JP2008079451A - Speed switching type motor - Google Patents

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commutator
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuyuki Saito
龍之 齋藤
Tomohiko Yasunaka
智彦 安中
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Mitsuba Corp
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Mitsuba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of a fluctuation force of an armature. <P>SOLUTION: A speed switching type motor has a stator 11 for forming field magnetic flux, an armature 14 having a coil wiring material 19 wound therearound, a commutator 20 in which the coil wiring material 19 is connected to a plurality of segments 23 radially disposed with a slit 25 sandwiched, a first brush 32 and a second brush 33 sliding on the commutator 20 at positions separated by 180 degrees in the circumferential direction, and a third brush 34 sliding on the commutator 20 at a position deviated from both the brushes 32, 33 in the circumferential direction. Dummy segments 26 not conductive to the coil wiring material 19 are disposed in each of slits 25 of the commutator 20. Since a period of forming a closed circuit of the coil wiring material due to shortage between segments of the third brush can be shortened, a phenomenon in which imbalance generated in the rotation magnetic field of the armature causes a brake torque to be imposed on the armature can be prevented, and thus, the fluctuation force of the armature can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、低速運転および高速運転の少なくとも２段の運転速度に切り替え可能な速度切り替え式モータに関し、例えば、自動車のフロントガラスに付着した雨滴や塵埃等を払拭するワイパ装置に利用して有効なものに関する。   The present invention relates to a speed switching motor capable of switching between at least two speeds of low speed operation and high speed operation. About things.

一般に、自動車のフロントガラスに付着した雨滴や埃等を払拭するワイパ装置に使用されるワイパモータにおいては、運転者のスイッチング操作によって、雨量に応じた運転速度、すなわち、霧雨のような少雨時等における低速運転と集中豪雨時等における高速運転とを選択することができるように構成されている。   In general, in a wiper motor used in a wiper device that wipes raindrops, dust, etc. adhering to a windshield of an automobile, the driving speed according to the amount of rain, i.e., in the case of light rain such as drizzle, etc. It is configured so that low speed operation and high speed operation during heavy rain can be selected.

このように速度切り替え可能なワイパモータとしては、特許文献１に示されるものが知られている。
すなわち、このワイパモータは、第一ブラシと第二ブラシと第三ブラシとを備えており、これらの三つのブラシは同一の周方向幅をそれぞれ有するとともに、コンミテータ（整流子）の同一平面上に所定角度をもって対向配置されており、スイッチング操作により、第一ブラシおよび第二ブラシを介してアーマチュアに給電して低速運転したり、第二ブラシおよび第三ブラシを介してアーマチュアに給電して高速運転したりすることができるようになっている。
特開２００５−１２９４５号公報 As such a wiper motor capable of speed switching, the one disclosed in Patent Document 1 is known.
In other words, the wiper motor includes a first brush, a second brush, and a third brush. These three brushes have the same circumferential width, and are arranged on the same plane of the commutator (commutator). They are opposed to each other at an angle, and by switching operation, power is supplied to the armature through the first brush and the second brush, and the armature is supplied through the second brush and the third brush to operate at high speed. You can do that.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-12945

しかしながら、前述したワイパモータにおいては、ワイパモータの低速運転時には、高速運転用ブラシが周方向に隣り合うセグメントを短絡して当該セグメント間に接続されたコイル線材の閉回路を形成することにより、アーマチュアコイルの回転磁界にアンバランスを発生させたり、アーマチュアにブレーキトルクを及ぼしたりするために、アーマチュアの振れ回り力が発生し、その結果、ワイパモータの振動や騒音等の弊害が派生するという問題点があった。   However, in the wiper motor described above, during the low speed operation of the wiper motor, the high speed operation brush shorts the adjacent segments in the circumferential direction to form a closed circuit of the coil wire connected between the segments, thereby There is a problem in that the armature's swaying force is generated to generate unbalance in the rotating magnetic field or to apply a brake torque to the armature, resulting in adverse effects such as vibration and noise of the wiper motor. .

本発明の目的は、アーマチュアの振れ回り力の発生を防止することができる速度切り替え式モータを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a speed-switching motor capable of preventing generation of a swinging force of an armature.

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）回転速度で切り替え可能とされた速度切り替え式モータであって、
界磁装置を形成するステータと、
コイル線材がコアに巻装されたアーマチュアと、
複数個のセグメントが絶縁部を挟んで周方向に環状に配列されているとともに、各セグメントに前記コイル線材の端末部がそれぞれ電気的に接続されており、前記アーマチュアと一体回転するコンミテータと、
電動モータの本体側に固定され、前記コンミテータに互いに周方向に１８０度離れた位置で摺接する一対のブラシと、
前記コンミテータに前記一対のブラシに対して周方向にずれた位置において摺接する第三のブラシと、を備えており、
前記コンミテータの前記各絶縁部には、前記コイル線材に非導通のダミーセグメントがそれぞれ配置されていることを特徴とする速度切り替え式モータ。
（２）前記ダミーセグメントの周方向の幅をξ、前記絶縁部の周方向の幅をλとすると、前記第三のブラシの周方向の幅δは、ξ＋２×λ≧δ、を満足するように設定されていることを特徴とする前記（１）に記載の速度切り替え式モータ。
（３）前記コンミテータが円盤形状に形成されており、この円盤の一主面に前記複数個のセグメント、前記複数個の絶縁部および前記複数個のダミーセグメントが配列されていることを特徴とする前記（１）（２）に記載の速度切り替え式モータ。
（４）前記コンミテータが円柱形状に形成されており、この円柱の周面に前記複数個のセグメント、前記複数個の絶縁部および前記複数個のダミーセグメントが配列されていることを特徴とする前記（１）（２）に記載の速度切り替え式モータ。 Typical means for solving the above-described problems are as follows.
(1) A speed-switchable motor that can be switched at a rotational speed,
A stator forming a field device;
An armature in which a coil wire is wound around a core;
A plurality of segments are annularly arranged in the circumferential direction with an insulating portion interposed therebetween, and each segment is electrically connected to each segment, and a commutator that rotates integrally with the armature,
A pair of brushes fixed to the main body side of the electric motor and in sliding contact with the commutator at positions 180 degrees apart from each other in the circumferential direction;
A third brush that slidably contacts the commutator at a position displaced in the circumferential direction with respect to the pair of brushes,
A speed-switching motor, wherein each of the insulating portions of the commutator is provided with a non-conductive dummy segment on the coil wire.
(2) When the circumferential width of the dummy segment is ξ and the circumferential width of the insulating portion is λ, the circumferential width δ of the third brush satisfies ξ + 2 × λ ≧ δ. The speed-switching motor according to (1), wherein the speed-switching motor is set.
(3) The commutator is formed in a disk shape, and the plurality of segments, the plurality of insulating portions, and the plurality of dummy segments are arranged on one main surface of the disk. The speed switching motor according to (1) or (2).
(4) The commutator is formed in a columnar shape, and the plurality of segments, the plurality of insulating portions, and the plurality of dummy segments are arranged on a circumferential surface of the column. (1) The speed switching motor according to (2).

