(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のようなブラシ装置では、ホルダ部材の射出成形の際、ブラシ収容部の内部空間を形成するためのスライド型を有する金型が必要となるため、金型のコストが高くなってしまう。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ホルダ部材を射出成形する際のスライド型を不要とすることが可能なブラシ装置及びモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するブラシ装置は、電機子の整流子の外周面に接触するブラシと、前記ブラシを外周側から押圧するコイルスプリングと、前記ブラシ及び前記コイルスプリングを保持するブラシ収容部とを備えたブラシ装置であって、モータハウジングに固定されるベース部と、該ベース部から前記電機子の軸方向に延出されるとともに周方向に対向する対の支持壁とを一体に有する樹脂製のホルダ部材を備え、前記ブラシ収容部は、前記対の支持壁と、該各支持壁の開放端を跨ぐようにその支持壁に固定された天板部材とからなり、前記各支持壁の互いに対向する内側面には、前記ブラシを支持するブラシ支持面と、そのブラシ支持面よりも前記開放端側に位置し前記コイルスプリングを支持するスプリング支持面とが形成されて
おり、前記ブラシ支持面は、前記ブラシの幅方向側面を保持すべく前記電機子の径方向に沿った平面状をなし、前記スプリング支持面は、前記コイルスプリングをコイル径方向に保持すべく円弧状をなす円弧面と、該円弧面から前記電機子の軸方向に沿って前記開放端まで延びる平面とを有している。
【0007】
この構成によれば、ベース部から対で延びる支持壁と、支持壁に固定される天板部材とからブラシ収容部が構成されるため、ホルダ部材の射出成形の際に、スライド型無しで各支持壁を成形することが可能となり、その結果、低コスト化に寄与できる。また、各支持壁の内側面のスプリング支持面は、支持壁においてブラシ支持面よりも開放端側に形成される。このため、コイルスプリングのコイル径をブラシ幅よりも大きく構成しつつも、支持壁を形成する金型を軸方向に抜くことが可能となり、コイルスプリングの選定範囲を広げることができる。
【0008】
この構成によれば、ブラシ及びコイルスプリングをそれぞれブラシ支持面とスプリング支持面とで安定して保持することができる。
上記ブラシ装置において、前記コイルスプリングのコイル径は、前記ブラシの幅方向長さよりも大きく設定されていることが好ましい。
この構成によれば、コイルスプリングのコイル径を大きくすることでばね定数が小さくなり、それにより、ブラシが摩耗によって短くなっていくことで生じるコイルスプリングの付勢力の変動の幅を小さくすることができる。
【0010】
上記ブラシ装置において、前記ブラシは、前記各支持壁の間から前記軸方向に突出するとともに、その突出部位を前記天板部材が覆うように構成されていることが好ましい。
【0011】
この構成によれば、電機子の軸方向におけるブラシ高さを高くした構成に対し、天板部材の形状変更によって容易に対応することができる。
上記ブラシ装置において、前記ブラシと前記天板部材との間には、それらがブラシ幅方向に互いに接触しないようにクリアランスが形成されていることが好ましい。
【0012】
この構成によれば、ブラシが天板部材に対して幅方向に接触することによって生じうる摺動ロスや異音の発生を抑制することができる。
上記ブラシ装置において、前記天板部材には、前記ブラシに接続される給電線を前記ブラシ収容部外に導出するための導出窓部が形成されていることが好ましい。
【0013】
この構成によれば、天板部材のプレス成形時に導出窓部を容易に成形することが可能となる。
上記課題を解決するモータは、上記のブラシ装置を備えるモータである。
【0014】
この構成によれば、ホルダ部材を射出成形する際のスライド型を不要とすることが可能なる。
【発明の効果】
【0015】
本発明のブラシ装置及びモータによれば、ホルダ部材を射出成形する際のスライド型を不要とすることが可能なる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、モータの一実施形態について説明する。
図1に示す本実施形態のモータ1は、略有底円筒状をなすヨークハウジング2(以下単にヨーク2とする)と、ヨーク2の内部に収容された電機子3と、ヨーク2の開口部に配置されたブラシ装置4とを備えている。
【0018】
ヨーク2は、円筒状をなす円筒部2aと、該円筒部2aの軸方向の一端を閉塞する略円板状の底部2bとを有する。円筒部2aの内周面には、N極とS極とが周方向に交互となるように周方向に複数並べられた磁石6が固定されている。なお、円筒部2a及び磁石6によって固定子が構成されている。
【0019】
