JP2021045037A - モータ、そのモータを備える回転装置及びその回転装置を備えた空調システムを備える車両 - Google Patents
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Abstract
Description
このような回転装置では、モータの回転軸の回転を複数のギアを介して出力することでルーバーの回動制御が行われている。
(1)本発明のモータは、整流子を有するアマチュアと、前記整流子に接触する導電性ブラシと、前記導電性ブラシが設けられるブラケットと、前記ブラケットに設けられ、前記導電性ブラシの第1面に沿って前記整流子側に延在する第1面を有する第1壁部と、前記導電性ブラシの第1面と前記第1壁部の第1面の両方の面に接触するとともに、前記導電性ブラシの動きに応じて変形する第1変形部と、を備えている。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
図1は本発明に係る第1実施形態のモータ10の斜視図であり、図2は本発明に係る第1実施形態のモータ10の分解斜視図である。
図2に示すように、フレーム部20は、アマチュア30の回転軸31を外部に導出する孔部21aが設けられた底部21と、底部21に繋がり、底部21と反対側に開口部22aを有するアマチュア30の外周を覆う側壁部22と、を有している。
また、本実施形態では、フレーム部20の側壁部22は、角部が湾曲した四角柱状の外形になっているが、外形は必要に応じて変更してもよい。
また、フレーム部20の底部21には、回転軸31方向の外側に突出するように形成された軸受部21bが設けられている。
そして、軸受部21bの内部には、回転軸31を回転可能に支持する軸受が収納されている。
図2に示すように、アマチュア30は、コア32と、コア32に巻回されるコイル(図示せず)と、コア32に固定された回転軸31と、を備えている。
回転軸31は、コア32を貫通するようにコア32の中央に配置されている。
なお、コア32は、回転軸31方向に複数の金属板が積層一体化された構成を有している。
これら複数の金属板として、例えば電磁鋼板などが挙げられる。
図3に示すように、アマチュア30は、回転軸31の外周面に沿って周方向に設けられた整流子33を備えている。
整流子33は、回転軸31のモータ10の外部に導出される一方の端部と反対側に位置する他方の端部側に設けられた複数の板金33aを有している。
なお、この整流子33の位置よりも他方側に位置する回転軸31の他端部31aは、後述するブラケット40に設けられる軸受41に回転可能に支持される。
図4はブラケット40の分解斜視図である。
図4に示すように、ブラケット40は、ブラケット本体40aと、軸受プレート40bと、を備えている。
ブラケット本体40aは底部40abを備え、この底部40abはフレーム部20側と反対側に位置する。
この軸受プレート40bは、底部40abの外側に取り付けられている。
そして、軸受41が軸受部40ba内に収容され、ブラケット本体40aに軸受プレート40bが取り付けられて一体化されることで、軸受41を備えたブラケット40になっている。
具体的には、端子部44は、外部に導出される端子44aと、端子44aに繋がり一端部44ba側が折り曲げられた第1端部44bと、を備えている。
端子44aは外部と電気的に接続される部位である。
端子45aは外部と電気的に接続される部位である。
図4に示すように、ブラケット本体40aには、端子部44の端子44aが挿入される溝部46が設けられており、この溝部46の底部には、端子44aを導出する孔部が設けられている。
この溝部46の底部は、軸受プレート40bと対向している。
そして、軸受プレート40bには、端子部44の端子44aに対応した開口部48が設けられている。
この開口部48は、端子44aと対向する位置に配置されている。
そして、軸受プレート40bには、端子部45の端子45aに対応した開口部49が設けられている。
この開口部49は、端子45aと対向する位置に配置されている。
