JP2024029989A - 直流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 直流モータの内部の冷却の促進、およびモータの電気回路の絶縁信頼性の向上。【解決手段】 回転子１の鉄芯２の外径側に、巻線３が施される巻線部２ｃが複数形成され、回転子１の鉄芯２の内径側に、巻線部２ｃを支持する支持部が形成され、巻線部２ｃにインシュレータ４が嵌め合わされた直流モータにおいて、インシュレータ４は、その中心に形成された環状部４ａと、鉄芯２の各巻線部２ｃに嵌め合わされる複数の端部嵌め合わせ部４ｂとの間に、それらを連結する複数の羽ａを有するファン部４ｃと、を具備する。【選択図】図２

Description

本発明は、直流モータの構造に関し、特に、そのモータの冷却、およびモータの電気回路の絶縁に関する。

一般的なブラシ付き直流モータにおいて、回転子は、鋼板の積層体からなる鉄芯と、巻線と、を有する。
鉄芯の外径側には、巻線が施される巻線部が複数形成され、巻線部には電気絶縁体であるインシュレータが嵌め合わされている。また、鉄芯の内径側には、巻線部を支持する支持部が形成されている。
なお、モータの鉄芯の内径側は、インシュレータで覆われていない。

モータはケーシングで覆われているため、その内部で発生した熱がこもり、モータの温度が上昇し、モータの耐久性が低下する。
また、回転子の鉄芯の内径側はインシュレータで覆われていないため、巻線と鉄芯が直接接触する可能性があり、その場合、巻線の絶縁が低下し、電気回路が短絡するおそれがある。
そこで、本発明はモータの内部の冷却の促進、およびモータの電気回路の絶縁信頼性の向上を課題とする。

上記課題を解決するための第１の発明は、回転子１の鉄芯２の外径側に、巻線３が施される巻線部２ｃが複数形成され、
回転子１の鉄芯２の内径側に、巻線部２ｃを支持する支持部が形成され、
巻線部２ｃにインシュレータ４が嵌め合わされた直流モータにおいて、
インシュレータ４は、その中心に形成された環状部４ａと、
鉄芯２の各巻線部２ｃに嵌め合わされる複数の端部嵌め合わせ部４ｂと、
環状部４ａと端部嵌め合わせ部４ｂとの間を連結する複数の羽ａを有するファン部４ｃと、
を具備する直流モータである。

また、第２の発明は、上記第１の発明に記載の直流モータにおいて、
前記回転子１の鉄芯２の支持部は、回転子１の鉄芯２の中心に位置する中心側環状支持部２ａ、および中心側環状支持部２ａから外径側に放射状に延びる複数の放射状支持部２ｂを有し、
インシュレータ４のファン部４ｃの少なくとも一部は、前記放射状支持部２ｂの近傍に位置する直流モータである。

また、第３の発明は、上記第２の発明に記載の直流モータにおいて、
インシュレータ４のファン部４ｃを形成する羽ａと、鉄芯２の放射状支持部２ｂとの間に隙間５を形成した直流モータである。

また、第４の発明は、上記第１の発明～第３の発明のいずれかに記載の直流モータにおいて、
インシュレータ４のファン部４ｃは、羽車状に形成されると共に、その羽ａの平面が回転子１の回転軸６に平行に配置された直流モータである。

第１の発明は、インシュレータ４が、その中心に形成された環状部４ａと、鉄芯２の各巻線部２ｃに嵌め合わされる複数の端部嵌め合わせ部４ｂと、環状部４ａと端部嵌め合わせ部４ｂとの間を連結する複数の羽ａを有するファン部４ｃと、を具備するものである。
このように、インシュレータ４の環状部４ａと端部嵌め合わせ部４ｂとの間にファン部４ｃ設けたので、インシュレータ４の回転に伴って気流が生じ、モータ内部の冷却が促進される。

また、第２の発明のように、回転子１の鉄芯２の支持部が、回転子１の鉄芯２の中心に位置する中心側環状支持部２ａ、および中心側環状支持部２ａから外径側に放射状に延びる複数の放射状支持部２ｂを有し、インシュレータ４のファン部４ｃの少なくとも一部を、放射状支持部２ｂの近傍に位置することができる。
この構成により、鉄芯２の放射状支持部２ｂと巻線３とが接触して電気回路を短絡するおそれが低下し、絶縁信頼性が向上する。

