JP6581378B2 - 電気モータ - Google Patents

Description

本発明は、電気モータに関し、詳細には、電力リード線を電気モータに取り付けるための構成に関する。

従来、電力リード線を備えた電気モータは、電気的接続部及び機械的接続部の両方の働きをする接続ポイントによって取り付けられた電力リード線を有する。特に、小型電気モータの場合はこれに当てはまる。しかしながら、当該モータが高振動又は繰り返し運動の影響を受け、電力リード線に力が加わる用途では、接続部が電気的に又は機械的に壊れ、モータが故障して正常に作動しなくなることが知られている。このような公知の接続部としては、半田接続、溶接接続、圧着接続、及び端子接続を挙げることができる。

溶接接続は、良好な機械的強度及び電気的特性を高速かつ安価にもたらすので好ましい。しかしながら、振動は、溶接接続を壊す原因となる可能性がある。

ワイヤコネクタを用いた接続部のような機械的接続部は、良好な機械的接続部をもたらすが、電気的接続部は、振動がコネクタと端子との間にマイクロアークを引き起こし、電食及び高抵抗接合の原因になるので劣化する可能性があり、モータの性能に影響する。極端な場合、電気的接続部は完全に無くなる可能性がある。

従って、振動又は頻繁な動きに耐えることができる、リード線をモータの端子に接続する改善された方法に対する要望がある。

本発明では、上記のことは、独立した接続部を用いて、電力リード線を機械的に端子に固定して電気的接続部を安定させることで達成される。

従って、本発明の１つの態様では、本発明は電気モータを提供し、該電気モータは、固定子と、該固定子に対して回転可能な回転子と、モータ巻線と、該モータ巻線に電気的に接続する接続プレートと、モータを電源に接続する電力リード線とを備え、電力リード線は、電気的接続部及び独立した機械的接続部によって接続プレートに接続される。

好ましくは、回転子は、軸上に取り付けられた回転子コア及び整流子を有する巻線形回転子であり、モータ巻線は、回転子コアの歯状部の周りに巻き付けられたコイルによって形成されると共に整流子のセグメントに接続され、接続プレートは、整流子に摺動接触するブラシによって巻線に電気的に接続する。

好ましくは、固定子は、ハウジング及び該ハウジングに固定された永久磁石を有する。

好ましくは、エンドキャップは、ハウジングに嵌合してブラシ装置を支持し、複数のブラシと、接続プレートと、該ブラシ及び該接続プレートが取り付けられたブラシ取付けプレートとを含む。

好ましくは、ブラシの各々は、別個のブラシ組立体の一部であり、複数のブラシと、該ブラシが摺動自在に取り付けられたブラシケージと、該ブラシが整流子と接触するように付勢するブラシばねとを備える。

好ましくは、ブラシの各々は分路を有し、該分路の少なくとも１つは、接続プレートに電気的に接続される。

好ましくは、２つの接続プレートと、該接続プレートにそれぞれ接続する２つの電力リード線と、２つのグループのブラシ組立体とがあり、ブラシ組立体の各グループのブラシが対応する接続プレートに接続する。

好ましくは、ブラシ組立体の各グループには２つのブラシ組立体があり、各グループのブラシは、整流子の周りに交互に配置されている。

好ましくは、電力リード線は、ワイヤコネクタによって対応する接続プレートに機械的に接続される。

好ましくは、接続プレートは、鋤状の雄端子の形態の伸長部を有し、ワイヤコネクタは、鋤状の雄端子に弾性的に嵌合する。

好ましくは、電力リード線は、溶接接続によって前記対応する接続プレートに電気的に接続される。

好ましくは、電気的接続部は、機械的接続部と電力リード線の隣接する端部との間である。

上述に照らして、電力リード線とモータ端子との間の接続の安定性は、簡単な方法で大幅に改善される。

本発明の好ましい実施形態は、例示的に添付図面を参照して説明される。各図面において、複数の図面に現れる同一の構造、要素、又は部品は、通常、それらが現れる全ての図面において同じ参照番号が付与される。図示の構成要素及び特徴部の寸法は、通常、説明の便宜上及び明瞭化を目的として選択されており、必ずしも寸法通りではない。以下に図面を列挙する。

