(57)【要約】【課題】ブラシと整流子との接触状態の安定化向上と、ブラシと整流子との摺動により発生する騒音の低減化を可能にしたモータを提供する。【解決手段】  ブラシ１０のブラシ部３０は、銅合金などの通電可能な金属によって櫛歯状に一体成形され、略Ｖ字状に曲げて成形された基部３１と、基部３１から突出すると共に同間隔に並設された３本の長尺状の櫛歯片３２，３３，３４とを有する。各櫛歯片３２，３３，３４は、長手方向に延在する角部３２ａ，３３ａ，３４ａが整流子９に接触するように捩られている。櫛歯片３２，３３，３４の並設方向において、それぞれの捩り位置は異なり、櫛歯片３２，３３，３４の長さは略同一である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに固定された鉄心に電線が巻かれたコイルを有する回転子と、前記シャフトに固定されると共に前記コイルに電流を供給する整流子と、前記整流子に摺動接触するブラシとを有するモータにおいて、
前記ブラシには、複数の長尺状の櫛歯片が並設されており、
前記ブラシの前記各櫛歯片は、断面矩形状に形成されると共に、その長手方向に延在する角部が前記整流子に接触するようにそれぞれ捩られており、
前記各櫛歯片の捩り位置から前記各櫛歯片それぞれの先端までの長さが異なっていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ブラシの前記各櫛歯片の並設方向において、前記各櫛歯片の先端の位置は異なり、前記各櫛歯片の捩り位置は略同一であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記ブラシの前記各櫛歯片の並設方向において、前記各櫛歯片の捩り位置は異なり、前記各櫛歯片の先端の位置は略同一であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項４】
前記各櫛歯片の捩り角度は、２０°〜７０°の範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機器用・民生機器用ブラシ付ＤＣ（直流）モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、実開平５−６７１７３号公報がある。この公報に記載されたモータのブラシ装置は、導電性金属によって一体成形されたブラシ基部と３本のブラシアーム部（櫛歯片）とブラシ摺動部とから構成されている。各ブラシ摺動部はそれぞれＶ字状に折り曲げられて形成されている。そして、ブラシ摺動部のＶ字状の開脚端はブラシアーム部によって作られる平面と同一面状に位置して、コミテータ（整流子）に摺動することで、ブラシと整流子との接触状態が安定すると共に整流子摩耗の低減が図られている。
【特許文献１】実開平５−６７１７３号公報
【特許文献２】特開２００４―１８３０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、各櫛歯片において、ブラシ摺動部の長さが略同一であるため、ブラシと整流子とを摺動する際に、各櫛歯片で生じたそれぞれの固有振動数が揃い易い。この結果、櫛歯片の間で共振または共鳴が発生し、ブラシと整流子との安定した接触状態を確保し難く、さらに、騒音の原因にもなっている。
【０００４】
本発明は、上記課題を解消するためになされたもので、ブラシと整流子との接触状態の安定化向上と、ブラシと整流子との摺動により発生する騒音の低減化を可能にした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】
【０００５】
