JP2007124792A

JP2007124792A - 電動モータ

Info

Publication number: JP2007124792A
Application number: JP2005313143A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Amagasa; 俊之天笠
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2025-10-27
Also published as: JP4827492B2

Abstract

【課題】磁気センサを備える電動モータの信頼性を向上させる。
【解決手段】モータ本体２２にはウォームギヤ機構３２と回路基板３４とを収容するギヤハウジング３０が取り付けられ、ギヤハウジング３０の開口部には磁性材料を用いて形成されたハウジングカバー３１が取り付けられる。また、ウォームホイール３２ｂの出力軸１７上にマグネット３７が固定され、マグネット３７に対向するように回路基板３４にＭＲセンサ３８が実装される。さらに、回路基板３４にはＦＥＴ３６が実装され、ＦＥＴ３６は回路基板３４を介してハウジングカバー３１に接している。このように、磁性材料を用いて形成されたハウジングカバー３１によって磁気ノイズを遮蔽することにより、ＭＲセンサ３８を磁気ノイズから保護することができる。さらに、ＦＥＴ３６の熱をハウジングカバー３１から外気に放出することにより、ＦＥＴ３６を熱から保護することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気センサを備える電動モータに関し、特に、電動モータの信頼性を向上させるために適用して有効な技術に関する。

車両に搭載されるワイパ装置やパワーウィンド装置等には、ワイパアームやウィンドガラスを作動させるための駆動源として電動モータが組み付けられている。ワイパ装置やパワーウィンド装置などの高機能化に伴い、これらを駆動する電動モータに対しても高性能化が要求されており、電動モータに対して駆動状態を制御するための回路基板を組み込むことが多い(たとえば、特許文献１および２参照)。

このような電動モータの回路基板には、駆動電流を制御するＦＥＴや出力軸の回転状態を検出する磁気センサ等の電子部品が実装されている。これらの電子部品を保護して電動モータの信頼性を向上させるため、特許文献２に記載される電動モータにあっては、モータケースと電子部品との間にスプリングを組み込むことにより、スプリングを介して電子部品からモータケースに熱を放出するようにしている。
特表２００４−５２１００４号公報実開昭６１−１６５０６８号公報

しかしながら、電動モータの信頼性を向上させるためには、電子部品を熱から保護するだけでなく、電子部品を磁気ノイズから保護して正常に作動させる必要がある。特に、電動モータの高性能化を図るため、磁気センサとしてＭＲセンサ(磁気抵抗センサ)を採用した場合には、磁気ノイズに対する感度が鋭くなることから、少量の磁気ノイズによっても出力軸の回転数や軸角度を誤って検出してしまうおそれがある。このように、電動モータの回転数や軸角度を誤って検出することは、電動モータの誤動作を引き起こす要因となるため、磁気ノイズから磁気センサを積極的に保護することが望まれている。

本発明の目的は、磁気ノイズから磁気センサを保護することにより、電動モータの信頼性を向上させることにある。

本発明の電動モータは、モータ軸を駆動するモータ本体と、前記モータ軸の回転を減速する減速機構と、前記モータ本体を制御する駆動制御部とを備える電動モータであって、
前記駆動制御部が備える回路基板に、前記減速機構に取り付けられるマグネットの磁界変化を検出する磁気センサを実装し、前記減速機構と前記駆動制御部とを収容するハウジングの開口部に、磁性材料を用いて形成されるカバー部材を取り付けることを特徴とする。

本発明の電動モータは、前記マグネットは前記減速機構の出力軸上に取り付けられ、前記磁気センサは前記マグネットに対向して配置されることを特徴とする。

本発明の電動モータは、前記モータ本体に駆動電力を供給するパワー系部品を前記回路基板に実装し、前記パワー系部品は前記回路基板を介して前記カバー部材に接触することを特徴とする。

本発明の電動モータは、前記回路基板と前記カバー部材との間に伝熱材を介在させることを特徴とする。

本発明の電動モータは、前記磁気センサと前記パワー系部品とは前記回路基板の同一面上に実装されることを特徴とする。

本発明の電動モータは、前記減速機構から出力される動力によってワイパ装置を駆動することを特徴とする。

本発明によれば、磁気センサを備えた駆動制御部を収容するハウジングの開口部に、磁性材料を用いて形成されるカバー部材を取り付けるようにしたので、磁気センサに対して作用しようとする磁気ノイズを遮蔽することができ、磁気センサの正常動作を確保することができる。これにより、電動モータの信頼性を向上させることが可能となる。

