(57)【要約】  モータ１００は、有底筒状のフレーム２０と、その内部に収容された固定子６０と、固定子６０の内側に配置され、回転軸５４を軸心に有する回転子５０と、フレーム２０の開口２１を覆う樹脂製のエンドプレート３０と、を備えている。エンドプレート３０の外面の外周部に形成された段差３６の側面３７とフレーム２０の内周面２３との間に、シールリング８０を収容する環状の収容空間Ｓが区画形成されている。段差３６の底面３８は、エンドプレート３０の径方向外縁まで延びかつ径方向外側に向かってフレーム２０の底部側に向かうように傾斜している第１底面３８ａを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開口された有底筒状のフレームと、前記フレーム内に収容されて固定された固定子と、該固定子と所定の間隔をあけて対向して配置された回転子と、前記フレームの開口に該開口を覆うように配設され、回転軸が挿通される貫通孔が中心に設けられた樹脂製の板状部材であるエンドプレートと、該エンドプレートの貫通孔を塞ぐように設けられ、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、を少なくとも備えたモータであって、
前記エンドプレートの外面の外周部に、前記フレームの内周面と径方向に対向する側面を有する段差が形成され、該段差の側面と前記フレームの内周面との間に、環状の弾性体からなるシールリングを収容するための環状の収容空間が区画形成され、
前記段差の底面は、前記エンドプレートの外面の径方向外縁まで延びかつ径方向外側に向かって前記フレームの底部側に向かうように傾斜している部分を有することを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータにおいて、
前記段差の底面は、前記段差の側面から前記エンドプレートの外面の径方向外縁まで直線状に延びる傾斜面であることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１に記載のモータにおいて、
前記段差の底面は、径方向外側に位置する第１底面と、該第１底面に連続して径方向内側に位置する第２底面とを含み、前記第１底面は、前記エンドプレートの外面の径方向外縁まで延びかつ径方向外側に向かって前記フレームの底部側に向かうように傾斜している一方、前記第２底面は前記第１底面と軸方向に関して異なる方向に傾斜していることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のモータにおいて、
前記第２底面は前記段差の側面に直交していることを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項３に記載のモータにおいて、
前記第２底面は、前記第１底面と反対側に傾斜した傾斜面であることを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記第１底面は、径方向外縁部から径方向内側部まで直線状に延びる傾斜面であることを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項３ないし５のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記第１底面の径方向外縁部は、径方向外側に向かって前記フレームの底部側に向かうように湾曲するフィレット形状であることを特徴とするモータ。
【請求項８】
請求項３ないし７のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記第１底面は、径方向の幅が前記段差の底面の径方向の幅の半分以下であることを特徴とするモータ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記回転子は、前記回転軸に貫通連結された電機子コアと、該電機子コアに周方向で所定の間隔をあけて配設された複数の突極と、該複数の突極のそれぞれに巻回された電機子巻線と、該電機子巻線に電気的に接続された整流子とを含み、
前記回転子の回転に応じて前記整流子と周期的に接触することで前記電機子巻線に流れる電機子電流の向きを変えるブラシをさらに備え、
前記エンドプレートの内面には、前記ブラシを収容するブラシ保持部が設けられていることを特徴とするモータ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のモータと、
前記モータに連結され、前記エンドプレートの外側に貫通孔から突出した前記回転軸に駆動連結されていて、該モータの回転に応じて駆動される被駆動部を有する負荷と、
前記環状の空間に配設された環状の弾性体からなるシールリングと、を少なくとも備え、
前記シールリングは、前記負荷の表面から前記フレームの底部側に押圧されることで、前記段差の底面と前記フレームの内周面とで構成される第１コーナー部と、前記負荷の表面と前記フレームの内周面とで構成される第２コーナー部と、前記負荷の表面と前記段差の側面とで構成される第３コーナー部とに少なくとも当接していることを特徴とする電気機器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電気機器において、
前記シールリングの断面がＸ字形状であることを特徴とする電気機器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電気機器において、
前記シールリングの断面がＹ字形状であることを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ及びそれを備えた電気機器に関し、特に、外部からの水分や油等の進入を防止する構造を備えたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電装用機器や電動工具等、あるいは車載用途でモータが多用されており、例えば、アンチロック・ブレーキシステム（ＡＢＳ）に用いられる油圧ポンプを駆動するために小型モータが用いられている。これらの用途に用いられるモータは、小型軽量化を一段と要求されながら、高い信頼性が求められている。また、ＡＢＳに用いられるモータは、車両のエンジンルームに配置されるため、雨天時などに外部からの水分がモータにかかる場合があり、十分な防水対策を行う必要がある。【０００３】
