(57)【要約】  【課題】速度切り替え式モータのブラシの耐久性を向上させる。  【解決手段】いずれもコンミテータ２０に接近離反自在な第一ブラシ３１と、第二ブラシ３２と、第三ブラシ３３と、第四ブラシ３４とをコンミテータ２０周りに互いに９０度置きに設ける。スイッチ４０には第一ブラシ３１に通電する第一接続部４１と、第二ブラシ３２に通電する第二接続部４２と、第三ブラシ３３に通電する第三接続部４３と、第四ブラシ３４に通電する第四接続部４４とを設ける。第一ブラシ３１と第二ブラシ３２と第四ブラシ３４とに通電した時に、第三ブラシ３３をコンミテータ２０から離間させる形状記憶合金５２を第三ブラシ３３に設ける。スイッチ４０によって第三ブラシ３３および第二ブラシ３２に通電した時に、第一ブラシ３１および第四ブラシ３４をコンミテータ２０から離間させる形状記憶合金５１および５３をブラシ３１、３４に設ける。  【選択図】図２
2008259350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーマチュアコイルに接続されたコンミテータと、
前記コンミテータに接近離反自在に取り付けられた第一ブラシと、
前記コンミテータに接近離反自在に取り付けられ、前記第一ブラシに対して前記コンミテータの回転方向に所定角度ずれて配置された第二ブラシと、
前記コンミテータに接近離反自在に取り付けられ、前記第二ブラシに対して前記コンミテータの回転方向に所定角度ずれて配置された第三ブラシと、
前記コンミテータに接近離反自在に取り付けられ、前記第三ブラシに対して前記コンミテータの回転方向に所定角度ずれて配置された第四ブラシと、
前記第一ブラシに通電する第一接続部と、前記第二ブラシに通電する第二接続部と、前記第三ブラシに通電する第三接続部と、前記第四ブラシに通電する第四接続部とを備えた通電切替手段と、
前記通電切替手段によって前記第一ブラシと前記第二ブラシと前記第四ブラシとに通電した時に、前記第三ブラシを前記コンミテータから離間させる前記離間手段と、
前記通電切替手段によって前記第三ブラシおよび前記第二ブラシに通電した時に、前記第一ブラシを前記コンミテータから離間させる離間手段および前記第四ブラシを前記コンミテータから離間させる離間手段と、
を備えるモータ。
【請求項２】
前記第三ブラシを離間させる離間手段、前記第一ブラシを離間させる離間手段および第四ブラシを離間させる離間手段は、通電による発熱により縮む形状記憶合金を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記第三ブラシを離間させる離間手段、前記第一ブラシを離間させる離間手段および第四ブラシを離間させる離間手段は、直列に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
【請求項４】
前記第三ブラシを離間させる離間手段、前記第一ブラシを離間させる離間手段および第四ブラシを離間させる離間手段は、並列に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ、特に、低速運転および高速運転の少なくとも２段の運転速度に切り替え可能な速度切り替え式モータに関し、例えば、自動車のラジエータのファンモータに利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のラジエータに使用されるファンモータとしては、回転速度を３段階に切り替えることができるように構成されたものがある。
【０００３】
従来のこの種の速度切り替え可能なファンモータは、第一ブラシと第二ブラシと第三ブラシと第四ブラシとを備えており、これらの四つのブラシへの通電を自動的に切り替えることにより、第一ブラシおよび第二ブラシを介してアーマチュアに給電して低速運転したり、第一ブラシと第二ブラシと第三ブラシを介してアーマチュアに給電して中速運転したり、第一ブラシと第二ブラシと第三ブラシと第四ブラシを介してアーマチュアに給電して高速運転したりすることができるように構成されている。例えば、特許文献１参照。
