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1. (WO2019065237) MOTOR
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明 細 書

発明の名称 モータ

技術分野

0001  

背景技術

0002  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0003   0004  

課題を解決するための手段

0005  

発明の効果

0006  

図面の簡単な説明

0007  

発明を実施するための形態

0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043  

産業上の利用可能性

0044  

符号の説明

0045  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

図面

1   2   3  

明 細 書

発明の名称 : モータ

技術分野

[0001]
本発明は、モータに関する。

背景技術

[0002]
従来、ブラシを有するモータが知られている。ブラシを有するモータの構造については、例えば、日本国特許公報特許第3971349号公報に記載されている。当該公報のモータは、回転可能なアーマチャと、アーマチャのコンミテータに摺接するブラシとを有する(段落0018~段落0019)。また、当該公報のブラシは、外部の電源に接続され、コンミテータを介してアーマチャに電源を供給する(段落0019)。
特許文献1 : 日本国特許公報:特許第3971349号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0003]
ブラシを有するモータは、例えば、自動車の内部のように、液滴が掛かりやすい環境で使用される場合がある。その場合、少なくとも、導体であるブラシに対して液滴が付着することを、抑制することが好ましい。このため、モータの内部に侵入した液滴を、ブラシに到達させないことが求められる。
[0004]
本発明の目的は、ブラシを有するモータにおいて、部品点数を増加させることなく、ブラシに対する液滴の付着を抑制できる構造を、提供することである。

課題を解決するための手段

[0005]
本願の例示的な第1発明は、前後に水平に伸びる中心軸を中心として回転可能に支持され、コミュテータを備える回転部と、前記回転部の少なくとも一部分を収容する筐体と、 前記筐体の内部に配置され、前記中心軸に直交する方向に広がる円板状の円板部を有するブラシカードと、前記ブラシカードの前方側に位置し、前記ブラシカードに保持され、前記コミュテータに接触するブラシと、を有し、前記筐体は、円筒部を有するカップ状のハウジングと、前記ハウジングの後方側に配置され、前記ハウジングとともに筐体を構成するカップ状のバックカバーと、を備え、前記ハウジングと前記バックカバーの少なくとも一方は開口部から径方向外側に広がるフランジ部を有し、前記ブラシカードの外周面は、前記フランジ部と軸方向の位置が重なり、前記ブラシカードの外周面と、前記ハウジングおよび前記バックカバーとは間隙を介して対向する、ブラシ付きモータである。

発明の効果

[0006]
本願の例示的な第1発明によれば、筐体の内部に侵入した液滴は、間隙において保持される。したがって、部品点数を増加させることなく、ブラシに対する液滴の付着を抑制できる。

図面の簡単な説明

[0007]
[図1] 図1は、第1実施形態に係るモータの縦断面図である。
[図2] 図2は、第1実施形態に係るバックカバー、ブラシカード、およびコネクタ部材を、前面側から見た図である。
[図3] 図3は、第1実施形態に係るモータの縦断面図の要部拡大図である。

