JP2013215014A - モータの使用方法およびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転がロックしたモータに通電した状態で発生する異音などを抑制する技術を提供する。
【解決手段】モータ１２は、ブラシを備えたモータの一方の回転を機械的に停止させる停止機構とともに用いられるモータであって、筒状のハウジングと、ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、ハウジングの軸線に沿って設けられ、回転軸となるシャフトと、シャフトに固定され、固定子に対向配置された回転子と、シャフトに固定されて、回転子とともに回転する整流子５４と、整流子の外周面を摺動するように設けられている一対のカーボンブラシ５６と、を備える。また、モータは、一方の回転の際にはモータ位相が遅角となるように構成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、モータに関し、特に、モータの回転を停止機構により機械的に停止する装置との組合せに適したモータに関する。

例えば、自動車用ドアロック開閉装置、電動ミラー格納装置など、自動車用電装機器に広く使われている小型モータの中には、所定時間のみ電源がオンされて駆動されるモータがある（特許文献１参照）。このような小型モータは、例えば自動車ドアロックのようなモータ機能を達成した後、電源がオフされる前に、機械的なストッパにより回転が停止する。通常、種々の条件の中でも確実にモータ機能を達成できるように、モータの回転が機械的なストッパにより停止（モータロック）した後、わずかの時間後に電源がオフされるように、モータ電源オン期間は設定されている。換言すると、小型モータがストッパにより停止後、依然として電源が供給される期間がある。

特開２０１１−１９３８８号公報

しかしながら、このモータ停止後の電源供給により、モータが振動して異音（高周波ノイズ）が発生する場合がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転がロックしたモータに通電した状態で発生する異音などを抑制する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のモータの使用方法は、ブラシを備えたモータの回転を機械的に停止させる停止機構とともに用いるモータの使用方法である。この方法は、モータを駆動し、該モータの回転によって所定の部材を第１の位置から第２の位置へ移動させ、移動する所定の部材を、モータに通電されている状態で停止機構によって機械的に第２の位置で停止させ、第２の位置で所定の部材が固定されることで所定の機能を実現する、装置に使用し、モータは、所定の部材を第２の位置へ向けて移動させて固定する場合にはモータ位相が遅角となるように、その装置にて使用される。

この態様によると、所定の部材を第２の位置へ向けて移動させる場合にモータ位相が遅角となるように構成されているモータを用いる。そのため、所定の部材を停止機構によって機械的に第２の位置で停止させた場合に、整流が切り替わる回転位置近傍でモータがロックしたときは、その際の反力でモータが逆転しても、モータ位相が進角となるモータと比べて、発生するトルクの大きさが小さい。そのため、再度モータが回転する可能性が小さく、モータのロックと再回転とが繰り返されることにより発生するモータの振動（異音）を抑制することができる。

モータは、筒状のハウジングと、ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、ハウジングの軸線に沿って設けられ、回転軸となるシャフトと、シャフトに固定され、固定子に対向配置された回転子と、シャフトに固定され、回転子とともに回転する整流子と、整流子の外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、を備えてもよい。このようなモータを使用した場合であっても、前述のモータの使用方法により、整流子によって電流の流れが切り替わる際に発生する火花が減少し、電気ノイズの発生が抑制される。

一対のブラシは、固定子が有する一対の磁極の中心を結んだ線に対して、整流子と接触する位置が所定の回転方向において遅角側となるように配置されていてもよい。これにより、モータ位相が遅角となる構成を簡便に実現できる。

整流子は、該整流子と回転子との相対位置がモータ位相における中性となる固定位置に対して、遅角側となるようにシャフトに固定されていてもよい。これにより、整流子の固定位置を少しずらすだけで、モータ位相が遅角となる構成を簡便に実現できる。

固定子は、回転子と対向する面に着磁中心を有する少なくとも一対のマグネット片を備えてもよい。一対のマグネット片は、互いに異なる極の着磁中心が対向するように配置され、該一対のマグネット片の中心同士を結んだ線に対して、異なる極の着磁中心同士を結んだ線が遅角側となるように、着磁中心が形成されていてもよい。これにより、各部材の配置や形状を変えることなく、モータ位相が遅角となる構成を簡便に実現できる。

モータにおける、中性位相に対して遅らせる位相角は、１０°〜２０°であってもよい。より好ましくは、モータにおける、中性位相に対して遅らせる位相角は、１２°〜１８°であってもよい。