前記（１）によれば、コイル線材に導通していないダミーセグメントが隣り合うセグメントの間に介在することにより、第三のブラシの隣り合うセグメント同士の短絡によるコイルの閉回路形成時間を抑止ないしは抑制することができるので、アーマチュアコイルの回転磁界にアンバランスを発生させたりアーマチュアにブレーキトルクを及ぼしたりする現象を防止することができ、その結果、アーマチュアの振れ回り力が発生するのを未然に防止することができる。   According to the above (1), the dummy segment that is not conductive to the coil wire is interposed between the adjacent segments, thereby suppressing or preventing the closed circuit formation time of the coil due to a short circuit between the adjacent segments of the third brush. As a result, it is possible to prevent the armature coil's rotating magnetic field from being unbalanced and to prevent a brake torque from being applied to the armature. Can be prevented.

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施の形態において、本発明に係る速度切り替え式モータは、図１に示されているように、ワイパ装置を駆動するワイパモータに使用されている。
すなわち、図１に示されたワイパモータ１は、本実施の形態に係る速度切り替え式モータ（以下、駆動モータという。）１０とウオーム歯車減速装置２とを備えている。 In the present embodiment, the speed switching motor according to the present invention is used in a wiper motor that drives a wiper device, as shown in FIG.
That is, the wiper motor 1 shown in FIG. 1 includes a speed switching motor (hereinafter referred to as a drive motor) 10 and a worm gear reduction device 2 according to the present embodiment.

図１に示されているように、ウオーム歯車減速装置２はギヤケース３を備えており、ギヤケース３はダイカスト加工品等により形成されている。
ギヤケース３内には後記するシャフトが挿入されており、シャフトの先端部にはウオーム４が一体的に設けられている。ウオーム４にはウオームホイール５が噛み合わされている。ウオームホイール５には中間歯車６を介して駆動歯車７が噛み合わされており、駆動歯車７の中心軸上には出力軸８が固定されている。
出力軸８の突出端部にはワイパアームに連動したクランク９（図１の想像線参照。）が、突出端部に形成されたテーパ部に嵌合されて図示しない雄ねじ部にナットを螺合されて連結されている。 As shown in FIG. 1, the worm gear reduction device 2 includes a gear case 3, and the gear case 3 is formed of a die-cast processed product or the like.
A shaft, which will be described later, is inserted into the gear case 3, and a worm 4 is integrally provided at the tip of the shaft. A worm wheel 5 is meshed with the worm 4. A drive gear 7 is meshed with the worm wheel 5 via an intermediate gear 6, and an output shaft 8 is fixed on the central axis of the drive gear 7.
A crank 9 (see an imaginary line in FIG. 1) interlocked with the wiper arm is fitted to the protruding end portion of the output shaft 8 and is fitted into a tapered portion formed at the protruding end portion, and a nut is screwed into a male screw portion (not shown). Are connected.

図１に示されているように、駆動モータ１０は界磁束を形成するステータ１１を備えており、ステータ１１は鉄等の磁性材料によって一端が閉塞し他端が開口した円筒形状に形成されたヨーク１２と、このヨーク１２の内周面に同心円に配列されて固定された一対のマグネット１３とによって構成されている。
一対のマグネット１３、１３は断面が円弧状の永久磁石であって、内側Ｎ極／外側Ｓ極および内側Ｓ極／外側Ｎ極に構成されており、ヨーク１２の内周面に互いに対向するように配置されている。 As shown in FIG. 1, the drive motor 10 includes a stator 11 that forms a field magnetic flux, and the stator 11 is formed in a cylindrical shape with one end closed by a magnetic material such as iron and the other end opened. The yoke 12 and a pair of magnets 13 arranged concentrically and fixed to the inner peripheral surface of the yoke 12 are configured.
The pair of magnets 13 and 13 is a permanent magnet having an arcuate cross section, and is composed of an inner N pole / outer S pole and an inner S pole / outer N pole, and is opposed to the inner peripheral surface of the yoke 12. Is arranged.

ステータ１１の中心線上にはアーマチュア１４が、微小隙間（エアギャップ）を介してマグネット１３、１３と対向するように軸架されて回転自在に支承されている。
すなわち、アーマチュア１４のシャフト１５はヨーク１２の中心線上に軸架されており、閉塞壁側軸受１６およびギヤケース３に固定された開口側軸受１７によって回転自在に支承されている。
シャフト１５の中間部の外周にはコア１８が固定されており、コア１８にはコイル線材１９が巻装されている。
本実施の形態においては、アーマチュア１４はコア１８と巻装されたコイル線材１９とによって１２個の磁極を構成されている。 On the center line of the stator 11, an armature 14 is pivotally supported so as to be opposed to the magnets 13 and 13 through a minute gap (air gap).
That is, the shaft 15 of the armature 14 is pivoted on the center line of the yoke 12 and is rotatably supported by the closing wall side bearing 16 and the opening side bearing 17 fixed to the gear case 3.
A core 18 is fixed to the outer periphery of the intermediate portion of the shaft 15, and a coil wire 19 is wound around the core 18.
In the present embodiment, the armature 14 is composed of twelve magnetic poles by a core 18 and a wound coil wire 19.

