WO2017179509A1 - ブラシ装置および電動モータ - Google Patents
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K13/00—Structural 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 brush device and an electric motor. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-081199 filed in Japan on April 14, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the brush motor includes, for example, a bottomed cylindrical yoke, an armature rotatably supported in the yoke, and a brush device for supplying power to the armature.
- a plurality of magnets are arranged on the inner peripheral surface of the yoke so that the magnetic poles are arranged in the circumferential direction.
- the armature includes a rotating shaft, an armature core that is externally fixed to the rotating shaft and wound with a coil, and a commutator that is externally fixed to the rotating shaft so as to be adjacent to the armature core.
- a plurality of segments are arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface of a cylindrical commutator body made of an insulator. And the terminal part of the coil wound by the armature core is electrically connected to each segment.
- the brush device includes a plurality of brushes that are in sliding contact with the commutator, a brush holder that holds these brushes so that they can be moved in and out, and a brush spring that biases the brushes toward the commutator.
- Each brush is electrically connected to an external power source via a pigtail.
- the brush configured in this manner is in sliding contact with each segment, power is supplied to each coil via the brush and the segment.
- a magnetic field is formed in the coil.
- the armature rotates due to the magnetic attractive force and repulsive force generated between this magnetic field and the yoke magnet.
- so-called rectification is performed in which the segments in sliding contact with the brush are sequentially changed and the direction of the current flowing through each coil is switched. As a result, the armature rotates continuously.
- Patent Document 1 discloses a technique in which the shape of the brush is a rhombus and the brush holding surface of the brush holder is formed in a valley shape. According to this, since there is no clearance in the circumferential direction (rotation direction of the commutator) between the brush and the brush holder, noise caused by the brush can be reduced correspondingly.
- connection portion with the pigtail of the brush becomes a corner (ridgeline portion) for convenience of layout. For this reason, there is a problem that it is difficult to ensure the connection strength between the brush and the pigtail, and the connection work of the pigtail to the brush becomes troublesome.
- the corner (ridge line portion) of the brush is finally separated from the arbitrary segment. That is, the contact area of the brush with the segment when the brush is separated from an arbitrary segment is small. For this reason, there exists a subject that a current density will increase and spark discharge will become large.
- the present invention provides a brush device and an electric motor that can secure the connection strength between the brush and the pigtail, facilitate the operation of connecting the pigtail to the brush, and reduce the spark discharge of the brush.
- the brush device is in sliding contact with the commutator to which the coil is connected, and a brush for supplying power to the coil via the commutator, and a brush holder for holding the brush.
- the brush is integrated with a main body portion to which a pigtail electrically connected to an external power source is connected and a sliding contact portion to be in sliding contact with the commutator, and the main body portion has a rectangular parallelepiped shape.
- the pigtail is connected to a flat surface formed on the commutator, and the sliding contact portion is connected to the commutator on the downstream side in the rotational direction of the commutator with respect to the sliding contact area with the commutator on the upstream side in the rotational direction of the commutator.
- the sliding contact area is formed to be large.
- the pigtail can be connected to the flat surface of the brush, so that the connection strength between the brush and the pigtail can be ensured and the connection of the pigtail to the brush can be facilitated. Further, the contact area of the brush with the segment when the brush starts to contact any segment of the commutator can be reduced. On the other hand, the contact area of the brush with the segment when the brush is separated from an arbitrary segment can be increased. For this reason, the resistance value of the brush at the beginning of the contact of the brush with this arbitrary segment can be increased. Furthermore, the resistance value of the brush immediately before the brush is separated from an arbitrary segment can be reduced. As a result, the current value supplied to the segment can be gradually increased without rapidly increasing. In addition, the current density of the brush immediately before the brush is separated from an arbitrary segment can be reduced. Therefore, the spark discharge of the brush can be reduced.
- the brush device according to the first aspect of the present invention is set such that the sliding contact area of the sliding contact portion with the commutator on the downstream side in the rotation direction is maximized. ing.
- This configuration makes it possible to minimize the brush resistance immediately before the brush is separated from an arbitrary segment. For this reason, the spark discharge of a brush can be reduced reliably.
- the sliding contact area of the sliding contact portion is from the upstream side in the rotational direction to the downstream in the rotational direction. It is set to gradually increase toward the side.
- This configuration makes it possible to stabilize the rate of increase in the current value supplied to the segment. For this reason, motor performance can be stabilized.
- the commutator is rotated in both one direction and the other direction.
- the sliding contact portion is formed so that the sliding contact area with the commutator increases from the both ends in the rotational direction of the commutator toward the center.
- the sliding contact surface of the sliding contact portion with the commutator has apexes at both ends in the rotational direction and at the center. It has a triangular shape, and the bottom surface of the sliding contact portion is disposed on the same plane as the flat surface to which the pigtail of the main body portion is connected.
- This configuration can facilitate the manufacture of the brush and reduce the manufacturing cost of the brush.
- the slidable contact surface of the slidable contact portion with the commutator is from the both ends in the rotational direction to the center. It is formed to be recessed as it goes to.
- the brush can be easily tilted toward the downstream side in the rotation direction. Therefore, the corner of the brush is caught on the commutator and the rotation of the commutator is not hindered, and the contact between the commutator and the brush can be made smooth.
- the inner surface of the brush holder has the sliding contact portion on the inner surface.
- a groove portion is formed at a position corresponding to the outermost side in the rotation direction.
- This configuration makes it possible to adjust the tilt angle of the brush with respect to the brush holder according to the depth of the groove. That is, if the depth of the groove is set deep, the tilt angle of the brush with respect to the brush holder can be increased, and if the depth of the groove is set shallow, the tilt angle of the brush with respect to the brush holder can be decreased. For this reason, it becomes possible to set the inclination angle of the brush with respect to the brush holder to a desired angle.
- an electric motor surrounds the periphery of the brush device, the armature core around which the coil connected to the commutator is wound, and the armature core. And a yoke provided with a magnetic pole on the inner peripheral surface.
- the pigtail can be connected to the flat surface of the brush, the connection strength between the brush and the pigtail can be ensured and the connection work of the pigtail to the brush can be facilitated. Further, the contact area of the brush with the segment when the brush starts to contact any segment of the commutator can be reduced. On the other hand, the contact area of the brush with the segment when the brush is separated from an arbitrary segment can be increased. For this reason, the resistance value of the brush at the beginning of the contact of the brush with this arbitrary segment can be increased. Furthermore, the resistance value of the brush immediately before the brush is separated from an arbitrary segment can be reduced. As a result, the current value supplied to the segment can be gradually increased without rapidly increasing. In addition, the current density of the brush immediately before the brush is separated from an arbitrary segment can be reduced. Therefore, the spark discharge of the brush can be reduced.
- FIG. 5A It is a fragmentary sectional view of the motor apparatus with a reduction gear in the embodiment of the present invention.
- FIG. 5A It is a fragmentary sectional view of the motor apparatus with a reduction gear in the embodiment of the present invention.
- FIG. 5A It is a fragmentary sectional view of the motor apparatus with a reduction gear in the embodiment of the present invention.
- FIG. 5A It is a fragmentary sectional view of the motor apparatus with a reduction gear in the embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a motor device 1 with a reduction gear provided with an electric motor 40 according to the present invention.
- the motor device 1 with a reduction gear is used, for example, for raising and lowering a vehicle seat.
- the motor apparatus 1 with a reduction gear is used, for example, to slide and move a vehicle seat in the front-rear direction.
- the motor device 1 with a reduction gear is used, for example, to open and close a vehicle window.
- the motor device 1 with a speed reducer is mainly connected to the electric motor 40 disposed on one side (left side in FIG. 1) and the other side (right side in FIG. 1) of the motor device 1 with speed reducer.
- the reduced speed reduction mechanism 30 and the gear case 10 that houses the speed reduction mechanism 30 are provided.
- the electric motor 40 is a so-called brushed motor, and has a bottomed cylindrical yoke 41, an armature 43 rotatably supported in the yoke 41, and a power supply to the armature 43 housed in the yoke 41.
- the brush device 90 is provided.
- the rotational axis direction of the armature 43 is simply referred to as the axial direction
- the radial direction orthogonal to the axial direction of the armature 43 is simply referred to as the radial direction
- the rotational direction of the armature 43 is referred to as the circumferential direction. explain.
- the yoke 41 is a member made of metal such as iron, and is formed by, for example, press working by deep drawing.
- the yoke 41 is attached so that the opening 41a faces the speed reduction mechanism 30 side.
- a flange portion 41 b is formed on the outer peripheral edge of the opening 41 a of the yoke 41.
- the flange portion 41 b is fastened and fixed to the gear case 10 by a bolt 85.
- a plurality of magnets 42 are arranged on the inner peripheral surface 41c of the yoke 41 so that the magnetic poles are in order in the circumferential direction and fixed by an adhesive or the like.
- a boss portion 48 that protrudes to one side is integrally formed at the bottom of the yoke 41.
- a sliding bearing 45 a for rotatably supporting one end of the motor shaft 44 is fitted inside the boss portion 48.
- a thrust plate 46 is provided at the bottom of the boss portion 48 of the yoke 41. The thrust plate 46 receives the thrust load of the motor shaft 44 through the steel ball 46a.
- the steel ball 46 a reduces the sliding resistance between the motor shaft 44 and the thrust plate 46. Further, the steel ball 46 a absorbs the misalignment of the motor shaft 44 and reliably transmits the thrust load of the motor shaft 44 to the thrust plate 46.
- the armature 43 includes a motor shaft 44 as a rotating shaft, an armature core 43a that is externally fixed to the motor shaft 44, and a commutator 47 that is externally fixed to the motor shaft 44 and disposed closer to the speed reduction mechanism 30 than the armature core 43a. And have.
- the motor shaft 44 is a rod-shaped member made of a metal such as iron.
- the end of the motor shaft 44 on the speed reduction mechanism 30 side is rotatably supported by a bearing (not shown) provided in the gear case 10.
- the armature core 43a is a member formed by laminating a plurality of magnetic materials such as electromagnetic steel plates.
- the armature core 43 a is disposed at a position facing the magnet 42.
- a coil 50 is wound around the armature core 43a from above an insulating insulator 49 attached to the armature core 43a. Each terminal portion of the coil 50 is electrically connected to each of a plurality of segments 52 described later of the commutator 47.
- the commutator 47 includes a commutator main body 51 (see FIG. 4) formed in a substantially cylindrical shape with resin, and a plurality of segments 52 arranged side by side along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the commutator main body 51. Yes.
- the plurality of segments 52 are formed long in the axial direction by a metal plate.
- the plurality of segments 52 are arranged at equal intervals in the circumferential direction with a predetermined gap therebetween, and are insulated from each other.
- a riser 54 is integrally formed at the end of each segment 52 on the armature core 43a side so as to be folded back to the outer diameter side.