さらに、第３の発明のように、インシュレータ４のファン部４ｃを形成する羽ａと、鉄芯２の放射状支持部２ｂとの間に隙間５を形成することができる。
この構成により、隙間５を通じて気流が流通することが可能となり、気流の生成が放射状支持部２ｂによって妨げられることが低下されるので、絶縁効果を保ちつつ、冷却効果を高めることが可能となる。

さらに、第４の発明のように、インシュレータ４のファン部４ｃは、羽車状に形成されると共に、その羽ａの平面を回転子１の回転軸６に平行に配置することができる。
この構成により、回転子の回転方向に依らずに、同様の気流を生じさせることが可能となり、モータの回転に関わらず、冷却効果を得ることができる。

本発明の直流モータの縦断面説明図。 同直流モータの要部分解斜視図。 同組立て状態を示す上部側から見た斜視図。 同組立て状態を示す下部側から見た斜視図。 同直流モータにおけるインシュレータ４の第１の実施例の平面図。 図５ＡのＢ－Ｂ矢視断面図。 図２におけるＡ－Ａ矢視断面略図であって羽ａと鉄芯２の間に隙間５を有する場合の説明図。 図２におけるＡ－Ａ矢視断面略図であって羽ａと鉄芯２の間に隙間がない場合の説明図。 インシュレータの羽ａの他の例（第１の変形例）の断面図。 同羽ａの第２の変形例の断面図。 同羽ａの第３の変形例の断面図。 同羽ａの第４の変形例の断面図。 本発明の直流モータにおけるインシュレータ４の第２実施例の平面図。 図９のＢ－Ｂ矢視断面図。 第２の実施例のインシュレータの羽ａの他の例の断面図。 同羽ａのさらに他の例の断面図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
直流モータは、図１に記載の如く、ケーシング７の内部に回転軸６を介して回転子１が支持され、ケーシング７の内周面に永久磁石９が配置されている。
回転子１は、鋼板の積層体からなる鉄芯２と、巻線３と、を有する。
図２，図３に示す如く、鉄芯２の外径側に巻線３が施される巻線部２ｃが複数形成されており、電気絶縁体であるインシュレータ４が巻線部２ｃに嵌め合わされている。また、鉄芯２の内径側には巻線部２ｃを支持する支持部が形成されている。
支持部は、回転軸６を挿入する孔が設けられた中心側環状支持部２ａと、その中心側環状支持部２ａから外径側に放射状に延びる放射状支持部２ｂとを有する。放射状支持部２ｂの外径側に外径側環状支持部２ｄが形成され、外径側環状支持部２ｄの外径側に巻線部２ｃが形成されている。

図２に示す如く、インシュレータ４の中心側には、環状部４ａが形成されている。インシュレータ４の外径側に、鉄芯２の各巻線部２ｃに嵌め合わせられる端部嵌め合わせ部４ｂが形成されている。端部嵌め合わせ部４ｂは、鉄芯２の外径側環状支持部２ｄに嵌め合わせられる外径側環状嵌め合わせ部４ｄに支持されている。

図２、図３、および図４に示す如く、鉄心２の上下から一対のインシュレータ４を嵌め合わせた状態で、図１に示す如く、インシュレータ４を介して各巻線部２ｃに巻線３が巻かれており、その各巻線３の両端のリード線３ａが整流子８の整流子片８ａに接続されている。

本発明の各インシュレータ４には、図２、図３、図４、図５Ａに示す如く、外径側環状嵌め合わせ部４ｄ介して、環状部４ａと端部嵌め合わせ部４ｂとの間を連結する複数の羽ａを有する羽車状のファン部４ｃが形成されている。
このファン部４ｃにより、インシュレータ４の回転に伴って気流が生じ、モータ内部の冷却が促進される。
インシュレータ４の羽ａの枚数は、鉄芯２の放射状支持部２ｂの形成数より多く形成されている（この例では、羽ａの枚数は、鉄芯２の放射状支持部２ｂの形成数の２倍形成されている。）。羽ａの枚数は、鉄芯２の放射状支持部２ｂの形成数と同じであってもよい。
このインシュレータ４の羽ａの少なくとも一部が、鉄芯２の放射状支持部２ｂの近傍に位置する。
このようにインシュレータ４を形成することにより、鉄芯２の放射状支持部２ｂと巻線３とが接触して電気回路が短絡するおそれが低下し、絶縁信頼性が向上する。