図１に示されているように、シャフト１５のアーマチュア１４の片脇の外周（図１のウオーム側）には全体的に円盤（ディスク）形状に形成されたコンミテータ２０が、ブラシ接触面がシャフト１５と直交するように配置されて固定されている。   As shown in FIG. 1, a commutator 20 formed in a disk (disk) shape as a whole on the outer periphery (the worm side in FIG. 1) of one side of the armature 14 of the shaft 15 has a brush contact surface on the shaft. It is arranged and fixed so as to be orthogonal to 15.

図２に示されているように、コンミテータ２０は絶縁性を有する樹脂が使用されて二段円柱形状に形成されたベース２１を備えている。ベース２１の中心線上には軸孔２２が開設されている。コンミテータ２０は軸孔２２にシャフト１５を圧入することにより、シャフト１５に固定される。   As shown in FIG. 2, the commutator 20 includes a base 21 formed in a two-stage cylindrical shape using an insulating resin. A shaft hole 22 is formed on the center line of the base 21. The commutator 20 is fixed to the shaft 15 by press-fitting the shaft 15 into the shaft hole 22.

ベース２１のブラシ接触面である端面には略扇形状に形成されたセグメント２３が１２個、周方向において等間隔の放射状に配置されており、各セグメント２３は投錨部（アンカー部）２９がベース２１に投錨（アンカー）されることにより、ベース２１にそれぞれ固定されている。
各セグメント２３の外側端部には各ライザ２４がそれぞれ一体的に形成されており、各ライザ２４はベース２１の外周面から径方向外側にそれぞれ突出されている。
ベース２１の隣り合うセグメント２３、２３の間には、隣り合うセグメント２３、２３を電気的に絶縁させる絶縁部としてのスリット２５がそれぞれ形成されている。
各スリット２５の間にはダミーセグメント２６がそれぞれ介設されている。各ダミーセグメント２６は投錨部２９がベース２１に投錨（アンカー）されることによって、ベース２１にそれぞれ固定されている。
各ダミーセグメント２６は両脇のセグメント２３、２３から電気的に絶縁されているとともに、アースもされない電気的に非導通の状態になっている。 Twelve segments 23 formed in a substantially fan shape are radially arranged on the end surface, which is a brush contact surface of the base 21, at equal intervals in the circumferential direction. Each segment 23 has a anchoring portion (anchor portion) 29 as a base. It is fixed to the base 21 by being anchored to the base 21.
Each riser 24 is integrally formed at the outer end of each segment 23, and each riser 24 protrudes radially outward from the outer peripheral surface of the base 21.
Between the adjacent segments 23 and 23 of the base 21, slits 25 are formed as insulating portions that electrically insulate the adjacent segments 23 and 23, respectively.
A dummy segment 26 is interposed between each slit 25. Each dummy segment 26 is fixed to the base 21 by anchoring the anchoring portion 29 to the base 21.
Each dummy segment 26 is electrically insulated from the segments 23, 23 on both sides, and is electrically nonconductive without being grounded.

１２個のセグメント２３にはコイル線材１９が、各ライザ２４に図２（ｂ）に想像線で示されているように嵌入された後に、各ライザ２４をヒュージング加工によって溶着することにより、それぞれ電気的に接続される。   After the coil wire 19 is inserted into each riser 24 as shown by the imaginary line in FIG. 2B, the respective risers 24 are welded by fusing processing to the 12 segments 23, respectively. Electrically connected.

１２個のセグメント２３の各ライザ２４にそれぞれ接続されたコイル線材１９は、アーマチュア１４の１２個のティースの間のスロットに、図３の展開図で示されているように巻線されている。これにより、アーマチュア１４は１２極の突極を有するコイルを構成している。
図３はアーマチュアの展開図であり、１２個のセグメント２３と１２個のティース２７にそれぞれ番号１〜１２が付されている。
例えば、図３において、コイル線材１９ａは３番のセグメント２３のライザ２４から巻き出されて、１−２番ティースの間のスロット２８ａと、６−７番ティースの間のスロット２８ｆとに複数回巻線されてコイルを形成した後に、４番セグメント２３のライザ２４に接続されている。 The coil wires 19 connected to the risers 24 of the twelve segments 23 are wound around the slots between the twelve teeth of the armature 14 as shown in the developed view of FIG. Thus, the armature 14 constitutes a coil having 12 poles.
FIG. 3 is a developed view of the armature, and 12 segments 23 and 12 teeth 27 are numbered 1 to 12, respectively.
For example, in FIG. 3, the coil wire 19a is unwound from the riser 24 of the third segment 23, and is turned into a slot 28a between the first and second teeth and a slot 28f between the sixth and seventh teeth. After being wound to form a coil, it is connected to the riser 24 of the fourth segment 23.

