WO2007122767A1 - 直流モータ - Google Patents

Abstract

課題　整流子を設けた円板の外形を大きくすることなく、第１のブラシの接触面積を大きくすることができるため、制御応答性が良好なままで、第１のブラシの耐摩耗性の向上を可能にすることができるだけでなく、同時に軸方向の長さ寸法を大幅に短縮して、小型化を可能にすることができる直流モータを得る。 解決手段　第１のブラシ１４を整流子１１に対して径方向から接触させると共に、第２のブラシ１５をこの整流子１１の内周側に形成されるスリップリング１２に対して軸方向から接触させる。

Description

明 細 書

直流モータ

技術分野

[0001] この発明は、電源から供給される直流電流を整流子により転流し、転流された各電 流をスリップリングにより励磁コイルに通電する直流モータに関するものである。

背景技術

[0002] 一般に、直流モータの整流子は、電源力 第 1のブラシを介して供給される直流を 転流するために、多分割されている。

[0003] 従来の直流モータの第 1のタイプは、上記整流子に対して、第 1のブラシを軸方向 力も接触させると共に、その整流子の外周側に 3分割されて形成されるスリップリング に対して、第 2のブラシを軸方向から接触させる構成としている (例えば特許文献 1参 照)。

[0004] また、従来の直流モータの第 2のタイプは、上記整流子に対して、第 1のブラシを径 方向から接触させると共に、その整流子の同軸上に 3分割されて形成されるスリップリ ングに対して、第 2のブラシを径方向から接触させる構成としている（例えば特許文献 1参照)。

[0005] さらに、従来の直流モータの第 3のタイプは、上記整流子に対して、第 1のブラシを 径方向から接触させると共に、その整流子の軸方向外周側に 3分割されて形成され るスリップリングに対して、第 2のブラシを軸方向から接触させる構成としている（例え ば特許文献 2参照)。

[0006] 特許文献 1 :特開 2000— 230657号公報 (第 1図、第 5図）

特許文献 2：国際公開 2001— 05018号公報 (第 6図）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 上記第 1のタイプの直流モータでは、第 1のブラシは整流子に接触して摺動してい るので、第 1のブラシは時間の経過とともに摩耗していく。それに対して、第 1のブラシ に流れる電流の電流密度を下げることによって、第 1のブラシに対する電気的摩耗が 低減され、耐摩耗性の向上を図ることが可能となる。しかし、そのためには、第 1のブ ラシの整流子に対する接触面積を大きくすることが必要である。第 1のブラシの整流 子に対する接触面積が大きくなると、第 1のブラシに接触している整流子も大きくする ことが必要である。その結果として、整流子を設けた円板の外径が大きくなつてしまう

。円板の外径が大きくなると、慣性モーメントが大きくなり、また、整流子と第 1のブラ シとの間に作用する摺動摩擦抵抗も大きくなるので、その結果、直流モータの制御応 答性が悪くなつてしまうという欠点があった。

[0008] さらに、第 1のタイプの直流モータにおいては、特許文献 1では第 1のブラシと第 2 のブラシの全長が略同一に記載されている力 実際の直流モータでは第 1のブラシ は整流子と接触するため、第 1のブラシの先端の極性が頻繁に切り替わり電気的磨 耗が生じる。そこで、第 1のブラシは、第 2のブラシよりも全長の長いものを用いている 。すなわち、第 2のブラシよりも全長の長い第 1のブラシが、整流子に対して軸方向か ら接触するようにしているので、軸方向の寸法が大きくなつてしまい、小型化ができな いという欠点もあった。

[0009] また、上記第 2のタイプの直流モータでは、第 1のブラシが整流子に対して径方向 力も接触するようになっているので、第 1のブラシの接触面積を大きくする際に、整流 子を設けた円板の外径を大きくすることが必要でなくなる。そのため、直流モータの 制御応答性が良好なままで接触面積を大きくすることができ、第 1のブラシの耐摩耗 性を向上することができる。

