JP5274498B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
また、上記理由により、整流用ブラシに給電される電流値とその給電時間が制限されるという課題があった。
また、回転電機内部の限界温度に達するまでの整流用ブラシへの給電時間の延長、または給電電流値の増加を可能にする。
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す断面図であり、図2は図1内の要部(ブラシホルダ14の周辺構成)を拡大して示す断面図である。
図1において、回転電機は、概して、円筒状のヨーク1と、ヨーク1の下部の開口部を封止するブラケット2と、ヨーク1およびブラケット2を固定するネジ3と、により構成されている。
ヨーク1の上端中心部には、軸受5が設けられ、ブラケット2の中心部には、軸受6が設けられている。
また、回転電機の回転軸としてシャフト7が設けられており、シャフト7は、ヨーク1およびブラケット2に配置された一対の軸受5、6により回転自在に支持されている。
整流子は、絶縁性を有する整流子樹脂10と、整流子樹脂10の外周に沿って所定間隔をおいて配置された22個の整流子片11と、により構成されている。
各整流用ブラシ12は、圧縮バネにより整流子片11側に付勢されており、整流用ブラシ12が整流子片11に押し付けられることにより、整流用ブラシ12と整流子片11とが摺動接触されるようになっている。
ブラシホルダベース13は、左右2箇所のネジ16により、ブラケット2に固定されている。
熱伝導部材17とブラケット2との間の電気的絶縁性は、絶縁部材18によって保持されている。
以下、図3を参照しながら、上記厚み関係の理由について説明する。
図3において、金属からなる熱伝導部材17は、断面積A[m2]および厚みL1[m]を有し、熱伝導率g1[W/m・K]および熱抵抗R1(=L1/g1・A[K/W])を有する。
また、温度平衡時には、熱伝導部材17は、上端面温度T1および下端面温度T0を有し、絶縁部材18は、上端面温度T0および下端面温度T2を有する。
ここで、熱伝導部材17および絶縁部材18の各上下端面の温度差(T1−T0、T0−T2)と熱抵抗R1、R2との関係式は、それぞれ、以下の式(1)、式(2)で表される。
T0−T2=dQ×R2 ・・・(2)
以下、図4を参照しながら、この理由について説明する。
図4は上記厚みL2(≧0.1mm)による効果を説明するための断面図であり、図4においては、摩耗によってブラケット2の内壁面に堆積されたブラシ粉19が示されている。
このとき、整流用ブラシ12の摩耗量は、ブラシ材質にもよるが、摩耗により生じたブラシ粉19は、図4に示すように、モータの設置状態によっては、ブラケット2の内部底面の一面に堆積する可能性がある。
さらに、絶縁部材18が限界温度に達するまでの回転電機への通電時間の延長、または同じ到達時間でも回転電機の通電電流値を増加させることが可能となる。
上記実施の形態1(図1〜図4)では、熱伝導部材17の具体的な形状について言及しなかったが、たとえば図5のように、熱伝導部材17Aの下端面の面積を上端面の面積よりも広く設定してもよい。
すなわち、熱伝導部材17Aと絶縁部材18との接触面積は、ブラシホルダ14と熱伝導部材17Aとの接触面積以上に設定されている。
極端な例で言えば、熱伝導部材17Aの断面積を非常に大きくした場合には、温度が平衡状態になるまでに長い時間を要し、その時間においては、接触面温度T0を低くすることができる。
さらに、絶縁部材18が限界温度に達するまでの回転電機への通電時間の延長、または同じ到達時間でも回転電機の通電電流値を増加させることが可能となる。
上記実施の形態1(図1〜図4)では、ブラケット2の上面を平面形状としたが、図6のように、ブラシホルダ14に向けて突出した凸形状部2Aを設けてもよい。
図6はこの発明の実施の形態3に係る回転電機のブラシホルダ14の周辺構成を拡大して示す断面図であり、前述(図2参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。また、図6に示されない構成は、図1に示した通りである。
図6の構成によれば、カシメ部15とブラケット2との間隔が大きくなって、熱伝導部材17の厚みL1を大きくする必要が生じた場合であっても、凸形状部2Aが吸収するので、熱伝導部材17の厚みL1を低減することができる。
さらに、この場合、絶縁部材18の厚みL2を0.1mm以下に薄くすることができ、絶縁部材18の熱抵抗を小さくして放熱量を大きくすることが可能となるので、絶縁部材18が限界温度に達するまでの回転電機への通電時間の延長、または、同じ到達時間でも回転電機の通電電流値を増加させることが可能となる。
上記実施の形態1(図1〜図4)では、絶縁部材18の上面を平面形状としたが、図7のように、ブラシホルダ14に向けて突出したフリンジ形状部18Aを設けてもよい。
