化することができる。一方、角部に対応する位置でマグネットを厚肉にして磁極の中心とすることで、モータとしての特性を維持することができる。

すなわち、電機子が断面円形状である一方、これを収容するハウジングが断面多角形状であることから、そのハウジングの角部にスペースが生じる。このスペースを利用してマグネットを配置することで、ハウジングひいてはモータ全体の小型化を実現している。一方、その小型化によってスペースが制約されることから、上述のようにカーボンブラシの長さを最も確保できるよう配置構成が工夫されている。

ハウジングが、マグネットが固定された金属ケースと、カーボンブラシを支持する樹脂製のブラシホルダとを連結して構成されていてもよい。そして、ブラシホルダの角部に、カーボンブラシをコミテータの半径方向にストローク可能に支持する支持部として金属製のカーボンホルダが配設されていてもよい。このように、給電部をブラシホルダに集約してマグネット側と分離可能な構成とすることで、カーボンブラシ等の組み付け作業を容易にすることができる。

さらに、コミテータの外径以下の外径を有し、コミテータに隣接するようにシャフトに固定された検出用マグネットと、検出用マグネットの回転に応じてパルス信号を出力する磁気検出素子と、カーボンブラシから延出する配線に接続される給電端子と、磁気検出素子の信号を取り出すための出力端子と、磁気検出素子とを一体に含む本体を有するコネクタを備えていてもよい。そして、そのコネクタが、ブラシホルダに脱着可能に取り付けられるものであり、ブラシホルダに取り付けられた際に磁気検出素子が検出用マグネットに対向配置されるよう磁気検出素子の位置決めがなされているものであってもよい。

このような構成によれば、コネクタがブラシホルダに対して着脱式であるため、要求仕様によってはいずれかの端子の配置を変更するなど、モータの取付対象となる機器に応じてコネクタのみの変更で対応することができ、汎用性が高くなる。

以下、図面を参照しつつ本発明を具体化した実施例について詳細に説明する。
［実施例］
図１は、実施例に係るＤＣモータの正面図である。図２は、ＤＣモータの分解斜視図である。図３は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

図１および図２に示すように、ＤＣモータ（単に「モータ」という）１０は、筒状のハウジング１２の内部に回転子１４が収容されて構成されている。ハウジング１２は、有底筒状の金属ケース１６と、筒状の樹脂製のブラシホルダ１８とを組み付けて構成される。金属ケース１６は、磁気回路を形成するヨークとしても機能し、その内周面には筒状の界磁マグネット（単に「マグネット」という）２０が固定され、ともに固定子を構成している。金属ケース１６の底部中央にはボス部１７が外方にやや突出するように形成され、後述する軸受を収容している。

回転子１４は、回転軸となるシャフト２２の一端側半部に、電機子２４、コミテータ２６、検出用マグネット２８等が設けられて構成される。ブラシホルダ１８には、コミテータ２６に対向配置される一対のカーボンブラシ３０が配設されている。ブラシホルダ１８には、図示しない電装品と電気的に接続するためのコネクタ３２が着脱可能に取り付けられる。

ブラシホルダ１８は、コネクタ３２を取り付けたブラシホルダ組立体の状態で金属ケース１６に挿入されるようにして組み付けられる。金属ケース１６の開口端近傍の側面には切り欠き部３４，３５が設けられており、ブラシホルダ組立体を組み付ける際にコネクタ３２およびブラシホルダ１８の所定箇所が切り欠き部３４，３５の各基端部にそれぞれ係止されることにより適切な位置決めがなされる。

このようにブラシホルダ組立体を組み付けた後、金属ケース１６の開口部を小ケース板３６により封止する。小ケース板３６は、金属ケース１６の開口部とほぼ同形状の外形を有し、その開口部に挿通嵌合される。小ケース板３６は、金属ケース１６内に挿入された後に小ケース板３６の開口端が内方に加締められることにより、金属ケース１６に対して固定される。小ケース板３６の周縁部には互いに反対側に延出する一対のフランジ部３８が設けられ、各フランジ部３８が電装品への取り付け部を形成している。

