JP5057391B2

JP5057391B2 - ブラシ付モータ

Info

Publication number: JP5057391B2
Application number: JP2008141112A
Authority: JP
Inventors: 太郎松前; 幸則亀田
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-05-29
Also published as: JP2009290997A

Description

本発明は、ブラシ付モータに関する。

一般に、筒状のステータを備えたモータにあっては、筒状のステータを同じく筒状のケース内に圧入することで、上記ステータをケースに一体化している（たとえば、特許文献１参照）。

ところで、ブラシ付モータは、通常、ケースをヨークとして機能させるので、当該ケースの内周に等間隔を持って円弧状の永久磁石を接着するようにしているが、筒状のステータコアに設けた孔に界磁用の永久磁石を埋め込むようにしてステータを構成することを考えた場合、ケースにステータを一体化するには、やはり、一般的なモータと同様に、圧入といった方法を採用することが想定される。
特開２００６−３３３６５７号公報（図１）

しかしながら、上述したモータのケースは、有底筒状であるため深絞りプレス加工によって形成されることが多く、この深絞りプレス加工では高い寸法精度を臨むことができず、寸法公差によってはステータをケース内に圧入しても、ケースがステータを締付ける締付力が不足してしまう虞があり、締付力が不足すると、ケースからステータが脱落してしまう可能性がある。

これを回避するには、ケース内に環状のストッパを圧入し、当該ストッパをスステータコアの一端に当接させて、ステータのケースからの脱落を防止することが考えられる。

このようなストッパＳとしては、たとえば、図６に示すように、環状本体２０と、環状本体２０の外周に傾斜して設けられた爪部２１とを備えて構成されたものがあり、ケース内にストッパＳを挿入すると爪部２１の先端がケースの内周に接触して、爪部２１が撓んでケースＣを拡径する方向へ附勢力を生じて、爪部２１が自身の附勢力によってケースの内周に押付けられ、ケースＣに強固に固定されるようになっている。

このストッパＳのケース内への圧入の際、爪部２１がケースの内周をかじりながらストッパＳがケース内へ侵入することになり、上記かじりによってケースの内周が削られて、削りカスが生じるため、このようなストッパＳでステータの抜け止めする場合には、ステータをケースに組み付けた後に削りカスを吸引する作業が生じ、モータの生産性が悪化するとともに、加工コストも高くなってしまうことになる。

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、生産性を向上でき低コストで生産する事が可能で、ステータの脱落を防止することが可能なブラシ付モータを提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、筒状のケースと、当該ケース内に収容される筒状のステータとを備え、ステータが、筒状に形成されるとともに内周側が膨出される複数の磁極部と磁極部に永久磁石を収容する孔を有するステータコアと、ステータコアの各磁極部の孔内に装着される永久磁石とを備えてなるブラシ付モータにおいて、ケース内に圧入されてステータコアの一端に当接してステータのケースからの抜け止めとして機能する環状のストッパを設け、ストッパは、ステータコアの一端に当接する環状本体と、環状本体の外周に設けられて反ステータコア側へ傾斜してケースに圧入される爪部とを備え、各爪部の周方向の両端をステータコア側へ折り曲げたことを特徴とする。

本発明によれば、ストッパでステータのケースからの脱落を阻止することができるとともに、ステータをケースに組み付けた後に削りカスがストッパの爪部とステータコアとの間の空間内に収容されたままとなるので、当該削りカスを吸引する作業を省略することができ、モータの生産性が向上して、加工コストも低減されることになる。

そして、当該削りカスが上記空間内に閉じ込められるので、ブラシ付モータやブラシ付モータが適用される機器の作動に悪影響を与える機会、たとえば、ボールベアリング内に削りカスが入り込んで動作不良を起こす等の機会を生じさせない。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図1は、本発明の一実施の形態におけるブラシ付モータの横断面図である。図２は、本発明の一実施の形態におけるブラシ付モータのＡＡ断面図である。図３は、本発明の一実施の形態におけるモータのステータの一部拡大断面図である。図４は、本発明の一実施の形態におけるモータのストッパの平面図である。図５は、本発明の一実施の形態におけるモータのストッパの側面図である。

一実施の形態におけるブラシ付モータ１は、図１および図２に示すように、有底筒状のケース２と、当該ケース２の内周に固定される筒状のステータ３と、ケース２の内周に圧入されてステータ３のケース２からの抜け止めとして機能する環状のストッパ１２と、ケース２の開口部に取付けられるキャップ６と、ケース２の頂部に固定されるボールベアリング７とキャップ６の内周に固定されるボールベアリング８とで両端側が支持されてステータ３の内周側に回転自在に挿通されるロータ９と、ロータ９の下端側に設けられた整流子１０と、整流子１０の外周に摺接するブラシ１１とを備えて構成されている。

