JP5501674B2 - 電動モータ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータに関するものである。

従来より、ブラシ付き電動モータでは、回転するロータにブラシが摺接しながら電流を供給している。そのため、ブラシの温度が過度に上昇するのを防止するために、ブラシが搭載されるブラシマウントにサーミスタなどの温度検出手段を設け、ブラシの温度を検出している。

特許文献１には、ブラシ付きＤＣモータにおけるサーミスタ取付構造が開示されている。このブラシ付きＤＣモータでは、サーミスタを取付けるための貫通孔を保持板に形成し、そこにサーミスタを挿入保持することによってサーミスタを保持している。

特開平１１−２９９１７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のブラシ付きＤＣモータでは、サーミスタをブラシマウントに取付けるときに、サーミスタを貫通孔に挿入保持すると同時にリード線を保持板の裏面側に導出して保持板に接続している。このとき、保持板にリード線を接続する作業の作業性が良好でなかった。

そこで、本発明では、ブラシの温度を検出するために設けられる温度検出手段の組み立て性を向上可能な電動モータを提供することを目的とする。

本発明は、ブラシマウントに対して回転自在なロータと、前記ロータに向かって進退可能に前記ブラシマウントに固定され、前記ロータに摺接する複数のブラシと、リード線を有し、前記ブラシの温度を検出可能な温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された温度を出力するためのセンサ線と、基端が前記ブラシマウントに取付けられ、前記リード線が絡げられて固定され電気的に接続されるポストと、を備え、前記ポストは、その先端に先割れ部を有し、前記先割れ部に嵌入される前記センサ線を保持することを特徴とする。

本発明によれば、温度検出手段は、基端がブラシマウントに取付けられるポストにリード線が電気的に接続される。よって、組み立て時にはリード線をポストに接続すればよいため、温度検出手段の組み立てが容易になる。

したがって、温度検出手段の組み立て性を向上可能な電動モータを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る電動モータの内部構造を示す正面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図１の電動モータに接着剤が塗布された状態の正面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る電動モータ１００について説明する。

まず、図１から図３を参照しながら電動モータ１００の構成を説明する。図１及び図２は、サーミスタ１０の取付け態様を詳細に説明するために、接着剤４０，５０を充填していない状態を示す。

電動モータ１００は、ケーシング（図示省略）内部に固定されるブラシマウント１と、ブラシマウント１の内周に向けて進退可能に設けられる四つのブラシ（図示省略）と、それぞれのブラシを支持するための四つのブラシホルダ２と、四つのブラシと摺接しながら回転するロータ（図示省略）と、ロータの外周に対峙するように設けられて磁場を形成する複数の永久磁石（図示省略）とを備える。

電動モータ１００は、プラス側とマイナス側のそれぞれ異なる二つの極性を持つ二対のブラシを備える四極の電動モータである。四つのブラシのうち、互いに対向する二つのブラシは同極である。

電動モータ１００は、コントローラ（図示省略）によって制御される。電動モータ１００は、電源装置（図示省略）から動力線３を介して供給された電流がブラシを介してロータへと供給され、電流が流れることによって磁化されたロータが、磁石の吸引力及び反発力によって永久磁石の内側で回転することによって動作する。

ブラシマウント１は、電動モータ１００の内部に固定され、中心にロータの軸が挿通される円形の中心穴１ｂが形成される環状の板である。ブラシマウント１は樹脂で形成されるが、樹脂でなくても絶縁材であればよい。ブラシマウント１には、中心穴１ｂに対峙するようにブラシホルダ２が配設される。

ブラシホルダ２は、ブラシマウント１の内周に向けて形成される保持溝２ａを摺動し、ロータに対して進退可能なブラシを支持する。保持溝２ａには、ばね等の付勢手段（図示省略）が設けられ、ロータに向けてブラシを付勢している。

