[go: up one dir, main page]

JP2019068670A - Brush holder device and motor with brush mounted with the same - Google Patents

Brush holder device and motor with brush mounted with the same Download PDF

Info

Publication number
JP2019068670A
JP2019068670A JP2017193791A JP2017193791A JP2019068670A JP 2019068670 A JP2019068670 A JP 2019068670A JP 2017193791 A JP2017193791 A JP 2017193791A JP 2017193791 A JP2017193791 A JP 2017193791A JP 2019068670 A JP2019068670 A JP 2019068670A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brush
commutator
center
arm
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017193791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
康明 篠▲崎▼
Yasuaki Shinozaki
康明 篠▲崎▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mabuchi Motor Co Ltd
Original Assignee
Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mabuchi Motor Co Ltd filed Critical Mabuchi Motor Co Ltd
Priority to JP2017193791A priority Critical patent/JP2019068670A/en
Publication of JP2019068670A publication Critical patent/JP2019068670A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

To provide: a brush holder device that while manufactured at low cost without requiring any special process control during the manufacture, can be securely reduced in quantity of variation in contact phase angle in an abrasion stage of a brush to prevent various problems due thereto; and a motor with the brush which is mounted with the same.SOLUTION: A brush 22 is brought into slide contact with an outer peripheral surface of a commutator 10 with elasticity accompanying bending of a brush arm 21, and then while the brush arm 21 is made to vary in angle as the brush 22 wears off, the brush 22 is kept in the slide contact. The center Cb of an arcuate trajectory (P1-P2) where an axial base point of the brush 22 moves when the brush arm 21 varies in angle as the brush 22 wears off is aligned with the middle point P01 of a brush length in directions in which the brush 22 contacts and leaves the commutator 10 so as to reduce a variation width S2 of the axial base point in a tangential direction of the brush 22 to the commutator 10, thereby reducing the quantity of variation in contact phase angle of the brush 22.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、アーマチャ(電機子)への給電のためにブラシを支持してコミテータ(整流子)の外周面に摺接させるブラシホルダ装置及びそれを搭載したブラシ付きモータに関する。   The present invention relates to a brush holder device for supporting a brush for supplying power to an armature (armature) and bringing the brush into sliding contact with the outer peripheral surface of a commutator (commutator), and a brushed motor equipped with the same.

この種のブラシ付きモータは、ハウジングの内周面にステータを構成する界磁マグネットを固定すると共に、ハウジング内で回転可能に支持された回転軸上にロータを構成するアーマチャ及びコミテータを設けている。ハウジング内にはブラシホルダ装置の一対のブラシベースを固定し、それらのブラシベース上にブラシアームの基端を固定すると共に、各ブラシアームの先端側にブラシを固定している。モータの運転中のブラシはバネ等の弾性体によりブラシアームを介して押圧されコミテータの外周面に摺接し、これによりアーマチャの複数の巻線の内で通電させる巻線や流す電流の向きを連続的に逆転してロータの回転を継続させる。   In this type of brushed motor, a field magnet constituting the stator is fixed to the inner peripheral surface of the housing, and an armature and a commutator constituting the rotor are provided on a rotary shaft rotatably supported in the housing. . A pair of brush bases of the brush holder device are fixed in the housing, the base end of the brush arm is fixed on the brush bases, and the brush is fixed on the tip side of each brush arm. The brush during operation of the motor is pressed by the elastic body such as a spring through the brush arm and is in sliding contact with the outer peripheral surface of the commutator, whereby the direction of the winding to be energized and the flowing current is continuous in the multiple windings of the armature. Reversely to continue the rotation of the rotor.

このような弾性体の押圧力を利用したアーム式のブラシホルダ装置では、ブラシの摩耗に伴ってブラシアームが角度変化し、それに伴いコミテータに対するブラシの角度(以下、接点位相角と称する)が変化する。接点位相角が変化するとコミテータとの通電タイミングにズレが生じ、コミテータとの間に発生する火花が増加してブラシ寿命が短くなる上に、モータの効率や出力を低下させる要因にもなる。この点に着目した技術として特許文献1に記載されたものを挙げることができる。   In an arm-type brush holder device utilizing such a pressing force of an elastic body, the brush arm changes its angle as the brush wears, and the angle (hereinafter referred to as contact phase angle) of the brush to the commutator changes accordingly Do. When the contact phase angle changes, a shift occurs in the energization timing with the commutator, and sparks generated between the commutator increase, which shortens the brush life and also causes a reduction in motor efficiency and output. As a technique focusing on this point, one described in Patent Document 1 can be mentioned.

特許文献1のブラシホルダ装置は、ブラシの摩耗に伴ってブラシアームが角度変化する際に、ブラシが円弧状の軌跡を移動する点に着目した技術である。ブラシの形状を移動軌跡に倣った円弧形状に形成することにより、ブラシの摩耗に関わらず常に同一の接点位相角が保たれるように配慮している。   The brush holder device of Patent Document 1 is a technique focusing on a point in which the brush moves along an arc-like locus when the angle of the brush arm changes as the brush wears. By forming the shape of the brush into an arc shape in accordance with the movement trajectory, it is considered that the same contact phase angle is always maintained regardless of the wear of the brush.

実開昭62−057566号公報Japanese Utility Model Application Publication No. 62-057566

しかしながら、特許文献1の技術により所期の効果を達成するのは、ブラシホルダ装置の製造上の制約から限界があった。即ち、上記のようにブラシの摩耗に関わらず常に同一の接点位相角を保つには、ブラシが移動軌跡に倣った正確な円弧形状であること、及びブラシの向きを正しく取り付け、正規角度(ブラシの軸線を中心とした角度)でブラシアームに取り付けられること等の要件を満足する必要がある。   However, achieving the desired effect by the technique of Patent Document 1 is limited due to the manufacturing limitations of the brush holder device. That is, as described above, in order to always maintain the same contact phase angle regardless of the wear of the brush, the brush must have an accurate arc shape that follows the movement trajectory, and the brush direction correctly attached. It is necessary to satisfy requirements such as being attached to the brush arm at an angle about the axis of

これらの要件を満足するには、ブラシの成型工程及び組付工程でブラシ形状や組み込み方向、取付角度を極めて厳格に管理しなければならず、製造コストを高騰させる要因になる。ブラシの組み込み方向を違えた場合、却って接点位相角のずれが拡大してしまう懸念があり、小型モータの場合はブラシが小さい為、組み込み方向の間違えを目視や画像で判別することが困難である。また、工程管理を厳格に実施したとしても、製造誤差に起因して上記要件を満足できずに接点位相角が変化して不具合を引き起こす場合もあり、対策として確実性に乏しいという問題もある。   In order to satisfy these requirements, the brush shape, the direction of assembly, and the mounting angle must be very strictly controlled in the molding and assembly steps of the brush, which causes an increase in manufacturing cost. If the mounting direction of the brush is different, there is a concern that the shift of the contact phase angle may be expanded. If the motor is small, the brush is small, and it is difficult to visually identify the mounting direction error or by an image. . In addition, even if the process control is strictly carried out, the contact phase angle may change due to a manufacturing error and the above requirement can not be satisfied due to a manufacturing error, and there is also a problem that the certainty is poor as a countermeasure.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、製造時の特別な工程管理を要することなく安価なコストで実施可能とした上で、ブラシの摩耗過程における接点位相角の変化量を確実に縮小して、これに起因する種々の不具合を未然に防止することができるブラシホルダ装置及びそれを搭載したブラシ付きモータを提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to wear the brush while making it possible to carry it out at a low cost without requiring special process control during manufacturing. It is an object of the present invention to provide a brush holder device and a brushed motor equipped with the same capable of reliably reducing the amount of change in the contact phase angle in the process and preventing various problems resulting therefrom.

