JP2009017654A - Dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、冷却用のフィンを有する直流モータに関する。 The present invention relates to a DC motor having fins for cooling.
従来、放熱性能を向上させることにより、温度上昇を防止する直流モータとして、アーマチュアコアに空隙を形成し、アーマチュアコアの表面積を増加させることで放熱性能を向上させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。そして、このようなアーマチュアコアを有する直流モータにおいて、アーマチュアコアをスポーク構造とし、アーマチュアコアに中空部を設け、アーマチュアコアの表面から、アーマチュアコアでの発熱を積極的に放熱するものもある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上記のようなアーマチュアを備える直流モータでは、コイルに流れる電流によって生じる発熱やアーマチュアコアに生じる渦電流による発熱によってアーマチュアコアの温度が大幅に上昇し、モータ全体の温度上昇を十分に防止できない場合がある。特に、ヨーク等に通気孔がなく、モータのケースが密閉型のものでは、モータ全体の温度上昇によりブラシの温度が高温となり、ブラシの摺動性能が劣化し、ブラシの寿命が低下する。したがって、より有効にモータの温度上昇を抑えることが望まれている。 However, in the DC motor having the armature as described above, the temperature of the armature core is significantly increased by the heat generated by the current flowing in the coil and the heat generated by the eddy current generated in the armature core, and the temperature increase of the entire motor cannot be sufficiently prevented. There is a case. In particular, when the yoke or the like has no vent hole and the motor case is hermetically sealed, the temperature of the brush becomes high due to the temperature rise of the entire motor, the brush sliding performance is deteriorated, and the brush life is shortened. Therefore, it is desired to suppress the temperature rise of the motor more effectively.
本発明は、上記の問題点を解決したものであって、その目的は、アーマチュアコアのスポーク部を有効に活用して、アーマチュアコアの空隙を通過する軸線方向の空気の流れを生じさせることによってモータ全体の放熱性能を向上させ、モータ全体の温度上昇の防止を図ることができる直流モータを提供することにある。 The present invention solves the above-mentioned problems, and its purpose is to effectively utilize the spoke portion of the armature core to generate an axial air flow passing through the gap of the armature core. An object of the present invention is to provide a direct current motor capable of improving the heat dissipation performance of the entire motor and preventing temperature increase of the entire motor.
上記の課題を解決するために、この直流モータは、磁性材料によって有底円筒状に形成されたヨークと、前記ヨークの開口部を覆蓋するエンドブラケットと、前記ヨークの内面上に配置された複数のマグネットと、前記ヨークと前記エンドブラケットとに回転可能に支持されたシャフトと、シャフトに固定され、複数のマグネットに囲まれて配置されたアーマチュアコアと、アーマチュアコアに巻かれたコイルとを備えている。そして、アーマチュアコアは、円環状に形成され、シャフトが挿入固定されるシャフト固定部と、前記シャフト固定部から放射状に外向きに形成された複数のスポーク部と、複数のスポーク部の先端部を周方向に連結する周方向連結部と、周方向連結部から放射状に外向きに設けられ、コイルが巻装されるティース部を有しており、複数のスポーク部には、前記シャフトの略軸線方向に空気の流れを生じさせる複数のフィンが取り付けられている。これにより、前記シャフト固定部、前記スポーク部及び前記周方向連結部で囲まれた空隙を通過する前記シャフトの略軸線方向に空気の流れが生じ、モータ全体の放熱性能を向上させることができる。 In order to solve the above-described problem, the DC motor includes a yoke formed into a bottomed cylindrical shape with a magnetic material, an end bracket that covers the opening of the yoke, and a plurality of coils disposed on the inner surface of the yoke. A magnet, a shaft rotatably supported by the yoke and the end bracket, an armature core fixed to the shaft and surrounded by a plurality of magnets, and a coil wound around the armature core ing. The armature core is formed in an annular shape, and includes a shaft fixing portion into which the shaft is inserted and fixed, a plurality of spoke portions formed radially outward from the shaft fixing portion, and tip portions of the plurality of spoke portions. A circumferentially connected portion that is connected in the circumferential direction; and a teeth portion that is provided radially outward from the circumferentially connected portion and on which the coil is wound, and the plurality of spoke portions include a substantially axial line of the shaft. A plurality of fins are attached that create an air flow in the direction. Thereby, an air flow is generated in the substantially axial direction of the shaft passing through the gap surrounded by the shaft fixing portion, the spoke portion, and the circumferential connecting portion, and the heat dissipation performance of the entire motor can be improved.
