特許 7340019 直流電動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-29

(45)【発行日】2023-09-06

(54)【発明の名称】直流電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 13/00 20060101AFI20230830BHJP

【ＦＩ】

H02K13/00 T

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021533028

(86)(22)【出願日】2020-07-10

(86)【国際出願番号】 JP2020026965

(87)【国際公開番号】W WO2021010307

(87)【国際公開日】2021-01-21

【審査請求日】2022-01-14

(31)【優先権主張番号】P 2019132092

(32)【優先日】2019-07-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】藤央弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 隆文

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 康夫

(72)【発明者】

【氏名】山下 大介

(72)【発明者】

【氏名】岡部 形次郎

【審査官】稲葉 礼子

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０３９４２４０１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】韓国登録特許第１０－１４６７５３８（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開２０１５－０４３６８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電動機であって、
整流子と摺接するブラシと、
前記ブラシを保持するブラシホルダベースと、
前記ブラシと接続される可撓性の配線と、
前記配線を介して前記ブラシと接続されるチョークコイルとを備え、
前記ブラシホルダベースは、前記ブラシホルダベースから突出した第１壁部及び第２壁部の間に形成され、前記チョークコイル内に生じる磁束の向きと平行な方向に沿って延在するように、前記配線を拘束する挟持部を有し、
前記ブラシホルダベースには、前記チョークコイルの収容壁が形成されており、
前記第１壁部は、前記収容壁の外側部分を延伸して形成され、
前記第２壁部は、前記収容壁の内側部分である直流電動機。

【請求項2】

請求項１に記載の直流電動機であって、
前記挟持部は、前記ブラシと前記チョークコイルとの間で、前記配線を拘束する直流電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

ブラシ付き直流電動機は、ブラシをバネで整流子へ押し付けて通電することによって出力を発生する。ブラシは、整流子との摺動によって摩耗して短くなるため、ブラシ長さに応じてバネによって追従する必要があり、可撓性配線（ピグテール）で余剰長さを形成し給電部とブラシを電気的に接続する回路を形成する。

【0003】

本技術分野の背景技術として、以下の先行技術がある。特許文献１（特開２００８－２５２９７０号公報）には、アーマチュア軸のコンミュテータに摺接する複数のブラシと、ブラシを出没自在に収納するブラシボックスを取り付けたブラシホルダと、ブラシに一端部が接続され、ブラシホルダ本体に保持されるチョークコイルと、チョークコイルの他端部が電気的に接続され、ブラシホルダに保持されるターミナルとを備えたモータにおいて、ブラシホルダの周壁部に開口部を形成すると共に、ブラシホルダの開口部にチョークコイルの他端部とターミナルとの接続部を露出するよう配索した後で、これらチョークコイルの他端部とターミナルとを所定手段により接続したモータが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－２５２９７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ブラシ付き直流電動機は、アクチュエータの中に組み込まれて作動する場合が多く、小型・軽量化の要求が高くなるに従って、直流電動機に許容されるスペースが小さくなり、部品間の距離が小さくなっている。このため、小型のブラシ付き直流電動機において、ピグテールの余剰長さを安定的に固定して、ピグテールの振動による配線の劣化やノイズの発生を抑制する必要がある。また、整流ノイズを低減する部品（例えばチョークコイル）を設け、ピグテールに流れる電流による磁束の影響を受けずに、安定してノイズ除去可能な構造が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、直流電動機であって、整流子と摺接するブラシと、前記ブラシを保持するブラシホルダベースと、前記ブラシと接続される可撓性の配線と、前記配線を介して前記ブラシと接続されるチョークコイルとを備え、前記ブラシホルダベースは、前記ブラシホルダベースから突出した第１壁部及び第２壁部の間に形成され、前記チョークコイル内に生じる磁束の向きと平行な方向に沿って延在するように、前記配線を拘束する挟持部を有し、前記ブラシホルダベースには、前記チョークコイルの収容壁が形成されており、前記第１壁部は、前記収容壁の外側部分を延伸して形成され、前記第２壁部は、前記収容壁の内側部分である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、安定したノイズ除去効果が得られる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施例の直流電動機の構造を示す断面図である。

【図2】本発明の実施例の直流電動機の分解斜視図である。

【図3】本発明の実施例のブラシホルダの平面図である。

【図4】本発明の実施例のブラシホルダのＡ－Ａ断面図である。

【図5】本発明の実施例のブラシホルダの挟持部の拡大図である。

【図6】本発明の実施例のブラシホルダの斜視図である。

【図7】本発明の実施例のチョークコイル及びピグテール線の磁束発生の方向を示す斜視図である。

【図8】本発明の実施例のチョークコイル及びピグテール線の磁束発生の方向を示す断面図である。

【図9】従来のチョークコイル及びピグテール線の磁束発生の方向を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図１～図８を参照して、直流電動機の実施例を説明する。

