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技術 電動モータおよび電動モータの製造方法

出願人 北芝電機株式会社
発明者 白坂洋
出願日 2010年3月9日 (9年8ヶ月経過) 出願番号 2010-052048
公開日 2011年9月22日 (8年2ヶ月経過) 公開番号 2011-188646
状態 特許登録済
技術分野 電動機、発電機の集電 回転形集電装置 電動機、発電機の製造 直流機
主要キーワード ブラケット受け 中間組立体 組立工具 前側端縁 金属製ヨーク 四角筒 サブアッシー 六角穴
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年9月22日)のものです。
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図面 (4)

課題

構成部品負荷掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる電動モータおよび電動モータの製造方法を提供する。

解決手段

電動モータは、ブラシホルダ13の側部に第2切欠部32が形成されると共に、第2切欠部32に対応させて、ブラシホルダ13に収納されたブラシ12が整流子8に当接しない位置で第2切欠部32と重なるように溝部36が形成されている。これにより、ブラシ12と整流子8とを接合させる際に、ブラシ12をブラシホルダ13内に押し込んで第2切欠部32と溝部36とを一致させ、この状態で溝部36に治具等を取り付けてブラシホルダ13に対してブラシ12を一時的に固定することができる。

概要

背景

例えば、多気筒エンジンの各気筒に設けられた吸気バルブバルブリフト量を変更する機構では、下記特許文献1に示すように、この機構の駆動源として電動モータを用いることが知られている。

この種の電動モータは、ロータ整流子を収容したヨークに組み付けられたブラケットを備え、このブラケットを介してエンジンケースに取り付けられる。ブラケットには、ロータの出力軸を回転自在に支持するベアリングや整流子に接触するブラシが支持されている。エンジンケースには、複数の吸気バルブや、各バルブリフタ押圧するカムを備えるカムシャフト等のエンジン作動部が収容されており、ロータの出力軸はブラケットを貫通して、エンジン作動部を収容するエンジンケースの内部に延出される。

具体的にこのような電動モータとしては、下記特許文献2に示すように、ロータの巻線電力を供給する構成として、出力軸の外周に設けられた整流子と、整流子にバネによって押し付けられる一対のブラシと、各ブラシを摺動可能に支持する一対のブラシホルダと、ブラシと電気的に接続されたピグテール線とを備える。

概要

構成部品負荷掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる電動モータおよび電動モータの製造方法を提供する。電動モータは、ブラシホルダ13の側部に第2切欠部32が形成されると共に、第2切欠部32に対応させて、ブラシホルダ13に収納されたブラシ12が整流子8に当接しない位置で第2切欠部32と重なるように溝部36が形成されている。これにより、ブラシ12と整流子8とを接合させる際に、ブラシ12をブラシホルダ13内に押し込んで第2切欠部32と溝部36とを一致させ、この状態で溝部36に治具等を取り付けてブラシホルダ13に対してブラシ12を一時的に固定することができる。

目的

本発明は、構成部品に負荷を掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる電動モータおよび電動モータの製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ロータを収容するヨークと、後側がヨークに連結され、前側がエンジン作動部を収容するエンジンケースの外面に連結されるブラケットとを備え、前記ロータの出力軸が、前記ブラケットを貫通して前記エンジンケースの内部に延出する電動モータであって、前記ロータの出力軸の外周に設けられ、該ロータに電圧印加するための整流子と、前記整流子に一端で当接する一対の柱状のブラシと、前記ブラケットの後側に設けられ、前記ブラシを収納する筒状のブラシホルダと、前記ブラシホルダに収納された前記ブラシを前記整流子側付勢する付勢手段とを備え、前記ブラシホルダの側部に切欠部が形成されると共に、該切欠部に対応させて、前記ブラシホルダに収納された前記ブラシが前記整流子に当接しない位置で該切欠部と重なるように前記ブラシの側部に凹部が形成されていることを特徴とする電動モータ。