また、複数のフィンは、弾性部材によって形成され、互いに並列して形成され、前記アーマチュアコアの前記スポーク部を狭持する第1狭持部及び第2狭持部と、前記第1狭持部及び第2狭持部を結合するストッパー部と、前記第1狭持体及び前記第2狭持体の少なくとも一方に、それらに連なって形成される第1翼部ないし第2翼部を有している。また、前記第1翼部、前記第2翼部は断面円弧状に形成されている。これにより、フィンをアーマチュアコアのスポーク部に簡易かつ確実に取り付けることができるとともに、シャフトの略軸線方向の空気の流れを効果的に生じさせることができる。 The plurality of fins are formed of an elastic member, and are formed in parallel to each other, and a first holding portion and a second holding portion that hold the spoke portion of the armature core, and the first holding portion. And a stopper part that couples the second holding part, and at least one of the first holding part and the second holding part has a first wing part or a second wing part formed continuously therewith. ing. The first wing portion and the second wing portion are formed in a circular arc shape in cross section. Thereby, while being able to attach a fin to the spoke part of an armature core simply and reliably, the flow of the air of the substantially axial direction of a shaft can be produced effectively.
本発明にあっては、アーマチュアのスポーク部にフィンを取り付けた構造としたことで、スポーク部を有効に活用して、モータ全体の温度上昇の防止を図ることができる直流モータを提供することができる。 In the present invention, by providing a structure in which fins are attached to the spoke portion of the armature, it is possible to provide a DC motor that can effectively utilize the spoke portion and prevent the temperature of the entire motor from rising. it can.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態について、図1から図4に基づいて説明する。
図1及び図2は、例えばファンモータに用いられる本発明の実施の形態である直流モータの縦断面図および横断面図である。
直流モータ1は、磁性材料によって有底円筒状に形成されたヨーク2と、ヨーク2の開口部を覆蓋するエンドブラケット3と、ヨーク2の内面上に配置された複数のマグネット4と、ヨーク2とエンドブラケット3とに回転可能に支持されたシャフト5と、シャフト5に固定され、複数のマグネット4に囲まれて配置されたアーマチュアコア6と、アーマチュアコア6に巻かれたコイル7とを備えている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 and FIG. 2 are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view of a DC motor which is an embodiment of the present invention used for a fan motor, for example.
The DC motor 1 includes a
そして、アーマチュアコア6は、円環状に形成され、シャフト5が挿入固定されるシャフト固定部6aと、シャフト固定部6aから放射状に外向きに形成された複数のスポーク部6bと、複数のスポーク部6bの先端部を周方向に連結する周方向連結部6cと、周方向連結部6cから放射状に外向きに設けられ、コイル7が巻装されるティース部6dを有しており、複数のスポーク部6bには、記シャフト5の略軸線方向に空気の流れを生じさせる複数のフィン8が取り付けられている。なお、この直流モータ1においては、ヨーク2及びエンドブラケット3には通気孔は設けられていない。
The
この直流モータ1のシャフト5の一端5aは、ヨーク2のヨーク底部2aにおいてベアリング9を介して軸承され、ヨーク底部2aから外部に突出する突出先端部5bにファン(図示せず)が設けられるように設定されている。ここで、ベアリング9は、ヨーク底部2aの第2突出円筒部2dの内側に配置されたベアリングリング10の内周部にて軸心を調整されつつ、ヨーク底部2aの第1突出円筒部2cの内側に圧入されるとともに、第2突出円筒部2dの内部に配置されるベアリングホルダ11によりヨーク2に固定されている。
One
そして、シャフト5の他端5cは、ヨーク2を覆蓋するエンドブラケット3のエンドブラケット底部3aに焼結メタル12を介して軸承される。ここで、焼結メタル12は、エンドブラケット3の第3突出円筒部3bの内周部に配置され、エンドブラケット3の第4突出円筒部3cの内部に設けられたメタルホルダ13にてエンドブラケット3に固定される。なお、焼結メタル12の外周部には含油したフエルト14が配置され、焼結メタル12に油分を供給する。
The other end 5 c of the shaft 5 is supported by the
