(57)【要約】【課題】本発明は、外側電機子モータのブラシ構造に関し、付勢手段から給電ブラシを介したスリップリングへの加圧経路及び付勢手段から整流ブラシを介した整流子への加圧経路を共に短くかつ単純化することにある。【解決手段】外周面に永久磁石が取り付けられるロータと、ロータの外周側に永久磁石に対向するように配置される、電気巻線を有するステータと、ステータ側に回転不能に固定される、外部電源に電気的に接続するスリップリングと、ステータ側に回転不能に固定される、電気巻線に電気的に接続する整流子と、ロータに複数設けられた軸方向に貫通する孔の内部にそれぞれ配置されるブラシと、を備える外側電機子モータにおいて、ブラシは、軸方向一端に設けられスリップリングに接触する給電ブラシと、軸方向他端に設けられ整流子に接触する整流ブラシと、給電ブラシと整流ブラシとの間に設けられ該両ブラシを共に軸方向外側へ付勢する付勢手段と、を備え、付勢手段は、導電性を有する給電部材により構成される。【選択図】図１
2011160532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に永久磁石が取り付けられるロータと、前記ロータの外周側に前記永久磁石に対向するように配置される、電気巻線を有するステータと、前記ステータ側に回転不能に固定される、外部電源に電気的に接続するスリップリングと、前記ステータ側に回転不能に固定される、前記電気巻線に電気的に接続する整流子と、前記ロータに複数設けられた軸方向に貫通する孔の内部にそれぞれ配置されるブラシと、を備える外側電機子モータのブラシ構造であって、
前記ブラシは、軸方向一端に設けられ前記スリップリングに接触する給電ブラシと、軸方向他端に設けられ前記整流子に接触する整流ブラシと、前記給電ブラシと前記整流ブラシとの間に設けられ該両ブラシを共に軸方向外側へ付勢する付勢手段と、を備え、
前記付勢手段は、導電性を有する給電部材により構成されることを特徴とする外側電機子モータのブラシ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外側電機子モータのブラシ構造に係り、特に、外周面に永久磁石が取り付けられるロータの内部に、ステータ側に固定されたスリップリング及び整流子に軸方向で接触するブラシが設けられた外側電機子モータのブラシ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外周面に永久磁石が取り付けられるロータを備えるモータが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。かかるモータにおいては、ロータの内部に整流ブラシが配置されており、その整流ブラシの軸方向先端がステータ側に固定された整流子に接触している。整流ブラシは、その軸方向先端の整流子への接触が持続されるように整流子側へ付勢されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５７３１４号公報
【特許文献２】特表２００７−５０７１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ロータ内のブラシを通じてステータ側の電気巻線に電流を流すためには、そのブラシに、電気巻線に接続する整流子に接触する整流ブラシと共に、外部電源に接続するステータ側のスリップリングに接触する給電ブラシを一体化して設けることが必要である。この場合には、ブラシの軸方向一端に給電ブラシを設けかつブラシの軸方向他端に整流ブラシを設けることが考えられる。そして、かかるブラシ構造においては、給電ブラシをスリップリングに接触させかつ整流ブラシを整流子に接触させるのに、ステータ側のスリップリング又は整流子の何れか一方を軸方向に変位可能なものとしかつ他方を固定したうえで、そのスリップリング又は整流子の軸方向外側にそのスリップリング又は整流子をブラシと共に軸方向反対側へ付勢する付勢手段を設けることが考えられる。かかるブラシ構造によれば、付勢手段によりスリップリングと整流子との間に軸方向に圧縮する力が作用するので、給電ブラシのスリップリングへの接触及び整流ブラシの整流子への接触を共に確保することができる。
【０００５】
