JP2007116795A - 回転電機 - Google Patents

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JP2007116795A JP2005304064A JP2005304064A JP2007116795A JP 2007116795 A JP2007116795 A JP 2007116795A JP 2005304064 A JP2005304064 A JP 2005304064A JP 2005304064 A JP2005304064 A JP 2005304064A JP 2007116795 A JP2007116795 A JP 2007116795A
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Abstract

【課題】通電特性が、スルーボルト19の締め付け力に左右されず、安定的な直流電動機1を提供することを目的とする。
【解決手段】スルーボルト19の外周に周溝20を設け、ホルダプレート23に周溝20を挟む挟み部24を設け、負極ブラシ5bと導通状態にある挟み部24から、スルーボルト19に通電させる。スルーボルト19の周溝20とホルダプレート23の挟み部24が接触することにより、主たる通電経路を、挟み部24から、スルーボルト19を介して、フロントフレーム18またはエンドフレーム17に通電される通電経路とする。スルーボルト19を締め付けていっても、挟み部24の内周縁と周溝20の外周のみが接触しているだけであり、スルーボルト19の締め付け力によって接触抵抗が影響を受けることなく、通電特性が安定的である。その結果、直流電動機1の性能が安定する。
【選択図】図1

Description

本発明は、ブラシを有する回転電機に関するものである。
回転電機には、ヨークの内部に整流子を有する回転子が設けられ、整流子には、ブラシホルダに保持されたブラシが摺接する。ブラシには、正極ブラシと負極ブラシがあり、両ブラシを保持するホルダボックスが取り付けられるホルダプレートを介してボディアースされる方式の回転電機が、例えば、特許文献1に開示されている。
図5に示すような、従来のボディアース式の回転電機100では、負極ブラシ110と導通状態にあるホルダプレート120が、エンドフレーム130とヨーク140との間に挟まれて配されることにより、ホルダプレート120からヨーク140及びエンドフレーム130に通電されボディアースされている。
特開平8−334079号公報
しかしながら、この従来技術によれば、ホルダプレート120をエンドフレーム130とヨーク140との間に挟み、スルーボルト150で締め付けるため、スルーボルト150の締め付け力により、ヨーク140またはエンドフレーム130との接触抵抗が変化してしまうという不具合があった。接触抵抗の変化は通電特性に大きく影響し、結果として、回転電機100の性能を安定的に供給できないという不具合を生じていた。
特に短時間定格で使用される回転電機100では、安定して設計どおりに回転数を得ることが要求されるが、接触抵抗により、回転数が左右され、安定した性能を得られないことは、無視できない問題点となっていた。
そこで、本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、通電特性が、スルーボルトの締め付け力に左右されず、安定的な回転電機を提供することを目的とする。
〔請求項1の手段〕
請求項1に記載の回転電機によれば、整流子を備えた回転子と、整流子に摺接する正極ブラシ及び負極ブラシとからなるブラシとを有し、両ブラシを保持するホルダボックスが取り付けられるホルダプレートを有するブラシホルダと、回転子を収納するとともに、磁気回路を形成するヨークと、回転子の整流子側の外周を覆うエンドフレームと、エンドフレームとともにヨークを挟み、かつ回転子の反整流子側の外周を覆うフロントフレームと、ブラシを保持するブラシホルダが取り付けられるホルダプレートと、エンドフレームとフロントフレームとの間でヨークを締め付け固定するスルーボルトとを有する回転電機において、スルーボルトの外周に周溝を設け、ブラシホルダのホルダプレートにスルーボルトの周溝を挟む挟み部を設け、挟み部から、負極ブラシを電気的に導通可能にして、スルーボルトに通電させる。
これによれば、スルーボルトの周溝とホルダプレートの挟み部が接触することにより、挟み部から、負極ブラシを電気的に導通可能にして、スルーボルトに通電されるため、スルーボルトの締め付け力による接触抵抗の変化の影響を受けることなく、通電特性が安定的である。
〔請求項2の手段〕
請求項2に記載の回転電機によれば、スルーボルトは、フロントフレームに締め付け固定される。
本来、エンドフレームに、エンドフレームを負側通電部位とするための配線をすることにより、挟み部からスルーボルトを介し、エンドフレームへと通電する通電経路にてボディアースすることが望ましい。しかし、エンドフレームへの配線が困難な場合がある。その際、スルーボルトが、フロントフレームに締め付け固定されているならば、フロントフレームに負側通電部位とするための配線をすることで、スルーボルトを介して、フロントフレームに通電させる通電経路が確保できる。
〔請求項3の手段〕
請求項3に記載の回転電機によれば、スルーボルトの軸径を挟み部の最外周近傍まで増大させるとともに、周溝の溝底の外径を増大させ、挟み部とスルーボルトとの接触面積を増大させる。
これにより、抵抗が小さくなり、入力電圧の損失をさらに小さくすることができる。また、挟み部とスルーボルトとの接触面積が増えることにより、ホルダプレートからの発熱をスルーボルトを介してエンドフレーム及びフロントフレームに放熱するため、回転電機の熱容量が向上する。
〔請求項4の手段〕
請求項4に記載の回転電機によれば、スルーボルトの本数を増加させ、挟み部とスルーボルトとの接触面積を増大させる。
