(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトの先端側と後端側を支持する一対の軸受と、
前記一対の軸受間に位置し、かつ、前記シャフトの後端側外周面に取付けた整流子と、
前記整流子に摺接するブラシと、
前記ブラシを保持するブラケットと、
前記整流子とシャフト先端側の軸受との間に位置し、かつ、前記シャフトの外周面に設けた回転子と、
前記回転子の外周囲に配置された固定子と、
前記ブラシの摺接部と前記シャフト後端側の軸受との間に設けられるとともに、前記シャフトの回転によって該シャフトの中心から径方向外向きに気流を発生させる風起し手段と、を備え、
前記シャフト後端側の軸受は、前記ブラケットの外面側に位置し、
前記ブラシは、前記ブラケットの内面に保持され、
前記ブラケットは、前記シャフトの後端部を挿通させる挿通孔を有し、
前記シャフトの後端部は、前記挿通孔を通して前記シャフト後端側の軸受で支持されており、
前記風起し手段は、前記シャフトの外周面に装着され、該シャフトと一体に回転する板状部材と、前記シャフトの周囲に環状に設けられ、前記板状部材の回転面と微小隙間を隔てて対向する対向部材と、前記板状部材と前記対向部材の双方の対向面または対向部材の対向面に形成した風起し溝と、からなり、
前記風起し溝は、前記シャフトの中心から外方に向ってシャフト回転方向に渦を巻く羽状の形態になっていて、かつ、前記シャフトと一体に板状部材が回転することにより、該シャフトの中心から径方向外向きに気流を発生させるように構成されており、
前記挿通孔の縁部は前記軸受の端面から浮き上がった浮き壁になっていて、この浮き壁の上部が前記対向部材として前記板状部材と対向し、かつ、該浮き壁の上部に前記風起し溝が形成されており、
前記浮き壁により前記ブラシから前記シャフト後端側の軸受までの沿面距離を延長してなること
を特徴とするブラシ付きモータ。
【請求項２】
前記板状部材と前記対向部材とを重ねて上から見た状態で、前記板状部材はその外周部が前記対向部材の外縁より外方へはみ出した形態になっていること
を特徴とする請求項１に記載のブラシ付きモータ。
【請求項３】
前記板状部材は、前記軸受の潤滑オイルを遮断するオイルカッターとしての機能も有すること
を特徴とする請求項１または２に記載のブラシ付きモータ。
【請求項４】
前記シャフトはＣＷ方向に回転するものであり、かつ、前記風起し溝は前記シャフトの中心から外に向ってＣＷ方向に渦を巻く形態である、又は、
前記シャフトはＣＣＷ方向に回転するものであり、かつ、前記風起し溝は前記シャフトの中心から外に向ってＣＣＷ方向に渦を巻く形態である、若しくは、
前記シャフトはＣＷ方向とＣＣＷ方向の双方向に回転することができ、かつ、前記風起し溝は前記ＣＷ方向に対応した風起し溝と、ＣＣＷ方向に対応した風起し溝とを合成した形態になっていること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のブラシ付きモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種用途に用いられるブラシ付きモータに関し、特に、ブラシから軸受までの間の絶縁抵抗値を長期間低下させずに高く維持することができ、その間の絶縁不良やブラシ摩耗粉の混入による軸受の動作不良を効果的に防止できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシ付きモータは、起動トルクが大きく、安価であること等から、各種製品の動力源として広く用いられている。この種のブラシ付きモータの構造は例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１のブラシ付きモータは、同文献１の図２にも示されている通り、シャフト（２）と、シャフト（２）を支持する軸受（５）と、シャフト（２）の外周面に取付けた整流子（１）と、整流子（１）に摺接するブラシ（８）と、ブラシ（８）を保持する機能を有するエンドキャップ（４）と、シャフト（２）の外周面に設けた図示しない回転子と、この回転子の外周囲に配置された図示しない固定子と、を備えている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のようなブラシ付きモータによると、シャフト（２）と一体に回転する