JP2019083615A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】安定した駆動が実現でき、摺動損失を低下させることができるモータを提供する。【解決手段】回転軸と、回転軸の外周に沿って、回転軸を取り囲むように配置された整流子と、弾性を有する板状であって、回転軸が回転することにより、整流子の整流子片と順に摺動接触する複数のブラシと、整流子に電気的に接続されたコイルと、永久磁石と、を備え、複数のブラシは、互いに、回転軸の軸方向にずれる位置に配置されている、モータを採用する。【選択図】図２

Description

本発明の一態様は、携帯電話及びモバイル用機器などの電子機器や乗物（例えば自動車）などに搭載されるモータに関する。

整流子及びブラシを有するモータにおいて、ブラシは整流子に摺動接触していることから摺動損失が発生する。例えば、特許文献１には、摺動損失によりブラシ付近の温度が上昇することを抑制するために、放熱性を高めてブラシの温度上昇を抑制するモータが開示されている。

特開２０１５−１００１４４号公報

しかし、このようなモータは摺動損失を低下させるものではなく、根本的な対策にはなっていない。摺動損失が高いと温度上昇するだけでなくモータの効率が悪いとの問題もあり、摺動損失を低下させることが望まれている。ここで、例えば、シャフトの周りに円柱状に配置された整流子の外径を小さくすることでブラシと整流子の接触面積が小さくなり、摺動損失を低下させることが可能であるが、整流子の外径を小さくするとその分ブラシ同士の距離が縮まることとなり、ブラシ同士が接触する可能性が高まることから安定した駆動を実現できない。このような問題を生じさせずに、安定した駆動が実現でき、摺動損失を低下させることができるモータが望まれている。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
回転軸（１）と、
前記回転軸（１）の外周に沿って、前記回転軸（１）を取り囲むように配置された整流子（２）と、
弾性を有する板状であって、前記回転軸（１）が回転することにより、前記整流子（２）の整流子片（２ａ）と順に摺動接触する複数のブラシ（３ａ、３ｂ）と、
前記整流子（２）に電気的に接続されたコイル（５）と、
永久磁石（４）と、を備え、
前記複数のブラシ（３ａ、３ｂ）は、互いに、前記回転軸（１）の軸方向にずれる位置に配置されている、
モータ（１００）である。

上記構成のモータによれば、複数のブラシが、互いに、回転軸の軸方向にずれる位置に配置されていることから、回転軸を取り囲むように配置された整流子の外径を小さくしても、ブラシ同士が接触する可能性が低い。そのため、整流子の外径を小さくしたとしても安定した駆動を実現できることから、安定した駆動を行いながら摺動損失を低下させることができる。

上記モータにおいて、好ましくは、
前記複数のブラシ（３ａ、３ｂ）は、互いに接触することがないように離間されて配置されている。

上記構成のモータによれば、複数のブラシが接触することがないように離間して配置されることから、ブラシ同士が接触することによる不具合が生じることを防止でき、安定した駆動を実行することができる。

上記モータにおいて、好ましくは、
前記複数のブラシは第１ブラシ（３ａ）及び第２ブラシ（３ｂ）からなり、
前記第１ブラシ（３ａ）は前記整流子（２）と摺動接触する面である第１摺動面（３１ａ）を有し、
前記第２ブラシ（３ｂ）は前記整流子（２）と摺動接触する面である第２摺動面（３１ｂ）を有し、
前記第１摺動面（３１ａ）及び前記第２摺動面（３１ｂ）は、互いに直交するように配置されている。

上記構成のモータによれば、第１摺動面及び第２摺動面が、互いに直交するように配置されていることから、磁気回路的な損失を減少させることができる。特に永久磁石を４極構成にした場合に磁気回路的な損失を有効に減少させることができる。また、ブラシを配置するスペースを小さくすることができ、モータを小型化することができる。

上記モータにおいて、好ましくは、
前記永久磁石（４）は４極である。

上記構成のモータによれば、永久磁石は４極であり、磁気回路的な損失を減少させることができる。

上記モータにおいて、好ましくは、
前記コイル（５）は、コアレスコイルである。

上記構成のモータによれば、コイルはコアレスコイルであることから、慣性が小さく起動特性が良好であり、高効率モータを実現できる。
である。

図１は、本実施形態のモータの外観斜視図である。 図２は、本実施形態のモータの側断面図である。 図３は、本実施形態のモータのブラシ付近の構成を示した内部構造図である。 図４は、本実施形態のモータのブラシ付近の構成を示した内部構造平面図である。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．補足事項

