(57)【要約】  【課題】簡単な形状構造でブラシの使用寿命特性を高め、磨耗による電気信号の発生率低下などの不具合を防止する。  【解決手段】カーボンブラシ１５はＬ字型又はＴ字型に形成し、カーボンブラシ１５の先端側摺接部１６を整流子７の外周面に弾接させる。カーボンブラシ１５の摺接部１６の幅寸法Ｗ１は、ホルダ側固定端部１７の幅寸法Ｗ２よりも小さく、且つ、整流子７の近接する端子１３間の間隙寸法Ｗ３よりも若干大きく形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端子を有しロータ軸と一体回転する整流子と、該整流子の外周面に摺接するブラシとを備えたブラシモータにおいて、前記ブラシの摺接端部の幅寸法は、前記整流子の端子同士間の間隙寸法よりも若干大に形成されていることを特徴とするブラシモータ。
【請求項２】
上記ブラシの摺接端部は、帯状に形成された部分の先端部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のブラシモータ。
【請求項３】
上記ブラシの摺接端部は、先細り状に形成された部分の先端部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のブラシモータ。
【請求項４】
上記ブラシはＬ字型、Ｔ字型又は台形型に形成されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載のブラシモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラシモータに関するものであり、特に、ブラシ磨耗による不具合を解消して、使用寿命特性が向上する新規有用なブラシモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＤＣブラシモータにおけるブラシ構造を図７乃至図１０を参照しながら説明する。図において、コイルが巻回された鉄心１を中間部に有するロータ軸２は、ケース３に軸受け４，５を介して回転自在に取り付けられ、ケース３内側にはステータ側マグネット６が固定されている。又、ロータ軸２の一側部には、導通部である整流子（コンミュテータ）７と、これに弾発的に摺接するカーボンブラシ８が設けられ、このカーボンブラシ８は、図８に示すように、カーボンブラシホルダ９の先端部１０に固定保持されている。カーボンブラシホルダ９は、ブラケット１１を介してケース３側に固定されている。その他、１２はブラケットカバーである（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２０００−１７５４１２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記カーボンブラシ８は、図９に示すように、全体形状が矩形に形成され、整流子７に摺接する側に平坦面を有している。また、カーボンブラシ８の基端側ホルダ固着端部と先端側接触端部（摺接部）とは、互いに同幅の寸法を有している。このブラシ構造によると、カーボンブラシ８は、新品時の初期状態、即ち、先端部平坦面が磨耗していない状態では、カーボンブラシ８の摺接部と整流子７の外周面とは、互いに線接触している。しかし、カーボンブラシ８の摺接部は、使用に伴う整流子７外周面との回転摩耗によって、図１０に示すように、整流子７の外周面に倣った凹状湾曲面を呈するようになる。
【０００４】
その結果、カーボンブラシ８の摺接部は、初期状態の線接触から湾曲状面接触に変化する。従って、カーボンブラシ８は、摺接部の接触面積が拡大し、端子１３，１３に対する接触圧が変化することと相まって、特に、整流子７の隣接する端子１３，１３間を渡る際に発生するパルス状の電気信号の発生率が低減する。
【０００５】
以上のように、従来のブラシ構造にあっては、カーボンブラシ８の寿命性は、カーボンブラシ８と整流子７間の摩擦状態により大きく影響されるが、カーボンブラシ８の摩擦損耗量は、ブラシ使用期間が長くなるに伴って増大する。
【０００６】
特に、カーボンブラシ８の先端面は、整流子７の外周面の粗さなどに依って、磨耗量を早める傾向があり、カーボンブラシ８の磨耗量が一定値以上になると、磨耗面の整流子７に対する接触面積が広くなり、単位面積当たりの接触圧が低下する。従って、整流子７に対しカーボンブラシ８は、初期状態の線接触から面接触に変わるので、カーボンブラシ８が端子１３，１３間を渡る際に生ずる電気信号、即ち、コイル励磁用のパルス状信号の発生率が低減して、ブラシモータの性能を低下させるという問題があった。
【０００７】
そこで、簡単な形状でブラシの使用寿命を高め、磨耗による前記電気信号の発生率低下を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、複
数の端子を有しロータ軸と一体回転する整流子と、該整流子の外周面に接触するブラシとを備えたブラシモータにおいて、前記ブラシの摺接端部の幅寸法は、前記整流子の端子同士間の間隙寸法よりも若干大に形成されているブラシモータを提供する。
【０００９】
この構成によれば、ブラシの摺接端部の幅寸法は、整流子の端子（整流子片）同士間の間隙寸法よりも若干大きいので、ブラシの摺接端部が摩擦により損耗を増大させても、接触面積及び接触圧力が殆ど変わらず、新品時の初期状態の線接触と同等の接触状態が保たれる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、上記ブラシの摺接端部は、帯状に形成された部分の先端部に設けられている請求項１記載のブラシモータを提供する。
