JP2017005934A - 直流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシ摩耗粉がモータ内部に多くとどまる密閉型モータにおいて、ブラシ摩耗粉のモータ内部への飛散に起因する絶縁不良を抑制できる、信頼性の高いモータを提供する。【解決手段】ヨーク２と、前記ヨークの内周側に設けられたマグネットホルダー４と、アーマチャコイル７とアーマチャコア６とコンミテータ１２を有する回転電機子と、前記コンミテータに摺動接触しながら給電するブラシ装置９と、前記ブラシ装置を保持する樹脂製のブラシホルダー取付けベース１１と、を備え、前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースと嵌合し、前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースと嵌合する側の端部が、段差１４を介して径方向外側に突出した突出部を有し、前記突出部が、ブラシ摩耗粉が堆積するブラシ摩耗粉溜りを構成するように、直流モータ１を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、直流モータにおいて、ブラシ摩耗粉起因の絶縁抵抗低下による電気的短絡を抑制するモータ構造に関する。

本技術分野の背景技術として、以下２件の先行技術文献を挙げて説明する。

特許第５００１６９９号公報（特許文献１）では、樹脂製ブラシホルダーに段部を設け、段部内周面におけるベアリング側で、コンミュテータに近接する小径部と、この小径部の前記ブラシ側に隣接され、小径部よりも大径としてコンミュテータから離間する大径部とから構成され、小径部と大径部との径寸法の差から受部が形成され、大径部の一部には、これよりブラシ側に延びる内壁部が設けられており、内壁部は、一端部側がこれに隣接するブラシ収容部の側面に接続されているとともに、他端部側が、これに隣接するブラシ収容部との間に間隔を有するように設けられている。本構成とすることで、モータハウジング等の導電部へのブラシ摩耗粉付着を防止して絶縁抵抗低下を抑制するとしている。

また、特開２００２−５８１９６号（特許文献２）では、筐体開口端のブラシホルダーに対向する部位に切除部を備え、ブラシホルダーの先端が切除部で筐体円筒部に達する長さを有するように構成され、切除部のブラシホルダーに対向する周方向端縁に、絶縁部材に成る隔壁を設け、もしくは更に、蓋体の筐体との嵌合部に円弧状を成すインロー部を有し、インロー部には、筐体と嵌合する外周面に少なくも３０度の勾配を持つテーパ部を有するように構成されている。本構成とすることで、ブラシ摩耗粉の堆積によるモータ内部での絶縁劣化を抑制するとしている。

特許第５００１６９９号公報 特開２００２−５８１９６号公報

近年、自動車電装品に用いられるモータは、搭載性向上のために、小型・高出力が求められている。また、モータ作動時間が従来に比べ、大幅に増加傾向にあり、モータ機内にとどまるブラシ摩耗粉も増加傾向にある。このためモータ内部に堆積するブラシ摩耗粉による不具合（絶縁劣化やノイズ等）の対策も急務となっている。具体的には、直流モータのブラシ摩耗粉はその成分に銅材を含んでおり、その摩耗粉がモータ内部、特にブラシ回りに堆積することによりモータのヨークや出力軸など導電部材と接触し、短絡などの絶縁不良や火花によってノイズが発生する事象であり、モータの信頼性確保のために解決すべき課題である。

特許文献１には、モータの絶縁劣化対策として、ブラシ収容部付近に内壁を設け、堆積したブラシ摩耗粉が導電部に接触しないようなブラシ回り部品の構造が記載されている。

しかし、特許文献１の構造では、一度発生したブラシの摩耗粉はアーマチャの回転による風圧で舞い上がってしまうので、内壁の隙間に摩耗粉が入り込み、その隙間に堆積する可能性があることや、ブラシ回りの構造が複雑となり作業性の悪化、体格が大きくなるなどの問題がある。

