JP2009077520A - 整流子モータ - Google Patents

Abstract

【課題】少しでも隙間があるとモータ内部に侵入するシロキサンのような有害ガスに対して侵入耐性を高め、モータが停止してしまう問題を防ぐ。
【解決手段】本発明は、モータハウジングの開口端部内径よりも小さな外径にして、モータハウジングに対応した外形状を有し、かつ、内部に空間を形成するように所定の蓋厚みを有する封止蓋を備える。この封止蓋をエンドベルの外側面に配置して、封止蓋外周側とエンドベルとの間、及び封止蓋外周側とモータハウジングとの間を密閉固着する。
【選択図】図４

Description

本発明は、外界の有害ガスがモータ内部に侵入するのを防止する封止蓋を有する整流子モータに関する。

ブラシと整流子を有する整流子モータにおいて、ブラシと整流子との間の電気接点部分は、シアン系などの有害ガスによる腐食により接触不良となって不導通となる故障が発生することがある。有毒ガスがモータ内部に侵入し、モータ整流時に生じる火花により整流子とブラシの間に酸化物が付着・堆積し、この不導通物質によりモータの起動不良が発生してしまう。特に近年は有害ガスであるシロキサンに対する耐性が求められているが、シロキサンは少しでも隙間があるとモータ内部に侵入するため、モータが停止してしまうことになる。このシロキサンガスは主にシリコーンゴムから発せられる。シリコーンゴムは、汎用性が高く、扱い易い特性を持っており、多くの機器において用いられている。シリコーンゴムは、例えば車載用オーディオにも用いられており、そこに搭載されているモータにおいては前述の不具合が生じる可能性がある。

このような接触不良による故障を防止するため、外界の有害ガスがモータ内部に侵入しないようにモータを密閉化することが必要となる。特許文献１は、ブラシ開き孔にシール部材を貼ることにより、ガス侵入を防止する整流子モータを開示する。

図１０は、特許文献１に記載の整流子モータを示す断面図（Ａ）、及びエンドベルの中央部をモータ外側から見た図（Ｂ）である。図示のモータは、モータハウジングとエンドベルとを組合わせてなるモータケース内部に、ロータ部とステータ部を通常に内蔵して構成されている。エンドベルには、その中央に形成されたボス部を中心として互いにほぼ点対称に２個のブラシ開き孔が形成されている。ステータ部及びロータ部を組み付けたモータハウジングに対してエンドベルを取り付ける際には、ブラシ開き孔から治具を挿入して、一対のブラシの先端部を互いに反対方向に押し広げて、整流子とブラシが当たらないようにした状態でエンドベルを取り付ける。エンドベルの取り付けが完了したら、ブラシ開き孔から治具を外す。これによって、ブラシの先端部は自らの付勢力によって整流子側に戻り、整流子の外周面に対して当接する。

図示のモータは、モータ組立後に、紙シートや合成樹脂シートなどを基材としたシール部材をエンドベルに貼り付けてブラシ開き孔を塞ぐ。これによりブラシ開き孔が閉塞され、整流子モータの内部空間が密閉される。

しかしながら、特許文献１は、ブラシ開き孔以外の穴とか隙間を塞ぐことについて言及しない。また、シールはエンドベルのボス部を逃げており、且つエンドベル面から飛び出たターミナル端子の内側のみに貼り付けられている。エンドベルには、ブラシホルダ（図１参照）とか、ターミナル端子が嵌合され、また、エンドベル自体がモータハウジングに嵌合されるが、これら嵌合部の隙間からも有害ガスが侵入することが判明した。特に、上述のシロキサンは少しでも隙間があるとモータ内部に侵入する。

仮に、これら嵌合部も含めたエンドベル全面に、紙シートや合成樹脂シートなどのシール部材を貼り付けたとしても、エンドベルから突起状に突き出たブラシホルダとかターミナル端子の存在により、これら突起まわりの嵌合部の隙間を完全に塞ぐことはできない。また、モータハウジングとエンドベルの嵌合部の隙間を塞ぐこともできない。さらには、量産品においてはエンドベルやシールの部品寸法公差が存在することから、エンドベルにシールを貼り付けた際にボス部外径とシール内径の間の隙間を完全に無くす事は不可能であり、モータ設計時の寸法的な制約により、エンドベルに設けられるブラシ開き用の穴がボス部周りにある軸方向の逃げ部（図１参照）に掛かってしまう場合（図４（Ｂ）エンドベル参照）には、シールでは完全に密封することが出来ない。

