(57)【要約】【課題】高回転域での騒音を有効に低減することができるブラシ付きモータを提供する。【解決手段】ロータ７のコア１４に形成されたスロット１６の開口部に合成樹脂製の棒状をなすフラットアタッチメント２８を軸線Ｌ方向に沿って挿入し、コア１４や巻線１７に対して接着剤により固定する。スロット１６の開口部を挟んで隣り合うティース１５の斜面１５ａに、フラットアタッチメント２８の両側面２８ｂを内周側から当接させ、フラットアタッチメント２８の内周面２８ｃに突設した２条の突条２８ｄを巻線１７にそれぞれ当接させる。このフラットアタッチメント２８によりスロット１６の開口部を閉塞して、コア１４の外周面１４ａを風切り音の抑制に適した平坦な断面形状に整形する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に界磁マグネットが設けられたハウジング内に回転軸が回転可能に支持され、該回転軸の軸線を中心として周方向に並んで設けられた複数のティースを有するコアが形作られ、前記各ティースの間に、それぞれ前記コアの外周側を開口させたスロットが前記コアの軸線方向に延びるように形成され、前記各スロット内を経て前記各ティースにそれぞれ巻線が巻回されて回転子が構成されると共に、前記各巻線への給電のために前記回転軸上に設けられたコミテータの外周面にブラシが摺接可能に配設されてなるブラシ付きモータにおいて、
前記コアの各スロット内の開口部に、それぞれ絶縁材料により成形された形状補完部材が前記コアの軸線方向より挿入されて固定されている
ことを特徴とするブラシ付きモータ。
【請求項２】
前記回転軸を中心とした前記コアの半径方向において、該コアの外周面に対して前記各形状補完部材の外周面が形成する凹状の段差が、0〜1.5mmの範囲内に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシ付きモータ。
【請求項３】
前記回転軸に沿った前記コアの軸線方向において、前記各スロットの全長に対する前記各形状補完部材の全長の比率が、50〜100%の範囲内に設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のブラシ付きモータ。
【請求項４】
前記各スロット内において、前記各形状補完部材は前記各ティースに巻回された巻線にそれぞれ当接して外周方向に付勢され、前記各スロットの開口部の両側に張り出した前記ティースの内側面にそれぞれ当接されている
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のブラシ付きモータ。
【請求項５】
前記回転軸を中心とした環状をなして前記コアの軸線方向の端部に配設された冷却ファンをさらに備え、
前記冷却ファンは、前記各形状補完部材の一端が接続されて各形状補完部材と一体的に形成されると共に、該各形状補完部材を介して前記コアから支持されている
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のブラシ付きモータ。
【請求項６】
前記冷却ファンは、環状をなすベース部材の反コア側に複数のフィンを周方向に列設してなり、
前記各形状補完部材の一端は、前記冷却ファンの何れかのフィンに対し周方向で一致した位置でそれぞれ前記ベース部材に接続されている
ことを特徴とする請求項５に記載のブラシ付きモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアに巻線を巻回したアーマチャを回転軸上に設けると共に、回転軸上のコミテータにブラシを摺接させてアーマチャに給電するブラシ付きモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のブラシ付きモータは、ハウジングの内周面にステータとして磁界マグネットを固定すると共に、ハウジング内で回転可能に支持された回転軸上に、コアに各極の巻線を巻回したアーマチャを設けてロータを構成すると共に、各極の巻線に電気的に接続されるコミテータを設けている。コミテータの外周面にはブラシを摺接させてアーマチャに給電し、巻線に流れる電流の向きを連続的に逆転させて磁界マグネットとの間の磁界を変化させることによりロータを回転させている。
【０００３】
小型且つ安価で高効率のブラシ付き永久磁石モータは、種々の用途に幅広く使用されているが、コミテータの外周面にブラシを摺接させ、コアの突極間の溝に巻線を施したロータが回転す る構造から運転時の静粛性の点で改良の余地があり、そのために種々の提案がなされている。
