特許 7598912 電気モータ及びそのブラシ

(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】

(24)【登録日】2024-12-04

(45)【発行日】2024-12-12

(54)【発明の名称】電気モータ及びそのブラシ

(51)【国際特許分類】

   H02K 13/00 20060101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

H02K13/00 P

【請求項の数】 11

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022171961

(22)【出願日】2022-10-27

(62)【分割の表示】P 2017239233の分割

【原出願日】2017-12-14

(65)【公開番号】P2023010722

(43)【公開日】2023-01-20

【審査請求日】2022-11-25

(31)【優先権主張番号】201611155436.3

(32)【優先日】2016-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(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】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(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】

【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】ジンシン シ

(72)【発明者】

【氏名】シジュン ジャオ

(72)【発明者】

【氏名】ルヤン ビ

(72)【発明者】

【氏名】ピンマン ジャン

(72)【発明者】

【氏名】ラン ダイ

(72)【発明者】

【氏名】ユンチャン ユ

(72)【発明者】

【氏名】グイチン リャオ

(72)【発明者】

【氏名】ションフイ リウ

(72)【発明者】

【氏名】ジユ チェン

(72)【発明者】

【氏名】ツォン ル

(72)【発明者】

【氏名】ヘ チ

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１０９６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭６０－３１１９３（ＪＰ，Ｙ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

整流子と接触しているように構成されるブラシであって、前記ブラシは、２つの対向する軸方向端面と、突出部とを備えるブラシ本体を備え、前記突出部は、前記ブラシ本体から前記整流子に向かって突出し、前記突出部は、第１の面、第２の面、及び少なくとも３つの歯を備え、前記第１の面及び前記第２の面は、それぞれ、前記２つの軸方向端面に隣接し、前記第１の面及び前記第２の面と、これらに対応する隣接する軸方向端面との間に形成される角度は、鈍角であり、前記少なくとも３つの歯は、前記第１の面と前記第２の面との間に位置し、前記少なくとも３つの歯は、前記整流子の周方向に実質的に沿って延在し、前記ブラシの軸方向の前記少なくとも３つの歯の総幅と、前記ブラシ本体の軸方向の高さとの比は、０．２５～０．７５の範囲内であり、前記少なくとも３つの歯の各々は円弧状の上部を有し、すべての歯の前記整流子との接触領域は最初と同じ線上にあることを特徴とするブラシ。

【請求項2】

前記第１の面とこれに対応する前記隣接する軸方向端面との間に形成される前記角度は、前記第２の面とこれに対応する前記隣接する軸方向端面との間に形成される前記角度に等しいことを特徴とする、請求項１に記載のブラシ。

【請求項3】

前記第１の面及び前記第２の面と、これらに対応する前記隣接する軸方向端面との間に形成される前記角度は、１１０°～１５０°の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載のブラシ。

【請求項4】

前記歯の突出高さと前記突出部の突出高さとの比は、０．１５～０．６の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載のブラシ。

【請求項5】

前記少なくとも３つの歯の数は、３～５の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載のブラシ。

【請求項6】

前記各歯の根元は前記軸方向端面よりも高く、前記各歯の根元は同じ高さを有することを特徴とする、請求項１に記載のブラシ。

【請求項7】

前記歯は、まっすぐな歯であることを特徴とする、請求項１に記載のブラシ。

【請求項8】

前記第１の面及び前記第２の面の各々は、凹面、平面及び凸面のいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載のブラシ。

【請求項9】

前記ブラシ本体は、第１の端部と、前記第１の端部と反対側の第２の端部とを備え、前記ブラシは、更に、連結部を備え、前記突出部は、前記第１の端部から突出し、前記連結部は、前記第２の端部から突出することを特徴とする、請求項１に記載のブラシ。

