(57)【要約】【課題】簡易な構成で温度上昇を有効に抑制する直流モータを提供する。【解決手段】シャフトを外嵌するシャフト固定部から放射状外向きに延出する複数のスポーク部を備え、そのスポーク部の先端部を周方向に連結する周方向連結部が形成され、その周方向連結部から放射状外向きにティース部が形成されており、前記スポーク部にシャフトの略軸線方向に空気の流れを生じさせる複数のフィンが取り付けられている。【選択図】図４
2009017654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料によって有底円筒状に形成されたヨークと、
前記ヨークの開口部を覆蓋するエンドブラケッと、
前記ヨークの内面上に配置された複数のマグネットと、
前記ヨークと前記エンドブラケットとに回転可能に支持されたシャフトと、
前記シャフトに固定され、前記複数のマグネットに囲まれて配置されたアーマチュアコアと、
前記アーマチュアコアに巻かれたコイルとを備え、
前記アーマチュアコアが、
円環状に形成され、前記シャフトが挿入固定されるシャフト固定部と、
前記シャフト固定部から放射状に外向きに形成された複数のスポーク部と、
前記複数のスポーク部の先端部を周方向に連結する周方向連結部と、  
前記周方向連結部から放射状に外向きに設けられ、前記コイルが巻装されるティース部を有する直流モータにおいて、
前記複数のスポーク部に、前記シャフトの略軸線方向に空気の流れを生じさせる複数のフィンが取り付けられていることを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
前記フィンは弾性部材によって形成され、互いに並列して形成され、前記アーマチュアコアの前記スポーク部を狭持する第１狭持部及び第２狭持部と、
前記第１狭持部及び第２狭持部を結合するストッパー部と、
前記第１狭持部に連なって形成された第1翼部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の直流モータ。
【請求項３】
前記フィンの前記第1翼部は断面円弧状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の直流モータ。
【請求項４】
前記フィンは弾性部材によって形成され、互いに並列して形成され、前記アーマチュアコアのスポーク部を狭持する第１狭持部、第２狭持部と、
前記第１狭持部、第２狭持部を結合するストッパー部と、
前記第１狭持部に連なって形成された第1翼部と、
前記第２狭持部に連なって形成された第２翼部と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の直流モータ。
【請求項５】
前記フィンの前記第1翼部及び前記第２翼部の少なくとも一方は、断面円弧状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の直流モータ。
【請求項６】
前記フィンの前記第1狭持部の先端部には、前記アーマチュアコアの前記スポーク部に係止されるクリップ爪部が形成されていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の直流モータ。
【請求項７】
前記フィンが樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか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、冷却用のフィンを有する直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放熱性能を向上させることにより、温度上昇を防止する直流モータとして、アーマチュアコアに空隙を形成し、アーマチュアコアの表面積を増加させることで放熱性能を向上させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、このようなアーマチュアコアを有する直流モータにおいて、アーマチュアコアをスポーク構造とし、アーマチュアコアに中空部を設け、アーマチュアコアの表面から、アーマチュアコアでの発熱を積極的に放熱するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−３３３６４０号公報