＜１．実施形態＞
本実施形態のモータは、整流子に摺動接触する複数のブラシが、回転軸であるシャフトの軸方向に互いにずれた位置に配置される構成となっている。これにより、本実施形態のモータでは、整流子の外径を小さくすることによりブラシと整流子との接触面積を小さくしてもブラシ同士が接触しにくく、安定した駆動を実現できる。そして、ブラシと整流子との接触面積を小さくすることにより、摺動損失を低下させることができ、モータを効率よく駆動させることができる。以下、本実施形態のモータについて具体的に説明する。

図１は、本実施形態のモータの外観斜視図である。図１に示されているように、モータ１００はハウジング６を備え、ハウジング６により内部が覆われた構成である。モータ１００は、回転軸であるシャフト１を備えており、モータ１００に電源が供給されることにより、シャフト１が回転駆動する。

図２は、本実施形態のモータの側断面図である。図２に示されるように、モータ１００は、ハウジング６の内部において、整流子２、第１ブラシ３ａ、第２ブラシ３ｂ、永久磁石４及びコイル５を有している。コイル５は、コアレスコイルであり円筒状に形成されている。永久磁石４は、コイル５の内側に配置されている。なお、図示はされていないが、永久磁石４は４極であり、コイル５の内側に円筒状に配置される。具体的には、永久磁石４は、シャフト１を中心とした円周方向に沿って、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極の順にそれぞれ９０度ずつ配置されている。

図３は、本実施形態のモータのブラシ付近の構成を示した内部構造図である。図４は、本実施形態のモータのブラシ付近の構成を示した内部構造平面図である。図３及び図４に示されるように、シャフト１の周りに配置された整流子２は、シャフト１の外周に沿ってシャフト１を取り囲むように配置されている。整流子２に摺動接触するように、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂが配置されている。第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂは、互いに接触しないように離間して配置されている。ここで、整流子２は、複数の整流子片２ａを有しており、シャフト１の回転にともない整流子２も回転するが、その際に、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂは整流子片２ａのそれぞれに、順に摺動接触する。なお、整流子２とコイル５とは電気的に接続されており、シャフト１が回転駆動する際には、シャフト１と共に、整流子２及びコイル５が回転する。

＜第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂの配置＞
第１ブラシ３ａは、弾性を有する板状の導電性部材で形成され、整流子２と摺動接触する個所である第１摺動面３１ａを有している。第２ブラシ３ｂは、板状の導電性部材で形成され、整流子２と摺動接触する個所である第２摺動面３１ｂを有している。第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂは、それぞれ第１摺動面３１ａ及び第２摺動面３１ｂとは異なる端部が、ハウジング６の内側に固定される。ここで、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂは、軸方向から見たときに、互いに直交するように配置されている。つまり、第１摺動面３１ａ及び第２摺動面３１ｂは、軸方向から見て、互いに直交するように配置されている。

上述したように、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂは直交するように配置されているが、特に図２に示されるように、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂはシャフト１の軸方向に互いにずれるように配置されている。

このように、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂがシャフト１の軸方向に互いにずれるように配置されていることから、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂが接触しづらい配置となっている。したがって、整流子２の外径を小さくしたとしても、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂが接触するトラブルを防止することができ、モータ１００は安定した駆動を実行することができる。特に、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂを直交に配置した場合は、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂ間の距離が接近する可能性が高いが、これらはシャフト１の軸方向に互いにずれる配置とされることから、これらが接触することを防止することができる。したがって、整流子２の外径を小さくして摺動損失を低下させることが可能である。

また、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂを、互いに直交ではなく平行となるように配置してもよい。つまり、第１摺動面３１ａ及び第２摺動面３１ｂが互いに平行となるように配置されていてもよい。第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂを互いに平行に配置した場合においても、整流子２の外径を小さくすることにより、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂが接触する可能性はあるが、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂがシャフト１の軸方向に互いにずれるように配置されることにより、これらが接触することを防止することができる。

