JP2003319629A

JP2003319629A - 小型モータの回転子

Info

Publication number: JP2003319629A
Application number: JP2002379249A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Mabuchi; 隆一馬渕; Etsuo Mayumi; 悦夫間弓
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2003-11-07
Also published as: GB2391118A; CN1252896C; CN1440108A; GB0303341D0

Abstract

(57)【要約】【課題】モータ特性を十分発揮させつつ、巻線と整流
子端子の接続部分に撓みを及ぼさないようにして、断線
を防止すると共に、回転子シャフト上の整流子の位置決
めを容易にする。【解決手段】本発明は整流子４の装着部と積層コア３
端面との間のシャフト２上に、金属製のスリーブ２０を
装着することによって、整流子端子部５に伝藩する撓み
振動を極小化させ、接続された巻線の断線を防止する。
また、絶縁コーティングを積層コア３だけでなく金属製
スリーブ２０を含めて施すことにより、金属製スリーブ
２０と積層コア３間を固着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の窓ガラス
昇降駆動用等に使用される小型モータの回転子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来公知のウォーム減速機付小
型モータを例示する図である（例えば、特許文献１参
照）。図において、モータ部はねじを介して減速機部に
取付けられ、そのモータシャフト２はウォーム７を固定
すると共に、その先端部は軸受９で軸止される。さら
に、ウォーム７にはウォームホイールを構成するヘリカ
ルギア１０が噛み合わされて、モータ部から出力された
駆動トルクは、モータシャフト２からウォーム７に伝達
され、減速機部においてウォーム７からヘリカルギア１
０に駆動トルクが伝わり、出力軸１２から外部にトルク
が取り出される。

【０００３】このようなウォーム減速機付小型モータの
巻線接続構造について、さらに、図６を参照して説明す
る。図６は、従来技術の一般的な小型モータの回転子組
立体を示す図である。シャフト２には積層コア３が固定
され、この積層コア３には巻線６が巻回される。シャフ
ト２上にはまた、その所定位置に整流子４が固定され
て、この整流子４の各整流子端子５に、回転子磁極を構
成する各巻線６のそれぞれの端部が接続されている。シ
ャフト２の出力側には、上述したように、ウォーム７が
固定されている。モータ部と減速機部との組み付け関係
から積層コア３とウォーム７との間に予め軸受８を装着
することもある。

【０００４】このようなウォーム減速機付小型モータ
を、例えば自動車の窓ガラス昇降駆動用に用いる場合、
装着スペース等の関係からできるだけ小型化するのが望
ましく、シャフト２の軸径も３mm程度のものが使用され
るようになってきた。しかし、自動車の窓ガラス昇降駆
動用等のモータは、ウォーム減速機部からシャフト２に
大きな反力が加わるため、従来用いられていた３mm程度
のシャフト２では負荷時にシャフト全体が撓み、巻線６
が接続される整流子端子５の部分にも撓み力が伝播し、
その結果、回転子は撓みながら回転することにより巻線
の接続部が伸縮し振動を生じて、巻線６がその部分で断
線するという事故が発生することとなる。また、この振
動が、モータケースの固有振動数と共振することによ
り、大きなノイズが発生するという問題もあった。

【０００５】そこで、従来、巻線６と整流子端子５の部
分を保護し、また、撓みや共振を抑えるために、接続部
全体を覆う接着剤を塗布していた。接着剤としては、巻
線６内部に浸透して巻線を包み込むように付着する必要
があることから、例えばエポキシ系の接着剤が用いられ
ている。

【０００６】しかし、接着剤の塗布は、塗布量の管理や
乾燥固着の工数が多く、安定した品質を確保した量産に
は不向きであった。特に、乾燥工程は、生産ラインを中
断してバッチ工程として行う必要があり、また、塗布量
の管理が困難であることから、信頼性の保証が難しくな
るという問題があった。

【０００７】さらに、回転子シャフト２上の整流子４の
位置決め固定は容易ではなく、整流子４の積層コア側に
積層コアに突き当たるように整流子絶縁筒を延長して固
定していたりしていた。このように、従来、整流子の位
置決めのために面倒な工程を必要としていた。