請求項2

ロータを収容するヨークと、後側がヨークに連結され、前側がエンジン作動部を収容するエンジンケースの外面に連結されるブラケットと、該ブラケットを貫通して前記エンジンケースの内部に延出する前記ロータの出力軸と、該出力軸の外周に設けられ前記ロータに電圧を印加するための整流子と、該整流子に一端側で当接する柱状のブラシと、前記ブラケットの後側に設けられ、前記ブラシを収納する有底筒状のブラシホルダと、該ブラシホルダに収納された前記ブラシを前記整流子側に付勢する付勢手段とを備える電動モータの製造方法であって、前記ブラシホルダに前記付勢手段としてのコイルバネを挿入する第1工程と、前記ブラシホルダの側部に形成された切欠部と、該切欠部に対応させて、前記ブラシホルダに収納された前記ブラシが前記整流子に当接しない位置で該切欠部と重なるように該ブラシの側部に形成された凹部とを一致させる第2工程と、前記切欠部と前記凹部とを一致させた状態で、該凹部に治具を嵌合して前記ブラシを固定する第3工程とを備えることを特徴とする電動モータの製造方法。

請求項3

請求項2記載の電動モータの製造方法において、前記第3工程で前記治具により固定された前記ブラシの一端側に筒状のキャップを挿入する第4工程をさらに備えることを特徴とする電動モータの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、エンジンケースの外部に設けた回転駆動部からエンジンケースの内部に出力軸延出する電動モータおよび電動モータの製造方法に関する。

背景技術

0002

例えば、多気筒エンジンの各気筒に設けられた吸気バルブバルブリフト量を変更する機構では、下記特許文献1に示すように、この機構の駆動源として電動モータを用いることが知られている。

0003

この種の電動モータは、ロータ整流子を収容したヨークに組み付けられたブラケットを備え、このブラケットを介してエンジンケースに取り付けられる。ブラケットには、ロータの出力軸を回転自在に支持するベアリングや整流子に接触するブラシが支持されている。エンジンケースには、複数の吸気バルブや、各バルブリフタ押圧するカムを備えるカムシャフト等のエンジン作動部が収容されており、ロータの出力軸はブラケットを貫通して、エンジン作動部を収容するエンジンケースの内部に延出される。

0004

具体的にこのような電動モータとしては、下記特許文献2に示すように、ロータの巻線電力を供給する構成として、出力軸の外周に設けられた整流子と、整流子にバネによって押し付けられる一対のブラシと、各ブラシを摺動可能に支持する一対のブラシホルダと、ブラシと電気的に接続されたピグテール線とを備える。

先行技術

0005

特開2004−270608号公報(図1
特開2003−199282号公報(図2

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、このような電動モータの製造過程では、ブラシホルダやブラシを備えるブラケットと、整流子を備えるロータとを、ブラシを整流子に当接させるように組み立てる際に、一時的にピグテール線を引っ張って、バネの付勢力に逆らってブラシを整流子側から離反させた上で、整流子を一対のブラシの間に挿入する必要がある。そのため、ピグテール線に負荷が掛かってピグテール線が断線や破損したり、ピグテール線とブラシとの接続部分が断線等したりすることが懸念される。

0007

一方で、ピグテール線を引っ張る力が小さいと、整流子をブラシの間に挿入する際に、ブラシがバネの付勢力で整流子側に飛び出して、ブラシと整流子とが接触してしまい、整流子を破損してしまうことが懸念される。

0008

上記の点に鑑み、本発明は、構成部品に負荷を掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる電動モータおよび電動モータの製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

第1発明の電動モータは、ロータを収容するヨークと、後側がヨークに連結され、前側がエンジン作動部を収容するエンジンケースの外面に連結されるブラケットとを備え、前記ロータの出力軸が、前記ブラケットを貫通して前記エンジンケースの内部に延出する電動モータであって、
前記ロータの出力軸の外周に設けられ、該ロータに電圧印加するための整流子と、
前記整流子に一端で当接する一対の柱状のブラシと、
前記ブラケットの後側に設けられ、前記ブラシを収納する筒状のブラシホルダと、
前記ブラシホルダに収納された前記ブラシを前記整流子側に付勢する付勢手段と
を備え、
前記ブラシホルダの側部に切欠部が形成されると共に、該切欠部に対応させて、前記ブラシホルダに収納された前記ブラシが前記整流子に当接しない位置で該切欠部と重なるように前記ブラシの側部に凹部が形成されていることを特徴とする。

0010

第1発明の電動モータによれば、ブラシホルダとブラシには、ブラシと整流子が当接しない位置で、ブラシホルダの切欠部とブラシの固定部とが重なるようになっているため、ブラシと整流子とを接合させる際に、ブラシをブラシホルダ内に押し込んで切欠部と凹部とを一致させ、この状態で凹部に治具等を取り付けてブラシホルダに対してブラシを一時的に固定することができる。