- An end portion of the coil 50 is wound around the riser 54 and is electrically fixed by fusing or the like. Thereby, each segment 52 and the coil 50 are connected.
- the brush 91 which comprises the brush apparatus 90 is slidably contacted by the segment 52 comprised.
- FIG. 2 is a perspective view of the brush 91 and the brush holder 92.
- the brush device 90 includes a plurality (two in this embodiment) of brushes 91 in addition to a plurality (two in this embodiment) of brushes 91. 92 and a holder stay 93 that supports the brush holder 92.
- the holder stay 93 is formed in a substantially bottomed cylindrical shape so as to correspond to the inner peripheral shape of the opening 41 a of the yoke 41 by resin.
- the holder stay 93 is arranged with the peripheral wall 93b fitted to the inner peripheral surface of the opening 41a of the yoke 41 with the opening 93a facing the yoke 41.
- the peripheral wall 93b of the holder stay 93 surrounds the commutator 47.
- the bottom wall 93c of the holder stay 93 is formed with an opening 93d at the most central portion in the radial direction.
- the opening 93 d allows the end of the motor shaft 44 on the speed reduction mechanism 30 side to be inserted, and prevents contact between the holder stay 93 and the commutator 47.
- a brush holder 92 is provided on the bottom wall 93 c of the holder stay 93.
- the brush holder 92 is formed in a substantially rectangular tube shape from resin.
- the brush holder 92 is arranged so that the opening direction is along the radial direction of the holder stay 93 (commutator 47).
- FIG. 3 is a plan view of one of the plurality of brushes 91 as viewed from the inside in the radial direction. 4 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. Since the plurality of brushes 91 are formed in the same shape, the one brush 91 will be described below. As shown in FIGS. 2 to 4, the brush 91 is housed in the brush holder 92 so as to be slidable along the opening direction of the brush holder 92.
- the brush 91 is made of a conductive metal.
- the brush 91 includes a substantially square columnar main body portion 94 and a sliding contact portion 95 that is integrally formed on the radially inner side of the main body portion 94 (on the commutator 47 side) and whose front end surface is in sliding contact with the segment 52.
- the end of the main body portion 94 opposite to the sliding contact portion 95 is cut into an arc shape to form an arc surface 94a.
- one end of a pigtail 96 is connected to the main body portion 94 on a flat surface 94b on the axial armature core 43a side. This one end is located substantially at the center of the radius of curvature of the arcuate surface 94a in the flat surface 94b of the main body 94.
- the other end of the pigtail 96 is electrically connected to a terminal member (not shown) disposed on the brush holder 92. Further, the other end of the pigtail 96 is electrically connected to an external power source via a connector portion 70 described later provided in the gear case 10.
- the sliding contact portion 95 is formed so that a cross section along the axial direction has a substantially rhombus shape. More specifically, the slidable contact portion 95 is formed such that the area of the slidable contact surface 97 with the segment 52, which is the tip surface, gradually increases from the circumferential ends toward the circumferential center C1.
- the ridge line portions 95 a, 95 b, 95 c, and 95 d of the slidable contact portion 95 are located at the substantially center C ⁇ b> 1 in the circumferential direction of the slidable contact portion 95. Further, the ridge line portions 95 c and 95 d at both ends in the circumferential direction are located at substantially the center in the axial direction of the sliding contact portion 95.
- the sliding contact surface 97 of the sliding contact portion 95 is formed in a concave shape in an arc shape so that the concave depth gradually increases from both circumferential ends toward the circumferential center C1. ing. Further, the arc of the sliding contact surface 97 is located substantially concentrically with the commutator main body 51.
- the brush 91 is elastically pressed against the arc surface 94 a by a torsion spring (brush spring) 98 and is urged toward the commutator 47.
- the torsion spring 98 is supported by a support pin 99 erected in the vicinity of the brush holder 92 on the bottom wall 93 c of the holder stay 93.
- a notch 92 a that allows the brush 91 to be biased by the torsion spring 98 is formed at a position corresponding to the torsion spring 98 so as to be elongated in the radial direction. Further, the brush holder 92 is formed with a notch 92b through which the pigtail 96 can be inserted so as to be longer in the radial direction. The cutout portion 92b allows the brush 91 to slide within the brush holder 92.
- groove portions 92 d are formed along the opening direction of the brush holder 92 at positions corresponding to the ridge line portions 95 c and 95 d at both ends in the circumferential direction of the sliding contact portion 95 of the brush 91. Yes. These groove portions 92d have a role of suppressing deformation of the brush holder 92 due to sink marks when the brush holder 92 is resin-molded. Further, the groove portion 92 d has a role of adjusting (regulating) the tilt angle of the brush 91 with respect to the brush holder 92. Details of the role of adjusting the tilt angle will be described later.
- the speed reduction mechanism 30 housed in the gear case 10 is configured integrally with the motor shaft 44 of the electric motor 40.
- the speed reduction mechanism 30 includes a worm (not shown) that rotates coaxially with the motor shaft 44, a worm wheel 33 that meshes with the worm, and an output wheel 35 that meshes with the worm wheel 33.
- the worm, the worm wheel 33 and the output wheel 35 are members made of resin, metal, or the like.
- the worm wheel 33 and the output wheel 35 are formed by injection molding, sintering, machining, or the like.
- the worm wheel 33 has a large diameter gear 33a and a small diameter gear 33b.
- the large diameter gear 33a and the small diameter gear 33b are arranged concentrically.
- the large diameter gear 33 a meshes with a worm (not shown), and the small diameter gear 33 b meshes with the output gear 35 a of the output wheel 35.
- the worm wheel 33 is supported by a worm wheel shaft 34.
- the worm wheel shaft 34 is rotatably supported by the gear case 10.
- the output wheel 35 has an output gear 35a.
- the output gear 35 a is formed on the outer periphery of the output wheel 35 and meshes with the small diameter gear 33 b of the worm wheel 33.
- An output take-out portion 35b that outputs rotational torque to the outside is formed at substantially the center of the output wheel 35.
- the output extraction portion 35 b is formed as a hole that penetrates the front and back of the output wheel 35.
- An output shaft (not shown) is inserted through the output extraction portion 35b.
- an engagement portion 35c is formed along the circumferential direction on the inner peripheral surface of the output extraction portion 35b. The engaging portion 35c can be engaged with a concavo-convex portion formed on the output shaft. Thereby, since relative rotation of an output shaft and the output extraction part 35b is controlled, rotational torque can be output from an output shaft.
- the gear case 10 is a member made of, for example, resin.
- the gear case 10 is formed by injection molding or the like.
- the gear case 10 includes a motor mounting portion 11 formed on the electric motor 40 side (left side in FIG. 1) and a speed reduction mechanism housing portion 13 formed on the opposite side of the motor mounting portion 11 from the electric motor 40. Has been.
- the motor mounting portion 11 is open on the electric motor 40 side. This opening and the speed reduction mechanism housing portion 13 communicate with each other through a through hole (not shown) through which the motor shaft 44 is inserted. Then, the yoke 41 is fixed to the motor mounting portion 11 using a bolt 85 while the motor shaft 44 is inserted through the through hole from the opening side. Thereby, the electric motor 40 is attached to the gear case 10.
- the motor mounting portion 11 is integrally formed with a connector portion 70 into which an unillustrated external connector extending from an external power source can be fitted.
- one end side of a terminal member electrically connected to the pigtail 96 extending from the brush 81 is exposed inside the connector portion 70 to constitute a connector terminal (not shown). As a result, electric power from the external power source is supplied to the electric motor 40 via the brush device 90.
- the speed reduction mechanism storage portion 13 is formed in a region surrounded by the storage wall portion 14.
- the speed reduction mechanism storage unit 13 includes a worm storage unit 13 a that stores a worm, a worm wheel storage unit 13 b that stores a worm wheel 33, and an output wheel storage unit 13 c that stores an output wheel 35.
- the worm accommodating portion 13a is configured as a part of a through hole through which the motor shaft 44 is inserted, and is formed so as to face a position corresponding to the worm on the bottom surface of the speed reduction mechanism accommodating portion 13.
- the worm wheel accommodating portion 13b and the output wheel accommodating portion 13c are formed by causing the accommodating wall portion 14 to follow the outer shapes of the worm wheel 33 and the output wheel 35.
- a plurality (five in this embodiment) of tapping screws 18 are fastened to the outer peripheral portion of the gear case 10.
- the tapping screw 18 is for fixing a cover (not shown) attached to the gear case 10.
- An attachment hole 19 is formed between the motor attachment portion 11 and the speed reduction mechanism housing portion 13 for fixing the motor device 1 with a reduction gear to a vehicle body or the like.
- the motor device 1 with a speed reducer can be fixed by inserting a bolt (not shown) through the mounting hole 19 and fastening the bolt to a fixed portion (for example, a vehicle body) (not shown).
- a metal collar 19 a is fitted in the mounting hole 19. When the bolt is fastened, buckling deformation of the mounting hole 19 of the gear case 10 is prevented.
- FIG. 5A is a schematic explanatory view showing the behavior of the brush 91 when the armature 43 (commutator 47) rotates
- FIG. 5B is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 5A.
- the brush 91 is accommodated in the brush holder 92 so as to be slidable. For this reason, a slight clearance is set between the inner surface 92 c of the brush holder 92 and the brush 91.
- FIG. 5A for example, when the commutator 47 rotates in one direction (clockwise in FIG. 5A (see arrow CW)), the sliding of the brush 91 is caused by the friction generated between the commutator 47 and the brush 91.
- the brush 91 is slightly tilted so that the contact portion 95 is directed downstream in one direction.
- the portion that actually slidably contacts the segment 52 is slid from the ridgeline portion 95c at one circumferential end of the slidable contact portion 95 as shown in FIG.
- the term “after initial wear” refers to a wear state of the sliding contact surface 97 after a predetermined time has elapsed since the first drive of the electric motor 40. After the initial wear, the wear of the sliding contact surface 97 is extremely reduced, and the sliding contact state in the above range E is maintained until the brush 91 is replaced.
- the tilt angle ⁇ 1 of the brush 91 with respect to the brush holder 92 (hereinafter simply referred to as the tilt angle ⁇ 1 of the brush 91) is adjusted by two groove portions 92d formed in the brush holder 92. That is, for example, when the groove portion 92d is not formed in the brush holder 92, the ridgeline portions 95c and 95d of the sliding contact portion 95 are formed on the edge portion 92e of the inner side surface 92c of the brush holder 92 as shown in detail in FIG. (See the two-dot chain line in FIG. 5A). In such a case, the desired tilt angle ⁇ 1 of the brush 91 may not be obtained, and the sliding contact state of the sliding contact portion 95 with respect to the segment 52 may become insufficient.
- the tilt angle ⁇ 1 of the brush 91 can be adjusted (restricted) to a desired angle, so that the sliding contact portion 95 is sufficiently brought into sliding contact with the segment 52. Is possible.