ヨーク2の内部において、磁石6の内側に前記電機子3が配置されている。電機子3は、回転軸11と、該回転軸11に一体回転可能に固定された電機子コア12と、該電機子コア12に巻装された巻線13と、回転軸11に一体回転可能に固定された整流子14とから構成されている。
【0020】
回転軸11は、円柱状をなすとともに、ヨーク2の内部において同ヨーク2の径方向の中央部に配置されている。この回転軸11の基端部(
図1において右側の端部)は、ヨーク2の底部2bの中央部に設けられた軸受15によって軸支されている。電機子3は、この回転軸11を回転中心として周方向に回転可能である。
【0021】
回転軸11の軸方向中央部よりも基端寄りの部分には、前記電機子コア12が一体回転可能に外嵌されている。電機子コア12は、回転軸11を中心として径方向外側に放射状に延びる複数のティース12aを有する。ティース12aの先端面(外周面)は、磁石6と径方向に対向している。
【0022】
回転軸11の軸方向の中央部よりもやや先端寄りの部分には、整流子14が一体回転可能に外嵌されている。整流子14は、電機子コア12と軸方向に隣り合っている。この整流子14の外周面には、複数の整流子片14aが設けられている。各整流子片14aの軸方向一端部(電機子コア12側の端部)には、巻線13を接続するためのライザ14bが一体に形成されている。
【0023】
[ブラシ装置の構成]
ブラシ装置4は、ヨーク2の開口部に組み付けられる樹脂製のホルダ部材21を有している。このホルダ部材21は、ヨーク2の開口部に嵌入されたベース部22を有している。ベース部22は円環状をなし、その外径はヨーク2の円筒部2aの内径と略等しく形成されている。また、ベース部22は、回転軸11の軸線に対して垂直をなす板状をなしている。ベース部22の径中心部には、回転軸11が挿通される挿通孔22bが貫通形成されている。なお、ベース部22において、ヨーク2の内部側を向く軸方向端面を内側端面22aとする。
【0024】
ベース部22の内側端面22aには、給電用ブラシ23及びコイルスプリング24をそれぞれ保持する複数のブラシ収容部25が構成されている。なお、各ブラシ収容部25(各給電用ブラシ23)は、周方向等間隔に配置されている。
【0025】
図2及び
図3に示すように、各ブラシ収容部25は、ベース部22から回転軸11の軸方向に延出形成された一対の支持壁26と、支持壁26に固定された天板部材27とから構成されている。一対の支持壁26は、周方向に互いに対向しており、それらの互いに対向する内側面には、給電用ブラシ23を支持するブラシ支持面31と、コイルスプリング24を支持するスプリング支持面32とがそれぞれ形成されている。
【0026】
図3に示すように、ブラシ支持面31は、回転軸11の軸方向に対して平行、かつ回転軸11の周方向に対して略垂直をなす平面状に形成されている。また、対をなす支持壁26の各ブラシ支持面31は互いに平行をなしている。また、各ブラシ支持面31を繋ぐ底面33は、ブラシ支持面31及び回転軸11の軸線と直交するように形成されている。
【0027】
給電用ブラシ23は、直方体状をなし、その軸方向一端部(
図3において下端部)が各ブラシ支持面31及び底面33からなる断面コ字状の部位の内側に軸方向端部が挿入されている。なお、給電用ブラシ23は、軸方向高さ(回転軸11の軸方向に沿った長さ)が幅方向長さWよりも長く設定されている。
【0028】
各ブラシ支持面31同士の間隔は、給電用ブラシ23の幅方向長さW(
図3において左右方向の長さ)よりも若干長く設定されている。ブラシ収容部25は、各ブラシ支持面31にて給電用ブラシ23の幅方向両側面の一部を保持するとともに、底面33にて給電用ブラシ23の軸方向一端面(
図3において下面)を保持する。なお、ブラシ支持面31は、支持壁26の径方向一端から他端に亘って形成されており、ブラシ支持面31の径方向長さは、給電用ブラシ23の径方向長さよりも長く形成されている。
【0029】
各支持壁26のスプリング支持面32は、ブラシ支持面31の軸方向開放端(上端)側に形成されるとともに、支持壁26の径方向一端から他端に亘って形成されている。スプリング支持面32は、ブラシ支持面31から幅方向外側に広がる円弧面32aと、円弧面32aから回転軸11の軸方向に沿って支持壁26の軸方向の開放端26aまで延びる平面32bとを有している。
【0030】
コイルスプリング24は、各スプリング支持面32の円弧面32a及び平面32bによって保持されている。コイルスプリング24は、そのコイル軸L(中心軸線)が回転軸11の径方向に沿うように配置されるとともに、コイル軸Lが給電用ブラシ23の中心軸線と一致するように配置されている。各スプリング支持面32の円弧面32aは、コイルスプリング24のコイル軸Lを中心とする円弧状をなし、コイルスプリング24の外周を部分的に保持している。
【0031】