したがって、図4及び図5を見るとわかるように、径方向において、整流子33側と反対側にある導電性ブラシ42の端部が、端子部44の第1端部44bの一端側に固定されている。
詳細に言えば、導電性ブラシ42の端部が、第1端部44bの一端部44baに固定されており、この一端部44baは第1端部44bの一端側の一部分である。
同様に、導電性ブラシ43も、整流子33側と反対側にある導電性ブラシ43の端部が、端子部45の第1端部45bの一端部45baに固定されており、この一端部45baは第1端部45bの一端側の一部分である。
端子部44及び端子部45を通して電力が供給されると、導電性ブラシ42及び導電性ブラシ43に接触している整流子33の板金33aを介してコイルに電流が供給される。
これを繰り返すことでモータ10の回転軸31が回転し続けることになる。
図4及び図5に示すように、ブラケット40は、第2壁部60を備えている。
この第2壁部60は、ブラケット本体40aに設けられている。
また、第2壁部60は、導電性ブラシ42の整流子33に接触する面である第2面42aに沿って、整流子33側(ブラケット40の中央側)に延在する第2面60aを有する。
なお、本実施形態において、この第2壁部60の第2面60aは、導電性ブラシ42の第2面42aと平行な面となるように形成されている。
第2壁部60の第2面60aは導電性ブラシ42の第2面42aに平行な面であることに限定されず、導電性ブラシ42の第2面42aに対して傾斜していても構わない。
つまり、長期間、モータ10が使用され続けるうちに、第2変形部70と第2面42aとの間に剥離が発生したり、第2変形部70と第2面60aとの間に剥離が発生することはあり得る。
したがって、常時接触(常時密着)とは、剥離等の特異な状況が発生しない間は、常に接触(密着)しているという意味であると解されるべきであり、永遠に接触(密着)し続けるという意味に解されるべきでない点に留意されたい。
なお、第2変形部70は、ゴム部材70aと緩衝部材70bを有するものに限定される必要はなく、例えば、第2変形部70は、緩衝部材70bだけで構成されていてもよい。
また、緩衝部材70bに用いるゲルとしては、2液性硬化タイプ、紫外線硬化タイプ及び熱硬化タイプ等であってよく、振動を抑制する観点で、ゲルの硬度は、ASTM D 2240に従ったタイプ00の硬度で30以上70以下が好ましい。
さらに、緩衝部材70bに用いるグリスは、振動を抑制する観点で、稠度が5号以上で60以上165以下が好ましい。
図6はモータ10が駆動しているときの第2変形部70の状態を説明する図であり、図6(a)はブラケット40をフレーム部20側から見た平面図であり、図6(b)は図6(a)の点線領域A1の拡大図である。
なお、図6では、アマチュア30に設けられている整流子33の板金33aも併せて図示している。
このとき、第2変形部70は、導電性ブラシ42の動きに応じて変形することになる。
すなわち、緩衝部材70bの一部が、緩衝部材70bがない導電性ブラシ42の第2面42aと第2壁部60の第2面60aとの間に形成された空間へと逃げる(突出する)。
なお、ゴム部材70aもゴム硬度が小さい場合、緩衝部材70bと同様にゴム部材70aの形状は変形しやすい。
つまり、第2変形部70が導電性ブラシ42の第2面42aに接触していても、第2壁部60の第2面60a側がフリーであるとすれば、第2変形部70に対して圧縮力が加わることがないため、第2変形部70の形状変化は極めて微小である。
このため、導電性ブラシ42の動きが抑制される。
なお、第2変形部70を形成する材料によっては、弾性だけでなく粘性も有するため、この第2変形部70が圧縮され、形状が変化するのに伴って、導電性ブラシ42の動こうとする力を吸収する作用も同時に発生する。
具体的には、緩衝部材70bの形状は、第2壁部60の第2面60aが延在する方向又は導電性ブラシ42の第2面42aが延在する方向であって、導電性ブラシ44の根本F1に向けて変形する。
すなわち、緩衝部材70bの一部が、緩衝部材70bがある導電性ブラシ42の第2面42aと第2壁部60の第2面60aとの間に形成された空間へと戻る。
