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公開番号2021153364
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210930
出願番号2020052997
出願日20200324
発明の名称モータ
出願人株式会社デンソー
代理人特許業務法人太陽国際特許事務所
主分類H02K 23/38 20060101AFI20210903BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ブラシと整流子との間で火花が発生することを抑制する。
【解決手段】モータ10は、回転軸12と、電機子コア26と、複数のコイル28と、整流子24と、ブラシ18と、を備えている。そして、最も回転径方向内側に配置されたコイル28に対して回転径方向外側に配置されたコイル28のうちいずれかのコイル28の巻数が、最も回転径方向内側に配置されたコイル28の巻数よりも多い巻数に設定されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
回転可能に支持された回転軸(12)と、
前記回転軸と一体回転可能に設けられた電機子コア(26)と、
導電性の巻線が環状に巻かれることによって前記電機子コアのまわりに形成されていると共に回転周方向に並んで配置され、最も回転径方向内側に配置されたものに対して回転径方向外側に配置されたもののうちいずれかの巻数が最も回転径方向内側に配置されたものの巻数よりも多い巻数に設定された複数のコイル(28)と、
前記回転軸と一体回転可能に設けられ、前記複数のコイルを形成する前記巻線が接続される整流子(24)と、
前記整流子と接した状態で設けられ、前記回転軸と共に回転する前記整流子と摺動することで各々の前記コイルへの通電が切替えられるブラシ(18)と、
を備えたモータ(10、38)。
続きを表示(約 250 文字)【請求項2】
最も回転径方向外側に配置された前記コイルの巻数が、最も回転径方向外側に配置された前記コイルに対して回転径方向内側に配置された各々の前記コイルの巻数よりも多い巻数に設定された請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記複数のコイルの巻数がそれぞれ同じ巻数に設定されていると仮定した場合に最もインダクタンスが低くなる前記コイルを巻数調節コイルとし、
前記巻数調節コイルの巻数が、他の前記コイルの巻数に対して多い巻数に設定されている請求項1又は請求項2に記載のモータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、モータに関する。
続きを表示(約 6,800 文字)【背景技術】
【0002】
下記特許文献1には、自動車内のアクチュエータとして用いられる直流モータが開示されている。この文献に記載されたモータでは、電機子の一部を構成するモータ巻線(複数のコイル)への通電がブラシ及び整流子によって切替えられるようになっている。これに加えて、この文献に記載されたモータでは、モータ巻線の導体数(コイル巻数)をコイルごとに変化させることによって、所望の周波数信号を発生させることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特許第5306346号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献1に記載された構成では、モータ巻線の導体数(コイル巻数)の設定によっては、ブラシと整流子との間で火花が発生する場合がある。この火花の発生は、ブラシの摩耗量の増加や異音の発生を招く。
【0005】
本開示は上記事実を考慮し、ブラシと整流子との間で火花が発生することを抑制することができるモータを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するモータ(10、38)は、回転可能に支持された回転軸(12)と、前記回転軸と一体回転可能に設けられた電機子コア(26)と、導電性の巻線が環状に巻かれることによって前記電機子コアのまわりに形成されていると共に回転周方向に並んで配置され、最も回転径方向内側に配置されたものに対して回転径方向外側に配置されたもののうちいずれかの巻数が最も回転径方向内側に配置されたものの巻数よりも多い巻数に設定された複数のコイル(28)と、前記回転軸と一体回転可能に設けられ、前記複数のコイルを形成する前記巻線が接続される整流子(24)と、前記整流子と接した状態で設けられ、前記回転軸と共に回転する前記整流子と摺動することで各々の前記コイルへの通電が切替えられるブラシ(18)と、を備えている。
【0007】
この様に構成することで、ブラシと整流子との間で火花が発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本実施形態のモータを示す平面図である。
図1に示されたモータの一部を構成する電機子の配線等を模式的に示す模式図である。
ブラシと整流子との間で発生する火花のエネルギを説明するためのグラフである。
コイル番号とコイルインダクタンスとの関係を示すグラフである。
コイル番号とコイルの電気抵抗との関係を示すグラフである。
コイル番号とコイル巻数との関係を示すグラフである。
回転子が回転している際における整流後電流の向きや大きさを模式的に示す模式図である。
回転子が回転している際における整流後電流の向きや大きさを模式的に示す模式図であり、図7Aよりも回転子の回転が進んだ状態を示している。
回転子が回転している際における整流後電流の向きや大きさを模式的に示す模式図であり、図7Bよりも回転子の回転が進んだ状態を示している。
回転子が回転している際における整流後電流の向きや大きさを模式的に示す模式図であり、図7Cよりも回転子の回転が進んだ状態を示している。
回転子が回転している際における整流後電流の向きや大きさを模式的に示す模式図であり、図7Dよりも回転子の回転が進んだ状態を示している。
本実施形態のモータの火花エネルギ及び比較例に係るモータの火花エネルギを示すグラフである。
他の例のコイル番号とコイル巻数との関係を示すグラフである。