【請求項10】

ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に配置される整流子と、前記整流子と摺動可能に接触するブラシとを備える電気モータであって、前記ブラシは、２つの対向する軸方向端面と、突出部とを備えるブラシ本体を備え、前記突出部は、前記ブラシ本体から前記整流子に向かって突出し、前記突出部は、第１の面、第２の面、及び少なくとも３つの歯を備え、前記第１の面及び前記第２の面は、それぞれ、前記２つの軸方向端面に隣接し、前記第１の面及び前記第２の面と、これらに対応する隣接する軸方向端面との間に形成される角度は、鈍角であり、前記少なくとも３つの歯は、前記第１の面と前記第２の面との間に位置し、前記少なくとも３つの歯は、前記整流子の周方向に実質的に沿って延在し、前記ブラシの軸方向の前記少なくとも３つの歯の総幅と、前記ブラシ本体の軸方向の高さとの比は、０．２５～０．７５の範囲内であり、前記少なくとも３つの歯の各々は円弧状の上部を有し、すべての歯の前記整流子との接触領域は最初と同じ線上にあることを特徴とする電気モータ。

【請求項11】

前記電気モータは、更に、ブラシアームを備え、前記ブラシは、前記ブラシアームに取り付けられることを特徴とする、請求項１０に記載の電気モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0002] 本開示は、電気モータに関し、特に、ブラシ及びブラシを含む電気モータに関する。

【背景技術】

【0002】

[0003] ブラシモータのためのブラシは、導電部品であり、これは、整流子に摺動可能に接触することによって、整流子と電気接続して、電力を、モータのロータに供給するようになっている。一般に、ブラシは、方形であり、ブラシアームに取り付けられ、ばねの弾性押込み力により、整流子と緊密に接触した状態にとどまる。整流子に接触する従来のブラシの接触面は、通常、整流子の外面と一致する円弧面である。ブラシモータの作動の最初の数回では、ブラシの接触面及び整流子は、製造公差や他の要因により、ぴったり合わない場合があり、これにより、ブラシが整流子に対して摺動するとき、振動が生じ、したがって、騒音を発生する場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

[0004] したがって、低騒音の電気モータのためのブラシが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0004】

[0005] 本開示は、整流子と接触するために用いられるブラシを提供するものである。前記ブラシは、対向する軸方向端面と、ブラシ本体から前記整流子に向かって突出する突出部とを有するブラシ本体を含む。前記突出部は、第１の面、第２の面、及び少なくとも２つの歯を有する。前記第１の面及び前記第２の面は、それぞれ、前記軸方向端面に隣接する。前記第１の面及び前記第２の面と、対応する隣接する軸方向端面との間に形成される角度は、鈍角である。前記少なくとも２つの歯は、前記第１の面と前記第２の面との間に位置し、前記整流子の周方向に概ね沿って延在する。前記ブラシの軸方向の前記少なくとも２つの歯の総幅と、前記ブラシ本体の軸方向の高さとの比は、０．２５～０．７５の範囲内である。

【0005】

[0006] 一実施形態では、前記第１の面とその対応する隣接する軸方向端面との間に形成される前記角度は、前記第２の面とその対応する隣接する軸方向端面との間に形成される前記角度に等しい。

【0006】

[0007] 一実施形態では、前記第１の面及び前記第２の面と、前記対応する隣接する軸方向端面との間に形成される前記角度は、１１０°～１５０°の範囲内である。

【0007】

[0008] 一実施形態では、前記第１の面又は前記第２の面に対する前記歯の突出高さと、前記ブラシ本体に対する前記突出部の突出高さとの比は、０．１５～０．６の範囲内である。

【0008】

[0009] 一実施形態では、前記少なくとも２つの歯の数は、２～５の範囲内である。

【0009】

[0010] 一実施形態では、前記歯の各々は、円弧状の上部又は尖った上部を有する。

【0010】

[0011] 一実施形態では、前記歯は、まっすぐな歯である。

【0011】

[0012] 一実施形態では、前記第１の面及び前記第２の面の各々は、それぞれ、凹面、平面及び凸面のいずれか１つである。

【0012】

[0013] 一実施形態では、前記ブラシ本体は、第１の端部と、前記第１の端部と反対側の第２の端部とを含む。前記ブラシは、更に、連結部を含む。前記突出部は、前記第１の端部から突出し、前記連結部は、前記第２の端部から突出する。

【0013】

[0014] 本開示は、更に、ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に配置される整流子と、前記整流子と摺動可能に接触する上記のブラシとを含む電気モータを提供するものである。

