JP2011019388A - Motor with brush - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの回転を停止機構により機械的に停止させた際に発生する異音を低減した有ブラシモータに関する。 The present invention relates to a brushed motor that reduces noise generated when the rotation of a motor is mechanically stopped by a stop mechanism.
例えば自動車用ドアロック開閉装置、電動ミラー格納装置など、自動車用電装機器に広く使われている小型モータの中には、所定時間のみ電源がオンされて駆動されるモータがある。このような小型モータは、例えば自動車ドアロックのようなモータ機能を達成した後、電源がオフされる前に、機械的なストッパにより停止する。通常、種々の条件の中でも確実にモータ機能を達成できるように、モータが機械的なストッパにより停止（モータロック）した後、わずかの時間後に電源がオフされるように、モータ電源オン期間は設定されている。言い換えると、小型モータがストッパにより停止後、依然として電源が供給される期間がある。そして、このモータ停止後の電源供給により、モータが振動して異音（高周波ノイズ）が発生することが分かった。発生した異音は、モータ電源がオフとなるまで継続する。 For example, among small motors widely used in electrical equipment for automobiles, such as an automobile door lock opening / closing device and an electric mirror storage device, there are motors that are driven by being turned on only for a predetermined time. Such a small motor is stopped by a mechanical stopper after achieving a motor function such as an automobile door lock and before the power is turned off. Normally, the motor power on period is set so that the power is turned off after a short time after the motor has been stopped by a mechanical stopper (motor lock) so that the motor function can be reliably achieved even under various conditions. Has been. In other words, there is a period in which power is still supplied after the small motor is stopped by the stopper. And it turned out by the power supply after this motor stop that a motor vibrates and abnormal noise (high frequency noise) generate | occur | produces. The generated abnormal noise continues until the motor power is turned off.
このような異音発生のメカニズムを、特許文献１は、以下のように説明する。図１３は、モータの各回転角度位置での動作を説明する図であり、３個の回転子巻線のそれぞれの両端が、対応する隣接整流子片間に接続されることを示している。一対のブラシは、１８０°間隔の対向配置で、整流子に接触している。但し、このブラシは摩耗していると仮定している。図１３（ａ）に示す位置から矢印方向に進み、（ｂ）に示す位置で、ストッパに当たりモータがロックしたとする。この状態では、依然として電源はオンになっている。次に、図１３（ｃ）に示すように、樹脂製ギヤ等を含む停止機構が有する弾性に基づく反力でモータはわずかに逆転する。この（ｃ）の状態は、（ａ）の状態と同じであり、（ｄ）に示すように再びトルクが上がって回転する。そして、（ｂ）と同じく、ストッパに当たりモータはロックする。この状態は、図１３（ｂ）に示した状態である。そして、前述の動作を繰り返す。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 explains the mechanism of such abnormal noise generation as follows. FIG. 13 is a diagram for explaining the operation at each rotational angle position of the motor, and shows that both ends of each of the three rotor windings are connected between the corresponding adjacent commutator pieces. The pair of brushes are in contact with the commutator in an opposing arrangement at intervals of 180 °. However, this brush is assumed to be worn. It is assumed that the motor advances from the position shown in FIG. 13A in the direction of the arrow and hits the stopper at the position shown in FIG. In this state, the power is still on. Next, as shown in FIG. 13C, the motor is slightly reversed by a reaction force based on the elasticity of the stop mechanism including a resin gear or the like. The state (c) is the same as the state (a), and the torque increases again as shown in (d). Then, as in (b), the motor hits the stopper and locks. This state is the state shown in FIG. Then, the above operation is repeated.
このように、電源オンの間、モータは状態（ｂ）（ｃ）（ｄ）を繰り返し、磁力は変化し、モータは振動して異音を発生することになる。モータがロックして、反力で逆転した状態で、トルクが上がって、上記状態を繰り返すことになる。即ち、モータロック時のモータ回転角度位置が、高トルク位置であると、モータはその角度位置でそのまま停止するので異音は発生しないが、モータロック時のモータ回転角度位置が低トルク位置であると反力で逆転し、モータ回転角度位置が高トルク位置に達すると、上述の説明のようにして異音が発生する。 As described above, while the power is on, the motor repeats the states (b), (c), and (d), the magnetic force changes, and the motor vibrates and generates abnormal noise. In a state where the motor is locked and reversely rotated by the reaction force, the torque increases and the above state is repeated. That is, if the motor rotation angle position when the motor is locked is a high torque position, the motor stops at that angular position and no noise is generated, but the motor rotation angle position when the motor is locked is a low torque position. When the motor rotation angle position reaches the high torque position, an abnormal noise is generated as described above.
図１４及び図１５は、トルク上昇について説明する図である。図示したように、３個の整流子片Ａ，Ｂ，Ｃが互いの間にスリットを設けて配置されている。今、図１４（Ａ）に示すように、一対のブラシはそれぞれ、異なる整流子片ＢとＣの上に位置している。一対のブラシの間には、直列接続された２つの巻線と、別の１つの巻線が並列接続されることになる。図１４（Ｂ）は、この状態を示す等価回路図であり、各巻線抵抗をＲとすると、２つのブラシ間の合成抵抗は、２／３Ｒとなる。 14 and 15 are diagrams for explaining the torque increase. As shown in the figure, the three commutator pieces A, B, and C are arranged with slits therebetween. Now, as shown in FIG. 14A, the pair of brushes are positioned on different commutator pieces B and C, respectively. Between the pair of brushes, two windings connected in series and another winding are connected in parallel. FIG. 14B is an equivalent circuit diagram showing this state. When each winding resistance is R, the combined resistance between the two brushes is 2 / 3R.
次に、モータが図１５（Ａ）に示す状態まで回転したとする。このとき、対向配置されている一方のブラシが、２つの整流子片ＡとＢの間のスリットの上に位置しているとする。このとき、ブラシが摩耗していると、１つの巻線は、このブラシによって短絡されているので、一対のブラシの間には、２つの巻線が並列接続された状態にある。図１５（Ｂ）は、この状態を示す等価回路図である。各巻線抵抗をＲとすると、２つのブラシ間の合成抵抗は、１／２Ｒとなる。このように、図１５の角度位置の方が図１４の角度位置よりも、２つのブラシ間の合成抵抗は小さく、逆に、流れる電流、即ちトルクは大きい。 Next, it is assumed that the motor has rotated to the state shown in FIG. At this time, it is assumed that one brush arranged oppositely is positioned on the slit between the two commutator pieces A and B. At this time, if the brush is worn, one winding is short-circuited by the brush, and therefore, two windings are connected in parallel between the pair of brushes. FIG. 15B is an equivalent circuit diagram showing this state. When each winding resistance is R, the combined resistance between the two brushes is 1 / 2R. As described above, the combined resistance between the two brushes is smaller in the angular position of FIG. 15 than in the angular position of FIG. 14, and conversely, the flowing current, that is, the torque is larger.
