JP2004350457A

JP2004350457A - モータ

Info

Publication number: JP2004350457A
Application number: JP2003146833A
Authority: JP
Inventors: Taro Matsumae; 太郎松前; Yoichi Oinuma; 洋一生沼
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: JP4268451B2

Abstract

【課題】ブラシ付きモータにおいて沿面距離を大きくしたり、構造の複雑化を招くことなく、通電部とロータシャフト間のブラシ磨耗紛による絶縁抵抗の低下を抑えられる構造を提供する。
【解決手段】ブラケット２にベアリング１６を介して回転可能に支持されるロータ４を備え、ロータ４に整流子３および巻線が取り付けられ、この整流子３に摺接するブラシ１１を介して電気が巻線６に流れる構成とした整流子モータにおいて、ロータ４に対峙する隔壁シート１９をブラケット２に取り付け、この隔壁シート１９によって整流子モータの内部空間をベアリング１６が収まるベアリング室２８と整流子３が収まる整流子室２９とに仕切り、ベアリング室２８に対してブラシ１１の磨耗粉を遮り、ブラシ１１のマウント部品とロータ４の絶縁抵抗が低下することを抑えるものとした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、整流子モータあるいはジェネレータのロータ構造に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
図８は、一般的なブラシ付き電動モータの断面図である。同図に示すモータでは、通電のためのカーボン製ブラシ１１の磨耗紛が発生する。磨耗紛は導電性があるため、これがブラシ１１廻りや整流子７とベアリング１６との間に付着すると、ロータシャフト５やベアリング１６との絶縁抵抗が低下するという問題が生じる。なお、図８に示す矢印は絶縁抵抗低下のルートを示すものである。
【０００３】
以上の問題点に対して、特許文献１に開示されたモータは、ブラシ磨耗紛の増加に伴う絶縁抵抗の低下を、沿面距離を確保することで防止する方式である。しかし、ブラシとベアリングの間の沿面距離を確保するには、モータの全長の増大や、構造が複雑になるという問題点があった。
【０００４】
また、特許文献２に開示されたモータは、ブラシ付近の絶縁部材の表面にブラシ磨耗紛が堆積するのを防止するために、絶縁部材の表面を清掃する部材を整流子の側面に設けている。この場合、絶縁部材の表面に対しての堆積防止効果は期待できるものの、大量のブラシ磨耗紛が発生した場合、磨耗紛を掻き出すだけでブラシとシャフト、ブラシとベアリング間の絶縁抵抗の確保は困難であるという問題点があった。また、整流子の表面に清掃のための部材を設けるのは、加工も難しく、コストアップにもつながるという欠点もあった。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであって、ブラシ付きモータにおいて沿面距離を大きくしたり、構造の複雑化を招くことなく、通電部とロータシャフト間のブラシ磨耗紛による絶縁抵抗の低下を抑えられる構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−０５８２１２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８４６６３号公報
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、この発明は、ベアリングを介してブラケットに回転可能に支持されるロータシャフトを備え、このロータシャフトに取り付けられた整流子に摺接するブラシを介して電気が同じくロータシャフトに取り付けられた巻線に流れる構成とした整流子モータにおいて、
前記ベアリングと整流子との間に設けられモータの内部空間をベアリング室と整流子室とに区画する隔壁シートを設けたことを特徴とする。そして、前記隔壁シートを平板状に形成しこの隔壁シートの外周部分をブラケットの内壁面に支持し、かつ、隔壁シート中心部の孔にロータシャフトが挿通する構成としたものである。