【０００８】また、小型モータをスロットルバルブ駆動
用モータとして用いた場合に、エンジンの振動がモータ
ケースの固有振動数と共振して大きなノイズが発生した
り、シャフトが撓んで巻線が断線したりする、という不
具合もあった。スロットルバルブ駆動用モータとは、エ
ンジンのスロットルの開閉を電気的な制御によって行う
際に使用するモータである。スロットルバルブ駆動用モ
ータは、スロットルバルブの開閉を行うスロットルボデ
ィに備えられ、このスロットルボディがエンジンに直接
取り付けられているので、エンジンの振動がダイレクト
に伝わることになり、上述のような不具合が生じること
になる。

【０００９】

【特許文献１】特許第２６３６９５８号公報

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】シャフト２の撓みによ
る振動を防ぐには、シャフト径を全体的に太くしたり、
或いは軸方向の一部を部分的に太くした特殊なシャフト
（いわゆる、段引きシャフト）を用いることによって解
決できる。しかし、シャフト径を太くしたり、特殊なシ
ャフトを用いると、小型化の要請に応えるには不都合で
あり、また、シャフト径を変更するとシャフト径に関係
する積層コア、軸受、整流子などの部品を全て変更しな
ければならなくなるなどコストアップの問題を生じる。
当然、段引きシャフトに変更すること自体がコストアッ
プとなる。かつ、部品を大きくすることと関連して機械
ロスが増えることとなり、モータの特性が十分発揮でき
ない状況を生じる。

【００１１】そこで、本発明はシャフト径を太くしたり
特殊なシャフトを用いることなく、かつ、量産には不向
きな接着剤の塗布工程を必要とせずに、モータ特性を十
分発揮させつつ、巻線と整流子端子の接続部分に撓みを
及ぼさないようにして、撓みによる振動と断線を防止す
ることを目的としている。

【００１２】また、同時に、回転子シャフト上の整流子
の位置決めを容易にすることを目的としている。

【００１３】さらに、本発明は、スロットルバルブ駆動
用モータとして用いる場合のように、モータ外部からの
振動がモータケースの固有振動数と共振するのを防止す
ることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は整流子
の装着部と積層コア端面との間のシャフト上に、金属製
のスリーブを装着することによって、整流子端子部に伝
藩する撓み振動を極小化させ、接続された巻線の断線を
防止する。

【００１５】また、絶縁コーティングを積層コアだけで
なく金属製スリーブを含めて施すことにより、金属製ス
リーブと積層コア間を固着する。

【００１６】また、金属製スリーブを装着させることに
より、回転子組立体の整流子の位置決めを容易にする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図示した例に基
づき詳細に説明する。図1は、小型モータの回転子組立
体の巻線接続部分を詳細に示す図であり、図２は、巻線
をする前の回転子組立体を例示する図である。また、図
３は、金属製スリーブ２０の２つの例を示す断面図であ
る。さらに、図４は、シャフト上に積層コア３と金属製
スリーブ２０のみを取り付けた状態で示す図である。本
発明を適用する小型モータは、シャフト２上に備えられ
る金属製スリーブ２０とそれに関連した構成を除いて、
従来公知の通常の構成にすることができる。図１に示し
た回転子組立体は、シャフト２上に固定された積層コア
３及び整流子４，積層コア３に巻回された巻線６，各巻
線６の端部を接続する整流子端子５を通常に有してい
る。そして、例示の構成は、積層コア３の端面と整流子
４の間のシャフト２上に、金属製スリーブ２０を装着し
ている。

【００１８】金属製スリーブ２０は、図３（ａ）に示す
ようなパイプ状、或いは（ｂ）に示すようにパイプの一
端側に鍔部を有するハトメ状などに構成することができ
る。その材質は、鉄、鉄合金（ステンレスを含む）、或
いは真鍮などの銅合金などで構成されるが、コストや加
工性の問題から、さらには絶縁コーティングが良好に付
着する必要があることから、鉄又は鉄合金が望ましい。