本発明の好ましい実施形態による電気モータを示す。 図１のモータの固定子を示す。 図２の固定子に組み付けられた回転子を示す。 図３の回転子及び固定子組立体に付加されたブラシ組立体を示す。 図１のモータの一部であるエンドキャップを示す。 反対側から見た図５のエンドキャップを示す。 ブラシ組立体、電力リード線、及び接続プレートを備えたモータのブラシ装置を示す。 反対側から見た図７のブラシ装置を示す。 ワイヤコネクタを示す。 図７の接続プレートの１つを示す。 電力リード線と接続プレートとの間の接続を示す。

図１は、好ましい実施形態による電気モータを示す。本実施形態では、モータは、永久磁石固定子１０、巻線形回転子２０、及びエンドキャップ３０を有するＰＭＤＣ（永久磁石、直流）モータである。回転子２０は、固定子１０内に配置された本体又はコアと、エンドキャップ３０を貫通して延びる出力軸とを有する。２本の電力リード線４０ａ、４０ｂは、エンドキャップ３０を貫通して延び、コネクタ４２ａ、４２ｂを介して電源（図示せず）に接続するようになっている。

図２に示すように、固定子は、内面に磁石がぴったりと取り付けられたハウジングのような深絞りカップを有する。従って、固定子は、１つの閉端部及び１つの開口端部を有する。例示の実施形態において、４つの永久磁石１４は、磁石取付けブラケット１６によってハウジング１２の内面に均一に取り付けられる。随意的に、スチール構造体（図示せず）は、磁石の保持を助長して磁石が破損して回転子２０の回転を妨げないように、磁石１４の内面上に配置することができる。

図３は、固定子に組み付けられた回転子を示す。回転子２０は軸２２を備える。複数の歯状部２４を有する回転子コア２３は、この軸に固定される。整流子２６は、回転子コアの隣で軸に固定される。軸は、ハウジングの閉端部及びエンドキャップによって支持された軸受に軸支される。回転子巻線（図示せず）は、公知の方法で回転子コアの歯状部の周りに巻き付けられる。巻線は多数のコイルを含み、コイルの末端は整流子２６のセグメントに接続されている。

図４は、図３の回転子及び固定子組立体に付加されたブラシ組立体３１を示す。２つのブラシ組立体３１ａ及び２つのブラシ組立体３１ｂがあり、整流子２６の周囲の周りに交互かつ均等に配置されており、更にブラシが整流子２６と摺動接触するように配置されている。ブラシ組立体を位置決めするためのブラシ取付けプレート（図６、３５を参照）は図４には示されていない。分路３２ａ、３２ｂは、各々のブラシからそれぞれ延びる。作動時、回転子２０が回転すると、組立体３１ａ及び３１ｂのブラシは、整流子２６の各セグメントに順次接触する。

図５及び６は、エンドキャップ３０の外側及び内側を示す。エンドキャップ３０は、カバー３４を含む。環状ブラシ取付けプレート３５は、カバー３０の内側に配置される。ブラシ組立体３１ａ及び３１ｂは、ブラシ取付けプレート３５にしっかり取り付けられる。分路３２ａ及び３２ｂは、接続プレート３３ａ及び３３ｂにそれぞれ接続される。

図７及び図８は、ブラシ装置を上方及び下方から示し、４つのブラシ組立体、２枚の接続プレート、及び２本の電力リード線を備える。各ブラシ組立体は、ブラシケージと、該ブラシケージに摺動自在に収容されたブラシと、該ブラシをブラシケージから外に付勢するように配置されたブラシばねとを備える。明示するために、ブラシ取付けプレート３５は示されていない。２つのブラシ組立体３１ａ及び２つのブラシ組立体３１ｂは、交互に配置されている。２つの分路３２ａは、２つのブラシ組立体３１ａからそれぞれ延びる。２つの分路３２ｂは、２つのブラシ組立体３１ｂからそれぞれ延びる。分路の自由端は、好ましくは、溶接によって接続プレートに接続される。分路３２ａは、接続プレート３３ａに接続され、分路３２ｂは、接続プレート３３ｂに接続される。以下に説明する方法で、電力リード線４０ａは、接続プレート３３ａに接続され、電力リード線４０ｂは、接続プレート３３ｂに接続される。従って、２つの分路３２ａは、電力リード線４０ａに電気的に接続され、２つの分路３２ｂは、電力リード線４０ｂに電気的に接続される。従って、２つのブラシ組立体３１ａは、共通して電力リード線４０ａに接続され、２つのブラシ組立体３１ｂは、共通して電力リード線４０ｂに接続される。