【０００８】
さらに、この発明は、ロータシャフトの外周廻りに嵌合されて、隔壁シートの中央部の円孔内を挿通する筒状の絶縁カラーを設けたことを特徴とする。
【０００９】
これにより、ブラシと整流子との摺動によって磨耗紛が発生しても、この磨耗紛がベアリング室等へ侵入するのを抑え、ブラシのマウント部品とロータ間の絶縁を確保できる。しかも、整流子とベアリング室との間に平板状の隔壁シートおよび絶縁カラーを設ける構成としたので、整流子とベアリングとの間隔が小さくても絶縁抵抗を確保できるため、モータの小型化が図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明に係るモータの断面図であり、図２は同モータにおける一部を拡大して示したものである。これら図１、図２に示すように、整流子モータのロータ４は、ベアリング１５，１６を介して回転可能に支持されるロータシャフト５と、ロータシャフト５に取り付けられる整流子３および巻線６とを備え、整流子３に摺接するブラシ１１を介して供給される電気が巻線６に流れることにより、磁石３の磁力が回転方向に働いてロータシャフト５が回転駆動される。
【００１２】
ブラシ１１はブラシホルダ１２に摺動可能に支持され、バネ１０によって整流子３に押し付けられる。図示しない電源からの電気はハーネス１４、リードプレート８、銅編み線１３、ブラシ１１をそれぞれ介して巻線６に供給される。なお、一般に、ブラシ１１はカーボンのみ、もしくはカーボンと銅を主成分とする材質によって形成されるが、これに限定されない。
【００１３】
モータは、モータ外側のケースを構成する筒状の金属製ヨーク１と、このヨーク１の開口部を塞ぐ樹脂製の絶縁性ブラケット２（以下、単にブラケットという。）とを備える。このブラケット２とロータシャフト５の間にベアリング１６が介装される。
【００１４】
このブラケット２には樹脂を成形してベアリング１６のアウターレース（外輪）３１を嵌合させるベアリング取付部２ｂが円筒面状に形成されるとともに、このベアリング取付部２ｂからモータ内側に向かって拡径する内壁面２ａが円筒面状に形成される。
【００１５】
ロータシャフト５の外周面にベアリング１６のインナレース３２が嵌合される。ロータシャフト５には環状溝５ａが形成され、この環状溝５ａに止め輪１７が嵌められる。この止め輪１７はインナレース３２に対するロータシャフト５の移動を係止する。インナレース３２が止め輪１７に当接することにより、ブラケット２に対してロータシャフト５が図２にて左方向に変位することが係止される。止め輪１７は例えばＥ形スナップリングが用いられるが、これに限らない。
【００１６】
本発明では、整流子７とベアリング１６との間に絶縁性材料から成る隔壁シート１９が設けられている。隔壁シート１９を整流子７とベアリング１６との間に設けることで、モータの内部空間をベアリング室２８と整流子室２９とに仕切る構成とし、これにより、ベアリング室２８に入り込もうとするブラシ１１の磨耗紛を遮断することを意図したものである。
【００１７】
なお、ベアリング室２８とは、ブラケット２内におけるベアリング１６が収められる空間をいい、整流子室２９とは整流子７が収められる空間をいう。
【００１８】
隔壁シート１９は、図３に示すように、薄肉の円形であり、中心部が同じく円形に切り抜かれた所謂ドーナッツ形状となっている。そして、中心部に切り抜かれた円孔１９ｂにロータシャフト５が貫通するとともに、隔壁シート１９の外周部分（外周端部）１９ａはブラケット２のロータ導入部に形成された内壁面２ａに隙間無く接するようになっている。
【００１９】
このように、隔壁シート１９の外周部分１９ａとブラケット２の内壁面２ａとが隙間無く接するため、この接触面に所定の摩擦抵抗が発生し、隔壁シート１９はこの接触面で固定されることになる。
【００２０】
なお、隔壁シート１９の中心部の円孔１９ｂの径はロータシャフト５の外径よりも若干大きく形成されて、隔壁シート１９とロータシャフト５とは直接接しないように構成されるが、隔壁シートの耐久性に問題がなければ、隔壁シート１９の円孔１９ｂの内径部分がロータシャフト５の外周に摺接するようにしてもよい。この場合、この部分のシール性がより強化されることとなる。
【００２１】
