(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの電気的接続のための入力端子に一端側で接続されると共に、他端側でブラシを支持するブラシアームを有する小型モータのブラシ保持方法において、
ブラシ嵌合部を一体に形成したブラシと、該ブラシのブラシ嵌合部の形状に略一致する形状の取付穴を有し、かつ、該取付穴の左右両側にブラシ接点部を有するブラシアームと、前記ブラシのブラシ取付部の形状に略一致する形状の取付穴を有するホルダと、を備え、
該ホルダの取付穴を、前記ブラシアームの取付穴と一致させた状態で、該ホルダを前記ブラシアームに固着し、
次に、この固着された前記ホルダと前記ブラシアームの取付穴に、前記ブラシのブラシ嵌合部を圧入して固定した小型モータのブラシ保持方法。
【請求項２】
前記ブラシアームの長手方向を上下方向として、前記ホルダの取付穴の上下両側において、折り曲げにより形成したブラシ接点部を備えた請求項１に記載の小型モータのブラシ保持方法。
【請求項３】
前記ブラシアームの長手方向を上下方向として、前記ホルダの上下端を折り曲げることにより形成したフィンを備えた請求項１に記載の小型モータのブラシ保持方法。
【請求項４】
外部からの電気的接続のための入力端子に一端側で接続されると共に、他端側でブラシを支持するブラシアームを有する小型モータのブラシ保持装置において、
ブラシ嵌合部を一体に形成したブラシと、
該ブラシのブラシ嵌合部の形状に略一致する形状の取付穴を有し、かつ、該取付穴の左右両側にブラシ接点部を有するブラシアームと、
前記ブラシのブラシ取付部の形状に略一致する形状の取付穴及び折り曲げにより形成したブラシ接点部を有すると共に、この取付穴を前記ブラシアームの取付穴と一致させた状態で前記ブラシアームに固着されるホルダと、から構成され、
前記ホルダのブラシ接点部は、前記ブラシアームの長手方向を上下方向として、前記ホルダの取付穴の上下両側に備え、固着された前記ホルダと前記ブラシアームの取付穴に前記ブラシのブラシ嵌合部を圧入して固定した小型モータのブラシ保持装置。
【請求項５】
前記ブラシアームの長手方向を上下方向として、前記ホルダの上下端を折り曲げることにより形成したフィンを備えた請求項４に記載の小型モータのブラシ保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動工具等の駆動用に使用される小型モータのブラシ保持方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明のブラシ保持装置は、通常の小型モータに用いることができるが、このような小型モータの一例を、図５を参照して説明する。
【０００３】
図５は、従来構成の小型モータの全体を上半分断面図で最左側に示し、また、その右の方には、ケースから取り外した状態の合成樹脂製のエンドベル、そして最右側にケース蓋を示している。金属材料により有底中空筒状に形成されたケース９の内周面に、マグネット１２が取り付けられている。このケース９の開口部は、ケース蓋１５が嵌着されてそれによって閉じられている。ケース蓋１５の中央部には、シャフト１７のための軸受け１６が収容される。シャフト１７の他端は、有底中空筒状のケース９の底部中央に設けられた軸受け１３によって支持されている。
【０００４】
このシャフト１７には、積層コア１８と、該積層コア１８上に巻いた巻線１９と、整流子１０とが備えられて、小型モータの回転子を構成している。そして、この整流子１０に接触するブラシはブラシアームに接続され、このブラシアームに接続された入力端子１１が電気的接続のためにケース蓋１５を貫通して外部に突出している。
【０００５】
このように、小型モータのブラシ保持装置は、ブラシと、このブラシを支持するブラシアームとから構成され、そしてこのブラシアームは、エンドベル１４に支持される入力端子に機械的及び電気的に接続される。このようなブラシの従来技術のブラシ保持について、さらに、図３及び図４を参照して説明する。
【０００６】
