JP2011259642A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ内部における機械抵抗を従来に比して低減可能とするモータを提供する。
【解決手段】突起形状を成し、コンミテータの各セグメントに各々摺接する複数のコンミテータ摺接部と、突起形状を成し、スリップリングと摺接して当該スリップリングから電力供給を受ける複数のスリップリング摺接部と、スリップリング摺接部および複数のコンミテータ摺接部を電気的に接続するターミナル部とを備え、コンミテータ摺接部、ターミナル部、およびスリップリング摺接部は、一体的に形成されており、スリップリング摺接部の数はコンミテータ摺接部の数未満であることを特徴とするブラシユニットを備えたモータ。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータに関し、より特定的には、ブラシモータに関する。

従来、永久磁石を備えたロータ、複数のステータコイル、コンミテータ（整流子）、ブラシ、およびスリップリングを備える直流モータが知られている。一般的には、コンミテータには、ステータコイルの数に応じた数のセグメント（端子）が備えられており、ロータには当該セグメント数に応じた数のブラシが搭載されている。上記のようなモータの一例が、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示される直流モータにおいては、スリップリングから当該スリップリングと一端が摺接するブラシへ電力が供給される。次いで、ブラシの他端はコンミテータと摺接しており、ブラシへ供給された電力はコンミテータへ送電される。コンミテータへ送電された電力は、当該コンミテータに電気的に接続されたコイルへ供給される。このようにして、電力供給を受けたステータコイルが電磁力を発することにより、直流モータのロータが回転する。

特開２０１０−０７５０１６号公報

ところで、一般的に直流モータにおいて、回転量を精密に制御しようとする場合、モータの極数を大きくする必要がある。しかしながら、上述のような構成の直流モータにおいて極数を増加させた場合、当該極数に応じてブラシの数を増やす必要がある。ここで、ブラシの数が増加すると、スリップリングと各ブラシとの接点数や接触面積が増加するため、スリップリングと各ブラシとの間に生ずる機械抵抗が増加する。そして、このような機械抵抗が増加した場合、電力効率の低下や、騒音および振動の増加を招く虞がある。

本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、モータ内部における機械抵抗を従来に比して低減可能とするモータを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本願は以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明は、円筒中空状のヨークハウジングと、ヨークハウジングの内周面に沿って配置された複数のステータコイルと、ステータコイルの内側において回転可能に配置され、永久磁石およびブラシユニットを備えたロータと、ヨークハウジングの内部においてブラシユニットの他端と摺接するように固設され、ブラシユニットへ電力を供給するスリップリングとヨークハウジング内部においてブラシユニットの一端と摺接するように固設され、各ステータコイルとそれぞれ電気的に接続された複数のセグメントを有するコンミテータとを備えるモータである。そして、ブラシユニットは、突起形状を成し、コンミテータの各セグメントに各々摺接する複数のコンミテータ摺接部と、突起形状を成し、スリップリングと摺接して当該スリップリングから電力供給を受ける複数のスリップリング摺接部と、スリップリング摺接部および複数のコンミテータ摺接部を電気的に接続するターミナル部とを備え、コンミテータ摺接部、ターミナル部、およびスリップリング摺接部は、一体的に形成されており、スリップリング摺接部の数はコンミテータ摺接部の数未満であることを特徴とする。

第１の発明によれば、モータ内部における機械抵抗を従来に比して低減可能である。具体的には、従来は個別に複数個搭載されていたブラシが一体的なブラシユニットとして構成されている。そのため、スリップリングから供給される電力は、スリップリング摺接部からブラシに流入し、ターミナル部を経由してコンミテータ摺接部の各突起へ分配される。そのため、ブラシユニットとスリップリングとの接点数は、モータの極数に関わらず任意に定めることができる。すなわち、ブラシユニットとスリップリングとの接点数をモータの極数より少なくすることができる。したがって、ブラシユニットとスリップリングとの摩擦による機械抵抗を従来に比して低減することができるのである。

モータ１の構成の一例を示す側断面図 ロータASSY４の構成の一例を示す側断面図 プラスブラシユニットの斜視図 プラスブラシユニット、およびマイナスブラシユニットをスリップリング側から見た側面図 プラスブラシユニット、およびマイナスブラシユニットをコンミテータ側から見た側面図 プラスブラシユニット、およびマイナスブラシユニットの側断面図

以下、本発明の実施形態に係るモータ１について説明する。先ず、図１を参照してモータ１の構成について説明する。なお、図１は、モータ１の構成の一例を示す側断面図である。図１に示すように、モータ１は、大別して、ヨークハウジング２、ステータコイル３、ロータASSY４、スリップリング５、およびコンミテータ６を備える。