[0010] し力しながら、第 2のブラシは、整流子と同軸上に配設されたスリップリングに対して 、径方向から接触するようになっており、 3個のスリップリングが軸方向に重ねて配設 されているため、軸方向の寸法が大きくなつてしまい、小型化ができないという欠点が めつに。

[0011] また、上記第 3のタイプの直流モータでは、第 1のブラシが整流子に対して径方向 力も接触するようになっているので、第 2のタイプの直流モータと同様に、直流モータ の制御応答性が良好なままで接触面積を大きくすることができ、第 1のブラシの耐摩 耗性を向上することができる。

[0012] し力しながら、整流子はスリップリングの内周側に配設されているため、第 1のブラシ が整流子に対して径方向から接触するためには、整流子は円板の中央部に軸方向 に突出した形状で設けられる必要があり、軸方向の寸法が大きくなつてしまい、小型 化ができな 、と 、う欠点があった。

[0013] この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、整流子を設けた 円板の外形を大きくすること無ぐ第 1のブラシの接触面積を大きくすることを目的と する。つまり、制御応答性が良好なままで第 1のブラシの耐摩耗性の向上を可能にし て、軸方向の長さ寸法が大幅に短縮されて、小型化を可能にすることができる直流モ ータを得るものである。

課題を解決するための手段

[0014] この発明に係る直流モータにおいては、複数のコイルが配設されるステータと、この ステータの内周に対向して配設され、複数の磁極を有するロータと、このロータの一 端に設けられ、電源から供給された電流を、転流してステータのコイルに与える通電 部とを備えた直流モータにおいて、通電部は、ロータと一体的に回転する円板力 構 成され、円板の径方向外周部及び軸方向端部にそれぞれ通電部位を有するもので ある。

発明の効果

[0015] この発明は、制御応答性が良好なままで、ブラシの耐摩耗性の向上を可能にする ことができるだけでなぐ小型化を可能にすることができる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]この発明の実施の形態 1における直流モータの構成を示す断面図である。

[図 2]図 1に示す直流モータの通電部の電流の流れを示し、（A)は平面図、（B)は側 面図である。

[図 3]図 1に示す直流モータにおける整流子及びスリップリングの構成を示す斜視図 である。

[図 4]図 1に示す直流モータにおけるステータの製造方法を示す平面図である。 符号の説明

[0017] 2.ステータ 3.ステータコア

4. コィノレ

8.ロータ

9.永久磁石磁極

10.円板

11.整流子

1上 a.整流 门

12.スリップリング

14.第 1のブラシ

15.第 2のブラシ

発明を実施するための最良の形態

[0018] 実施の形態 1.

以下では、この発明の実施の形態が、図に基づいて説明される。

図 1は、この発明に係る直流モータの実施の形態 1における直流モータの構成を示 す断面図である。図 2は、図 1における直流モータの通電部の電流の流れを示し、 ( A)は平面図、（B)は側面図である。図 3は、図 1に示す整流子及びスリップリングの 構成を示す斜視図である。図 4は、図 1におけるステータの製造方法を示す平面図で ある。

[0019] 図 1において、 1は榭脂材料で形成されるモータケース、 2はこのモータケース 1と榭 脂モールドにより一体成型されるステータである。図 4 (A)に示すように、コア片 3bに は、磁極ティース 3aが、それぞれ突設されている。このコア片 3bが薄肉部 3cを介して 連結された磁性材料が、所定の枚数積層されることにより、ステータスコア 3は、形成 される。卷線性をよくするために、この状態で卷線機（図示せず）により各磁極ティー ス 3aにそれぞれコイル 4を施す。その後、図 4 (b)に示すように、ステータ 2は、各薄肉 部 3cを折曲させることにより環状に形成されて構成されている。