シャフト5には、エンドブラケット底部3aの近傍にてコンミテータ15が一体的に外嵌され、ヨーク側面部2bの内部にて磁性材料からなるコア材を複数積層してなるアーマチュアコア6が外嵌されている。また、このアーマチュアコア6の放射状外向きに設けられた複数のティース部6dのそれぞれにコイル7を集中巻きにて巻装することによりアーマチュア60が構成されている。
A
ここで、コンミテータ15は、樹脂よりなるコンミテータ本体部15aとこのコンミテータ本体部15aと一体成型された導電性材料よりなる複数のセグメント15bからなり、各セグメント15bには、コンミテータ本体部15aと一体的に結合するためのアンカー15cがコンミテータ本体部15aの外周面に設けられており、各コイル7のリード線7aと電気的に接続されるライザ15dが、コンミテータ15のアーマチュアコア6に近接する端部に、放射状外向きに設けられている。
Here, the
そして、ブラシ16を介してコンミテータ15の各セグメント15bに外部電源から電流が供給され、リード線7aを通じて各コイル7への電流が通電され各ティース部6dに磁界が生じ、ヨーク2の内周面に固着されたマグネット4により形成される磁界との間の吸引力(反発力)によりアーマチュア60は回転する。
Then, current is supplied from the external power source to each
一方、エンドブラケット底部3aには、ブラシホルダステー17が固定されており、このブラシホルダステー17の中心部には、シャフト5が貫通する貫通孔17aが開設されているとともに、ヨーク2の筒内側を向く一方の円板面17bには、前記貫通孔17aの孔中心を基準として放射状となる位置関係で周回り方向四箇所にブラシホルダ18がそれぞれ設けられている。そして、これらブラシホルダ18にブラシ16がそれぞれ収容され、各ブラシ16から引き出されたピグテール(図示せず)が、ブラシホルダステー17に組み込まれた四枚の端子プレート(図示せず)にそれぞれ電気的に接続され、これら各端子プレートに外部引き出し用カプラ(図示せず)が接続されている。また、前記外部引き出し用カプラに外部カプラ(図示せず)を接続することにより、ブラシ16への外部電源の供給がなされるように設定されている。なお、この直流モータ1のエンドブラケット3とヨーク2には、積極的に空気を導入または排出するための通気孔はなく、エンドブラケット3とヨーク2にて形成されるケースは略密閉形状である。
On the other hand, a
放射状に配置された前記ブラシホルダ18の外径側部位にはブラシストッパー19が設けられ、ブラシストッパー19にて前記ブラシホルダ18は、ブラシホルダステー17に固定される。また、前記ブラシストッパー19とブラシ16の外径側先端部の間には前記ブラシホルダ18の内側にてコイルバネ20が圧縮収容されており、このコイルバネ20の押付力により各ブラシ16は、内径側の先端部がコンミテータ15のセグメント15bの外周面に弾圧状に摺接するように設定されており、外部引き出し用カプラ(図示せず)から端子プレートを介してブラシ16に供給される電流は、コンミテータ15を経由して各コイル7に供給される。
A
アーマチュア60を構成するアーマチュアコア6は、薄板の磁性材料のコアを積層して形成されており、シャフト5を外嵌するための貫通孔を有する略円環状のシャフト固定部6aがその中心部にあり、このシャフト固定部6aから略72°等間隔に5本のスポーク部6bがシャフト固定部6aと一体的に放射状外向きに設けられている。また、前記スポーク部6bの外径の先端部を周方向に連結する周方向連結部6cが前記スポーク部6bと一体的に設けられており、この周方向連結部6cから放射状外向きに略36°等間隔にコイル7を巻装するための10本のティース部6dが前記周方向連結部6cと一体的に放射状外向きに設けられている。そして、この複数の各スポーク部6bに複数のフィン8が取り付けられている。
The
図3は、フィンの側面図である。例えば、フィン8は弾性部材である樹脂材料を成型加工することにより形成されており、第1狭持部8a、第2狭持部8b、ストッパー部8c、第1翼8d、第2翼8e及びクリップ爪部8fからなる。フィン8において、略平板状の第1狭持部8a及び第2狭持部8bが、略平板状のストッパー部8cの両端部にて同一方向かつ略並行に形成されるよう結合され、フィン8は、ストッパー部8c、第1狭持部8aおよび第2狭持部8bにより略コの字形状に形成されている。また、開口部側である第1狭持部8aの先端部にはクリップ爪部8fが第2狭持部8bに向けて形成されている。第1狭持部8aと第2狭持部8bの対向面の距離Lは、開口部において、スポーク側面部6eの幅より若干小さいものなっている。さらに、ストッパー部8cと第1狭持部8aの交差部8gの近傍から一体的に連なって断面円弧状の第1翼部8dが形成されているとともに、第2狭持部8bの先端部から一体的に連なって断面円弧状の第2翼部8eが形成されている。
FIG. 3 is a side view of the fin. For example, the
図4及び図5は、フィンをアーマチュアへ取り付ける状態を示す斜視図である。コイル7のライザ15dへ電気的接続がなされたアーマチュア6のスポーク部6bにフィン7を外部から装着することにより、フィン8の付いたアーマチュア60が構成される。上述のように第1狭持部8aと第2狭持部8bの対向面の距離Lは、開口部において、スポーク側面部6eの幅より小さく形成されている。したがって、フィン8の開口部をアーマチュア6のスポーク部6bに位置させ、フィン8を付勢すると、フィン8の第1狭持部8aと第2狭持部8bは弾性変形する。そして、フィン8のストッパー部8cがスポーク部6bに突き当てるまでフィン8を移動させることによって、フィン8はスポーク部6bに固定される。この際、弾性部材からなるフィン8の第1狭持部8aと第2狭持部8bがスポーク側面部6eを狭持するとともに、クリップ爪部8fがスポーク部6bのコンミテータ15に対向する端面に引っかかる。このことにより、フィン8はスポーク部6bに簡易かつ確実に固定されることになる。なお、スポーク側面部6eと前記略コの字形状の内側を接着固定することにより、より強固な固定とすることもできる。
