(57)【要約】【課題】軸方向の長さを短くできて、ブラシ摺接部分の電流導通不良の発生を防止することができる直流モータを提供する。【解決手段】ハウジング１に設けられた一対の軸受１２，１３に回転自在に支持された回転子３の回転軸１１には同心状に回転板１４が固定され、この回転板１４に直流電流を転流する複数のセグメント１６が周方向に沿って設けられる一方、ハウジング１にはセグメント１６に摺接する給電用ブラシ１７が固定され、セグメント１６と給電用ブラシ１７とで整流子４が構成されており、回転板１４の軸方向のハウジング１との対向面側には、回転軸１１と同心状に周回する凹部１４ｂが形成され、この凹部１４ｂ内に一方の軸受１２が収納されている。【選択図】図１
2008061471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機子形のものであって、ハウジングに設けられた一対の軸受に回転子の回転軸が回転自在に支持され、この回転軸には同心状に回転板が固定され、この回転板の軸方向のハウジングとの対向面側に回転子の電機子巻線に直流電流を転流する複数のセグメントが周方向に沿って設けられる一方、上記ハウジングには上記セグメントに摺接する給電用ブラシが固定され、上記セグメントと上記給電用ブラシとで整流子が構成されている直流モータにおいて、上記回転板の軸方向の上記ハウジングとの対向面側には、上記回転軸と同心状に周回する凹部が形成され、この凹部内に両軸受の内の一方の軸受が収納されていることを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
回転界磁形のものであって、ハウジングに設けられた一対の軸受に回転子の回転軸が回転自在に支持され、この回転軸には同心状に回転板が固定され、この回転板には、直流電流をｎ相に転流する複数のセグメントが周方向に沿って設けられるとともに、軸方向のハウジングとの対向面側には上記セグメントに電気的に接続されたｎ個の円環状のスリップリングが回転軸と同心状に設けられる一方、上記ハウジングには上記各セグメントに摺接する給電用ブラシと、上記スリップリングに摺接して転流後の直流電流を固定子の電機子巻線に供給する受電用ブラシがそれぞれ固定され、上記セグメントと上記給電用ブラシとで整流子が構成されている直流モータにおいて、上記回転板の軸方向の上記ハウジングとの対向面側には、上記回転軸と同心状に周回する凹部が形成され、この凹部内に両軸受の内の一方の軸受が収納されていることを特徴とする直流モータ。
【請求項３】
上記各セグメントは、上記回転板の外周面に設けられていることを特徴とする請求項２記載の直流モータ。
【請求項４】
上記凹部の開口端側には、径方向内方に張り出した内フランジ部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の直流モータ、例えば特許文献１に示されている回転電機子形のものでは、一対の軸受と整流子と電機子鉄心とがそれぞれ回転軸に軸方向に重なり合うことなく直列に並んで配置された構成となっている。回転界磁形の直流モータの場合も、電機子鉄心の代わりに磁石が配置されるだけで、回転軸の軸方向における基本的な配列順序は変わらない。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３６６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の構成では、回転軸５の必要長さは、少なくとも、一対の軸受と整流子と電機子鉄心（回転界磁形の場合は磁石）のそれぞれの軸方向寸法をそのまま足し合わせたものになっているため、その結果として、モータ全体の軸方向寸法が大きくなるという課題がある。
【０００５】
また、電流転流用の各セグメント（整流子片）と給電用ブラシとの摺接面のすぐ上方に軸受が配置されているため、軸受に含浸された潤滑油や、回転軸と軸受との摺動で発生した摩耗粉がその摺接部分に容易に到達して両者間に電流導通不良が発生し易いという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、従来よりも軸方向の長さを短くでき、かつ、ブラシの摺接部分の電流導通不良の発生を防止することが可能な直流モータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の直流モータは、回転電機子形のもので、ハウジングに設けられた一対の軸受に回転子の回転軸が回転自在に支持され、この回転軸には同心状に回転板が固定され、この回転板の軸方向のハウジングとの対向面側に回転子の電機子巻線に直流電流を転流する複数のセグメントが周方向に沿って設けられる一方、上記ハウジングには上記セグメントに摺接する給電用のブラシが固定され、上記セグメントと上記給電用ブラシとで整流子が構成されており、上記回転板の軸方向の上記ハウジングとの対向面側には、上記回転軸と同心状に