本発明の別の態様は、モータである。このモータは、ブラシを備えたモータの一方の回転を機械的に停止させる停止機構とともに用いられるモータであって、筒状のハウジングと、ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、ハウジングの軸線に沿って設けられ、回転軸となるシャフトと、シャフトに固定され、固定子に対向配置された回転子と、シャフトに固定されて、回転子とともに回転する整流子と、整流子の外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、を備える。また、モータは、一方の回転の際にはモータ位相が遅角となるように構成されている。

この態様によると、モータを一方の回転方向において停止機構とともに用いる場合にモータ位相が遅角となるように構成されている。そのため、モータの回転によって移動する部材が停止機構によって機械的に所定の位置で停止し、通電も継続されている場合に、整流が切り替わる回転位置近傍でモータがロックしたときは、その際の反力でモータが逆転しても、モータ位相が進角となるモータと比べて、発生するトルクの大きさが小さい。そのため、再度モータが回転する可能性が小さく、モータのロックと再回転とが繰り返されることにより発生するモータの振動（異音）を抑制することができる。

一対のブラシは、固定子が有する一対の磁極の中心を結んだ線に対して、整流子と接触する位置が所定の回転方向において遅角側となるように配置されていてもよい。これにより、モータ位相が遅角となる構成を簡便に実現できる。

一対のブラシのそれぞれを支持し、ブラシを整流子に向けて押圧するようにバネ性を有するブラシアームを更に備えてもよい。ブラシアームは、ブラシを支持している支持部と、支持部から、一対の磁極の中心を結んだ線を挟んで反対側の領域に向かうように設けられているアーム部と、アーム部の支持部とは反対側の端部であって、ハウジング又はハウジングと連結されている他の部材に固定される固定部と、を有してもよい。これにより、アーム部は、ブラシと整流子とが接触する位置から回転方向上流側に位置することになり、ブラシが整流子との摩擦力により回転方向に引き摺られる力によって引っ張られることになる。そのため、ブラシアームのびびりの発生を抑えられる。

整流子は、該整流子と回転子との相対位置がモータ位相における中性となる固定位置に対して、遅角側となるようにシャフトに固定されていてもよい。これにより、整流子の固定位置を少しずらすだけで、モータ位相が遅角となる構成を簡便に実現できる。

固定子は、回転子と対向する面に着磁中心を有する少なくとも一対のマグネット片を備えてもよい。一対のマグネット片は、互いに異なる極の着磁中心が対向するように配置され、該一対のマグネット片の中心同士を結んだ線に対して、異なる極の着磁中心同士を結んだ線が遅角側となるように、着磁中心が形成されていてもよい。これにより、各部材の配置や形状を変えることなく、モータ位相が遅角となる構成を簡便に実現できる。

モータにおける、中性位相に対して遅らせる位相角は、１０°〜２０°であってもよい。より好ましくは、モータにおける、中性位相に対して遅らせる位相角は、１２°〜１８°であってもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、回転がロックしたモータに通電した状態で発生する異音を抑制することができる。

図１（ａ）は、本発明を適用することのできる停止機構付メカユニットのウォーム減速機部分を断面で示す全体図、図１（ｂ）は、停止機構部を拡大して示す断面図である。 図２（ａ）〜図２（ｄ）は、モータの各回転角度位置での動作を説明するための模式図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、モータの角度位置の変化によるトルク上昇について説明するための模式図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、モータの角度位置の変化によるトルク上昇について説明するための模式図である。 モータの概略構成を示す部分断面図である。 図６（ａ）は、有ブラシモータのエンドベルの一例を内部側から見た図、図６（ｂ）は、一方のブラシ及びブラシアームを取り出して示した図である。 第１の実施の形態に係るモータにおける整流子の配置を説明するための模式図である。 モータの整流位相が遅角の場合のトルクリップルを模式的に示した図である。 位相角度と異音発生時間の関係を示すグラフである。 第２の実施の形態に係るモータにおける整流子の配置を説明するための模式図である。 第３の実施の形態に係るモータにおける整流子の配置を説明するための模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（第１の実施の形態）
［メカユニット］
図１（ａ）は、本発明を適用することのできる停止機構付メカユニットのウォーム減速機部分を断面で示す全体図、図１（ｂ）は、停止機構部を拡大して示す断面図である。図１（ａ）に示すウォーム減速機部分１００において、モータ１２は、減速機部１０４に取り付けられている。モータ１２のモータシャフト１０６の先端部は、減速機部１０４の軸受１０８で軸止されている。ウォーム１１０は、モータシャフト１０６に固定される。ウォーム１１０にはウォームホイール１１２が噛み合わされて、モータ１２から出力された駆動トルクは、モータシャフト１０６からウォーム１１０に伝達され、減速機部１０４においてウォーム１１０からウォームホイール１１２に駆動トルクが伝わり、出力軸１１４から外部にトルクが取り出される構成となっている。