- the tilt angle ⁇ 1 of the brush 91 In order to adjust the tilt angle ⁇ 1 of the brush 91 to a desired angle, if the clearance between the inner side surface 92c of the brush holder 92 and the brush 91 is simply set large, the brush 91 with respect to the brush holder 92 is moved. The backlash becomes too large. For this reason, there is a possibility that the posture of the brush 91 becomes unstable.
- the size of the sliding contact area on the sliding contact surface 97 of the brush 91 is related to the current density of the brush 91. That is, if the sliding contact area is small, the resistance between the segment 52 and the brush 91 increases. For this reason, it becomes difficult to supply current from the brush 91 to the segment 52, and the current density of the brush 91 increases. On the other hand, when the sliding contact area is increased, the resistance between the segment 52 and the brush 91 is decreased. For this reason, it becomes easy to supply an electric current from the brush 91 to the segment 52, and the current density of the brush 91 becomes small.
- the brush 91 is configured by the substantially quadrangular columnar main body portion 94 and the sliding contact portion 95 slidably contacting the segment 52. Since one end of the pigtail 96 is connected to the flat surface 94b of the main body portion 94, the connection strength between the brush 91 and the pigtail 96 can be ensured, and the connection work of the pigtail 96 to the brush 91 can be facilitated.
- the sliding contact portion 95 is formed so that a cross section along the axial direction has a substantially rhombus shape. For this reason, irrespective of the rotation direction of the armature 43 (commutator 47) rotating in both directions, the sliding contact area on the sliding contact surface 97 of the sliding contact portion 95 is gradually increased from the upstream side to the downstream side in the rotational direction.
- the current value supplied to the segment 52 can be gradually increased without rapidly increasing.
- the current density of the brush 91 when the brush 91 is separated from the segment 52 can be reduced to the maximum, and the spark discharge of the brush 91 can be reliably reduced.
- the sliding contact portion 95 by making the sliding contact portion 95 into a rhombus shape, the sliding contact area of the sliding contact surface 97 from the upstream side toward the downstream side in the rotation direction gradually increases. For this reason, the increase rate of the sliding contact area is stabilized. That is, the slidable contact area of the slidable contact surface 97 does not increase abruptly on the way from the upstream side to the downstream side in the rotational direction. As a result, the rate of increase in the current value after the brush 91 slides on the segment 52 can be stabilized. Therefore, the motor performance of the electric motor 40 can be stabilized.
- the slidable contact surface 97 is formed in a circular arc shape so that the dent depth gradually increases from both ends in the circumferential direction toward the center C1 in the circumferential direction.
- an arcuate surface 94 a is formed on the body 94 of the brush 81 at the end opposite to the sliding contact portion 95. For this reason, even if it is a case where the brush 91 inclines with respect to the brush holder 92, the press state of the torsion spring 98 to the main-body part 94 can be stabilized. Therefore, the brush 91 can always be urged toward the commutator 47 with a constant pressing force.
- the brush holder 92 is formed with a groove 92 d along the opening direction of the brush holder 92 at positions corresponding to the ridges 95 c and 95 d at both ends in the circumferential direction of the sliding contact portion 95 of the brush 91. Therefore, the tilt angle ⁇ 1 of the brush 91 can be set to a desired angle. Therefore, the sliding contact portion 95 can be sufficiently brought into sliding contact with the segment 52.
- FIG. 6 is a plan view of the brush holder 292 according to the second embodiment as viewed from the inside in the radial direction.
- FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the behavior of the brush 91 when the armature 43 (commutator 47) rotates, and corresponds to FIG. 5A described above.
- the difference between the first embodiment and the second embodiment is that the shape of the brush holder 92 of the first embodiment and the shape of the brush holder 292 of the second embodiment are different. It is in. More specifically, the inner surface 292c of the brush holder 292 has a groove along the opening direction of the brush holder 92 so as to avoid positions corresponding to the ridge lines 95c and 95d at both ends in the circumferential direction of the sliding contact portion 95 of the brush 91. Four locations 292d are formed.
- the groove portion 292d is formed so as to avoid the positions corresponding to the ridge line portions 95c and 95d at both ends in the circumferential direction in the sliding contact portion 95 of the brush 91.
- the tilt angle ⁇ 1 of the brush 91 can obtain a desired angle. It is a case. That is, the groove portion 292d has only a role of suppressing deformation of the brush holder 292 due to sink marks when the brush holder 292 is resin-molded.
- the groove portion 92d of the brush holder 92 of the first embodiment and the groove portion 292d of the brush holder 292 of the second embodiment adjust the groove depth according to the desired tilt angle ⁇ 1 of the brush 91, or the groove portion 292d. It is formed at a position avoiding the ridges 95c and 95d of the brush 91. Accordingly, the tilt angle ⁇ 1 of the brush 91 can be adjusted.
- FIGS. 8 to 13 are perspective views of brushes 291 to 791 in other embodiments, respectively.
- the difference between the brush 91 in the first embodiment described above and the brushes 291 to 791 in the other embodiments is that the shape of the sliding contact portion 95 of the brush 91 in the first embodiment and the other embodiments are different. This is in that the shapes of the sliding contact portions 295 to 795 of the brushes 291 to 791 are different.
- the sliding contact portions 295 to 695 have the sliding contact areas of the sliding contact surfaces 297 to 697 from the circumferential ends to the circumferential center C1. It is formed so as to gradually become larger (see the alternate long and short dash line in FIGS. 8 to 12).
- the sliding surfaces 297 to 697 are formed so that the sliding contact area is maximized at the center C1 in the circumferential direction.
- Each sliding contact surface 297 to 697 is formed in a concave shape in an arc shape like the sliding contact surface 97 in the first embodiment described above.
- the slidable contact surface 297 of the slidable contact portion 295 is formed in a triangular shape having apexes at both circumferential ends and the circumferential center C1.
- the bottom surface 295 a of the sliding contact portion 295 is disposed on the same plane as the flat surface 94 b of the main body portion 94.
- the brush is formed by compressing the magnetic powder into a predetermined shape with the upper and lower molds, but the upper and lower mold mating surfaces (parting lines) are set at the position where the undercut of the brush that is the molded product is made. Can not. For this reason, the mating surface portion necessarily becomes a limited position.
- the ridge portions 95c and 95d are set to this mating surface in terms of shape.
- the strength of the ridge line portion of the brush 91 after molding is strong.
- the ridge line portions 295b and 295c are on the same plane as the bottom surface 295a. For this reason, it is possible to set the mating surface on the bottom surface portion 295a.
- the sliding contact surface 397 of the sliding contact portion 395 is formed in a parallelogram shape. Of the four vertices of the parallelogram, two vertices that are located diagonally to each other are located at the circumferential center C ⁇ b> 1 of the sliding contact portion 395. For this reason, the sliding contact area of the sliding contact surface 397 gradually increases from both circumferential ends toward the circumferential center C1.
- the sliding contact surface 497 of the sliding contact portion 495 is formed in an oval shape that is long in the axial direction.
- the sliding contact surface 597 of the sliding contact portion 595 is formed in a hexagonal shape that is long in the axial direction.
- One flat surface 595 a of the sliding contact portion 595 is also disposed on the same plane as the flat surface 94 b of the main body portion 94.
- the sliding contact surface 697 of the sliding contact part 695 is formed in a substantially rhombus shape.
- the rhombus shape in the sliding contact portion 695 is a shape in which each side 695a is slightly curved inward.
- the sliding contact portions 295 to 795 in the other embodiments are used in the electric motor 40 that uses the armature 43 (commutator 47) in both directions.
- the same effects as those of the first embodiment are obtained.
- the brush 791 shown in FIG. 13 is suitable for the electric motor 40 that uses the armature 43 (commutator 47) in one direction rotation. That is, the slidable contact surface 797 in the slidable contact portion 795 of the brush 791 is formed in a substantially right triangle shape so as to gradually increase from the upstream side in the rotational direction (see arrow Y1 in FIG. 13) toward the downstream side in the rotational direction. Yes. Therefore, in the electric motor 40 used for one-way rotation, the brush 791 can increase the current value supplied to the segment 52 gradually without increasing rapidly. In addition, the current density of the brush 791 when the brush 791 is separated from the segment 52 can be reduced, and the spark discharge of the brush 791 can be reduced.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
- the electric motor 40 is a motor with a brush applied to the motor device 1 with a speed reducer for raising and lowering a vehicle seat.
- the electric motor 40 is a motor with a brush applied to the motor apparatus 1 with a speed reducer for sliding the vehicle seat in the front-rear direction.
- the electric motor 40 demonstrated the case where it was a motor with a brush applied to the motor apparatus 1 with a reduction gear used for opening and closing the window of a vehicle.
- the electric motor 40 can be used for various uses.
- the slidable contact surfaces 97 to 797 are formed in the arc shape in the slidable contact portions 95 to 795 of the brushes 91 to 791 .
- the present invention is not limited to this, and the slidable contact surfaces 97 to 797 only have to be formed so as to be gradually deepened from the both ends in the circumferential direction toward the center in the circumferential direction.
- the sliding contact surfaces 97 to 797 may be formed in a V-groove shape.
- each brush 91 to 791 has a slidable contact area with the commutator 47 on the downstream side in the rotational direction of the commutator 47 gradually with respect to the slidable contact area with the commutator 47 on the upstream side in the rotational direction of the commutator 47.
- the case where it is formed to be larger than the above has been described.
- the present invention is not limited to this, and the sliding contact area of the commutator 47 of each of the brushes 91 to 791 may not be gradually increased.
- each brush 91 to 791 only needs to have a larger sliding contact area with the commutator 47 on the downstream side in the rotation direction of the commutator 47 than on the sliding contact area with the commutator 47 on the upstream side in the rotation direction of the commutator 47.
- the sliding contact area with the commutator 47 on the downstream side in the rotation direction of the commutator 47 is preferably set to be maximized.