この引っ張りにより、第2変形部70の形状が変化するのに伴って、導電性ブラシ42に対しては、第2変形部70による、導電性ブラシ42の第2壁部60の第2面60a側から離れる方向への動きを引き留めようとする反力が働くことになる。
また、この第2変形部70の形状変化に伴って、導電性ブラシ42の動こうとする力を吸収(低減)する作用も同時に発生する。
このことから、形状変化率VCを大きくするために、モータ10を駆動させる前の状態で設定される第2変形部70の体積を小さくすることが好ましい。
そして、導電性ブラシ42の第2面42aと第2壁部60の第2面60aの間の第1距離が所定の距離となるように、第2壁部60をブラケット本体40aに設けるようにすればよい。
なお、このときも整流子33に導電性ブラシ42を接触させず、ほぼ真直ぐに延びている導電性ブラシ42に対して垂線を引くものとする。
このようにしておけば、端子部44側の導電性ブラシ42の根本から整流子33側に向かって0.4以上の範囲に対応した第2面60aが設けられることになるため、その0.4以上の範囲にわたって第2変形部70を設けるようにすることができる。
ブラケット40は、ブラケット本体40aに設けられ、導電性ブラシ43の整流子33に接触する面である第2面43aに沿って、整流子33側(ブラケット40の中央側)に延在する第2面61aを有する第2壁部61を備えている。
なお、この第2壁部61の第2面61aは、導電性ブラシ43の第2面43aと平行な面となるように形成されている。
第2壁部61の第2面61aは導電性ブラシ43の第2面43aに平行な面であることに限定されず、導電性ブラシ43の第2面43aに対して傾斜していても構わない。
なお、第2変形部71は、ゴム部材71aと緩衝部材71bを有するものに限定される必要はなく、例えば、第2変形部71は、緩衝部材71bだけで構成されていてもよい。
また、緩衝部材71bに用いるゲルとしては、2液性硬化タイプ、紫外線硬化タイプ及び熱硬化タイプ等であってよく、振動を抑制する観点で、ゲルの硬度は、ASTM D 2240に従ったタイプ00の硬度で30以上70以下が好ましい。
さらに、緩衝部材71bに用いるグリスは、振動を抑制する観点で、稠度が5号以上で60以上165以下が好ましい。
そして、導電性ブラシ43の第2面43aと第2壁部61の第2面61aの間の第1距離が所定の距離となるように、第2壁部61をブラケット本体40aに設けるようにすればよい。
なお、このときも整流子33に導電性ブラシ43を接触させず、ほぼ真直ぐに延びている導電性ブラシ43に対して垂線を引くものとする。
図5に示すように、ブラケット40は、ブラケット本体40aに設けられ、導電性ブラシ42の第2面42aの反対側に位置する第1面42bに沿って、整流子33側(ブラケット40の中央側)に延在する第1面62aを形成する第1壁部62を備えている。
なお、この第1壁部62の第1面62aは、導電性ブラシ42の第1面42bと平行な面となるように形成されている。
また、第1変形部72を形成するグリスは、振動を抑制する観点で、稠度が5号で60以上165以下が好ましい。
図7はモータ10が駆動しているときの第1変形部72の状態を説明する図であり、図7(a)はブラケット40をフレーム部20側から見た平面図であり、図7(b)は図7(a)の点線領域A2の拡大図である。
なお、図7では、アマチュア30に設けられている整流子33の板金33aも併せて図示している。
このとき、第1変形部72は、導電性ブラシ42の動きに応じて変形することになる。
具体的には、第1変形部72の形状は、第1壁部62の第2面62aが延在する方向又は導電性ブラシ42の第1面42bが延在する方向であって、整流子33に向けて変形する。
すなわち、第1変形部72の一部が、第1変形部72がない導電性ブラシ42の第1面42bと第1壁部62の第1面62aとの間に形成された空間へと逃げる(突出する)。
つまり、第1変形部72が導電性ブラシ42の第1面42bに接触していても、第1壁部62の第1面62a側がフリーであるとすれば、第1変形部72に対して圧縮力が加わることがないため、第1変形部72の形状変化は極めて微小である。
