JPWO2022215369A5

JPWO2022215369A5 -

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Publication number: JPWO2022215369A5
Application number: JP2023512852A
Authority: JP
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2024-01-17

Description

本開示は、電動機及び電動送風機に関する。

電動機は、家庭用電気機器分野をはじめとして、自動車等の電装分野にも広く用いられている。例えば、二輪自動車又は四輪自動車等の車両には、ラジエータ又はコンデンサ等を冷却するための冷却ファンに電動機が用いられている。

車両に用いられる車載用の電動機は、限られたスペースの中に配置するために、小型化及び薄型化が要求されている。しかし、これに加えて、低燃費を実現するために高効率化及び軽量化が要求される場合もある。このため、車載用の電動機としては、コアを有さないコアレス回転子の回転軸を片持ちで支持する軸受構造を有する扁平型のブラシ付きコアレスモータを用いることが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。

回転子の回転軸（シャフト）を片持ちで支持する軸受構造を有する従来の電動機では、特許文献２に開示されているように、１つの軸受で回転軸を支持する。このために、軸受として焼結含有軸受が用いられている。

しかしながら、軸受として焼結含有軸受を用いると、軸受と回転軸との摺動面積が大きくなって効率が低下したり、高温時にオイル漏れのリスクがあったり、低温時の起動トルク不足が発生したりする。

そこで、焼結含有軸受に代えて玉軸受を用いて、１つの軸受で回転軸を支持することが考えられる。しかし、玉軸受は回転軸との摺動面積が小さいために回転軸を安定して支持することが難しい。つまり、単純に焼結含有軸受を玉軸受に代えて、１つの玉軸受で回転軸を支持することは難しい。このため、従来は、玉軸受を用いる場合には、回転軸の両端を玉軸受で支持したり、玉軸受を２個連結したりする等して、２つの玉軸受を用いるしかなかった。

特開昭６１－４９６４６号公報特開２０１４－３６４５２号公報

本開示は、このような問題を解決するためになされたものである。本開示は、コアレス回転子を有する電動機において、１つの玉軸受によって回転軸を安定して支持することができる電動機及び電動送風機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示に係る電動機の一態様は、軸心方向に延伸する回転軸及びコイルを有する回転子と、前記回転軸に取り付けられた整流子と、前記整流子に摺接する少なくとも１つのブラシと、前記少なくとも１つのブラシを前記整流子に押し当てるためのブラシバネと、前記回転軸を支持する１つの軸受と、を備え、前記軸受は、玉軸受であり、前記ブラシバネは、定荷重バネである。

なお、回転子は、コアを有さないコアレス回転子であってもよい。

本開示に係る電動送風機の一態様は、上記の電動機と、前記電動機の前記回転軸に取り付けられた回転ファンと、を備え、前記回転ファンは、前記回転軸における前記軸受及び前記整流子のうち前記軸受側の端部に取り付けられている。

本開示によれば、１つの玉軸受であっても、回転軸を安定して支持することができる。

図１は、実施の形態に係る電動機の外観斜視図である。図２は、実施の形態に係る電動機の断面図（ＸＺ断面図）である。図３は、実施の形態に係る電動機の断面図（ＸＹ断面図）である。図４は、実施の形態に係る電動機の一部拡大断面図である。図５は、変形例に係る電動機のブラシバネの配置を示す図である。図６は、実施の形態に係る電動送風機の概念図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、本明細書及び図面において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元直交座標系の三軸を表している。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、かつ、いずれもＺ軸に直交する軸である。本実施の形態において、Ｚ軸方向は、回転軸２１の軸心Ｃの方向である。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。また、本明細書において、「上」及び「下」という用語は、必ずしも、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではない。

（実施の形態）
まず、実施の形態に係る電動機１の構成について、図１～図４を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る電動機１の外観斜視図である。図２及び図３は、同電動機１の断面図である。図２は、回転軸２１の軸心Ｃを通り且つブラシ４０を通る平面で切断したときの断面（ブラシ４０を通るＸＺ断面）を示している。図３は、回転軸２１の軸心Ｃを垂直線とし且つブラシ４０を通る平面で切断したときの断面（ブラシ４０を通るＸＹ断面）を示している。図４は、図２の破線で囲まれる領域ＩＶの拡大断面図である。図６は、実施の形態に係る電動送風機９０の概念図である。