【特許文献２】特開２００６−３０４４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のようなアーマチュアを備える直流モータでは、コイルに流れる電流によって生じる発熱やアーマチュアコアに生じる渦電流による発熱によってアーマチュアコアの温度が大幅に上昇し、モータ全体の温度上昇を十分に防止できない場合がある。特に、ヨーク等に通気孔がなく、モータのケースが密閉型のものでは、モータ全体の温度上昇によりブラシの温度が高温となり、ブラシの摺動性能が劣化し、ブラシの寿命が低下する。したがって、より有効にモータの温度上昇を抑えることが望まれている。  
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決したものであって、その目的は、アーマチュアコアのスポーク部を有効に活用して、アーマチュアコアの空隙を通過する軸線方向の空気の流れを生じさせることによってモータ全体の放熱性能を向上させ、モータ全体の温度上昇の防止を図ることができる直流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】
【０００５】
上記の課題を解決するために、この直流モータは、磁性材料によって有底円筒状に形成されたヨークと、前記ヨークの開口部を覆蓋するエンドブラケットと、前記ヨークの内面上に配置された複数のマグネットと、前記ヨークと前記エンドブラケットとに回転可能に支持されたシャフトと、シャフトに固定され、複数のマグネットに囲まれて配置されたアーマチュアコアと、アーマチュアコアに巻かれたコイルとを備えている。そして、アーマチュアコアは、円環状に形成され、シャフトが挿入固定されるシャフト固定部と、前記シャフト固定部から放射状に外向きに形成された複数のスポーク部と、複数のスポーク部の先端部を周方向に連結する周方向連結部と、周方向連結部から放射状に外向きに設けられ、コイルが巻装されるティース部を有しており、複数のスポーク部には、前記シャフトの略軸線方向に空気の流れを生じさせる複数のフィンが取り付けられている。これにより、前記シャフト固定部、前記スポーク部及び前記周方向連結部で囲まれた空隙を通過する前記シャフトの略軸線方向に空気の流れが生じ、モータ全体の放熱性能を向上させることができる。
【０００６】
また、複数のフィンは、弾性部材によって形成され、互いに並列して形成され、前記アーマチュアコアの前記スポーク部を狭持する第１狭持部及び第２狭持部と、前記第１狭持部及び第２狭持部を結合するストッパー部と、前記第１狭持体及び前記第２狭持体の少なくとも一方に、それらに連なって形成される第１翼部ないし第２翼部を有している。また、前記第１翼部、前記第２翼部は断面円弧状に形成されている。これにより、フィンをアーマチュアコアのスポーク部に簡易かつ確実に取り付けることができるとともに、シャフトの略軸線方向の空気の流れを効果的に生じさせることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にあっては、アーマチュアのスポーク部にフィンを取り付けた構造としたことで、スポーク部を有効に活用して、モータ全体の温度上昇の防止を図ることができる直流モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
(実施の形態１)
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４に基づいて説明する。
図１及び図２は、例えばファンモータに用いられる本発明の実施の形態である直流モータの縦断面図および横断面図である。
直流モータ１は、磁性材料によって有底円筒状に形成されたヨーク２と、ヨーク２の開口部を覆蓋するエンドブラケット３と、ヨーク２の内面上に配置された複数のマグネット４と、ヨーク２とエンドブラケット３とに回転可能に支持されたシャフト５と、シャフト５に固定され、複数のマグネット４に囲まれて配置されたアーマチュアコア６と、アーマチュアコア６に巻かれたコイル７とを備えている。
【０００９】
