JPWO2018146971A1 - モータ及びファン - Google Patents

Abstract

回転子と、永久磁石と、ブラシカードアセンブリと、バックカバーと、ハウジングと、を備えるモータである。前記回転子は、前記シャフトに固定されたコアと、前記コアを励磁するコイルと、前記コイルと電気的に接続された整流子と、を有する。前記ブラシカードアセンブリは、複数のブラシと、複数の前記ブラシを支持するブラシカードと、前記ブラシカードの外周に設けられた、軸方向に突出した壁状の外周壁と、を有する。前記中心軸に直交するＸ軸、及び前記中心軸及び前記Ｘ軸に直交するＹ軸において、複数の前記ブラシの重心が前記Ｙ軸に対する一方側に位置し、前記外周壁は、前記Ｙ軸に対して前記一方側では少なくとも一部が非連続となる切欠部を有し、前記他方側では連続する。

Description

本発明はモータ及びファンに関する。

従来から、特許文献１などに記載された、ブラシ及びその他のコンポーネントを保持するブラシ保持体を有する直流機が知られている。

特表２０１１−５０４７１９号公報

上記従来の構成のブラシ保持体を有する直流機では、回転時にブラシと整流子とが繰り返し接することでブラシを保持するブラシ保持体が振動し、騒音が生じることがあった。

本発明の一の目的は、モータの回転時に、ブラシを保持するブラシカードアセンブリの振動を抑制する構成とすることである。

本発明の例示的な第１発明は、軸方向に延びる中心軸を中心としたシャフトを有する回転子と、前記回転子の径方向外側に位置する永久磁石と、前記回転子に電力を供給するブラシカードアセンブリと、前記ブラシカードアセンブリを支持するバックカバーと、前記バックカバーと共に、前記ブラシカードアセンブリ、前記回転子、及び前記永久磁石を収容するハウジングと、を備えるモータである。前記回転子は、前記シャフトに固定されたコアと、前記コアを励磁するコイルと、前記コイルと電気的に接続された整流子と、を有する。前記ブラシカードアセンブリは、複数のブラシと、複数の前記ブラシを支持するブラシカードと、前記ブラシカードの外周に設けられた、軸方向に突出した壁状の外周壁と、を有する。前記中心軸に直交するＸ軸、及び前記中心軸及び前記Ｘ軸に直交するＹ軸において、複数の前記ブラシの重心が前記Ｙ軸に対する一方側に位置し、前記外周壁は、前記Ｙ軸に対して前記一方側では少なくとも一部が非連続となる切欠部を有し、前記他方側では連続する。

上記本発明の例示的な第１発明のロータによれば、Ｙ軸に対して、複数のブラシの重心が位置する一方側では外周壁が非連続となるため、複数のブラシの重心が位置する側の剛性が、逆側の剛性よりも低くなっている。これにより、複数のブラシの重心の位置と、ブラシカードアセンブリの振動の腹を近接させることができ、ブラシカードアセンブリの振動を抑制する構成にすることができる。ひいては、当該ブラシカードアセンブリを有するモータにおける回転時の振動を抑制させることができる。

図１は、モータの断面図である。 図２は、モータをハウジングの上面側から見た斜視図である。 図３は、モータをバックカバーの底面側から見た斜視図である。 図４は、ハウジング及び永久磁石を取り外した状態のモータを示す図である。 図５は、バックカバー及びブラシカードアセンブリを示す図である。 図６は、ブラシカードアセンブリの斜視図である。 図７は、ブラシカードアセンブリの平面図である。 図８は、ブラシカードアセンブリを底面側から見た平面図である。 図９は、物体Ｏ１及びＯ２と重心Ｇの位置を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例であって、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。

本明細書では、モータの回転の中心軸Ｊに対して「上側」または「フロント側」、及び「下側」または「リア側」を便宜的に定義して説明する。また、ロータユニットなどの各構成の上側の面を「上面」と称し、下側の面を「底面」と称することがある。

本明細書では、中心軸Ｊが延びる方向に対して水平な平面を、Ｘ軸及びＹ軸を有するＸＹ平面と称する。また、図面の説明の便宜のため、Ｘ軸に対して一方側を上側、他方側を下側と称し、Ｙ軸に対して一方側を左側、他方側を右側と称する。

また、本明細書において、軸方向に延びる、とは、厳密に中心軸Ｊに対して水平な軸方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して４５度未満の範囲で傾いた方向に延びる場合を含む。同様に、径方向に延びる、とは、中心軸Ｊに対して厳密に垂直な方向に延びる場合に加えて、中心軸に対して垂直な方向から４５度未満の範囲で傾いた方向に延びる場合を含む。

＜１．実施形態＞
本実施形態のモータ１は、エンジンクーリング用のファンを回転させるために用いられるモータである。図１に示されるように、本実施形態のモータ１は、中心軸Ｊが重力方向に対して垂直方向に延びるよう配置されるが、このような配置に限定されるものではない。つまり、中心軸Ｊは、重力方向に対して所定の角度を有する。

図１は、本実施形態のモータ１の断面図である。図１に示されるように、本実施形態のモータ１は、筐体１０、回転子２０、ブラシカードアセンブリ３０、永久磁石４０、フロント側軸受４１、及びリア側軸受４２を備える。ファンとして用いられるモータ１の回転子２０のシャフト２１には、インペラ（図示省略）が取り付けられる。なお、インペラが取り付けられる図１の右側であってシャフト２１の出力端側をフロント側または上側と称し、図１の左側をリア側または下側と称する。

＜筐体１０＞
図２及び図３は、モータ１の外観斜視図である。図２は、モータ１をハウジング１１の上面側から見た図であり、図３は、モータ１をバックカバー１２の底面側から見た図である。筐体１０は、図１から図３に示されるように、ハウジング１１及びバックカバー１２を含む。筐体１０は、回転子２０、ブラシカードアセンブリ３０、永久磁石４０、フロント側軸受４１、及びリア側軸受４２を収容する。なお、「収容する」とは、収容物の内側に被収容物の全体が位置する場合と、収容物の内側に被収容物の一部が位置する場合との双方を含む。