上記の目的を達成するため、本発明のブラシホルダ装置は、ブラシベース上にブラシアームの基端が固定されると共に、該ブラシアームの先端側にブラシが固定され、ロータの回転軸と同心に設けられたコミテータの外周面に前記ブラシアームの撓みに伴う弾性により前記ブラシを摺接させると共に、前記ブラシの摩耗に伴って前記ブラシアームを角度変化させながら前記ブラシの摺接を維持可能とされたブラシホルダ装置において、コミテータ中心からブラシの接離方向長さの中心までの距離を100%としたときに 、前記ブラシの摩耗に伴って前記ブラシアームが角度変化したときに該ブラシの軸線基点が移動する軌跡の中心が、前記コミテータに対する前記ブラシの接離方向において該ブラシの長さの中点から±17%以内の距離に設定されていることを特徴とする(請求項1)。   In order to achieve the above object, in the brush holder device of the present invention, the base end of the brush arm is fixed on the brush base, and the brush is fixed on the tip side of the brush arm, concentric with the rotation axis of the rotor. The brush comes in sliding contact with the outer peripheral surface of the provided commutator due to the elasticity of the brush arm due to the bending, and the brush arm can be maintained in sliding contact while changing the angle of the brush arm with the wear of the brush. In the brush holder device, when the distance between the center of the commutator and the center of the length in the contact and separation direction of the brush is 100%, and the angle of the brush arm changes with abrasion of the brush The center of the locus of movement is set within ± 17% of the middle point of the brush length in the contact / separation direction of the brush with respect to the commutator. Characterized in that there (claim 1).

このように構成したブラシホルダ装置によれば、ブラシの摩耗に伴ってブラシアームを角度変化させながらコミテータに対するブラシの摺接が維持され、このときのブラシの接触面の軸線基点は軌跡を辿ってコミテータに接近する。ブラシの長さの中点に対して円弧軌跡の中心が接離方向で±17%以内の距離に設定されているため、ブラシの初期の軸線基点と末期の軸線基点とはコミテータに対するブラシの接線方向で接近する。このため、ブラシの初期から末期までの軸線基点の接線方向の変動幅が減少し、変動幅と相関するブラシの接点位相角の変化量も縮小される。結果として、接点位相角の変化によって発生するブラシとコミテータとの通電タイミングのズレを抑制可能となる。   According to the brush holder device configured as described above, the sliding contact of the brush with the commutator is maintained while changing the angle of the brush arm with the wear of the brush, and the axial base point of the contact surface of the brush at this time follows the locus I approach a committer. Since the center of the arc locus is set within ± 17% in the contact and separation direction with respect to the middle point of the brush length, the initial axial base point and the final axial base point of the brush are tangents to the brush tangent to the commutator Approach in the direction. For this reason, the fluctuation range of the tangential direction of the axial base point from the beginning to the end of the brush is reduced, and the variation amount of the contact phase angle of the brush correlated with the fluctuation range is also reduced. As a result, it is possible to suppress the deviation of the energization timing between the brush and the commutator, which occurs due to the change of the contact phase angle.

その他の態様として、前記ブラシの中心軸線が、前記コミテータに対する前記ブラシの接線方向において、摩耗に伴ってブラシの軸線基点が移動する円弧軌跡の中心とブラシの接線方向中心の間の距離を100%としたときに、前記コミテータの回転中心から±2.3%以内の距離に設定されていることが好ましい(請求項2)。
このように構成したブラシホルダ装置によれば、コミテータの回転中心に対するブラシの中心軸線の接線方向の距離Yを変化させると、ブラシの接触角度は図6に示すように変化する。接触角度の許容範囲(84〜95°)を満たす距離Yとして、図中の(b)に示す接離方向の距離X=+17%の場合には距離Y=0〜2.3%が求められ、図中の(c)に示す距離X=−17%の場合には距離Y=0〜−2.3%が求められる。結果として距離Yを±2.3%以内に設定すれば、ブラシの接触角度を許容範囲内にとどめられる。
As another aspect, the central axis of the brush is 100% of the distance between the center of the arc locus along which the brush axial base moves and the tangential center of the brush along with the abrasion in the tangential direction of the brush with respect to the commutator. Preferably, the distance from the center of rotation of the commutator is within ± 2.3% (claim 2).
According to the brush holder device configured as described above, when the distance Y in the tangential direction of the central axis of the brush with respect to the rotation center of the commutator is changed, the contact angle of the brush changes as shown in FIG. In the case of the distance X = + 17% in the approaching and separating direction shown in (b) in the figure, the distance Y = 0 to 2.3% is determined as the distance Y satisfying the allowable range (84 to 95 °) of the contact angle. In the case of the distance X = −17% shown in (c) of the inside, the distance Y = 0 to −2.3% is obtained. As a result, if the distance Y is set within ± 2.3%, the contact angle of the brush can be kept within the allowable range.

また別の態様として、請求項1に記載のブラシホルダ装置を搭載してブラシ付きモータを構成することが望ましい(請求項3)。
このように構成したブラシ付きモータによれば、そのブラシホルダ装置により請求項1または2に記載した作用効果が得られる。
As another aspect, it is desirable to mount a brush holder device according to claim 1 to constitute a brushed motor (claim 3).
According to the motor with a brush configured as described above, the brush holder device achieves the effects and advantages described in claim 1 or 2.

本発明のブラシホルダ装置及びそれを搭載したブラシ付きモータによれば、製造時の特別な工程管理を要することなく安価なコストで実施可能とした上で、ブラシの摩耗過程における接点位相角の変化量を確実に縮小して、これに起因する種々の不具合を未然に防止することができる。   According to the brush holder device of the present invention and the motor with a brush mounted thereon, the change of the contact phase angle in the process of wearing the brush can be realized at low cost without requiring special process control during manufacturing. The amount can be reliably reduced to prevent various problems resulting from this.

実施形態のブラシ付きモータを示す断面図である。It is a sectional view showing a motor with a brush of an embodiment. エンドベル内のブラシホルダ装置をフロント側から見た図である。It is the figure which looked at the brush holder apparatus in an end bell from the front side. 実施形態のブラシホルダ装置の摩耗に伴うブラシの移動軌跡を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the movement locus | trajectory of the brush accompanying abrasion of the brush holder apparatus of embodiment. 実施形態のブラシホルダ装置の仕様及び試験結果を従来技術のものと比較した説明図である。It is explanatory drawing which compared the specification and test result of the brush holder apparatus of embodiment with the thing of a prior art. ブラシの摩耗が進行したときのブラシホルダ装置を示す図3に対応する模式図である。It is a schematic diagram corresponding to FIG. 3 which shows a brush holder apparatus when wear of a brush progresses. コミテータの回転中心に対するブラシの中心軸線の接線方向への距離Yを変化させたときのブラシの接触角度を求めたシミュレーションによる解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result by the simulation which calculated | required the contact angle of the brush when changing the distance Y to the tangent direction of the central axis of the brush with respect to the rotation center of a commutator. 従来技術のブラシホルダ装置の摩耗に伴うブラシの移動軌跡を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the movement locus | trajectory of the brush accompanying abrasion of the brush holder apparatus of a prior art.

以下、本発明を具体化したブラシホルダ装置、及びそれを搭載したブラシ付きモータの一実施形態を説明する。
図1は本実施形態のブラシ付きモータを示す断面図であり、図中の左方がモータのフロント側に相当し、右方がモータのリア側に相当する。
Hereinafter, an embodiment of a brush holder device embodying the present invention, and a brushed motor equipped with the same will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a brushed motor according to this embodiment. The left side in the drawing corresponds to the front side of the motor, and the right side corresponds to the rear side of the motor.

モータ1のハウジング2は、金属ケース3及び合成樹脂製のエンドベル4により構成されている。金属ケース3はリア側に向けて開口する有底円筒状をなし、その開口部を閉塞するように、エンドベル4を金属ケース3の開口端の段差部に嵌め込み、金属ケース3の開口端の一部を切り曲げすることでエンドベル4をかしめ固定している。   The housing 2 of the motor 1 is composed of a metal case 3 and an end bell 4 made of synthetic resin. The metal case 3 has a bottomed cylindrical shape that opens toward the rear side, and the end bell 4 is fitted in the step portion of the open end of the metal case 3 so as to close the opening. The end bell 4 is fixed by caulking by cutting and bending the part.

