特許 7440147 回転電機用のブラシモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】回転電機用のブラシモジュール

(51)【国際特許分類】

   H02K 13/00 20060101AFI20240220BHJP

   H01R 39/38 20060101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

H02K13/00 T

H01R39/38

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023130719

(22)【出願日】2023-08-10

【審査請求日】2023-08-29

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】393010787

【氏名又は名称】トライス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086830

【弁理士】

【氏名又は名称】塩入 明

(74)【代理人】

【識別番号】100096046

【弁理士】

【氏名又は名称】塩入 みか

(72)【発明者】

【氏名】小原 寛裕

(72)【発明者】

【氏名】北角 圭崇

【審査官】服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０１７９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０６９７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１９１６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９８５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０６２１７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６０－１１７６７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０２３／１１９９２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２２／１３７８９０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １３／００

Ｈ０１Ｒ ３９／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁性材料からなる円板状のベースと、導電性でほぼ円板状のプレートから成りかつベースの表裏両側に配置されている一対のターミナルと、各ターミナルに取り付けられているブラシホルダと、ブラシホルダに収容されているブラシ、とを有する回転電機用のブラシモジュールであって、
前記ターミナルとベースは半径方向中心部に貫通孔を有し、
前記ターミナルは、前記貫通孔から半径方向に沿って延び、かつブラシホルダの位置決め部を有するリセスを備え、
前記ブラシホルダは、前記一対のターミナルの一方のターミナルのみに取り付けられて、他方のターミナルには取り付けられず、
先端が前記貫通孔を向き、基端が貫通孔とは反対側を向き、かつ先端から基端側へ延びるブラシ収容孔と、
平面視でブラシ収容孔のターミナルの周方向中心部に重なり、かつブラシ収容孔から見てターミナルとは反対側に位置するバネ収容孔と、
バネ収容孔の前記貫通孔側の端部に設けられた係止用突起と、
前記ターミナルのリセスを貫通する突部を備え、
前記突部は、リセスの位置決め部により位置決めされる被位置決め部を備え、
前記ブラシは前記ブラシ収容孔に収容され、ブラシの先端が前記貫通孔側に露出し、ブラシの底部はブラシ収容孔内に収容され、
さらに前記バネ収容孔に収容されているコイル状の定荷重バネが設けられ、
定荷重バネのコイル部が、ブラシの底部を前記貫通孔へ向けて付勢し、
定荷重バネのコイル部から引き出された引き出し部が、前記バネ収容孔内を前記貫通孔側へ延び、
前記引き出し部の基端が前記係止用突起に係止され、
個々のブラシホルダから見て、前記ベース側を下部、その反対側を上部とする位置関係で、バネ収容孔はブラシ収容孔の上部に位置し、かつターミナルの周方向に沿ってバネ収容孔がブラシ収容孔に重なり、かつ周方向に沿ってバネ収容孔の幅がブラシ収容孔の幅よりも狭い、回転電機用のブラシモジュール。

【請求項2】

前記ブラシは一側面にリードが固定され、
前記ブラシホルダは、一側面にリードを通すための溝を備えていることを特徴とする、請求項１の回転電機用のブラシモジュール。

【請求項3】

前記ブラシ収容孔と前記バネ収容孔は前記ブラシホルダを貫通する貫通孔であることを特徴とする、請求項１の回転電機用のブラシモジュール。

【請求項4】

前記ブラシの底部は、ブラシの貫通孔側の基端とブラシの底部とを結ぶ方向に直交することを特徴とする、請求項３の回転電機用のブラシモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は回転電機用のブラシモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

ブラシを用いる回転電機では、ブラシをブラシホルダに収容し、ブラシホルダをプレート状の部材に固定する。プレート状の部材を用い、ブラシホルダを回転電機のスリップリングに向かい合わせることにより、回転電機のスリップリングとブラシを接触させ、バネにより、ブラシを回転電機のスリップリング側へ付勢する。

