(57)【要約】【課題】防水性、防塵性に加えて放熱性をも備えた直流モータを提供する。【解決手段】本発明の直流モータは、ステータ（１０）と、ロータ（２０）と、整流子（３０）と、ブラシ（４０）とを備える直流モータ（Ｍ）において、ブラシの摩耗状況を点検可能な開口からなるブラシ点検窓（６０）を有したエンドフレーム（５２）と、ブラシ点検窓の径方向に間隙を有しつつラップして配設された外側の第１突起（７１）と内側の第２突起（７２）とを少なくとも有し、第１突起および第２突起によってブラシ点検窓の開口が実質的に遮蔽されると共に第１突起および第２突起によって形成された通気口（７９）およびブラシ点検窓を通じて該エンドフレームの内外を通気可能とする脱着可能なカバー（７０）とを備えることを特徴とする。【選択図】図３
2004104878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁を形成するステータと、
該ステータ内を出力軸と共に回転する電機子コアと該電機子コアの外周側に配設された複数の電機子コイルとからなるロータと、
該電機子コイルの端部が接続された複数の整流子片を放射状に配設してなり該ロータと共に回転する整流子と、
該整流子の外周側に設けたブラシホルダにより保持され、該整流子片の外周面に摺接する一対以上のブラシとを備え、
該ブラシから該整流子を介して該電機子コイルへ整流電流を供給し該ロータを回転させる直流モータにおいて、
少なくとも一つの前記ブラシの摩耗状況を点検可能な開口からなるブラシ点検窓を有した、前記整流子を囲繞するエンドフレームと、
該ブラシ点検窓の径方向に間隙を有しつつラップして配設された外側の第１突起と内側の第２突起とを少なくとも有し、該第１突起および該第２突起によって該ブラシ点検窓の開口が実質的に遮蔽されると共に該第１突起および該第２突起によって形成された通気口および該ブラシ点検窓を通じて該エンドフレームの内外を通気可能とする脱着可能なカバーと、
を備えることを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
前記通気口は風上に向いている請求項１に記載の直流モータ。
【請求項３】
前記第１突起および前記第２突起によって形成される通気路は、前記通気口側が拡幅し前記ブラシ点検窓の開口側が縮幅している請求項２に記載の直流モータ。
【請求項４】
前記第１突起および前記第２突起は、多段状にラップしている請求項１に記載の直流モータ。
【請求項５】
前記通気口から前記ブラシ点検窓の開口へ至る通気路に、該通気路を部分的に狭めたラビリンス通路が形成している請求項１に記載の直流モータ。
【請求項６】
前記ラビリンス通路は、前記第２突起の内側に前記径方向にラップしてさらに設けられた少なくとも１つ以上の第３突起により形成される請求項５に記載の直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用の各種駆動モータとして使用される直流モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
環境意識の高揚や制御性向上のために、駆動源としてモータを使用することが多い。特に、直流モータは、安価で制御性に優れることから、各種機器の駆動源として使用されている。
この直流モータは、通常、ステータ側が界磁を形成し、ロータ側が電機子を構成していることが多く、その電機子コイルの整流は整流子とブラシとの摺接によりなされる。このブラシは材質の改良等によってその摺動性や耐摩耗性の向上も図られているが、直流モータの使用に応じてブラシが摩耗することは避けられない。そこで、直流モータを安定して運転するために、ブラシは定期的な点検や交換等がなされる。
従来、このブラシの点検や交換作業を容易に行えるように、整流子側のフレーム（ハウジング）に、開口したブラシ点検窓を設けていた。但し、直流モータを湿潤雰囲気や粉塵雰囲気で使用する場合、そのブラシ点検窓から直流モータ内部へ水や粉塵等が流入するおそれがある。それを防止するために、そのブラシ点検窓には取外し可能なカバーが設けられ、ブラシを点検等するとき以外、そのブラシ点検窓を密閉して直流モータを使用していた。このような直流モータに関する公報として、例えば、次のようなものを挙げることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−７０１５１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような防水性や防塵性等の観点から、内部を完全に密閉状態として直流モータを使用し続けると、電機子コイル等で生じた熱が内部にこもり、内部温度の上昇をもたらす。そして内部温度が高くなり過ぎると、直流モータの効率低下に加え、ブラシ摩耗の急速な進行等を誘起する。勿論、単に放熱用の通気孔等を設けただけでは、前述の防水性や防塵性等が確保されず、直流モータの作動不良等を生じる恐れがある。