隔壁シート１９の一面側（図面右方向）は整流子７と対峙し、この面と整流子７とは非接触または僅かに接触する。しかし、この整流子７の端面と隔壁シート１９との接触による摩擦抵抗は、隔壁シート１９の外周部分１９ａとブラケット２の内壁面２ａとの接触による摩擦抵抗よりも遥かに小さいので、ロータシャフト５が回転しても隔壁シート１９は回転せずに固定される。また、このような摩擦抵抗による固定としたので、隔壁シート１９をブラケット２に固定するための特別の方策は不要であり、生産性に優れる。
【００２２】
なお、隔壁シート１９の外周部分１９ａとブラケット２の内壁面２ａとの摩擦抵抗を高める一方、隔壁シート１９の一面と整流子７の端面との歴擦抵抗を下げる方法の一つとして、隔壁シート１９をテフロン（登録商標）含浸のグラスファイバーシート等によって形成することが挙げられる。しかし、絶縁性、耐熱性、磨耗性などの条件を満たせば、この材質に限る必要はない。
【００２３】
ところで、本実施の形態では隔壁シート１９の形状は円形としたが、これに限るものではなく、例えば、隔壁シート１９の外形形状とブラケット２の内壁面２ａの形状をそれぞれ多角形に形成することで、隔壁シート１９とブラケット内壁面２ａとが嵌合するようにし、これにより隔壁シート１９の回転を規制するようにしてもよい。すなわち、隔壁シート１９は、前記整流子室２９とベアリング室２８とを仕切る機能を果たし、かつ、ロータシャフト５の回転に対して、隔壁シート１９が回転しないという機能を満たすものであれば、必ずしも円盤形状等に限るものではない。同様に、隔壁シート１９の中心部分に開けられた孔１９ｂも円形に限る必要はないのはもちろんである。
【００２４】
また、本実施の形態では、隔壁シート１９の外径とブラケット２の内径とを略同一として、両者が隙間無く接するように構成したが、隔壁シート１９の外径をブラケット２の内径よりも僅かに大きく形成してもよい。これにより、隔壁シート１９がブラケット２に嵌合するに際して、隔壁シート１９は歪み（変形し）、隔壁シート１９の弾性復元力がブラケット２に作用し、即ち、隔壁シート１９の外周がブラケット２の内壁面２ａに押し付けられて、隔壁シート１９の回転を止める構成とすることもできる。
【００２５】
さらにまた、隔壁シート１９の外径をブラケット２の内径よりも大きく形成するとともに、ブラケット２の内壁面２ａであって、隔壁シート１９の外周１９ａが接する部分に凹状の環状溝を形成し、この溝に隔壁シート１９の外周部分１９ａが嵌め込まれるようにしてもよい。
【００２６】
さて、本発明では、前記隔壁シート１９の他に、絶縁カラー１８が設けられている。絶縁カラー１８は、ロータシャフト５の外周廻りに嵌合された筒状のもので、隔壁シート１９中心部の円孔１９ｂ内を挿通する。したがって、絶縁カラー１８はロータシャフト５廻りであって、整流子７と止め輪１７の間に介装されることになり、これにより、隔壁シート１９とロータシャフト５の間を絶縁する。また、絶縁カラー１８の先端部（図面左方向）には環状のつば部１８ａが設けられており、このつば部１８ａが隔壁シートｌ９の中心部の円孔１９ｂから径方向外側に沿って嵌め合わされている。絶縁カラー１８のつば部１８ａであって隔壁シート１９と対持する面と反対側の面は止め輪１７と対峙するが、隔壁シート１９が絶縁カラー１８のつば部１８ａに当接し、その動きが規制されることで、例えば止め輪１７との干渉が抑えられる。
【００２７】
絶縁カラー１８の基端部（図面右方向）は、隔壁シート１９の円孔１９ｂを貫通して整流子７側に伸び、整流子７の端面隙間に介装される。
【００２８】
このように、絶縁カラー１８はロータシャフト５に嵌合し固定されるため、ロータシャフト５の回転に伴って回転する。しかし、絶縁カラー８と隔壁シート１９は互いに摺動可能に支持されているため、このとき隔壁シート１９は回転せずに固定される。
【００２９】
以上の構成によって、隔壁シート１９とロータシャフト５間の隙間をこの絶縁カラー１８が塞ぐこととなり、隔壁シート１９と整流子７の間に磨耗紛が入ってきても、整流子７とロータシャフト５との間の絶縁は確保される。
【００３０】
なお、隔壁シート１９は通常、樹脂等の絶縁性材料により形成されるが、絶縁カラー１８によってロータシャフト５とは絶縁されるため、隔壁シート１９は必ずしも絶縁性材料でなく金属等の導電性材料を用いることもできる。
