(57)【要約】【課題】集電子の復元力によって、整流子との摺接位置に集電子が位置決めされる小型の直流モータを提供する。【解決手段】直流モータ１は、マグネット６を内周面に設けたモータハウジング２と、前記モータハウジング２内に回転可能に支持された回転子４と、前記回転子４に設けられた円筒形状の整流子２３に摺動接触する集電子１６と、を有する直流モータ１において、前記整流子２３における外周面の中心部分３２ｂの周長が、該整流子２３の両端部分３２ａの周長よりも短く形成され、かつ、前記整流子２３における外周面が、前記集電子１６によって押圧されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットを内周面に設けたモータハウジングと、前記モータハウジング内に回転可能に支持された回転子と、前記回転子に設けられた円筒形状の整流子に摺動接触する集電子と、を有する直流モータにおいて、
前記整流子における外周面の中心部分の周長が、該整流子の両端部分の周長よりも短くなるように形成され、かつ、
前記整流子における外周面が、前記集電子によって押圧されている
ことを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
前記整流子が、鼓形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直流モータ。
【請求項３】
前記整流子が、糸巻形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直流モータ。
【請求項４】
前記整流子に摺動接触する前記集電子の摺接部分が、前記外周面に沿って形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ式の直流モータに関し、特に、カメラ等の精密機器に搭載される小型モータとして好適な直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ等の精密機器の薄型化や省スペース化に伴って、精密機器に搭載される直流モータの小型化がなされている。直流モータは、一般に、一対のマグネットが内周面に固定されたモータハウジングと、前記モータハウジング内に回転可能に支持された回転子と、前記回転子に設けられた整流子と互いに対向して摺動接触する集電子と、が備えられている（例えば、特許文献１または特許文献２など参照。）。
【０００３】
このような直流モータは、モータハウジングの内周面に一対のマグネットが取着され、回転子が前記モータハウジング内に収容されるとともに該モータハウジングの軸受にモータシャフトが挿通され、集電子が設けられた蓋体によって前記モータハウジングの開口部が閉止されて組み立てられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１および前記特許文献２に示された従来の直流モータは、モータハウジングの開口部が蓋体で閉止される際に、互いに対向する方向に付勢された集電子の間に整流子が挿通され、整流子の外形に沿って集電子が互いに離れる方向に押し広げられるとともにシャフトの軸方向に押し当てられる。
【０００５】
また、集電子は、直流モータ本体の小型化に伴って微小化され、機械強度が相対的に低下しており、互いに離れる方向に押し広げられるとともにシャフトの軸方向に押し当てられることで変形するので、変形した集電子が互いに対向する方向に付勢される復元力によって、整流子との摺接位置に集電子が位置決めされるのが困難となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、集電子の復元力によって、整流子との摺接位置に集電子が位置決めされる小型の直流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】
【０００７】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の直流モータは、マグネットを内周面に設けたモータハウジングと、前記モータハウジング内に回転可能に支持された回転子と、前記回転子に設けられた円筒形状の整流子に摺動接触する集電子と、を有する直流モータにおいて、前記整流子における外周面の中心部分の周長が、該整流子の両端部分の周長よりも短くなるように形成され、かつ、前記整流子における外周面が、前記集電子によって押圧されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の直流モータは、整流子における外周面の中心部分の周長が、該整流子の両端部分の周長よりも短くなるように形成され、かつ、前記整流子における外周面が、集電子によって押圧されているので、集電子が変形した場合であっても、整流子の外周面を押圧する集電子の復元力によって、集電子が整流子の外周面の中心部分に位置決めされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる直流モータの構成を説明するための説明図である。
