(57)【要約】【課題】少ない構造の変更で回転検出機能を付加できるブラシ付き直流モータを提供する。【解決手段】ブラシ付き直流モータ１０は、ブラシ装置２０と、電機子２２と、チョークコイル４４と、ホール素子４６とを備える。ブラシ装置２０は、ブラシ２４を有し、電機子２２は、ブラシ２４と摺接する整流子３０を有する。チョークコイル４４は、ブラシ２４に直列に接続されており、ホール素子４６は、チョークコイル４４から発生する磁束を検出し、電機子２２の回転数に応じた信号を出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、シャフトに固定されたコア及び整流子と、前記コアに巻装されると共に前記整流子に結線された巻線とを有する電機子と、
前記整流子と摺接するブラシと、
前記ブラシに直列に接続されたチョークコイルと、
前記チョークコイルから発生する磁束を検出し、前記電機子の回転数に応じた信号を出力する回転検出器と、
を備えるブラシ付き直流モータ。
【請求項２】
前記回転検出器は、前記チョークコイルの軸方向に前記チョークコイルと対向して配置されたホール素子である、
請求項１に記載のブラシ付き直流モータ。
【請求項３】
ブラシを収容するブラシボックスを有するブラシホルダをさらに備え、
前記チョークコイルは、コア部材と、前記コア部材に巻かれた導線とを有し、
前記ブラシホルダには、前記コア部材と前記ホール素子とをまとめて収容する収容部が形成されている、
請求項２に記載のブラシ付き直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ付き直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、整流子を有する電機子と、整流子と摺接するブラシとを備えるブラシ付き直流モータがある。また、この種のブラシ付き直流モータのなかには、電機子の回転を検出する回転検出手段を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなモータの分野における回転検出手段としては、例えば、回転子に設けられたセンサマグネットと、回転子の回転に伴うセンサマグネットの磁束を検出するホール素子とを備えるものが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５８１３１号公報
【特許文献２】特開２００８−２２０００８号公報
【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、特許文献１のブラシ付き直流モータにおける回転検出手段として、特許文献２のセンサマグネット及びホール素子を用いる場合には、センサマグネットの搭載スペースを確保するために、例えばモータの体格を変更するなど、大きな構造の変更が要求される。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、少ない構造の変更で回転検出機能を付加できるブラシ付き直流モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、請求項１に記載のブラシ付き直流モータは、シャフトと、シャフトに固定されたコア及び整流子と、前記コアに巻装されると共に前記整流子に結線された巻線とを有する電機子と、前記整流子と摺接するブラシと、前記ブラシに直列に接続されたチョークコイルと、前記チョークコイルから発生する磁束を検出し、前記電機子の回転数に応じた信号を出力する回転検出器と、を備える。
【０００７】
このブラシ付き直流モータでは、ブラシにチョークコイルが直列に接続されており、回転検出器は、チョークコイルから発生する磁束を検出し、電機子の回転数に応じた信号を出力する。したがって、電機子に取り付けるセンサマグネットが不要な分、電機子の回転を検出するための回転検出手段の構造が簡素化されるので、少ない構造の変更でブラシ付き直流モータに回転検出機能を付加することができる。
【０００８】
請求項２に記載のブラシ付き直流モータは、請求項１に記載のブラシ付き直流モータにおいて、前記回転検出器が、前記チョークコイルの軸方向に前記チョークコイルと対向して配置されたものである。
【０００９】
このブラシ付き直流モータによれば、回転検出器として一般に小型であるホール素子を用いているので、回転検出手段の構造をより一層簡素化することができる。
【００１０】
また、ホール素子は、チョークコイルの軸方向にチョークコイルと対向して配置されている。したがって、回転体である電機子にホール素子を近接して配置する必要が無いので、ホール素子を保持する構造の公差の設定を容易にすることができる。
【００１１】
請求項３に記載のブラシ付き直流モータは、請求項２に記載のブラシ付き直流モータにおいて、ブラシを収容するブラシボックスを有するブラシホルダをさらに備え、前記チョークコイルが、コア部材と、前記コア部材に巻かれた導線とを有し、前記ブラシホルダに、前記コア部材と前記ホール素子とをまとめて収容する収容部が形成されたものである。
【００１２】