接続プレート３３ａは、９０度曲げられて端子プレート４４ａを形成する伸長部を含む。同様に、接続プレート３３ｂは、９０度曲げられて端子プレート４４ｂを形成する伸長部を含む。端子プレート４４ａ、４４ｂは、略矩形であり、鋤状の雄端子を形成する。電力リード線４０ａ、４０ｂは、それぞれワイヤコネクタ５０を通り抜けて端子プレートに接続されている。電力リード線４０ａ及び４０ｂの反対側の各端部の中間部は、絶縁層４１で被覆されており、電力リード線が他の構成要素と電気的に接続することなく電源に接続するのを保証するようになっている。

図９は、ワイヤコネクタ５０を示す。好ましくは、ワイヤコネクタ５０は、銅から形成され、上端及び下端を備えたベースプレート５１を有する。第１の湾曲部５２は、ベースプレート５１の下端に設けられ、第２の湾曲部５４は、ベースプレート５１の上端に設けられる。第２の湾曲部５４は、略Ｕ型の２つの側部を有する。この２つのＵ型側部の間の距離は、端子プレート４４ａ、４４ｂの幅よりわずかに大きく、その間で端子プレートを受け入れるようになっている。側部の自由端は、ベースプレートの方に屈曲し、端子プレートの厚さに満たない距離だけ離間しており、端子プレートがワイヤコネクタに押し込まれた場合に、側部が弾性変形して端子プレートをしっかりつかむようになっている。第１の湾曲部５２は、電力リード線に圧着するように配置され、電力リード線を機械的にワイヤコネクタに固定し、結果的に端子プレートに固定するようになっている。ワイヤコネクタ５０は、電力リード線に圧着するように配置され、電力リード線の自由端がワイヤコネクタを通って延びるようになっている。

図１０は、接続プレート３３ａを示し、端子プレート４４ａの構造をより明確に示す。端子プレート４４ａは、略矩形である。ピンプレート４４ａの側面の中間領域には、端子プレート４４ａに対するワイヤコネクタ５０の下方への移動を規制するためのデテント４５が形成されている。デテントは、端子プレートの側面において段状であり、第２の湾曲部５４の軸方向縁部に当接する止め部を形成する。デテント４５は、端子プレート４４ａに対するワイヤコネクタ５０の下方への移動を規制する限り、他の位置に形成することができる。本実施形態では、端子プレート４４ａは、打ち抜き加工によって導電プレート３３ａと一体成形され、９０度曲げられて導電プレート３３ａに垂直なピンプレート４４ａを形成するようになっている。他の実施形態において、接続プレートと端子プレートとは同じ方向に、又は９０度以外の角度で延びることができる。

図１１は、電力リード線４０ａと接続プレート３３ａとの間の接続を示す。電力リード線４０ｂ及び接続プレート３３ｂは、同じように接続される。電力リード線４０ａの端部の絶縁材は剥かれている。露出した端部は、ワイヤコネクタ５０ａに圧着され、ワイヤコネクタは、端子プレート４４ａに嵌合されて電力リード線と接続プレートとの間の機械的接続部を確立する。ワイヤコネクタ５０ａは、電力リード線の露出端部４６がワイヤコネクタを越えて延びるように電力リード線４０ａに圧着される。端子プレート４４ａは、第２の湾曲端部５４に挿入され、ｃ形状の側部は弾性変形して、端子プレート４４ａをワイヤコネクタのベースプレート５１に押し付ける。端子プレートは、デテント４５がワイヤコネクタのｃ形状の側面５４と接触するまで該ワイヤコネクタを通じて挿入され、結果的にワイヤコネクタの端子プレートに対する適正な位置を確立する。この位置で、ワイヤコネクタを越えて延びる電力リード線の自由端４６は、端子プレート４４ａの遠位端と並置される。電力リード線は、物理的にしっかりと端子プレートに接続すると共に、電力リード線４０ａの端部は、独立した電気的接続部によって電気的に端子プレート４４ａに接続する。この電気的接続部は、好ましくは、例えばスポット溶接技術を用いて行われる溶接接続である。ハンダ付け、溶融、又は圧着等で行われる電気的接続部といった他の種類の電気的接続部を用途及び製造工程の要求に応じて用いることができる。実際には、電力リード線を端子プレートに物理的に固定するために、他の種類の機械的な固定方法を用いることができる。

それ故に、電力リード線は、機械的接続部及び独立した電気的接続部によってモータ端子に接続される。従って、電気的接続部は、電力リード線に加わる引張及び振動から切り離されて、モータ寿命を越えて良好かつ安定した接続が確実になる。