【図２】図１に示す直流モータの整流子の構成を説明するための斜視図である。
【図３】蓋体の組み付け時のブラシの変形状態を説明するための説明図である。
【図４】ブラシが位置決めされた状態を説明するための説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる直流モータの構成を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態にかかる直流モータの構成を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する本発明の実施の形態は、本発明の代表的な形態を示したものに過ぎず、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。したがって、本発明は、本発明の骨子を逸脱しない範囲、即ち、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲で種々変形して実施することができる。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる直流モータ１の構成図である。図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる直流モータ１の整流子２３の斜視図である。
【００１２】
本発明の第１の実施の形態にかかる直流モータ１は、例えば、デジタルカメラ等のカメラなどの光学機器、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、携帯電話等の携帯端末機などの精密機器に搭載される。
【００１３】
本発明の第１の実施の形態にかかる直流モータ（以下、「モータ」という。）１は、モータハウジング２と、前記モータハウジング２内に回転可能に支持された回転子４と、前記モータハウジング２の開口部を閉止する蓋体３と、が備えられている。なお、モータ１は、後述する整流子２３および集電子１６の構成を除いて、公知の小型のブラシ付直流モータの構成を採用することができる。
【００１４】
モータハウジング２は、有底筒状に形成されている。モータハウジング２の内周面には、一対のマグネット６が設けられている。モータハウジング２には、後述する回転子４の回転軸２１が挿通されて、該回転軸２１が軸承される軸受８が嵌着されている。モータハウジング３の開口部には、後述する蓋体３が嵌着されている。モータハウジング２は、例えば、ステンレス鋼などの合金鋼で構成されている。
【００１５】
一対のマグネット６は、円筒形状に形成されている。一対のマグネット６は、例えば、エポキシ樹脂接着剤などの接着材によって、モータハウジング２の内周面に接着されて固定されている。一対のマグネット６は、Ｎ極およびＳ極が交互に着磁された永久磁石で構成されている。永久磁石としては、例えば、ネオジム磁石等の希土類磁石、フェライト磁石などが用いられる。
【００１６】
軸受８は、回転子４の回転軸２１を回転可能に支持している。軸受８は、例えば、粉末冶金によって成形され、潤滑油が含浸された焼結含油軸受が用いられている。軸受８は、モータハウジング２内から圧入されて固定されている。
【００１７】
回転子４は、モータハウジング２に嵌着された軸受８と、後述する蓋体３に嵌着された軸受１３とのそれぞれに回転可能に軸承されている。回転子４は、軸受８，１３に回転可能に軸承された回転軸２１と、前記回転軸２１に固定されたコア４１と、前記コア４１に巻装された巻線４２と、前記回転軸２１に設けられた整流子２３と、が備えられている。
【００１８】
回転軸２１は、例えば、ステンレス鋼などの合金鋼で構成され、円柱形状に形成されている。回転軸２１には、軸受８に含浸されている潤滑油が回転軸２１を伝って流出するのを抑えるワッシャ２６が設けられている。
【００１９】
コア４１は、回転軸２１の同心円上に１２０度の角度の間隔で３個設けられている。コア４１は、いわゆる鉄心と称されており、複数枚の電磁鋼板４１ａが積層されて構成されている。このため、鉄損が低くなって渦電流が防止される。複数枚の電磁鋼板４１ａは、それぞれが絶縁被膜で絶縁処理されている。
【００２０】
巻線４２は、例えば、断面円形状に形成され、絶縁被膜が設けられた銅線で構成されている。巻線４２は、捲回された後に成形され、コア４１の図示しないティース部に、電気絶縁性のインシュレータとともに装着されている。巻線４２の端末部分は、整流子２３のライザ部（図２に示す）３３と接続されている。
【００２１】
整流子２３は、図２に示すように、外周面の中心部分３２ｂの周長が、両端部分３２ａの周長よりも短く形成されている。整流子２３は、外形が鼓形状の円筒形状に形成されている。整流子２３は、円筒形状に形成された整流子２３の外径が、両端部分３２ａから中心部分３２ｂに向かって徐々に縮小して形成されている。
【００２２】