そこで、従来、モータの外郭であるフレームの開口に圧入されてこの開口を覆うエンドプレートにおいて、整流子と軸受の間で軸受に回転自在に支持される回転軸の周りに沿って一定の隙間をもった壁を形成することで、上記の課題を解決する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、モータ内の回転子や固定子等との電気的絶縁を図るために、一般に、エンドプレートは樹脂材料で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０４５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の水分等は、主に、エンドプレートとフレームとの連結部分からフレームの内部に進入する。そのため、この連結部分にはＯリングやＸリング等のシールリングが配設されて水分等がフレーム内に進入するのを防止している。一方、モータと負荷とを組み付けるときに、エンドプレートに負荷側から軸方向に圧力が加わった状態が組み付けられ、この状態が維持される。【０００６】
しかし、一般に、樹脂材料に圧力が加えられた状態で温度が上昇すると、樹脂材料が熱クリープによる変形を起こすことが知られている。エンドプレートの熱クリープ変形が生じるとエンドプレートとフレームと負荷側とのシールリングの接触圧が低下し、シールリングとそれらの接触部との間に隙間が生じ、外部からその隙間に水がかかるとモータ内部へ水が進入して、モータの信頼性や絶縁性を著しく低下させるおそれがあった。【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、エンドプレートとフレームとの連結部分のシール性を維持した高信頼性のモータ及びそれを用いた電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係るモータは、シールリングが収容されるエンドプレートの外面の外周部に下り勾配の傾斜面を設けるようにした。【０００９】
具体的には、本発明に係るモータは、一端が開口された有底筒状のフレームと、前記フレーム内に収容されて固定された固定子と、該固定子と所定の間隔をあけて対向して配置された回転子と、前記フレームの開口に該開口を覆うように配設され、回転軸が挿通される貫通孔が中心に設けられた樹脂製の板状部材であるエンドプレートと、該エンドプレートの貫通孔を塞ぐように設けられ、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、を少なくとも備えたモータであって、前記エンドプレートの外面の外周部に、前記フレームの内周面と径方向に対向する側面を有する段差が形成され、該段差の側面と前記フレームの内周面との間に、環状の弾性体からなるシールリングを収容するための環状の収容空間が区画形成され、前記段差の底面は、前記エンドプレートの外面の径方向外縁まで延びかつ径方向外側に向かって前記フレームの底部側に向かうように傾斜している部分を有することを特徴とする。【００１０】
この構成によれば、段差の底面とフレームの内周面とで構成されるコーナー部でのシールリングの接面圧力を高くすることができる。このことにより、エンドプレートが熱や圧力の影響で変形した場合にも当該コーナー部でのシール性を維持して、フレームの内部への水分等の進入を防止でき、高信頼性のモータを実現できる。【００１１】
前記段差の底面は、前記段差の側面から前記エンドプレートの外面の径方向外縁まで直線状に延びる傾斜面であってもよい。【００１２】
前記段差の底面は、径方向外側に位置する第１底面と、該第１底面に連続して径方向内側に位置する第２底面とを含み、前記第１底面は、前記エンドプレートの外面の径方向外縁まで延びかつ径方向外側に向かって前記フレームの底部側に向かうように傾斜している一方、前記第２底面は前記第１底面と軸方向に関して異なる方向に傾斜してもよい。【００１３】
この構成によれば、第１底面とフレームの内周面とで構成されるコーナー部でのシールリングの接面圧力を高くすることができる。このことにより、エンドプレートが熱や圧力の影響で変形した場合にも当該コーナー部でのシール性を維持して、フレームの内部への水分等の進入を防止でき、高信頼性のモータを実現できる。【００１４】
前記第２底面は前記段差の側面に直交していてもよいし、前記第２底面を前記第１底面と反対側に傾斜した面としてもよい。【００１５】
また、前記第１底面は、径方向外縁部から径方向内側部まで直線状に延びる傾斜面であってもよいし、前記第１底面の径方向外縁部は、径方向外側に向かって前記フレームの底部側に向かうように湾曲するフィレット形状であってもよい。【００１６】
前記１底面は、径方向の幅が前記段差の底面の径方向の幅の半分以下であることが好ましい。【００１７】
この構成によれば、第１底面とフレームの内周面とで構成されるコーナー部において、シールリングの入り込み量が径方向で小さくなるのを抑制して、フレームの内周面への接面圧力を所望の値以上に維持できる。このことにより、エンドプレートの熱クリープ変形時にも、当該コーナー部でのシール性を維持できる。【００１８】
前記回転子は、前記回転軸に貫通連結された電機子コアと、該電機子コアに周方向で所定の間隔をあけて配設された複数の突極と、該複数の突極のそれぞれに巻回された電機子巻線と該電機子巻線に電気的に接続された整流子とを含み、前記回転子の回転に応じて前記整流子と周期的に接触することで、前記電機子巻線に流れる電機子電流の向きを変えるブラシをさらに備え、前記エンドプレートの内面には、前記ブラシを収容するブラシ保持部が設けられていてもよい。【００１９】
本発明に係る電気機器は、上記のモータと、前記モータに連結され、前記エンドプレートの外側に貫通孔から突出した前記回転軸に駆動連結されていて、該モータの回転に応じて駆動される被駆動部を有する負荷と、前記環状の空間に配設された環状の弾性体からなるシールリングと、を少なくとも備え、前記シールリングは、前記負荷の表面から前記フレームの底部側に押圧されることで、前記段差の底面と前記フレームの内周面とで構成される第１コーナー部と、前記負荷の表面と前記フレームの内周面とで構成される第２コーナー部と、前記負荷の表面と前記段差の側面とで構成される第３コーナー部とに少なくとも当接していることを特徴とする。【００２０】
