WO2016013169A1 - 整流子モータ - Google Patents

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WO2016013169A1
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brush
pair
commutator
commutator motor
brushes
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Inventor
豪 坂田
雄一郎 定永
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation

Definitions

  • the present invention relates to a commutator motor provided with a brush that slides in contact with a commutator.
  • a commutator motor equipped with a brush is often used as a drive source for electrical equipment such as an ABS device (Anti-lock Brake System) and a clutch cooling device provided in a vehicle such as an automobile.
  • ABS device Anti-lock Brake System
  • clutch cooling device provided in a vehicle such as an automobile.
  • a commutator motor is provided with a commutator fixed to an armature shaft and a pair of brushes that are in sliding contact with the commutator.
  • the commutator motor uses a pair of brushes and a commutator to supply drive current to the armature coil.
  • the drive current supplied to the armature coil is switched by a pair of brushes and a commutator.
  • the commutator is also called a commutator.
  • the pair of brushes are held by a pair of brush holders that the base has. Within each brush holder, each brush is held movably relative to the commutator. Each brush is elastically pressed against the commutator by a brush spring. In order for the commutator motor to operate normally, it is very important that the brush is in contact with the commutator.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of a main part of a conventional commutator motor.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of a brush holder used in a conventional commutator motor.
  • FIG. 7C is a perspective view of a brush used in a conventional commutator motor.
  • the commutator motor 101 has a commutator 103 fixed to the armature shaft 102.
  • the commutator 103 is in contact with a pair of brushes 105 held in a pair of brush holders 104.
  • the pair of brushes 105 are pressed against the commutator 103 by brush springs 106 housed in the pair of brush holders 104, respectively.
  • the brush 105 used in the commutator motor described in Patent Document 1 has a cross-sectional shape perpendicular to the direction in which the brush 105 moves in the brush holder 104, and the corner 105 a It is scraped off. That is, the brush 105 is chamfered at the corner 105a along the direction in which the brush 105 moves.
  • the commutator motor described in Patent Document 1 prevents the sliding performance of the brush from being lowered by reducing the area where the brush and the brush holder are in contact with each other.
  • FIG. 8A is a perspective view of a main part of a conventional brush holder.
  • FIG. 8B is an exploded view of a main part of a conventional brush holder.
  • the brush holder 204 is made of resin.
  • the brush 205 is held inside the brush holder 204.
  • the brush holder 204 has a notch 208 formed in the side wall 207 extending in the long side direction located on both sides.
  • the notch 208 is notched so that the mouth opens along the direction in which the brush 205 moves.
  • the brush holder described in Patent Document 2 has the following effects. That is, the brush holder described in Patent Literature 2 suppresses thermal deformation of the brush holder, which is caused by the movement of the brush, by forming the notch. The brush holder described in patent document 2 has prevented the deterioration of the sliding performance of the brush with respect to the brush holder by suppressing thermal deformation.
  • the commutator motor targeted by the present invention includes a commutator, a pair of brush holders, a pair of brushes, and a pair of brush springs.
  • the commutator is fixed to the armature shaft.
  • the pair of brush holders includes an opening at a position facing the commutator.
  • the pair of brush holders extends along the radial direction of the armature shaft.
  • the pair of brushes are housed inside the pair of brush holders so as to be movable along the radial direction.
  • the pair of brushes are in sliding contact with the commutator on the sliding contact surface.
  • the pair of brush springs are housed inside each of the pair of brush holders.
  • the pair of brush springs presses each of the pair of brushes against the commutator.
  • Each of the pair of brushes includes a pair of side surfaces, a spring pressing surface, and a pair of edge portions.
  • the pair of side surfaces extend in the radial direction.
  • the spring pressing surface is located on the opposite side of the sliding contact surface and contacts the brush spring.
  • a pair of edge part is a location where each of a pair of side surfaces and a spring press surface contact
  • One of the pair of edge portions located on the opposite side to the direction in which the commutator rotates is a curved surface extending along the axial direction of the armature shaft.
  • FIG. 1 is a perspective external view of a commutator motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line 3-3 shown in FIG.
  • FIG. 4A is a main part explanatory view showing a state when the commutator motor in the first embodiment is stopped.
  • FIG. 4B is a main part explanatory view showing a state when the commutator motor in the first embodiment is operating.
  • FIG. 5A is a main part explanatory view showing a state of a brush used in the commutator motor in the first embodiment.
  • FIG. 5B is a main part explanatory view showing the state of another brush used in the commutator motor in the first embodiment.
  • FIG. 5C is an explanatory diagram of relevant parts showing a state of still another brush used in the commutator motor according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a main part explanatory view for explaining a brush holding part used in the commutator motor in the second embodiment.
  • FIG. 6B is a main part explanatory view for explaining another brush holding part used in the commutator motor according to the second embodiment.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of a main part of a conventional commutator motor.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of a brush holder used in a conventional commutator motor.
  • FIG. 7C is a perspective view of a brush used in a conventional commutator motor.
  • FIG. 8A is a perspective view of a main part of a conventional brush holder.
  • FIG. 8B is an exploded view of a main part of a conventional brush holder.
  • the sliding performance of the brush with respect to the brush holder is lowered by the configuration described later even if the brush accommodated in the brush holder is inclined in the direction in which the commutator rotates. Can be suppressed.
