(57)【要約】【課題】摺動部先端の不要部を無くしブラシが摩耗してきてもロックなどを防ぐことによって長寿命を得、ブラシ片の占有面積を小にすることによってブラシ片本数を多するか、ブラシ片の幅を大にできるようにし、初期組み込み時のブラシへの変形を防ぐ。【解決手段】正負一対の板状ブラシ１の各基部をブラシベース３に配すると共に各摺動部１ｃを複数に分割したブラシ片ｈに形成し、整流子に回転方向に対して抵抗を受けないように摺接させたもので、各ブラシ片は先端の摺接側に丸みｒを持たせると共にそれぞれ整流子摺接時に先端に摺接しない残余分が各ブラシ片の幅を超え無いようにし、前記各ブラシ片を整流子摺接面に対して回転方向からみて３５°程度斜めに摺接させた。【選択図】 図１
2005304183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負一対の板状ブラシは各基部をブラシベースに配すると共に各摺動部を複数に分割したブラシ片に形成し、整流子に回転方向に対して抵抗を受けないように摺接させた小型モータの整流装置であって、前記各ブラシ片は先端の摺接側に丸みもしくはテーパを持たせ、前記各ブラシ片を整流子摺接面に対して回転方向からみて斜めに摺接させた出力軸のない小型モータの整流装置。
【請求項２】
前記各ブラシ片は整流子摺接時に先端に摺接しない残余分が少なくとも各ブラシ片の幅以下にすると共に、摺接時に少なくとも先端から整流子スリット幅をわずかに越えてほぼ水平に摺接し、前記各ブラシ片に至る中間部分を該平板整流子側からみて整流子摺接時の実質的な仰角５°〜４５°で構成し、該平板型整流子に軸方向から摺接させ、前記斜めに摺接させる角度を１０°ないし４５°にした請求項１に記載の小型モータの整流装置。
【請求項３】
前記各ブラシ片は整流子摺接時に先端に摺接しない残余分が少なくとも各ブラシ片の幅以下にすると共に、摺接時に少なくとも先端から整流子スリット幅をわずかに越えて直線もしくは前記円筒型整流子摺接径とほぼ等しいかわずかに大となるように形成され、前記摺接部に至る中間部分を該円筒整流子の摺接外径より大となる円弧から切線までで形成し、該円筒型整流子に径方向から摺接させ、前記斜めに摺接させる角度を１０°ないし４５°にした請求項１に記載の小型モータの整流装置。
【請求項４】
前記各ブラシ片の摺接部は少なくとも貴金属で形成され、このブラシ片の部分が摺接される整流子も少なくとも摺動面が貴金属で形成された請求項１に記載の小型モータの整流装置。  
【請求項５】
前記各ブラシ片と整流子のスリットにおいて少なくとも一方が摺接時に互いに斜交するように構成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の小型モータの整流装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、小型モータの整流装置の改良に係り、特にブラシ摩耗による不要片を無くし、ブラシの形状を工夫して長寿命な小型モータの整流装置が得られるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型モータ、特に携帯電話機のサイレントアラーム手段に多用されるモータは、サイズが扁平型振動モータでは内蔵する偏心ロータによる遠心力振動を発生させる、いわゆる出力軸のないものでφ１０ｍｍ、厚みも２ｍｍ台が要求される。また円筒型振動モータにおいても、モータ本体でφ４ｍｍサイズが要求されている。また、単なるサイレントアラームから最近においては、振動を利用した機能が付加されて長寿命化の要請が強くなっている。この長寿命化にはブラシレスモータが考えられるが、駆動回路のコスト高が普及のネックになっている。したがって、コストの比較的安価なブラシ、整流子を使用した通常の直流ブラシ付きモータを多用せざるを得ない。このようなブラシ付き小型なモータに使用される板状ブラシと平板あるいは円筒型整流子からなる整流装置も極限のサイズが要求され、ブラシの良好なたわみ量を確保するために板厚の０．０５ｍｍ以下を採用する必要があるが、今度は摩耗による摺接部より先の不要ブラシ片脱落の問題や、ブラシの一方が回転方向に対して逆になっている構成では、この脱落によって直ちにロックの問題が発生する。
ブラシの長寿命化に関する先行技術として摺接部をＶ型にしたものが提案されている。（特許文献１参照）しかしながら、このようなブラシは各ブラシ片の摺接部が幅があるものでは可能であっても、０．１６ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度の幅のあるブラシ片では形成できない。