本出願の明細書及び請求項において、動詞「備える」、「含む」、「包含する」、及び「有する」並びにその変形形態は、記載された要素又は特徴部が存在することを特定するために包括的意味で使用されるが、追加的な要素又は特徴部の存在を排除するものではない。

本発明の特定の特徴部は、明確化のために別個の実施形態に記載されるが、単一の実施形態に組み合わせて提示し得ることを理解されたい。対照的に、本発明の様々な特徴部は、簡略化のために単一の実施形態に記載されるが、別個に又は任意の適切な部分的組み合わせで提示できる。

本発明は、好ましい実施形態に関して説明されているが、当業者であれば種々の変形例が可能であることを理解できる。例えば、機械的接続部はワイヤコネクタでなくてもよく、又はワイヤコネクタは、直接、端子プレートに溶接することができる。また、端子プレートは、鋤状の雄コネクタとは異なる形状とすることができる。従って、本発明の範囲は請求項を参照することで決定される。

３３ａ 接続プレート
４０ａ 電力リード線
４４ａ 端子プレート
４６ 露出端部
５２ 第１の湾曲部
５４ 第２の湾曲部

Claims (12)

1. 電気モータであって、固定子と、該固定子に対して回転可能な回転子と、モータ巻線と、該モータ巻線に電気的に接続する接続プレートと、該モータを電源に接続するための電力リード線と、前記接続プレート及び前記電力リード線の両方に接続されたワイヤコネクタを備え、
   前記電力リード線は、前記接続プレートに直接溶接され、前記ワイヤコネクタは、溶接されずに取り外し可能な機械的接続により前記接続プレート及び前記電力リード線の両方に接続されていることを特徴とする電気モータ。
2. 前記回転子は、軸上に取り付けられた回転子コア及び整流子を有する巻線形回転子であり、前記モータ巻線は、前記回転子コアの歯状部の周りに巻き付けられたコイルによって形成されると共に前記整流子のセグメントに接続され、前記接続プレートは、前記整流子に摺動接触するブラシによって前記巻線に電気的に接続する、請求項１に記載のモータ。
3. 前記固定子は、ハウジング及び該ハウジングに固定された永久磁石を有する、請求項２に記載のモータ。
4. 前記ハウジングに嵌合するエンドキャップと、複数の前記ブラシ及び接続プレートを含むブラシ装置と、前記複数のブラシ及び接続プレートが取付けられるブラシ取付けプレートとをさらに備える、請求項３に記載のモータ。
5. 前記ブラシの各々は、別個のブラシ組立体の一部であり、複数の前記ブラシと、該ブラシが摺動自在に取り付けられたブラシケージと、該ブラシが前記整流子と接触するように付勢するブラシばねとを備える、請求項４に記載のモータ。
6. 前記ブラシの各々は分路を有し、該分路の少なくとも１つは、前記接続プレートに電気的に接続される、請求項５に記載のモータ。
7. ２つの接続プレートと、該接続プレートにそれぞれ接続する２つの電力リード線と、２つのグループのブラシ組立体とがあり、前記ブラシ組立体の各グループの前記ブラシが対応する接続プレートに接続する、請求項６に記載のモータ。
8. 前記ブラシ組立体の各グループには２つのブラシ組立体があり、各グループの前記ブラシは、前記整流子の周りに交互に配置されている、請求項７に記載のモータ。
9. 前記接続プレートの各々は、鋤状の雄端子の形態の端子プレートを有し、前記ワイヤコネクタは鋤状の雌端子を有し、前記接続プレートの前記端子プレートは前記ワイヤコネクタの前記雌端子に嵌合する、請求項１に記載のモータ。
10. 前記ワイヤコネクタは、ベースプレート及び湾曲部を有し、前記湾曲部は、前記接続プレートの前記端子プレートを弾性的に保持するよう前記ベースプレートから延びて互いに対向する２つの略Ｕ型の側部を有する、請求項９に記載のモータ。
11. 前記湾曲部の前記側部の各々の自由端は、前記湾曲部が弾性的に変形して前記湾曲部の前記側部の前記自由端と前記ベースプレートとの間に前記端子プレートをしっかりつかむようにベースプレートの方に屈曲している、請求項１０に記載のモータ。
12. 前記電力リード線及び前記接続プレートはそれぞれ前記ワイヤコネクタの反対の側に取り付けられ、前記電力リード線の自由端は前記ワイヤコネクタを超えて延びて前記接続プレートに溶接されている、請求項１に記載のモータ。