JPWO2015019587A1 - ブラシホルダ組立体、およびそのブラシホルダ組立体を備えた整流子モータ - Google Patents

Abstract

本ブラシホルダ組立体は、絶縁性樹脂を円盤状に成形して形成され、外周側から内側に向けて形成された溝を含む一対のボックス固定部（３４）を備えたブラシホルダ（３１）において、ブラシボックス（４５）にブラシが収納されたブラシボックス組立体をボックス固定部（３４）に配置している。このブラシボックス組立体は、箱型の金属によって形成されるとともに、複数の取付足（４７ａ）を有している。また、ブラシホルダのボックス固定部は、複数の取付孔（３４ｈ）を有している。そして、本ブラシホルダ組立体は、これら取付足をそれぞれ取付孔に挿入し、ブラシボックス組立体を固定した構成である。さらに、本発明のブラシホルダ組立体は、ブラシホルダと隙間（３４ｓ）を介して対面した構成としている。また、本発明の整流子モータは、上記ブラシホルダ組立体を備えている。

Description

本発明は、車載用などのブラシ付き整流子モータのブラシホルダ組立体、およびそのブラシホルダ組立体を備えた整流子モータに関する。

近年、車載用に使用されているブラシ付き整流子モータは、軽量化、薄型化、高効率化、長寿命化、高信頼性化、そして低コスト化が進んでいる中、低出力モータから高出力モータまで同様の要求が成されている。従来の技術において、ブラシ付き整流子モータのブラシ周りを覆う仕様は、ブラシ摺動溝を設けた絶縁樹脂製ブラケットにブラシ組立体を挿入するような手法（例えば、特許文献１参照）や、絶縁性樹脂のブラシホルダに金属のカバープレート４７を圧入するか、金属ボックス一体型を用いたモータが知られている。

従来の技術において、絶縁性樹脂のブラシホルダに金属のカバープレート４７を圧入する仕様では、絶縁性樹脂のブラシホルダの耐熱性に課題があった。すなわち、例えば、高出力モータのブラシの発熱により、ブラシホルダの樹脂壁が樹脂の耐熱温度を越えて、ブラシとブラシホルダの樹脂壁が固着し、不導通に至るというような課題を有していた。

また、金属ボックス一体型を用いた方法では、金属ボックスを固定するために平坦なブラシホルダの上に直付するため、絶縁性樹脂のブラシホルダに固定する部分を高くする必要があった。

実開昭６３−５８８６５号公報

本発明のブラシホルダ組立体は、絶縁性樹脂を円盤状に成形して形成され、外周側から内側に向けて形成された溝を含む一対のボックス固定部を備えたブラシホルダにおいて、ブラシボックスにブラシが収納されたブラシボックス組立体をボックス固定部に配置している。このブラシボックス組立体は、箱型の金属によって形成されるとともに、複数の取付足を有している。また、ブラシホルダのボックス固定部は、複数の取付孔を有している。そして、本ブラシホルダ組立体は、これら取付足をそれぞれ取付孔に挿入し、ブラシボックス組立体を固定した構成である。

さらに、本発明のブラシホルダ組立体は、ブラシホルダと隙間を介して対面した構成としている。

また、本発明の整流子モータは、上記ブラシホルダ組立体を備えている。

このように、ブラシホルダとブラシボックス組立体の間に、わずかな空間を設けて非接触にすることにより、高温となったブラシの熱を樹脂部に伝えにくくさせる断熱層が形成される。そして、形成された断熱層により、ブラシボックス組立体の付近の樹脂部を高温状態から保護することができる。さらに、ブラシとブラシホルダの樹脂壁とが固着するようなことも防ぐことができる。また、高温となるブラシに対しては、放熱性を向上させることもできる。

また、本発明の整流子モータは、上記ブラシホルダ組立体を備えている。

このように、本発明のブラシホルダ組立体および整流子モータは、ブラシボックス組立体と絶縁性樹脂のブラシホルダとの間は隙間設計にし、非接触にしている。このことから、放熱促進、ブラシホルダ・ブラシの温度上昇抑制に繋がる。さらに、金属のブラシボックス組立体を使用しているため、従来の樹脂製のブラシホルダに比べ、熱膨張が小さく、ブラシボックス組立体とブラシ間のクリアランスを小さく設計できる。そのため、音、振動の低減に効果的である。また、金属のブラシボックス仕様にすることによって放熱促進されるため、絶縁性樹脂のブラシホルダのグレードの低減（耐熱性を下げた樹脂の使用）によってコスト低減の役割を果たす事ができる。

図１は、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体を備えた整流子モータの斜視組立図である。 図２は、同ブラシホルダ組立体を備えた整流子モータの製造フローを示すフローチャートである。 図３は、同ブラシホルダ組立体の構成図である。 図４は、同ブラシホルダ組立体におけるブラシの斜視図である。 図５は、同ブラシホルダ組立体におけるブラシホルダの構成図である。 図６は、同ブラシホルダ組立体におけるボックス固定部にブラシボックスを取り付けた状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体を備えた整流子モータについて、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
まず、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体を備えた整流子モータについて、概要を説明する。

図１は、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体３０を備えた整流子モータ１０の斜視組立図である。