  • the conventional commutator motor had the following points to be improved. That is, when the commutator motor rotates, the pair of brushes are pressed by the brush springs and slidably contact the commutator. In the brush holder, there is a gap between the brush and the brush holder. This gap is called clearance.
  • side located on the opposite side to the direction where a commutator rotates turns into a state which bites into the side wall of a brush holder.
  • the conventional commutator motor may reach the end of its service life earlier than the expected life of the brush.
  • a commutator motor according to an embodiment of the present invention described later solves the above points to be improved. That is, the commutator motor according to the present embodiment suppresses a decrease in the sliding performance of the brush with respect to the brush holder even when the brush is inclined with respect to the brush holder within the clearance range. Therefore, if the embodiment of the present invention is used, a highly reliable commutator motor can be provided.
  • FIG. 1 is a perspective external view of a commutator motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line 3-3 shown in FIG.
  • FIG. 4A is a main part explanatory view showing a state when the commutator motor in the first embodiment is stopped.
  • FIG. 4B is a main part explanatory view showing a state when the commutator motor in the first embodiment is operating.
  • FIG. 5A is a main part explanatory view showing a state of a brush used in the commutator motor in the first embodiment.
  • FIG. 5B is a main part explanatory view showing the state of another brush used in the commutator motor in the first embodiment.
  • FIG. 5C is an explanatory diagram of relevant parts showing a state of still another brush used in the commutator motor according to the first embodiment.
  • the commutator motor 11 includes a commutator 19, a pair of brush holders 21, a pair of brushes 22, and a pair of brush springs 23.
  • the commutator 19 is fixed to the armature shaft 15.
  • the pair of brush holders 21 include an opening 21 a at a position facing the commutator 19.
  • the pair of brush holders 21 extends along the radial direction of the armature shaft 15.
  • the pair of brushes 22 are accommodated inside the pair of brush holders 21 so as to be movable along the radial direction.
  • the pair of brushes 22 are in contact with the commutator 19 by sliding on the sliding contact surface 22c.
  • the pair of brush springs 23 are housed inside the pair of brush holders 21, respectively.
  • the pair of brush springs 23 press each of the pair of brushes 22 against the commutator 19.
  • Each of the pair of brushes 22 includes a pair of side surfaces 22d, a spring pressing surface 22e, and a pair of edge portions 22a.
  • the pair of side surfaces 22d extend in the radial direction.
  • the spring pressing surface 22e is located on the opposite side of the sliding contact surface 22c and contacts the brush spring 23.
  • a pair of edge part 22a is a location where each of a pair of side surface 22d and the spring press surface 22e contact
  • one of the pair of edge portions 22a located on the opposite side to the direction in which the commutator 19 rotates is a curved surface extending along the axial direction of the armature shaft.
  • the commutator motor 11 is used as a drive source for an ABS cooling device or the like mounted on a vehicle such as an automobile.
  • the yoke 12 of the commutator motor 11 is formed of a steel plate in a bottomed cylindrical shape.
  • a base 20 is attached to the open end 12 a of the yoke 12.
  • a magnet 13 that is a pair of permanent magnets is fixed to the inner peripheral surface of the yoke 12. The pair of magnets 13 generate a magnetic field inside the yoke 12.
  • the armature 14 is housed inside the yoke 12.
  • An armature is also called an armature.
  • the armature 14 is rotatable by supporting one end of the armature shaft 15 by the bearing 16.
  • the bearing 16 is fixed to the bottom of the yoke 12.
  • the armature core 17 is fixed to the armature shaft 15.
  • the armature core is also called the armature core.
  • a plurality of slots 17 a are formed in the armature core 17 along the circumferential direction of the armature shaft 15.
  • An armature coil 18 is wound around the armature core 17 through each slot 17a.
  • the armature coil is also called an armature winding.
  • a commutator 19 is fixed to the armature shaft 15 adjacent to the armature core 17 in the direction of the axis 15a.
  • the commutator is also called a commutator.
  • the commutator 19 has a plurality of segment pieces 19a.
  • the plurality of segment pieces 19 a are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the armature shaft 15.
  • Each segment piece 19a is insulated from each other.
  • Each segment piece 19a is electrically connected to a coil end included in the corresponding armature coil 18.
  • a base 20 including a cylindrical portion is attached to the open end 12a included in the yoke 12.
  • the base 20 is molded from resin and has a pair of brush holders 21.
  • the brush 22 is inserted into each of the pair of brush holders 21.
  • the brush 22 is formed of a conductor such as carbon or graphite.
  • the brush 22 is accommodated so as to be movable in the brush holder 21.
  • a brush spring 23 is also accommodated in the brush holder 21. The brush 22 is urged by the brush spring 23 and elastically contacts the outer peripheral surface of the commutator 19.
  • a pair of power supply terminals 24 are attached to the base 20.
  • One of the power supply terminals 24 is connected to the connector 25 through the inside of the base 20.
  • the connector 25 is connected to a power source such as a battery attached to the vehicle located outside the commutator motor 11.
  • Each of the power supply terminals 24 is electrically connected to the brush 22 through the pigtail 26 on the other side.
  • the drive current supplied from a power source such as a battery flows from the brush 22 to the commutator 19 via the power supply terminal 24 and the pigtail 26 from the connector 25.
