JP5606995B2 - 電動モータ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータに関し、例えば、車両用ブレーキ液圧制御装置に好適に用いることが可能な電動モータに関する。

この種の電動モータとして、例えば、永久磁石からなる固定子と、コイルからなる回転子とによって構成されたブラシ付きモータが知られている。このブラシ付きモータでは、整流子に対してブラシが常時接触しているため、モータ作動時に整流子とブラシとの摺動による発熱が発生する。

このため、例えば、特許文献１では、電動モータのロータに対して、前記ロータと別体で構成された冷却ファンを取り付けることが提案されている。この特許文献１に開示された冷却ファンは、ロータコアの外周側の端面に接着されるファンリングと、前記ファンリングの周方向に沿って接続される複数のフィンとを備えている。

特開２００９−１６５２１３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された冷却構造では、ファンリング及びフィンからなりロータと別体で構成された冷却ファンを、ロータコアに対して位置決めし、前記位置決めされた状態でスラスト方向からロータコアの外周側の端面に対して接着して固定する必要がある。この結果、特許文献１に開示された冷却構造では、その取付作業が煩雑であると共に、製造コストが高騰する。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、簡素な構造でブラシによる発熱を抑制し製造コストを低減することが可能な電動モータを提供することを目的とする。

このような課題を解決するために創案された本発明は、回転軸に設けられた整流子に摺接するブラシと、複数のコア部材が積層され、巻線が巻回されるティース部を有する積層コアと、前記積層コアの端部に装着されて、前記巻線と前記積層コアとの間を電気的に絶縁するインシュレータと、を備え、前記インシュレータは、インシュレータ本体部と、前記インシュレータ本体部に一体的に形成されたカバー部とを有し、前記カバー部に対して前記ティース部が挿入され前記巻線が巻かれることで固定される電動モータにおいて、前記インシュレータ本体部には、前記ブラシの方向へ向かって送風するファン部が一体成形され、前記ファン部は、前記インシュレータ本体部のフランジ部の一部を切り欠いて形成された切り欠き部と、前記フランジ部の内径側に設けられ、前記切り欠き部を始点として傾斜する傾斜面を有する隆起部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ファン部からブラシの方向へ向かって送風されるエアによって、ブラシによる発熱を抑制することができる。

また、本発明によれば、インシュレータ本体部に対してファン部が一体成形されているため、積層コアと巻線との間の絶縁処理と、インシュレータへのファン部の取り付けとが、積層コアに対するインシュレータの取付作業のみで可能となる。この結果、簡素な構造でブラシによる発熱を抑制すると共に、回転子（ロータ）の製造工程が簡素化されて製造コストを低減することができる。

さらに、本発明によれば、ファン部は、インシュレータ本体部のフランジ部の一部を切り欠いて形成された切り欠き部と、前記フランジ部の内径側に設けられ、前記切り欠き部を始点として傾斜する傾斜面を有する隆起部とを備えている。

これにより、本発明では、ファン部からブラシの方向へ向かって送風されるエアの流れによって電動モータ内のエアが循環する際、エアが切り欠き部から内径側へ取り込まれるようになる。このように切り欠き部を介して電動モータ内のエアを循環させることにより、電動モータ内が高温となることを抑制することができる。また、この取り込まれたエアは、隆起部の回転運動によって整流子とブラシとの摺接部位（発熱部位）に向かって送風され、この発熱部位を速やかに冷却することができる。

さらに、隆起部は、略円形状に形成されたフランジ部の内径に沿って延在させ、回転軸の軸線と平行な方向の寸法が始点から終点に向かって徐々に大きくなるように形成するとよい。

このようにすると、ファン部に形成された隆起部によって、ブラシの方向へ向かう送風エアを安定して発生させることができる。
さらに、本発明は、回転軸に設けられた整流子に摺接するブラシと、複数のコア部材が積層され、巻線が巻回されるティース部を有する積層コアと、前記積層コアの端部に装着されて、前記巻線と前記積層コアとの間を電気的に絶縁するインシュレータと、を備え、前記インシュレータは、インシュレータ本体部と、前記インシュレータ本体部に一体的に形成されたカバー部とを有し、前記カバー部に対して前記ティース部が挿入され前記巻線が巻かれることで固定される電動モータにおいて、前記インシュレータ本体部には、前記ブラシの方向へ向かって送風するファン部が一体成形され、前記ファン部は、前記インシュレータ本体部のフランジ部の一部を切り欠いて形成された切り欠き部と、前記フランジ部の内径に沿って設けられる複数の板状の突起片と、隣接する前記突起片の間に介在する溝部とを有し、前記複数の突起片は、始点から終点に向かって高さ方向の寸法が徐々に大きくなるように設定され、前記複数の突起片の頂部を結ぶ仮想線によって傾斜面が構成されることを特徴とする。
本発明によれば、隣接する突起片の間に溝部を形成してエアと接触する面積を増大させることにより、ブラシと整流子との摺動部位（発熱部位）へ送風されるエア量を増加させることができる。