また整流子側に周速度の大なる厚みを厚くするものが開示されている。（特許文献２参照）しかしながら、一般的には、ブラシの方が摩耗してしまう問題の解決にはならない。
さらに、ブラシ先端に急角度の折り曲げ部を設けて組み込み時の変形を防ぐものが提案されている。（特許文献３参照）しかしながら、このようなものはブラシが摩耗して脱落すると、今度は前記のようなこの脱落片による悪影響が出る。
また、ブラシ片を逆Ｌ字型にして先端を円筒型整流子に摺接させるものがある。（特許文献４参照）しかしながら、Ｌ字型のため、ブラシ片の占有面積が大となって小型なものには不向きであってブラシ片の本数を多く取れないし、このままではブラシが摩耗した場合、先端が脱落してしまう問題がある。
【特許文献１】実開昭６３−１４６４５３号
【特許文献２】実開昭５２−１４９２０２号
【特許文献３】実開昭５５−１２５０７４号
【特許文献４】実全平０４−０８８３６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
また、このような超小型なモータでは、ロータとマグネットとの空隙は、０．１５程度まで追い込む必要があり、この空隙間に異物が入り込むと発生する回転トルクも少ないため、致命的なロック問題となる。ここで、異物とは、外部から進入するものと、ブラシ、整流子から発生する内部発生源がある。この内部発生源の一つに、図８に示すように整流子Ｃを摺接するブラシＢが摩耗してきてすり切れた場合、摺動部先端の不要部分Ｆが脱落して空隙等に進入し、通常複数のブラシ片を有するものでは他のブラシ片が生きているにも関わらずロックしてしまう問題がある。
この発明は、ブラシの形状とその摺接構造を創成したもので、摺動部先端の不要部をブラシ片の幅以下にすることによって摩耗した場合でも不要部分を無くしてロックなどを防ぐことによって長寿命を得るのを第１の目的としたもので、第２の目的は、ブラシ片の占有面積を小にすることによってブラシ片本数を多くできるようにするか、あるいはブラシ片の幅を大にできるようにしてさらに長寿命を図ったもので、そして、第３の目的は、初期組み込み時のブラシの変形を防ぐものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するには、請求項１に示すように正負一対の板状ブラシは各基部をブラシベースに配すると共に各摺動部を複数に分割したブラシ片に形成し、整流子に回転方向に対して抵抗を受けないように摺接させた小型モータの整流装置であって、前記各ブラシ片は先端の摺接側に丸みもしくはテーパを持たせ、前記各ブラシ片を整流子摺接面に対して回転方向からみて斜めに摺接させたもので達成できる。
具体的には、請求項２、３に示すように前記各ブラシ片は整流子摺接時に先端に摺接しない残余分が少なくとも各ブラシ片の幅以下にすると共に、摺接時に少なくとも先端から整流子スリット幅をわずかに越えてほぼ水平に摺接し、前記各ブラシ片に至る中間部分を該平板整流子側からみて整流子摺接時の実質的な仰角５°〜４５°で構成し、該平板型整流子に軸方向から摺接させ、前記斜めに摺接させる角度を１０°ないし４５°にしたものか、前記各ブラシ片は整流子摺接時に先端に摺接しない残余分が少なくとも各ブラシ片の幅以下にすると共に、摺接時に少なくとも先端から整流子スリット幅をわずかに越えて直線もしくは前記円筒型整流子摺接径とほぼ等しいかわずかに大となるように形成され、前記摺接部に至る中間部分を該円筒整流子の摺接外径より大となる円弧から切線までで形成し、該円筒型整流子に径方向から摺接させ、前記斜めに摺接させる角度を１０°ないし４５°にしたものにするとよい。
さらに、具体的には、請求項４に示すように前記各ブラシ片の少なくとも摺接部は貴金属で形成され、このブラシ片の部分が摺接される整流子も少なくとも摺動面が貴金属で形成されたものがよい。
そして、これらは、請求項５に示すように前記各ブラシ片と整流子のスリットにおいて少なくとも一方が摺接時に互いに斜交するように構成されたもので達成できる。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に示す発明では、先端の残余分が無いため摩耗による不要片の脱落が無く、微少な摩耗粉が発生しても直ちに致命欠点にならないので長寿命となり、ブラシの摺接面積が少なくなって摺動ロスも軽減される。各ブラシ片は先端から摩耗が始まっても正負同時に一方向になるので、ブラシの摺接開角は維持でき、電気的中性点の変動もわずかであるので問題はないし、摩耗後の位置を想定して先の故意に位置をずらしておくこともできる。特に、各ブラシ片は回転方向からみて斜めに立てているので、実質的な板厚を越えた摩耗量が多くなっても直ちにすり切れてしまうことがないし、出力軸がないため、いたずらな手動で逆転させてしまう恐れもない。また初期組み込み時においても、先端の丸みもしくはテーパによってスリットに落ち込むことが無くなるのでブラシ片の変形が起きなくなる。