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ブラシ点検窓を利用して、防水性や防塵性等を確保しつつ、内部の放熱性を向上させることができる直流モータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、従来、ブラシ点検窓に設けていたカバーをラップ形状とすることを思いつき、本発明を完成させるに至ったものである。
（直流モータ）
すなわち、本発明の直流モータは、界磁を形成するステータと、該ステータ内を出力軸と共に回転する電機子コアと該電機子コアの外周側に配設された複数の電機子コイルとからなるロータと、該電機子コイルの端部が接続された複数の整流子片を放射状に配設してなり該ロータと共に回転する整流子と、該整流子の外周側に設けたブラシホルダにより保持され、該整流子片の外周面に摺接する一対以上のブラシとを備え、該ブラシから該整流子を介して該電機子コイルへ整流電流を供給し該ロータを回転させる直流モータにおいて、
少なくとも一つの前記ブラシの摩耗状況を点検可能な開口からなるブラシ点検窓を有した、前記整流子を囲繞するエンドフレームと、該ブラシ点検窓の径方向に間隙を有しつつラップして配設された外側の第１突起と内側の第２突起とを少なくとも有し、該第１突起および該第２突起によって該ブラシ点検窓の開口が実質的に遮蔽されると共に該第１突起および該第２突起によって形成された通気口および該ブラシ点検窓を通じて該エンドフレームの内外を通気可能とする脱着可能なカバーとを備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００６】
本発明の直流モータでは、ブラシ点検窓に設けたカバーが従来のものと異なり、第１突起および第２突起を有する。この第１突起および第２突起は、径方向に間隙を有しつつラップして配設されている。このため、ブラシ点検窓を上方（径方向外側）から一見するとブラシ点検窓が遮蔽されているように見える。しかし、ブラシ点検窓を一側方（周方向）から見ると、スリット状の通気口が形成されている。そして、その通気口はブラシ点検窓の開口へと連なり、そのブラシ点検窓を通じてエンドフレームの内外が通気可能となっている。
このように、ブラシ点検窓を覆うカバーが、単にブラシ点検窓の開口を遮蔽するのみならず通気口を有することから、本発明の直流モータは防水性や防塵性等と併せて放熱性をもバランス良く備える。このため、例えば、直流モータを高電流を流しつつ連続運転するような場合であっても、その性能低下やブラシ摩耗等が安定的に抑制される。
【０００７】
本発明でいう直流モータは、その用途や使用環境を特に問わないが、上記の防水性、防塵性等により、露出環境で使用される場合に好適である。さらに、放熱性をも備えることから、高電流通電、定格連続運転等されるものに好適である。より具体的には、フォークリフトや電気自動車等の車両駆動用モータやそれらの装備（リフト装置）または補機（例えば、パワーステアリング）の駆動用モータ等に好適である。
【０００８】
本発明でいうブラシ点検窓は、少なくともブラシの摩耗状況を目視等により点検できるものであれば足り、その形状、大きさ、配置等を問わない。例えば、ブラシ点検窓は、エンドフレームに設けられた略コの字状の切り欠きでも貫通穴等でも良い。このブラシ点検窓を覆うように設けられるカバーも、上記第１突起および第２突起を有するものであれば、その形状、大きさ等を問わない。第１突起および第２突起がブラシ点検窓よりも大きめに設けられていても良い。また、それらによって形成される通気口の大きさや形状等も、防水性、防塵性等と放熱性とのバランスで決定されれば良い。カバーの脱着は、ブラシ点検窓に嵌合して嵌め込むタイプでも、ブラシ点検窓のあるエンドフレームの外周囲に巻付け固定されるタイプ等でも良い。
【０００９】
本発明の直流モータでは、ブラシ点検窓は少なくとも１つあれば足るが、２以上あっても良い。同様に、カバーに設けられる通気口も１つでも２つ以上でも良い。放熱性の点から言えば複数ある方が好ましい。
この通気口は、直流モータ内部から高温内気を放出するために利用されても良いが、逆に、外部から低温外気を直流モータの内部へ導入するために利用されても良い。その場合、前記通気口は風上に向いていると、低温外気を直流モータの内部へスムーズに導入できて、好ましい（請求項２）。
この場合、通気口が２つ以上あれば、一方を低温外気の取入口とし他方を高温内気の排出口ともできる。
【００１０】
なお、上記通気口が風上を向いているとは、車両に取付けられる直流モータを例にとると、その通気口が車両の進行方向を向いているような場合である。
その通気口から積極的に外気を取入れるために、前記第１突起および前記第２突起によって形成される通気路が、前記通気口側に拡幅し前記ブラシ点検窓の開口側に縮幅しているものであると好ましい（請求項３）。