この構成によれば、外部から水分等が進入する経路にあたる第１〜第３コーナー部に対して、シールリングをそれぞれ当接させることができ、フレームの内部や負荷の内部への水分等の進入を確実に防止できる。これにより、高信頼性の電気機器を実現できる。【００２１】
前記シールリングの断面がＸ字形状であることが好ましい。【００２２】
この構成によれば、シールリングの設置面である段差の底面に対してシールリングが２箇所で当接するため、シールリングの配設空間である環状の空間内でのシールリングの位置を安定にすることができる。【００２３】
前記シールリングの断面がＹ字形状やＴ字形状であってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、エンドプレートが熱や圧力の影響で変形した場合にも、フレームの内部への水分等の進入を防止でき、高信頼性のモータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、一実施形態に係るモータの外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面模式図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る電気機器の要部の断面模式図である。
【図４】図４は、比較のためのエンドプレートとシールリングとの経時変形を説明する模式図である。
【図５】図５は、一実施形態に係るエンドプレートとフレームとの連結部分を示す断面模式図である。
【図６】図６は、一実施形態に係るエンドプレートとシールリングとの経時変形を説明する模式図である。
【図７】図７は、変形例１に係るエンドプレートとフレームとの連結部分を示す断面模式図である。
【図８】図８は、変形例１に係る別のエンドプレートとフレームとの連結部分を示す断面模式図である。
【図９】図９は、変形例２に係るエンドプレートとフレームとの連結部分を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００２７】
（実施形態）
［モータ及び電気機器の構成］
図１は、本実施形態に係るモータの外観の斜視図を示し、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面模式図を、図３は、本実施形態に係る電気機器の要部の断面模式図を、それぞれ示す。図１，２に示すように、モータ１００は、フレーム２０とエンドプレート３０と軸受（ベアリング）４０，４１と回転子５０と固定子６０とブラシ７０とシールリング８０とを備えている。また、図３に示すように、電気機器３００は、負荷２００とモータ１００とを備えている。なお、以降の説明において、回転子５０の一部をなす回転軸５４の長手方向を軸方向と呼び、エンドプレート３０の半径方向を径方向と呼び、エンドプレート３０の円周方向を周方向と呼ぶことがある。また、軸方向において、フレーム２０におけるエンドプレート３０が配設された側を「上」と、その反対側であるプレート２０の底部側を「下」と呼ぶことがある。また、説明の便宜上、図３において、負荷２００の細部は図示を省略している。
【００２８】
フレーム２０は、上部に設けられた開口２１の周りに鍔部を有する有底半筒状の金属部材である。また、フレーム２０の底面には回転軸５４の一端に挿通される貫通孔２２が形成されており、フレーム２０の内周面２３のうち上側にはエンドプレート３０の内面に当接してこれを支持するプレート支持部２４（図４〜９参照）が周方向に間隔を開けて複数配設されている。
【００２９】
エンドプレート３０は、樹脂材料を成形してなる板状部材であり、略円板状の基部３１と、基部３１の中心に設けられた貫通孔３２と、基部３１の内面に形成されたブラシ保持部３３と、基部３１の外面に形成された軸受保持部３４と、モータ１００に外部から電力を供給するための電線が引き出された電線引出口３５と、基部３１の外面であって、その外周部に形成された段差３６とを有している。エンドプレート３０の形状、特に段差３６の形状の詳細については後述する。なお、電線引出口３５から引き出された電線については、説明の便宜上、図示を省略している。また、上記のように、フレーム２０の内部に面したエンドプレート３０の表面を、エンドプレート３０の「内面」と呼び、内面と反対側のエンドプレート３０の表面を、エンドプレート３０の「外面」と呼ぶことがある。
【００３０】
エンドプレート３０は、フレーム２０との位置決めを行った上で、フレーム２０の開口２１に圧入されるとともに、内面がフレーム２０に設けられたプレート支持部２４に当接され、また、開口２１を覆うようにフレーム２０に配設されている。フレーム２０とエンドプレート３０とで区画される空間に回転子５０が収容されている。また、回転軸５４はフレーム２０の貫通孔２２及びエンドプレートト３０の貫通孔３２に挿通されてエンドプレート３０から外側に突出しており、貫通孔２２，３２を塞ぐようにそれぞれ設けられた軸受４０，４１によって回転自在に支持されている。
【００３１】
回転子５０は、電機子コア５１と複数の突極５２と電機子巻線５３と回転軸５４と整流子５５とインシュレータ５６とを有している。電機子コア５１には径方向外側に突出する複数の突極５２が周方向に所定の間隔をあけて配設されており、複数の突極５２のそれぞれに絶縁性の樹脂であるインシュレータ５６を介して電機子巻線５３が巻回され、整流子５５には電機子コア５１から引き出された電機子巻線５３の引出線が接続されている。回転軸５４は回転子５０の軸心に設けられ、電機子コア５１及び整流子５５の中心を貫通してこれらに連結されている。
【００３２】
固定子６０は、フレーム２０と、周方向に所定の間隔でフレーム２０の内周面２３に配設された複数の永久磁石６１とで構成されており、周方向に隣り合う永久磁石６１は互いに極性が異なるように配設されている。フレーム２０は、永久磁石６１と磁気回路を構成するヨークとしても機能する。