【００１１】
この構成によれば、ブラシの摺接端部は、帯状に細幅化された先端部に設けられているので、磨耗量が帯状部分の長さに増大するまで、新品時の初期特性と同等の接触状態が保たれる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、上記ブラシの摺接端部は、先細り状に形成された部分の先端部に設けられている請求項１記載のブラシモータを提供する。
【００１３】
この構成によれば、ブラシの摺接端部は、先細り状に細幅化された先端部に設けられているので、前記同様に、磨耗量が先細り状部分の長さに増大するまで、初期特性と同等の接触状態が保たれる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、上記ブラシはＬ字型、Ｔ字型又は台形型に形成されている請求項１，２又は３記載のブラシモータを提供する。
【００１５】
この構成によれば、ブラシの摺接端部はＬ型、Ｔ型又は台形状の細幅部先端もしくは幅狭部先端に形成される。この場合、ブラシの基端側固着部の幅は、所要値以上に寸法設定され、かつ、摺接端部の幅は、整流子の隣接する端子間の距離よりも若干大に寸法設定される。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明は、ブラシの有効長が実質的に長くなることにより、良好な整流作用が長期間維持される。すなわち、使用に伴い摺接端部の磨耗量が増大しても、初期状態の線接触と同等の接触状態が保たれることにより、従来に比べて、ブラシの寿命特性が良くなり、特に、接触面積及び接触圧力が殆ど変わらないので、励磁用電気信号の発生率や大きさの低下を未然に防止できるという優れた効果を奏する。
【００１７】
請求項２記載の発明では、ブラシの摺接端部は、磨耗により帯状の細幅部分が無くなるまで、初期状態と同等の接触状態が保たれるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、摺接端部の磨耗量がかなり増大しても、これに伴う信号特性低下などの整流作用の不具合を確実に防止できるという特有のメリットがある。
【００１８】
請求項３記載の発明では、ブラシの摺接端部は、磨耗により先細り状の細幅部分が無くなるまで、初期状態と同等の接触状態が保たれるので、前記同様に、ブラシ磨耗量がかなり増大しても、これに伴う信号特性低下などの整流作用の不具合を確実に防止できる。
【００１９】
請求項４記載の発明では、Ｌ字型、Ｔ字型又は台形型のブラシは、基端側幅を必要値以上に設定でき、且つ、先端側部分を細幅に形成できるので、請求項１，２又は３記載の発明の効果に加えて、ブラシ形状がシンプルでありながら、ブラシ寿命性の向上と固定強度
の確保を同時に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明による最良の実施形態は、ブラシの摺接端部の幅寸法を、ブラシの固定端部の幅寸法よりも小さく、且つ、整流子の端子同士間の間隙寸法よりも若干大にすることにより、ブラシの使用寿命特性が大幅に改善し、ブラシ磨耗に起因する電気信号発生の不具合を確実に防止できるという目的を達成した。
【００２１】
上記ブラシをＬ字型、Ｔ字型又は台形型の形状に形成し、その帯状の細幅形状部分もしくは先細り状の幅狭形状部分の先端に摺接端部を設けることにより、構造が簡単でありながら、ブラシ寿命性向上とブラシ固定強度確保の双方を満足し、長い使用期間に亘り、初期状態と同等の信号特性を確保する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の一実施例を図１乃至図６に従って説明する。図１は、本実施例に係るＤＣブラシモータを示す説明図、図２はＬ字型ブラシ部分を示す詳細図、図３及び図４は前記ブラシの形状を示す正面図及び側面図である。尚、本実施例は、上記従来例と同じタイプのＤＣブラシモータに適用したものであり、図８の部材と同一のものには、それと同一の符号を付して説明する。
【００２３】
図１において、２はコイルが巻回された鉄心を中間部に有するロータ軸であり、ロータ軸２は、モータケース（図示省略）に軸受け５を介して回転自在に取り付けられている。モータケース内側面における鉄心と対応する個所には、図示せぬステータ側マグネットが固定されている。
【００２４】
ロータ軸２の一側部には、導通部である整流子７と、この外周面に両側から挟むように弾接する一対のカーボンブラシ１５が設けられている。整流子７は、外周面に３個の端子（整流子片）１３を有し、ロータ軸２と一体に回転する。また、該カーボンブラシ１５は、一対のカーボンブラシホルダ９の先端部１０に固着して取り付けられ、各カーボンブラシホルダ９は所要のバネ性を有している。カーボンブラシホルダ９はブラケット１１を介して、モータケース側に固定されている。
【００２５】