このため、紙シートのような伸縮性に乏しいものではなく、高伸縮性のアクリル系フォーム材シールを使用すれば、エンドベル表面凹凸に対する追従性が高く、エンドベル面から飛び出たブラシホルダを含めエンドベルのほぼ全面を覆うことができる。しかし、部品単価が高くコストが掛かることに加えて、モータハウジングとエンドベルの嵌合部から侵入するガスを防ぐことができない。さらに、上述のようにブラシ開き用の穴がボス部周りにある逃げ部に掛かってしまうと、高伸縮性のシールを用いても、完全に封印することが出来ず、有害ガスがモータ内部に侵入してしまい、整流子とブラシの間に酸化物が付着、堆積し、モータの起動不良が発生してしまうことになる。
特開平９−３７５３１号公報

本発明は、少しでも隙間があるとモータ内部に侵入するシロキサンのような有害ガスに対して侵入耐性を高め、モータが停止してしまう問題を防ぐことを目的としている。本発明は、ブラシ開き穴だけでなくエンドベルに設けられたその他の穴や、ブラシホルダとエンドベルのカシメ部分、ターミナル端子とエンドベルの嵌合部、ブラシ圧入部、ハウジングとエンドベルの嵌合部からの有害ガスの侵入を防ぐことを可能にする。

本発明の整流子モータは、開口端部を有するモータハウジング内に、シャフト上に回転子磁極及び整流子を取り付けて構成したロータ部を回転可能に支持し、モータハウジングの開口端部にエンドベルを嵌合して構成する。モータハウジングに対応した外形状を有し、かつ、内側に空間を形成するように所定の蓋高さを有する封止蓋を備える。該封止蓋をエンドベルの外側面を覆うように配置して、封止蓋の内側面とエンドベルの外側面との間に空間が形成されるようにし、封止蓋外周側とモータハウジングとの間、或いはこれに加えて、封止蓋外周側とエンドベルとの間を密閉固着する。

この封止蓋は、板状の金属部材或いは樹脂部材を所定形状に成形して構成される。また、封止蓋は、エンドベル中央に形成されているボス部外径よりも大きな内径の中央穴を有するドーナツ形状にして、この封止蓋の内周側をボス部外径側に配置してこの間を密閉固着する。このとき、蓋高さをエンドベルのボス部高さ以下とする。

封止蓋の密閉固着は、固着剤、レーザ溶接、或いは半田付けによって行われる。内側に空間を有する封止蓋は、エンドベルに設けられている穴及び隙間だけでなく、エンドベルとモータハウジングとの間の嵌合部の隙間、及びエンドベル面から突き出たブラシホルダを覆って密閉する。モータハウジング端部に一体に設けた爪部を折り曲げることにより、密閉固着した封止蓋をさらにカシメ固定する。

本発明によれば、有害ガスに対して侵入耐性を高め、モータが停止してしまう問題を低コストで防ぐことができる。本発明は、気密性をさらに向上させたことにより、エンドベル面に形成されている全ての孔及び隙間だけでなく、ハウジングとエンドベルの嵌合部からの有害ガスや異物の侵入を防ぐことが出来る。

以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、整流子モータの全体を示す縦断面図である。図１は、本発明の前提となる整流子モータを例示するものであって、通常のモータ構成を有している。図示のモータは、金属材料により有底中空筒状に形成したモータハウジングの内周面に界磁極用のマグネットが取り付けられて、ステータ部を構成している。このモータハウジングの開口端部には、金属製（或いは樹脂製）のエンドベルが嵌着されている。エンドベルの中央に位置するボス部には、シャフトの一端を支持する軸受及びシャフト受けが収容される。シャフトの他端は、有底中空筒状のモータハウジングの底部中央に設けられた軸受によって回転可能に支持されている。このシャフトには、積層コア及び該積層コア上に巻いた巻線から構成される回転子磁極と、整流子とが通常に備えられて、整流子モータのロータ部を構成している。そして、この整流子に接触する一対のブラシは、それに接続されたブラシベースが合成樹脂製のブラシホルダに圧入され、さらに、このブラシホルダがエンドベルに嵌合される。エンドベルには、特許文献１を参照して前述したブラシ開き孔及びボス部周りの逃げ部が形成されている。ブラシベースと外部との電気的接続のためのリード線は、モータハウジング側面から導出される（図４参照）。

図２は、エンドベル外側面を示すモータ側面図である。エンドベルには、一対のブラシベースを圧入したブラシホルダが嵌合されるために、その嵌合部にはガス侵入可能程度の隙間が形成されることになる。さらに、モータ組み立て時に用いるエンドベルに設けられた一対の位置決め穴とか、ブラシホルダを固定するために用いるカシメ部の周りにも隙間が形成されている。図１に見られるように、エンドベル外側面は平坦ではない。穴、逃げ部、各嵌合部の隙間が形成されているだけでなく、モータハウジングの開口端部、ブラシホルダ、ボス部は、エンドベル外側面からさらに外側方向に突出している。

