特開 2022-103484 ブラシモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022103484

(43)【公開日】2022-07-08

(54)【発明の名称】ブラシモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/06 20060101AFI20220701BHJP

   H02K 13/00 20060101ALI20220701BHJP

   H02K 5/16 20060101ALI20220701BHJP

【ＦＩ】

H02K9/06 G

H02K13/00 Z

H02K5/16 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020218144

(22)【出願日】2020-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000208743

【氏名又は名称】キヤノンファインテックニスカ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】橘田 敏郎

【テーマコード（参考）】

5H605

5H609

5H613

【Ｆターム（参考）】

5H605AA01

5H605BB09

5H605EB28

5H609BB06

5H609PP02

5H609PP13

5H609QQ02

5H609RR05

5H613BB37

5H613PP08

(57)【要約】

【課題】 整流子とブラシを効率よく冷却することが可能なブラシモータを提供することを目的とする。
【解決手段】 ブラシモータ１であって、ケース２と、ケース２内に設けられた固定子１ａ及び回転子１ｂと、回転子１ｂが取り付けられるシャフト３と、シャフト３に固定して取り付けられた整流子９と、整流子９に接触するブラシ５、６と、ケース２内に設けられ、整流子９とブラシ５、6に向かってエアを送風するフィン４２ａと、を設け、整流子９とブラシ５、６を効率よく冷却する。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースと、このケース内に設けられた固定子及び回転子と、前記回転子が取り付けられる回転軸と、前記回転軸に固定して取り付けられた整流子と、前記整流子に接触するブラシと、を備えたブラシモータにおいて、
前記ケース内に設けられ、前記整流子と前記ブラシに向かってエアを送風する送風手段を設けたブラシモータ。

【請求項2】

前記回転軸を回転自在に支持する軸受けを備え、
前記送風手段を前記軸受けと前記整流子との間に設けた請求項１に記載のブラシモータ。

【請求項3】

前記送風手段は、前記回転軸の回転に伴って回転する羽根部材を有する請求項２に記載のブラシモータ。

【請求項4】

前記軸受けと前記整流子との間で前記回転軸にリング状のオイル防御部材を備え、
前記オイル防御部材に前記羽根部材を設けた請求項３に記載のブラシモータ。

【請求項5】

前記オイル防御部材に前記軸受け側と前記整流子側を連通する開口部を設けた請求項４に記載のブラシモータ。

【請求項6】

前記オイル防止部材における前記開口部よりも前記回転軸側に突起部を設けた請求項５に記載のブラシモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブラシモータに関するものであって、詳しくはブラシと整流子の冷却機構に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のブラシモータは、一端側が閉鎖され、他端側が開放された円筒状のケースと、このケース２内に配設される固定子（ステータ）及び回転子（ロータ）と、回転子が取り付けられる回転軸と、ケース２の開放部を閉塞するブラケットを備える。また、回転軸には、整流子が固定され、この整流子に接触するブラシが設けられている。

【0003】

このようなブラシモータでは、ブラシと整流子との摺接による摩擦熱が発生し、ケース内の温度が上昇する。このため、外部からの風を導入してケース内の温度を下げ、温度上昇によるブラシの摩耗を抑え、ブラシの寿命を確保する冷却機構が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８－２００２８８号公報

【特許文献2】特開２００４－１５３８９２号公

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した冷却機構にあっては、送風するためのフィンが外部に取り付けているため、発熱源であるブラシ及び整流子を効果的に冷却することができない。このため、ブラシの摩耗を抑え、出力の低下を十分に抑制することができなかった。

【0006】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、整流子とブラシを効率よく冷却することが可能なブラシモータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために本発明は、ケースと、ケース内に設けられた固定子及び回転子と、回転子が取り付けられる回転軸と、回転軸に固定して取り付けられた整流子と、整流子に接触するブラシと、を備えたブラシモータにおいて、ケース内に設けられ、整流子と前記ブラシに向かってエアを送風する送風手段を設けた。

【発明の効果】

【0008】

簡単な構成で整流子とブラシを効率よく冷却することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ブラシモータの外観を示す斜視図である。

【図2】ブラシモータの構成を示す断面図である。

【図3】ブラシモータにおけるオイルディフェンサー４０の構成を示す正面図である。

【図4】ブラシモータにおけるオイルディフェンサー４０の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は略中央を切断した断面図である。

【図5】オイルディフェンサー４０の冷却作用を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明に係るブラシモータの実施形態を詳細に説明する。このブラシモータは、例えば、各種の機器の駆動部に組み込まれて使用される。