これにより、請求項3と同様の作用効果を奏することができる。
〔請求項5の手段〕
請求項5に記載の回転電機によれば、スルーボルトを挟み部から外すためには、挟み部を拡開するための専用工具を必要とする。
これにより、一般ユーザが汎用工具により容易に分解することが困難となり、一般ユーザが再組み付けする際に生じ得るブラシの進角等による、性能低下や火花発生等の寿命低下を防ぐことができる。
最良の形態の回転電機は、整流子を備えた回転子と、整流子に摺接する正極ブラシ及び負極ブラシとからなるブラシとを有し、両ブラシを保持するホルダボックスが取り付けられるホルダプレートを有するブラシホルダと、回転子を収納するとともに、磁気回路を形成するヨークと、回転子の整流子側の外周を覆うエンドフレームと、エンドフレームとともにヨークを挟み、かつ回転子の反整流子側の外周を覆うフロントフレームと、ブラシを保持するブラシホルダが取り付けられるホルダプレートと、エンドフレームとフロントフレームとの間でヨークを締め付け固定するスルーボルトとを有する回転電機において、スルーボルトの外周に周溝を設け、ブラシホルダのホルダプレートにスルーボルトの周溝を挟む挟み部を設け、挟み部から、負極ブラシを電気的に導通可能にして、スルーボルトに通電させる。
また、スルーボルトは、フロントフレームに締め付け固定される。
そして、スルーボルトを挟み部から外すためには、挟み部を拡開するための専用工具を必要とする。
〔実施例1の構成〕
図1(a)は、自動車のウインチ用モータあるいは蓄電池式の構内運搬車等の電気自動車のパワーステアリング用モータに使用される直流電動機1(回転電機の一例)の断面図を示すものである。
直流電動機1は、整流子2を有する回転子3、回転子3の外周に形成される界磁4、整流子2の外周に摺接するブラシ5を配置するブラシホルダ6等によって構成される。
回転子3は、回転軸9、回転軸9の外周に固定されたアーマチャコア10、このアーマチャコア10に巻装されたアーマチャコイル11、及び整流子2等によって構成される。
整流子2は、回転軸9の後端(図1の右方向)の外周に絶縁保持された複数の整流子片を円筒状に配置して構成され、各整流子片がそれぞれアーマチャコイル11に電気的且つ機械的に結合されている。
界磁4は、アーマチャコイル11の外周に位置すると共に磁気回路を形成するヨーク12の内側に界磁極13が固定され、その界磁極13に界磁コイル14を巻線して構成される。
ヨーク12は、回転子3の整流子側の外周を覆うエンドフレーム17と、回転子3の反整流子側の外周を覆うフロントフレーム18との間に配されている。
エンドフレーム17とフロントフレーム18との間にヨーク12を挟み固定させるためのスルーボルト19は、フロントフレーム18に締め付け固定されている。
図2に示すように、スルーボルト19の外周には、周溝20が設けられている。周溝20は、同一径の溝底20aと、外方に拡開するテーパ側面20b、20bとで形成されており、スルーボルト19のねじ部21以外の位置に設けられて、後述するホルダプレート23の挟み部24に挟まれる。
図3に示すように、ブラシホルダ6は、円環状のホルダプレート23、このホルダプレート23に取り付けられるホルダボックス26、このホルダボックス26に保持されるブラシ5、及びブラシ5を整流子側へ押圧するブラシスプリング27によって構成される。
ブラシ5は、2組の正極ブラシ5aと負極ブラシ5bとからなり、ホルダプレート23に取り付けられたホルダボックス26に保持されている。但し、正極ブラシ5aのホルダボックス26は、絶縁板29を介してホルダプレート23に取り付けられている。
正極ブラシ5aはピグテール30を通じて、入力端子31と電気的に接続され、負極ブラシ5bは、ピグテール30を通じてホルダプレート23と電気的に接続されている。
ホルダプレート23は、金属製板(例えば、鉄板や真銅板)で円環状に形成され、外周には、アーマチャ側(図示左側)に伸びる複数の延長板23aが設けられ、各延長板23aの外縁部23bがヨーク12とエンドフレーム17との間に挟持されて固定されている。本実施例では6つの延長板23aが設けられている。
また、ホルダプレート23の外周には、互いに背向する位置に2つの挟み部24が設けられている。挟み部24は、矩形状を呈しており、ホルダプレート23の外方に向かって延びる2つの側部24a、24aと、それぞれの側部24a、24aの内側に設けられた爪24b、24bとを有する(図1(c)及び図3参照)。
爪24b、24bはそれぞれ、各側部24a、24aの中間よりも外方に設けられており、爪24b、24b同士は互いに向き合っており、爪24b、24b同士の間には、隙間が形成されている。
尚、爪24b、24bの半径方向の長さは、側部24a、24aの円周方向の長さよりも小さい。
そして、側部24a、24a及び爪24b、24bの内側には、スルーボルト19が通過するための略矩形の空間25が形成されている。爪24b、24bは、スルーボルト19が挟み部24から半径方向へ抜け出ることがないように拘束する。
すなわち、挟み部24は、CリングやEリングと似た形状であり、拡開するために専用工具が必要となるような形状となっている。
この挟み部24は、それぞれスルーボルト19の周溝20を挟んだ際(図1(b)、(c)参照)に、挟み部24の内周縁とスルーボルト19の周溝20の溝底20aとが確実に接触又は圧接するような寸法に設定されており、挟み部24の板厚は、周溝20の幅(軸方向の長さ)よりも小さく設定されている。
挟み部24は、弾性に富む金属製板で形成されており、挟み部24から、負極ブラシ5bを電気的に導通可能にしてある。
本実施例では、側部24a、24a及び爪24b、24bの内側に形成される空間25は、略矩形であるが、スルーボルト19と接触する部分を円弧状に形成してもよい。また、本実施例では、挟み部24は、矩形状を呈しているが、半円状や円形状などでもよい。