[0020] 5はモータケース 1の一端側に装着されるフランジ部材で、その中央部に軸受 6を 支持するボス部 5aが突設して形成されている。 7は、軸受 6と同軸上に配設された軸 受である。 8は、両軸受 6、 7により両端が支承され、その外周部にはステータ 2のコィ ル 4に対応する位置に複数の永久磁石磁極 9が配設されたロータである。ロータ 8は 、軸受 6に支承された一端側からモータ軸 8aが突出して形成されている。

[0021] 10は、図 3に示すように、ロータ 8の他端側に固着されロータ 8と共に回転する円板 である。 11は、この円板 10の外周部を周方向に多分割して形成される整流子である 。この整流子 11の接触面は、径方向に形成されている。 12は、この整流子 11の内周 側に同心円環状に n分割（図においては 3分割）して形成されたスリップリングである 。このスリップリング 12の接触面は、軸方向に形成されている。 13は、モータケース 1 の他端側に装着されるブラケットである。

[0022] 14は、このブラケット 13に絶縁支持され、先端側が整流子 11の各分割部、すなわ ち整流子片 11aの接触面に所定の圧力を介して摺動可能に接触する一対の第 1の ブラシである。第 1のブラシ 14は、整流子片 11aに対して、径方向力も接触させてい る。 15は、ブラケット 13に絶縁支持され、先端が各スリップリング 12の接触面に所定 の圧力を介して摺動可能に接触する 3個の第 2のブラシである。第 2のブラシ 15は、 各スリップリング 12に対して、軸方向から接触させている。

[0023] また、第 1のブラシ 14は整流子片 11aに接触するため、第 1のブラシ 14の先端の極 性が頻繁に切り替わる。そのため、第 1のブラシ 14には、整流子片 11aと接触するこ とにより生じる機械的摩耗に加えて、先端の極性が頻繁に切り替わることにより、電気 的摩耗も生じる。これに対して、第 2のブラシ 15は第 1のブラシ 14のように先端の極 性が頻繁に切り替わるものではないため、電気的摩耗はほとんど生じない。そのため 、第 1のブラシ 14は、第 2のブラシ 15よりも摩耗が大きいので、第 2のブラシ 15よりも 全長の長いものを用いている。また、通電部 16は、円板 10ないしスリップリング 12か ら構成されている。

[0024] 次に、上記のように構成される実施の形態 1における直流モータの動作について説 明する。

[0025] まず、電源（図示せず)から直流電流が一方の第 1のブラシ 14を介して流入すると、 図 1乃至図 3に示すように、整流子 11で整流されてスリップリング 12に流れ、第 2のブ ラシ 15を介してステータ 2側に供給される。その直流電流は、コイル 4を流れた後、再 び第 2のブラシ 15、スリップリング 12および整流子 11を流れ、他方の第 1のブラシ 14 を介して電源側に流出する。

[0026] すると、電流の流れるコイル 4で発生する磁束と、ロータ 8の永久磁石磁極 9の作用 でロータ 8に回転力が発生する。この回転力により円板 10も回転するので、第 1のブ ラシ 14と接触する整流子片 11aとの組み合わせが切り替わって、電流の流れるコィ ル 4も順次切り替わっていくため、ロータ 8は連続回転を始める。

[0027] このように構成された直流モータによれば、第 1のブラシ 14が整流子 11に対して径 方向から接触すると共に、第 2のブラシ力この整流子 11の内周側に形成されるスリツ プリング 12に対して軸方向から接触する構成としている。従って、第 1のブラシ 14の 耐摩耗性を向上させるために第 1のブラシ 14の整流子 11に対する接触面積を大きく した場合でも、整流子 11が径方向に配設されているため、整流子 11を設けた円板 1 0の径方向の大きさは変わらない。つまり、第 1のブラシ 14の整流子 11に対する接触 面積を大きくしても慣性モーメントの増大や整流子 11と第 1のブラシ 14との間に作用 する摺動摩擦抵抗の増大が生じないため、直流モータの制御応答性が良好なままで 、第 1のブラシの耐摩耗性の向上を可能にすることができる。