【００１９】図４に示すように、金属製スリーブ２０
は、シャフト２上に積層コア３が圧入固定された状態
で、整流子が装着される側のシャフト２上に圧入され、
積層コア３の端面に当接させる（実施例）。この金属
製スリーブ２０は、ハトメ状に形成しハトメの鍔部を積
層コア3の端面に当接させて図示しているが、当該鍔部
を、整流子４側に当接させるようにしてもよい。さら
に、図３（ａ）に例示したようなパイプ状のものを用い
ることもできる。なお、シャフト２上の整流子の装着さ
れる部位には、予めナール１１を施すことができる。

【００２０】通常、積層コア３と巻線６間を絶縁するた
めに、積層コア３上にはエポキシパウダーのような絶縁
剤を用いて絶縁コーティングが施されるが、例示の構成
は、積層コア３のスロット部及び両端面だけでなく、さ
らに金属製スリーブ２０上にも絶縁コーティングされ
る。この絶縁コーティングにより、金属製スリーブ２０
は積層コア３及びシャフト２に対して強固に固定され
る。最も好ましい態様は、ハトメ状の金属製スリーブ２
０の鍔部を積層コア3の端面に当接して、絶縁コーティ
ングを施し、シャフト２に圧入された金属製スリーブ２
０をしっかりと固定させるのがよい。

【００２１】また、図示したような積層コアの整流子側
に加えて、積層コアの反対側においても、同様構成の第
２の金属製スリーブを積層コア端面に当接した上で絶縁
コーティングを施すと（実施例）、シャフト２の剛性
がさらに増す効果がある。

【００２２】その後、整流子４が、図２に示すように金
属製スリーブ２０に当接するようにシャフト２に圧入固
定される。整流子４の積層コア３に対する位置は、金属
製スリーブ２０の軸方向長さによって決まる。そして、
図１に示すように巻線６が積層コア３に巻回され、その
それぞれの巻線端が整流子４の整流子端子５に接続され
る。

【００２３】図７は、本発明の共振対策の効果を示す実
験結果を示す図である。電圧を９Ｖから１５．５Ｖまで
上昇させて共振（Ｇ）を測定した。図中の「従来技術」
は、図６を参照して説明したように、巻線６と整流子端
子５の接続部全体を接着剤で覆った構成であり、実施例
は、金属製スリーブ２０を整流子側のみに備える構成
を、実施例は、金属製スリーブを積層コアの両側に備
える構成を、そして、「対策無し」は、何らの共振対策
も採っていない構成をそれぞれ示している。また、図中
のそれぞれ２つの三角形は、モータを右回り（ＣＷ）及
び左回り（ＣＣＷ）させて測定したものであり、また、
三角形の各頂点が上から順に共振（Ｇ）の最大、平均、
最小を表している。

【００２４】図７の参照により明らかなように、本発明
によれば実施例及び実施例共に、簡単な構成にも関
わらず、振動を抑える効果が顕著であることが分かる。
また、図６を参照して説明した従来技術も、同様に優れ
た振動抑止効果を示すが、しかし、この技術は、塗布量
の管理や乾燥固着の工数が多く、安定した品質を確保し
た量産には不向きの接着剤塗布工程を必要とするもので
あることは、前述した通りである。

【００２５】また、実施例及び実施例共に、少なく
とも、モータの使用電圧（１２Ｖ近辺）で共振しないよ
う構成することが可能になり、また、これによってノイ
ズを抑えることができた。

【００２６】図８は、本発明のモータを、スロットルバ
ルブ駆動用に用いた例を示す概略図である。スロットル
バルブ３４の開閉を制御する構成全体をスロットルボデ
ィ３５という。電子制御ユニットは、アクセルワークユ
ニットから出力されるアクセルペダルの踏込量に応じた
検出信号と、スロットルセンサーからのスロットル開度
信号とに基づいて、スロットルバルブ駆動用モータを制
御する。スロットルバルブ駆動用モータ３１は、そのシ
ャフトにギア３２を固定している。このギア３２は、さ
らに複数のギアからなる減速機部を介して、スロットル
バルブ３４を駆動する軸３３を回転させ、これによって
スロットルバルブ３４を開閉するように構成されてい
る。