【0014】

[0015] 一実施形態では、前記モータは、更に、前記ブラシが取り付けられるブラシアームを含む。

【0015】

[0016] 本開示の一実施形態による電気モータでは、モータの初期使用時、歯の上部のみが、整流子と接触し、これにより、整流子に対して摺動するブラシにより発生する騒音は、低い。整流子と歯との間の連続的な摩耗に伴って、歯は摩耗し、突出部の第１の面及び第２の面は、整流子と接触し始める。ブラシと整流子との間の接触領域は、徐々に増加することによって、ブラシと整流子との間の接触領域が、急激に変化することを回避する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本開示の一実施形態による電気モータの断面図である。

【図2】本開示の一実施形態によるブラシの斜視図である。

【図3】図２のブラシの上面図である。

【図4】本開示の代替実施形態によるブラシの斜視図である。

【図5】図４のブラシの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

[0022] 図面と併せて、本開示の実施形態を詳細に説明する。各図は、限定的なものではなく、例示的なものであることに留意されたい。各図は、縮尺通りではなく、説明された実施形態の全ての態様を示すわけではなく、本開示の範囲を限定するものではない。

【0018】

[0023] 図１は、本開示の一実施形態による電気モータ１の断面図である。この実施形態では、電気モータ１は、永久磁石モータである。モータ１は、電気駐車ブレーキシステムに適用することができる。他の実施形態では、モータ１は、他のシステムに適用することができる。モータ１は、ステータ２０と、ステータ２０に対して回転可能であるロータ３０とを含む。ステータ２０は、ハウジング２１と、ハウジング２１の内面に取り付けられる多数の永久磁石２２と、ハウジング２１の開口端に固定されるエンドキャップ２３とを含む。ロータ３０は、ステータ２０の内側に位置する。ステータ２０のエンドキャップ２３は、ブラシ２３ａと、ブラシ２３ａを取り付けるために用いられるブラシアーム２３ｂとを含む。ロータ３０は、回転軸３１と、回転軸３１に取り付けられる整流子３２及びロータコア３３と、ロータコア３３の周りに巻き付けられ、整流子３２と電気的に接続される巻線３４とを含む。ブラシ２３ａを用いて、整流子３２と摺動可能に接触して、電力を巻線３４に供給するようになっている。ブラシアーム２３ｂは、エンドキャップ２３に固定され、対応するブラシ２３ａを支持して、ブラシ２３ａが、整流子３２と摺動可能に接触して、整流を行うようになっている。

【0019】

[0024] 図２を参照すると、各ブラシ２３ａは、ブラシ本体２４と、ブラシ本体２４の第１の端部２４１から突出する突出部２５と、ブラシ本体２４の第２の端部２４２から突出する連結部２６とを含む。ブラシ本体２４の第１の端部２４１は、ブラシ本体２４の第２の端部２４２と反対側である。ブラシ本体２４は、互いに対向する２つの軸方向端面２４３を含む。整流子の軸方向におけるブラシ本体２４の軸方向の高さを、Ａで表す（図３に図示）。

【0020】

[0025] 突出部２５を用いて、整流子３２と摺動可能に接触する。突出部２５は、２つの対向する面、すなわち、第１の面２５３及び第２の面２５４を含む。第１及び第２の面２５３，２５４の各々と、対応する隣接する端面２４３との間に、角度θが形成される。一実施形態では、角度θは、鈍角である。本実施形態では、第１の面２５３と対応する隣接する端面２４３との間に形成される角度θは、第２の面２５４と対応する隣接する端面２４３との間に形成される角度θに等しい。本実施形態では、第１の面２５３及び第２の面２５４は、それぞれ、凹円弧面である。他の実施形態では、第１の面２５３及び第２の面２５４は、平面（図４及び図５に図示）又は凸面にすることができる。

【0021】

[0026] 突出部２５は、更に、少なくとも２つの歯２７を含む。少なくとも２つの歯２７は、第１の面２５３と第２の面２５４との間に位置する。少なくとも２つの歯２７は、整流子３２の周方向に概ね沿って延在する。少なくとも２つの歯２７は、互いに平行である。本実施形態では、歯２７は、まっすぐな歯である。少なくとも２つの歯２７の上部及び根元は、丸みを帯びたもの又は尖ったものにすることができる。少なくとも２つの平行な歯２７を用いて、整流子３２と摺動可能に接触する。一実施形態では、少なくとも２つの歯２７は、突出部２５の中央部に位置する。この実施形態では、各歯２７の突出高さを、Ｂで表し、ブラシの軸方向の少なくとも２つの歯２７の軸方向の総幅を、Ｃで表し、第１の端部２４１に対する突出部２５の突出高さを、Ｄで表す。この実施形態では、少なくとも２つの歯２７の数は、３である。他の実施形態では、少なくとも２つの歯２７の数は、３に限られず、例えば、２、４、５等にすることができる。