  • the drive current is switched at a predetermined timing by the brush 22 and the commutator 19 and is supplied to the armature coil 18.
  • a drive current is supplied to the armature coil 18 at a predetermined timing within the magnetic field generated from the magnet 13.
  • the armature shaft 15 rotates.
  • the brush holding unit 28 includes a brush 22 and a brush holder 21.
  • a clearance 27 is secured between the brush 22 and the brush holder 21 so that the brush 22 can move smoothly.
  • the brush holder will be described in detail. As shown in FIG. 3, the two brush holding portions 28 are symmetrical and basically have the same structure. Therefore, in the following description, the structure of one brush holding portion 28 will be described. The description of one brush holding part 28 can be applied to the other brush holding part 28.
  • the commutator motor according to the first embodiment changes from the state where the commutator motor is not operating shown in FIG. 4A to the state where the commutator motor is operating as shown in FIG. 4B.
  • the armature shaft rotates, so the commutator 19 rotates.
  • the brush 22 is tilted under the influence of friction or the like generated between the brush 22 and the commutator 19 that is in contact with the brush 22.
  • the slidable contact surface 22c included in the brush 22 moves in the direction in which the commutator 19 rotates.
  • the edge portion 22a is a curved surface that extends along the axial direction of the armature shaft.
  • the curved surface formed by the edge portion 22a has an arc shape that protrudes from the inside of the brush 22 toward the outside of the brush 22 in a cross-sectional shape including the direction in which the brush 22 moves in the brush holder 21. It is.
  • the brush 22 since the brush 22 is pressed from the brush spring 23, the brush 22 slidably contacts the commutator 19. In addition, the brush 22 is in contact with the edge portion 22 a that slides against the brush holder 21.
  • each of the pair of brushes has a curved surface on the side opposite to the direction in which the commutator rotates with respect to the sliding contact surface that slides into contact with the commutator.
  • the edge portion is a curved surface that extends parallel to the axial direction of the armature shaft.
  • the edge portion formed of a curved surface can move smoothly while in contact with the brush holder.
  • the commutator motor according to the first embodiment can suppress a decrease in the sliding performance of the brush with respect to the brush holder.
  • the edge portion is a curved surface. Therefore, the burr
  • the commutator motor according to the first embodiment can further suppress a decrease in the sliding performance of the brush.
  • the brush is worn as the commutator motor is driven. Therefore, in the commutator motor according to the first embodiment, the longer the cumulative driving time, the shorter the brush length.
  • the brush whose length is shortened is affected by the rotational operation of the commutators that are in contact with each other, and the amount of inclination increases compared to the initial state.
  • the state of the brush 22 changes from FIG. 5A to FIG. 5C. As shown in FIGS. 5A to 5C, if the period during which the commutator motor according to the first embodiment is used becomes longer, the brush 22 becomes shorter due to wear.
  • the edge portion 22 a included in the brush 22 extends from the inside of the brush 22 to the outside of the brush 22 in a cross-sectional shape including the direction in which the brush 22 travels in the brush holder 21. It is an arcuate curved surface that is convex.
  • the portion where the edge portion 22a and the brush holder 21 are in contact with each other changes in accordance with the degree of bending included in the curved surface of the edge portion 22a.
  • the brush holding part 28 uses the curved surface included in the edge part 22a, so that the pressure that the brush spring 23 presses the brush 22 according to the change of the length of the brush 22 is applied to the commutator with an appropriate force. Tell 19. Therefore, the brush 22 slides on and contacts the commutator 19.
  • edge part 22a mentioned above can be formed in the location where both the side surface 22d and the spring press surface 22e which the brush 22 contains include. Therefore, if the pair of edge portions 22a is formed at a location where both the side surfaces 22d of the brush 22 and the spring pressing surface 22e are in contact, the commutator 19 can be rotated in any direction only by manufacturing one brush 22. In addition, the above-described effects can be obtained.
  • the commutator motor according to the first embodiment of the present invention has an edge included in the brush as a curved surface. Therefore, even if the amount of inclination of the brush changes, the brush can be smoothly slid and moved with respect to the brush holder by utilizing the curve of the curved surface. Even if the amount of inclination of the brush changes, the brush continues to receive pressure from the brush spring and slidably contacts the commutator by utilizing the curved state of the curved surface.
  • the commutator motor according to the first embodiment does not cause a sudden change in the angle at which the brush contacts the brush holder due to the clearance of the brush holder. Further, the commutator motor according to the first embodiment can suppress the occurrence of problems such as the brush being caught on the brush holder due to the clearance of the brush holder. Therefore, the commutator motor according to the first embodiment can prevent the sliding performance of the brush with respect to the brush holder from deteriorating.
  • the commutator motor according to the first embodiment can prevent the sliding performance of the brush with respect to the brush holder from being lowered only by changing the shape of the brush.
  • the brush mold used when manufacturing the brush may be changed.
  • the commutator motor according to the first embodiment does not generate man-hours added to the process of assembling the commutator motor. Therefore, the commutator motor according to the first embodiment can be realized without increasing the manufacturing cost.
  • FIG. 6A is a main part explanatory view for explaining a brush holding part used in the commutator motor in the second embodiment.