各スプリング支持面32の平面32bは、コイルスプリング24をブラシ幅方向の両側から保持している。この各平面32bは互いに平行をなすとともに、各ブラシ支持面31に対しても平行をなしている。また、各平面32b同士の幅方向の間隔は、各ブラシ支持面31同士の幅方向の間隔よりも広く設定されている。
【0032】
コイルスプリング24のコイル径D(直径)は、給電用ブラシ23の幅方向長さWよりも大きく、かつ給電用ブラシ23の軸方向高さよりも小さく設定されている。そして、コイルスプリング24は、コイル軸Lが給電用ブラシ23の中心軸線と一致するように配置されているため、コイルスプリング24は、給電用ブラシ23に対して幅方向においては大きく、軸方向においては小さくなるように構成されている。
【0033】
天板部材27は、金属板からプレス加工により成形されるものであり、各支持壁26間を軸方向から覆うように設けられることで、各支持壁26とでブラシ収容部25を構成している。
【0034】
天板部材27は、各ブラシ支持面31間の底面33と平行をなす天井部34と、天井部34のブラシ幅方向の両縁部からそれぞれ軸方向に延びる側壁部35と、各側壁部35に複数(本実施形態では2つずつ)形成された固定片36とを備えている。各側壁部35の固定片36は、支持壁26の軸方向の開放端26aに圧入固定されている。つまり、天板部材27は、各支持壁26の開放端26aを跨ぐように設けられている。なお、各支持壁26の軸方向の開放端26aは、回転軸11の軸線に対して垂直(つまり、天板部材27の天井部34と平行)をなす平面状に形成されている。
【0035】
また、各側壁部35同士の幅方向の間隔は、各ブラシ支持面31同士の幅方向の間隔よりも大きく設定されている。つまり、各側壁部35同士の幅方向の間隔は、給電用ブラシ23の幅方向長さWよりも大きいため、各側壁部35と給電用ブラシ23の側面との幅方向間には、クリアランスCが形成される。また、給電用ブラシ23は、各支持壁26の間から軸方向に突出するとともに、その突出部位を天板部材27が覆うように構成されている。
【0036】
また、各側壁部35同士の幅方向の間隔は、各スプリング支持面32の平面32b同士の幅方向の間隔よりも小さく設定されている。つまり、各側壁部35同士の幅方向の間隔は、コイルスプリング24のコイル径Dよりも小さく形成されている。
【0037】
給電用ブラシ23は、軸方向一端側(
図3において下端部)が各ブラシ支持面31及び底面33によって保持されるとともに、軸方向他端側(
図3において上面)が天板部材27の天井部34によって保持される。これにより、給電用ブラシ23がブラシ収容部25内で回転軸11の径方向にスライド可能に保持される。
【0038】
図1に示すように、コイルスプリング24は、ブラシ収容部25内において、支持壁26又は天板部材27に組み付けられたストッパ37と給電用ブラシ23との間に圧縮状態で配置されている。このコイルスプリング24の弾性力により、給電用ブラシ23が径方向内側に付勢されている。そして、給電用ブラシ23の先端面は、整流子14の外周面(整流子片14a)に対して押圧接触されるようになっている。
【0039】
図2及び
図3に示すように、天板部材27の天井部34には、その径方向内側端から中央部にかけて径方向に延びる切り欠き部34a(導出窓部)が形成されている。この切り欠き部34aは、天井部34の幅方向中央部に形成されている。
【0040】
給電用ブラシ23の軸方向上面に接続されたピッグテール38(給電線)は、切り欠き部34aを介してブラシ収容部25の外側に導出されている。このピッグテール38は、ホルダ部材21から外部に軸方向に延びる電源端子39と電気的に接続されており、電源端子39からピッグテール38を介して給電用ブラシ23への給電が可能となっている。そして、給電用ブラシ23から整流子14を介して巻線13に電流が供給されることで、電機子3が回転される。
【0041】
次に、本実施形態の作用について説明する。
各支持壁26の内側面のスプリング支持面32は、支持壁26においてブラシ支持面31よりも開放端26a側に形成され、その各スプリング支持面32の幅間隔が各ブラシ支持面31の幅間隔よりも大きく設定されている。そのため、ホルダ部材21の射出成形において、支持壁26がアンダーカット形状とならず、ホルダ部材21の内側端面22a側の金型を軸方向に抜くことが可能となり、その結果、径方向のスライド型が無い金型を用いることが可能となっている。
【0042】
そして、各支持壁26間を覆うように天板部材27を設けて給電用ブラシ23を軸方向に保持させることで、給電用ブラシ23を安定的に保持させている。また、本実施形態では、給電用ブラシ23の軸方向底面側を保持する各ブラシ支持面31及び底面33が、給電用ブラシ23をその径方向全体に亘って保持しているため、給電用ブラシ23がより安定的に保持されるようになっている。
【0043】
