JPWO2018150743A1

JPWO2018150743A1 - モータ

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Publication number: JPWO2018150743A1
Application number: JP2018568029A
Authority: JP
Inventors: 祥平大菅; 隆宏檜皮; 陽平宮田
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-12-12
Also published as: US20210135534A1; DE112017007091T5; CN110268605A; US11251675B2; WO2018150743A1

Abstract

モータにおいて、回転子は、シャフトに固定されたコアと、コアを励磁するコイルと、コイルと電気的に接続された整流子と、を有し、バックカバーは、バックカバー底面部と、バックカバー底面部の外周に筒状に設けられたバックカバー円筒部と、を有し、ブラシカードアセンブリは、バックカバー底面部に第１空隙を介して軸方向に離間し、複数のブラシを保持するブラシカード底面部と、バックカバー及びハウジングによって挟持される挟持部と、バックカバー円筒部と第２空隙を介して径方向に離間する外周壁と、外周壁に、バックカバー円筒部と接する接触部と、を有し、ハウジング及びバックカバーの少なくとも一方には、第１空隙及び第２空隙の少なくとも一方と外部空間とを連通する流通孔を有する。

Description

本発明はモータに関する。

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。また、特許文献２に記載された、ブラシを有するブラシホルダーなどが知られている。

特表２０１１−５０４７１９号公報特開平９−２４７９０６号公報

上記従来の構成のブラシ保持体では、固定フランジがハウジングとカバーとの間でクランプ固定されているだけであるため、モータの回転時にブラシ保持体の支持状態が不安定になることがあった。また、ブラシ保持体周辺での気体の流通性が十分でなく、発熱の原因となってしまうことがあった。

本発明の一の目的は、ブラシを保持するブラシカードアセンブリを安定的に保持しつつ、気体の流通性を高め発熱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。前記バックカバーは、バックカバー底面部と、前記バックカバー底面部の外周に筒状に設けられたバックカバー円筒部と、を有する。前記ブラシカードアセンブリは、前記バックカバー底面部に第１空隙を介して軸方向に離間し、複数のブラシを保持するブラシカード底面部と、前記バックカバー及び前記ハウジングによって挟持される挟持部と、前記バックカバー円筒部と第２空隙を介して径方向に離間する外周壁と、前記外周壁に、前記バックカバー円筒部と接する接触部と、を有する。前記ハウジング及び前記バックカバーの少なくとも一方には、前記第１空隙及び第２空隙の少なくとも一方と、当該モータの外部空間とを連通する流通孔を有する。

上記本発明の例示的な第１発明のロータによれば、ブラシカードアセンブリが接触部を有することで、バックカバーに対してブラシカードアセンブリが安定的に支持される構成とすることができる。また、第１空隙、第２空隙、及び流通孔を有する構成とすることで、気体及び液体の流通性を高め、モータ内部の発熱を抑制することができる。

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、モータにおける気体及び液体の流通経路を示す図である。図９は、モータにおける気体及び液体の流通経路を示す図である。

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。

ハウジング円筒部１３は、図２及び図３に示されるように、ハウジング上面部１４との連結部に近接した位置に、ハウジング円筒部１３を径方向に貫通するハウジング貫通孔１３ａを有する。ハウジング貫通孔１３ａは、例えば周方向に延びる長孔形状である。ハウジング貫通孔１３ａは、１つ以上の任意の数だけ設けられる。筐体１０の内側の気体または液体は、ハウジング貫通孔１３ａを介して筐体１０の外側に排出される。なお、筐体１０の内側には、外側から気体または液体が流入し、または結露により水滴が発生することがある。

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。上面側孔部１４ａは、１以上の任意の数だけ設けられ、例えば図２に示されるように８つ設けられる。上面側孔部１４ａは、筺体１０内外に空気を流通させることによって、筺体２０内を放熱する。

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周方向に間隔をあけて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。

＜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の一部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のリア側の端部に設けられる。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。