モータがストッパでロックした時、一方のブラシが２つの整流子片の間のスリットの上に位置していると、大きなトルクが発生して逆転は起こり難いのに対して、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時、一方のブラシが２つの整流子片の間のスリットの上に位置していると、大きなトルクで、再び回転を始めることになる。反力で逆転した時のブラシ位置が、整流子片の間のスリットの上に無ければ、トルクは上がらず異音は発生しない。しかし、モータがストッパでロックした時、或いは反力で逆転した時のブラシ位置は、確率的なものであり、ロックした時に整流子間のスリットの上に位置させ、或いは逆転時に整流子片間のスリットの上を避けるようにモータ回転を制御することは事実上困難である。 When the motor is locked by the stopper, if one brush is positioned on the slit between the two commutator pieces, a large torque is generated and reverse rotation is unlikely to occur, whereas the motor is locked by the stopper. When the reverse rotation is caused by the reaction force after the rotation, if one brush is positioned on the slit between the two commutator pieces, the rotation starts again with a large torque. If the brush position when reversed by the reaction force is not on the slit between the commutator pieces, the torque does not increase and no abnormal noise is generated. However, the brush position when the motor is locked by the stopper or when the motor is reversed by the reaction force is probabilistic and is positioned on the slit between the commutators when locked or between the commutator pieces when reversed. It is practically difficult to control the motor rotation so as to avoid over the slit.
また、図１６は、特許文献１に開示のブラシアーム形状を示す図である。図示したように、ブラシ装置は、整流子に摺動接触する一対のカーボンブラシと、これをそれぞれ圧入保持する一対のブラシアームと、このブラシアームとかしめ等により結合された一対のブラシベースと、このブラシベースと一体形成の一対のリセプタクル端子とから構成される。このような構成のブラシ装置は、合成樹脂製のエンドベルにおいて、それと一体に形成された柱状部により限定される凹所内に圧入保持される。これによって、ブラシアームの根本側（ブラシベースとの結合側）が固定されることになる。
FIG. 16 is a diagram showing the shape of the brush arm disclosed in
カーボンブラシは、図示のように、回転子の整流子に適度なブラシ圧で摺動するように、言い換えると、ブラシアームが有するバネ性により整流子の径方向に押圧可能（即ち、移動可能）に構成されているものの、それと直角方向の整流子の接線方向の移動は規制されている。このように、特許文献１に開示のブラシ装置は、一対のブラシ中心を結ぶ線を所定角度傾斜させて配置することにより、モータロック時の異音の発生を防止するものであるが、ブラシアーム根本側の固定自体は通常のように、ブラシの整流子接線方向の移動を規制するように行われている。
As shown in the figure, the carbon brush slides on the commutator of the rotor with an appropriate brush pressure. In other words, the carbon brush can be pressed in the radial direction of the commutator by the spring property of the brush arm (that is, movable). However, the tangential movement of the commutator in the direction perpendicular to it is restricted. As described above, the brush device disclosed in
また、特許文献２は、カーボンブラシを長時間使用後に摩耗しても、モータ電流波形からパルス出力を安定に出力することを目的として、整流子片１個の周長の２１〜２８％にブラシ幅を設定したカーボンブラシを開示する。さらに、特許文献３は、カーボンブラシのブラシ幅を小さくすることにより、モータの使用時間の経過に関係なく、モータ起動時のスパーク発生を抑制したブラシ装置を開示する。しかし、特許文献２，３のいずれにも、モータロック時の異音発生の防止に関する開示は無い。
Further,
さらに、小型モータを自動車用途に用いた場合、車内には種々のシリコーンガス発生源が存在する。例えば、塗料とか化粧品などのシリコーン製品の中に残留しているシロキサンが、常温でシリコーンガスとして発生する。このガスが、整流子面上のカーボンブラシの通電切り替わり時に発生する火花による熱エネルギーによって、分解されて、絶縁物である二酸化ケイ素SiO2が整流子面上に付着し、これによって、通電不良を起こすことが分かった。 Furthermore, when a small motor is used for an automobile, various silicone gas generation sources exist in the vehicle. For example, siloxane remaining in silicone products such as paints and cosmetics is generated as silicone gas at room temperature. This gas is decomposed by the thermal energy generated by the spark when the carbon brush on the commutator surface is switched, and silicon dioxide SiO 2 as an insulator adheres to the commutator surface. I knew it would happen.
本発明は、ブラシアーム形状及びその固定を工夫することにより、また、カーボンブラシの形状を工夫することにより、モータ停止後の電源供給によりモータが振動して発生するロック時異音を低減することを目的としている。 By devising the shape of the brush arm and its fixing, and by devising the shape of the carbon brush, the present invention reduces abnormal noise when the motor vibrates due to power supply after the motor stops. It is an object.
また、本発明は、カーボンブラシ形状を工夫して、整流子面上の火花発生領域を狭い範囲に限定することにより、火花発生による熱エネルギーを小さくし、これによって、シリコーンガスの分解により生じる二酸化ケイ素SiO2の整流子面上への付着、及び、この付着により生じる不均一摩耗による通電不良を低減して、より耐久性のある小型モータを提供することを目的としている。 In addition, the present invention devised the carbon brush shape to limit the spark generation area on the commutator surface to a narrow range, thereby reducing the thermal energy due to the generation of the spark, and thereby the dioxide generated by the decomposition of the silicone gas. An object of the present invention is to provide a more durable small motor by reducing the adhesion of silicon SiO 2 on the commutator surface and the failure of energization due to non-uniform wear caused by the adhesion.
本発明の有ブラシモータは、モータケース及び該ケースの開口部に嵌着されるエンドベルと、ケースの内周面に取り付けた固定子磁極を構成する対構成のマグネットと、モータシャフト上に回転子磁極及び整流子を備える回転子と、エンドベルに固定されかつ整流子に摺動する一対のブラシを含むブラシ装置とを備え、モータの回転を機械的に停止させる停止機構と共に用いる。ブラシ装置は、一対のブラシと、これをそれぞれ保持する一対のブラシアームと、このブラシアームとそれぞれ結合された一対のブラシベースを有する。ブラシアームはブラシベースとの結合端部を、エンドベルに固定し、かつ、ブラシアームは、それが有するバネ性によりブラシが摺接する整流子の径方向にブラシを移動可能に、かつ、結合端部とは異なる位置で該ブラシアームの根本側に曲げ加工部を有してブラシが摺接する整流子の接線方向にブラシを移動可能に構成した。 The brushed motor of the present invention includes a motor case, an end bell fitted into the opening of the case, a pair of magnets constituting a stator magnetic pole attached to the inner peripheral surface of the case, and a rotor on the motor shaft. A rotor including a magnetic pole and a commutator and a brush device including a pair of brushes fixed to the end bell and sliding on the commutator are used together with a stop mechanism that mechanically stops the rotation of the motor. The brush device includes a pair of brushes, a pair of brush arms that respectively hold the brushes, and a pair of brush bases that are respectively coupled to the brush arms. The brush arm fixes the coupling end with the brush base to the end bell, and the brush arm allows the brush to move in the radial direction of the commutator with which the brush slides due to the spring property of the brush arm, and the coupling end. A bending portion is provided on the base side of the brush arm at a position different from that of the brush arm so that the brush can be moved in the tangential direction of the commutator with which the brush slides.