【００３３】
一対のブラシ７０は、黒鉛等のカーボンブラシ材へ固体潤滑剤を含む組成で構成されており、エンドプレート３０の内面に設けられたブラシ保持部３３内に保持されるとともに、ブラシバネ（図示せず）によって整流子５５へと押圧されている。
【００３４】
シールリング８０は、環状の弾性体、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、または、ニトリルゴムやフッ化ゴム等からなり、断面がＸ字形状で４つの先端部８０ａ〜８０ｄ（図４，５参照）を有している。また、シールリング８０は、エンドプレート３０の外面の外周部に形成された段差３６と段差３６の側面３７（図４，５参照）に対向するフレーム２０の内周面２３との間に区画形成された環状の収容空間Ｓに収容されており、フレーム２０とエンドプレート３０との連結部分をシールして、外部からフレーム２０の内部への水分等の進入を防止している。なお、環状の収容空間Ｓは上方が開放された開空間である。
【００３５】
なお、図１，２に示すように、モータ１００にシールリング８０が予め配設されていてもよいし、図３に示す電気機器３００を組み立てるときに、モータ１００に設けられた環状の収容空間Ｓにシールリング８０を収容してから負荷２００をモータ１００に連結させるようにしてもよい。
【００３６】
以上のように構成されたモータ１００の動作について説明する。
【００３７】
エンドプレート３０に設けられた電線引出口３５から引き出された電線を介して外部からモータ１００に電力を供給する。これにより、電機子電流がブラシ７０及び整流子５５を介して電機子巻線５３に流れる。固定子６０で発生した磁束と、電機子巻線５３を流れる電機子電流との間でトルクが発生し、回転軸５４が軸受４０，４１に支持されて回転する。また、回転軸５４の回転に応じて、ブラシ７０と整流子５５とは接触と離間とを周期的に繰り返し、この周期に対応して電機子巻線５３を流れる電機子電流の向きが変更される。
【００３８】
また、図３に示すように、モータ１００の上側には負荷２００が配置されており、エンドプレート３０の外側に貫通孔３２から突出した回転軸５４に対して被駆動部２１０が駆動連結されている。被駆動部２１０は、回転軸５４の回転に応じて同方向または逆方向に回転するか、あるいは回転運動を直線運動に変換するかする機械要素（図示せず）を備えている。負荷２００は、例えば、油圧ポンプである。ただし、これに限定されない。
【００３９】
さらに、負荷２００の外郭２２０は、その表面２２１がフレーム２０の鍔部とシールリング８０の先端部８０ｂ，８０ｃとに当接して、モータ１００に組み付けられている。なお、負荷２００の表面２２１とエンドプレート３０の外面とが所定のクリアランスを保って離間するようにモータ１００と負荷２００とは配置されている。外郭２２０は、例えば、アルミ製のブロックである。ただし、これに限定されない。
【００４０】
負荷２００の表面２２１から下側、つまり、フレーム２０の底部側に押圧されることにより、シールリング８０は圧縮変形して、４つの先端部８０ａ〜８０ｄが、環状の収容空間Ｓと負荷２００の表面２２１とで区画される空間の４つのコーナー部Ｃ１〜Ｃ４（図４，５参照）に当接している。先端部８０ａは、エンドプレート３０に形成された段差３６の底面３８とフレーム２０の内周面２３とで構成される第１コーナー部Ｃ１に当接し、先端部８０ｂは、フレーム２０の内周面２３と負荷２００の表面２２１とで構成される第２コーナー部Ｃ２に当接している。なお、フレーム２０の開口２１は、エンドプレート３０を挿入するために上部が拡がった形状となっている。よって、第２コーナー部Ｃ２において、シールリング８０の先端部８０ｂは、フレーム２０の内周面２３には十分に当接せずに、さらには、主に負荷２００の表面２２１のみに当接する場合もあり得る。また、先端部８０ｃは、負荷２００の表面２２１とエンドプレート３０に形成された段差３６の側面３７とで構成される第３コーナー部Ｃ３に当接し、先端部８０ｄは、エンドプレート３０に形成された段差３６の側面３７と段差３６の底面３８とで構成される第４コーナー部Ｃ４に当接している。このように、シールリング８０と負荷２００、フレーム２０及びエンドプレート３０とが当接して、接面部に圧力が加わることにより、フレーム２０とエンドプレート３０との間及びフレーム２０と負荷２００との間がシールされ、負荷２００側からフレーム２０の内部へ外部からの水分が進入するのを防止できる。また、エンドプレート３０と負荷２００との間もシールされることで、軸受４１や回転軸５４への水分等の付着を防止できる。
【００４１】
［本願発明に至った知見］
図４は、比較のためのエンドプレートとシールリングとの経時変形を説明する模式図を示す。なお、説明の便宜上、モータ１００において、フレーム２０とエンドプレート３０とシールリング８０と軸受４１以外の構成部材については図示を省略している。また、負荷２００において、表面２２１を含む外郭２２０の一部のみを図示している。
【００４２】
図４において、上側の図は、モータ１００と負荷２００とが組み付けられた直後の状態を示しており、この状態では、各部材は、組立公差の範囲内で設計通りの配置関係を保っている。ただし、この状態で負荷２００側からモータ１００側に圧力がかかっており、例えば、図４に示す場合では、軸受保持部３４に収容された軸受４１を介してエンドプレート３０の中央部に圧力が加えられている。なお、軸受４１がフレーム２０の内部に配置されている場合にも、負荷２００側からエンドプレート３０の中央部に圧力が加えられる。
【００４３】
一方、電気機器３００を使用し始めると、モータ１００の駆動や負荷２００の動作、さらに電気機器３００が配設された環境の温度等に起因して、モータ１００や負荷２００の温度が上昇し始める。前述したように、樹脂材料に圧力が加えられた状態で温度が上昇すると、樹脂材料が熱クリープにより変形するため、樹脂材料を用いて成形されたエンドプレート３０は中央側が下方に押されるように、また、それに応じて外周側は上方に持ち上げられるように変形する。
【００４４】