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。

具体的には、図２及び図３に示されるように、バックカバー円筒部１６は、カバー側フランジ部１６ｃと、６つの爪部１６ｂと、２つのカバー側外周壁１６ｄを有する。カバー側フランジ部１６ｃは、リア側の端部において径方向外側に延びる。６つの爪部１６ｂは、カバー側フランジ部１６ｃの外縁において周方向に間隔を開け、フロント側に向かって延びる。２つのカバー側外周壁１６ｄは、カバー側フランジ部１６ｃの外縁かつ隣接する爪部１６ｃの間においてフロント側に向かって延びる。６つの爪部１６ｂは、３つのフランジ部１５を、それぞれ２つずつの爪部１６ｂによって挟む位置に配置される。ハウジング円筒部１３は、リア側の端部において、径方向外側に延びるハウジング側フランジ部１５ａを有する。ハウジング側フランジ部１５ａは、フランジ部１５と面一である。ハウジング１１とバックカバー１２とは、互いに軸方向に対向するハウジング側フランジ部１５ａとカバー側フランジ部１６ｃとが接触し、ハウジング側フランジ部１５ａの外縁の一部が各爪部１６ｂ及び各カバー側外周壁１６ｄの内周面し、さらに爪部１６ｂが径方向内側に傾けて塑性変形されている。爪部１６ｂおよびカバー側外周壁１６ｄの内径は、ハウジング側フランジ部１５ａの外径よりも幾分小さいため、ハウジング１１とバックカバー１２とを連結する際には、ハウジング１１をバックカバー１２に圧入することで連結される。

また、図３に示されるように、６つの爪部１６ｂは、中心軸Jに対して垂直な平面において、バックカバー底面部１７の凸部１７ｂと周方向に重なる位置に配置される。つまり、軸方向から見た平面視において、径方向に延びる凸部１７ｂの径方向外側に、６つの爪部１６ｂがそれぞれ配置される。

このように、ハウジング１１とバックカバー１２とが爪部１６ｂを利用した圧入及びかしめにより連結されるため、ハウジング１１とバックカバー１２との相対的な位置ずれの発生を抑制することができる。これにより、回転軸の位置ずれや傾きを抑制することができるため、モータ１の回転時に、ブラシ５１ａ〜５１ｄと整流子２５との間に必要以上に摩擦が生じたり、異常音が発生したりすることを抑制することができる。

また、平面視で爪部１６ｂと周方向に重なる位置に凸部１７ｂがあるため、爪部１６ｂのかしめ時にバックカバー１２に作用する応力がバックカバー１２に広がり、バックカバー１２が変形することを抑制することができる。つまり、バックカバー底面部１７は、凸部１７ｂがある部位の剛性が他の部位よりも強いため、その応力の影響が発生し難い。

なお、上記の例ではハウジング１１がフランジ部１５を有し、バックカバー１２が爪部１６ｂを有する構成について説明したが、ハウジング１１が爪部１６ｂを有し、バックカバー１２がフランジ部１５を有する構成としてもよい。また、フランジ部１５及び爪部１６ｂの数は任意に設計可能であるが、３つのフランジ部１５と６つの爪部１６ｂを有する構成では、ハウジング１１とバックカバー１２とを必要十分に固定可能であるため特に好ましい。

＜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。

＜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の外縁から軸方向に延びる部分である。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、３３ｅ、外周リブ３３ｆ、３３ｇ、ブラシカード凹部３３ｈ、及び接触部３３ｍ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（図８参照）。ブラシカード筒部３３の外周壁は、バックカバー円筒部１６の内周壁と対向する。これにより、ブラシカード筒部３３の外周壁は、バックカバー円筒部１６と第２空隙Ａ２を介して径方向に離間する。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、空気及び液体が流通可能な空間として第２空隙Ａ２が設けられる。

コネクタ外周壁３３ａは、コネクタ部３５に接続される部分である。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、ブラシユニット５０ａ〜５０ｄの径方向外側に位置する。ブラシ外周壁３３ｂの、Ｙ軸に対して左側には、切欠部３３ｄ及び３３ｅが位置する。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形状である。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っており、Ｙ軸の右側においては連続している。そのため、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。また、ブラシカードアセンブリ３０の内側の気体または液体は、切欠部３３ｄ及び３３ｅから、ブラシカードアセンブリ３０の外側に排出される。

挟持部支持壁部３３ｃは、挟持部７５〜７７を支持する部分である。挟持部支持壁部３３ｃは、挟持部７５〜７７とプレート部７０との連結部分を覆う。

外周リブ３３ｆ及び３３ｇは、Ｙ軸に対して右側に位置する。外周リブ３３ｆ及び３３ｇは、ブラシ外周壁３３ｂの内周側に設けられる。外周リブ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。外周リブ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。外周リブ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。外周リブ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。外周リブ３３ｆ及び３３ｇによって、ブラシ外周壁３３ｂ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。ブラシカード凹部３３ｈと突出部１６ａとにより形成される空間が、気体及び液体の流通について後述する流通孔Ａ４となる。流通孔Ａ４は、後述の第１空隙Ａ１及び第２空隙Ａ２と連通する。つまり、ブラシカード凹部３３ｈと突出部１６ａとの間には、空気及び液体が流通可能な空間として流通孔Ａ４が設けられる。流通孔Ａ４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Ａ４によりモータ１の外部に排出される。

