JP2006529080A - 電動機の外側の連結部内のｐｃｂを有する永久磁石形直流電動機のｅｍｉの抑制及びオーバーモールド成形 - Google Patents

Abstract

【課題】
電磁波妨害（ＥＭＩ）を抑制する永久磁石形直流電動機１０が、金属電動機ハウジング１２及びブラシカード組立部品３４を有する。このブラシカード組立部本は、ブラシ２０及び電動機に給電する電源に接続するために形成され配置されたリード２４を有する。ブラシカードハウジング１４は、ブラシを収容する第１部分１８及びこの第１部分と一体化し、リードを収容する第２部分を有する。プリント回路基板２６が、ハウジングの第２部分に取り付けられていて、電動機によって発生されたＥＭＩを抑制するために形成され配置された少なくとも１つの電磁波妨害（ＥＭＩ）抑制要素３０を支持する。リードは、プリント回路基板に電気接続されている。その結果、電流が、プリント回路基板を通じてブラシに供給される。接触部材４０が、プリント回路基板と金属電動機ハウジングとの間に電気接続されている。その結果、少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素が、ブラシを金属電動機ハウジングに連結する。これによって金属電動機ハウジングが、交流アース及びＥＭＩシールドになる。

Description

本発明は、自動車で使用する永久磁石形直流電動機に関する、さらに特に電動機の外側に設置された連結部内に取り付けられたプリント回路基板（ＰＣＢ）を使用する直流電動機の電磁波妨害（ＥＭＩ）の抑制に関する。

自動車は、各新年と共により多くの電動機を有する。直流電動機は、フロントガラスのワイパー，パワーウィンドウ，パワーサンルーフ及びパワーシートの調節の制御のような様々な機能に対して使用される。同時に、これらの電動機は車両内に増えつつあり、より高感度の電子機器が車両内又は車両周りに設置されるか又は使用される。直流ブラシ電動機は、大量のＥＭＩを発生する。車両内の娯楽システムのような電子機器及び組み込まれた制御装置並びに携帯電話やその他の無線装置のような車両周りで使用される電子装置は、直流ブラシ電動機によって発生されるＥＭＩに対して影響されやすい。自動車メーカーは、車両内で使用される広い周波数範囲にわたって低いＥＭＩ放射を呈する電動機を要求する。同時に自動車メーカーは、それらの電動機の価格を低減する絶え間ないプレッシャー下にある。

したがって、ＥＭＩを抑制しつつ直流電動機のコストを低減する一方でＥＭＩの抑制を向上させた直流電動機を提供することが必要である。

本発明の課題は、上述した要求を満たすことにある。

本発明の原理によれば、この課題は、金属電動機ハウジング及びブラシカード部品を有する電磁波妨害（ＥＭＩ）の抑制を伴う永久磁石形直流電動機を提供することによって解決される。ブラシカード組立部品は、電動機に給電する電源に接続されるために形成され配置されたブラシ及びリードを有する。ブラシカードハウジングは、ブラシを収容する第１部分及びこの第１部分と一体化したリードを収容する第２部分を有する。プリント回路基板が、ブラシカードハウジングの第２部分に取り付けられていて、電動機によって発生されたＥＭＩを抑制するために形成され配置された少なくとも１つの電磁波妨害（ＥＭＩ）抑制要素を支持する。リードが、このプリント回路基板に電気接続されている。その結果、電流が、このプリント回路基板を通じてブラシに供給される。接触部材が、プリント回路基板と金属電動機ハウジングとの間に電気接続されている。その結果、少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素が、ブラシを金属電動機ハウジングに連結する。これによって、金属電動機ハウジングが、交流アース及びＥＭＩシールドになる。

本発明のもう１つの側面によれば、永久磁石形直流ブラシ電動機用の電磁波妨害（ＥＭＩ）の抑制を提供する方法が、以下のステップを有する：
金属ハウジング，ブラシ及び金属ハウジングの外側に延在している連結構造体を有する永久磁石形直流電動機を提供し、この連結構造体ハウジングが、電動機に給電し、
プリント回路基板を連結構造体内に取り付け、このプリント回路基板が、電動機のＥＭＩを抑制する少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素を有し、
リードをプリント回路基板に電気接続し、その結果、電流が、このプリント回路基板を通じてブラシに供給され、
接触部材をプリント回路基板と金属ハウジングとの間に電気接続し、その結果、少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素が、ブラシを金属ハウジングに連結し、これによって、金属電動機ハウジングが、交流アース及びＥＭＩシールドになり、
合成樹脂材料をプリント回路基板上にモールドしてこのプリント回路基板を被覆する。

