JP6552451B2 - モータ - Google Patents

Description

この発明は、ブラシタイプのモータに関する技術である。

従来より用いられているブラシタイプのモータでは、整流子に当接するブラシが摩耗して発生するブラシの摩耗粉が、ロータの回転を阻害するという問題があった。ブラシが摩耗することにより発生した摩耗粉は、モータのロータコアとマグネットとの間のクリアランス領域に侵入して堆積し、ロータの回転を阻害する。
この問題を解決するため、特許文献１に記載されたモータでは、発生したブラシの摩耗粉を、モータ内部空間から外部に排出するための羽根車を設け、さらに摩耗粉の排出効率を高めるために複数の切除部を設けて構成している。羽根車の回転により風下側の空気が切除部に向かって円滑な流れとすることにより、ブラシの摩耗粉の排出効率を高め、モータ内部でブラシ摩耗粉が飛散して堆積するのを抑制している。

特開２００２−９５２２３号公報

上記特許文献１に記載されたモータは、羽根車の回転によって発生した空気の流れを用いて、ブラシの摩耗粉を切除部から排出させる構造であり、羽根車の設置位置および切除部の形成位置により、モータを機器に搭載する際にモータの搭載姿勢が限定されるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モータを機器に搭載する際にモータの搭載姿勢を制限することなく、ブラシの摩耗粉がロータの回転を阻害するのを防止することを目的とする。

この発明に係るモータは、マグネットが設けられた円筒形状のステータと、ステータのマグネットの内側に回転可能に配置された円筒形状のロータコアと、ロータコアに巻き回されたコイルと、当該コイルに接続された整流子とを有するロータと、整流子と摺接してロータに電力を供給するブラシとを備え、ロータは、ロータコアとブラシとの間に、ステータ側に突出する円環状の第１の突起部を有し、ステータは、第１の突起部と、マグネットのブラシ側の面との間の領域に突出する第２の突起部を周方向に複数有し、且つ周方向に隣り合う２つの第２の突起部の間に穴部を有し、第１の突起部の面と、第２の突起部の面との間の領域が、ラビリンス構造を有するものである。

この発明によれば、モータの搭載姿勢が制限されることなく、ブラシの摩耗粉がロータの回転を阻害するのを防止することができる。

実施の形態１に係るモータの構成を示す図である。 実施の形態１に係るモータの上面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図の一部を示した図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図であり、ステータを示した図である。 実施の形態１に係るモータのロータの突起部のその他の構成例を示す図である。 実施の形態１に係るモータのロータの突起部のその他の構成例を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るモータの構造を示す図である。
図１では、ステータを断面で示し、このステータ内に配置されるロータおよび回転軸等を側面視で示している。
モータ１は、固定子であるステータ２およびステータ２の内周側に回転可能に配置された回転子である円筒形状のロータ３を備える。ステータ２は、内周側に複数貼り付けられたマグネット４と、マグネット４の外周面に配設された円筒状の磁性体で形成されたヨーク５とを備える。ステータ２は、モータ１のケースとしての機能も備える。

回転子であるロータ３は、円環状のロータコア３１と、ロータコア３１に巻き回されるコイル（図示しない）、当該コイルに接続された整流子６等を備える。ロータ３の中央部に設けた中央穴にはネジ部が形成され、このネジ部に螺合させて回転軸７が挿通される。回転軸７は、ステータ２に対して設けられた軸受８に軸受けされる。ロータ３がマグネット４の内周側で回転することにより、ロータ３に形成されたネジ部に螺合する回転軸７が直動方向Ｘに移動する。

また、モータ１には、整流子６を介してロータ３に電源を供給するブラシ９、ブラシ９に電源を供給する電源供給端子部（図示しない）等が配置されている。ロータ３に電源を供給する際に、回転軸７の端部に設けられた整流子６にブラシ９が摺接する。ブラシ９は、回転する整流子６に摺接するため、摩耗が起こり、摩耗粉が発生する。図１に示すように、ロータコア３１の外周面と、マグネット４の内周面との間には、クリアランス領域１０として所定のクリアランスが形成されている。発生したブラシ９の摩耗粉が、このクリアランス領域１０内に侵入すると、ロータ３の回転が阻害される。