ヨークハウジング２は内部に円筒状の空間を有する円筒中空状の筐体部品である。ヨークハウジング２の内部には、ステータコイル３、ロータASSY４、スリップリング５、およびコンミテータ６が配置される。

ステータコイル３は、例えば、合成樹脂等で成形されたステータコアに銅線等の導電性のワイヤを巻設して成るコイル部材である。ステータコイル３は、ヨークハウジング２の内周側面に沿って等間隔に複数固定配置される。例えば、モータ１が８極のモータである場合、
ヨークハウジング２の内周側面に沿って８個のステータコイルが、ヨークハウジング２の内周底面から見て４０度毎に配置される。

ロータASSY４は、ステータコイル３が配置されたヨークハウジング２のさらに内部に回転可能に配置された部材である。図２は、ロータASSY４の構成の一例を示す側断面図である。ロータASSY４は、シャフト４１、ロータコア４２、永久磁石４３、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５を備える。ロータコア４２は、例えば、電磁鋼板や樹脂等の素材で形成され、円筒形状を成す。シャフト４１は、ロータコア４２の一方底面から他方底面へ貫通するようにして組み付けられる。そして、シャフト４１を中心としてモータの極数に応じた数の永久磁石４３が、ロータコア４２の外周側面に取り付けられる。プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５は、金属やカーボン等の導電性を有する材質で形成されたブラシであり、ロータコアのロータコア４２の一方底面から他方底面へ貫通するように搭載される。なお、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５の形状の詳細な説明は後述する。また、以下では、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５を総称してブラシユニットと呼称する。このように構成されたロータASSY４は、シャフト４１の両端がヨークハウジング２に設けられた軸受け２１、２２に支持されることによってヨークハウジング２の内部において回転自在に配置される。

スリップリング５は、外部から供給される電力をプラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５へ送電する部材である。スリップリング５は、外部電源と接続されるターミナル２３と、ピッグテール２４を介して接続されている。スリップリング５は、ヨークハウジング２の内部において、スプリング２５に付勢されロータコア４２の一方底部側を他方底部側へ向けて押圧するよう配置される。この際、スリップリング５は、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５の一方端（スリップリング摺接部４４１、４５１）と各々摺動可能に圧接する。このように配置されることによって、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５は、各々が回転している間においても、スリップリング５からの電力供給を受けることができる。なお、プラスブラシユニット４４には、プラスの駆動電流が、マイナスブラシユニット４５には、マイナスの駆動電流が各々供給される。

コンミテータ６は、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５から供給された電力を各ステータコイル３へ送電する部材である。コンミテータ６には、モータの極数、すなわち、ステータコイル３の数に応じた数のセグメント６１が搭載されている。セグメント６１は、各々対応するステータコイル３と電気的に接続されており、各セグメント６１に電力が供給されることにより、対応するステータコイル３に電力が供給される。コンミテータ６は、ヨークハウジング２の内部においてロータコア４２の他方底部側に配置されており、スプリング２５の付勢力によりスリップリング５とともに付勢されたロータASSY４と圧接する。この際、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５の他方端（コンミテータ摺接部４４３、４５３）と対応する各セグメント６１が当接することによって、各ブラシユニットからの電力が各セグメント６１に供給される。なお、本実施形態においては、８極のモータを想定し、８つのセグメント６１がコンミテータ６に備えられているものとする。

次いで、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５の形状について、図３から図６を参照して説明する。図３は、プラスブラシユニット４４の斜視図である。図４は、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５をスリップリング５側（図３における矢印Ａ方向）から見た側面図である。図５は、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５をコンミテータ６側（図３における矢印Ｂ方向）から見た側面図である。図６は、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５の側断面図である。なお、図６は、図４および５におけるα−α断面を示す側断面図である。

図３から６に示すように、プラスブラシユニット４４は、スリップリング摺接部４４１、ターミナル部４４２、およびコンミテータ摺接部４４３とを備える。スリップリング摺接部４４１、ターミナル部４４２、およびコンミテータ摺接部４４３は、何れも導電性の材質で一体的に形成されているものとする。

スリップリング摺接部４４１は、スリップリング５と各々摺接するべく設けられた部位である。スリップリング摺接部４４１の形状は任意として良いが、本実施形態においては、スリップリング摺接部４４１が２本の棒状突起である例を示す。

コンミテータ摺接部４４３は、コンミテータと各々摺接するべく設けられた棒状突起である。コンミテータ摺接部４４３は、モータの極数に応じた数だけ設けられる。本実施形態においては、８極のモータを想定し、プラスブラシユニット４４がコンミテータ摺接部４４３を４つ備える例を示す。