なお、本発明でいう整流子２３が鼓形状に形成されているとは、整流子２３における外周面の中心部分３２ｂの周長が、該整流子２３の両端部分３２ａの周長よりも短く形成されていることをいい、整流子２３の中心部分３２ｂの外径が、該整流子２３の両端部分３２ａの外径よりも小径に形成されていることをいう。すなわち、両端部分３２ａが、中心部分３２ｂから迫り上がった傾斜面とされ、該傾斜面を滑って中心部分３２ｂに集電子１６が変位するように構成されていることをいう。
【００２３】
整流子２３は、電気絶縁性のスリーブ２２とともに回転軸２１に取り付けられ、固定リング２４が外挿されて前記スリーブ２２上に固定されている。整流子２３は、回転軸２１の同心円上に設けられている。
【００２４】
整流子２３は、複数個（図示例では、３個）の整流子片３１で構成されている。整流子２３には、該整流子２３と集電子１６との間で発生するスパークによるノイズを吸収する図示しない環状のバリスタが設けられている。
【００２５】
なお、整流子２３は、該整流子２３から集電子１６の基端部までを曲率半径とする円弧形状の鼓形状としてもよい。この場合には、蓋体３が組み付けられた際に一対の集電子１６が変形しても、整流子２３と集電子１６との摺動接触が比較的に良好となる。
【００２６】
整流子片３１は、１２０度の角度の間隔で、回転軸２１の同心円上に配されている。整流子片３１は、例えば、銅や銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金などの導電性の金属で構成されている。整流子片３１には、集電子１６と摺動接触する摺接面３２と、巻線４２と接続されるライザ部３３と、が設けられている。
【００２７】
なお、整流子片３１は、前述の角度や個数に限定されるものではなく、コア４１と同数かつ同角度の間隔で設けられる。
【００２８】
摺接面３２は、回転軸２１の軸方向に対して、整流子２３の両端部分３２ａの周長よりも中心部分３２ｂの周長が短尺となる鼓形状を形成する弧形状となっている。すなわち、摺接面３２は、中心部分３２ｂから両端部分３２ａに向かって、整流子２３の周長が徐々に長尺となる鼓形状を形成する弧状面となっている。
【００２９】
ライザ部３３は、整流子片３１の縁端部に設けられ、回転軸２１の軸方向に対して略直交する方向に立設されている。ライザ部３３には、巻線４２の端末部分が巻き付けられる切欠部３３ａが設けられている。
【００３０】
スリーブ２２には、整流子片３２が装着される装着部２８と、前記整流子片３２のライザ部３３が隣接される鍔状部２９とが設けられている。スリーブ２２は、例えば、絶縁性の合成樹脂で構成されている。
【００３１】
蓋体３は、例えば、ポリブチレンテレフタレート樹脂などのエンジニアリングプラスチックで構成されている。蓋体３は、モータハウジング２の開口部に沿った形状に形成され、例えば、円盤形状に形成されている。蓋体３は、モータハウジング２の開口部に圧入されて固定されている。
【００３２】
蓋体３には、図１に示すように、回転軸２１の一端部を支持するボス部１０と、整流子２３と摺動接触する集電子１６と、前記集電子１６が固定される固定部１１と、が設けられている。なお、蓋体３は、回転軸２１が蓋体３を貫通するように構成されてもよい。
【００３３】
ボス部１０は、蓋体３の中央部分が膨出して形成されている。ボス部１０には、回転軸２１を受ける受け部１２と、回転軸２１を回転可能に支持する軸受１３と、が設けられている。
【００３４】
軸受１３は、例えば、粉末冶金によって成形され、潤滑油が含浸された焼結含油軸受が用いられている。軸受１３は、ボス部１０に圧入されて固定されている。
【００３５】
集電子１６は、いわゆるブラシと称され、薄板状に形成された銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの導電性の金属、または、カーボンなど、公知のブラシに用いられる導体で構成されている。
【００３６】
集電子１６は、例えば、薄板状でＵ字形状などの弾性変形可能な形状に曲げ加工されて、弾性回復力によって整流子２３に向かって付勢されている。集電子１６は、互いに相対して配されているとともに該集電子１６が互いに対向する方向に付勢されている。
【００３７】
このため、集電子１６の先端部分が、整流子２３に向かって弾性回復力による復元力で付勢されて、整流子２３の外周面を押圧し、集電子１６と整流子２３とが摺動接触するので、整流子２３が、対向する一対の集電子１６と摺動接触される。なお、集電子１６は、整流子２３に向かって付勢されるとともに該整流子２３の外周面を押圧していればよいので、図示例のように対向配置に限定されるものではない。
【００３８】
なお、本発明でいう復元力とは、弾性変形可能に形成された集電子１６が、変形前の形状に復元しようとする弾性回復力のことをいい、特に、集電子１６が整流子２３の外周面を弾性回復力によって押圧する押圧力のことをいう。
【００３９】
集電子１６の先端部分には、整流子２３と摺動接触する摺接部材１９が設けられている。集電子１６の基端部分には、固定部１１に固定される基体部１７と、外部の電源と接続される電極部１８と、が設けられている。
【００４０】