次に、ブラシ９の摩耗粉がクリアランス領域１０に侵入するのを防止する構造について、図１、図２および図３を参照しながら説明する。
図２は、実施の形態１に係るモータの上面図である。
図３は、図２のＡ−Ａ線断面図の一部を示した図である。
まず、図１および図３を参照しながら、ロータ３とステータ２により構成されたラビリンス構造について説明する。なお、図３の矢印Ｙは摩耗粉の侵入経路を示している。
ロータ３は、ロータコア３１の上部に、外周方向、即ちステータ２側に突出する円環状の第１の突起部３ａを有している。ロータ３をステータ２内に配設した際に、第１の突起部３ａは、クリアランス領域１０の開口領域１０ａを周方向に覆う。また、第１の突起部３ａは、マグネット４の上面の少なくとも一部を周方向に覆う。

第１の突起部３ａのロータコア３１側の面に、第１の突起部３ａよりも円周が小さい円環状の部材３ｂを配置し、第１の突起部３ａの外周形状と、円環状の部材３ｂの外周形状とにより、円環状の第１の段差部３ｃが形成される。ステータ２側には、マグネット４の上方、且つ第１の突起部の下方の領域に向けて突出する第２の突起部２ａが形成される。この第２の突起部２ａと、マグネット４の上面４ａの形状とにより、第２の段差部２ｂが形成される。ロータ３側の第１の段差部３ｃの面と、ステータ２側の第２の段差部２ｂの面との間の領域に、ラビリンス構造が形成される。形成されたラビリンス構造により、開口領域１０ａおよびクリアランス領域１０への摩耗粉の進入を防止することができる。
また、第１の突起部３ａの整流子６側の面には、円環状の第１の突起部３ａの中心から外周方向に向けて、第１の突起部３ａの厚みが減少するテーパ部３ｄが形成される。テーパ部３ｄは、ブラシ９の摩耗粉を後述する穴部に誘導する。

次に、図２を参照しながら、ステータ２に形成した摩耗粉を堆積させる穴部の構造について説明する。
図２は、ロータ３をステータ２内に配設したモータ１の上面図である。
図２に示すように、上述した第２の突起部２ａは、ステータ２の内周側且つ周方向に所定の間隔で均等に複数形成されている。２つの第２の突起部２ａの間には、凹部２ｃが形成される。ロータ３をステータ２内に配設した場合に、ロータ３の第１の突起部３ａと、複数の凹部２ｃとにより、第１の突起部３ａの外周部に複数の開口部が、所定の間隔で均等に形成される。この複数の開口部の下方に、複数の穴部２ｄ，２ｅ，２ｆが形成されている。穴部２ｄは、マグネット４の外周面側に形成される。穴部２ｅはヨーク５の外周面側に形成され、穴部２ｆはヨーク５の内周面側に形成される。

穴部２ｄ，２ｅ，２ｆの深さ方向の形状を図４に示す。
図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図であり、ステータ２のみを示した図である。また、図４は、穴部２ｅ，２ｆの形状を示している。
穴部２ｅ，２ｆは、回転軸７（図４では図示を省略）の直動方向Ｘの方向に深さを有する穴部である。図４に示すように、穴部２ｅはヨーク５の外周側に形成され、穴部２ｆはヨーク５の内周側に形成されている。穴部２ｅ，２ｆの深さは、ブラシ９の大きさに応じて発生すると推定される摩耗粉の量に応じて適宜設計される。
図示は省略するが、穴部２ｄも同様に、回転軸７の直動方向Ｘの方向に深さを有し、その深さはブラシ９の大きさに応じて適宜設計される。

ロータ３の第１の突起部３ａの上面に落下したブラシ９の摩耗粉は、テーパ部３ｄを経由して、穴部２ｄ，２ｅ，２ｆに落ちて堆積する。
第１の突起部３ａがクリアランス領域１０の開口領域１０ａを覆い、さらにロータ３側の第１の段差部３ｃの面と、ステータ２側の第２の段差部２ｂの面との間の領域にラビリンス構造が形成され、ロータ３の第１の突起部３ａの上面に落下した摩耗粉がクリアランス領域１０に侵入するのを防止することができる。さらに、ステータ２の内周側に所定の間隔で形成された穴部２ｄ，２ｅ，２ｆに摩耗粉を集めることができる。

図５および図６は、実施の形態１に係るモータ１の第１の突起部のその他の形状を示す図である。
上述した説明では、第１の突起部３ａの整流子６側の面に、テーパ部３ｄを形成する構成を示したが、第１の突起部３ａの整流子６側の面形状は適宜設計可能である。例えば、図５に示すように、第１の突起部３ａの整流子６側の面は平面であってもよい。なお、ロータ３側の第１の段差部３ｃの面と、ステータ２側の第２の段差部２ｂの面との間の領域にはラビリンス構造が形成されている。