ブラシホルダ２は、ブラシマウント１の周方向に等間隔に、ロータの回転軸を中心とする放射線状に配設される。ブラシホルダ２には、被覆を剥いた状態の動力線３が接続され、電源装置から供給される電流をブラシを介してロータへと供給する。ブラシホルダ２には、ブラシホルダ２の温度を検出するためのサーミスタ１０が当接して固定される。

一対の動力線３は、図１で見て上二つの隣接して設けられるブラシホルダ２に接続される。下二つのブラシホルダ２には、上二つのブラシホルダ２と接続される配線（図示省略）によって電源が供給される。

サーミスタ１０は、検出した温度に応じて抵抗値が変化する素子である。サーミスタ１０には、一定の電圧が印加されており、抵抗値の変化と反比例して変化する電流値によって温度を検出可能である。このサーミスタ１０が温度検出手段に該当する。

サーミスタ１０は、ブラシホルダ２に当接して固定されるセンサ部１１と、電流が流れる一対のリード線１２とを備える。サーミスタ１０は、ブラシホルダ２の温度を検出し、ブラシホルダ２の温度が過度に上昇させないために、少なくとも一つのブラシホルダ２に取付けられる。

ここで、ブラシホルダ２の温度はブラシの温度と略同一である。したがって、サーミスタ１０でブラシホルダ２の温度を検出し、ブラシの温度が過度に上昇しないようにすることで、電動モータ１００の焼き付きなどの故障を防止できる。

サーミスタ１０は、先端がアールを帯びて形成されるセンサ部１１からブラシマウント１に沿ってリード線１２が伸びるように寝かせて載置される。サーミスタ１０の一対のリード線１２は、基端２３をブラシマウント１に嵌入して固定される一対のポスト２０にそれぞれ絡げられて固定され、電気的に接続される。

ポスト２０は、サーミスタ１０及び抵抗器３０の配線をまとめるターミナルとして設けられる。ポスト２０には、サーミスタ１０及び抵抗器３０が並列回路を形成するように接続される。具体的には、サーミスタ１０の一方のリード線１２が一方のポスト２０に接続され、他方のリード線１２は他方のポスト２０に接続される。同様に、抵抗器３０の一方のリード線３１は一方のポスト２０に接続され、他方のリード線３１は他方のポスト２０に接続される。

それぞれのポスト２０には、サーミスタ１０に電流を供給してブラシの温度を抵抗値として検出するためのセンサ線２１が電気的に接続され、外部へと引き出される。よって、センサ線２１から電圧が印加されると、サーミスタ１０と抵抗器３０とは電気的に並列に接続されているため、サーミスタ１０と抵抗器３０とには同一の大きさの電圧が印加される。

ポスト２０は、電流が流れなければならないため、導電材で形成される。ブラシマウント１は絶縁材で形成されているため、ポスト２０同士の間が短絡することはない。

ポスト２０は、センサ線２１の長さを最小限に抑えるために、一対の動力線３の間に配設される。つまり、ポスト２０は、図１で見て上二つの隣接して設けられるブラシホルダ２の間に配設される。これにより、動力線３の間に設けられるセンサ線２１を、上二つのブラシホルダ２に接続されている動力線３まとめて、最短距離で電動モータ１００の外部へと引き出すことが可能である。

図２に示すように、ポスト２０の先端には、先割れ部２２が形成される。先割れ部２２は、センサ線２１を保持するために設けられる。先割れ部２２の間隔は、センサ線２１の径と略同一の大きさに形成される。

センサ線２１は、被覆を剥いた状態で先割れ部２２に嵌入するように取付けられ、はんだ付けして固定される。センサ線２１には一定の電圧が印加され、流れる電流の大きさによって抵抗の大きさを検出する。

ポスト２０には、サーミスタ１０と並列に設けられる抵抗器３０のリード線３１が更に絡げられて固定され、電気的に接続される。

抵抗器３０は、サーミスタ１０と並列に設けられ、固有の抵抗値を有する固定抵抗器である。よって、センサ線２１を介して検出される抵抗値は、サーミスタ１０と抵抗器３０との合成抵抗の抵抗値である。