ターミナル部４４２は、上記複数のスリップリング摺接部４４１およびコンミテータ摺接部４４３を連結する円環状の部位である。各コンミテータ摺接部４４３がターミナル部４４２によって相互に電気的に接続されているため、スリップリング摺接部４４１から給電された電力は、ターミナル部４４２を介してコンミテータ摺接部４４３へ分配される。

マイナスブラシユニット４５もプラスブラシユニット４４と同様に、スリップリング摺接部４５１、ターミナル部４５２、およびコンミテータ摺接部４５３とを備える。但し、マイナスブラシユニット４５が備えるターミナル部４５２の直径は、プラスブラシユニット４４が備えるターミナル部４４２の直径と異なるものとする。なお、本実施形態においては、ターミナル部４５２の直径が、ターミナル部４４２の直径より大きなものである場合を例示する。

従来のモータにおいては、スリップリング摺接部４５１とコンミテータ摺接部４５３とが一本のブラシとして形成されており、極数に応じた本数のブラシが搭載されていた。

その点、本発明に係るモータ１においては、上記のように構成されたブラシユニットを搭載しているため、スリップリング摺接部４４１、４５１の本数、さらに言えば形状を、モータの極数に関わらず任意に定めることができる。具体的には、従来であればプラスの電流を４つのセグメント６１に同時に供給するためにはスリップリング摺接部４４１が４本必要であったところを、本実施形態においては、スリップリング摺接部４４１を２本で構成可能である。したがって、本発明に係るモータ１は、スリップリング５とブラシ（ブラシユニット）との接点数をモータの極数より少なくして、ブラシユニットとスリップリング５との摩擦による機械抵抗を従来に比して低減することができる。故に、モータの極数の増加に伴う電力効率の低下や、騒音および振動の増加を抑制することができる。

なお、上記では、スリップリング摺接部４４１、ターミナル部４４２、およびコンミテータ摺接部４４３が一体形成されている例について示したが、スリップリング摺接部４４１、ターミナル部４４２、およびコンミテータ摺接部４４３が各々、予め個別形成され、相互に組みつけられることによって一体のプラスブラシユニット４４を構成するものとしても良い。マイナスブラシユニット４５についても同様である。

また、上記では、プラスブラシユニット４４、およびマイナスブラシユニット４５の２つのブラシユニットがモータ１に搭載される例について説明したが、本発明に係るモータ１は上記のような構成のブラシユニットを１つ搭載する構成としても構わない。なお、モータ１をこのような構成とする場合は、１つのブラシユニットに供給する電力極性（プラス／マイナス）を交互に変更するよう電源を制御する。

本発明に係るモータは、モータ内部における機械抵抗を従来に比して低減可能とするモータなどとして有用である。

１ モータ
２ ヨークハウジング
２１、２２ 軸受け
２３ ターミナル
２４ ピッグテール
２５ スプリング
３ ステータコイル
４ ロータASSY
４１ シャフト
４２ ロータコア
４３ 永久磁石
４４ プラスブラシユニット
４４１ スリップリング摺接部
４４２ ターミナル部
４４３ コンミテータ摺接部
４５ マイナスブラシユニット
４５１ スリップリング摺接部
４５２ ターミナル部
４５３ コンミテータ摺接部
５ スリップリング
６ コンミテータ
６１ セグメント

Claims (1)

1. 円筒中空状のヨークハウジングと、
   前記ヨークハウジングの内周面に沿って配置された複数のステータコイルと、
   前記ステータコイルの内側において回転可能に配置され、永久磁石およびブラシユニットを備えたロータと、
   前記ヨークハウジングの内部において前記ブラシユニットの他端と摺接するように固設され、前記ブラシユニットへ電力を供給するスリップリングと
   前記ヨークハウジング内部において前記ブラシユニットの一端と摺接するように固設され、前記各ステータコイルとそれぞれ電気的に接続された複数のセグメントを有するコンミテータとを備えるモータであって、
   前記ブラシユニットは、
   突起形状を成し、前記コンミテータの各セグメントに各々摺接する複数のコンミテータ摺接部と、
   突起形状を成し、前記スリップリングと摺接して当該スリップリングから電力供給を受ける複数のスリップリング摺接部と、
   前記スリップリング摺接部および前記複数のコンミテータ摺接部を電気的に接続するターミナル部とを備え、
   前記コンミテータ摺接部、前記ターミナル部、および前記スリップリング摺接部は、一体的に形成されており、
   前記スリップリング摺接部の数は前記コンミテータ摺接部の数未満であることを特徴とする、モータ。

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