Landscapes
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- Power Engineering (AREA)
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Abstract
ブラシ(91)は、外部電源に電気的に接続されるピグテール(96)が接続される本体部(94)と、コンミテータに摺接する摺接部(95)と、が一体化されており、本体部(94)は、直方体状に形成された平坦面にピグテール(96)が接続されており、摺接部(95)は、コンミテータの回転方向上流側のコンミテータとの摺接面積に対し、コンミテータの回転方向下流側のコンミテータとの摺接面積が大きくなるように形成されており、摺接部(95)における回転方向下流側のコンミテータとの摺接面積が最大となるように設定されている。
Description
本発明は、ブラシ装置および電動モータに関するものである。
本願は、2016年4月14日に、日本に出願された特願2016-081199号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2016年4月14日に、日本に出願された特願2016-081199号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
電動モータの中には、いわゆるブラシ付きモータと称するものがある。ブラシ付きモータは、例えば、有底円筒形状のヨークと、ヨーク内に回転自在に支持されたアーマチュアと、アーマチュアに給電を行うためのブラシ装置と、を備えている。
ヨークの内周面には、複数のマグネットが周方向に磁極が順番となるように配置されている。アーマチュアは、回転軸と、回転軸に外嵌固定されコイルが巻回されているアーマチュアコアと、回転軸にアーマチュアコアと隣接するように外嵌固定されたコンミテータと、を備えている。コンミテータは、絶縁体からなる円柱状のコンミテータ本体の外周面に複数のセグメントが周方向に並んで配置されたものである。そして、各セグメントにアーマチュアコアに巻回されたコイルの末端部が電気的に接続されている。
ヨークの内周面には、複数のマグネットが周方向に磁極が順番となるように配置されている。アーマチュアは、回転軸と、回転軸に外嵌固定されコイルが巻回されているアーマチュアコアと、回転軸にアーマチュアコアと隣接するように外嵌固定されたコンミテータと、を備えている。コンミテータは、絶縁体からなる円柱状のコンミテータ本体の外周面に複数のセグメントが周方向に並んで配置されたものである。そして、各セグメントにアーマチュアコアに巻回されたコイルの末端部が電気的に接続されている。
ブラシ装置は、コンミテータに摺接する複数のブラシと、これらブラシを出没自在に保持するブラシホルダと、ブラシをコンミテータ側に向かって付勢するブラシスプリングと、を備えている。各ブラシは、ピグテールを介して外部電源に電気的に接続されている。
このように構成されたブラシが各セグメントに摺接することにより、ブラシおよびセグメントを介して各コイルに給電が行われる。
各コイルに給電が行われると、コイルに磁界が形成される。この磁界と、ヨークのマグネットとの間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって、アーマチュアが回転する。この際、ブラシが摺接するセグメントが順次変更され、各コイルに流れる電流の向きが切替えられる、いわゆる整流が行われる。これにより、アーマチュアが継続的に回転する。
このように構成されたブラシが各セグメントに摺接することにより、ブラシおよびセグメントを介して各コイルに給電が行われる。
各コイルに給電が行われると、コイルに磁界が形成される。この磁界と、ヨークのマグネットとの間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって、アーマチュアが回転する。この際、ブラシが摺接するセグメントが順次変更され、各コイルに流れる電流の向きが切替えられる、いわゆる整流が行われる。これにより、アーマチュアが継続的に回転する。
ここで、ブラシはブラシスプリングによってコンミテータに向けて付勢されているため、アーマチュア(コンミテータ)が回転することによってブラシが摺接するセグメントが順次切り替わる際に、セグメント間に存在するスリットや段差等の隙間の影響でブラシに振動や衝撃が加わる。この振動や衝撃によってブラシがブラシホルダ内壁に向けて衝突し、これを繰り返すことで騒音に繋がることがある。このため、ブラシホルダとブラシとの間のクリアランスを極力小さく設定し、ブラシホルダに対するブラシの衝突音を低減させることが望ましい。
例えば、特許文献1では、ブラシの形状を菱形状とすると共に、ブラシホルダのブラシ保持面を谷形状に形成する技術が開示されている。これによれば、ブラシとブラシホルダとの周方向(コンミテータの回転方向)のクリアランスが無くなるので、この分、ブラシに起因する騒音を低減できる。
例えば、特許文献1では、ブラシの形状を菱形状とすると共に、ブラシホルダのブラシ保持面を谷形状に形成する技術が開示されている。これによれば、ブラシとブラシホルダとの周方向(コンミテータの回転方向)のクリアランスが無くなるので、この分、ブラシに起因する騒音を低減できる。
ところで、上述の特許文献1のように、単純にブラシの形状を菱形状とすると、レイアウトの都合上、ブラシのピグテールとの接続箇所が角部(稜線部)となってしまう。このため、ブラシとピグテールとの接続強度が確保しにくくなると共に、ブラシへのピグテールの接続作業も煩わしくなるという課題がある。
また、アーマチュア(コンミテータ)が回転することによって任意のセグメントからブラシが離間するとき、最終的にブラシの角部(稜線部)が任意のセグメントから離間することになる。つまり、任意のセグメントからブラシが離間する際のセグメントに対するブラシの接触面積が小さい。このため、電流密度が増大して火花放電が大きくなってしまうという課題がある。
本発明は、ブラシとピグテールとの接続強度を確保できると共に、ブラシへのピグテールの接続作業を容易化でき、さらに、ブラシの火花放電も減少できるブラシ装置および電動モータを提供する。
本発明の第1の態様によれば、ブラシ装置は、コイルが接続されているコンミテータに摺接し、該コンミテータを介して前記コイルに給電を行うためのブラシと、前記ブラシを保持するブラシホルダと、を備え、前記ブラシは、外部電源に電気的に接続されるピグテールが接続される本体部と、前記コンミテータに摺接する摺接部と、が一体化されており、前記本体部は、直方体状に形成された平坦面に前記ピグテールが接続されており、前記摺接部は、前記コンミテータの回転方向上流側の該コンミテータとの摺接面積に対し、前記コンミテータの回転方向下流側の該コンミテータとの摺接面積が大きくなるように形成されている。
このように構成することで、ブラシの平坦面にピグテールを接続することができるので、ブラシとピグテールとの接続強度を確保できると共に、ブラシへのピグテールの接続作業を容易化できる。
また、コンミテータの任意のセグメントにブラシが接触し始める際のセグメントに対するブラシの接触面積を小さくできる。一方、任意のセグメントからブラシが離間する際のセグメントに対するブラシの接触面積を大きくできる。このため、この任意のセグメントへのブラシの接触し始めにおけるブラシの抵抗値を大きくできる。さらに、任意のセグメントからブラシが離間する直前におけるブラシの抵抗値を小さくできる。この結果、セグメントに供給される電流値を、急激に上昇することなく緩やかな上昇とさせることができる。これに加え、任意のセグメントからブラシが離間する直前におけるブラシの電流密度を小さくできる。よって、ブラシの火花放電を減少させることができる。
また、コンミテータの任意のセグメントにブラシが接触し始める際のセグメントに対するブラシの接触面積を小さくできる。一方、任意のセグメントからブラシが離間する際のセグメントに対するブラシの接触面積を大きくできる。このため、この任意のセグメントへのブラシの接触し始めにおけるブラシの抵抗値を大きくできる。さらに、任意のセグメントからブラシが離間する直前におけるブラシの抵抗値を小さくできる。この結果、セグメントに供給される電流値を、急激に上昇することなく緩やかな上昇とさせることができる。これに加え、任意のセグメントからブラシが離間する直前におけるブラシの電流密度を小さくできる。よって、ブラシの火花放電を減少させることができる。
本発明の第2の態様によれば、本発明の第1の態様に係るブラシ装置は、前記摺接部における前記回転方向下流側の前記コンミテータとの摺接面積が最大となるように設定されている。
このように構成することで、任意のセグメントからブラシが離間する直前におけるブラシの抵抗値を最大限小さくできる。このため、ブラシの火花放電を確実に減少させることができる。
本発明の第3の態様によれば、本発明の第1の態様または第2の態様に係るブラシ装置において、前記摺接部の前記摺接面積は、前記回転方向上流側から前記回転方向下流側に向かって徐々に大きくなるように設定されている。
このように構成することで、セグメントに供給される電流値の上昇率を安定させることができる。このため、モータ性能を安定させることができる。
本発明の第4の態様によれば、本発明の第1の態様から第3の態様の何れか一の態様に係るブラシ装置において、前記コンミテータは、一方向と他方向との両方向に回転させて使用するものであり、前記摺接部は、前記コンミテータの回転方向両端から中央に向かうに従って前記コンミテータとの摺接面積が大きくなるように形成されている。
このように構成することで、両方向の回転で使用されるモータにおいて、ブラシとピグテールとの接続強度を確保できると共に、ブラシへのピグテールの接続作業を容易化でき、さらに、ブラシの火花放電も減少できる。
本発明の第5の態様によれば、本発明の第4の態様に係るブラシ装置において、前記摺接部の前記コンミテータとの摺接面は、前記回転方向両端と前記中央とに頂点を持つ三角形状であり、前記摺接部の底面は、前記本体部の前記ピグテールが接続される前記平坦面と同一平面上に配置されている。
このように構成することで、ブラシの製造を容易化でき、ブラシの製造コストを低減できる。
本発明の第6の態様によれば、本発明の第4の態様または第5の態様に係るブラシ装置において、前記摺接部の前記コンミテータとの摺接面は、前記回転方向両端から前記中央に向かうに従って凹むように形成されている。
このように構成することで、コンミテータを回転させた際、この回転方向の下流側に向かってブラシを傾倒させやすくすることができる。よって、コンミテータにブラシの角部が引っ掛かる等してコンミテータの回転を阻害してしまうようなことがなく、コンミテータとブラシとの接触を滑らかにすることができる。
本発明の第7の態様によれば、本発明の第1の態様から第6の態様の何れか一の態様に係るブラシ装置において、前記ブラシホルダの内側面には、前記摺接部における前記回転方向最外側に対応する位置に、溝部が形成されている。
このように構成することで、溝部の深さによってブラシホルダに対するブラシの傾倒角度を調整することが可能になる。つまり、溝部の深さを深く設定すれば、ブラシホルダに対するブラシの傾倒角度を大きくすることができ、溝部の深さを浅く設定すれば、ブラシホルダに対するブラシの傾倒角度を小さくすることができる。このため、ブラシホルダに対するブラシの傾倒角度を、所望の角度に設定することが可能になる。
本発明の第8の態様によれば、電動モータは、上記に記載のブラシ装置と、前記コンミテータに接続されている前記コイルが巻回されているアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアの周囲を取り囲むように形成されており、内周面に磁極が設けられているヨークと、を備えた。
このように構成することで、ブラシとピグテールとの接続強度を確保できると共に、ブラシへのピグテールの接続作業を容易化でき、さらに、ブラシの火花放電も減少できる電動モータを提供可能である。
上記のブラシ装置および電動モータによれば、ブラシの平坦面にピグテールを接続することができるので、ブラシとピグテールとの接続強度を確保できると共に、ブラシへのピグテールの接続作業を容易化できる。