小ケース板３６の中央にはボス部３９が外方にやや突出するように形成され、リング状であって潤滑用のオイルを含浸したいわゆるオイルレスメタルからなる滑り軸受３７が圧入されている。ボス部３９の底部にはその滑り軸受３７と同軸状に挿通孔が設けられている。シャフト２２の他端側半部は、この挿通孔を貫通して外部に露出し、図示しないギア等を介して駆動対象に接続される。なお、滑り軸受３７を小ケース板３６ではなくブラシホルダ１８に設けることもできるが、金属からなる小ケース板３６にて保持する本実施例の構成は、樹脂と比べて温度湿度変化に強く、モータ使用温度湿度環境の変化による体積の膨張収縮が小さいのでシャフト２２の同軸度を向上させることができ、回転子１４を高精度で安定した回転状態を保持することができる。

図３に示すように、金属ケース１６、ブラシホルダ１８、およびコネクタ３２に囲まれるようにしてハウジング１２の内部空間が形成される。小ケース板３６のボス部３９には上述した滑り軸受３７が圧入され、シャフト２２の挿通孔４０近傍の部分を回転自在に軸支している。一方、金属ケース１６のボス部１７には、すべり軸受けであって外形形状が球形である球形すべり軸受け４１が同軸状に内挿嵌合された有底筒状の軸受ホルダ４２が配置されている。球形すべり軸受け４１は、シャフト２２の一端部に圧入されている。軸受ホルダ４２の底部中央には断面三角形状の凸部４３が設けられ、ボス部１７の底部に設けられた同形状の凹部４４に嵌合することで、その軸線周りの回動が阻止されている。つまり、これら凸部４３および凹部４４により軸受ホルダ４２の回り止め構造が実現されている。また、球形すべり軸受け４１が、その外周の曲面部において軸受ホルダ４２に相対的に回動可能となっている。すなわち、シャフト２２と同軸の球形すべり軸受け４１の軸線が軸受ホルダ４２の軸線と所定角度の傾きを許容する構成となっており、シャフト２２の回転により自動調心がなされるようになっている。

電機子２４は、シャフト２２に圧入されたコア４６と、コア４６に巻回された巻線４８を含んで構成されており、コア４６の外周面がマグネット２０の内周面と所定のクリアランス（磁気ギャップ）をあけて対向配置されている。これらマグネット２０およびコア４６による磁極構成の詳細については後述する。

シャフト２２における電機子２４と滑り軸受３７との間には、電機子２４側から順にコミテータ２６、検出用マグネット２８、ブッシュ５０が並設されている。コミテータ２６は、円筒状をなし、コネクタ３２が金属ケース１６に組み付けられた際にカーボンブラシ３０に対向配置される位置にてシャフト２２に圧入されている。ブラシホルダ１８には筒状のカーボンホルダ３１が固定されており、カーボンブラシ３０は、このカーボンホルダ３１に内挿されて支持されている。

検出用マグネット２８は、コミテータ２６よりも外径がやや小さな円筒状をなし、コミテータ２６に軸線方向に当接するようにシャフト２２に挿通されている。コネクタ３２の下面にはホール素子５２が配設されており、コネクタ３２が金属ケース１６に組み付けられた際には、そのホール素子５２が検出用マグネット２８に対向配置される。検出用マグネット２８がコミテータ２６よりもやや小さく構成されることで、シャフト２２が他端側からブラシホルダ１８に挿通される際に検出用マグネット２８がカーボンブラシ３０に干渉するのが防止される。また、検出用マグネット２８をコミテータ２６よりも小さな範囲で大きくすることで、ホール素子５２に近接配置できるようにされている。