【００３１】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００３２】
隔壁シート１９は図３に示すように、中心部の円孔１９ｂをロータシャフト５が挿通する平板状のもので、整流子７とベアリング１６（図示せず）とを区画する隔壁としての役割を果たす。隔壁シート１９は、図１または図２に示すように、モータに組み付けられた状態でその外周部分１９ａがブラケット２の内壁面２ａと隙間無く接する、あるいは弾性変形による復元力をもって密着し、固定される。
一方、中心部分の円孔１９ｂはロータシャフト５とは直接接してはいないため、ロータシャフト５が１回転しても、隔壁シート１９は回転することなく固定される。
【００３３】
また、隔壁シート１９中心部分の円孔１９ｂを貫通し、ロータシャフト５の外周に嵌め込まれている円筒状の絶縁カラー１８は、隔壁シート１９とロータシャフト５間の隙間を埋める役割を果たし、隔壁シート１９とロータシャフト５間の絶縁を確保するとともに、ブラシ１１から生じる磨耗紛のベアリング室２８等への侵入を抑える。
【００３４】
このように、ロータシャフト５が回転し（モータが駆動し）、ブラシ１１の磨耗紛が発生しても、隔壁シート１９および絶縁カラー１８がベアリング室２８等への磨耗紛の侵入を抑止し、ベアリング１６や絶縁ブラケット２の内壁面への磨耗紛の付着を防止することができる。
【００３５】
本発明では、整流子７とベアリング１６間に平板状の隔壁シート１９および絶縁カラー１８を設け、これらにより整流子７とベアリング室２８とを隔離することとしたので、整流子７とベアリング１６間の寸法を長くすることなく、絶縁を確保することができる。
【００３６】
また、隔壁シート１９は、その外周部分１９ａがブラケット２の内壁面２ａと隙間無く密着され、ここで生じる摩擦抵抗によって、隔壁シート１９を固定することとしたので、例えば、接着剤等を用いて固定する場合に比べて、生産性に優れる。
【００３７】
さらにまた、隔壁シート１９を予めロータ４に組み付けてアッシ化しているため、モータの組立工数が増えることなく、生産性を維持でき、その上、ロータ４をモータに組み付けるのに伴って、隔壁シート１９が所定位置に配置されているため、隔壁シート１９の位置決めをする手間がかからない。
【００３８】
他の実施の形態として、図４に示すように、隔壁シート１９を複数枚重ねて介装してもよい。この場合、隔壁シート１９の厚みが増えるので、絶縁性が向上する。また、隔壁シート１９の外周端部１９ａがブラケット２の内壁面２ａにより強く押し付けられるので、両者間のシール性が高められる。
【００３９】
さらに他の実施の形態として、図５に示すように、整流子７に隔壁シート１９中心部の円孔内を挿通させる環状凸部７ａを一体形成してもよい。この場合、環状凸部７ａが隔壁シート１９とロータシャフト５間を絶縁するため、絶縁カラー等の部材を廃止して構造の簡素化が図れる。
【００４０】
さらに他の実施の形態として、図６に示すように、前記環状凸部７ａに環状の絶縁ワッシャ２０を嵌合して取り付けてもよい。絶縁ワッシャ２０と整流子７の端面との間に環状の隙間が形成され、この隙間に隔壁シート１９の中心部の円孔が摺動可能に介装される。この場合、隔壁シート１９が絶縁ワッシャ２０に当接することによって、図６の左方向に変位することが係止され、隔壁シート１９が止め輪１７に干渉することを防止できる。
【００４１】
さらに他の実施の形態として、図７に示すように、ロータシャフト５に段部５ｂを形成し、この段部５ｂをベアリング１６のインナーレース３２に当接させてもよい。ロータシャフト５には整流子７と並んで筒状の絶縁カラー２１を嵌合して取り付け、この絶縁カラー２１に隔壁シート１９の円孔内に挿通させる。この場合、ロータシャフト５の段部５ｂがインナーレース３２に当接することにより、ブラケット２に対してロータシャフト５が図面左方向に変位することが係止される。絶縁カラー２１は隔壁シート１９とロータシャフト５の間を絶縁するとともに、整流子７の位置決めをしている。
【００４２】
なお、本発明はモータに限らず、ジェネレータ等の回転電機にも適用できる。
【００４３】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すモータの断面図。