先ず、通気路の通気口側が拡幅していることからより多くの外気の取入れが可能となり、また、通気路の内部が縮幅していることから、取込まれた外気の流速が高まり、直流モータ内部での気流が高まり、その放熱性が一段と向上する。また、通気路の内部が縮幅していることから、大きめの塵や小石等の内部への侵入も防止される。
【００１１】
なお、このような通気路は、例えば、第１突起の外径側への傾斜を大きくしたり、第２突起の内径側への傾斜を大きくすることで、容易に形成される。
ところで、防塵性や防水性等をさらに向上させる観点から、前記第１突起および第２突起は、多段状にラップしていても良い（請求項４）。
第１突起および第２突起が平面的な単層で積層状態にある場合に比べて形成される通気路が延び、防塵性や防水性等が向上する。
【００１２】
同様に、前記通気口から前記ブラシ点検窓の開口へ至る通気路に、この通気路を部分的に狭めたラビリンス通路を形成しても良い（請求項５）。
【００１３】
ラビリンス通路が関所となり、通気口からモータ内部への異物の侵入が抑制、防止される。このラビリンス通路は、例えば、前記第２突起の内側にさらに径方向にラップした少なくとも１つ以上の第３突起を設けることで、簡易に形成され得る（請求項６）。
この第３突起を複数設けるときは、第３突起同士がラップ状態となってラビリンス通路を形成しても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
（第１実施形態）
本発明の一実施形態として、蓄電池式フォークリフトの走行駆動用の直流モータＭを図１に示す。
この直流モータＭは、ステータ１０と、ロータ２０と、整流子（コンミテータ）３０と、ブラシ部４０と、これらを囲繞するハウジング５０とから主になる。
【００１５】
ステータ１０は、詳細を図示していないが、後述するセンタハウジング５１の内周壁面に圧入固定されたポールコアとその周囲に巻回されたフィールドコイルとからなる。そして、このフィールドコイルへ蓄電池（バッテリ）から直流が供給されて界磁（フィールド）が形成される。
【００１６】
ロータ２０は、電磁鋼板を積層してなる、モータ主軸２３にスプライン結合された電機子コア２１と、この電機子コア２１の外周側のスロットに巻回収納された電機子コイル２２とからなる。モータ主軸２３の両端はボール軸受２４、２５によって軸支されており、ロータ２０は、その外周側を囲繞するステータ１０との間に僅かな隙間（エアギャップ）を形成しつつ回転可能となっている。そして蓄電池（バッテリ）から電機子コイル２２へ直流が供給されると、ステータ１０によって形成された界磁中でロータ２０が回転する。
【００１７】
整流子３０は、放射状に均等配置した整流子片３１と、これらの整流子片３１をモールド樹脂によって一体成形して各整流子片３１を絶縁保持した略環状の樹脂絶縁体（絶縁保持部材）３２とからなる。この整流子３０は、樹脂絶縁体３２がモータ主軸２３の後端側（図１右側）から圧入固定されて、ロータ２０と一体的に回転する。そして、この整流子３０と前述のロータ２０とによって電機子（アーマチャ）が形成される。
【００１８】
ブラシ部４０は、金属黒鉛からなり整流子３０の整流子片３１に摺接するブラシ４１と、このブラシを保持収納するブラシホルダー４２とからなる。本実施形態の直流モータＭでは、１対つまり２極のブラシ部４０が、直角に設けられている。そして、＋側のブラシはバッテリ側に接続され、−側のブラシはアース側に接続されている。
【００１９】
ハウジング５０は、直流モータＭの中央外殻を構成すると共に継鉄（ヨーク）を兼ねる円筒状のセンタハウジング５１と、このセンタハウジング５１の両端に設けられる蓋状のフロントエンドフレーム５１とリアエンドフレーム５２とからなる。このリアエンドフレーム５２の開口側の一部はコの字状に切りかかれており、クッションゴム６１が周囲に嵌め込まれて、センタハウジング５１との間に矩形状のブラシ点検窓６０が形成されている。
このブラシ点検窓６０の外周囲には、脱着式の金属ベルトからなるカバー７０がクッションゴム６１に密着して巻回される。このカバー７０を図２に示す。図２（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）は側面概略図である。
【００２０】
図２から分るように、カバー７０は、金属ベルト７５と、その両端に設けた係止具７７および係止片７６と、係止片７６の近傍に設けた第１突起７１および第２突起７２とからなる。係止具７７を係止片７６の適当な位置に係止することにより、カバー７０はリアエンドフレーム５２の外周へ環状に巻回され取付けられる。
この取付けは、第１突起７１および第２突起７２の位置をブラシ点検窓６０の外周側に合わせて行われる。この様子を図３に示す。図３はカバー７０の要部を示す半断面図であり、第１突起７１および第２突起７２の配置を示すために、整流子３０およびブラシ部４０の概略を追記してある。
【００２１】