このブラシ付き直流モータによれば、ブラシホルダに、チョークコイルのコア部材とホール素子とをまとめて収容する収容部が形成されている。したがって、コア部材及びホール素子に対して別々に収容部を設ける必要が無いので、回転検出手段の構造をより一層簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るブラシ付き直流モータの全体構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１のフロントハウジングを取り外した状態でのＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図２に示されるチョークコイル及びホール素子の拡大図である。
【図４】図２に示されるチョークコイルを流れる電流が電機子の回転に伴って変化する様子を示す電流波形図である。
【図５】図２に示されるホール素子から出力される信号が電機子の回転に伴って変化する様子を示す信号波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１５】
図１に示されるように、本発明の一実施形態に係るブラシ付き直流モータ１０は、ヨーク１２と、マグネット１４と、フロントハウジング１６と、エンドハウジング１８と、ブラシ装置２０と、電機子２２とを備える。
【００１６】
ヨーク１２は、筒状に形成されており、マグネット１４は、ヨーク１２の内周面に固定されている。フロントハウジング１６は、ヨーク１２の軸方向一方側の端部に固定されており、エンドハウジング１８は、ヨーク１２の軸方向他方側の端部に固定されている。
【００１７】
ブラシ装置２０は、フロントハウジング１６に固定されており、複数のブラシ２４を有している。複数のブラシ２４は、後述する電機子２２に設けられた整流子３０に当接されており、電機子２２の回転に伴い整流子３０と摺接する。本実施形態では、一例として、ブラシ２４の個数は、４個である。
【００１８】
電機子２２は、シャフト２６と、コア２８と、整流子３０と、巻線３２とを有する。シャフト２６は、フロントハウジング１６及びエンドハウジング１８に設けられた一対の軸受３４、３６により回転可能に支持されており、コア２８及び整流子３０は、シャフト２６の軸方向に並んだ状態でシャフト２６に固定されている。
【００１９】
コア２８には、複数のティース３８が放射状に形成されており、整流子３０には、この整流子３０の周方向に並ぶ複数のセグメント４０が設けられている。この複数のセグメント４０は、整流子３０の周方向に間隔を空けて配置されている。巻線３２は、コア２８に巻装（ティース３８に巻回）されると共に、各セグメント４０に結線されている。本実施形態では、一例として、セグメント４０の個数は、１２個である。
【００２０】
図２に示されるように、ブラシ装置２０は、より具体的には、上述の複数のブラシ２４の他に、ブラシホルダ４２と、一対のチョークコイル４４と、一つのホール素子４６（ホールＩＣ）とを有する。
【００２１】
ブラシホルダ４２は、ブラシホルダ本体４８と、複数のブラシボックス５０とを有する。ブラシホルダ本体４８は、シャフト２６の軸方向と直交する方向に延在する概略板状に形成されている。複数のブラシボックス５０は、シャフト２６の周方向に間隔を空けて配置されており、ブラシホルダ本体４８に固定されている。各ブラシボックス５０は、概略直方体で形成されており、ブラシ２４を収容している。ブラシ２４の先端部は、ブラシボックス５０から突出し、整流子３０に当接されている。
【００２２】
一対のチョークコイル４４は、互いに同一の構成である。各チョークコイル４４は、コア部材５２と、コア部材５２に巻かれた導線５４とを有する（図３も参照）。ブラシ付き直流モータ１０は、図示しない電源ターミナルを有しており、各チョークコイル４４は、４個のブラシ２４のうち一対のブラシ２４と図示しない電源ターミナルとの間に直列に接続されている。
【００２３】
整流子３０に設けられた複数のセグメント４０にブラシ２４が断続的に接触することで、図４に示されるように、チョークコイル４４を流れる電流は、電機子２２の回転に伴って変化する。この電機子２２の一回転あたりにチョークコイル４４を流れる電流の波形のピークの数は、整流子３０のセグメント４０の数と一致する。つまり、本実施形態では、一例として、電機子２２の１回転あたりに得られるピークの数は、１２個である。
【００２４】
ホール素子４６は、本発明における「回転検出器」の一例であり、チョークコイル４４の軸方向にチョークコイル４４と対向して配置されている。このホール素子４６は、チョークコイル４４から発生する磁束（磁界）を検出し、電機子２２の回転数に応じた信号を出力する。
【００２５】
チョークコイル４４を流れる電流が電機子２２の回転に伴って変化してチョークコイル４４から発生する磁束が変化すると、図５に示されるように、ホール素子４６から出力される信号（電圧）も、チョークコイル４４を流れる電流と同様に、電機子２２の回転に伴って変化する。この電機子２２の『回転数』は、以下の数式（１）により算出される。ただし、『係数』とは、任意の係数であり、『計測時間中のピークの数』とは、計測時間中にチョークコイル４４を流れる電流の波形のピークの数である。
【００２６】
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【００２７】