整流子（１）に対してブラシ（８）が摺接するので、摺接によるブラシ摩耗粉が発生することは避けられず、発生したブラシ摩耗粉がブラシ（８）から軸受（５）までの間に連なって堆積するため、その間の絶縁抵抗値が著しく低下するという不具合（絶縁不良）が生じたり、ブラシ摩耗粉が軸受（５）に混入することで軸受（５）の動作不良が生じたりする等の問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１３４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ブラシから軸受までの間の絶縁抵抗値を長期間低下させずに高く維持することができ、その間の絶縁不良を効果的に防止できるとともに、ブラシ摩耗粉の混入による軸受の動作不良も効果的に防止できるブラシ付き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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、シャフトと、前記シャフトの先端側と後端側を支持する一対の軸受と、前記一対の軸受間に位置し、かつ、前記シャフトの後端側外周面に取付けた整流子と、前記整流子に摺接するブラシと、前記ブラシを保持するブラケットと、前記整流子とシャフト先端側の軸受との間に位置し、かつ、前記シャフトの外周面に設けた回転子と、前記回転子の外周囲に配置された固定子と、前記ブラシの摺接部と前記シャフト後端側の軸受との間に設けられるとともに、前記シャフトの回転によって該シャフトの中心から径方向外向きに気流を発生させる風起し手段と、を備え、前記シャフト後端側の軸受は、前記ブラケットの外面側に位置し、前記ブラシは、前記ブラケットの内面に保持され、前記ブラケットは、前記シャフトの後端部を挿通させる挿通孔を有し、前記シャフトの後端部は、前記挿通孔を通して前記シャフト後端側の軸受で支持されており、前記風起し手段は、前記シャフトの外周面に装着され、該シャフトと一体に回転する板状部材と、前記シャフトの周囲に環状に設けられ、前記板状部材の回転面と微小隙間を隔てて対向する対向部材と、前記板状部材と前記対向部材の双方の対向面または対向部材の対向面に形成した風起し溝と、からなり、前記風起し溝は、前記シャフトの中心から外方に向ってシャフト回転方向に渦を巻く羽状の形態になっていて、かつ、前記シャフトと一体に板状部材が回転することにより、該シャフトの中心から径方向外向きに気流を発生させるように構成されており、前記挿通孔の縁部は前記軸受の端面から浮き上がった浮き壁になっていて、この浮き壁の上部が前記対向部材として前記板状部材と対向し、かつ、該浮き壁の上部に前記風起し溝が形成されており、前記浮き壁により前記ブラシから前記シャフト後端側の軸受までの沿面距離を延長してなることを特徴とする。
【０００９】
前記板状部材と前記対向部材とを重ねて上から見た状態で、前記板状部材はその外周部が前記対向部材の外縁より外方へはみ出した形態になっている構成を採用することができる。
【００１１】
前記板状部材は、前記軸受の潤滑オイルを遮断するオイルカッターとしての機能も有するものであってもよい。
【００１２】
前記シャフトはＣＷ方向に回転するものであり、かつ、前記風起し溝は前記シャフトの中心から外に向ってＣＷ方向に渦を巻く形態である、又は、前記シャフトはＣＣＷ方向に回転するものであり、かつ、前記風起し溝は前記シャフトの中心から外に向ってＣＣＷ方向に渦を巻く形態である、若しくは、前記シャフトはＣＷ方向とＣＣＷ方向の双方向に回転することができ、かつ、前記風起し溝は前記ＣＷ方向に対応した風起し溝と、ＣＣＷ方向に対応した風起し溝とを合成した形態になっていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、ブラシ付きモータの具体的な構成として、前記の通り、軸受とブラシの摺接部との間に、シャフトの回転によって該シャフトの中心から径方向外向きに気流を発生させる風起し手段を設けた。このため、摺接によるブラシ摩耗粉は前記気流によってシャフトの径方向外向きに吹き飛ばされ拡散するので、かかるブラシ摩耗粉がブラシからシャフト軸方向の軸受までの間に連なって堆積するような現象が生じ難く、その間の絶縁抵抗値を長期間低下させずに高く維持することができ、その間の絶縁不良を効果的に防止できるとともに、ブラシ摩耗粉の混入による軸受の動作不良も効果的に防止できる等の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用したブラシ付きモータの断面図。
