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公開番号2021069145
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210430
出願番号2019190860
出願日20191018
発明の名称電動機
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02K 13/00 20060101AFI20210402BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ブラシの有効摩耗長を短くすることなく、ブラシがブラシ収納部から飛び出すことを抑制できる電動機を提供する。
【解決手段】回転軸21を有する回転子20と、回転軸21に取り付けられた整流子50と、整流子50に接するブラシ60と、整流子50側に開口91aが設けられ且つブラシ60が収納されるブラシ収納部91を有するブラシ保持部材90と、ブラシ60に接続された導電線であるピグテール線70と、ブラシ収納部91に収納されたブラシ60が開口91aから出ていくときにピグテール線70の一部が掛止する掛止構造である壁92と、を備え、ピグテール線70は、他の部分よりも硬い硬部71を有し、ピグテール線70におけるブラシ60との接続箇所から所定の長さの露出部分は、硬部71であり、かつ、ブラシ収納部91に収納されたブラシ60が開口91aから出ていくときに壁92に掛止する部分を含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
回転軸を有する回転子と、
前記回転軸に取り付けられた整流子と、
前記整流子に接するブラシと、
前記整流子側に開口が設けられ且つ前記ブラシが収納されるブラシ収納部を有するブラシ保持部材と、
前記ブラシに接続された導電線と、
前記ブラシ収納部に収納された前記ブラシが前記開口から出ていくときに前記導電線の一部が掛止する掛止構造と、を備え、
前記導電線は、他の部分よりも硬い硬部を有し、
前記導電線における前記ブラシとの接続箇所から所定の長さの露出部分は、前記硬部であり、かつ、前記導電線の前記一部を含む、
電動機。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記硬部は、溶接により硬化された溶接部である、
請求項1に記載の電動機。
【請求項3】
前記導電線は、ピグテール線である、
請求項2に記載の電動機。
【請求項4】
前記掛止構造は、前記開口の側方に設けられた壁であり、前記整流子側とは反対側に壁面を有する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動機。
【請求項5】
前記壁の高さは、前記開口に向かって漸次低くなっている、
請求項4に記載の電動機。
【請求項6】
前記掛止構造は、前記ブラシ保持部材と一体に設けられている、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の電動機。
【請求項7】
前記導電線の一方の端部は、前記ブラシに埋め込まれており、
前記導電線における前記ブラシに埋め込まれた埋込部分は、前記硬部である、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の電動機。
【請求項8】
前記導電線を幅方向で切断したときの断面を横断面とすると、
前記硬部の前記横断面の形状は、扁平形状であり、
前記導電線は、前記横断面における前記硬部の長手方向が前記ブラシの移動方向と直交する方向に沿うような状態で前記ブラシに埋め込まれている、
請求項7に記載の電動機。
【請求項9】
前記導電線を幅方向で切断したときの断面を横断面とすると、
前記硬部の前記横断面の形状は、扁平形状であり、
前記導電線は、前記横断面における前記硬部の長手方向が前記ブラシの移動方向に沿うような状態で前記ブラシに埋め込まれている、
請求項7に記載の電動機。
【請求項10】
前記回転軸の軸心方向から見たときに、前記導電線の前記ブラシへの埋め込み角度は、前記ブラシの移動方向に対して90度未満である、
請求項7〜9のいずれか1項に記載の電動機。
【請求項11】
前記ブラシが前記開口から前記ブラシ収納部に押し込まれたときに前記導電線が接触することで折り曲げられる突起構造を有する、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の電動機。
【請求項12】
前記突起構造は、前記回転軸の軸心方向に突出し、且つ、前記ブラシ保持部材と一体に設けられている、
請求項11に記載の電動機。
【請求項13】
前記突起構造は、前記ブラシ収納部の側壁の一部である、
請求項11に記載の電動機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、電動機に関する。
続きを表示(約 5,200 文字)【背景技術】
【0002】
電動機は、電気掃除機等の家庭用電気機器分野をはじめとして、自動車等の電装分野にも広く用いられている。例えば、二輪自動車又は四輪自動車等の車両には、ラジエータ等の冷却ファンを駆動するために電動機が用いられている。
【0003】