しかしながら、上記の如く、スリップリング又は整流子の軸方向外側に付勢手段を設け、軸方向外側から一方向に力を加えることで、給電ブラシのスリップリングへの加圧及び整流ブラシの整流子への加圧を実現するブラシ構造では、付勢手段からブラシを介した整流子又はスリップリングまでの加圧経路が長くかつ複雑となってしまうので、給電ブラシのスリップリングへの接触及び整流ブラシの整流子への接触の信頼性が損われるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、付勢手段から給電ブラシを介したスリップリングまでの加圧経路及び付勢手段から整流ブラシを介した整流子までの加圧経路を短くかつ単純化することが可能な外側電機子モータのブラシ構造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】
上記の目的は、外周面に永久磁石が取り付けられるロータと、前記ロータの外周側に前記永久磁石に対向するように配置される、電気巻線を有するステータと、前記ステータ側に回転不能に固定される、外部電源に電気的に接続するスリップリングと、前記ステータ側に回転不能に固定される、前記電気巻線に電気的に接続する整流子と、前記ロータに複数設けられた軸方向に貫通する孔の内部にそれぞれ配置されるブラシと、を備える外側電機子モータのブラシ構造であって、前記ブラシは、軸方向一端に設けられ前記スリップリングに接触する給電ブラシと、軸方向他端に設けられ前記整流子に接触する整流ブラシと、前記給電ブラシと前記整流ブラシとの間に設けられ該両ブラシを共に軸方向外側へ付勢する付勢手段と、を備え、前記付勢手段は、導電性を有する給電部材により構成される外側電機子モータのブラシ構造により達成される。
【０００８】
この態様の発明において、付勢手段は、軸方向一端に設けられスリップリングに接触する給電ブラシをスリップリング側へ付勢し、かつ、軸方向他端に設けられ整流子に接触する整流ブラシを整流子側へ付勢する。かかるブラシ構造においては、付勢手段から給電ブラシを介したスリップリングへの加圧経路及び付勢手段から整流ブラシを介した整流子への加圧経路が共に短くかつ単純化される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、付勢手段から給電ブラシを介したスリップリングへの加圧経路及び付勢手段から整流ブラシを介した整流子への加圧経路を共に短くかつ単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例である外側電機子モータの構成図である。
【図２】本実施例の外側電機子モータの内部を軸方向から見た際の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例である外側電機子モータ１０の構成図を示す。また、図２は、本実施例の外側電機子モータ１０の内部を軸方向から見た際の図を示す。本実施例の外側電機子モータ（以下、単にモータ）１０は、例えば車両の電動ステアリング装置や電動車両の駆動装置などに搭載されており、その回転軸がステアリングホイールやタイヤホイールなどに連結されるモータである。
【００１３】
モータ１０は、車体側に固定されるモータハウジング１２と、動力を伝達するシャフト１４と、中心部にシャフト１４が圧入固定される回転可能な回転子である円筒状のロータ１６と、モータハウジング１２に取り付け固定される回転不能な固定子である円筒状のステータ１８と、を備えている。シャフト１４は、ベアリング２０，２２を介してモータハウジング１２に回転可能に支持されている。
【００１４】
ロータ１６は、永久磁石２４と、軸方向に複数積層される積層鋼板（ロータヨーク）２６と、ブラシ２８と、ブラシホルダ３０と、を有している。永久磁石２４は、ロータ１６の外周面に周方向に所定角度（所定間隔；例えば４５°）ごとに等間隔で配置されており、複数（例えば、図２に示す如く８個）設けられている。ロータ１６は、周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される複数の永久磁石２４を有している。
【００１５】
積層鋼板２６は、多角形（例えば、図２に示す如く八角形）に形成された断面形状を有しており、外面に一つずつ永久磁石２４が取り付けられるように多面構造に成形されている。積層鋼板２６は、シャフト１４が挿通されるシャフト孔２６ａと、各面に一つずつ永久磁石２４が取り付けられる外周部２６ｂと、シャフト孔２６ａ側から径方向に向けて放射状に延びかつ外周部２６ｂの内面に連結する放射部２６ｃと、を有している。積層鋼板２６は、ブラス２８の数に対応した数だけ軸方向に貫通する中空孔２６ｄを有している。各中空孔２６ｄは、互いに周方向に隣接する２つの放射部２６ｃと外周部２６ｂとに囲まれた断面形状を有しており、略扇状に形成されている。
【００１６】