ブラシは、マグネット中心線と一致させて配置するカーボンブラシであり、かつ、ブラシの整流子摺動面の整流子周方向の幅を狭くするように凸形状に構成した。ブラシは、整流子回転中心に対するマグネット中心線と整流子回転方向に対して上流側に位置するブラシ前端とのなす角度で表したブラシ位相角が、（０°〜８°）／固定子磁極対数の範囲にある。また、ブラシは、整流子回転中心に対するブラシ前端とブラシ後端のなす角度で表したブラシ幅が、（８°〜１６°）／固定子磁極対数の範囲にある。 The brush is a carbon brush arranged so as to coincide with the magnet center line, and has a convex shape so as to narrow the width of the commutator sliding surface of the brush in the commutator circumferential direction. The brush has a brush phase angle represented by an angle between the magnet center line with respect to the commutator rotation center and the brush front end positioned upstream with respect to the commutator rotation direction (0 ° to 8 °) / number of stator pole pairs It is in the range. Further, the brush has a brush width represented by an angle formed by the brush front end and the brush rear end with respect to the commutator rotation center in a range of (8 ° to 16 °) / number of stator pole pairs.
曲げ加工部は、ブラシが摺接する整流子の径方向と同方向に取り付けたブラシアームの結合端部をその方向に伸ばした後、該ブラシアームの根本側でブラシ方向に折り曲げて構成した。接線方向に移動可能のブラシは、450Ｈｚよりも低い周波数で振動可能にした。 The bending portion was constituted by extending the connecting end portion of the brush arm attached in the same direction as the radial direction of the commutator with which the brush slidably contacts, and then bending the brush arm in the brush direction on the base side of the brush arm. The brush that is movable in the tangential direction was able to vibrate at a frequency lower than 450 Hz.
本発明によれば、モータ停止後の電源供給により、モータが振動して発生するロック時異音を低減することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce abnormal noise at the time of locking generated by vibration of the motor by supplying power after the motor is stopped.
また、本発明は、カーボンブラシ形状を工夫して、整流子表面の火花発生領域を狭い範囲に限定したことにより、整流子表面に生じる不均一摩耗による通電不良を低減して、耐久性を高めることができた。 In addition, the present invention devised the carbon brush shape and limited the spark generation area on the commutator surface to a narrow range, thereby reducing the current-carrying failure due to uneven wear generated on the commutator surface and improving the durability. I was able to.
図１は本発明を適用することのできる停止機構付メカユニットを例示する図であり、（Ａ）はウォーム減速機部分を断面で示す有ブラシモータの全体図であり、（Ｂ）は停止機構部を拡大して示す断面図である。図１（Ａ）において、モータ部は減速機部に取付けられ、そのモータシャフトの先端部は減速機部の軸受で軸止されている。ウォームは、モータシャフトに固定される。ウォームにはウォームホイールが噛み合わされて、モータ部から出力された駆動トルクは、モータシャフトからウォームに伝達され、減速機部においてウォームからウォームホイールに駆動トルクが伝わり、出力軸から外部にトルクが取り出される構成となっている。 1A and 1B are diagrams illustrating a mechanical unit with a stop mechanism to which the present invention can be applied. FIG. 1A is an overall view of a brushed motor showing a section of a worm speed reducer, and FIG. It is sectional drawing which expands and shows a part. In FIG. 1 (A), the motor part is attached to a reduction gear part, and the front-end | tip part of the motor shaft is fixed by the bearing of the reduction gear part. The worm is fixed to the motor shaft. The worm wheel meshes with the worm, and the drive torque output from the motor section is transmitted from the motor shaft to the worm. In the reducer section, the drive torque is transmitted from the worm to the worm wheel, and the torque is extracted from the output shaft to the outside. It is the composition which becomes.
図示の有ブラシモータにおいて、停止機構は、出力軸に固定されて出力軸と共に回転するロック用ギヤと、該ギヤの歯車に噛み合う歯車を有して、回転軸を中心として揺動する係合部と、該係合部の揺動を規制して所定位置で停止させるストッパとから構成されている。そして、この有ブラシモータは、例えば自動車ドアロックのようなモータ機能を達成した後、電源がオフされる前に、機械的なストッパにより停止する。即ち、モータが機械的なストッパにより停止（モータロック）した後、わずかの時間後に、電源がオフされるように、モータ電源オン期間は設定されている。なお、図示の停止機構は、モータ回転を減速機部を介してロックさせるものとして例示したが、モータ回転を所定位置でロックする構成であれば、いかなる停止機構も採用しうるものであって、減速機部は必ずしも必要ではない。 In the illustrated brushed motor, the stop mechanism includes a locking gear that is fixed to the output shaft and rotates together with the output shaft, and a gear that meshes with the gear of the gear, and an engaging portion that swings about the rotational shaft. And a stopper for restricting the swing of the engaging portion and stopping at a predetermined position. The brushed motor is stopped by a mechanical stopper after the motor function such as an automobile door lock is achieved and before the power is turned off. That is, the motor power on period is set so that the power is turned off after a short time after the motor is stopped by the mechanical stopper (motor lock). The illustrated stop mechanism is illustrated as locking the motor rotation via the speed reducer, but any stop mechanism can be adopted as long as the motor rotation is locked at a predetermined position. The reduction gear unit is not always necessary.