電動機としては、ブラシと整流子とを用いた整流子電動機、又は、ブラシと整流子とを用いないブラシレス電動機が知られている。
【0004】
このうち、整流子電動機は、回転子と、回転子の回転軸に取り付けられた整流子と、整流子に接するブラシとを備えている(例えば特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2013−135493号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
整流子電動機において、ブラシは、ブラシ箱等のブラシ収納部に収納されている。例えば、特許文献1では、ブラシ保持部材と一体に形成されたブラシ箱にブラシが収納されている。
【0007】
また、ブラシには、ブラシに給電するためにピグテール線が接続されている。ピグテール線は、一端部がブラシの側面部分に埋め込まれており、他端部が電源端子に接続されている。
【0008】
従来、ピグテール線におけるブラシから露出している部分は、ブラシが整流子側に移動する際の抵抗力にならないように柔軟になっている。このため、ピグテール線のブラシ側の根元部分が変形してピグテール線がブラシ収納部の出口の狭小部分を擦り抜けてしまい、ブラシがブラシ収納部から飛び出してしまうという不具合が発生することがある。
【0009】
そこで、ブラシがブラシ収納部から飛び出すことを回避するためにピグテール線の長さを可能な限り短く設定することも考えられるが、ピグテール線の長さを短くすると、ブラシの有効摩耗長が短くなってしまう。
【0010】
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、ブラシの有効摩耗長を短くすることなく、ブラシがブラシ収納部から飛び出すことを抑制できる電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本開示に係る電動機の一態様は、回転軸を有する回転子と、前記回転軸に取り付けられた整流子と、前記整流子に接するブラシと、前記整流子側に開口が設けられ且つ前記ブラシが収納されるブラシ収納部を有するブラシ保持部材と、前記ブラシに接続された導電線と、前記ブラシ収納部に収納された前記ブラシが前記開口から出ていくときに前記導電線の一部が掛止する掛止構造と、を備え、前記導電線は、他の部分よりも硬い硬部を有し、前記導電線における前記ブラシとの接続箇所から所定の長さの露出部分は、前記硬部であり、かつ、前記導電線の前記一部を含む。
【発明の効果】
【0012】
本開示に係る電動機によれば、ブラシの有効摩耗長を短くすることなく、ブラシがブラシ収納部から飛び出すことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
実施の形態に係る電動機を斜め上方から見たときの斜視図である。
実施の形態に係る電動機を斜め下方から見たときの斜視図である。
実施の形態に係る電動機の断面図である。
実施の形態に係る電動機における、ブラシ保持部材、ブラシ及びカバープレートを示す図である。
実施の形態に係る電動機における、ブラシ保持部材、ブラシ及びカバープレートを示す図である。
実施の形態に係る電動機におけるブラシ周辺の構成を示す上面図である。
実施の形態に係る電動機におけるブラシ周辺の構成を示す断面図である。
実施の形態に係る電動機におけるブラシ周辺の構成を示す断面図である。
実施の形態に係る電動機におけるピグテール線の構成を示す図である。
従来の電動機を組み立てるときの様子を説明するための図である。
実施の形態に係る電動機を組み立てるときの様子を説明するための図である。
変形例1に係る電動機におけるブラシ周辺の構成を示す断面図である。
変形例2に係る電動機におけるブラシ周辺の構成を示す上面図である。
変形例3に係る電動機におけるブラシ周辺の構成を示す上面図である。
変形例3に係る他の電動機におけるブラシ周辺の構成を示す上面図である。
変形例4に係る他の電動機におけるブラシ周辺の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【0015】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【0016】
また、本明細書及び図面において、X軸、Y軸及びZ軸は、三次元直交座標系の三軸を表している。つまり、X軸及びY軸は、互いに直交し、かつ、いずれもZ軸に直交する軸である。
【0017】
(実施の形態)
実施の形態に係る電動機1の全体の構成について、図1A〜図3Bを用いて説明する。図1Aは、実施の形態に係る電動機1を斜め上方から見たときの斜視図である。図1Bは、同電動機1を斜め下方から見たときの斜視図である。図2は、XZ断面における同電動機1の断面図である。図3A及び図3Bは、同電動機1における、ブラシ60、ブラシ保持部材90及びカバープレート100を示す図である。なお、図3A及び図3Bでは、ブラシバネ80が省略されているとともに、カバープレート100が外された状態が示されている。
【0018】
電動機1は、整流子電動機であり、図1A〜図3Bに示すように、固定子10(ステータ)と、回転子20(ロータ)と、第1軸受け31及び第2軸受け32と、第1ブラケット41及び第2ブラケット42と、整流子50と、ブラシ60と、ピグテール線70と、ブラシバネ80と、ブラシ保持部材90と、カバープレート100と、を備える。