電動送風機９０は、電動機１と、回転ファン９１と、を備える。回転ファン９１は、電動機１が有する回転軸２１に取り付けられる。回転ファン９１は、回転軸２１における軸受及び整流子のうち軸受側の端部に取り付けられる。

電動機１は、ブラシ付きの整流子電動機である。電動機１は、固定子１０（ステータ）と、回転子２０（ロータ）と、整流子３０と、少なくとも１つのブラシ４０と、ブラシバネ５０と、軸受６０とを備える。回転子２０は、固定子１０の磁力により回転する。整流子３０は、回転子２０が有する回転軸２１に取り付けられている。ブラシ４０は、整流子３０に摺接する。ブラシバネ５０は、ブラシ４０を整流子３０に押し当てるためのものである。軸受６０は、回転子２０が有する回転軸２１を支持する。なお、以下の説明では、一対のブラシ４０を例示して説明する。

電動機１は、さらに、電動機１の外郭筐体をなすモータケース７０と、ブラシ４０を覆うカバープレート８０とを備える。モータケース７０は、第１部材７１、第２部材７２、第３部材７３及び第４部材７４を有する。

電動機１は、直流により駆動する直流電動機（ＤＣモータ）の一種である。電動機１には、固定子１０として磁石が用いられている。電動機１には、回転子２０としてコイル２２を有する電機子が用いられている。

電動機１は、二輪自動車又は四輪自動車等の車両に搭載される扁平型のブラシ付きコアレスモータ（フラットモータ）である。したがって、固定子１０及び回転子２０は、コア（鉄心）を有しておらず、電動機１は、全体として厚みが薄くて軽い構成になっている。具体的には、電動機１は、車両におけるラジエータの冷却ファンに用いられる小型モータである。電動機１の外径（直径）は、φ１２０ｍｍ以下である。一例として、電動機１の外径は、φ６０ｍｍ、φ７０ｍｍ又はφ９０ｍｍ等である。

固定子１０は、回転子２０との間に微小なエアギャップを介して配置されている。固定子１０は、回転子２０に作用する磁力を発生させる。固定子１０は、回転子２０とのエアギャップ面に磁束を生成する構成になっている。固定子１０は、電機子である回転子２０とともに磁気回路を構成している。具体的には、固定子１０は、全体として実質的なドーナツ状である。固定子１０は、回転軸２１の周方向に沿って回転子２０とのエアギャップ面にＮ極とＳ極とが交互に均等に存在するように構成されている。固定子１０は、トルクを発生するための磁束を作る界磁である。固定子１０は、複数の磁石（マグネット）によって構成されている。固定子１０を構成する磁石は、例えば永久磁石である。固定子１０（磁石）が発生する主磁束の向きは、回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向に沿った方向である。なお、固定子１０は、モータケース７０の第１部材７１に固定されている。

回転子２０は、回転軸２１及びコイル２２を有する。回転子２０は、コアを有さないコアレス回転子である。

回転子２０は、回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向を回転中心として回転する。回転子２０は、固定子１０に作用する磁力を発生させる。回転子２０が発生する主磁束の向きは、回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向に沿った方向である。

回転子２０は、固定子１０と対向して配置されている。回転子２０は、回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向において固定子１０と対向している。具体的には、回転子２０のコイル２２と固定子１０とが回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向に対向している。つまり、コイル２２と固定子１０とは回転軸２１の軸心Ｃの方向に並んでいる。

回転軸２１は、軸心Ｃを有するシャフトである。回転軸２１は、長尺状の棒状部材である。一例として、回転軸２１は、ＳＵＳ（ＳｔａｉｎｌｅｓｓＵｓｅｄＳｔｅｅｌ）等の金属材料によって構成された金属棒である。回転軸２１が含む軸心Ｃは、回転子２０が回転する際の中心となる。回転軸２１の長手方向、すなわち回転軸２１が延伸する方向（延伸方向）は、軸心Ｃ方向（単に「軸心方向」ともいう。）である。

回転軸２１は、１つの軸受６０によって支持されている。つまり、回転軸２１を支持する軸受６０は、１つのみである。軸受６０は、回転軸２１を回転自在に支持している。軸受６０は、玉軸受である。具体的には、軸受６０は、深溝玉軸受である。