図２は、図１のモータ部に使用可能な有ブラシモータの全体を示す部分断面図である。以下の説明において、２極（一対）の固定子磁極及び３極の回転子磁極を有するモータを例に挙げるが、本発明は、４極（二対）の固定子磁極及び６極の回転子磁極を有するモータに対しても適用することができる。この場合、例示した角度を、１／２倍することにより、４極の固定子磁極及び６極の回転子磁極を有するモータにも当てはまる。言い換えると、以下に例示する角度は、固定子磁極対数当たりの角度を示している。金属材料により有底中空筒状に形成されたケースの内周面には、偶数極（例えば２極）の対構成のマグネットが取り付けられている。このケースの開口部は、絶縁材料で成形された（合成樹脂製）エンドベル（ケース蓋）が嵌着されてそれによって閉じられる。エンドベルの中央部には、モータシャフトのための軸受が収容される。 FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the entirety of a brushed motor that can be used in the motor unit of FIG. In the following description, a motor having a two-pole (pair) stator magnetic pole and a three-pole rotor magnetic pole is taken as an example, but the present invention is a four-pole (two pairs) stator magnetic pole and a six-pole rotor. The present invention can also be applied to a motor having a magnetic pole. In this case, the example angle is also multiplied by ½ to apply to a motor having a 4-pole stator pole and a 6-pole rotor pole. In other words, the angle exemplified below indicates an angle per the number of stator pole pairs. A pair of magnets having even poles (for example, two poles) are attached to the inner peripheral surface of a case formed of a metal material into a bottomed hollow cylindrical shape. The opening of this case is closed by fitting an end bell (case lid) formed of an insulating material (made of synthetic resin). A bearing for the motor shaft is accommodated in the central portion of the end bell.
モータシャフトの他端は、有底中空筒状のケースの底部中央に設けられた軸受によって支持されている。このモータシャフトには、積層コア上に巻線を巻回することにより構成される回転子磁極と、整流子とが通常に備えられて、有ブラシモータの回転子を構成している。そして、この整流子に接触する一対のカーボンブラシのそれぞれが、エンドベルに固定されているブラシ装置に取り付けられている。 The other end of the motor shaft is supported by a bearing provided at the bottom center of the bottomed hollow cylindrical case. This motor shaft is normally provided with a rotor magnetic pole formed by winding a winding on a laminated core and a commutator, and constitutes a rotor of a brushed motor. And each of a pair of carbon brush which contacts this commutator is attached to the brush apparatus currently fixed to the end bell.
図３（Ａ）は、有ブラシモータのエンドベルの一例を、内部側から見た図であり、（Ｂ）は、その一方のブラシ及びブラシアームを取り出して示す図である。図示のエンドベルが嵌着されるケースの内周面に取り付けられる２極のマグネットは、図３（Ａ）の水平方向に配置されている。図示したように、ブラシ装置は、整流子に摺動接触する一対のカーボンブラシと、これをそれぞれ圧入保持する一対のブラシアーム（支持手段）と、このブラシアームとかしめ等により結合された一対のブラシベースと、このブラシベースと接続（或いは一体形成）の一対のリセプタクル端子とから構成される。但し、図示の例において、一方のリセプタクル端子とカーボンブラシ間に直列に、ＰＴＣ（正特性サーミスタ）のような過電流を検出して焼損を防止する素子が接続されるものとして例示している。 FIG. 3A is a view of an example of an end bell of a brushed motor as viewed from the inside, and FIG. 3B is a view showing one brush and a brush arm taken out. The two-pole magnet attached to the inner peripheral surface of the case to which the illustrated end bell is fitted is disposed in the horizontal direction of FIG. As shown in the figure, the brush device includes a pair of carbon brushes that are in sliding contact with the commutator, a pair of brush arms (supporting means) that press-fit each of the brushes, and a pair of brush arms coupled by caulking or the like. The brush base is composed of a pair of receptacle terminals connected to (or integrally formed with) the brush base. However, in the illustrated example, an element such as a PTC (positive characteristic thermistor) that detects burnout and prevents burnout is connected in series between one receptacle terminal and the carbon brush.
カーボンブラシは、適度なブラシ圧を得る為にバネ性を有するブラシアームに取付けて、この回転子の整流子に摺動するように構成されている。このような構成のブラシ装置は、合成樹脂製のエンドベルにおいて、それと一体に形成された柱状部により限定される凹所内に圧入保持される。このブラシ装置への電源供給は、一対の外部端子を外部端子挿入口を通してエンドベルの外部より挿入して、一対のリセプタクル端子のそれぞれに電気的に接触させることにより行われる。 In order to obtain an appropriate brush pressure, the carbon brush is attached to a brush arm having a spring property and is slid on the commutator of the rotor. The brush device having such a configuration is press-fitted and held in a recess defined by a columnar portion formed integrally with an end bell made of synthetic resin. The power supply to the brush device is performed by inserting a pair of external terminals from the outside of the end bell through the external terminal insertion port and making electrical contact with each of the pair of receptacle terminals.
図示のカーボンブラシは、図３（Ｂ）中に矢印で示すように、ブラシが摺接する整流子の径方向とそれと直角の接線方向の２方向に移動可能に取り付けられている。これを可能にするために、ブラシアームは、その根本側に曲げ加工部（湾曲部）を有している。即ち、ブラシアームは、ブラシベース先端部との固定（例えば、カシメ固定）側において、上記径方向と同一方向に略平行にして取り付け、その方向に所定距離だけ伸ばした後（図３（Ｂ）中に延長部として図示）、その固定部とは離れた位置で曲げ加工により形成した湾曲部において、カーボンブラシ方向に略直角に折り曲げられる。 The carbon brush shown in the figure is attached so as to be movable in two directions, ie, a radial direction of the commutator with which the brush is slidably contacted and a tangential direction perpendicular thereto as shown by an arrow in FIG. In order to make this possible, the brush arm has a bent portion (curved portion) on its root side. That is, the brush arm is mounted on the fixing side (for example, caulking fixing) side of the brush base so as to be substantially parallel to the same direction as the radial direction, and is extended by a predetermined distance in that direction (FIG. 3B). It is bent as a substantially right angle in the direction of the carbon brush at a curved portion formed by bending at a position away from the fixed portion.
図１３〜図１５を参照して説明したように、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時、摩耗したブラシの一方が２つの整流子片の間のスリットの上に位置していると、大きなトルクで、再び回転を始めることになる。ロック、逆転、及び再回転を繰り返すことによって異音が発生することになるが、この繰り返しは、カーボンブラシを同じ条件に保持することにより、継続し易くなる。これに対して、カーボンブラシを整流子接線方向に移動（接線方向振動）させて、繰り返し条件を変更することにより、繰り返しは継続せずに、異音は途切れることになる。 As described with reference to FIGS. 13 to 15, when the motor is reversed by the reaction force after locking with the stopper, one of the worn brushes is positioned on the slit between the two commutator pieces. If so, it will start rotating again with a large torque. By repeating the lock, reverse rotation, and re-rotation, an abnormal noise is generated, but this repetition is easily continued by maintaining the carbon brush under the same conditions. On the other hand, by moving the carbon brush in the tangential direction of the commutator (tangential vibration) and changing the repetition condition, the noise is interrupted without continuing the repetition.