＜ハウジング１１＞
ハウジング１１は、バックカバー１２よりフロント側に位置する。ハウジング１１は、ハウジング円筒部１３、ハウジング上面部１４、及びフランジ部１５を有する。ハウジング１１は、金属などの導電性部材である。

ハウジング円筒部１３は、中心軸Ｊと同心の円筒形状である。ハウジング円筒部１３は、ハウジング上面部１４の外周から、リア側に向かって軸方向に延びる円筒状である。ハウジング円筒部１３は、回転子２０及び永久磁石４０の径方向外側を囲む。ハウジング円筒部１３の内面には、永久磁石４０が固定される。

ハウジング上面部１４は、ハウジング円筒部１３のフロント側の端部に連結される。ハウジング上面部１４は、中心軸Ｊと同心の円板状である。ハウジング上面部１４は、ハウジング上面部１４を軸方向に貫通する複数の上面側孔部１４ａを有する。上面側孔部１４ａは、例えば円形状である。上面側孔部１４ａは、中心軸Ｊを中心として周方向に沿って等間隔に配置される。

フランジ部１５は、ハウジング円筒部１３のリア側の端部から径方向外側に延びる。モータ１は、フランジ部１５を介して、エンジンクーリング用ファン装置に取り付けられる。

ハウジング１１のハウジング円筒部１３は、バックカバー１２のバックカバー円筒部１６と、かしめられることで連結される。

＜バックカバー１２＞
バックカバー１２は、ハウジング１１よりリア側に位置する。バックカバー１２は、バックカバー円筒部１６、及びバックカバー底面部１７を有する。バックカバー１２は、金属などの導電性部材である。

バックカバー円筒部１６は、中心軸Ｊと同心の円筒形状である。バックカバー円筒部１６は、バックカバー底面部１７の外周から、フロント側に向かって軸方向に延びる円筒状である。バックカバー円筒部１６は、回転子２０及びブラシカードアセンブリ３０の径方向外側を囲む。バックカバー円筒部１６の内面には、ブラシカードアセンブリ３０が配置される。バックカバー円筒部１６は、図２に示されるように、径方向外側に突出した突出部１６ａを有する。

バックカバー底面部１７は、バックカバー円筒部１６のリア側の端部に連結される。バックカバー底面部１７は、中心軸Ｊと同心の円板状である。バックカバー底面部１７は、バックカバー底面部１７を軸方向に貫通する複数の底面側孔部１７ａを有する。底面側孔部１７ａは、例えば周方向に延びる長孔形状である。底面側孔部１７ａは、１以上の任意の数だけ設けられるが、省略することもできる。バックカバー底面部１７は、径方向に放射状に延びる複数の凸部１７ｂを有する。凸部１７ｂは、バックカバー底面部１７に対して突出しており、リア側からフロント側に向かって突出する形状である。

＜回転子２０＞
図４は、ハウジング１１及び永久磁石４０を取り外した状態のモータ１を示す図である。図１及び図４に示されるように、回転子２０は、シャフト２１、コア２２、コイル２３、及び整流子２５を有する。

シャフト２１は、中心軸Ｊを中心として軸方向に円柱状に延びる。シャフト２１のフロント側の端部は、ハウジング１１のフロント側の外部に露出する。シャフト２１のフロント側の端部には、ファンが連結される。

コア２２は、シャフト２１に固定される。コア２２は、ハウジング１１の径方向内側に位置する。コア２２は、永久磁石４０と径方向に対向する。コア２２は、コアバック及び複数のティース部を含む。複数のティース部は、周方向に沿って等間隔に配置される。

コイル２３は、通電によりコア２２を励磁する。コイル２３は、絶縁性を有するインシュレータを介して、コア２２のティース部に巻回される。コイル２３は、例えば、コア２２に集中巻きで巻回される。

整流子２５は、コア２２のリア側に位置する。整流子２５は、絶縁部材２５ａ、及び複数のセグメント２５ｂを含む。

絶縁部材２５ａは、絶縁性を有する部材である。絶縁部材２５ａは、例えば、シャフト２１の径方向外側を囲む円筒状である。絶縁部材２５ａは、シャフト２１の外周面に嵌合される。

複数のセグメント２５ｂは、絶縁部材２５ａの外側面に固定される。複数のセグメント２５ｂは、周方向に沿って等間隔に配置される。複数のセグメント２５ｂは、それぞれ軸方向に延びる導体である。セグメント２５ｂは、コイル２３に電気的に接続される。セグメント２５ｂの径方向外側の面は、後述のブラシ５１ａ〜５１ｄと接触可能である。ブラシ５１ａ〜５１ｄと接触するセグメント２５ｂは、回転子２０の回転に伴い変化する。つまり、整流子２５は、コイル２３に電気的に接続される。

＜永久磁石４０＞
永久磁石４０は、ハウジング１１の内側に固定される。永久磁石４０は、回転子２０の径方向外側に位置し、回転子２０と対向するよう配置される。永久磁石４０は、例えば、周方向に延びる円弧形状である。永久磁石４０は、例えば、周方向に沿って４つ設けられる。永久磁石４０は、周方向の一端部と他端部とに２つの磁極を有する。つまり、永久磁石４０の磁極の数は８となる。ただし、永久磁石４０の磁極数は任意に変更可能である。

＜フロント側軸受４１及びリア側軸受４２＞
フロント側軸受４１、及びリア側軸受４２は、シャフト２１を支持する。フロント側軸受４１は、コア２２のフロント側に位置する。フロント側軸受４１は、ハウジング１１により保持される。リア側軸受４２は、整流子２５のリア側のシャフト２１の端部を支持する。リア側軸受４２は、バックカバー１２により保持される。

＜ブラシカードアセンブリ３０＞
ブラシカードアセンブリ３０は、回転子２０のコア２２のリア側に位置する。ブラシカードアセンブリ３０は、バックカバー１２内に配置される。ブラシカードアセンブリ３０は、整流子２５を介して回転子２０に電流を供給する。

