JP2010081791A - 電気モータ - Google Patents

Abstract

【課題】機械的に整流されるモータにおけるブラシの冷却性を改良する。
【解決手段】モータ１０は、固定子２０及び回転子３０を有する。固定子２０は、入口及び出口をもつハウジングを有する。回転子３０は、シャフト３１、回転子コア３２、及び整流子を有する。回転子３０にはファン４０が固定される。エンドキャップ５０がハウジングに取り付けられて、ブラシギア６０を含む電気的コンポーネントを支持する。ブラシアッセンブリは、エンドキャップ５０の区画に収容される。各区画は、その軸方向を向いた側に通気口を且つその横断壁５７に開口５９を有する。空気ガイド７０は、ファン４０により発生された空気流の一部分を、ハウジングの出口２８の少なくとも１つから出して、開口５９を経て区画へ流し込み、そして通気口を経て区画から出して、ブラシを冷却するようにガイドする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気モータに係り、より詳細には、機械的に整流されるモータにおけるブラシの冷却に係る。

機械的に整流されるモータは、巻線型回転子及び整流子を有し、整流子は、これに電気的にスライド接触するブラシによって回転子巻線に電力を供給する。巻線に流れる電流、回転子コアのスチールにおける磁気渦電流、ブラシと整流子との間の摩擦、整流子とブラシとの間の電気的腐食又はスパーク、及び各ブラシに流れる電流によるブラシの直接的な加熱によって熱が発生される。この熱は、モータから消散又は除去する必要があり、さもないと、モータに重大なダメージの危険が及ぶ。通常、ファンが、整流子を横切って又は回転子コア及び巻線を横切ってモータハウジングへと引き込まれる空気の流れを誘起することによりこの熱を除去する。しかしながら、特にブラシが冷却されず、厳しい負荷条件のもとでは、ブラシの動作寿命を短縮するほどブラシが発熱することがある。これは、ブラシかごと共に使用されるようなガイド型ブラシにとって特に問題であり、レールガイド型ブラシについても、ブラシガイドシステムが取り付けられるかご及び／又はエンドキャップ又はブラシカードが、比較的開いたブラシギア構成でもブラシの周りの空気流を制限するので、問題である。

従って、上述した問題を解消できるか又は少なくとも有用な代替手段を備えた改良された電気モータが要望される。

従って、本発明は、その１つの態様において、入口及び出口をもつハウジングを含む固定子と、この固定子のハウジング内に回転可能に設置された回転子であって、シャフト、シャフトに固定された回転子コア、回転子コアに隣接してシャフトに固定された整流子を含む回転子と、この回転子に固定されてそれと共に回転するファンと、ハウジングに固定され、ハウジングの第１端を閉じると共に電気的コンポーネントを支持するエンドキャップと、このエンドキャップにより支持されるブラシギアであって、少なくとも２つのブラシアッセンブリを含み、各ブラシアッセンブリが、整流子と電気的にスライド接触をなすためのブラシ、及びこのブラシを弾力で整流子と接触させるためのブラシガイドメカニズムを含むようなブラシギアと、空気ガイドとを備え、エンドキャップは、ブラシアッセンブリを収容する区画を有し、各区画は、その軸方向を向いた側に通気口を且つその横断壁に開口を有し、更に、空気ガイドは、ファンにより発生された空気流の一部分を、ハウジングの前記出口の１つから出して、開口を経て区画へ流し込み、そして通気口を経て区画から出して、ブラシを冷却するようガイドする、電気モータを提供する。

好ましくは、ハウジングは、閉じた端を有し、入口の少なくとも１つは、ハウジングの閉じた端に形成され、そしてファンは、前記少なくとも１つの入口を通し且つ回転子コアを経て空気を引き込む。

好ましくは、エンドキャップは、単一のブラシアッセンブリを各々収容する２つの区画を有し、そして空気ガイドは、エンドキャップの半径方向外面に固定された一対のカバーを含む。

好ましくは、各区画は、開口をもつ２つの横断壁を有し、そして各カバーは、各区画の１つの開口及びハウジングの１つの出口の上に延びる。

好ましくは、各カバーは、１つの出口と２つの開口との間の空気通路を形成し、そして１つの出口を通る空気流は、２つの開口間に分割される。

好ましくは、各区画は、ハウジングを通して半径方向にその壁を越えて延び、そして第２の出口付近に配置された軸方向に開いた面を有し、前記第２の出口は、空気ガイドで覆われず、前記第２の出口から放出される空気が隣接区画内のブラシアッセンブリに自由に当たるようにされる。

好ましくは、各ブラシガイドメカニズムは、ブラシの移動をガイドするためのレール構成体と、ブラシを整流子に向けて弾力でバイアスさせるスプリングと、レール構成体をエンドキャップに固定するためのブラシカードとを含む。

