(57)【要約】【課題】摩耗時にブラシのみを交換すればよい回転電機を提供する。【解決手段】ブラシ付モータ１００（回転電機）において、ブラシスプリング２８ａのブラシ２４ａ側の端部に、ブラシスプリング２８ａを形成する巻線がブラシスプリング２８ａの長さ方向に沿って延びた延伸部３４と、延伸部３４の先端がブラシスプリング２８ａの巻線の外周側に向かってＬ字状に折り曲げられた屈曲部３６を形成し、この延伸部３４と屈曲部３６を、ブラシスプリング２８ａの巻き方向に付勢して、ブラシ２４ａの一部を切り欠いて形成された切欠部２５に収容して、ブラシ２４ａが所定量以上摩耗したときに、屈曲部３６を切欠部２５から突出させて、回転しているコンミテータ２０の端部に設けられたフック２２と接触部３７（打音発生部）において接触させて打音を発生させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシスプリングによって付勢されて、回転するコンミテータに摺接するブラシを複数有する回転電機において、
前記複数のブラシのうち少なくとも一つのブラシに摺接するブラシスプリングは、前記ブラシ側の端部に、前記ブラシスプリングを形成する巻線を、前記ブラシスプリングの長さ方向に沿って延ばした延伸部と、前記延伸部の先端を前記ブラシスプリングの外周側に向けてＬ字状に折り曲げた屈曲部と、を有するとともに、
前記ブラシの一部を切り欠いて形成されて、前記ブラシスプリングの巻き方向に付勢された前記延伸部と前記屈曲部を収容する切欠部と、
前記コンミテータに備えられて、前記ブラシが所定量以上摩耗したときに、前記切欠部から突出した前記屈曲部が接触して打音を発生する打音発生部と、を有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記打音発生部は、前記屈曲部が、前記コンミテータに備えられた、電機子巻線に通電するフックと接触することによって打音を発生することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記打音発生部は、複数の前記ブラシのうち、少なくともプラス側の電極に接続されたブラシに設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両において、例えばエアコンのブロアファンを駆動する回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシの摩耗が進行したときに、ブラシの交換時期をユーザに報知する機能を有したブラシ付モータ（回転電機）が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されたブラシ付モータ（回転電機）にあっては、ブラシの寿命が近くなったときに、異音を発生させることによってブラシの交換時期をユーザに報知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６‐２２３０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたブラシ付モータ（回転電機）にあっては、ブラシの交換時期をユーザに知らせる異音発生手段は、板状部材をコンミテータに摺動させることによって摺動音を発していた。このとき、板状部材は、回転しているコンミテータに接触して摺動するため、板状部材が摩耗するとともに、コンミテータにも傷が付く虞があった。したがって、ブラシが摩耗した際には、ブラシと板状部材とコンミテータをともに交換する必要があり、交換作業の手間が増大するとともに、交換コストが増大していた。