回転軸２１の第１端部２１ａは、出力側の端部（出力軸）である。第１端部２１ａは、モータケース７０の第１部材７１及び軸受６０から突出している。第１端部２１ａは、回転軸２１における軸受６０及び整流子３０のうち軸受６０側の端部である。第１端部２１ａには、例えば回転ファン等の負荷が取り付けられる。回転軸２１に回転ファンが取り付けられた電動機１は、例えば冷却ファンとして用いることができる。なお、回転軸２１の第２端部２１ｂは、反出力側の端部（反出力軸）である。第２端部２１ｂは、モータケース７０から突出していない。

回転子２０のコイル２２は、巻線コイルである。回転子２０は、複数のコイル２２を有する。複数のコイル２２は、電線によって構成された電機子巻線である。複数のコイル２２は、電流が流れることで固定子１０に作用する磁力を発生するように巻回されている。各コイル２２が発生する主磁束の向きは、回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向である。具体的には、複数のコイル２２は、扁平状に巻回されており、コイル面が回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向を向く姿勢で配置されている。

各コイル２２は、銅又はアルミニウム等の金属からなる芯線と芯線を被膜する絶縁膜とを有する絶縁被覆線によって構成されている。複数のコイル２２は、この絶縁被覆線が平面状に巻回されたコイル層を有する薄形の巻線コイルである。具体的には、複数のコイル２２は、例えば、絶縁被覆線が平面視で略扇状に巻回された１層又は複数のコイル層によって構成されている。このように構成された複数のコイル２２は、回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向から見たときに、回転軸２１を囲むように配置されている。

複数のコイル２２は、整流子３０と電気的に接続されている。具体的には、複数のコイル２２の各々は、整流子３０の複数の整流子片３１のいずれかと電気的に接続されている。したがって、複数のコイル２２の各々には、ブラシ４０が接する整流子片３１を介して電流が流れる。

複数のコイル２２は、モールド樹脂２３で覆われている。つまり、複数のコイル２２は、モールド樹脂２３で覆われることでモールド樹脂２３とともに一体に成形されている。複数のコイル２２をモールドした後のモールド樹脂２３の外形の平面視形状は、円形である。モールド樹脂２３は、例えばフェノール樹脂又は不飽和ポリエステル（ＢｕｌｋＭｏｌｄｉｎｇＣｏｍｐｏｕｎｄ，ＢＭＣ）等の絶縁性樹脂材料によって構成されている。なお、モールド樹脂２３は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれであってもよい。

整流子３０は、回転軸２１に取り付けられている。したがって、整流子３０は、回転子２０が回転することで回転軸２１とともに回転する。整流子３０は、回転軸２１の第２端部２１ｂに取り付けられている。回転軸２１に取り付けられた整流子３０は、回転子２０の一部であってもよい。

整流子３０と軸受６０とは、回転軸２１におけるコイル２２の位置を基準にして、回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向において反対側に位置している。回転子２０は、コアを有していないので、整流子３０と軸受６０とは、近接して配置されている。なお、モータケース７０から突出した部分を含めた回転軸２１全体において、軸受６０は、回転軸２１の中央部に位置している。

整流子３０は、回転軸２１の回転方向に沿って設けられた複数の整流子片３１（整流子セグメント）を有する。具体的には、複数の整流子片３１は、回転軸２１を囲むように回転軸２１の回転方向に沿って円環状に配列されている。なお、各整流子片３１の形状は、回転軸２１の長手方向に延在する長尺状部材である。

複数の整流子片３１は、銅等の金属材料によって構成された導電端子である。複数の整流子片３１は、回転子２０が有するコイル２２と電気的に接続されている。複数の整流子片３１は、互いに絶縁分離されて配置されている。しかし、複数の整流子片３１は、回転子２０のコイル２２によって電気的に接続されている。

一例として、整流子３０は、モールド整流子である。整流子３０は、複数の整流子片３１がモールド樹脂によってモールドされた構成になっている。この場合、複数の整流子片３１は、表面が露出するようにモールド樹脂に埋め込まれている。モールド樹脂は、整流子本体である。モールド樹脂は、回転軸２１が挿入される貫通孔を有する実質的な筒状部材である。モールド樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂等の絶縁性樹脂材料によって構成された樹脂成形体である。

整流子３０には、少なくとも１つのブラシ４０が接触している。具体的には、ブラシ４０の先端部が整流子３０の整流子片３１に接している。ブラシ４０は、回転軸２１の回転により整流子３０が回転するため、全ての整流子片３１と順次接触し続ける。