図５は、バックカバー１２及びブラシカードアセンブリ３０をフロント側から見た斜視図である。図６はブラシカードアセンブリ３０をフロント側から見た斜視図である。図７はブラシカードアセンブリ３０をフロント側から見た平面図である。図６及び図７は、説明の都合上、電子部品等を省略して示す。図６及び図７には、中心軸Ｊに垂直なＸ軸及びＹ軸を示している。

ブラシカードアセンブリ３０は、ブラシカード３１、ブラシユニット５０ａ〜５０ｄ、及びチョークコイル６１、６２を有する。ブラシユニット５０ａ〜５０ｄは、それぞれブラシ５１ａ〜５１ｄを有する。

＜ブラシカード３１＞
ブラシカード３１は、プレート部７０、及び樹脂部３２を有する。ブラシカード３１は、金型にプレート部７０をインサートするインサート成形により成形される。ブラシユニット５０ａ〜５０ｄ、及びチョークコイル６１、６２は、ブラシカード３１に取り付けられる。なお、ブラシカード３１は、樹脂部３２にプレート部７０をかしめによって固定して構成することも可能である。

＜プレート部７０＞
プレート部７０は、例えば真鍮または銅などの導電性部材で形成される。プレート部７０は、チョークコイル６１、６２を含む部品と電気的に接続され、回路を構成する。プレート部７０は、回転子２０に電流を供給する。プレート部７０は、正極側接続端子７１ａ、負極側接続端子７１ｂ、ブラシユニット設置部７２ａ〜７２ｄ、及び挟持部７５〜７７を有する。プレート部７０において、他の部品と接続される部位は外部に露出し、それ以外の部位は樹脂で覆われている。

正極側接続端子７１ａは、チョークコイル６１に接続される。チョークコイル６１は、例えば、ヒューズ６１ａを有するヒューズ付きチョークコイルである。チョークコイル６１を有する構成とすることで、供給される電源に含まれるノイズを低減することができる。また、電気回路の一部がショートするなどして過電流が流れようとすると、ヒューズ６１ａが作動し、電源側に異常電流が環流されることなどを防止することができる。負極側接続端子７１ｂは、チョークコイル６２に接続される。

ブラシユニット設置部７２ａ〜７２ｄには、それぞれブラシユニット５０ａ〜５０ｄが設置される。ブラシユニット設置部７２ａ〜７２ｄは、それ自体は回路を構成するものではない。ブラシユニット５０ａ〜５０ｄにおけるブラシ５１ａ〜５１ｄから延びるピグテールが、回路を構成するプレート部７０とそれぞれ電気的に接続される。

挟持部７５〜７７は、プレート部７０の外周位置から径方向外側に延びる板状の部材である。挟持部７５〜７７は、キャパシタを介してそれぞれ接地されている。図６及び図７に示されるように、３つの挟持部７５〜７７は、プレート部７０において、Ｙ軸に対して、コネクタ部３５が配置される右側とは逆の左側に位置する。

挟持部７５〜７７は、軸方向において、ハウジング１１とバックカバー１２との間に位置している。挟持部７５〜７７は、ハウジング１１とバックカバー１２とによって軸方向に挟持される。これにより、ブラシカードアセンブリ３０は、挟持部７５〜７７がハウジング１１とバックカバー１２とで挟持されることによって、保持される。また、ハウジング１１とバックカバー１２とは、挟持部７５〜７７を挟持しながらかしめられる。挟持部７５〜７７は、上記のように接地電位であるが、導電性を有するハウジング１１及びバックカバー１２により挟持されることで電気的にも接続され、接地電位を安定させることができている。なお、接地電位は、基準電位とも呼ばれる。

＜樹脂部３２＞
樹脂部３２は、プレート部７０の所定部を覆う樹脂製の部分である。樹脂部３２は、ブラシカード筒部３３、ブラシカード底面部３４、及びコネクタ部３５を有する。

＜ブラシカード筒部３３＞
ブラシカード筒部３３は、部分的に切り欠かれた円筒状である。ブラシカード筒部３３は、ブラシカード底面部３４の外周から軸方向に突出する壁状である。ブラシカード筒部３３は、コネクタ外周壁３３ａ、ブラシ外周壁３３ｂ、切欠部３３ｄ及び３３ｅ、第１リブ３３ｆ及び３３ｇ、並びにブラシカード凹部３３ｈを有する。コネクタ外周壁３３ａ、及びブラシ外周壁３３ｂを指して、外周壁と総称する。ブラシカード筒部３３の外周壁は、バックカバー円筒部１６の内周壁と隙間を介して対向する。つまり、ブラシカード筒部３３の外周壁とバックカバー円筒部１６との間には、気体及び液体が流通可能な隙間が設けられる。このブラシカード筒部３３の外周壁とバックカバー円筒部１６との間の隙間は、流通孔Ｆに連通する。流通孔Ｆは、ハウジング１１とバックカバー１２とを組み合わせたときに、突出部１６によってバックカバー１２の一部が開口する開口部である。

コネクタ外周壁３３ａは、コネクタ部３５に接続される、ブラシカード筒部３３の外周壁の一部である。コネクタ外周壁３３ａは、Ｙ軸に対して右側に配置される。コネクタ外周壁３３ａは、ブラシ外周壁３３ｂよりも軸方向に長い。

ブラシ外周壁３３ｂは、ブラシカード筒部３３の外周壁の一部であって、ブラシユニット５０ａ〜５０ｄの径方向外側に位置する。ブラシ外周壁３３ｂは、Ｙ軸に対して左側に、切欠部３３ｄ及び３３ｅを有する。切欠部３３ｄ及び３３ｅは、ブラシ外周壁３３ｂの他の部分と比較して軸方向の長さが短くなった部分である。言い換えれば、切欠部３３ｄ及び３３ｅは、ブラシ外周壁３３ｂの他の部分に対して軸方向に切り欠かれた部分である。つまり、コネクタ外周壁３３ａとブラシ外周壁３３ｂとからなる外周壁は、切欠部３３ｄ及び３３ｅによって、Ｙ軸の左側の２箇所において非連続となり、Ｙ軸の右側においては連続する。そのため、ブラシカード筒部３３の外周壁は、Ｙ軸の右側部分が、Ｙ軸の左側部分と比較して高い剛性を有している。つまり、ブラシカードアセンブリ３０のＹ軸より右側の剛性は、Ｙ軸より左側の剛性より高くなる。