また、コンミテータの任意のセグメントにブラシが接触し始める際のセグメントに対するブラシの接触面積を小さくできる。一方、任意のセグメントからブラシが離間する際のセグメントに対するブラシの接触面積を大きくできる。このため、この任意のセグメントへのブラシの接触し始めにおけるブラシの抵抗値を大きくできる。さらに、任意のセグメントからブラシが離間する直前におけるブラシの抵抗値を小さくできる。この結果、セグメントに供給される電流値を、急激に上昇することなく緩やかな上昇とさせることができる。これに加え、任意のセグメントからブラシが離間する直前におけるブラシの電流密度を小さくできる。よって、ブラシの火花放電を減少させることができる。
また、コンミテータの任意のセグメントにブラシが接触し始める際のセグメントに対するブラシの接触面積を小さくできる。一方、任意のセグメントからブラシが離間する際のセグメントに対するブラシの接触面積を大きくできる。このため、この任意のセグメントへのブラシの接触し始めにおけるブラシの抵抗値を大きくできる。さらに、任意のセグメントからブラシが離間する直前におけるブラシの抵抗値を小さくできる。この結果、セグメントに供給される電流値を、急激に上昇することなく緩やかな上昇とさせることができる。これに加え、任意のセグメントからブラシが離間する直前におけるブラシの電流密度を小さくできる。よって、ブラシの火花放電を減少させることができる。
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(減速機付モータ装置)
図1は、本発明に係る電動モータ40を備えた減速機付モータ装置1の部分断面図である。
同図に示すように、減速機付モータ装置1は、例えば車両のシートを昇降させるために用いられる。また、減速機付モータ装置1は、例えば車両のシートを前後方向にスライド移動させるために用いられる。さらに、減速機付モータ装置1は、例えば車両のウインドウを開閉させるために用いられる。減速機付モータ装置1は、主に減速機付モータ装置1の一方側(図1における左側)に配置された電動モータ40と、他方側(図1における右側)に配置され電動モータ40に連結された減速機構30と、減速機構30を収納するギヤケース10と、を備えている。
図1は、本発明に係る電動モータ40を備えた減速機付モータ装置1の部分断面図である。
同図に示すように、減速機付モータ装置1は、例えば車両のシートを昇降させるために用いられる。また、減速機付モータ装置1は、例えば車両のシートを前後方向にスライド移動させるために用いられる。さらに、減速機付モータ装置1は、例えば車両のウインドウを開閉させるために用いられる。減速機付モータ装置1は、主に減速機付モータ装置1の一方側(図1における左側)に配置された電動モータ40と、他方側(図1における右側)に配置され電動モータ40に連結された減速機構30と、減速機構30を収納するギヤケース10と、を備えている。
(電動モータ)
電動モータ40は、いわゆるブラシ付きモータであって、有底筒状のヨーク41と、ヨーク41内に回転自在に支持されているアーマチュア43と、ヨーク41内に収納されアーマチュア43に給電を行うためのブラシ装置90と、を備えている。
なお、以下の説明では、特に限定がない限り、アーマチュア43の回転軸方向を単に軸方向、アーマチュア43の軸方向に直交する径方向を単に径方向、アーマチュア43の回転方向を周方向と称して説明する。
電動モータ40は、いわゆるブラシ付きモータであって、有底筒状のヨーク41と、ヨーク41内に回転自在に支持されているアーマチュア43と、ヨーク41内に収納されアーマチュア43に給電を行うためのブラシ装置90と、を備えている。
なお、以下の説明では、特に限定がない限り、アーマチュア43の回転軸方向を単に軸方向、アーマチュア43の軸方向に直交する径方向を単に径方向、アーマチュア43の回転方向を周方向と称して説明する。
ヨーク41は、鉄等の金属からなる部材であり、例えば深絞りによるプレス加工等により成型される。ヨーク41は、その開口部41aが減速機構30側を向くように取り付けられている。ヨーク41の開口部41aの外周縁には、フランジ部41bが形成されている。このフランジ部41bが、ボルト85によってギヤケース10に締結固定されている。
ヨーク41の内周面41cには、複数のマグネット42が周方向に磁極が順番となるように配置されて接着剤等により固定されている。ヨーク41の底部には、一方側に突出したボス部48が一体成形されている。ボス部48の内側には、モータシャフト44の一端を回転自在に支持するためのすべり軸受45aが嵌合されている。
さらに、ヨーク41のボス部48の底部には、スラストプレート46が設けられている。スラストプレート46は、スチールボール46aを介してモータシャフト44のスラスト荷重を受けている。スチールボール46aは、モータシャフト44とスラストプレート46との間の摺動抵抗を減少させる。また、スチールボール46aは、にモータシャフト44の芯ズレを吸収し、モータシャフト44のスラスト荷重をスラストプレート46に確実に伝達する。
さらに、ヨーク41のボス部48の底部には、スラストプレート46が設けられている。スラストプレート46は、スチールボール46aを介してモータシャフト44のスラスト荷重を受けている。スチールボール46aは、モータシャフト44とスラストプレート46との間の摺動抵抗を減少させる。また、スチールボール46aは、にモータシャフト44の芯ズレを吸収し、モータシャフト44のスラスト荷重をスラストプレート46に確実に伝達する。
(アーマチュア)
アーマチュア43は、回転軸としてのモータシャフト44と、モータシャフト44に外挿固定されるアーマチュアコア43aと、モータシャフト44に外挿固定されアーマチュアコア43aよりも減速機構30側に配置されたコンミテータ47と、を有している。
モータシャフト44は鉄等の金属からなる棒状部材である。モータシャフト44の減速機構30側端部は、ギヤケース10に設けられた不図示の軸受に回転自在に支持されている。
アーマチュア43は、回転軸としてのモータシャフト44と、モータシャフト44に外挿固定されるアーマチュアコア43aと、モータシャフト44に外挿固定されアーマチュアコア43aよりも減速機構30側に配置されたコンミテータ47と、を有している。
モータシャフト44は鉄等の金属からなる棒状部材である。モータシャフト44の減速機構30側端部は、ギヤケース10に設けられた不図示の軸受に回転自在に支持されている。
アーマチュアコア43aは、例えば電磁鋼板等の磁性材を複数枚積層して形成された部材である。アーマチュアコア43aは、マグネット42に対向する位置に配置される。アーマチュアコア43aには、このアーマチュアコア43aに装着された絶縁性のインシュレータ49の上からコイル50が巻回されている。このコイル50の各端末部がコンミテータ47の後述する複数のセグメント52のそれぞれに電気的に接続されている。
コンミテータ47は、樹脂により略円柱状に形成されたコンミテータ本体51(図4参照)と、コンミテータ本体51の外周面に周方向に沿って並んで配置された複数のセグメント52と、により構成されている。
複数のセグメント52は、金属板により軸方向に長く形成されたものである。複数のセグメント52は、所定の隙間をあけて周方向に等間隔に配置されており、互いに絶縁されている。各セグメント52のアーマチュアコア43a側端には、それぞれ外径側に折り返すようにライザ54が一体成形されている。このライザ54にコイル50の末端部が掛け回され、ヒュージング等により電気的に固定される。これにより、各セグメント52とコイル50とが接続される。このように、構成されたセグメント52に、ブラシ装置90を構成するブラシ91が摺接される。
複数のセグメント52は、金属板により軸方向に長く形成されたものである。複数のセグメント52は、所定の隙間をあけて周方向に等間隔に配置されており、互いに絶縁されている。各セグメント52のアーマチュアコア43a側端には、それぞれ外径側に折り返すようにライザ54が一体成形されている。このライザ54にコイル50の末端部が掛け回され、ヒュージング等により電気的に固定される。これにより、各セグメント52とコイル50とが接続される。このように、構成されたセグメント52に、ブラシ装置90を構成するブラシ91が摺接される。
(第1実施形態)
(ブラシ装置)
図2は、ブラシ91およびブラシホルダ92の斜視図である。
図1、図2に示すように、ブラシ装置90は、複数(本実施形態では2つ)のブラシ91の他に、このブラシ91が収納される複数(本実施形態では2つ)のブラシホルダ92と、ブラシホルダ92を支持するホルダステー93と、を有している。ホルダステー93は、樹脂によりヨーク41の開口部41aの内周形状に対応するように、略有底筒状に形成されている。そして、ホルダステー93は、開口部93aをヨーク41側に向けた状態で、周壁93bがヨーク41の開口部41aの内周面に嵌合された形で配置されている。この結果、ホルダステー93の周壁93bが、コンミテータ47の周囲を取り囲んだ状態になる。
(ブラシ装置)
図2は、ブラシ91およびブラシホルダ92の斜視図である。
図1、図2に示すように、ブラシ装置90は、複数(本実施形態では2つ)のブラシ91の他に、このブラシ91が収納される複数(本実施形態では2つ)のブラシホルダ92と、ブラシホルダ92を支持するホルダステー93と、を有している。ホルダステー93は、樹脂によりヨーク41の開口部41aの内周形状に対応するように、略有底筒状に形成されている。そして、ホルダステー93は、開口部93aをヨーク41側に向けた状態で、周壁93bがヨーク41の開口部41aの内周面に嵌合された形で配置されている。この結果、ホルダステー93の周壁93bが、コンミテータ47の周囲を取り囲んだ状態になる。
また、ホルダステー93の底壁93cには、径方向中央の大部分に開口部93dが形成されている。この開口部93dは、モータシャフト44の減速機構30側端部を挿通可能とすると共に、ホルダステー93とコンミテータ47との接触を回避可能とする。
さらに、ホルダステー93の底壁93cに、ブラシホルダ92が設けられている。ブラシホルダ92は、樹脂により略四角筒状に形成されている。ブラシホルダ92は、開口方向がホルダステー93(コンミテータ47)の径方向に沿うように配置されている。
さらに、ホルダステー93の底壁93cに、ブラシホルダ92が設けられている。ブラシホルダ92は、樹脂により略四角筒状に形成されている。ブラシホルダ92は、開口方向がホルダステー93(コンミテータ47)の径方向に沿うように配置されている。
図3は、複数のブラシ91の1つを径方向内側からみた平面図である。図4は、図3のA矢視図である。複数のブラシ91は同一形状に形成されているので、以下、この1つのブラシ91について説明する。
図2~図4に示すように、ブラシ91は、ブラシホルダ92内にこのブラシホルダ92の開口方向に沿ってスライド移動自在に収納されている。ブラシ91は、導電性の金属により形成されたものである。ブラシ91は、略四角柱状の本体部94と、本体部94の径方向内側(コンミテータ47側)に一体成形され先端面がセグメント52に摺接する摺接部95と、により構成されている。
図2~図4に示すように、ブラシ91は、ブラシホルダ92内にこのブラシホルダ92の開口方向に沿ってスライド移動自在に収納されている。ブラシ91は、導電性の金属により形成されたものである。ブラシ91は、略四角柱状の本体部94と、本体部94の径方向内側(コンミテータ47側)に一体成形され先端面がセグメント52に摺接する摺接部95と、により構成されている。
本体部94の摺接部95と反対側端は、円弧状に切除されて円弧面94aとされている。また、本体部94には、軸方向アーマチュアコア43a側の平坦面94bにピグテール96の一端が接続されている。この一端は、本体部94の平坦面94bのうち、円弧面94aの曲率半径のほぼ中心に位置している。ピグテール96の他端は、ブラシホルダ92に配設された不図示のターミナル部材に電気的に接続されている。さらに、ピグテール96の他端は、ギヤケース10に設けられた後述のコネクタ部70を介して外部電源に電気的に接続される。