ブラシ４０は、コイル２２に電力を供給するための給電ブラシである。具体的には、ブラシ４０は、整流子３０の整流子片３１に接することでコイル２２に電力を供給する。ブラシ４０は、ピグテール線によってモータケース７０に固定された電源端子と接続されている。ブラシ４０が整流子片３１に接触することで、電源端子からブラシ４０に供給される電機子電流が整流子片３１を介してコイル２２に流れる。一例として、ブラシ４０は、カーボンによって構成された導電性を有するカーボンブラシである。ブラシ４０は、長尺状の実質的な直方体である。

本実施の形態において、ブラシ４０は、複数設けられている。この場合、ブラシ４０は、回転子２０の回転方向に沿って等間隔に複数設けられているとよい。本実施の形態において、ブラシ４０は、２つ設けられている。２つのブラシ４０は、整流子３０を挟むように対向して配置されている。つまり、図３に示すように、２つのブラシ４０は、回転子２０の回転方向に沿って１８０度間隔で配置されている。

ブラシ４０は、ブラシバネ５０からの押圧力を受けて、整流子３０の整流子片３１と常に接している。つまり、ブラシ４０は、ブラシバネ５０によって整流子３０に押し付けられている。このように、ブラシ４０は、ブラシバネ５０からの押圧力を受けて整流子３０に摺接する。ブラシ４０は、整流子３０との摩耗により回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向とは交差する方向（径方向）に移動可能に配置されている。

ブラシバネ５０は、ブラシ４０に押圧を付与することでブラシ４０を整流子３０に押し当てている。具体的には、ブラシバネ５０は、バネ弾性力（バネ復元力）によってブラシ４０に押圧（バネ圧）を付与し、ブラシ４０を整流子３０に向けて付勢している。ブラシバネ５０は、ブラシ４０ごとに設けられている。本実施の形態において、２つのブラシ４０を用いるので、ブラシバネ５０も２つ用いている。

ブラシバネ５０は、定荷重バネである。したがって、ブラシバネ５０は、ブラシ４０に均一な荷重を付与している。つまり、定荷重バネであるブラシバネ５０は、ブラシ４０に均一な押圧力を付与している。

定荷重バネであるブラシバネ５０は、帯状の線材により構成されている。定荷重バネであるブラシバネ５０は、渦巻バネである。定荷重バネであるブラシバネ５０は、帯状の線材が渦巻状に巻回された渦巻部５１（コイル部）を有する。定荷重バネであるブラシバネ５０は、例えば、金属材料等からなる１枚の帯板状の線材によって構成されている。

具体的には、定荷重バネであるブラシバネ５０は、長尺状かつ帯状の金属板によって構成されている。したがって、渦巻部５１は、定荷重バネにおいて、長尺状かつ帯状の金属板が一方向のみに渦巻状に複数回巻かれた部分である。定荷重バネであるブラシバネ５０は、渦巻状の渦巻部５１から線材の一方の端部を引き延ばすことで、元の渦巻状の状態に戻る力（バネ復元力）が発生する。

ブラシバネ５０は、渦巻部５１によってブラシ４０を整流子３０に押し付けている。具体的には、ブラシバネ５０は、渦巻部５１がブラシ４０の後端部に接触することで、渦巻部５１が有するバネ復元力によってブラシ４０に荷重を付与している。この場合、ブラシバネ５０によりブラシ４０が整流子３０を押圧する荷重は、回転子２０の回転中に発生するラジアル荷重に対して１倍以上であるとよい。

ブラシバネ５０は、渦巻部５１の渦巻軸と回転軸２１が延伸する軸心Ｃ方向とが直交するように配置されている。つまり、渦巻部５１が縦置きとなるようにブラシバネ５０が設置されている。渦巻部５１の渦巻面（コイル面）は、回転軸２１が含む軸心Ｃと平行になっている。