ブラシ外周壁３３ｂは、径方向外側に位置する８つの接触部３３ｍを有する。接触部３３ｍは、ブラシ外周壁３３ｂの軸方向の一部から突出している。接触部３３ｍのうちの４つは、径方向に延びて配置された４つのブラシ５１ａ〜５１ｄの径方向の延長線に対応する位置に配置される。接触部３３ｍのうちの他の４つは、ブラシ５１ａ〜５１ｄの径方向の延長線に対応する位置に配置された接触部３３ｍに対して、周方向の中間位置にそれぞれ配置される。

接触部３３ｍは、径方向の略中央の位置に、バックカバー円筒部１６に向かって突出し、軸方向に延びる突出部３３ｎを有する。接触部３３ｍの外径は、バックカバー円筒部１６の内径と同一又は幾分大きい。突出部３３ｎの外径は、バックカバー円筒部１６の内径及び接触部３３ｍの外径よりも大きい。そのため、接触部３３ｍ及び突出部３３ｎは、バックカバー円筒部１６の内周壁に接する。接触部３３ｍは、ブラシ外周壁３３ｂの軸方向の一部から突出した形状であるため、接触部３３ｍの軸方向の両側の位置では、ブラシ外周壁３３ｂとバックカバー円筒部１６とが第３空隙Ａ３を介して径方向に離間している。第３空隙Ａ３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との間に位置する第２空隙Ａ２と連通している。つまり、接触部３３ｍの軸方向の少なくとも一方には、第２空隙Ａ２と連通し、空気及び液体が流通可能な空間として第３空隙Ａ３が設けられる。突出部３３ｎは、バックカバー円筒部１６の内周壁に強く押圧されることで、少なくとも部分的に押しつぶされる。

モータ１を組み立てる際、ブラシカードアセンブリ３０は、バックカバー１２に対して作業者により圧入される。圧入の際、バックカバー１２のバックカバー円筒部１６の内周壁に接触部３３ｍが接触しながら圧入されていく。また、突出部３３ｎはバックカバー円筒部１６の内周壁に強く押圧され、押しつぶされながら圧入されていく。

このように、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とによって挟持され、さらに接触部３３ｍがバックカバー円筒部１６の内周面と接する。これによって、バックカバー１２に対してブラシカードアセンブリ３０が強固に支持される。バックカバー１２に対してブラシカードアセンブリ３０が強固に支持されると、モータ１の回転時におけるブラシカードアセンブリ３０の振動を抑制し、振動により生じる騒音の発生を抑えることができる。

特に、複数の接触部３３ｍのうちの４つは、径方向に延びて配置された４つのブラシ５１ａ〜５１ｄの径方向の延長線に対応する位置に配置されるため、ブラシ５１ａ〜５１ｄの振動に起因するブラシカードアセンブリ３０の振動を効果的に抑制することができる。ただし、径方向に延びて配置された４つのブラシ５１ａ〜５１ｄの径方向の延長線に対応する位置に、必ずしも接触部３３ｍが配置される必要は無いが、このような配置にすることでより効果的に振動を抑制できる。

また、接触部３３ｍは突出部３３ｎを有しているため、バックカバー円筒部１６とブラシカードアセンブリ３０との間に寸法誤差があったとしても、組み立ての際に突出部３３ｎが適宜押しつぶされることで、バックカバー円筒部１６とブラシカードアセンブリ３０とを隙間無く嵌合させることができる。特に、突出部３３ｎは樹脂で形成されているため、組み立ての際に比較的変形しやすいため、バックカバー円筒部１６とブラシカードアセンブリ３０とを隙間無く嵌合させ易い構成である。

＜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に対向する。ブラシカード底面部３４は、バックカバー底面部１７に、第１空隙Ａ１を介して軸方向に離間している。つまり、ブラシカード底面部３４とバックカバー底面部１７との間には、気体及び液体が流通可能な空間として第１空隙Ａ１が設けられる。

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、ブラシカードアセンブリ３０の内側の気体または液体をブラシカードアセンブリ３０の外側に流通させることで排出する。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。

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３４ｃは、底面リブ３４ｂの途中位置から、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。底面リブ３４ｄは、Ｘ軸に対して垂直な方向にブラシカード筒部３３を横断して延びる。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。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。

＜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。

＜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、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、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。