例えば特許文献１に記載されたブラシ付きモータでは、ブラシを保持する鈑金製のブラシホルダに補強リブを形成すると共に、２つ折りの二重構造とすることで剛性を高め、これによりコミテータとの摺接時のブラシの先端の振れを抑制して騒音低減を図っている。
【０００４】
また、特許文献２に記載されたブラシ付きモータでは、ブラシを保持するブラシホルダの先端に、弾性体を介して略サイコロ型の錘を固定して振動子を構成し、ブラシホルダに生じた振動を錘に伝搬して振動エネルギーとして消費することでブラシホルダ自体の振動、ひいては騒音低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３０９６１５号公報
【特許文献２】特開２００６−２１１７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ブラシ付きモータの用途拡大のための手法の１つとして高回転型の仕様が開発されており、高回転化の妨げとなる種々の障害を解決して、その実用回転域が次第に高回転側に拡大されつつある。
【０００７】
しかしながら、図６の騒音試験の結果に示すように、従来からの通常回転域（例えば、２万rpm未満）に比較して、高回転化に伴って拡大された高回転域では騒音が増大することが避けられない。そして、高回転型モータの開発過程において、上記した特許文献１，２の対策を適用しても高回転域での騒音の低減は不十分であった。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高回転域での騒音を有効に低減することができるブラシ付きモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明のブラシ付きモータは、内周面に界磁マグネットが設けられたハウジング内に回転軸が回転可能に支持され、該回転軸の軸線を中心として周方向に並んで設けられた複数のティースを有するコアが形作られ、前記各ティースの間に、それぞれ前記コアの外周側を開口させたスロットが前記コアの軸線方向に延びるように形成され、前記各スロット内を経て前記各ティースにそれぞれ巻線が巻回されて回転子が構成されると共に、前記各巻線への給電のために前記回転軸上に設けられたコミテータの外周面にブラシが摺接可能に配設されてなるブラシ付きモータにおいて、前記コアの各スロット内の開口部に、それぞれ絶縁材料により成形された形状補完部材が前記コアの軸線方向より挿入されて固定されていることを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
このように構成したブラシ付きモータによれば、コアの外周面に開口するスロットは、巻線の巻回後でもコアの外周面から陥没した断面形状をなし、且つその開口部がコアの軸線方向の全体に及んでいるため、顕著な風切り音を生じる要因となる。本発明では、各スロット内の開口部にそれぞれ絶縁材料で成形された形状補完部材が挿入・固定される。そして、形状補完部材によりスロット内の開口部が閉鎖されるため、コアの外周面がより平坦な断面形状に整形され、モータ運転中のスロットによる風切り音、ひいてはモータの騒音が低減される。
【００１１】
その他の態様として、前記回転軸を中心とした前記コアの半径方向において、該コアの外周面に対して前記各形状補完部材の外周面が形成する凹状の段差が、0〜1.5mmの範囲内に設定されていることが好ましい（請求項２）。
【００１２】
このように構成したブラシ付きモータによれば、図８の試験結果に示すように、段差が1.5mmでは良好な騒音低減の効果が得られるものの、3.0mmで騒音が急増しているため、段差の最適範囲の上限は1.5mmと見なせる。一方で、形状補完部材の外周面がコアの外周面から突出することは避けるべきであるため、段差の最適範囲は0〜1.5 mmと特定される。
【００１３】
その他の態様として、前記回転軸に沿った前記コアの軸線方向において、前記各スロットの全長に対する前記各形状補完部材の全長の比率が、50〜100%の範囲内に設定されていることが好ましい（請求項３）。
【００１４】
このように構成したブラシ付きモータによれば、図７の試験結果に示すように、比率を75%から50%に低下させても騒音はほとんど増大しないため、比率の最適範囲の下限は50%と見なせる。一方で、コアの全長を超えた形状補完部材の全長は無意味であるため、比率の最適範囲は50〜100%と特定される。
【００１５】
その他の態様として、前記各スロット内において、前記各形状補完部材は前記各ティースに巻回された巻線にそれぞれ当接して外周方向に付勢され、前記各スロットの開口部の両側に張り出した前記ティースの内側面にそれぞれ当接されていることが好ましい（請求項４）。