本実施形態では、径方向の外側に位置する第１突起７１と径方向の内側に位置する第２突起７２とが、僅かな隙間を設けて径方向にラップ、つまり重なり合っている部分を有する。これにより、径方向に開口した通気口７９が形成され、その通気口７９は第１突起７１および第２突起７２との間に形成された通気路７８を通じてブラシ点検窓６０の開口へと連なる。参考までに、第１突起７１および第２突起７２のラップ形態を、カバー７０の上部から見た図を図４に示す。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、上記第１突起７１および第２突起７２のラップ形態を変更したカバー１７０の要部を示す半断面図を図５に示す。なお、実質的に同じ部材には同じ符号を付して示した（以下、同様）。
本実施形態は、第１突起１７１と第２突起１７２とによって形成される通気口１７９の向きをフォークリフトの進行方向の前方（風上）に向けたものである。これにより、通気口１７９からフォークリフト走行による走行風が取込まれ易くなる。
【００２３】
（第３実施形態）
本実施形態では、上記第２実施形態の第１突起１７１に傾斜をつけて第１突起２７１としたものである。このカバー２７０の要部半断面図を図６に示す。
こうして、通気口２７９が拡幅し、ブラシ点検窓６０の開口側が縮幅した通気路２７８が形成される。この場合、走行風が一層取込まれ易くなると共に取込まれた外気は流速を増して内部に流れ込むため、直流モータＭ内が効率的に冷却される。
【００２４】
（第４実施形態）
本実施形態では、上記第２実施形態の第１突起１７１および第２突起１７２を段々状としたものであり、その第１突起３７１および第２突起３７２を備えるカバー３７０の要部半断面図を図７に示す。
この場合も通気口３７９は風上を向いており、走行風が取込まれるようになっている。これに加えて、第１突起３７１および第２突起３７２が段付きとなっていることから、その分、ブラシ点検窓６０の開口へ至るまでの通気路３７８が延び、防水性や防塵性等が向上する。また、その通気路３７８の途中に部分的に縮幅部分を設けることで、ラビリンス効果も得られ、さらに防水性や防塵性等の向上が図られる。
【００２５】
（第５実施形態）
本実施形態では、上述の実施形態のような１つの第１突起４７１と１つの第２突起４７２のみならず、その内部に、さらに、それらと積層する突起（第３突起）４７３、４７４を複数設けたものである。このカバー４７０の要部半断面図を図８に示す。
【００２６】
この場合も第１突起４７１と第２突起４７２とによって形成された通気口４７９は風上を向いており、走行風が取込まれるようになっている。そして、第１突起４７１および第２突起４７２の内部に第３突起４７３、４７４が積層形成されていることから、通気路４７８は部分的に縮幅され、ラビリンス通路となっている。従って、この場合も、防水性や防塵性等のさらなる向上が図られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である直流モータの全体断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るカバーを示す図であり、同図（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）は係止具を主に示す側面図である。
【図３】上記第１実施形態に係るカバーを示す要部半断面図である。
【図４】そのカバーの第１突起および第２突起のラップ形態を示す部分平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るカバーを示す要部半断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るカバーを示す要部半断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係るカバーを示す要部半断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係るカバーを示す要部半断面図である。
【符号の説明】
Ｍ　　　　　　直流モータ
１０　　　　　ステータ
２０　　　　　ロータ
３０　　　　　整流子
４２　　　　　ブラシ
５２　　　　　リアエンドフレーム
６０　　　　　ブラシ点検窓
７０　　　　　カバー
７１　　　　　第１突起
７２　　　　　第２突起
７８　　　　　通気路
７９　　　　　通気口
【図１】
2004104878.tif 000003
【図２】
2004104878.tif 000004
【図３】
2004104878.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004104878.tif 000007
【図６】
2004104878.tif 000008
【図７】
2004104878.tif 000009
【図８】
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