金属ケース3の内周面には2極の界磁マグネット5が金属ケース3の内周面に設けた突起(不図示)とバネ(不図示)により固定され、これらの界磁マグネット5とヨークとして機能する金属ケース3とによりステータ6(固定子)が構成されている。界磁マグネット5の内側にはロータ7(回転子)が配設され、ロータ7は回転軸8、アーマチャ9(電機子)及びコミテータ10(整流子)から構成されている。なお、界磁マグネット5は、接着剤によって金属ケース3に固定、もしくは突起、バネと接着剤を併用してもよい。   A field magnet 5 of two poles is fixed to the inner peripheral surface of the metal case 3 by a projection (not shown) provided on the inner peripheral surface of the metal case 3 and a spring (not shown). The stator 6 (stator) is configured by the metal case 3 that functions as A rotor 7 (rotor) is disposed inside the field magnet 5, and the rotor 7 is composed of a rotating shaft 8, an armature 9 (armature) and a commutator 10 (commutator). The field magnet 5 may be fixed to the metal case 3 by an adhesive, or a protrusion, a spring and an adhesive may be used in combination.

ロータ7の回転軸8のフロント側は金属ケース3内の軸受12により回転可能に支持され、回転軸8のリア側はエンドベル4内の軸受13により回転可能に支持され、この回転軸8が金属ケース3からフロント側に突出してモータ1の出力軸として機能する。   The front side of the rotary shaft 8 of the rotor 7 is rotatably supported by the bearing 12 in the metal case 3, and the rear side of the rotary shaft 8 is rotatably supported by the bearing 13 in the end bell 4. This rotary shaft 8 is a metal It projects from the case 3 to the front side and functions as an output shaft of the motor 1.

アーマチャ9は、回転軸8上に固定されたコア14に3極の巻線15を巻回して構成され、コア14の外周面と界磁マグネット5の内周面との間には磁気ギャップとして所定のクリアランスが形成されている。コミテータ10はエンドベル4内に位置するように回転軸8上に設けられ、外周面を覆うように円筒状が周方向に3片に分割された導体片を有する。図示はしないが、これらの各導体片は巻線15の各極に対して電気的に接続されている。   The armature 9 is formed by winding a three-pole winding 15 around a core 14 fixed on a rotating shaft 8, and a magnetic gap is formed between the outer peripheral surface of the core 14 and the inner peripheral surface of the field magnet 5. A predetermined clearance is formed. The commutator 10 is provided on the rotation shaft 8 so as to be located in the end bell 4 and has a conductor piece whose cylindrical shape is divided into three pieces in the circumferential direction so as to cover the outer peripheral surface. Although not shown, these conductor pieces are electrically connected to the respective poles of the winding 15.

なお、巻線15の極数、コミテータ10の導体片数は必ずしも3ではない。巻線15の極数は2以上の自然数であり、コミテータ10は巻線15の極数の0.5倍、または自然数倍を採りうる。
回転軸8上のアーマチャ9とコミテータ10との間には冷却ファン16が装着され、回転軸8と共に冷却ファン16が回転してアーマチャ9や以下に述べるブラシホルダ装置18を冷却する機能を奏する。
The number of poles of the winding 15 and the number of conductor pieces of the commutator 10 are not necessarily three. The number of poles of the winding 15 is a natural number of 2 or more, and the commutator 10 can take 0.5 times the number of poles of the winding 15 or a natural number.
A cooling fan 16 is mounted between the armature 9 on the rotating shaft 8 and the commutator 10, and the cooling fan 16 rotates with the rotating shaft 8 to cool the armature 9 and the brush holder device 18 described below.

エンドベル4内には、コミテータ10を内包するようにブラシホルダ装置18が配設されており、このブラシホルダ装置18の構成について以下に説明する。
図2はエンドベル4内のブラシホルダ装置18をフロント側から見た図である。
図1,2に示すように、エンドベル4内のコミテータ10を中心とした180°対向する位置にはそれぞれ金属製のブラシベース19が固定され、各ブラシベース19には端子20が一体形成または接続されている。各端子20はエンドベル4内から外部のリア側に向けて突出し、外部電源と接続された図示しない給電ケーブルを接続可能となっている。
A brush holder device 18 is disposed in the end bell 4 so as to include the commutator 10. The configuration of the brush holder device 18 will be described below.
FIG. 2 is a front view of the brush holder device 18 in the end bell 4.
As shown in FIGS. 1 and 2, metal brush bases 19 are fixed at positions in the end bell 4 facing 180 ° centering on the commutator 10, and terminals 20 are integrally formed or connected to each brush base 19. It is done. Each terminal 20 protrudes from the inside of the end bell 4 toward the outside rear side, and can connect a power supply cable (not shown) connected to an external power supply.

各ブラシベース19上の一側にはブラシアーム21の固定面21a(基端)がカシメ等により固定され、ブラシベース19を介してブラシアーム21は端子20と電気的に接続されている。固定面21aの近傍においてブラシアーム21には所定の曲率をなすR部21bが形成され、このR部21bよりもブラシ22を保持しているブラシアーム21の先端側には途中1か所、鈍角に屈曲部分が形成されて先端をコミテータ10側に指向させている。この屈曲部分はブラシ22とコミテータ10の接触角度を適切にするために設けるものであり、直線状や曲線状であってもよい。なお、この屈曲部分を設ける場合、エンドベル4内のブラシベース19、ブラシアーム21の配置によっては直角、鋭角となってもよい。   A fixed surface 21a (base end) of the brush arm 21 is fixed to one side of each brush base 19 by caulking or the like, and the brush arm 21 is electrically connected to the terminal 20 via the brush base 19. An R portion 21b having a predetermined curvature is formed in the brush arm 21 in the vicinity of the fixed surface 21a, and one obtuse angle at one end on the tip side of the brush arm 21 holding the brush 22 than the R portion 21b. A bent portion is formed on the tip to direct the tip to the commutator 10 side. The bent portion is provided to make the contact angle between the brush 22 and the commutator 10 appropriate, and may be linear or curved. When this bent portion is provided, it may have a right angle or an acute angle depending on the arrangement of the brush base 19 and the brush arm 21 in the end bell 4.

各ブラシアーム21の先端にはカーボン製のブラシ22が固定され、各ブラシ22はコミテータ10を挟んで180°対向して位置している。結果として一対のブラシアーム21及びブラシ22は、コミテータ10を中心として点対称となる互い違いの位置関係に配置されている。なお、端子20の配置など設計的な事情によっては、一対のブラシアーム21は、コミテータ10の中心を通る直線に関して線対称に配置してもよい。   A brush 22 made of carbon is fixed to the tip of each brush arm 21, and each brush 22 is positioned facing 180 ° across the commutator 10. As a result, the pair of brush arms 21 and brushes 22 are arranged in a staggered positional relationship that is point symmetric with respect to the commutator 10. The pair of brush arms 21 may be arranged in line symmetry with respect to a straight line passing through the center of the commutator 10 depending on design circumstances such as the arrangement of the terminals 20.

各ブラシアーム21はベリリウム銅等の弾性に富んだ板材から製作され、その基端側の領域を除いてフロント側及びリア側の端縁21cが直角に折曲されている。これによりブラシアーム21は基端側の領域には弾性が付与されると共に、それ以外の領域には剛性が付与され、基端側の領域を撓ませて弾性によりそれぞれのブラシ22をコミテータ10の外周面に当接させている。   Each brush arm 21 is made of an elastic plate material such as beryllium copper, and the edges 21c on the front side and the rear side are bent at a right angle except for the region on the base end side. As a result, the brush arm 21 is given elasticity in the proximal end region, and is given rigidity in the other regions, and the proximal end region is flexed to make each brush 22 a part of the commutator 10 by elasticity. It is in contact with the outer peripheral surface.

