特許 6646387 電気モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6646387

(24)【登録日】2020年1月15日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】電気モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 13/00 20060101AFI20200203BHJP

   H02K 9/06 20060101ALI20200203BHJP

【ＦＩ】

   H02K13/00 T

   H02K9/06 C

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-175542(P2015-175542)

(22)【出願日】2015年9月7日

(65)【公開番号】特開2016-59272(P2016-59272A)

(43)【公開日】2016年4月21日

【審査請求日】2018年7月6日

(31)【優先権主張番号】201410452501.3

(32)【優先日】2014年9月5日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】518263944

【氏名又は名称】ジョンソン エレクトリック インターナショナル アクチェンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】ウェン リャン リー

(72)【発明者】

【氏名】ジェームズ チン シク ラウ

(72)【発明者】

【氏名】クウォン イップ プーン

(72)【発明者】

【氏名】ワン ヨウ ワン

(72)【発明者】

【氏名】ジ ドン チャイ

【審査官】 津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１５３４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５５８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３５２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４５６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−１１１１５７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−０１２９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１１１３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５７４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１６２７６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−０６１３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８４６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−１２７８６０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １３／００

Ｈ０２Ｋ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気モータのためのブラシアセンブリであって、ブラシホルダと、該ブラシホルダに摺動自在に取り付けられたブラシとを備え、前記ブラシホルダは、ブラシホルダプレートと、該ブラシホルダプレートから延びる側部とを有し、前記ブラシは、円弧状であるとともに、前記ブラシホルダプレートに接触する第１の面と、前記ブラシホルダの前記側部に接触する第２の面とを有し、前記ブラシホルダの前記側部は、前記ブラシの前記第２の面に接触する複数のリブを有し、前記複数のリブは、前記ブラシホルダに対して前記ブラシが移動する方向において互いに離間している、
ことを特徴とするブラシアセンブリ。

【請求項2】

前記ブラシホルダの前記側部の隣接するリブ間に貫通穴が形成される、
請求項１に記載のブラシアセンブリ。

【請求項3】

前記ブラシに接触する前記リブの表面は湾曲面である、
請求項１又は２に記載のブラシアセンブリ。

【請求項4】

前記ブラシホルダプレートは、前記ブラシの前記第１の面と位置合わせされた、前記ブラシホルダプレートを貫通する複数の開口部を定める、
請求項１、２又は３に記載のブラシアセンブリ。

【請求項5】

前記ブラシホルダプレートは、前記ブラシの前記第１の面を支持する、前記ブラシの形状に対応する形状を有する少なくとも２つの細長い突起部を有する、
請求項４に記載のブラシアセンブリ。

【請求項6】

前記ブラシホルダプレートの前記開口部の少なくとも一部は、前記２つの細長い突起部の間に形成される、
請求項５に記載のブラシアセンブリ。

【請求項7】

前記ブラシは、モータの整流子に接触するための第１の端部と、前記第１の端部に対向する第２の端部とを有し、前記ブラシアセンブリは、前記ブラシの前記第２の端部に接触して前記ブラシを該ブラシの前記第１の端部の方に付勢する弾性要素をさらに備える、
請求項１から６のいずれか１項に記載のブラシアセンブリ。

【請求項8】

ステータと、該ステータに対して回転自在なロータと、該ロータに固定された整流子と、該整流子に係合する、請求項１から７のいずれか１項に記載のブラシアセンブリとを備える、
ことを特徴とする電気モータ。

【請求項9】

請求項８に記載のモータと、該モータによって駆動されるファンとを備える、
ことを特徴とする送風機。

【請求項10】

前記ブラシアセンブリは、前記モータの前記ステータと前記ファンとの間に配置され、前記ステータはステータ巻線を有し、前記ブラシホルダは、前記ステータ巻線と位置合わせされた開口部を定め、前記ブラシアセンブリは、前記ファンに隣接する前記モータの軸端に配置される、
請求項９に記載の送風機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気モータに関し、特に、湾曲した又は弓形のブラシを有する電気モータのためのブラシアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