モータケース７０は、固定子１０、回転子２０のコイル２２、整流子３０、ブラシ４０、ブラシバネ５０及び軸受６０を収納している。上述のとおり、モータケース７０は、第１部材７１、第２部材７２、第３部材７３及び第４部材７４を有する。第１部材７１、第２部材７２、第３部材７３及び第４部材７４は、冷間圧延鋼板（ＳｔｅｅｌＰｌａｔｅＣｏｌｄＣｏｍｍｅｒｃｉａｌ、ＳＰＣ材）等の鉄系材料又はアルミニウム等の金属材料によって構成されていてもよいし、絶縁性樹脂材料によって構成されていてもよい。本実施の形態において、第１部材７１、第２部材７２及び第３部材７３は、金属材料によって構成されている。第３部材７３は、絶縁性樹脂材料によって構成されている。

第１部材７１は、電動機１の外郭の一部をなす外郭部材である。第１部材７１は、円形の底部と薄い円筒状の側壁部とを有する扁平型の実質的に有底筒状に形成されている。第１部材７１は、固定子１０及び軸受６０を保持するブラケットとしても機能する。

固定子１０は、第１部材７１の底部に固定されている。軸受６０は、第１部材７１の底部の中央に設けられた凹部７１ａに固定されている。具体的には、軸受６０は、第１部材７１（ブラケット）の凹部７１ａに圧入されている。軸受６０には、回転軸２１が圧入されている。つまり、軸受６０は、内輪も外輪も圧入された状態になっている。この場合、軸受６０を第１部材７１の凹部７１ａに圧入することで軸受６０を第１部材７１に固定している。その後に、整流子３０及び樹脂モールドされたコイル２２が取り付けられた回転軸２１を、第１部材７１に固定された軸受６０に圧入している。

第２部材７２は、薄板状のプレート部材である。第２部材７２は、回転軸２１の軸心Ｃ方向において、第１部材７１と第３部材７３との間に配置されている。固定子１０と回転子２０のコイル２２とは、第１部材７１と第２部材７２との間に配置される。

第３部材７３は、電動機１の外郭の一部をなす外郭部材である。第３部材７３は、円形の底部と薄い円筒状の側壁部とを有する扁平型の実質的に有底筒状に形成されている。第３部材７３の底部の中央には、貫通孔が形成されている。

第３部材７３は、ブラシ４０を保持するブラシホルダとしても機能する。具体的には、第３部材７３には、ブラシ４０が収納されるブラシ収納部７３ａが設けられている。

第３部材７３のブラシ収納部７３ａには、ブラシバネ５０も収納されている。具体的には、ブラシバネ５０は、渦巻部５１がブラシ４０の後端部の後方に位置するようにブラシ収納部７３ａに配置される。この場合、ブラシバネ５０の外側端部５２は、ブラシ４０の側方を通って整流子３０に向けて引き出されて、ブラシ収納部７３ａの前方開口部近傍に固定されている。具体的には、図４に示すように、ブラシバネ５０の外側端部５２には貫通孔５２ａが設けられている。第３部材７３には係止部７３ｂとして鍵状の突起が設けられている。ブラシバネ５０の外側端部５２に形成された貫通孔５２ａを係止部７３ｂに係止させることで、ブラシバネ５０の外側端部５２が第３部材７３に固定されている。

さらに、ブラシ収納部７３ａに収納されたブラシ４０を覆うようにカバープレート８０が設けられている。カバープレート８０は、ブラシ収納部７３ａに収納されたブラシ４０及びブラシバネ５０を覆っている。カバープレート８０は、ブラシ４０の摩耗とともに整流子３０側に向かってブラシバネ５０の渦巻部５１が移動する際に、渦巻部５１をガイドする機能も有する。

第４部材７４は、電動機１の外郭の一部をなす外郭部材である。第４部材７４は、薄板状のプレート部材である。第４部材７４は、第３部材７３の貫通孔を覆うように設けられている。第４部材７４と第３部材７３とは、別体ではなく、一体であってもよい。

以上のように構成される電動機１では、ブラシ４０に供給される電流が電機子電流（駆動電流）として整流子３０の整流子片３１を介して回転子２０のコイル２２に流れる。これにより、回転子２０（コイル２２）に磁束が発生する。回転子２０に生じた磁束と固定子１０から生じる磁束との相互作用によって生じた磁気力が回転子２０を回転させるトルクとなる。このとき、整流子３０の整流子片３１とブラシ４０とが接する際の位置関係によって電流が流れる方向が切り替えられる。このように、電流が流れる方向が切り替えられることで、固定子１０と回転子２０との間に発生する磁力の反発力と吸引力とで一定方向の回転力が生成され、回転子２０が回転軸２１を中心として回転する。