図１に示すように、整流子モータ１０は、一方を開口した中空円筒形状のフレーム１１と、フレーム１１内に収納される回転子２０と、フレーム１１の開口を覆うように取り付けられるブラシホルダ組立体３０とを備えて構成される。そして、回転子２０は、両側に配置された一対の軸受１２で回転自在に支持される。また、フレーム１１の内周面にはマグネット（図示せず）が装着され、フレーム１１の底面の軸受保持部（図示せず）には圧入固定された軸受１２が装着されている。

このフレーム１１の内周側に、回転子２０が配置される。回転子２０は、回転軸２１と、整流子２２と、電機子コア２３と、巻線２５とを備えている。電機子コア２３は、積層した鋼板や鉄などで構成され、複数のスロット２４を有する。巻線２５が、これらスロット２４に巻装収納されている。そして、回転軸２１が、電機子コア２３の中心を軸方向に貫通固定されている。また、この回転軸２１に円筒状の整流子２２が固定されている。整流子２２は、金属片であるセグメント２２ｓを円筒面に複数有しており、これらセグメント２２ｓに、巻線２５の端末が電気的に接続されている。

また、ブラシホルダ組立体３０は、ブラシホルダ３１と、電源端子部３２と、電線３３と、一対のブラシボックス組立体４０とを備えている。

ブラシホルダ３１は、絶縁性樹脂を円盤状に樹脂成形して形成されている。さらに、ブラシホルダ３１には、ブラシボックス組立体４０を配設するためのボックス固定部３４や、外部から電源供給するための電源端子部３２や、回転軸２１の一端に圧入し固着された軸受１２を保持するための軸受保持部３６などが形成されている。このボックス固定部３４に、ブラシ４１を収納したブラシボックス組立体４０が搭載されている。ここで、ブラシボックス組立体４０は、図２にも示すように、ブラシボックス４５にブラシ４１とブラシバネ４２を収納して構成される。さらに、ブラシ４１に電源を供給するため、電線３３によって電源端子部３２の電源端子３２ｓとブラシ４１とが電気的に接続されている。

そして、両軸受１２が回転軸２１を回転自在に保持するように、フレーム１１の開口にブラシホルダ組立体３０を取り付けることにより、整流子モータ１０が構成される。また、このように構成することで、ブラシホルダ組立体３０に配設されたブラシボックス組立体４０のブラシ４１それぞれが、整流子２２へと押圧された状態で接するように配置される。なお、組立工程の効率化を図るため、ブラシホルダ組立体３０には、組立時においてブラシ４１の突出を抑えるための保持部材３９を設置している。この保持部材３９は、例えば細長いピンである。

以上のような構成により、電源端子３２ｓから、電線３３、ブラシ４１および整流子２２のセグメント２２ｓを介して、巻線２５までが電気的に接続される。すなわち、電源端子３２ｓに電源電圧を供給することで、ブラシ４１から整流子２２を介して、巻線２５に駆動電流が流れる。そして、この駆動電流によって電機子コア２３に磁気が生じ、固定子であるフレーム１１内のマグネットとの間に回転力が発生して、回転子２０が回転する。

次に、このような整流子モータ１０の製造方法について、図２を用いて説明する。図２は、整流子モータ１０の製造フローを示すフローチャートである。

まず、略金属箱であるブラシボックス４５にブラシバネ４２とともにブラシ４１を収納したブラシボックス組立体４０が作成される（Ｓ１１）。作成されたブラシボックス組立体４０は、ブラシホルダ３１に形成されたボックス固定部３４に取付けられる（Ｓ１）。次に、ブラシボックス組立体４０が取り付けられたブラシホルダ３１に対して、ブラシ４１の突出を抑えるように、保持部材３９が取り付けられる（Ｓ２）。さらに、電気的な部品の取り付けや、配線が行われてブラシホルダ組立体３０が完成する（Ｓ３）。

回転子２０は、別のアセンブリ工程で作成される（Ｓ２１）。回転軸２１の一端を、ブラシホルダ組立体３０の回転軸用孔３７に通し、この回転軸２１の一端に軸受１２を圧入固定し、この軸受１２を軸受保持部３６で保持することにより、回転子２０は、ブラシホルダ組立体３０へ取り付けられる（Ｓ４）。このとき、ブラシ４１は、保持部材３９によりブラシボックス組立体４０内に保持されている。よって、回転子２０に設けられた整流子２２がブラシボックス組立体４０の開口部と相対する場所へ位置するよう、一度の作業で、回転子２０はブラシホルダ組立体３０に取り付けられる。こうして、回転子２０に設けられた整流子２２がブラシボックス組立体４０の開口部と相対する場所、すなわち、所定位置へ位置するよう、回転子２０がブラシホルダ組立体３０へ設置される。

回転子２０が所定位置へ設置されると、保持部材３９がブラシホルダ組立体３０から取り出される（Ｓ５）。この結果、ブラシバネ４２の付勢力により、ブラシ４１が整流子２２へと当接される。

また、別のアセンブリ工程により、フレーム１１内に軸受１２とマグネット（図示せず）が取り付けられる（Ｓ３１）。この状態でフレーム１１は、ブラシホルダ組立体３０へ取り付けられる（Ｓ６）。このような流れの作業により、本実施の形態における整流子モータ１０が作成される（Ｓ７）。

次に、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体３０の詳細な構成について説明する。

図３は、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体３０の構成図である。図３に示すように、ブラシホルダ組立体３０は、ブラシホルダ３１にブラシボックス組立体４０など各種の部品を搭載して構成されている。