好ましくは、ブラシは、一対の溝を有し、そしてレール構成体は、その溝に各々受け入れられる一対のレールを含む。

好ましくは、一対のレールは、ブラシカードに固定された単一屈曲ロッドの両端を含む。

好ましくは、ハウジングは、開放端に形成されたスロットであって、エンドキャップの区画を受け入れるために第２出口に接合するスロットを有する。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図面に現れる同じ構造体、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図面において同じ参照番号で示される。これらの図面に示されるコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであり、必ずしも正しいスケールではない。

本発明の一実施形態による電気モータの分解図である。 図１の組み立てられたモータの断面図である。 図１のモータの平面図である。 図１のモータの一部分である空気ガイドの部分斜視図である。 空気ガイドの一部分が仮想線で示された図１のモータの側面図である。

添付図面は、本発明の好ましい実施形態による冷却システムをもつモータ１０を示す。モータ１０は、固定子２０と、固定子２０に回転可能に設置された回転子３０と、回転子に固定されてそれと共に回転するファン４０と、ブラシギア６０を支持するエンドキャップ５０と、空気ガイド７０とを備えている。図示されたモータは、小型永久磁石ＤＣモータである。

固定子２０は、ハウジング２１と、このハウジング２１の内部に取り付けられた永久磁石２２とを備えている。ハウジング２１は、深く引っ張られた円筒状ハウジンで、開放端２３及び閉止端２４を有している。閉止端２４は、ベアリング２５と、貫通穴又は窓の形態の多数の入口２６とを有する。ハウジングの外面には、フラックスリング２７が設けられて示されている。開放端２３付近には多数の出口がある。２つの第１出口２８及び２つの第２出口２９が示されている。スロット５１は、第２出口２９をハウジングの開放端へと開放している。

回転子３０は、シャフト３１を有し、これには回転子コア３２及び整流子３３が取り付けられる。回転子コアの歯又は極の周りに巻線（図示せず）が巻かれ、整流子３３の端子に終端される。ファン４０が回転子３０に取り付けられてそれと共に回転される。図示されたように、ファンは、それが回転するときに空気の流れを発生するための複数のブレード４１を有する。ファン４０は、これを回転子コア３２に固定するために隣接回転子極のヘッド間の小さなギャップ内に位置される多数の装着フィンガー４２を有している。

エンドギャップ５０は、ハウジング２１の開放端２３を閉じる。図示されたエンドキャップは、金属部分５１及びプラスチック部分５４を有する２部分構造のものである。金属部分５１は、第２ベアリング５２を支持する。シャフト３１は、ベアリング２５、５２にジャーナル軸受される。プラスチック部分は、非導電性であり、モータの電気的コンポーネント、例えば、モータ端子５５、ブラシギア６０、及びもし取り付けられれば、電気的ノイズ抑制コンポーネントを支持する。プラスチック部分は、ホルダー５４と称されてもよい。エンドキャップ５０は、この技術で一般的に知られたように、ホルダー５４を歩進させて開放端２３に保持させ、金属部分５１に形成されたタブ８１を開放端２３の切欠部に圧着させることにより、ハウジング２１に固定される。

ホルダー５４は、ブラシを収容する２つの区画５６を有する。各区画５６は、２つの横断壁５７及び半径方向外端壁５８を有する。各横断壁５７は、開口５９を有する。又、これら区画は、上部の軸方向を向いた壁６２も有し、そこには通気口６３が形成されている。各区画の下部の軸方向を向いた面は、開放されたままである。ブラシギア６０は、図示されたように、整流子とスライド接触をなすように構成された炭素系ブラシ６５と、ブラシの移動をガイドするためのブラシガイドメカニズムであって、ブラシを整流子に向けて弾力で押しやるスプリングを含むブラシガイドメカニズムとを含む２つのブラシアッセンブリを備えている。

ブラシガイドメカニズムは、ブラシを所定の経路のみに沿って移動するように制限するためにブラシの各溝にレールが受け入れられたレールガイドメカニズム又はレール構成体であるのが好ましい。ブラシカードによりホルダー５４に固定される屈曲ロッドの各端である２本のレールが存在するのが好ましい。

空気ガイド７０は、２つの同一部品、即ちカバー７１に形成されて示されている。各カバーは、エンドキャップに対してぴったり嵌合し、２つの区画５６の各々において１つの出口２８及び１つの開口５９を覆うように構成される。これは、図５に明確に示されており、フェースカバー７１は、どのようにカバーが出口２８を開口５９に接続するか明らかにするために仮想線で示されている。カバー７１は、出口２８を開口５９に接続する空気通路７２を形成するくぼみを有する。このくぼみは、出口２８を出る空気の流れが２つの開口５９間に分割されるような形状とされる。かたまり７３は、空気流を分割する上で助けとなる。