また、特許文献２には、筐体に開口部を設け、そこからブラシ摩耗粉を排出することにより絶縁劣化を防ぐ構造が記載されている。

しかし、密閉型モータの場合、開口部を設けることが出来ないことと、開口部からの異物侵入による不具合発生が懸案となる。

そこで、本発明は、ブラシ摩耗粉がモータ内部に多くとどまる密閉型モータにおいて、ブラシ摩耗粉のモータ内部への飛散に起因する絶縁不良を抑制できる、信頼性の高いモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ヨークと、前記ヨークの内周側に設けられたマグネットホルダーと、アーマチャコイルとアーマチャコアとコンミテータを有する回転電機子と、前記コンミテータに摺動接触しながら給電するブラシ装置と、前記ブラシ装置を保持する樹脂製のブラシホルダー取付けベースと、を備えた直流モータであって、前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースと嵌合し、前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースと嵌合する側の端部が、段差を介して径方向外側に突出した突出部を有し、前記突出部が、ブラシ摩耗粉が堆積するブラシ摩耗粉溜りを構成することを特徴とする。

本発明によれば、ブラシ摩耗粉がモータ内部に多くとどまる密閉型モータにおいて、ブラシ摩耗粉のモータ内部への飛散に起因する絶縁不良を抑制できる、信頼性の高いモータを提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

直流モータ構成図 マグネットホルダー外観図 ブラシ回り部品配置図

以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

図１は、本実施例の直流モータの構成図である。直流モータ１はヨーク２、マグネット３、マグネットホルダー４からなる界磁部品と、出力軸５、アーマチャコア６、アーマチャコイル７からなる励磁部品を有する。また、外部電源引き込み用電源端子８、ブラシ９、ブラシホルダー１０、ブラシホルダー１０を固定するブラシホルダー取付けベース１１、コンミテータ１２、フロントプレート１３などの部品によって構成されている。

樹脂成型で作られた環状のマグネットホルダー４はブラシ側の端面を延長し、同じく樹脂成型で作られたブラシホルダー取付けベース１１に嵌合される構造となっている。また、マグネットホルダー４の延長部はブラシ部品の付近に段差が設けられ、１段太く（言い換えれば、段差を介して延長部が径方向外側に突出するように）構成されている。ヨーク３にもマグネットホルダー４の段差形状に合わせた段差を設けており、この二つの部品は密着した状態で組立てられる。

本実施例の直流モータは、モータ姿勢が軸方向に対して水平であり、その取付け状態が横向きであるため、ブラシの摺動接触に伴って発生するブラシ摩耗粉は、アーマチャコア６の回転によってモータ内部に舞い上がり浮遊することになる。但し、アーマチャコア６の回転が止まると自重落下によってモータ下部（特にブラシ付近）に集中して堆積することになる。

ここで、特にブラシ付近では、前述のヨーク２とマグネットホルダー４に設けられた段差によって作られた空間（ブラシ摩耗粉溜り）に堆積するのでブラシ９やブラシ用リード線１７などの導電部との距離を保つことができる。

また、導電材であるヨーク２の内径側には絶縁材である樹脂で成型されたマグネットホルダー４が存在しているため絶縁距離が確保される。

図２は、マグネットホルダー４の外観図である。マグネットホルダー４は軸方向の途中に段差１４を設け、直径の異なる二つのパイプを組み合わせたような構造となっている。本実施例では、マグネットホルダー４は樹脂成型により作成されている。

直径の細い方には、マグネットインサート用孔（溝）１５がマグネットの個数分設けられており、それらは周方向に整列して配置されている。このマグネットインサート用孔（溝）１５にマグネット３をセットすることにより、マグネット３の軸方向・径方向の位置決めができる。

直径の太い方の端面には、ブラシホルダー取付けベース１１と嵌合するための凸部叉は凹部１６が設けてある。また、ブラシ取付けベース１１にはブラシホルダー１０がセットされている。マグネットホルダー４とブラシホルダー取付けベース１１とを凸部又は凹部１６を基準に、ブラシホルダー取付けベース１１の溝１９（詳細は後述）にインローとなるように合わせて嵌合するだけで、これらの相対位置が精度良く組み立てることができる。多極モータはブラシ９位置とマグネット３の位置のズレが性能に大きく影響するので、この方法により性能のバラツキを抑える効果がある。また、ブラシホルダー取付けベース１１も絶縁材を使用するので、ブラシ回りは完全に絶縁材で覆われるため、導電性材でなるヨーク２に対して電気的に絶縁される。これにより、ブラシ摩耗粉が堆積しても導電部であるヨーク２との間にはこれらの絶縁材（マグネットホルダー４、ブラシホルダー取付けベース１１）が介在するので、短絡などの電気的不良を防止することが可能となる。