【００２７】このスロットルボディ３５は自動車のエン
ジンに直接取り付けられるため、エンジンの振動がダイ
レクトに駆動用モータ３１に伝わる。このように、駆動
用モータにモータ外部から振動が伝わる用途において、
実施例或いは実施例として前述したような構成を用
いることにより、金属製スリーブが外部から伝わるシャ
フトの振動を抑制することが可能になる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、シャフト上に金属スリーブを
装着することにより、シャフト径を太くしたり或いは特
殊なシャフトを用いることなく、かつ他の部品の仕様を
変更することなく、モータの小型化を維持することを可
能にしつつ、シャフトが負荷に対して小径であることに
起因していた、シャフトの撓み振動による巻線の接続部
での断線を防止すると共に、振動を抑えてノイズを減少
させることができる。

【００２９】また、シャフトが負荷に対して小径である
ことにより、軸受の小型化、軸受などの部品大型化防止
による機械ロス低減、小径の整流子を用いることによる
周速の低減、この周速低減による摺動ノイズの抑制、機
械ロス低減及び小型部品を使用することによるモータの
省電力化、ウォームを用いないモータとの部品共通化に
よるコストダウンの効果がある。

【００３０】また、本発明は、巻線接続部に、量産には
不向きな接着剤の塗布工程を必要とせずに、巻線接続の
高い信頼性を保証することができる。

【００３１】また、金属製スリーブを装着することによ
り、整流子の位置決めが容易になるという効果がある。

【００３２】さらに、本発明は、スロットルバルブ駆動
用モータとして用いる場合のように、モータ外部からの
振動がモータケースの固有振動数と共振して、不具合が
生じるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】小型モータの回転子の巻線接続部を詳細に説明
するための図である。

【図２】巻線を巻回する前の小型モータの回転子を示す
図である。

【図３】本発明において使用することのできる金属製ス
リーブの例を示す図である。

【図４】回転子シャフト上に積層コアからなる鉄芯と金
属製スリーブを装着した状態を示す図である。

【図５】従来技術のウォーム減速機付小型モータを示す
図である。

【図６】従来技術の回転子組立体を示す図である。

【図７】本発明の共振対策の効果を示す実験結果を示す
図である。

【図８】本発明のモータを、スロットルバルブ駆動用に
用いた例を示す概略図である。

【符号の説明】

２シャフト３積層コア４整流子５整流子端子６巻線７ウォーム８軸受９軸受１０ヘリカルギア１１ナール１２出力軸２０金属製スリーブ３１スロットルバルブ駆動用モータ３２ギア３３軸３４スロットルバルブ３５スロットルボディ

フロントページの続きＦターム(参考） 5H607 AA12 BB04 CC01 DD03 EE32 FF24 5H613 AA02 BB04 BB10 GB03 GB13 KK14 PP05 PP08 SS05 5H623 AA10 BB07 JJ01 LL10 LL14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シャフト上に固定された積層コア及び整
流子、該積層コアに巻回された巻線、巻線の端部を接続
する整流子端子を有する小型モータの回転子において、前記積層コアの端面と前記整流子の間の前記シャフト上
に、金属製スリーブを装着したことを特徴とする小型モ
ータの回転子。
【請求項２】絶縁コーティングを前記積層コアだけで
なく前記金属製スリーブ上にも施して、当該絶縁コーテ
ィングにより前記金属製スリーブと前記積層コアを固着
した請求項１に記載の小型モータの回転子。
【請求項３】前記金属製スリーブは、パイプ状または
ハトメ状に構成した請求項１又は請求項２に記載の小型
モータの回転子。
【請求項４】前記金属製スリーブは、鉄または鉄合金
からなる請求項１〜３のいずれかに記載の小型モータの
回転子。
【請求項５】前記整流子側とは反対側の積層コア端面
に当接させて前記シャフト上に第２の金属製スリーブを
装着した請求項１に記載の小型モータの回転子。
【請求項６】前記シャフト先端部に取り付けたウォー
ムを含む減速機部をモータ部に一体に結合した請求項１
に記載の小型モータの回転子。
【請求項７】前記シャフト先端部に取り付けたギアを
含む減速機部を介してスロットルバルブを開閉するスロ
ットルバルブ駆動用モータとして構成される請求項１に
記載の小型モータの回転子。