さらに、回路基板をカバー部材に接触させるようにしたので、パワー系部品の熱をカバー部材から放出することができ、パワー系部品を熱から保護して正常動作を確保することができる。これにより、電動モータの信頼性を更に向上させることが可能となる。

また、磁気センサとパワー系部品とを回路基板の同一面上に実装することにより、同一面上に磁気センサとパワー系部品とを並べることができ、電動モータの小型化を達成することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施の形態である電動モータ１０が駆動源として組み付けられたワイパ装置１１を示す概略図である。図１に示すように、車両１２のフロントガラス１３の下方には、フロントガラス１３に付着した雨水等を拭き取って運転者の視界を確保するためのワイパ装置１１が設けられている。

ワイパ装置１１は車両１２に回転自在に支持された２つのワイパ軸１４ａ，１４ｂを備えており、ワイパ軸１４ａには運転席側のワイパアーム１５ａが固定され、ワイパ軸１４ｂには助手席側のワイパアーム１５ｂが固定されている。それぞれのワイパアーム１５ａ，１５ｂの先端部にはワイパブレード１６ａ，１６ｂが装着されており、ワイパアーム１５ａ，１５ｂの基端部には図示しないスプリングが装着されている。このスプリングのばね力により、ワイパブレード１６ａ，１６ｂをフロントガラス１３に対して弾圧的に接触させることが可能となっている。

また、ワイパ装置１１には電動モータ１０が組み付けられており、この電動モータ１０の出力軸１７にはクランクアーム１８が連結されている。クランクアーム１８はワイパ軸１４ａ，１４ｂを支点とするリンク機構１９に連結されており、クランクアーム１８を回転させることによって、ワイパアーム１５ａ，１５ｂを所定の角度範囲で揺動させることが可能となる。このようなワイパアーム１５ａ，１５ｂの揺動運動により、ワイパブレード１６ａ，１６ｂを上反転位置と下反転位置との間の払拭範囲２０ａ，２０ｂで作動させることができ、フロントガラス１３に付着した雨水等を払拭することが可能となる。なお、電動モータ１０の出力軸１７を所定の回転角度で反転させ、ワイパアーム１５ａ，１５ｂを揺動させるようにしても良い。

図２は電動モータ１０を示す断面図である。図２に示すように、電動モータ１０はモータ軸２１を駆動するモータ本体２２と、このモータ回転を減速して出力する減速機構部２３とを備えている。モータ本体２２はいわゆるブラシ付きの直流モータとなっており、モータハウジング２４の内部には図示しない界磁マグネットが固定され、アマチュア２５およびコミュテータ２６が回転自在に収容されている。なお、モータ本体２２としてブラシ付き直流モータを用いるようにしているが、これに限られることはなく、ブラシレス直流モータなど他の形式のモータ本体を用いるようにしても良い。

一方、減速機構部２３は、モータハウジング２４に組み付けられるギヤハウジング(ハウジング)３０を備えており、このギヤハウジング３０には減速機構としてのウォームギヤ機構３２が収容されている。ギヤハウジング３０内に延びるモータ本体２２のモータ軸２１は、軸受３３を介して回転自在に支持されており、前述したクランクアーム１８が固定される出力軸１７は、ギヤハウジング３０のボス部３０ａに回転自在に支持されている。モータ軸２１にはウォーム３２ａが固定される一方、出力軸１７にはウォーム３２ａに噛み合うウォームホイール３２ｂが固定されており、これらのウォーム３２ａとウォームホイール３２ｂとによってウォームギヤ機構３２が形成されている。また、ギヤハウジング３０の開口部にはカバー部材としてのハウジングカバー３１が組み付けられており、このハウジングカバー３１は鉄、鋼、ステンレス等の磁性材料を用いて、プレス等の加工によって形成される。