ブラシモータを有するウォーム減速機部分とともに用いられる停止機構１１５は、出力軸１１４に固定されて出力軸１１４とともに回転するロック用ギヤ１１６と、ロック用ギヤ１１６の歯車に噛み合う歯車を有して、回転軸１１８を中心として揺動する係合部１２０と、係合部１２０の揺動を規制して所定位置で停止させるストッパ１２２とから構成されている。そして、ブラシモータは、例えば自動車ドアロックのようなモータ機能を達成した後、電源がオフされる前に、機械的なストッパ１２２により停止する。すなわち、モータが機械的なストッパ１２２により停止（モータロック）した後、わずかの時間後に、電源がオフされるように、モータ電源オン期間は設定されている。

あるいは、ブラシモータは、例えば、車両用灯具でハイビーム用配光パターンを形成する際のシェードの移動のように、モータ機能を達成した後、機械的なストッパにより停止した状態でモータへの通電が継続するものもある。すなわち、モータが機械的なストッパにより停止（モータロック）した後も、モータの電源がオンの状態を維持するようなメカユニットもある。

なお、図示の停止機構は、モータ回転を減速機部を介してロックさせるものとして例示したが、モータ回転を所定位置でロックする構成であれば、いかなる停止機構も採用しうるものであって、減速機部は必ずしも必要ではない。

［モータの異音発生メカニズム］
例えば自動車用ドアロック開閉装置、電動ミラー格納装置など、自動車用電装機器に広く使われている小型モータの中には、所定時間のみ電源がオンされて駆動されるモータがある。このような小型モータは、例えば自動車ドアロックのようなモータ機能を達成した後、電源がオフされる前に、機械的なストッパにより停止する。通常、種々の条件の中でも確実にモータ機能を達成できるように、モータが機械的なストッパにより停止（モータロック）した後、わずかの時間後に電源がオフされるように、モータ電源オン期間は設定されている。言い換えると、小型モータがストッパにより停止後、依然として電源が供給される期間がある。そして、このモータ停止後の電源供給により、モータが振動して異音（高周波ノイズ）が発生することが分かった。発生した異音は、モータ電源がオフとなるまで継続する。

このような異音発生のメカニズムを、以下に説明する。図２（ａ）〜図２（ｄ）は、モータの各回転角度位置での動作を説明するための模式図である。図２（ａ）に示すモータ３０は、３個の回転子巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれの両端が、対応する隣接した整流子片３４ａ，３４ｂ，３４ｃ間に接続されることを示している。一対のブラシ３６は、１８０°間隔の対向配置で、整流子片に接触している。ただし、このブラシ３６は摩耗していると仮定している。図２（ａ）に示す位置から矢印方向に進み、図２（ｂ）に示す位置で、モータの回転軸と連結している部材がストッパに当たり、モータ３０がロックしたとする。この状態では、依然として電源はオンになっている。次に、図２（ｃ）に示すように、樹脂製ギヤ等を含む停止機構が有する弾性に基づく反力でモータはわずかに逆転する。図２（ｃ）の状態は、図２（ａ）の状態と同じであり、図２（ｄ）に示すように再びトルクが上がって回転する。そして、図２（ｂ）と同じく、ストッパに当たりモータは再びロックする。この状態は、図２（ｂ）に示した状態である。そして、前述の動作を繰り返す。

このように、電源オンの間、モータは図２（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）の状態を繰り返し、磁力は変化し、モータは振動して異音を発生することになる。つまり、モータがロックして、反力で逆転するとトルクが上昇し、再度ロックするまで回転する、といった上記状態を繰り返すことになる。すなわち、モータロック時のモータ回転角度位置が、高トルク位置であると、モータはその角度位置でそのまま停止するので異音は発生しないが、モータロック時のモータ回転角度位置が低トルク位置であると反力で逆転し、モータ回転角度位置が高トルク位置に達すると再度回転する。この際、上述の理由により異音が発生する。また、整流の切替えで発生する火花によって電気ノイズが生じることもあり、ラジオノイズとして車両の乗員に認知されてしまう場合もある。