まず、ブラシホルダ３１には、外周側から内側に向けて一対のボックス固定部３４が形成されている。このボックス固定部３４に、それぞれブラシボックス組立体４０が配設される。図３では、ブラシボックス組立体４０の一方（図中の右側）を、図６にも示しているカバープレート４７の一部を切欠いた状態で示し、他方（図中の左側）を、カバープレート４７を施した状態で示している。図３に示すように、ブラシボックス組立体４０は、ブラシボックス４５内にブラシ４１とブラシバネ４２とを収納して構成される。また、ブラシボックス組立体４０は、整流子２２と相対する位置である内周側に、開口部４３を有する。ブラシボックス組立体４０は、回転軸２１と直交する回転子２０の径方向に沿って、回転子２０と対向して配設される。そして、ブラシボックス組立体４０内に収納しているブラシ４１は、径方向に沿って移動可能である。ブラシ４１は、開口部４３を介して整流子２２と接触摺動する。ブラシ４１は、直方体形状をなす。

また、弾性部材であるブラシバネ４２も、ブラシボックス組立体４０内に配設されている。ブラシバネ４２は、ブラシボックス４５内において、径方向に沿ってブラシ４１を整流子２２に対して押圧するように配設される。弾性部材は、ブラシ４１を押圧すれば、適度な弾性力を有するものであれば、他の部材でもよい。

図４は、本発明の実施の形態におけるブラシ４１の斜視図である。ブラシ４１は、径方向Ｒに沿って設けられる側面５０と、整流子２２と摺動接触する摺動面５１と、ブラシバネ４２の弾性力を受ける背面５３とを有する。ブラシ４１は、摺動面５１の周囲を面取りした面取り部５２を有する。ブラシ４１は、ブラシバネ４２により、方向Ｆ１へ押圧される。

また、図４に示すように、ブラシ４１は、側面５０にピグテール３３ｐを有する。ピグテール３３ｐは、銅線を編む等して束ねた電線であり、柔軟性を有する。ブラシ４１に接続されたピグテール３３ｐは、ブラシ４１へ駆動電流を供給する電線３３の一部を構成している。

また、ブラシホルダ３１には、外部から電源供給するための電源端子部３２が形成されている。この電源端子部３２の電源端子３２ｓに対して、整流子モータ１０外から、正負の駆動電圧が印加される。電源端子３２ｓに駆動電圧が印加されると、上述したように巻線２５に駆動電流が流れる。図３に示す本実施の形態の構成では、正側の電源端子３２ｓに接続した一方の電線３３、ブラシホルダ３１の樹脂内部に設けた内部電線３３ｉを経由し、ピグテール３３ｐを通って一方のブラシ４１へと駆動電流が導かれる。ブラシバネ４２により、整流子２２へ押圧されたブラシ４１を介して、駆動電流は整流子２２へ供給される。さらに、整流子２２を経て他方のブラシ４１へ流されてきた駆動電流は、他方のピグテール３３ｐ、内部電線３３ｉ、電線３３を介して負側の電源端子３２ｓへ導かれる。

次に、ブラシボックス組立体４０およびこのブラシボックス組立体４０を取り付けるボックス固定部３４の詳細について説明する。

図５は、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ３１の構成図である。上述したように、ブラシホルダ３１には、樹脂成形によって、ブラシボックス組立体４０を配設するためのボックス固定部３４や、電源端子部３２や、軸受１２を保持するための軸受保持部３６などが形成されている。

図５に示すように、ボックス固定部３４は、互いに対面する一対の固定用壁部３４ｗと、固定用壁部３４ｗに挟まれるように外周側から内側に向けて形成された溝である溝部３４ｎと、複数の取付孔３４ｈとを備えている。このようなボックス固定部３４が、ブラシホルダ３１上に一対形成されている。ブラシボックス組立体４０は、取付孔３４ｈを利用して、溝部３４ｎに配置されるように、ブラシホルダ３１に取り付けられる。ブラシボックス組立体４０を溝部３４ｎに配置するため、ブラシボックス４５は、概略、溝部３４ｎより少し小さい形状の箱型の金属によって形成されている。また、ピグテール３３ｐを引き出すために、ボックス固定部３４の一方の固定用壁部３４ｗの側面に、ブラシ４１のピグテール３３ｐの通路用溝３４ｐを形成している。

図６は、本発明の実施の形態におけるボックス固定部３４にブラシボックス４５を取り付けた状態を示す図である。図６では、煩雑さを避けるため、ブラシボックス４５にブラシ４１等を収納していない状態を示しているが、実際には、ブラシ４１等を収納したブラシボックス組立体４０が図６のような形態で取り付けられる。

図６に示すように、絶縁性樹脂で成形されているブラシホルダ３１に、ブラシボックス４５を収納できる溝部３４ｎを設け、そこに金属によって形成されたブラシボックス４５を配置している。さらに、ブラシホルダ３１とブラシボックス４５間に、わずかな空間である隙間部３４ｓを設け非接触にしている。

ブラシボックス４５は、図６に示すように、ブラシ４１を収納するＵ字型の断面を有したブラシケース４６と、ブラシケース４６の上部を覆うカバープレート４７とを備えた構成である。