図３は、従来技術のブラシアームのブラシの取付部位を示す図であり、図３（ａ）は、ブラシの整流子接触側とは反対側から見た図であり、図３（ｂ）は側面からみた図である。また、図４は、図３に示した構成を個々に分解して、ブラシアームの先端部側を図４（ａ）に、そしてブラシを図４（ｂ）に示している。
【０００７】
ブラシ７は、整流子に接触する側の反対側で、ブラシアーム１に取り付けられる。ブラシアーム１は、長手方向の剛性を増すために、両側面を折り曲げている（図４（ａ）参照）。また、ブラシアーム１は、その先端部にブラシ７を取り付けるため、ブラシ嵌合部の形状に一致する取付穴を有すると共に、その取付穴の両側面から折り返したブラシ接点部４を有している。なお、ブラシアーム１は、先端部側を除いて、図示を省略している。ブラシ接点部４は、ブラシアーム１の取付穴にブラシ７を挿入して組み付ける際に、ブラシ７を機械的、及び電気的に接触して支持する。
【０００８】
このようにして、ブラシ７はブラシアーム１に組み付けた後、図３に示すように導電性の接着剤８、例えば銀を混ぜたエポキシ接着剤を用いて接着される。これによって、ブラシ保持装置の組み立ては完成する。
【０００９】
しかし、従来のこのようなブラシ保持装置の組み立ては、導電性の接着剤８が高価なため、コストアップの要因となる。加えて、導電性接着剤は乾燥が必要なこと等、作業性も劣る。また、ブラシアーム１は、ブラシ７への電流経路となるだけでなく、特にブラシ７と整流子との摺動接触により発生した熱の放熱器として作用するが、この観点からは、ブラシアーム１の板厚を厚くする方が有利である。しかし、一方、ブラシアーム１は、各整流子片の間に存在する隙間のために平滑面とはいえない整流子面に接触するブラシ７から生じる振動を吸収しつつ、回転する整流子に一定のブラシテンションでブラシ７を接触させる必要があるために、ブラシアーム１の板厚にも自ずと制限が生じる。このような理由で、従来のブラシアーム１は、その放熱効果の点で十分とはいえなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決して、安価な部材を使用することを可能にして、低コストで製造しつつ、ブラシで発生した熱の放熱効果を向上させた小型モータのブラシ保持装置を提供することを目的としている。
【００１１】
また、本発明は、ブラシをブラシアームに対して、機械的、電気的、熱的に確実に接触させて支持することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の小型モータのブラシ保持方法及び装置は、ブラシアームが、外部からの電気的接続のための入力端子に一端側で接続されると共に、他端側でブラシを支持する。ブラシ嵌合部を一体に形成したブラシと、該ブラシのブラシ嵌合部の形状に略一致する形状の取付穴を有し、かつ、該取付穴の左右両側にブラシ接点部を有するブラシアームと、ホルダとを備える。このホルダは、ブラシのブラシ取付部の形状に略一致する形状の取付穴を有すると共に、この取付穴をブラシアームの取付穴と一致させた状態でブラシアームに固着される。次に、この固着されたホルダとブラシアームの取付穴に、ブラシのブラシ嵌合部が圧入して固定される。
【００１３】
また、ホルダの取付穴の上下両側において、折り曲げにより形成したブラシ接点部を備えることができる。さらに、ホルダの上下端を折り曲げることにより形成した冷却用のフィンを備えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の小型モータのブラシ保持装置は、ブラシと、このブラシを支持するブラシアームとから構成され、さらに、このブラシアームは、エンドベルに支持される入力端子にかしめ固定等の周知の手段で機械的及び電気的に接続される。本発明は、以下に説明するブラシのブラシアームに対する支持の点を除いて、前述した従来技術と同じであるので、ブラシ保持以外に関して、これ以上の説明は省略する。
【００１５】