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、ブラシが摩耗したときにはブラシのみを交換すればよい回転電機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係る回転電機は、ブラシスプリングによって付勢されて、回転するコンミテータに摺接するブラシを複数有する回転電機において、前記複数のブラシのうち少なくとも一つのブラシに摺接するブラシスプリングは、前記ブラシ側の端部に、前記ブラシスプリングを形成する巻線を、前記ブラシスプリングの長さ方向に沿って延ばした延伸部と、前記延伸部の先端を前記ブラシスプリングの外周側に向けてＬ字状に折り曲げた屈曲部と、を有するとともに、前記ブラシの一部を切り欠いて形成されて、前記ブラシスプリングの巻き方向に付勢された前記延伸部と前記屈曲部を収容する切欠部と、前記コンミテータに備えられて、前記ブラシが所定量以上摩耗したときに、前記切欠部から突出した前記屈曲部が接触して打音を発生する打音発生部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る回転電機によれば、前記した構成とすることによって、ブラシが所定量摩耗すると、ブラシスプリングの端部に形成された屈曲部が切欠部から突出して、コンミテータに備えられた打音発生部と接触して打音を発生する。その接触の際、打音発生部には摺動部位が生じないため、打音発生時に部材の摩耗の発生を抑えることができる。したがって、ブラシの摩耗時には、摩耗したブラシのみを交換すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の一実施形態であるブラシ付モータの構造図である。
【図１Ｂ】図１Ａの切断線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図２Ａ】ストッパの外観図である。
【図２Ｂ】ブラシスプリングの外観図である。
【図２Ｃ】ブラシの外観図である。
【図３】図１Ａのブラシ周辺の断面図である。
【図４】図３のブラシが摩耗した状態を示す断面図である。
【図５Ａ】ブラシをブラシホルダに収容した様子を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａにおいて、ブラシが摩耗した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の回転電機の具体的な実施形態である実施例１について、図面を参照して説明する。
［実施例１の全体構成の説明］
【００１１】
図１Ａは、本発明の一実施形態であるブラシ付モータ１００（回転電機）の構造図である。図１Ｂは、図１Ａの切断線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【００１２】
ブラシ付モータ１００（回転電機）は、図１Ａに示すように、ステータ（永久磁石）１２と、ヨーク１０と、フロントハウジング１７ａと、ロータ１６と、リアハウジング１７ｂと、を有している。
【００１３】
ヨーク１０は円筒形状を有して、内側壁に沿わせてステータ１２を保持している。
【００１４】
フロントハウジング１７ａは、ヨーク１０の上面側に設けられて、ヨーク１０の中心に挿通され先端３２ａに送風ファン（図示せず）が取り付けられるモータ軸３２の先端３２ａ側を、先端側軸受３２ｂを介して支持している。
【００１５】
ロータ１６は、電機子巻線１８がコイル状に巻かれて形成されており、モータ軸３２の中間部分の周囲に固定されている。
【００１６】
リアハウジング１７ｂは、ヨーク１０の底面側に設けられて、モータ軸３２の後端３２ｃ側を、後端側軸受３２ｄを介して支持している。
【００１７】
リアハウジング１７ｂの内側には、モータ軸３２を挟んで一方の側（図１Ａの上方）に、ロータ１６に制御電圧を印加するためのコンミテータ２０（セグメント２０ａ）と、ブラシスプリング２８ａにより付勢されてコンミテータ２０に弾性的に摺接する、導電性を有するブラシ２４ａと、ブラシ２４ａを収容保持するブラシホルダ２６ａと、が収納されている。そして、モータ軸３２を挟んで他方の側（図１Ａの下方）に、ロータ１６に制御電圧を印加するためのコンミテータ２０（セグメント２０ａ）と、ブラシスプリング２８ｂ（図１Ｂ参照）により付勢されてコンミテータ２０ｂに弾性的に摺接する、導電性を有するブラシ２４ｂと、ブラシ２４ｂを収容保持するブラシホルダ２６ｂと、が収納されている。
