JP2014007953A - モーター - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、整流子及びブラシから発生された導電性粒子による整流子とローターコアのショートを防止したモーターを提供する。
【解決手段】モーターは、ハウジングの内側に配置され、マグネットを含むステータと、ステータの中央部に配置され、回転軸が貫通するローターコア、ローターコアを覆うインシュレーター、及びインシュレーター上に巻線されたコイルを含むローターと、回転軸に結合され、コイルと電気的に連結された整流子と、ハウジングに結合され、整流子と密着したブラシとを含み、インシュレーターには、整流子及びブラシによって発生された導電性粒子が落下してローターコア及び整流子がショートされることを防止するために、導電性粒子の落下経路上に形成されたショート防止部が形成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、導電性粒子による絶縁破壊を防止することができるモーターに関するものである。

一般に、ブラシ型のモーター（ｂｒｕｓｈ ｔｙｐｅ ｍｏｔｏｒ）は、ステータにマグネットが配置され、ステータに覆われたローターのローターコアにはコイルが巻線され、ローターコアに結合された回転軸には整流子が配置され、整流子には外部からの電源が印加される棒状の導電性ブラシが接触する。

ブラシが整流子と接触した状態で、整流子が高速回転する場合、ブラシと整流子との間では、微細な導電性粒子が継続的に発生し、発生した粒子は、ローターコアの上面に積層及び被着されるが、ブラシ型のモーターの使用時間が増加することによって導電性粒子が積層及び被着し、整流子の整流子片及びローターコアを相互に電気的にショートさせるなど、様々な問題点を有する。

本発明は、整流子及びブラシから発生された導電性粒子による整流子とローターコアとのショートを防止したモーターを提供する。

一実施形態として、モーターは、外観を形成するハウジングと、前記ハウジングの中央部に配置され、回転軸が貫通するローターコア、前記ローターコアを覆うインシュレーター、及び前記インシュレーター上に巻線されたコイルを含むローターと、前記ハウジングとローターとの間に配置され、前記ローターコアと対向するマグネットを含むステータと、前記ローターの上側に位置し、前記コアと電気的に連結される整流子と、前記整流子に電流を印加するために、ハウジングの内部に備えられるブラシと、前記整流子及び前記ブラシによって発生された導電性粒子による前記ローターコアと前記整流子とのショートを防止するために、前記のローターコアの上側で導電性粒子の落下経路上に形成されたショート防止部とが形成される。

前記ローターコアは、前記回転軸が貫通できるように、回転軸孔が形成された円筒状のコア本体と、前記コア本体の外周面から半径方向外側に突出した複数のコア片とを含み、前記ショート防止部は、前記コア本体の上側に形成する。

前記ショート防止部は、前記コア本体の上面を全て覆う第１ショート防止部と、前記第１ショート防止部から上側に突出し、前記回転軸の外周面に沿って形成される第２ショート防止部とを含む。

または、前記ショート防止部は、前記コア本体の上面を全て覆う第１ショート防止部と、前記第１ショート防止部から上側に突出し、前記回転軸の外周面に沿って形成された第２ショート防止部と、前記コア本体とコア片との境界部分の上側に突設された第３ショート防止部とを含む。

前記第１乃至第３ショート防止部は、絶縁物質を含む。

本発明に係るモーターによると、ローターに巻線されたコイルに駆動信号を伝達するためのブラシ及び整流子の接触によって発生した多量の導電性粒子の経路上にショート防止部を形成して、導電性粒子によるローターコア及び整流子のショートを防止し、モーターの寿命を大幅に延長し、モーターの誤作動を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るモーターの断面図である。 図１のローターに結合されたインシュレーターの斜視図である。 図２のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。この過程において、図面に示された構成要素の大きさや形状などは、説明の明瞭性と便宜上誇張して図示することがある。また、本発明の構成及び作用を考慮して特別に定義された用語は、使用者、運用者の意図または慣例によって異なる場合がある。これらの用語の定義は、本明細書全体の内容に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されるべきである。

図１は、本発明の一実施形態に係るモーターの断面図である。図２は、図１のローターに結合されたインシュレーターの斜視図である。図３は、図２のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。

図１乃至図３を参照すると、モーター１００は、ハウジング１３０、ステータ１４０、ローター１５０、整流子１６０、及びブラシ１７０を含む。

ハウジング１３０は、モーター１００の外観を形成し、ステータ１４０、ローター１５０、整流子１６０、及びブラシ１７０を収容する。

ハウジング１３０は、ハウジング本体１１０とハウジングカバー１２０とを含む。

ハウジング本体１１０は、上面が開口した筒状に形成され、例えば、円筒状に形成されてもよい。ハウジング本体１１０の底面には、軸受１１５を固定するための軸受固定部１１２が形成される。

ハウジングカバー１２０は、ハウジング本体１１０の開口した上面に結合し、円板状に形成されてもよい。このようなハウジングカバー１２０の中央部には開口が形成され、開口部周辺には、軸受１２５が備えられる。