ブラシケース４６は、底面部と底面部の両端から略直角方向に延びるそれぞれの側面部との３つの面で構成されている。ブラシケース４６のこれら３つの面がブラシ４１の摺動部となる。そして、さらに詳細には、ブラシケース４６は、側面部の先端線上に取付ツメ４６ａが形成されている。図６では、各側面部に２つの取付ツメ４６ａを設けた一例を示している。さらに、ブラシケース４６の一方の側面部には、ピグテール３３ｐを引き出すための孔であるピグテール用孔４６ｐが形成されている。

カバープレート４７は、１枚の金属板である。そして、さらに詳細には、ブラシケース４６の各取付ツメ４６ａに対して位置および大きさを合せて、複数の取付孔４７ｈを形成している。さらに、カバープレート４７は、両端から突出する複数の取付足４７ａが形成されている。図６では、一方の側に２つ、他方の側に１つの取付足４７ａを設けた一例を示している。

そして、ブラシボックス４５は、金属からなるカバープレート４７の２個以上の取付孔４７ｈに、金属のブラシケース４６の２個以上の取付ツメ４６ａを挿入し、折り曲げて固定する、すなわちカシメることで、形成されている。これにより、カバープレート４７は、ブラシケース４６の長手開口面となる一側面に配置され、ボックス固定部３４の溝部３４ｎを覆う。また、このようにして、ブラシケース４６とカバープレート４７とを一体化したブラシボックス４５を形成している。本実施の形態では、このように、金属のカバープレート４７に金属のブラシケース４６を固定してブラシボックス４５を形成することにより、ブラシ４１の周りを金属で覆うことができるため、高温となったブラシ４１の熱によってブラシ４１とブラシホルダ３１の樹脂壁とが固着することを、防ぐことが可能となった。

次に、ブラシホルダ３１の溝部３４ｎに、ブラシボックス４５を収めるために、カバープレート４７に複数の取付足４７ａを形成している。一方、ブラシホルダ３１には、これら取付足４７ａの位置および大きさを合せて、取付孔３４ｈが形成されている。そして、金属のカバープレート４７の取付足４７ａを、ブラシホルダ３１に形成した取付孔３４ｈに圧入することで、ブラシホルダ３１のボックス固定部３４にブラシボックス４５が取り付けられる。

本実施の形態では、この際、ブラシボックス４５は、ブラシホルダ３１の樹脂壁に接触しないように組み立てるような構成としている。すなわち、カバープレート４７の取付足４７ａを取付孔３４ｈにそれぞれ圧入したとき、ブラシボックス４５の底面部と溝部３４ｎとの間や、側面部と固定用壁部３４ｗとの間が非接触で、隙間ができるように隙間部３４ｓを設けた構成としている。本実施の形態では、このように、ブラシボックス組立体４０の配置を隙間設計にしているため、ブラシ４１を収納するブラシボックス組立体４０に変形はなく、変形でブラシ４１の摺動を阻害して信頼性を損なうようなこともない。そのため、従来の樹脂のみのブラシホルダに比べ、熱膨張が小さく、ブラシボックス組立体４０とブラシ４１間のクリアランスを小さく設計できるため、音、振動の低減に効果的である。

さらに、本実施の形態では、ブラシボックス組立体４０の周囲に隙間部３４ｓを設けた構成としているため、この隙間部３４ｓが熱を伝えにくくさせる断熱層として機能し、ボックス固定部３４付近の樹脂部を、高温の滞留から保護することができる。さらに、上述したように、高温となったブラシ４１とボックス固定部３４付近の樹脂壁とが固着することも防止できる。また、この隙間部３４ｓを空気が流れやすい構造とすることで、ブラシ４１やブラシボックス組立体４０の放熱性を向上させることもできる。さらに、放熱促進されるため、ブラシホルダ３１を構成する樹脂のグレードの低減（耐熱性を下げた樹脂の使用）によってコスト低減をすることが可能となる。

本発明は車載用のブラシ付きの整流子モータに有用である。

１０ 整流子モータ
１１ フレーム
１２ 軸受
２０ 回転子
２１ 回転軸
２２ 整流子
２２ｓ セグメント
２３ 電機子コア
２４ スロット
２５ 巻線
３０ ブラシホルダ組立体
３１ ブラシホルダ
３２ 電源端子部
３２ｓ 電源端子
３３ 電線
３３ｉ 内部電線
３３ｐ ピグテール
３４ ボックス固定部
３４ｈ 取付孔
３４ｎ 溝部
３４ｐ 通路用溝
３４ｓ 隙間部
３４ｗ 固定用壁部
３６ 軸受保持部
３７ 回転軸用孔
３９ 保持部材
４０ ブラシボックス組立体
４１ ブラシ
４２ ブラシバネ
４３ 開口部
４５ ブラシボックス
４６ ブラシケース
４６ａ 取付ツメ
４６ｐ ピグテール用孔
４７ カバープレート
４７ａ 取付足
４７ｈ 取付孔
５０ 側面
５１ 摺動面
５３ 背面

本発明は、車載用などのブラシ付き整流子モータのブラシホルダ組立体、およびそのブラシホルダ組立体を備えた整流子モータに関する。

近年、車載用に使用されているブラシ付き整流子モータは、軽量化、薄型化、高効率化、長寿命化、高信頼性化、そして低コスト化が進んでいる中、低出力モータから高出力モータまで同様の要求が成されている。従来の技術において、ブラシ付き整流子モータのブラシ周りを覆う仕様は、ブラシ摺動溝を設けた絶縁樹脂製ブラケットにブラシ組立体を挿入するような手法（例えば、特許文献１参照）や、絶縁性樹脂のブラシホルダに金属のカバープレート４７を圧入するか、金属ボックス一体型を用いたモータが知られている。