【００１８】
ブラシスプリング２８ａのモータ軸３２側の一端はブラシ２４ａに当接している。また、ブラシスプリング２８ａの他端はストッパ３０ａに掛止されており、ブラシスプリング２８ａは巻き方向に付勢可能とされている。詳しくは後述する。
【００１９】
前記した電機子巻線１８は、コンミテータ２０の一端に形成されたフック２２に圧接固定されている。これによって、ブラシ２４ａ，コンミテータ２０，電機子巻線１８，ロータ１６の間は電気的に接続された状態となっている。また、ブラシ２４ｂ，コンミテータ２０，電機子巻線１８，ロータ１６の間も電気的に接続された状態となっている。
［ブラシ付モータの回転原理の説明］
【００２０】
図１Ｂは、図１Ａの切断線Ａ−Ａに沿う断面図である。ブラシ付モータ１００（回転電機）は、円筒形のヨーク１０の内側に一対のブラシ２４ａ，２４ｂを有している。このうち、ブラシ２４ａはプラス側の電極（非図示）に接続されており、ブラシ２４ｂはマイナス側の電極（非図示）に接続されている。
【００２１】
ブラシ２４ａは、例えばカーボンのような導電性を有する物質で形成されている。ブラシ２４ａはブラシホルダ２６ａに収容されて、ブラシスプリング２８ａによって押圧されてコンミテータ２０に摺接している。ブラシスプリング２８ａの反対側の端部は、ストッパ３０ａに設けられたブラシスプリング掛止部３１に掛止されている。ブラシ２４ａの一部は切り欠かれて切欠部２５が形成されており、この切欠部２５の内部に、ブラシスプリング２８ａの端部を加工して形成された延伸部３４と屈曲部３６が収容されている。この延伸部３４と屈曲部３６は合わせて摩耗検出部３８を形成しており、ブラシ２４ａの摩耗を検出する。詳しくは後述する。
【００２２】
ブラシ２４ｂは、ブラシホルダ２６ｂに収容されて、ブラシスプリング２８ｂによって押圧されてコンミテータ２０に摺接している。ブラシスプリング２８ｂの反対側の端部は、ストッパ３０ｂによって固定されている。
【００２３】
コンミテータ２０は、例えば銅のような導電性を有する金属で形成されており、図１Ｂに示すように、電機子軸１３の外周に絶縁材１５によって保持された複数のセグメント２０ａ（本実施例の場合は１２個）が円筒状に配置されて構成されている。コンミテータ２０の各セグメント２０ａは、それぞれ、図１Ａに示したフック２２を有し、電機子巻線１８（図１Ａ）と機械的かつ電気的に接続されている。なお、図１Ｂに示したブラシ付モータ１００（回転電機）の構造は一例であって、ブラシの数やコンミテータを構成するセグメントの数は、図１Ｂに図示した数に限定されるものではない。
【００２４】
ブラシ２４ａとブラシ２４ｂの間に印加された電圧は、コンミテータ２０の各セグメント２０ａから電機子巻線１８（図１Ａ）を経て電機子コイル１４（図１Ａ）に通電される。
【００２５】
この通電によって、電機子コイル１４には磁界が発生する。この磁界はステータ（永久磁石）１２が形成する磁界と作用して吸引力と反発力を発生するため、電機子コイル１４は電機子軸１３の周りに回転する。
【００２６】
このとき、ブラシ２４ａ，２４ｂは、回転するコンミテータ２０と摺接する。したがって、ブラシ付モータ１００を長期間に亘って回転させると、ブラシ２４ａ，２４ｂが次第に摩耗する。
【００２７】
この摩耗が進行すると、やがてブラシ２４ａ，２４ｂからコンミテータ２０に給電が行われなくなるため、ブラシ付モータ１００の回転が停止してしまう。したがって、ブラシ２４ａ，２４ｂの摩耗の進行を早期に検出して、ブラシ２４ａ，２４ｂを交換する必要がある。そのため、本実施例のブラシ付モータ１００は、プラス側の電極に接続されるブラシ２４ａに摩耗検出部３８を備えている。