その結果、図４の下側に示すように、環状の収容空間Ｓにおいて、段差３６の側面３７とフレーム２０の内周面２３との間が開いてしまい、特に、第１コーナー部Ｃ１において、シールリング８０の先端部８０ａがフレーム２０の内周面２３を押圧する接面圧力が低くなってくる。これにより、シールリング８０による第１コーナー部Ｃ１でのシール性が低下し、フレーム２０の内部に水分等の流体が進入しやすくなってしまうことを本願発明者等は見出した。
【００４５】
そこで、本願発明者等は、環状の収容空間Ｓの形状、特にフレーム２０の内部へ流体が進入する直接的な経路である第１コーナー部Ｃ１の形状に着目し、環状の収容空間Ｓを区画形成するエンドプレート３０の段差３６のうち、その底面３８の形状を変更することで、第１コーナー部Ｃ１でのシール性を維持できることを見出した。
【００４６】
［エンドプレートとフレームとの連結部分の構成］
図５は、本実施形態に係るエンドプレートとフレームとの連結部分の断面模式図を示し、図６は、本実施形態に係るエンドプレートとシールリングとの経時変形を説明する模式図を示す。なお、図５の（ａ）図では、環状の収容空間Ｓにシールリング８０が収容されていない状態を示し、図５の（ｂ）図では、シールリング８０が収容された状態を示す。
【００４７】
図５に示すように、エンドプレート３０の外面の外周部には段差３６が形成されている。図４に示したエンドプレート３０では、段差３６の底面３８は平坦面であり、かつ側面３７と互いに直交するように形成されていたのに対し、本実施形態において、段差３６の底面３８は、径方向外側に位置する第１底面３８ａと、径方向内側に位置し、段差３６の側面３７及び第１底面３８ａに連続する第２底面３８ｂとを含んでいる。第１底面３８ａと第２底面３８ｂとは軸方向に関して互いに異なる方向に傾斜している。第１底面３８ａは、エンドプレート３０の外面の径方向外縁まで延びかつ径方向外側に向かって下側、つまりフレーム２０の底部側に向かうように傾斜している。言いかえると、エンドプレート３０の外面の外周部は、下側に向かう順テーパー形状となっている。また、段差３６の側面３７と第２底面３８ｂとは互いに直交している。なお、「直交」とは段差３６の加工公差を含んで「直交」という意味である。また、本実施形態では、軸方向での断面視において、第１底面３８ａが第２底面３８ｂに対して傾斜角１５°で傾斜する面となるようにしているが、特にこれに限定されない。この傾斜角は、底面３８の径方向の幅や、環状の収容空間Ｓの軸方向の高さや、環状の収容空間Ｓに対するシールリング８０の充填率や、シールリング８０の材質あるいはシールリング８０の先端部８０ａの曲率半径等により適宜変更されうる。
【００４８】
図５に示す場合では、軸方向の断面視において、エンドプレート３０の外面の径方向外縁部を直線状に切り欠いた形状とすることで、第１底面３８ａが形成されている。言いかえると、第１底面３８ａは、その径方向外縁部が径方向内側部の延長上にまで直線状に延びる傾斜面となっている。従って、軸方向での断面視において、第１コーナー部Ｃ１は鋭角をなすように構成されている。なお、実際には、エンドプレート３０は金型を用いて一体成形された樹脂製の部材であり、角部の切欠き加工等は行われない。また、第１底面３８ａは、径方向の幅Ｌ１が底面３８の径方向の幅Ｌの半分以下になるように形成されている。
【００４９】
図５の下側に示すように、負荷２００が下側のモータ１００を押圧していない状態では、上記の段差３６と段差３６の側面３７に対向するフレーム２０の内周面２３とで構成される環状の収容空間Ｓに、シールリング８０が収容されると、シールリング８０の先端部８０ｂ，８０ｃは、環状の収容空間Ｓの上面から上方、つまり、負荷２００側に突出する。この場合のシールリング８０の軸方向の突出量をＡとすると、シールリング８０は、突出量Ａが、第１底面３８ａの軸方向の高さＢよりも大きくなるように環状の収容空間Ｓに収容される。
【００５０】
このようにシールリング８０が配設されたモータ１００に対して負荷２００が組み付けられると、図６の上側に示すように、負荷２００の表面２２１がシールリング８０の先端部８０ｂ，８０ｃにそれぞれ当接して、シールリング８０を下側に押圧する。また、図６の下側に示すように、熱クリープにより、負荷２００は軸受保持部３４に収容された軸受４１を介して、エンドプレート３０の中央部をさらに下側に押圧する。このため、シールリング８０は、４つの先端部８０ａ〜８０ｄが、図６の下側に示す４つのコーナー部Ｃ１〜Ｃ４にそれぞれ当接して、フレーム２０とエンドプレート３０との連結部分やフレーム２０と負荷２００の表面２２１との連結部分等をシールするように圧縮変形する。
【００５１】
ここで、段差３６の第１底面３８ａが上記の傾斜面である一方、第２底面３８ｂは第１底面３８ａと異なる方向に傾斜し、側面３７と互いに直交している。負荷２００の表面２２１に当接したシールリング８０が下側に押圧された場合、第４コーナー部Ｃ４でのシールリング８０の先端部８０ｄの変形量及び接面圧力は図４の下側に示す場合と同様である。一方、第１コーナー部Ｃ１は、図４の下側に示す場合よりも下方、つまり、フレーム２０の底部側に延びる空間体積が大きくなっており、かつ、シールリング８０の先端部８０ａは傾斜面である第１底面３８ａに沿って変位可能である。これにより、図６の下側に示すように、シールリング８０の先端部８０ａが変形して第１コーナー部Ｃ１に入り込む量が、図４の下側に示す場合よりも大きくなり、この入り込み量の増加に応じて、第１コーナー部Ｃ１でのシールリング８０の接面圧力は図４の下側に示す場合よりも高くなる。この状態から熱クリープによりエンドプレート３０の外周側が上方に持ち上げられるように変形すると、第１コーナー部Ｃ１において、シールリング８０の先端部８０ａがフレーム２０の内周面２３を押圧する接面圧力が低くなってくることは、図４に示す場合と同様である。しかし、本実施形態では、上述の通り、第１コーナー部Ｃ１におけるシールリング８０の接面圧力が予め高い状態になっているため、上述した第１コーナー部Ｃ１でのシールリング８０の接面圧力の低下を十分にカバーして、フレーム２０の内部への水分等の侵入を防止することができる。
【００５２】
［効果等］