周回する凹部が形成され、この凹部内に両軸受の内の一方の軸受が収納されていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の直流モータは、回転界磁形のもので、ハウジングに設けられた一対の軸受に回転子の回転軸が回転自在に支持され、この回転軸には同心状に回転板が固定され、この回転板には、直流電流をｎ相に転流する複数のセグメントが周方向に沿って設けられるとともに、軸方向のハウジングとの対向面側には上記セグメントに電気的に接続されたｎ個の円環状のスリップリングが回転軸と同心状に設けられる一方、上記ハウジングには上記各セグメントに摺接する給電用ブラシと、上記スリップリングに摺接して転流後の直流電流を固定子の電機子巻線に供給する受電用ブラシがそれぞれ固定され、上記セグメントと上記給電用ブラシとで整流子が構成されている直流モータにおいて、上記回転板の軸方向の上記ハウジングとの対向面側には、上記回転軸と同心状に周回する凹部が形成され、この凹部内に両軸受の内の一方の軸受が収納されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転板に形成した凹部内に一方の軸受が収納されているので、給電用あるいは受電用のブラシの摺接面よりも下方に軸受が入り込むことになり、その分だけモータの軸方向の長さを短縮することができる。また、軸受の露出している端面がブラシの摺接面から下方に離れているために、軸受に含浸された潤滑油や回転軸と軸受との摺動で発生した摩耗粉がブラシの摺接箇所に到達しにくくなるので、ブラシの摺接箇所で電流導通不良が生じるのを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における直流モータの断面図、図２は整流子近傍の部分を拡大して示す斜視図である。
【００１１】
この実施の形態１の直流モータは、いわゆる回転電機子形のもので、ハウジング１内に、固定子２、回転子３、および後述する整流子４が設けられており、固定子２は、ハウジング１に周方向に沿って複数の磁石６が取り付けられてなる。また、回転子３は、固定子２の内側に所定の空間を存して配置された鉄心７に極数に応じて設けられ各ティース（図示せず）に電機子巻線８が巻装されるとともに、この鉄心７に回転軸１１が挿着されて構成されている。そして、電機子巻線８により発生した磁束と磁石６との相互作用により回転力を発生する。
【００１２】
また、回転軸１１はハウジング１に取り付けられた一対の軸受１２，１３に回転自在に支持されており、回転軸１１の一端はハウジング１の外部に突出されている。この場合、一方の軸受１２は、ハウジング１の一端側（図中上端側）において内方に向けて突出形成された円筒状の内方突出部１ａの内側に取り付けられ、また、他方の軸受１３はハウジング１の他端側（図中下端側）において外方に向けて突出形成された円筒状の外方突出部１ｂの内側に取り付けられている。なお、軸受１２，１３は、径方向の寸法を小さくできる点からすべり軸受の方が転がり軸受より望ましい。また、回転軸１１がアキシアル荷重を負荷する必要がある場合は、深溝玉軸受などのアキシアル荷重を負荷できる軸受が好ましい。
【００１３】
また、ハウジング１内において、回転軸１１の一端側（図中上端側）にはこれと同心状に回転板１４が固定されている。すなわち、この回転板１４は樹脂製のもので、その中央に回転軸１１と同径の挿通穴１４ａが形成され、この挿通穴１４ａに回転軸１１が挿通されている。また、回転板１４の軸方向のハウジング１との対向面には、挿通穴１４ａに沿って周回する凹部１４ｂが形成されている。この場合の、凹部１４ｂの口径は、上記の内方突出部１ａの外径よりも大きくなるように形成されており、この凹部１４ｂ内に一方の軸受１２および内方突出部１ａの一部が入り込んで収納されている。さらに、回転板１４のハウジング１との対向面の凹部１４ｂよりも外方の位置には各電機子巻線８に直流電流を転流する複数のセグメント（整流子片）１６が周方向に沿って順次配置されている。そして、各セグメント１６は、例えばインサート成形により回転板１４と一体化されるとともに、電機子巻線８に電気的に接続されている。
【００１４】
一方、ハウジング１の一端側の回転板１４との対向位置には、圧縮ばね１８により付勢されてセグメント１６に摺接する２つの給電用ブラシ１７が設けられており、上記のセグメント１６と給電用ブラシ１７とで整流子４が構成されている。
【００１５】
これにより、回転板１４が回転子３と一体的に回転される際、給電用ブラシ１７から給電される直流電流が各セグメント１６により転流されて回転子３の電機子巻線８に流れることにより、鉄心７の各ティースに回転角度に応じた磁束が発生する。
【００１６】
上記構成を有するこの実施の形態１の直流モータは、回転板１４に設けた凹部１４ｂによって、一方の軸受１２が給電用ブラシ１７がセグメント１６と摺接する面よりも下側に入り込んでいるので、その分だけモータ全体の軸方向の長さを短縮することができる。