4 and 5 are perspective views showing a state in which the fin is attached to the armature. The
この直流モータ1を駆動した場合に、アーマチュア60の回転により、複数のスポーク部6bに固定された複数のフィン8も共に回転する。この回転により断面円弧状の第1翼部8dおよび第2翼部8eにより軸線方向の空気の流れが生じる。直流モータ1のヨーク2及びエンドブラケット3には通気孔が設けられていないが、フィン8により発生する軸線方向の空気の流れによりが直流モータ1の内部に乱流が生じ、ヨーク2及びエンドブラケット3等から外部への熱の伝達が促進され、ヨーク2及びエンドブラケット3に通気孔が設けられていないにもかかわらずモータ温度の低減が期待できる。
When the DC motor 1 is driven, the plurality of
図6は、本実施の形態における直流モータのコイル温度とブラシ温度を示すグラフである。図6は、同一仕様の直流モータ1にフィン8をつけた状態とつけない状態にて、温度変化がなくなる定常状態まで駆動させたときのコイル7とブラシ16の温度を比較したものである。図6に示すように、フィン8をつけることでコイル温度とブラシ温度が共に減少しており、コイル温度を約3℃、さらにブラシ温度を約6℃低減することが確認されている。
FIG. 6 is a graph showing the coil temperature and brush temperature of the DC motor in the present embodiment. FIG. 6 compares the temperatures of the
このように、本発明は、アーマチュア6のスポーク部6bを有効に活用して、スポーク部6bにモータ冷却用のフィン8を簡易かつ確実に取り付けることができ、ヨーク2及びエンドブラケット3に通気孔が設けられていない場合でもモータの温度上昇を防止することができる直流モータ1を提供することができる。
As described above, the present invention can effectively and effectively use the spoke portion 6b of the
(実施の形態2)
図7から図9は、実施の形態2に係る直流モータの図であり、図7は本実施の形態における直流モータの正面図であり、図8はその側面図であり、図9は通気孔の部分(P)を示す拡大図である。図1および図2に示す実施の形態1ではヨーク2及びエンドブラケット3に通気孔がなく略密閉形状であったが、図7から図9に示す実施の形態2ではヨーク2の底部に複数の通気孔2eが形成されている。なお、実施の形態1と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
7 to 9 are diagrams of the DC motor according to the second embodiment, FIG. 7 is a front view of the DC motor in the present embodiment, FIG. 8 is a side view thereof, and FIG. 9 is a vent hole. It is an enlarged view which shows the part (P) of. In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
ヨーク2のヨーク底部2aには、シャフト5を中心として略同一円周上に8個の通気孔2eが、プレスによる打ち抜きにて形成されている。この通気孔2eは、すべて同一方向に形成されており、本実施形態の直流モータ1は、その開口が下に位置するように車両等に取り付けられることにより雨水等の浸入を防止することができる。
Eight air holes 2e are formed on the yoke bottom 2a of the
実施の形態における直流モータ1を駆動した場合にも、アーマチュア6の回転により、複数のスポーク部6bに固定された複数のフィン8も共に回転する。この回転により円弧状の第1翼部8dおよび第2翼部8eにより軸線方向の空気の流れが生じるが、複数の通気孔2eから外気の吸入が可能となり、モータ温度よりも低い外気を積極的に吸入ないし排出することでより効果的にモータ温度を低減することができる。
Even when the DC motor 1 in the embodiment is driven, the plurality of
このように、本発明は、アーマチュア6のスポーク部6bを有効に活用して、スポーク部6bにモータ冷却用のフィン8を簡易かつ確実に取り付けることができ、ヨーク2の底面に設けた通気孔2eから外気を吸入ないし排出することで、より効果的にモータの温度上昇を抑制することができる直流モータ1を提供することができる。
As described above, the present invention makes it possible to easily and reliably attach the
1 直流モータ
2 ヨーク
3 エンドブラケット
4 マグネット
5 シャフト
6 アーマチュアコア(アーマチュア)
6a シャフト固定部
6b スポーク部
6c 周方向連結部
6d ティース部
6e スポーク側面部
7 コイル
8 フィン
8a 第1狭持部
8b 第2狭持部
8c ストッパー部
8d 第1翼
8e 第2翼
8f クリップ爪部
1
6a Shaft fixing portion 6b Spoke portion 6c Circumferential connection portion 6d Teeth portion 6e Spoke
Claims (7)
前記ヨークの開口部を覆蓋するエンドブラケッと、
前記ヨークの内面上に配置された複数のマグネットと、
前記ヨークと前記エンドブラケットとに回転可能に支持されたシャフトと、