以上、説明したように、本実施形態に係るモータ１００では、フレーム２０の開口２１を覆う樹脂製のエンドプレート３０の外面の外周部に段差３６を形成し、この段差３６の底面３８のうち、径方向外側に位置する第１底面３８ａは、エンドプレート３０の外面の径方向外縁まで延びかつ径方向外側に向かって下側、つまりフレーム２０の底部側に向かうように傾斜している。さらに、このように形成された段差３６と段差３６の側面３７に対向したフレーム２０の内周面２３とで区画形成される環状の収容空間Ｓがシールリング８０の収容空間として構成されている。
【００５３】
このような構成とすることで、シールリング８０を環状の収容空間Ｓに収容し、シールリング８０に上方から下方に向かう押圧力を加えた場合に、第１コーナー部Ｃ１において、シールリング８０の入り込み量が増加して、シールリング８０の接面圧力を高くすることができる。このことにより、第１コーナー部Ｃ１でのシール性を維持して、フレーム２０の内部への水分等の進入を防止でき、高信頼性のモータ１００を実現できる。
【００５４】
また、第１底面３８ａの径方向の幅Ｌ１を底面３８の径方向の幅Ｌの半分以下になるようにすることで、第１コーナー部Ｃ１において、シールリング８０の先端部８０ａの径方向での圧縮変形量が小さくなるのを抑制して、フレーム２０の内周面２３への接面圧力を所望の値以上に維持できる。このことにより、エンドプレート３０の熱クリープ変形時にも、第１コーナー部Ｃ１でのシール性を維持できる。
【００５５】
また、シールリング８０を環状の収容空間Ｓに収容したときに、シールリング８０の軸方向の突出量Ａを第１底面３８ａの軸方向の高さＢよりも大きくすることで、環状の収容空間Ｓに対するシールリング８０の充填率の低下を抑制して、シールリング８０による十分なシール性を確保できる。
【００５６】
なお、図４〜６に示す４つのコーナー部Ｃ１〜Ｃ４のうち、外部からの水分等の進入が最も起こりやすいのは第２コーナー部Ｃ２であるが、モータ１００の信頼性を確保する上で最もシール性の維持が必要なのは、第１コーナー部Ｃ１である。また、第３コーナー部Ｃ３から水分等の進入が起こると、軸受４１や回転軸５４に対するダメージが大きくなり、モータ１００、ひいては電気機器３００の性能を低下させるおそれがある。
【００５７】
＜変形例１＞
図７は、本変形例に係るエンドプレートとフレームとの連結部分の断面模式図を示し、図８は、別のエンドプレートとフレームとの連結部分の断面模式図を示す。なお、説明の便宜上、図７，８において、シールリング８０の図示を省略している。
【００５８】
図５，６では、軸方向の断面視において、エンドプレート３０の外面の径方向外縁部を直線状に切り欠いた形状とすることで、第１底面３８ａが形成される例を示したが、前述のとおり、第１コーナー部Ｃ１において、下方に延びる空間体積を増加させるように、また、第１底面３８ａと第２底面３８ｂとが軸方向に関して互いに異なる方向に傾斜するように第１底面３８ａの形状を決定すればよい。従って、図７に示すように、エンドプレート３０の外面の径方向外縁部を、径方向外側に向かってフレーム２０の底部側に向かうように湾曲するフィレット形状、つまり、Ｒ面取りされた形状としてもよい。また、図８に示すように、第２底面３８ｂを第１底面３８ａと反対側に傾斜する傾斜面として、底面３８に凸部が形成されるようにしてもよい。また、図８に示す場合に、第１底面３８ａの形状を図７に示す形状としてもよい。いずれの場合も、第１コーナー部Ｃ１でのシール性を維持して、フレーム２０の内部への水分等の進入を防止でき、高信頼性のモータ１００及び電気機器３００を実現できる。
【００５９】
＜変形例２＞
図９は、本変形例に係るエンドプレートとフレームとの連結部分の断面模式図を示す。
【００６０】
実施形態に係る構成では、図５，６に示すように、シールリング８０の断面がＸ字形状であるのに対し、本変形例に係る構成では、シールリング８１の断面がＹ字形状、あるいは変形したＴ字形状である点で異なっている。
【００６１】
図３に示す４つのコーナー部Ｃ１〜Ｃ４のうち、第４コーナー部Ｃ４は樹脂で一体成形された段差３６の側面３７及び第２底面３８ｂで構成されており、この部分からフレーム２０の内部に水分等が進入するおそれは他のコーナー部に比べてかなり小さい。従って、図９に示すように、３つの先端部８１ａ〜８１ｃを有するシールリング８１を用いて、先端部８１ａ〜８１ｃを第１〜第３コーナー部Ｃ１〜Ｃ３にそれぞれ当接させるようにしてもよい。この場合にも、モータ１００におけるシール性を維持して、フレーム２０の内部への水分等の進入を防止でき、高信頼性のモータ１００及び電気機器３００を実現できる。
【００６２】
なお、図９に示す形状のシールリング８１を、図７，８に示すような形状、つまり第１底面３８ａがフィレット形状である場合や、第２底面３８ｂが第１底面３８ａと反対側に傾斜した面である場合にも適用できることは言うまでもない。
【００６３】
また、本変形例に示す構成においても、シールリング８１の収容時のねじれを少なくでき、接面圧力がシールリング８１の断面全体に分散されるため、漏れが少なく良好なシール性が得られること、及びシールリング８１を成形した場合に生じるバリが接触面以外、つまり、隣接する先端部間の窪みにあるため、良好なシール性が得られることは言うまでもない。
【００６４】
（その他の実施形態）
なお、変形例１，２を含む上記実施形態において、エンドプレート３０に形成された段差３６の底面３８は、段差３６の側面３７から記エンドプレート３０外面の径方向外縁まで直線状に延びる傾斜面であってもよい。また、上記実施形態において、モータ１００がブラシ付きモータである場合を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ブラシレスモータであってもよいし、他の種類のモータであってもよい。また、上記実施形態におけるモータ１００は、回転子５０の径方向外側に固定子６０が配置された、いわゆるインナーロータ型のモータに用いる場合について説明するものであるが、別の種類のモータ、例えば、固定子６０の径方向外側に所定の間隔をあけて回転子５０が配置された、いわゆるアウターロータ型のモータにも適用できることは言うまでもない。
【００６５】