給電ケーブルから端子20に給電されると、ブラシアーム21、ブラシ22及びコミテータ10を介しアーマチャ9の巻線15に電流が流されてコア14に磁界が発生し、界磁マグネット5の磁界との吸引及び反発作用によりロータ7が回転する。ロータ7の回転に伴って各ブラシ22がコミテータ10の外周面に摺接して、アーマチャ9の複数の巻線15の内で通電させる巻線15や流す電流の向きを連続的に切り替え、それに伴ってコア14の磁界が連続的に変化してロータ7が回転し続ける。   When power is supplied from the feed cable to the terminal 20, a current is caused to flow through the winding 15 of the armature 9 through the brush arm 21, the brush 22 and the commutator 10 to generate a magnetic field in the core 14. The rotor 7 rotates by suction and repulsion. Each brush 22 is in sliding contact with the outer peripheral surface of the commutator 10 as the rotor 7 rotates, and the direction of the winding 15 to be energized and the flowing current is continuously switched among the plurality of windings 15 of the armature 9 The magnetic field of the core 14 changes continuously and the rotor 7 keeps rotating.

ところで、アーム式のブラシホルダ装置では、ブラシの摩耗に伴って接点位相角が変化することにより整流時の火花の増加など種々の不具合が発生するため、その対策として特許文献1の技術では、ブラシを移動軌跡に倣った円弧形状に形成している。しかし、[発明が解決しようとする課題]で述べたように、ブラシ形状やブラシアームへの取付角度を厳格に管理する必要が生じて製造コストが高騰する上に、所期の効果が達成できない場合もあり確実性に乏しい。   By the way, in the arm type brush holder device, various problems such as an increase of sparks at the time of rectification occur due to the change of the contact phase angle with the wear of the brush. Is formed in an arc shape following the movement trajectory. However, as described in [Problems to be solved by the invention], it is necessary to strictly control the brush shape and the mounting angle to the brush arm, so that the manufacturing cost rises, and the desired effect can not be achieved. In some cases there is little certainty.

図3は本実施形態のブラシホルダ装置18の摩耗に伴うブラシ22の移動軌跡を示す模式図であり、詳しくはブラシ22の軸線基点(ブラシ22の中心軸線L上の根元箇所)の移動軌跡を示している。なお、以下の説明では、図中の左右方向をコミテータ10に対するブラシ22の接離方向と表現し、図中の上下方向をコミテータ10に対するブラシ22の接線方向と表現する。   FIG. 3 is a schematic view showing the movement locus of the brush 22 with the wear of the brush holder device 18 according to this embodiment, and in detail, the movement locus of the axis origin of the brush 22 (the root point on the central axis L of the brush 22) It shows. In the following description, the horizontal direction in the drawing is expressed as the contact / separation direction of the brush 22 with respect to the commutator 10, and the vertical direction in the drawing is expressed as the tangential direction of the brush 22 with respect to the commutator 10.

図に示すブラシ22が摩耗していない新品時(以下、ブラシ22の初期と称する)には軸線基点が図中のP1に位置し、ブラシ22の摩耗に伴ってブラシアーム21を角度変化させながら軸線基点は円弧軌跡を辿ってコミテータ10に接近し、これによりコミテータ10に対するブラシ22の摺接が維持される。   When the brush 22 shown in the drawing is not worn out (hereinafter referred to as the initial position of the brush 22), the axis base point is located at P1 in the drawing, and the brush arm 21 changes its angle as the brush 22 wears. The axis origin follows an arc locus and approaches the commutator 10, whereby the sliding contact of the brush 22 with the commutator 10 is maintained.

そして、ブラシ22が全て摩耗した時点(以下、ブラシ22の末期と称する)で、ブラシ22の軸線基点はコミテータ10に最接近したP2の位置に達する。P1からP2までの軸線基点の移動距離は、曲線と直線の相違はあるもののブラシ22の長さ(コミテータ10に対する接離方向の寸法)と近似し、初期から末期までのブラシ22の摩耗代とも見なせる。   Then, when all the brushes 22 are worn (hereinafter referred to as the end of the brushes 22), the axis origin of the brushes 22 reaches the position P2 closest to the commutator 10. The movement distance of the axis base point from P1 to P2 is similar to the length of the brush 22 (the dimension in the direction of contact with the commutator 10) although there is a difference between the curve and the straight line. It can be considered.

このブラシ22の摩耗過程においてアーム式のブラシホルダ装置18の構造上、接点位相角の変化が避けられず、従来から接点位相角の変化量が小さいほど望ましいことは判っていたが、具体的な設定手法については確立されていないのが現状であった。   In the process of wearing the brush 22, due to the structure of the arm-type brush holder device 18, a change in the contact phase angle can not be avoided, and it has been known that the smaller the amount of change in the contact phase angle is desirable, The current situation is that the setting method has not been established.

以上の特許文献1の不具合及び接点位相角に対する現状の認識を鑑みて、本発明者はブラシ22の摩耗過程における接点位相角の変化量と、ブラシ22の軸線基端が円弧軌跡を辿って移動したときのコミテータ10に対する接線方向の変動幅(図3にS2、図7にS1で示す)との相関に着目した。   In view of the above-mentioned problems of Patent Document 1 and the present recognition of the contact phase angle, the inventor moves the contact phase angle change amount in the process of wearing the brush 22 and the axial base end of the brush 22 following the arc locus. Attention was focused on the correlation with the fluctuation range in the tangential direction with respect to the commutator 10 (indicated by S2 in FIG. 3 and S1 in FIG. 7).

上記のようにブラシ22の軸線基点は摩耗過程において円弧軌跡を辿って移動し、それに伴いコミテータ10に対するブラシ22の接線方向に位置変位(変動)する。このときのブラシ22の軸線基点の接線方向の変動幅(以下、単に接線方向の変動幅と称する場合もある)は、ブラシ22の接点位相角の変化量と相関し、接線方向の変動幅が少ないほど接点位相角の変化量も少なくなる。従って、摩耗過程におけるブラシ22の接線方向の変動幅を可能な限り低減すれば、接点位相角の変化量を最小限にとどめることが可能となる。   As described above, the axial base point of the brush 22 moves along the arc locus in the course of wear, and the positional displacement (variation) of the brush 22 in the tangential direction with respect to the commutator 10 accordingly. The variation width in the tangential direction of the axial base point of the brush 22 at this time (hereinafter sometimes referred to simply as the variation width in the tangential direction) correlates with the change amount of the contact phase angle of the brush 22, and the variation width in the tangential direction is The smaller the value, the smaller the amount of change in the contact phase angle. Therefore, it is possible to minimize the amount of change in the contact phase angle by reducing the tangential fluctuation of the brush 22 as much as possible during the wear process.

以上の知見に基づき本実施形態では、ブラシ22の接線方向の変動幅を低減すべくブラシアーム21の各要件を最適設定しており、その詳細を以下に説明する。
ブラシアーム21の各要件の中で、ブラシ22の接線方向の変動幅に影響する重要な要件は、摩耗過程でブラシ22が辿る円弧軌跡の中心位置である。
Based on the above findings, in the present embodiment, each requirement of the brush arm 21 is optimally set in order to reduce the fluctuation range in the tangential direction of the brush 22, and the details will be described below.
Among the requirements of the brush arm 21, an important requirement that affects the tangential variation of the brush 22 is the central position of the arc trace that the brush 22 follows during the wear process.

図7はブラシ22の接線方向の変動幅に着目していない従来技術のブラシホルダ装置31の摩耗に伴うブラシ22の移動軌跡を示す模式図である。
図7に示すブラシ22の初期状態において、ブラシ22の軸線基点はコミテータ10の回転中心Ccに対し接線方向で一致するP1に位置し、摩耗に伴ってブラシ22の軸線基点が移動する円弧軌跡の中心Cbは、ブラシ22の長さの中点P01に対し接離方向で距離X(この例では、後述のように1.373mm)だけコミテータ10側にずれている。
FIG. 7 is a schematic view showing a movement locus of the brush 22 caused by the wear of the conventional brush holder device 31 not paying attention to the variation width in the tangential direction of the brush 22. As shown in FIG.
In the initial state of the brush 22 shown in FIG. 7, the axial base point of the brush 22 is located at P1 coincident with the rotation center Cc of the commutator 10 in the tangential direction, and the axial base point of the brush 22 moves along with abrasion. The center Cb is shifted toward the commutator 10 by a distance X (1.373 mm as described later in this example) with respect to the midpoint P01 of the length of the brush 22 in the contact / separation direction.