従来の技術において、絶縁性樹脂のブラシホルダに金属のカバープレート４７を圧入する仕様では、絶縁性樹脂のブラシホルダの耐熱性に課題があった。すなわち、例えば、高出力モータのブラシの発熱により、ブラシホルダの樹脂壁が樹脂の耐熱温度を越えて、ブラシとブラシホルダの樹脂壁が固着し、不導通に至るというような課題を有していた。

また、金属ボックス一体型を用いた方法では、金属ボックスを固定するために平坦なブラシホルダの上に直付するため、絶縁性樹脂のブラシホルダに固定する部分を高くする必要があった。

実開昭６３−５８８６５号公報

本発明のブラシホルダ組立体は、絶縁性樹脂を円盤状に成形して形成され、外周側から内側に向けて形成された溝を含む一対のボックス固定部を備えたブラシホルダにおいて、ブラシボックスにブラシが収納されたブラシボックス組立体をボックス固定部に配置している。このブラシボックス組立体は、箱型の金属によって形成されるとともに、複数の取付足を有している。また、ブラシホルダのボックス固定部は、複数の取付孔を有している。そして、本ブラシホルダ組立体は、これら取付足をそれぞれ取付孔に挿入し、ブラシボックス組立体を固定した構成である。

さらに、本発明のブラシホルダ組立体は、ブラシホルダと隙間を介して対面した構成としている。

また、本発明の整流子モータは、上記ブラシホルダ組立体を備えている。

このように、ブラシホルダとブラシボックス組立体の間に、わずかな空間を設けて非接触にすることにより、高温となったブラシの熱を樹脂部に伝えにくくさせる断熱層が形成される。そして、形成された断熱層により、ブラシボックス組立体の付近の樹脂部を高温状態から保護することができる。さらに、ブラシとブラシホルダの樹脂壁とが固着するようなことも防ぐことができる。また、高温となるブラシに対しては、放熱性を向上させることもできる。

また、本発明の整流子モータは、上記ブラシホルダ組立体を備えている。

このように、本発明のブラシホルダ組立体および整流子モータは、ブラシボックス組立体と絶縁性樹脂のブラシホルダとの間は隙間設計にし、非接触にしている。このことから、放熱促進、ブラシホルダ・ブラシの温度上昇抑制に繋がる。さらに、金属のブラシボックス組立体を使用しているため、従来の樹脂製のブラシホルダに比べ、熱膨張が小さく、ブラシボックス組立体とブラシ間のクリアランスを小さく設計できる。そのため、音、振動の低減に効果的である。また、金属のブラシボックス仕様にすることによって放熱促進されるため、絶縁性樹脂のブラシホルダのグレードの低減（耐熱性を下げた樹脂の使用）によってコスト低減の役割を果たす事ができる。

図１は、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体を備えた整流子モータの斜視組立図である。 図２は、同ブラシホルダ組立体を備えた整流子モータの製造フローを示すフローチャートである。 図３は、同ブラシホルダ組立体の構成図である。 図４は、同ブラシホルダ組立体におけるブラシの斜視図である。 図５は、同ブラシホルダ組立体におけるブラシホルダの構成図である。 図６は、同ブラシホルダ組立体におけるボックス固定部にブラシボックスを取り付けた状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体を備えた整流子モータについて、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
まず、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体を備えた整流子モータについて、概要を説明する。

図１は、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体３０を備えた整流子モータ１０の斜視組立図である。

図１に示すように、整流子モータ１０は、一方を開口した中空円筒形状のフレーム１１と、フレーム１１内に収納される回転子２０と、フレーム１１の開口を覆うように取り付けられるブラシホルダ組立体３０とを備えて構成される。そして、回転子２０は、両側に配置された一対の軸受１２で回転自在に支持される。また、フレーム１１の内周面にはマグネット（図示せず）が装着され、フレーム１１の底面の軸受保持部（図示せず）には圧入固定された軸受１２が装着されている。

このフレーム１１の内周側に、回転子２０が配置される。回転子２０は、回転軸２１と、整流子２２と、電機子コア２３と、巻線２５とを備えている。電機子コア２３は、積層した鋼板や鉄などで構成され、複数のスロット２４を有する。巻線２５が、これらスロット２４に巻装収納されている。そして、回転軸２１が、電機子コア２３の中心を軸方向に貫通固定されている。また、この回転軸２１に円筒状の整流子２２が固定されている。整流子２２は、金属片であるセグメント２２ｓを円筒面に複数有しており、これらセグメント２２ｓに、巻線２５の端末が電気的に接続されている。

また、ブラシホルダ組立体３０は、ブラシホルダ３１と、電源端子部３２と、電線３３と、一対のブラシボックス組立体４０とを備えている。

ブラシホルダ３１は、絶縁性樹脂を円盤状に樹脂成形して形成されている。さらに、ブラシホルダ３１には、ブラシボックス組立体４０を配設するためのボックス固定部３４や、外部から電源供給するための電源端子部３２や、回転軸２１の一端に圧入し固着された軸受１２を保持するための軸受保持部３６などが形成されている。このボックス固定部３４に、ブラシ４１を収納したブラシボックス組立体４０が搭載されている。ここで、ブラシボックス組立体４０は、図２にも示すように、ブラシボックス４５にブラシ４１とブラシバネ４２を収納して構成される。さらに、ブラシ４１に電源を供給するため、電線３３によって電源端子部３２の電源端子３２ｓとブラシ４１とが電気的に接続されている。