発明を実施するための形態

[0008]
以下、本発明の例示的な実施形態について説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を前後方向とし、バックカバーに対してハウジング側を前として、各部の形状や位置関係を説明する。また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。
[0009]
<1.モータの全体構成>
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係るモータ1の縦断面図である。本実施形態のモータは、例えば、自動車に搭載され、エンジン冷却用ファンの駆動源として、使用される。図1に示すように、モータ1は、静止部2と回転部3とを有する。静止部2は、駆動対象となる装置の枠体に固定される。回転部3は、静止部2に対して、回転可能に支持される。
[0010]
本実施形態の静止部2は、ハウジング21、複数のマグネット22、バックカバー23、ブラシカード24、複数のブラシ25、コネクタ部材26、前軸受部27、および後軸受部28を有する。図2は、バックカバー23、ブラシカード24、およびコネクタ部材26を、前面側から見た図である。
[0011]
ハウジング21は、後方側へ向けて開いた略カップ状の部材である。ハウジング21の内部には、回転部3の少なくとも一部分が、収容される。ハウジング21は、例えば、亜鉛めっき鋼板等の金属により形成される。ただし、ハウジング21の材料に、樹脂等の他の材料が使用されていてもよい。
[0012]
図1に示すように、ハウジング21は、前壁部211と前方周壁部212とハウジングフランジ部214を有する。前壁部211は、後述するアーマチュア32の前方において、中心軸9に直交する方向に、略円板状に広がっている。前壁部211は、底部である。前壁部211の中央には、前軸受部27を保持する前軸受保持部213が、設けられている。前壁部211には、軸方向に貫通する孔である複数の通気口215が設けられる。前方周壁部212は、前壁部211の外周部から後方側へ向けて、略円筒状に延びている。前方周壁部212は、円筒部である。
[0013]
 ハウジングフランジ部214は、前方周壁部212の後端部から径方向外側に延びる環状の部位である。前方周壁部212の後端部は、開口部である。ハウジングフランジ部214は全周に亘って設けられる。ハウジングフランジ部214は、フランジ部である。
[0014]
 前方周壁部212とハウジングフランジ部214とを繋ぐ径方向内側の面は曲面2121である。換言すれば、ハウジング21は、フランジ部の付け根において曲面2121を有する。
[0015]
複数のマグネット22は、前方周壁部212の内周面に、固定されている。複数のマグネット22の径方向内側の面は、後述するアーマチュア32と径方向に対向する磁極面となっている。複数のマグネット22は、N極の磁極面とS極の磁極面とが交互に並ぶように、周方向に略等間隔に配列されている。なお、複数のマグネット22に代えて、N極とS極とが周方向に交互に着磁された1つの円環状のマグネットが、使用されていてもよい。
[0016]
バックカバー23は、前方側へ向けて開いた略カップ状の部材である。バックカバー23は、ハウジング21の後方側に配置されている。バックカバー23は、例えば、亜鉛めっき鋼板等の金属により形成される。ただし、バックカバー23の材料に、樹脂等の他の材料が使用されていてもよい。複数のマグネット22、ブラシカード24、複数のブラシ25、後述するアーマチュア32、および後述するコミュテータ33は、ハウジング21とバックカバー23とで構成される筐体の内部に、収容されている。
[0017]
バックカバー23は、第1後壁部231と第1周壁部232とバックカバーフランジ部237とを有する。第1後壁部231は、ブラシカード24の後方側において、中心軸9に直交する方向に、略円板状に広がっている。第1後壁部231は、底部である。第1後壁部231の中央には、後軸受部28を保持する後軸受保持部233が、設けられている。第1後壁部231には、軸方向に貫通する孔である複数の通気口239が設けられる。第1周壁部232は、第1後壁部231の外周部から前方側へ向けて、略円筒状に延びている。第1周壁部232の内周面と、前方周壁部212の内周面とは、内径が異なる。本実施形態においては、第1周壁部232の内径は、前方周壁部212の内径よりも大きい。
[0018]
第1周壁部232は、貫通孔234と切り欠き235とを有する。図2 に示すように、貫通孔234は、第1周壁部232の下端部付近において、第1周壁部232を上下に貫通している。貫通孔234は重力方向下側に位置する排水口である。また、図2に示すように、切り欠き235は、貫通孔234より上側において、第1周壁部232を径方向に貫通している。本実施形態では、中心軸9と略同等の高さ位置、すなわち、貫通孔234から中心軸9に対して約90°離れた位置に、切り欠き235が配置されている。
[0019]
 バックカバーフランジ部237は、第1周壁部232の前端部から径方向外側に延びる環状の部位である。バックカバーフランジ部237は全周に亘って設けられる。バックカバーフランジ部237は、フランジ部である。
[0020]
 第1周壁部232とバックカバーフランジ部237とを繋ぐ径方向内側の面は曲面2321である。換言すれば、バックカバー23は、フランジ部の付け根において曲面2321を有する。
[0021]