【００１６】
このように構成したブラシ付きモータによれば、形状補完部材がティースに巻回された巻線に当接して外周方向に付勢され、各スロットの開口部の両側に張り出したティースの内側面に当接され、これによりスロット内の開口部の所定位置に保持される。結果としてコアの外周面と形状補完部材の外周面とが所期の位置関係に保たれ、一層確実な騒音の低減が可能になる。
【００１７】
その他の態様として、前記回転軸を中心とした環状をなして前記コアの軸線方向の端部に配設された冷却ファンをさらに備え、前記冷却ファンが、前記各形状補完部材の一端が接続されて各形状補完部材と一体的に形成されると共に、該各形状補完部材を介して前記コアから支持されていることが好ましい（請求項５）。
【００１８】
このように構成したブラシ付きモータによれば、モータの組付時において、各スロット内の開口部に軸線方向に沿って各形状補完部材を挿入・固定すると、自ずと冷却ファンがコアに対して正規位置に配設されて、各形状補完部材を介してコアから支持される。このように各形状補完部材が一括してスロット内に挿入・固定されると共に、同時に冷却ファンも正規位置で支持されるため、その組付作業が簡略化される。
【００１９】
その他の態様として、前記冷却ファンが、環状をなすベース部材の反コア側に複数のフィンを周方向に列設してなり、前記各形状補完部材の一端が、前記冷却ファンの何れかのフィンに対し周方向で一致した位置でそれぞれ前記ベース部材に接続されていることが好ましい（請求項６）。
【００２０】
このように構成したブラシ付きモータによれば、各形状補完部材の一端が冷却ファンの何れかのフィンと周方向で一致しているため、ベース部材を挟んで各形状補完部材とフィンとが直接的に接続される。結果として、形状補完部材、ベース部材及びフィンが軸線方向に連続する一つの剛体として機能し、破損することなくロータの回転が確実に冷却ファンに伝達される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のブラシ付きモータによれば、高回転域での騒音を有効に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態のブラシ付きモータを示す断面図である。
【図２】ブラシ付きモータのロータ及び冷却ファンを示す斜視図である。
【図３】ブラシ付きモータのロータ及び冷却ファンを示す図２のＡ矢視図である。
【図４】ブラシ付きモータの冷却ファン及びフラットスペーサを示す図２のＡ矢視図である。
【図５】スロットに対するフラットスペーサの挿入状態を示す斜視図である。
【図６】実施形態のブラシ付きモータと従来技術のブラシ付きモータとの騒音試験の結果を示す説明図である。
【図７】比率Ｌf/Ｌcを変化させた騒音試験の結果を示す説明図である。
【図８】段差Ｄを変化させた騒音試験の結果を示す説明図である。
【図９】第２実施形態のブラシ付きモータのロータ及び冷却ファンを示す斜視図である。
【図１０】フラットスペーサの先端にフックを形成した別例を示す図９のＣ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
以下、本発明を具体化したブラシ付きモータの第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態のブラシ付きモータを示す断面図、図２はブラシ付きモータのロータ及び冷却ファンを示す斜視図、図３はブラシ付きモータのロータ及び冷却ファンを示す図２のＡ矢視図である。図１中の右方がモータのフロント側に相当し、左方がモータのリア側に相当する。
【００２４】
モータ１のハウジング２は、金属ケース３及び合成樹脂製のブラシホルダ２９、金属製のケース蓋４により構成されている。金属ケース３はリア側に向けて開口する有底円筒状をなし、その開口部を閉塞するように、ケース蓋４が取り付けられている。ケース蓋４は金属ケース３の開口部に設けられた段差にはめ込まれると共に、金属ケース３の一部を切り曲げて段差と挟み込まれることでかしめ固定される。
【００２５】
金属ケース３の内周面には２極の磁界マグネット５が図示しない金属製ばねと接着剤により固定され、これらの磁界マグネット５とヨークとして機能する金属ケース３とによりステータ６（固定子）が構成されている。磁界マグネット５の内側にはロータ７（回転子）が配設され、ロータ７は回転軸８、アーマチャ９（電機子）及びコミテータ１０（整流子）から構成されている。