＜ブラシユニット５０ａ〜５０ｄ＞
ブラシユニット５０ａ〜５０ｄは、ブラシ５１ａと、ブラシ５１ａ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、径方向内方の付勢力を受けながら、径方向内方にある整流子２５に接触する。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。

具体的には、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）。

＜筺体１０内の気体等の流通＞
図８及び図９は、モータ１における空気などの気体、及び水などの液体の流通経路を示すモータ１の断面図である。図８は、中心軸Ｊから径方向に向かう、接触部３３ｍを含む位置でのモータ１の断面を示している。図９は、中心軸Ｊから径方向に向かう、突出部１６ａを含む位置でのモータ１の断面を示している。なお、本実施形態における水などの液体とは、本モータ１の使用環境によってやむを得ず筺体１０内に浸入した液体を筺体１０外へ排出する際の流通経路を示すものである。

図８に示されるように、ブラシカード底面部３４とバックカバー底面部１７とは、第１空隙Ａ１を介して軸方向に離間して配置されている。接触部３３ｍの軸方向の少なくとも一方の、ブラシカード筒部３３の外周壁とバックカバー円筒部１６とが対向する位置には、第２空隙と連通する第３空隙Ａ３が設けられる。図９に示されるように、ブラシカード筒部３３の外周壁とバックカバー円筒部１６とは、第２空隙Ａ２を介して径方向に離間して配置されている。ブラシカード凹部３３ｈと突出部１６ａとの間には、流通孔Ａ４が設けられる。

モータ１が回転すると、筺体１０の内側の気体は、回転子２０の掻き込みによる遠心力により径方向外側に向かう力を受けて押し出される。このとき、ブラシカードアセンブリ３０の内側の気体は、切欠部３３ｄ及び３３ｅ、並びに貫通孔３４ａなどからブラシカードアセンブリ３０の外側に流通する。ブラシカード底面部３４から外側に流通した気体は、図９に示す第１空隙Ａ１の流通経路Ｒ１及びＲ２を通って、第２空隙または流通孔Ａ４に流通する。

一方、切欠部３３ｄ及び３３ｅなどからブラシカードアセンブリ３０の外側に流通する気体は、図９に示す流通経路Ｒ３を通って、第２空隙Ａ２に流通する。第２空隙Ａ２の気体は、直接、または第３空隙Ａ３を通って、流通孔Ａ４に流通する。

流通孔Ａ４に流通した気体は、流通経路Ｒ４を通って、モータ１の外部空間に排出される。

回転子１０の内側から、モータ１の外部空間に排出される気体は、モータ１の回転時にブラシ５１ａ〜５１ｄと整流子２５との摩擦及びスパークにより特に熱を発しやすいブラシ５１ａ〜５１ｄ及び整流子２５の周辺から、第１空隙Ａ１、第２空隙Ａ２、第３空隙Ａ３、及び流通孔Ａ４を流通していく。これによって、ブラシカードアセンブリ３０において放熱性を高め、モータ１内部の発熱を抑制することができる。

筺体１０内に、上面側孔部１４ａや底面側孔部１７ａなどから浸入した水などの液体は、蒸発しながら、上述した気体の流れによって外部空間へ排出される流通経路を通るもの、または、バックカバー円筒部１６の内周壁をつたって突出部１６ａから排出される流通経路を通るもの、さらにハウジング円筒部１３の内周壁をつたってハウジング貫通孔１３から排出される流通経路を通るものがある。

特に、第２空隙Ａ２には第３空隙Ａ３が連通しているため、接触部３３ｍが気体の流通を妨げることがなく、第２空隙における気体の流通性を良好にし、より効果的にモータ１内部の発熱を抑制することができる。

＜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、ブラシカード凹部３３ｈと突出部１６ａとにより形成される流通孔Ａ４は、ブラシカード底面部３４とバックカバー底面部１７との間の第１空隙Ａ１、及びブラシカード筒部３３の外周壁とバックカバー円筒部１６との間の第２空隙Ａ２の双方と連通する構成を一例として挙げたが、流通孔Ａ４は、第１空隙Ａ１及び第２空隙Ａ２のいずれか一方と連通していてもよい。このような構成を採用しても、ブラシカードアセンブリ３０の発熱を抑制することができる。

実施形態では、流通孔Ａ４は、バックカバー１２とブラシカードアセンブリ３０とが対向する位置に設けられたが、必ずしも当該位置に限定されるものではなく、ハウジング１１が流通孔Ａ４を有する構成を採用してもよい。ただし、ハウジング１１が流通孔Ａ４を有する構成とする場合、流通孔Ａ４と第１空隙Ａ１とは連通しないが、流通孔Ａ４が第２空隙Ａ２と連通する構成とする。このような構成を採用しても、ブラシカードアセンブリ３０の発熱を抑制することができる。