なお、従来技術に基づいて作成した有ブラシモータについて、ロック時異音を測定した結果、ある基本周波数で音圧が高く、かつ、そのｎ次倍の周波数でも音圧が高くなることが分かった。その１次の基本周波数は、最小：450Ｈｚ、最大：1600Ｈｚであった。それ故に、この最小周波数よりも低い周波数で、カーボンブラシを接線方向に振動させることにより、基本周波数から外れやすくなって、異音の発生を減少させることができる。カーボンブラシが接線方向に振動する周波数は、ブラシアームのバネ性（板厚、材質）とか、ブラシアーム固定部と湾曲部までの距離（長さ）を変えることにより調整できる。 As a result of measuring abnormal noise when locked for a brushed motor created based on the prior art, it was found that the sound pressure was high at a certain basic frequency and the sound pressure was also high at the nth order frequency. . The primary fundamental frequency was minimum: 450 Hz and maximum: 1600 Hz. Therefore, by vibrating the carbon brush in the tangential direction at a frequency lower than the minimum frequency, it becomes easy to deviate from the fundamental frequency, and the generation of abnormal noise can be reduced. The frequency at which the carbon brush vibrates in the tangential direction can be adjusted by changing the spring property (plate thickness, material) of the brush arm or the distance (length) between the brush arm fixing portion and the bending portion.
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、互いに異なる方向から見た同一のカーボンブラシを示す斜視図である。カーボンブラシは、その嵌合部をブラシアーム先端側の対応する箇所に設けた矩形穴に嵌め込み、圧入することにより取り付けられる。このブラシアーム先端側に取り付けられるカーボンブラシの嵌合部は、段差を設けて、ブラシ本体部よりも整流子軸方向に幅を狭くすることにより、構成されている。ブラシ本体部は、整流子摺動面の整流子周方向の幅を狭くするように凸形状に構成されている。 4A and 4B are perspective views showing the same carbon brush viewed from different directions. The carbon brush is attached by fitting the fitting portion into a rectangular hole provided at a corresponding position on the tip side of the brush arm and press-fitting. The fitting portion of the carbon brush attached to the tip side of the brush arm is configured by providing a step and making the width narrower in the commutator shaft direction than the brush body portion. The brush body portion is formed in a convex shape so as to narrow the width of the commutator sliding surface in the circumferential direction of the commutator.
図５は、カーボンブラシの整流子面への接触を説明する図である。カーボンブラシは、マグネット中心線と一致させて配置するものとして図示している（中性位置）。図示のように、カーボンブラシは、ブラシ本体の幅狭の凸形状先端面を、整流子面に摺動させる。摩耗の無い初期のカーボンブラシは、整流子軸方向の線状に接触するが、ブラシ摩耗と共に、整流子摺動面の全面が整流子に摺動接触することになる。さらに、この際、ブラシ摩耗だけでなく、整流子表面も摩耗するが、整流子表面の摩耗は、スリットを中心としたブラシ幅範囲内で大きくなるような不均一摩耗となる。この不均一摩耗は、スリットで電流が切り替わって、火花が発生するためである。 FIG. 5 is a diagram illustrating the contact of the carbon brush with the commutator surface. The carbon brush is illustrated as being disposed in alignment with the magnet center line (neutral position). As shown in the figure, the carbon brush slides the narrow convex tip surface of the brush body on the commutator surface. The initial carbon brushes without wear contact linearly in the commutator axial direction, but with the brush wear, the entire surface of the commutator sliding surface comes into sliding contact with the commutator. Further, at this time, not only the brush wear but also the commutator surface is worn, but the wear of the commutator surface becomes non-uniform wear that increases within the brush width range centering on the slit. This non-uniform wear is due to the occurrence of sparks by switching the current at the slit.
図６は、図４に例示したような凸形状を有するカーボンブラシの作用をさらに説明する図であり、（Ａ）（Ｂ）は、それぞれシリコン汚染試験に用いたタイプＡ、及びタイプＢ（従来技術）のカーボンブラシ形状を示し、（Ｃ）は、これらカーボンブラシを用いたシリコン汚染試験の結果を示すグラフである。（Ａ）に示すタイプＡのカーボンブラシは、図４に例示した凸形状カーボンブラシと同じものであり、（Ｂ）に示すタイプＢのカーボンブラシは従来技術に基づき構成した四角形状カーボンブラシを示している。（Ｃ）は、横軸にタイプＡ及びタイプＢのカーボンブラシを備えた各サンプル５個ずつのモータナンバーを示し、縦軸は、モータが停止するまでのサイクル数を示している。シリコン汚染試験は、シリコーンガス雰囲気中で、各サンプル５個ずつのモータ（4.9mNm負荷時 電流0.6A 回転数10600r/min定格）について行なった。本試験は、１サイクルを、0.2秒正転−2.3秒オフ−0.2秒逆転−2.3秒オフとして、モータが停止するまでのサイクル数をカウントした。試験条件は、端子間電圧14.5V (DC CONSTANT)、負荷4.9mNm、試験温度：常温、シリコーンガス雰囲気中である。シリコーンガス雰囲気は、常温蒸発するシリコンオイル５ｍｌを、モータを設置した試験槽の中に投入後、３時間放置して揮発させることにより形成した。 FIGS. 6A and 6B are diagrams for further explaining the operation of the carbon brush having a convex shape as illustrated in FIG. 4. FIGS. 6A and 6B are respectively a type A and a type B (conventional) used in the silicon contamination test. (C) is a graph showing the results of a silicon contamination test using these carbon brushes. The carbon brush of type A shown in (A) is the same as the convex carbon brush illustrated in FIG. 4, and the carbon brush of type B shown in (B) is a rectangular carbon brush constructed based on the prior art. ing. (C) shows the motor numbers of five samples each having a type A and type B carbon brush on the horizontal axis, and the vertical axis shows the number of cycles until the motor stops. The silicon contamination test was carried out in a silicone gas atmosphere for each of the five motors (4.9mNm load current 0.6A, rotation speed 10600r / min rating). In this test, the number of cycles until the motor stopped was counted with one cycle being 0.2 seconds forward rotation-2.3 seconds off-0.2 seconds reverse rotation-2.3 seconds off. Test conditions are: terminal voltage 14.5V (DC CONSTANT), load 4.9mNm, test temperature: normal temperature, in a silicone gas atmosphere. The silicone gas atmosphere was formed by putting 5 ml of silicon oil evaporating at room temperature into a test tank in which a motor was installed and then allowing it to stand for 3 hours to evaporate.