ブラシ22の摩耗に伴って軸線基点は円弧軌跡を辿ってコミテータ10に接近し、ブラシ22の末期には軸線基点がコミテータ10に最接近したP2に達する。   As the brush 22 wears, the axis origin follows an arc locus and approaches the commutator 10, and at the end of the brush 22, the axis origin reaches P2 closest to the commutator 10.

ブラシ22の長さの中点P01に対して円弧軌跡の中心Cbがコミテータ10側にずれているため、ブラシ22の初期のP1に対して末期のP2はコミテータ10に対する接線方向でブラシアーム21の先端側に位置変位する。結果として、P1からP2まで移動する過程で軸線基点は接線方向にS1だけ変動する。
なお、初期状態のブラシ22の軸線基点P1をコミテータ10の回転中心Ccに接線方向で一致させても一致させなくても、接線方向の変動幅S1はほとんど変化しない。
Since the center Cb of the arc locus is shifted to the side of the commutator 10 with respect to the midpoint P01 of the length of the brush 22, P2 of the final stage with respect to the initial P1 of the brush 22 is tangential to the commutator 10 Position is displaced to the tip side. As a result, in the process of moving from P1 to P2, the axial origin varies tangentially by S1.
Note that the variation width S1 in the tangential direction hardly changes even if the axial base point P1 of the brush 22 in the initial state coincides with or does not coincide with the rotation center Cc of the commutator 10 in the tangential direction.

そして、このときのブラシ22の接点位相角(コミテータ10に対するブラシ22の角度)は、ブラシ22の軸線基端の接線方向の変動幅S1に相関した値となる。ブラシ22の軸線基端が円弧軌跡を辿って移動したときに接線方向に大きく変動するには、その際にブラシ22が大きく角度変化する必要があり、結果として接点位相角の変化量が大になることから、両者の間に相関関係が成立するためである。   The contact phase angle of the brush 22 (the angle of the brush 22 with respect to the commutator 10) at this time is a value correlated with the fluctuation range S1 in the tangential direction of the axial base end of the brush 22. In order for the axial base end of the brush 22 to move in a tangential direction when it moves along an arc locus, the brush 22 needs to make a large angle change at that time, and as a result, the amount of change in the contact phase angle becomes large. As a result, a correlation is established between the two.

一方、図3に示す本実施形態のブラシホルダ装置18は、円弧軌跡の中心Cbが接離方向でブラシ22の長さの中点P01に対してずれることなく一致している点(距離X=0mm)が相違する。
本実施形態の円弧軌跡の中心Cbは、曲率半径Rをなすブラシアーム21のR部21bの中心と一致している。このため、R部21bの湾曲形状から円弧軌跡の中心Cbを特定することができる。
On the other hand, in the brush holder device 18 of the present embodiment shown in FIG. 3, the center Cb of the circular arc trajectory coincides with the midpoint P01 of the length of the brush 22 in the contact and separation direction without 0 mm) is different.
The center Cb of the arc locus in the present embodiment coincides with the center of the R portion 21 b of the brush arm 21 having the curvature radius R. Therefore, the center Cb of the arc trajectory can be specified from the curved shape of the R portion 21b.

そして、ブラシ22の摩耗に伴って軸線基点は円弧軌跡を辿ってコミテータ10に接近し、ブラシ22の末期にはP2に達する。ブラシ22の長さの中点P01に対して円弧軌跡の中心Cbが接離方向で一致しているため、ブラシ22の初期のP1に対して末期のP2は接線方向で一致し、結果としてP1からP2まで移動する過程で軸線基点は接線方向にS2だけ変動する。   Then, as the brush 22 wears, the axis origin follows the arc locus and approaches the commutator 10, and reaches P2 at the end of the brush 22. Since the center Cb of the circular arc trajectory coincides with the midpoint P01 of the length of the brush 22 in the contact / separation direction, P2 of the final stage coincides with the initial P1 of the brush 22 in the tangential direction. In the process of moving from P.sub.2 to P.sub.2, the axis origin varies tangentially by S.sub.2.

P1に対してP2がブラシアーム21の先端側に位置変位する従来技術に比較し、本実施形態はP1に対してP2が接線方向で一致する。このためP2が位置変位しない分だけ、本実施形態の軸線基点の接線方向の変動幅S2は従来技術の変動幅S1に比較して減少し、結果としてブラシ22の接点位相角の変化量も従来技術に比較して縮小される。幾何学的な見地から、同一の円弧軌跡(中心Cbからの半径及びブラシ長さが同一)において本実施形態の変動幅S2が最小値となることから、接点位相角の変化量も最小限にとどめることができる。   In this embodiment, P2 coincides with P1 in the tangential direction, as compared to the prior art in which P2 is displaced relative to P1 toward the tip side of the brush arm 21. For this reason, the fluctuation width S2 in the tangential direction of the axial base point of this embodiment is reduced compared to the fluctuation width S1 of the prior art by the amount that P2 is not displaced, and as a result, the change amount of the contact phase angle of the brush 22 is also conventionally Reduced compared to technology. From the geometrical point of view, the variation width S2 of this embodiment is the minimum value in the same arc locus (the radius from the center Cb and the brush length are the same), so the change amount of the contact phase angle is also minimized. It can be stopped.

従って、本実施形態のブラシホルダ装置18によれば、ブラシ22の摩耗過程における接点位相角の変化量を確実に低減でき、これによりコミテータ10との通電タイミングのズレを抑制できる。よって、通電タイミングのズレに起因する種々の不具合、例えばコミテータ10との間に発生する火花によるブラシ寿命の短縮化、或いはモータの効率や出力の低下等を未然に防止することができる。   Therefore, according to the brush holder device 18 of the present embodiment, it is possible to reliably reduce the amount of change in the contact phase angle in the process of wearing the brush 22, and to thereby suppress the deviation of the energization timing with the commutator 10. Therefore, it is possible to prevent various problems caused by the deviation of the energization timing, for example, shortening of the brush life due to sparks generated with the commutator 10, or reduction of the motor efficiency and output.

そして、以上の作用効果を得るためには、摩耗に伴ってブラシ22の軸線基点が移動する円弧軌跡の中心Cbを、接離方向においてブラシ22の長さの中点P01に一致させるだけであり、ブラシアーム21の他の要件(例えば、ブラシアーム21の長さ、撓み領域の長さ、板厚、板幅等)は、例えば図7の従来技術のブラシホルダ装置31と全く相違ない。   Then, in order to obtain the above-described effects, the center Cb of the arc locus along which the axial base point of the brush 22 moves with wear is made to coincide with the midpoint P01 of the length of the brush 22 in the contact and separation direction. The other requirements of the brush arm 21 (for example, the length of the brush arm 21, the length of the bending area, the plate thickness, the plate width, etc.) are completely the same as those of the prior art brush holder device 31 of FIG.

従って、ブラシ22の成型工程では通常の形状にブラシ22を成型し、組付工程では通常のようにブラシアーム21にブラシ22を固定(例えば、ブラシアーム21の保持孔内にブラシ22の基端を挿入・保持)するだけでよく、特許文献1に技術のようにブラシ形状や取付角度を厳格に管理する必要は一切ない。このため、各工程での厳格な管理に起因する製造コストの高騰を未然に防止でき、非常に安価なコストで実施することができる。   Therefore, the brush 22 is molded in a usual shape in the molding process of the brush 22 and the brush 22 is fixed to the brush arm 21 as usual in the assembling process (for example, the base end of the brush 22 in the holding hole of the brush arm 21) As in the technique of Patent Document 1, there is no need to strictly control the brush shape and the mounting angle. For this reason, it is possible to prevent in advance the rise of the manufacturing cost due to the strict control in each process, and it can be implemented at a very low cost.