なお、薄板状に形成された集電子１６によって摺接部材１９を付勢して整流子２３と該摺動部材１９とを摺動接触させる他に、ばね部材の復元力で摺動部材１９を付勢して、整流子２３と摺動部材１９とを摺動接触させるように構成してもよい。
【００４１】
摺接部材１９は、例えば、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの導電性の金属、または、カーボンなど、集電子１６と同一の導体あるいは異なる導体で構成されている。摺接部材１９には、整流子２３の摺接面３２と摺動接触される摺接部分としての摺接突部（図３および図４に示す）１９ａが設けられている。
【００４２】
摺接突部１９ａは、例えば、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの導電性の金属、または、カーボンなど、摺接部材１９と同一の導体あるいは異なる導体で構成されている。
【００４３】
なお、摺接面３２と摺動接触した摺接突部１９ａが該摺接面３２の形状に合わせて変位可能となるように、摺接部材１９が弾性変形可能となる薄肉に形成してもよい。また、摺接面３２と摺動接触した摺接突部１９ａが該摺接面３２の形状に合わせて変位可能となるように、集電子１６が捻れ変形可能となる肉厚に形成してもよい。
【００４４】
固定部１１は、例えば、ポリブチレンテレフタレート樹脂などのエンジニアリングプラスチックで構成されている。固定部１１は、蓋体３に圧入されて固定されている。固定部１１には、基体部１７および電極部１８が嵌着されて固定されている。
【００４５】
次に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して、上述の如く構成されたモータ１において、蓋体３が組み付けられた状態について説明する。
【００４６】
蓋体３がモータハウジング２の開口部に圧入されて組み付けられた際には、対向する一対の集電子１６の間に整流子２３が挿通されるので、例えば、図３（Ａ）に示すように、一対の集電子１６のうちの一方が固定リング２４側に変形して変位されるとともに他方がボス部１０側に変形して変位されたり、図３（Ｂ）に示すように、一対の集電子１６がボス部１０側に変形して変位されたりする。なお、一対の集電子１６が変形して変位される方向は、図示例に限定されるものではない。
【００４７】
次に、図４を参照して、上述の如く変形して変位された一対の集電子１６が復元力によって位置決めされる状態について説明する。
【００４８】
外部電源に接続された電極部１８に通電され、回転子４が回転されると、整流子２３の摺接面３２と集電子１６の摺接突部１９ａとが摺動接触され、前記摺接面３２の中心部分３２ｂに向かって、前記集電子１６の復元力によって摺接突部１９ａが移動して変位される。
【００４９】
そして、図４に示すように、一対の集電子１６が互いに対向する方向に変位されて、一対の集電子１６が整流子２３の中心部分３２ｂに位置決めされる。
【００５０】
以上に説明したように、本発明の第１の実施の形態にかかるモータ１は、マグネット６を内周面に設けたモータハウジング２と、前記モータハウジング２内に回転可能に支持された回転子４と、前記回転子４に設けられた円筒形状の整流子２３に摺動接触する集電子１６と、を有する直流モータ１において、前記整流子２３における外周面の中心部分３２ｂの周長が、該整流子２３の両端部分３２ａの周長よりも短くなるように形成され、かつ、前記整流子２３における外周面が、前記集電子１６によって押圧されているので、集電子１６が変形した場合であっても、整流子２３の外周面を押圧する集電子１６の復元力によって、集電子１６が整流子２３の外周面の中心部分３２ｂに位置決めされる。
【００５１】
また、整流子２３の外周面を押圧する集電子１６の復元力によって、集電子１６が整流子２３の外周面の中心部分３２ｂに位置決めされるので、モータ１が様々な姿勢で精密機器等に搭載されたとしても、集電子１６と整流子２３とが安定して摺動接触される。このため、モータ１の姿勢によらず、モータ１が安定して使用される。
【００５２】
また、本発明の第１の実施の形態にかかるモータ１は、前記整流子２３が、鼓形状に形成されているので、集電子１６が整流子２３の外周面の中心部分３２ｂに円滑に変位されて、集電子１６が整流子２３の外周面の中心部分３２ｂに円滑に位置決めされる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態にかかるモータ１について、添付図面を参照して説明する。図５は、モータ１の整流子２３Ａの構成図である。なお、前述した第１の実施の形態と同一部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
整流子２３Ａは、図５に示すように、外形が鼓形状に形成されている。整流子２３Ａは、本実施の形態においては、特に、両端部分３２ａがフランジ状となった糸巻形状とされている。詳しくは、整流子２３Ａは、中心部分３２ｂが摺接突部１９ａの幅に合わせた幅広に形成されているとともに、両端部分３２ａが前記中心部分３２ｂから迫り上がって形成されている。
【００５５】