その他の本発明の構成及び特徴並びに操作方法，構造の関連要素の機能，部分の組み合わせ及び製造の経済性は、以下の添付図面に基づく詳細な説明及び特許請求の範囲に記載されている。これらの全ては、この明細書の一部を構成する。

本発明は、表面実装型部品（ＳＭＤ）である電磁環境適合性部品を電動機ケース／ブラシカード組立部品の外側の連結部内のプリント回路基板（ＰＣＢ）上に実装することに関する。この連結部は、ハーネスに連結しかつリードフレームに直接連結する。このときＰＣＢは、既存の方法を使用してオーバーモールド成形される。

ＥＭＩの抑制を呈する永久磁石形直流電動機１０が、本発明の原理にしたがって図１中に示されている。この直流電動機１０は、通常の永久磁石，整流子，電機子，軸及び巻線（図示せず）を含む金属電動機ハウジング１２を有する。ブラシカードハウジング１４は、通常のブラシ２０及び電動機のリード２４（図３参照）を有する。この示された例では、電動機１０は、車両の窓を移動させるウィンドウ・リフト電動機である。したがってこの電動機１０は、電動機ハウジング１２に連結されているギアボックスも有する。このギアボックスは、パワーウィンドウを操作するための適切な伝導装置を有する。本発明は、あらゆる永久磁石形直流ブラシ電動機に適用されることが分かる。

図２〜４では、ブラシカードハウジング１４が、通常のブラシ２０及び連結構造体２２を規定する第２部分を含む第１部分１８を有する。この連結構造体２２は、連結本体２３を有する。この連結本体２３は、好ましくは第１部分１８と一体化し、電動機に給電するためのリード２４を収容する。電動機が組み立てられた場合、連結構造体２２は、電動機ハウジング１２の外側に配置され、ハウジング１４の第１部分１８から離れている。この機能を以下で説明する。ハウジング１４の第１部分１８が、電動機ハウジング１２の開口端部２１内に収容される。その結果、ブラシ２０が、電動機の整流子（図示せず）に操作的につながる。本発明の最も広義の観点では、ブラシカードハウジング１４の第１部分１８は、電動機ハウジング１２の一部とみなされ得る。

図示した例では、プリント回路基板（ＰＣＢ）２６が、ハウジング１４の連結構造体２２内に形成された凹部２８内に取り付けられている。ＰＣＢ２６が、電動機１０によって発生されるＥＭＩを抑制するために形成され配置されたＥＭＩ抑制要素３０（図３及び４）を支持する。例えばＰＣＢ２６は、好ましくはこのＰＣＢ２６面上に実装されたバリスタ，抵抗及びコンデンサのような部品３０を有する。図４によれば、リード２４の端部３６が、ＰＣＢ２６内の開口部３８を形成する表面に半田付けされる。その結果電流が、ＰＣＢ２６を通じてブラシ２０に供給される。さらに接触部材又はピン４０が、ＰＣＢ２６内の開口部４４を形成する表面に半田付けされる端部４２を有する。ブラシカードハウジング１４の第１部分１８が、組み立ての間に電動機ハウジング１２の開口端部２１内に差込まれる時に、接触ピン４０の他方の端部４６が、金属電動機ハウジング１２の内面に接触する。したがって接触ピン４０は、ＥＭＩ抑制ＰＣＢ２６を金属電動機ハウジング１２に接続する。ＰＣＢ２６上のコンデンサ３０が、ブラシ２０を電動機ハウジング１２に連結する。その結果電動機ハウジング１２が、ＡＣ「アース」及びＥＭＩシールドになる。

（ワイアリング・ハーネスのような電源に接続された）リード２４が、ＰＣＢ２６に対してほぼ横に延在するように、連結構造体２２が形成され配置される。

凹部２８を充填し、その結果ＰＣＢ２６を保護するため、好ましくは合成樹脂材の蓋構造体４８が、ＰＣＢ２６上にモールドされる。図３中に示されているように、ブラシカードハウジング１４は、そこに設置された要素（例えば、ブラシ２０，リード２４，ＰＣＢ２６）と共に電動機１０の単一のブラシカード組立部品３４を構成する。