図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、モータの角度位置の変化によるトルク上昇について説明するための模式図である。図３（ａ）に示すように、３個の整流子片３４ａ，３４ｂ，３４ｃが互いの間にスリット３８を設けて配置されている。今、図３（ａ）に示すように、一対のブラシ３６ａ，３６ｂはそれぞれ、異なる整流子片３４ａ，３４ｂの上に位置している。一対のブラシ３６ａ，３６ｂの間には、直列接続された２つの巻線３２ａ，３２ｂと、別の１つの巻線３２ｃが並列接続されることになる。図３（ｂ）は、この状態を示す等価回路図であり、各巻線抵抗をＲとすると、２つのブラシ間の合成抵抗は、２／３Ｒとなる。

次に、モータが図４（ａ）に示す状態まで回転したとする。このとき、対向配置されている一方のブラシ３６ａが、２つの整流子片３４ａ，３４ｃの間のスリット３８の上に位置しているとする。このとき、ブラシ３６ａが摩耗していると、１つの巻線３２ｂは、このブラシ３６ａによって短絡されているので、一対のブラシ３６ａ，３６ｂの間には、２つの巻線が並列接続された状態にある。図４（ｂ）は、この状態を示す等価回路図である。各巻線抵抗をＲとすると、２つのブラシ間の合成抵抗は、１／２Ｒとなる。このように、図４（ａ）に示すモータの角度位置の方が、図３（ａ）に示すモータの角度位置よりも、２つのブラシ間の合成抵抗は小さく、逆に、流れる電流、すなわちトルクは大きい。

モータがストッパでロックした時、一方のブラシが２つの整流子片の間のスリットの上に位置していると、大きなトルクが発生して逆転は起こり難いのに対して、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時、一方のブラシが２つの整流子片の間のスリットの上に位置していると、大きなトルクで、再び回転を始めることになる。反力で逆転した時のブラシ位置が、整流子片の間のスリットの上になければ、トルクは上がらず異音は発生しない。しかし、モータがストッパでロックした時、あるいは反力で逆転した時のブラシ位置は、確率的なものであり、ロックした時に整流子間のスリットの上に位置させ、あるいは逆転時に整流子片間のスリットの上を避けるようにモータ回転を制御することは事実上困難である。

そこで、このような知見に基づいて、本実施の形態に係る停止機構付メカユニットに適したモータを考案した。

図５は、モータ１２の概略構成を示す部分断面図である。以下の説明において、２極（一対）の固定子磁極（マグネット４０）及び３極の回転子磁極４２を有するモータを例に挙げるが、本発明は、４極（二対）の固定子磁極及び６極の回転子磁極を有するモータに対しても適用することができる。この場合、例示した角度を、１／２倍することにより、４極の固定子磁極及び６極の回転子磁極を有するモータにも当てはまる。言い換えると、以下に例示する角度は、固定子磁極対数当たりの角度を示している。金属材料により有底中空筒状に形成されたケース４４の内周面には、偶数極（例えば２極）の対構成のマグネット４０が取り付けられている。このケース４４の開口部は、絶縁材料で成形された（合成樹脂製）エンドベル（ケース蓋）４６が嵌着されており、これによってケース４４の内部が封止される。エンドベル４６の中央部には、モータシャフト４８を回転可能に支持する軸受５０が収容されている。

モータシャフト４８の他端は、有底中空筒状のケース４４の底部中央に設けられた軸受５２によって支持されている。このモータシャフト４８には、積層コア上に巻線を巻回することにより構成される回転子磁極４２と、整流子５４とが固定されており、モータシャフト４８、回転子磁極４２及び整流子５４により有ブラシモータの回転子を構成している。そして、この整流子５４に接触する一対のカーボンブラシ５６のそれぞれは、エンドベル４６に固定されているブラシ装置に取り付けられている。

図６（ａ）は、有ブラシモータのエンドベルの一例を内部側から見た図、図６（ｂ）は、一方のブラシ及びブラシアームを取り出して示した図である。図示のエンドベルが嵌着されるケースの内周面に取り付けられる２極のマグネットは、図６（ａ）の水平方向に配置されている。図示したように、ブラシ装置は、整流子（不図示）に摺動接触する一対のカーボンブラシ５６と、これをそれぞれ圧入保持する一対のブラシアーム（支持手段）５８と、このブラシアーム５８とかしめ等により結合された一対のブラシベース６０と、このブラシベースと接続（あるいは一体形成）されている一対のリセプタクル端子６２とから構成される。ただし、図示の例においては、一方のリセプタクル端子６２とカーボンブラシ５６との間に直列に、ＰＴＣ（正特性サーミスタ）６４のような過電流を検出して焼損を防止する素子が接続されるものとして例示している。