【0022】

[0027] この実施形態では、第１／第２の面２５３／２５４と、対応する隣接する端面２４３との間に形成される角度θは、１１０°～１５０°の範囲内であり、例えば、角度θは、１１０°、１２０°、１２５°又は１５０°に等しくすることができる。少なくとも２つの歯２７の数は、２～５の範囲内であり、例えば、２、３、４又は５にすることができる。少なくとも２つの歯２７の軸方向の総幅Ｃと、ブラシ本体２４の軸方向の高さＡとの比は、０．２５～０．７５の範囲内である。例えば、少なくとも２つの歯２７の軸方向の総幅Ｃと、ブラシ本体２４の軸方向の高さＡとの比は、０．２５、０．５、０．５５又は０．７５に等しくすることができる。各歯２７の突出高さＢと突出部２５の突出高さＤとの比は、０．１５～０．６の範囲内であり、例えば、０．１５、０．２、０．３又は０．６にすることができる。上記条件のいずれか１つが満たされると、整流子３２に対して摺動するブラシ２３ａにより発生する騒音は、大きく低減される。ブラシ２３ａ及び整流子３２によって発生する騒音を大きく低減するために、ブラシ２３ａは、上記条件のいずれか２つ、又は上記条件のいずれか３つ、又は上記４つの条件の全てを満たすことができるが、上記条件の１つのみを満たすことに限られないことに留意されたい。

【0023】

[0028] この実施形態では、連結部２６は、ブラシアーム２３ｂと固定連結されて、ブラシアーム２３ｂが、押込み力を連結部２６に加えることにより、ブラシ２３ａを整流子３２と摺動可能に接触させることができるようになっている。

【0024】

[0029] モータ１が作動すると、ブラシ２３ａは、整流子３２と摺動可能に接触した状態にとどまる。最初に、少なくとも２つの歯２７の上部のみが、整流子３２と接触する。したがって、ブラシ２３ａと整流子３２との間の初期の接触領域は、小さく、これにより、整流による火花を効果的に抑制し、整流子３２に対して摺動するブラシ２３ａにより発生する騒音を大きく低減する。整流子３２と少なくとも２つの歯２７との間の連続的な摩耗に伴って、少なくとも２つの歯２７は摩耗し、突出部２５の第１の面２５３及び第２の面２５４は、整流子３２と接触し始める。ブラシ２３ａと整流子３２との間の接触領域は、徐々に増加して、ブラシ２３ａと整流子３２との間の接触領域が、急激に変化することを回避し、これは、騒音の低減につながる。

【0025】

[0030] したがって、以上、本開示の実施形態の技術的解決手段について、明瞭且つ完全に説明した。説明した実施形態は、本開示の実施形態の全てではなく、その一部にすぎないことは明らかである。当業者であれば、種々の実施形態の技術的特徴の様々な組み合わせをして、実際的な必要｛ひつよう｝に応えることができる。説明された本開示の実施形態に基づいて、創作努力を払うことなく当業者によって得られる他のいずれの実施形態も、本開示の範囲に属する。

【符号の説明】

【0026】

１ 電気モータ
２０ ステータ
２１ ハウジング
２２ 永久磁石
２３ エンドキャップ
２３ａ ブラシ
２３ｂ ブラシアーム
２４ ブラシ本体
２５ 突出部
２６ 連結部
２７ 歯
３０ ロータ
３１ 回転軸
３２ 整流子
３３ ロータコア
３４ 巻線
２４１ 第１の端部
２４２ 第２の端部
２４３ 軸方向端面
２５３ 第１の面
２５４ 第２の面
Ａ 整流子の軸方向におけるブラシ本体の軸方向の高さ
Ｂ 各歯の突出高さ
Ｃ ブラシの軸方向の少なくとも２つの歯の軸方向の総幅
Ｄ 第１の端部に対する突出部の突出高さ
θ 第１及び第２の面の各々と対応する隣接する端面との間に形成される角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】