図３は、ブラシホルダー取付けベースをブラシホルダー取付け側（図１における左側）から見たときの外観図である。

ブラシホルダー取付けベース１１は樹脂で成型された部品で、その上面には樹脂で一体成型されたブラシホルダー１０が配置されており、そのブラシホルダー内部にはブラシ９がセットされている。ブラシ９はブラシ用リード線１７を介し、ブラシホルダー取付けベース１１にインサートモールドされているターミナル１８に接続されており、このターミナル１８は、ブラシの＋側、−側の配線と外部電源引込み用ターミナル叉はコネクタへの配線の役目を持っている。また、ブラシホルダー取付けベース１１の外周部はマグネットホルダー４と嵌合させるための溝１９と位置決め用の突起叉は孔２０が設けられておりマグネットホルダー４とブラシ取付けベース１１を組み立てるだけでマグネット３とブラシ９のラジアル方向位置が決まるようになっているので、マグネット３及びブラシ９の位置合わせ作業が不要となる。

ブラシホルダー取付けベース１１の下部（モータ取付け方向の地方向を指す）にはブラシ摩耗粉をブラシ摩耗粉溜りに誘導するための誘導板２１が設けられている。

この誘導板２１は、ブラシ摩耗粉を効率的に集塵するため、配置する位置によって形状・大きさが異なるようにした。モータ中心線上にある誘導板２１ａは逆Ｖ字形に成形されている。上から落下してくるブラシ摩耗粉は、まずＶ字部の上を滑り左右の誘導板２１ｂに落ちることになる。誘導板２１ｂはモータ中心線から外周側に向かって斜めに成形されており、その上部に配置されている誘導板２１ａから落ちてきたブラシ摩耗粉と直接誘導板２１ｂに落ちてきたブラシ摩耗粉をまとめて下方に落とす。誘導板２１ｂの隣には外周側に向かって円弧状に伸びる誘導板２１ｃがある。誘導板２１ｃのモータの取り付け方向下側の端部には、取り付け方向上側に向かう屈曲部（返し）が設けられ、ブラシ摩耗粉がモータの取り付け方向下側から上側に向けて巻き上げられることを低減するようになっている。

それぞれの誘導板２１は端部が隣接する誘導板２１と重なるように配置され、その重なった部分で、誘導板２１の長手方向に沿って、ある程度の隙間を持たせた。

誘導板２１の上に落下したブラシ摩耗粉は前述の隙間を通って下方に落ちて堆積する。下方とはマグネットホルダー４の段差１４とブラシホルダー取付けベース１１の嵌合によって形成した樹脂材で囲まれた空間であり、誘導板２１の下のこの空間はブラシ摩耗粉が堆積する「ブラシ摩耗粉溜り」となる。一度このブラシ摩耗粉溜りに入り込んだブラシ摩耗粉はアーマチャ（回転子）の回転によってまき上げられても大部分が上部にある誘導板２１に当たって、下の空間に戻されることになる。つまり誘導板２１同士の端部が径方向に重なるように配置しているので、ブラシ摩耗粉は上から下へは通過し易いが、下から上へは通過しにくい構造となっている。

ブラシ摩耗粉を「ブラシ摩耗粉溜り」に誘導したうえで堆積させ、そこからモータ内部へ飛散しにくい構造とすることにより、シャフトや軸受など電気的短絡が懸案となる部品へのブラシ摩耗粉の付着量を少なくでき、絶縁不良のリスクを減少させることが可能となる。