本発明に係るモータは、シャフトに固定された鉄心に電線が巻かれたコイルを有する回転子と、シャフトに固定されると共にコイルに電流を供給する整流子と、整流子に摺動接触するブラシとを有するモータにおいて、ブラシには、複数の長尺状の櫛歯片が並設されており、ブラシの各櫛歯片は、断面矩形状に形成されると共に、その長手方向に延在する角部が整流子に接触するようにそれぞれ捩られており、各櫛歯片の捩り位置から各櫛歯片それぞれの先端までの長さが異なっていることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るモータでは、ブラシの各櫛歯片が、断面矩形状に形成されると共に、その長手方向に延在する角部が整流子に接触するようにそれぞれ捩られているので、捩らない櫛歯片の場合と比べて、櫛歯片と整流子との接触面積を小さくすることができ、摺動により発生する騒音を低減することができる。また、櫛歯片が捩られることにより、各櫛歯片が整流子との接触方向に押し付けるように付勢され、櫛歯片と整流子との接触圧力を高めることができる。従って、ブラシと整流子との接触状態を安定化させることができる。さらに、本発明に係るモータでは、各櫛歯片の捩り位置から各櫛歯片それぞれの先端までの長さが異なるので、各櫛歯片が整流子に摺動する際に各櫛歯片で生じる固有振動数をそれぞれ異らせることができ、櫛歯片の間で発生する共振または共鳴の発生を防止することができ、ブラシと整流子との更なる接触安定性の向上及び更なる騒音低減の効果が得られる。
【０００７】
また、ブラシの各櫛歯片の並設方向において、各櫛歯片の先端の位置は異なり、各櫛歯片の捩り位置は略同一であることが好適である。この場合には、各櫛歯片の捩り位置が略同一であるため、ブラシの捩り加工を容易に行うことができる。
【０００８】
また、ブラシの各櫛歯片の並設方向において、各櫛歯片の捩り位置は異なり、各櫛歯片の先端の位置は略同一であることが好適である。通常のブラシの各櫛歯片は先端が揃っているのが一般的であるから、通常のブラシへの適用が容易である。
【０００９】
本発明に係るモータにおいて、各櫛歯片の捩り角度は、２０°〜７０°の範囲にあることが好適である。この場合には、ブラシと整流子とのより安定した接触状態を確保することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ブラシと整流子との接触状態の安定化向上と、ブラシと整流子との摺動により発生する騒音の低減化を可能にしたモータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明に係るモータの好適な第１の実施形態について詳細に説明をする。
【００１２】
図１及び図２に示すように、モータ１は、コアードモータからなると共に、円筒状の金属製のケース２を備えている。このモータ１は、小型のモータに属するものであり、ケース２は、直径約８ｍｍで長さ約１５ｍｍの円筒形を有し、このような小さなケース２内に固定子３と回転子４とが収容されている。
【００１３】
ケース２の内壁面には、Ｎ、Ｓ極をもった永久磁石からなる固定子３が固定され、ケース２の内部には、鉄心５に電線が巻かれたコイルＣを有する回転子４が収容されている。そして、回転子４の鉄心５は、例えば磁性鋼から構成されている。また、このような回転子４はシャフト６に固定され、シャフト６は、ケース２の前端を貫通するように延在すると共に、前後一対の軸受７，８によって軸支されている。
【００１４】
シャフト６の後端には、回転子４のコイルＣに流れる電流を反転させるための整流子９が固定されている。整流子９は、シャフト６に固定されると共に、鍔部１３ａを有する円筒形状の樹脂製スリーブ１３と、銅製薄板のプレス成形による３枚の整流子片１２と、整流子片１２をスリーブ１３に固定させるための固定リング１４とからなる。整流子片１２は、コイルＣに電気的に接続されると共に、ケース２の後端部に配置された一対のブラシ１０に摺動接触されている。この一対のブラシ１０は、シャフト６を挟んで対称となるように配置されている。
【００１５】
モータ１の後端には、電気絶縁性の樹脂製のブラケット１１が設けられている。ブラシ１０のその一部（後述する端子部２０の接続部２４）は、シャフト６の軸線方向に沿ってブラケット１１から外方に突出されており、他の部分は、ブラケット１１内に収容されている。
【００１６】
図３〜図８に示すように、ブラシ１０は、外部端子などに接続される端子部２０と、整流子９に摺動するブラシ部３０とが連結されている。具体的に、端子部２０は、錫メッキ鋼板を略Ｔ字状に打ち抜き加工することにより左右対称に成形され、ブラシ部３０の基部と重ね合わせるための連結部２２と、外部端子などに電気的に接続するための接続部２４とを有する。
【００１７】