また、エンドプレート３０の貫通孔３２側に配設された軸受４１は軸受保持部３４内に収容されて、エンドプレート２０の外面に当接しているが、エンドプレート３０の内面側に配設されて、フレーム２０の内部に収容されていてもよい。
【００６６】
また、エンドプレート３０と一体に設けられたブラシ保持部３３にブラシ７０を収容するようにしたが、ブラシ保持部３３をエンドプレート３０と別体にフレーム２０の内部に設けてブラシ７０を収容するようにしてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態において、固定子６０はフレーム２０と複数の永久磁石６１とで構成されているが、他の構造、例えば、周方向に所定の間隔をあけて配設された複数の界磁磁極のそれぞれに界磁巻線が巻装されて固定子６０を構成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係るモータは、外部からの水分や油等の進入を防止できるため、油圧ポンプ等の流体ポンプを含む電気機器や高温の外部環境に配設される電気機器に適用する上で有用である。
【符号の説明】
【００６９】
２０    フレーム
２１    開口
２２    貫通孔
２３    内周面
２４    プレート支持部
３０    エンドプレート
３１    基部
３２    貫通孔
３３    ブラシ保持部
３４    軸受保持部
３５    電線引出口
３６    段差
３７    段差３６の側面
３８    段差３６の底面
３８ａ  第１底面
３８ｂ  第２底面
４０，４１    軸受（ベアリング）
５０    回転子
５１    電機子コア
５２    突極
５３    電機子巻線
５４    回転軸
５５    整流子
５６    インシュレータ
６０    固定子
６１    永久磁石
７０    ブラシ
８０    シールリング
８０ａ〜８０ｄ  先端部
８１    シールリング
８１ａ〜８１ｃ  先端部
１００  モータ
２００  負荷
２１０  被駆動部
２２０  外郭
２２１  負荷２００の表面
３００  電気機器
Ｃ１〜Ｃ４  第１〜第４コーナー部
Ａ      シールリング８０の突出量
Ｂ      第１底面３８ａの軸方向の高さ
Ｓ      環状の収容空間
【図１】
2019159649.tif 000003
【図２】
2019159649.tif 000004
【図３】
2019159649.tif 000005
【図４】
2019159649.tif 000006
【図５】
2019159649.tif 000007
【図６】
2019159649.tif 000008
【図７】
2019159649.tif 000009
【図８】
2019159649.tif 000010
【図９】
2019159649.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月21日(2020.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明に係る電気機器は、上記のモータと、前記モータに連結され、前記エンドプレートの外側に貫通孔から突出した前記回転軸に駆動連結されていて、該モータの回転に応じて駆動される被駆動部を有する負荷と、前記環状の収容空間に配設された環状の弾性体からなるシールリングと、を少なくとも備え、前記シールリングは、前記負荷の表面から前記フレームの底部側に押圧されることで、前記段差の底面と前記フレームの内周面とで構成される第１コーナー部と、前記負荷の表面と前記フレームの内周面とで構成される第２コーナー部と、前記負荷の表面と前記段差の側面とで構成される第３コーナー部とに少なくとも当接していることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
この構成によれば、シールリングの設置面である段差の底面に対してシールリングが２箇所で当接するため、シールリングの配設空間である環状の収容空間内でのシールリングの位置を安定にすることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
（実施形態）
［モータ及び電気機器の構成］
図１は、本実施形態に係るモータの外観の斜視図を示し、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面模式図を、図３は、本実施形態に係る電気機器の要部の断面模式図を、それぞれ示す。図１，２に示すように、モータ１００は、フレーム２０とエンドプレート３０と軸受（ベアリング）４０，４１と回転子５０と固定子６０とブラシ７０とシールリング８０とを備えている。また、図３に示すように、電気機器３００は、負荷２００とモータ１００とを備えている。なお、以降の説明において、回転子５０の一部をなす回転軸５４の長手方向を軸方向と呼び、エンドプレート３０の半径方向を径方向と呼び、エンドプレート３０の円周方向を周方向と呼ぶことがある。また、軸方向において、フレーム２０におけるエンドプレート３０が配設された側を「上」と、その反対側であるフレーム２０の底部側を「下」と呼ぶことがある。また、説明の便宜上、図３において、負荷２００の細部は図示を省略している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図５の（ｂ）図に示すように、負荷２００が下側のモータ１００を押圧していない状態では、上記の段差３６と段差３６の側面３７に対向するフレーム２０の内周面２３とで構成される環状の収容空間Ｓに、シールリング８０が収容されると、シールリング８０の先端部８０ｂ，８０ｃは、環状の収容空間Ｓの上面から上方、つまり、負荷２００側に突出する。この場合のシールリング８０の軸方向の突出量をＡとすると、シールリング８０は、突出量Ａが、第１底面３８ａの軸方向の高さＢよりも大きくなるように環状の収容空間Ｓに収容される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
（その他の実施形態）
