(57)【要約】【課題】高回転・低トルク化を図る際、コイルの焼損を抑制できると共に、製造コストの増大を防止でき、さらに、マグネットの形状の変更を防止できる電動モータを提供する。【解決手段】電動モータ１のアーマチュアは、アーマチュア軸と、鋼板より形成されたコア部材が軸方向に複数積層されて形成されるとともに、放射状に複数形成されたティースを有し、アーマチュア軸に外嵌固定されるアーマチュアコアと、ティースの両軸端側に設けられた第１および第２の絶縁部材と、アーマチュアコアのティースに第１および第２の絶縁部材の外側から巻回される巻き線より形成されるコイルと、を備える。そして、電動モータは、少なくとも一方の絶縁部材とティースとの間に配置され、第１および第２の絶縁部材間の軸方向長さを調整することができる調整部材が備えられている。【選択図】図１
2013062919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒部を有し、この筒部の内周面に複数のマグネットが配置されているヨークと、
前記ヨークの内側に回転自在に配置されているアーマチュアと、
前記アーマチュアに電流を供給するブラシ装置と、を備えるとともに、
前記アーマチュアは、棒形状のアーマチュア軸と、鋼板より形成されたコア部材が軸方向に複数積層されて形成されるとともに、放射状に複数形成されたティースを有し、前記アーマチュア軸に外嵌固定されるアーマチュアコアと、前記ティースの両軸端側に設けられた第１および第２の絶縁部材と、前記アーマチュアコアのティースに前記第１および第２の絶縁部材の外側から巻回される巻き線より形成されるコイルと、を備える電動モータにおいて、
前記アーマチュアは、少なくとも一方の前記絶縁部材と前記ティースとの間に配置され、前記第１および第２の絶縁部材間の軸方向長さを長くすることができる調整部材が備えられていることを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
請求項１に記載された電動モータにおいて、
前記調整部材は、非磁性材料より形成されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項３】
請求項２に記載された電動モータにおいて、
前記調整部材の熱伝導率は５［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上であることを特徴とする電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータに関し、例えば、車両に搭載される電動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等の車両に搭載される電動モータとしては、ブラシ付きの直流モータが多く使用されている。この種の直流モータは、例えば、内周面にマグネットを取り付けた円筒状のヨークの内側に、コイルが巻装されたアーマチュア（電機子）が回転自在に配置されている。
【０００３】
アーマチュアは、棒形状のアーマチュア軸に外嵌固定されたアーマチュアコア（電機子鉄心）と、アーマチュアコアに近接してアーマチュア軸に取り付けられたコンミテータ（整流子）と、を有している。アーマチュアコアは、鋼板より形成されたコア部材が複数積層され形成されるとともに、アーマチュアコアには、ティースが放射状に複数形成されており、これらティース間にスロットが形成されている。そして、所定のスロット間に、巻き線が所定回数だけ巻回され、巻回された巻き線によりコイルが形成されている。また、コンミテータは、樹脂より円柱形状に形成され、アーマチュア軸に外嵌固定されるコンミテータ本体と、導電性材料より形成されコンミテータの外周面に等ピッチ間隔に取り付けられた複数のセグメント片と、を備えている。
【０００４】
各コイルの巻き始め端、及び巻き終わり端は、それぞれコンミテータに取り付けられた各セグメント片に接続されることにより、各コイルは各セグメント片に導通している。各セグメント片は、複数のブラシと摺接可能になっており、これらブラシを介してアーマチュアのコイルに電流が供給される。そして、マグネットによりアーマチュアコアに作用する磁界と、コイルに流れる電流により形成される磁界との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって、アーマチュアが回転する。この回転によって、ブラシが摺接するセグメント片が順次変更されコイルに流れる電流の向きが切り替えられる所謂整流が行われ、アーマチュアが継続的に回転する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１１６５６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、上述のような電動モータの出力特性を電動モータの体格を変更せずに調整する場合、コイルを形成する巻き線の線径を変更したり、コイルの巻回数を変更したりすることで調整することが多い。例えば、電動モータの高回転・低トルク化を図る場合、巻き線の線径を細くし、さらに、コイルの巻回数を減少させる。また、マグネットの磁力を弱めることにより、電動モータの高回転・低トルク化を図ることができる。