図３は、エンドベル外側に備えられる封止蓋を例示する側面断面図（Ａ），及び平面図（Ｂ）である。本発明は、図１を参照して説明したような整流子モータのエンドベル外側に封止蓋を取り付け、この封止蓋の外周および内周を密閉固着する。図示の封止蓋は、外周側はモータハウジングの開口端部内径よりも小さな外径を有する円形状にすると共に、エンドベルのボス部外径よりも大きな内径の中央穴を有するドーナツ形状である。また、この封止蓋は、外周側はモータハウジングとの固定部となり、内周側はボス部との固定部となる。

以下、このようなドーナツ形状の封止蓋を例として、外周側だけでなく、内周側でも固定する場合を説明するが、後述する図６（Ｂ）及び（Ｃ）に例示したような封止蓋には中央穴が存在せず、外周側のみの固定となる。また、円筒形状（ラウンドタイプ）のモータを例として説明するが、平坦面外形を有するいわゆるフラットタイプのモータに対しても適用できる。それ故、封止蓋の外周側及び内周側形状は、それぞれモータハウジング形状及びボス部形状に対応して種々変更されることになる。

外周側及び内周側の両固定部からは立ち上げ部を設けたことにより、所定の蓋高さが形成されるため、両固定部間の平坦部の内側に空間が生じる。蓋高さはエンドベルのボス部高さ以下とすることにより、モータ長（図４（Ａ）参照）を大きくすることなく、封止蓋を取り付けることができる。このような封止蓋は、薄い（例えば、0.8mmのエンドベル厚さに対して、0.2mm程度の）板状の金属部材（鉄合金，銅合金など）或いは樹脂部材（ポリエチレンテレフタレート，ポリカーボネートなど）を所定形状に成形して構成される。

図４は、本発明を具体化する整流子モータの全体構成を示す半断面図（Ａ）、及びその封止蓋配置部の部分拡大図（Ｂ）である。図示のモータは、図１に例示したモータのエンドベル外側面に、図３に例示した封止蓋を配置した状態で示している。内側に空間を有する封止蓋を取り付けることにより、エンドベルに設けられている全ての穴及び隙間だけでなく、エンドベルとモータハウジングとの間の嵌合部の隙間、及びエンドベル面から突き出たブラシホルダを覆うことができる。封止蓋をエンドベル外側面に配置した際に、封止蓋の内周側ではエンドベルのボス部と、また、外周側ではモータハウジングの開口端部との間に隙間があっても問題ない。むしろ、隙間があることにより、次のステップで、固着剤が浸透して強固に固定されることになる。

図５は、封止蓋の密閉固着を示す図であり、（Ａ）は固着剤充填中を示し、（Ｂ）は固着剤充填完了後の状態を示している。塗布用ノズルを用いて、固着剤が封止蓋の外周側及び内周側に充填される。充填される固着剤としては、浸透性が良好で、かつ、接着強度のあるものを用いる。固着剤は、例えば、酢酸ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリル基含有特殊ポリマー系樹脂、アクリル系樹脂、脂肪酸変性フェノール樹脂、特殊合成ゴム系樹脂等が使用可能である。これによって、外周側では、封止蓋とエンドベル及びモータハウジングの開口端部との間、及びエンドベル外端とモータハウジング開口端部との間に固着剤が浸透する。なお、外周側では、封止蓋外周側とエンドベルとの間と、封止蓋外周側とモータハウジングとの間の両方を固着剤にて密閉固着した例を示したが、例示の封止蓋よりも外周側の寸法を大きくして封止蓋外径がハウジング内径にシックリ嵌まる場合や、封止蓋外周側をモータハウジング開口部よりも一回り大きいキャップ状にしてエンドベル全体を覆うようにモータハウジングに嵌合する場合には、封止蓋外周側とモータハウジングとの間のみを固着剤にて密閉固着すれば有害ガスの侵入を防ぐことができ十分である。また、内周側では、封止蓋とエンドベルのボス部との間に浸透する。

これによって、以下の穴或いは隙間が、確実に密閉される。
1)ブラシ開き孔
2)モータを組み立てる際に用いる位置決め穴
3)ブラシホルダをエンドベルにカシメた部分の隙間
4)エンドベルとブラシホルダの嵌合部の隙間
5)ブラシホルダのブラシ圧入部の隙間
6)モータハウジングとエンドベルの嵌合部の隙間
また、本発明は、封止蓋の密閉固着のために固着剤を用いることに限られず、封止蓋の外周側及び内周側で確実に密閉固着することのできるものであれば、例えば、レーザ溶接、或いは半田付け等の密閉固着手段を用いることができる。