図２に示されるように、上述のブラシホルダ４２には、各チョークコイル４４に対応して、一対の収容部５６、５８が形成されている。一方の収容部５６には、一方のチョークコイル４４のコア部材５２のみが収容されており、他方の収容部５８には、他方のチョークコイル４４におけるコア部材５２とホール素子４６とがまとめて収容されている。各収容部５６、５８は、複数のブラシボックス５０（複数のブラシ２４）の間に配置されている。図２では、理解の容易のために、一対の収容部５６、５８が薄いグレーで色付けされており、ホール素子４６及びコア部材５２が濃いグレーで色付けされている。
【００２８】
そして、以上の構成であるブラシ付き直流モータ１０では、このブラシ付き直流モータ１０に設けられた図示しない電源ターミナルに外部電源から電流が供給されると、この電源ターミナルと接続された複数のブラシ２４に電流が供給され、この複数のブラシ２４と整流子３０との間に電流が流れる。また、この整流子３０によって巻線３２に流れる電流が整流され、巻線３２から生ずる磁界の向きが順次切り替えられることにより、電機子２２とマグネット１４の間に吸引及び反発力が作用し、電機子２２が回転する。
【００２９】
電機子２２が回転すると、整流子３０に設けられた複数のセグメント４０にブラシ２４が断続的に接触することで、図４に示されるように、チョークコイル４４を流れる電流が電機子２２の回転に伴って変化し、チョークコイル４４から発生する磁束が変化する。また、図５に示されるように、ホール素子４６から出力される信号も、チョークコイル４４を流れる電流と同様に、電機子２２の回転に伴って変化する。
【００３０】
そして、このホール素子４６から出力された信号が外部制御装置にて検出され、この外部制御装置が外部電源から供給される電流を制御することで、巻線３２から生ずる磁界の強さ、ひいては、電機子２２とマグネット１４の間に作用する吸引及び反発力が調節され、電機子２２の回転数が調節される。
【００３１】
次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３２】
以上詳述したように、本発明の一実施形態に係るブラシ付き直流モータ１０では、ブラシ２４にチョークコイル４４が直列に接続されており、ホール素子４６は、チョークコイル４４から発生する磁束を検出し、電機子２２の回転数に応じた信号を出力する。したがって、電機子２２に取り付けるセンサマグネットが不要な分、電機子２２の回転を検出するための回転検出手段の構造が簡素化されるので、少ない構造の変更でブラシ付き直流モータ１０に回転検出機能を付加することができる。
【００３３】
また、回転検出器として一般に小型であるホール素子４６を用いているので、回転検出手段の構造をより一層簡素化することができる。
【００３４】
また、ホール素子４６は、チョークコイル４４の軸方向にチョークコイル４４と対向して配置されている。したがって、回転体である電機子２２にホール素子４６を近接して配置する必要が無いので、ホール素子４６を保持する構造（ブラシ装置２０）の公差の設定を容易にすることができる。
【００３５】
また、ブラシホルダ４２に、チョークコイル４４のコア部材５２とホール素子４６とをまとめて収容する収容部５８が形成されている。したがって、コア部材５２及びホール素子４６に対して別々に収容部を設ける必要が無いので、回転検出手段の構造をより一層簡素化することができる。
【００３６】
次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。
【００３７】
上記実施形態では、チョークコイル４４から発生する磁束を検出するために、ホール素子４６が用いられているが、ホール素子以外の磁束検出器が用いられても良い。
【００３８】
また、ホール素子以外の磁束検出器が用いられる場合に、磁束検出器は、チョークコイル４４から発生する磁束を検出できる位置であれば、チョークコイル４４の軸方向にチョークコイル４４と対向して配置されなくても良い。
【００３９】
また、上記実施形態において、ホール素子４６は、好ましくは、ブラシホルダ４２に形成された収容部５８にコア部材５２とまとめて収容されるが、コア部材５２と別々の収容部に収容されても良い。
【００４０】
また、上記実施形態において、ホール素子４６は、好ましくは、ブラシホルダ４２の収容部５８に収容されるが、収容部５８に収容されずに、ブラシホルダ４２に保持されても良い。
【００４１】
また、ホール素子４６は、好ましくは、ブラシホルダ４２に固定されるが、ブラシホルダ４２以外の部材に固定されても良い。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…直流モータ、１２…ヨーク、１４…マグネット、１６…フロントハウジング、１８…エンドハウジング、２０…ブラシ装置、２２…電機子、２４…ブラシ、２６…シャフト、２８…コア、３０…整流子、３２…巻線、３４…軸受、３８…ティース、４０…セグメント、４２…ブラシホルダ、４４…チョークコイル、４６…ホール素子（本発明における「回転検出器」の一例）、４８…ブラシホルダ本体、５０…ブラシボックス、５２…コア部材、５４…導線、５６…一方の収容部、５８…他方の収容部（本発明における「収容部」の一例）
【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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