上記の切欠部３３ｄ及び３３ｅは、ブラシカード筒部３３の外周壁とバックカバー円筒部１６との間の隙間と連通している。そのため、ブラシカードアセンブリ３０の内側の空間は、切欠部３３ｄ及び３３ｅから、ブラシカード筒部３３の外周壁とバックカバー円筒部１６との間の隙間を介して、流通孔Ｆからモータ１の外部空間と連通する。これにより、ブラシカードアセンブリ３０の内外の気体の流通性が良好となり、モータ内部、特にブラシカードアセンブリ３０近傍が冷却される。

第１リブ３３ｆ及び３３ｇは、Ｙ軸に対して右側に位置する。第１リブ３３ｆ及び３３ｇは、ブラシ外周壁３３ｂの内周側に設けられ、ブラシ外周壁３３ｂの内周面とブラシカード底面部３４とを接続する。第１リブ３３ｆ及び３３ｇは、ブラシ外周壁３３ｂと同じ高さを有し、ブラシカード底面部３４から軸方向に延びる。第１リブ３３ｆ及び３３ｇは、ブラシカード底面部３４に接する一端部が、他端部に対して径方向に延びている。第１リブ３３ｆは、周方向において、ブラシユニット設置部７２ａよりコネクタ部３５に近接する位置に配置される。第１リブ３３ｇは、周方向において、ブラシユニット設置部７２ｄよりコネクタ部３５に近接する位置に配置される。第１リブ３３ｆ及び３３ｇは、ブラシ外周壁３３ｂが倒れようとする応力に逆らって、ブラシ外周壁３３ｂを支える。これにより、ブラシ外周壁３３ｂの形状が維持され、ブラシカード３１におけるＹ軸に対して右側部分の剛性が高められている。つまり、ブラシカードアセンブリ３０のＹ軸より右側の剛性は、Ｙ軸より左側の剛性より高くなる。

ブラシ外周壁３３ｂは、径方向内側に窪むブラシカード凹部３３ｈを有している。図４及び図５に示されるように、ブラシカード凹部３３ｈは、バックカバー１２の突出部１６ａと径方向に対向する。よって、流通孔Ｆは、ブラシカード凹部３３ｈと突出部１６ａによって、より大きな隙間と連通するため、流通孔Ｆの内外の空気の流通性が良好となる。流通孔Ｆは、モータ１の回転軸方向の位置ではなく、径方向の位置にあるため、中心軸が重力方向に対して所定の角度を有する構成としたときに、重力方向の下側にある。そのため、ブラシカードアセンブリ３０の内部に液体が存在するとき、液体が自重によって突出部１６ａに溜まり、流通孔Ｆよりモータ１の外部に排出される。

＜ブラシカード底面部３４＞
ブラシカード底面部３４は、プレート部７０の底面部分を保持する。ブラシカード底面部３４は、中心軸Ｊを中心とする円状の開口部３６を有する環状である。ブラシカード底面部３４は、中心軸Ｊを中心とする略円環状である。ブラシカード底面部３４の内側には、整流子２５が位置する。ブラシカード底面部３４は、バックカバー底面部１７に隙間を介して対向する。

ブラシカード底面部３４は、ブラシ５１ａ〜５１ｄを含むブラシユニット５０ａ〜５０ｄ、及びチョークコイル６１、６２を含む部品を保持する。

ブラシカード底面部３４は、複数の貫通孔３４ａを有する。複数の貫通孔３４ａは、ブラシカード底面部３４を軸方向に貫通する。貫通孔３４ａは、ブラシカード底面部３４の内外に空気を流通させ、ブラシカードアセンブリ３０が冷却される。ＸＹ平面で見た貫通孔３４ａの領域は、Ｙ軸より左側が、Ｙ軸より右側よりも広い。そのため、貫通孔３４ａにより、ブラシカードアセンブリ３０のＹ軸より右側の剛性は、Ｙ軸より左側の剛性より高くなる。

ブラシカード底面部３４は、図６及び図７に示されるように、Ｙ軸より右側のコネクタ部３５に近接した位置に、底面リブ３４ｂ〜３４ｅを有する。底面リブ３４ｂ〜３４ｅは、ブラシカード底面部３４からフロント側に向かって軸方向に延びる。

底面リブ３４ｄは、本発明の第２リブに対応する。底面リブ３４ｃは、本発明の第３リブに対応する。底面リブ３４ｂは、本発明の第４リブに対応する。底面リブ３４ｂ〜３４ｅは、ブラシがある面に設けられているが反対側の面に設けられても良い。

ＸＹ平面での平面視において、底面リブ３４ｂは、Ｘ軸に沿って、開口部３６の外周から径方向に延びる。底面リブ３４ｂは、ブラシカード底面部３４におけるＹ軸より右側がＹ軸と平行な直線を折り目にして撓もうとする応力に逆らうように作用することによって、ブラシカード３１の剛性を高める。

底面リブ３４ｂは、正極側接続端子７１ａと負極側接続端子７１ｂとの間に位置する。底面リブ３４ｂは、剛性を高める部材として利用されると同時に、樹脂で形成された絶縁体であるため、正極側接続端子７１ａと負極側接続端子７１ｂとが接触してショートすることを防止することができる。特に、本実施形態のモータ１では、整流子２５との摩擦によりブラシ５１ａ〜５１ｄから生じた金属粉が、正極側接続端子７１ａ及び負極側接続端子７１ｂの近傍に堆積することがある。しかし、このように金属粉が堆積したとしても、底面リブ３４ｂによって、正極側接続端子７１ａと負極側接続端子７１ｂと絶縁性を向上することができる。