【００２６】
ロータ７の回転軸８のフロント側は金属ケース３内の軸受１２により回転可能に支持され、回転軸８のリア側はエンドベル４内の軸受１３により回転可能に支持され、この回転軸８が金属ケース３からフロント側に突出してモータ１の出力軸として機能する。
【００２７】
アーマチャ９のコア１４は複数枚のケイ素鋼板を積層してなり、特に図３に示すように、回転軸８の軸線Ｌを中心として周方向に並設された３条のティース１５により略円筒状をなすように形作られている。各ティース１５は中心側で連結されると共に、外周端の周方向の両側を張り出した断面 Ｔ字状をなしている。各ティース１５の間には、それぞれコア１４の外周面１４ａ（図３に示す）に一側を開口させたスロット１６がコア１４の軸線Ｌ方向に延びるように形成されている。
【００２８】
隣り合うティース１５の外周端の張り出しにより、各スロット１６はコア１４の外周面１４ａへの開口部を狭められた断面袋状をなしている。コア１４全体に絶縁性のコーティングが施された上で、各スロット１６内を経て各ティース１５にはそれぞれ巻線１７が巻回されることで複数のコイルを形成し、これによりアーマチャ９が構成されている。
【００２９】
図１に示すように、コア１４の外周面１４ａと磁界マグネット５の内周面との間には 所定のクリアランスが形成されている。コミテータ１０はエンドベル４内に位置するように回転軸８上に設けられて周方向に３極に分割され、図示はしないが巻線１７の各極に対して電気的に接続されている。
【００３０】
エンドベル４内には、コミテータ１０を内包するようにブラシホルダ装置１８が配設されている。ブラシホルダ装置１８の構成は周知の一般的なものと同様であるため、その説明は概略にとどめる。
コミテータ１０を中心とした180°対向する位置には、ブラシアーム１９の先端に支持された一対のブラシ２０（一方のみ図示）が配設され、各ブラシ２０はブラシアーム１９の弾性によりコミテータ１０の外周面に当接している。ブラシアーム１９の基端に一体形成された端子２１はエンドベル４内から外部に突出し、図示しない給電ケーブルを接続可能となっている。
【００３１】
そして、給電ケーブルから端子２１に給電されると、ブラシアーム１９、ブラシ２０及びコミテータ１０を介しアーマチャ９の複数のコイルを形成する巻線１７に電流が流されてコア１４に磁界が発生する。ロータ７の回転に伴って各ブラシ２０がコミテータ１０の外周面の整流子片の１つまたは２つに順次摺接することで、アーマチャ９の通電するコイルと各コイルに流れる電流の向きを連続的に切替え、それに伴ってコア１４と磁界マグネット５との間の磁界が変化してロータ７が回転し続ける。
【００３２】
図４はブラシ付きモータ１の冷却ファン及びフラットアタッチメントを示す図２のＡ矢視図である。
図１，２，４に示すように、コア１４の軸線Ｌ方向におけるリア側の端部には、冷却ファン２３が配設されている。全体として冷却ファン２３は回転軸８を中心とした環状をなしており、外周面に多数の肉抜き孔２４ａが形成された環状のベース部材２４、及びベース部材２４のリア側（反コア側）の面に列設された多数枚のフィン２５からなり、各部材２４，２５が合成樹脂材料により一体形成されている。
【００３３】
各フィン２５の中心側は互いに接続されて回転軸８が挿通される円形孔２６を形成し、各フィン２５の外周側がベース部材２４に接続されて相互に一体化され、各フィン２５の隙間は軸線Ｌ方向の空間に繋がっている。
【００３４】
このように構成された冷却ファン２３は、コア１４のリア側の端面に接着剤により接着されてロータ７と一体で回転される。冷却ファン２３の回転中には各フィン２５により中心側から外周側へと空気が吐出され、エンドベル４に開口形成された排出孔４ａを経て外部に排出される。このため金属ケース３に開口形成された流入孔３ａからハウジング２内に流入した空気によりロータ７及び巻線１７が冷却されると共に、エンドベル４の図示しない流入孔からハウジング２内に流入した空気によりコミテータ１０及びブラシ２０が冷却される。
【００３５】
本実施形態のモータ１は実用回転域の上限が４万rpmに達する高回転仕様であるため、通電による巻線１７、ブラシ２０の発熱量及びコミテータ１０へのブラシの摺接部分の電気抵抗や摺動摩擦による発熱量が共に大である。しかし、上記のような冷却ファン２３の冷却により、コア１４及び巻線１７の温度上昇が抑制されると共に、ブラシ２０を含む摺接部分も冷却され、温度上昇が抑制される。このため、摺接によるブラシ２０の摩耗も効果的に抑制される。
【００３６】