回転子２０が回転すると、整流子３０に接触するブラシ４０の前端部が摩耗する。このとき、ブラシ４０は、定荷重バネであるブラシバネ５０から常に一定の押圧力（荷重）を受けて整流子３０に押し付けられている。これにより、ブラシ４０は、整流子片３１との摩擦によってブラシ４０の前端部が摩耗していくにしたがって、整流子３０に向かって摺動することになる。このとき、ブラシバネ５０を構成する線材は、ブラシ４０が短くなるにつれて巻かれていくことになる。つまり、ブラシバネ５０の渦巻部５１が外側端部５２に近づいていくことになる。

このように、本実施の形態では、コアを有さないコアレス回転子である回転子２０を用いた電動機１において、ブラシ４０を整流子に押し当てるためのブラシバネ５０として定荷重バネを用いている。

この構成により、軸受６０として１つの玉軸受を用いているにもかかわらず、回転子２０の回転軸２１を安定して支持することができる。この点について、以下説明する。

ブラシバネ５０としてトーションバネ又は圧縮コイルバネを用いた場合、回転軸２１を支持する軸受６０として１つの玉軸受を用いると、玉軸受は回転軸２１との摺動面積が小さいため、ブラシ４０が摩耗していったときにブラシバネ５０によって整流子３０を押圧する荷重が低下する。この結果、回転子２０の回転時に回転軸２１の軸振れが発生し、回転軸２１の安定性が低下する。

これに対して、ブラシバネ５０として定荷重バネを用いることで、ブラシ４０が摩耗していってもブラシバネ５０によってブラシ４０には常に一定の押圧が付与される。ブラシバネ５０の押圧によって、ブラシ４０が整流子３０に与える面圧が一定になっている。言い換えれば、ブラシ４０が摩耗していってもブラシバネ５０によって整流子３０を押圧する荷重が低下しない。この結果、回転子２０の回転時に回転軸２１の軸振れが発生することを抑制することができる。よって、回転軸２１の安定性が向上する。

このように、本実施の形態に係る電動機１によれば、コアレス回転子の回転軸２１を片持ちで支持する軸受構造を実現することができる。また、１つの玉軸受であっても、回転軸２１を安定して支持することができる。これにより、複数の軸受を用いる場合と比べて、電動機１の薄型化及び高効率化を図ることができる。例えば、回転軸の軸振れを発生させないようにする場合、圧縮バネを用いた従来のコアレスフラットモータでは、少なくとも厚さ４ｍｍの玉軸受を２つ用いなければならなかった。しかし、本実施の形態では、厚さが６ｍｍの玉軸受であれば１つの玉軸受で回転軸の軸振れが生じなかった。

本実施の形態に係る電動機１において、軸受６０は、深溝玉軸受である。

深溝玉軸受は、玉軸受の中でも安価である。したがって、軸受６０として深溝玉軸受を用いることで、薄型化及び高効率化を図りながら、低コストの電動機１を実現することができる。

本実施の形態に係る電動機１において、ブラシ４０は、回転子２０の回転方向に沿って等間隔に複数設けられている。具体的には、２つのブラシ４０が回転子２０の回転方向に沿って１８０度間隔で配置されている。つまり、２つのブラシ４０が整流子３０を挟むように対向して配置されている。

このように、ブラシ４０を回転子２０の回転方向に沿って等間隔に複数設けることで、ブラシバネ５０によってブラシ４０が整流子３０を押圧する荷重は、回転子２０の回転方向において均等になる。これにより、回転軸２１の軸振れが発生することをさらに抑制することができる。

この場合、ブラシバネ５０によりブラシ４０が整流子３０を押圧する荷重は、回転子２０の回転中に発生するラジアル荷重に対して１倍以上であるとよい。

これにより、回転軸２１の軸振れが発生することを効果的に抑制することができる。

本実施の形態に係る電動機１において、整流子３０と軸受６０とは、回転軸２１におけるコイル２２の位置を基準にして、回転軸２１の軸心Ｃ方向において反対側に位置している。

この構成により、軸受６０が１つの玉軸受であっても、整流子３０が取り付けられた回転軸２１を安定して保持することができる。したがって、回転軸２１の軸振れが発生することを効果的に抑制することができる。よって、回転軸２１の安定性をさらに向上させることができる。