図１に示されているように、シャフト１５に固定されたコンミテータ２０の片脇の外周、つまり、図１のウオーム側にはブラシ装置３０が設置されている。
ブラシ装置３０は絶縁性を有する樹脂が使用されて平板形状に形成されたブラシホルダステー３１を備えており、ブラシホルダステー３１はシャフト１５に同心的に配置されて駆動モータ１０のブラケット１０ａに固定されている。
ブラシホルダステー３１のコンミテータ２０側の主面には、コンミテータ２０に互いに周方向に１８０度離れた位置で摺接する一対のブラシである第一ブラシ３２および第二ブラシ３３と、第一ブラシ３２に対して周方向にずれた位置において摺接する第三ブラシ３４とがそれぞれ配置されている。
これらブラシ３２、３３、３４は各ブラシホルダ３５内にコンミテータ２０と摺動自在に収容されているとともに、ブラシスプリング３６によってコンミテータ２０の整流子面に押接されている。 As shown in FIG. 1, a brush device 30 is installed on one side of the commutator 20 fixed to the shaft 15, that is, on the worm side of FIG. 1.
The brush device 30 includes a brush holder stay 31 that is formed in a flat plate shape using an insulating resin. The brush holder stay 31 is disposed concentrically with the shaft 15 and fixed to the bracket 10 a of the drive motor 10. Has been.
The main surface of the brush holder stay 31 on the side of the commutator 20 is a pair of first brush 32 and second brush 33 that are in sliding contact with the commutator 20 at positions 180 degrees apart from each other in the circumferential direction. On the other hand, third brushes 34 that are in sliding contact with each other at positions displaced in the circumferential direction are arranged.
The brushes 32, 33, and 34 are slidably accommodated in the brush holders 35 with the commutator 20, and are pressed against the commutator surface of the commutator 20 by the brush spring 36.

図２に想像線で示されているように、また、図３で参照されるように、第一ブラシ３２と第二ブラシ３３とは互いに周方向に１８０度離れた位置にそれぞれ配置されており、第三ブラシ３４は第一ブラシ３２から周方向に所定角度（本実施の形態では６３度）離れた位置であって、第二ブラシ３３から周方向に所定角度（本実施の形態では１１７度）離れた位置に配置されている。
図３に示されているように、第一ブラシ３２および第三ブラシ３４は駆動モータ１０の駆動電気回路４０のバッテリー４１のプラス側に接続されており、第二ブラシ３３はワイパスイッチの一部を構成する速度切換スイッチ４２を介してマイナス側にそれぞれ接続されている。 As indicated by an imaginary line in FIG. 2 and as referred to in FIG. 3, the first brush 32 and the second brush 33 are disposed at positions 180 degrees apart from each other in the circumferential direction. The third brush 34 is at a position away from the first brush 32 in the circumferential direction by a predetermined angle (63 degrees in the present embodiment) and is spaced from the second brush 33 in the circumferential direction by a predetermined angle (117 degrees in the present embodiment). ) It is located at a distance.
As shown in FIG. 3, the first brush 32 and the third brush 34 are connected to the positive side of the battery 41 of the drive electric circuit 40 of the drive motor 10, and the second brush 33 is a part of the wiper switch. Are connected to the negative side via a speed changeover switch 42 constituting the.

図２および図３に示されているように、第一ブラシ３２、第二ブラシ３３および第三ブラシ３４は、それぞれ同一の材質で同一の寸法に構成されている。したがって、第一ブラシ３２、第二ブラシ３３および第三ブラシ３４のコンミテータ２０に対する接触面積は同一となっている。
第一ブラシ３２、第二ブラシ３３および第三ブラシ３４の周方向の幅における寸法は、セグメント２３を２つ跨ぐが３つ跨ぐことのない所定の寸法に設定されている。
ダミーセグメント２６の周方向の幅をξ、スリット２５の周方向の幅をλとすると、第三ブラシ３４の周方向の幅δは、ξ＋２×λ≧δ、を満足するように設定されている。
本実施の形態において、第三ブラシ３４の周方向の幅δは、第一ブラシ３２および第二ブラシ３３の周方向の幅と等しく設定されており、ξ＋２×λの値以上となるように設定されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the first brush 32, the second brush 33, and the third brush 34 are made of the same material and have the same dimensions. Therefore, the contact area with respect to the commutator 20 of the 1st brush 32, the 2nd brush 33, and the 3rd brush 34 is the same.
The dimension in the circumferential width of the first brush 32, the second brush 33, and the third brush 34 is set to a predetermined dimension that straddles two segments 23 but does not straddle three.
When the circumferential width of the dummy segment 26 is ξ and the circumferential width of the slit 25 is λ, the circumferential width δ of the third brush 34 is set to satisfy ξ + 2 × λ ≧ δ. .
In the present embodiment, the circumferential width δ of the third brush 34 is set equal to the circumferential width of the first brush 32 and the second brush 33, and is set to be equal to or larger than the value of ξ + 2 × λ. Has been.

次に、以上の構成に係るワイパモータの作用を、駆動モータのコンミテータの作用を主体にして説明する。   Next, the operation of the wiper motor according to the above configuration will be described mainly with respect to the operation of the drive motor commutator.

運転者のワイパスイッチの操作によって速度切換スイッチ４２がワイパ装置の低速運転側である第一ブラシ３２側にＯＮされると、バッテリー４１からの電流が、速度切換スイッチ４２→第一ブラシ３２→セグメント２３→コイル線材１９→１８０度離間した第二ブラシ３３→アースと流れることにより、アーマチュア１４の所定の磁極が励磁される。
この励磁した所定の磁極の磁束がステータ１１の界磁束を切ることにより、アーマチュア１４は回転する。
アーマチュア１４が３０度回転すると、第一ブラシ３２および第二ブラシ３３のコンミテータ２０に対する接触位置が一つのセグメント２３の分だけ相対的に進むために、アーマチュア１４の励磁する磁極が周方向に３０度進む。
このようにして、ブラシ装置３０やコンミテータ２０およびコイル線材１９が回転磁界を自己制御的に形成することにより、アーマチュア１４は回転し続ける。 When the speed change switch 42 is turned on to the first brush 32 side, which is the low speed operation side of the wiper device, by the operation of the wiper switch by the driver, the current from the battery 41 is changed to the speed change switch 42 → first brush 32 → segment. 23 → coil wire 19 → the second brush 33 separated by 180 ° → the earth flows, whereby a predetermined magnetic pole of the armature 14 is excited.
The armature 14 rotates when the magnetic flux of the excited predetermined magnetic pole cuts the field magnetic flux of the stator 11.
When the armature 14 rotates 30 degrees, the contact positions of the first brush 32 and the second brush 33 with respect to the commutator 20 are relatively advanced by one segment 23, so that the magnetic pole excited by the armature 14 is 30 degrees in the circumferential direction. move on.
In this way, the armature 14 continues to rotate as the brush device 30, the commutator 20, and the coil wire 19 form a rotating magnetic field in a self-controlling manner.