ところで、図６の騒音試験に基づき［発明が解決しようとする課題］で述べたように、ブラシ付きモータ１の実用回転域を高回転側に拡大すると高回転域での騒音増大が避けられず、その対策として提案されている特許文献１，２の技術では、 十分な騒音低減の効力が得られなかった。
【００３７】
このような不具合を鑑みて本発明者は、特に高回転域での騒音増大の要因がコア１４の外周面１４ａに開口するスロット１６の風切り音にあることを見出し、その対策を講じた。まず、この結論に至るまでの考察過程を以下に述べる。
【００３８】
特許文献１に記載された補強リブによりブラシホルダの剛性を高める対策、及び特許文献２に記載された振動子によりブラシホルダの振動を消費する対策は、何れもブラシの振れを抑制する方向に作用すると見なせる。このため、ブラシの摺接による騒音は低減されているはずであり、それにも拘わらず高回転域で騒音が増大しているのは、ブラシの摺接以外の他の要因が存在している可能性が考えられる。
【００３９】
そして、モータ１の高回転域で増加する主たる騒音源としては、ハウジング２内で回転するロータ７の風切り音を挙げることができる。そこで、ロータ７を構成する各部位の形状を検討したところ、最も風切り音を生じ易い形状の部位は、コア１４の外周面１４ａに開口するスロット１６であるとの結論に達した。
【００４０】
即ち、元々スロット１６はコア１４の外周面１４ａに一側を開口させた断面袋状をなしているため、ティース１５へ巻線１７を巻回した後でもコア１４の外周面１４ａから大きく陥没した断面形状をなし、且つその開口部がコア１４の軸線Ｌ方向の全体に及んでいる。このため、スロット１６は顕著な風切り音を生じる要因となるが、コア１４の各ティース１５に巻線１７を巻回するブラシ付きモータ１では必要不可欠な要件であるため、必然的にコア１４の外周面１４ａにスロット１６が開口することは避けられない。
【００４１】
付言すると、スロット１６に起因する風切り音は、高回転域ほどは顕著でないものの通常の回転域でも発生するため、巻線スロットを持ったブラシ付きモータ１の騒音が外周に凹凸の無い、例えばリングマグネットをもったロータを備えた、ブラシレスモータと比較すると高いという従来からの認識は、ブラシ２０の摺接による騒音のみならずスロット１６による風切り音も要因であったことが推測できる。従って、スロット１６による風切の抑制は、本実施形態のような高回転仕様のブラシ付きモータ１のみならず通常回転域のブラシ付きモータでも騒音低減に大きな効果を奏すると推測される。
【００４２】
以上の知見の下に、本実施形態ではスロット１６の風切り音の対策として、ロータ７の各スロット１６内にフラットアタッチメント（形状補完部材）を配設しており、その詳細を以下に説明する。
図５はスロット１６に対するフラットアタッチメント２８の挿入状態を示す斜視図である。
【００４３】
端的に表現すると、フラットアタッチメント２８は各スロット１６内の開口部に配設されて開口部を閉鎖することで、コア１４の外周面１４ａをより平坦な断面形状に整形する機能を奏する。
フラットアタッチメント２８は絶縁性及び非磁性の材料、例えば合成樹脂材料を射出成形して製作されており、全体としてスロット１６の開口部と対応する棒状をなしている。図５に矢印で示すように、フラットアタッチメント２８はリア側より軸線Ｌ方向に沿ってスロット１６内の開口部に挿入されて、コア１４や巻線１７に対して接着剤により固定されている。
【００４４】
ケイ素鋼板の積層体であるコア１４で形成されたスロット１６の内部は軸線Ｌ方向に微細な段差が連続しているため、フラットアタッチメント２８の外周面２８ａの挿入方向の先端がテーパ状に形成されて、円滑な挿入を可能としている。そして、図２に示すようにコア１４の軸線Ｌ方向において、フラットアタッチメント２８の全長Ｌfはコア１４の全長Ｌcよりも若干短く、その比率Ｌf/Ｌcが本実施形態では96.6%に設定されている。
【００４５】
フラットアタッチメント２８の断面形状を説明すると、図３に示すように、フラットアタッチメント２８は全体として断面台形状をなしている。台形の上底に相当するフラットアタッチメント２８の外周面２８ａは、コア１４の外周面１４ａと同一曲率の円弧状をなすと共に、スロット１６の幅（ティース１５の張り出し箇所の間隔）よりも若干広い幅を有する。なお、外周面２８ａの形状はこれに限ることはなく、例えば平面状であってもよい。
【００４６】