また、図２に示すように、ギヤハウジング３０にはウォームギヤ機構３２を覆うように回路基板３４を備えた駆動制御部３５が収容されている。回路基板３４の下面３４ａには、モータ本体２２に駆動電力を供給するパワー系部品としてのＦＥＴ(電界効果トランジスタ)３６が実装されるとともに、図示しないリレー、ダイオード、コンデンサ等が実装されるようになっている。さらに、出力軸１７の回転数および軸角度を検出するため、ウォームホイール３２ｂの出力軸１７上には、Ｎ極とＳ極が周方向に着磁された回転検出用のマグネット３７が固定されており、このマグネット３７に対向するように磁気センサとしてのＭＲセンサ(磁気抵抗センサ)３８が回路基板３４の下面３４ａに実装されている。つまり、電動モータ１０を駆動した際には、ＭＲセンサ３８に対してマグネット３７が相対的に回転することになるため、このときのＮ極とＳ極の磁極の切替りに伴う磁界変化をＭＲセンサ３８によって検出することにより、電動モータ１０の回転状態を検出することが可能となる。そして、ＭＲセンサ３８からの検出信号によって把握されるワイパブレード１６ａ，１６ｂの作動位置に基づいて、モータ本体２２に対する駆動電力が制御されるようになっている。

また、回路基板３４の上面３４ｂには伝熱材としてのシリコーン３９が塗布されており、回路基板３４はシリコーン３９を介してハウジングカバー３１に接するようになっている。つまり、ＦＥＴ３６に駆動電流を供給することによって熱が生じることになるが、発生する熱がＦＥＴ３６に蓄えられることはなく、シリコーン３９からハウジングカバー３１を介して外気に放出されることになる。なお、図示する場合には、回路基板３４にシリコーンを塗布することにより、回路基板３４とハウジングカバー３１との間から空気を排除して、ＦＥＴ３６からハウジングカバー３１に放熱する際の熱伝導率を高めるようにしているが、シリコーン以外の伝熱材を回路基板３４とギヤハウジング３０との間に介在させるようにしても良い。なお、ハウジングカバー３１からの放熱性を高めるため、ハウジングカバー３１の表面に放熱フィンを形成するようにしても良い。

ここで、図３(Ａ)は従来の電動モータ１００が備える断面構造を示す概略図であり、図３(Ｂ)は本発明の電動モータ１０が備える断面構造を示す概略図である。まず、図３(Ａ)に示すように、従来の電動モータ１００にあっては、回路基板１０１を収容するハウジング１０２の開口部に対して樹脂製のハウジングカバー１０３が取り付けられるため、外部からの磁気ノイズをハウジングカバー１０３によって遮蔽することができず、回路基板１０１に実装される電子部品１０４，１０５に対して磁気ノイズが影響を及ぼし、電子部品１０４，１０５に誤作動が生じてしまうおそれがある。また、回路基板１０１の一方面１０１ａにＦＥＴ１０４が実装され、回路基板１０１の他方面１０１ｂに磁気センサ１０５が実装されるため、回路基板１０１の厚み寸法が拡大されることになり、電動モータ１００の大型化を招くことにもなっていた。

これに対し、図３(Ｂ)に示すように、本発明の一実施の形態である電動モータ１０にあっては、鉄系の磁性材料を用いて形成されるハウジングカバー３１によって、ギヤハウジング３０内に収容される回路基板３４を覆うようにしたので、回路基板３４に対して作用しようとする磁気ノイズを遮蔽することができ、回路基板３４に実装された各種電子部品の正常動作を確保することができる。また、回路基板３４をハウジングカバー３１に接触させることにより、ＦＥＴ３６の熱をハウジングカバー３１から放出するようにしたので、ＦＥＴ３６を熱から保護して正常動作を確保することができる。このように、磁気ノイズや発熱から回路基板３４の電子部品を保護することができるため、電動モータ１０の信頼性を向上させることができ、ワイパ装置１１の誤動作を防止することが可能となる。また、ＦＥＴ３６とＭＲセンサ３８との双方を回路基板３４の同一面である下面３４ａに実装することにより、同一面上にＦＥＴ３６とＭＲセンサ３８とを並べることができるため、前述した電動モータ１００の厚み寸法Ｈ１よりも、電動モータ１０の厚み寸法Ｈ２を小さく設定することができ、電動モータ１０の小型化を達成することが可能となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前記実施の形態においては、電動モータ１０をワイパ装置１１の駆動源として用いるようにしているが、ワイパ装置１１に限られることはなく、パワーウィンド装置やドア開閉装置などの駆動源として本発明の電動モータ１０を適用するようにしても良い。