以上のように、本実施の形態の電動機１は、軸心方向に延伸する回転軸２１及びコイル２２を有する回転子２０と、回転軸２１に取り付けられた整流子３０と、整流子３０に摺接する少なくとも１つのブラシ４０と、少なくとも１つのブラシ４０を整流子３０に押し当てるためのブラシバネ５０と、回転軸２１を支持する１つの軸受６０と、を備え、軸受６０は、玉軸受であり、ブラシバネ５０は、定荷重バネである。

回転子２０は、コアを有さないコアレス回転子であってもよい。

これにより、１つの玉軸受であっても、回転軸を安定して支持することができる。

また、コイル２２は、各々が扁平状に巻回された複数の巻線コイルであり、複数の巻線コイルは、各々のコイル面が軸心方向を向く姿勢で、回転軸２１を囲むように配置されていることが好ましい。

また、電動機１は、さらに、固定子１０として磁石を備え、固定子１０とコイル２２とは、前記軸心方向において対向していることが好ましい。

電動送風機９０は、電動機１と、電動機１の回転軸２１に取り付けられた回転ファン９１と、を備える。回転ファン９１は、回転軸２１における軸受６０及び整流子３０のうち軸受６０側の端部に取り付けられている。

（変形例）
以上、本開示に係る電動機１及び電動送風機について、実施の形態に基づいて説明した。しかし、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態において、ブラシバネ５０は、渦巻部５１の渦巻軸と回転軸２１の軸心Ｃ方向とが直交するように配置されている。しかし、これに限らない。図５は、変形例に係る電動機１Ａのブラシバネ５０の配置を示す図である。例えば、図５に示される電動機１Ａのように、ブラシバネ５０は、渦巻部５１の渦巻軸と回転軸２１の軸心Ｃ方向とが平行になるように配置されていてもよい。つまり、渦巻部５１が横置きとなるようにブラシバネ５０が設置されていてもよい。

ただし、図２に示されるように、ブラシバネ５０は、渦巻部５１の渦巻軸と回転軸２１の軸心Ｃとが直交するように（つまり、渦巻部５１が縦置きとなるように）配置されている方がよい。

これは、定荷重バネであるブラシバネ５０を配置する場合、ブラシバネ５０を構成する線材をブラシ４０の側方を通るように引き出し、ブラシバネ５０がオフセットした状態で配置されるからである。このようにブラシバネ５０がオフセットした状態であると、ブラシ４０の摩耗により渦巻部５１が整流子３０側に移動していったときに、渦巻部５１によるブラシ４０への荷重方向は、ブラシ４０の長手方向と完全に平行になるのではなく、外側端部５２側にやや傾くことになる。この場合、図５に示すように、渦巻部５１が横置きである場合、渦巻部５１によるブラシ４０への荷重方向が外側端部５２側に傾いていると、その荷重はラジアル方向に対して作用し、ブラシバネ５０によってブラシ４０が整流子３０を押圧する荷重が、回転軸２１の軸心Ｃの方向に対して直交する方向からずれて、回転軸２１の安定性が低下する。

一方、図２に示すように、渦巻部５１が縦置きである場合、渦巻部５１によるブラシ４０への荷重方向が外側端部５２側に傾いていても、その荷重はスラスト方向には作用するものの、ラジアル方向に対しては作用しない。つまり、ブラシバネ５０によるブラシ４０への荷重方向の傾きは、回転子２０の回転方向には影響がない。このため、ブラシバネ５０がオフセットした状態であっても、回転軸２１の安定性には影響しない。したがって、ブラシバネ５０は、渦巻部５１が横置き（図５）ではなく、渦巻部５１が縦置き（図２）となるように配置する方が、回転時に回転軸２１は軸振れすることなく安定して回転することになる。つまり、渦巻部５１が縦置きとなるようにブラシバネ５０を配置することで、軸受６０として１つの玉軸受を用いたとしても、回転軸２１を安定して支持することができる。

上記実施の形態において、電動機１は、固定子１０及び回転子２０がコアを有していないコアレスモータである。しかし、これに限らない。例えば、電動機１は、固定子１０及び回転子２０がコアを有する電動機であってもよい。

上記実施の形態において、固定子１０は、永久磁石のみによって構成されている。しかし、これに限らない。例えば、固定子１０は、永久磁石と鉄心とによって構成された固定子であってもよい。固定子１０は、永久磁石を用いずに固定子巻線と鉄心とからなる電機子であってもよい。