【0003】

回転電機用のブラシモジュールはコンパクトな構造で、ブラシホルダの振動が少なく、かつブラシを一定の力でスリップリングへ付勢することが求められる。例えば特許文献１（JP2018-503019）では、プレート上にブラシホルダ、ケージ、及び渦巻バネを配置したブラシモジュールが開示されている。この方法では、バネの端部から延在するアームがブラシを押圧し得るようにブラシケージの側壁に設けられた開口を貫通している。しかしながら、この構造ではバネやアームの配置スペースを確保する必要があり、ブラシモジュールのコンパクト化に不向きな構造となっている。

【0004】

また、特許文献２（JP2018-85865）では、ブラシホルダにスイッチなどを取り付けるスペース確保のため、電力供給導体として、ターミナルをブシホルダの一面に取り付けている。しかしながらこの構造では、ターミナルと他の部材の接触を回避するため折れ曲げなど複雑な加工を施しており、やはり取り付けスペースは必要となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】JP2018-503019

【文献】JP2018-85865

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

この発明の課題は、ブラシを回転電機のスリップリングへ向けて付勢する回転電機用のブラシモジュールにおいて、ブラシホルダをプレート状部材に固定し、ブラシホルダの振動を抑制することにある。この発明の他の課題は、コンパクトなブラシモジュールを提供すること、及びブラシを一定の力でスリップリングへ向けて付勢することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明の回転電機用のブラシモジュールは、絶縁性材料からなる円板状のベースと、導電性でほぼ円板状のプレートから成りかつベースの表裏両側に配置されている一対のターミナルと、各ターミナルに取り付けられているブラシホルダと、ブラシホルダに収容されているブラシ、とを有する回転電機用のブラシモジュールであって、
ターミナルとベースは半径方向中心部に貫通孔を有し、
ターミナルは、貫通孔から半径方向に沿って延び、かつブラシホルダの位置決め部を有するリセスを備え、
ブラシホルダは、
先端が貫通孔を向き、基端が貫通孔とは反対側を向き、かつ先端から基端側へ延びるブラシ収容孔と、
平面視でブラシ収容孔のターミナルの周方向中心部に重なり、かつブラシ収容孔から見てターミナルとは反対側に位置するバネ収容孔と、
バネ収容孔の貫通孔側の端部に設けられた係止用突起と、
ターミナルのリセスを貫通する突部を備え、
突部は、リセスの位置決め部により位置決めされる被位置決め部を備え、
ブラシはブラシ収容孔に収容され、ブラシの先端が貫通孔側に露出し、ブラシの底部はブラシ収容孔内に収容され、
さらにバネ収容孔に収容されているコイル状の定荷重バネが設けられ、
定荷重バネのコイル部が、ブラシの底部を付勢し、
定荷重バネのコイル部から引き出された引き出し部が、バネ収容孔内を貫通孔側へ延び、
引き出し部の基端が係止用突起に係止されている。

【0008】

定荷重バネはブラシをスリップリング側へ一定の力で付勢し、スリップリングからブラシが受ける反力は定荷重バネを通じてブラシホルダに加わる。この反力でブラシホルダはターミナルに位置決めされ、ブラシホルダの振動を減らし、またブラシホルダの姿勢を一定に保つ。従ってスリップリングに対するブラシの接触を安定に保ち、かつブラシホルダをターミナルに一定の姿勢で固定できる。

【0009】

定荷重バネもその引き出し部もブラシホルダ内の貫通孔の方向に収容するので、コンパクトなブラシモジュールが得られる。バネ収容孔をブラシホルダを貫通する貫通孔とすると、バネ収容孔の通風性によりブラシを冷却できる。定荷重バネは、その基端を係止用突起に係止することにより、ブラシホルダ内にセットできる。

【0010】

好ましくは、ブラシは一側面にリードが固定され、ブラシホルダは、一側面にリードを通すための溝を備えている。このようにすると、溝から容易にリードを引き出すことが出来る。