カーボンブラシ５６は、適度なブラシ圧を得るためにバネ性を有するブラシアーム５８に取り付けて、回転子の整流子５４に摺動するように構成されている。このような構成のブラシ装置は、合成樹脂製のエンドベル４６において、それと一体に形成された柱状部により限定される凹所内に圧入保持される。このブラシ装置への電源供給は、一対の外部端子を、外部端子挿入口６６を介してエンドベルの外部より挿入して、一対のリセプタクル端子６２のそれぞれに電気的に接触させることにより行われる。

図示のカーボンブラシ５６は、図６（ｂ）中に矢印で示すように、ブラシが摺接する整流子の径方向Ｘとそれと直角の接線方向Ｙの２方向に移動可能に取り付けられている。これを可能にするために、ブラシアーム５８は、その根本側に曲げ加工部（湾曲部６８）を有している。すなわち、ブラシアーム５８は、ブラシベース先端部７０との固定（例えば、カシメ固定）側において、上記径方向Ｘと同一方向に略平行にして取り付け、その方向に所定距離だけ伸ばした後（図６（ｂ）中に延長部７２として図示）、その固定部とは離れた位置で曲げ加工により形成した湾曲部６８において、カーボンブラシ５６方向に略直角に折り曲げられる。

図５、図６に示すように、本実施の形態に係るモータ１２は、カーボンブラシ５６を備えたモータの一方の回転を機械的に停止させる停止機構１１５（図１参照）とともに用いられる。モータ１２は、筒状のハウジングであるケース４４と、ケース４４の内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子としてのマグネット４０と、ケース４４の軸線に沿って設けられ、回転軸となるモータシャフト４８と、モータシャフト４８に固定され、マグネット４０に対向配置された回転子磁極４２と、モータシャフト４８に固定されて、回転子磁極４２ともに回転する整流子５４と、整流子５４の外周面を摺動するように設けられている一対のカーボンブラシ５６と、を備える。

そして、モータ１２は、一方の回転の際にはモータ位相が遅角となるように構成されている。

図７は、第１の実施の形態に係るモータにおける整流子の配置を説明するための模式図である。なお、図７では、モータ位相の設定に関係のあるマグネット４０、回転子磁極４２、整流子５４及びブラシアーム５８について、その相対位置が分かるように他の部材を適宜省略して図示してある。

図７に示すように、整流子５４は、３つのスリット５４ａが等間隔に形成されている。そして、回転する回転子磁極４２とともに移動するスリット５４ａがカーボンブラシ５６を通過すると、電流の向きが切り替わる。本実施の形態に係るモータ１２では、整流子５４と回転子磁極４２との相対位置がモータ位相における中性となる固定位置に対して、遅角側となるようにシャフトに固定されている。

具体的には、回転子磁極４２の磁極４２ａの中心線Ｌ１と、スリット５４ａと回転軸中心Ｃとを結ぶ直線Ｌ２とのなす角（位相角）が遅角αとなるように整流子５４が固定されている。つまり、本実施の形態に係る整流子５４は、回転子磁極４２に対するスリット５４ａの位置が中性位置よりも遅角側にずれた状態でモータシャフト４８に固定されている。なお、中心線Ｌ１に対して、回転子磁極４２の回転方向Ｒの上流側にスリット５４ａがずれている場合にモータ位相は遅角となる。このように、整流子５４の回転子磁極４２に対する固定位置を少しずらすだけで、モータ位相が遅角となる構成を簡便に実現できる。

図８は、モータの整流位相が遅角の場合のトルクリップルを模式的に示した図である。横軸は、時間（角度）を示し、縦軸は発生トルクを示している。モータの整流位相が遅角の場合、図８に示すように、整流の切替えのタイミングに近付くにつれて、モータのトルクは大きく低下し、整流の切替えの直後にトルクが急激に増大する傾向がある。

図２を参照して前述したように、確率的に決まることであるが、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時、摩耗したブラシの一方が２つの整流子片の間のスリットの上に位置していると、トルクの大きさによっては、再び回転を始めることになる。しかし、このような場合であっても、モータの整流位相を上述のように設定することにより、発生トルクの上昇を抑えることができる。