なお、変形例１，２を含む上記実施形態において、エンドプレート３０に形成された段差３６の底面３８は、段差３６の側面３７からエンドプレート３０外面の径方向外縁まで直線状に延びる傾斜面であってもよい。また、上記実施形態において、モータ１００がブラシ付きモータである場合を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ブラシレスモータであってもよいし、他の種類のモータであってもよい。また、上記実施形態におけるモータ１００は、回転子５０の径方向外側に固定子６０が配置された、いわゆるインナーロータ型のモータに用いる場合について説明するものであるが、別の種類のモータ、例えば、固定子６０の径方向外側に所定の間隔をあけて回転子５０が配置された、いわゆるアウターロータ型のモータにも適用できることは言うまでもない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
また、エンドプレート３０の貫通孔３２側に配設された軸受４１は軸受保持部３４内に収容されて、エンドプレート３０の外面に当接しているが、エンドプレート３０の内面側に配設されて、フレーム２０の内部に収容されていてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開口された有底筒状のフレームと、前記フレーム内に収容されて固定された固定子と、該固定子と所定の間隔をあけて対向して配置された回転子と、前記フレームの開口に該開口を覆うように配設され、回転軸が挿通される貫通孔が中心に設けられた樹脂製の板状部材であるエンドプレートと、該エンドプレートの貫通孔を塞ぐように設けられ、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、を少なくとも備えたモータであって、
前記エンドプレートの外面の外周部に、前記フレームの内周面と径方向に対向する側面を有する段差が形成され、該段差の側面と前記フレームの内周面との間に、環状の弾性体からなるシールリングを収容するための環状の収容空間が区画形成され、
前記段差の底面は、前記エンドプレートの外面の径方向外縁まで延びかつ径方向外側に向かって前記フレームの底部側に向かうように傾斜している部分を有することを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータにおいて、
前記段差の底面は、前記段差の側面から前記エンドプレートの外面の径方向外縁まで直線状に延びる傾斜面であることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１に記載のモータにおいて、
前記段差の底面は、径方向外側に位置する第１底面と、該第１底面に連続して径方向内側に位置する第２底面とを含み、前記第１底面は、前記エンドプレートの外面の径方向外縁まで延びかつ径方向外側に向かって前記フレームの底部側に向かうように傾斜している一方、前記第２底面は前記第１底面と軸方向に関して異なる方向に傾斜していることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のモータにおいて、
前記第２底面は前記段差の側面に直交していることを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項３に記載のモータにおいて、
前記第２底面は、前記第１底面と反対側に傾斜した傾斜面であることを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記第１底面は、径方向外縁部から径方向内側部まで直線状に延びる傾斜面であることを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項３ないし５のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記第１底面の径方向外縁部は、径方向外側に向かって前記フレームの底部側に向かうように湾曲するフィレット形状であることを特徴とするモータ。
【請求項８】
請求項３ないし７のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記第１底面は、径方向の幅が前記段差の底面の径方向の幅の半分以下であることを特徴とするモータ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記回転子は、前記回転軸に貫通連結された電機子コアと、該電機子コアに周方向で所定の間隔をあけて配設された複数の突極と、該複数の突極のそれぞれに巻回された電機子巻線と、該電機子巻線に電気的に接続された整流子とを含み、
前記回転子の回転に応じて前記整流子と周期的に接触することで前記電機子巻線に流れる電機子電流の向きを変えるブラシをさらに備え、
前記エンドプレートの内面には、前記ブラシを収容するブラシ保持部が設けられていることを特徴とするモータ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のモータと、
前記モータに連結され、前記エンドプレートの外側に貫通孔から突出した前記回転軸に駆動連結されていて、該モータの回転に応じて駆動される被駆動部を有する負荷と、
前記環状の収容空間に配設された環状の弾性体からなるシールリングと、を少なくとも備え、
前記シールリングは、前記負荷の表面から前記フレームの底部側に押圧されることで、前記段差の底面と前記フレームの内周面とで構成される第１コーナー部と、前記負荷の表面と前記フレームの内周面とで構成される第２コーナー部と、前記負荷の表面と前記段差の側面とで構成される第３コーナー部とに少なくとも当接していることを特徴とする電気機器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電気機器において、
前記シールリングの断面がＸ字形状であることを特徴とする電気機器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電気機器において、
前記シールリングの断面がＹ字形状であることを特徴とする電気機器。
【国際調査報告】
2019159649.tif 000012
2019159649.tif 000013
2019159649.tif 000014
2019159649.tif 000015