以下、詳細に説明すると、ステータ３は、筒状に形成されるとともに内周側が膨出されて肉厚を厚くして形成される複数の磁極部４ａを有するステータコア４と、ステータコア４の各磁極部４ａ内に二つずつ埋設される希土類の永久磁石５とを備えて構成されている。

なお、この実施の形態の場合、ステータコア４における磁極部４ａは、磁極部４ａは四つ設けられており、ブラシ付モータ１は４磁極のモータとして構成されている。

さらに詳しくは、各磁極部４ａの内周側のロータ９と対向する面の円弧方向の両端部は、図１に示すように、ロータ９の外周から遠ざかるように傾斜されてテーパ面４ｂが形成され、また、各磁極部４ａの肉厚内には、二つの板状の永久磁石５，５がハの字に配置されて埋め込まれて設けられている。具体的には、各磁極部４ａには永久磁石５，５が固定される孔４ｃが設けられており、この孔４ｃ内に永久磁石５，５が接着等によって固定される。同じ磁極部４ａに埋設される各永久磁石５，５は、磁極部４ａが一つの磁極として機能するよう、たとえば、その磁極部４ａがＮ極として機能する場合には、Ｎ極側をロータ９側に向けて配置され、磁極部４ａがＳ極として機能する場合には、Ｓ極側をロータ９側に向けて配置される。

このように、円弧状の磁極部４ａに上記配置で永久磁石５が埋設されるので、図３に示すように、各永久磁石５における磁極部４ａの円弧方向端側の端部５ａが磁極部４ａの内周側に接近するよう傾斜させられて磁極部４ａ内に配置されることになり、永久磁石５の端部５ａの外方を向く背面側における磁極部４ａの肉厚が厚く確保されることになる。

ここで、永久磁石５の端部５ａの背面側は磁束が集中するが、この端部５ａの背面側の磁極部４ａの肉厚が厚く確保されることにより磁束集中部Ｂにおける磁路断面積が大きく確保されることになり、磁束の飽和が抑制されることになる。このように、二つの永久磁石５を一つの磁極部４ａ内にハの字型に配置すれば上記磁束集中部Ｂにおける磁路断面積を大きく確保することができるのである。なお、この実施の形態にあっては、磁路断面積を確保しやすくするために、二つの永久磁石５，５を一つの磁極部４ａ内に設けるようにしているが、一つの磁極部４ａ内に設けられる永久磁石の数はこれに限定されるものではない。

また、ステータコア４は、複数の鋼板を積層することによって上記した形状を実現するようにしているが、このように鋼板の積層による以外にも焼結成形によって上記形状を実現するようにしてもよい。

つづいて、ロータ９は、図１に示したところでは、シャフト１３と、シャフト１３の外周に固定される２２個のスロットを備えたロータコア１４と、ロータコア１４に巻回される巻線１５とを備えた周知の構成とされている。

そして、図１に示すように、ステータコア４の磁極部４ａは、そのテーパ面４ｂの形成によって、その円弧方向端部がロータコア１４の外周から徐々に遠ざかるようになっている。

したがって、磁極部４ａの周方向の両端部側では中央部に比較してロータコア１４との間の空隙が大きくなるので、コギングトルクを軽減することが可能となる。つまり、このステータ３によれば、永久磁石５の形状を特に円弧状とし、かつ、周方向両端側の肉厚を薄くする加工を施すことなく、コギングトルクを軽減することが可能となり、ブラシ付モータ１にむらのないトルクを発生させることが可能となる。なお、この実施の形態の場合、コギングトルクの軽減のために磁極部４ａの両端にテーパ面４ｂを設けているが、これを設けなくともよい。

そして、上述のように、二つの板状の永久磁石５をステータコア４の一つの磁極部４ａ内に配置するようにして、各磁極部４ａのそれぞれが一つの磁極を構成するようにしていることから、永久磁石５を円弧状に形成する必要が無くなり、永久磁石５を希土類磁石としてもコスト高とならず、強度上の問題が招来されることが無い。さらに、永久磁石５を希土類磁石としても、使用される永久磁石５の形状は全て板状で同一形状とすることができるので、製造工程が複雑化してしまう恐れも無く、両端を薄くする必要が無いので減磁の恐れも低減できる。

このように、複数の板状の永久磁石５をステータコア４の一つの磁極部４ａ内に配置するようにして、各磁極部４ａのそれぞれが一つの磁極を構成するようにしていることから、永久磁石５を希土類磁石としても、モータ１の製造コストが悪化する恐れが無く、強度上の問題が生じず、磁路断面積も確保されるので磁束飽和が抑制されてブラシ付モータ１は充分なトルクを発生することが可能となるので、希土類磁石の大きな磁力によって永久磁石５の図２中上下方向となる軸方向長さを短くすることができ、モータ１にとって好ましくない弊害が招来される事なくブラシ付モータ１の軸方向長さを小型化することが可能となる。