図7はこの発明の実施の形態4に係る回転電機のブラシホルダ14の周辺構成を拡大して示す断面図であり、前述(図2参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。また、図7に示されない構成は、図1に示した通りである。
絶縁部材18は、熱伝導部材17の底面に接触するのみでなく、フリンジ形状部18Aにより、熱伝導部材17の側面の一部を覆っている。
これにより、絶縁部材18が限界温度に達するまでの回転電機への通電時間の延長、または、同じ到達時間でも回転電機の通電電流値を増加させることが可能となる。
上記実施の形態1〜4(図1〜図7)では、剛体構造の熱伝導部材17を用いたが、たとえば図8のように、板バネ構造の熱伝導部材17Bを用いてもよい。
図8はこの発明の実施の形態5に係る回転電機のブラシホルダ14の周辺構成を拡大して示す断面図であり、前述(図2参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「B」を付して詳述を省略する。また、図8に示されない構成は、図1に示した通りである。
また、熱伝導部材17Bの上端部は、ブラシホルダ14のカシメ部15B内に挿入されており、熱伝導部材17Bおよびカシメ部15Bは、互いにカシメ合って固定支持されている。
また、一般に、絶縁部材18となる樹脂は、0.1mm程度の厚みであっても弾力性が小さいので、寸度の許容誤差が厳しく限定されるうえ、良好な接触を確保することが難しいことが知られている。
したがって、図8において、複数個の整流用ブラシ12の各々に熱伝導部材17Bと絶縁部材18とを設置し、それぞれ、カシメ部15Bやブラケット2の間を隙間なく密着させて組立てて、さらに運転時の振動状態においても、良好な接触を確保することが放熱の上で重要となる。
まず、組立時に関しては、ブラシホルダ14と熱伝導部材17Bとを密着させて一体化することができるので、組立作業を簡易化することが可能となる。
また、複数個の整流用ブラシ12の加工精度および組立精度が悪化した場合に、その寸法誤差を、板バネ構造の熱伝導部材17Bの伸縮によって吸収することができるうえ、放熱経路の密着性を確保することができる。
さらに、板バネ構造の伝導部材17Bが均一に絶縁部材18に押し付けられるので、絶縁部材18との接触面積を設計値に一致させることが可能となる。
また、複数個の整流用ブラシ12の各々において、放熱経路の同一の接触状態を実現して同一の熱量を放熱することが可能となる。
また、振動時に接触面積の変動が生じないので、絶縁部材18の表面温度が設計値を超えることがなく、熱的損傷を防止することができる。
さらに、絶縁部材が限界温度に達するまでの回転電機への通電時間の延長、または同じ到達時間でも回転電機の通電電流値を増加させることが可能となる。
また、複数のブラシホルダ14を有する場合に、ブラシホルダ14および絶縁部材18の寸法精度や組立精度などに依存することがなく、板バネ構造の伸縮によって寸法精度および組立精度のばらつきを吸収することができる。
Claims (5)
- 整流用ブラシを格納するブラシホルダと、
前記ブラシホルダが載置されるブラケットと、
前記ブラシホルダを前記ブラケットに固定するためのブラシホルダベースと
を備えた回転電機において、
前記ブラシホルダと前記ブラケットとの間には、絶縁部材が介在されており、
さらに、前記ブラシホルダと前記絶縁部材との間には、前記絶縁部材の表面温度を耐熱温度以下にするための金属製の熱伝導部材が介在されており、
前記ブラシホルダから前記ブラケットへの放熱経路に沿った前記熱伝導部材の厚さL1と前記絶縁部材の厚さL2との関係が、L1>L2を満たすとともに、
前記熱伝導部材は、板バネ構造を有し、上端部が前記ブラシホルダの固定部と一体に前記ブラシホルダベースに固定支持されたことを特徴とする回転電機。 - 前記絶縁部材は、ポリブタジエン系の熱伝導性の絶縁材料により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記ブラシホルダから前記ブラケットへの放熱経路に沿った、前記熱伝導部材と前記絶縁部材との接触面積は、前記ブラシホルダと前記熱伝導部材との接触面積以上に設定されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 前記ブラケットは、前記絶縁部材と接触する表面に凸形状部を有し、
前記凸形状部は、前記ブラシホルダに向けて突出していることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の回転電機。 - 前記絶縁部材は、前記熱伝導部材と接触する表面側の外周部にフリンジ形状部を有し、
前記フリンジ形状部は、前記熱伝導部材の外周側面の一部を覆っていることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の回転電機。
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