【図２】（ａ）は図１のブラシ付きモータを構成するブラケットの内面図、（ｂ）はＡＡ矢視断面図、（ｃ）はＢＢ矢視断面図、（ｄ）は同ブラケットの外面図。
【図３】（ａ）は図１のブラシ付きモータを構成する板状部材の平面図、（ｂ）はＡＡ矢視断面図。
【図４】板状部材の外周部が対向部材の外縁より外方へはみ出した状態の説明図。
【図５】（ａ）は図１のブラシ付きモータにおいて採用した風起し溝の平面図、（ｂ）と（ｃ）は風起し溝の他の実施形態の平面図。
【図６】（ａ）は図１に示すブラシ付きモータにおいて、ブラシからシャフト後端側の軸受までの沿面距離の説明図、（ｂ）は、従来のブラシ付きモータにおいて、ブラシからシャフト後端側の軸受までの沿面距離の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
《ブラシ付きモータの構成概要》
図１は本発明を適用したブラシ付きモータの断面図である。同図のブラシ付きモータＭは、エンドプレート１で密閉された筒形のフレーム２内に、シャフト３と、このシャフト３を支持する軸受４Ａ、４Ｂ（図１の例ではボールベアリング）と、シャフト３の外周面に取付けた整流子５と、整流子５に摺接するブラシ６と、ブラシ６を保持するブラケット７と、シャフト３の外周面に設けた回転子８と、回転子８の外周囲に配置された固定子９と、を備えている。そして、ブラシ６の摺接部Ｐと軸受４Ｂとの間には、シャフト３の回転によって該シャフト３の中心から径方向外向きに気流を発生させる風起し手段１０が設けられている。
【００１７】
《シャフトと軸受の詳細構成》
シャフト３は、フレーム２の中心軸線上に位置し、かつ、その先端部のみがエンドプレート１と対向するフレーム密閉端部２Ａから外部へ露出するように設置してある。軸受４Ａ、４Ｂは、シャフト３の先端側と後端側にそれぞれ１つずつ配置してあり、これら２つの軸受４Ａ、４Ｂのうち、シャフト先端側の軸受４Ａは、エンドプレート１と対向するフレーム密閉端部２Ａに設けた凹部１１Ａに嵌め込んで固定してある。シャフト後端側の軸受４Ｂは、エンドプレート１に設けた凹部１１Ｂに嵌め込んで固定してある。また、シャフト後端側の軸受４Ｂには、この軸受４Ｂと整流子５との間に介挿したスラストばね１２により、シャフト軸心方向の与圧が付与されている。
【００１８】
《整流子とブラシの詳細構成》
整流子５は、金属材料と絶縁材料（樹脂モールド及びマイカ）で形成され、シャフト３の後端側外周面に取付けられることにより、シャフト３と一体に回転するように構成してある。ブラシ６は、黒鉛又は黒鉛と銅粉材料で形成され、ブラシ保持具１３を介してブラケット７の内面に取付けられるとともに、図示しない捩じりコイルばね等の付勢手段により整流子５の外周面に常時接触するように付勢されている。
【００１９】
図１のブラシ付きモータＭでは、ブラシ６をブラシ保持具１３で保持し、そのブラシ保持具１３をブラケット７に直接取付ける構成を採用しているが、そのようなブラシ保持具１３を図示しない板状の支持部材で支持し、かつ、かかる支持部材をブラケット７に取付けることにより、ブラシ保持具１３をブラケット７に間接的に取付ける構成を採用することもできる。
【００２０】
《ブラケットの詳細構成》
図１のブラシ付きモータＭでは、エンドプレート１でフレーム開口端部２Ｂを密閉する前に、その開口端２Ｂ付近のフレーム２内にブラケット７を挿入して取り付けた後、フレーム２外周端の一部を潰すカシメ加工により、当該ブラケット７をフレーム２に固定している。また、同図のブラシ付きモータＭでは、ブラケット７の外面側に先に説明したシャフト後端側の軸受４Ｂが位置し、同ブラケット７の内面側に前記ブラシ６が保持されるように構成してある。
【００２１】
また、前記ブラケット７の中央部には、シャフト３を挿通させるための挿通孔１４（図２（ａ）〜（ｄ）参照）が設けられており、シャフト３の後端部は、この挿通孔１４を通して前記軸受４Ｂで支持されるように構成してある。
【００２２】
《回転子と固定子の詳細構成》