【００２８】
摩耗検出部３８をブラシ２４ａ側のみに設置するのは、以下の理由による。すなわち、ブラシ２４ａ，２４ｂとコンミテータ２０の接触部には、ブラシ付モータ１００（回転電機）の回転に伴って火花が発生する。この火花はブラシ２４ａ，２４ｂの摩耗の大きな要因となる。このとき、プラス側のブラシ２４ａとコンミテータ２０の接触部には、マイナス側のブラシ２４ｂとコンミテータ２０の接触部と比べて多くの火花が発生するため、一般にプラス側のブラシ２４ａの方が早く摩耗する。
【００２９】
したがって、本発明に係るブラシ付モータ１００（回転電機）にあっては、摩耗検出部３８は、少なくともプラス側のブラシ２４ａに設けられる。
［摩耗検出部の構造の説明］
【００３０】
図２Ａはストッパ３０ａの外観図である。図２Ｂはブラシスプリング２８ａの外観図である。図２Ｃはブラシ２４ａの外観図である。
【００３１】
図２Ｂに示すように、ブラシスプリング２８ａのストッパ３０ａ側の端部は、巻き方向の内周側に折り曲げられて屈曲部３３を形成している。この屈曲部３３は、前述したブラシスプリング掛止部３１に掛止されて固定される。そして、ブラシスプリング２８ａは巻き方向に付勢可能とされる。
【００３２】
図２Ｂに示すように、ブラシスプリング２８ａの他端側（ブラシ２４ａ側（図１Ｂ））には摩耗検出部３８が形成されている。この摩耗検出部３８は、ブラシスプリング２８ａを形成する巻線がブラシスプリング２８ａの延伸方向に沿って伸びた延伸部３４と、延伸部３４の先端がブラシスプリング２８ａの巻き方向の外周側に向かってＬ字状に折り曲げられた屈曲部３６とからなる。
【００３３】
図２Ｃに示すように、ブラシ２４ａは、直方体状の形状を有している。ブラシ２４ａの一部は切り欠かれて切欠部２５が形成されている。ブラシスプリング２８ａ（図２Ｂ）をブラシ２４ａに当接させたときに、ブラシスプリング２８ａは巻き方向に付勢されて、摩耗検出部３８を形成する屈曲部３６と延伸部３４は、切欠部２５の内部に収容される。ブラシ２４ａとブラシスプリング２８ａはその後、さらに、図２Ｃに図示しないブラシホルダ２６ａ（図１Ｂ）に収容されるため、摩耗検出部３８は、ブラシスプリング２８ａの巻き方向に付勢された状態で保持される。
［摩耗検出部，打音発生部の作用の説明］
【００３４】
図３は、ブラシ２４ａの周囲の詳細構造を示す断面図である。図４は、図３においてブラシ２４ａが摩耗した状態を示す断面図である。また、図５Ａは、ブラシ２４ａをブラシ２４ａに収容した状態（図３の状態）を示す斜視図である。図５Ｂは、ブラシ２４ａが摩耗した状態（図４の状態）を示す斜視図である。
【００３５】
図３は、ブラシ２４ａが摩耗していない状態を示している。ブラシスプリング２８ａは、図２Ａ〜図２Ｃで説明したように、巻き方向に付勢された状態で、延伸部３４と屈曲部３６が切欠部２５に収容されている。
【００３６】
図３の状態にあるとき、ブラシ２４ａの先端部は、図５Ａに示すように、ブラシホルダ２６ａから突出している。この突出部位が回転しているコンミテータ２０（図３）と摺接する。
【００３７】
図４は、ブラシ２４ａが所定量以上摩耗している状態を示している。また図５Ｂは、ブラシ２４ａが所定量以上摩耗した際のブラシホルダ２６ａの外観を示している。図４，図５Ｂに示すように、ブラシ２４ａが所定量以上摩耗すると（図５Ｂに、摩耗により消失した摩耗部２４ｃを図示する）、切欠部２５がブラシホルダ２６ａの先端から突出する。すると、切欠部２５に収容されていた摩耗検出部３８（延伸部３４と屈曲部３６）の付勢が解除されて、屈曲部３６がブラシスプリング２８ａの巻き方向に回転してブラシホルダ２６ａの外周方向に向かって突出する。このようにして突出した屈曲部３６は、回転しているフック２２と接触部３７（打音発生部）において衝突することによって打音を発生する。本実施例にあっては、フック２２は、１２個設けられたセグメント２０ａの各々に形成されているため、モータ軸３２が１回転する間に、１２回の打音を発生する。このときに発生する打音は、金属部材で金属部材をたたく音であるため、例えば、特許文献１において板状部材とコンミテータが摺動することによって発する摺動音よりも大きい音となる。