周知のように、モータ巻線には、一定値の電源電圧と、逆起電力との差電圧が印加される。ブラシが第１の整流子片に接触し始めるとき、逆起電力が低いために、実質的に大きな電圧がモータ巻線に印加される。しかし、モータ巻線はインダクタンスを有しているために、電流は、所定の時定数で立ち上がることになる。立ち上がった後の電流は、逆起電力が大きくなるにつれて低下する。トルクもまた電流に比例して低下することになる。そして、ブラシ接触線が、整流子片間のスリットに到達すると、第１の整流子片を介しての電流はオフとなり、次の第２の整流子片に対して接触をし始め、また、同様な経過をたどる。

しかしながら、図８に示すように、整流位相が遅角のモータがストッパでロックされた際の反力で逆転し、回転位置が戻された時、トルク上昇は生じるが、その上昇幅は小さく、発生トルクの大きさ自体も小さい。このように、遅角で整流作用が行われているモータの場合には、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時、一方のブラシが２つの整流子片の間のスリットの上に位置しているような状況であっても、発生トルクは小さく、それゆえに、再び回転を始めることにはならない。

そこで、本実施の形態に係るモータ１２の使用方法は、カーボンブラシ５６を備えたモータ１２の回転を機械的に停止させる停止機構１１５とともに用いるモータの使用方法である。この方法は、モータ１２を駆動し、モータ１２の回転によって係合部１２０を初期位置（第１の位置）から停止位置（第２の位置）へ移動させ、移動する係合部１２０を、モータ１２に通電されている状態で停止機構１１５によって機械的に停止位置で停止させ、停止位置で係合部１２０が固定されることで所定の機能を実現する、ウォーム減速機部分１００に使用する。

前述のように、モータがストッパでロックした後の反力で逆転した時の発生トルクの上昇は、位相角に関係があることが分かる。そこで、モータ１２は、係合部１２０を停止位置へ向けて移動させて固定する場合にはモータ位相が遅角となるように、ウォーム減速機部分１００にて使用される。

これにより、係合部１２０を停止機構１１５によって機械的に停止位置で停止させた場合に、整流が切り替わる回転位置近傍でモータ１２がロックしたときは、その際の反力でモータが逆転しても、モータ位相が進角となるモータと比べて、発生するトルクの大きさが小さい。そのため、再度モータが回転する可能性が小さく、モータのロックと再回転とが繰り返されることにより発生するモータの振動（異音）を抑制することができる。また、カーボンブラシ５６を有するモータ１２を使用した場合であっても、前述のモータの使用方法により、整流子５４によって電流の流れが切り替わる際に発生する火花が減少し、電気ノイズの発生が抑制される。

なお、本実施の形態に係るモータ減速機部分１００は、停止機構１１５によって回転が停止しているモータ１２への通電が解除されると、係合部１２０を停止位置から初期位置へ移動させる復帰手段を備えている。復帰手段は、例えば、ばね等の弾性手段（機械的な手段）が好適である。

つまり、初期位置にある係合部１２０は、モータ１２に通電されると回転軸１１８を中心に回転し、ストッパ１２２に当接することで回転が停止する。そして、モータ１２への通電が継続されている間は、係合部１２０は停止位置に留まる。その後、モータ１２への通電が解除されると、係合部１２０は復帰手段により初期位置に戻される。このような復帰手段により、モータ１２に通電されていない場合には、簡易な構成で係合部１２０を停止位置から初期位置に確実に復帰させることができる。

図９は、位相角度と異音発生時間の関係を示すグラフである。試験は、各サンプル５個ずつ（遅角１２°ではサンプル６０個）のモータ（４．９ｍＮｍ負荷時：電流０．６Ａ：回転数１０６００ｒ／ｍｉｎ定格）について行い、グラフに示している。本試験は、１サイクルを、０．２秒正転−２．３秒オフ−０．２秒逆転−２．３秒オフとして、２分中における異音発生時間（ミリ秒：ｍｓ）を測定した。試験条件（耐久試験の条件）は、端子間電圧１３．５Ｖ（ＤＣ ＣＯＮＳＴＡＮＴ）、負荷４．９ｍＮｍ、試験環境：常温常湿(およそ２５°６０％ＲＨ)である。

上述したように、異音発生は、確率的なものであり、グラフに示すようにバラツキはあるが、測定個数全５９０個のうち、位相角度が−１２°（遅角）〜８°（進角）のモータでは問題となるレベルの異音の発生は無かった。特に位相が遅角１２°に設定されているモータは６０個測定を行い、異音の発生はほとんどないレベル（ＯＫレベル）であることが確認された。また、モータ位相が遅角から中性、進角になるにつれ、ＯＫレベルを超えるものが急激に増加している。