回転子８は、シャフト３の外周面に取付けた珪素鋼板の積層からなるコア８１と、このコア８１に巻付けた電線コイル８２とで構成されている。一方、固定子９は、マグネットで構成され、フレーム１内面の所定位置に取付け固定されている。
【００２３】
《風起し手段の詳細構成》
風起し手段１０は、シャフト３の外周面に装着され、該シャフト３と一体に回転する板状部材１５と、シャフト３の周囲に環状に設けられ、板状部材１５の回転面と微小隙間を隔てて対向する対向部材１６（図２（ｂ）（ｃ）参照）と、この対向部材１６と対向している板状部材１５の対向面に形成した風起し溝１７（図２（ａ）（ｂ）（ｄ）参照）と、からなり、風起し溝１７は、図２（ａ）に示したように、シャフト３の中心から外方に向ってシャフト回転方向に渦を巻く羽状の形態になっていて、かつ、該シャフト３と一体に板状部材１５が回転することにより、シャフト３の中心から径方向外向きに気流を発生させるように構成してある。
【００２４】
図１のブラシ付きモータＭにおいては、前記対向部材１６の具体的な構造例として、先に説明した挿通孔１４の縁部が軸受４Ｂの端面から所定量浮き上がった浮き壁１８になっていて（図６（ａ）参照）、この浮き壁１８の上部が前記対向部材１６として前記板状部材１５と対向し、かつ、該浮き壁１８の上部に前記風起し溝１７が形成される構造を採用した。
【００２５】
前記風起し溝１７は、先に説明した通り、シャフト３の中心から外方に向ってシャフト回転方向に渦を巻く形態である。このため、シャフト３の回転方向が図５（ａ）のようにＣＷ方向であるなら、風起し溝１７は、同図（ａ）のようにシャフト３の中心から外に向ってＣＷ方向に渦を巻く形態になる。この一方、シャフト３の回転方向が図５（ｂ）のようにＣＣＷ方向（ＣＷ方向とは反対の方向）であるなら、風起し溝１７は、同図（ｂ）のようにシャフト３の中心から外に向ってＣＣＷ方向に渦を巻く形態になる。
【００２６】
シャフト３が図５（ｃ）ＣＷ方向とＣＣＷ方向の双方向に回転する場合は、先に説明したＣＷ方向に対応した同図（ａ）の風起し溝１７と、ＣＣＷ方向に対応した同図（ｂ）の風起し溝１７とを合成した形態の風起し溝、具体的には同図（ｃ）に示す扇形の風起し溝１７を採用することができ、これにより、いずれの方向にシャフト３が回転しても、シャフト３の中心から径方向外向きに気流を発生させることができる。
【００２７】
図１のブラシ付きモータＭでは、先に説明した気流を効果的に生じさせるため、図４に示したように板状部材１５を対向部材１６（浮き壁１８の上部）よりも大径に形成することにより、板状部材１５と対向部材１６とを重ねて上から見た状態で、板状部材１５の外周部が対向部材１６の外縁より外方へはみ出した形態となるように構成してある。他の実施例として、板状部材１５と対向部材１６を略同径とすることにより、板状部材１５の外周部と対向部材１６の外縁とを一致させる構成を採用することも可能であるが、実験の結果、気流の発生効果は前述のはみ出し形態の方が優れていた。
【００２８】
また、図１のブラシ付きモータＭにおいては、先に説明したように板状部材１５を大径に形成したことで、モータ組立時に板状部材１５とブラシ６とが干渉するため、図３に示したように板状部材１５の外縁に切欠き１９を形成することにより、かかる干渉を回避した。尚、板状部材１５を大径にしても前記干渉が生じないなら、切欠き１９は省略してもよい。
【００２９】
板状部材１５は、その回転により風起し溝１７との相互作用で気流を発生させる機能を有するとともに、軸受４Ｂ（図１の例ではボールベアリング）の潤滑オイルを遮断する公知のオイルカッターとしての機能も有している。従って、公知のオイルカッターを前記板状部材１５として採用してもよい。尚、軸受４Ｂとしてドライベアリングその他のオイルレス軸受が採用される場合は、板状部材１５をオイルカッターとして機能させる必要はなく、かかる機能は省略してもよい。
【００３０】
図１のブラシ付きモータＭでは、先に説明したスラストばね１２と整流子５との間に板状部材１５を介在させ、かつ、スラストばね１２によって板状部材１５を整流子５の端面に押し付け固定することにより、板状部材１５とシャフト３とが一体に回転する構成を採用しているが、これに限定されることはない。例えば、接着剤等のような接着手段を用いて板状部材１５を整流子５に固定したり、シャフト３の外周面に直接固定したりすることで、シャフト３と一体に板状部材１５が回転するように構成してもよい。
【００３１】
《ブラシ付きモータの動作説明》