[0028] また、従来の第 1のタイプの直流モータと比較して、この発明の直流モータでは、第 2のブラシ 15よりも全長の長い第 1のブラシ 14を整流子 11に対して径方向から接触 させている。従って、第 1のブラシ 14と第 2のブラシ 15との全長の差の分だけ軸方向 の全長を下げることができるので、第 1のタイプの直流モータよりも軸方向の長さ寸法 を短縮することができ、小型化を可能にすることができる。

[0029] また、従来の第 2のタイプの直流モータと比較しても、この発明の直流モータでは、 第 2のブラシ 15がスリップリング 12に対して軸方向力も接触するようにしているので、 スリップリング 12を同一平面上に配設できる。従って、第 2のタイプの直流モータのよ うに、スリップリング 12を整流子 11の上部に軸方向に 3個重ねて配設する必要がなく なるので、軸方向に寸法を短縮でき、小型化を可能にすることができる。

[0030] さらに、従来の第 3のタイプの直流モータと比較しても、この発明の直流モータでは 、整流子 11がスリップリング 12の外周側に設けられているので、第 1のブラシ 14を整 流子 11に対して径方向力 接触させる際に第 3のタイプの直流モータのように整流 子 11を軸方向に突出させて設ける必要がない。従って、軸方向の長さ寸法を短縮す ることができ、小型化を可能にすることができる。

[0031] つまり、上記実施の形態 1に係る直流モータは、制御応答性が良好なままで第 1の ブラシ 14の耐摩耗性の向上を可能にするだけでなぐ小型化を可能にすることがで きるものである。

[0032] なお、実施の形態 1では、ロータ 8と通電部 16との関係について詳細に記載してい ないが、ロータ 8と通電部 16とが樹脂で一体成型したものであっても良い。

[0033] ロータ 8と通電部 16とを一体成型したものの場合、一体成型することによりロータ 8と 通電部 16との強度が強くなる。その結果、軸との同軸性を強くするために、第 1のブ ラシ 14が接触する通電部 16の側面を表面切削する際に、ロータ 8と通電部 16との強 度不足のために両者が分離してしまうことなぐ表面切削を行うことができる。

[0034] また、ロータ 8と通電部 16とを榭脂で一体成型することにより、別部材のものに比べ て作業工程が少なくなるので、低コスト化も可能にすることができる。

[0035] さらに、上述の榭脂は熱可塑性榭脂であるとさらに良い。一般的に、熱可塑性榭脂 は熱硬化性榭脂と比較して、生産性が高いため、直流モータのように大量に量産す るものにおいては、熱硬化性榭脂よりも熱可塑性榭脂の方が望ましいものである。

[0036] この発明の直流モータでは、第 1のブラシ 14を整流子 11に対して径方向から接触 させると共に、第 2のブラシ 15をこの整流子 11の内周側に形成されるスリップリング 1 2に対して軸方向力も接触させるものである。従って、第 1のブラシ 14の整流子 11に 対する接触面積を大きくする際に、整流子 11が径方向に配設されているため、円板 11の外径を大きくすることなぐ接触面積を大きくすることができる。つまり直流モータ の制御応答性が良好なままで接触面積を大きくすることができる。

[0037] 第 1のブラシ 14の整流子 11に対する接触面積を大きくすることで、第 1のブラシ 14 に流れる電流の電流密度を小さくすることができるので、第 1のブラシ 14と整流子 11 との間に生じる火花を低減することができる。つまり、第 1のブラシ 14と整流子 11との 間に生じる熱を低減できる。

[0038] また、この発明の直流モータでは、ロータ 8がコイル 4ではなく永久磁石磁極 9から 構成されているため、溶接等の工程を省くことができることから溶接により生じる熱が 生じない。そのため、榭脂に熱可塑性榭脂を用いて成型することが可能になる。榭脂 を熱可塑性榭脂にすることによって、直流モータの生産性を向上させることができる。