本発明によれば、簡素な構造でブラシによる発熱を抑制し製造コストを低減することが可能な電動モータを得ることができる。

本発明の実施形態に係る電動モータが組み込まれた車両用ブレーキ液圧制御装置の分解構成図である。 基体から電動モータを取り外した状態の縦断面図である。 インシュレータの斜視図である。 （ａ）は、前記インシュレータの平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。 ファン部からブラシに向かってエアが送風される状態を示す縦断面図である。 他の実施形態に係るファン部の部分拡大斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、本発明の実施形態に係る電動モータを車両用ブレーキ液圧制御装置に適用した場合を例示しているが、これに限定されるものではなく、他の装置にも適用することが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る電動モータが組み込まれた車両用ブレーキ液圧制御装置の分解斜視図である。
車両用ブレーキ液圧制御装置１０は、図１に示されるように、金属製のブロック体からなる基体１２と、基体１２の一面に装着されるコントロールハウジング１４と、コントロールハウジング１４と反対側の基体１２の他面に装着される電動モータ１６とを有する。

基体１２には、往復動ポンプ１８、常開型の電磁弁２０ａ、常閉型の電磁弁２０ｂ、圧力センサ２２、リザーバ２４等が装着される。電動モータ１６は、往復動ポンプ１８を駆動させるための動力源として機能するものである。

図２は、基体から電動モータを取り外した状態の縦断面図である。
電動モータ１６は、図２に示されるように、モータハウジング２６を有する。モータハウジング２６は、有底円筒状からなるヨーク２８と、前記ヨーク２８の開口部を閉塞するカバー３０とから構成される。なお、電動モータ１６と基体１２との間には、シール部材３１が介装される。

電動モータ１６は、ヨーク２８の内部からカバー３０を貫通して一部が外部に露出する回転軸３２を備える。回転軸３２は、主軸部３２ａと偏心軸部３２ｂとを有する。主軸部３２ａは、２つのボールベアリング３４ａ、３４ｂによって軸方向に沿った両端部が回転自在に軸支される。偏心軸部３２ｂは、主軸部３２ａの軸方向に沿った一端部から突出して設けられる。

この場合、偏心軸部３２ｂに装着されるボールベアリング３４ｃと偏心軸部３２ｂとによって偏心カム機構が構成される。この偏心カム機構によって往復動ポンプ１８のプランジャ（図示せず）を往復動作させることができる。

モータハウジング２６の内部には、磁石からなる固定子（ステータ）３６と、固定子３６の内周側に配置される回転子（ロータ）３８とが収納される。回転子３８は、回転軸３２の主軸部３２ａに嵌合された積層コア４０と、積層コア４０の軸方向（積層方向）に沿った両端面をそれぞれ被覆する二つのインシュレータ４２ａ、４２ｂと、インシュレータ４２ａ、４２ｂを介して積層コア４０のスロット（図示せず）に巻回された巻線４６とを備える。なお、二つのインシュレータ４２ａ、４２ｂを総称していうときは、以下、「インシュレータ４２」という。

積層コア４０は、複数のコア部材４０ａが積層されて構成され、その積層方向の両端部には、インシュレータ４２がそれぞれ組み付けられる。積層コア４０の中心部には、主軸部３２ａが挿通される挿通孔が貫通して形成される。コア部材４０ａは、中心部に挿通孔が形成された環状部と、環状部から半径外方向に向かって放射状に突出する複数のティース片とを有する。

なお、積層コア４０を構成した状態において、複数のティース片が積層されることにより、放射状に延在するティース部５４が形成される。このティース部５４には、積層コア４０の両端面にそれぞれ配置されたインシュレータ４２を介して巻線（コイル）４６が巻回される。

インシュレータ４２は、絶縁性材料、例えば、樹脂材料等で形成され、図２に示されるように、後記するブラシ５６に近接して配置される一方のインシュレータ４２ａと、ブラシ５６から離間して配置される他方のインシュレータ４２ｂとを有する。