なお、第1変形部72を形成する材料は、弾性だけでなく粘性も有するため、この第1変形部72が圧縮され、形状が変化するのに伴って、導電性ブラシ42の動こうとする力を吸収する作用も同時に発生する。
具体的には、第1変形部72の形状は、第1壁部62の第1面62aが延在する方向又は導電性ブラシ42の第1面42bが延在する方向であって、導電性ブラシ44の根本F1に向けて変形する。
すなわち、第1変形部72の一部が、第1変形部72がある導電性ブラシ42の第1面42bと第1壁部62の第1面62aとの間に形成された空間へと戻る。
また、この形状の変化に伴って、導電性ブラシ42の動こうとする力を吸収する作用も同時に発生する。
なお、ゴム部材71aもゴム硬度が小さいものの場合、緩衝部材70bと同様に形状が変化する。
よって、より一層高い導電性ブラシ42の振動の抑制を行うことができ、騒音を大幅に低減することができる。
そして、導電性ブラシ42の第1面42bと第1壁部62の第1面62aの間の第2距離が所定の距離となるように、第1壁部62をブラケット本体40aに設けるようにすればよい。
なお、このときも整流子33に導電性ブラシ42を接触させず、ほぼ真直ぐに延びている導電性ブラシ42に対して垂線を引くものとする。
図5に示すように、ブラケット40は、ブラケット本体40aに設けられ、導電性ブラシ43の第2面43aの反対側に位置する第1面43bに沿って、整流子33側(ブラケット40の中央側)に延在する第1面63aを形成する第1壁部63を備えている。
なお、この第1壁部63の第1面63aは、導電性ブラシ43の第1面43bとほぼ平行な面となるように形成されている。
また、第1変形部73を形成するグリスは、振動を抑制する観点で、稠度が5号以上で60以上165以下が好ましい。
そして、導電性ブラシ43の第1面43bと第1壁部63の第1面63aの間の第2距離が所定の距離となるように、第1壁部63をブラケット本体40aに設けるようにすればよい。
なお、このときも整流子33に導電性ブラシ43を接触させず、ほぼ真直ぐに延びている導電性ブラシ42に対して垂線を引くものとする。
したがって、第1変形部72で説明したのと同様に、第1変形部73と第2変形部71の双方が協業して導電性ブラシ43の動きを抑制する。
よって、より一層高い導電性ブラシ43の振動抑制を行うことができ、騒音を大幅に低減することができる。
なお、限定するものではないが、第1変形部72及び第2変形部70は、導電性ブラシ42の長さの1/3以上の範囲に設けられていることが好ましい。
同様に、第1変形部73及び第2変形部71は、導電性ブラシ43の長さの1/3以上の範囲に設けられていることが好ましい。
次に、図8を参照しながら、本発明に係る第2実施形態のモータ10について説明する。
第2実施形態においても、基本的な構成は第1実施形態と同様であり、第1実施形態と異なるのは、ブラケット40の構成だけである。
したがって、以下では、第2実施形態のブラケット40について、主に説明を行い、第1実施形態と同様の点に関しては説明を省略する場合がある。
そして、第1実施形態では、図4及び図5に示したように、第1壁部62,63及び第2壁部60,61が個別に形成されていた。
また、第1面62aの整流子33側に延在する状態も第1実施形態で説明したのと同様にすることが好ましい。
また、第1面63aの整流子33側に延在する状態も第1実施形態で説明したのと同様にすることが好ましい。
なお、上述のゲル又はグリスの注入作業は、個別に行う必要はなく、導電性ブラシ42に対して設けられる第1変形部、収容部80及び第2変形部を形成する部分に一度にゲル又はグリスを注入するようにすればよい。
同様に、導電性ブラシ43に対して設けられる第1変形部、収容部81及び第2変形部を形成する部分に一度にゲル又はグリスを注入するようにすればよい。
このように構成される第2実施形態のブラケット40においても、第1実施形態と同様の優位性を奏することができる。