以上のように構成された図１のブラシ付きモータＭは、固定子９（マグネット）により形成される磁界の中で、図示しない電源からブラシ６→整流子５→電線コイル８２という経路で電流が流れることにより、シャフト３が回転する。
【００３２】
このとき、シャフト３と一体に整流子５も回転し、回転する整流子５にブラシ６が摺接することから、摺接によるブラシ摩耗粉が発生する。この一方で、シャフト３と一体に板状部材１５も回転し、回転する板状部材１５と風起し溝１７との相互作用により、ブラシ６の周辺で、シャフト３の中心から径方向外向きの気流が発生する。
【００３３】
図１のブラシ付きモータＭでは、前記気流によって前記ブラシ摩耗粉がシャフト３の径方向外向きに吹き飛ばされ拡散するので、そのようなブラシ摩耗粉がブラシ６からシャフト軸方向の軸受（具体的にはシャフト後端側の軸受４Ｂ）までの間に連なって堆積するような現象が生じ難く、その間の絶縁抵抗値を長期間低下させずに高く維持することが可能であり、その間の絶縁不良を効果的に防止できる。また、ブラシ摩耗粉の混入による前記軸受４Ｂの動作不良も効果的に防止できる。
【００３４】
図６（ａ）は、図１に示すブラシ付きモータＭ（以下「本発明品」という）において、ブラシ６からシャフト後端側の軸受４Ｂまでの沿面距離の説明図、図６（ｂ）は、従来のブラシ付きモータ（以下「従来品」という）において、ブラシ６からシャフト後端側の軸受４Ｂまでの沿面距離の説明図である。これらの図において、それぞれの沿面距離は太線で示してある。
【００３５】
沿面距離について図６（ａ）の本発明品と同図（ｂ）の従来品とを比較すると、本発明品の沿面距離は約１１．７ｍｍ、従来品の沿面距離は約４．５ｍｍであり、沿面距離は本発明品の方が長くなっている。これは、本発明品では浮き壁１８により沿面距離を延長したためである。本発明品では、以上のように沿面距離を延長したので、ブラシ６からシャフト後端側の軸受４Ｂまでの間の絶縁抵抗値の低下を更に効果的に防止することができる。
【００３６】
図１のブラシ付きモータＭでは、板状部材１５と対向する対向部材１６（浮き壁１８の上部）の対向面に風起し溝１７を形成しているが、この風起し溝１７は、対向部材１６と対向する板状部材１５の対向面に形成してもよいし、また、板状部材１５と対向部材１６の双方の対向面に形成する構成を採用することもできる。
【００３７】
図１のブラシ付きモータＭはブラシ付き直流モータに本発明を適用した例であるが、本発明はブラシ付き交流モータとして公知のユニバーサルモータ（交流整流子モータ）に適用することもできる。また、本発明は、図１のような全閉型のブラシ付きモータだけでなく、開放型のブラシ付きモータにも適用することもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１  エンドプレート
２  フレーム
２Ａ  フレーム密閉端部
２Ｂ  フレーム開口端部
３  シャフト
４Ａ、４Ｂ  軸受
５  整流子
６  ブラシ
７  ブラケット
８  回転子
８１  コア
８２  電線コイル
９  固定子
１０  風起し手段
１１Ａ、１１Ｂ  凹部
１２  スラストばね
１３  ブラシ保持具
１４  挿通孔
１５  板状部材
１６  対向部材
１７  風起し溝
１８  浮き壁
１９  切欠き
Ｍ  ブラシ付きモータ
Ｐ  ブラシの摺接部
【要約】
【課題】ブラシから軸受までの間の絶縁抵抗値を長期間低下させずに高く維持することができ、その間の絶縁不良を効果的に防止できるブラシ付きモータを提供する。
【解決手段】ブラシ付きモータＭにおいて、シャフト３を支持する軸受４Ｂとシャフト３外周面の整流子に摺接するブラシ６の摺接部Ｐとの間には、そのシャフト３の回転によって該シャフト３の中心から径方向外向きに気流を発生させる風起し手段１０を設ける。摺接によるブラシ摩耗粉は前記気流によってシャフト３の径方向外向きに吹き飛ばされ拡散するので、かかるブラシ摩耗粉がブラシ６からシャフト軸方向の軸受４Ｂまでの間に連なって堆積するような現象が生じ難く、その間の絶縁抵抗値を長期間低下させずに高く維持することが可能となる。
【選択図】図１【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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