【0011】

好ましくは、ブラシホルダは貫通孔側から見た正面視でＴ字状で、Ｔ字の頂辺がターミナル上に配置されている。そしてブラシ収容孔の部分に比べバネ収容孔の部分で、ターミナルの周方向に沿ってのブラシホルダの幅が狭い。ブラシホルダの形状をＴ字状にすると、ブラシホルダの剛性が増す。

【0012】

好ましくは、ブラシ収容孔とバネ収容孔はブラシホルダを貫通する貫通孔である。例えば、コイルバネを用いたブラシホルダはバネ付勢のため底部を塞ぐ必要があり、このような場合に比べ、本件発明は定荷重バネを用い、且つブラシホルダ内にバネ係止部を有するため、ブラシホルダをよりコンパクトにできる。またブラシ収容孔とバネ収容孔の通風性を利用してブラシを冷却できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施例の回転電機用のブラシモジュールの平面図

【図2】実施例でのターミナルの部分平面図

【図3】実施例の回転電機用のブラシモジュールの側面図

【図4】実施例での、ブラシとブラシホルダの平面図

【図5】実施例での、ブラシとブラシホルダの底面図

【図6】図４のV-V方向に沿った、ブラシとブラシホルダの長手方向断面

【図7】実施例での、ブラシとブラシホルダの側面図

【図8】第２の実施例でのターミナルの部分平面図

【図9】第２の実施例でのブラシホルダの正面図

【図10】第２の実施例でのブラシホルダの底面図

【発明を実施するための最良の形態】

【0014】

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。本発明は実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、かつ実施例に当業者に公知の事項を加えて変形できる。

【実施例】

【0015】

図１～図７に実施例のブラシモジュール２を示す。図１～図３に示すように、合成樹脂等の絶縁性材料製の円板状のベース４の上下両側に、金属板から成りほぼ円板状のターミナル６，６が有る。ベース４とターミナル６，６の半径方向中心部に貫通孔９が有り、図示しない回転電機のスリップリング８が貫通する。回転電機は例えばEESM（巻線界磁方式の直流同期モータ）で、例えば電気自動車のメインモータである。なお回転電機の種類は任意であり、例えばハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、発電機等に搭載される。

【0016】

ターミナル６，６には各３個のブラシホルダ１０が、ベース４の上下で対称に、かつ貫通孔９に対して位相を１２０°ずつシフトして配置されている。ターミナル６当たりのブラシホルダ１０の数は例えば１～６個で、ブラシホルダ１０は金属製でも合成樹脂製でも良い。各ブラシホルダ１０にはブラシ１２が１個ずつ収容され、ブラシ１２はブラシホルダ１０に対して貫通孔９の半径方向に摺動自在である。またブラシ１２のリード１４は、ターミナル６に溶接等で固着されている。

【0017】

ターミナル６は外周部の例えば３カ所にリセス１３を備え、ベース４の係合部１５を収容する。モジュール２は、係合部１５で、ブシュあるいはボルトとナット等により、図示しないハウジング（ブラシモジュール２のハウジング）に係合されている。ターミナル６にはリベット孔１８が例えば３カ所に設けられ、リベット１７の底部１９が固定されている。なお２０はリベット１７の頭部である。そして、プラス及びマイナスの外部リード２０，２１をターミナルに接続する。即ち、ターミナル６をリベット１７でベース４に固定し、底部１９がターミナル６と接触しないように、底部１９をリベット孔１８に収容する。またターミナル６と外部リード２１間の接続には溶接を利用する。リベット１７に代えて、ボルトとナット等によりターミナル６をベース４に固定しても良い。前記の通り、本件発明のターミナルはスリップリングへの通電回路の一部につき、係合部１５やリベット１７などの固定部材は、もう一方のターミナルと通電接触しない構造となっている。