そして、中心部分３２ｂが摺接突部１９ａの幅に合わせた幅広に形成されているので、復元力によって中心部分３２ｂに変位された一対の集電子１６が、前記整流子２３Ａの両端部分３２ａに変位することが阻止され、一対の集電子１６が、整流子２３Ａの中心部分３２ｂに安定して保持される。
【００５６】
以上に説明したように、本発明の第２の実施の形態にかかるモータ１は、整流子２３Ａが糸巻形状に形成され、かつ、整流子２３Ａの中心部分３２ｂが摺接突部１９ａの幅に合わせた幅広に形成されているとともに、両端部分３２ａが前記中心部分３２ｂから迫り上がって形成されているので、整流子２３Ａの中心部分３２ｂに変位された一対の集電子１６が、前記整流子２３Ａの両端部分３２ａ側への変位が阻止される。したがって、一対の集電子１６が、整流子２３Ａの中心部分３２ｂに安定して保持される。
【００５７】
また、整流子２３Ａが、鼓形状に形成されているので、集電子１６が整流子２３Ａの外周面の中心部分３２ｂに円滑に変位されて、集電子１６が整流子２３Ａの外周面の中心部分３２ｂに円滑に位置決めされる。
【００５８】
また、一対の集電子１６が、整流子２３Ａの中心部分３２ｂに安定して保持されるので、モータ１が様々な姿勢で精密機器等に搭載されたとしても、集電子１６と整流子２３とがさらに安定して摺動接触される。このため、モータ１の姿勢によらず、モータ１がさらに安定して使用される。
【００５９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態にかかるモータ１について、添付図面を参照して説明する。図６は、モータ１の集電子１６の摺接部分としての摺接突部１９ｂの構成図である。なお、前述した第１の実施の形態と同一部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
摺接突部１９ｂは、整流子２３の摺接面３２に沿った形状に形成されている。このため、摺接突部１９ｂの形状と摺接面３２の形状とが合致されるので、前記摺接突部１９ｂと前記摺接面３２との接触面積が増加される。このため、一対の集電子１６の復元力によって、摺接突部１９ｂが摺接面３２の中心部分３２ｂに向かってより強力に移動される。したがって、一対の集電子１６が、整流子２３の中心部分３２ｂに確実に変位されて位置決めされる。
【００６１】
以上に説明したように、本発明の第３の実施の形態にかかるモータ１は、整流子２３と摺動接触する集電子１６の摺接部分としての摺接突部１９ｂが、前記整流子２３の外周面の形状に沿って形成されているので、摺接突部１９ｂの形状と摺接面３２の形状とが合致され、前記摺接突部１９ｂと前記摺接面３２との接触面積が増加される。このため、一対の集電子１６の復元力によって、摺接突部１９ｂが摺接面３２の中心部分３２ｂに向かってより強力に移動される。したがって、一対の集電子１６が、整流子２３の中心部分３２ｂに確実に変位されて位置決めされる。
【００６２】
また、一対の集電子１６が、整流子２３の中心部分３２ｂに確実に変位されて位置決めされるので、モータ１が様々な姿勢で精密機器等に搭載されたとしても、集電子１６と整流子２３とがより一層安定して摺動接触され、モータ１の姿勢によらず、モータ１がより一層安定して使用される。
【００６３】
また、摺接突部１９ｂの形状と摺接面３２の形状とが合致されるので、前記摺接突部１９ｂと前記摺接面３２との接触面積が増加されて、摺接突部１９ｂと摺接面３２との電気抵抗が減少される。
【００６４】
なお、本発明の第１〜３の実施の形態にかかる直流モータ１は、前述した精密機器の他に、主に家庭などで使用される家庭用電気機械器具等に搭載して使用することもできる。
【００６５】
また、本発明の第１〜３の実施の形態にかかる直流モータ１における整流子２３（２３Ａ）の好ましい鼓形状として、図２および図５にそれぞれ示したが、中心部分３２ｂに集電子１６を位置決めさせるという目的に反しない限り、中心部分３２ｂの幅、両端部分３２ａの迫り上がりの角度や高さを適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  モータ（直流モータ）
２  モータハウジング
４  回転子
６  マグネット
１６  集電子
１９  摺接部材
１９ａ  摺接突部（摺接部分）
１９ｂ  摺接突部（摺接部分）
２１  回転軸
２３，２３Ａ  整流子
３２  摺接面
３２ａ  両端部分
３２ｂ  中心部分
４１  コア
４２  巻線
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２００５−２１８２４１号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ２００８／０９６５８１号
【図１】
2013093944.tif 000003
【図２】
2013093944.tif 000004
【図３】
2013093944.tif 000005
【図４】
2013093944.tif 000006
【図５】
2013093944.tif 000007
【図６】
2013093944.tif 000008