検出用マグネット２８は、回転に伴ってその外周面にＮ極とＳ極とが交互に現れるように２極に着磁されており、ホール素子５２がその検出用マグネット２８の回転に伴う磁極の切り替わり（境界）を検出してパルス信号を出力する。所定期間におけるそのパルス信号の数を取得することにより、モータ１０の回転数を検出することができる。なお、本実施例では検出用マグネット２８を２極着磁としたが、例えば４極着磁等その他の偶数極数に設定してもよい。

検出用マグネット２８のブッシュ５０との対向面には、断面四角形状の凹部５４が設けられている。一方、ブッシュ５０は、その凹部５４と相補形状の外形を有する段付柱状をなしている。ブッシュ５０は、その先端部を凹部５４に嵌合させるようにシャフト２２に圧入されており、その結果、検出用マグネット２８のシャフト２２に対する回転が防止されている。ブッシュ５０は、鉄などの磁性材料からなり、検出用マグネット２８の磁力を安定化させるバックヨークとしても機能する。

図４は、図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
金属ケース１６は、４つの平坦な側面部を有する４角形状の断面を有し、隣接する側面部が湾曲状（Ｒ状）の角部により接続されている。このように、四角形状の角部を落としたような形状とすることで、モータ１０全体の小型化を図っている。マグネット２０は、その外周面が接着剤を介して金属ケース１６の内周面に固着されており、金属ケース１６の角部に対応する位置にて厚肉となり、側面部に対応する位置にて薄肉となるように構成されている。このマグネット２０の内周面により形成される仮想円の中心が、電機子２４の軸中心に一致するように構成されており、マグネット２０の厚肉部分を中心に各磁極が形成されている。

すなわち、マグネット２０は、磁極６０（Ｎ極）、磁極６１（Ｓ極）、磁極６２（Ｎ極）、磁極６３（Ｓ極）が周方向に等間隔で設けられた４極界磁の偏肉筒状体からなり、厚肉部となる各磁極の中心が金属ケース１６の４つの角部にそれぞれ配置されている。マグネット２０は、例えば磁性材料を偏肉筒形状に一体成形して金属ケース１６に固定した後、磁界発生装置により金属ケース１６の外部から着磁させることで形成できるが、その着磁技術については公知であるため詳細な説明を省略する。

一方、コア４６は、シャフト２２に圧入された中央円筒部から放射状に延出する６つの磁極６４〜６９を有し、各磁極に巻線４８が巻回されている。なお、コア４６と巻線４８との間には、絶縁用のコーティングパウダーの塗布が施されている。

図５は、ブラシホルダにコネクタが取り付けられたブラシホルダ組立体を図３のＣ方向からみた矢視図である。図６は、図５に示す状態からプリント基板を取り外した状態を表す図である。さらに、図７は、ブラシホルダ組立体の分解斜視図である。
図５および図６に示すように、ブラシホルダ１８は有底筒状をなし、金属ケース１６と同様に四角形状の断面の角部が湾曲状に形成されている。ブラシホルダ１８の中央にはその軸線方向にコミテータ２６や検出用マグネット２８を挿通可能な円孔が形成されており、その周囲に各種機能部品がスペースを有効利用するよう最適配置されている。なお、ブラシホルダ１８の軸線方向は、そのブラシホルダ１８に挿通されるシャフト２２の長さ方向となる。

すなわち、ブラシホルダ１８の図５の左右下方の角部には、周方向に９０度をなすように一対の筒状のカーボンホルダ３１が固定され、その内部にカーボンブラシ３０が摺動可能に収容されている。カーボンホルダ３１は、導電性金属からなる断面四角形状の長尺筒状体からなり、ブラシホルダ１８の軸中心からその半径方向に沿って延びるように配設されている。