【０００７】
しかしながら、コイルの線径を細くすると、コイルに供給される電流密度が高くなるので、コイルが焼損してしまう虞があるという課題がある。
また、マグネットの磁力を変更するために、マグネットの形状を変更することを考えると、マグネットの種類が増加し、それに伴ってヨークの種類が増加したり、その他の部品の種類が増加したりしてしまう。このため、部品の管理が煩雑になると共に組立作業性が悪化し、製造コストが増大してしまうという課題がある。
【０００８】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、高回転・低トルク化を図る際、コイルの焼損を抑制できると共に、製造コストの増大を防止でき、さらに、マグネットの形状の変更を防止できる電動モータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載された電動モータは、筒部を有し、この筒部の内周面に複数のマグネットが配置されているヨークと、ヨークの内側に回転自在に配置されているアーマチュアと、アーマチュアに電流を供給するブラシ装置と、を備える。
ここで、該電動モータのアーマチュアは、棒形状のアーマチュア軸と、鋼板より形成されたコア部材が軸方向に複数積層されて形成されるとともに、放射状に複数形成されたティースを有し、アーマチュア軸に外嵌固定されるアーマチュアコアと、ティースの両軸端側に設けられた第１および第２の絶縁部材と、アーマチュアコアのティースに第１および第２の絶縁部材の外側から巻回される巻き線より形成されるコイルと、を備える。
そして、本発明の電動モータのアーマチュアは、少なくとも一方の絶縁部材とティースとの間に配置され、第１および第２の絶縁部材間の軸方向長さを長くすることができる調整部材が備えられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の電動モータに備わるコイルは、ティースの両軸端側に設けられた第１および第２の絶縁部材の上側から巻回された巻き線により形成される。ここで、本発明では、少なくとも一方の絶縁部材とティースとの間に第１および第２の絶縁部材間の軸方向長さを長くすることができる調整部材が配置されている。すなわち、この調整部材により第１および第２の絶縁部材間の軸方向長さを長くすることができ、コイルの軸方向長さを長くすることができる。すなわち、コイルの巻回数を変えることなく、コイルを形成する巻き線の長さを長くすることができる。
【００１１】
ここで、一般に、コイルの構造変更により電動モータの出力特性を高回転・低トルク化にする場合には、コイルの電気抵抗を大きくするためにコイルを形成する巻き線を、線径の細い巻き線に変更することにより行われる。
【００１２】
それに対し、本発明の電動モータにおいては、上記のように、調整部材によりコイルを形成する巻き線の長さを長くすることができ、巻き線の線径を細くすることなくコイルの電気抵抗を大きくすることができる。そして、それによりコイルを流れる電流の電流値を小さくでき、巻き線の線径を細くすることなしにモータの出力特性の高回転・低トルク化を図ることができる。
【００１３】
このように、電動モータの高回転・低トルク化を図る際、巻き線の線径を細くする必要がなくなり、コイルの焼損を抑制できる。また、マグネットの形状を変更せずに電動モータの高回転・低トルク化を図ることができる。このため、マグネットの種類が増加し、それに伴ってヨークの種類が増加したり、その他の部品の種類が増加したりするのを防止できる。よって、部品の管理が煩雑になると共に組立作業性が悪化し、製造コストが増大してしまうことを防止できる。そして、電動モータの出力違いによりアーマチュアコアを別々に用意する必要もなくなり、電動モータ全体の汎用性を高めることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載された電動モータは、請求項１に記載された電動モータにおいて、調整部材が非磁性材料より形成されていることを特徴とする。
このように、調整部材を非磁性材料により形成することにより、ステータコアの磁束経路を実質上、変更することがない。
【００１５】
また、請求項３に記載された電動モータは、請求項２に記載された電動モータにおいて、調整部材の熱伝導率が５［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上であることを特徴とする。