  • FIG. 6B is a main part explanatory view for explaining another brush holding part used in the commutator motor according to the second embodiment.
  • one of the pair of edge portions 22a includes a concave portion 22b that partially cuts a curved surface.
  • one of the pair of edge portions 22a includes a groove portion 22f that divides the curved surface.
  • a plurality of recesses 22b or grooves 22f may be formed.
  • the edge portion 22 a located on the opposite side to the direction in which the commutator 19 rotates is a curved surface with respect to the sliding contact surface 22 c that slides into contact with the commutator 19.
  • the concave portion 22b is formed on the curved surface formed by the edge portion 22a.
  • the groove part 22f is formed in the curved surface which the edge part 22a comprises.
  • This configuration can provide the following specific operational effects in addition to the operational effects of the first embodiment described above.
  • the commutator motor according to the second embodiment can suppress a decrease in the sliding performance of the brush with respect to the brush holder. That is, according to the second embodiment, a commutator motor having high reliability can be provided.
  • the above description has been given by exemplifying a commutator motor used as a drive source for an ABS device or the like.
  • the commutator motor of the present invention is not limited to this specific example, and can be applied to other commutator motors such as a drive source for a clutch cooling device as long as the brush is held by a brush holder.

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Abstract

本発明の整流子モータは、コンミュテータ(19)と、一対のブラシホルダと、一対のブラシ(22)と、一対のブラシバネ(23)と、を備える。一対のブラシ(22)は、コンミュテータ(19)とは摺接面(22c)で摺り合って接する。一対のブラシ(22)はそれぞれ、一対の側面(22d)と、バネ押圧面(22e)と、一対のエッジ部(22a)と、を含む。バネ押圧面(22e)は、摺接面(22c)の反対側に位置して、ブラシバネ(23)と接する。一対のエッジ部(22a)は、一対の側面(22d)のそれぞれとバネ押圧面(22e)とが接する箇所である。コンミュテータ(19)が回転する方向とは反対側に位置する、一対のエッジ部(22a)の一方は、アーマチュア軸の軸心方向に沿って延伸する曲面である。

Description

整流子モータ
 本発明は、コンミュテータと摺り合って接するブラシを備えた整流子モータに関する。
 自動車等の車両に設けられる、ABS装置(Anti-lock Brake System)やクラッチ冷却装置等に代表される電装品の駆動源として、ブラシを備えた整流子モータが多く用いられている。
 従来、整流子モータは、アーマチュア軸に固定されるコンミュテータと、コンミュテータに摺り合って接する、一対のブラシと、を備えている。整流子モータには、一対のブラシとコンミュテータとが用いられて、アーマチュアコイルに駆動電流が供給される。アーマチュアコイルに供給される駆動電流は、一対のブラシとコンミュテータとにより、切り替えられる。なお、コンミュテータは、整流子ともいう。
 一対のブラシは、ベースが有する、一対のブラシホルダに保持される。それぞれのブラシホルダの内部において、それぞれのブラシは、コンミュテータに対して、移動可能に保持される。それぞれのブラシは、ブラシバネによって、コンミュテータに対して弾性的に押圧される。整流子モータを正常に動作させるために、ブラシをコンミュテータに摺り合わせて接することは、非常に重要である。