【0018】

図４～図７に、ブラシ１２とブラシホルダ１０を示す。以下では、スリップリング側を先端あるいは正面、その反対側を基端，底部、あるいは背面などと呼ぶ。またベース４に近い側を底部、その反対側を上部と呼ぶ。ブラシ収容孔２２はブラシホルダ１０を長手方向に貫通し、ブラシ１２を摺動自在に収容する。コイル状の金属片から成る定荷重バネ２４を収容孔２２に収容し、そのコイル部２５でブラシ１２の底部３４を先端側へ付勢する。バネ２４のコイル部２５から基端３０へ延びる引き出し部３１をバネ収容孔２６に収容し、基端３０をバネ収容孔２６の先端部に設けた係止用突起２８に係止する。孔２２，２６はホルダ１０を長手方向に貫通する孔で、ブラシ収容孔２２の上部にバネ収容孔２６が有る。バネ収容孔２６は、ブラシ収容部２２の上部に位置し、ターミナル６の周方向に沿ってブラシ収容部２２に重なり、幅はブラシ収容部２２よりも狭い。なお孔２２，２６の基端を閉じても良い。

【0019】

ブラシ１２は黒鉛質あるいは金属黒鉛質で、組成は任意で、形状は例えば直方体状で、先端に摺動面３２が有り、底部３４はブラシ収容部２２内で定荷重バネ２４のコイル部２５により付勢されている。またブラシ１２の一方の側面にリード１４が固定され、ホルダ１０の側部にリード引き出し溝４２が有り、リード１４を引き出す。そしてバネ収容孔２６の上部と両側面を、ホルダ１０の突部４０が囲んでいる。このためブラシホルダ１０は、ターミナル６よりも上側の部分で、正面視と背面視でＴ字状で、Ｔ字の頂辺がターミナル６上にある。なお正面は貫通孔９側で、背面はその逆側である。ブラシホルダ１０の底部に突部４４が有り、その側部に位置決めテーパ、及びガイドとの摺動面４５が有り、さらに突部４４の基部４６（ターミナルの半径方向の外側）がある。

【0020】

図２に示すように、ターミナル６は貫通孔９につながるリセス５０を例えば３カ所に備え、リセス５０の両側部の位置決めテーパ、及びガイド５２はホルダ１０の摺動面４５をガイドする。またリセス５０の底部に有る線分状の辺５１は、ホルダ１０と接触しない。

【0021】

実施例の動作を説明する。定荷重バネ２４のコイル部２５をブラシ収容孔２２に収容し、基端３０を係止用突起２８に係止する。またブラシ１２をブラシ収容孔２２にセットする。次いでホルダ１０の摺動面４５，４５をターミナル６の位置決めテーパとガイド５２，５２によりガイドし、ホルダ１０をターミナル６に位置決めする。なおターミナル６をベース４に固定した後にホルダ１０を取り付けても、あるいはホルダ１０を取り付けた後に、ターミナル６をベース４に固定しても良い。

【0022】

定荷重バネ２４はブラシ１２を一定の力でスリップリング８側へ付勢し、その反力でブラシホルダ１０はターミナル６へ付勢される。このためブラシホルダ１０はターミナル６に対して振動せずかつ一定の姿勢を保ち、定荷重バネ２４からの付勢をブラシ１２とスリップリング８との接触とブラシホルダ１０の姿勢の維持とに利用する。

【0023】

定荷重バネ２４の全体がブラシホルダ１０内に収容されるので、モジュール２はコンパクトである。特にブラシ収容孔２２とバネ収容孔２６とを共に貫通孔とすると，ブラシホルダ１０をコンパクトに出来、孔２２，２４の通風性をブラシ１２の冷却に利用できる。ブラシホルダ１０は正面視と背面視でＴ字状で、Ｔ字の頂辺から突き出す突部４０のため剛性が高い。貫通孔状のバネ収容孔２６は通風性が高いので、回転電機の使用時にブラシ１２を冷却できる。リード１４はリード引き出し溝４２から引き出し、ターミナル６に固定できる。