そして、両軸受１２が回転軸２１を回転自在に保持するように、フレーム１１の開口にブラシホルダ組立体３０を取り付けることにより、整流子モータ１０が構成される。また、このように構成することで、ブラシホルダ組立体３０に配設されたブラシボックス組立体４０のブラシ４１それぞれが、整流子２２へと押圧された状態で接するように配置される。なお、組立工程の効率化を図るため、ブラシホルダ組立体３０には、組立時においてブラシ４１の突出を抑えるための保持部材３９を設置している。この保持部材３９は、例えば細長いピンである。

以上のような構成により、電源端子３２ｓから、電線３３、ブラシ４１および整流子２２のセグメント２２ｓを介して、巻線２５までが電気的に接続される。すなわち、電源端子３２ｓに電源電圧を供給することで、ブラシ４１から整流子２２を介して、巻線２５に駆動電流が流れる。そして、この駆動電流によって電機子コア２３に磁気が生じ、固定子であるフレーム１１内のマグネットとの間に回転力が発生して、回転子２０が回転する。

次に、このような整流子モータ１０の製造方法について、図２を用いて説明する。図２は、整流子モータ１０の製造フローを示すフローチャートである。

まず、略金属箱であるブラシボックス４５にブラシバネ４２とともにブラシ４１を収納したブラシボックス組立体４０が作成される（Ｓ１１）。作成されたブラシボックス組立体４０は、ブラシホルダ３１に形成されたボックス固定部３４に取付けられる（Ｓ１）。次に、ブラシボックス組立体４０が取り付けられたブラシホルダ３１に対して、ブラシ４１の突出を抑えるように、保持部材３９が取り付けられる（Ｓ２）。さらに、電気的な部品の取り付けや、配線が行われてブラシホルダ組立体３０が完成する（Ｓ３）。

回転子２０は、別のアセンブリ工程で作成される（Ｓ２１）。回転軸２１の一端を、ブラシホルダ組立体３０の回転軸用孔３７に通し、この回転軸２１の一端に軸受１２を圧入固定し、この軸受１２を軸受保持部３６で保持することにより、回転子２０は、ブラシホルダ組立体３０へ取り付けられる（Ｓ４）。このとき、ブラシ４１は、保持部材３９によりブラシボックス組立体４０内に保持されている。よって、回転子２０に設けられた整流子２２がブラシボックス組立体４０の開口部と相対する場所へ位置するよう、一度の作業で、回転子２０はブラシホルダ組立体３０に取り付けられる。こうして、回転子２０に設けられた整流子２２がブラシボックス組立体４０の開口部と相対する場所、すなわち、所定位置へ位置するよう、回転子２０がブラシホルダ組立体３０へ設置される。

回転子２０が所定位置へ設置されると、保持部材３９がブラシホルダ組立体３０から取り出される（Ｓ５）。この結果、ブラシバネ４２の付勢力により、ブラシ４１が整流子２２へと当接される。

また、別のアセンブリ工程により、フレーム１１内に軸受１２とマグネット（図示せず）が取り付けられる（Ｓ３１）。この状態でフレーム１１は、ブラシホルダ組立体３０へ取り付けられる（Ｓ６）。このような流れの作業により、本実施の形態における整流子モータ１０が作成される（Ｓ７）。

次に、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体３０の詳細な構成について説明する。

図３は、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ組立体３０の構成図である。図３に示すように、ブラシホルダ組立体３０は、ブラシホルダ３１にブラシボックス組立体４０など各種の部品を搭載して構成されている。

まず、ブラシホルダ３１には、外周側から内側に向けて一対のボックス固定部３４が形成されている。このボックス固定部３４に、それぞれブラシボックス組立体４０が配設される。図３では、ブラシボックス組立体４０の一方（図中の右側）を、図６にも示しているカバープレート４７の一部を切欠いた状態で示し、他方（図中の左側）を、カバープレート４７を施した状態で示している。図３に示すように、ブラシボックス組立体４０は、ブラシボックス４５内にブラシ４１とブラシバネ４２とを収納して構成される。また、ブラシボックス組立体４０は、整流子２２と相対する位置である内周側に、開口部４３を有する。ブラシボックス組立体４０は、回転軸２１と直交する回転子２０の径方向に沿って、回転子２０と対向して配設される。そして、ブラシボックス組立体４０内に収納しているブラシ４１は、径方向に沿って移動可能である。ブラシ４１は、開口部４３を介して整流子２２と接触摺動する。ブラシ４１は、直方体形状をなす。

また、弾性部材であるブラシバネ４２も、ブラシボックス組立体４０内に配設されている。ブラシバネ４２は、ブラシボックス４５内において、径方向に沿ってブラシ４１を整流子２２に対して押圧するように配設される。弾性部材は、ブラシ４１を押圧すれば、適度な弾性力を有するものであれば、他の部材でもよい。