他の例のモータの一部を構成する電機子の配線等を模式的に示す図2に対応する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図1及び図2を用いて、本発明の実施形態に係るモータ10について説明する。なお、図中に適宜示す矢印Z方向、矢印R方向及び矢印C方向は、モータ10の回転軸12の回転軸方向一方側、回転径方向外側及び回転周方向一方側をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転軸12の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。
【0010】
図1及び図2に示されるように、本実施形態のモータ10は、固定子14と、回転子16と、一対のブラシ18と、を備えた4極10スロットの直流モータである。
【0011】
図2に示されるように、固定子14は、一例として筒状に形成されたハウジングの径方向側の面に複数のマグネット20が固定されること等により構成されている。本実施形態の固定子14は、4つのマグネット20を含んで構成されている。また、本実施形態では、径方向内側がN極とされたマグネット20Nと、径方向内側がS極とされたマグネット20Sとが、周方向に沿って等間隔に配置されている。
【0012】
図1及び図2に示されるように、回転子16は、固定子14の径方向内側に配置されている。この回転子16は、図示しない軸受によって回転可能に支持された回転軸12と、回転軸12に固定された電機子22及び整流子24(図2参照)と、を含んで構成されている。
【0013】
図1に示されるように、電機子22は、磁性材料を用いて形成された電機子コア26と、電機子コア26のまわりに形成された複数のコイル28と、を備えている。
【0014】
電機子コア26は、当該電機子コア26の径方向内側の部分を形成する軸芯部30を備えている。この軸芯部30の中心には、回転軸12が圧入等によって固定されている。また、電機子コア26は、軸芯部30から径方向外側へ向けて突出するすると共に軸方向から見て略T字状に形成された複数の(本実施形態では10個の)ティース部32を備えている。この複数のティース部32は、周方向へ等間隔に配置されている。
【0015】
ここで、複数のティース部32には、周方向に沿って順番に番号を付すことにする。また、その番号は、各々のティース部32を示す符号32の末尾にカッコ書きで示す。なお、この番号は「ティース部番号」と呼ぶ。
【0016】
また、周方向に隣合う一対のティース部32の間を「スロット」と呼ぶ。本実施形態では、10個のスロットが形成されている。また、複数のスロットには、周方向に沿って順番に符号S1〜S10を付すことにする。1番目のティース部32(1)と2番目のティース部32(2)の間のスロットには、符号S1を付す。また、2番目のティース部32(2)と3番目のティース部32(3)の間のスロットには、符号S2を付す。以下同様にして、各々スロットに符号S3〜S10を付す。
【0017】
複数のコイル28は、導電性の巻線が電機子コア26のまわりに環状に巻かれることによって形成されている。
【0018】
具体的には、スロットS1とスロットS3との間において2番目のティース部32(1)と3番目のティース部32(3)のまわりに巻線が巻かれることにより1番目のコイル28(1)が形成されている。1番目のコイル28(1)は、2番目のティース部32(1)及び3番目のティース部32(3)における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。なお、コイル28を示す符号28の後にカッコ書きで付された番号を「コイル番号」と呼ぶ。
【0019】
また、スロットS2とスロットS4との間において3番目のティース部32(3)と4番目のティース部32(4)のまわりに巻線が巻かれることにより2番目のコイル28(2)が形成されている。2番目のコイル28(2)における周方向一方側は、4番目のティース部32(4)における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、2番目のコイル28(2)における周方向他方側は、1番目のコイル28(1)における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。
【0020】
また、スロットS3とスロットS5との間において4番目のティース部32(4)と5番目のティース部32(5)のまわりに巻線が巻かれることにより3番目のコイル28(3)が形成されている。3番目のコイル28(3)における周方向一方側は、5番目のティース部32(5)における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、3番目のコイル28(3)における周方向他方側は、2番目のコイル28(2)における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。
【0021】
また、スロットS4とスロットS6との間において5番目のティース部32(5)と6番目のティース部32(6)のまわりに巻線が巻かれることにより4番目のコイル28(4)が形成されている。4番目のコイル28(4)における周方向一方側は、6番目のティース部32(6)における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、4番目のコイル28(4)における周方向他方側は、3番目のコイル28(3)における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。
【0022】
また、スロットS5とスロットS7との間において6番目のティース部32(6)と7番目のティース部32(7)のまわりに巻線が巻かれることにより5番目のコイル28(5)が形成されている。5番目のコイル28(5)は、6番目のティース部32(6)及び7番目のティース部32(7)における径方向外側の端部と対応する位置かつ4番目のコイル28(4)における周方向一方側及び6番目のコイル28(6)における周方向他方側に対して径方向外側に位置している。
【0023】