【特許文献１】特開２００２−２６２５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述したファンモータにおいては、ファンモータの低速運転時および中速運転時に使用されない第三ブラシおよび第四ブラシがコンミテータに接触して摺動することで、第一ブラシおよび第二ブラシの耐久性が第三ブラシおよび第四ブラシがコンミテータに接触する場合に比べて大幅に低下するという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、ブラシの耐久性を向上させることができる速度切り替え式モータに好適なモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
アーマチュアコイルに接続されたコンミテータと、
前記コンミテータに接近離反自在に取り付けられた第一ブラシと、
前記コンミテータに接近離反自在に取り付けられ、前記第一ブラシに対して前記コンミテータの回転方向に所定角度ずれて配置された第二ブラシと、
前記コンミテータに接近離反自在に取り付けられ、前記第二ブラシに対して前記コンミテータの回転方向に所定角度ずれて配置された第三ブラシと、
前記コンミテータに接近離反自在に取り付けられ、前記第三ブラシに対して前記コンミテータの回転方向に所定角度ずれて配置された第四ブラシと、
前記第一ブラシに通電する第一接続部と、前記第二ブラシに通電する第二接続部と、前記第三ブラシに通電する第三接続部と、前記第四ブラシに通電する第四接続部とを備えた通電切替手段と、
前記通電切替手段によって前記第一ブラシと前記第二ブラシと前記第四ブラシとに通電した時に、前記第三ブラシを前記コンミテータから離間させる前記離間手段と、
前記通電切替手段によって前記第三ブラシおよび前記第二ブラシに通電した時に、前記第一ブラシを前記コンミテータから離間させる離間手段および前記第四ブラシを前記コンミテータから離間させる離間手段と、
を備えるモータ。
【発明の効果】
【０００７】
前記（１）によれば、例えば、ファンモータの低速運転時や中速運転時には、通電されないブラシをコンミテータから離間させるので、ブラシの耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係るモータは、自動車のラジエータを冷却するファンモータに使用されており、運転速度を低速運転と中速運転と高速運転の３段階に切り替えることができるように構成されている。
【００１０】
図１に示されているように、ファンモータ１０は界磁装置を形成するステータ１１を備えており、ステータ１１は鉄等の磁性材料によって一端が閉塞し他端が開口した円筒形状に形成されたヨーク１２と、このヨーク１２の内周面に同心円に配列されて固定された４個のマグネット（図示せず）とによって構成されている。
【００１１】
ステータ１１の中心線上にはシャフト１５が軸架されて回転自在に支持されており、シャフト１５にはアーマチュア（図示せず）が固定されている。アーマチュアは微小隙間（エアギャップ）を介してマグネットと対向している。
シャフト１５のアーマチュアの片脇には全体的に円柱（シリンダ）形状に形成されたコンミテータ２０が、ブラシ接触面がシャフト１５と同心円になるように配置されて固定されている。コンミテータ２０はアーマチュアコイルに電気的に接続されている。
【００１２】
コンミテータ２０の外側にはブラシ装置が設置されている。
ブラシ装置は絶縁性を有する樹脂が使用されて平板形状に形成されたブラシホルダステー３０を備えており、ブラシホルダステー３０はヨーク１２に固定されている。
ブラシホルダステー３０のコンミテータ２０側の主面には、第一ブラシ３１と第二ブラシ３２と第三ブラシ３３と第四ブラシ３４とが互いに周方向に９０度離れた位置でそれぞれ配置されており、四つのブラシ３１〜３４はコンミテータ２０にそれぞれ摺接するように構成されている。
【００１３】
図４で参照されるように、第一ブラシ３１、第二ブラシ３２、第三ブラシ３３および第四ブラシ３４は、各ブラシホルダ３５内に摺動自在に収容されており、ブラシスプリング３６によってコンミテータ２０の整流子面に押接されている。
第一ブラシ３１、第二ブラシ３２、第三ブラシ３３および第四ブラシ３４には、通電するためのピグテール３７の一端部が挿入されている。
【００１４】
図１〜図３に示されているように、ファンモータ１０の駆動電気回路３８は、バッテリー３９と通電切替手段としての速度切替スイッチ４０とを備えており、速度切替スイッチ（以下、スイッチという。）４０はラジエータの温度を検出する温度センサに基づいて開閉を制御されるように構成されている。
スイッチ４０は、第一ブラシ３１に通電する第一接続部４１と、第二ブラシ３２に通電する第二接続部４２と、第三ブラシ３３に通電する第三接続部４３と、第四ブラシ３４に通電する第四接続部４４と、後述する形状記憶合金にそれぞれ通電する第五接続部４５および第六接続部４６と、を備えている。