また、スロット１６の開口部を挟んで隣り合うティース１５の張り出し箇所の先端には、相手側に面し且つコア１４の内周側に面した斜面１５ａ（内側面）、換言すると、コア１４の内周側ほど互いに離間するように傾斜した斜面１５ａが形成されている。これらの斜面１５ａは、巻線１７の巻回及び磁界発生に好適な形状として設定されたものであるが、フラットアタッチメント２８の台形の脚に相当する両側面２８ｂは、各斜面１５ａに対応する斜状をなしてコア１４の内周側から当接している。
【００４７】
台形の下底に相当するフラットアタッチメント２８の内周面２８ｃは平坦に形成されると共に、周方向に間隔をおいてコア１４の軸線Ｌ方向全体に延びる２条の突条２８ｄが突設されている。これらの突条２８ｄは、スロット１６内で隣り合うティース１５に巻回された巻線１７にそれぞれ当接し、これによりフラットアタッチメント２８が外周方向に付勢されて、上記したようにティース１５の張り出し箇所の斜面１５ａに斜状をなす両側面２８ｂを当接させている。
【００４８】
結果として、フラットアタッチメント２８はスロット１６内の開口部で巻線１７とティース１５の斜面１５ａとに挟まれ、突条２８ｄを僅かに弾性変形させることにより軸線Ｌ方向、半径方向及び周方向への位置変位を規制されている。また、ティース１５の斜面１５ａに両側面２８ｂが当接しているため、高回転域での大きな遠心力にもフラットアタッチメント２８は十分に対抗可能となっている。
【００４９】
そして、このフラットアタッチメント２８によりスロット１６の開口部が閉塞されている。フラットアタッチメント２８の外周面２８ａの幅がスロット１６の幅よりも若干広いことから、コア１４の半径方向において、コア１４の外周面１４ａに対してフラットアタッチメント２８の外周面２８ａは僅かに陥没して凹状をなし、その段差Ｄは本実施形態では0.4mmに設定されている。
【００５０】
本発明者は、以上のように構成された本実施形態のブラシ付きモータ１を対象として騒音試験を実施した。
騒音試験は、図１に示すようにモータ１のフロント側から30cm離間した位置に測定器Ｍを配置し、各回転速度での運転中にモータ１から発生する騒音（JISC1502-A特性、オーバオール値）を測定した。図６は実施形態のブラシ付きモータ１と従来技術のブラシ付きモータ（高回転仕様であるがフラットアタッチメント２８は無し）との騒音試験の結果を示す説明図である。
【００５１】
この図に示すように、本実施形態においても回転上昇に伴って騒音は増大するものの、従来技術に比較すると十分に低減されると共に、その騒音低減の効果は高回転域ほど顕著に得られ、４万rpmでは従来技術の約89dBから78dB程度まで大幅に低減されている。また、この試験結果から、従来の通常回転域（例えば、２万rpm未満）のブラシ付きモータに対して本実施形態のフラットアタッチメント２８を適用した場合でも、十分な騒音低減の効果が得られることが推測できる。
【００５２】
上記のように本実施形態と従来技術とのモータ仕様の相違点はフラットアタッチメント２８の有無だけであるため、このフラットアタッチメント２８により騒音低減の効果が得られたことは、高回転域での騒音増大の主たる要因が、コア１４の外周面１４ａに開口するスロット１６の風切り音であることの証左を見なせる。結果として本実施形態のブラシ付きモータ１によれば、スロット１６の風切り音を抑制することにより高回転域を含めた全回転域で騒音を有効に低減することができる。
【００５３】
一方、本発明者は、コア１４の全長Ｌcに対するフラットアタッチメント２８の全長Ｌfの比率Ｌf/Ｌcの最適範囲、及びコア１４の外周面１４ａとフラットアタッチメント２８の外周面２８ａとの間の段差Ｄの最適範囲を特定すべく、異なる仕様のフラットアタッチメント２８を用いることで比率Ｌf/Ｌc及び段差Ｄを段階的に変化させて騒音試験を実施した。
【００５４】
比率Ｌf/Ｌcの騒音試験は、段差Ｄを0.4mmに固定した上で、100%，75%，50%，0%の４種の比率Ｌf/Ｌcについて実施した。
図７の試験結果に示すように、全体的な傾向として、比率Ｌf/Ｌcが低下（フラットアタッチメント２８の全長Ｌfが短縮）するほど騒音は増大するが、比率Ｌf/Ｌcを75%から50%に低下させても騒音はほとんど増大しない。このため、比率Ｌf/Ｌcの最適範囲の下限は50%と見なせる。そして、コア１４の全長Ｌcを超えたフラットアタッチメント２８の全長Ｌfは無意味であるため、比率Ｌf/Ｌcの最適範囲は50〜100%と特定できる。
【００５５】
段差Ｄの騒音試験は、比率Ｌf/Ｌcを100%に固定した上で、1.5mm，3.0mm，5.0mmの３種の段差Ｄについて実施した。