また、スロットS6とスロットS8との間において7番目のティース部32(7)と8番目のティース部32(8)のまわりに巻線が巻かれることにより6番目のコイル28(6)が形成されている。6番目のコイル28(6)は、7番目のティース部32(7)及び8番目のティース部32(8)における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。
【0024】
また、スロットS7とスロットS9との間において8番目のティース部32(8)と9番目のティース部32(9)のまわりに巻線が巻かれることにより7番目のコイル28(7)が形成されている。7番目のコイル28(7)における周方向一方側は、9番目のティース部32(9)における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、7番目のコイル28(7)における周方向他方側は、6番目のコイル28(6)における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。
【0025】
また、スロットS8とスロットS10との間において9番目のティース部32(9)と10番目のティース部32(10)のまわりに巻線が巻かれることにより8番目のコイル28(8)が形成されている。8番目のコイル28(8)における周方向一方側は、10番目のティース部32(10)における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、8番目のコイル28(8)における周方向他方側は、7番目のコイル28(7)における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。
【0026】
また、スロットS9とスロットS1との間において10番目のティース部32(10)と1番目のティース部32(1)のまわりに巻線が巻かれることにより9番目のコイル28(9)が形成されている。9番目のコイル28(9)における周方向一方側は、1番目のティース部32(1)における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、9番目のコイル28(9)における周方向他方側は、8番目のコイル28(8)における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。
【0027】
また、スロットS10とスロットS2との間において1番目のティース部32(1)と2番目のティース部32(2)のまわりに巻線が巻かれることにより10番目のコイル28(10)が形成されている。10番目のコイル28(10)は、1番目のティース部32(1)及び2番目のティース部32(2)における径方向外側の端部と対応する位置かつ9番目のコイル28(9)における周方向一方側及び1番目のコイル28(1)における周方向他方側に対して径方向外側に位置している。
【0028】
ここで、1番目のコイル28(1)と6番目のコイル28(6)とは、互いに回転中心軸を対象の中心として点対称な構成となっている。また、2番目のコイル28(2)と7番目のコイル28(7)とは、互いに回転中心軸を対象の中心として点対称な構成となっている。また、3番目のコイル28(3)と8番目のコイル28(8)とは、互いに回転中心軸を対象の中心として点対称な構成となっている。また、4番目のコイル28(4)と9番目のコイル28(9)とは、互いに回転中心軸を対象の中心として点対称な構成となっている。また、5番目のコイル28(5)と10番目のコイル28(10)とは、互いに回転中心軸を対象の中心として点対称な構成となっている。そのため、以下の説明においては、6番目のコイル28(6)、7番目のコイル28(7)、8番目のコイル28(8)、9番目のコイル28(9)及び10番目のコイル28(10)を1番目のコイル28(1)、2番目のコイル28(2)、3番目のコイル28(3)、4番目のコイル28(4)及び5番目のコイル28(5)とそれぞれ同じ又は対応するものとして説明する場合がある。
【0029】
図2に示されるように、整流子24は、回転軸12(図1参照)に固定される図示しない固定部と、銅板等を用いて形成されていると共に固定部の径方向外側の面に固定された複数の(本実施形態では10個の)整流子片34と、を含んで構成されている。複数の整流子片34は、周方向に沿って等間隔に配置されている。ここで、複数の整流子片34には、周方向に沿って順番に番号を付すことにする。また、その番号は、各々の整流子片34を示す符号34の末尾にカッコ書きで示す。なお、この番号は「整流子片番号」と呼ぶ。
【0030】
ここで、1番目のコイル28(1)を形成する巻線の両端末部は、7番目の整流子片34(7)及び8番目の整流子片34(8)にそれぞれ接続されている。また、5番目のコイル28(5)を形成する巻線の両端末部は、1番目の整流子片34(1)及び2番目の整流子片34(2)にそれぞれ接続されている。また、図示は省略するが、2番目のコイル28(2)を形成する巻線の両端末部は、8番目の整流子片34(8)及び9番目の整流子片34(9)にそれぞれ接続されている。また、3番目のコイル28(3)を形成する巻線の両端末部は、9番目の整流子片34(9)及び10番目の整流子片34(10)にそれぞれ接続されている。また、4番目のコイル28(4)を形成する巻線の両端末部は、10番目の整流子片34(10)及び1番目の整流子片34(1)にそれぞれ接続されている。また、6番目のコイル28(6)を形成する巻線の両端末部は、2番目の整流子片34(2)及び3番目の整流子片34(3)にそれぞれ接続されている。また、7番目のコイル28(7)を形成する巻線の両端末部は、3番目の整流子片34(3)及び4番目の整流子片34(4)にそれぞれ接続されている。また、8番目のコイル28(8)を形成する巻線の両端末部は、4番目の整流子片34(4)及び5番目の整流子片34(5)にそれぞれ接続されている。また、9番目のコイル28(9)を形成する巻線の両端末部は、5番目の整流子片34(5)及び6番目の整流子片34(6)にそれぞれ接続されている。また、10番目のコイル28(10)を形成する巻線の両端末部は、6番目の整流子片34(6)及び7番目の整流子片34(7)にそれぞれ接続されている。
(【0031】以降は省略されています)

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