図３は、インシュレータの斜視図、図４（ａ）は、前記インシュレータの平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。
図３に示されるように、一方のインシュレータ４２ａは、インシュレータ本体部５８と、インシュレータ本体部５８と一体成形されたファン部６０とを有する。また、他方のインシュレータ４２ｂには、ファン部６０が設けられていないと共に、後記するフランジ部５８ｂの内径が異なる点を除いて、一方のインシュレータ４２ａと略同一に形成される（図２参照）。以下、一方のインシュレータ４２ａについて詳細に説明し、他方のインシュレータ４２ｂの説明を省略する。

インシュレータ本体部５８は、中心部に円形状の挿通孔６２を有する円板部（内周部）５８ａと、円板部５８ａから偏心軸部３２ｂ側（ブラシ５６側）に向かって突出するフランジ部５８ｂと、円板部５８ａから半径外方向に向かって放射状に突出する複数のカバー部５８ｃとから構成される。

円板部５８ａの挿通孔６２には、回転軸３２の主軸部３２ａが挿通される。フランジ部５８ｂは、円板部５８ａの外周に沿って形成される。なお、円板部５８ａ、フランジ部５８ｂ及びカバー部５８ｃは、射出成形により一体に形成される。また、フランジ部５８ｂの内径は、後記する整流子７２とブラシ５６との接触部位よりも大きく設定される。

カバー部５８ｃには、図３に示されるように、積層コア４０のティース部５４を囲繞する一対の隔壁６３が主軸部３２ａの軸方向に沿って突出して形成される。この一対の隔壁６３は、積層コア４０の隣接するティース部５４の間に挿入されて、ティース部５４の側面部を被覆するように設けられる。

また、インシュレータ本体部５８には、例えば、樹脂材料によってインシュレータ本体部５８と一体成形されたファン部６０が設けられる。ファン部６０は、複数の切り欠き部６８と隆起部６６とを備える。切り欠き部６８は、平面視して略円形状からなるフランジ部５８ｂの一部を切り欠いて形成される。隆起部６６は、切り欠き部６８の内径側に設けられている。また、隆起部６６は、切り欠き部６８を始点として傾斜する傾斜面７０を有する。この隆起部６６は、円板部５８ａの周方向に進むにつれて、始点から終点に向かって高さ方向（図４（ｂ）、図５の回転軸３２の軸線Ａと平行な方向）の肉厚が徐々に増大するように形成される。

隆起部６６は、約９０度の離間角度で周方向に沿って４つ配置されている。各隆起部６６は、切り欠き部６８を始点として周方向に沿って同一方向に延在し、且つ、フランジ部５８ｂの内周面に沿って円弧状に形成される。換言すると、周方向の１区間では、１つのフランジ部５８ｂにつき、その内径側に１つの隆起部６６が設けられる。

また、各隆起部６６は、切り欠き部６８の始点から徐々に立ち上がる傾斜面７０を有する。隆起部６６で円板部５８ａから最も隆起した厚肉部位が隆起部６６の終点となる。この隆起部６６の終点は、フランジ部５８ｂの終端部の手前で立ち下がるように形成される。

すなわち、図４（ａ）に示されるように、周方向の１区間において、フランジ部５８ｂの始点Ｓ１と隆起部６６の始点Ｓ２とが一致するように設けられ、一方、フランジ部５８ｂの終点Ｆ１よりも隆起部６６の終点Ｆ２が短くなるように設けられている。

本実施形態では、仮に、フランジ部５８ｂの終点Ｆ１と隆起部６６の終点Ｆ２とを一致させた場合と比較して、隆起部６６の終点Ｆ２と隣接する他の隆起部６６の始点Ｓ２との間の離間間隔を大きくしてエア流路の断面積を大きく設定することができる。この結果、本実施形態では、切り欠き部６８を介して内径側に取り込まれるエアの取り込み量を増大させることができる。

なお、隆起部６６の高さ方向（図４（ｂ）、図５の回転軸３２の軸線Ａと平行な方向）の寸法は、最も隆起した厚肉部位であるその終点Ｆ２においてもフランジ部５８ｂの高さ方向（回転軸３２の軸線Ａと平行な方向）の寸法よりも小さく設定されている。

図２に示されるように、整流子（コンミュテータ）７２は、回転子３８とボールベアリング３４ｂの間で主軸部３２ａに嵌め込まれ、主軸部３２ａと一体的に回転するように設けられる。この整流子７２は、周方向に沿って分割された複数のセグメントによって構成される。整流子７２の外周面には、複数のブラシ５６が摺接するように設けられる。

ブラシ５６は、図示しない電源の正極及び負極に接続される正極ブラシ及び負極ブラシによって構成される。ブラシ５６は、ブラシスプリングとして機能するコイルスプリング７４によって整流子７２側に付勢された状態でブラシホルダ７６内に収容されている。この場合、コイルスプリング７４のばね力によって、ブラシ５６の先端部が整流子７２（セグメント）の外周面に摺接するように設けられる。