また、電動モータ１０に組み込まれる減速機構としてウォームギヤ機構３２が採用されているが、これに限られることはなく、複数の平歯車からなる減速歯車列など他の形式の減速機構を用いるようにしても良い。さらに、図示する場合には、ＭＲセンサ３８およびマグネット３７が、ウォームホイール３２ｂの回転中心上に配置されているが、ウォームホイール３２ｂの回転中心からずれた位置に配置するようにしても良い。

また、図示する場合には、マグネット３７とＭＲセンサ３８とを直に対向させるようにしているが、これに限られることはなく、回路基板３４を上下に反転させて組み込むことにより、回路基板３４を挟んでマグネット３７とＭＲセンサ３８とを対向させるようにしても良い。このとき、回路基板３４に対して貫通穴を形成することにより、この貫通穴を介してマグネット３７とＭＲセンサ３８と対向させるようにしても良い。

また、出力軸１７の回転数および軸角度を検出する磁気センサとしてＭＲセンサ３８が採用されているが、これに限られることはなく、磁気センサとしてホール素子を用いるようにしても良い。さらに、パワー系部品としてＦＥＴ３６が設けられているが、ＦＥＴ３６と同様にリレーやコンデンサ等を実装しても良いことはいうまでもない。

本発明の一実施の形態である電動モータが駆動源として組み付けられたワイパ装置を示す概略図である。電動モータを示す断面図である。 (Ａ)は従来の電動モータが備える断面構造を示す概略図であり、(Ｂ)は本発明の一実施の形態である電動モータが備える断面構造を示す概略図である。

符号の説明

１０電動モータ
１１ワイパ装置
１２車両
１３フロントガラス
１４ａワイパ軸
１４ｂワイパ軸
１５ａワイパアーム
１５ｂワイパアーム
１６ａワイパブレード
１７出力軸
１８クランクアーム
１９リンク機構
２０ａ，２０ｂ払拭範囲
２１モータ軸
２２モータ本体
２３減速機構部
２４モータハウジング
２５アマチュア
２６コミュテータ
３０ギヤハウジング(ハウジング)
３０ａボス部
３１ハウジングカバー(カバー部材)
３２ウォームギヤ機構(減速機構)
３２ａウォーム
３２ｂウォームホイール
３３軸受
３４回路基板
３４ａ下面
３４ｂ上面
３５駆動制御部
３６ＦＥＴ(パワー系部品)
３７マグネット
３８ＭＲセンサ(磁気センサ)
３９シリコーン(伝熱材)
１００電動モータ
１０１回路基板
１０１ａ一方面
１０１ｂ他方面
１０２ハウジング
１０３ハウジングカバー
１０４ＦＥＴ(電子部品)
１０５磁気センサ(電子部品)

Claims

モータ軸を駆動するモータ本体と、前記モータ軸の回転を減速する減速機構と、前記モータ本体を制御する駆動制御部とを備える電動モータであって、
前記駆動制御部が備える回路基板に、前記減速機構に取り付けられるマグネットの磁界変化を検出する磁気センサを実装し、
前記減速機構と前記駆動制御部とを収容するハウジングの開口部に、磁性材料を用いて形成されるカバー部材を取り付けることを特徴とする電動モータ。
請求項１記載の電動モータにおいて、前記マグネットは前記減速機構の出力軸上に取り付けられ、前記磁気センサは前記マグネットに対向して配置されることを特徴とする電動モータ。
請求項１または２記載の電動モータにおいて、前記モータ本体に駆動電力を供給するパワー系部品を前記回路基板に実装し、前記パワー系部品は前記回路基板を介して前記カバー部材に接触することを特徴とする電動モータ。
請求項３記載の電動モータにおいて、前記回路基板と前記カバー部材との間に伝熱材を介在させることを特徴とする電動モータ。
請求項３または４記載の電動モータにおいて、前記磁気センサと前記パワー系部品とは前記回路基板の同一面上に実装されることを特徴とする電動モータ。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、前記減速機構から出力される動力によってワイパ装置を駆動することを特徴とする電動モータ。