したがって連結構造体２２内のＰＣＢ２６が、高められたＥＭＩ抑制に対する要求を満たす一方で、抑制する直流ブラシ電動機の製造コストを低減する。この例は、自動車の用途で今日一般に使用されている従来の方法よりも高い周波数で改善された抑制を可能にする一方で、抑制要素を設置するために要求される製造ステップの工数を低減する。

この例は、以下の利点を提供する：
１．（既に利用できる空間を使用して）電動機の取付け「外被」を変更することなしに小さいＰＣＢの使用を可能にする。
２．以前ではＥＭＩ部品の追加だけにＰＣＢを使用することは、幾つかの理由でコスト的に有効でなかった。ＰＣＢが、ブラシホルダ内に取り付けられている場合、電動機の電機子に近いために、ＰＣＢ組立部品が高温に曝される。このことは、高温仕様の部品を使用する必要があることを意味する。ブラシホルダ内でも、ＰＣＢ組立部品が、ブラシダスト及びあるいは残留する湿気に曝され得る。ＰＣＢ組立部品を保護するため、コンフォーマル・コーティングやラッカーが要求される。ＰＣＢ２６を連結構造体２２内に取り付け、工程の間に組立部品をオーバーモールド成形すると、コンフォーマル・コーティング及び高温仕様の部品に対する要求を排除する。
３．ＰＣＢは、今日ほとんどの電動機で使用される通常のリード部品よりも高い周波数に対して有効であるＳＭＤ抑制デバイスの使用を可能にする。ＳＭＤ部品は、リード部品がブラシカードハウジング１４内への取り付けを要求する特殊なリードフォームを要求しない。リード部品に対する支持特性が要求されないので、ブラシカードハウジング１４は簡素化され得る。この例の構造によれば、全てのＥＭＩ部品が、従来のリード部品に対する実装，リード曲げ，リードカットそしてリード半田付けで要求される多くのステップの代わりに１つの工程ステップ（ＰＣＢへの半田付け）で実装される。さらに、異なるＥＭＩ構造が、ブラシホルダ組立工程の変更なしに単にどの部品がＰＣＢ上に半田付けされるかを変更することによって製造され得る。又はＰＣＢは、ＥＭＩ抑制を要求しない電動機には単純に設置され得ない。

リード２４の脚２５に近くかつ平行なＰＣＢ２６の位置が、空間として既に利用でき、リード端部３６に対するＰＣＢ２６の直接の半田付けを提供する。このことは、ＥＭＩ抑制要素の有効性を大きく向上させる。さらに、電動機ハウジング１２に隣接したＰＣＢの位置が、ＰＣＢ組立部品から電動機ハウジングまでの非常に短いリード４０を可能にし、電動機１０のＥＭＩ抑制も高める。

上述した好適な例は、好適な例を実施する方法を示すのと同様に本発明の構造原理及び機能原理を示す目的で説明したものであって、このような原理から離れることなしに変更することができる。したがって本発明は、特許請求の範囲の思想の範囲内での全ての変更を含む。

本発明の原理にしたがって提供されたＥＭＩの抑制を呈する永久磁石形直流ブラシ電動機の前方投影図である。 図１の電動機のブラシカードハウジングの上の部分内に設置されたＰＣＢと共に示されたこのブラシカードハウジングの拡大した投影図である。 図１の電動機のブラシカードハウジング内に設置されたブラシ，ＰＣＢ及びリードと共に示されたこのブラシカードハウジングの断面図である。 本発明によるブラシカードハウジング，接触ピン，リード，ＰＣＢ及びオーバーモールド成形されたカバーの展開図である。

符号の説明

１０ 直流電動機
１２ 金属電動機ハウジング
１４ ブラシカードハウジング
１８ 第１部分
２１ 開口端部
２２ 連結構造体
２３ 連結本体
２４ リード
２５ 脚
２６ ＰＣＢ
２８ 凹部
３０ ＥＭＩ抑制要素
３４ ブラシカード組立部品
３６ リード端部
３８ 開口部
４０ 接触部材又はピン
４２ 端部
４４ 開口部
４６ 端部
４８ 蓋構造体

Claims (17)