【0010】

（全体構成） 図１は、直流電動機１の構造を示す断面図であり、図２は、直流電動機１の分解斜視図である。なお、図１及び図２に示すＡ及びＢは直流電動機１の向き、特にブラシホルダ１３の向きを表す便宜的なものである。以下ではブラシホルダ１３のＡ側の面を「Ａ面」、ブラシホルダ１３のＢ側の面を「Ｂ面」とも称する。なおＢ面は後述するブラシ１４の取り付け面である。

【0011】

直流電動機１は、ケース及び磁気回路を形成する役割を有するヨーク２を有する。ヨーク２の内面にはマグネットステー２７及び複数個のマグネット３が装着され、更にマグネット３の内面にはマグネット内面と任意の隙間を保持してアーマチャ４が収容される。アーマチャ４の径方向中央部にはモータギア１９に接続されたシャフト５が備えられる。シャフト５は、軸受６及び軸受２０を介してフロントブラケット７及びリアブラケット２１に回転自在に支持される。フロントブラケット７及びリアブラケット２１はヨーク２に取り付けられる。アーマチャ４は、シャフト５にアーマチャコア８及び整流子９が固定されて構成される。アーマチャコア８の周方向外周部に形成された複数のスロット１０間に跨ってアーマチャコイル１１が巻回される。整流子９は樹脂等の絶縁材により筒状に形成され、整流子９の外周部には導電材からなる複数の整流子片１２を備える。整流子片１２の一部にはスロット１０間に巻回されたアーマチャコイル１１が電気的に接合される。

【0012】

ヨーク２の内部にはブラシホルダ１３が収容される。ブラシホルダ１３には、整流子片１２に給電する少なくとも一対のブラシ１４とバネ１５が配置される。ブラシホルダ１３にはさらに、電磁ノイズを除去するためのチョークコイル１６が配置される。ブラシ１４は直流電動機１の外部給電端子２６と電気的に接続される。ブラシ１４は、ブラシホルダ１３に保持されたバネ１５の弾性によって整流子片１２の外周面に摺接され、整流子片１２を介してアーマチャコイル１１に給電する。

【0013】

（ブラシホルダ） 図３はブラシホルダ１３をＢ面側から見た平面図、図４はＡ－Ａ断面図であり、図５は挟持部３０の拡大図であり、図６はブラシホルダ１３の斜視図である。

【0014】

ブラシホルダ１３は、樹脂等の絶縁材料で略円形状に形成されたブラシホルダベース２４に、複数の部品が配置されて構成される。ブラシホルダベース２４のブラシ１４の取り付け面、すなわちＢ面には、ブラシ１４、バネ１５、チョークコイル１６、ブラシボックス２８及びバネホルダ２９などが配置される。ブラシボックス２８はブラシ１４を保持する。バネホルダ２９はバネ１５を保持する。ブラシ１４は整流子片１２に給電する。バネ１５はブラシ１４を整流子９の外周（整流子片１２）に摺接させる。チョークコイル１６は電磁ノイズを除去する。チョークコイル１６の中心部にはフェライトコア１７が設置される。

【0015】

ブラシホルダベース２４の内部には、チョークコイル１６を接続するための給電端子１８がインサートモールド等の方法によって配置されており、給電端子１８はブラシホルダベース２４のＡ面及びＢ面の両方に露出する。図示したブラシホルダ１３では、ブラシホルダベース２４の内部の給電端子１８と直流電動機１の外部給電端子２６とを一体に形成しているが、給電端子１８と外部給電端子２６を別部品で接合して形成してもよい。

【0016】

チョークコイル１６は、ブラシホルダベース２４のＢ面側から略垂直に突出する収容壁によって形成される空間に収容され、その一端が給電端子１８と接続され、他端が接続部２３においてピグテール線２５と接続される。そのため給電端子１８はピグテール線２５及びチョークコイル１６を介してブラシ１４と電気的に接続され、ブラシ１４と摺接する整流子片１２を介してアーマチャコイル１１に給電する。

【0017】

ピグテール線２５は、一端がブラシ１４に接続され、他端が接続部２３を介してチョークコイル１６と接続される。ピグテール線２５とブラシ１４、及びピグテール線２５と接続部２３とは溶接などの方法によって接続するとよい。ピグテール線２５は、可撓性を有しており、ブラシの摩耗に追従可能なように余剰長さを有している。

【0018】

ブラシ１４とチョークコイル１６の間には、ピグテール線２５を拘束する挟持部３０が設けられる。挟持部３０は、チョークコイル１６の収容壁の外側部分を延伸した第１壁部３１と、該収容壁の内側部分である第２壁部３２との間に形成され、ピグテール線２５の直径より少し狭い空間を形成する。挟持部３０は、ブラシホルダベース２４の外周側でチョークコイル１６の収容壁を延伸して形成される第１壁部３１と、ブラシホルダベース２４の内側でチョークコイル１６の収容壁で構成される第２壁部３２との間に形成され、ピグテール線２５の直径より少し狭い空間を形成している。このため、ピグテール線２５をブラシホルダベース２４に組み付けた後の状態では、ピグテール線２５は挟持部３０によって動かないように拘束される。すなわち、挟持部３０は、ピグテール線２５の振動変位を抑制しており、ピグテール線２５をチョークコイル１６の中心線と平行に配置する。すなわち、チョークコイル１６内に生じる磁束の向きと平行に延在する。ここで、ピグテール線２５とチョークコイル１６内に生じる磁束の向きとが平行とは、両者の向きの差が±１２°までの誤差を許容してもよい。また、チョークコイル１６のインダクタンスの変化が２０％まで許容してもよい。