同様に、ワイパスイッチの操作によって速度切換スイッチ４２がワイパ装置の高速運転側である第三ブラシ３４側にＯＮされると、バッテリー４１からの電流が、速度切換スイッチ４２→第三ブラシ３４→セグメント２３→コイル線材１９→１１７度離間した第二ブラシ３３→アースと流れることにより、アーマチュア１４の所定の磁極が励磁される。
この励磁した所定の磁極の磁束がステータ１１の界磁束を切ることにより、アーマチュア１４は回転する。
アーマチュア１４が３０度回転すると、第三ブラシ３４および第二ブラシ３３のコンミテータ２０に対する接触位置が一つのセグメント２３の分だけ相対的に進むために、アーマチュア１４の励磁する磁極が周方向に３０度進む。
このようにして、ブラシ装置３０やコンミテータ２０およびコイル線材１９が回転磁界を形成することにより、アーマチュア１４は回転し続ける。 Similarly, when the speed change switch 42 is turned on to the third brush 34 side, which is the high speed operation side of the wiper device, by operating the wiper switch, the current from the battery 41 is changed to the speed change switch 42 → the third brush 34 → the segment. 23 → coil wire 19 → second brush 33 separated by 117 degrees → ground, and thereby a predetermined magnetic pole of the armature 14 is excited.
The armature 14 rotates when the magnetic flux of the excited predetermined magnetic pole cuts the field magnetic flux of the stator 11.
When the armature 14 rotates 30 degrees, the contact positions of the third brush 34 and the second brush 33 with respect to the commutator 20 are relatively advanced by one segment 23, so that the magnetic pole excited by the armature 14 is 30 degrees in the circumferential direction. move on.
Thus, the armature 14 continues to rotate as the brush device 30, the commutator 20, and the coil wire 19 form a rotating magnetic field.

以上の作用によるアーマチュア１４の回転に伴うシャフト１５の回転は、ウオーム歯車減速装置２によって減速されて出力軸８に伝達される。
出力軸８は図示しないワイパアームに連動したクランク９を回転させる。
クランク９は図示しないリンク機構によってアーマチュア１４の回転運動をワイパアームを往復揺動させる往復揺動運動に変換することにより、フロントウインドガラスを払拭させる。 The rotation of the shaft 15 accompanying the rotation of the armature 14 by the above action is decelerated by the worm gear reduction device 2 and transmitted to the output shaft 8.
The output shaft 8 rotates a crank 9 interlocked with a wiper arm (not shown).
The crank 9 wipes the front window glass by converting the rotational movement of the armature 14 into a reciprocating rocking movement that reciprocally rocks the wiper arm by a link mechanism (not shown).

ところで、速度切換スイッチ４２がワイパ装置の低速運転側である第一ブラシ３２側にＯＮされた際には、第三ブラシ３４は非導通の状態にあるので、回転磁界を形成することはない。
しかし、第三ブラシ３４は隣り合うセグメント２３、２３同士を短絡して、両方のセグメント２３、２３に接続したコイル線材１９の閉回路を形成することにより、アーマチュア１４の回転磁界によってアンバランスが発生するとともに、アーマチュア１４にブレーキトルクを付勢するために、アーマチュア１４に振れ回り力が発生し、その結果、ワイパモータの振動や騒音等の弊害、出力特性の低下等が派生してしまう。
本実施の形態の振れ回り力は並列回路内の抵抗に差が生じ、導体分布がアンバランスになるために発生し、ブレーキトルクは第三ブラシ３４による閉回路が異極中で生じ、モータが回転することにより、この閉回路に起電力が発生し、この起電力によって生じる力がモータの回転方向と逆方向に発生（ブレーキ）することにより生じる。 By the way, when the speed changeover switch 42 is turned on to the first brush 32 side, which is the low speed operation side of the wiper device, the third brush 34 is in a non-conducting state and therefore does not form a rotating magnetic field.
However, the third brush 34 short-circuits the adjacent segments 23, 23 to form a closed circuit of the coil wire 19 connected to both the segments 23, 23, thereby causing imbalance due to the rotating magnetic field of the armature 14. At the same time, a swinging force is generated in the armature 14 in order to bias the brake torque to the armature 14, and as a result, adverse effects such as vibration and noise of the wiper motor, a decrease in output characteristics, and the like are derived.
The whirling force of the present embodiment is generated because the resistance in the parallel circuit is different and the conductor distribution is unbalanced, and the brake torque is generated in the closed circuit by the third brush 34 in the opposite polarity, By rotating, an electromotive force is generated in the closed circuit, and a force generated by the electromotive force is generated (brake) in a direction opposite to the rotation direction of the motor.

本実施の形態においては、隣り合うセグメント２３の間にそれぞれスリット２５を挟んでダミーセグメント２６が介設されていることにより、第三ブラシ３４がスリット２５を跨いで隣り合うセグメント２３、２３同士を短絡する期間が短縮されるために、両方のセグメント２３、２３に接続したコイル線材１９の閉回路を形成する期間を短縮することができ、アーマチュア１４の回転磁界にアンバランスを発生させたり、アーマチュア１４にブレーキトルクを及ぼす現象を抑止ないしは抑制することができる。   In the present embodiment, the dummy segment 26 is interposed between the adjacent segments 23 with the slits 25 interposed therebetween, whereby the third brush 34 straddles the adjacent segments 23 and 23 across the slit 25. Since the short-circuiting period is shortened, the period for forming the closed circuit of the coil wire 19 connected to both the segments 23 and 23 can be shortened, and an unbalance is generated in the rotating magnetic field of the armature 14, or the armature 14 can be suppressed or suppressed.