そして、アーマチュアコア６は、円環状に形成され、シャフト５が挿入固定されるシャフト固定部６ａと、シャフト固定部６ａから放射状に外向きに形成された複数のスポーク部６ｂと、複数のスポーク部６ｂの先端部を周方向に連結する周方向連結部６ｃと、周方向連結部６ｃから放射状に外向きに設けられ、コイル７が巻装されるティース部６ｄを有しており、複数のスポーク部６ｂには、記シャフト５の略軸線方向に空気の流れを生じさせる複数のフィン８が取り付けられている。なお、この直流モータ１においては、ヨーク２及びエンドブラケット３には通気孔は設けられていない。
【００１０】
この直流モータ１のシャフト５の一端５ａは、ヨーク２のヨーク底部２ａにおいてベアリング９を介して軸承され、ヨーク底部２ａから外部に突出する突出先端部５ｂにファン（図示せず）が設けられるように設定されている。ここで、ベアリング９は、ヨーク底部２ａの第２突出円筒部２ｄの内側に配置されたベアリングリング１０の内周部にて軸心を調整されつつ、ヨーク底部２ａの第１突出円筒部２ｃの内側に圧入されるとともに、第２突出円筒部２ｄの内部に配置されるベアリングホルダ１１によりヨーク２に固定されている。
【００１１】
そして、シャフト５の他端５ｃは、ヨーク２を覆蓋するエンドブラケット３のエンドブラケット底部３ａに焼結メタル１２を介して軸承される。ここで、焼結メタル１２は、エンドブラケット３の第３突出円筒部３ｂの内周部に配置され、エンドブラケット３の第４突出円筒部３ｃの内部に設けられたメタルホルダ１３にてエンドブラケット３に固定される。なお、焼結メタル１２の外周部には含油したフエルト１４が配置され、焼結メタル１２に油分を供給する。
【００１２】
シャフト５には、エンドブラケット底部３ａの近傍にてコンミテータ１５が一体的に外嵌され、ヨーク側面部２ｂの内部にて磁性材料からなるコア材を複数積層してなるアーマチュアコア６が外嵌されている。また、このアーマチュアコア６の放射状外向きに設けられた複数のティース部６ｄのそれぞれにコイル７を集中巻きにて巻装することによりアーマチュア６０が構成されている。
【００１３】
ここで、コンミテータ１５は、樹脂よりなるコンミテータ本体部１５ａとこのコンミテータ本体部１５ａと一体成型された導電性材料よりなる複数のセグメント１５ｂからなり、各セグメント１５ｂには、コンミテータ本体部１５ａと一体的に結合するためのアンカー１５ｃがコンミテータ本体部１５ａの外周面に設けられており、各コイル７のリード線７ａと電気的に接続されるライザ１５ｄが、コンミテータ１５のアーマチュアコア６に近接する端部に、放射状外向きに設けられている。
【００１４】
そして、ブラシ１６を介してコンミテータ１５の各セグメント１５ｂに外部電源から電流が供給され、リード線７ａを通じて各コイル７への電流が通電され各ティース部６ｄに磁界が生じ、ヨーク２の内周面に固着されたマグネット４により形成される磁界との間の吸引力（反発力）によりアーマチュア６０は回転する。
【００１５】
一方、エンドブラケット底部３ａには、ブラシホルダステー１７が固定されており、このブラシホルダステー１７の中心部には、シャフト５が貫通する貫通孔１７ａが開設されているとともに、ヨーク２の筒内側を向く一方の円板面１７ｂには、前記貫通孔１７ａの孔中心を基準として放射状となる位置関係で周回り方向四箇所にブラシホルダ１８がそれぞれ設けられている。そして、これらブラシホルダ１８にブラシ１６がそれぞれ収容され、各ブラシ１６から引き出されたピグテール（図示せず）が、ブラシホルダステー１７に組み込まれた四枚の端子プレート（図示せず）にそれぞれ電気的に接続され、これら各端子プレートに外部引き出し用カプラ（図示せず）が接続されている。また、前記外部引き出し用カプラに外部カプラ（図示せず）を接続することにより、ブラシ１６への外部電源の供給がなされるように設定されている。なお、この直流モータ１のエンドブラケット３とヨーク２には、積極的に空気を導入または排出するための通気孔はなく、エンドブラケット３とヨーク２にて形成されるケースは略密閉形状である。
【００１６】
放射状に配置された前記ブラシホルダ１８の外径側部位にはブラシストッパー１９が設けられ、ブラシストッパー１９にて前記ブラシホルダ１８は、ブラシホルダステー１７に固定される。また、前記ブラシストッパー１９とブラシ１６の外径側先端部の間には前記ブラシホルダ１８の内側にてコイルバネ２０が圧縮収容されており、このコイルバネ２０の押付力により各ブラシ１６は、内径側の先端部がコンミテータ１５のセグメント１５ｂの外周面に弾圧状に摺接するように設定されており、外部引き出し用カプラ（図示せず）から端子プレートを介してブラシ１６に供給される電流は、コンミテータ１５を経由して各コイル７に供給される。