 ハウジングフランジ部214とバックカバーフランジ部237とは軸方向に対向する。ハウジングフランジ部214とバックカバーフランジ部237のいずれか一方には、他方側に向かって軸方向の突出するかしめ部が設けられる。本実施形態においては、かしめ部はバックカバー23に設けられるかしめ部238である。かしめ部238がかしめられてハウジングフランジ部214と接触することにより(不図示)、ハウジング21とバックカバー23とが固定され、筐体を形成する。
[0022]
ブラシカード24は、第1後壁部231の前方側、かつ、第1周壁部232の径方向内側に配置されている。ブラシカード24の材料には、例えば、絶縁体である樹脂が使用される。図1および図2に示すように、ブラシカード24は、第2後壁部241と第2周壁部242とを有する。第2後壁部241は、第1後壁部231の前方側において、中心軸9に直交する方向に、略円板状に広がっている。第2後壁部241は、円板部である。第2後壁部241の中央には、後軸受保持部233または後述するコミュテータ33を配置するための円孔243が、設けられている。第2周壁部242は、第2後壁部241の外周部から前方側へ向けて、略円筒状に延びている。第2後壁部241の外周面および第2周壁部242の外周面は、ブラシカード24の外周面である。ブラシカード24の外周面と、ハウジング21の内周面、および、バックカバー23の内周面とは、間隙29を介して対向する。また、ブラシカード24の外周面の軸方向の位置と、ハウジングフランジ部214の軸方向の位置とは重なる。ブラシカード24の外周面の軸方向の位置と、バックカバーフランジ部237の軸方向の位置とは重なる。すなわち、ブラシカード24の外周面は、フランジ部との軸方向の位置が重なる。本実施形態においては、ブラシカード24は、第2周壁部242において、フランジ部と間隙29を介して対向する。
[0023]
複数のブラシ25は、ブラシカード24に保持されている。各ブラシ25は、後述するコミュテータ33と接触する導体である。図1に示すように、本実施形態では、第2後壁部241の前方側かつ第2周壁部242の径方向内側に、複数のブラシ25が配置されている。これにより、ブラシ25への液滴の付着が、抑制されている。各ブラシ25は、コミュテータ33のセグメント331に接触する接触面251を有する。また、各ブラシ25は、第2周壁部242との間に介在するばね252により、径方向内側へ付勢されている。これにより、接触面251が、セグメント331に押し付けられる。その結果、ブラシ25とセグメント331とが、電気的に導通する。
[0024]
コネクタ部材26は、ブラシ25と外部電源とを繋ぐリード線を支持する部材である。コネクタ部材26の材料には、例えば、絶縁体である樹脂が使用される。コネクタ部材26は、ブラシカード24の径方向外側に、配置されている。また、コネクタ部材26は、バックカバー23の切り欠き235に嵌った状態で、バックカバー23に固定されている。
[0025]
また、コネクタ部材26は、1つまたは複数の連通孔261を有する。連通孔261は、コネクタ部材26を径方向に貫通している。外部電源から延びるリード線は、コネクタ部材26の連通孔261を通って、図示しないバスバーを介してブラシ25に接続される。
[0026]
 なお、バスバーは、ブラシカード24に固定されている。また、バスバーは、リード線とブラシとの間に介在するもの以外に、グランドをとるためのものもある。このグランド用のバスバーは、ブラシカード24から径方向外側に突出し、先端がハウジングフランジ部214とバックカバーフランジ部237との間に位置する。かしめ部238がかしめられてハウジング21とバックカバー23とが固定される際に、グランド用のバスバーも併せて固定される。また、グランド用のバスバーが筐体に固定されることにより、ブラシカード24は筐体に支持される。
[0027]
前軸受部27および後軸受部28は、回転部3側のシャフト31を回転可能に支持する機構である。本実施形態の前軸受部27および後軸受部28には、例えば、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用される。前軸受部27の外輪は、ハウジング21の前軸受保持部213に、固定される。後軸受部28の外輪は、バックカバー23の後軸受保持部233に、固定される。また、前軸受部27および後軸受部28の各内輪は、シャフト31に固定される。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。
[0028]
本実施形態の回転部3は、シャフト31、アーマチュア32、およびコミュテータ33を有する。
[0029]
シャフト31は、前後に略水平に延びる中心軸9に沿って、配置されている。シャフト31は、前軸受部27および後軸受部28に支持され、中心軸9を中心として回転する。また、シャフト31は、ハウジング21の前壁部211より前方に突出した頭部311を有する。頭部311には、駆動対象となる部品、例えばインペラが取り付けられる。
[0030]
アーマチュア32は、複数のマグネット22の径方向内側に、配置されている。アーマチュア32は、アーマチュアコア41とコイル42とを有する。アーマチュアコア41は、例えば、積層鋼板により形成される。アーマチュアコア41は、円環状のコアバック411と、コアバック411から径方向外側へ向けて突出した複数のティース412と、を有する。シャフト31は、コアバック411の径方向内側に圧入されている。複数のティース412は、周方向に等間隔に配列されている。コイル42は、ティース412に巻き付けられた導線により構成される。
[0031]