図１は、ブラシアームの入力端子接続側を図示上省略して、ブラシ取付部位のみを示す本発明のブラシ保持装置の斜視図である。図２は、図１に示したブラシ保持装置を分解して示す図であり、図２（ａ）はホルダを、図２（ｂ）はブラシアームの入力端子接続側の図示を省略した先端部側を、そして、図２（ｃ）はブラシをそれぞれ示している。
【００１６】
ブラシ７自体は、従来通常に使用されているものと同じ材料（例えばカーボン）及び同じ形状のものを使用することができる。ブラシは、図２（ｃ）に図示したように、整流子接触側の反対側に、段差部を設けたブラシ嵌合部を有している。ブラシアーム１は、長手方向の剛性を増すために、両側面を折り曲げている。そして、ブラシアーム１は、その先端部側にブラシ７を取り付けるため、ブラシ嵌合部の形状に一致する取付穴を有すると共に、その取付穴の側面から折り返したブラシ接点部４を有している。このブラシ接点部４は、ブラシアーム１の取付穴にブラシ７を挿入して組み付ける際に、その弾性によりブラシ７を機械的に支持するだけでなく、電気的にも接触してブラシ７に電流を流すための経路となる。勿論、ブラシ保持装置として動作する際には、ブラシ嵌合部の段差部とブラシアーム裏面とが接触して、電気的及び熱的な主経路となる。以上説明したブラシアーム１の構成は、前述した従来技術と同じように構成することができる。
【００１７】
本発明は、このような構成のブラシアーム１に対して、直接ブラシ７を取り付けるのではなく、このブラシアーム１には、最初に、図２（ａ）に示すホルダ２が一体に組み付けられる。ブラシアーム１自体は、所定のばね性を有して所定のブラシテンションを維持するためにベリリウム銅等の若干高価な材料が用いられる。これに対して、ホルダ２に強いばね性は必要でないので、安価な燐青銅などの材料を用いることができる。なお、入力端子には、例えば黄銅を用いることができる。
【００１８】
ホルダ２には、図２（ａ）に示すように、ブラシ嵌合部を嵌合するためのブラシ取付穴を、略中央部に有している。この取付穴は、ブラシアーム１に設けられている取付穴と略同一の大きさであるが、厳密に言えば、ブラシ嵌合部に加えて、ブラシアーム１のブラシ接点部４を圧入することのできる大きさである。ホルダ２には、ブラシアーム１に設けられているブラシ接点部４と同様な機能を果たすブラシ接点部５を、ホルダ２の長手方向のブラシ取付穴の側面において折り曲げて形成することができる。また、ホルダ２の長手方向両側には、折り返しにより形成した冷却用のフィン６を備えることができる。このような構成のホルダ２は、ブラシ７を取り付ける前に、ブラシアーム１の先端部に、ブラシアーム１のブラシ取付穴と、ホルダ２のブラシ取付穴とをそろえた状態で一体に、例えばかしめ固定により固着される。かしめ固定は、例えばホルダ２のブラシアーム１に面する取付面に複数（例えば４個）のボスを設ける一方、対応するボス穴をブラシアーム１に設け、両者を嵌合後、ブラシアーム１の背面からボス先端に力を加えてつぶすことにより行うそれ自体周知の固着取付方法である。
【００１９】
このようにホルダ２を一体に固着したブラシアーム１に対して、次にブラシ７が取り付けられる。ホルダ２は、前述したように強いばね性は必要でないので、若干厚さの厚い板を加工することにより構成して、剛性を持たせることができる。例えば、０．１５ｍｍ以下の厚さのブラシアーム１に対して、０．３ｍｍのホルダ２を用いることができる。また、ブラシアーム１は、その両側に折り曲げ部を設けることにより長手方向の剛性を増すことができたが、本発明は、さらに、ホルダ２に設けたブラシ接点部５及び冷却のためのフィン６により、ブラシ保持装置として完成した際に、その幅方向の剛性も増すことが可能になる。
【００２０】
ホルダ２を一体に固着したブラシアーム１は、取付穴の左右上下側の全てにブラシ接点部４，５を有することになり、しかも、ホルダ２のブラシ接点部５は、大きな剛性を有しているので、その取付穴にブラシ７を圧入した際には、その弾性により強固に固定される。ホルダ２自体が、放熱器として作用するだけでなく、ホルダ２の長手方向両側に折り返しにより形成したフィン６を備えることにより、高い放熱効果を得ることができる。