底面リブ３４ｃは、底面リブ３４ｂの途中位置から、Ｘ軸に対して斜めに交差して、ブラシカード筒部３３のコネクタ外周壁３３ａに向かって延びる。Ｘ軸の上側の底面リブ３４ｃは、ブラシカード底面部３４におけるＹ軸より右側かつＸ軸の上側が、この底面リブ３４ｃが延びる方向に直交する直線を折り目にして撓もうとする応力に逆らうように作用することによって、ブラシカード３１の剛性を高める。同様に、Ｘ軸の下側の底面リブ３４ｃは、ブラシカード底面部３４におけるＹ軸より右側かつＸ軸の下側が、この底面リブ３４ｃが延びる方向に直交する直線を折り目にして撓もうとする応力に逆らうように作用することによって、ブラシカード３１の剛性を高める。なお、底面リブ３４ｃは、ブラシ外周壁３３ｂより軸方向に長く、かつコネクタ部３５に近接するために高い剛性を有するコネクタ外周壁３３ａに接することで、より効果的に設置部分の剛性を高めることができる。

底面リブ３４ｄは、Ｘ軸に直交して、ブラシカード筒部３３を横断して延びる。つまり、底面リブ３４ｄは、Ｙ軸に水平な方向に延びる。底面リブ３４ｄは、ブラシカード底面部３４におけるＹ軸より右側がＸ軸と平行な直線を折り目にして撓もうとする応力に逆らうように作用することによって、ブラシカード３１の剛性が高まる。

底面リブ３４ｅは、底面リブ３４ｃと３４ｄとが交差する位置から、Ｘ軸に水平な方向に延びる。底面リブ３４ｅは、コネクタ部３５のＹ軸方向の端部に近傍する位置に配置される。底面リブ３４ｅは、コネクタ外周壁３３ａが倒れようとする応力に逆らって、コネクタ外周壁３３ａを支える。これにより、コネクタ外周壁３３ａの形状が維持され、ブラシカード３１におけるコネクタ部３５近辺の剛性が高まる。

これらの底面リブ３４ｂ〜３４ｅは、部分的に交差させることで、交差する底面リブ３４ｂ〜３４ｅ同士の倒れを抑えられる。これにより、個々の底面リブ３４ｂ〜３４ｅによるブラシカード３１の剛性をより高めることができる。

また、底面リブ３４ｂ〜３４ｅは、一端がコネクタ外周壁３３ａ、ブラシ外周壁３３ｂ、およびブラシカード内周壁３６ｂと接続されることによって、それら壁部分の倒れを抑える。これにより、それら壁部分によるブラシカード３１の剛性をより高めることができる。

これらの底面リブ３４ｂ〜３４ｅによって、ブラシカードアセンブリ３０のＹ軸より右側の剛性は、Ｙ軸より左側の剛性より高くなる。なお、ブラシカードアセンブリ３０のＹ軸の右側の剛性を高めるためのリブは、必ずしも底面リブ３４ｂ〜３４ｅを含む必要はなく、底面リブ３４ｂ〜３４ｅの一部を含む構成としてもよい。底面リブ３４ｂ〜３４ｅは、ブラシカード３１の振動の原因となるブラシ５１ａ〜５１ｄが配置された面と同一の面に配置されるため、ブラシカード３１の振動を効果的に抑制できる。

＜ブラシカード内周壁３６ａ、３６ｂ＞
ブラシカード内周壁３６ａ及び３６ｂは、ブラシカード底面部３４の開口部３６の外周の一部に位置する。ブラシカード内周壁３６ａ及び３６ｂは、ブラシカード底面部３４の内縁から軸方向に延びる。Ｙ軸に対して右側に配置されたブラシカード内周壁３６ｂは、底面リブ３４ｂに連結されているので、Ｙ軸の右側の剛性を高めることができる。

＜コネクタ部３５＞
コネクタ部３５は、Ｙ軸の右側の、コネクタ外周壁３３ａの径方向外側の面に連結される。コネクタ部３５は、Ｙ軸の右側に配置されたブラシ５１ａと５１ｄとの間に配置される。コネクタ部３５は、Ｘ軸に沿って、径方向外側に延びている。図示は省略するが、コネクタ部３５は、径方向外側に開口する筒状である。コネクタ部３５の内側では、正極側接続端子７１ａの径方向外側の端部、及び負極側接続端子７１ｂの径方向外側の端部が露出している。正極側接続端子７１ａ及び負極側接続端子７１ｂは、コネクタ部３５の内側を通って外部電源と電気的に接続される。すなわち、コネクタ部３５は、外部から給電を受け、正極側接続端子７１ａ及び負極側接続端子７１ｂを介してモータ１に駆動電力を与える。

コネクタ部３５は、Ｙ軸の右側に位置するため、Ｙ軸の右側におけるブラシカード筒部３３の外周壁の剛性を高めることができる。

＜ブラシユニット５０ａ〜５０ｄ＞
ブラシユニット５０ａは、ブラシ５１ａと、これを収容し径方向に延びる箱型のブラシケース５０ａ２と、このブラシケース５０ａ２に収容されるコイルバネ５０ａ３とを含む。ブラシケース５０ａ２は、金属板を折り曲げて形成され、底面と径方向内側の側面が開放されている。コイルバネ５０ａ３は、ブラシケース５０ａ２の径方向外側の側面とブラシ５１ａの径方向外側の側面との間に介在し、ブラシ５１ａを径方向内方に弾性的に押圧する。他のブラシユニット５０ｂ〜５０ｄについても同様の構成である。ブラシユニット５０ａ〜５０ｄは、ブラシユニット設置部７２ａ〜７２ｄの上に設置される。これにより、ブラシ５１ａ〜５１ｄは、各ブラシケース５０ａ２内のそれぞれに径方向内側に弾性的に押圧され、径方向に移動可能に収容される。ブラシ５１ａ〜５１ｄは、径方向内方にある整流子２５に径方向内方の付勢力がかかりながら接触する。ブラシ５１ａは、これに導通させるための網線からなるピグテール５１ａ１が接続されている。ピグテール５１ａ１は、ブラシケース５０ａ２の天面のスリットを介して外部へ引き出され、回路を構成するプレート部７０に電気的に接続される。