図６（Ｃ）のグラフに見られるように、タイプＡの凸形状カーボンブラシは、タイプＢ（従来技術）と対比して明らかに耐久回数が増えており、例えば、最も早く停止したもの同士を比較すれば（6000対19000 サイクル）、３倍以上の耐久回数となっていることが分かる。 As can be seen from the graph of FIG. 6C, the type A convex carbon brush has a clearly increased durability compared to the type B (prior art). By comparison (6000 vs. 19000 cycles), it can be seen that the number of endurance is more than 3 times.
図７は、シリコン汚染のメカニズムを説明する図である。シリコーン製品の中で未反応のシロキサンが製品中に残留し、かつ、この残留しているシロキサンの中で、低分子量のものは蒸気圧が高いため、常温でシリコーンガスとして発生する。このガスが、火花発生により生じた熱エネルギーによって、雰囲気中の酸素O2と反応して分解し、絶縁物である二酸化ケイ素SiO2を生じる。このSiO2が、整流子面（モータ接点）上に付着し、通電不良を起こすことになる。Si-Oの結合エネルギー（108kcal/mol）、Si-Cの結合エネルギー（76kcal/mol）、C-Hの結合エネルギー（98kcal/mol）以上の熱エネルギーが加えられると、シリコーンガスは分解する。低分子量のシロキサンとしては、例示のオクタメチルシクロテトラシロキサン[（CH3）2SiO]4以外にも、ドデカメチルペンタシロキサンCH3[（CH3）2SiO]4Si(CH3)3がある。
FIG. 7 is a diagram for explaining the mechanism of silicon contamination. Among the silicone products, unreacted siloxane remains in the product, and among these remaining siloxanes, those having a low molecular weight are generated as silicone gas at room temperature because of high vapor pressure. This gas is decomposed by reacting with oxygen O 2 in the atmosphere by the thermal energy generated by the generation of sparks to produce silicon dioxide SiO 2 which is an insulator. This SiO 2 adheres to the commutator surface (motor contact) and causes poor current conduction. Silicon gas decomposes when thermal energy higher than Si-O bond energy (108 kcal / mol), Si-C bond energy (76 kcal / mol), and CH bond energy (98 kcal / mol) is applied. The siloxane of a low molecular weight, exemplified octamethylcyclotetrasiloxane in
図８は、図６により説明したシリコン汚染試験後の整流子表面の写真である。（Ａ）は、タイプＡの凸形状カーボンブラシによる火花発生領域を示し、（Ｂ）は、タイプＢ（従来技術）のカーボンブラシによる火花発生領域を示している。いずれも、整流子片間のスリット両側に火花発生領域が生じているが、凸形状のタイプＡのカーボンブラシの方が、四角形状のタイプＢよりも、火花発生領域が狭くなっている。このように、凸形状のタイプＡのカーボンブラシは、火花発生領域が狭くかつ小さくなっていることにより、そこで発生する熱エネルギーも小さくなる。これにより、SiO2の発生を少なくすることができ、その結果として、図８の写真に示されるように、スリットを中心とした整流子表面の不均一摩耗領域が狭く小さなものとなるため、シリコーンガス環境下での延命が可能になる。 FIG. 8 is a photograph of the commutator surface after the silicon contamination test described with reference to FIG. (A) shows a spark generation area by a convex carbon brush of type A, and (B) shows a spark generation area by a carbon brush of type B (prior art). In both cases, a spark generation area is generated on both sides of the slit between the commutator pieces, but the spark generation area of the convex type A carbon brush is narrower than that of the square type B. As described above, the convex type A carbon brush has a narrow and small spark generation region, so that the heat energy generated there is also small. As a result, the generation of SiO 2 can be reduced. As a result, as shown in the photograph of FIG. 8, the non-uniform wear area on the surface of the commutator centered on the slit becomes narrow and small. Life extension in a gas environment becomes possible.
上述のように、比較的狭いブラシ幅を有する凸形状カーボンブラシを用いることにより、シリコーンガス環境下で整流子表面の不均一摩耗領域を狭く小さなものとすることができるが、より具体的には、詳細は後述するように、本発明は、ブラシ位相角を（０°〜８°）／固定子磁極対数に、また、ブラシ幅を（８°〜１６°）／固定子磁極対数の角度に設定することにより、シリコーンガス環境下で不均一摩耗を低減した。 As described above, by using a convex carbon brush having a relatively narrow brush width, the non-uniform wear region on the surface of the commutator can be made narrow and small under a silicone gas environment, but more specifically, As will be described in detail later, the present invention sets the brush phase angle to (0 ° to 8 °) / number of stator pole pairs and the brush width to (8 ° to 16 °) / angle of the number of stator pole pairs. By setting, non-uniform wear was reduced in a silicone gas environment.
次に、ロック時異音の低減について、さらに説明する。図５に示すように、ブラシの整流子摺動面の一方の端を「ブラシ前端」（整流子回転方向に対して上流側）、他方の端を「ブラシ後端」（下流側）と表示している。本明細書において、ブラシ幅は、整流子回転中心に対する整流子面上のブラシ前端とブラシ後端のなす角度で表す。また、ブラシ摩耗時には、このブラシ前端において、整流が切り替わることになるので、ブラシ位相角は、整流子回転中心に対するマグネット中心線とブラシ前端とのなす角度で表す。詳細は後述するように、本発明は、ブラシ位相角を（０°〜８°）／固定子磁極対数に、また、ブラシ幅を（８°〜１６°）／固定子磁極対数の角度に設定することにより、異音の発生を防止することができた。 Next, the reduction of abnormal noise during locking will be further described. As shown in FIG. 5, one end of the brush commutator sliding surface is indicated as “brush front end” (upstream with respect to the commutator rotation direction), and the other end is indicated as “brush rear end” (downstream side). is doing. In this specification, the brush width is represented by an angle formed by the brush front end and the brush rear end on the commutator surface with respect to the commutator rotation center. Further, since commutation is switched at the brush front end when the brush is worn, the brush phase angle is represented by an angle formed between the magnet center line and the brush front end with respect to the commutator rotation center. As will be described in detail later, in the present invention, the brush phase angle is set to (0 ° to 8 °) / number of stator pole pairs, and the brush width is set to (8 ° to 16 °) / number of stator pole pairs. By doing so, the generation of abnormal noise could be prevented.
図１３を参照して前述したように、確率的に決まることであるが、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時、摩耗したブラシの一方が２つの整流子片の間のスリットの上に位置していると、大きなトルクで、再び回転を始めることになる。しかし、このような場合であっても、ブラシ位相角及びブラシ幅を上述のように設定することにより、発生トルクの上昇を抑えることができることを、本発明者らは見いだした。以下、図９〜図１０を参照して、ブラシ位相角及びブラシ幅と異音発生との関係について、説明する。 As described above with reference to FIG. 13, when the motor is reversed by the reaction force after being locked by the stopper, one of the worn brushes is a slit between the two commutator pieces. If it is positioned above, it will start rotating again with a large torque. However, the present inventors have found that even in such a case, an increase in generated torque can be suppressed by setting the brush phase angle and the brush width as described above. Hereinafter, the relationship between the brush phase angle and the brush width and the occurrence of abnormal noise will be described with reference to FIGS.