ステータ１４０は、ハウジング本体１１０の内周面に配置される複数のマグネット１４５を含み、各マグネット１４５は、ハウジング本体１１０の内周面に沿って円形に配置される。

ローター１５０は、ハウジング本体１１０の内部に配置され、ステータ１４０のマグネット１４５に対向する位置に配置されて覆われる。

このようなローター１５０は、ローターコア１５１、インシュレーター１５８、及びコイル１５９を含む。

ローターコア１５１は、薄いケイ素鋼板を複数枚積層した円筒状に形成されたコア本体と、該コア本体の外周面から半径方向外側に突出した複数のコア片とを含み、ローターコア１５１本体の中央部には、ローターコア１５１の上面及び上面と対向する下面を貫通する回転軸孔１５２が形成される。

ローターコア１５１本体の中央部に形成された回転軸孔１５２には、回転軸１５３が圧入などの方法によって結合される。

回転軸１５３の一側端部は、ハウジング本体１１０に形成された軸受１１５に回転可能に結合され、回転軸１５３の他側端部は、ハウジングカバー１２０に形成された軸受１２５に回転可能に結合される。

図２及び図３を参照すると、インシュレーター１５８は、ローターコア１５１の上面及び下面にそれぞれ配置され、インシュレーター１５８は、ローターコア１５１と共に回転される。

インシュレーター１５８は、ローターコア１５１のコア片の外面を覆い、ローターコア１５１及びコイル１５９が相互に電気的にショートされることを防止する。

実施形態のインシュレーター１５８は、ローターコア１５１のコア片を覆い、コア本体及びコイル１５９の電気的ショートを防止するコア絶縁部１５４を含む。コア絶縁部１５４は、断面が「∩」状に形成され、ローターコア１５１のコア片を覆う。

つまり、コイル１５９は、ローターコア１５１のコア片を覆うコア絶縁部１５４上に巻線され、コイル１５９は、外部から印加された駆動信号によって電磁場を発生させる。

一方、コイル１５９が、回転軸１５３と共に回転するローター１５０のローターコア１５１に巻線されるため、モーター１００は、整流子１６０及びブラシ１７０を必要とする。

整流子１６０は、回転軸１５３に結合し、好ましくは、整流子１６０は、ローターコア１５１の上面から上部に離隔した位置に形成されてもよい。整流子１６０には、複数の整流子片１６５を含み、各整流子片１６５は、回転軸１５３の外周面に円形に配列される。各整流子片１６５は、インシュレーター１５８のコア絶縁部１５４に巻線されたコイル１５９と電気的に連結される。

ブラシ１７０は、ハウジングカバー１２０の下面に配置され、ブラシ１７０は、導電性を有する棒状に形成される。棒状に形成されたブラシ１７０は、整流子１６０の整流子片１６５と電気的に接触し、ブラシ１７０は、外部から印加された駆動信号を各整流子片１６５に提供する。

本発明の一実施形態では、ブラシ１７０が常に整流子片１６５と接触するように、ハウジングカバー１２０には、ブラシ１７０を整流子片１６５に向かって押し出す弾性部材１７７を含み、弾性部材１７７は、例えば、コイルバネを含んでもよい。

このように、ブラシ１７０が常に整流子片１６５を加圧した状態で、整流子片１６５が回転軸１５３と共に高速に回転する場合、ブラシ１７０及び／または整流子片１６５から摩耗による導電性粒子が多量に発生し、導電性粒子の発生量は、モーター１００の使用時間に比例して増加する。

ブラシ１７０と回転する整流子片１６５との間で発生する導電性粒子は、重力によって下部に落下し、導電性粒子は、直ちにインシュレーター１５８及びローターコア１５１に到達する。

例え、導電性粒子は、その重さが非常に小さくて、ローター１５０の高速回転によって簡単にインシュレーター１５８及びローターコア１５１に積層されないものの、多量の導電性粒子が外部に排出できないため、モーター１００の使用時間の経過に伴い、導電性粒子は、継続的にインシュレーター１５８及びローターコア１５１に積層される。

導電性粒子が継続的にインシュレーター１５８及びローターコア１５１に積層される場合、導電性粒子の積層高さが徐々に高くなり、モーター１００を一定時間以上使用する場合、導電性粒子が導電性のローターコア１５１及び整流子片１６５を電気的に連結して、ショートが発生する。

本発明の一実施形態では、導電性粒子によるローターコア１５１と整流子片１６５とのショートを防止するために、図２及び図３に示すように、インシュレーター１５８には、整流子１６０の整流子片１６５及びローターコア１５１が相互にショートされることを防止するショート防止部１５７が形成される。

ショート防止部１５７は、ブラシ１７０及び整流子１６０によって発生される導電性粒子の落下経路上に配置されることが好ましいことから、ローターコア１５１の本体上に形成することができる。

ショート防止部１５７は、第１ショート防止部１５５と第２ショート防止部１５６とを含む。

第１ショート防止部１５５は、インシュレーター１５８のコア絶縁部１５４の内側から回転軸１５３に向かう方向に延長することができ、導電性粒子の落下経路であるローターコア１５１本体の上面を覆って、導電性粒子が導電性のローターコア１５１の上面に接触することを防止する。

