JP2012222906A

JP2012222906A - 電動モータ

Info

Publication number: JP2012222906A
Application number: JP2011084653A
Authority: JP
Inventors: Teppei Tokisaki; 哲平時崎; Yoshichika Kawashima; 義親川島; Naoki Kojima; 直希小島
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-11-12

Abstract

【課題】放熱性を充分に高められるようにして、装置全体の小型化とモータ性能の確保を両立させることのできる電動モータを提供する。
【解決手段】ヨーク５の周壁５ｂの断面を多角形状に形成する。ネオジム磁石１４を平板状に形成して、ヨーク５の周壁５ｂの内側の平坦面１３に取り付ける。ヨーク５の内側には、ネオジム磁石１４との間にエアギャップを持たせてアーマチュア６を回転自在に配置する。ヨーク５の外表面に黒色塗装を施す。
【選択図】図３

Description

この発明は、ネオジム磁石等の希土類磁石が用いられる電動モータに関するものである。

電動モータとして、有底筒状のヨークの内周面に複数の永久磁石が配置され、永久磁石の内側にアーマチュアがエアギャップを介して配置されたブラシ付きの電動モータが知られている。
近年、この種の電動モータにおいて、永久磁石としてネオジム磁石等の希土類磁石を用いることにより、装置全体の小型化を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３３８４３号公報

しかし、希土類磁石を用いる電動モータにおいては、希土類磁石が高温時に不可逆減磁（高温減磁）を発生し易い特性であることから、装置全体の充分な小型化を図ることが難しい。つまり、装置の小型化を進めると、モータ内部の放熱性が悪化するため、モータの連続運転等によって内部の温度が高まったときに、希土類磁石に不可逆減磁が発生し、モータ性能を維持できなくなる。

そこでこの発明は、放熱性を充分に高められるようにして、装置全体の小型化とモータ性能の確保を両立させることのできる電動モータを提供しようとするものである。

この発明に係る電動モータでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、有底筒状のヨークと、このヨークの周壁の内面に設置された複数の希土類磁石と、前記ヨークの周壁の内側に、前記希土類磁石との間にエアギャップを持たせて回転自在に配置されたアーマチュアと、を備えた電動モータにおいて、前記ヨークの周壁の断面が多角形状に形成され、前記希土類磁石が平板状に形成されるとともに、前記ヨークの周壁の内側の平坦面に取り付けられ、前記ヨークの外表面が黒色に着色されていることを特徴とするものである。
この発明の場合、ヨークの周壁が多角形状であることから、周壁が円形である場合に比較して表面積が増大し、さらにヨークの外表面が黒色であることから、ヨーク外表面の放射率が１に近づく。また、平板状の希土類磁石はヨークの周壁の平坦面に密着し、ヨーク側に熱を効率良く伝達する。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る電動モータにおいて、前記ヨークにはブラシホルダ収納部が一体に形成され、前記ブラシホルダ収納部の外表面が黒色に着色されていることを特徴とするものである。

請求項１に係る発明によれば、ヨークの周壁が多角形状で表面積が大きいことと、ヨークの外表面が黒色で放射率が１に近いことから、ヨークからの放熱性を確実に高めることができる。そして、請求項１に係る発明によれば、このようにしてヨークの放熱性を高めることができるうえ、平板状の希土類磁石をヨークの平坦面に密着させて希土類磁石の熱をヨークを通して効率良く放熱することができるため、装置全体を小型化しても、希土類磁石に不可逆減磁が生じにくくなる。したがって、装置全体の小型化とモータ性能の確保を両立させることができる。

請求項２に係る発明によれば、ヨークと一体に形成されるブラシホルダ収納部の外表面も黒色に着色されているため、連続運転によってブラシ部分で発生する熱を、ブラシホルダ収納部を通して外部に効率良く放熱させることができる。

この発明の一実施形態の電動モータを用いた駆動ユニットの斜視図である。この発明の一実施形態の電動モータを軸線方向に沿って切った断面図である。この発明の一実施形態の電動モータの図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図である。この発明の一実施形態の電動モータと比較例の電動モータの各部の温度を示すグラフである。この発明の一実施形態の電動モータの第１の変形例の図３に対応する断面図である。この発明の一実施形態の電動モータの第２の変形例の図３に対応する断面図である。この発明の一実施形態の電動モータの第３の変形例の図３に対応する断面図である。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この実施形態に係る電動モータ１を用いた駆動ユニット１００の斜視図である。
駆動ユニット１００は、電動モータ１と減速ギヤ装置２が一体に組み付けられたものであり、例えば、車両のワイパー駆動部等に用いられる。減速ギヤ装置２は、ギヤケース３内にウォームギヤを含む減速ギヤ（図示せず）が内蔵され、電動モータ１の動力を減速して出力軸４を回転させる。

