(57)【要約】【課題】整流子に摺動するブラシを容易に交換できるとともに、整流子に対するブラシの接触圧力の管理を容易にする。【解決手段】シャフト３に固定された整流子１６に摺接すると共にシャフト３の回転軸線Ｓ１に直交する方向に移動可能なブラシ１８と、ブラシ１８を整流子１６に向けて与圧する圧縮コイルばね１９と、圧縮コイルばね１９の端部を支持するばね座２１とを有し、ブラシ１８の交換を可能にしたＤＣモータ１Ａにおいて、ばね座２１からブラシ１８に向けてブラシ１８の可動方向Ｖに沿って延在する不撓性のピグテール延長部２１ｂと、ピグテール延長部２１ｂの先端部２１ｃとブラシ１８とを接続する可撓性のピグテール部２３とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図５
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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整流子に摺接すると共に前記シャフトの回転軸線に直交する方向に移動可能なブラシと、前記ブラシを前記整流子に向けて与圧するばねと、前記ばねの端部を支持するばね座とを有し、前記ブラシの交換を可能にしたモータにおいて、
前記ばね座から前記ブラシに向けて前記ブラシの可動方向に沿って延在する不撓性のピグテール延長部と、
前記ピグテール延長部のブラシ側端部と前記ブラシとを接続する可撓性のピグテール部とを備えたことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ピグテール延長部は、前記ブラシの可動方向に前記ばね座から延在するように、前記ばね座に一体成形されていることを特徴とする請求項１記載のモータ。
【請求項３】
前記ピグテール延長部は、前記ピグテール部の端部から延在して前記ばね座に接続されたピグテール余剰部と、前記ピグテール余剰部が挿通し且つ前記ピグテール余剰部に固定された不撓性のパイプとからなることを特徴とする請求項１記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交換可能なブラシを有するモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として引用文献１がある。この公報に開示されたＤＣモータにあっては、ロータのコイルが整流子に接続され、整流子にはブラシが摺動接触している。ブラシには端子が接続されており、端子からブラシ及び整流子を介してコイルに電流が供給され、ロータに回転力が発生してシャフトが回転する。このＤＣモータでは、消耗したブラシの交換が可能であり、圧縮コイルばねが取り付けられたばね座をホルダキャップで押さえ、この圧縮コイルばねによってブラシに与圧をかけるようにしている。ブラシに接続されたピグテールの端部は、圧縮コイルばね内を通ってばね座に固定されている。消耗したブラシを交換する際には、ばね座とピグテールとばねとブラシとが一体化したブラシ組立体をブラシホルダから引き抜き、新たなブラシ組立体をブラシホルダに取り付けることでブラシを交換する。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−９５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のモータにおけるピグテールは、圧縮コイルばねに囲まれた狭いスペースを通ってブラシとばね座とを接続している。ブラシの交換直後において、圧縮コイルばね及びピグテールは最も縮んだ状態となり、圧縮コイルばね内のピグテールは複雑に撓んでばねを押圧することになる。そして、ブラシの磨耗が進んで圧縮コイルばねが伸びてくると、ピグテールの撓みが徐々に解消されると同時にピグテールによるブラシへの押圧力も不規則に変化しながら徐々に減少する。このように、ピグテールによってブラシに加えられる押圧力は、ブラシの磨耗に伴って不規則に変化するため、特に、小型モータに適用しようとすると整流子に対するブラシの接触圧力の管理が非常に難しかった。この接触圧力が高すぎると、磨耗が早まってブラシの寿命が短くなり、逆に、接触圧力が低すぎると、ブラシと整流子との接触不良が生じてシャフトの回転が不安定になってしまう。
【０００５】
本発明は、整流子に摺動するブラシを容易に交換できるとともに、整流子に対するブラシの接触圧力の管理を容易にする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】