なお、速度切換スイッチ４２がワイパ装置の高速運転側である第三ブラシ３４側にＯＮされた際には、第一ブラシ３２は非導通の状態にあるので、回転磁界を形成することはないが、第一ブラシ３２は隣り合うセグメント２３、２３同士を短絡して両方のセグメント２３、２３に接続したコイル線材１９の閉回路を形成することになる。
但し、第一ブラシ３２および第二ブラシ３３がそれぞれセグメント２３を跨いでできる閉回路には殆ど起電力が発生しないため、ブレーキトルクの発生も殆どない。 When the speed changeover switch 42 is turned on to the third brush 34 side, which is the high speed operation side of the wiper device, the first brush 32 is in a non-conductive state, but does not form a rotating magnetic field. The first brush 32 forms a closed circuit of the coil wire 19 connected to both the segments 23 and 23 by short-circuiting the adjacent segments 23 and 23.
However, since almost no electromotive force is generated in the closed circuit in which the first brush 32 and the second brush 33 are respectively straddling the segment 23, there is almost no generation of brake torque.

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。   According to the embodiment, the following effects can be obtained.

1) コンミテータのスリットにダミーセグメントを介設することにより、第三ブラシがスリットを跨いで隣り合うセグメント同士を短絡する期間を短縮させて、コイル線材の両方のセグメントに接続した部分が閉回路を形成する期間を短縮することができるので、アーマチュアの回転磁界にアンバランスを発生させたり、アーマチュアにブレーキトルクを及ぼす現象を抑止ないしは抑制することができる。 1) By inserting a dummy segment in the slit of the commutator, the period in which the third brush shorts adjacent segments across the slit is shortened, and the part connected to both segments of the coil wire has a closed circuit. Since the formation period can be shortened, an unbalance can be generated in the rotating magnetic field of the armature, and a phenomenon in which the brake torque is applied to the armature can be suppressed or suppressed.

2) 回転磁界のアンバランスやアーマチュアにブレーキトルクを及ぼす現象を防止することにより、アーマチュアの振れ回り力の発生を防止することができるので、ワイパモータの振動や騒音等の弊害の派生を未然に防止することができる。 2) By preventing the unbalance of the rotating magnetic field and the phenomenon of applying brake torque to the armature, it is possible to prevent the armature's swinging force from being generated, thus preventing the occurrence of harmful effects such as vibration and noise of the wiper motor. can do.

3) アーマチュアにブレーキトルクを及ぼす現象を防止することにより、同一の駆動電流での駆動モータの出力トルクを向上させることができる。
なお、シミュレーションによれば、定格電流時（２アンペア）での出力トルクを、ダミーセグメントが無い場合に対して、約５０％向上させることができた。 3) By preventing the phenomenon of applying the brake torque to the armature, the output torque of the drive motor with the same drive current can be improved.
According to the simulation, the output torque at the rated current (2 amperes) can be improved by about 50% compared to the case where there is no dummy segment.

4) 第三ブラシの隣り合うセグメント同士による閉回路に起電力（誘起電圧）が発生するのを抑止ないしは抑制することにより、コイル線材の電流波形への悪影響が無くなる（電流リップルが低減する）ので、トルクリップルを低減することができ、かつまた、トルクリップルの形状も高周波成分の少ない波形とさせることができる。
なお、実験によれば、トルクリップル率で約６％低減させることができた。 4) By suppressing or suppressing the generation of electromotive force (induced voltage) in the closed circuit between adjacent segments of the third brush, there is no adverse effect on the current waveform of the coil wire (current ripple is reduced). The torque ripple can be reduced, and the shape of the torque ripple can be a waveform with less high frequency components.
According to the experiment, the torque ripple rate could be reduced by about 6%.

5) ダミーセグメントを絶縁部としてのスリット内に配設することにより、スリットの空所をダミーセグメントによって埋めることができるので、各ブラシがスリットによって削られる現象を抑止ないしは抑制することができる。 5) By disposing the dummy segment in the slit as the insulating portion, the void of the slit can be filled with the dummy segment, so that the phenomenon that each brush is scraped by the slit can be suppressed or suppressed.

6) ダミーセグメントを絶縁部としてのスリット内に配設することにより、ダミーセグメントをセグメントと共に成形することができるので、コンミテータの製造コストの増加を防止することができる。 6) Since the dummy segment can be formed together with the segment by disposing the dummy segment in the slit as an insulating portion, an increase in the manufacturing cost of the commutator can be prevented.

図４は本発明の第二の実施の形態であるワイパ装置の駆動モータのアーマチュアを示す展開図である。   FIG. 4 is a developed view showing an armature of the drive motor of the wiper device according to the second embodiment of the present invention.

本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、第三ブラシ３４Ａの周方向の幅δが、第一ブラシ３２および第二ブラシ３３の周方向の幅よりも小さく設定され、ξ＋２×λの値と等しく設定されている点である。
本実施の形態においては、第三ブラシ３４Ａの周方向の幅δが、ξ＋２×λの値と等しく設定されていることにより、第三ブラシ３４Ａがスリット２５を跨いで隣り合うセグメント２３、２３同士を短絡する期間が無くなるために、両方のセグメント２３、２３に接続したコイル線材１９の閉回路を形成する期間を解消することができ、アーマチュア１４の回転磁界にアンバランスを発生させたり、アーマチュア１４にブレーキトルクを及ぼす現象を抑止することができる。
したがって、回転磁界のアンバランスやブレーキトルクによるアーマチュア１４の振れ回り力の発生を未然に防止することができるので、ワイパモータの振動や騒音等の弊害の派生を回避することができる。 This embodiment differs from the above embodiment in that the circumferential width δ of the third brush 34A is set smaller than the circumferential width of the first brush 32 and the second brush 33, and ξ + 2 × λ. It is a point set equal to the value.
In the present embodiment, the circumferential width δ of the third brush 34A is set equal to the value of ξ + 2 × λ, so that the third brush 34A straddles the slit 25 and the adjacent segments 23, 23 are adjacent to each other. Since the period for forming the closed circuit of the coil wire 19 connected to both the segments 23 and 23 can be eliminated, an unbalance can be generated in the rotating magnetic field of the armature 14 or the armature 14 can be eliminated. It is possible to suppress the phenomenon of applying brake torque to the motor.
Therefore, since the generation of the swinging force of the armature 14 due to the unbalance of the rotating magnetic field and the brake torque can be prevented in advance, it is possible to avoid the occurrence of harmful effects such as vibration and noise of the wiper motor.