しかし、このゴム部材70aは省略するようにしてもよく、導電性ブラシ42の第1面42b側に設けるようにしてもよく、導電性ブラシ42の第1面42b及び第2面42aの両方に設けるようにしてもよい。
つまり、モータ10の使用過程で剥離が発生する等の特異な状況が発生しない間は、常に接触(密着)しているという意味であり、永遠に接触(密着)し続けるという意味に解されるべきでない点に留意されたい。
次に、上記のような構成を有するモータ10を使用した一例として、以下、自動車等の空調システム100(図12参照)に用いられるルーバー104(図12参照)を回動制御する回転装置50について、説明する。
このため、図10に示すように、出力ギア95上に配置されたセンサー97によって、出力ギア95の回転に応じた信号が出力され、その出力信号に基づいて、モータ10の回転が制御されるようになっている。
しかしながら、必ずしも3つの伝達ギアで回転を出力ギア95に伝達する必要はなく、必要に応じて、第1二段ギア92や第2二段ギア93を省略するようにしてもよい。
上記のような回転装置50は、例えば、自動車等の車両の空調システム100に用いられ、以下、簡単に車両の空調システム100に用いられる場合について説明する。
したがって、上述したように、回転装置50によって、ルーバー104が回動制御(図12の両矢印参照)され、所定の状態となるようにされる。
このため、この切り替え部分に設けられたルーバーを制御するのにも回転装置50は好適に用いることができる。
したがって、そのような要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。
Claims (6)
- 端子部と、
整流子と、
前記整流子の径方向に延在する第1面及び第2面を有する導電性ブラシと、
前記導電性ブラシの第1面に対向する第1面を有する壁部を有するブラケットと、
前記導電性ブラシの第1面と前記壁部の第1面に接触する変形部と、を備え、
前記導電性ブラシは前記整流子に接触しており、
前記変形部は前記導電性ブラシの第1面が延在する方向に延在しており、
前記壁部の第1面は、前記導電性ブラシの第1面が延在する方向に延在した前記変形部に接触する部分を有し、
前記導電性ブラシの第1面は、前記導電性ブラシの第1面が延在する方向に延在した前記変形部に接触する部分を有し、
前記壁部の第1面の前記部分は前記導電性ブラシの第1面の前記部分に対して傾斜しており、
前記整流子側における前記導電性ブラシの第1面の前記部分と前記壁部の第1面の前記部分との距離は、前記端子部側における前記導電性ブラシの第1面の前記部分と前記壁部の第1面の前記部分との距離よりも小さく、
前記導電性ブラシの第1面が延在する方向における前記変形部の長さは、前記整流子側における前記導電性ブラシの第1面の前記部分と前記壁部の第1面の前記部分との距離より長い、モータ。 - 前記導電性ブラシの長さに対する、前記変形部の長さは0.4以上である、請求項1に記載のモータ。
- 前記変形部は、ゲル又はグリスを含んでいる、請求項1又は2に記載のモータ。
- 前記整流子を有するアマチュアと、
フレーム部と、
前記フレーム部に設けられたマグネットと、を備え、
前記フレーム部は、前記アマチュアの回転軸を外部に導出する孔部が設けられた底部と、
前記底部と反対側に開口部を有する前記アマチュアの外周を覆う側壁部と、を有し、
前記マグネットが、前記フレーム部の前記側壁部の前記アマチュアに対向する内壁面に設けられており、
前記ブラケットが前記フレーム部の前記開口部に取り付けられている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のモータと、
前記モータの回転を外部に出力する出力ギアを含む複数のギアと、
複数の前記ギア及び前記モータを収容する筐体と、を備えている回転装置。 - 請求項5に記載の回転装置と、
前記回転装置によって制御されるルーバーと、を備えている空調システムを有している車両。
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