本発明は、シャフトに固定された整流子に摺接すると共にシャフトの回転軸線に直交する方向に移動可能なブラシと、ブラシを整流子に向けて与圧するばねと、ばねの端部を支持するばね座とを有し、ブラシの交換を可能にしたモータにおいて、ばね座からブラシに向けてブラシの可動方向に沿って延在する不撓性のピグテール延長部と、ピグテール延長部のブラシ側端部とブラシとを接続する可撓性のピグテール部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るモータでは、不撓性のピグテール延長部が、ばね座からブラシに向けてブラシの可動方向に沿って延在し、ピグテール延長部のブラシ側端部とブラシとが可撓性のピグテール部によって接続されている。そのため、可撓性であるピグテール部が短くてすみ、ピグテール部の撓みを小さくできる。その結果、ブラシにかかる与圧を管理する上で、ピグテール部の撓みを考慮する必要が極めて小さくなり、ブラシにかかる与圧の管理が極めて容易になり、その結果として、整流子に対するブラシの接触圧力の管理が容易になる。さらに、モータが内蔵される機器の小型化に伴い、モータの小型化も要望されており、モータが小型になればなるほどブラシも小型化され、ピグテール部の撓みによる与圧への影響は大きくなるが、本発明に係るモータでは、ピグテール部の撓みの考慮が極めて小さくなるため、小型のモータに特に有利である。
【０００８】
また、ピグテール延長部は、ブラシの可動方向にばね座から延在するように、ばね座に一体成形されていると好適である。この場合、一体成形によってばね座にピグテール延長部が成形されるので、部品点数の削減を可能にし、コスト低減に寄与する。さらに、整流子の回転に伴ってブラシも上下に微振動するが、このときでも、ピグテール部は振れるがピグテール延長部は振れ難くなる。その結果、ピグテール部による安定した通電状態を維持し易くなる。
【０００９】
また、ピグテール延長部は、ピグテール部の端部から延在してばね座に接続されたピグテール余剰部と、ピグテール余剰部が挿通し且つピグテール余剰部に固定された不撓性のパイプとからなると好適である。このような構成によって、ばね座に固定されたピグテール余剰部の基端を中心にして、パイプを振れ動かすことができる。そのため、ピグテール部の振れに追従して、ピグテール延長部を振らすことができるので、ピグテール部の撓みによりブラシに加わる与圧を一層小さくすることができる。このことは、整流子に対するブラシの接触圧力の管理を容易にする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、整流子に摺動するブラシを容易に交換できるとともに、整流子に対するブラシの接触圧力を容易に管理することができる。
【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実施の形態について詳細に説明をする。
【００１２】
[第１の実施の形態]
図１に示すように、ＤＣモータ１Ａは、筒状のモータケース２と、モータケース２を貫通して延在するシャフト３と、モータケース２内でシャフト３に固定されたロータ４と、モータケース２内でロータ４を包囲する永久磁石６とを有する。
【００１３】
モータケース２は、金属製で円筒状のハウジング７を有し、ハウジング７の直径は約３０ｍｍ程に形成されている。ハウジング7の開放された前端には、樹脂製で円盤状の前側ブラケット８が当接してねじ止めされている。ハウジング７の後端には、樹脂製でカップ状の後側ブラケット９が、凹部９ａをハウジング７側に向けた状態で、ハウジング７にねじ止めされている。
【００１４】
モータケース２の前側ブラケット８にはラジアル軸受１１が圧入され、後側ブラケット９にはラジアル軸受１２が圧入されている。シャフト３は、前側ブラケット８と後側ブラケット９とを貫通して延在し、ラジアル軸受１１，１２によって軸支されている。
【００１５】
永久磁石６は、ハウジング７の内壁面に接着され、シャフト３に固定されたロータ４は、永久磁石６によって包囲されている。ロータ４は、９本のスロットが形成されたコア１３を有し、コア１３の各ポールには、絶縁材で被覆された銅製のコイル１４が巻かれている。シャフト３の後端側には、整流子１６が嵌め込まれて接着されている。整流子１６は、絶縁樹脂からなる円筒状の基部１６ａ（図２及び図３参照）を有し、基部１６ａの外周面には九枚の整流子片１６ｂが等間隔に並んで固定されている。各整流子片１６ｂには、コイル１５が結線されている。