前記シャフトに固定され、前記複数のマグネットに囲まれて配置されたアーマチュアコアと、
前記アーマチュアコアに巻かれたコイルとを備え、
前記アーマチュアコアが、
円環状に形成され、前記シャフトが挿入固定されるシャフト固定部と、
前記シャフト固定部から放射状に外向きに形成された複数のスポーク部と、
前記複数のスポーク部の先端部を周方向に連結する周方向連結部と、
前記周方向連結部から放射状に外向きに設けられ、前記コイルが巻装されるティース部を有する直流モータにおいて、
前記複数のスポーク部に、前記シャフトの略軸線方向に空気の流れを生じさせる複数のフィンが取り付けられていることを特徴とする直流モータ。 A yoke formed into a bottomed cylindrical shape with a magnetic material;
An end bracket covering the opening of the yoke;
A plurality of magnets disposed on the inner surface of the yoke;
A shaft rotatably supported by the yoke and the end bracket;
An armature core fixed to the shaft and disposed between the plurality of magnets;
A coil wound around the armature core,
The armature core is
A shaft fixing portion that is formed in an annular shape and into which the shaft is inserted and fixed;
A plurality of spoke portions formed radially outward from the shaft fixing portion;
A circumferential connecting portion that connects tip ends of the plurality of spoke portions in the circumferential direction;
In a direct current motor having a teeth portion provided radially outward from the circumferential connection portion and wound with the coil,
A direct current motor characterized in that a plurality of fins for generating an air flow in a substantially axial direction of the shaft are attached to the plurality of spoke portions.
前記第1狭持部及び第2狭持部を結合するストッパー部と、
前記第1狭持部に連なって形成された第1翼部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の直流モータ。 The fin is formed of an elastic member, formed in parallel with each other, and a first sandwiching portion and a second sandwiching portion that sandwich the spoke portion of the armature core,
A stopper part for coupling the first holding part and the second holding part;
The DC motor according to claim 1, further comprising a first wing portion formed continuously with the first holding portion.
前記第1狭持部、第2狭持部を結合するストッパー部と、
前記第1狭持部に連なって形成された第1翼部と、
前記第2狭持部に連なって形成された第2翼部と
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の直流モータ。 The fin is formed of an elastic member, formed in parallel with each other, and a first sandwiching portion and a second sandwiching portion that sandwich the spoke portion of the armature core,
A stopper part for coupling the first holding part and the second holding part;
A first wing formed continuously with the first holding portion;
The DC motor according to claim 1, further comprising a second wing portion formed continuously with the second holding portion.
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CN106100220A (en) * | 2016-08-09 | 2016-11-09 | 中车株洲电机有限公司 | A kind of industrial motor, rotor and rotating shaft thereof |
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