また、図７に示されるように、ブラシユニット設置部７２ａ及びブラシユニット５０ａは、Ｙ軸の右側に、Ｘ軸に対して略６７．５度をなすよう配置される（Ａ）。ブラシユニット設置部７２ｂ及びブラシユニット５０ｂは、Ｙ軸の左側に、Ｘ軸に対して略２２．５度をなすよう配置される（Ｂ）。ブラシユニット設置部７２ｃ及びブラシユニット５０ｃは、Ｙ軸の左側に、ブラシユニット５０ｂとは逆方向に、Ｘ軸に対して略２２．５度をなすよう配置される（Ｃ）。ブラシユニット設置部７２ｄ及びブラシユニット５０ｄは、Ｙ軸の右側に、ブラシユニット５０ａとは逆方向に、Ｘ軸に対して略６７．５度をなすよう配置される（Ｄ）。

＜格子状リブ３４ｆ＞
図８は、ブラシカードアセンブリ３０を底面側から見た平面図である。ブラシカード底面部３４は、底面側において、Ｙ軸より右側の位置は、Ｘ軸に水平な方向と、Ｙ軸に水平な方向とにそれぞれ複数延びて格子状になった、格子状リブ３４ｆを有する。つまり、ブラシカード底面３４において、ブラシ５１ａ〜５１ｄが配置される面とは反対の面であって、バックカバー底面部１７に対向する面には、剛性を高めるために格子状リブ３４ｆが配置される。

なお、格子状リブ３４ｆは、必ずしも、Ｘ軸に水平な方向と、Ｙ軸に水平な方向とにそれぞれ複数延びる形状でなくてもよい。例えば、複数のリブによって囲まれる形状が矩形ではなく多角形または円形、さらに複数のリブが縞状に配列されるような、任意の格子状の形状を採用してもよい。また、格子状リブ３４ｆを配置するのに代えて、Ｙ軸に対して右側のブラシカード底面部３４の樹脂の厚みを厚くしてもよい。ただし、ブラシカード底面部３４の一部の厚みを厚くすると、高コストになったり、または樹脂にひけなどの変形が生じたりする場合があるため、格子状のリブを形成する構成とすることが好ましい。また、格子状リブ３４ｆを、ブラシカード底面３４において、ブラシ５１ａ〜５１ｄが配置される面に設けても良い。

＜重心の位置＞
後述するように、ブラシユニット５０ａ〜５０ｄの重心の位置は、ブラシカード３１の振動の腹と密接な関係があるため、ここで、ブラシユニット５０ａ〜５０ｄの重心の位置について説明する。なお、ブラシユニット５０ａ〜５０ｄの重心の位置と、ブラシ５１ａ〜５１ｄの重心の位置は略同じ位置となる。

まず、直線上に配置された、重さｍ１の物体Ｏ１と、重さｍ２の物体Ｏ２との重心Ｇは、基準点からのそれぞれの距離をｘ１及びｘ２とすると、以下の数式で決定される。なお、重心Ｇの基準点からの距離をＸＧとする。

図９は、物体Ｏ１及びＯ２、並びに重心Ｇの位置を示す概念図である。図中では、物体Ｏ１及びＯ２から延びる矢印は重力方向のベクトルを指し、重心Ｇから延びる矢印は物体Ｏ１及びＯ２を支える重心位置に与えられるベクトルを示す。なお、上記数式では、重力加速度ｇを省略して説明している。このように、物体Ｏ１及びＯ２の重心はＧの位置となる。

次に、ＸＹ平面上に、それぞれの重さがｍ１、ｍ２、・・・ｍｎとなるｎ個の物体が配置された場合の、これらのｎ個の物体の重心は、以下の数式で決定される。なお、それぞれの物体は基準点に対して（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、・・・（ｘｍ、ｙｍ）の位置に配置され、重心Ｇの位置が（ｘＧ、ｙＧ）となる。

上記数式から導出されたブラシ５１ａ〜５１ｄの重心位置Ｅは、図７に示されたＥの位置となる。

なお、ブラシ５１ａ〜５１ｄは、径方向に延びる形状であり、厳密には、整流子２５と接する径方向内側の面が傾斜を有しているが、直方体に近い形状となっている。そのため、ブラシユニット５０ａ〜５０ｄの重心の位置は、ＸＹ平面で見たときに、ブラシユニット５０ａ〜５０ｄの中心部分の中心位置に略等しい。つまり、ＸＹ平面で見たとき、ブラシユニット５０ａ〜５０ｄの中心部分の中心位置は、ブラシ５１ａと５１ｃとの中心部分をつなぐ直線と、ブラシ５１ｂと５１ｄとの中心部分をつなぐ直線との交点に略等しくなる。

＜振動の腹の位置＞
ブラシユニット５０ａ〜５０ｄを保持するブラシカード３１は、モータ１の回転時にブラシ５１ａ〜５１ｄが整流子２５と繰り返し接触することで振動する。このとき、ブラシカード３１は、モータ１の回転時に、軸方向の振動の中心となる、「振動の腹」を有する。発明者らの検討結果によれば、ブラシ５１ａ〜５１ｄの重心と、振動の腹とを近接する位置にすることで、モータ１の回転時のブラシカード３１の振動を効果的に抑制できることが判っている。

振動の腹は、主に、ブラシカード３１の各部の剛性によって決定される。上記のように、ブラシカード３１では、外周壁であるブラシカード筒部３３と、平面部であるブラシカード底面部３４との構成で、Ｙ軸の右側と左側の剛性のバランスを調整している。ブラシカード３１は、Ｘ軸に対して略線対称になる構成としているため、ブラシ５１ａ〜５１ｄの重心の位置、及び振動の腹の位置は、いずれもＸ軸上の位置となる。

ブラシカード３１では、ブラシ５１ａ〜５１ｄがＹ軸の左側寄りに配置されるため、ブラシ５１ａ〜５１ｄの重心は、Ｙ軸の左側に位置する。これに対して、従来構成のブラシカード３１では、振動の腹を考慮することなく、ブラシカード筒部３３の外周壁が連続させる構成としていたため、振動の腹が中心軸Ｊに略重なる位置になっていた。そのため、ブラシ５１ａ〜５１ｄの重心と、ブラシカード３１の振動の腹とが離れてしまう構成になっていた。