このように、調整部材を形成する材料として、熱伝電動率が５［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上のものを選定し、熱の伝導性の高い材料を調整部材に用いることにより、コイルに生じる熱を効果的にステータコアに放熱することができる。これにより、さらにコイルの焼損を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電動モータによれば、高回転・低トルク化を図る際、コイルの焼損を抑制できると共に、製造コストの増大を防止でき、さらに、マグネットの形状の変更を防止できる電動モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態における電動モータの縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるアーマチュアにおいてコイルの調整を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、この発明の電動モータの実施形態を図１に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態における電動モータ１の縦断面図である。
【００１９】
図１に示されるように、電動モータ１は、筒部２ａを有し、この筒部２ａの内周面に複数のマグネット５が配置されている有底円筒形状のヨーク２と、ヨーク２の内側に回転自在に配置されているアーマチュア１０と、アーマチュア１０に電流を供給するブラシ装置４と、ヨーク２の開口を塞ぐ略円盤形状のハウジング３と、を備えている。
【００２０】
アーマチュア１０は、棒形状のアーマチュア軸１１と、アーマチュア軸１１に外嵌固定されたコンミテータ１８と、アーマチュア軸１１に外嵌固定されているとともにコイル１７が巻装されたアーマチュアコア１２と、を備えている。ここで、コンミテータ１８は、樹脂より形成され、アーマチュア軸１１に外嵌固定される円柱形状のコンミテータ本体１８ａと、コンミテータ本体１８ａの外周面に等ピッチ間隔に取り付けられている複数のコンミテータ片１８ｂと、を備えている。
【００２１】
アーマチュアコア１２は、鋼板より形成されたコア部材１２ａが軸方向に複数枚積層されて形成されるとともに、放射状に複数形成されたティース１２ｂを有する。そして、アーマチュア１０は、ティース１２ｂの両端部側に設けられた第１および第２の絶縁部材としてのインシュレータ（１３，１４）と、アーマチュアコア１２のティース１２ｂにインシュレータ（１３，１４）の外側から巻装されるコイル１７と、を備えている。ここで、コイル１７は、インシュレータ（１３，１４）の外側からティース１２ｂに巻回される巻き線Ｗより形成される。そして、アーマチュア１０は、インシュレータ１３とティース１２ｂとの間に配置された第１の調整部材１５と、インシュレータ１４とティース１２ｂとの間に配置された第２の調整部材１６と、を備える。ここで、調整部材（１５，１６）は、軸方向にそれぞれ所定の調整長さｔを有しており、インシュレータ（１３，１４）間の軸方向長さを長くすることができるものである。
【００２２】
上記のように、調整部材（１５，１６）によりンシュレータ（１３，１４）間の軸方向長さが長くなることにより、インシュレータ（１３，１４）の外側からティース１２ｂに巻装されるコイル１７を形成する巻き線Ｗの長さを長くすることができる。なお、ティース１２ｂと双方のインシュレータ（１３，１４）との間にそれぞれ調整部材（１５，１６）を配置することに限定されず、ティース１２ｂと一方のインシュレータ（１３または１４）との間にそれぞれ調整部材（１５または１６）を配置してもよい。
【００２３】
また、本実施形態において、調整部材（１５，１６）は、非磁性材料であるとともに、熱伝導特性の高いアルミ製の板材より形成されている。ここで、アルミ製の板材の熱伝導率は１００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上である。なお、調整部材（１５，１６）は、非磁性材料であればアルミ製の板材に限定されるものでなく、例えば、熱伝導率が５［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上の熱伝樹脂であってよい。
【００２４】
上記のアーマチュア１０は、ハウジング３に設けられた軸受け６、およびヨーク２の底部に設けられた軸受け７に軸支され、ヨーク２内に回転自在に配置される。
【００２５】
また、アーマチュア１０に電流を供給するブラシ装置４は、ハウジング３に取り付けられる円盤形状のホルダステー４ａと、ホルダステー４ａに取り付けられているブラシホルダ４ｂと、ブラシホルダ４ｂ内に直動自在に配置されているブラシ４ｃと、を備える。ブラシ４ｃは、コンミテータ１８のコンミテータ片１８ｂに摺接しているとともに、ホルダ４ｂ内に配置されたばね４ｅによりコンミテータ片１８ｂに付勢されている。そして、ブラシ４ｃに一体的に取り付けられているピグテール４ｄから供給された電流は、アーマチュア１０のコンミテータ１８に供給される。
【００２６】