 しかしながら、さまざまな要因により、正常に、ブラシがコンミュテータに摺り合わされないことがある。よって、この対応として、さまざまな対策がなされていた。
 その一例として、図7Aから図7Cに示す、特許文献1に記載された整流子モータがある。
 図7Aは、従来の整流子モータの要部断面図である。図7Bは、従来の整流子モータに用いられるブラシホルダの断面図である。図7Cは、従来の整流子モータに用いられるブラシの斜視図である。
 図7Aに示すように、整流子モータ101は、アーマチュア軸102に固定されたコンミュテータ103を有する。コンミュテータ103には、一対のブラシホルダ104内に保持された、一対のブラシ105が摺り合わされて接する。一対のブラシ105は、一対のブラシホルダ104内にそれぞれ収納された、ブラシバネ106により、コンミュテータ103に押し当てられる。
 図7B、図7Cに示すように、特許文献1に記載された整流子モータに用いられるブラシ105は、ブラシホルダ104内でブラシ105が移動する方向とは直交する断面形状において、角部105aが削り落とされる。つまり、ブラシ105は、ブラシ105が移動する方向に沿って、角部105aに面取加工が施される。
 特許文献1に記載された整流子モータは、ブラシとブラシホルダとが接する面積を小さくすることで、ブラシの摺動性能が低下することを防止していた。
 他の例として、図8Aから図8Bに示す、特許文献2に記載されたブラシホルダがある。
 図8Aは、従来のブラシホルダの要部斜視図である。図8Bは、従来のブラシホルダの要部分解図である。
 図8Aに示すように、ブラシホルダ204は、樹脂を材料とする。ブラシ205は、ブラシホルダ204の内部に保持される。
 図8Bに示すように、ブラシホルダ204は、両側に位置する長辺方向に延伸した側壁207に、切欠部208が形成される。切欠部208は、ブラシ205が移動する方向に沿って口が開くよう、切り欠きが施されている。
 特許文献2に記載されたブラシホルダは、以下の作用効果を奏する。すなわち、特許文献2に記載されたブラシホルダは、切欠部を形成することで、ブラシが移動することで生じていた、ブラシホルダの熱変形を抑制する。特許文献2に記載されたブラシホルダは、熱変形を抑制することで、ブラシホルダに対するブラシの摺動性能の低下を防止していた。
実開昭61-72067号公報 特開平10-84659号公報
 本発明が対象とする整流子モータは、コンミュテータと、一対のブラシホルダと、一対のブラシと、一対のブラシバネと、を備える。
 コンミュテータは、アーマチュア軸に固定される。
 一対のブラシホルダは、コンミュテータと対向する位置に開口部を含む。一対のブラシホルダは、アーマチュア軸の半径方向に沿って延伸する。
 一対のブラシは、一対のブラシホルダのそれぞれの内部に、半径方向に沿って移動可能に収納される。一対のブラシは、コンミュテータとは摺接面で摺り合って接する。
 一対のブラシバネは、一対のブラシホルダのそれぞれの内部に収納される。一対のブラシバネは、一対のブラシのそれぞれをコンミュテータに押圧する。
 一対のブラシはそれぞれ、一対の側面と、バネ押圧面と、一対のエッジ部と、を含む。
 一対の側面は、半径方向に延伸する。バネ押圧面は、摺接面の反対側に位置して、ブラシバネと接する。一対のエッジ部は、一対の側面のそれぞれとバネ押圧面とが接する箇所である。
 コンミュテータが回転する方向とは反対側に位置する、一対のエッジ部の一方は、アーマチュア軸の軸心方向に沿って延伸する曲面である。
図1は、本発明の実施の形態1における整流子モータの斜視外観図である。 図2は、図1中に示す2-2断面図である。 図3は、図1中に示す3-3断面図である。 図4Aは、本実施の形態1における整流子モータが停止しているときの状態を示す要部説明図である。 図4Bは、本実施の形態1における整流子モータが動作しているときの状態を示す要部説明図である。 図5Aは、本実施の形態1における整流子モータに用いられるブラシの状態を示す要部説明図である。 図5Bは、本実施の形態1における整流子モータに用いられる他のブラシの状態を示す要部説明図である。 図5Cは、本実施の形態1における整流子モータに用いられる、さらに他のブラシの状態を示す要部説明図である。 図6Aは、本実施の形態2における整流子モータに用いられるブラシ保持部を説明する要部説明図である。 図6Bは、本実施の形態2における整流子モータに用いられる他のブラシ保持部を説明する要部説明図である。 図7Aは、従来の整流子モータの要部断面図である。 図7Bは、従来の整流子モータに用いられるブラシホルダの断面図である。 図7Cは、従来の整流子モータに用いられるブラシの斜視図である。 図8Aは、従来のブラシホルダの要部斜視図である。 図8Bは、従来のブラシホルダの要部分解図である。
 本発明の実施の形態における整流子モータは、後述する構成により、ブラシホルダに収納されたブラシが、コンミュテータが回転する方向に傾いたとしても、ブラシホルダに対するブラシの摺動性能が低下することを抑制できる。
 つまり、従来の整流子モータには、つぎの改善すべき点があった。すなわち、整流子モータが回転するとき、一対のブラシは、それぞれブラシバネに押圧されて、コンミュテータと摺り合って接する。ブラシホルダ内において、ブラシとブラシホルダとの間には隙間が存在する。この隙間をクリアランスという。
 ブラシとコンミュテータとの間には、摩擦により、コンミュテータが回転する方向に摺接面が追従しようとする力が働く。また、ブラシには、コンミュテータが位置する方向に向けて、ブラシバネから弾性力が加えられる。これらの力が合成された結果、ブラシは、クリアランスの範囲内で、ブラシホルダに対して傾斜する。