本実施形態のブラシカード３１では、これまでに説明したように、Ｙ軸に対して左側の剛性を低くしながら、右側の剛性を高くする構成を採っているため、振動の腹がＹ軸に対して左側に位置する。例えば、Ｙ軸に対して左側では、ブラシカード筒部３３の外周壁が切欠部３３ｄ及び３３ｅを有することで非連続となっており、これによってブラシカード３１のＹ軸の左側の剛性が比較的低くなっている。一方、Ｙ軸に対して右側では、ブラシカード筒部３３の外周壁が連続しているため、これによってブラシカード３１のＹ軸の左側の剛性が比較的高くなっている。

また、Ｙ軸に対して右側には、ブラシカード３１が第１リブ３３ｆ及び３３ｇ、底面リブ３４ｂ〜３４ｅ、格子状リブ３４ｆを有することで、剛性を高められている。これによって、ブラシカード３１における剛性のバランスを調整し、ブラシカード３１の振動の腹が、Ｙ軸に対して左側であって、ブラシ５１ａ〜５１ｄの重心と重なり、または近接して位置する。したがって、ブラシカード３１を有するモータ１では、回転時の振動を抑制することができる。

また、ブラシカード３１では、Ｙ軸に対して右側の方が、Ｙ軸に対して左側よりも、樹脂の使用量が多く、重くなっているため、振動の腹がＹ軸に対して左側に寄っている。なお、樹脂の使用量を同等として、プレート部７０の重量がＹ軸に対して右側の方が重くなるような構成としても同様の効果が得られる。

また、ブラシカード３１とバックカバー１２とは、隙間を介して対向しつつ、ブラシカード３１に貫通孔３４ａ、切欠部３３ｄ、３３ｅを有するため、ブラシカード３１の内外に空気が流通しやすい構成である。これにより、本実施形態のモータ１では、ブラシカードアセンブリ３０の冷却性を維持しつつ、振動を抑制することができる。

なお、本実施形態のモータ１は、ここでまとめた構成以外にもブラシカード３１の剛性を調整し、振動の腹の位置を重心の近傍とする構成を含む。

＜２．変形例＞
本発明のモータは、上記の実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態から考え得る種々の形態をも包含する。例えば、本発明のモータは、以下のような変形例の構成であってもよい。なお、上述の実施形態と同様の構成については同じ名称または参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。

実施形態では、ブラシカード３１の振動の腹がＹ軸の左側となるよう、ブラシカード３１の左側の剛性を低くし、右側の剛性を高くするための種々の構成を採用したが、これらの構成は、必ずしも全てを同時に含む構成をする必要は無く、その一部を採用する構成としても一定の効果がある。例えば、ブラシカード３１が、第１リブ３３ｆ及び３３ｇ、底面リブ３４ｂ〜３４ｅ、格子状リブ３４ｆを有さず、ブラシカード筒部３３の外周壁が、Ｙ軸に対して左側に切欠部３３ｄ及び３３ｅを有する構成を採用してもよい。

また、ブラシカード３１の振動の腹と、ブラシ５１ａ〜５１ｄの重心とは、必ずしも一致させる必要は無く、近傍位置に配置されればよい。また、ブラシ５１ａ〜５１ｄは、整流子２５との接触によって摩耗するため、ブラシ５１ａ〜５１ｄの重心はモータの使用に伴い変化することとなる。これにより、ブラシカード３１の振動の腹とブラシ５１ａ〜５１ｄの重心との関係が変化するため、振動の抑制効果が低下する場合が考えられる。しかしながら、ブラシ５１ａ〜５１ｄが摩耗すると、ブラシ５１ａ〜５１ｄが短くなるのにつれて、コイルバネ５０ａ３が伸びるため弾性力が低下する。そのため、この場合のブラシ５１ａ〜５１ｄが整流子２５に対する付勢力は、ブラシ５１ａ〜５１ｄの摩耗前または摩耗量が少ない時の付勢力よりも小さいため、それだけブラシ５１ａ〜５１ｄが周辺に及ぼす加振力は弱くなり、ブラシカードアセンブリ３０の振動は低下する。よって、ブラシ５１ａ〜５１ｄの摩耗前または摩耗量が少ない時から、摩耗量が多くなった時も、結果的に振動が少ないモータとなる。

＜３．その他＞
以上、本発明の実施形態及び変形例についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。例えば、上記実施形態及び各変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。

本発明のモータは、主に自動車のエンジンクーリングファンのモータとして用いられる。また、本発明のモータは、例えば、ブレーキ用のモータや、電動パワーステアリング用のモータなどに利用される。また、自動車用以外にも種々の用途に利用可能である。例えば、電動アシスト自転車、電動バイク、家電製品、ＯＡ機器、及び医療機器等に利用されてもよい。

また、本発明のモータは、同様の構造で発電機を構成することもできる。本発明のモータは、自動車、電動アシスト自転車、風力発電等に利用される発電機としても利用されうる。

本発明は、例えば自動車のエンジンクーリングファン用のモータなどとして利用可能である。

１…モータ
１０…筐体
１１…ハウジング
１２…バックカバー
１３…ハウジング円筒部
１３ａ…ハウジング貫通孔
１４…ハウジング上面部
１４ａ…上面側孔部
１５…フランジ部
１６…バックカバー円筒部
１６ａ…突出部
１７…バックカバー底面部
１７ａ…底面側孔部
１７ｂ…凸部
２０…回転子
２１…シャフト
２２…コア
２３…コイル
２５…整流子
２５ａ…絶縁部材
２５ｂ…セグメント
３０…ブラシカードアセンブリ
３１…ブラシカード
３２…樹脂部
３３…ブラシカード筒部
３３ａ…コネクタ外周壁
３３ｂ…ブラシ外周壁
３３ｄ、３３ｅ…切欠部
３３ｆ、３３ｇ…第１リブ
３３ｈ…ブラシカード凹部
３３ｍ…接触部
３３ｎ…突出部
３４…ブラシカード底面部
３４ａ…貫通孔
３４ｂ〜３４ｅ…底面リブ
３５…コネクタ部
３６…開口部
３６ａ、３６ｂ…ブラシカード内周壁
４０…永久磁石
４１…フロント側軸受
４２…リア側軸受
５０ａ〜５０ｄ…ブラシユニット
５０ａ２…ブラシケース
５０ａ３…コイルバネ
５１ａ〜５１ｄ…ブラシ
５１ａ１…ピグテール
６１、６２…チョークコイル
６１ａ…ヒューズ
７０…プレート部
７１ａ…正極側接続端子
７１ｂ…負極側接続端子
７２ａ〜７２ｄ…ブラシユニット設置部
７５〜７７…挟持部