積層鋼板２６の中空孔２６ｄ内には、ブラシ２８が一つずつ配設されている。ブラシ２８は、樹脂製のブラシホルダ３０により保持されている。各ブラシ２８は、シャフト１４に平行に延びており、かつ、軸中心から放射方向に向けて立設されている。各ブラシ２８の両端はそれぞれ、積層鋼板２６の軸方向端面よりも軸方向外側へ突出している。ブラシ２８の軸方向一端（図１において左側端部）には給電ブラシ２８ａが、また、ブラシ２８の軸方向他端（図１において右側端部）には整流ブラシ２８ｂが、それぞれ設けられている。
【００１７】
ブラシ２８の給電ブラシ２８ａと整流ブラシ２８ｂとの間には、軸方向に付勢力を発生する付勢手段２８ｃが設けられている。付勢手段２８ｃは、ブラシ２８ごとに一つずつ設けられており、給電ブラシ２８ａ及び整流ブラシ２８ｂと一体化されている。付勢手段２８ｃは、積層鋼板２６の中空孔２６ｄ内に配置されており、その中空孔２６ｄ内で軸方向に変位自在である。付勢手段２８ｃは、その軸方向一端が給電ブラシ２８ａに連結しかつその軸方向他端が整流ブラシ２８ｂに連結する板ばねであって、給電ブラシ２８ａを軸方向外側（図１において左側）へ付勢する力を発生すると共に、整流ブラシ２８ｂを軸方向外側（図１において右側）へ付勢する力を発生する。給電ブラシ２８ａと整流ブラシ２８ｂと付勢手段２８ｃとを含めたブラシ２８の全体は、導電性を有する部材により構成されている。
【００１８】
モータハウジング１２には、管状のスリップリング３２，３４が取り付け固定されている。スリップリング３２，３４は、互いに径の異なる管状部材であり、スリップリング３２は、同軸上でスリップリング３４の内径側に配置されている。以下、適宜、スリップリング３２を内径側スリップリング３２と、スリップリング３４を外径側スリップリング３４と、それぞれ称す。
【００１９】
スリップリング３２，３４は、外部の直流電源に電気的に接続されている。スリップリング３２，３４は、共に法線が軸方向に向かう摺動面を有しており、かかる摺動面においてブラシ２８の給電ブラシ２８ａと軸方向で接している。給電ブラシ２８ａは、付勢手段２８ｃにより軸方向外側へ付勢されることで、積層鋼板２６の中空孔２６ｄ内を移動することができ、その軸方向先端が常にスリップリング３２，３４に接触することが可能である。
【００２０】
内径側スリップリング３２にはブラシ２８の総数の半数分（例えば、４個）の給電ブラシ２８ａがそれぞれ接しており、外径側スリップリング３４には残りの半数分の給電ブラシ２８ａがそれぞれ接している。内径側スリップリング３２に接するブラシ（＋電位用ブラシ）２８と、外径側スリップリング３４に接するブラシ（−電位用ブラシ）２８と、は周方向に交互に配置されている。
【００２１】
モータハウジング１２には、また、整流子３６が取り付け固定されている。整流子３６は、シャフト１４回りの周方向に所定角度（例えば１０°）ごとに等間隔で配置されており、複数（例えば３６個）設けられている。各整流子３６は、法線が軸方向に向かう摺動面を有しており、略扇状に形成されている。各整流子３６は、この略扇状の摺動面においてブラス２８の整流ブラシ２８ｂと軸方向で接し得る。整流ブラシ２８ｂは、付勢手段２８ｃにより軸方向外側へ付勢されることで、積層鋼板２６の中空孔２６ｄ内を移動することができ、その軸方向先端が整流子３６に接触することが可能である。整流子３６は、流れる電流を整流する機能を有している。
【００２２】
ステータ１８は、ロータ１６に対して同軸上に径方向に所定の空隙を隔ててロータ１６の外周側に配置されている。ステータ１８は、複数のコア３８と、各コアに巻回されるコイル４０と、を有している。コイル４０は、シャフト１４回りの周方向に所定角度（例えば１０°）ごとに等間隔で配置されており、複数（例えば３６個）設けられている。各コイル４０は、対応する整流子３６に一つずつ電気的に接続されており、対応する整流子３６を介して給電される。
【００２３】
上記した外側電機子モータ１０において、外部からスリップリング３２，３４に直流電源が入力されると、スリップリング３２から給電ブラシ２８ａを介してロータ１６のブラシ２８に電流が流れ、その後、その電流が付勢手段２８ｃ及び整流ブラシ２８ｂを介してステータ１８側の整流子３６に流れてコイル４０に供給されると共に、また、コイル４０から整流子３６及び整流ブラシ２８ｂを介してブラシ２８に電流が流れ、その後、その電流が付勢手段２８ｃ及び給電ブラシ２８ａを介してスリップリング３４に流れる。この際には、ステータ１８とロータ１６との間に磁気回路が形成されることで、ロータ１６を回転させる回転起磁力が発生される。このため、ロータ１６側の永久磁石２４とステータ１８側のコア３８との間に吸引力又は反発力が作用して、ロータ１６及びシャフト１４が回転する。