また、ブラシホルダ装置18の製造時において、軸線基点の円弧軌跡の中心Cbとブラシ22の長さの中点P01とを正規の位置関係に保てば、上記作用効果は必ず達成でき、対策として非常に高い確実性を実現することができる。   In addition, when the brush holder device 18 is manufactured, if the center Cb of the arc locus of the axial base point and the midpoint P01 of the length of the brush 22 are maintained in a regular positional relationship, the above-mentioned effects can be achieved without fail. Very high certainty can be realized.

なお、以上のように軸線基点の円弧軌跡の中心Cbとブラシ22の長さの中点P01とを正規の位置関係に設定しているのであるが、ある程度の製造誤差は現実的に避けられない。そこで本実施形態では、誤差の許容範囲を設定している。
具体的には、ブラシ長さの中点P01を基準として円弧軌跡の中心Cbが接離方向に±1.0mmの範囲内に位置していれば望ましい製品寿命(実働時間)を得られる 。この許容範囲内であれば、ブラシ長さの中点P01と円弧軌跡の中心Cbとが一致(誤差=0mm)している場合に比較して、接点位相角の変化量はほとんど増加しないとの知見に基づく。
As described above, although the center Cb of the arc locus of the axial base point and the middle point P01 of the length of the brush 22 are set to a normal positional relationship, a certain degree of manufacturing error can not be practically avoided. . Therefore, in the present embodiment, the allowable range of the error is set.
Specifically, a desirable product life (working time) can be obtained if the center Cb of the arc locus is located within a range of ± 1.0 mm in the contact / separation direction with reference to the midpoint P01 of the brush length. Within this allowable range, the change amount of the contact phase angle hardly increases as compared with the case where the middle point P01 of the brush length and the center Cb of the arc locus coincide (error = 0 mm). Based on findings.

図4は本実施形態のブラシホルダ装置18の仕様及び試験結果を図7の従来技術のものと比較した説明図である。
なお、実施形態と従来技術とは、ブラシ長さの中点P01に対する円弧軌跡の中心Cbの距離Xだけが相違し、それ以外は同一仕様である。例えば、コミテータ外径は共にφ8.6mmに設定され、ブラシアーム21の各要件についても同一設定されている。そして、ブラシホルダ装置18,31が組み込まれたモータ1の仕様も同一であり、例えば外径はφ35.8mmに設定されている。
FIG. 4 is an explanatory view comparing the specifications and the test results of the brush holder device 18 of the present embodiment with those of the prior art shown in FIG.
The embodiment and the prior art are different only in the distance X of the center Cb of the arc locus to the midpoint P01 of the brush length, and the other specifications are the same. For example, the outer diameters of the commutators are both set to φ 8.6 mm, and the requirements of the brush arm 21 are also set the same. And the specification of the motor 1 in which the brush holder apparatus 18 and 31 were integrated is also the same, for example, the outer diameter is set to (phi) 35.8 mm.

従来技術では、ブラシ長さの中点P01に対する円弧軌跡の中心Cbの距離Xが1.373mm(+はコミテータ10側へのズレを意味する)であり、許容範囲の±1.0mmを逸脱している。これに対して実施形態では、製造誤差により円弧軌跡の中心Cbがブラシ長さの中点P01と一致してないものの、その距離Xは0.873mmであるため±1.0mmの許容範囲の条件を満たしている。   In the prior art, the distance X of the center Cb of the arc locus with respect to the midpoint P01 of the brush length is 1.373 mm (+ means a shift to the side of the commutator 10), which deviates from the tolerance of ± 1.0 mm. . On the other hand, in the embodiment, although the center Cb of the arc locus does not coincide with the middle point P01 of the brush length due to a manufacturing error, the distance X is 0.873 mm and thus satisfies the condition of the tolerance of ± 1.0 mm. ing.

本発明者は、実施形態と従来技術のブラシホルダ装置18,31の寿命試験を実施し、それぞれについて初期から末期までの実働時間を複数回計測した。図4中に示すように、従来技術に比較して実施形態では実働時間が大幅に延長化されており、上記距離Xに関する許容範囲の設定が適切であることの証左と見なせる。
よって本実施形態では、円弧軌跡の中心Cbを接離方向でブラシ22の長さの中点P01に一致させたが、必ずしも一致させる必要はない。寿命試験の結果から明らかなように、中点P01に対する円弧軌跡の中心Cbの接離方向での距離Xを±1.0mm以内に設定すれば、ブラシ22の初期の軸線基点と末期の軸線基点とがブラシ22の接線方向で接近して接線方向の変動幅が減少することから、接点位相角の変化量を十分に低減できる。本発明は、このような中心Cbの位置設定も本発明は含むものとする。
The inventor conducted a life test of the brush holder devices 18 and 31 of the embodiment and the prior art, and measured the working time from the initial stage to the final stage multiple times for each. As shown in FIG. 4, in the embodiment, the working time is greatly extended in the embodiment as compared with the prior art, and it can be considered as a proof that the setting of the tolerance for the distance X is appropriate.
Therefore, in the present embodiment, the center Cb of the arc locus is made to coincide with the midpoint P01 of the length of the brush 22 in the contact / separation direction, but it is not necessary to make it coincide. As apparent from the results of the life test, if the distance X in the contact / separation direction of the center Cb of the arc locus with respect to the middle point P01 is set within ± 1.0 mm, the initial axial base point and the final axial base point of the brush 22 However, the amount of change in the contact phase angle can be sufficiently reduced because the width of the fluctuation in the tangential direction decreases as the tangential direction of the brush 22 approaches. The present invention includes such positioning of the center Cb.

ところで、本実施形態では、ブラシアーム21のR部21bの中心が軸線基端の円弧軌跡の中心Cbと一致しているため、R部21bの湾曲形状から中心Cbを特定可能であったが、両者が一致してないブラシアームも存在する。そして上記説明から明らかなように、ブラシ長さの中点P01に一致させるべきは、その位置を仮想的にしか特定できない円弧軌跡の中心Cbである。   In the present embodiment, since the center of the R portion 21b of the brush arm 21 coincides with the center Cb of the arc trajectory at the base end of the axis, the center Cb can be identified from the curved shape of the R portion 21b. There are brush arms in which both do not match. And, as is clear from the above description, the center point of the brush length P01 should be coincident with the center Cb of the arc locus which can only specify the position virtually.

しかしながら、ブラシアーム21の撓みの基端に位置するR部21bは、形状が異なる種々のブラシアーム21の何れにおいても円弧軌跡の中心Cbのごく近接に位置する。このため、近似的にR部21bの中心を円弧軌跡の中心Cbと見なして、接離方向でブラシ長さの中点P01に一致させてもよい。
結果として、円弧軌跡の中心Cbもブラシ長さの中点P01にごく近接することから、この場合でも軸線基端の接線方向の変動幅、ひいては接点位相角の変化量を十分に縮小でき、実施形態と遜色のない作用効果が得られる。本発明では、このようにR部21bの中心をブラシ長さの中点P01に一致させる場合も含むものとする。
However, the R portion 21b located at the base end of the deflection of the brush arm 21 is located in close proximity to the center Cb of the arc locus in any of the various brush arms 21 having different shapes. For this reason, the center of the R portion 21b may be regarded as the center Cb of the arc locus, and may be made coincident with the middle point P01 of the brush length in the contact / separation direction.
As a result, since the center Cb of the arc locus is also very close to the middle point P01 of the brush length, the variation width of the tangential direction of the base end of the axis can be sufficiently reduced even in this case. The effect is comparable to the form. The present invention also includes the case where the center of the R portion 21b is made to coincide with the midpoint P01 of the brush length.