請求項２、３に示す発明では、ブラシ摺動面は整流子スリットにほぼ水平に摺接するのでスリット部によるバウンド音の発生が少なく、摩耗が始まってきても、わずかな仰角あるいは、円弧によってスリットを跨ぐように摺接することができ、異音の発生が防げ、わずかな摺接角のため摩耗が進んでもブラシ圧の変動も少なくできる。
請求項４に示す発明では、表面の酸化汚染が少なく、摺接圧を下げられるので、さらに長寿命な整流装置が得られる。
そして、請求項５に示す発明では、ブラシがスリットを断続する際、同時に隣り合ったセグメントに摺接することになるので、スパークが少なくなって、さらに長寿命なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
正負一対の板状ブラシの各摺動部を複数に分割したブラシ片に形成し、整流子に回転方向に対して抵抗を受けないように摺接させたものであって、前記各ブラシ片は先端の摺接側に丸みもしくはテーパを持たせると共にそれぞれ先端に摺接しない残余分が無いようにし、前記各ブラシ片を整流子摺接面に対して回転方向からみて斜めに当接させた。
【０００７】
図１は、この発明の出力軸のない小型モータとして軸方向摺接型整流装置の要部縦断面図である。（実施例１）
図２は、図１の要部拡大図で、（ａ）は、初期状態、（ｂ）所定の回転動作後を示すものである。
図３は、図１のブラシ部分からみたブラシと平板型整流子の摺接状況底面図である。
図４は、図１の回転方向からみた概略側面図である。
図５は、この発明の出力軸のない小型モータとして径方向摺接型整流装置の要部横断面図である。（実施例２）
図６は、図４の要部拡大図で、（ａ）は、初期状態、（ｂ）所定の回転動作後を示すものである。
図７は、図４の要部側面図である。
【実施例１】
【０００８】
図１はこの発明の軸方向摺接型整流装置を示し、正負一対の板状ブラシ１は厚みが０．０５ｍｍあり、摺接部に相当する位置に予め貴金属がエッヂレイ、スルーレイ（ここでの呼称は田中貴金属工業のカタログより）などでクラッドされたものか、貴金属無垢材からなるフープ材から切り出されたもので、印刷配線板からなる平板整流子２に軸方向から摺接されるようになっており、基端１ａがブラケット３に添設されたブラシベース４に半田付などで植設され、中間部１ｂを介して３本に分割したブラシ片ｈからなる摺接部１ｃの摺接側が丸みｒあるいはテーパ（図示せず）のある先端から平板整流子２の０．２ｍｍ程度のスリット２ａの幅を超えた部分まで摺接時に水平に摺接するように構成されている。
ここでは、図１は、理解しやすいように各ブラシ片ｈは１枚で表現したが、実際は少しずれた状態で並立されている。
このようなブラシ１は、図３，４に開示されたように、複数の分割したブラシ片ｈが中間部１ｂをひねるか、又は傾くように曲げることによって平板整流子面に対して摺接部１ｃが仰角１０°ないし４５°程度（ここでは３５°）に斜めに整流子に摺接されることが特徴である。ここで各ブラシ片ｂは摺接側先端を丸みｒもしくはテーパに形成したので、初期組込み時の整流子スリットによる変形が防止でき、初期状態で軸をケースから突き出したものであっても、不用意に軸をもって逆転させた場合でも問題が出ない。
したがって、このようにしたブラシ片ｈは、実質的に平面接触の場合より７０〜８０％程の占有率で済むので径方向小型化と分割したブラシ片ｈの数を増加できることになるため、摺接時の接触安定性が良くなる。特に、各ブラシ片ｈは摺接側先端を丸みｒもしくはテーパ（図示せず）に形成したので、組み込み時の整流子スリットによる変形が防止できる。
【０００９】