【００１７】
しかも、例えば図１に示すように、回転軸１１が上下方向になる状態に直流モータが設置されている場合、軸受１２に含浸された潤滑油や回転軸１１と軸受１２との摺動で発生した摩耗粉が凹部１４ｂに流出しても、これらは凹部１４ｂ内に溜まって給電用ブラシ１７がセグメント１６と摺接する箇所には到達しにくくなる。このため、給電用ブラシ１７のセグメント１６との摺接箇所で電流導通不良が生じるのを確実に防止することができる。
【００１８】
なお、上記の実施の形態１では、回転板１４の凹部１４ｂの口径は軸方向に沿う底部側から開口側に向けて全て同径になるように形成しているが、図３に示すように、凹部１４ｂの開口端側に径方向内方に張り出した内フランジ部１４ｃを形成することもできる。
【００１９】
このような構成によれば、例えば回転軸１１が略水平になるように直流モータが設置されたような場合でも、軸受１２に含浸された潤滑油や回転軸１１と軸受との摺動で発生した摩耗粉は、内フランジ部１４ｃで堰止められて凹部１４ｂ内から外部に流出しにくいので、給電用ブラシ１７がセグメント１６と摺接する箇所に一層到達し難くなる。このため、給電用ブラシ１７のセグメント１６との摺接箇所で電流導通不良が生じるのをさらに確実に防止することができる。
【００２０】
また、上記の実施の形態１では、回転板１４の中央に形成した挿通穴１４ａに回転軸１１が挿通され、その挿通された回転軸１１の一端部が一方の軸受１２に支持されているが、例えば図４に示すように、回転軸１１の一端に樹脂製の回転板１４を一体的に取り付け、この回転板１４の中央に回転軸１１と同心状に上方に突出した円柱状の凸部１４ｄを形成するとともに、凸部１４ｄの外側に当該凸部１４ｄを周回する凹部１４ｂを形成し、凸部１４ｄを軸受で回転自在に支持するとともに、凹部１４ｂ内に軸受１２および内方突出部１ａを収納した構成とすることもできる。
【００２１】
あるいは、回転板１４の凸部１４ｄを樹脂で一体形成する代わりに、図５に示すように、回転板１４にフランジ付きの金属製の支軸部材１９をインサート成形により一体的に設け、この支軸部材１９の中央において回転軸１１と同心状に上方に突出した円柱状の凸部１９ａを軸受１２で回転自在に支持する構成とすることもできる。
【００２２】
図４あるいは図５に示す構成を採用すれば、凸部１４ｄ，１９ａが軸受１２との摺動性能上相性の良い材質となるように選定使用することができるので便利である。
【００２３】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２における直流モータの断面図、図７は整流子近傍の部分を拡大して示す斜視図であり、図１および図２に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００２４】
この実施の形態２の直流モータは、いわゆる回転界磁形のもので、ハウジング１内に、固定子２、回転子３、および後述する整流子４が設けられており、固定子２は、ハウジング１に固定された鉄心７のティースに電機子巻線８が巻装されてなる。また、回転子３は、その固定子２の内側に所定の空間を存して同心状に配置された筒体９に界磁用の磁石６が取り付けられるとともに、この筒体９に回転軸１１が挿着されて構成されている。そして、電機子巻線８により発生した磁束と磁石６との相互作用により回転力を発生する。このように、固定子２側に鉄心７や電機子巻線８を設けると、回転子３側の重さが軽くなるので、イナーシャが減るとともに、偏心が生じにくくなるという利点がある。
【００２５】
回転軸１１は、ハウジング１に取り付けられた一対の軸受１２，１３に回転自在に支持されており、回転軸１１の一端はハウジング１の外部に突出されている。この場合、一方の軸受１２は、ハウジング１の一端側（図中上側）において内方に向けて突出形成された円筒状の内方突出部１ａの内側に取り付けられ、また、他方の軸受１３はハウジング１の他端側（図中下端側）において外方に向けて突出形成された円筒状の外方突出部１ｂの内側に取り付けられている。
【００２６】
また、ハウジング１内において、回転軸１１の一端側（図中上端側）にはこれと同心状に回転板１４が固定されている。すなわち、この回転板１４は樹脂製のもので、その中央に回転軸１１と同径の挿通穴１４ａが形成され、この挿通穴１４ａに回転軸１１が挿通されている。また、回転板１４の軸方向のハウジング１との対向面には、挿通穴１４ａに沿って周回する凹部１４ｂが形成されている。この場合の、凹部１４ｂの口径は、上記の内方突出部１ａの外径よりも大きく形成されており、この凹部１４ｂ内に一方の軸受１２および内方突出部１ａの一部が入り込んで収納されている。
【００２７】