次に、本実施の形態の電動モータ１の有する効果について、図２に基づき説明する。ここで、図２は、本発明の実施形態におけるアーマチュアにおいてコイルの調整を説明する図であり、同図（ａ）は調整前のアーマチュア１００を示し、同図（ｂ）は調整後のアーマチュア１０を示す。なお、アーマチュア１００とアーマチュア１０とは、調整部材（１５，１６）の存否およびコイル（１７，１７０）のみが異なり、その他については同一であり、これら対応する部分については同一の符号が付されている。
【００２７】
図２（ａ）に示されるアーマチュア１００は、コイルを形成する巻き線Ｗ１の仕様を変更することにより電動モータの出力特性を高回転・低トルク化にすることを図ったものである。
【００２８】
電動モータの出力特性を高回転・低トルク化するためには、コイル１７０を流れる電流の電流地を小さくするためにコイル１７０を形成する巻き線Ｗ１の電気抵抗を大きくするとともに、コイル１７０を形成する巻き線の巻回数を少なくする必要がある。そこで、アーマチュア１００は、コイル１７０の電気抵抗を大きくするためにコイル１７０を形成する巻き線を、線径の細い巻き線Ｗ１に変更している。しかしながら、このように線径の細い巻き線Ｗ１を使用した場合には、コイル１７０を流れる電流の電流密度が高くなるので、コイル１７０が焼損してしまう虞があるという課題がある。
【００２９】
それに対し、図２（ｂ）に示される本実施の形態のアーマチュア１０は、コイルを形成する巻き線の線径をあまり縮径化とすることなく、巻き線Ｗの長さを変更することにより、電動モータの出力特性を高回転・低トルク化にすることを図ったものである。
【００３０】
上記のように、アーマチュア１０に備わるコイル１７は、ティース１２ｂの両軸端側に設けられたインシュレータ（１３，１４）の上側から巻回された巻き線Ｗにより形成される。ここで、アーマチュア１０では、インシュレータ１３とティース１２ｂとの間、およびインシュレータ１４とティース１２ｂとの間に、インシュレータ（１３，１４）間の軸方向長さ（調整長さ：ｔ）を長くすることができる調整部材（１５，１６）が配置されている。すなわち、この調整部材（１５，１６）によりインシュレータ（１３，１４）間の軸方向長さを長くすることができ、コア長さ（Ｌｓ）を変更することなく、コイル１７の軸方向長さをコイル長さＬｃ０からコイル長さＬｃ１に長くすることができる。すなわち、コイルの巻回数を変えることなく、コイル１７を形成する巻き線Ｗの長さを長くすることができる。
【００３１】
そして、上記のように、調整部材（１５，１６）によりコイルを形成する巻き線の長さを長くすることができるため、巻き線Ｗの線径を細くすることなくコイル１７の電気抵抗を大きくすることができる。そして、それによりコイル１７を流れる電流の電流値を小さくでき、コイルの線径を細くすることなしにモータの出力特性の高回転・低トルク化を図ることができる。
【００３２】
このように、本実施の形態の電動モータ１では、電動モータの高回転・低トルク化を図る際、コイル１７を形成する巻き線Ｗの線径を細くする必要がなくなり、コイル１７の焼損を抑制できる。また、マグネットの形状を変更せずに電動モータ１の高回転・低トルク化を図ることができる。このため、マグネットの種類が増加し、それに伴ってヨークの種類が増加したり、その他の部品の種類が増加したりするのを防止できる。よって、部品の管理が煩雑になると共に組立作業性が悪化し、製造コストが増大してしまうことを防止できる。そして、電動モータの出力違いによりアーマチュアコアを別々に用意する必要もなくなり、電動モータ全体の汎用性を高めることができる。
【００３３】
また、上記のように、調整部材（１５，１６）は非磁性材料より形成されている。
このように、調整部材を非磁性材料により形成することにより、ステータコアの磁束経路を実質上、変更することがない。
【００３４】
さらに、調整部材（１５，１６）の熱伝導率が１００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上であり、熱伝特性が高く設定されている。このように、伝導性の高い材料を調整部材（１５，１６）に用いることにより、コイル１７に生じる熱を効果的にステータコア１２に放熱することができる。これにより、さらにコイル１７の焼損を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  電動モータ
２  ヨーク
２ａ  筒部
４  ブラシ装置
１０，１００  アーマチュア
１１   アーマチュア軸
１２   アーマチュアコア
１２ａ コア部材
１２ｂ ティース
１３  インシュレータ（第１の絶縁部材）
１４  インシュレータ（第２の絶縁部材）
１５  第１の調整部材
１６  第２の調整部材
Ｗ，Ｗ１  巻き線
１７，１７０  コイル
１８  コンミテータ   
【図１】
2013062919.tif 000003
【図２】
2013062919.tif 000004