[0039] また、この発明の直流モータは、特に自動車のエンジンに排気ガスの一部を吸気 系に再循環させて、不活性ガスの発生を抑制しながら、良好な燃料消費率を得る排 気ガス再循環装置に用いられることが好ま U、。

[0040] これは、入力ブロックであるブロック 11の画像データの値と、参照ブロックの画像デ ータの値が近似していることを示している。すなわち、ブロック 11と参照ブロックの画 像内容が近似して 、ると考えることが可能である。

[0041] 排気ガス再循環装置は、排気路 (図示せず)と吸気路 (図示せず)との間を開放、閉 塞するバルブ部材（図示せず)を軸方向に直動させることにより、排気ガスの一部を 吸気路に再循環させて、良好な燃料消費率が得られるものである。この排気ガス再 循環装置では、バルブ部材を軸方向に直動させるために本願発明の直流モータを 用いている。

[0042] 具体的に説明すると、本願発明の直流モータのロータ 8に発生する回転力を、モー タ軸 8aを軸方向に直動させる直動力に変換する。そして、この直動力により、排気路 と吸気路との間を開放、閉塞するバルブ部材 (図示せず)を直動させる。

[0043] この排気ガス再循環装置は、自動車のエンジンルームに取り付けられる。近年、自 動車のエンジンにお 、て高性能 ·小型化が進んでおり、排気ガス再循環装置にお!ヽ ても小型化は達成すべき自動車メーカからの要求である。自動車のエンジンレイァゥ ト上、排気ガス再循環装置の特に軸方向の長さ短縮を自動車メーカから要求される ことが多い。

[0044] この発明の直流モータでは、第 1のブラシ 14を整流子 11に対して径方向力 接触 させているので、軸方向寸法を短縮でき、小型化することができる。

[0045] また、排気ガス再循環装置は良好な燃料消費率を得るための装置であるため、高 い制御応答性が要求されている。この発明の直流モータでは、第 1のブラシ 14の整 流子 11に対する接触面積を大きくした場合でも円板 10の外径が大きくならない。従 つて、慣性モーメントの増大や整流子 11と第 1のブラシ 14との間に作用する摺動摩 擦抵抗の増大が生じな 、ため、良好な制御をすることが可能である。

[0046] つまり、この発明の直流モータは、軸方向寸法の小型化を可能にすると同時に良 好な制御応答性も確保することができるため、自動車用の排気ガス再循環装置とし て最適である。

Claims

請求の範囲

[1] 複数のコイルが配設されるステータと、

このステータの内周に対向して配設され、複数の磁極を有するロータと、 このロータの一端に設けられ、電源から供給された電流を、転流して上記ステータ のコイルに与える通電部と

を備えた直流モータにぉ 、て、

上記通電部は、上記ロータと一体的に回転する円板力 構成され、上記円板の径 方向外周部及び軸方向端部にそれぞれ通電部位を有すること

を特徴とする直流モータ。

[2] 円板の径方向外周部に設けられた通電部位は、周方向に多分割された整流子で あり、

円板の軸方向端部に設けられた通電部位は、 n相に分割されたスリップリングであ ること

を特徴とする請求項 1記載の直流モータ。

[3] 整流子は、第 1のブラシを介して供給される電流を転流し、

スリップリングは、上記整流子により n相に転流された上記電流を、第 2のブラシを介 してステータのコイルへ供給するようにしたこと

を特徴とする請求項 2記載の直流モータ。

[4] ロータと通電部とを、榭脂で一体成型したこと

を特徴とする請求項 1乃至 3のいずれか 1項に記載の直流モータ。

[5] 榭脂は熱可塑性榭脂であること

を特徴とする請求項 4記載の直流モータ。

[6] 直流モータは排気ガス再循環装置用であること

を特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載の直流モータ。