また、挟み部24は、ホルダプレート23と一体に形成されていても、挟み部24とホルダプレート23とを別体に形成した後に一体にしてもよい。
〔実施例1の作用〕
スルーボルト19を組み付ける際、エンドフレーム側から挿入されるスルーボルト19が挟み部24に達すると、側部24a、24aは互いに離れるように弾性変形すると同時に、爪24b、24bが外方に持ち上がるように弾性変形し、挟み部24は拡開する。そして、スルーボルト19の周溝20が挟み部24に達すると、挟み部24は拡開した状態から元の形状に戻り、スルーボルト19の周溝20を挟む。
その後、スルーボルト19を締め付けていっても、挟み部24の内周縁と周溝20の溝底20aのみが接触しているだけであり、締め付け力により接触抵抗が変化することはない。
挟み部24は、スルーボルト19の周溝20を挟んだ際に、挟み部24の内周縁と周溝20の溝底20aとが確実に接触するため、負極ブラシ5bと導通状態にある挟み部24から、スルーボルト19への通電経路が形成される。
エンドフレーム17に、エンドフレーム17を負側通電部位とするための配線をすれば、主たる通電経路は、挟み部24から、スルーボルト19を介して、エンドフレーム17に通電され、ボディアースされる経路となる。
また、フロントフレーム18に、フロントフレーム18を負側通電部位とするための配線をすれば、主たる通電経路は、挟み部24から、スルーボルト19を介して、フロントフレーム18に通電され、ボディアースされる経路となる。
〔実施例1の効果〕
スルーボルト19の周溝20とホルダプレート23の挟み部24が接触することにより、主たる通電経路を、負極ブラシ5bと導通状態にある挟み部24から、スルーボルト19を介して、フロントフレーム18またはエンドフレーム17に通電される通電経路とする。スルーボルト19を締め付けていっても、挟み部24の内周縁と周溝20の溝底20aのみが接触しているだけであり、スルーボルト19の締め付け力によって接触抵抗が影響を受けることなく、通電特性が安定的である。その結果、直流電動機1の性能が安定する。
スルーボルト19がフロントフレーム18に締め付け固定されていることにより、エンドフレーム17への配線が困難な場合であっても、フロントフレーム18に、フロントフレーム18を負側通電部位とするための配線をすれば、スルーボルト19を介して、フロントフレーム18に通電させる通電経路が確保できる。
挟み部24は、CリングやEリングと似た特殊な形状であり、スルーボルト19を挟み部24から外すためには、挟み部24を拡開するための専用工具を必要とする。
これにより、一般ユーザが汎用工具により容易に分解することが困難となり、一般ユーザが再組み付けする際に生じ得るブラシ5の進角等による、性能低下や火花発生等の寿命低下を防ぐことができる。
尚、挟み部24がスルーボルト19の周溝20を挟んでいることにより、ホルダプレート23のがたつきが生じても、スルーボルト19の周溝20の幅の範囲でしかがたつかないため、ホルダプレート23のがたつきを周溝20の幅の範囲内に抑えることができる。これにより、ホルダプレート23が大きく変位することにより、整流子2にブラシ5が摺接しないという不具合が生じることがない。
〔変形例〕
実施例1と比較して、スルーボルト19の本数を増加させてもよい。スルーボルト19の本数を増加させるとは、エンドフレーム17とフロントフレーム18との間にヨーク12を締め付け固定するのに強度的に必要なスルーボルト19の本数よりも、多くし、積極的に、通電経路を多くし、挟み部24との接触面積を多くするということである。例えば、実施例1では、ホルダプレート23に2つの挟み部24を設け、2本のスルーボルト19が挟めるようになっているが、スルーボルト19の本数を4本にし、挟み部24もこれに合わせて増やし、接触面積を増大させてもよい。
スルーボルト19の本数を増大させ、挟み部24とスルーボルト19との接触面積を増大させることにより、抵抗が小さくなり、入力電圧の損失をさらに小さくすることができる。また、挟み部24とスルーボルト19との接触面積が増えることにより、ホルダプレート23からの発熱をスルーボルト19を介してエンドフレーム17及びフロントフレーム18に放熱するため、直流電動機1の熱容量が向上する。
また、図4に示すように、実施例1の場合と比較して、スルーボルト19の軸径を、挟み部24の最外周近傍まで増大させるとともに、周溝20の溝底20aの外径を増大させてもよい。
図4では、スルーボルト19の軸径は、実施例1の軸径よりも太く、且つ、スルーボルト19が挟み部24の最外周端24cから外方にはみ出ない程度の軸径となっており、周溝20の溝底20aの外径も軸径に対応して太くなっている。
これにより、通電経路となるスルーボルト19の断面積を増大させるとともに、挟み部24とスルーボルト19との接触面積を増大させることによって、スルーボルト19の本数を増加させるのと同様に、抵抗が小さくなり、入力電圧の損失をさらに小さくすることができる。また、挟み部24とスルーボルト19との接触面積が増えることにより、ホルダプレート23からの発熱をスルーボルト19を介してエンドフレーム17及びフロントフレーム18に放熱するため、直流電動機1の熱容量が向上する、という効果を得ることができる。
(a)は直流電動機の側面断面図であり、(b)は(a)の要部拡大図であり、(c)は(b)の正面図である(実施例1)。 スルーボルトの側面図である(実施例1)。 ブラシホルダの構成図である(実施例1)。 スルーボルトと挟み部の拡大側面図である(変形例)。 回転電機の側面断面図である(従来例)。
符号の説明
1 直流電動機(回転電機)
2 整流子
3 回転子
5 ブラシ
6 ブラシホルダ
5a 正極ブラシ
5b 負極ブラシ
12 ヨーク
17 エンドフレーム
18 フロントフレーム
19 スルーボルト
20 周溝
20a 溝底
23 ホルダプレート
24 挟み部
26 ホルダボックス