一方、摺接部95は、軸方向に沿う断面が略菱形状となるように形成されている。より具体的には、摺接部95は、先端面であるセグメント52との摺接面97の面積が、周方向両端から周方向中央C1に向かうに従って徐々に大きくなるように形成されている。そして、摺接部95の4つの稜線部95a,95b,95c,95dのうち、軸方向両端の稜線部95a,95bは、摺接部95の周方向略中央C1に位置している。また、周方向両端の稜線部95c,95dは、摺接部95の軸方向略中央に位置している。
さらに、図4に詳示するように、摺接部95の摺接面97は、周方向両端から周方向中央C1に向かって徐々に凹み深さが深くなるように、円弧状に凹み形成されている。また、摺接面97の円弧は、コンミテータ本体51とほぼ同心円上に位置している。
このような構成のもと、図2に詳示するように、ブラシ91は、トーションばね(ブラシスプリング)98によって円弧面94aが弾性的に押圧され、コンミテータ47側に向かって付勢されている。トーションばね98は、ホルダステー93の底壁93cにおけるブラシホルダ92の近傍に立設された支持ピン99に支持されている。
ブラシホルダ92には、トーションばね98に対応する位置に、このトーションばね98によるブラシ91の付勢を許容する切欠き部92aが径方向に長くなるように形成されている。また、ブラシホルダ92には、ピグテール96を挿通可能な切り欠き部92bが径方向に長くなるように形成されている。この切欠き部92bによって、ブラシホルダ92内でのブラシ91のスライド移動が許容される。
さらに、ブラシホルダ92の内側面92cには、ブラシ91の摺接部95における周方向両端の稜線部95c,95dに対応する位置に、ブラシホルダ92の開口方向に沿って溝部92dが形成されている。これら溝部92dは、ブラシホルダ92を樹脂成形する際のヒケによるブラシホルダ92の変形を抑制する役割を有している。また、溝部92dは、ブラシホルダ92に対するブラシ91の傾倒角度を調整(規制)する役割を有している。この傾倒角度の調整の役割についての詳細は、後述する。
(減速機構)
図1に戻り、ギヤケース10内に収納されている減速機構30は、電動モータ40のモータシャフト44と一体的に構成されている。減速機構30は、モータシャフト44と同軸上で回転する不図示のウォームと、このウォームと噛み合うウォームホイール33と、このウォームホイール33と噛み合う出力ホイール35と、により構成されている。
不図示のウォーム、ウォームホイール33および出力ホイール35は、樹脂や金属等からなる部材である。ウォームホイール33および出力ホイール35は、インジェクション成型や焼結、機械加工等により形成される。
図1に戻り、ギヤケース10内に収納されている減速機構30は、電動モータ40のモータシャフト44と一体的に構成されている。減速機構30は、モータシャフト44と同軸上で回転する不図示のウォームと、このウォームと噛み合うウォームホイール33と、このウォームホイール33と噛み合う出力ホイール35と、により構成されている。
不図示のウォーム、ウォームホイール33および出力ホイール35は、樹脂や金属等からなる部材である。ウォームホイール33および出力ホイール35は、インジェクション成型や焼結、機械加工等により形成される。
ウォームホイール33は、大径ギヤ33aと、小径ギヤ33bと、を有している。大径ギヤ33aと小径ギヤ33bは同芯に配置されている。そして、大径ギヤ33aは不図示のウォームと噛合し、小径ギヤ33bは出力ホイール35の出力ギヤ35aと噛合している。また、ウォームホイール33は、ウォームホイール軸34により軸支されている。ウォームホイール軸34は、ギヤケース10に回転自在に支持されている。
出力ホイール35は、出力ギヤ35aを有している。出力ギヤ35aは、出力ホイール35の外周に形成されており、ウォームホイール33の小径ギヤ33bと噛合されている。
出力ホイール35の略中央には、外部に回転トルクを出力する出力取出部35bが形成されている。出力取出部35bは、出力ホイール35の表裏を貫通する孔となって形成されている。出力取出部35bには、不図示の出力軸が挿通される。また、出力取出部35bの内周面には、周方向に沿って係合部35cが形成されている。係合部35cは、出力軸に形成される凹凸部と係合可能となる。
これにより、出力軸と出力取出部35bとの相対回転が規制されるので、出力軸から回転トルクを出力することができる。
出力ホイール35の略中央には、外部に回転トルクを出力する出力取出部35bが形成されている。出力取出部35bは、出力ホイール35の表裏を貫通する孔となって形成されている。出力取出部35bには、不図示の出力軸が挿通される。また、出力取出部35bの内周面には、周方向に沿って係合部35cが形成されている。係合部35cは、出力軸に形成される凹凸部と係合可能となる。
これにより、出力軸と出力取出部35bとの相対回転が規制されるので、出力軸から回転トルクを出力することができる。
ギヤケース10は、例えば樹脂等からなる部材である。ギヤケース10は、インジェクション成型等により形成される。ギヤケース10は、電動モータ40側(図1における左側)に形成されたモータ取付部11と、このモータ取付部11の電動モータ40とは反対側に形成された減速機構収納部13と、により構成されている。
モータ取付部11は、電動モータ40側が開口されている。この開口と減速機構収納部13とは、モータシャフト44が挿通される貫通孔(不図示)を介して連通している。そして、開口側から貫通孔にモータシャフト44を挿通しつつ、ボルト85を用いてモータ取付部11にヨーク41を固定する。これにより、ギヤケース10に、電動モータ40が取り付けられる。また、モータ取付部11には、外部電源から延びる不図示の外部コネクタが嵌着可能なコネクタ部70が一体成形されている。また、コネクタ部70の内側には、ブラシ81から延びるピグテール96に電気的に接続されたターミナル部材の一端側が露出して、不図示のコネクタ端子を構成している。これにより、外部電源の電力がブラシ装置90を介して電動モータ40に供給される。
減速機構収納部13は、収納壁部14で囲まれた領域に形成されている。減速機構収納部13は、ウォームを収容するウォーム収容部13aと、ウォームホイール33を収容するウォームホイール収容部13bと、出力ホイール35を収容する出力ホイール収容部13cと、を有している。
ウォーム収容部13aは、モータシャフト44が挿通される貫通孔の一部として構成され、減速機構収納部13の底面におけるウォームに対応した位置に臨むように形成される。ウォームホイール収容部13bおよび出力ホイール収容部13cは、収納壁部14をウォームホイール33および出力ホイール35の外形に沿わせることで形成される。
ウォーム収容部13aは、モータシャフト44が挿通される貫通孔の一部として構成され、減速機構収納部13の底面におけるウォームに対応した位置に臨むように形成される。ウォームホイール収容部13bおよび出力ホイール収容部13cは、収納壁部14をウォームホイール33および出力ホイール35の外形に沿わせることで形成される。
ギヤケース10の外周部には、複数(本実施形態では5つ)のタッピングネジ18が締結される。タッピングネジ18は、ギヤケース10に取り付けられる不図示のカバーを固定するためのものである。
また、モータ取付部11と減速機構収納部13との間には、減速機付モータ装置1を車体等に固定するための取付孔19が形成されている。取付孔19に不図示のボルトを挿通し、このボルトを不図示の被固定部(例えば、車体)に締結することにより、減速機付モータ装置1を固定できる。取付孔19には、金属製のカラー19aが内嵌されている。そして、ボルトを締結した際、ギヤケース10の取付孔19の座屈変形が防止される。
また、モータ取付部11と減速機構収納部13との間には、減速機付モータ装置1を車体等に固定するための取付孔19が形成されている。取付孔19に不図示のボルトを挿通し、このボルトを不図示の被固定部(例えば、車体)に締結することにより、減速機付モータ装置1を固定できる。取付孔19には、金属製のカラー19aが内嵌されている。そして、ボルトを締結した際、ギヤケース10の取付孔19の座屈変形が防止される。
(減速機付モータ装置の動作)
次に、減速機付モータ装置1の動作について説明する。
ギヤケース10に設けられたコネクタ部70に、不図示の外部電源から延びるコネクタを接続することにより、外部電源の電力が、ブラシ装置90(不図示のターミナル部材、ピグテール96およびブラシ91)を介して各セグメント52に供給される。さらに、セグメント52を介し、コイル50に電力が供給される。
次に、減速機付モータ装置1の動作について説明する。
ギヤケース10に設けられたコネクタ部70に、不図示の外部電源から延びるコネクタを接続することにより、外部電源の電力が、ブラシ装置90(不図示のターミナル部材、ピグテール96およびブラシ91)を介して各セグメント52に供給される。さらに、セグメント52を介し、コイル50に電力が供給される。
コイル50に電力が給電されると、アーマチュアコア43aに所定の磁界が発生する。
この磁界とヨーク41のマグネット42との間に磁気的な吸引力や反発力が作用し、アーマチュア43が回転する。この回転によって、ブラシ91が摺接するセグメント52が順次変更されコイル50に流れる電流の向きが切り替えられる、いわゆる整流が行われる。
これにより、アーマチュア43が継続的に回転する。本実施形態において、アーマチュア43は、一方向および他方向の両回転で使用される。
この磁界とヨーク41のマグネット42との間に磁気的な吸引力や反発力が作用し、アーマチュア43が回転する。この回転によって、ブラシ91が摺接するセグメント52が順次変更されコイル50に流れる電流の向きが切り替えられる、いわゆる整流が行われる。
これにより、アーマチュア43が継続的に回転する。本実施形態において、アーマチュア43は、一方向および他方向の両回転で使用される。
ここで、図5A、図5Bに基づいて、ブラシ91の挙動、およびブラシ91とセグメント52との摺接状態について、詳述する。
図5Aは、アーマチュア43(コンミテータ47)が回転した際のブラシ91の挙動を示す概略説明図、図5Bは、図5AのB矢視図である。
図5Aは、アーマチュア43(コンミテータ47)が回転した際のブラシ91の挙動を示す概略説明図、図5Bは、図5AのB矢視図である。
ここで、ブラシ91は、ブラシホルダ92内にスライド移動自在に収納されている。このため、ブラシホルダ92の内側面92cとブラシ91との間には、僅かなクリアランスが設定されている。この結果、図5Aに示すように、例えばコンミテータ47が一方向(図5Aにおける時計回り(矢印CW参照))に回転すると、このコンミテータ47とブラシ91との間に生じる摩擦によって、ブラシ91の摺接部95が一方向下流側に向かうように、ブラシ91が僅かに傾倒する。
このため、初期摩耗後には、摺接部95の摺接面97において、実際にセグメント52に摺接する箇所は、図5Bに示すように、摺接部95の周方向一端の稜線部95cから摺接部95の軸方向両端の稜線部95a,95bに至る範囲E(図5Bにおける斜線部参照)となる。すなわち、摺接部95の摺接面97における摺接面積は、一方向上流側から下流側となる摺接部95の中央に向かって徐々に大きくなる。
なお、初期摩耗後とは、電動モータ40の最初の駆動から所定時間経過後の摺接面97の摩耗状態をいう。初期摩耗後は、摺接面97の摩耗が極端に減り、ブラシ91の交換時期までは、上記の範囲Eの摺接状態を維持する。
なお、初期摩耗後とは、電動モータ40の最初の駆動から所定時間経過後の摺接面97の摩耗状態をいう。初期摩耗後は、摺接面97の摩耗が極端に減り、ブラシ91の交換時期までは、上記の範囲Eの摺接状態を維持する。
このことは、アーマチュア43(コンミテータ47)の回転方向が他方向(図5Aにおける反時計回り)になった場合も同様である。この場合、ブラシ91の摺接部95が他方向下流側に向かうように、ブラシ91が僅かに傾倒する。このため、摺接部95の摺接面97において、実際にセグメント52に摺接する箇所は、摺接部95の周方向他端の稜線部95dから摺接部95の軸方向両端の稜線部95a,95bに至る範囲となる。すなわち、摺接部95の摺接面97における摺接面積は、他方向上流側から下流側となる摺接部95の中央に向かって徐々に大きくなる。