また、コイルスプリング24のコイル径Dが給電用ブラシ23の幅方向長さWよりも大きく設定されているため、コイルスプリング24のばね定数を小さくすることができ、その結果、給電用ブラシ23が摩耗によって短くなっていくことで生じるコイルスプリング24の付勢力の変動の幅が小さくなっている。
【0044】
以上のように本実施形態では、天板部材27とホルダ部材21の各ブラシ支持面31及び底面33とによって給電用ブラシ23を径方向全体に亘って保持しつつも、スプリング支持面32の形状変更によってコイルスプリング24のコイル径D等の設計変更に対応可能となっている。
【0045】
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
(1)樹脂製のホルダ部材21は、ヨーク2に固定されるベース部22と、ベース部22から回転軸11(電機子3)の軸方向に延出されるとともに周方向に対向する対の支持壁26とを一体に有する。そして、給電用ブラシ23を収容保持するブラシ収容部25は、対の支持壁26と、各支持壁26の軸方向の開放端26aを跨ぐようにその支持壁26に固定された天板部材27とから構成される。これにより、ホルダ部材21の射出成形の際に、スライド型無しで各支持壁26を成形することが可能となり、その結果、低コスト化に寄与できる。
【0046】
また、各支持壁26の内側面のスプリング支持面32は、支持壁26においてブラシ支持面31よりも開放端26a側に形成される。このため、コイルスプリング24のコイル径Dを給電用ブラシ23の幅方向長さWよりも大きい構成しつつも、支持壁26を形成する金型を軸方向に抜くことが可能となり、コイルスプリング24の選定範囲を広げることができる。
【0047】
(2)コイルスプリング24のコイル径Dは、給電用ブラシ23の幅方向長さWよりも大きく設定される。この構成によれば、コイルスプリング24のコイル径Dを大きくすることでばね定数が小さくなり、それにより、給電用ブラシ23が摩耗によって短くなっていくことで生じるコイルスプリング24の付勢力の変動の幅を小さくすることができる。その結果、モータ性能の向上に寄与できる。
【0048】
(3)ブラシ支持面31は、給電用ブラシ23の幅方向側面を保持すべく回転軸11の径方向に沿った平面状をなし、スプリング支持面32は、コイルスプリング24をコイル径方向に保持すべく円弧状をなすため、給電用ブラシ23及びコイルスプリング24を安定して保持することができる。
【0049】
(4)給電用ブラシ23は、各支持壁26の間から軸方向に突出するとともに、その突出部位を天板部材27が覆うように構成されるため、ブラシ高さを高くした構成に対し天板部材27の形状変更によって容易に対応することができる。
【0050】
(5)給電用ブラシ23と天板部材27との間には、それらがブラシ幅方向に互いに接触しないようにクリアランスCが形成される。これにより、給電用ブラシ23が天板部材27に対して幅方向に接触することによって生じうる摺動ロスや異音の発生を抑制することができる。
【0051】
(6)天板部材27には、給電用ブラシ23に接続されるピッグテール38をブラシ収容部25外に導出するための切り欠き部34aが形成される。これにより、天板部材27のプレス成形時に切り欠き部34aを容易に成形することが可能となる。
【0052】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、各側壁部35と給電用ブラシ23の側面との幅方向間にクリアランスCを設けたが、例えば
図4に示すように、各側壁部35の幅方向の間隔を上記実施形態よりも狭くし、各側壁部35で給電用ブラシ23を幅方向に保持可能に構成してもよい。このような構成によれば、給電用ブラシ23をより一層安定して保持することができる。
【0053】
・上記実施形態では、ピッグテール38を導出する導出窓部としての切り欠き部34aを天板部材27の天井部34に形成したが、これに特に限定されるものではない。
例えば、
図5に示すように、一対の側壁部35の一方に導出窓部としての切り欠き部35aを形成してもよい。この切り欠き部35aは、側壁部35の径方向内側端部から中央部にかけて形成されており、切り欠き部35aを介してピッグテール38がブラシ収容部25外に導出されている。このような構成によっても上記実施形態と略同様の効果を得ることができる。
【0054】
また、例えば
図6に示すように、一対の支持壁26の一方に導出窓部としての切り欠き部26bを形成してもよい。この切り欠き部26bは、固定片36の径方向間において支持壁26の開放端26aの一部を軸方向に窪ませた形状をなしており、切り欠き部26bを介してピッグテール38がブラシ収容部25外に導出されている。
【0055】
・支持壁26のスプリング支持面32の形状は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態の円弧面32aを軸方向に対して垂直な平面(つまり平面32bと直交する平面)に変更してもよい。