以上説明したごとく、本発明によれば、ブラシ摩耗粉がモータ内部に多くとどまる密閉型モータにおいて、ブラシ装置周辺の部品構造を大きく変えずにブラシ摩耗粉の堆積するスペース（ブラシ摩耗粉溜り）を設け、ブラシ摩耗粉がモータ内部に飛散するのを防ぐ機能を持たせることができる。これにより、ブラシ摩耗粉起因の絶縁不良を確実に防いで、信頼性の高いモータを提供することができる。

具体的には、マグネット保持用として樹脂成型された環状部材（マグネットホルダー）の軸方向一端に段差を設け、ブラシホルダーを固定している樹脂製の取付けベースまで延長させた。これにより簡易的な嵌合で組み立てられるようにした。また、マグネットホルダーの段差部をブラシの摩耗粉が堆積する「ブラシ摩耗粉溜り」とすることによりブラシ摩耗粉がブラシのリード線やヨークなどへ付着することを防ぎ、一旦堆積したブラシ摩耗粉が、モータ（アーマチャ）の回転とともにモータ内部へ拡散することを防ぐ防塵壁をマグネットホルダーもしくは取付けベースに設けた。

すなわち、環状形状の樹脂製マグネットホルダーの一端を延長して、ブラシホルダー部と軸方向にラップした構成とし、その延長部分で外周側に大きくして、ここに段差部を設ける。その段差付延長部をブラシホルダー取付け用の樹脂製取付けベース板と簡易的な嵌合によって組み立てる構造にすることにより、導電部材であるモータヨークとブラシ取付けスペースを隔絶することが出来る。このことによってブラシ⇔筐体の間においてブラシ摩耗粉を介して発生する電気的短絡を防ぐことができる。また、ブラシの摺動によって発生するブラシ摩耗粉はブラシホルダー及びブラシホルダー取付けベースに設けられた誘導板によって前述のマグネットホルダーの段差部に堆積させる構造とする。また、そこに堆積した摩耗粉はその誘導板によってアーマチャ回転によってモータ内部に拡散するのを防ぐ構造とする。つまり、誘導板はブラシ摩耗粉を誘導して一か所に堆積させて、再び舞い上がり他の場所に堆積するのを防止する防塵の２つの作用（機能）を有する。このことによって、ブラシ摩耗粉の堆積による絶縁不良のリスクを低減できる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１ 直流モータ
２ ヨーク
３ マグネット
４ マグネットホルダー
５ 出力軸
６ アーマチャコア
７ アーマチャコイル
８ 電源端子
９ ブラシ
１０ ブラシホルダー
１１ ブラシホルダー取付けベース
１２ コンミテータ
１３ フロントプレート
１４ 段差
１５ マグネットインサート用孔（溝）
１６ 凹部叉は凸部
１７ ブラシ用リード線
１８ ターミナル
１９ 溝
２０ 突起叉は孔
２１ 誘導板
２１ａ 誘導板ａ
２１ｂ 誘導板ｂ
２１ｃ 誘導板ｃ

Claims (4)

1. ヨークと、
   前記ヨークの内周側に設けられたマグネットホルダーと、
   アーマチャコイルとアーマチャコアとコンミテータを有する回転電機子と、
   前記コンミテータに摺動接触しながら給電するブラシ装置と、
   前記ブラシ装置を保持する樹脂製のブラシホルダー取付けベースと、
   を備えた直流モータであって、
   前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースと嵌合し、
   前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースと嵌合する側の端部が、段差を介して径方向外側に突出した突出部を有し、
   前記突出部が、ブラシ摩耗粉が堆積するブラシ摩耗粉溜りを構成する直流モータ。
2. 請求項１に記載の直流モータにおいて、
   前記マグネットホルダーは、前記ブラシホルダー取付けベースの凹凸部と嵌合する凹凸部を有し、
   前記ブラシホルダー取付けベースは、前記マグネットホルダーとインローとなる溝を有する直流モータ。
3. 請求項１又は２に記載の直流モータであって、
   前記ヨークが、前記マグネットホルダーの段差に合わせた段差を有する直流モータ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の直流モータであって、
   前記ブラシホルダー取付けベースが、前記ブラシ摩耗粉溜りにブラシ摩耗粉を誘導する誘導板を有する直流モータ。

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