【００３８】
なお、フック２２と衝突した屈曲部３６は、延伸部３４の外周方向に付勢される。そして、フック２２が通過して付勢が解除されると、次のフック２２と衝突して再び付勢される。以後、同じ動作を繰り返して打音の出力を続ける。したがって、衝突によって屈曲部３６とフック２２の間に摺動部位は発生しないため、延伸部３４やフック２２の摩耗の発生は抑えられる。
【００３９】
このように、ブラシ２４ａ，２４ｂが摩耗した際には、ブラシ２４ａ，２４ｂ以外の構成要素に摩耗は発生しないため、ブラシ２４ａ，２４ｂのみを交換すればよく、交換作業が容易に行えるとともに交換コストも低くて済む。
【００４０】
以上説明したように、実施例１に係るブラシ付モータ１００（回転電機）によれば、ブラシスプリング２８ａ，２８ｂによって付勢されて、回転するコンミテータ２０に摺接する複数のブラシ２４ａ，２４ｂを有するブラシ付モータ１００（回転電機）において、ブラシスプリング２８ａのブラシ２４ａ側の端部に、ブラシスプリング２８ａを形成する巻線がブラシスプリング２８ａの長さ方向に沿って延びた延伸部３４と、延伸部３４の先端がブラシスプリング２８ａの巻線の外周側に向かってＬ字状に折り曲げられた屈曲部３６を形成した。この延伸部３４と屈曲部３６によって形成される摩耗検出部３８を、ブラシスプリング２８ａの巻き方向に付勢して、ブラシ２４ａの一部を切り欠いて形成された切欠部２５に収容し、ブラシ２４ａが所定量以上摩耗したときに、屈曲部３６を切欠部２５から突出させて、回転しているコンミテータ２０の端部に設けられたフック２２と接触部３７（打音発生部）において接触させて打音を発生させる。したがって、屈曲部３６やフック２２に摺動部位が生じることがなく、打音発生時の摩耗の発生が抑制される。すなわち、ブラシ２４ａの摩耗時にはブラシ２４ａのみを交換すればよいため経済的である。
【００４１】
また、実施例１に係るブラシ付モータ１００（回転電機）によれば、接触部３７（打音発生部）は、ブラシスプリング２８ａの屈曲部３６が、回転しているコンミテータ２０に備えられた、電機子巻線１８に通電するフック２２と接触することによって打音を発生するため、摺動音に比べて大きな音量を発生させることができる。したがって、車室内の乗員がブラシ２４ａの摩耗の発生に気づきやすくなる。
【００４２】
そして、実施例１に係るブラシ付モータ１００（回転電機）によれば、屈曲部３６を、複数のブラシ２４ａ，２４ｂのうち、プラス側の電極に接続されたブラシ２４ａに設けたため、より摩耗の進行が速いプラス側のブラシ２４ａの摩耗を早期に検出して報知することができる。
【００４３】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００４４】
１８・・・・電機子巻線
２０・・・・コンミテータ
２２・・・・フック
２４ａ・・・ブラシ
２５・・・・切欠部
２６ａ・・・ブラシホルダ
２８ａ・・・ブラシスプリング
３０ａ・・・ストッパ
３１・・・・ブラシスプリング掛止部
３４・・・・延伸部
３６・・・・屈曲部
３７・・・・接触部（打音発生部）
３８・・・・摩耗検出部
１００・・・ブラシ付モータ
【図１Ａ】
2016144218.tif 000003
【図１Ｂ】
2016144218.tif 000004
【図２Ａ】
2016144218.tif 000005
【図２Ｂ】
2016144218.tif 000006
【図２Ｃ】
2016144218.tif 000007
【図３】
2016144218.tif 000008
【図４】
2016144218.tif 000009
【図５Ａ】
2016144218.tif 000010
【図５Ｂ】
2016144218.tif 000011