図５は本発明の第三の実施の形態であるワイパ装置の駆動モータのコンミテータを示す平面断面図である。   FIG. 5 is a plan sectional view showing a commutator of the drive motor of the wiper device according to the third embodiment of the present invention.

本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、コンミテータ２０Ｂが円筒形状に形成されている点である。
本実施の形態においても、コンミテータ２０Ａのスリット２５にダミーセグメント２６が介設されているので、第三ブラシ３４がスリット２５を跨いで隣り合うセグメント２３、２３同士を短絡する期間を短縮させて、コイル線材１９の両方のセグメント２３、２３に接続した部分が閉回路を形成する期間を短縮することができる。
したがって、本実施の形態においても、前記実施の形態と同様の効果が奏される。 This embodiment is different from the above embodiment in that the commutator 20B is formed in a cylindrical shape.
Also in the present embodiment, since the dummy segment 26 is interposed in the slit 25 of the commutator 20A, the period in which the third brush 34 short-circuits the adjacent segments 23 and 23 across the slit 25 is shortened, The period during which the portions connected to both the segments 23 and 23 of the coil wire 19 form a closed circuit can be shortened.
Therefore, also in this embodiment, the same effect as the above-described embodiment is exhibited.

次に、前記実施の形態に係るコンミテータの製造方法に関して説明する。
円盤（ディスク）形状のコンミテータ２０の製造方法においては、セグメント２３およびダミーセグメント２６となる部分と、セグメント２３の外周側にライザ２４となる部分とを一体かつ平板状になるように銅板を打ち抜き、かつ、中心部分には、軸孔２２よりもやや大きい径となる孔を円形形状に打ち抜く。
打ち抜かれた銅板のブラシ接触部分と反対側には、セグメント２３およびダミーセグメント２６となる位置に投錨部２９を形成する。
そして、打ち抜かれた銅板のライザ部を折り曲げてライザ２４を形成し、さらに、セグメント２３およびダミーセグメント２６の投錨部２９が内側となるように、射出成形を行ってベース２１を形成する。
その後、セグメント２３およびダミーセグメント２６が周方向に交互に並ぶように、スリット加工を行い、スリット２５を形成する。
円盤形状のコンミテータ２０においては、セグメント２３およびダミーセグメント２６が周方向に１２個交互に並ぶようにスリット加工される。 Next, a method for manufacturing the commutator according to the embodiment will be described.
In the manufacturing method of the disc-shaped commutator 20, the copper plate is punched out so that the portion that becomes the segment 23 and the dummy segment 26 and the portion that becomes the riser 24 on the outer peripheral side of the segment 23 are integrated into a flat plate shape. In addition, a hole having a diameter slightly larger than that of the shaft hole 22 is punched into a circular shape at the center portion.
On the opposite side of the punched copper plate from the brush contact portion, a throwing portion 29 is formed at a position to become the segment 23 and the dummy segment 26.
Then, the riser portion of the punched copper plate is bent to form the riser 24, and further, the base 21 is formed by injection molding so that the anchoring portion 29 of the segment 23 and the dummy segment 26 is inside.
Thereafter, slit processing is performed so that the segments 23 and the dummy segments 26 are alternately arranged in the circumferential direction, thereby forming the slits 25.
In the disk-shaped commutator 20, slit processing is performed so that 12 segments 23 and 12 dummy segments 26 are alternately arranged in the circumferential direction.

第三の実施の形態である円筒形状のコンミテータ２０Ｂにおいては、銅板を複数工程を経て端部にライザ２４が形成された円筒形状の銅部材を形成した後に、円筒形状の銅部材の一端から他端（軸方向）に向かって投錨部２９を形成して、その内側に絶縁性を有する樹脂を射出成形してベース２１を形成する。
その後、円筒形状の銅部材をセグメント２３およびダミーセグメント２６が交互になるように、一端から他端に複数本のスリット２５を加工することにより、円筒形状のコンミテータ２０Ｂが形成される。 In the cylindrical commutator 20B according to the third embodiment, after forming a cylindrical copper member in which the riser 24 is formed at the end portion of the copper plate through a plurality of steps, the other end of the cylindrical copper member is used. The anchoring portion 29 is formed toward the end (in the axial direction), and the base 21 is formed by injection molding an insulating resin on the inside thereof.
Thereafter, the cylindrical commutator 20B is formed by processing a plurality of slits 25 from one end to the other end of the cylindrical copper member so that the segments 23 and the dummy segments 26 alternate.

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、前記実施の形態においては、速度切り替え式モータを、低速運転および高速運転の２段の運転速度に切り替え可能なものを示したが、本発明はこれに限らず、３段以上の運転速度に切り替え可能な速度切り替え式モータにも適用することができる。この場合には、第三のブラシが２以上設けられることになる。   For example, in the above-described embodiment, the speed-switchable motor can be switched to the two-stage operation speed of the low-speed operation and the high-speed operation. However, the present invention is not limited to this, and the operation speed of three or more stages is used. The present invention can also be applied to a speed switching motor that can be switched to. In this case, two or more third brushes are provided.