他方、ステータ３が収容固定されるケース２は、底部２ａと筒部２ｂとを備えて有底筒状とされ、筒部２ｂの内径がステータ３の外径より若干小径となるように設定されるとともに、筒部２ｂの同一円周上の複数箇所を外周側からポンチ加締めによって内方へ突出せしめて凸部２ｃが形成されている。

このケース２内に上述のステータ３を内部に侵入させるとステータ３はケース２に締付けられるとともに、凸部２ｃによってそれ以上の侵入を阻まれてケース２内に軸方向に位置決めされて固定されるようになっている。すなわち、ステータ３は、ケース２内に圧入されて固定されるようになっている。なお、ステータ３のケース２に対する位置決めとケース２内への更なる侵入を防止するには、上記凸部２ｃを設けるほか、ケース２の筒部２ｂの内周にスナップリングを装着して、ステータ３の位置決めを行ってもよい。さらには、ケース２の底部２ａとステータ３との間に、たとえば、樹脂製のリングを介装したり、ケース２の底部２ａの一部をケース２内側へ突出させて凸部を設け、当該凸部にステータ３を当接させたりすることでステータ３の位置決めを行うようにしてもよい。

そして、本発明では、ステータ３をケース２に圧入したのち、ストッパ１２をケース２内に圧入させており、このストッパ１２によってステータ３の抜けを防止している。

このストッパ１２は、図４および図５に示すように、環状本体１２ａと、環状本体１２ａの外周に設けられた爪部１２ｂとを備えて構成されており、爪部１２ｂをケース２に圧入することでケース２内に固定され、環状本体１２ａをステータコア４の一端となる図２中下端に当接させて、ステータ３を下方から支持し、ステータ３のケース２からの脱落を阻止している。

さらに詳しくは、環状本体１２ａは、ケース２に固定された状態でステータコア４の下端に当接して少なくともステータコア４の孔４ｃの図２中下端を閉塞することができるようになっており、孔４ｃを閉塞して永久磁石５のステータコア４からの脱落を防止している。なお、永久磁石５の脱落を阻止する必要が無い場合、環状本体１２ａで孔４ｃを閉塞する必要は無い。

また、爪部１２ｂは、ケース２の内周に対向する外周形状がケース２の内周と同じ曲率の円弧状に設定され、各爪部１２ｂの周方向の両端１２ｃがステータコア４側へ折り曲げられており、環状本体１２ａの外周全周に亘って放射状に１６個設けられている。さらに、爪部１２ｂは、図５に示すように、ストッパ１２のケース２への装着が容易で抜けにくくなるように、環状本体１２ａに対して反ステータコア４側へ傾斜している。

このストッパ１２は、ケース２内に圧入させると、爪部１２ｂの先端となる外周がケース２の内周に接触して、爪部１２ｂが撓んでケース２を拡径する方向へ附勢力を生じて、爪部１２ｂが自身の附勢力によってケース２の内周に押付けられ、ケース２に強固に固定される。そして、ストッパ１２がケース２に強固に固定されると、環状本体１２ａがステータコア４の図２中下端に当接してステータ３のケース２からの脱落が阻止される。

このストッパ１２のケース２内への圧入の際、爪部１２ｂの先端となる外周がケース２の内周をかじりながらストッパ１２がケース２内へ侵入することになり、上記かじりによってケース２の内周が削られて、削りカスが生じることになる。

しかしながら、ストッパ１２がこのようにケース２内に固定されると、環状本体１２ａがステータコア４の図２中下端に当接するとともに、爪部１２ｂの端部１２ｃがステータコア４の図２中下端側に折り曲げられているので、爪部１２ｂとステータコア４の下端との間に形成される空間Ｒが端部１２ｃによって蓋がされた状態となって、爪部１２ｂがケース２を削って生じた削りカスは上記空間Ｒ内に収容されて閉じ込められて外部へ漏洩することがない。

このため、ストッパ１２でステータ３の抜け止めする場合にあっても、ステータ３をケース２に組み付けた後に削りカスが爪部１２ｂとステータコア４との間の空間Ｒ内に収容されたままとなるので、当該削りカスを吸引する作業を省略することができ、モータの生産性が向上して、加工コストも低減されることになる。

そして、当該削りカスが上記空間Ｒ内に閉じ込められるので、ブラシ付モータ１やブラシ付モータ１が適用される機器の作動に悪影響を与える機会、たとえば、ボールベアリング７，８内に削りカスが入り込んで動作不良を起こす等の機会を生じさせない。

また、ケース２やステータコア４の寸法公差や、線膨張係数の違いで温度変化によって生じる締付力の変化によって、ケース２のステータ３を締付ける締付力が不足する事態となっても、ストッパ１２によって、ステータ３がケース２から脱落することが阻止されるので、ケース２やステータコア４の寸法精度が高くなくとも、確実にステータ３をケース２内に固定する事ができる。