図４は、本発明の実施の形態におけるブラシ４１の斜視図である。ブラシ４１は、径方向Ｒに沿って設けられる側面５０と、整流子２２と摺動接触する摺動面５１と、ブラシバネ４２の弾性力を受ける背面５３とを有する。ブラシ４１は、摺動面５１の周囲を面取りした面取り部５２を有する。ブラシ４１は、ブラシバネ４２により、方向Ｆ１へ押圧される。

また、図４に示すように、ブラシ４１は、側面５０にピグテール３３ｐを有する。ピグテール３３ｐは、銅線を編む等して束ねた電線であり、柔軟性を有する。ブラシ４１に接続されたピグテール３３ｐは、ブラシ４１へ駆動電流を供給する電線３３の一部を構成している。

また、ブラシホルダ３１には、外部から電源供給するための電源端子部３２が形成されている。この電源端子部３２の電源端子３２ｓに対して、整流子モータ１０外から、正負の駆動電圧が印加される。電源端子３２ｓに駆動電圧が印加されると、上述したように巻線２５に駆動電流が流れる。図３に示す本実施の形態の構成では、正側の電源端子３２ｓに接続した一方の電線３３、ブラシホルダ３１の樹脂内部に設けた内部電線３３ｉを経由し、ピグテール３３ｐを通って一方のブラシ４１へと駆動電流が導かれる。ブラシバネ４２により、整流子２２へ押圧されたブラシ４１を介して、駆動電流は整流子２２へ供給される。さらに、整流子２２を経て他方のブラシ４１へ流されてきた駆動電流は、他方のピグテール３３ｐ、内部電線３３ｉ、電線３３を介して負側の電源端子３２ｓへ導かれる。

次に、ブラシボックス組立体４０およびこのブラシボックス組立体４０を取り付けるボックス固定部３４の詳細について説明する。

図５は、本発明の実施の形態におけるブラシホルダ３１の構成図である。上述したように、ブラシホルダ３１には、樹脂成形によって、ブラシボックス組立体４０を配設するためのボックス固定部３４や、電源端子部３２や、軸受１２を保持するための軸受保持部３６などが形成されている。

図５に示すように、ボックス固定部３４は、互いに対面する一対の固定用壁部３４ｗと、固定用壁部３４ｗに挟まれるように外周側から内側に向けて形成された溝である溝部３４ｎと、複数の取付孔３４ｈとを備えている。このようなボックス固定部３４が、ブラシホルダ３１上に一対形成されている。ブラシボックス組立体４０は、取付孔３４ｈを利用して、溝部３４ｎに配置されるように、ブラシホルダ３１に取り付けられる。ブラシボックス組立体４０を溝部３４ｎに配置するため、ブラシボックス４５は、概略、溝部３４ｎより少し小さい形状の箱型の金属によって形成されている。また、ピグテール３３ｐを引き出すために、ボックス固定部３４の一方の固定用壁部３４ｗの側面に、ブラシ４１のピグテール３３ｐの通路用溝３４ｐを形成している。

図６は、本発明の実施の形態におけるボックス固定部３４にブラシボックス４５を取り付けた状態を示す図である。図６では、煩雑さを避けるため、ブラシボックス４５にブラシ４１等を収納していない状態を示しているが、実際には、ブラシ４１等を収納したブラシボックス組立体４０が図６のような形態で取り付けられる。

図６に示すように、絶縁性樹脂で成形されているブラシホルダ３１に、ブラシボックス４５を収納できる溝部３４ｎを設け、そこに金属によって形成されたブラシボックス４５を配置している。さらに、ブラシホルダ３１とブラシボックス４５間に、わずかな空間である隙間部３４ｓを設け非接触にしている。

ブラシボックス４５は、図６に示すように、ブラシ４１を収納するＵ字型の断面を有したブラシケース４６と、ブラシケース４６の上部を覆うカバープレート４７とを備えた構成である。

ブラシケース４６は、底面部と底面部の両端から略直角方向に延びるそれぞれの側面部との３つの面で構成されている。ブラシケース４６のこれら３つの面がブラシ４１の摺動部となる。そして、さらに詳細には、ブラシケース４６は、側面部の先端線上に取付ツメ４６ａが形成されている。図６では、各側面部に２つの取付ツメ４６ａを設けた一例を示している。さらに、ブラシケース４６の一方の側面部には、ピグテール３３ｐを引き出すための孔であるピグテール用孔４６ｐが形成されている。

カバープレート４７は、１枚の金属板である。そして、さらに詳細には、ブラシケース４６の各取付ツメ４６ａに対して位置および大きさを合せて、複数の取付孔４７ｈを形成している。さらに、カバープレート４７は、両端から突出する複数の取付足４７ａが形成されている。図６では、一方の側に２つ、他方の側に１つの取付足４７ａを設けた一例を示している。

そして、ブラシボックス４５は、金属からなるカバープレート４７の２個以上の取付孔４７ｈに、金属のブラシケース４６の２個以上の取付ツメ４６ａを挿入し、折り曲げて固定する、すなわちカシメることで、形成されている。これにより、カバープレート４７は、ブラシケース４６の長手開口面となる一側面に配置され、ボックス固定部３４の溝部３４ｎを覆う。また、このようにして、ブラシケース４６とカバープレート４７とを一体化したブラシボックス４５を形成している。本実施の形態では、このように、金属のカバープレート４７に金属のブラシケース４６を固定してブラシボックス４５を形成することにより、ブラシ４１の周りを金属で覆うことができるため、高温となったブラシ４１の熱によってブラシ４１とブラシホルダ３１の樹脂壁とが固着することを、防ぐことが可能となった。