【００２１】
図６及び図７は、それぞれ従来技術と本発明の放熱効果を示す図である。図６に示される従来技術は、導電性接着剤を用いない図４に示すブラシ保持装置である。図６及び図７はそれぞれ、ブラシ背面部（整流子接触側の反対側）で測定されたブラシカーボン部の温度と、ブラシアーム先端部で測定されたブラシアームの温度とを、時間の経過と共に表示したものである。図６及び図７から分かるように、従来技術は、本発明と比較して相対的に温度自体が高いだけでなく、時間の経過につれての温度上昇勾配も大きい。即ち、本発明の放熱効果は、従来技術と比較すれば良好であることが分かる。
【００２２】
また、以下の表１は、導電性接着剤を用いる従来技術のブラシ保持装置と、導電性接着剤を用いない従来技術のブラシ保持装置と、本発明のブラシ保持装置との耐久性を比較したものである。それぞれ同一構成の小型モータに取り付けた、それぞれ３つ又は５つのサンプルについて、ブラシアームのブラシ取付部に生じる亀裂等の何らかの障害が生じるまでの寿命を対比した。ブラシ取付部の寿命は、モータを１秒動作させ、その後１９秒の間停止するサイクルを、１サイクルとして、これを繰り返し、サイクル数として表示している。
【００２３】
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本発明によれば、表１に見られるように、ブラシ保持装置の寿命を改善することができる。これは、弾性ブラシアームに、剛体のホルダを一体に固着することにより強度が向上し、ブラシ保持部のねじれを防止することが可能になったためである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、ブラシアームに固着されるホルダを備え、この固着された状態のホルダとブラシアームの取付穴に、ブラシのブラシ嵌合部を圧入して固定するよう構成したことにより、安価な部材を使用することを可能にして、低コストで製造しつつ、ブラシで発生した熱の放熱効果を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明は、ブラシをブラシアームに対して、機械的、電気的、熱的に確実に接触させて支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブラシアームの入力端子接続側を図示上省略して、ブラシ取付部位のみを示す本発明のブラシ保持装置の斜視図である。
【図２】図１に示したブラシ保持装置を分解して示す図であり、（ａ）はホルダを、（ｂ）はブラシアームの入力端子接続側の図示を省略した先端部側を、そして、（ｃ）はブラシをそれぞれ示している。
【図３】従来技術のブラシアームのブラシの取付部位を示す図である。
【図４】図３に示した構成を個々に分解して示す図であり、ブラシアームの先端部側を（ａ）に、そしてブラシを（ｂ）に示している。
【図５】本発明のブラシ保持装置を用いることのできる通常の小型モータの一例を示す図であり、その最左側に小型モータの全体を上半分断面図で示し、その右の方には、ケースから取り外した状態の合成樹脂製のエンドベル、そして最右側にケース蓋を示している。
【図６】従来技術のブラシ保持装置に基づく放熱効果を示す図である。
【図７】本発明のブラシ保持装置に基づく放熱効果を示す図である。
【符号の説明】
１  ブラシアーム
２  ホルダ
４  ブラシ接点部
５  ブラシ接点部
６  フィン
７  ブラシ
８  導電性接着剤
９  ケース
１０  整流子
１１  入力端子
１２  マグネット
１３  軸受け
１４  エンドベル
１５  ケース蓋
１６  軸受け
１７  シャフト
１８  積層コア
１９  巻線
【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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【図７】
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