 特に、ブラシとブラシバネとが接する面において、コンミュテータが回転する方向とは反対側に位置する辺は、ブラシホルダと摺り合わされる。あるいは、コンミュテータが回転する方向とは反対側に位置する辺は、ブラシホルダの側壁に食い込むような状態となる。
 よって、従来の整流子モータは、ブラシホルダに対するブラシの摺動性能が低下することがあった。従って、従来の整流子モータは、本来予定していたブラシの寿命よりも、早く寿命を迎えることがあった。
 そこで、後述する本発明の実施の形態における整流子モータは、上記改善すべき点を解決するものである。すなわち、本実施の形態における整流子モータは、クリアランスの範囲内で、ブラシがブラシホルダに対して傾斜した状態でも、ブラシホルダに対するブラシの摺動性能が低下することを抑制する。よって、本発明の実施の形態を用いれば、信頼性が高い、整流子モータを提供できる。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1における整流子モータの斜視外観図である。図2は、図1中に示す2-2断面図である。図3は、図1中に示す3-3断面図である。図4Aは、本実施の形態1における整流子モータが停止しているときの状態を示す要部説明図である。図4Bは、本実施の形態1における整流子モータが動作しているときの状態を示す要部説明図である。図5Aは、本実施の形態1における整流子モータに用いられるブラシの状態を示す要部説明図である。図5Bは、本実施の形態1における整流子モータに用いられる他のブラシの状態を示す要部説明図である。図5Cは、本実施の形態1における整流子モータに用いられる、さらに他のブラシの状態を示す要部説明図である。
 図1から図4Aに示すように、本発明の実施の形態1における整流子モータ11は、コンミュテータ19と、一対のブラシホルダ21と、一対のブラシ22と、一対のブラシバネ23と、を備える。
 コンミュテータ19は、アーマチュア軸15に固定される。
 一対のブラシホルダ21は、コンミュテータ19と対向する位置に開口部21aを含む。一対のブラシホルダ21は、アーマチュア軸15の半径方向に沿って延伸する。
 一対のブラシ22は、一対のブラシホルダ21のそれぞれの内部に、半径方向に沿って移動可能に収納される。一対のブラシ22は、コンミュテータ19とは摺接面22cで摺り合って接する。
 一対のブラシバネ23は、一対のブラシホルダ21のそれぞれの内部に収納される。一対のブラシバネ23は、一対のブラシ22のそれぞれをコンミュテータ19に押圧する。
 一対のブラシ22はそれぞれ、一対の側面22dと、バネ押圧面22eと、一対のエッジ部22aと、を含む。
 一対の側面22dは、半径方向に延伸する。バネ押圧面22eは、摺接面22cの反対側に位置して、ブラシバネ23と接する。一対のエッジ部22aは、一対の側面22dのそれぞれとバネ押圧面22eとが接する箇所である。
 図4Bに示すように、コンミュテータ19が回転する方向とは反対側に位置する、一対のエッジ部22aの一方は、アーマチュア軸の軸心方向に沿って延伸する曲面である。
 図面を用いて、さらに詳細に説明する。
 図1、図2に示すように、整流子モータ11は、自動車等の車両に搭載されるABS冷却装置等の駆動源として用いられる。
 図2に示すように、整流子モータ11のヨーク12は、鋼板により有底筒状に形成される。ヨーク12の開口端12aには、ベース20が取り付けられる。ヨーク12の内周面には、一対の永久磁石であるマグネット13が固定される。一対のマグネット13は、ヨーク12の内部に磁界を発生させる。
 ヨーク12の内部には、アーマチュア14が収納される。アーマチュアは、電機子ともいう。アーマチュア14は、アーマチュア軸15の一端が軸受16に支持されることで、回転自在となる。軸受16は、ヨーク12の底部に固定される。
 アーマチュアコア17は、アーマチュア軸15に固定される。アーマチュアコアは、電機子鉄心ともいう。アーマチュアコア17には、アーマチュア軸15の周方向に沿って、複数のスロット17aが形成される。アーマチュアコア17には、それぞれのスロット17aを通って、それぞれアーマチュアコイル18が巻き回される。アーマチュアコイルは、電機子巻線ともいう。
 軸心15a方向において、アーマチュア軸15には、アーマチュアコア17と隣接して、コンミュテータ19が固定される。コンミュテータは、整流子ともいう。コンミュテータ19は、複数のセグメント片19aを有する。複数のセグメント片19aは、アーマチュア軸15の周方向に沿って、等間隔で並べられる。それぞれのセグメント片19aは、互いに絶縁されている。それぞれのセグメント片19aは、それぞれに対応するアーマチュアコイル18に含まれるコイル端と、電気的に接続される。
 ヨーク12に含まれる開口端12aには、円筒部分を含むベース20が取り付けられる。ベース20は、樹脂で成型されており、一対のブラシホルダ21を有する。
 一対のブラシホルダ21には、それぞれ、ブラシ22が挿入される。ブラシ22は、炭素や黒鉛等の導体により形成される。ブラシ22は、ブラシホルダ21内を移動可能に収納される。ブラシホルダ21内には、ブラシバネ23も収納される。ブラシ22は、ブラシバネ23により付勢されて、コンミュテータ19の外周面に対して、弾性的に接触する。
 図3に示すように、ベース20には、一対の給電端子24が取り付けられる。それぞれの給電端子24は、一方がベース20の内部を通って、コネクタ25と接続される。コネクタ25は、整流子モータ11の外部に位置する、車両に取り付けられたバッテリ等の電源と接続される。
 それぞれの給電端子24は、他方がピグテール26を介して、ブラシ22と電気的に接続される。
 本構成とすれば、バッテリ等の電源から供給された駆動電流は、コネクタ25から給電端子24、ピグテール26を介して、ブラシ22からコンミュテータ19へと流される。駆動電流は、ブラシ22とコンミュテータ19とにより、所定のタイミングで切り替えられて、アーマチュアコイル18に供給される。