抵抗器３０は、サーミスタ１０との合成抵抗の大きさを修正し、温度の変化に伴って直線的に変化する電流の出力を得るために設けられる。つまり、抵抗器３０は、サーミスタ１０からの出力を調整するために設けられる。サーミスタ１０の抵抗変化は温度に対して線形ではないが、抵抗器３０を設けることによって、出力電流の大きさの範囲が調整され、サーミスタ１０と抵抗器３０との合成抵抗値を線形に近似させることが可能である。

抵抗器３０のリード線３１は、ポスト２０において、サーミスタ１０のリード線１２の上部であり、かつセンサ線２１の下部に絡げられる。抵抗器３０は、ブラシマウント１に形成される円筒状の突起である円筒突起１ｃ（図１参照）の上部に載置される。

図３は、図１及び図２におけるブラシマウント１に接着剤４０，５０を充填した状態を示す。接着剤４０，５０は、共に非電導性の接着剤である。接着剤４０は、サーミスタ１０をブラシホルダ２に固定し、ブラシホルダ２の温度をサーミスタ１０に伝達するために設けられる。接着剤５０は、ポスト２０，抵抗器３０，動力線３及びセンサ線２１を固定して絶縁するために、接着剤４０の上部に重ねて設けれる。

接着剤４０は、接着剤５０と比べて熱伝導率の高い接着剤である。具体的には、接着剤４０の熱伝導率は、例えば１．６（Ｗ／（ｍ・Ｋ））程度である。そのため、ブラシの温度がブラシホルダ２へと伝達され、ブラシホルダ２の温度が接着剤４０を介してサーミスタ１０に伝達される。この接着剤４０が第１の接着剤に該当する。

接着剤４０が充填されていないときには、サーミスタ１０のセンサ部１１先端はアールを帯びて形成されているため、センサ部１１とブラシホルダ２とは線で接触する。これに対して電動モータ１００では接着剤４０が充填されているため、センサ部１１とブラシホルダ２とを接着剤４０を介して互いに面同士で接触させることができる。よって、センサ部１１とブラシホルダ２との間の熱伝導率が向上している。

接着剤４０の流出を防止するために、ブラシマウント１には内周壁５及び外周壁６が形成され、内周壁５と外周壁６とで囲われるように、接着剤４０が充填される充填部９が画成される。これらの内周壁５と外周壁６とが、接着剤４０の流れを規制するための規制壁に該当する。

充填部９には、サーミスタ１０のリード線１２が通っている。充填部９に接着剤４０が充填されて硬化すると、リード線１２は固定されて絶縁される。これにより、振動などによる衝撃が作用してもリード線１２が振動することは無く、リード線１２が断線することを防止できる。

内周壁５は、中心穴１ｂに沿って一対の隣り合うブラシホルダ２の間に形成される。内周壁５は、サーミスタ１０のセンサ部１１と略同一の高さに形成される。

外周壁６は、ポスト２０の外周を囲い、内周壁５と円筒突起１ｃとの間を連結するように形成される。よって、外周壁６と内周壁５とによって接着剤４０が充填される区画が囲われる。一方のブラシホルダ２と対峙する外周壁６には、サーミスタ１０のセンサ部１１が嵌合する切欠き７が形成される。外周壁６は、内周壁５と略同一の高さに形成される。

切欠き７は、サーミスタ１０のセンサ部１１がブラシホルダ２に向けて突出させるために形成される。切欠き７は、センサ部１１の外形よりも僅かに大きく形成される。よって、切欠き７とセンサ部１１との間には僅かな隙間８が形成される。そのため、接着剤４０は切欠き７からブラシホルダ２へと流出し、ブラシホルダ２とセンサ部１１との間を埋めるように充填される。

隙間８は、ブラシホルダ２とセンサ部１１との間を埋めるだけの量の接着剤４０が流出可能な大きさに形成される。隙間８が大き過ぎると接着剤４０が必要以上に流出し、隙間８が小さすぎると接着剤４０が充分に流出しない。