電気モータのための既知のブラシアセンブリでは、モータの動作中、整流子の表面にブラシが当接することによってロータの巻線に電力が供給される。ブラシは、整流子に比べて相対的に摩耗しやすい炭素系材料で形成される。炭素ブラシが著しく摩耗した場合には、ブラシと整流子の間の接触が弱くなり、これが電力の送達に影響を与え、このためモータの異常動作が生じることがある。従って、炭素ブラシの使用寿命を延ばすことが望ましい。ブラシの寿命は、高温に影響される。モータの動作中には、ブラシとその他の構成部品、特に整流子との間の摩擦によって大量の熱が生じる。ブラシを流れる電流も熱を生じる。従って、炭素ブラシからの放熱を高めることによってブラシの寿命を延ばすことができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

このため、ブラシ寿命の長いブラシアセンブリに対する要望がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

従って、本発明は、その１つの態様では、電気モータのためのブラシアセンブリであって、ブラシホルダと、ブラシホルダに摺動自在に取り付けられたブラシとを備え、ブラシホルダは、ブラシホルダプレートと、ブラシホルダプレートから延びる側部とを有し、ブラシは円弧状であるとともに、ブラシホルダプレートに接触する第１の面と、ブラシホルダの側部に接触する第２の面とを有し、ブラシホルダの側部は、ブラシの第２の面に接触する複数のリブを有するブラシアセンブリを提供する。

【0005】

ブラシホルダの側部の隣接するリブ間には、貫通穴が形成されることが好ましい。

【0006】

ブラシに接触するリブの表面は、湾曲面であることが好ましい。

【0007】

ブラシホルダプレートは、ブラシの第１の面と位置合わせされた、ブラシホルダプレートを貫通する複数の開口部を定めることが好ましい。

【0008】

ブラシホルダプレートは、ブラシの第１の面を支持する、ブラシの形状に対応する形状を有する少なくとも２つの細長い突起部を有することが好ましい。

【0009】

ブラシホルダプレートの開口部の少なくとも一部は、２つの細長い突起部の間に形成されることが好ましい。

【0010】

ブラシは、モータの整流子に接触するための第１の端部と、第１の端部に対向する第２の端部とを有し、ブラシアセンブリは、ブラシの第２の端部に接触してブラシをその第１の端部の方に付勢する弾性要素をさらに備えることが好ましい。

【0011】

第２の態様によれば、本発明は、ステータ巻線を有するステータと、ステータに対して回転自在なロータと、ロータに固定された整流子と、整流子に係合する上述したブラシアセンブリとを備えた電気モータを提供する。

【0012】

第３の態様によれば、本発明は、上述したモータと、このモータによって駆動されるファンとを備えた送風機を提供する。

【0013】

ブラシアセンブリは、ステータとファンの間に配置され、ステータはステータ巻線を有し、ブラシホルダは、ステータ巻線と位置合わせされた開口部を定め、ブラシアセンブリは、ファンに隣接するモータの軸端に配置されることが好ましい。

【0014】

以下、添付図面の図を参照しながら、本発明の好ましい実施形態をほんの一例として説明する。図では、複数の図に出現する同一の構造、要素又は部品には、一般にこれらが出現する全ての図において同じ参照番号を付している。一般に、図に示す構成要素及び特徴部の寸法は、表現の便宜上明瞭にするために選択したものであり、必ずしも縮尺通りではない。以下、各図を列挙する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】１つの実施形態による、モータを組み込んだ送風機の外側ハウジングを取り外した斜視図である。

【図2】図１の送風機のブラシアセンブリ及び整流子の平面図である。

【図3】図２のブラシアセンブリの一部を拡大した斜視図である。

【図4】図３のブラシアセンブリの一部であるブラシホルダ部品の斜視図である。

【図5】図４のブラシホルダ部品の平面図である。

【図6】第２の実施形態による送風機の斜視図である。

【図7】図６の送風機の断面図である。

【図8】図６の送風機の外側ハウジングを取り外した斜視図である。

【図9】図６の送風機のブラシアセンブリ及び整流子の斜視図である。

【図10】図９のブラシアセンブリのブラシホルダを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、本発明の１つの実施形態による、モータを組み込んだ送風機の斜視図である。この送風機は、外側ハウジング及びシュラウドを省いて示している。送風機１０は、モータ１２と、モータ１２によって駆動されるファン１４とを含む。モータ１２は、シャフト１６を有するロータを含み、ファン１４は、シャフト１６に固定して取り付けられる。ロータは、ロータ巻線に接続された整流子１８を含む。整流子１８には、ブラシアセンブリ２０が係合してロータ巻線に電力を給電する。ファン１４は、ブラシアセンブリ２０に隣接するモータ１２の軸端に取り付けられる。この構成は、ブラシアセンブリ２０をファン１４に近付けることにより、ファン１４によって発生した空気流をブラシアセンブリ２０の冷却に使用してブラシアセンブリ２０の放熱を高めることができる。