コミュテータ33は、アーマチュア32より後方側において、シャフト31に固定されている。コミュテータ33の外周面には、導電性の複数のセグメント331が、周方向に等間隔に設けられている。また、各セグメント331には、コイル42から引き出された導線が、電気的に接続されている。
[0032]
外部電源から供給される駆動電流は、リード線、ブラシ25、およびセグメント331を介して、コイル42へ流れる。コイル42に駆動電流が供給されると、ティース412に磁束が生じる。そして、ティース412とマグネット22との間の磁気的吸引力または磁気的反発力によって、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部2に対して回転部3が、中心軸9を中心として回転する。また、コミュテータ33が回転すると、各ブラシ25の接触面251は、複数のセグメント331に、順次に接触する。これにより、複数のコイル42に順次に駆動電流が供給される。その結果、回転部3が連続的に回転する。
[0033]
<2.排液構造について>
続いて、本実施形態に係るモータ1の排液構造について説明する。
[0034]
 図3は、本実施形態に係るモータの縦断面図の要部拡大図である。図1および図3を参照して、本実施形態において、第2周壁部242の外周面と、前方周壁部212および第1周壁部232とは、間隙29を介して対向する。すなわち、ブラシカードの外周面とフランジ部とは間隙29を介して対向する。間隙29内において、筐体内に侵入した液滴291を表面張力により保持できる。具体的には、間隙29のうち最も狭い部位の幅wは、0.1mmから0.7mmの間であり、この幅であれば、間隙29に液滴が浸入した際には、表面張力により液滴291が保持される。間隙29の最も狭い部位の幅wが0.7mmより大きいと、液滴は間隙を通過してしまう。また、間隙29の最も狭い部位の幅wが0.1mmより小さいと、通気口から筐体内に侵入した空気が流れにくくなってしまう。したがって、間隙29の最も狭い部位の幅wは、0.1mmから0.7mmであることが好ましい。
[0035]
 間隙29は、フランジ部の径方向内側において、全周に形成される。これにより、間隙29において液滴291を保持することができる。間隙29に保持された液滴291は、重力により、下側に移動する。液滴が間隙29の下側に溜まると、その一部が間隙29から貫通孔234を通って筐体の外に排出される。ここで、前方周壁部212よりも第1周壁部232のほうが、径が大きい。すなわち、重力方向下側において、前方周壁部212よりも第1周壁部232のほうが、重力方向下側に位置している。第1周壁部232に貫通孔234が設けられているため、間隙29に溜まった液滴が貫通孔234に移動しやすい。
[0036]
 また、前方周壁部212とハウジングフランジ部214とを繋ぐ径方向内側の面は曲面2121であり、第1周壁部232とバックカバーフランジ部237とを繋ぐ径方向内側の面は曲面2321である。これらの曲面とブラシカード24の外周面とが対向することにより、軸方向に向かって傾斜する、いわゆるテーパ面が形成される。これにより、間隙29内に液滴291をより保持しやすい。さらに、ハウジング21の曲面2121とバックカバー23の曲面2321とが軸方向に対向することにより、径方向外側に向かってテーパ面が形成される。これにより、間隙29内にさらに液滴291を保持しやすい。
[0037]
 ブラシ25に液滴が伝達する経路として、通気口等から液滴が浸入してハウジング内周面に付着し、ハウジング21の内周面からブラシカード24を伝ってブラシ25に至る経路が考えられる。しかし、本実施形態の構成によれば、ハウジング21の内周面から伝った液滴は、表面張力により間隙29に移動して間隙29内に保持され、間隙29内の重力方向下側に移動し、貫通孔234から排出される。そのため、ハウジング21の内周面からブラシカード24を伝って、ブラシ25に液滴が付着することを抑制できる。
[0038]
<3.変形例>
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
[0039]
本発明のモータは、車載用のファンを回転させるためのモータであってもよく、他の用途に使用されるモータであってもよい。例えば、本発明のモータは、自動車のパワーステアリングの駆動源として、使用されるものであってもよい。また、本発明のモータは、家電製品、OA機器、医療機器等に搭載され、各種の駆動力を発生させるものであってもよい。
[0040]
ただし、本発明は、液滴が掛かりやすい環境で使用されるモータに、特に有用である。したがって、本発明は、自動車等の輸送機器に搭載されるモータや、屋外に設置されるサーバ、ルータ、通信基地、スイッチ装置等を冷却するためのファンモータに、特に有用である。
[0041]
バックカバーに設けられる貫通孔の数は、上記の実施形態のように1つであってもよく、2つ以上であってもよい。また、コネクタ部材の位置は、必ずしも、貫通孔から中心軸9に対して約90°離れた位置でなくてもよい。また、各部材の細部の形状については、本願の各図面に示した形状と相違していてもよい。また、本願の排液構造と、Oリングやガスケット等のシール部材とが、併用されていてもよい。
[0042]
 ハウジングとバックカバーの両方は、フランジ部の付け根において曲面を有していたが、ハウジングのみ、またはバックカバーのみのフランジ部の付け根において曲面を有していればよい。
[0043]
また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