使用中、モータが動作しているときに、ファンは、入口２６、５３を通してモータハウジング及びエンドキャップへ空気を引き込む。入口２６からの空気は、回転子コア３２を通して引き込まれて、回転子を冷却する。入口５３からの空気は、整流子を通して引き込まれて、整流子３３を冷却する。次いで、空気は、出口２８、２９を通して放出される。出口２８を経て放出される空気は、空気ガイドの空気通路を通過して、横断壁５７の開口５９を通して区画５６に入る。この空気流は、区画内でブラシに当たって、ブラシを冷却し、次いで、区画から上部壁６２の通気口６３又は開放面を通して出る。出口２９を通して出る空気は、開放面を通してブラシに当たってもよいし、又は単に隙間風を形成して、区画を通る多量の空気流、ひいては、ブラシの著しい冷却を促進してもよい。

付加的な利益として、ブラシを横切る空気流の増加は、整流子に対するブラシの摩耗により形成される炭素ダストをモータから離れるように除去し、このようにしなければ発生してそれが過剰になるとモータの故障を招き得るダストの蓄積を回避する上で、助けとなる。

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。

例えば、ブラシ３１の数は２に限定されず、３、４、等でもよい。従って、エンドキャップ２０は、３つ、４つ、又はそれより多数のかご２５を含んでもよい。又、空気ガイドは、単一部片を含む任意の数の部品で形成されてもよいし、或いはエンドキャップと一体的に形成されてもよい。

本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、そこに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。

１０：モータ
２０：固定子
２１：ハウジング
２２：永久磁石
２３：開放端
２４：閉止端
２５：ベアリング
２６：入口
２７：フラックスリング
３０：回転子
３２：コア
４０：ファン
４１：ブレード
４２：装着フィンガー
５０：エンドキャップ
５１：金属部分
５４：プラスチック部分
５６：区画
５７：横断壁
５８：端壁
５９：開口
６０：ブラシギア
６３：通気口
６５：ブラシ
７０：空気ガイド
７１：カバー

Claims (10)

1. 入口及び出口をもつハウジングを含む固定子と、
   前記固定子のハウジング内に回転可能に設置された回転子であって、シャフト、シャフトに固定された回転子コア、回転子コアに隣接してシャフトに固定された整流子を含むような回転子と、
   前記回転子に固定されてそれと共に回転するファンと、
   前記ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングの第１端を閉じると共に電気的コンポーネントを支持するエンドキャップと、
   前記エンドキャップにより支持されるブラシギアであって、少なくとも２つのブラシアッセンブリを含み、各ブラシアッセンブリが、前記整流子と電気的にスライド接触をなすためのブラシ、及びこのブラシを弾力で前記整流子と接触させるためのブラシガイドメカニズムを含むようなブラシギアと、
   空気ガイドと、
   を備え、前記エンドキャップは、前記ブラシアッセンブリを収容する区画を有し、各区画は、その軸方向を向いた側に通気口を且つその横断壁に開口を有し、更に、前記空気ガイドは、前記ファンにより発生された空気流の一部分を、前記ハウジングの前記出口の１つから出して、前記開口を経て前記区画へ流し込み、そして前記通気口を経て前記区画から出して、前記ブラシを冷却するようにガイドする、電気モータ。
2. 前記ハウジングは、閉じた端を有し、前記入口の少なくとも１つは、前記ハウジングの閉じた端に形成され、そして前記ファンは、前記少なくとも１つの入口を通し且つ回転子コアを経て空気を引き込む、請求項１に記載のモータ。
3. 前記エンドキャップは、単一のブラシアッセンブリを各々収容する２つの区画を有し、そして前記空気ガイドは、前記エンドキャップの半径方向外面に固定された一対のカバーを含む、請求項１又は２に記載のモータ。
4. 各区画は、開口をもつ２つの横断壁を有し、そして各カバーは、各区画の１つの開口及びハウジングの１つの出口の上に延びる、請求項３に記載のモータ。
5. 各カバーは、１つの出口と２つの開口との間の空気通路を形成し、そして１つの出口を通る空気流は、２つの開口間に分割される、請求項４に記載のモータ。
6. 各区画は、前記ハウジングを通して半径方向にその壁を越えて延び、そして第２の出口付近に配置された軸方向に開いた面を有し、前記第２の出口は、前記空気ガイドで覆われず、前記第２の出口から放出される空気が隣接区画内のブラシアッセンブリに自由に当たるようにされる、請求項３、４又は５に記載のモータ。
7. 各ブラシガイドメカニズムは、前記ブラシの移動をガイドするためのレール構成体と、前記ブラシを前記整流子に向けて弾力でバイアスさせるスプリングと、前記レール構成体を前記エンドキャップに固定するためのブラシカードとを含む、請求項１から６のいずれかに記載のモータ。
8. 前記ブラシは、一対の溝を有し、そして前記レール構成体は、その溝に各々受け入れられる一対のレールを含む、請求項７に記載のモータ。
9. 前記一対のレールは、前記ブラシカードに固定された単一屈曲ロッドの両端を含む、請求項８に記載のモータ。
10. 前記ハウジングは、前記開放端に形成されたスロットであって、前記エンドキャップの区画を受け入れるために前記第２出口に接合するスロットを有する、請求項１から９のいずれかに記載のモータ。

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