【0017】

図２は、図１のブラシアセンブリ及び整流子の平面図である。図３は、ブラシアセンブリの一部を拡大した斜視図である。ブラシアセンブリ２０は、ブラシホルダ２２と、ブラシホルダ２２に取り付けられたブラシ２４とを含む。ブラシアセンブリ２０のブラシは、整流子１８に摺動自在に接触する。図示の実施形態では、ブラシホルダ２２が、２つの別個のブラシホルダ部品を含む。ブラシ２４の数は、ブラシホルダ部品の数に等しく、各ブラシ２４は、ブラシホルダ部品のうちの対応する一方に取り付けられる。分割された又は独立タイプのブラシホルダ２２の１つの利点は、ブラシホルダ２２の材料コストを削減できる点である。他の実施形態では、ブラシホルダ２２を、複数のブラシホルダ部分を有する一体型ブラシホルダとし、それぞれのブラシホルダ部分にブラシ２４を取り付けることもできる。

【0018】

図示の実施形態では、各ブラシ２４が円弧状である。この円弧形状は、直線状のブラシに比べて同じ長さ空間内における実際のブラシの長さを増大させ、従ってブラシの寿命を効果的に引き延ばす。ブラシ２４は、モータ１２の整流子１８に接触する第１の端部２６と、第１の端部２６に対向する第２の端部２８とを含む。ブラシアセンブリ２０は、各ブラシ２４を整流子の方に付勢して接触させる弾性要素３０をさらに含む。従って、ブラシ２４の第１の端部２６が摩耗するにつれ、弾性要素３０がブラシ２４を整流子１８の方に押し、ブラシ２４と整流子１８の間の電気的接触が維持されるようになる。

【0019】

図３を参照すると、図示の実施形態では、弾性要素３０が、各ブラシに１つずつの２つの捩りバネ３０である。捩りバネ３０は、コイル部分３２と、コイル部分３２から延びる２つの端部３４、３６とを含む。コイル部分３２は、ブラシホルダ２２上の位置決めポスト３８の周囲に取り付けられる。捩りバネ３０の一端３４は、ブラシホルダ２２上の固定ポスト４０に固定され、他端３６は、ブラシ２４の第２の端部２８に接続又は当接して、ブラシ２４を第１の端部２６の方に付勢する。ブラシの第２の端部２８は、バネの他端を受け入れるための溝４２を有することが好ましい。

【0020】

捩りバネ３０は、別の好適な方法で取り付けることもできると理解されたい。例えば、コイル部分３２が位置決めポスト３８に対して回転できないように、コイル部分３２を位置決めポスト３８に固定することができる。この場合、端部３４をブラシホルダ２２に固定するための固定ポスト３８又は別の構造は不要である。

【0021】

上記の実施形態では、弾性要素を捩りバネ３０として示したが、弾性要素は、ブラシを整流子に接触するように付勢する限り、別のタイプの弾性要素として実装することもできると理解されたい。

【0022】

図４は、一方のブラシホルダ部品の斜視図であり、図５は、このブラシホルダ部品の平面図である。ブラシホルダ２２は、ブラシホルダプレート４４、ブラシホルダプレート４４から延びる側部４６、及びブラシホルダ取り付け部分４８を含む。

【0023】

ブラシホルダ取り付け部分４８は、取り付け穴５０を有する。ブラシホルダ２２は、取り付け穴５０を貫通するネジなどの締結具によって送風機１０の外側ハウジング７３（図６）に固定される。図示の実施形態では、ファン１４とブラシアセンブリ２０の間に散気装置５１が配置される。

【0024】

ブラシ２４は円弧状であり、ブラシホルダプレート４４に接触する第１の面５２と、ブラシホルダの側部４６に接触する第２の面５４とを含む。図示の実施形態では、第１の面５２が、ブラシ２４の底面である。他のいくつかの実施形態では、モータの配向に応じて第１の面５２をブラシの上面とすることもできる。第２の面５４は、ブラシ２４の側面である。ブラシ２４は円弧状なので、ブラシ２４の側面５４も円弧面である。ブラシホルダの側部４６は、ブラシ２４の方に突出する複数のリブ５６を含み、これらのリブ５６は、ブラシ２４の側面５４に接触する。ブラシ２４の側面５４には、側部４６全体ではなくリブ５６が接触するので接触面積が減少し、これによって可動ブラシとブラシホルダの側部４６との間の摩擦、従って摩擦から生じる熱の量が効果的に減少する。これによってブラシの動きがスムーズになり、ブラシの側面５４の摩耗が減少し、従ってブラシの寿命が延びる。