そこで、ブラシの摩耗を考慮し、初期段階を遅角にすることで、摩耗してもＮＧレベル（異音の発生が看過できないレベル）に達することのないように初期のモータ位相を設定する。具体的には、モータにおける、中性位相に対して遅らせる位相角は、１０°〜２０°が好ましい。より好ましくは、モータにおける、中性位相に対して遅らせる位相角は、１２°〜１８°であってもよい。モータの位相角度を遅角側に設定することは、効率や寿命等を悪化させる可能性があるためにモータにとって好ましくない状態であるとして、通常は行われない。しかしながら、モータ位相を遅角に設定することでモータの異音の発生を十分抑制できるため、効率や寿命を満たせるような用途にこのようなモータを使用するのであれば、十分有用である。

（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態に係るモータにおける整流子の配置を説明するための模式図である。なお、図１０では、モータ位相の設定に関係のあるマグネット４０、回転子磁極４２、整流子５４及びブラシアーム５８について、その相対位置が分かるように他の部材を適宜省略して図示してある。

図１０に示すように、第２の実施の形態に係るモータ８０においては、一対のカーボンブラシ５６は、固定子であるマグネット４０（４０ａ，４０ｂ）が有する一対の磁極（Ｎ，Ｓ）の中心を結んだ線Ｌ３に対して、整流子５４と接触する位置が所定の回転方向Ｒにおいて遅角側（回転方向Ｒの下流側）となるように配置されている。これにより、モータ位相が遅角となる構成を簡便に実現できる。

具体的には、マグネット片４０ａ，４０ｂの一対の磁極（Ｎ，Ｓ）の中心を結んだ線Ｌ３と、カーボンブラシ５６が整流子５４に接触する位置と回転軸中心Ｃとを結ぶ直線Ｌ４とのなす角（位相角）が遅角αとなるようにカーボンブラシ５６が配置されている。つまり、本実施の形態に係るカーボンブラシ５６は、中性位置よりも遅角側にずれた状態で整流子５４に接触している。なお、遅角αの好ましい範囲は、第１の実施の形態と同様である。

また、ブラシアーム５８は、カーボンブラシ５６を支持し、カーボンブラシ５６を整流子５４に押圧するようにバネ性を有するような形状である。ブラシアーム５８は、カーボンブラシ５６を支持している支持部５８ａと、支持部５８ａから、固定子を構成するマグネット４０（４０ａ，４０ｂ）の一対の磁極（Ｎ，Ｓ）の中心を結んだ線Ｌ３を挟んで反対側の領域に向かうように設けられているアーム部５８ｂと、アーム部５８ｂの支持部５８ａとは反対側の端部であって、ケース４４又はケース４４と連結されている他の部材に固定される固定部５８ｃと、を有している。

これにより、アーム部５８ｂは、カーボンブラシ５６と整流子５４とが接触する位置から回転方向Ｒの上流側に位置することになり、カーボンブラシ５６が整流子５４との摩擦力により回転方向に引き摺られる力によって引っ張られることになる。そのため、ブラシアーム５８のびびりの発生を抑えられる。

（第３の実施の形態）
図１１は、第３の実施の形態に係るモータにおける整流子の配置を説明するための模式図である。なお、図１１では、モータ位相の設定に関係のあるマグネット４０、回転子磁極４２、整流子５４及びブラシアーム５８について、その相対位置が分かるように他の部材を適宜省略して図示してある。

図１１に示すように、第３の実施の形態に係るモータ９０において、固定子であるマグネット１４０は、回転子磁極４２と対向する面に着磁中心を有する一対のマグネット片１４０ａ，１４０ｂを備えている。マグネット片１４０ａ，１４０ｂは、互いに異なる極の着磁中心が対向するように配置され、一対のマグネット片１４０ａ，１４０ｂの中心同士を結んだ線Ｌ５に対して、異なる極の着磁中心同士を結んだ線Ｌ６が遅角側となるように、着磁中心１４２ａ，１４２ｂが形成されている。これにより、各部材の配置や形状を変えることなく、モータ位相が遅角となる構成を簡便に実現できる。

具体的には、一対のマグネット片１４０ａ，１４０ｂの中心同士を結んだ線Ｌ５と、マグネット片１４０ａ，１４０ｂの一対の磁極（Ｎ，Ｓ）の中心を結んだ線Ｌ６とのなす角（位相角）が遅角αとなるように、各マグネット片の磁極中心を形成する。なお、遅角αの好ましい範囲は、第１の形態と同様である。