1. ブラシ及び金属電動機ハウジングを有する永久磁石形直流電動機の連結構造体においてこの連結構造体は：
   金属電動機ハウジングの外側に配置された連結本体を有し、
   連結本体によって収容され、電動機に給電する電源に接続されているリードを有し、
   連結本体に取り付けられ、電動機によって発生されたＥＭＩを抑制するために形成され配置された少なくとも１つの電磁波妨害（ＥＭＩ）抑制要素を支持するプリント回路基板を有し、リードは、プリント回路基板に電気接続され、その結果、電流が、プリント回路基板を通じてブラシに供給され得、
   プリント回路基板と金属電動機ハウジングとの間に電気接続された接触部材を有し、その結果、少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素は、電動機のブラシを金属電動機ハウジングに連結し、これによって金属電動機ハウジングは、交流アース及びＥＭＩシールドになることを特徴とする連結連結構造体。
2. 少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素は、表面実装デバイスである請求項１に記載の連結構造体。
3. 少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素は、コンデンサを含む請求項１に記載の連結構造体。
4. リードは、プリント回路基板に半田付けされている端部を含む請求項１に記載の連結構造体。
5. プリント回路基板上にモールドされた蓋構造体を含む請求項１に記載の連結構造体。
6. 連結本体は、凹部を有し、プリント回路基板が、凹部内の連結本体に取り付けられている請求項５に記載の連結構造体。
7. 蓋構造体が、凹部を充填しプリント回路基板を覆うために形成され配置されている請求項６に記載の連結構造体。
8. リードは、プリント回路基板に対してほぼ横に延在する請求項１に記載の連結構造体。
9. 電磁波妨害（ＥＭＩ）抑制を有する永久磁石形直流電動機において、この電動機は：
   金属電動機ハウジングを有し、
   ブラシカード組立部品が：
   ブラシを有し、
   電動機に給電する電源に接続するために形成され配置されたリードを有し、
   ブラシを収容し、金属電動機ハウジングに操作連結されている第１部分及びこの第１部分と一体化しリードを収容する第２部分から成るハウジングを有し、
   このハウジングの第２部分に取り付けられ、電動機によって発生されたＥＭＩを抑制するために形成され配置された少なくとも１つの電磁波妨害（ＥＭＩ）抑制要素を支持するプリント回路基板を有し、リードは、プリント回路基板に電気接続され、その結果、電流が、このプリント回路基板を通じてブラシに供給され、
   プリント回路基板と金属電動機ハウジングとの間に電気接続された接触部材を有し、その結果、少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素は、ブラシを金属電動機ハウジングに連結し、これによって金属電動機ハウジングは、交流アース及びＥＭＩシールドになることを特徴とする電動機。
10. 少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素は、表面実装デバイスである請求項９に記載の電動機。
11. 少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素は、コンデンサを含む請求項９に記載の電動機。
12. リードは、プリント回路基板に半田付けされている端部を含む請求項９に記載の電動機。
13. ハウジングの第２部分は、凹部を有し、プリント回路基板が、この凹部内に取り付けられている請求項９に記載の電動機。
14. 蓋構造体を有し、この蓋構造体は、凹部を充填し、プリント回路基板を覆うために形成され配置されている請求項１３に記載の電動機。
15. 各リードの少なくとも一部が、プリント回路基板に対してほぼ横に延在する請求項９に記載の電動機。
16. 金属電動機ハウジングは、開口端部を有し、ハウジングの第１部分は、接触部材の少なくとも一部が金属電動機ハウジングの内面に接触するようにこの開口端部内に配置されている請求項９に記載の電動機。
17. 永久磁石形直流ブラシ電動機に対して電磁波妨害（ＥＭＩ）抑制を提供する方法において、この方法は以下のステップを有する：
    金属ハウジング，ブラシ及び金属ハウジングの外側に延在している連結構造体を有する永久磁石形直流電動機を提供し、この連結構造体ハウジングが、電動機に給電し、
    プリント回路基板を連結構造体内に取り付け、このプリント回路基板が、電動機のＥＭＩを抑制する少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素を有し、
    リードをプリント回路基板に電気接続し、その結果、電流が、このプリント回路基板を通じてブラシに供給され、
    接触部材をプリント回路基板と金属ハウジングとの間に電気接続し、その結果、少なくとも１つのＥＭＩ抑制要素が、ブラシを金属ハウジングに連結し、これによって、金属電動機ハウジングが、交流アース及びＥＭＩシールドになり、
    合成樹脂材料をプリント回路基板上にモールドしてこのプリント回路基板を被覆する。

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