ここで、ブラシホルダ92に対するブラシ91の傾倒角度θ1(以下、単にブラシ91の傾倒角度θ1という)は、ブラシホルダ92に形成されている2つの溝部92dによって調整される。すなわち、例えば、ブラシホルダ92に溝部92dが形成されていない場合、図5Aに詳示するように、ブラシホルダ92の内側面92cの縁部92eに、摺接部95の稜線部95c,95dが当接することになる(図5Aにおける2点鎖線参照)。このような場合、ブラシ91の傾倒角度θ1が所望の角度を得られず、セグメント52に対する摺接部95の摺接状態が不十分になってしまう場合がある。
しかしながら、ブラシホルダ92に溝部92dを形成することにより、ブラシ91の傾倒角度θ1を所望の角度に調整(規制)することができるので、セグメント52に対して摺接部95を十分摺接させることが可能になる。
なお、ブラシ91の傾倒角度θ1を所望の角度に調整するために、単純にブラシホルダ92の内側面92cとブラシ91との間のクリアランスを大きく設定してしまうと、ブラシホルダ92に対するブラシ91のガタが大きくなりすぎてしまう。このため、ブラシ91の姿勢が安定しなくなってしまう可能性がある。
なお、ブラシ91の傾倒角度θ1を所望の角度に調整するために、単純にブラシホルダ92の内側面92cとブラシ91との間のクリアランスを大きく設定してしまうと、ブラシホルダ92に対するブラシ91のガタが大きくなりすぎてしまう。このため、ブラシ91の姿勢が安定しなくなってしまう可能性がある。
ところで、ブラシ91の摺接面97における摺接面積の大きさは、ブラシ91の電流密度の大きさに関係する。すなわち、摺接面積が小さければ、セグメント52とブラシ91との間の抵抗が大きくなる。このため、ブラシ91からセグメント52に電流が供給されにくくなり、ブラシ91の電流密度が大きくなる。これに対し、摺接面積が大きくなると、セグメント52とブラシ91との間の抵抗が小さくなる。このため、ブラシ91からセグメント52に電流が供給され易くなり、ブラシ91の電流密度が小さくなる。
このように、上述の第1実施形態では、ブラシ91を、略四角柱状の本体部94と、セグメント52に摺接する摺接部95と、により構成している。そして、本体部94の平坦面94bにピグテール96の一端を接続しているので、ブラシ91とピグテール96との接続強度を確保できると共に、ブラシ91へのピグテール96の接続作業を容易化できる。
一方、摺接部95は、軸方向に沿う断面が略菱形状となるように形成されている。このため、両方向で回転するアーマチュア43(コンミテータ47)の回転方向に関わらず、摺接部95の摺接面97における摺接面積を、回転方向上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるように設定することができる。換言すれば、セグメント52にブラシ91が接触し始める際における摺接面97の摺接面積を小さくできる一方、セグメント52からブラシ91が離間する際における摺接面97の摺接面積を最大限大きくできる。この結果、セグメント52に供給される電流値を、急激に上昇することなく緩やかな上昇とさせることができる。これに加え、セグメント52からブラシ91が離間する際におけるブラシ91の電流密度を最大限小さくでき、ブラシ91の火花放電を確実に減少させることができる。
また、摺接部95を菱形状とすることにより、回転方向上流側から下流側に向かう摺接面97の摺接面積が徐々に大きくなる。このため、摺接面積の増大率が安定する。すなわち、回転方向上流側から下流側に向かう途中において、摺接面97の摺接面積が急激に増大することがない。この結果、セグメント52にブラシ91が摺接してからの電流値の上昇率を安定させることができる。よって、電動モータ40のモータ性能を安定させることができる。
さらに、摺接面97は、周方向両端から周方向中央C1に向かって徐々に凹み深さが深くなるように、円弧状に凹み形成されている。
このように構成することで、摺接面97における回転方向両端と、セグメント52とが確実に接触すると、コンミテータ47が回転した際、この回転方向の下流側に向かってブラシ91が傾倒しやすくなる。このため、セグメント52と摺接部95との接触を滑らかにすることができる。
このように構成することで、摺接面97における回転方向両端と、セグメント52とが確実に接触すると、コンミテータ47が回転した際、この回転方向の下流側に向かってブラシ91が傾倒しやすくなる。このため、セグメント52と摺接部95との接触を滑らかにすることができる。
また、ブラシ81の本体部94には、摺接部95と反対側端に円弧面94aが形成されている。このため、ブラシホルダ92に対してブラシ91が傾倒した場合であっても本体部94へのトーションばね98の押圧状態を安定させることができる。よって、ブラシ91を、常に一定の押圧力でコンミテータ47側に向かって付勢させることができる。
さらに、ブラシホルダ92には、ブラシ91の摺接部95における周方向両端の稜線部95c,95dに対応する位置に、ブラシホルダ92の開口方向に沿って溝部92dが形成されている。このため、ブラシ91の傾倒角度θ1を所望の角度に設定することができる。よって、セグメント52に対し、摺接部95を十分摺接させることが可能になる。
さらに、ブラシホルダ92には、ブラシ91の摺接部95における周方向両端の稜線部95c,95dに対応する位置に、ブラシホルダ92の開口方向に沿って溝部92dが形成されている。このため、ブラシ91の傾倒角度θ1を所望の角度に設定することができる。よって、セグメント52に対し、摺接部95を十分摺接させることが可能になる。
(第2実施形態)
次に、図6、図7に基づいて、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する(以下の実施形態についても同様)。
図6は、第2実施形態におけるブラシホルダ292を径方向内側からみた平面図である。図7は、アーマチュア43(コンミテータ47)が回転した際のブラシ91の挙動を示す概略構成図で、前述の図5Aに対応している。
次に、図6、図7に基づいて、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する(以下の実施形態についても同様)。
図6は、第2実施形態におけるブラシホルダ292を径方向内側からみた平面図である。図7は、アーマチュア43(コンミテータ47)が回転した際のブラシ91の挙動を示す概略構成図で、前述の図5Aに対応している。
図6、図7に示すように、前述の第1実施形態と第2実施形態との相違点は、第1実施形態のブラシホルダ92と第2実施形態のブラシホルダ292との形状が異なる点にある。
より詳しくは、ブラシホルダ292の内側面292cには、ブラシ91の摺接部95における周方向両端の稜線部95c,95dに対応する位置を避けるように、ブラシホルダ92の開口方向に沿って溝部292dが4箇所形成されている。
より詳しくは、ブラシホルダ292の内側面292cには、ブラシ91の摺接部95における周方向両端の稜線部95c,95dに対応する位置を避けるように、ブラシホルダ92の開口方向に沿って溝部292dが4箇所形成されている。
このように溝部292dを、ブラシ91の摺接部95における周方向両端の稜線部95c,95dに対応する位置を避けるように形成するのは、ブラシ91の傾倒角度θ1が所望の角度を得られている場合である。すなわち、溝部292dは、ブラシホルダ292を樹脂成形する際のヒケによるブラシホルダ292の変形を抑制する役割のみを有している。このように、第1実施形態のブラシホルダ92の溝部92dや第2実施形態のブラシホルダ292の溝部292dは、ブラシ91の所望の傾倒角度θ1に応じて溝深さを調整したり、溝部292d自体をブラシ91の稜線部95c,95dを避けた位置に形成したりする。これにより、ブラシ91の傾倒角度θ1を調整できる。
したがって、上述の第2実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様の効果を奏する。
(その他実施形態)
次に、図8~図13に基づいて、本発明のその他の実施形態について説明する。
図8~図13は、それぞれその他の実施形態におけるブラシ291~791の斜視図である。
ここで、前述の第1実施形態におけるブラシ91と、その他の実施形態におけるブラシ291~791との相違点は、第1実施形態におけるブラシ91の摺接部95の形状と、その他の実施形態におけるブラシ291~791の摺接部295~795の形状とが異なる点にある。
次に、図8~図13に基づいて、本発明のその他の実施形態について説明する。
図8~図13は、それぞれその他の実施形態におけるブラシ291~791の斜視図である。
ここで、前述の第1実施形態におけるブラシ91と、その他の実施形態におけるブラシ291~791との相違点は、第1実施形態におけるブラシ91の摺接部95の形状と、その他の実施形態におけるブラシ291~791の摺接部295~795の形状とが異なる点にある。
その他の実施形態における摺接部295~795のうち、摺接部295~695(図8~図12参照)は、各々摺接面297~697の摺接面積が周方向両端から周方向中央C1(図8~図12における一点鎖線参照)に向かって徐々に大きくなるように形成されている。そして、各摺接面297~697は、周方向中央C1で摺接面積が最大となるように形成されている。なお、各摺接面297~697は、前述の第1実施形態における摺接面97と同様に、円弧状に凹み形成されている。
より具体的には、図8に示すように、摺接部295の摺接面297は、周方向両端と周方向中央C1とに頂点を持つ三角形状に形成されている。そして、摺接部295の底面295aは、本体部94の平坦面94bと同一平面上に配置されている。
ここで、一般的に、ブラシは上下型によって磁性粉を所定形状に圧縮しながら形成するが、上下型の合わせ面(パーティングライン)を成形品となるブラシのアンダーカットとなる位置には設定できない。このため、合わせ面部位は必然的に限定された位置になってしまう。前述の第1実施形態のブラシ91を圧縮成形しようとすると、形状的に稜線部95c,95dをこの合わせ面に設定することになる。しかしながら、形状的にこの稜線部95c,95dに所定量の磁性粉を位置させながら圧力を加えていくことが難しい(磁性粉が逃げてしまう)ため、成形後のブラシ91におけるこの稜線部位の強度が得難いという課題がある。これに対し、本第2実施形態のブラシ291の場合、稜線部295b,295cが底面295aと同一面上にある。このため、合わせ面をこの底面部295a上に設定することが可能となる。したがって、磁性粉を圧縮する際に、下型側に所定量の磁性粉を配置し、上型によって上側から圧力を加える際に、この稜線部295b,295cに磁性粉を位置させながら上から圧力を加えていくことが容易となる。よって、成形後のブラシ291におけるこの稜線部位の強度が得易くなるといった効果がある。
従って、このように構成することで、ブラシ291の製造も容易化でき、ブラシ291の製造コストを低減できる。
ここで、一般的に、ブラシは上下型によって磁性粉を所定形状に圧縮しながら形成するが、上下型の合わせ面(パーティングライン)を成形品となるブラシのアンダーカットとなる位置には設定できない。このため、合わせ面部位は必然的に限定された位置になってしまう。前述の第1実施形態のブラシ91を圧縮成形しようとすると、形状的に稜線部95c,95dをこの合わせ面に設定することになる。しかしながら、形状的にこの稜線部95c,95dに所定量の磁性粉を位置させながら圧力を加えていくことが難しい(磁性粉が逃げてしまう)ため、成形後のブラシ91におけるこの稜線部位の強度が得難いという課題がある。これに対し、本第2実施形態のブラシ291の場合、稜線部295b,295cが底面295aと同一面上にある。このため、合わせ面をこの底面部295a上に設定することが可能となる。したがって、磁性粉を圧縮する際に、下型側に所定量の磁性粉を配置し、上型によって上側から圧力を加える際に、この稜線部295b,295cに磁性粉を位置させながら上から圧力を加えていくことが容易となる。よって、成形後のブラシ291におけるこの稜線部位の強度が得易くなるといった効果がある。