【0025】

また、図示の実施形態では、リブ５６が湾曲した接触面を有し、これによってブラシ２４の摩耗をさらに低減することができる。

【0026】

図示の実施形態では、隣接するリブ５６間に貫通穴５８が形成される。これにより、モータ１２の動作中にブラシ２４によって生じた熱をより良好に放散することができる。特に、図示の送風機１０の用途では、モータ１２のブラシアセンブリ２０に近い側にファン１４が配置される。この結果、ファン１２によって発生した空気流がこれらの貫通穴５８を通過し、ブラシ２４全体に流れてブラシ２４の熱を放散することができる。

【0027】

図示の実施形態では、ブラシホルダプレート４４が、ブラシ２４の底面５２を支持するための複数の細長い突起部６０を有する。細長い突起部６０は、ブラシの円弧形状に対応する円弧形状を有する。細長い突起部６０を設けることにより、ブラシホルダプレートとブラシ２４の底面５２との間の摩擦、及びこの摩擦から生じる熱が減少し、これによりブラシの動きがスムーズになってブラシの底面５２の摩耗が減少し、従ってブラシ２４の寿命が延びる。細長い突起部６０は、ブラシの底面５２をブラシホルダプレートの上面（すなわちブラシの底面５２に面する側の面）から一定距離だけ離間させ、このこともブラシ２４の放熱を容易にする。また、細長い突起部６０は、ブラシ２４の動きを誘導するためのレールとして機能することもできる。

【0028】

さらに、図示の実施形態では、ブラシ２４の底面に面するブラシホルダプレート４４に、ブラシホルダプレート４４を貫通する複数の開口部６２が定められる。ファン１４によって発生した空気流は開口部６４を通過し、ブラシ２４全体に流れてその熱を放散することができる。これらの開口部６２は、突起部６０に沿って分布する。この実施形態では、各ブラシ２４に対応する２つの突起部６０が形成される。開口部６２の一部は、２つの突起部６０の間に定められ、残りの開口部６２は、２つの突起部６０の外側に定められる。

【0029】

上記の実施形態では２つの突起部６０を示しているが、突起部６０の数は特定の数に限定されるものではないと理解されたい。開口部６２が突起部６０に沿って配置される場合、本発明では、これらの開口部がブラシ２４から熱を放散するように空気流を誘導できる限り、開口部の数及び位置に関する制約について記載しない。

【0030】

ブラシホルダの側部４６には、ブラシ２４の上面を位置付けるための複数のガイドブロック４５が形成される。ブラシホルダ２２の整流子に近い一端には、ブラシ２４の一端が貫通して延びて整流子１８に摺動自在に接触することを可能にする窓４７が形成される。ガイドブロック４５、窓４７及びブラシホルダプレート４４は、ブラシ２４の軸方向におけるブラシ２４の動きを制限するように協働する。

【0031】

図６〜図１０に、別の実施形態による送風機を示す。図６〜図８を参照すると、送風機７０が、モータ７２と、モータ７２によって駆動されるファン７４とを含む。モータ７２は、ステータ７６と、ステータ７６に対して回転自在なロータ７８と、ロータ７８に固定された整流子８０と、整流子８０に係合するブラシアセンブリ８１とを含む。ステータ７６は、ステータ巻線８２を含む。ブラシアセンブリ８１は、ブラシホルダ８４と、ブラシホルダ８４に取り付けられたブラシ８６とを含む。ブラシ８６と整流子８０の係合については上記の実施形態で説明したので、ここではその説明を繰り返さない。

【0032】

ブラシアセンブリ８１は、ステータ７６とファン７４の間に配置される。ブラシホルダ８４は、ステータ巻線８２と位置合わせされた少なくとも１つの開口部８８（図９及び図１０）を定める。これにより、ファン７４によって発生した空気流がこれらの開口部８８を流れてステータ巻線８２の熱を放散することができる。