カーボンブラシ３０は、長方形状の断面を有する長尺角柱状をなし、カーボンホルダ３１に摺動可能に内挿され支持されている。それにより、金属ケース１６、回転子１４、ブラシホルダ組立体が組み付けられた際には、カーボンブラシ３０が、ブラシホルダ１８の角部とコミテータ２６の軸中心とをつなぐ線上に延びるように配置されるようになる。本実施例において、この軸中心と角部とをつなぐ線上は、ブラシホルダ１８の平坦部をつないで構成される正方形の対角線上でもあり、ブラシホルダ１８内の周方向位置においてその半径方向のスペースが最も長くなる位置である。このため、カーボンブラシ３０は、その長さが最も長く確保可能な位置に配置されることになる。

ブラシホルダ１８の角部と側面部との間のスペースには、ねじりばね７０が配設されている。ねじりばね７０は、その巻回部７１がブラシホルダ１８の側面部に近接配置されたボス部６８に挿通されて支持され、その巻回部７１から延出する一端部７２がカーボンブラシ３０の後端面に当接される。巻回部７１から延出する他端部７３は、ブラシホルダ１８の底部に固定されている。ねじりばね７０は、その巻回部７１にて付勢力を蓄積し、一端部７２がその付勢力をカーボンブラシ３０に伝達してコミテータ２６側に付勢する。

カーボンホルダ３１のねじりばね７０との対向面には、カーボンブラシ３０のストローク方向に沿った図示しないスリットが設けられている。これにより、カーボンブラシ３０がコミテータ２６側にストロークしたとしても、ねじりばね７０の一端部７２がそのスリットを介して変位し、常にカーボンブラシ３０に付勢力を付与できる。すなわち、カーボンブラシ３０が経年により摩耗して短くなっても、コミテータ２６との安定した接触状態を保持することができる。一方、ねじりばね７０の巻回部７１をカーボンブラシ３０のストローク範囲の延長線上から外れた位置に設けることで、予めカーボンブラシ３０として可能な限り長いものを選択することができ、カーボンブラシ３０そのもの、ひいてはモータ１０の高寿命化を図ることができる。

ブラシホルダ１８の内部スペースには、さらに、２つのチョークコイル７６、サーキットブレーカ７８、プリント基板８０等が配設されている。チョークコイル７６は、電気ノイズ消去素子であり、図の左右上方の角部にそれぞれ配置されている。また、図７にも示すように、チョークコイル７６の軸線がブラシホルダ１８の軸線と平行となるように設けられることでブラシホルダ１８の断面のスペースを節約し、小型化を図っている。サーキットブレーカ７８は、例えばバイメタル方式等の公知のものからなり、通電回路内の過電流あるいは周囲の過度な温度上昇を検知してその回路を遮断する。

プリント基板８０は、ブラシホルダ１８の図の上部および右上空間にそったＬ字状の外形を有し、一対のチョークコイル７６を正面側から覆うようにしてブラシホルダ１８に取り付けられる。プリント基板８０には、電気的ノイズをカットするためのコンデンサ、回路保護用のダイオード、ホール素子５２用の抵抗などの各種回路素子が実装されている。このような構成により、万が一チョークコイル７６の固定が外れてしまっても、これが電機子２４に接触することがないようにされている。

コネクタ３２は、モータ１０を駆動対象である電装品に直接接続するためのいわゆるダイレクトコネクタであり、一対の給電端子８２と、ホール素子５２の信号を取り出すための一対の出力端子８４とが一体に組み付けられている。コネクタ３２の下面には、上述のようにホール素子５２のほか、電気的ノイズをカットするためのフィルムコンデンサが配設されている。

給電端子８２の一方は、プリント基板８０、一方のチョークコイル７６、サーキットブレーカ７８およびピッグテール線８６を介して一方のカーボンブラシ３０に電気的に接続される。給電端子８２の他方は、プリント基板８０、他方のチョークコイル７６およびピッグテール線８７を介して他方のカーボンブラシ３０に電気的に接続される。なお、上記プリント基板８０の電気的接続は、並列の電気的接続となっている。