上記実施の形態において、電動機１は、厚みが外径より小さい外形サイズの扁平型のフラットモータである。しかし、これに限らない。本開示の技術は、例えば、厚みが外径よりも大きい外形サイズの円筒状の筐体を有する寸胴型の電動機等にも適用することができる。

上記実施の形態において、固定子１０及び回転子２０が発生する主磁束の向きは、回転軸２１の軸心Ｃ方向である。しかし、これに限らない。具体的には、固定子１０及び回転子２０が発生する主磁束の向きは、回転軸２１の軸心Ｃ方向と直交する方向（回転軸２１の回転の径方向）であってもよい。例えば、本開示の技術は、回転子２０が固定子１０の内側に配置されたインナーロータ型のモータに適用することもできる。

上記実施の形態において、電動機１は、電動送風機の一例として車両用の冷却ファンに適用する場合を例示した。しかし、これに限らない。本開示の技術は、例えば、電気掃除機等に搭載される電動送風機等、車両用以外の電動送風機にも適用することができる。本開示の技術は、電動送風機に用いられる電動機以外の電動機にも適用することができる。つまり、本開示の技術は、種々の電気機器に搭載される電動機に適用することができる。

その他、上記実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態、又は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

本開示の技術は、自動車等の電装分野及び家庭用電気機器分野の製品をはじめとして、電動機が搭載される種々の製品に広く利用することができる。

１、１Ａ電動機
１０固定子
２０回転子
２１回転軸
２１ａ第１端部
２１ｂ第２端部
２２コイル
２３モールド樹脂
３０整流子
３１整流子片
４０ブラシ
５０ブラシバネ
５１渦巻部
５２外側端部
５２ａ貫通孔
６０軸受
７０モータケース
７１第１部材
７１ａ凹部
７２第２部材
７３第３部材
７３ａブラシ収納部
７３ｂ係止部
７４第４部材
８０カバープレート
９０電動送風機
９１回転ファン

Claims

軸心方向に延伸する回転軸及びコイルを有する回転子と、
前記回転軸に取り付けられた整流子と、
前記整流子に摺接する少なくとも１つのブラシと、
前記少なくとも１つのブラシを前記整流子に押し当てるためのブラシバネと、
前記回転軸を支持する１つの軸受と、を備え、
前記軸受は、玉軸受であり、
前記ブラシバネは、定荷重バネである、
電動機。
前記回転子は、コアを有さないコアレス回転子である、
請求項１に記載の電動機。
前記軸受は、深溝玉軸受である、
請求項１又は２に記載の電動機。
前記少なくとも１つのブラシは、前記回転子の回転方向に沿って等間隔に複数設けられている、
請求項１～３のいずれか一項に記載の電動機。
前記少なくとも１つのブラシは、２つであり、
前記少なくとも１つのブラシは、前記整流子を挟むように対向して配置されている、
請求項４に記載の電動機。
前記ブラシバネは、金属板が渦巻状に巻かれた渦巻部を有し、
前記ブラシバネは、前記渦巻部の渦巻軸と前記軸心方向とが直交するように配置されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載の電動機。
前記整流子と前記軸受とは、前記回転軸における前記コイルの位置を基準にして、前記軸心方向において反対側に位置している、
請求項１～６のいずれか１項に記載の電動機。
前記ブラシバネにより前記少なくとも１つのブラシが前記整流子を押圧する荷重は、前記回転子の回転中に発生するラジアル荷重に対して１倍以上である、
請求項１～７のいずれか１項に記載の電動機。
前記コイルは、各々が扁平状に巻回された複数の巻線コイルであり、
前記複数の巻線コイルは、各々のコイル面が前記軸心方向を向く姿勢で、前記回転軸を囲むように配置されている、
請求項１～８のいずれか１項に記載の電動機。
さらに、固定子として磁石を備え、
前記固定子と前記コイルとは、前記軸心方向において対向している、
請求項１～８のいずれか１項に記載の電動機。
請求項１～１０のいずれか１項に記載の電動機と、
前記電動機の前記回転軸に取り付けられた回転ファンと、を備え、
前記回転ファンは、前記回転軸における前記軸受及び前記整流子のうち前記軸受側の端部に取り付けられている、
電動送風機。