産業上の利用可能性

[0044]
本発明は、モータに利用できる。

符号の説明

[0045]
1 モータ、2 静止部、3 回転部、9 中心軸、21 ハウジング、22 マグネット、23 バックカバー、24 ブラシカード、25 ブラシ、26 コネクタ部材、27 前軸受部、28 後軸受部、29 間隙、31 シャフト、32 アーマチュア、33 コミュテータ、41 アーマチュアコア、42 コイル、211 前壁部、212 前方周壁部、214 ハウジングフランジ部、231 第1後壁部、232 第1周壁部、234 貫通孔、235 切り欠き、237 バックカバーフランジ部、241 第2後壁部、242 第2周壁部、2121、2321 曲面

請求の範囲

[請求項1]
 前後に水平に伸びる中心軸を中心として回転可能に支持され、コミュテータを備える回転部と、
 前記回転部の少なくとも一部分を収容する筐体と、
 前記筐体の内部に配置され、前記中心軸に直交する方向に広がる円板状の円板部を有するブラシカードと、
 前記ブラシカードの前方側に位置し、前記ブラシカードに保持され、前記コミュテータに接触するブラシと、
を有し、
 前記筐体は、
  円筒部を有するカップ状のハウジングと、
  前記ハウジングの後方側に配置され、前記ハウジングとともに筐体を構成するカップ状のバックカバーと、を備え、
 前記ハウジングと前記バックカバーの少なくとも一方は開口部から径方向外側に広がるフランジ部を有し、
 前記ブラシカードの外周面は、前記フランジ部と軸方向の位置が重なり、
 前記ブラシカードの外周面と、前記ハウジングおよび前記バックカバーとは間隙を介して対向する、ブラシ付きモータ。
[請求項2]
 前記間隙は、前記筐体内に侵入した液滴を表面張力により保持可能である、請求項1記載のブラシ付きモータ。
[請求項3]
 前記間隙の最も狭い部位の幅は、0.1mmから0.7mmの間である、請求項1または2に記載のブラシ付きモータ。
[請求項4]
 前記ハウジングおよび前記バックカバーは金属により形成され、
 前記ブラシカードの材料は樹脂である、請求項3に記載のブラシ付きモータ。
[請求項5]
 前記ハウジングおよび前記バックカバーは亜鉛めっき鋼板により形成される、請求項4に記載のブラシ付きモータ。
[請求項6]
 前記ハウジングと前記バックカバーの両方がフランジ部を有する、請求項1から5の何れかに記載のブラシ付きモータ。
[請求項7]
 前記ハウジングと前記バックカバーの少なくとも一方は、フランジ部の付け根において、曲面を有する、請求項1から6の何れかに記載のブラシ付きモータ。
[請求項8]
 前記ハウジングと前記バックカバーの両方は、フランジ部の付け根において、曲面を有する請求項1から7の何れかに記載のブラシ付きモータ。
[請求項9]
 前記ハウジングの内周面と前記バックカバーの内周面とは内径が異なる、請求項1から8の何れかに記載のブラシ付きモータ。
[請求項10]
 前記ハウジングと前記バックカバーの少なくとも一方は、底部に軸方向に開口する孔である通気口を有する、請求項1から9の何れかに記載のブラシ付きモータ。
[請求項11]
 前記ブラシカードは、前記円板部から前方側に伸びる第2周壁部を有し、
 前記第2周壁部において、前記フランジ部と間隙を介して対向する、請求項1から10の何れかに記載のブラシ付きモータ。
[請求項12]
 前記筐体は、重力方向下側に排水口を有する、請求項1から11の何れかに記載のブラシ付きモータ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]