図１及び図２の構成例では、カーボンブラシ１５の正面視形状は、Ｌ字型に形成されているが、図５、図６にそれぞれ例示するＴ字型、台形型に形成してもよい。又、カーボンブラシ１５における整流子７と弾接する側の摺接部１６は、Ｌ字型、Ｔ字型又は台形状の帯状細幅形状部分（又は先細り状幅狭形状部分）の先端に形成されている。この先端側摺接部１６の幅寸法Ｗ１は、ホルダ固定端（基端）部１７の幅寸法Ｗ２よりも設計値だけ小さくなるように設定されている。しかも、前記摺接部１６の幅寸法Ｗ１は、整流子７の近接する端子１３同士間の間隙寸法Ｗ３よりも、若干大きくなるように設定されている。
【００２６】
次に、実施例の作用について説明する。カーボンブラシ１５の先端側摺接部１６は、新品の時の初期状態では平坦面を呈しているので、図１に示すように、カーボンブラシ１５の摺接部１６と整流子７の外周面とは互い線接触している。しかし、カーボンブラシ１５の使用に伴い、摺接部１６の先端面は、整流子７外周面との回転摩擦に起因して損耗が生じ、整流子７の外周面に倣った凹状湾曲面を呈するようになる。そして、摺接部１６の磨耗が進むと、従来構造のブラシ形状では、電気信号の発生率が低減するという問題があったが、本実施例のブラシ形状では、かかる問題が解決される。
【００２７】
すなわち、本実施例によるＬ字型、Ｔ字型又は台形状のカーボンブラシ１５は、帯状の細幅形状部分の先端に摺接部１６を形成し、この摺接部１６の細幅寸法Ｗ１は、整流子７
の端子１３同士間の間隙寸法Ｗ３よりも若干広くなるよう寸法設定されている。このため、摺接部１６が磨耗により凹状湾曲形状に変化しても、初期状態の線接触と同様な接触状態が良好に保たれる。したがって、カーボンブラシ１５の寿命特性が頗る良くなり、初期状態の時と同様に、正常な電気信号が確実に発生する。
【００２８】
また、カーボンブラシ１５の摺接部１６は、帯状の細幅先端部に設けられているので、摺接部１６の磨耗量が細幅部分の長さ（長手方向の寸法）Ｌまで進展しない限り、初期状態の線接触と同様な接触状態、即ち、特に接触面積及び接触圧力が初期特性と殆ど変わらない状態が維持される。これにより、従来に比較して、カーボンブラシ１５をかなり長期間使用した場合でも、導通部における電気信号特性は初期特性と殆ど同じになり、信号発生率の低減はみられない。
【００２９】
さらに、カーボンブラシ１５のＬ字型、Ｔ字型又は台形状の形状部分では、基端部１７、先端側摺接部１６がそれぞれ幅広部、幅細部に形成される。すなわち、基端部１７側の幅寸法Ｗ２は所要値以上に設定され、且つ、先端側摺接部１６の幅寸法Ｗ１は、整流子７の隣り合う端子１３間の距離寸法Ｗ３よりも若干大に設定される。従って、ブラシ形状が極めて簡単でありながら、カーボンブラシ１５の固着強度を必要設計値に設定しつつ、カーボンブラシ１５の整流子７に対する接触状態が長期間良好になり、カーボンブラシ１５の寿命性が著しく向上する。
【００３０】
本発明において、カーボンブラシ１５の摺接部１６は、図６中の想像線１８で例示するように、富士山型の先細り形状を呈する幅狭部先端に設けてもよい。この構成によれば、前記同様、ブラシ磨耗量がかなり進んでも、初期状態の線接触と同等な接触状態が安定して維持される。従って、カーボンブラシ１５を長期間使用しても、電気信号発生率を低減せることなく、信頼性の高いＤＣブラシモータが得られる。又、カーボンブラシ１５の有効長が長くなり、その分だけブラシ交換を行う時間間隔が長くなり、長時間にわたり、初期特性と同等の良好な整流作用を確保しつつ、メンテナンスフリーで運転できる。
【００３１】
以上説明したように、本発明では、カーボンブラシ１５の段差状の細幅部分、あるいは、先端方向にいくにつれて漸次幅狭となる部分に摺接部１６を設けたことにより、カーボンブラシ１５を長期間使用しても、摺接部１６が整流子７の外周形状に沿って広がるように磨耗することがなく、磨耗における接触面積の広がりが効果的に低減される。又、摺接部１６の整流子７に対する単位面積当たりの接触圧の変化が少なくなり、磨耗に伴うカーボンブラシ１５と整流子７間における初期特性、例えば、電気信号の発生頻度特性などの変化が少なくなる。
【００３２】
尚、本発明は、整流子７の径を大きくしたものと同様な作用を有するが、整流子７の径の変更は、モータの製品サイズに拘束されて設計上困難になる。その点、本発明に係るカーボンブラシ１５の上記形状は、モータ製品の形状寸法に拘束されることがなく、高い設計自由度を有するというメリットがある。
【００３３】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による一実施例を示し、ブラシモータを説明する全体構成図。
【図２】実施例に係るＬ字型ブラシ部分を示す詳細図。
【図３】実施例に係るＬ字型ブラシの形状を示す正面図。
【図４】図３の側面図。
【図５】実施例に係るＴ字型ブラシ部分を示す詳細図。
【図６】本発明による台形型ブラシ部分を示す詳細図。
【図７】従来例を示し、ブラシを有するモータを説明する全体構成図。
【図８】図７の側面図。
【図９】従来例に係るブラシ部分の初期状態を示す詳細図。
【図１０】従来例に係るブラシ部分の磨耗状態を示す詳細図。
【符号の説明】
【００３５】
２    ロータ軸
７    整流子
９    カーボンブラシホルダ
１１  ブラケット
１２  ブラケットカバー
１３  端子
１５  カーボンブラシ
１６  摺接部（先端側接触部）
１７  ホルダ側固定端部（基端側固着部）
【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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