図８の試験結果に示すように、全体的な傾向として、段差Ｄが増加するほど騒音は増大しており、1.5mmでは良好な騒音低減の効果が得られるものの、3.0mmで騒音が急増している。このため、段差Ｄの最適範囲の上限は1.5mmと見なせる。そして、磁界マグネットとの干渉防止のために、フラットアタッチメント２８の外周面２８ａがコア１４の外周面１４ａから突出することは避けるべきであるため、段差Ｄの最適範囲は0（面一）〜1.5 mmと特定できる。
【００５６】
本実施形態のブラシ付きモータ１は比率Ｌf/Ｌcが98%に、段差Ｄが0.4mmに設定されており、何れの最適範囲の条件も満たしている。故に、上記のような騒音低減の効果が得られるのである。
【００５７】
一方、本実施形態のブラシ付きモータ１において、コア１４とは別個に製作したフラットアタッチメント２８をスロット１６内に挿入・固定しているのは、以下の理由からである。
従来からのブラシ付きモータとして、コア１４の外周面１４ａに開口するスロット１６内に接着剤が充填されることがあり、この場合も、コア１４の外周面１４ａが多少は平坦な断面形状に近づく。しかしながら、この接着剤の充填はスロット１６の風切り音の抑制を意図したものではなく、遠心力を受けた巻線１７のスロット１６からのはみ出し防止にある。
【００５８】
このため接着剤は、巻線１７のはみ出しが生じ易いスロット１６の軸線Ｌ方向の中央部分に充填されると共に、硬化の際に所謂ひけを生じることで硬化後の表面がコア１４の外周面１４ａから大きく陥没する。前者は、上記した比率Ｌf/Ｌcの最適範囲の条件を逸脱する要因になり、後者は、段差Ｄの最適範囲の条件を逸脱する要因になる。必然的にスロット１６内に充填された接着剤は風切り音の抑制には役立たず、図６に基づき説明した実施形態のような騒音低減の効果は得られない。
【００５９】
なお、接着剤の場合であっても、その充填・硬化を繰り返せば比率Ｌf/Ｌc及び段差Ｄの最適範囲の条件を満足できる可能性もある。しかしながら、非常に煩雑な手間及び長い時間が必要になるため、歩留まりや製造コストの面で現実的とは言い難い。
【００６０】
即ち、本実施形態のブラシ付きモータ１は、コア１４とは別個に製作したフラットアタッチメント２８をスロット１６内に挿入・固定しているが故に、比率Ｌf/Ｌc及び段差Ｄの最適範囲の条件を共に満足できる。換言すると、風切り音の抑制に適した平坦な断面形状にコア１４の外周面１４ａを整形でき、結果として、上記のような騒音低減の効果が得られる。
【００６１】
加えて、接着剤と同様に、スロット１６の開口部を閉塞するフラットアタッチメント２８は、スロット１６からの巻線１７のはみ出し防止機能も兼ね備える。しかも、接着剤のように軸線Ｌ方向の中央部分だけでなく、フラットアタッチメント２８はスロット１６の軸線Ｌ方向のほぼ全体に延びているため、より確実に巻線１７のはみ出しを防止できるという別の効果も得られる。
【００６２】
なお、比率Ｌf/Ｌc及び段差Ｄの最適範囲は上記した設定に限るものではない。スロット１６により生じる風切り音は、例えばロータ７の周速やスロット１６の幅に応じて変化するため、それらの要件に応じて比率Ｌf/Ｌc及び段差Ｄの最適範囲を変更してもよい。
【００６３】
一方、本実施形態のブラシ付きモータ１は、フラットアタッチメント２８の内周面２８ｃに形成した突条２８ｄを巻線１７に当接させることにより、斜状をなす両側面２８ｂをティース１５の張り出し箇所の斜面１５ａに当接させている。このため、突条２８ｄの弾性によりフラットアタッチメント２８の位置変位が規制され、フラットアタッチメント２８がスロット１６内の開口部の所定位置に保持される。結果としてコア１４の外周面１４ａとフラットアタッチメント２８の外周面２８ａとが所期の位置関係に保たれ、一層確実な騒音の低減に貢献する。
【００６４】
［第２実施形態］
次に、本発明を別のブラシ付きモータ１に具体化した第２実施形態を説明する。
図９は本実施形態のブラシ付きモータ１のロータ７及び冷却ファン２３を示す斜視図である。また第１実施形態で説明に用いた図３，４は、本実施形態のブラシ付きモータ１を示す図でもある。
【００６５】
第１実施形態との相違点は、冷却ファン２３に対し一体的に各フラットアタッチメント２８を形成し、各フラットアタッチメント２８を介してコア１４から冷却ファン２３を支持した点にある。そこで、共通する構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に説明する。
【００６６】
冷却ファン２３のベース部材２４には、フロント側より各フラットアタッチメント２８の端部（一端）が接続されており、これらの冷却ファン２３及び各フラットアタッチメント２８は合成樹脂材料により一体形成されている。ベース部材２４と各フラットアタッチメント２８との位置関係は、図９に示すコア１４の各スロット１６内にフラットアタッチメント２８を挿入・固定した状態で、冷却ファン２３が第１実施形態と同様の正規位置に支持されるように設定されている。