【００１６】
整流子１６の各整流子片１６ｂには、ブラシ組立体１７のブラシ１８が摺動接触する。図２〜図５に示すように、ブラシ組立体１７は、柱状のブラシ１８と、ブラシ１８に対して整流子片１６ｂ側に与圧をかける圧縮コイルばね１９と、圧縮コイルばね１９の端部を支持するばね座２１と、ばね座２１の縁からブラシ１８に向けて延在するアーム部（ピグテール延長部）２１ｂと、アーム部２１ｂとブラシ１８とを接続するピグテール部２３とを有する。
【００１７】
ブラシ１８は、炭素や黒鉛を主成分として矩形断面を有する部材であり、ブラシ１８の先端１８ａには、整流子片１６ｂの形状に倣って湾曲した窪みが形成されている。ブラシ１８の基端１８ｂには、圧縮コイルばね１９の先端が当接する。圧縮コイルばね１９の基端には矩形のばね座２１の裏面が当接し、ばね座２１が圧縮コイルばね１９の基端を支持する。ばね座２１の縁部の対向する短辺には、ブラシ１８に向けて突き出た一対のガイド片２１ａが設けられている。ばね座２１の縁部の一方の長辺には、ブラシ１８に向けて突き出たＬ字状のアーム部２１ｂが設けられている。アーム部２１ｂは、ばね座２１の裏面に対して直角に折れ曲がり、シャフト３の回転軸線Ｓ１に直交する方向に沿って延在している。アーム部２１ｂは金属製のばね座２１に一体成形され、不撓性を有する。アーム部２１ｂの先端部２１ｃには、ピグテール部２３の基端が半田付けされている。ピグテール部２３は裸銅線を束ねて形成され、可撓性を有する。ピグテール部２３の先端は、ブラシ１８の側面１８ｃの基端１８ｂ寄りの位置に接続されている。ピグテール部２３によってブラシ１８とアーム部２１ｂとが、物理的に且つ電気的に接続されており、さらに、ピグテール部２３は、圧縮コイルばね１９の最大伸長時に最も張った状態になる。
【００１８】
ブラシ組立体１７はブラシホルダ２４に組み付けられる。ブラシホルダ２４は、ブラシ１８が挿入されるスリーブ２６と、このスリーブ２６に隣接すると共に、ばね座２１のアーム部２１ｂが差し込まれるピグテール収納部２７と、スリーブ２６及びピグテール収納部２７を包囲すると共にスリーブ２６及びピグテール収容部２７が固定された絶縁筒部２８とを有する。
【００１９】
絶縁筒部２８の内周面には、金属製の導体からなるスリーブ２６及び金属製の導体からなるピグテール収納部２７が並んで装着されており、スリーブ２６とピグテール収納部２７とは、シャフト３の回転軸線Ｓ１に直交する方向に沿って延在している。
【００２０】
絶縁筒部２８は、後側ブラケット９の外壁に形成された矩形の貫通孔９ｃに圧入接着される。スリーブ２６及びピグテール収容部２７が固定された状態の絶縁筒部２８は、後側ブラケット９の凹部９ａ側から貫通孔９ｃに圧入接着される。絶縁筒部２８の外周には、ストッパとして機能するフランジ部２８ａ（図２参照）が形成されており、絶縁筒部２８は、フランジ部２８ａが後側ブラケット９の内周面に当接するまで圧入される。後側ブラケット９には、矩形のカバー部２９を嵌め込むための矩形の窪み９ｂが形成されている。窪み９ｂから絶縁筒部２８の先端を露出させ、カバー部２９は後側ブラケット９にねじ止めされる。カバー部２９の外面は、後側ブラケット９の外周面に面一になっている。
【００２１】
図４及び図５に示すように、スリーブ２６は、ブラシ１８の矩形断面に略対応した断面Ｃ字状の矩形断面を有する。ブラシ１８は、スリーブ２６の内面に摺接した状態でシャフト３の回転軸線Ｓ１に直交する矢印Ｖ方向（ブラシ１８の可動方向）に移動することができる。スリーブ２６のピグテール収容部２７側には、ブラシ１８の可動方向Ｖに沿って延在するスリットＳＬが形成されている。さらに、このスリットＳＬに対向するスリーブ２６の壁には、ブラシ１８の可動方向Ｖに沿って延在する湾曲面２６ａが形成されている。湾曲面２６ａで逃げている寸法分だけ、コイル平均径の大きな圧縮コイルばね１９を採用できる。スリーブ２６の基端２６ｂは絶縁筒部２８の上端からわずかに突き出ており、スリーブ２６の上方からばね座２１を嵌め込んだとき、ばね座２１の裏面はスリーブ２６の基端２６ｂに接触して電気的に接続される。スリーブ２６の先端部２６ｃは絶縁筒部２８から露出し、後側ブラケット９の凹部９ａ（図２及び図３参照）内に突き出している。
【００２２】