なお、本実施例のコミテータ10の外径は直径7.55mm、ブラシ22の接離方向の長さは4.3mmである。中点P01に対する円弧軌跡の中心Cbの接離方向での距離Xの最適寸法はモータの大きさによって変化する。ブラシ22の接離方向位置は、コミテータ10の径とブラシ22の接離方向寸法に依存することから、中点P01に対する円弧軌跡の中心Cbの接離方向での距離Xの最適寸法は、コミテータ10の中心Ccとブラシ中心の距離(図3のA寸法)に対する比率として捉えればよい。本実施例では、コミテータ10の中心Ccとブラシ中心の距離は7.55/2+4.3/2=5.925mmであるから、許容範囲±1.0mmはコミテータ10の中心Ccとブラシ中心の距離の±17%となる。   The outer diameter of the commutator 10 of this embodiment is 7.55 mm, and the length of the brush 22 in the contact / separation direction is 4.3 mm. The optimum dimension of the distance X in the contact / separation direction of the center Cb of the arc locus with respect to the middle point P01 changes with the size of the motor. Since the contact direction position of the brush 22 depends on the diameter of the commutator 10 and the contact direction dimension of the brush 22, the optimum dimension of the distance X in the contact direction of the center Cb of the arc locus with respect to the midpoint P01 is the comitator It may be taken as a ratio to the distance between the center Cc of 10 and the center of the brush (dimension A in FIG. 3). In this embodiment, since the distance between the center Cc of the commutator 10 and the brush center is 7.55 / 2 + 4.3 / 2 = 5.925 mm, the tolerance range ± 1.0 mm is ± 17% of the distance between the center Cc of the commutator 10 and the brush center It becomes.

一方、以上の説明では、初期及び末期のブラシ22の中心軸線Lとコミテータ10の回転中心Ccとの接線方向の位置関係について言及しなかったが、上記接離方向の距離Xの場合と同様に許容範囲が存在する。
例えば、コミテータ10の回転角度=90°で整流する条件の下に、図3に示すブラシ22の初期状態において、接離方向でブラシ22の長さの中点P01に対して円弧軌跡の中心Cbを一致(距離X=0mm)させ、且つ接線方向でコミテータ10の回転中心Ccに対してブラシ22の中心軸線Lを一致(距離Y=0mm)させた場合を想定する。
On the other hand, in the above description, the positional relationship between the central axis L of the brush 22 at the initial and final stages and the rotation center Cc of the commutator 10 is not mentioned, but it is the same as the distance X in the contact / separation direction. There is an acceptable range.
For example, the center Cb of the arc locus with respect to the midpoint P01 of the length of the brush 22 in the contact and separation direction in the initial state of the brush 22 shown in FIG. Are made coincident (distance X = 0 mm), and the central axis L of the brush 22 is made coincident (distance Y = 0 mm) with respect to the rotation center Cc of the commutator 10 in the tangential direction.

ブラシ22の摩耗が次第に進行すると、それに伴い例えば図5に示すように、コミテータ10の外周面に対するブラシ22の接触角度(基準角度0°からのコミテータ10の回転角度を意味し、図中のブラシ中心軸線L上のP2位置)が進角側に変化する。ブラシ22の接触角度の変化状況は距離X,Yの設定に応じて異なるものの、ブラシ22の初期から末期までの全ての期間に亘ってブラシ22の接触角度を目標値の90°付近にとどめる必要がある。   As the wear of the brush 22 gradually progresses, the contact angle of the brush 22 with the outer peripheral surface of the commutator 10 (meaning the rotation angle of the commutator 10 from the reference angle 0 ° as shown in FIG. 5) The P2 position on the central axis L changes to the advance side. Although the change of the contact angle of the brush 22 varies depending on the settings of the distances X and Y, it is necessary to keep the contact angle of the brush 22 near 90 ° of the target value over the entire period from the initial to the end of the brush 22 There is.

そこで、距離X,Yを変化させてブラシ22の初期から末期までのコミテータ10に対する接触角度の変化をシミュレーションにより解析した。
上記したように距離Xの許容範囲は±1.0mm(コミテータ側を+、反コミテータ側を−)であるため、距離X=0mm,+1.0mm,−1.0mmの3種の条件の下で、それぞれ距離Yを変化させたシミュレーションを実施した。目標値を90°とした場合に許容できるブラシ22の接触角度として84〜95°を定め、ブラシ22の初期から末期までにおいて接触角度が許容範囲内を逸脱しない距離Y(ブラシアーム21の先端側を+、基端側を−)を求めた。
Therefore, the distances X and Y were changed, and changes in the contact angle of the brush 22 with the commutator 10 from the initial stage to the final stage were analyzed by simulation.
As described above, since the allowable range of the distance X is ± 1.0 mm (+ on the commutator side, − on the anti-commitator side), under the three conditions of the distance X = 0 mm, +1.0 mm and −1.0 mm, The simulation which changed the distance Y was implemented, respectively. When the target value is 90 °, 84 to 95 ° is defined as an acceptable contact angle of the brush 22, and the contact angle does not deviate from the allowable range from the initial stage to the final stage of the brush 22 (tip side of the brush arm 21 + And proximal end-) were determined.

図6の解析結果に示すように、各距離Xの設定で共通する傾向として、ブラシ22の摩耗進行と共に変化するブラシアーム21の角度に応じて、ブラシ22の接触角度は進角側への変化後に遅角側に変化しており、図中の(a)に示す接離方向の最適値である距離X=0mmに比較して、図中の(b)に示す距離X=+1.0mm及び(c)に示す−1.0mmでは、共に接触角度の変化が大きい。距離X=+1.0mmでは、上記接触角度の許容範囲(84〜95°)を満たす距離Yとして、Y=0〜+0.3mmが求められ、距離X=−1.0mmでは、接触角度の許容範囲を満たす距離Yとして、Y=0〜−0.3mmが求められる。   As shown in the analysis result of FIG. 6, the contact angle of the brush 22 changes to the advance side according to the angle of the brush arm 21 which changes with the progress of the wear of the brush 22 as a tendency common to setting of each distance X. The distance X = + 1.0 mm shown in (b) in the figure, compared to the distance X = 0 mm which is the optimum value in the contact / separation direction shown in (a) in the figure later changing to the retard side. At -1.0 mm shown in (c), the change in the contact angle is large. When the distance X = + 1.0 mm, Y = 0 to +0.3 mm is determined as the distance Y satisfying the allowable range (84 to 95 °) of the contact angle, and when the distance X = -1.0 mm, the allowable range of the contact angle Y = 0 to -0.3 mm is obtained as the distance Y satisfying the above.

従って、実施形態で述べた距離Xに関する条件に加えて、コミテータ10の回転中心Ccに対するブラシ22の中心軸線Lの接線方向への距離Yを±0.3mm以内に設定すれば、ブラシ22の初期から末期までの全ての期間に亘ってブラシ22の接触角度が許容範囲内にとどめられる。よって、コミテータ10との通電タイミングのズレを抑制でき、重複する説明はしないが、通電タイミングのズレに起因する種々の不具合をより確実に防止することができる。   Therefore, in addition to the condition regarding the distance X described in the embodiment, if the distance Y in the tangential direction of the central axis L of the brush 22 to the rotation center Cc of the commutator 10 is set within ± 0.3 mm, from the beginning of the brush 22 The contact angle of the brush 22 is kept within the allowable range over the entire period until the end. Therefore, the shift of the energization timing with the commutator 10 can be suppressed, and although not described in duplicate, various problems caused by the shift of the energization timing can be more reliably prevented.