【００６７】
また図４に示すように、各フラットアタッチメント２８のリア側の端部は、冷却ファン２３の何れかのフィン２５に対して周方向で一致した位置でそれぞれベース部材２４に接続されている。
【００６８】
そして、モータ１を組み付ける際には、コア１４の各ティース１５に巻線１７を巻回し、各フラットアタッチメント２８に接着剤を塗布した上で、各スロット１６内の開口部にリア側より軸線Ｌ方向に沿って挿入・固定する。自ずと冷却ファン２３はコア１４のリア側の正規位置に配設されて、各フラットアタッチメント２８を介してコア１４から支持される。
【００６９】
第１実施形態では、フラットアタッチメント２８を個別にスロット１６内に挿入する必要があると共に、冷却ファン２３に関しても、接着剤が硬化するまで治具等でコア１４に対する正規位置に保つ必要があり、その組付作業に関して煩雑な面があった。これに対して本実施形態では、冷却ファン２３により一体化された各フラットアタッチメント２８を一括してスロット１６内に挿入・固定できると共に、同時に冷却ファン２３も正規位置で支持できるため、その組付作業を大幅に簡略化でき、ひいては製造コストを低減することができる。
【００７０】
また本実施形態の構成では、ロータ７の回転がフラットアタッチメント２８を介して冷却ファン２３に伝達されるため、ロータ７の回転が急変すると、各フラットアタッチメント２８と冷却ファン２３との接続箇所に大きな力が作用する。本実施形態では、フラットアタッチメント２８の端部を冷却ファン２３の何れかのフィン２５と周方向で一致させているため、ベース部材２４を挟んで各フラットアタッチメント２８とフィン２５とが直接的に接続されている。
【００７１】
結果として、フラットアタッチメント２８、ベース部材２４及びフィン２５が軸線Ｌ方向に連続する一つの剛体として機能し、破損することなくロータ７の回転を確実に冷却ファン２３に伝達できる。この点は、モータ１の耐久性及び信頼性の向上に大きく貢献する。
【００７２】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、ステータ６を２極、アーマチャ９を３極にすると共に、冷却ファン２３を備えたブラシ付きモータ１に具体化した。しかし、ブラシ付きモータであれば仕様は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えばステータ６及びアーマチャ９の極数等は任意に変更可能である。また、第１実施形態のフラットアタッチメント２８を実施する場合、温度的に支障がなければ冷却ファン２３を省略してもよい。
【００７３】
また上記各実施形態では、スロット１６内の開口部にフラットアタッチメント２８を挿入して接着剤によりコア１４や巻線１７に固定したが、フラットアタッチメント２８の固定方法はこれに限るものではない。図１０は第２実施形態の構成をベースとした別例を示す図９のＣ矢視図であり、この図に示すように、フラットアタッチメント２８の先端にフック３１に形成すると共に、フック３１に縦溝３２を形成して弾性を付与してもよい。
【００７４】
フラットアタッチメント２８のスロット１６内への挿入時にはフック３１が接近方向に撓み、挿入の完了と共に弾性復帰したフック３１がコア１４の端面に掛止される。フック３１と冷却ファン２３との間にコア１４が挟持された状態となるため、コア１４に対して冷却ファン２３及び各フラットアタッチメント２８を共に正規位置に固定できる。第２実施形態で実施されるフラットアタッチメント２８への接着剤の塗布等が不要になり、且つ接着剤の硬化を待つ必要もなくなるため、組付作業を一層簡略化することができる。
【符号の説明】
【００７５】
２      ハウジング
５      磁界マグネット
７      ロータ（回転子）
８      回転軸
１０    コミテータ
１４    コア
１４ａ  外周面
１５    ティース
１５ａ  斜面（内側面）
１６    スロット
１７    巻線
２０    ブラシ
２３    冷却ファン
２４    ベース部材
２５    フィン
２８    形状補完部材（フラットアタッチメント）
２８ａ  外周面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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