ブラシホルダ７６は、ホルダ本体８０と、ホルダ本体８０から突出する棒状部８２とを有する。棒状部８２は、電動モータ１６を基体１２に組み付けた際、基体１２に形成された挿通孔８４に沿って挿通され、棒状部８２の先端部が基体１２を貫通してコントロールハウジング１４側に突出するように設けられる。棒状部８２には、導電体からなる二つの給電路８６が絶縁体を間にして内包されており（図２中では、一つの給電路８６だけを図示している）、その基端部がホルダ本体８０から棒状部８２内へと突設された接続端子８８に接続される。

また、棒状部８２の先端部は、電動モータ１６を基体１２に組み付けたとき、コントロールハウジング１４内の接続端子８９と電気的に接続される。ホルダ本体８０には、ブラシ５６に接続されたピッグテール９０の端部が接続端子を介して接続されるターミナル９２が設けられている。このターミナル９２は、棒状部８２の基端部の接続端子８８に接続されている。

積層コア４０は、複数のコア部材４０ａを所定枚数だけ積層し、この積層体を加締めることによって一体的に固定される。一体的に組み付けられた積層コア４０の積層方向（軸方向）の両端面に対してインシュレータ４２がそれぞれ装着される。さらに、インシュレータ４２を介して積層コア４０に形成されたスロットに対し、巻線（導線）４６を巻き付けることによって回転子３８が製造される。

本発明の実施形態に係る電動モータ１６が組み込まれた車両用ブレーキ液圧制御装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。なお、図５は、ファン部からブラシに向かってエアが送風される状態を示す縦断面図である。

先ず、電動モータ１６への給電経路を概略説明する。
図示しない電源（例えば、車載用バッテリ）からの電流は、正極ブラシ５６から、整流子７２のセグメント、巻線４６、整流子７２の他のセグメント、負極ブラシ５６へと順に流れる。この場合、回転子３８に電流が供給されると、回転子３８がフレミングの左手の法則によってモータハウジング２６内で回転軸３２を回転中心として回転する。

モータハウジング２６内で回転子３８が回転すると、整流子７２のセグメントとブラシ５６との間に摺動摩擦による摩擦熱が発生する。また、ブラシ５６と整流子７２のセグメントとの間の電気抵抗によってジュール熱が発生する。さらに、ブラシ５６と摺接するセグメントが他のセグメントと切り換わるときに、ブラシ５６とセグメントとの間に生じる火花による熱がブラシ５６及び整流子７２に作用する場合がある。これらの発生する熱によってブラシ５６及び整流子７２が高温となる。

本実施形態では、ブラシ５６に近接する一方のインシュレータ４２ａにファン部６０が一体成形されている。そこで、電動モータ１６が駆動されて回転軸３２を回転中心として回転子３８及びファン部６０が一体的に回転すると、傾斜面７０を有する複数の隆起部６６が羽根として機能し、モータハウジング２６内の回転子３８周辺のエアを取り込んで、ブラシ５６に向けてエアを送風することができる（図５参照）。この結果、本実施形態では、ブラシ５６と整流子７２との摺動部位（発熱部位）を送風エアで冷却することにより、ブラシ５６と整流子７２との間で発生する前記熱を速やかに抑制することができる。

また、本実施形態では、ファン部６０からブラシ５６の方向へ向かって送風されるエアの流れによってモータハウジング２６内でエアが循環する際、回転子３８周辺のエアが切り欠き部６８から内径側のファン部６０へ取り込まれるようになる。このように切り欠き部６８を介してモータハウジング２６内のエアを循環させることにより、モータハウジング２６内が高温となることを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、積層コア４０と巻線４６との電気的な絶縁作業と、ファン部６０の取付作業とが、インシュレータ４２の取付作業のみで可能となるため、回転子３８の製造工程を簡素化して、製造コストを低減することができる。

さらにまた、本実施形態では、例えば、金型を用いた樹脂成形によってファン部６０をインシュレータ４２ａに一体成形することにより、ファン部６０を別体で構成した場合と比較して部品点数が削減され、より一層製造コストを低減することができる。

さらにまた、本実施形態では、隆起部６６を、略円形状に形成されたフランジ部５８ｂの内径に沿って延在させ、回転軸３２の軸線Ａと平行な方向な高さ方向の寸法（肉厚寸法）が始点Ｓ２から終点Ｆ２に向かって徐々に大きくなるように形成することにより、ブラシ５６の方向へ向かう送風エアを安定して発生させることができる。

