(57)【要約】【課題】金属製のブラケットに樹脂製のブラシホルダを一体成形する際に、ブラシ収納部の熱変形を低減させ、ブラシの固着や偏摩耗を防止し、モータ回転不良を防止する直流回転電機を提供する。【解決手段】樹脂で形成されたブラシホルダを金属で形成されたブラケットに一体成形し、ブラケットを、回転子及び固定子を収容する筒状のヨークの開口部に固定してなる直流回転電機において、ブラシホルダは、ブラケットに接して成形されるブラシボックス基部と、そのブラシボックス基部上に設けられブラシを収納するブラシ収納部とを有し、ブラシボックス基部のブラシ収納部近傍に、ブラシホルダ成形時の変形を緩和するための線膨張差調整穴を形成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂で形成されたブラシホルダを金属で形成されたブラケットに一体成形し、前記ブラケットを、回転子及び固定子を収容する筒状のヨークの開口部に固定してなる直流回転電機において、
前記ブラシホルダは、前記ブラケットに接して成形されるブラシボックス基部と、そのブラシボックス基部上に設けられブラシを収納するブラシ収納部とを有し、前記ブラシボックス基部内の前記ブラシ収納部近傍に、ブラシホルダ成形時の変形を緩和するための線膨張差調整穴が形成されていることを特徴とする直流回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の直流回転電機において、前記線膨張差調整穴は、ブラシボックス基部の外周側及び内周側の少なくとも一方に開口して形成されていることを特徴とする直流回転電機。
【請求項３】
請求項２記載の直流回転電機において、前記線膨張差調整穴は、複数個並設されていることを特徴とする直流回転電機。
【請求項４】
請求項３記載の直流回転電機において、前記複数の線膨張差調整穴の厚さは、前記ブラシボックス基部の前記線膨張差調整穴からブラシボックス基部表面まで樹脂厚さ、及び前記ブラシボックス基部の前記線膨張差調整穴から前記ブラケットと接する面までの樹脂厚さの少なくとも一方と等しいことを特徴とする直流回転電機。
【請求項５】
請求項１記載の直流回転電機において、前記線膨張差調整穴は、前記ブラシボックス基部の、前記ブラシ収納部が設けられた側と反対側の面に開口して形成されていることを特徴とする直流回転電機。
【請求項６】
請求項５記載の直流回転電機において、前記ブラケットの前記ブラシ収納部近傍には貫通穴が形成され、前記ブラシホルダは前記貫通穴を塞いで成形され、前記線膨張差調整穴は、前記貫通穴を通って形成されていることを特徴とする直流回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製のブラシホルダを金属製のブラケットと一体成形してなるブラシ付直流回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流回転電機のブラシホルダ装着機構は、ブラシホルダにブラケット組み付け用のフックを樹脂成形し、それをブラケットに嵌め込んで組み付けるのが一般的であった。このブラシホルダの装着機構では、ブラシホルダとブラケットの組み付けによる隙間をなくすことは難しく、高振動下においては、ブラシホルダの微振動によるブラシとコンミテータ摩耗が促進され、直流回転機の寿命が短くなる原因となっていた。
【０００３】
ブラシホルダ嵌め込み型の回転電機に対し、樹脂材からなるブラシホルダを金属製のブラケットと一体成形してなるブラシ付回転電機がある（例えば、特許文献１参照）。この回転電機では、ブラケットとブラシホルダとの熱膨張係数の相違を緩和するため、ブラケットとブラシホルダとの接触面間にブラケットの成形材料およびブラシホルダの成形材料のいずれにも親和性が良い樹脂またはゴムで構成されたシール膜が介在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平０５−０６１８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の直流回転電機では、樹脂やゴム等で形成されたシール膜を介在させると、ブラシホルダの一体成形時に成形不良を発生させる懸念がある。ブラシホルダの一体成形時、樹脂は３００℃以上の温度に加熱され成形型へ流し込まれるため、シール材の変質によって直流回転電機の機能低下、ひいては信頼性低下が懸念される。また、従来の直流回転電機は、隣接部品間の線膨張係数を近づける目的でシール膜が挿入されているが、気密性を保つ部品点数も増え、複雑な構造とならざるを得ない。