さらに、接続部２４の途中には、ブラケット１１に設けられたスリット内で圧入固定するための係止爪２１，２３，２５が設けられている。左右の係止爪２１，２３は、端子部２０の中心線（図示せず）に対して左右対称に配置されると共に、端子部２０から外方に向けて楔状に突き出している。中央の係止爪２５は、係止爪２１と係止爪２３との間で、錫メッキ鋼板を所定形状に切り込み加工した後に、その切り込まれた部分を板厚方向に引き起こすことで形成されている。そして、端子部２０は、係止爪２１，２３，２５によってブラケット１１に係止される。
【００１８】
スポット溶接部３５，３６によって端子部２０に固定されたブラシ部３０は、銅合金などの通電可能な金属によって櫛歯状に一体成形され、湾曲部Ｒを介して略Ｖ字状に曲げて成形された矩形状の基部３１と、基部３１から突出すると共に同間隔に並設された３本の長尺状の櫛歯片３２，３３，３４とを有する。そして、ブラシ部３０の基部３１の遊端側は、端子部２０の連結部２２と重ね合わせされ、重ね合わせた状態でスポット溶接部３５，３６により、ブラシ部３０は端子部２０に固定されている。ブラシ部３０と端子部２０との固定は、スポット溶接に限らず、カシメでもよい。
【００１９】
櫛歯片３２，３３，３４は、それそれ断面矩形状を有している。各櫛歯片３２，３３，３４には、整流子９に接触する部分にＡｇＰｄ合金からなる電気摺動接点材が埋設されている。さらに、各櫛歯片３２，３３，３４は、長手方向に延在する角部３２ａ，３３ａ，３４ａが整流子９に接触するように捩られている。具体的には、各櫛歯片３２，３３，３４は、長手方向に延在する中心線（図示せず）を中心に、同一方向に向けて略同一角度で捩られている。櫛歯片３２，３３，３４の捩り角度αは、２０°〜７０°の範囲にあることが好ましい（図４参照）。この捩りにより、各櫛歯片３２，３３，３４には、捩り部３２ｂ，３３ｂ，３４ｂが形成される。
【００２０】
図５に示すように、ブラシ１０の櫛歯片３２，３３，３４の並設方向において、各櫛歯片３２，３３，３４の先端は略同一位置に揃っており、各櫛歯片３２，３３，３４の長さは略同一である。しかしながら、捩り部３２ｂと捩り部３３ｂと捩り部３４ｂの位置は揃っておらず、櫛歯片３２における捩り部３２ｂから先端までの長さに対して、櫛歯片３３における捩り部３３ｂから先端までの長さは短くなっており、櫛歯片３３における捩り部３３ｂから先端までの長さに対して、櫛歯片３４における捩り部３４ｂから先端までの長さは短くなっている。すなわち、櫛歯片３２は、捩り部３２ｂから先端までの長さが最も長く、櫛歯片３４は、捩り部３４ｂから先端までの長さが最も短く、櫛歯片３３は、捩り部３３ｂから先端までの長さが櫛歯片３２と櫛歯片３４との中間の長さである。また、櫛歯片３２と櫛歯片３３と櫛歯片３４とは、図５における上方向から下方向にかけてこの順番で配置されている。
【００２１】
このようなモータ１において、各ブラシ１０の櫛歯片３２，３３，３４は、長手方向に延在する角部３２ａ，３３ａ，３４ａが整流子９に接触するように捩られているので、櫛歯片３２，３３，３４は同一の角度をもって整流子９に接触する（図８参照）。このため、捩られてない通常の櫛歯片と比べて、櫛歯片３２，３３，３４と整流子９との接触面積を小さくすることができ、ブラシ１０と整流子９との摺動により発生する騒音を低減することができる。
【００２２】
さらに、櫛歯片３２，３３，３４の捩り角度αを大きくすることで、櫛歯片３２，３３，３４と整流子９との接触圧力を高めることができ、ブラシ１０と整流子９との接触状態を安定化させることができる。また、櫛歯片３２，３３，３４の捩り角度を変えることにより、ブラシ１０と整流子９との接触圧力を適宜調整することができるが、接触圧力を高めると各櫛歯片および整流子片の摩耗が大きくなる。したがって、捩り角度αは、各櫛歯片及び整流子片の材質やモータの回転数によって適宜設計変更される。換言すれば、強度が弱い材料でも、櫛歯片の捩り角度を調整することで、適当な接触圧力を容易に確保することができ、櫛歯片に用いられる材料の選択範囲を広く広げることができる。
【００２３】