【0011】

図１はブラシモータ１の外観を示す斜視図、図２はブラシモータ１の構成を示す断面図である。図１、図２に示すように本実施形態のブラシモータ１は、一端側が閉鎖され、他端側が開放された円筒状のケース２と、このケース２内に配設される固定子１ａ及び回転子１ｂと、回転子１ｂが取り付けられるシャフト（回転軸）３と、ケース２の開放部を閉塞する閉塞手段としてのブラケット２０及びホルダー部材１０と、を備える。なお、ブラケット２０はエッジの３箇所にカシメ１１を施し、ケース２に装着固定されている。また、ホルダー部材１０にはリード線１８が挿通する挿通孔が形成されている。

【0012】

回転子１ｂは、シャフト３に固定して取り付けられる積層コア４と、この積層コア４に巻き付けられるコイル１７と、積層コア４とコイル１７とを絶縁する絶縁層１６とを有して構成されている。前記絶縁層１６の材質には、例えばエポキシ樹脂が用いられる。また、シャフト３には、積層コア４のコイル１７に流れる電流の方向と相を切り替えるための整流子９が固定されている。

【0013】

固定子１ａは、積層コア４及びコイル１７からなる回転子１ｂを取り囲むように互いに対向して配置される永久磁石１５である。この永久磁石１５は、その表裏にＳ極とＮ極が着磁されており、ケース２の内周側にそれぞれ等間隔で固定して取り付けられている。本実施形態では、３個のコイル１７と２個の永久磁石１５とで構成されており、整流子９からコイル１７に電流を流すことによって発生する磁力が永久磁石１５に反発してシャフト３を回転させる。なお、２個の永久磁石１５の互いに対向する面は、異なる極に着磁されている。

【0014】

ケース２は、鋼板に深絞り加工を施すことで有底円筒状に形成されている。このケース２の底側の中央部にはシャフト３を貫通するための丸孔が形成され、この丸孔にシャフト３を回転自在に支持する軸受２２が設けられている。ケース２の開放部側は、円板状のブラケット２０とホルダー部材１０で閉塞されている。なお、本実施形態では、ケース２とブラケット２０とでブラシモータ１の外観を構成している。また、ケース２の両端部にはシャフト３を回転可能に支持する軸受けとしての第１、第２のベアリング３０、３１が設けられている。更にベアリング１０ａと整流子９との間にはオイルディフィンダー（オイル防御部材）４０が配置されている。このオイルディフィンダー４０は第１のベアリング３０のオイルが整流子９に付着しないようにシャフト３に圧入されている。

【0015】

図１に示すようにホルダー部材１０は樹脂で形成されており、その中央部にシャフト３を支持する軸受２３が設けられている。これによって、シャフト３はケース２の底側中央部に設けられた第２のベアリング３１とホルダー部材１０に設けられた第１のベアリング３０に両端が支持された状態で回転する。

【0016】

ケース２内には、第１、第２のブラシ５、６と、この第１、第２のブラシ５、６をそれぞれ整流子９に弾性的に接触させるためのねじり第１、第２のコイルバネ７、８が配置されている。第１、第２のブラシ５，６は、黒鉛（カーボン）を主材料とし、その一端面（接触面）５ａ、６ａが整流子９の周面と直交して当接するように第１、第２のブラシケース２４、２５内に収納保持される。

【0017】

ここで、本実施の形態では、シャフト３に圧入されたオイルディフェンサー４０にブラシ５、６及び整流子９にエアを吹き付ける送風機能を設けている。この送風によってブラシ５、６及び整流子９を冷却するようになっている。図３はオイルディフェンサー４０の構成を示す正面図であり、図４（ａ）はオイルディフェンサー４０の構成を示す側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は略中央を切断した断面図である。また、図５（ａ）、（ｂ）は、オイルディフェンサー４０の冷却作用を説明する説明図である。

【0018】

図３に示すように、オイルディフェンサー４０の中央にはシャフト３に圧入するための開口４６が形成されている。オイルディフェンサー４０は、シャフト３に圧入されるベース部４４と、ベアリング３０からのオイルを遮蔽するプレート部４１と、ブラシ５、６及び整流子９を冷却するための送風手段としての複数のフィン（羽根部材）４2ａ～４２ｆを有している。また、プレート部４１には複数の開口部４３ａ～４３ｆが形成されており、各開口部４３ａ～４３ｆは各フィン４2ａ～４２ｆの近傍にそれぞれ形成されている。

【0019】

本実施の形態では、図３に示すようにプレート部４１の周方向に沿った等間隔で６つのフィン４２ａ～４２ｆを設けている。また、プレート部４１には各フィン４２ａ～４２ｆに対応した６つの開口部４３ａ～４３ｆを等間隔に形成している。なお、６つのフィン４２ａ～４２ｆ、６つの開口部４３ａ～４３ｆの形状は同一であるため、以降においてフィン４２ａと開口部４３ａを用いて、フィン４２ａ～４２ｆ及び開口部４３ａ～４３ｆの構成、作用について説明する。