次に、ブラシホルダ３１の溝部３４ｎに、ブラシボックス４５を収めるために、カバープレート４７に複数の取付足４７ａを形成している。一方、ブラシホルダ３１には、これら取付足４７ａの位置および大きさを合せて、取付孔３４ｈが形成されている。そして、金属のカバープレート４７の取付足４７ａを、ブラシホルダ３１に形成した取付孔３４ｈに圧入することで、ブラシホルダ３１のボックス固定部３４にブラシボックス４５が取り付けられる。

本実施の形態では、この際、ブラシボックス４５は、ブラシホルダ３１の樹脂壁に接触しないように組み立てるような構成としている。すなわち、カバープレート４７の取付足４７ａを取付孔３４ｈにそれぞれ圧入したとき、ブラシボックス４５の底面部と溝部３４ｎとの間や、側面部と固定用壁部３４ｗとの間が非接触で、隙間ができるように隙間部３４ｓを設けた構成としている。本実施の形態では、このように、ブラシボックス組立体４０の配置を隙間設計にしているため、ブラシ４１を収納するブラシボックス組立体４０に変形はなく、変形でブラシ４１の摺動を阻害して信頼性を損なうようなこともない。そのため、従来の樹脂のみのブラシホルダに比べ、熱膨張が小さく、ブラシボックス組立体４０とブラシ４１間のクリアランスを小さく設計できるため、音、振動の低減に効果的である。

さらに、本実施の形態では、ブラシボックス組立体４０の周囲に隙間部３４ｓを設けた構成としているため、この隙間部３４ｓが熱を伝えにくくさせる断熱層として機能し、ボックス固定部３４付近の樹脂部を、高温の滞留から保護することができる。さらに、上述したように、高温となったブラシ４１とボックス固定部３４付近の樹脂壁とが固着することも防止できる。また、この隙間部３４ｓを空気が流れやすい構造とすることで、ブラシ４１やブラシボックス組立体４０の放熱性を向上させることもできる。さらに、放熱促進されるため、ブラシホルダ３１を構成する樹脂のグレードの低減（耐熱性を下げた樹脂の使用）によってコスト低減をすることが可能となる。

本発明は車載用のブラシ付きの整流子モータに有用である。

１０ 整流子モータ
１１ フレーム
１２ 軸受
２０ 回転子
２１ 回転軸
２２ 整流子
２２ｓ セグメント
２３ 電機子コア
２４ スロット
２５ 巻線
３０ ブラシホルダ組立体
３１ ブラシホルダ
３２ 電源端子部
３２ｓ 電源端子
３３ 電線
３３ｉ 内部電線
３３ｐ ピグテール
３４ ボックス固定部
３４ｈ 取付孔
３４ｎ 溝部
３４ｐ 通路用溝
３４ｓ 隙間部
３４ｗ 固定用壁部
３６ 軸受保持部
３７ 回転軸用孔
３９ 保持部材
４０ ブラシボックス組立体
４１ ブラシ
４２ ブラシバネ
４３ 開口部
４５ ブラシボックス
４６ ブラシケース
４６ａ 取付ツメ
４６ｐ ピグテール用孔
４７ カバープレート
４７ａ 取付足
４７ｈ 取付孔
５０ 側面
５１ 摺動面
５３ 背面

Claims (5)

1. 絶縁性樹脂を円盤状に成形して形成され、外周側から内側に向けて形成された溝を含む一対のボックス固定部を備えたブラシホルダにおいて、ブラシボックスにブラシが収納されたブラシボックス組立体を前記ボックス固定部に配置したブラシホルダ組立体であって、
   前記ブラシボックス組立体は、箱型の金属によって形成されるとともに、複数の取付足を有し、
   前記ブラシホルダの前記ボックス固定部は、一対の固定用壁部と、前記固定用壁部に挟まれて形成された前記溝と、複数の取付孔とを有し、
   前記取付足をそれぞれ前記取付孔に挿入し、前記ブラシボックス組立体を固定していることを特徴とするブラシホルダ組立体。
2. 前記ブラシボックス組立体は、前記ブラシホルダと隙間を介して対面していることを特徴とする請求項１に記載のブラシホルダ組立体。
3. 前記ボックス固定部の一方の前記固定用壁部の側面に、前記ブラシのピグテールの通路用溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載のブラシホルダ組立体。
4. 前記ブラシボックス組立体は、
   前記ブラシと、
   前記ブラシを押圧するためのブラシバネと、
   前記ブラシの摺動部の一側面に配置され、前記ボックス固定部の前記溝を覆う金属のカバープレートと、
   Ｕ字型の断面を有し、前記ブラシを収納する金属のブラシケースとを備え、
   前記カバープレートと前記ブラシケースとは、複数のカシメにより一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシホルダ組立体。
5. 回転軸と整流子とを有し、前記回転軸を回転中心として回動する回転子と、
   固定子を保持し、前記回転子を内部に保持するフレームと、
   前記フレームの開口側に配置される請求項１から４のいずれか一項に記載のブラシホルダ組立体とを備えたことを特徴とする整流子モータ。

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