0011

これにより、ブラシと電気的に接続されたピグテール線を引っ張って、ブラシと整流子とを接合させる必要がなく、ピグテール線やピグテール線とブラシとの接続部分との断線等することを確実に防止することができる。

0012

さらに、ブラシは、凹部に取り付けた治具等により、ブラシホルダに確実に固定されるため、ブラシがブラシホルダから突出して、ブラシと整流子とを接合する際に、ブラシと整流子とが想定しない形で接触して、ブラシや整流子を破損してしまうこともない。

0013

このように第1発明の電動モータによれば、構成部品に負荷を掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる。

0014

第2発明の電動モータの製造方法は、ロータを収容するヨークと、後側がヨークに連結され、前側がエンジン作動部を収容するエンジンケースの外面に連結されるブラケットと、該ブラケットを貫通して前記エンジンケースの内部に延出する前記ロータの出力軸と、該出力軸の外周に設けられ前記ロータに電圧を印加するための整流子と、該整流子に一端側で当接する柱状のブラシと、前記ブラケットの後側に設けられ、前記ブラシを収納する有底筒状のブラシホルダと、該ブラシホルダに収納された前記ブラシを前記整流子側に付勢する付勢手段と
を備える電動モータの製造方法であって、
前記ブラシホルダに前記付勢手段としてのコイルバネを挿入する第1工程と、
前記ブラシホルダの側部に形成された切欠部と、該切欠部に対応させて、前記ブラシホルダに収納された前記ブラシが前記整流子に当接しない位置で該切欠部と重なるように該ブラシの側部に形成された凹部とを一致させる第2工程と、
前記切欠部と前記凹部とを一致させた状態で、該凹部に治具を嵌合して前記ブラシを固定する第3工程と
を備えることを特徴とする。

0015

第2発明の電動モータの製造方法によれば、第2工程で、ブラシをブラシホルダ内に押し込んで切欠部と凹部とを一致させることができ、第3工程で、凹部に治具を取り付けてブラシホルダに対してブラシを一時的に固定することができる。

0016

これにより、製造工程において、ブラシと電気的に接続されたピグテール線を引っ張って、ブラシと整流子とを接合させる必要がなく、ピグテール線やピグテール線とブラシとの接続部分との断線等することを確実に防止することができる。

0017

さらに、ブラシは、凹部に取り付けた治具により、ブラシホルダに確実に固定されるため、ブラシがブラシホルダから突出して、ブラシと整流子とを接合する際に、ブラシと整流子とが想定しない形で接触して、ブラシや整流子を破損してしまうこともない。

0018

このように第2発明の電動モータの製造方法によれば、構成部品に負荷を掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる。

0019

第3発明の電動モータの製造方法は、第2発明において、前記第3工程で前記治具により固定された前記ブラシの一端側に筒状のキャップを挿入する第4工程をさらに備えることを特徴とする。

0020

第3発明の電動モータの製造方法によれば、ブラシホルダに対して一時的に固定されたブラシがブラシ整流子側に飛び出さないように、ブラシの一端側に筒状のキャップを挿入することで、整流子と接合できる状態にしたブラシを備えるブラケットを中間組立体とすることができる。

0021

かかる中間組立体と整流子を備えるロータと接合させて、キャップを取り外すことで、ブラシと電気的に接続されたピグテール線を引っ張って、ブラシと整流子とを接合させる必要がなく、ピグテール線やピグテール線とブラシとの接続部分との断線等することを確実に防止することができる。さらに、ブラシと整流子とを接合する際に、ブラシと整流子とが想定しない形で接触して、ブラシや整流子を破損してしまうこともない。

0022

このように、第3発明の電動モータの製造方法によれば、構成部品に負荷を掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる。

図面の簡単な説明

0023

本発明の実施形態の電動モータを示す断面図。
図1の要部の拡大図。
電動モータの製造工程を示す説明図。

実施例

0024

本実施形態の電動モータは、図1に示すように、前端開放され後端閉塞された筒状のケースとなる金属製ヨーク1と、ヨーク1の開放された前部に連結されたブラケット2と、ヨーク1の内側に固定された永久磁石3と、永久磁石3の内側に設けられたロータ4(電機子)と、ロータ4に設けられた出力軸5とを備えている。