図９（Ａ）は、点線で示すマグネットの中心線上に、摩耗の無い初期のカーボンブラシを配置した場合のブラシ切り替わりを説明する図、及び（Ｂ）は、そのときのトルク変動を示す図である。整流子回転方向は、右回りと仮定しているので、図中（ａ）（ｂ）（ｃ）の順に回転が進行する。モータ位相とは、マグネットの各磁極の中心位置に対する整流子とブラシの切り替わり位置の関係を示している。周知のように、マグネットの中心線上で切り替わって、整流するのが中性であり、この中性に対しブラシの位置がモータの回転方向と反対側（上流側）にずれた位置で整流するのが進角、そして、中性に対しブラシの位置がモータの回転方向（下流側）にずれた位置で整流するのが遅角である。 FIG. 9A is a diagram for explaining brush switching when an initial carbon brush without wear is arranged on the center line of the magnet shown by a dotted line, and FIG. 9B is a diagram showing torque fluctuation at that time. is there. Since the commutator rotation direction is assumed to be clockwise, the rotation proceeds in the order of (a) (b) (c) in the figure. The motor phase indicates the relationship between the switching position of the commutator and the brush with respect to the center position of each magnetic pole of the magnet. As is well known, it is neutral to switch on the center line of the magnet and rectify, and rectify at a position where the brush position is shifted to the opposite side (upstream side) of the motor rotation direction. Is the retard angle, and the rectification is performed at a position where the brush position is shifted in the rotational direction (downstream side) of the motor with respect to neutrality.
図９（Ａ）に示すように、摩耗の無い初期のカーボンブラシと整流子片は、線接触（実際には、図中の奥行き方向に所定の長さを有している）となる。このため、（ｂ）に示すマグネットの中心線上に、整流子片間のスリットが位置するときに、カーボンブラシから流れる電流は、整流子片Ｐから整流子片Ｑに切り替わることになる。 As shown in FIG. 9A, the initial carbon brush and commutator piece without wear are in line contact (actually has a predetermined length in the depth direction in the figure). For this reason, when the slit between the commutator pieces is positioned on the center line of the magnet shown in (b), the current flowing from the carbon brush is switched from the commutator piece P to the commutator piece Q.
図９（Ｂ）は、摩耗のない初期のカーボンブラシを用いた際のトルク変動を説明する図である。横軸は、時間（角度）を示し、縦軸は発生トルクを示している。周知のように、モータ巻線には、一定値の電源電圧と、逆起電力との差電圧が印加される。ブラシが１つの整流子片Ｐに接触し始めるとき、逆起電力が低いために、実質的に大きな電圧がモータ巻線に印加される。しかし、モータ巻線はインダクタンスを有しているために、電流は、所定の時定数で立ち上がることになる。立ち上がった後の電流は、逆起電力が大きくなるにつれて低下する。トルクもまた電流に比例して低下することになる。そして、ブラシ接触線が、整流子片間のスリットに到達すると、整流子片Ｐを介しての電流はオフとなり、そして、次の整流子片Ｑに対して接触をし始め、また、同様な経過をたどる。 FIG. 9B is a diagram for explaining torque fluctuation when using an initial carbon brush without wear. The horizontal axis indicates time (angle), and the vertical axis indicates generated torque. As is well known, a voltage difference between a constant power supply voltage and a counter electromotive force is applied to the motor winding. When the brush starts to contact one commutator piece P, a substantially large voltage is applied to the motor winding because the back electromotive force is low. However, since the motor winding has inductance, the current rises with a predetermined time constant. The current after rising decreases as the back electromotive force increases. Torque will also drop in proportion to the current. Then, when the brush contact line reaches the slit between the commutator pieces, the current through the commutator piece P is turned off, and the contact with the next commutator piece Q starts to be made. Follow the course.
また、図９（Ｂ）は、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時、トルク上昇が生じるが、その上昇は小さいことを示している。このように、摩耗のない初期のカーボンブラシを用いて中性位相で整流作用が行われている限り、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時、一方のブラシが２つの整流子片の間のスリットの上に位置していても、発生トルクは小さく、それ故に、再び回転を始めることにはならない。 FIG. 9B shows that when the motor reverses with the reaction force after locking with the stopper, the torque rises, but the rise is small. In this way, as long as the rectifying action is performed in the neutral phase using the initial carbon brush without wear, when the motor is reversed by the reaction force after being locked by the stopper, one brush has two commutators. Even if it is located on the slit between the strips, the generated torque is small and therefore does not start rotating again.
図１０（Ａ）は、点線で示すマグネット中心線上に、摩耗したカーボンブラシを配置した場合のブラシ切り替わりを説明する図、及び（Ｂ）は、そのときのトルク変動を示す図である。整流子回転方向は、右回りと仮定しているので、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の順に回転が進行する。図１０（Ａ）に示すように、摩耗時のカーボンブラシと整流子片は、面接触となる。即ち、ブラシはその幅方向の前端から後端までの全面で接触している。（ａ）に示す状態で、ブラシは、一つの整流子片のみに接触している。次に、（ｂ）に示す状態で、カーボンブラシから流れる電流は、整流子片Ｐ単独から、整流子片Ｐと整流子片Ｑの両方に切り替わることになる。この状態（ｂ）を、切り替りとして表示している。そして、ブラシが完全に整流子片ＰとＱの両方に接触する状態（ｃ）を経て、状態（ｄ）の位置で、ブラシは、整流子片Ｐを離れて、整流子片Ｑのみに接触する。 FIG. 10A is a diagram for explaining brush switching when a worn carbon brush is arranged on the magnet center line indicated by a dotted line, and FIG. 10B is a diagram showing torque fluctuation at that time. Since the commutator rotation direction is assumed to be clockwise, the rotation proceeds in the order of (a) (b) (c) (d). As shown in FIG. 10 (A), the carbon brush and the commutator piece during wear are in surface contact. That is, the brush contacts the entire surface from the front end to the rear end in the width direction. In the state shown in (a), the brush is in contact with only one commutator piece. Next, in the state shown in (b), the current flowing from the carbon brush is switched from the commutator piece P alone to both the commutator piece P and the commutator piece Q. This state (b) is displayed as switching. Then, after the state (c) where the brush is completely in contact with both the commutator pieces P and Q, the brush leaves the commutator piece P and contacts only the commutator piece Q at the position of the state (d). To do.