Claims (13)

1. 軸方向に延びる中心軸を中心としたシャフトを有する回転子と、
   前記回転子の径方向外側に位置する永久磁石と、
   前記回転子に電力を供給するブラシカードアセンブリと、
   前記ブラシカードアセンブリを支持するバックカバーと、
   前記バックカバーと共に、前記ブラシカードアセンブリ、前記回転子、及び前記永久磁石を収容するハウジングと、を備え、
   前記回転子は、
   前記シャフトに固定されたコアと、
   前記コアを励磁するコイルと、
   前記コイルと電気的に接続された整流子と、を有し、
   前記ブラシカードアセンブリは、
   複数のブラシと、
   複数の前記ブラシを支持するブラシカードと、
   前記ブラシカードの外周に設けられた、軸方向に突出した壁状の外周壁と、
   を有し、
   前記中心軸に直交するＸ軸、及び前記中心軸及び前記Ｘ軸に直交するＹ軸において、
   複数の前記ブラシの重心が前記Ｙ軸に対する一方側に位置し、
   前記外周壁は、前記Ｙ軸に対して前記一方側では少なくとも一部が非連続となる切欠部を有し、前記他方側では連続する、
   モータ。
2. 前記外周壁の連続する部位に、前記外周壁の内周面と前記ブラシカードの平面とを接続する第１リブを有する、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記バックカバーは、前記外周壁との間に隙間を介して対向し、
   前記隙間は、前記切欠部に連通する、
   請求項１または請求項２に記載のモータ。
4. 軸方向に延びる中心軸を中心としたシャフトを有する回転子と、
   前記回転子に電力を供給するブラシカードアセンブリと、
   前記ブラシカードアセンブリを支持するバックカバーと、
   前記回転子の径方向外側に位置する永久磁石と、
   前記バックカバーと共に、前記ブラシカードアセンブリ、前記回転子、及び前記永久磁石を収容するハウジングと、を備え、
   前記回転子は、
   前記シャフトに固定されたコアと、
   前記コアを励磁するコイルと、
   前記コイルと電気的に接続された整流子と、を有し、
   前記ブラシカードアセンブリは、
   複数のブラシと、
   複数の前記ブラシを支持するブラシカードと、
   を有し、
   前記中心軸に直交するＸ軸、及び前記中心軸及び前記Ｘ軸に直交するＹ軸において、
   複数の前記ブラシの重心が前記Ｙ軸に対する一方側に位置し、
   前記ブラシカードは、前記他方側に、前記Ｘ軸と交差しながら外周まで延びるリブを有する、
   モータ。
5. 前記リブは、
   前記Ｘ軸に直交して延びる第２リブと、
   前記Ｘ軸に斜めに交差して延びる第３リブと、を有する、
   請求項４に記載のモータ。
6. 前記リブは、前記ブラシカードの、前記第１ブラシ、前記第２ブラシ、前記第３ブラシ、及び前記第４ブラシが配置された面と同一の面に配置される、
   請求項４または請求項５に記載のモータ。
7. 軸方向に延びる中心軸を中心としたシャフトを有する回転子と、
   前記回転子に電力を供給するブラシカードアセンブリと、
   前記ブラシカードアセンブリを支持するバックカバーと、
   前記回転子の径方向外側に位置する永久磁石と、
   前記バックカバーと共に、前記ブラシカードアセンブリ、前記回転子、及び前記永久磁石を収容するハウジングと、を備え、
   前記回転子は、
   前記シャフトに固定されたコアと、
   前記コアを励磁するコイルと、
   前記コイルと電気的に接続された整流子と、を有し、
   前記ブラシカードアセンブリは、
   複数のブラシと、
   複数の前記ブラシを支持するブラシカードと、
   を有し、
   前記中心軸に直交するＸ軸、及び前記中心軸及び前記Ｘ軸に直交するＹ軸において、
   複数の前記ブラシの重心が前記Ｙ軸に対する一方側に位置し、
   前記ブラシカードは、前記Ｙ軸に対する他方側の平面に格子状リブを有する、
   モータ。
8. 前記格子状リブは、前記ブラシカードの、前記第１ブラシ、前記第２ブラシ、前記第３ブラシ、及び前記第４ブラシが配置された面とは逆の面に配置される、
   請求項７に記載のモータ。
9. 周方向において前記第３ブラシと前記第４ブラシとの間の位置に、外部から給電を受けるコネクタ部をさらに備える、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のモータ。
10. 前記コネクタ部は第１電極の電力を供給する第１電極線と、第２電極の電力を供給する第２電極線とを有し、
    前記ブラシカードは、前記第１電極線と前記第２電極線との間に第４リブを有する、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のモータ。
11. 前記ブラシカードは、前記Ｙ軸に対する前記他方側が前記一方側より重い、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のモータ。
12. 前記複数のブラシは、
    前記Ｙ軸に対して前記一方側に配置され、前記Ｘ軸に対してそれぞれ異なる方向に略２２．５度の角度をなすよう配置された第１ブラシ及び第２ブラシと、
    前記Ｙ軸に対して前記他方側に配置され、前記Ｘ軸に対してそれぞれ異なる方向に略６７．５度をなすよう配置された第３ブラシ及び第４ブラシと、を有する、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のモータ。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のモータと、
    前記シャフトに連結されたインペラと、
    を備えるファン。

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