図６は、図３に例示の封止蓋とは異なる別の封止蓋を例示する図である。（Ａ）に示す封止蓋は、図３と同じく中央穴を有するドーナツ形状である。フランジ部無しの形状であるが、内部に空間を生じるように外周側及び内周側に立上げ部が形成されている。（Ｂ）は、エンドベルのボス部をもカバーするように中央穴は無い。また、フランジ部も無い。エンドベルの外周側でのみ固定されることになる。但し、ボス部をもカバーするために、立上げ部高さが大きくなり、それ故に、モータ長はわずかに大きくなる。（Ｃ）は、フランジ部を備えた形状である。フランジ部の上面が固着剤溜まりとなる。

図７は、蓋とエンドベルのボス部との間の種々の固着部形状を例示する図である。（Ａ）は、先に図４及び図５を参照して説明した形状の拡大図に相当する。（Ｂ）は蓋を略直角に折り曲げた固着剤溜まり無しの形状である。固着剤を充填する際に必要な固着剤溜まりとして、ボス部外形に形成された湾曲部を利用する。（Ｃ）は、固着剤溜まりを（Ａ）よりも大きくした形状である。（Ｄ）は、（Ｂ）とは反対方向に蓋を略直角に折り曲げた固着剤溜まり無しの形状である。

図８は、蓋とエンドベル外周側との間の種々の固着部形状を例示する図である。（Ａ）は、先に図４及び図５を参照して説明した形状の拡大図に相当する。（Ｂ）は、固着剤の堰を設けるように蓋の先端側を折り曲げた形状である。気密性が向上する。（Ｃ）は、固着剤の浸透量を増やすように蓋の先端側を反らせた形状である。気密性が向上する。

図９は、別の実施形態を示すモータを、封止蓋側から見た図である。上述のようにして、封止蓋を固着剤で接着した後に、ハウジング端部に一体に設けられている爪部を折り曲げることにより、カシメ固定する。より確実な固定が可能となる。

整流子モータの全体を示す縦断面図である。 エンドベル外側面を示すモータ側面図である。 エンドベル外側に備えられる封止蓋を例示する側面断面図（Ａ），及び平面図（Ｂ）である。 本発明を具体化する整流子モータの全体構成を示す半断面図（Ａ）、及びその封止蓋配置部の部分拡大図（Ｂ）である。 封止蓋の密閉固着を示す図であり、（Ａ）は固着剤充填中を示し、（Ｂ）は固着剤充填完了後の状態を示している。 図３に例示の封止蓋とは異なる別の封止蓋を例示する図である。 蓋とエンドベルのボス部との間の種々の固着部形状を例示する図である。 蓋とエンドベル外周側との間の種々の固着部形状を例示する図である。 別の実施形態を示すモータを封止蓋側から見た図である。 特許文献１に記載の整流子モータを示す断面図（Ａ）、及びエンドベルの中央部をモータ外側から見た図（Ｂ）である。

Claims (7)

1. 開口端部を有するモータハウジング内に、シャフト上に回転子磁極及び整流子を取り付けて構成したロータ部を回転可能に支持し、前記モータハウジングの開口端部にエンドベルを嵌合して構成した整流子モータにおいて、
   前記モータハウジングに対応した外形状を有し、かつ、内側に空間を形成するように所定の蓋高さを有する封止蓋を備え、
   該封止蓋をエンドベルの外側面を覆うように配置して、封止蓋の内側面とエンドベルの外側面との間に空間が形成されるようにし、封止蓋外周側とモータハウジングとの間、或いはこれに加えて、封止蓋外周側とエンドベルとの間を密閉固着したことからなる整流子モータ。
2. 前記封止蓋は、板状の金属部材或いは樹脂部材を所定形状に成形して構成される請求項１に記載の整流子モータ。
3. 前記封止蓋は、エンドベル中央に形成されているボス部外径よりも大きな内径の中央穴を有するドーナツ形状にして、この封止蓋の内周側を前記ボス部外径側に配置してこの間を密閉固着した請求項１に記載の整流子モータ。
4. 前記蓋高さをエンドベルのボス部高さ以下とした請求項３に記載の整流子モータ。
5. 前記封止蓋の密閉固着は、固着剤、レーザ溶接、或いは半田付けによって行われる請求項１に記載の整流子モータ。
6. 内側に空間を有する前記封止蓋は、エンドベルに設けられている穴及び隙間だけでなく、エンドベルとモータハウジングとの間の嵌合部の隙間、及びエンドベル面から突き出たブラシホルダを覆って密閉する請求項１に記載の整流子モータ。
7. モータハウジング端部に一体に設けた爪部を折り曲げることにより、前記密閉固着した封止蓋をさらにカシメ固定する請求項１に記載の整流子モータ。
   

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