さらにまた、本実施形態では、隆起部６６の高さ方向（図４（ｂ）、図５の回転軸３２の軸線Ａと平行な方向）の寸法が、フランジ部５８ｂの高さ方向（回転軸３２の軸線Ａと平行な方向）の寸法よりも小さく設定されることにより、フランジ部５８ｂをファン部６０から送風されるエアのガイド壁として機能させることができる。この結果、本実施形態では、ブラシ５６と整流子７２との摺動部位（発熱部位）に対してエアを確実に送風することができる。

図６は、他の実施形態に係るファン部の部分拡大斜視図である。
この他の実施形態に係るファン部６０ａでは、図３に示す単一の隆起部６６に代替して、複数の板状の突起片９４をフランジ部５８ｂの内径に沿って並設し、隣接する突起片９４の間に溝部９６を介在させて構成している点で前記実施形態と相違している。

複数の突起片９４は、始点から終点に向かって高さ方向（回転軸３２の軸線Ａと平行な方向）の寸法が徐々に大きくなるように設定され、複数の突起片９４の頂部９４ａを結ぶ仮想線（二点鎖線参照）によって傾斜面７０が構成される。なお、図６中では、６枚の突起片９４を所定間隔離間させて並設した状態を例示しているが、これに限定されるものではなく、複数枚であればその枚数を適宜設定することができる。また、隣接する突起片９４との離間間隔は、一定であってもよいし、又は異なるように設定されてもよい。

他の実施形態に係るファン部６０ａでは、隣接する突起片９４の間に溝部９６を形成してエアと接触する面積を増大させることにより、ブラシ５６と整流子７２との摺動部位（発熱部位）へ送風されるエア量を増加させることができる。なお、その他の作用効果は、前記ファン部６０と同一であるため、その詳細な説明を省略する。

１６ 電動モータ
３２ 回転軸
４０ 積層コア
４０ａ コア部材
４２ａ インシュレータ
４６ 巻線
５４ ティース部
５６ ブラシ
５８ インシュレータ本体部
５８ｂ フランジ部
５８ｃ カバー部
６０、６０ａ ファン部
６６ 隆起部
６８ 切り欠き部
７０ 傾斜面
７２ 整流子

Claims (3)

1. 回転軸に設けられた整流子に摺接するブラシと、
   複数のコア部材が積層され、巻線が巻回されるティース部を有する積層コアと、
   前記積層コアの端部に装着されて、前記巻線と前記積層コアとの間を電気的に絶縁するインシュレータと、
   を備え、前記インシュレータは、インシュレータ本体部と、前記インシュレータ本体部に一体的に形成されたカバー部とを有し、前記カバー部に対して前記ティース部が挿入され前記巻線が巻かれることで固定される電動モータにおいて、
   前記インシュレータ本体部には、前記ブラシの方向へ向かって送風するファン部が一体成形され、
   前記ファン部は、前記インシュレータ本体部のフランジ部の一部を切り欠いて形成された切り欠き部と、前記フランジ部の内径側に設けられ、前記切り欠き部を始点として傾斜する傾斜面を有する隆起部とを備えることを特徴とする電動モータ。
2. 請求項１記載の電動モータにおいて、
   前記隆起部は、略円形状に形成された前記フランジ部の内径に沿って延在し、前記回転軸の軸線と平行な方向の寸法が始点から終点に向かって徐々に大きくなるように形成されることを特徴とする電動モータ。
3. 回転軸に設けられた整流子に摺接するブラシと、
   複数のコア部材が積層され、巻線が巻回されるティース部を有する積層コアと、
   前記積層コアの端部に装着されて、前記巻線と前記積層コアとの間を電気的に絶縁するインシュレータと、
   を備え、前記インシュレータは、インシュレータ本体部と、前記インシュレータ本体部に一体的に形成されたカバー部とを有し、前記カバー部に対して前記ティース部が挿入され前記巻線が巻かれることで固定される電動モータにおいて、
   前記インシュレータ本体部には、前記ブラシの方向へ向かって送風するファン部が一体成形され、
   前記ファン部は、前記インシュレータ本体部のフランジ部の一部を切り欠いて形成された切り欠き部と、前記フランジ部の内径に沿って設けられる複数の板状の突起片と、隣接する前記突起片の間に介在する溝部とを有し、
   前記複数の突起片は、始点から終点に向かって高さ方向の寸法が徐々に大きくなるように設定され、前記複数の突起片の頂部を結ぶ仮想線によって傾斜面が構成されることを特徴とする電動モータ。

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