また、ブラシ１０の櫛歯片３２，３３，３４の並設方向において、各櫛歯片３２，３３，３４の先端が略同一位置に揃っており、捩り部３２ｂ，３３ｂ，３４ｂが異なるので、各櫛歯片３２，３３，３４の捩り位置から各櫛歯片３２，３３，３４の先端までの長さも異なることとなる。これによって、ブラシ１０と整流子９との摺動により櫛歯片３２，３３，３４で生じる固有振動数をそれぞれ異ならせることができ、櫛歯片３２，３３，３４の間で発生する共振または共鳴の発生を防止することができ、ブラシ１０と整流子９との更なる接触安定性の向上及び更なる騒音低減の効果が得られる。さらに、櫛歯片３２，３３，３４の先端の位置は略同一であるため、櫛歯片先端が揃っている通常のブラシにそれぞれ異なる位置で捩り加工を施せば、ブラシ１０を簡単に作製することができ、通常のブラシへの適用が容易である。
【００２４】
次に、第２の実施形態に係るモータに適用するブラシ４０について説明する。
【００２５】
図９〜図１２に示すように、ブラシ４０は、櫛歯片の先端の位置及び捩り位置において、上述したブラシ１０と異なっている。その他の構成は、ブラシ１０の構成と同等であるため、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２６】
各ブラシ４０の櫛歯片４２，４３，４４は、長手方向に延在する角部４２ａ，４３ａ，４４ａが整流子９に接触するように捩られている。ブラシ４０の櫛歯片４２，４３，４４の並設方向において、櫛歯片４２，４３，４４の先端の位置はそれぞれ異なり、捩りにより形成された捩り部４２ｂ，４３ｂ，４４ｂは略同一位置に揃えている。櫛歯片４２は、捩り部４２ｂから先端までの長さが最も短く、櫛歯片４４は、捩り部４４ｂから先端までの長さが最も長く、櫛歯片４３は、捩り部４３ｂから先端までの長さが櫛歯片４２と櫛歯片４４との中間の長さである。櫛歯片４２と櫛歯片４３と櫛歯片４４とは、図９における上方向から下方向にかけてこの順番で配置されている。このような構成は、第１の実施形態と同様な効果が得られるほか、櫛歯片４２，４３，４４の捩り位置が略同一であるため、ブラシ４０の捩り加工を容易に行うことができる。
【００２７】
次に、ブラシ１０，４０以外の変形例について図１３と図１４とを参照して説明する。
【００２８】
図１３（ａ）に示す変形例では、捩り部から先端までの長さが最も短い櫛歯片３４は、図面における上部の位置に配置され、捩り部から先端までの長さが最も長い櫛歯片３２は、図面における下部の位置に配置され、捩り部から先端までの長さが中間の長さを有する櫛歯片３３は、櫛歯片３４と櫛歯片３２との間に配置されている。ブラシ５０の櫛歯片３４と櫛歯片３３と櫛歯片３２とは、図面における上方向から下方向にかけてこの順番で配置されている。このような構成は、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００２９】
図１３（ｂ）に示す変形例では、捩り部から先端までの長さが最も短い櫛歯片３４は、図面における上部の位置に配置され、捩り部から先端までの長さが中間の長さを有する櫛歯片３３は、図面における下部の位置に配置され、捩り部から先端までの長さが最も長い櫛歯片３２は、櫛歯片３４と櫛歯片３３との間に配置されている。ブラシ５１の櫛歯片３４と櫛歯片３２と櫛歯片３３とは、図面における上方向から下方向にかけてこの順番で設置されている。このような構成は、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００３０】
図１４（ａ）に示す変形例では、捩り部から先端までの長さが最も長い櫛歯片４４は、図面における上部の位置に配置され、捩り部から先端までの長さが最も短い櫛歯片４２は、図面における下部の位置に配置され、捩り部から先端までの長さが中間の長さを有する櫛歯片４３は、櫛歯片４４と櫛歯片４２との間に配置されている。ブラシ５２の櫛歯片４４と櫛歯片４３と櫛歯片４２とは、図面における上方向から下方向にかけてこの順番で設置されている。このような構成は、第２の実施形態と同様な効果が得られる。
【００３１】