また、図６に示すように、第１の突起部３ａの外周端部に、整流子６側に突出する円環状部材３ｅを設け、第１の突起部３ａおよび円環状部材３ｅの断面形状をＬ字形状としてもよい。図６では、第１の突起部３ａおよび円環状部材３ｅを断面で示している。断面形状がＬ字形状となるよう第１の突起部３ａおよび円環状部材３ｅを形成することにより、Ｌ字形状の領域で摩耗粉を受け止め、さらにロータ３側の第１の段差部３ｃの面と、ステータ２側の第２の段差部２ｂの面との間の領域に形成されたラビリンス構造により、ブラシ９の摩耗粉がクリアランス領域１０に侵入するのを防止することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、マグネット４が設けられた円筒形状のステータ２と、マグネット４の内側に回転可能に配置された円筒形状のロータコア３１と、ロータコア３１に巻き回されたコイルと、当該コイルに接続された整流子６とを有するロータ３と、整流子６と摺接してロータ３に電力を供給するブラシ９とを備え、ロータ３は、ロータコア３１とブラシ９との間に、ステータ２側に突出する円環状の第１の突起部３ａを有し、ステータ２は、第１の突起部３ａと、マグネット４のブラシ９側の面との間の領域に突出する第２の突起部２ａを周方向に複数有し、且つ周方向に隣り合う２つの第２の突起部２ａの間に穴部２ｄ，２ｅ，２ｆを有し、第１の突起部３ａの面と、第２の突起部２ａの面との間の領域が、ラビリンス構造を有するように構成したので、ブラシの摩耗粉がロータコアの外周面とマグネットの内周面との間のクリアランス領域に侵入してロータの回転を阻害するのを防止することができる。

また、この実施の形態１によれば、第１の突起部３ａは、ロータコア側の面に円環状の第１の段差部３ｃを有し、第１の段差部３ｃの面と、第２の突起部２ａおよびマグネット４のブラシ９側の面とによって形成される第２の段差部２ｂの面との間の領域が、ラビリンス構造を形成するように構成したので、ブラシの摩耗粉がクリアランス領域に侵入するのを防止することができる。

また、この実施の形態１によれば、第１の突起部３ａは、ブラシ９側の面に、中心から外周方向に向けて厚みが減少するテーパ部３ｄを有するように構成したので、ブラシの摩耗粉を穴部に効率よく集めることができる。

また、この実施の形態１によれば、ブラシ９の摩耗粉を堆積させる複数の穴部２ｄ，２ｅ，２ｆをステータ２の周方向に均等に配置したので、モータの搭載姿勢が制限されることがない。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ モータ、２ ステータ、２ａ 第２の突起部、２ｂ 第２の段差部、２ｃ 開口部、２ｄ，２ｅ，２ｆ 穴部、３ ロータ、３ａ 第１の突起部、３ｂ 円環状の突起部、３ｃ 第１の段差部、３ｄ テーパ部、３ｅ 円環状部材、４ マグネット、５ ヨーク、６ 整流子、７ 回転軸、８ 軸受、９ ブラシ、１０ クリアランス領域、１０ａ 開口領域、３１ ロータコア。

Claims (4)

1. マグネットが設けられた円筒形状のステータと、
   前記ステータの前記マグネットの内側に回転可能に配置された円筒形状のロータコアと、前記ロータコアに巻き回されたコイルと、当該コイルに接続された整流子とを有するロータと、
   前記整流子と摺接して前記ロータに電力を供給するブラシとを備え、
   前記ロータは、前記ロータコアと前記ブラシとの間に、前記ステータ側に突出する円環状の第１の突起部を有し、
   前記ステータは、前記第１の突起部と、前記マグネットの前記ブラシ側の面との間の領域に突出する第２の突起部を周方向に複数有し、且つ前記周方向に隣り合う２つの前記第２の突起部の間に穴部を有し、
   前記第１の突起部の面と、前記第２の突起部の面との間の領域が、ラビリンス構造を有するモータ。
2. 前記第１の突起部は、前記ロータコア側の面に円環状の第１の段差部を有し、
   前記第１の段差部の面と、前記第２の突起部および前記マグネットの前記ブラシ側の面とによって形成される第２の段差部の面との間の領域が、前記ラビリンス構造を形成する請求項１記載のモータ。
3. 前記第１の突起部は、前記ブラシ側の面に、中心から外周方向に向けて厚みが減少するテーパ形状を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のモータ。
4. 前記穴部は、前記ステータの前記周方向に均等に配置したことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のモータ。

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