【００１５】
第一ブラシ３１には第一離間手段としての第一形状記憶合金５１が取り付けられており、第一形状記憶合金５１は後述する低速運転時（図２参照）に、第一ブラシ３１をコンミテータ２０から離間させるように構成されている。
第三ブラシ３３には第二離間手段としての第二形状記憶合金５２が取り付けられており、第二形状記憶合金５２は後述する中速運転時（図３参照）に、第三ブラシ３３をコンミテータ２０から離間させるように構成されている。
第四ブラシ３４には第三離間手段としての第三形状記憶合金５３が取り付けられており、第三形状記憶合金５３は後述する中速運転時に、第四ブラシ３４をコンミテータ２０から離間させるように構成されている。
【００１６】
第一ブラシ３１、第三ブラシ３３および第四ブラシ３４は均等に構成されているので、その構成は第三ブラシ３３を代表にして図４によって説明する。
【００１７】
ブラシホルダステー３０のブラシホルダ３５に対向する部位にはガイド溝６１が形成されており、ガイド溝６１には係止部としてのスライダ６２が径方向に摺動し得るように嵌入されている。スライダ６２には連結凸部６３が突設されており、連結凸部６３は第三ブラシ３３に没設された連結凹部６４に嵌入されている。したがって、第三ブラシ３３はスライダ６２と共に摺動するようになっている。
スライダ６２のコンミテータ２０側の端部には取付溝６５が形成されている。
また、ブラシホルダステー３０の外周には、第一乃至第三形状記憶合金５１〜５３を収納する外周溝６６が形成されている。
第二形状記憶合金５２は細長い棒状に形成されており、クランク形状（図１参照）に屈曲されている。
第二形状記憶合金５２の中央部５２ａはスライダ６２の取付溝６５にコンミテータ２０側から嵌入されており、第二形状記憶合金５２の両端部５２ｂ、５２ｂは外周溝６６にそれぞれ引っ掛けられている。
したがって、第二形状記憶合金５２が縮むと、第三ブラシ３３はスライダ６２と共に、コンミテータ２０から離反する方向に移動することになる。
【００１８】
図１〜図３に示されているように、第一形状記憶合金５１の両端部は第三形状記憶合金５３と第三接続部４３とにそれぞれ電気的に接続されている。
第二形状記憶合金５２の両端部は第五接続部４５と第一接続部４１とにそれぞれ電気的に接続されている。
第三形状記憶合金５３の両端部は第六接続部４６と第一形状記憶合金５１とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
次に、以上の構成に係るファンモータ１０の作用および効果を説明する。
【００２０】
通常走行時のようにラジエータの温度が高い場合には、スイッチ４０は図１に示された高速運転時の状態に自動的にセットされる。
この状態において、バッテリー３９からの電流が、スイッチ４０→第一接続部４１→第一ブラシ３１→コンミテータ２０→アーマチュアコイル→第二ブラシ３２および第四ブラシ３４→第二接続部４２および第四接続部４４→バッテリー３９およびスイッチ４０→第三接続部４３→第三ブラシ３３→コンミテータ２０→アーマチュアコイル→第二ブラシ３２および第四ブラシ３４→第二接続部４２および第四接続部４４→バッテリー３９と流れることにより、アーマチュアの所定の磁極が励磁される。
この励磁した所定の磁極の磁束がステータ１１の界磁束を切ることにより、アーマチュアは回転する。
また、全ブラシに通電されることにより、ファンモータ１０は高速運転となる。
【００２１】
ラジエータの温度が中程度の場合には、スイッチ４０は図２に示された中速運転時の状態に自動的にセットされる。
この状態において、バッテリー３９からの電流が、スイッチ４０→第五接続部４５→第二形状記憶合金５２→第一ブラシ３１→コンミテータ２０→第二ブラシ３２および第四ブラシ３４→第二接続部４２および第四接続部４４→バッテリー３９と流れることにより、アーマチュアの所定の磁極が励磁される。
この際、第二形状記憶合金５２に通電すると、第二形状記憶合金５２が発熱して予め記憶した形状に変形（短縮）することにより、第三ブラシ３３をコンミテータ２０から離間させる。
このため、第三ブラシ３３は磁極を形成しない。また、第三ブラシ３３はコンミテータ２０から離間しているので、シャフト１５からコンミテータ２０に伝わる振動等の影響を受けない。
４つのブラシ中の３つのブラシに通電されることにより、４つのブラシに通電する場合に比べ、アーマチュアの回転は減速するため、ファンモータ１０は中速運転となる。