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、金属と一体成形された樹脂からなるブラシボックスの変形を抑え、ブラシ固着及びブラシ偏摩耗を防止し、モータ機能の低下を防止することができる直流回転電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく本発明に係る直流回転電機は、樹脂で形成されたブラシホルダを金属で形成されたブラケットに一体成形し、前記ブラケットを、回転子及び固定子を収容する筒状のヨークの開口部に固定してなる直流回転電機において、前記ブラシホルダは、前記ブラケットに接して成形されるブラシボックス基部と、そのブラシボックス基部上に設けられブラシを収納するブラシ収納部とを有し、前記ブラシボックス基部内の前記ブラシ収納部近傍に、ブラシホルダ成形時の変形を緩和するための線膨張差調整穴が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、金属と一体成形された樹脂からなるブラシボックスの変形を抑え、ブラシ固着及びブラシ偏摩耗を防止し、モータ機能の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る直流回転電機の第１の実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】図１の直流回転電機の要部拡大断面図である。
【図３】図２の３Ａ−３Ａ線断面図である。
【図４】図１の直流回転電機の４Ａ−４Ａ線矢視図である。
【図５】直流回転電機の第２の実施形態の構成を示す側面図である。
【図６】図５の６Ａ−６Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の直流回転電機の構造を示す断面図である。図４は、図１の直流回転電機の４Ａ−４Ａ線矢視図である。図１及び図４に示すように、直流回転電機は、磁性材で形成されたカップ状（有底筒状）のヨーク１と、そのヨーク１の内周面に設けられた一対の永久磁石２（固定子）と、ヨーク１の中央部に配置された回転子５と、ヨーク１の開口端に嵌合されたブラケットユニット２１とを備える。ブラケットユニット２１は、金属製のブラケット４と樹脂製のブラシホルダ３を一体成形したものである。
【００１２】
一対の永久磁石２は互いに対称位置に固定され、固定磁極を構成する。回転子５は、シャフト６、シャフト６の周囲に設けられるアーマチャ２２及び整流子１１とで構成される。アーマチャ２２及び整流子１１は、シャフト６はヨーク１の底部１ａ、及び後述するブラケット４の軸受収納部４１に軸受７，８を介して保持される。アーマチャ２２は、アーマチャコイル９及びアーマチャコイル９を巻装するアーマチャコア１０とからなり、アーマチャコイル９は、電力の供給源となる整流子１１と結線されている。なお、図中、２３は、電力供給用の端子であり、２４は、ピニオンギアである。
【００１３】
ブラケット４は、鉄又は鉄合金で平板状に形成され、その中央部には円筒状に曲げられてシャフト６の軸受７を収容する軸受収容部４１が形成され、軸受収容部４１の底面にはシャフト６を挿通する孔４２が形成されている。また、ブラケット４には、直流回転電機を図示しないハウジングに固定するため、ネジ等の締結部材を挿通する孔４３が形成されている。
【００１４】
図２は、ブラシホルダ３の要部拡大図である。図３は、図２の３Ａ−３Ａ線断面図である。図２及び図３に示すように、ブラシホルダ３は、ブラケット４に接するブラシボックス基部３１と、ブラシボックス基部３１上に設けられ、ブラシ１６を収納するブラシボックス（ブラシ収納部）１７とを有する。ブラシホルダ３を形成する樹脂としては、例えば、ナイロン樹脂（芳香性ナイロン系樹脂、６−６ナイロン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等、慣用のものが挙げられる。
【００１５】
ブラシホルダ３には、ブラシボックス基部３１の側面から３つの貫通穴１２が線膨張差調整穴として形成されている。貫通穴１２は、ブラシボックス基部３１の内部において、ブラシボックス１７の近傍（直下）に形成されている。貫通穴１２は、ブラケット４の表面に形成されたブラシボックス基部３１の外周側面から内周側面に貫通して形成されている。さらに、各貫通穴１２は、幅が一定の直線状に形成され、互いに所定間隔をおいて平行に配置され、貫通穴１２，１２，１２間の樹脂部はブラシボックス基部３１を支えるリブ１５を構成する。
【００１６】
貫通穴１２の大きさは、ブラシボックス基部３１の肉厚に依存する。複数の貫通穴１２を互いに平行に形成した際に、形成されるリブ１５の厚さ（図中、ｒ１）は、直流回転電機の使用環境も反映して決定されるが、基本的には、ブラシボックス基部３１の天井部３２の厚さ（ブラシボックス基部３１のうち、貫通穴１２からブラシボックス基部３１の表面までの厚さ：図中、ｔ１）と等しくするのが好ましい。また、同様に、リブ１５の厚さは、ブラシボックス基部３１の底部３３の厚さ（ブラシボックス基部３１のうち、貫通穴１２からブラケット４表面までの厚さ：図中、ｂ１）とも等しくするのが好ましい。
【００１７】