【0020】

フィン４２ａは、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにシャフト３の延設方向に交差する方向で、かつ第１、第２のブラシ５、6及び整流子９側に突き出るように設けられている。フィン４２ａは、第１、第２のブラシ５、６の接触面５ａ、６ａに向けてエアが送風さられる位置に設けられている。

【0021】

開口部４３ａは、フィン４２ａの基端に対してフィン４２ａの突き出し方向側に形成されている。開口部４２ａは、フィン４２ａの大きさと略同等の大きさで、エアが十分に流れる大きさとなっている。

【0022】

次に、図５（ａ）、（ｂ）に基づきフィン４２ａの作用について説明すると、ブラシモータ１を駆動すると回転子１ｂのシャフト３が回転する。このシャフト３に圧入されたオイルディフェンサー４０は、シャフト３の回転と同期して回転する。そして、オイルディフェンサー４０が回転することによってフィン４２ａも回転する。回転するフィン４２ａはエアを揺動させ風力が発生させる。このフィン４２ａの風力で第１、第２のブラシ５、6と整流子９の接触部及びその近傍に向かってエアが吹き付けられる（図５（ａ）参照）。

【0023】

また、本実施の形態では、フィン４２ａをシャフト３の延設方向に交差する方向で、かつ第１、第２のブラシ５、6及び整流子９側に突き出るように設け、開口部４３ａをフィン４２ａの基端に対してフィン４２ａの突き出し方向側に形成しているので、ブラシモータの正逆転駆動、すなわちシャフト３の正逆回転によって風の向きが切り替わるようになっている。

【0024】

フィン４２ａの突出方向とは異なる方向にモータが駆動した場合、すなわち図５（ａ）の矢印で示すＣＣＷ方向にシャフト３を回転すると、上述したようにディフェンサー４０も回転し、フィン４２ａは第１、第２のブラシ５、6及び整流子９との間のエアを斬って、第１、第２のブラシ５、6及び整流子９に向かう風力を発生さる。これによって、エアが第１、第２のブラシ５、6と整流子９の接触部及びその近傍に吹き付けられ、第１、第２のブラシ５、6と整流子９の接触による発熱が抑えられ、第１、第２のブラシ５、6と整流子９を冷却することができる。また、第１、第２のブラシ５、6と整流子９の接触による発熱で温まったエアを移動さることでケース２内の温度を下げることも可能となる。

【0025】

一方、フィン４２ａの突出方向とは異なる方向にモータが駆動した場合、つまり図５（ｂ）の矢印で示すＣＷ方向にシャフト３を回転すると、フィン４２ａは第１、第２のブラシ５、6と整流子９の接触部及びその近傍のエアを取り込み、開口部４３ａからベアリング３０側にエアを流す。これによって、ベアリング３０に向かう風力を発生する。これによって、第１、第２のブラシ５、6と整流子９の接触による発熱で温まったエアを、開口部４３ａを介してベアリング３０側に流れ、第１、第２のブラシ５、6及び整流子９周辺の温度を下げることができる。

【0026】

また、第１、第２のブラシ５、6と整流子９の接触部近傍のエアを、開口部４３ａを介してベアリング３０側に流すことで、第１、第２のブラシ５、6と整流子９の接触で発生したブラシ摩耗粉をケース２の外側に向かって排出することが可能となる。

【0027】

更に、本実施の形態におけるオイルディフェンサー４０のベース部４４には図３、図４（ｃ）に示すようにリブ（突起部）４５が形成されている。このリブ４５はベース部４４の周面に沿ってベアリング３０側に突き出るように形成されている。このリブ４５によって、ベアリング３０のオイルが開口部４３ａから整流子９側に入り込むことを阻止する。

【0028】

本実施の形態によれば、ブラシ５、６と整流子９の近傍に、オイルディフェンサー４０にシャフト３と同期して回転する複数のフィン４２ａ～４２ｆを設けたので、簡単な構成で効率よく、冷却が可能となる。また、小さいフィン構造によって、モータ特性への影響がなく、また騒音が発生することもない。

【0029】

さらに、ケース２内に複数のフィン４２ａ～４２ｆを設けたので、モータの大型化を防ぐことができる。

【符号の説明】

【0030】

１ ブラシモータ
１ａ 固定子
１ｂ 回転子
２ ケース
３ シャフト
５ 第１のブラシ
６ 第２のブラシ
９ 整流子
３０ 第１のベアリング
４０ オイルディフィンダー
４１ プレート部
４２ａ～４２ｆ フィン
４３ａ～４３ｆ 開口部
４４ ベース部
４５ リブ
４６ 開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】