接着剤５０は、接着剤４０よりも粘度の高い接着剤である。具体的には、接着剤４０の粘度は、例えば１８（Ｐａ・ｓ）程度であり、接着剤５０の粘度は、例えば２０（Ｐａ・ｓ）程度である。接着剤５０が充填される区画には接着剤４０のための内周壁５及び外周壁６に相当する壁部が形成されていないため、流下しないでその場に留まって硬化可能な程度の粘度が必要である。

接着剤５０が充填されることによって、ポスト２０，抵抗器３０，動力線３及びセンサ線２１は強固に固定され、振動などによって脱落することを防止できる。この接着剤５０が第２の接着剤に該当する。

電動モータ１００の動作時には、ブラシホルダ２に支持されるブラシと回転するロータとは摺接しているため、ブラシが削れて粉が発生する。この粉が動力線３の周囲に付着すると、センサ線２１との間で短絡を起こすおそれがある。電動モータ１００では、動力線３及びセンサ線２１は接着剤５０で覆われているため、ブラシが削れて発生した粉の付着によって短絡することを防止できる。

以下、電動モータ１００の作用について説明する。

動力線３からブラシホルダ２へと供給される電流が、ブラシを介してロータへと供給される。ロータは、電流が流れることによって磁化し、外周を囲む永久磁石との間に作用する吸着力及び反発力によって、ブラシと摺接しながら回転する。

ロータが回転すると、摺接するブラシとの間に摩擦熱が発生する。サーミスタ１０は、センサ部１１がブラシホルダ２に当接するように設けられ、接着剤４０によって間を埋めて面接触するように接着されている。接着剤４０は、熱伝導率の高い接着剤であるため、センサ部１１の温度はブラシホルダ２の温度と略同一になる。ブラシホルダ２とブラシとは互いに摺動自在に当接しているため、これらの温度は略同一である。よって、サーミスタ１０は、ブラシの温度を検出することが可能である。

温度によって抵抗値が変化するサーミスタ１０には、一定の電圧が印加されており、抵抗値の変化と反比例して変化する電流値によって温度を検出可能である。よって、コントローラに入力される電流値の変化によって、センサ部１１が検出したブラシホルダ２の温度を監視することが可能である。

ここで、サーミスタ１０、抵抗器３０、センサ線２１を固定するターミナルとして一対のポスト２０が、基端２３をブラシマウント１に嵌入されて固定されている。

電動モータ１００の組み立て時には、ポスト２０にサーミスタ１０のリード線１２を絡げ、その上部に抵抗器３０のリード線３１を絡げ、その上部にセンサ線２１を先割れ部２２に嵌入するように固定してはんだ付けする。電動モータ１００では、リード線１２及びリード線３１はポストに絡げることで固定され、センサ線２１は先割れ部２２に嵌入することによって固定される。よって、リード線１２，３１及びセンサ線２１をポスト２０に固定すればよく、組み立てが容易である。

次に、接着剤４０を充填してサーミスタ１０を固定する。接着剤４０は接着剤５０よりも粘度が低いため、センサ部１１と切欠き７との間の僅かな隙間から流出し、センサ部１１とブラシホルダ２との間を埋めるて硬化する。接着剤４０は熱伝導率が高いため、ブラシホルダ２の熱がセンサ部１１へと伝達され、センサ部１１によってブラシホルダ２の温度を検出することができる。

このとき、ブラシマウント１には内周壁５及び外周壁６が画成されており、内周壁５と外周壁６とで囲われて充填部９が画成される。充填部９には、サーミスタ１０のリード線１２が通っており、充填部９に接着剤４０が充填されて硬化すると、リード線１２は固定されて絶縁される。これにより、振動などによる衝撃が作用してもリード線１２が振動することは無く、リード線１２が断線することを防止できる。