さらに、回転板１４のハウジング１との対向面の凹部１４ｂよりも外方の位置には回転軸１１と同心状にｎ個（本例では３個）の円環状のスリップリング２１が設けられている。さらにまた、回転板１４の外周面には各電機子巻線８に直流電流を転流する複数のセグメント１６（整流子４片）が周方向に沿って順次配置されている。そして、セグメント１６とスリップリング２１は例えばインサート成形により回転板１４と一体化されるとともに、各セグメント１６が回転板１４の内部において、ｎ相（本例では３相）分ずつ各々のスリップリング２１に電気的に個別に接続されている。
【００２８】
一方、ハウジング１の一端側（図中上端側）の回転板１４との対向位置には、圧縮ばね２３により付勢されてスリップリング２１に個別に摺接する３つの受電用ブラシ２２が設けられ、また、回転板１４の径方向のハウジング１の対向位置には、圧縮ばね１８により付勢されて各セグメント１６に摺接する２つの給電用ブラシ１７が設けられている。そして、上記のセグメント１６と給電用ブラシ１７とで整流子４が構成されている。また、各受電用ブラシ２２は、固定子２の電機子巻線８に電気的に接続されている。
【００２９】
これにより、回転板１４が回転子３と一体的に回転される際、給電用ブラシ１７から給電される直流電流が各セグメント１６により転流され、転流された３相の電流が各スリップリング２１および受電用ブラシ２２を経由して固定子２の電機子巻線８に流れることにより、鉄心７の各ティースに回転角度に応じた磁束が発生する。
【００３０】
上記構成を有するこの実施の形態２の直流モータは、実施の形態１の場合と同様、回転板１４に設けた凹部１４ｂによって、軸受１２が受電用ブラシ２２がスリップリング２１と摺接する面よりも下側に入り込んでいるので、その分だけモータ全体の軸方向の長さを短縮することができるとともに、軸受１２に含浸された潤滑油や回転軸１１と軸受１２との摺動で発生した摩耗粉が流出しても、これらは凹部１４ｂ内に溜まって受電用ブラシ２２がスリップリング２１と摺接する箇所には到達しにくいので、両者２１，２２の摺接箇所で電流導通不良が生じるのを確実に防止することができる。
【００３１】
さらに、この実施の形態２の場合、回転板１４の外周面の周方向に沿って各セグメント１６が設けられているので、回転板１４に凹部１４ｂを設けた場合でも回転板１４の外径が増加するのを抑えることができる。
【００３２】
すなわち、従来のこの種の直流モータでは、スリップリング２１の形成面と同一面上において、スリップリング２１の外側にセグメント１６を同心状に並置しているので、凹部１４ｂを設けると、これに伴って回転板１４の直径も大きくなり、その結果、給電用ブラシ１７がセグメント１６と摺接する際のすべり速度が増加して、両者１６，１７の摩耗が増加する。これに対して、本発明では、回転板１４の外周面にセグメント１６を設けて、これに給電用ブラシ１７が摺接するようにしているため、回転板１４に凹部１４ｂを形成した場合でも、スリップリング２１の形成面だけ確保されればよく、それ以上、回転板１４の外径を増加させる必要がない。このため、回転板１４の外径を小さくすることができ、給電用ブラシ１７がセグメント１６と摺接する際のすべり速度の増加を抑えることができる。その結果、両者１６，１７の摩耗を少なくでき、長寿命化を図ることができる。
【００３３】
なお、実施の形態１の変形例として示した図３ないし図５の構成は、この実施の形態２についても同様に適用することができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における直流モータの断面図である。
【図２】同直流モータにおける整流子近傍の部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１の変形例の要部を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の他の変形例の要部を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１の更に他の変形例の要部を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２における直流モータの断面図である。
【図７】同直流モータにおける整流子近傍の部分を拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ハウジング、２  固定子、３  回転子、４  整流子、８  電機子巻線、
１１  回転軸、１２，１３  軸受、１４  回転板、１４ｂ  凹部、
１６  セグメント（整流子片）、１７  給電用ブラシ、２１  スリップリング、
２２  受電用ブラシ。
【図１】
2008061471.tif 000003
【図２】
2008061471.tif 000004
【図３】
2008061471.tif 000005
【図４】
2008061471.tif 000006
【図５】
2008061471.tif 000007
【図６】
2008061471.tif 000008
【図７】
2008061471.tif 000009