ピグテール収納部２７は、断面コ字状であり、開放側をスリーブ２６のスリットＳＬに位置合わせした状態でスリーブ２６に溶接されている。ピグテール収納部２７によって囲まれた空間は、スリーブ２６のスリットＳＬを介してスリーブ２６によって囲まれた空間に連通している。ピグテール収納部２７の先端２７ａは、後側ブラケット９の凹部９ａ（図２及び図３参照）内に露出している。そして、その先端２７ａには、スリーブ２６に向けて延在するターミナル２７ｂが一体的に形成されている。ターミナル２７ｂは、溶接によってスリーブ２６に電気的に接続されており、ターミナル２７ｂには、リード線３１の結線部が半田付けされている（図６参照）。
【００２３】
次に、ブラシ組立体１７をブラシホルダ２４に組み付ける手順について説明する。まず、スリーブ２６にブラシ１８を先端１８ａ側から挿入すると同時に、ばね座２１から延びるアーム部２１ｂの先端部２１ｃをピグテール収納部２７内に差し込む。このとき、ピグテール部２３をスリーブ２６のスリットＳＬに通し、ブラシ１８とばね座２１との間に挟まれた圧縮コイルばね１９をスリーブ２６内に挿入する。ばね座２１に設けられた一対のガイド片２１ａは、対向寸法がスリーブ２６の内周面に圧入接触する寸法となっており、ガイド片２１ａをスリーブ２６に軽圧入してばね座２１の裏面をスリーブ２６に当接させる。そして、カバー部２９を後側ブラケット９にねじ止めする。この状態で、ブラシ１８には、圧縮コイルばね１９によって整流子片１６ｂに対する適正な接触圧力となるような与圧がかけられる。また、ブラシ１８、ピグテール部２３、ばね座２１、スリーブ２６及びピグテール収納部２７は電気的に接続される。
【００２４】
図７（ａ）に示すように、ブラシ１８の交換直後においては、アーム部２１ｂの先端部２１ｃは、ピグテール部２３の先端とブラシ１８とが固定された接続箇所の可動範囲の略中央に位置する。この状態で、ピグテール部２３は折り曲げられたように撓んでおり、ピグテール部２３は主としてブラシ１８とアーム部２１ｂとを離間させる方向に与圧をかける。ブラシの磨耗に伴って、ピグテール部２３の撓みは徐々に解消される。図７（ｂ）に示すように、ピグテール部２３が最も張ったところで圧縮コイルばね１９も最も伸びた状態になり、整流子片１６ｂに対する接触圧力が無くなってブラシ１８の寿命となる。すると、ブラシ組立体１７ごと消耗したブラシ１８を新たなブラシ組立体に交換する。
【００２５】
ＤＣモータ１Ａでは、ブラシ１８の側面１８ｃからアーム部２１ｂの先端部２１ｃまで可撓性のピグテール部２３が延在している。ブラシ組立体１７をブラシホルダ２４に組み付けた直後において（図７（ａ）参照）、アーム部２１ｂは、ブラシ１８の中央付近まで延在しており、ばね座２１の裏面に直接ピグテール部２３を接続する場合に比べ、可撓性のピグテール部２３を短くすることができる。その結果、ブラシ１８にかかる与圧を管理する上で、ピグテール部２３の撓みを考慮する必要が極めて小さくなり、ブラシ１８にかかる与圧の管理が極めて容易になり、その結果として、整流子１６に対するブラシ１８の接触圧力の管理が容易になる。特に、ＤＣモータ１Ａにおいて、ピグテール部２３は、ブラシ１８、ばね座２１及び圧縮コイルばね１９に囲まれた狭いスペースではなく、アーム部２１ｃを介してブラシ１８の脇に配置されている。そのため、ピグテール部２３が、狭いスペース内で複雑に撓んでブラシ１８に不必要な与圧をかけてしまうことが防止される。
【００２６】
また、ＤＣモータが内蔵される機器の小型化に伴い、ＤＣモータを小型化してブラシを小型にしたとしても、ピグテールに関しては、モータに必要な電流を供給する必要から細くし難い。そのため、従来のＤＣモータ（特許文献１参照）を小型化すると、ブラシに対してピグテールが太くなりピグテールの撓みによる与圧への影響は一層大きくなる。しかしながら、ＤＣモータ１Ａを採用すれば、ピグテール部２３の撓みの考慮が極めて小さくなるため、ピグテール部２３の線径を維持したまま小型化することが可能になる。
【００２７】
また、ＤＣモータ１Ａでは、ばね座２１にアーム部２１ｂが一体成形されており、アーム部２１ｂを別部品として製造するよりも、部品点数の削減を可能にし、コスト低減に寄与する。さらに、整流子１６の回転に伴ってブラシ１８も上下に微振動するが、このときでも、ピグテール部２３は振れるがアーム部２１ｂは振れ難くなる。その結果、ピグテール部２３による安定した通電状態を維持し易くなる。
【００２８】
また、ＤＣモータ１Ａでは、ブラシホルダ２４が後側ブラケット９の凹部９ａ側から圧入接着され、カバー部２９が後側ブラケット９の外側からブラシホルダ２４を覆っており、このカバー部２９の外面は後側ブラケット９の外周面と面一になっている。その結果、ブラシホルダ２４がモータケース２から突き出さず、ＤＣモータ１Ａのコンパクト化が可能になる。