以上、本発明を各実施の形態をもとに説明した。これら各実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１２ モータ、 ４０ マグネット、 ４２ 回転子磁極、 ４４ ケース、 ４８ モータシャフト、 ５４ 整流子、 ５４ａ スリット、 ５６ カーボンブラシ、 ５８ ブラシアーム、 ５８ａ 支持部、 ５８ｂ アーム部、 ５８ｃ 固定部、 １１５ 停止機構、 １１６ ロック用ギヤ、 １１８ 回転軸、 １２０ 係合部、 １２２ ストッパ、 １４０ マグネット、 １４２ａ 着磁中心。

Claims (12)

1. ブラシを備えたモータの回転を機械的に停止させる停止機構とともに用いるモータの使用方法であって、
   前記モータを駆動し、該モータの回転によって所定の部材を第１の位置から第２の位置へ移動させ、
   移動する前記所定の部材を、前記モータに通電されている状態で停止機構によって機械的に前記第２の位置で停止させ、
   前記第２の位置で前記所定の部材が固定されることで所定の機能を実現する、装置に使用し、
   前記モータは、前記所定の部材を前記第２の位置へ向けて移動させて固定する場合にはモータ位相が遅角となるように、前記装置にて使用される、
   ことを特徴とするモータの使用方法。
2. 前記モータは、
   筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、
   前記ハウジングの軸線に沿って設けられ、回転軸となるシャフトと、
   前記シャフトに固定され、前記固定子に対向配置された回転子と、
   前記シャフトに固定され、前記回転子とともに回転する整流子と、
   前記整流子の外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータの使用方法。
3. 前記一対のブラシは、固定子が有する一対の磁極の中心を結んだ線に対して、前記整流子と接触する位置が所定の回転方向において遅角側となるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のモータの使用方法。
4. 前記整流子は、該整流子と前記回転子との相対位置がモータ位相における中性となる固定位置に対して、遅角側となるように前記シャフトに固定されていることを特徴とする請求項２に記載のモータの使用方法。
5. 前記固定子は、前記回転子と対向する面に着磁中心を有する少なくとも一対のマグネット片を備え、
   前記一対のマグネット片は、
   互いに異なる極の着磁中心が対向するように配置され、
   該一対のマグネット片の中心同士を結んだ線に対して、前記異なる極の着磁中心同士を結んだ線が遅角側となるように、前記着磁中心が形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータの使用方法。
6. 前記モータにおける、中性位相に対して遅らせる位相角は、１０°〜２０°であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータの使用方法。
7. ブラシを備えたモータの一方の回転を機械的に停止させる停止機構とともに用いられるモータであって、
   前記モータは、
   筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、
   前記ハウジングの軸線に沿って設けられ、回転軸となるシャフトと、
   前記シャフトに固定され、前記固定子に対向配置された回転子と、
   前記シャフトに固定されて、前記回転子とともに回転する整流子と、
   前記整流子の外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、を備え、
   前記一方の回転の際にはモータ位相が遅角となるように構成されている、
   ことを特徴とするモータ。
8. 前記一対のブラシは、固定子が有する一対の磁極の中心を結んだ線に対して、前記整流子と接触する位置が所定の回転方向において遅角側となるように配置されていることを特徴とする請求項７に記載のモータ。
9. 前記一対のブラシのそれぞれを支持し、前記ブラシを前記整流子に向けて押圧するようにバネ性を有するブラシアームを更に備え、
   前記ブラシアームは、
   前記ブラシを支持している支持部と、
   前記支持部から、前記一対の磁極の中心を結んだ線を挟んで反対側の領域に向かうように設けられているアーム部と、
   前記アーム部の前記支持部とは反対側の端部であって、前記ハウジングまたは前記ハウジングと連結されている他の部材に固定される固定部と、
   を有することを特徴とする請求項８に記載のモータ。
10. 前記整流子は、該整流子と前記回転子との相対位置がモータ位相における中性となる固定位置に対して、遅角側となるように前記シャフトに固定されていることを特徴とする請求項７に記載のモータ。
11. 前記固定子は、前記回転子と対向する面に着磁中心を有する少なくとも一対のマグネット片を備え、
    前記一対のマグネット片は、
    互いに異なる極の着磁中心が対向するように配置され、
    該一対のマグネット片の中心同士を結んだ線に対して、前記異なる極の着磁中心同士を結んだ線が遅角側となるように、前記着磁中心が形成されている、
    ことを特徴とする請求項７に記載のモータ。
12. 前記モータにおける、中性位相に対して遅らせる位相角は、１０°〜２０°であることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のモータ。

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