【００２４】
また、本実施例において、モータ１０のブラシ２８は、軸方向両端に設けられた給電ブラシ２８ａ及び整流ブラシ２８ｂと、それら両ブラシ２８ａ，２８ｂを連結する付勢手段２８ｃと、からなる。そして、この付勢手段２８ｃは、給電ブラシ２８ａを軸方向についてスリップリング３２，３４側へ付勢すると共に、かつ、整流ブラシ２８ｂを軸方向について整流子３６側へ付勢する。
【００２５】
すなわち、本実施例のモータ１０においては、ブラシ２８が給電ブラシ２８ａ側と整流ブラシ２８ｂ側とに２分割されて、ブラシ２８自体が給電ブラシ２８ａ及び整流ブラシ２８ｂを共に軸方向外側へ付勢する付勢手段２８ｃを有し、そして、その付勢手段２８ｃの付勢力により、給電ブラシ２８ａとスリップリング３２，３４との接触が確保されると共に、整流ブラシ２８ｂと整流子３６との接触が確保される。
【００２６】
かかるブラシ構造においては、これら各接触を確保するための、付勢手段２８ｃから給電ブラシ２８ａを介したスリップリング３２，３４への加圧経路及び付勢手段２８ｃから整流ブラシ２８ｂを介した整流子３６への加圧経路が、共に短くかつ単純化される。このため、本実施例のブラシ構造によれば、加圧経路が長く複雑なブラシ構造のものと比較して、給電ブラシ２８ａとスリップリング３２，３４との摺動不良及び整流ブラシ２８ｂと整流子３６との摺動不良を低減することができ、給電ブラシ２８ａのスリップリング３２，３４への接触及び整流ブラシ２８ｂの整流子３６への接触の信頼性を向上させることが可能であり、モータ効率を向上させることが可能である。
【００２７】
また、付勢手段２８ｃから給電ブラシ２８ａへの加圧及び付勢手段２８ｃから整流ブラシ２８ｂへの加圧が、ブラシ２８ごとにブラシ２８の径方向中心で行われるので、その径方向中心からオフセットした点で行われる構造と異なり、ブラシ２８自体に軸方向についての加圧に伴うモーメントが発生するのを抑制することが可能である。このため、本実施例のブラシ構造によれば、ブラシ２８の摺動不良を抑制してその電気抵抗値を低減させることができ、モータ効率を向上させることが可能である。
【００２８】
また、ロータ１６は軸方向に延びる円筒状の部材であるので、その積層鋼板２６の中空孔２６ｄ内のブラシ２８が軸方向に長い形状を有することとなるが、その軸方向端部の給電ブラシ２８ａと整流ブラシ２８ｂとの間には板ばねからなる付勢手段２８ｃが設けられる。このため、本実施例のブラシ構造によれば、給電ブラシ２８ａと整流ブラシ２８ｂとの間に付勢手段２８ｃが設けられないブラシの構造に比べて、軸方向に長い形状からなるブラシ２８の電気抵抗値が過大となるのを防止することができ、モータ効率を向上させることが可能である。
【００２９】
また、ブラシ２８ごとに給電ブラシ２８ａと整流ブラシ２８ｂとの間に両ブラシ２８ａ，２８ｂを軸方向外側へ付勢する付勢手段２８ｃが設けられるので、ロータ１６の軸方向外側（例えば、スリップリング３２，３４の軸方向外側や整流子３６の軸方向外側）に、すべてのブラシ２８に対して給電ブラシ２８ａとスリップリング３２，３４との接触を確保させかつ整流ブラシ２８ｂと整流子３６との接触を確保させるための大きな付勢手段を設けることは不要である。従って、本実施例のブラシ構造によれば、ロータ１６の軸方向外側のスペースを削減して、モータ１０全体の小型化を図ることが可能である。
【００３０】
尚、本実施例においては、給電ブラシ２８ａと整流ブラシ２８ｂとの間の付勢手段２８ｃが板ばねであるので、コイルばねである構造に比べて、給電ブラシ２８ａ及び整流ブラシ２８ｂと接触する断面積を増やすことができ、ブラシ２８の付勢手段２８ｃを給電部材として利用することが可能である。
【００３１】
尚、上記の実施例においては、給電ブラシ２８ａと整流ブラシ２８ｂとの間の付勢手段２８ｃとして板ばねを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、給電部材として利用することが可能であれば、圧縮ばねを用いることとしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  外側電機子モータ
１６  ロータ
１８  ステータ
２４  永久磁石
２６  積層鋼板
２６ｂ  外周部
２６ｄ  中空孔
２８  ブラシ
２８ａ  給電ブラシ
２８ｂ  整流ブラシ
２８ｃ  付勢手段
３６  整流子
４０  コイル
【図１】
2011160532.tif 000003
【図２】
2011160532.tif 000004