図１０（Ｂ）は、摩耗したカーボンブラシを用いた際のトルク変動を説明する図である。横軸は、時間（角度）を示し、縦軸は発生トルクを示している。立ち上がった後の電流は、逆起電力が大きくなるにつれて低下する。トルクもまた電流に比例して低下することになる。但し、図１０（Ｂ）においては、ブラシの摩耗分だけ早く電流は切り替わって、整流子片ＰとＱの両方を介して流れる電流により、発生トルクも大きくなる。そして、電流は、状態（ｄ）で、整流子片Ｑ単独に切り替わるために、トルクは急激に低下する。図示のように、トルクが急激に低下した位置（図１０（Ａ）に示す状態（ｄ））或いはその近辺に、ストッパがあると、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時、トルク上昇が大きいことを示している。このように、摩耗時のカーボンブラシを用いる場合、その整流作用は、図１０（Ａ）の（ｂ）に示すように、位相角αの進角となる。さらには、前述したような、スリットを中心とした整流子表面の不均一摩耗もまた、進角の原因となる。これによって、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時、確率的なものであるが、一方のブラシが２つの整流子片に同時に接触していると、発生トルクは大きく、それ故に、再び回転を始めることになる。 FIG. 10B is a diagram for explaining torque fluctuation when using a worn carbon brush. The horizontal axis indicates time (angle), and the vertical axis indicates generated torque. The current after rising decreases as the back electromotive force increases. Torque will also drop in proportion to the current. However, in FIG. 10B, the current is switched earlier by the amount of wear of the brush, and the generated torque increases due to the current flowing through both the commutator pieces P and Q. Since the current is switched to the commutator piece Q alone in the state (d), the torque rapidly decreases. As shown in the figure, if there is a stopper at or near the position where the torque suddenly decreased (state (d) shown in FIG. 10 (A)), when the motor reverses due to the reaction force after locking with the stopper, It shows that the torque rise is large. Thus, when the carbon brush at the time of wear is used, the rectifying action is an advance angle of the phase angle α as shown in (b) of FIG. Furthermore, the uneven wear of the commutator surface around the slit as described above also causes the advance angle. This is probabilistic when the motor reverses with the reaction force after locking with the stopper, but if one brush is in contact with two commutator pieces at the same time, the generated torque is large and hence , Will start rotating again.
以上のことより明らかなように、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時の発生トルクの上昇は、位相角αに関係があることが分かる。図１１は、位相角度と異音発生時間の関係を示すグラフである。試験は、各サンプル５個ずつのモータ（4.9mNm負荷時 電流0.6A 回転数10600r/min定格）について行ない、グラフに示している。本試験は、１サイクルを、0.2秒正転−2.3秒オフ−0.2秒逆転−2.3秒オフとして、２分中における異音発生時間（ミリ秒：ｍｓ）を測定した。試験条件(耐久試験の条件)は、端子間電圧13.5V (DC CONSTANT)、負荷4.9mNm、試験環境：常温常湿(およそ25℃60%RH)である。 As is clear from the above, it can be seen that the increase in the generated torque when the motor is reversed by the reaction force after being locked by the stopper is related to the phase angle α. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the phase angle and the abnormal sound occurrence time. The test is performed on five motors (samples with a load of 4.9 mNm, a current of 0.6 A, a rotation speed of 10600 r / min), and the results are shown in the graph. In this test, an abnormal sound generation time (milliseconds: ms) in 2 minutes was measured by setting one cycle as 0.2 seconds forward rotation-2.3 seconds off-0.2 seconds reverse rotation-2.3 seconds off. Test conditions (endurance test conditions) are a terminal voltage of 13.5 V (DC CONSTANT), a load of 4.9 mNm, and a test environment: normal temperature and normal humidity (approximately 25 ° C. and 60% RH).
上述したように、異音発生は、確率的なものであり、グラフに示すようにバラツキはあるが、位相角度０°〜８°では発生しなかった。位相角度を０°よりもさらに小さくマイナスにすることは、遅角位相を意味するが、遅角は、効率・電気ノイズ・寿命等を悪化させるためにモータにとって好ましくない状態であるとして、通常は用いられない。 As described above, abnormal noise generation is probabilistic, and there is variation as shown in the graph, but it did not occur at a phase angle of 0 ° to 8 °. To make the phase angle smaller and smaller than 0 ° means a retarded phase. However, the retarded angle is usually not preferable for the motor because it deteriorates efficiency, electrical noise, life, etc. Not used.
図１２は、横軸にカーボン幅を、モータ中心を中心とする角度で表し、縦軸に異音発生時間の最大を示すグラフである。モータを正転、逆転の両方向動作をさせる場合、ブラシは中心線に対して幅方向に対称に構成する必要があり、この場合、カーボン幅角度の半分が位相角度となる。位相角度の下限は、ブラシ幅の下限によって制限を受けることになる。グラフに示すように、８°〜１６°のカーボン幅角度で、異音が発生しなかった。但し、カーボン幅角度の下限は、整流子片間のスリット幅以上にすることが望ましい。
FIG. 12 is a graph in which the horizontal axis represents the carbon width as an angle centered on the motor center, and the vertical axis represents the maximum noise generation time. When the motor is operated in both forward and reverse directions, the brush must be configured symmetrically in the width direction with respect to the center line. In this case, half of the carbon width angle is the phase angle. The lower limit of the phase angle is limited by the lower limit of the brush width. As shown in the graph, no abnormal noise was generated at a carbon width angle of 8 ° to 16 °. However, the lower limit of the carbon width angle is desirably equal to or greater than the slit width between the commutator pieces.
Claims (6)
前記ブラシ装置は、前記一対のブラシと、これをそれぞれ保持する一対の支持手段を有し、
前記支持手段が有するバネ性によりブラシが摺接する整流子の径方向にブラシを移動可能に、かつ、ブラシが摺接する整流子の接線方向にブラシを移動可能に構成したことから成る有ブラシモータ。 A rotor provided with a motor case, an end bell disposed at an opening of the case, a magnet having a pair constituting a stator magnetic pole attached to the inner peripheral surface of the case, and a rotor magnetic pole and a commutator on the motor shaft A brush motor including a pair of brushes fixed to the end bell and sliding on the commutator, and a brushed motor used with a stop mechanism that mechanically stops rotation of the motor,
The brush device has the pair of brushes and a pair of support means for holding the brushes,
A brushed motor comprising a brush that is movable in a radial direction of a commutator with which the brush is slidably contacted by a spring property of the support means and that is movable in a tangential direction of the commutator with which the brush is slidably contacted.
The brushed motor according to claim 2, wherein the brush movable in the tangential direction is capable of vibrating at a frequency lower than 450 Hz.
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