【0024】

実施例２
図８～図１０に実施例２でのターミナル６０とブラシホルダ７０を示し、特に指摘する点以外は図１～図７の実施例と同様である。ターミナル６０は中央の貫通孔９の周囲に例えば１個～６個のリセス６２を備えている。リセス６２はその入口の両側（貫通孔９の周方向の両側）にテーパー部６４，６４を備え、テーパー部６４、６４はブラシホルダ７０の位置決め面を位置決めする。リセス６２は２個の側部６６，６６と底部６８とを備えている。

【0025】

図９はブラシホルダ７０の正面を、図１０は底面を示す。なおブラシ収容孔２２～引き出し部３１及び突部４０，リード引き出し溝４２は、図１～図７の実施例と同様である。ブラシホルダ７０は下部突部７２を備え、ターミナル６０のテーパー部６４と面接触するように、左右一対の位置決め面７４，７４を備えている。位置決め面７４、７４の形状は、リセス６２の両側のテーパー部６４，６４と同じである。またテーパー部６４と位置決め面７４は互いに面状にフィットする形状であれば良く、直線状ないし平面状に限らず、曲線状ないし曲面状でも良い。また位置決め面７４の下側に、ターミナル６０の主面と平行な面内で、位置決め面７４を越えて拡がる突き出し部７６が有る。位置決め面７４から突き出し部７６が突き出す部分は溝７５となる。

【0026】

定荷重バネ２４によりブラシ１２がスリップリングに接触すると、その反力はブラシ１２からブラシホルダ７０に加わり、位置決め面７４がリセス６２の両側でテーパー部６４，６４と面接触する。この結果、ブラシホルダ７０はターミナル６０に位置決めされ、ターミナル６０に対するブラシホルダ７０の位置と姿勢が安定する。その他の作用効果は、図１～図７の実施例と同じである。

【符号の説明】

【0027】

２ ブラシモジュール
４ ベース
６ ターミナル
８ スリップリング
９ 貫通孔
１０ ブラシホルダ
１２ ブラシ
１３ リセス
１４，１６ リード
１５ 係合部
１７ リベット
１８ リベット孔
１９ 底部
２０ 頭部
２１ 外部リード
２２ ブラシ収容孔
２４ 定荷重バネ
２５ コイル部
２６ バネ収容孔
２８ 係止用突起
３０ 基端
３１ 引き出し部
３２ 摺動面
３４ 底部
４０ 突部
４２ リード引き出し溝
４４ 突部
４５ 摺動面
５０ リセス
５２ ガイド
６０ ターミナル
６２ リセス
６４ テーパー部
６６ 側部
６８ 底部
７０ ブラシホルダ
７２ 下部突部
７４ 位置決め面
７５ 溝
７６ 突き出し部

【要約】

【構成】 ブラシモジュールのターミナルとベースは、中心部に貫通孔を有する。ターミナルの貫通孔から半径方向に沿って延びるリセスは、ブラシホルダの位置決め部を備えている。ブラシホルダは、ブラシ収容孔と、バネ収容孔と、バネ収容孔の貫通孔側の端部に設けられた係止用突起と、ターミナルのリセスを貫通する突部を備え、突部はリセスの位置決め部により位置決めされる被位置決め部を備えている。ブラシは、先端が貫通孔側に露出し、底部はブラシ収容孔内に収容されている。バネ収容孔にコイル状の定荷重バネが設けられて、ブラシの底部を付勢し、定荷重バネの引き出し部がバネ収容孔内を延び、引き出し部の基端が係止用突起に係止されている。
【効果】 定荷重バネがブラシを付勢する力を利用して、ブラシホルダをターミナルに固定し、ブラシホルダの振動を抑制する。また、コンパクトなブラシモジュールが得られる。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】