【００２２】
ラジエータの温度が低い場合には、スイッチ４０は図３に示された低速運転時の状態に自動的にセットされる。
この状態において、バッテリー３９からの電流が、スイッチ４０→第六接続部４６→第三形状記憶合金５３→第一形状記憶合金５１→第三ブラシ３３→コンミテータ２０→第二ブラシ３２→第二接続部４２→バッテリー３９と流れることにより、アーマチュアの所定の磁極が励磁される。
この際、第三形状記憶合金５３に通電すると、第三形状記憶合金５３が発熱して予め記憶した形状に変形（短縮）することにより、第四ブラシ３４をコンミテータ２０から離間させる。
また、第一形状記憶合金５１に通電すると、第一形状記憶合金５１が発熱して短縮することにより、第一ブラシ３１をコンミテータ２０から離間させる。
このため、第四ブラシ３４および第一ブラシ３１は磁極を形成しない。また、第四ブラシ３４および第一ブラシ３１はコンミテータ２０から離間しているので、シャフト１５からコンミテータ２０に伝わる振動等の影響を受けない。
４つのブラシ中の２つのブラシに通電されることにより、３つのブラシに通電する場合に比べ、アーマチュアの回転は減速するため、ファンモータ１０は低速運転となる。
【００２３】
以上の作用によるアーマチュアの回転に伴うシャフト１５の回転は、ファンに伝達される。ファンは回転速度に応じてラジエータを冷却させる。
【００２４】
図５は本発明の第二の実施の形態であるファンモータのコンミテータ周りを示す模式図である。
【００２５】
本実施の形態が前述した第一の実施の形態と異なる点は、第一形状記憶合金５１と第二形状記憶合金５２と第三形状記憶合金５３とが並列に接続されている点である。
本実施の形態によれば、中速回転時および低速回転時に第一ブラシ３１および第四ブラシ３４をコンミテータ２０から離間させることができるので、前記実施の形態と同様の作用および効果が得られるのに加えて、ファンモータ１０の駆動電気回路３８の抵抗値を小さく抑制することができるので、ファンモータ１０の高効率化（銅損低減）に寄与することができる。
【００２６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００２７】
例えば、スイッチの構成は前記実施の形態に限定されない。
【００２８】
コンミテータは円筒形状すなわちシリンダタイプのコンミテータに構成するに限らず、円盤形状すなわちディスクタイプのコンミテータに構成してもよい。
【００２９】
また、前記実施の形態においては、ラジエータに用いられるファンモータに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、カークーラ等のファンモータや、その他の用途のモータ全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態であるファンモータのコンミテータ周りを示す正面図であり、高速運転時を示している。
【図２】中速運転時を示す模式図である。
【図３】低速運転時を示す模式図である。
【図４】ブラシ装置を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態であるファンモータのコンミテータ周りを示す模式図であり、高速運転時を示している。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ファンモータ（速度切り替え式モータ）、１１…ステータ、１２…ヨーク、１５…シャフト、
２０…コンミテータ、
３０…ブラシホルダステー、３１…第一ブラシ、３２…第二ブラシ、３３…第三ブラシ、３４…第四ブラシ、３５…ブラシホルダ、３６…ブラシスプリング、３７…ピグテール、３８…駆動電気回路、３９…バッテリー、
４０…切替スイッチ、４１…第一接続部、４２…第二接続部、４３…第三接続部、４４…第四接続部、４５…第五接続部、４６…第六接続部、
５１…第一形状記憶合金、５２…第二形状記憶合金、５３…第三形状記憶合金、
６１…ガイド溝、６２…スライダ（係止部）、６３…連結凸部、６４…連結凹部、６５…取付溝、６６…外周溝。
【図１】
2008259350.tif 000003
【図２】
2008259350.tif 000004
【図３】
2008259350.tif 000005
【図４】
2008259350.tif 000006
【図５】
2008259350.tif 000007