また、前記実施の形態においては、車両のワイパ装置に用いられるワイパモータに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、速度毎にブラシを備えた速度切り替え式モータ全般に適用することができる。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a wiper motor used in a vehicle wiper device has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to all speed-switching motors having brushes for each speed. Can do.

本発明の一実施の形態であるワイパモータを示す一部切断正面図である。It is a partially cut front view which shows the wiper motor which is one embodiment of this invention. コンミテータを示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面図である。The commutator is shown, (a) is a front view, (b) is a sectional view taken along line bb in (a), and (c) is a sectional view taken along line cc in (a). アーマチュアを示す展開図である。It is an expanded view which shows an armature. 本発明の第二の実施の形態であるワイパ装置の駆動モータのアーマチュアを示す展開図である。It is an expanded view which shows the armature of the drive motor of the wiper apparatus which is 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三の実施の形態であるワイパ装置の駆動モータのコンミテータを示す平面断面図である。It is a top sectional view showing a commutator of a drive motor of a wiper device which is a third embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…ワイパモータ、２…ウオーム歯車減速装置、３…ギヤケース、４…ウオーム、５…ウオームホイール、６…中間歯車、７…駆動歯車、８…出力軸、９…クランク、１０…駆動モータ（速度切り替え式モータ）、１１…ステータ、１２…ヨーク、１３…マグネット、１４…アーマチュア、１５…シャフト、１６…閉塞壁側軸受、１７…開口側軸受、１８…コア、１９…コイル線材、
２０、２０Ａ、２０Ｂ…コンミテータ、２１…ベース、２２…軸孔、２３…セグメント、２４…ライザ、２５…スリット（絶縁部）、２６…ダミーセグメント、２７…ティース、２８…スロット、２９…投錨部（アンカー部）、
３０…ブラシ装置、３１…ブラシホルダステー、３２…第一ブラシ（一対のブラシの一方）、３３…第二ブラシ（一対のブラシの他方）、３４、３４Ａ…第三ブラシ、３５…ブラシホルダ、３６…ブラシスプリング、
４０…駆動電気回路、４１…バッテリー、４２…切換スイッチ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wiper motor, 2 ... Worm gear reduction device, 3 ... Gear case, 4 ... Worm, 5 ... Worm wheel, 6 ... Intermediate gear, 7 ... Drive gear, 8 ... Output shaft, 9 ... Crank, 10 ... Drive motor (speed change) Motor, 11 ... stator, 12 ... magnet, 14 ... armature, 15 ... shaft, 16 ... blocking wall side bearing, 17 ... opening side bearing, 18 ... core, 19 ... coil wire,
20, 20A, 20B ... commutator, 21 ... base, 22 ... shaft hole, 23 ... segment, 24 ... riser, 25 ... slit (insulating part), 26 ... dummy segment, 27 ... teeth, 28 ... slot, 29 ... throwing part (Anchor part),
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Brush apparatus, 31 ... Brush holder stay, 32 ... 1st brush (one of a pair of brush), 33 ... 2nd brush (the other of a pair of brush), 34, 34A ... 3rd brush, 35 ... Brush holder, 36 ... Brush spring,
40: driving electric circuit, 41: battery, 42: changeover switch.

Claims (4)

回転速度で切り替え可能とされた速度切り替え式モータであって、
界磁装置を形成するステータと、
コイル線材がコアに巻装されたアーマチュアと、
複数個のセグメントが絶縁部を挟んで周方向に環状に配列されているとともに、各セグメントに前記コイル線材の端末部がそれぞれ電気的に接続されており、前記アーマチュアと一体回転するコンミテータと、
電動モータの本体側に固定され、前記コンミテータに互いに周方向に１８０度離れた位置で摺接する一対のブラシと、
前記コンミテータに前記一対のブラシに対して周方向にずれた位置において摺接する第三のブラシと、を備えており、
前記コンミテータの前記各絶縁部には、前記コイル線材に非導通のダミーセグメントがそれぞれ配置されていることを特徴とする速度切り替え式モータ。 A speed-switching motor that can be switched at a rotational speed,
A stator forming a field device;
An armature in which a coil wire is wound around a core;
A plurality of segments are annularly arranged in the circumferential direction with an insulating portion interposed therebetween, and each segment is electrically connected to each segment, and a commutator that rotates integrally with the armature,
A pair of brushes fixed to the main body side of the electric motor and in sliding contact with the commutator at positions 180 degrees apart from each other in the circumferential direction;
A third brush that slidably contacts the commutator at a position displaced in the circumferential direction with respect to the pair of brushes,
A speed-switching motor, wherein each of the insulating portions of the commutator is provided with a non-conductive dummy segment on the coil wire. 前記ダミーセグメントの周方向の幅をξ、前記絶縁部の周方向の幅をλとすると、前記第三のブラシの周方向の幅δは、ξ＋２×λ≧δ、を満足するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の速度切り替え式モータ。   When the circumferential width of the dummy segment is ξ and the circumferential width of the insulating portion is λ, the circumferential width δ of the third brush is set to satisfy ξ + 2 × λ ≧ δ. The speed-switching motor according to claim 1, wherein 前記コンミテータが円盤形状に形成されており、この円盤の一主面に前記複数個のセグメント、前記複数個の絶縁部および前記複数個のダミーセグメントが配列されていることを特徴とする請求項１または２に記載の速度切り替え式モータ。   2. The commutator is formed in a disk shape, and the plurality of segments, the plurality of insulating portions, and the plurality of dummy segments are arranged on one main surface of the disk. Or the speed-switching motor according to 2. 前記コンミテータが円柱形状に形成されており、この円柱の周面に前記複数個のセグメント、前記複数個の絶縁部および前記複数個のダミーセグメントが配列されていることを特徴とする請求項１または２に記載の速度切り替え式モータ。   2. The commutator is formed in a cylindrical shape, and the plurality of segments, the plurality of insulating portions, and the plurality of dummy segments are arranged on a peripheral surface of the cylinder. 2. The speed switching motor according to 2.
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