リブ１５の厚さとブラシボックス基部３１の天井部３２及び底部３３との肉厚を等しくすることにより、モールド成形においては、樹脂肉厚は均等に保たれていることで樹脂の流れが均一となり、強度を低下させる原因となる巣の発生を防止することを可能とし、樹脂強度も安定させることができる。
【００１８】
車両内の高温環境下に晒される等、直流回転電機の使用環境が苛酷である場合には、リブ１５の変形がブラシボックス１７の変形を誘導する懸念があるため、リブの厚さは１ｍｍ程度に形成されるのが好ましい。
【００１９】
本実施形態の直流回転電機によれば、ブラケット４に接して一体成形されるブラシホルダ３のブラシボックス１７の近傍に線膨張差調整用の貫通穴１２を形成したことにより、使用環境温度下における金属製のブラケット４と樹脂製のブラシホルダ３との線膨張差による変形を緩和し、ブラシボックス１７の変形を抑制することができる。具体的には、ブラシホルダ３は高温（例えば１８０℃程度）で使用され、金属と樹脂の線膨張係数差により、樹脂には膨張・収縮等の変形が生じるが、貫通穴１２を形成することにより、ブラシボックス１７（ブラシボックス基部３１の天井部３２）と金属製のブラケット４とを隔離する（型を挿入する）ことにより、ブラシボックス１７への線膨張差の影響を抑制し、ブラシボックス１７の変形を緩和している。これにより、ブラシボックス１７へのブラシ１６の固着を抑え、ブラシ偏摩耗によるモータの機能低下を防ぐことを可能とする。
【００２０】
また、貫通穴１２は、ブラシボックス基部３１内に、一様な方向に直線状に形成されていることにより、ブラシボックス基部３１の樹脂変形を万遍なく緩和することができる。貫通穴１２は、モータ内部の熱を外部へと放出する通気口の役割も備え、モータ部位の熱劣化を緩和することができる。貫通穴１２を複数個平行に形成し、貫通穴間の樹脂部をリブ（支柱）１５として形成することにより、ブラシホルダ３の剛性を保つことができる。
【００２１】
本実施形態では、線膨張差調整穴として、ブラシボックス基部３１の外周側から内周側へ貫通する直線状の貫通穴１２を形成しているが、線膨張差調整穴の位置、形状、数を異ならせても同様の効果が得られる。例えば、線膨張差調整穴は、ブラシボックス基部３１の外周側或いは内周側の一方に開口する構造でもよい。また、線膨張差調整穴の数も、２つ以下或いは４つ以上でもよい。本実施形態では、複数の線膨張差調整穴を互いに平行に配置したが、円状のブラシボックス基部３１の径方向に沿って配置してもよい。また、線膨張差調整穴は、完全な貫通穴形状でなくともよい。
【００２２】
［第２の実施形態］
図５は、直流回転電機の第２の実施形態を示す側面図であり、図６は、図５の６Ａ−６Ａ線断面図である。図５及び図６に示すように、本実施形態の直流回転電機の基本的な構成部分は、上述した図１の直流回転電機とほぼ同様であり、同一構成部分には、図１に場合と同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２３】
図５及び図６に示すように、本実施形態の直流回転電機では、線膨張差調整穴１８は、ブラシボックス１７が設けられた側と反対側の面に開口して形成されている。すなわち、線膨張差調整穴は、前実施形態では、ブラシホルダ３の側面に開口して形成されるのに対し、本実施形態では、ブラシホルダ３の背面側に開口して形成されている。
【００２４】
具体的には、平板状のブラケット４のブラシボックス１７の近傍に、ブラシボックス基部１９の背面から樹脂の肉盗みを可能とするべく、貫通孔（ブラケット穴：図では２つ）４５を形成する。ブラケット穴４５のサイズは、大きいほど、より効果を奏するが、ブラケット４の必要剛性、ベアリング径及びブラシボックス１７の位置とから総合的に判断される。ブラケット４に形成された貫通穴４５に、取り付け側の樹脂形成型を挿通させて樹脂を流し込むことにより、ブラシホルダ３に形成される線膨張差調整穴１８は貫通穴４５を通って形成され、ブラシボックス１７の樹脂肉厚が均一化されている。
【００２５】
本実施形態によれば、線膨張差調整穴１８を形成することにより、ブラシボックス基部１９１９と金属からなるブラケット４とを隔離し、金属と樹脂の線膨張係数差によるブラシボックス１７の熱変形の影響を抑制することができる。
【００２６】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定される。
【符号の説明】
【００２７】
１  ヨーク
３  ブラシホルダ
４  ブラケット
５  回転子
９  アーマチャコイル
１０  アーマチャコア
１２  貫通穴
１５  リブ
１６  ブラシ
１７  ブラシボックス
１８  線膨張差調整穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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