なお、本実施例のブラシ22の接線方向の長さは3.7mm、摩耗に伴ってブラシ22の軸線基点が移動する円弧軌跡の中心Cbとブラシ22の接線方向中心までの距離は13.28mmである。コミテータ10の回転中心Ccに対するブラシ22の中心軸線Lの接線方向への距離の最適寸法はモータの大きさによって変化する。ブラシ22の接線方向位置は、摩耗に伴ってブラシ22の軸線基点が移動する円弧軌跡の中心Cbとブラシ22の接線方向中心までの距離に依存することから、コミテータ10の回転中心Ccに対するブラシ22の中心軸線Lの接線方向への距離の最適寸法範囲は、摩耗に伴ってブラシ22の軸線基点が移動する円弧軌跡の中心Cbとブラシ22の接線方向中心までの距離(図3のB寸法)に対する比率として捉えればよい。したがって±1.0mmは±17%となる。コミテータ10の回転中心Ccに対するブラシ22の中心軸線Lの接線方向への距離Yの許容範囲±0.3mmは、摩耗に伴ってブラシ22の軸線基点が移動する円弧軌跡の中心Cbとブラシ22の接線方向中心までの距離の±2.3%となる。   The tangential length of the brush 22 according to the present embodiment is 3.7 mm, and the distance between the center Cb of the arc locus along which the axial base point of the brush 22 moves with wear and the tangential center of the brush 22 is 13.28 mm. . The optimum dimension of the distance in the tangential direction of the central axis L of the brush 22 with respect to the rotation center Cc of the commutator 10 changes with the size of the motor. The tangential position of the brush 22 depends on the distance from the center Cb of the arc locus along which the axial base point of the brush 22 moves with wear to the tangential center of the brush 22, the brush 22 relative to the rotation center Cc of the commutator 10. The optimal dimension range of the distance of the central axis L of the center line L in the tangential direction is the distance from the center Cb of the arc locus along which the axis base point of the brush 22 moves with wear to the tangential center of the brush 22 (dimension B in FIG. 3) You can think of it as a ratio to Therefore, ± 1.0 mm is ± 17%. The allowable range ± 0.3 mm of the distance Y in the tangential direction of the central axis L of the brush 22 with respect to the rotation center Cc of the commutator 10 is tangent to the brush trajectory 22 and the center Cb of the arc locus along which the brush axial axis moves. It is ± 2.3% of the distance to the direction center.

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態及び別例では、ステータ6を2極、アーマチャ9を3極としたブラシ付きモータ1及び当該モータ1に搭載されるブラシホルダ装置18に具体化した。しかし、ブラシ付きモータであれば仕様は上記実施形態に限定されるものではなく、その極数等を任意に変更可能である。   Although the description of the embodiment is finished above, the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above embodiment and another example, the present invention is embodied in a brushed motor 1 in which the stator 6 has two poles and the armature 9 has three poles, and the brush holder device 18 mounted on the motor 1. However, if it is a brushed motor, the specification is not limited to the above embodiment, and the number of poles and the like can be arbitrarily changed.

また、上記実施形態及び別例のブラシホルダ装置18,31の仕様は任意に変更可能であり、例えばブラシアーム21の形状や各要件、或いはブラシ22の材質等を変更してもよい。   The specifications of the brush holder devices 18 and 31 according to the above-described embodiment and another example can be arbitrarily changed. For example, the shape and requirements of the brush arm 21 or the material of the brush 22 may be changed.

7 ロータ
8 回転軸
10 コミテータ
18 ブラシホルダ装置
19 ブラシベース
21 ブラシアーム
21a 固定面(基端)
22 ブラシ
L 中心軸線
P1,P2 軸線基点
P01,P02 中点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 Rotor 8 Rotor axis 10 COMMITATOR 18 Brush holder apparatus 19 Brush base 21 Brush arm 21a Fixing surface (proximal end)
22 Brush L Central axis P1, P2 Axis origin P01, P02 Midpoint

Claims (3)

ブラシベース上にブラシアームの基端が固定されると共に、該ブラシアームの先端側にブラシが固定され、ロータの回転軸と同心に設けられたコミテータの外周面に前記ブラシアームの撓みに伴う弾性により前記ブラシを摺接させると共に、前記ブラシの摩耗に伴って前記ブラシアームを角度変化させながら前記ブラシの摺接を維持可能とされたブラシホルダ装置において、
コミテータ中心からブラシの接離方向長さの中心までの距離を100%としたときに、前記ブラシの摩耗に伴って前記ブラシアームが角度変化したときに該ブラシの軸線基点が移動する軌跡の中心が、前記コミテータに対する前記ブラシの接離方向において該ブラシの長さの中点から±17%以内の距離に設定された
ことを特徴とするブラシホルダ装置。
The base end of the brush arm is fixed on the brush base, and the brush is fixed on the tip end side of the brush arm, and the outer surface of the commutator concentric with the rotation axis of the rotor is elastic with the deflection of the brush arm. A brush holder device capable of maintaining the sliding contact of the brush while slidingly contacting the brush by changing the angle of the brush arm with the wear of the brush;
When the distance from the center of the commutator to the center of the contact direction of the brush is 100%, when the brush arm changes its angle as the brush wears, the center of the locus along which the axis origin of the brush moves The brush holder device according to claim 1, wherein the distance between the center point of the brush and the center point of the brush in the contact / separation direction of the brush with respect to the commutator is within ± 17%.
摩耗に伴ってブラシの軸線基点が移動する円弧軌跡の中心とブラシの接線方向中心の間の距離を100%としたときに、前記ブラシの中心軸線が、前記コミテータに対する前記ブラシの接線方向において前記コミテータの回転中心から±2.3%以内の距離に設定された
ことを特徴とする請求項1に記載のブラシホルダ装置。
When the distance between the center of the arc locus along which the axial origin of the brush moves and the tangential center of the brush with the abrasion is 100%, the central axis of the brush is in the tangential direction of the brush with respect to the commutator. The brush holder device according to claim 1, wherein the distance is within ± 2.3% from the center of rotation of the commutator.
請求項1または2に記載のブラシホルダ装置を搭載したブラシ付きモータ。   A brushed motor equipped with the brush holder device according to claim 1.
JP2017193791A 2017-10-03 2017-10-03 Brush holder device and motor with brush mounted with the same Pending JP2019068670A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017193791A JP2019068670A (en) 2017-10-03 2017-10-03 Brush holder device and motor with brush mounted with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017193791A JP2019068670A (en) 2017-10-03 2017-10-03 Brush holder device and motor with brush mounted with the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019068670A true JP2019068670A (en) 2019-04-25

Family

ID=66338531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017193791A Pending JP2019068670A (en) 2017-10-03 2017-10-03 Brush holder device and motor with brush mounted with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019068670A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115900532A (en) * 2022-11-09 2023-04-04 国能大渡河大岗山发电有限公司 Method, device, medium and electronic equipment for determining eccentricity of generator shaft
JP7576065B2 (en) 2022-08-26 2024-10-30 マブチモーター株式会社 Motor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7576065B2 (en) 2022-08-26 2024-10-30 マブチモーター株式会社 Motor
CN115900532A (en) * 2022-11-09 2023-04-04 国能大渡河大岗山发电有限公司 Method, device, medium and electronic equipment for determining eccentricity of generator shaft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9431862B2 (en) Motor
US20080122303A1 (en) Direct-current motor and manufacturing method for the direct-current motor
CN109923765B (en) Cover assembly and motor including the same
JP2019068670A (en) Brush holder device and motor with brush mounted with the same
US20190331120A1 (en) Device for driving a compressor
KR20190103969A (en) Stator for rotating electrical machine and rotating electrical machine
KR20130121009A (en) Rotating electrical machine
KR20190103970A (en) Stator for rotating electrical machine and rotating electrical machine
CN107925302B (en) Shell and motor comprising same
JPS61210853A (en) Brush device for miniature motor
JP5122914B2 (en) Brushed DC motor and method for manufacturing the same
JP2005204387A (en) Commutator, motor using the same and fuel pump
JP2008259305A (en) Dc motor
US4791331A (en) Brush assembly for electric commutator motors
CN212811509U (en) Micro motor
JP2013138544A (en) Brush motor
JP6081880B2 (en) Brush device and motor
CN112332608A (en) Automobile generator slip ring configuration method, top ring type generator and voltage regulator
US11646538B2 (en) Power supply connector with multiple connections for relatively moving parts of a working machine, a use of a power supply connector with multiple connections
US5214335A (en) Brush and slip ring apparatus for dynamoelectric machines
JP2007300800A (en) DC commutator motor
CN210297418U (en) Micro motor
CN217823640U (en) Conductive slip ring rotor shaft and copper ring limiting part thereof
JP2023166194A (en) brush device
JP5356977B2 (en) DC motor

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20191224

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20200117