【0033】

図示の実施形態では、ブラシホルダ８４がブラシ８６とステータ７６の間に配置され、ブラシ８６がファン７４とブラシホルダ８４の間に配置されている。この結果、ファン７４によって発生した空気流がブラシ８６から熱を放散することができる。同時に、上述したように、空気流の一部は、ブラシホルダ８４の開口部８８を流れてステータ巻線からの熱を放散することができる。

【0034】

ブラシホルダ８４は、ブラシホルダプレート９０と、ブラシホルダプレート９０から延びる側部９２とを含む。側部９２には、ブラシ８６に接触する複数のリブ９４が形成される。隣接するリブ９４間には貫通穴が形成される。このため、ブラシ８６及びブラシホルダの側部９２は互いに非連続的に接触し、これによってブラシ８６とブラシホルダ８４の間の接触面積が減少し、従ってこれらの間の摩擦が減少する。任意に、ブラシホルダプレート９０上に細長い突起部９６が形成され、突起部９６の周囲に開口部９８が形成される。側部９２のブラシホルダプレート９０から離れた頂部には、複数のガイドブロック９５が形成される。ブラシホルダ８４の整流子８０に近い一端には窓９７が形成される。ブラシホルダプレート９０、側部９２、リブ９４、ガイドブロック９５、突起部９６、窓９７及び開口部９８の構成及び機能は、前の実施形態のものと同じにすることができ、ここではその説明を繰り返さない。

【0035】

この実施形態では、ブラシホルダ８４を、２つのブラシホルダ部分を有する一体型ブラシホルダ８４として示している。各ブラシホルダ部分には、ブラシホルダプレート９０を貫通する開口部８８が定められる。開口部８８の数は、特定の数に限定されるものではないと理解されたい。他のいくつかの実施形態では、ブラシホルダプレート９０を、前の実施形態で説明したような分割型ブラシホルダとすることもできる。

【0036】

ブラシホルダ８４の側部９２とブラシ８６の間には間隙９９が形成される。ブラシホルダプレート９０の側部９２とブラシ８６の間の部分には、１又はそれ以上の貫通穴１００が定められる。ブラシホルダプレート９０内の貫通穴１００、及びリブ９４間の貫通穴は、これらを空気流が流れてブラシ８６の側面の熱を放散することができる。この実施形態では、リブ９４の存在によってブラシホルダの側部９２とブラシ８６の間の間隙９９が形成されている。この間隙は、別の方法で形成することもできると理解されたい。

【0037】

要約すれば、本発明は、送風機、モータ、及びモータのブラシアセンブリを提供する。ブラシとブラシホルダプレートの間、及び／又はブラシとブラシホルダの側部との間の接触面積を減少させることによってブラシの寿命を効果的に延ばすことができる。ブラシホルダの側部の隣接するリブ間に貫通穴を形成し、ブラシに面するブラシホルダプレートを貫いて開口部を形成し、ファンに近いモータの端部にブラシを配置することによってブラシの放熱が大幅に高められ、従ってブラシの寿命が延びる。同時に、ブラシホルダプレートにステータと位置合わせされた開口部を定めることにより、ファンによって発生した空気流を用いてステータ巻線からの熱を放散させ、これによってモータの放熱を効果的に高めることができる。また、分割型ブラシホルダは、ブラシホルダの材料コストを削減する。

【0038】

本出願の明細書及び特許請求の範囲では、記述する項目又は特徴の存在を明示する一方でさらなる項目又は特徴の存在を排除しないように、「備える、含む、有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｉｎｃｌｕｄｅ、ｃｏｎｔａｉｎ及びｈａｖｅ）」という動詞、並びにその派生形の各々を包括的な意味で使用している。

【0039】

明確化のために別個の実施形態の文脈で説明した本発明のいくつかの特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供することもできると理解されたい。これとは逆に、簡潔さを期すために単一の実施形態の文脈で説明した本発明の様々な特徴を別個に、又はいずれかの好適な下位の組み合わせで提供することもできる。

【0040】

上述した実施形態はほんの一例にすぎず、当業者には、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が明らかになるであろう。

【符号の説明】

【0041】

２４ ブラシ
２６ ブラシの第１の端部
２８ ブラシの第２の端部
３０ 弾性要素（捩りバネ）
３２ コイル部分
３４ 弾性要素の一端
３６ 弾性要素の他端
３８ 位置決めポスト
４０ 固定ポスト
４２ 溝
４５ ガイドブロック
４７ 窓
５２ ブラシの第１の面
５４ ブラシの第２の面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】