図８は、図６に示す状態においてコミテータを組み込んだ状態を表す図である。
図示のように、本実施例においては、コミテータ２６の外周面からブラシホルダ１８の平坦部までの直線距離Ｔ１が、カーボンブラシ３０の最大長さ（つまり初期の長さ）Ｔ２よりも小さくなっている（Ｔ１＜Ｔ２）。すなわち、上述のようにブラシホルダ１８の断面の対角線上にカーボンブラシ３０の軸線が位置するような配置構成としたため、カーボンブラシ３０の長さが最も長く確保可能となっている。なお、同図におけるカーボンブラシ３０の最大長さは、カーボンホルダ３１の全長にわたって挿通されたカーボンブラシ３０の長さと、カーボンホルダ３１から突出するカーボンブラシ３０の長さとを合わせたものとなっている。

すなわち、大きなＤＣモータであれば、ブラシホルダにおける配置箇所にかかわらず長いカーボンブラシを配置でき、その結果、カーボンブラシの長い寿命を確保することができる。しかし、ＤＣモータを小型化すると、ブラシホルダにおける配置箇所によってはカーボンブラシを短く構成せざるを得ない場合もある。本実施例では、特にＤＣモータを小型化した場合にカーボンブラシがＴ１の長さでは十分な寿命を確保できない場合にも、Ｔ２の長さとできることで寿命が確保される構成が有効に実現されている。

本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施例に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施例も本発明の範囲に含まれうる。

上記実施例では、モータ１０のハウジング１２（金属ケース１６およびブラシホルダ１８）として、４つの平坦面を有する四角形状で、かつ角部が湾曲状のものを採用した例を示した。変形例においては、例えば八角形状などその他の多角形状からなるハウジングを採用してもよい。角部は、湾曲状や平面状の面取りがなされていてもよいし、そのような面取りがなされていなくてもよい。

上記実施例では、カーボンブラシ３０として角柱状のものを例示したが、例えば円柱状その他の長尺柱状のものであってもよい。その場合、そのカーボンブラシの支持部となるカーボンホルダの形状もこれに合わせて設定される。

上記実施例では、４極のマグネット２０を一体成形した例を示した。変形例においては、厚肉部と薄肉部とを備えた４つのマグネットを予め個々に用意しておき、金属ケース１６の４つの角部にそれぞれ固定してもよい。すなわち、マグネット２０の隣接する磁極の境界部（薄肉部）において、各磁極を構成するマグネットを分割形成してもよい。

上記実施例では、ブラシホルダ１８内に回路保護用の素子が実装されたプリント基板８０を配設した例を示した。変形例においては、モータの用途に応じてこのようなプリント基板およびその実装回路の搭載を省略した簡素な構成としてもよい。例えば、図６に示す構成において、給電端子８２をリード線を介してチョークコイル７６に直接接続するような構成としてもよい。

Claims (10)