0025

出力軸5は、ヨーク1の閉塞された後部に保持された第1ベアリング6と、ブラケット2に組み付けられた第2ベアリング7(軸受け部材)とによって回転自在に支持されている。

0026

ロータ4は、電流により磁力を発生させる巻線を備えており、永久磁石3の磁力がロータ4の回転方向に作用して出力軸5が回転駆動される。ロータ4の巻線には、出力軸5の外周に取り付けられた整流子8が電気的に接続されている。

0027

ブラケット2には、出力軸5が挿通された第2ベアリング7をワッシャ9と共に保持するベアリング保持部10と、ベアリング保持部10に隣接する位置に、支持板11を介して柱状のブラシ12を支持する筒状のブラシホルダ13とを備えている。かかるブラシ12およびこれを支持するブラシホルダ13は、出力軸5を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられ、対を成している。なお、支持板11は、図示しないねじによりブラケット2にねじ止め固定される。

0028

ブラシ12は回転時の整流子8に弾発的に接触することにより整流子8を介してロータ4の巻線に電気的に接続される。また、ブラケット2には、図示しない電源制御電圧を供給するコントローラ等)に接続するコネクタ14を挿着するコネクタ装着部15が形成されている。

0029

更に、ブラケット2は、ベアリング保持部10の前側に隣接する位置に、防油性を有するシール部材16を保持するシール保持部17を備え、更に、シール保持部17の前側端縁には、その内方張出してシール部材16の前側端部が当接するシール当接部18を一体に備えている。

0030

ブラケット2は、その後側をヨーク1に連結して電動モータを構成し、その前側が図中一部を示すエンジンケース20に連結される。なお、ヨーク1、ブラケット2及びエンジンケース20は複数のボルト21により一体的に連結される。

0031

ブラケット2は、エンジンケース20に連結されたときにエンジンケース20の内部に突出する筒状部22を備えている。筒状部22は、出力軸5を包囲して先端がエンジンケース20の内部で開放されている。筒状部22と共にエンジンケース20の内部に延出する出力軸5の先端には、カップリング等の連結部材を介してエンジンケース20の内部に設けられた図示しないエンジン作動部(多気筒エンジンの各気筒に設けられた吸気バルブのバルブリフト量を変更する機構等)の作動軸等に連結される。

0032

次に、図2を参照して、ブラシ12とブラシホルダ13との構成について説明する。

0033

まず、ブラシホルダ13は、四角筒状の形状であって、支持板11が延設されてブラシホルダ13の底部30となっている。また、ブラシホルダ13には、その一側面に出力軸5方向に向かって切欠かれた第1切欠部31が形成されると共に、ブラケット2の後側に位置する他側面に、第1切欠部31に対して垂直方向に切欠かれた第2切欠部32(本発明の切欠部に相当する)が形成されている。

0034

ブラシ12は、ブラシホルダ13に収納される四角柱状の形状であって、一端側で整流子8に当接すると共に、他端側がブラシホルダ13に内挿される。ブラシ12の他端が凸状となっており、かかる凸部33が、ブラシホルダ13の底部30に設けられたコイルバネ34の一端側に内挿されている。

0035

また、ブラシ12は、第1切欠部31に対応する一側面に、ピグテール線35が電気的に接続されており、第1切欠部31が出力軸5方向に切欠かれていることにより、ブラシ12が出力軸5方向に進退してもピグテール線35とブラシ12との接続部分がブラシホルダ13に接触することがないようになっている。

0036

さらに、ブラシ12は、第2切欠部32に対応する他側面に、この第2切欠部32と重なる位置に溝部36(本発明の凹部に相当する)が形成されている。この溝部36の形成位置は、ブラシ12が整流子8に当接しない位置で、第2切欠部32と溝部36とが重なる位置となっている。また、溝部36は、後述する治具等が取り付け可能であり、治具が取り付けられることにより、ブラシ12をブラシホルダ13に対して固定可能となっている。

0037

次に、図3を参照して、本実施形態の電動モータの製造方法に関して、特に、ブラケット2にこれに関連する構成部品を組み付ける製造工程について説明する。

0038

図3(a)は、ブラケット2の製造に用いる組立工具50を示す。組立工具50は、ブラケット2を一時的に固定するブラケット受け部51と、回転軸Cを中心に回動すると共に、その先端が溝部36に嵌合する一対の治具52とを備える。