なお、この例のインシュレータ４の各羽ａは、図３、図４に示す如く、回転軸６の軸線に対して傾斜している。各羽ａの形状は、図５Ｂに示す如く、断面が長方形に形成されている。
上下一対のインシュレータ４の羽ａの傾斜の向きは、図６に示す如く、同じ方向に傾斜しており、ファン部４ｃの羽ａと鉄心２の放射状支持部２ｂとの間には、隙間５が形成されている。隙間５を通じて気流が流通することが可能となり、気流の生成が放射状支持部２ｂによって妨げられることが低下されるので、絶縁効果を保ちつつ、冷却効果を高めることが可能となる。
また、図７に記載の如く、隙間５を形成しない構成とすることもできる。
上下一対のインシュレータ４の羽ａの枚数は同数であり、各羽ａの形成位置は重なる位置に形成されている。

上記第１の実施例の各羽ａの断面形状は、図５Ｂの形状に限られるものではない。
図８Ａ～図８Ｄは、羽ａの断面形状の変形例の一例である。
図８Ａの羽ａの断面形状は、羽ａの対向する平面の両端が曲面で連結されている。
図８Ｂの羽ａの断面形状は、傾斜向きの下方側が先細りした流線に形成されている。
図８Ｃの羽ａの断面形状は、図８Ａの対向する面が、平面から湾曲面になっている。
図８Ｄの羽ａの断面形状は、図８Ｃの両端が角を有している。

図９Ａは、インシュレータ４の第２の実施例であり、この例が第１の実施例のインシュレータ４と異なる点は、インシュレータ４のファン部４ｃの各羽ａの平面が回転子１の回転軸６に平行に配置されている点である。
このようにインシュレータ４の各羽ａを形成することにより、回転子１の回転方向に依らずに、第１の実施例と同様の気流を生じさせることが可能となり、モータの回転方向に関わらず、冷却効果を得ることができる。
図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂは、第２の実施例の羽ａの断面形状の一例である。
図９Ｂの羽ａの断面形状は、その断面が方形である。
図１０Ａの羽ａの断面形状は、羽ａの対向する平面の一方の端が曲面で連結され、他方の端が角を有している。
図１０Ｂの羽ａの断面形状は、羽ａの対向する平面の両端が曲面で連結されている。
第２の実施例においても、第１の実施例と同様に、ファン部４ｃの羽ａと鉄心２の放射状支持部２ｂとの間に、隙間５を形成することができる。

本発明は、直流モータに利用可能であり、特に、ラジエータ用のファンを駆動する永久磁石界磁直流モータに好適である。

１ 回転子
２ 鉄心
２ａ 中心側環状支持部
２ｂ 放射状支持部
２ｃ 巻線部
２ｄ 外径側環状支持部
２ｅ 開端
３ 巻線
３ａ リード線
４ インシュレータ
４ａ 環状部
４ｂ 端部嵌め合わせ部
４ｃ ファン部
４ｄ 外径側環状嵌め合わせ部
４ｅ 開端部

５ 隙間
６ 回転軸
７ ケーシング
８ 整流子
８ａ 整流子片
９ 永久磁石
ａ 羽

Claims (4)

1. 回転子（１）の鉄芯（２）の外径側に、巻線（３）が施される巻線部（２ｃ）が複数形成され、
   回転子（１）の鉄芯（２）の内径側に、巻線部（２ｃ）を支持する支持部が形成され、
   巻線部（２ｃ）にインシュレータ（４）が嵌め合わされた直流モータにおいて、
   インシュレータ（４）は、その中心に形成された環状部（４ａ）と、
   鉄芯（２）の各巻線部（２ｃ）に嵌め合わされる複数の端部嵌め合わせ部（４ｂ）と、
   環状部（４ａ）と端部嵌め合わせ部（４ｂ）との間を連結する複数の羽（ａ）を有するファン部（４ｃ）と、
   を具備する直流モータ。
2. 請求項１に記載の直流モータにおいて、
   前記回転子（１）の鉄芯（２）の支持部は、回転子（１）の鉄芯（２）の中心に位置する中心側環状支持部（２ａ）、および中心側環状支持部（２ａ）から外径側に放射状に延びる複数の放射状支持部（２ｂ）を有し、
   インシュレータ（４）のファン部（４ｃ）の少なくとも一部は、前記放射状支持部（２ｂ）の近傍に位置する直流モータ。
3. 請求項２に記載の直流モータにおいて、
   インシュレータ（４）のファン部（４ｃ）を形成する羽（ａ）と、鉄芯（２）の放射状支持部（２ｂ）との間に隙間（５）を形成した直流モータ。
4. 請求項１～請求項３のいずれかに記載の直流モータにおいて、
   インシュレータ（４）のファン部（４ｃ）は、羽車状に形成されると共に、その羽（ａ）の平面が回転子（１）の回転軸（６）に平行に配置された直流モータ。

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