図２は、電動モータ１を軸線方向に沿って切った断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面に対応する電動モータ１の断面図である。
電動モータ１は、ハウジングを兼ねるヨーク５の内側にアーマチュア６が回転自在に収容されたブラシ付きのモータであり、アーマチュア６の回転軸７がモータ軸として減速ギヤ装置２の入力部に連結されている。

ヨーク５は、鉄等の金属によって有底円筒状に形成され、周壁５ｂの開口側の縁部にブラシホルダ収納部８が一体に形成されている。ヨーク５の底壁５ａには軸方向外側に突出するボス部９が設けられ、そのボス部９の内側に回転軸７の端部を支持するためのメタル軸受１０が圧入固定されている。なお、ボス部９の底面とメタル軸受１０の間にはスラストプレート１１と、回転軸７の端面に当接するスチールボール１２とが収容されている。

ヨーク５の周壁５ｂは、図１，図３に示すように、断面が正六角形状（多角形状）に形成され、ブラシホルダ収納部８は、断面がコーナ部に丸みを帯びた略長方形状に形成されている。ブラシホルダ収納部８の短辺側は、ヨーク５の周壁５ｂの相互に平行な二面と段差無く連続するように形成され、長辺側は、ヨーク５の周壁５ｂに対して段差状に外側に張り出して形成されている。

ヨーク５の周壁５ｂの内側の６つの平坦面１３には、希土類磁石である平板状のネオジム磁石１４がそれぞれ取り付けられている。ネオジム磁石１４は、ヨーク５の中心側に向くＮ極とＳ極の磁極面が円周方向に沿って交互になるように配置されている。
そして、ブラシホルダ収納部８を含むヨーク５の外表面には黒色塗装が施されている。なお、図１においては、黒色塗装面に符号ｂを付してある。

また、ヨーク５に一体に形成されたブラシホルダ収納部８の端部にはフランジ部１５が設けられ、そのフランジ部１５が減速ギヤ装置２のギヤケース３に一体に結合されている。ブラシホルダ収納部８には、図２に示すように、通電用の一対のブラシ（図示せず）を保持するブラシホルダ１６が蓋体を兼ねて取り付けられている。
ブラシホルダ１６には、ブラシの他、電気系統を外部電源と接続するためのターミナル（図示せず）や、電流ノイズの抑制や過熱防止するための回路部品（図示せず）が実装されている。ブラシホルダ１６の軸心部には球面滑り軸受１７が設置され、ブラシホルダ１６を貫通して減速ギヤ装置２側に突出するアーマチュア６の回転軸７が、この球面滑り軸受１７を介してブラシホルダ１６に支持されている。

アーマチュア６は、軸心部に配置される前記回転軸７と、放射方向に突出する複数のティース１８を有し回転軸７の外周面に嵌合固定されたアーマチュアコア１９と、このアーマチュアコア１９の各ティース１８に巻回されたアーマチュアコイル２０（図３においては、図示都合上省略）と、回転軸７上のアーマチュアコア１９から軸方向に離間した位置に固定設置されたコンミテータ２１と、を備えている。

アーマチュアコア１９は、複数の電磁鋼板または圧延鋼板が積層されて成り、各ティース１８は、図３に示すように、アーマチュアコイル２０が巻回される巻胴部１８ａと、巻胴部１８ａの先端部側から円周方向にＴ字状に張り出す円弧壁１８ｂと、備えている。各ティース１８の巻胴部１８ａには、樹脂製のインシュレータ（図示せず）が被着されており、アーマチュアコイル２０は、このインシュレータを介して各ティース１８に巻回されている。各ティース１８の円弧壁１８ｂの外周面は、ヨーク５の内周面に固定設置されたネオジム磁石１４に対し、微少なエアギャップを持って対向している。
なお、この電動モータ１は、アーマチュアコア１９に設けられているティース１８の数が９個であり、ネオジム磁石１４の数が６個、スロットの数が９個の６極９スロットの直流モータとなっている。