すなわち、ケース２とステータ３の双方において高精度な寸法管理を強いられる事がなく、ケース２やステータ３に寸法を出すための後加工を施す必要が無いから、圧入性も改善され、この点においてもブラシ付モータ１の生産性の向上と低コスト生産を両立する事ができる。

なお、爪部１２ｂは、ケース２の開口端から爪部１２ｂが侵入する深さまでを軸方向に削るので、削りカスは通常丸まった糸状となることが多く、粉状とはならないことから、必ずしも、爪部１２ｂの周方向の端部１２ｃの端面全てをステータコア４の図２中下端に完全に接触させて空間Ｒを密閉状体とせずとも削りカスを閉じ込めることができるので、削りカスの漏洩を阻止できる限りにおいて、端部１２ｃとステータコア４との間に隙間を生じてもよい。

さらに、この実施の形態の場合、ステータコア４の孔４ｃは、ストッパ１２によって閉塞されているので、孔４ｃに固定されている永久磁石５が孔４ｃ内で遊んでしまうような事態となっても、永久磁石５がステータコア４から脱落してしまう事態を回避でき、ブラシ付モータ１が駆動不能となってしまうことがなく、ブラシ付モータ１の信頼性が向上する。

また、永久磁石５は、ステータコア４の磁極部４ａ内に埋設されることになるので、プロテクタやホルダといった永久磁石５の保護および飛散防止のためだけに使用される部材をブラシ付モータ１に設ける無駄を省くことが可能となる。

なお、この実施の形態においては、ステータコア４の孔４ｃのうちストッパカバー１２で閉塞していない上端から永久磁石５が外部へ突出する可能性があるが、ケース２が有底筒状であるので、ケース２によって完全に永久磁石５が孔４ｃの上端から外部へ脱落することがないが、孔４ｃの図２中上端を閉塞しておくようにしてもよい。また、ケース２が有底ではなく両端が開放される筒状である場合には、ストッパカバー１２を二つ用いて一つを予めケース２内に装着しておき、ステータコア４の孔４ｃの両端を二つのストッパカバー１２を対向させて挟み込むことで閉塞するようにしてもよい。このように、テータコア４の孔４ｃの両端を二つのストッパ１２で閉塞する場合、ストッパ１２がステータ３のケース２に対する位置決めとしても機能するので、凸部２ｃを設ける必要は無い。

さらに、爪部１２ｂの数は、ステータ３をケース２に固定し抜け止めとして機能できれば、二個以上設ければよいが、ケース２に対して偏心させることがないよう、３個以上設置することが好ましく、また、各爪部１２ｂの円周方向幅は、全て同じに設定せずともよく、さらには、爪部１２ｂの外周の形状は、上記した円弧状以外に、たとえば、鋸歯状や波型に設定されてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の一実施の形態におけるブラシ付モータの横断面図である。本発明の一実施の形態におけるブラシ付モータのＡＡ断面図である。本発明の一実施の形態におけるステータ構造が具現化されたモータの一部拡大横断面図である。本発明の一実施の形態におけるモータのストッパの平面図である。本発明の一実施の形態におけるモータのストッパの側面図である。従来技術のストッパの側面図である。

符号の説明

１ブラシ付モータ
２ケース
２ａケースにおける底部
２ｂケースにおける筒部
２ｃケースにおける凸部
３ステータ
４ステータコア
４ａステータコアにおける磁極部
４ｂステータコアにおけるテーパ面
４ｃステータコアにおける孔
５永久磁石
５ａ永久磁石の端部
６キャップ
７，８ボールベアリング
９ロータ
１０整流子
１１ブラシ
１２，１６ストッパ
１２ａストッパにおける環状本体
１２ｂストッパにおける爪部
１２ｃ爪部における端部
１３シャフト
１４ロータコア
１５巻線
Ｂステータコアにおける磁束集中部
Ｍステータコアにおける磁路
Ｒ爪部とステータコアとの間に形成される空間

Claims

筒状のケースと、当該ケース内に収容される筒状のステータとを備え、ステータが、筒状に形成されるとともに内周側が膨出される複数の磁極部と磁極部に永久磁石を収容する孔を有するステータコアと、ステータコアの各磁極部の孔内に装着される永久磁石とを備えてなるブラシ付モータにおいて、ケース内に圧入されてステータコアの一端に当接してステータのケースからの抜け止めとして機能する環状のストッパを設け、ストッパは、ステータコアの一端に当接する環状本体と、環状本体の外周に設けられて反ステータコア側へ傾斜してケースに圧入される爪部とを備え、各爪部の周方向の両端をステータコア側へ折り曲げたことを特徴とするブラシ付モータ。