Claims (5)

  1. 整流子を備えた回転子と、
    前記整流子に摺接する正極ブラシ及び負極ブラシとからなるブラシとを有し、前記両ブラシを保持するホルダボックスが取り付けられるホルダプレートを有するブラシホルダと、
    前記回転子を収納するとともに、磁気回路を形成するヨークと、
    前記回転子の整流子側の外周を覆うエンドフレームと、
    前記エンドフレームとともに前記ヨークを挟み、かつ前記回転子の反整流子側の外周を覆うフロントフレームと、
    前記ブラシを保持するブラシホルダが取り付けられるホルダプレートと、
    前記エンドフレームと前記フロントフレームとの間で前記ヨークを締め付け固定するスルーボルトとを有する回転電機において、
    前記スルーボルトの外周に周溝を設け、
    前記ブラシホルダのホルダプレートに前記スルーボルトの前記周溝を挟む挟み部を設け、
    前記挟み部から、前記負極ブラシを電気的に導通可能にして、前記スルーボルトに通電させることを特徴とする回転電機。
  2. 請求項1に記載の回転電機において、
    前記スルーボルトは、前記フロントフレームに締め付け固定されることを特徴とする回転電機。
  3. 請求項1または請求項2に記載の回転電機において、
    前記スルーボルトの軸径を前記挟み部の最外周近傍まで増大させるとともに、前記周溝の溝底の外径を増大させ、前記挟み部と前記スルーボルトとの接触面積を増大させることを特徴とする回転電機。
  4. 請求項1または請求項2に記載の回転電機において、
    前記スルーボルトの本数を増大させ、前記挟み部と前記スルーボルトとの接触面積を増大させることを特徴とする回転電機。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の回転電機において、
    前記スルーボルトを前記挟み部から外すためには、前記挟み部を拡開するための専用工具を必要とすることを特徴とする回転電機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014103801A (ja) * 2012-11-21 2014-06-05 Fujitsu General Ltd モールドモータ

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