 図2に示すように、マグネット13から生じる磁界内で、所定のタイミングでアーマチュアコイル18に駆動電流が供給される。この結果、アーマチュア14には、電磁力が発生するため、アーマチュア軸15は回転する。
 図4Aに示すように、ブラシ保持部28は、ブラシ22とブラシホルダ21とを有する。ブラシ22とブラシホルダ21との間には、ブラシ22が円滑に移動できるように、クリアランス27が確保される。
 さらに、ブラシ保持部について、詳細に説明する。なお、図3に示すように、2つのブラシ保持部28は、左右対称で、基本的に同一の構造である。よって、以下の説明では、一方のブラシ保持部28の構造について解説を行う。一方のブラシ保持部28の説明は、他方のブラシ保持部28に援用できる。
 本実施の形態1における整流子モータは、図4Aに示す、整流子モータが動作していない状態から、図4Bに示す、整流子モータが動作している状態へ変化する。
 整流子モータが動作すれば、アーマチュア軸が回転するため、コンミュテータ19が回転する。このとき、クリアランス27が存在するため、ブラシ22は、ブラシ22と摺り合って接するコンミュテータ19との間で生じる摩擦等の影響を受けて傾く。具体的には、ブラシ22に含まれる摺接面22cは、コンミュテータ19が回転する方向に移動する。
 このとき、ブラシ22には、ブラシバネ23からコンミュテータ19が位置する方向に向けて、弾性力が加えられている。よって、摺接面22cの反対側に位置するバネ押圧面22eは、コンミュテータ19が回転する方向とは反対側に傾く。この結果、図4Bに示すように、バネ押圧面22eにおいて、コンミュテータ19が回転する方向とは反対側に位置するエッジ部22aは、ブラシホルダ21と接触する。
 エッジ部22aは、アーマチュア軸の軸心方向に沿って延伸する曲面である。本実施の形態1では、エッジ部22aが成す曲面は、ブラシ22がブラシホルダ21内を移動する方向を含む断面形状において、ブラシ22の内部からブラシ22の外部に向けて凸となる、円弧状である。
 このとき、ブラシ22は、ブラシバネ23から押圧されるため、コンミュテータ19に摺り合って接する。また、ブラシ22は、エッジ部22aがブラシホルダ21とも摺り合って接する。
 本発明の実施の形態1によれば、一対のブラシのそれぞれが、コンミュテータと摺り合って接する摺接面に対して、コンミュテータが回転する方向とは反対側に位置するエッジ部が曲面である。エッジ部は、アーマチュア軸の軸心方向に対して、平行に延伸する曲面である。
 本構成とすれば、一定の期間、整流子モータが動作した後であって、ブラシが磨耗した状態であっても、曲面で形成されたエッジ部がブラシホルダと接しながら、円滑に移動できる。特に、長い時間が経過して、ブラシホルダに対するブラシの傾き量に変化が生じても、エッジ部が成す曲面はブラシホルダと摺り合って接する点を、適宜、変化させることができる。よって、本実施の形態1における整流子モータは、ブラシホルダに対するブラシの摺動性能が低下することを抑制できる。
 しかも、エッジ部は、曲面である。よって、従来のブラシで生じていた、ブラシのエッジ部にバリが生じない。従って、従来、エッジ部のバリが要因で生じていた、エッジ部のブラシホルダに対する引っ掛かりを未然に防止できる。
 さらに、エッジ部のバリが要因で生じていた、エッジ部のブラシホルダに対する食い込みを防止できる。よって、本実施の形態1における整流子モータは、さらに、ブラシの摺動性能が低下することを抑制できる。
 上述した本実施の形態1における整流子モータは、整流子モータが駆動することに伴い、ブラシが磨耗する。よって、本実施の形態1における整流子モータは、累計の駆動時間が長いほど、ブラシの長さは短くなる。長さが短くなったブラシは、摺り合って接しているコンミュテータの回転動作の影響を受けて、傾く量が初期状態に比べて増加する。
 以下、本実施の形態1における整流子モータについて、時間と共に変化するブラシの磨耗状態を説明する。
 図5Aから図5Cに向かって、ブラシ22の状態は変化する。図5Aから図5Cに示すように、本実施の形態1における整流子モータを使用する期間が長くなれば、ブラシ22は、磨耗により、ブラシ22の長さが短くなる。
 このとき、図5Aから図5Cに示すように、ブラシ22に含まれるエッジ部22aは、ブラシ22がブラシホルダ21内を進行する方向を含む断面形状において、ブラシ22の内側からブラシ22の外側に向けて凸となる、円弧状の曲面である。
 本構成とすれば、ブラシ22が短くなるに従い、エッジ部22aとブラシホルダ21とが接する部分は、エッジ部22aの曲面が含む曲がり具合に合せて変化する。
 換言すれば、ブラシ保持部28は、エッジ部22aが含む曲面を利用することで、ブラシ22の長さが変化することに応じて、ブラシバネ23がブラシ22を押す押圧を、適切な力でコンミュテータ19に伝える。よって、ブラシ22は、コンミュテータ19に摺り合って接する。
 なお、上述したエッジ部22aは、ブラシ22が含む、両方の側面22dとバネ押圧面22eとが接する箇所に形成できる。よって、一対のエッジ部22aを、ブラシ22の両方の側面22dとバネ押圧面22eとが接する箇所に形成すれば、1つのブラシ22を製造するだけで、コンミュテータ19がいずれの方向に回転しても上述した作用効果を得ることができる。
 本構成とすれば、本実施の形態1における整流子モータを製造する際、ブラシの管理工数を抑制できる。
 以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態1における整流子モータは、ブラシに含まれるエッジを曲面とする。よって、ブラシの傾く量が変化しても、曲面が有する曲線の曲がり具合を利用して、ブラシホルダに対してブラシを円滑に滑らせて移動することができる。また、ブラシの傾く量が変化しても、曲面の曲がり具合を利用して、ブラシは、引続き、ブラシバネからの押圧を受けて、コンミュテータに摺り合って接する。