従って、このように構成することで、ブラシ291の製造も容易化でき、ブラシ291の製造コストを低減できる。
図9に示すように、摺接部395の摺接面397は、平行四辺形状に形成されている。
この平行四辺形状の4つの頂点のうち、互いに対角線上に位置する2つの頂点が、摺接部395の周方向中央C1に位置している。このため、摺接面397の摺接面積は周方向両端から周方向中央C1に向かって徐々に大きくなる。
この平行四辺形状の4つの頂点のうち、互いに対角線上に位置する2つの頂点が、摺接部395の周方向中央C1に位置している。このため、摺接面397の摺接面積は周方向両端から周方向中央C1に向かって徐々に大きくなる。
図10に示すように、摺接部495の摺接面497は、軸方向に長い長円形状に形成されている。
図11に示すように、摺接部595の摺接面597は、軸方向に長い六角形状に形成されている。この摺接部595の一つの平坦面595aも、本体部94の平坦面94bと同一平面上に配置されている。
図12に示すように、摺接部695の摺接面697は、略菱形状に形成されている。この摺接部695における菱形状は、各辺695aが内側に向かって僅かに湾曲した形になる。
図11に示すように、摺接部595の摺接面597は、軸方向に長い六角形状に形成されている。この摺接部595の一つの平坦面595aも、本体部94の平坦面94bと同一平面上に配置されている。
図12に示すように、摺接部695の摺接面697は、略菱形状に形成されている。この摺接部695における菱形状は、各辺695aが内側に向かって僅かに湾曲した形になる。
このように、その他の実施形態における摺接部295~795のうち、摺接部295~695(図8~図12参照)は、アーマチュア43(コンミテータ47)を両方向回転で使用する電動モータ40において、前述の第1実施形態と同様の効果を奏する。
これに対し、図13に示すブラシ791は、アーマチュア43(コンミテータ47)を一方向回転で使用する電動モータ40に好適である。すなわち、ブラシ791の摺接部795における摺接面797は、回転方向(図13における矢印Y1参照)上流側から回転方向下流側に向かって徐々に大きくなるように略直角三角形状に形成されている。
したがって、一方向回転で使用する電動モータ40において、ブラシ791は、セグメント52に供給される電流値を、急激に上昇することなく緩やかな上昇とさせることができる。これに加え、セグメント52からブラシ791が離間する際におけるブラシ791の電流密度を小さくでき、ブラシ791の火花放電を減少させることができる。
したがって、一方向回転で使用する電動モータ40において、ブラシ791は、セグメント52に供給される電流値を、急激に上昇することなく緩やかな上昇とさせることができる。これに加え、セグメント52からブラシ791が離間する際におけるブラシ791の電流密度を小さくでき、ブラシ791の火花放電を減少させることができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、電動モータ40は、車両のシートを昇降させるための減速機付モータ装置1に適用されるブラシ付きモータである場合について説明した。また、電動モータ40は、車両のシートを前後方向にスライド移動させるための減速機付モータ装置1に適用されるブラシ付きモータである場合について説明した。さらに、電動モータ40は、車両のウインドウを開閉させるために用いられる減速機付モータ装置1に適用されるブラシ付きモータである場合について説明した。しかしながら、これらに限られるものではなく、電動モータ40は、さまざまな用途に使用することが可能である。
例えば、上述の実施形態では、電動モータ40は、車両のシートを昇降させるための減速機付モータ装置1に適用されるブラシ付きモータである場合について説明した。また、電動モータ40は、車両のシートを前後方向にスライド移動させるための減速機付モータ装置1に適用されるブラシ付きモータである場合について説明した。さらに、電動モータ40は、車両のウインドウを開閉させるために用いられる減速機付モータ装置1に適用されるブラシ付きモータである場合について説明した。しかしながら、これらに限られるものではなく、電動モータ40は、さまざまな用途に使用することが可能である。
また、上述の実施形態では、各ブラシ91~791の摺接部95~795において、摺接面97~797が円弧状に凹み形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、摺接面97~797は、周方向両端から周方向中央に向かって徐々に凹み深さが深くなるように、凹み形成されていればよい。例えば、摺接面97~797がV溝状に形成されていてもよい。
さらに、上述の実施形態では、各ブラシ91~791は、コンミテータ47の回転方向上流側におけるコンミテータ47との摺接面積に対し、コンミテータ47の回転方向下流側におけるコンミテータ47との摺接面積が徐々に大きくなるように形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各ブラシ91~791のコンミテータ47における摺接面積が徐々に大きくならなくてもよい。つまり、各ブラシ91~791は、コンミテータ47の回転方向上流側におけるコンミテータ47との摺接面積に対し、コンミテータ47の回転方向下流側におけるコンミテータ47との摺接面積が大きくなっていればよい。そして、望ましくは、コンミテータ47の回転方向下流側におけるコンミテータ47との摺接面積が最大となるように設定されているとよい。
1…減速機付モータ装置
40…電動モータ
41…ヨーク
42…マグネット(磁極)
43…アーマチュア
43a…アーマチュアコア
47…コンミテータ
50…コイル
90…ブラシ装置
91~791…ブラシ
92,292…ブラシホルダ
94…本体部
94b…平坦面
95~795…摺接部
96…ピグテール
97~797…摺接面
295a…底面
40…電動モータ
41…ヨーク
42…マグネット(磁極)
43…アーマチュア
43a…アーマチュアコア
47…コンミテータ
50…コイル
90…ブラシ装置
91~791…ブラシ
92,292…ブラシホルダ
94…本体部
94b…平坦面
95~795…摺接部
96…ピグテール
97~797…摺接面
295a…底面
Claims (8)
- コイルが接続されているコンミテータに摺接し、該コンミテータを介して前記コイルに給電を行うためのブラシと、
前記ブラシを保持するブラシホルダと、
を備え、
前記ブラシは、
外部電源に電気的に接続されるピグテールが接続される本体部と、
前記コンミテータに摺接する摺接部と、
が一体化されており、
前記本体部は、直方体状に形成された平坦面に前記ピグテールが接続されており、
前記摺接部は、前記コンミテータの回転方向上流側の該コンミテータとの摺接面積に対し、前記コンミテータの回転方向下流側の該コンミテータとの摺接面積が大きくなるように形成されているブラシ装置。 - 前記摺接部における前記回転方向下流側の前記コンミテータとの摺接面積が最大となるように設定されている請求項1に記載のブラシ装置。
- 前記摺接部の前記摺接面積は、前記回転方向上流側から前記回転方向下流側に向かって徐々に大きくなるように設定されている請求項1または請求項2に記載のブラシ装置。
- 前記コンミテータは、一方向と他方向との両方向に回転させて使用するものであり、
前記摺接部は、前記コンミテータの回転方向両端から中央に向かうに従って前記コンミテータとの摺接面積が大きくなるように形成されている請求項1~請求項3の何れか1項に記載のブラシ装置。 - 前記摺接部の前記コンミテータとの摺接面は、前記回転方向両端と前記中央とに頂点を持つ三角形状であり、
前記摺接部の底面は、前記本体部の前記ピグテールが接続される前記平坦面と同一平面上に配置されている請求項4に記載のブラシ装置。 - 前記摺接部の前記コンミテータとの摺接面は、前記回転方向両端から前記中央に向かうに従って凹むように形成されている請求項4または請求項5に記載のブラシ装置。
- 前記ブラシホルダの内側面には、前記摺接部における前記回転方向最外側に対応する位置に、溝部が形成されている請求項1~請求項6の何れか1項に記載のブラシ装置。
- 請求項1~請求項7の何れか1項に記載のブラシ装置と、
前記コンミテータに接続されている前記コイルが巻回されているアーマチュアコアと、
前記アーマチュアコアの周囲を取り囲むように形成されており、内周面に磁極が設けられているヨークと、
を備えた電動モータ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016-081199 | 2016-04-14 | ||
JP2016081199A JP6609507B2 (ja) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | ブラシ装置および電動モータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2017179509A1 true WO2017179509A1 (ja) | 2017-10-19 |
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ID=60041509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/014544 WO2017179509A1 (ja) | 2016-04-14 | 2017-04-07 | ブラシ装置および電動モータ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6609507B2 (ja) |
WO (1) | WO2017179509A1 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003079105A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-14 | Asmo Co Ltd | ブラシ装置 |
JP2012151991A (ja) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Hitachi Appliances Inc | 電動送風機及びこれを備えた電気掃除機 |
-
2016
- 2016-04-14 JP JP2016081199A patent/JP6609507B2/ja active Active
-
2017
- 2017-04-07 WO PCT/JP2017/014544 patent/WO2017179509A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003079105A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-14 | Asmo Co Ltd | ブラシ装置 |
JP2012151991A (ja) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Hitachi Appliances Inc | 電動送風機及びこれを備えた電気掃除機 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2017192235A (ja) | 2017-10-19 |
JP6609507B2 (ja) | 2019-11-20 |
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Legal Events
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17782324 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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