【0019】

図７は磁束発生の方向を示す斜視図であり、図８は図５のＢ－Ｂ断面図である。また、図９は従来の構成における断面図である。

【0020】

図７及び図８に示すように、直流電動機１の通電時にチョークコイル１６に流れる電流による磁束はチョークコイル１６の中心を貫く方向となり、ピグテール線２５に流れる電流による磁束はピグテール線２５を中心に円を描く方向となる。このため、チョークコイル１６に流れる電流による磁束とピグテール線２５に流れる電流による磁束とは、互いに直交し、ピグテール線２５を流れる電流による磁束のチョークコイル１６への干渉を抑制する。

【0021】

一方、図９に示すように、ピグテール線２５がチョークコイル１６の中心線と平行ではない場合、チョークコイル１６に流れる電流による磁束とピグテール線２５に流れる電流による磁束とは直交せず、ピグテール線２５とチョークコイル１６の中心線とのなす角の正弦値に比例して、ピグテール線２５に流れる電流による磁束がチョークコイル１６の磁束と干渉する。このため、チョークコイル１６の素子特性が不安定になり、ノイズの抑制効果が低減する。

【0022】

また、ピグテール線２５を挟持部３０で拘束しないと、直流電動機１の振動によってピグテール線２５が変位し、ピグテール線２５に流れる電流による磁束によるチョークコイル１６の磁束への干渉の量が時間変化して、ノイズが発生する。

【0023】

以上に説明したように、本発明の実施例の直流電動機１は、整流子９と摺接するブラシ１４と、ブラシ１４を保持するブラシホルダベース２４と、ブラシ１４と接続される可撓性の配線（ピグテール線２５）と、ピグテール線２５を介してブラシ１４と接続されるチョークコイル１６とを備え、ブラシホルダベース２４は、チョークコイル１６内に生じる磁束の向きと平行な方向に沿って延在するように、ピグテール線２５を拘束する挟持部３０を有する。すなわち、挟持部３０がピグテール線２５を挟み込むので、直流電動機１の振動によるピグテール線２５の損傷を抑制でき、チョークコイル１６近傍のピグテール線２５の振動変位によって発生する磁束変化のチョークコイル１６への干渉を抑制し、素子特性を安定化して、安定したノイズ除去効果が得られる。また、ピグテール線２５がチョークコイル１６内に生じる磁界方向と平行に延在するので、ピグテール線２５に流れる電流による磁束の方向をチョークコイル１６に流れる電流による磁束の方向と直交させ、配線から受ける磁束干渉を抑制することによって、チョークコイル１６の素子特性が安定になり、安定したノイズ除去効果が得られる。さらに、挟持部３０がピグテール線２５の余剰長さの這い回し部分を拘束するので、後工程でピグテール線２５を短く加工するコストを削減できる。

【0024】

また、挟持部３０は、ブラシ１４とチョークコイル１６との間で、ピグテール線２５を拘束するので、ブラシ１４の振動がチョークコイル１６とピグテール線２５との接続部２３へ伝搬せず、耐振性を向上できる。

【0025】

また、挟持部３０は、ブラシホルダベース２４から突出した第１壁部３１及び第２壁部３２の間に形成されるので、ブラシホルダベース２４の構造を簡素化しつつ、ピグテール線２５を確実に拘束できる。

【0026】

また、ブラシホルダベース２４には、チョークコイル１６の収容壁が形成されており、第１壁部３１は該収容壁の外側部分を延伸して形成され、第２壁部３２は該収容壁の内側部分で構成したので、チョークコイル１６の収容空間を形成する収容壁に連続する構成で第１壁部３１及び第２壁部３２を構成して、ブラシホルダベース２４の構造を簡素化しつつ、ピグテール線２５を確実に拘束できる。

【0027】

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。

【符号の説明】

【0028】

１…直流電動機、２…ヨーク、３…マグネット、４…アーマチャ、５…シャフト、６…軸受、７…フロントブラケット、８…アーマチャコア、９…整流子、１０…スロット、１１…アーマチャコイル、１２…整流子片、１３…ブラシホルダ、１４…ブラシ、１５…バネ、１６…チョークコイル、１７…フェライトコア、１８…給電端子、１９…モータギア、２０…軸受、２１…リアブラケット、２３…接続部、２４…ブラシホルダベース、２５…ピグテール線、２６…外部給電端子、２７…マグネットステー、２８…ブラシボックス、２９…バネホルダ、３０…挟持部、３１…第１壁部、３２…第２壁部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】