【００１７】
アーマチュア６０を構成するアーマチュアコア６は、薄板の磁性材料のコアを積層して形成されており、シャフト５を外嵌するための貫通孔を有する略円環状のシャフト固定部６ａがその中心部にあり、このシャフト固定部６ａから略７２°等間隔に５本のスポーク部６ｂがシャフト固定部６ａと一体的に放射状外向きに設けられている。また、前記スポーク部６ｂの外径の先端部を周方向に連結する周方向連結部６ｃが前記スポーク部６ｂと一体的に設けられており、この周方向連結部６ｃから放射状外向きに略３６°等間隔にコイル７を巻装するための１０本のティース部６ｄが前記周方向連結部６ｃと一体的に放射状外向きに設けられている。そして、この複数の各スポーク部６ｂに複数のフィン８が取り付けられている。
【００１８】
図３は、フィンの側面図である。例えば、フィン８は弾性部材である樹脂材料を成型加工することにより形成されており、第１狭持部８ａ、第２狭持部８ｂ、ストッパー部８ｃ、第１翼８ｄ、第２翼８ｅ及びクリップ爪部８ｆからなる。フィン８において、略平板状の第１狭持部８ａ及び第２狭持部８ｂが、略平板状のストッパー部８ｃの両端部にて同一方向かつ略並行に形成されるよう結合され、フィン８は、ストッパー部８ｃ、第１狭持部８ａおよび第２狭持部８ｂにより略コの字形状に形成されている。また、開口部側である第１狭持部８ａの先端部にはクリップ爪部８ｆが第２狭持部８ｂに向けて形成されている。第１狭持部８ａと第２狭持部８ｂの対向面の距離Ｌは、開口部において、スポーク側面部６ｅの幅より若干小さいものなっている。さらに、ストッパー部８ｃと第１狭持部８ａの交差部８ｇの近傍から一体的に連なって断面円弧状の第１翼部８ｄが形成されているとともに、第２狭持部８ｂの先端部から一体的に連なって断面円弧状の第２翼部８ｅが形成されている。
【００１９】
図４及び図５は、フィンをアーマチュアへ取り付ける状態を示す斜視図である。コイル７のライザ１５ｄへ電気的接続がなされたアーマチュア６のスポーク部６ｂにフィン７を外部から装着することにより、フィン８の付いたアーマチュア６０が構成される。上述のように第１狭持部８ａと第２狭持部８ｂの対向面の距離Ｌは、開口部において、スポーク側面部６ｅの幅より小さく形成されている。したがって、フィン８の開口部をアーマチュア６のスポーク部６ｂに位置させ、フィン８を付勢すると、フィン８の第１狭持部８ａと第２狭持部８ｂは弾性変形する。そして、フィン８のストッパー部８ｃがスポーク部６ｂに突き当てるまでフィン８を移動させることによって、フィン８はスポーク部６ｂに固定される。この際、弾性部材からなるフィン８の第１狭持部８ａと第２狭持部８ｂがスポーク側面部６ｅを狭持するとともに、クリップ爪部８ｆがスポーク部６ｂのコンミテータ１５に対向する端面に引っかかる。このことにより、フィン８はスポーク部６ｂに簡易かつ確実に固定されることになる。なお、スポーク側面部６ｅと前記略コの字形状の内側を接着固定することにより、より強固な固定とすることもできる。
【００２０】
この直流モータ１を駆動した場合に、アーマチュア６０の回転により、複数のスポーク部６ｂに固定された複数のフィン８も共に回転する。この回転により断面円弧状の第１翼部８ｄおよび第２翼部８ｅにより軸線方向の空気の流れが生じる。直流モータ１のヨーク２及びエンドブラケット３には通気孔が設けられていないが、フィン８により発生する軸線方向の空気の流れによりが直流モータ１の内部に乱流が生じ、ヨーク２及びエンドブラケット３等から外部への熱の伝達が促進され、ヨーク２及びエンドブラケット３に通気孔が設けられていないにもかかわらずモータ温度の低減が期待できる。
【００２１】
図６は、本実施の形態における直流モータのコイル温度とブラシ温度を示すグラフである。図６は、同一仕様の直流モータ１にフィン８をつけた状態とつけない状態にて、温度変化がなくなる定常状態まで駆動させたときのコイル７とブラシ１６の温度を比較したものである。図６に示すように、フィン８をつけることでコイル温度とブラシ温度が共に減少しており、コイル温度を約３℃、さらにブラシ温度を約６℃低減することが確認されている。
【００２２】