【図２】同じくモータの一部を拡大した断面図。
【図３】同じくロータの斜視図。
【図４】他の実施の形態を示すモータの断面図。
【図５】さらに他の実施の形態を示すモータの断面図。
【図６】さらに他の実施の形態を示すモータの断面図。
【図７】さらに他の実施の形態を示すモータの断面図。
【図８】従来例を示すモータの断面図。
【符号の説明】
１ヨーク
２（絶縁性）ブラケット
２ａ内壁面
５ロータシャフト
６巻線
７整流子
７ａ環状凸部
１１ブラシ
１６ベアリング
１７止め輪
１８絶縁カラー
１８ａつば部
１９隔壁シート
１９ａ隔壁シート外周端部
１９ｂ隔壁シート中心部の孔
２０絶縁ワッシャ
２１絶縁カラー
２８ベアリング室
２９整流子室

Claims

ブラケットにベアリングを介して回転可能に支持されるロータシャフトを備え、このロータシャフトに整流子および巻線が取り付けられ、この整流子に摺接するブラシを介して電気が巻線に流れる構成とした整流子モータにおいて、
前記ベアリングと前記整流子との間に設けられ、前記モータの内部空間をベアリング室と整流室とを区画する隔壁シートを設けたことを特徴とするモータ。
前記隔壁シートを平板状に形成し、この隔壁シートの外周部分を前記ブラケットの内壁面に支持したことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記隔壁シートをドーナッツ状に形成し、その外周部分が前記ブラケットの内壁面に固定されるとともに、その中心部の孔に前記ロータシャフトが貫通する構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
前記隔壁シートの外径を前記ブラケットの内径と略同一の寸法とし、隔壁シートの外周部分とブラケットの内壁面とが隙間無く接触することで、隔壁シートとブラケットとを固定するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のモータ。
前記隔壁シートの外径を前記ブラケットの内径よりも大きく形成し、隔壁シートとブラケットとが嵌合するのに際して、隔壁シートが変形し、このとき生じる隔壁シートの弾性復元力によって隔壁シートをブラケットの内壁面に押し付けることで隔壁シートをブラケットに固定する構成としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のモータ。
前記隔壁シートの外形を多角形とするとともに、ブラケットの内壁面も前記隔壁シートの外形と同形とし、隔壁シートとブラケットとが嵌合するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のモータ。
前記ブラケットの内壁面に凹状の環状溝を形成し、前記隔壁シートの外周部分が、この環状溝に嵌め込まれるようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のモータ。
前記ロータシャフトの外周廻りに嵌合されて前記隔壁シートの中央部の円孔内を挿通する筒状の絶縁カラーを設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のモータ。
前記絶縁カラーの先端部につば部を設け、このつば部が前記隔壁シートの中央部の円孔から径方向外側に沿って嵌め合わされていることを特徴とする請求項８に記載のモータ。
前記整流子に前記隔壁シートの中心部の孔を挿通させる環状凸部を一体形成したことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のモータ。
前記環状凸部に環状の絶縁ワッシャを取り付け、この絶縁ワッシャと前記整流子の端面の間に環状の隙間を形成し、この隙間に前記隔壁シートの中心部の孔を介装したことを特徴とする請求項１０に記載のモータ。
前記ロータシャフトに前記ベアリングに当接する段部を形成し、前記ロータシャフトの外周廻りに嵌合されて前記隔壁シートの中央部の円孔内を挿通する筒状の絶縁カラーを設け、この絶縁カラーを前記整流子とベアリングの間に介装したことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のモータ。