 換言すれば、本実施の形態1における整流子モータは、ブラシ保持部が有するクリアランスが要因となって、ブラシホルダに対してブラシが接する角度に急な変化が生じることはない。また、本実施の形態1における整流子モータは、ブラシ保持部が有するクリアランスが要因となって、ブラシホルダにブラシが引っ掛かるなどの不具合の発生を抑制できる。よって、本実施の形態1における整流子モータは、ブラシホルダに対するブラシの摺動性能が低下することを防止できる。
 なお、本実施の形態1における整流子モータに対して、特許文献1に開示された内容を施してもよい。すなわち、ブラシがブラシホルダ内を移動する方向に沿って、ブラシの角部を切り落とせば、エッジ部とブラシホルダとが接する面積をより小さくすることができる。
 また、本実施の形態1における整流子モータは、ブラシの形状を変更するだけで、ブラシホルダに対するブラシの摺動性能が低下することを防止できる。ブラシの形状変更は、ブラシを製造する際に用いる、ブラシ金型を変更すればよい。
 よって、本実施の形態1における整流子モータは、整流子モータを組み立てる工程に追加される工数が発生しない。従って、本実施の形態1における整流子モータは、製造コストを上げることなく実現できる。
 (実施の形態2)
 図6Aは、本実施の形態2における整流子モータに用いられるブラシ保持部を説明する要部説明図である。図6Bは、本実施の形態2における整流子モータに用いられる他のブラシ保持部を説明する要部説明図である。
 なお、本実施の形態1における整流子モータと同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。
 図6Aに示すように、本発明の実施の形態2における整流子モータにおいて、一対のエッジ部22aの一方は、曲面を部分的に切り欠く凹部22bを含む。あるいは、本発明の実施の形態2における整流子モータにおいて、一対のエッジ部22aの一方は、曲面を分断する溝部22fを含む。
 図6Bに示すように、本実施の形態2における整流子モータにおいて、凹部22b、または、溝部22fは、複数形成してもよい。
 すなわち、一対のブラシ22のそれぞれは、コンミュテータ19と摺り合って接する摺接面22cに対して、コンミュテータ19が回転する方向とは反対側に位置するエッジ部22aが曲面となる。特に、本実施の形態2では、エッジ部22aが成す曲面に、凹部22bが形成される。あるいは、本実施の形態2では、エッジ部22aが成す曲面に、溝部22fが形成される。
 本構成とすれば、上述した実施の形態1の作用効果に加え、つぎの特有の作用効果を得ることができる。
 すなわち、整流子モータが動作することで、ブラシが、ブラシホルダと接するように傾いた場合、ブラシとブラシホルダとの接触面積を小さくすることができる。よって、本実施の形態2における整流子モータは、ブラシホルダに対するブラシの摺動性能が低下することを抑制できる。つまり、本実施の形態2によれば、高い信頼性を備えた、整流子モータを提供できる。
 上記説明は、ABS装置等の駆動源として用いられる整流子モータを例示して行った。本発明の整流子モータは、本具体例に限ることなく、ブラシがブラシホルダで保持される構成であれば、クラッチ冷却装置の駆動源等、他の整流子モータにも適用できる。
 11,101 整流子モータ
 12 ヨーク
 12a 開口端
 13 マグネット
 14 アーマチュア
 15,102 アーマチュア軸
 15a 軸心
 16 軸受
 17 アーマチュアコア
 17a スロット
 18 アーマチュアコイル
 19,103 コンミュテータ
 19a セグメント片
 20 ベース
 21,104,204 ブラシホルダ
 21a 開口部
 22,105,205 ブラシ
 22a エッジ部
 22b 凹部
 22c 摺接面
 22d 側面
 22e バネ押圧面
 22f 溝部
 23,106 ブラシバネ
 24 給電端子
 25 コネクタ
 26 ピグテール
 27 クリアランス
 28 ブラシ保持部
 105a 角部
 207 側壁
 208 切欠部

Claims (3)

  1.    アーマチュア軸に固定されるコンミュテータと、
       前記コンミュテータと対向する位置に開口部を含み、前記アーマチュア軸の半径方向に沿って延伸する、一対のブラシホルダと、
       前記一対のブラシホルダのそれぞれの内部に、前記半径方向に沿って移動可能に収納されるとともに、前記コンミュテータとは摺接面で摺り合って接する、一対のブラシと、
       前記一対のブラシホルダのそれぞれの内部に収納されて、前記一対のブラシのそれぞれを前記コンミュテータに押圧する、一対のブラシバネと、
    を備え、
    前記一対のブラシはそれぞれ、
       前記半径方向に延伸する、一対の側面と、
       前記摺接面の反対側に位置して、前記一対のブラシバネのそれぞれと接するバネ押圧面と、
       前記一対の側面のそれぞれと前記バネ押圧面とが接する、一対のエッジ部と、を含み、前記コンミュテータが回転する方向とは反対側に位置する、前記一対のエッジ部の一方が、前記アーマチュア軸の軸心方向に沿って延伸する曲面である、整流子モータ。
  2. 前記一対のエッジ部の一方は、前記曲面を部分的に切り欠く凹部を含む、請求項1に記載の整流子モータ。
  3. 前記一対のエッジ部の一方は、前記曲面を分断する溝部を含む、請求項1に記載の整流子モータ。
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