このように、本発明は、アーマチュア６のスポーク部６ｂを有効に活用して、スポーク部６ｂにモータ冷却用のフィン８を簡易かつ確実に取り付けることができ、ヨーク２及びエンドブラケット３に通気孔が設けられていない場合でもモータの温度上昇を防止することができる直流モータ１を提供することができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図７から図９は、実施の形態２に係る直流モータの図であり、図７は本実施の形態における直流モータの正面図であり、図８はその側面図であり、図９は通気孔の部分(P)を示す拡大図である。図１および図２に示す実施の形態１ではヨーク２及びエンドブラケット３に通気孔がなく略密閉形状であったが、図７から図９に示す実施の形態２ではヨーク２の底部に複数の通気孔２ｅが形成されている。なお、実施の形態１と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
ヨーク２のヨーク底部２ａには、シャフト５を中心として略同一円周上に８個の通気孔２ｅが、プレスによる打ち抜きにて形成されている。この通気孔２ｅは、すべて同一方向に形成されており、本実施形態の直流モータ１は、その開口が下に位置するように車両等に取り付けられることにより雨水等の浸入を防止することができる。
【００２５】
実施の形態における直流モータ１を駆動した場合にも、アーマチュア６の回転により、複数のスポーク部６ｂに固定された複数のフィン８も共に回転する。この回転により円弧状の第１翼部８ｄおよび第２翼部８ｅにより軸線方向の空気の流れが生じるが、複数の通気孔２ｅから外気の吸入が可能となり、モータ温度よりも低い外気を積極的に吸入ないし排出することでより効果的にモータ温度を低減することができる。
【００２６】
このように、本発明は、アーマチュア６のスポーク部６ｂを有効に活用して、スポーク部６ｂにモータ冷却用のフィン８を簡易かつ確実に取り付けることができ、ヨーク２の底面に設けた通気孔２ｅから外気を吸入ないし排出することで、より効果的にモータの温度上昇を抑制することができる直流モータ１を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１における直流モータの縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における直流モータの横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるフィンの側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるフィンの取り付けを示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるフィンの取り付けた後のアーマチュアを示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１にコイル温度とブラシ温度を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２における直流モータの正面図である。
【図８】本発明の実施の形態２における直流モータの側面図である。
【図９】図８における通気孔の部分(P)を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    直流モータ
２    ヨーク
３    エンドブラケット
４    マグネット
５    シャフト
６    アーマチュアコア（アーマチュア）
６ａ  シャフト固定部
６ｂ  スポーク部
６ｃ  周方向連結部
６ｄ  ティース部
６ｅ  スポーク側面部
７    コイル
８    フィン
８ａ  第１狭持部
８ｂ  第２狭持部
８ｃ  ストッパー部
８ｄ  第１翼
８ｅ  第２翼
８ｆ  クリップ爪部
【図１】
2009017654.tif 000003
【図２】
2009017654.tif 000004
【図３】
2009017654.tif 000005
【図４】
2009017654.tif 000006
【図５】
2009017654.tif 000007
【図６】
2009017654.tif 000008
【図７】
2009017654.tif 000009
【図８】
2009017654.tif 000010
【図９】
2009017654.tif 000011