ここで、このような整流装置は、図２に詳細を示すように前記摺接部１ｃが少なくとも先端から整流子スリット幅をわずかに越えてほぼ水平となっており、組み合わせる平板型整流子のスリット２ａはブラシ板厚の５倍程度の幅を備えている。前記摺接部１ｃに至る中間部１ｂを該平板整流子側からみて実質的な仰角８°〜２０°程度（同図では２０°にしてある）で構成し、その先をひねって前記図３、４のように該平板型整流子に軸方向から前記のように３５°程度に斜めに摺接させたものである。このブラシの斜めの摺接角は、摺接時に平板整流子側からみて前記摺接部から仰角３５°程度になっているので、整流子回転に伴う摺動摩耗が図２の初期から回転が同図（ｂ）ように進んでも、ブラシの摺接はスリット２ａを挟んで同時に隣り合ったセグメント２ｂを跨ぐことになり、スリット２ａでの大きなバウンドが無くなるので、騒音がでなくなる。ここで、各ブラシ片ｈは、整流子摺接側が丸く形成してあるので、組み込み時における整流子スリットに入ることなく、したがって組み込み時の変形が防止できる。同図（ｂ）のようにブラシ片が摩耗してきても斜めにしてあるので、長時間経ってもすり切れてしまいおそれはない。
【００１０】
特に、ここでは一対のブラシ１、１は、図３に示すように摺接部が複数のブラシ片ｈで形成され、平板整流子２のスリット２ａはブラシ１に対して中心から法線方向でなく、中心がずれた位置から斜めに形成されているので、摺接時にブラシと整流子セグメントは斜交することになり、同時に隣り合ったセグメント２ｂに摺接することになってスパークも防止できる。なお、ここでは、整流子スリットを法線方向に形成し、ブラシの方を整流子に対して大きく斜めになるように摺接させる構成も採用できる。このようにブラシの方を斜めに摺接させれば、摩耗が進んで来るとブラシの摺接位置が徐々に変動してくるので、整流子の新しい摺接面で摺動することになって整流装置として寿命が延びる。
ここで、ブラシ１は、ばね性洋白板からなり、少なくとも摺接部２ｃには、銀パラジウム等の貴金属が上記のようにエッヂレイでクラッドされたもので、平板整流子２は表面にニッケル下地の金コバルト合金を２〜３ミクロンメータほどメッキされたものを使用するのが望ましい。図中、Ｄはブラシの基部に塗布された半硬化型ダンパ剤である。
【００１１】
このように構成すれば、先端の残余分が無いため摩耗による不要片としての脱落が無くなるので、空隙に異物として入り込むおそれが無く、微少な摩耗粉が発生しても直ちに空隙に影響がでないので、致命欠点にならない。ブラシが先端から摩耗が始まっても正負同時に一方向になるので摺接ポイントとして１８０°は維持でき、電気的中性点の変動も５°以下とわずかであるので問題はないし、摩耗後の位置を想定して先の故意に位置をずらしておくこともできる。また回転によってブラシの摩耗が先端から始まってもその摩耗は板厚を越えて許容されるので長寿命となる。このような構成は、一対の正負のブラシが平板型整流子の回転方向に抵抗を受けないように配置されて初めて可能になるものである。
なお、上記は中間部を直線で表したものを例示したが、摺接時に実質的な仰角があればブラシベース側に中心がある大きな円弧で構成しても良い。
【実施例２】
【００１２】
図５は、短い円筒型整流子２２と組みあわせる径方向摺接型ブラシ１１とからなる整流装置を示すもので、ここでも正負一対の板状ブラシ１１は実施例１同様に切り出しで形成され、基端１１ａが樹脂製ブラケット等を介して外方に導出されて給電端子として構成している。このようなブラシ１１は中間部１１ｂをジグなどで広げて整流子に組み込み後ジグをはずして組み合わせるようになっている。ここでもブラシ１１は摺接部のブラシ片１１が途中からひねられ円筒型整流子１１に斜めに摺接されるのは、実施例の１と同様である。また、円筒型整流子２２の０．２ｍｍ程度のスリット２２ａの幅を超えた部分まで摺接するように構成されているのは実施例１と同様であるが、円筒型整流子に摺接する構成が相違している。すなわち、図６（ａ）に示すように摺接部１１ｃは直線かもしくは整流子の半径程度の円弧で形成され、中間部１１ｂは、今度は円筒型整流子に摺接する切線からみて整流子側に中心がある円弧状で摺接時に実質的な直線では２０°程度の俯角に構成したことを特徴としている。
【００１３】
このため、摺接摩耗が図６（ｂ）のように進んでも、ブラシの摺接はスリット２２ａを挟んで同時に隣り合ったセグメント２２ｂを跨ぐことになり、スリット２２ａでのバウンドが無くなるので、騒音がでなくなる効果は実施例１と変わりがない。特に、ここではブラシ１１は、今度は、図７に示すように摺接部が複数で斜め摺接するように形成され、円筒型整流子２２のスリット２２ａはブラシ１に対して軸方向に一致したストレートに形成されているので、摺接時に斜交することになって同時に隣り合ったセグメント２２ｂに摺接することになるのでスパークも防止でき、ここでも摩耗が進んで来ると側面からみて斜めに摺接しているのでブラシ片の摺接位置が徐々に変動し、整流子の新しい摺接面で摺動することになって摩耗も板厚を越えて許容できるので整流装置として寿命が大きく延びる。ここで円筒型整流子は板材、又はパイプ材スリット切削加工のものでも、通常、摺接部は銀の無垢、あるいは銅板に２０ミクロンメータほど貴金属クラッドされたものが多用される。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