そして、接着剤４０の上部を覆うように接着剤５０が充填される。接着剤５０は、接着剤４０よりも粘性が高いため、充填された位置に留まったまま硬化する。接着剤５０は、動力線３、センサ線２１，抵抗器３０及びポスト２０の上部を覆うように固定するように充填されるので、動力線３及びセンサ線２１はその場に固定され、振動などによってサーミスタ１０や抵抗器３０が外れたり、リード線３１が断線することを防止できる。

また、動力線３とセンサ線２１との間にブラシが削れて発生した粉などの異物が付着するおそれが無い。よって、動力線３とセンサ線２１との間の絶縁が確保され、短絡することを防止できる。

以上のように、二種類の異なる特性を有する接着剤４０，５０を順に重ねて充填することによって、サーミスタ１０でブラシホルダ２の温度検出を可能にすると共に、振動などによるサーミスタ１０，抵抗器３０の外れやリード線１２，３１の断線を防止できる。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

本発明によれば、サーミスタ１０は、基端２３がブラシマウント１に嵌入して固定されるポスト２０にリード線１２が固定される。よって、組み立て時にはリード線１２をポスト２０に固定すればよい。また、サーミスタ１０のリード線１２、抵抗器３０のリード線３１、及びセンサ線２１をポスト２０に絡げて固定すればよいため、サーミスタ１０，抵抗器３０，及びリード線３１の組み立てを容易に行うことができる。

また、二種類の異なる接着剤４０，５０を充填することによって、サーミスタ１０でブラシホルダ２の温度検出を可能にすると共に、振動などによるサーミスタ１０及び抵抗器３０の外れやリード線１２，３１の断線を防止できる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明に係る電動モータは、汎用のブラシ付き電動モータとして、振動が多い環境においても利用できる。

１００ 電動モータ
１ ブラシマウント
２ ブラシホルダ
３ 動力線
５ 内周壁
６ 外周壁
７ 切欠き
１０ サーミスタ
２０ ポスト
２１ センサ線
３０ 抵抗器
４０ 接着剤
５０ 接着剤

Claims (7)

1. ブラシマウントに対して回転自在なロータと、
   前記ロータに向かって進退可能に前記ブラシマウントに固定され、前記ロータに摺接する複数のブラシと、
   リード線を有し、前記ブラシの温度を検出可能な温度検出手段と、
   前記温度検出手段によって検出された温度を出力するためのセンサ線と、
   基端が前記ブラシマウントに取付けられ、前記リード線が絡げられて固定され電気的に接続されるポストと、を備え、
   前記ポストは、その先端に先割れ部を有し、前記先割れ部に嵌入される前記センサ線を保持することを特徴とする電動モータ。
2. リード線を有し、前記温度検出手段と並列に設けられ、前記温度検出手段からの出力を調整するための抵抗器を備え、
   前記抵抗器のリード線は、前記ポストに絡げられて固定され電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記先割れ部は、その間隔が前記センサ線の径と同一の大きさに形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動モータ。
4. 前記ブラシマウントに取付けられ、前記ブラシを摺動自在に支持するブラシホルダを備え、
   前記温度検出手段は、温度を検出するためのセンサ部と、前記リード線と、を備え、
   前記センサ部は、前記ブラシホルダとの間に充填される接着剤によって固定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の電動モータ。
5. 前記接着剤は、
   前記ブラシの温度を前記温度検出手段に伝達するための第１の接着剤と、
   前記第１の接着剤を覆うように充填され、前記第１の接着剤よりも粘度の高い第２の接着剤と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の電動モータ。
6. 前記ブラシマウントには、前記第１の接着剤が流出しないように囲う規制壁が形成されることを特徴とする請求項５に記載の電動モータ。
7. 隣接する二つの前記ブラシホルダに電気的に接続され、電源を供給するための一対の動力線を備え、
   前記ポストは、前記隣接する二つのブラシホルダの間に設けられ、
   前記センサ線は、前記一対の動力線の間に設けられることを特徴とする請求項４から６のいずれか一つに記載の電動モータ。

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