ブラシ外周壁３３ｂの径方向外側の接触部３３ｍは、ブラシカード底面部３４の径方向外側部分を含む位置に配置されることが好ましい。つまり、好ましくは、接触部３３ｍは、ブラシ外周壁３３ｂのリア側の端部から軸方向に延びるよう設けられる。ブラシカードアセンブリ３０の振動は主にブラシユニット５０ａ〜５０ｄに起因するものであり、ブラシカード底面部３４に強く伝達されるため、上記構成により、ブラシカード底面部３４の振動をより効果的に抑制し、ブラシカードアセンブリ３０全体の振動を抑制することができる。

＜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
１６ｂ…爪部
１７…バックカバー底面部
１７ａ…底面側孔部
１７ｂ…凹部
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
３３ｃ…挟持部支持壁部
３３ｄ、３３ｅ…切欠部
３３ｆ、３３ｇ…外周リブ
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
Ａ１…第１空隙
Ａ２…第２空隙
Ａ３…第３空隙
Ａ４…流通孔

Claims

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って、
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、
前記バックカバーは、
バックカバー底面部と、
前記バックカバー底面部の外周に筒状に設けられたバックカバー円筒部と、を有し、
前記ブラシカードアセンブリは、
前記バックカバー底面部に第１空隙を介して軸方向に離間し、複数のブラシを保持するブラシカード底面部と、
前記バックカバー及び前記ハウジングによって挟持される挟持部と、
前記バックカバー円筒部と第２空隙を介して径方向に離間する外周壁と、
前記外周壁に、前記バックカバー円筒部と接する接触部と、を有し、
前記ハウジング及び前記バックカバーの少なくとも一方には、前記第１空隙及び第２空隙の少なくとも一方と、当該モータの外部空間とを連通する流通孔を有する、
モータ。
前記接触部の軸方向の少なくとも一方には、前記第２空隙に連通する第３空隙を有する、
請求項１に記載のモータ。
前記モータは、前記中心軸が、重力方向に対して所定の角度を有しており、
前記流通孔は、重力方向下側に位置する、
請求項１または２に記載のモータ。
前記接触部は、前記ブラシカードアセンブリの外周面において、径方向に延びて配置された複数の前記ブラシの延長線に対応する位置を含んで配置される、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ。
前記接触部は、前記バックカバー円筒部に向かって突出し、軸方向に延びる突出部を有する、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のモータ。
前記接触部は、前記ブラシカード底面部の径方向外側部分を含む位置に配置される、
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のモータ。
前記ブラシカードアセンブリは、接地電位と電気的に接続された接地電位供給部を有しており、
前記挟持部は、前記接地電位供給部の一部である、
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のモータ。
前記ブラシカードアセンブリは、外部からの電力を供給するコネクタ部をさらに備え、
前記コネクタ部は、前記ハウジング及び前記バックカバーにより挟持される、
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のモータ。
前記ハウジングまたは前記バックカバーのいずれか一方は、前記ハウジングまたは前記バックカバーのいずれか他方に向かって突出した複数の爪部を有し、
前記ハウジングまたは前記バックカバーのいずれか他方は、前記爪部に圧入されかしめられることで、前記ハウジングまたは前記バックカバーのいずれか一方と連結される、
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のモータ。
前記ハウジングまたは前記バックカバーのいずれか他方は、径方向に突出した複数のフランジ部を有しており、
複数の前記爪部は、複数の前記フランジ部を周方向に挟む位置に配置される、
請求項９に記載のモータ。
前記ハウジングまたは前記バックカバーのいずれか一方は、径方向に延びる複数の凹部を有しており、
複数の前記凹部と、複数の前記爪部とは、中心軸に対して垂直な平面において周方向に重なる位置に配置される、
請求項１０に記載のモータ。
前記ハウジングまたは前記バックカバーのいずれか一方は、前記ハウジングまたは前記バックカバーのいずれか他方の外周面に接するよう、前記ハウジングまたは前記バックカバーのいずれか他方に向かって突出した６つの爪部を有しており、
前記ハウジングまたは前記バックカバーのいずれか他方は、径方向に突出した３つのフランジ部を有しており、
６つの前記爪部は、３つの前記フランジ部を周方向に挟む位置に配置される、
請求項１０に記載のモータ。