この発明は、特に振動モータのような出力軸のない小型直流モータに採用して好適なものであるが、各ブラシ片は摺接側が丸みもしくはテーパとなっているので、手回し等の不用意な逆転は初期でも許容できるので、通常の出力軸あるものでも採用できる。
なお、各実施例において、平板型整流子のスリット幅はブラシ板厚の３倍〜８倍となるものがよく、円筒型ではスリット幅はブラシ板厚の３倍〜１０倍のものが採用できる。各ブラシ１、１１の中間部１ｂ、１１ｂは仰角、俯角とも２０°程度に設定させたが、板ブラシなら斜めの幅、整流子スリット幅などによっては、円筒型整流子に摺接するブラシ１１なら整流子半径より大きな円弧又は切線で摺接時で実質的な俯角は３０°以下、あるいは俯角０°の直線でも対応でき、平板型整流子に摺接するブラシなら直線では１０°から４５°程度にするのがよく、この中間部はひねらない部分で実質的にブラシベース側を中心とする大きな円弧にして曲げても良い。
一対のブラシは、整流子の回転方向に抵抗を受けない（すなわち、合掌型ブラシでなく整流子がブラシの基端から先端方向に向かって回転する）ように配置するものであれば、１８０°以外の１３５°、９０°などの構成もマグネットの極数等を変えることによって採用することができる。また、板状ブラシが薄すぎるようなら基部にターミナルＴを取り付け、ブラシベースに挿入したものでも良い。
この発明による整流装置は、板状ブラシを使用する小型モータであれば、コアレスコアードのいずれでも採用でき、形状も上記の実施例のように円筒型、扁平型いずれにも、採用でき、特に出力軸がケース上方に突き出ないようにし、内蔵させたロータのみで回転時の遠心力振動を利用する振動モータに採用して好適なものとなる。
さらに、長寿命化に手段としてリチウム石鹸分の極めて少ないエステル系グリースを潤滑剤として整流子摺接面に塗布しても良い。このグリースを塗布するものでは、各ブラシ片の摺接幅が少ないため、固形部分に乗り上げが少なくなって接触安定性も良くなる。
【００１５】
この発明は、その技術的思想、特徴から逸脱することなく、他のいろいろな実施の形態をとることができる。そのため、前述の実施の形態は単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。この発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示すものであって明細書本文には拘束されない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の小型モータの整流装置として軸方向摺接型整流装置の要部縦断面図である。（実施例１）
【図２】図１の要部拡大図で、（ａ）は摺接初期状態、（ｂ）は所定の回転動作後を示すものである。
【図３】図１のブラシ部分からみたブラシと平板型整流子の摺接状況底面図である。
【図４】図１の回転方向からみた概略側面図である。
【図５】この発明の径方向摺接型整流装置の要部横断面図である。（実施例２）
【図６】図５の要部拡大図で、（ａ）は摺接初期状態、（ｂ）は所定の回転動作後を示すものである。
【図７】図６の要部側面図である。
【図８】従来の軸方向摺接型整流装置の問題点を説明する要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１、１１  ブラシ
１ｂ、１１ｂ  中間部
１ｃ、１１ｃ  摺接部
ｈ  ブラシ片
２  平板型整流子
２２  円筒型整流子
２ａ、２２ａ  スリット
２ｂ、２２ｂ  セグメント
【図１】
2005304183.tif 000003
【図２】
2005304183.tif 000004
【図３】
2005304183.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005304183.tif 000007
【図６】
2005304183.tif 000008
【図７】
2005304183.tif 000009
【図８】
2005304183.tif 000010