このように、本実施形態のモータ１００では、シャフト１と、シャフト１の外周に沿って、シャフト１を取り囲むように配置された整流子２と、シャフト１が回転することにより、整流子２の整流子片２ａと順に摺動接触する第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂと、整流子２に電気的に接続されたコイル５と、永久磁石４と、を備え、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂは、互いに、シャフト１の軸方向にずれる位置に配置されている構成とすることができる。このように、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂが、互いに、シャフト１の軸方向にずれる位置に配置されていることから、シャフト１を取り囲むように配置された整流子２の外径を小さくしても、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂが接触する可能性が低い。そのため、整流子２の外径を小さくしたとしても安定した駆動を実現できることから、安定した駆動を行いながら摺動損失を低下させることができる。

また、本実施形態のモータ１００では、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂは、互いに接触することがないように離間されて配置されている構成とすることができる。これによって、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂが接触することによる不具合が生じることを防止でき、安定した駆動を実行することができる。

また、本実施形態のモータ１００では、第１ブラシ３ａは整流子２と摺動接触する面である第１摺動面３１ａを有し、第２ブラシ３ｂは整流子２と摺動接触する面である第２摺動面３１ｂを有し、第１摺動面３１ａ及び第２摺動面３１ｂは、互いに直交するように配置された構成とすることができる。このように、第１摺動面３１ａ及び第２摺動面３１ｂが、互いに直交するように配置されていることから、磁気回路的な損失を減少させることができる。特に永久磁石４を４極構成にした場合に磁気回路的な損失を有効に減少させることができる。また、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂを配置するスペースを小さくすることができ、モータ１００を小型化することができる。

また、本実施形態のモータ１００では、永久磁石４は４極である構成とすることができる。これによって、磁気回路的な損失を減少させることができる。

また、本実施形態のモータ１００では、コイル５は、コアレスコイルである構成とすることができる。これによって、慣性が小さく起動特性が良好であり、高効率なモータ１００を実現できる。

＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、同様の技術思想に基づいて当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

上記実施形態では、一例として、４極のコアレスモータを例に挙げて説明したが、極数は４極以外に変更可能である。また、コアレスコイルではなく鉄心を有するコイルを用いることとしてもよい。また、ブラシの数も２つに限定されるわけではなく、２以上の数に変更可能である。

また、上記実施形態では、第１ブラシ３ａ及び第２ブラシ３ｂが互いに直交配置される例及び互いに平行配置される例を挙げたが、複数のブラシがシャフト１の軸方向に互いにずれた配置であればよく、ブラシ同士の配置角度は変更可能である。

また、上記実施形態では本発明で特徴的な部分のみについて説明したが、本発明のモータは、従来のモータが有する種々の構成をさらに備えている。

本発明のモータは、例えば電子機器等に搭載されるモータに好適に利用される。

１…シャフト
２…整流子
２ａ…整流子片
３ａ…第１ブラシ
３ｂ…第２ブラシ
４…永久磁石
５…コイル
６…ハウジング
３１ａ…第１摺動面
３１ｂ…第２摺動面
１００…モータ

Claims (5)

1. 回転軸と、
   前記回転軸の外周に沿って、前記回転軸を取り囲むように配置された整流子と、
   弾性を有する板状であって、前記回転軸が回転することにより、前記整流子の整流子片と順に摺動接触する複数のブラシと、
   前記整流子に電気的に接続されたコイルと、
   永久磁石と、を備え、
   前記複数のブラシは、互いに、前記回転軸の軸方向にずれる位置に配置されている、
   モータ。
2. 前記複数のブラシは、互いに接触することがないように離間されて配置されている、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記複数のブラシは第１ブラシ及び第２ブラシからなり、
   前記第１ブラシは前記整流子と摺動接触する面である第１摺動面を有し、
   前記第２ブラシは前記整流子と摺動接触する面である第２摺動面を有し、
   前記第１摺動面及び前記第２摺動面は、互いに直交するように配置されている、
   請求項１または請求項２に記載のモータ。
4. 前記永久磁石は４極である、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 前記コイルは、コアレスコイルである、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ。

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