【0019】
本実施の形態における電動機1は、直流により駆動する直流電動機(DCモータ)の一種であり、固定子10として磁石が用いられているとともに、回転子20として電機子巻線22(回転子巻線)を有する電機子が用いられている。
【0020】
また、図1A及び図1Bに示すように、電動機1は、扁平型のブラシ付きコアレスモータ(フラットモータ)である。したがって、固定子10及び回転子20は、いずれもコア(鉄心)を有しておらず、電動機1は、全体として厚みが薄くて軽い構成になっている。
【0021】
図2に示される固定子10は、回転子20に作用する磁力を発生させる。固定子10は、電機子である回転子20とともに磁気回路を構成している。固定子10は、全体としてドーナツ状であり、周方向に沿って回転子20とのエアギャップ面にN極とS極とが交互に存在するように構成されている。本実施の形態において、固定子10は、トルクを発生するための磁束を作る界磁であり、例えば複数の磁石11(マグネット)によって構成されている。磁石11は、例えばS極及びN極を有する永久磁石である。
【0022】
固定子10を構成する複数の磁石11は、周方向に亘ってN極とS極とが交互に均等に存在するように配置されている。本実施の形態において、固定子(磁石11)が発生する主磁束の向きは、回転軸21が含む軸心Cに沿った方向(回転軸の軸心方向)である。複数の磁石11は、第1ブラケット41に固定されている。
【0023】
回転子20は、固定子10に作用する磁力を発生させる。回転子20は、回転軸21を有しており、回転軸21の軸心Cを中心として回転する。回転子20は、固定子10に作用する磁力を発生させる。本実施の形態において、回転子20が発生する主磁束の向きは、回転軸21が含む軸心Cが延伸する方向に沿っている。
【0024】
図2に示すように、回転子20は、固定子10とエアギャップを介して配置されている。具体的には、回転子20の表面と固定子10の表面との間には微小なエアギャップが存在する。本実施の形態において、回転子20は、回転軸21の軸心Cの方向において固定子10と対向している。つまり、固定子10と回転子20とは、エアギャップを介して回転軸21が含む軸心Cが延伸する方向に沿って並んでいる。
【0025】
回転子20が有する回転軸21は、回転子20が回転する際の中心となるシャフトである。回転軸21は、例えば金属棒である。回転軸21の出力側の部位である第1部位21aは、第1軸受け31に支持されている。一方、回転軸21の反出力側の部位である第2部位21bは、第2軸受け32に支持されている。つまり、第1軸受け31及び第2軸受け32は、一対の軸受けとして、回転軸21を回転自在に支持している。一例として、第1軸受け31及び第2軸受け32は、ベアリングである。
【0026】
本実施の形態において、回転軸21の第1部位21aの端部は、第1ブラケット41及び第1軸受け31から突出している。回転軸21の第1部位21aの端部には、例えば回転ファン等の負荷が取り付けられる。一方、回転軸21の第2部位21bの端部は、第2ブラケット42及び第2軸受け32から突出していない。
【0027】
第1軸受け31は、第1ブラケット41に保持されている。具体的には、第1軸受け31は、第1ブラケット41に設けられた凹部に固定されている。また、第2軸受け32は、第2ブラケット42に保持されている。具体的には、第2軸受け32は、第2ブラケット42に設けられた凹部に固定されている。
【0028】
第1ブラケット41及び第2ブラケット42は、例えば、金属材料によって構成されている。具体的には、第1ブラケット41及び第2ブラケット42は、例えば冷間圧延鋼板(SPC材)等の金属板に曲げ加工を施すことで所定の形状に形成されている。本実施の形態において、第1ブラケット41は、電動機1の外郭部材であり、底部及び円筒状の側壁部を有する有底筒形状に形成されている。固定子10を構成する磁石11は、第1ブラケット41の底部に固定されている。また、回転子20の電機子巻線22は、第1ブラケット41の側壁部に囲まれている。なお、第1ブラケット41及び第2ブラケット42の材質は、金属材料に限るものではなく、樹脂材料であってもよい。
【0029】
図2に示すように、回転子20は、電機子巻線22(巻線コイル)を有する。電機子巻線22は、回転軸21を囲むように複数配置されている。具体的には、複数の電機子巻線22は、上面視において、回転軸21の回転方向に沿って円環状に配置されている。各電機子巻線22は、整流子50と電気的に接続されている。具体的には、各電機子巻線22は、整流子50の整流子片51に接続されている。
【0030】
一例として、複数の電機子巻線22の各々は、導電線が平面状に巻回されたコイル層を有する薄形の巻線コイルである。各電機子巻線22を構成する導電線は、銅線等の芯線と芯線を被膜する絶縁膜とを有する電線である。例えば、各電機子巻線22は、導電線が同一平面上に略扇状等の四角形に巻回された1層又は複数のコイル層によって構成されている。本実施の形態において、各電機子巻線22は、1層のコイル層のみからなる単コイルである。
(【0031】以降は省略されています)

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