0039

まず、ブラケット2の前処理として、ブラケット2に支持板11やブラシホルダ13を取り付け、ピグテール線の一端をブラシ12に接続すると共に他端をコネクタ14に接続した上で、かかる前処理を済ませたブラケット2を、図3(b)に示すように、組立工具50に対して、ブラケット2をブラケット受け部51に固定する。

0040

ここで、ブラケット2は、ブラケット2の筒状部22をブラケット受け部51に嵌合させると共に、補助的に、ボルト21によりネジ止めされるネジ穴にブラケット受け部51の四隅突起53を挿入することにより固定される。

0041

次に、図3(c)に示すように、一方のブラシホルダ13の底部30に向かってコイルバネ34を挿入し、さらに、図3(d)に示すように、そのブラシホルダ13にブラシ12を挿入する。

0042

ここで、ブラシ12をブラシホルダ13に挿入する際には、まず、ピグテール線35との接続部分が第1切欠部31と対応し、且つ、溝部36が第2切欠部32と対応するように、ブラシ12とブラシホルダ13の側面とを対応付ける。そして、ブラシ12の凸部33をコイルバネ34の一端側に嵌め込んだ上で、ブラシ12をブラシホルダ13にゆっくりと挿入する。

0043

次いで、図3(e)に示すように、ブラシホルダ13の第2切欠部32から、ブラシ12の溝部36が見えるように、これら溝部36と第2切欠部32とを重なり合わせた状態で、治具52を溝部36に嵌合させる。これにより、一方のブラシ12をブラシホルダ13に対して一時的に固定することができる。

0044

次いで、同様にして(図3(c)〜(f)参照)、他方のブラシ12を治具52によりブラシホルダ13に対して固定する。図3(f)は、2つのブラシ12をいずれも治具52により固定した様子を示す。

0045

この状態で、図3(g)に示すように、一対のブラシ12の間に筒状のキャップ55を挿入する。キャップ55は、その外径が一対のブラシ12の間の距離より僅かに小さく、その内径が、出力軸5の外周に取り付けられた整流子8の直径より僅かに大きい。

0046

そして、最後に一対のブラシ12の溝部36の取り付けられた治具をそれぞれ取り除くことにより、今度は、ブラシ12の一端がキャップ55の外周に当接した状態で保持される。かかるブラケット2は、電動モータの中間組立体(サブアッシー)に相当する。

0047

以上がブラケット2の製造工程であり、この後、かかるブラケット2を電動モータの製造ラインに供給し、出力軸5の外周に取り付けた整流子8をキャップ55内に挿入し、キャップ55を取り除くことにより、ブラシ12と整流子8とを接合させることができる。

0048

これにより、ブラシ12と整流子8とを接合させる際に、ピグテール線35を引っ張る必要がなく、ピグテール線35やピグテール線35とブラシ12との接続部分との断線等することを確実に防止することができる。さらに、ブラシ12と整流子8とを接合する際に、ブラシ12と整流子8とが想定しない形で接触して、ブラシ12や整流子8を破損してしまうこともない。そのため、構成部品に負荷を掛けることなくブラシ12と整流子8とを接合させることができる。

0049

なお、本実施形態では、一対のブラシ12の間にキャップ55を挿入することにより、電動モータの中間組立体としてのブラケット2を作成し、これを電動モータの組立ラインに供給する場合について説明したが、電動モータの製造方法は、これに限定されるものではなく、図3(f)に示すように、2つのブラシ12をいずれも治具52により固定した状態で、出力軸5に整流子8を備えるロータ4を、一対のブラシ12の間に挿入して、治具を取り除くことにより、整流子8とブラシ12とを接合させるようにしてもよい。

0050

また、本実施形態では、凹部として溝部36の例を示したが、凹部としては、これに限定されるものではなく、円穴六角穴であってもよい。また、これに対応して治具の先端を円形六角形とすることにより、実施形態と同様に、ブラシ12をブラシホルダ13に対して一時的に固定することができるとの作用効果を奏することができる。

0051

1…ヨーク、2…ブラケット、4…ロータ、5…出力軸、8…整流子、12…ブラシ、13…ブラシホルダ、20…エンジンケース、30…底部、31…第1切欠部、32…第2切欠部(切欠部)、35…ピグテール線、36…溝部(凹部)、52…治具、55…キャップ。

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