1. 複数の平坦な側面部を有し、多角形状の断面を有する筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの内周面に沿って設けられ、そのハウジングの角部に磁極を有するマグネットと、
   前記ハウジングの軸線に沿って挿通されたシャフトと、
   前記シャフトに固定され、前記マグネットに対向配置された電機子と、
   前記電機子と同軸状に前記シャフトに取り付けられたコミテータと、
   柱状の本体を有し、前記ハウジング内において、その本体の長手方向が前記コミテータの半径方向に沿うように配設され、その先端面が前記コミテータの外周面に摺接するカーボンブラシと、
   前記ハウジング内に設けられ、前記カーボンブラシを前記コミテータの半径方向にストローク可能に支持する支持部と、
   前記ハウジング内に配設され、前記カーボンブラシを前記コミテータ側に付勢する付勢部材と、を備え、
   前記カーボンブラシが、前記ハウジング内の周方向位置において、そのカーボンブラシの長さが最も長く確保可能な位置に配置されていることを特徴とするＤＣモータ。
2. 前記付勢部材が、付勢力を蓄積する本体部とその本体部から延出して前記カーボンブラシに付勢力を伝達する伝達部とを有するスプリングからなり、
   前記本体部が、前記ハウジング内において前記カーボンブラシのストローク範囲の延長線上から外れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
3. 前記カーボンブラシが、前記ハウジングの角部と前記コミテータの軸中心とをつなぐ線上に延びるように配置され、
   前記スプリングの本体部が、前記ハウジングの角部と側面部との間のスペースに配設されていることを特徴とする請求項２に記載のＤＣモータ。
4. 前記スプリングが、ねじりばねからなり、
   前記ねじりばねの巻回部が、前記本体部として前記ハウジングの側面部に近接配置され、前記ねじりばねの一端部が、前記伝達部として前記カーボンブラシに当接されていることを特徴とする請求項２に記載のＤＣモータ。
5. 前記ハウジングは、前記磁極と同数の前記側面部と、隣接する側面部をつなぐ平面状または湾曲状の角部とを有する多角形状に形成され、
   前記マグネットは、前記角部に対応する位置にて厚肉となり、前記側面部に対応する位置にて薄肉となるように前記ハウジングの内周面に固着され、そのマグネットの内周面により形成される仮想円の中心が、前記電機子の軸中心に一致するように構成され、前記厚肉部分を中心に各磁極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
6. 前記ハウジングが、前記マグネットが固定された金属ケースと、前記カーボンブラシを支持する樹脂製のブラシホルダとを連結して構成され、
   前記ブラシホルダの角部には、前記支持部として前記カーボンブラシを前記コミテータの半径方向にストローク可能に支持する金属製のカーボンホルダが配設されていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
7. 前記コミテータの外径以下の外径を有し、前記コミテータに隣接するように前記シャフトに固定された検出用マグネットと、
   前記検出用マグネットの回転に応じてパルス信号を出力する磁気検出素子と、
   前記カーボンブラシから延出する配線に接続される給電端子と、前記磁気検出素子の信号を取り出すための出力端子と、前記磁気検出素子とを一体に含み、前記ブラシホルダに脱着可能に取り付けられる本体を有し、前記ブラシホルダに取り付けられた際に前記磁気検出素子が前記検出用マグネットに対向配置されるよう前記磁気検出素子の位置決めがなされているコネクタと、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載のＤＣモータ。
8. 前記コミテータの外周面から前記ハウジングの平坦な側面部までの直線距離が、前記カーボンブラシの最大長さよりも短くなるように構成されていること小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
9. 複数の平坦な側面部と、隣接する側面部をつなぐ平面状または湾曲状の角部とを有し、前記側面部により正多角形状の断面が形成される筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの内周面に沿って設けられ、そのハウジングの角部に磁極を有するマグネットと、
   前記ハウジングの軸線に沿って挿通されたシャフトと、
   前記シャフトに固定され、前記マグネットに対向配置された電機子と、
   前記電機子と同軸状に前記シャフトに取り付けられたコミテータと、
   柱状の本体を有し、前記ハウジング内において、その本体の長手方向が前記コミテータの半径方向に沿うように配設され、その先端面が前記コミテータの外周面に摺接するカーボンブラシと、
   前記ハウジング内に設けられ、前記カーボンブラシを前記コミテータの半径方向にストローク可能に支持する支持部と、
   前記ハウジング内に配設され、前記カーボンブラシを前記コミテータ側に付勢する付勢部材と、を備え、
   前記カーボンブラシが、前記正多角形状の対角線を長手方向とするように配置されていることを特徴とするＤＣモータ。
10. 前記コミテータの外周面から前記ハウジングの平坦な側面部までの直線距離が、前記カーボンブラシの最大長さよりも短くなるように構成されていること小さくなっていることを特徴とする請求項９に記載のＤＣモータ。

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