また、コンミテータ２１は、図２に示すように、外周面に金属板から成る複数のセグメント２２が等間隔に離間して配置され、その各セグメント２２が対応するアーマチュアコイル１９に結線されている。セグメント２２が配置されるコンミテータ２１の外周面にはブラシホルダ１５に保持された一対のブラシが当接し、アーマチュア６の回転に応じてブラシに接触接続されるセグメント２２が連続的に変化するようになっている。

以上のように構成されたこの電動モータ１は、ヨーク５の周壁５ｂの断面が六角形状であるため、同外径のアーマチュア６を同じエアギャップを持って収容できる円形断面のヨークに比較して、内表面と外表面の表面積が増大する。そして、この電動モータ１では、ネオジム磁石１４が平板状に形成されて、ヨーク５の周壁５ｂの内側の平坦面１３に取り付けられているため、ネオジム磁石１４の熱をヨーク５に効率良く伝達することができる。

さらに、この電動モータ１においては、ヨーク５の周壁５ｂの断面が六角形状で表面積が大きいことに加え、ヨーク５の外表面が黒色に塗装され、ヨーク５の外表面側の放射率がほぼ１、反射率がほぼ０となっているため、ネオジム磁石１４から伝達された熱を外部に効率良く放熱することができる。
したがって、この電動モータ１においては、磁力の強いネオジム磁石１４を用いて装置全体を小型化しつつも、運転中にネオジム磁石１４が高温化されて不可逆減磁を生じるのを未然に防止することができる。このため、装置全体の小型化とモータ性能の確保を両立させることができる。

また、この実施形態の電動モータ１の場合、ヨーク５と一体に形成されるブラシホルダ収納部８の外表面にも同様に黒色塗装が施されているため、連続運転によってブラシ部分で発生する熱もブラシホルダ収納部８を通して外部に効率良く放熱させることができる。

図４は、この実施形態の電動モータ１（「ヨーク黒塗装」）と、ヨークの周壁が円形断面で外表面に黒色塗装が施されていない比較例の電動モータ（「ノーマル」）を同様の条件下で運転したときの、各部の最大温度を計測した結果を示すグラフである。
このグラフから明らかなように、この実施形態の電動モータ１においては、正負の両ブラシとヨーク表面の最大温度が確実に低下する。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、以上では、ヨーク５の周壁の断面が六角形状で、ネオジム磁石１４の数が６個、スロットの数が９個の６極９スロットの磁気回路を持つ電動モータ１について説明したが、図５〜図７に示す各変形例のような異なる磁気回路を持つ電動モータ１Ａ，１Ｂ，１Ｃであっても良い。
図５に示す第１の変形例の電動モータ１Ａは、ヨーク５の周壁の断面が六角形状で、ネオジム磁石１４の数が６個、スロットの数が１０個の６極１０スロットの磁気回路を持つものであり、図６に示す第２の変形例の電動モータ１Ｂは、ヨーク５の周壁の断面が八角形状で、ネオジム磁石１４の数が４個、スロットの数が１０個の４極１０スロットの磁気回路を持つものである。また、図７に示す第３の変形例の電動モータ１Ｃは、ヨーク５の周壁の断面が八角形状で、ネオジム磁石１４の数が４個、スロットの数が６個の４極６スロットの磁気回路を持つものである。
また、上記の実施形態においては、ヨーク５の外表面の全域に黒色塗装を施したが、黒色塗装はヨーク５の外表面の一部のみに施すようにしても良い。

１…電動モータ
５…ヨーク
６…アーマチュア
８…ブラシホルダ収納部
１３…平坦面
１４…ネオジム磁石（希土類磁石）

Claims

有底筒状のヨークと、
このヨークの周壁の内面に設置された複数の希土類磁石と、
前記ヨークの周壁の内側に、前記希土類磁石との間にエアギャップを持たせて回転自在に配置されたアーマチュアと、を備えた電動モータにおいて、
前記ヨークの周壁の断面が多角形状に形成され、
前記希土類磁石が平板状に形成されるとともに、前記ヨークの周壁の内側の平坦面に取り付けられ、
前記ヨークの外表面が黒色に着色されていることを特徴とする電動モータ。
前記ヨークにはブラシホルダ収納部が一体に形成され、前記ブラシホルダ収納部の外表面が黒色に着色されていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。