図１４（ｂ）に示す変形例では、捩り部から先端までの長さが中間の長さを有する櫛歯片４３は、図面における上部の位置に配置され、捩り部から先端までの長さが最も長い櫛歯片４４は、図面における下部の位置に配置され、捩り部から先端までの長さが最も短い櫛歯片４２は、櫛歯片４３と櫛歯片４４との間に配置されている。ブラシ５３の櫛歯片４３と櫛歯片４２と櫛歯片４４とは、図面における上方向から下方向にかけてこの順番で配置されている。このような構成は、第２の実施形態と同様な効果が得られる。
【００３２】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、各櫛歯片において、それぞれの捩り部を一箇所ずつとしたが、これに限らず、必要に応じて捩り部を２箇所以上としてもよい。
【００３３】
以下に本発明の実施例及び比較例を示す。
【００３４】
直径８ｍｍ、本体長さ１５ｍｍ、２００００ｒ／ｍｉｎのＤＣモータを、無響箱内に設けられたモルトプレーンの上に設置し、シャフトの軸線方向において、モータ本体の前端面から１０ｃｍ離れた場所にマイクロホンを設置し、下記の実施例１、実施例２及び比較例１のブラシを用いて、騒音計（ブリュエル・ケアー社製、Ｓｏｕｎｄ  Ｌｅｖｅｌ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  Ｔｙｐｅ２１４６）で騒音測定を行った。なお、ブラシ部の材料は銅合金（板厚０．０５ｍｍ）、端子部の材料は錫メッキ鋼板（板厚０．３ｍｍ）である。
【００３５】
（実施例１）
ブラシ１０において、３本の櫛歯片の並設方向において、各櫛歯片の捩り位置が異なり（それぞれの先端から３ｍｍ、２．７ｍｍ、２．４ｍｍ）、各櫛歯片の長さが共に３．２ｍｍ（各櫛歯片の先端から湾曲部Ｒの始りまでの長さが３．５ｍｍ）であり、捩り角度αが４５°のブラシを作製し、騒音を測定した。
【００３６】
（実施例２）
ブラシ４０において、３本の櫛歯片の並設方向において、各櫛歯片の長さがそれぞれ異なり（それぞれ２．６ｍｍ、２．９ｍｍ、３．２ｍｍ、最も長い櫛歯片の先端から湾曲部Ｒの始りまでの長さが３．５ｍｍであり）、各櫛歯片の捩り位置が略同一（それぞれ先端から２．４ｍｍ、２．７ｍｍ、３ｍｍ）であり、捩り角度αが４５°のブラシを作製し、騒音を測定した。
【００３７】
（比較例１）
また、３本共に捩られていない通常の櫛歯片を有するブラシを作製し、騒音を測定し、実施例１、２との比較を行った。
【００３８】
その結果として、比較例１の場合の騒音が３２ｄＢであったことに対し、実施例１の場合は約２９ｄＢで、実施例２の場合は約２８ｄＢの結果であった。これにより、本発明は騒音低減化の向上に有効であると実証されている。さらに、実施例１及び実施例２を行った際に、ブラシと整流子との接触状態が安定していたことも確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るモータの第１の実施形態を示す部分断面図である。
【図２】本発明に係るモータの第１の実施形態を示す側面図であり、ブラケットの一部を破断して示す図である。
【図３】ブラシを示す要部拡大斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】ブラシを示す正面図である。
【図６】ブラシを示す平面図である。
【図７】ブラシを示す側面図である。
【図８】ブラシの各櫛歯片と整流子との接触状態を示す断面図である。
【図９】本発明に係るモータの第２の実施形態に適用するブラシを示す正面図である。
【図１０】ブラシを示す平面図である。
【図１１】ブラシを示す側面図である。
【図１２】ブラシを示す要部拡大斜視図である。
【図１３】ブラシの変形例を示す正面図である。
【図１４】ブラシの変形例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…モータ、４…回転子、５…鉄心、６…シャフト、９…整流子、１０，４０，５０，５１，５２，５３…ブラシ、３２，３３，３４，４２，４３，４４…櫛歯片、３２ａ，３３ａ，３４ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ…角部、Ｃ…コイル、α…捩り角度。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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