【００２９】
[第２の実施の形態]
図８及び図９に示すように、ＤＣモータ１Ｂは、図１に示すＤＣモータ１Ａと共通する構造を備えている。以下、ＤＣモータ１Ｂに関してＤＣモータ１Ａとの相違点を中心にして説明し、ＤＣモータ１Ａと共通する構造や部材については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
裸銅線を束ねて形成されたリード線３２の先端はブラシ１８の側面１８ｃに接続され、リード線３２の基端はばね座２１の裏面に半田付けされている。リード線３２は、金属製で断面Ｃ字状の不撓性ストレート管（パイプ）３３のスリット３３ａから挿し入れられ、ストレート管３３の内壁に接着される。ストレート管３３は、ばね座２１の裏面に近接した端部３３ｂからブラシ１８の可動方向Ｖに沿って延在している。このリード線３２は、ブラシ１８側で剥き出し状態になっているピグテール部３２ａと、ストレート管３３に包囲された第１のピグテール余剰部３２ｂと、ばね座２１側で剥き出し状態になっている第２のピグテール余剰部３２ｃとからなる。そして、ストレート管３３と第１のピグテール余剰部３２ｂと第２のピグテール余剰部３２ｃとでピグテール延長部３４が構成される。
【００３１】
ＤＣモータ１Ｂも、ＤＣモータ１Ａと同様に、可撓性を有するピグテール部３２ａを短くすることができる。その結果、ブラシ１８にかかる与圧を管理する上で、可撓性を有するリード線３２ａの撓みを考慮する必要が極めて小さくなり、ブラシ１８にかかる与圧の管理が極めて容易になり、その結果として、整流子片１６ｂに対するブラシ１８の接触圧力の管理が容易になる。
【００３２】
さらに、ＤＣモータ１Ｂは、ばね座２１に固定されたピグテール余剰部３２ｃの基端を中心にして、ストレート管３３を振れ動かすことができる。そのため、剥き出しのピグテール部３２ａの振れに追従して、ストレート管３３を振らすことができるので、剥き出しのピグテール部３２ａの撓みによりブラシ１８に加わる与圧を一層小さくすることができる。このことは、整流子片１６ｂに対するブラシ１８の接触圧力の管理を容易にする。
【００３３】
なお、ＤＣモータ１Ｂのストレート管３３は、Ｃ字断面形状に限定されず、断面Ｏ字状、断面楕円状、断面三角形状、断面矩形状、断面多角形状であってもよい。また、ストレート管３３へのピグテール余剰部３２ｂの固定は、ストレート管３３の少なくとも一部分を潰したり、半田で固めたりしてもよい。さらに、ストレート管３３を樹脂製の熱収縮チューブとし、一定の熱を加えて固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るモータの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係るモータのブラシホルダ及びブラシ組立体を示す断面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】カバー部を取り外した状態におけるブラシホルダ及びブラシ組立体を示す平面図である。
【図５】本発明に係るモータにおけるブラシホルダ及びブラシ組立体の分解斜視図である。
【図６】図１のVI−VI線に沿った断面図である。
【図７】本発明に係るモータのブラシ組立体と整流子との関係を示し、（ａ）図はブラシ交換直後を示し、（ｂ）図はブラシが消耗した状態を示す図である。
【図８】本発明に係るモータの第２実施形態を示し、ブラシホルダ及びブラシ組立体を示す断面図である。
【図９】第２実施形態に係るモータに採用されるブラシホルダ及びブラシ組立体の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１Ａ，１Ｂ…ＤＣモータ、３…シャフト、１６…整流子、１８…ブラシ、１９…圧縮コイルばね、２１…ばね座、２１ｂ…アーム部（ピグテール延長部）、２１ｃ…先端部、２３…ピグテール部、３２ａ…ピグテール部、３２ｂ…第１のピグテール余剰部、３２ｃ…第２のピグテール余剰部、３３…ストレート管（パイプ）、３４…ピグテール延長部、Ｖ…ブラシの可動方向、Ｓ１…回転軸線。
【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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