第２ショート防止部１５６は、導電性粒子が導電性の回転軸１５３の外周面と接触することを防止し、第２ショート防止部１５６は、例えば、第１ショート防止部１５５の端部から回転軸１５３の外周面に沿って延長できる。

第２ショート防止部１５６は、例えば、整流子１６０の下面まで延長されてもよい。これとは異なり、第２ショート防止部１５６の端部と整流子１６０の下面との間には、ギャップが形成されてもよい。

一方、ブラシ１７０及び整流子１６０によって形成された多量の導電性粒子は、インシュレーター１５８のコイルの絶縁部１５４に巻線されたコイル１５９を相互にショートさせることができるため、コイル１５９が巻線された方向に導電性粒子が入り込まないように、第１ショート防止部とコイル１５９との間に第３ショート防止部１５７ａがさらに形成されてもよい。つまり、第３ショート防止部１５７ａは、ローターコア１５１の本体とコア片との境界部分の上側に形成され、例えば、第１ショート防止部１５５から円形のフェンス状に突出されてもよい。

本発明の一実施形態において、ブラシ１７０及び整流子１６０によって形成された多量の導電性粒子の落下経路上に配置される第１乃至第３ショート防止部１５５、１５６，１５７ａは、それぞれ、一体に形成されてもよく、第１乃至第３ショート防止部１５５、１５６、１５７ａは、絶縁性部材である合成樹脂等を射出成形して形成されてもよい。

例え、本発明の一実施形態では、ブラシ１７０及び整流子１６０によって形成された多量の導電性粒子の落下経路上に配置され、整流子１６０及びローターコア１５１のショートを防止する第１及び第２ショット防止部１５５、１５６を含むショート防止部１５７について図示及び説明しているが、これとは異なり、導電性粒子が落下して到達する露出されたローターコア１５１及び回転軸１５３に、それぞれ、絶縁性皮膜を形成してもよい。

絶縁性皮膜は、例えば、揮発性溶剤に溶解した合成樹脂を露出されたローターコア１５１及び回転軸１５３に塗布及び揮発性の溶剤を揮発させて形成することができ、絶縁性皮膜の絶縁性能をより向上させるために、絶縁性被膜は一定の厚さ以上に形成され、絶縁性被膜は、少なくとも２回程度繰り返して形成することができる。

以上で、詳細に説明した通りに、ローターに巻線されたコイルに駆動信号を伝達するためのブラシ及び整流子の接触によって発生した多量の導電性粒子の経路上にショート防止部を形成することで、導電性粒子によるローターコア及び整流子のショートを防止し、モーターの寿命を大幅に延長し、モーターの誤作動を防止することができる効果を有する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な範囲の実施形態が可能であることを理解することができる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、次の特許請求の範囲によって定めなければならない。

１００ モーター
１３０ ハウジング
１４０ ステータ
１５０ ローター
１６０ 整流子
１７０ ブラシ

Claims (7)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングの中央部に配置され、回転軸が貫通するローターコア、前記ローターコアを覆うインシュレーター、及び前記インシュレーター上に巻線されたコイルを含むローターと、
   前記ハウジングと前記ローターとの間に配置され、前記ローターコアと対向するマグネットを含むステータと、
   前記ローターの上側に位置し、前記コアと電気的に連結される整流子と、
   前記整流子に電流を印加するために、前記ハウジングの内部に備えられるブラシと、及び
   前記整流子及び前記ブラシによって発生された導電性粒子による前記ローターコアと前記整流子とのショートを防止するため、前記ローターコアの上側で前記導電性粒子の落下経路上のショート防止部と、を含むことを特徴とする記載のモーター。
2. 前記ローターコアは、前記回転軸が貫通できるように、回転軸孔がある円筒状のコア本体と、前記コア本体の外周面から半径方向外側に突出した複数のコア片と、を含み、
   前記ショート防止部は、前記コア本体の上側に形成されることを特徴とする請求項１に記載のモーター。
3. 前記ショート防止部は、前記コア本体の上面を全て覆う第１ショート防止部と、前記第１ショート防止部から上側に突出し、前記回転軸の外周面に沿って形成される第２ショート防止部と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のモーター。
4. 前記第１及び第２ショート防止部は、絶縁物質を含むことを特徴とする請求項３に記載のモーター。
5. 前記ショート防止部は、前記コア本体の上面を全て覆う第１ショート防止部と、
   前記第１ショート防止部から上側に突出し、前記回転軸の外周面に沿って形成された第２ショート防止部と、及び
   前記コア本体とコア片との境界部分の上側に突出した第３ショート防止部と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のモーター。
6. 前記第１ショート防止部乃至第２ショート防止部は、絶縁物質を含むことを特徴とする請求項５に記載のモーター。
7. 前記ショート防止部は、前記ローターコアの上面及び前記回転軸の外周面を覆う絶縁被膜を含むことを特徴とする請求項１に記載のモーター。

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