JP2013243915A

JP2013243915A - 電動モータ

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Publication number: JP2013243915A
Application number: JP2013104936A
Authority: JP
Inventors: Ping Zeng Hua; ピンゼンフア; Kin Tam Siu; キンタンシウ; Wai Elton Yeung Yuk; ワイエルトンイェウンユク
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric SA
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: CN103427568A; US9467028B2; JP6204698B2; CN103427568B; US20130307380A1; DE102013104823A1

Abstract

【課題】電磁障害抑制機能を有する小型ＰＭＤＣモータを提供すること。
【解決手段】電動モータが固定子、回転子、２つのモータ端子、及び電磁障害を抑制するためのフィルタ回路を有する。フィルタ回路は、ＦＰＣＢを有する可撓性の回路組立体を含む。多数のフィルタ素子がＦＰＣＢに取り付けられている。フィルタ回路とモータ端子との接続点がより少ないので、モータの信頼性が向上する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電動モータ、特に電磁障害抑制機能を有する小型ＰＭＤＣモータに関する。

小型永久磁石直流（ＰＭＤＣ）電動モータは、車両内燃機関の絞り弁を制御することを含め、多くの製品に広く利用されている。現代の車両に用いられているコンピュータ機器は、電磁障害（ＥＭI）に敏感である場合が多い。従って、車両に用いられている電動モータは、保護されるか、コンピュータ機器の通常の作動の妨げとなるＥＭＩの発生を防ぐためにシールドするか、又はノイズを抑制するデバイスを組み入れる必要がある。

特許文献１は、電磁障害を抑制するための回路を持った電動モータを開示する。このモータの内部には、剛性の印刷回路板（ＰＣＢ）がブラシホルダーに取り付けられており、このブラシホルダーが２つのブラシケージを支える。整流子とブラシの間におけるアークの形成により発生するＥＭＩを制御するために、２つのリード付き抵抗器と、２つのリード付きコンデンサが、ＰＣＢ上に配置されている。この電動モータでは、ＰＣＢとモータを接続するためにワイヤが必要である。加えて、リード付き部品が比較的多くの面積を占めるので、モータの物理的寸法を小さくすることが困難になる。

特開２００２−０５８２０９Ａ公報

このように、小型のＥＭＩ抑制回路を持つモータが切望されている。

従って、本発明は、その一つの側面において、２つのモータ端子と、固定子と、該固定子に対して回転可能に取り付けられた回転子と、モータ端子に接続された、電磁障害を抑制するためのフィルタ回路とを備え、このフィルタ回路が、可撓性の印刷回路板（ＦＰＣＢ）と該ＦＰＣＢ上に取り付けられた多数のフィルタ素子とを有する、可撓性の回路組立体からなる、電動モータを提供する。

回転子は軸を有し、回転子コアが該軸上に取り付けられており、整流子が回転子コアに隣接する位置で該軸に取り付けられ、回転子巻線が回転子コアの両極まわりに巻かれており、整流子に電気的に接続されていることが好ましい。固定子は端部キャップ組立を有する。端部キャップ組立体には整流子と滑り接触するように２つのブラシが取り付けられており、フィルタ回路が電気的にモータ端子とブラシの間に接続されている。

ＦＰＣＢは、可撓性の基板を含み、第１電気接触子と第２電気接触子が該可撓性の基板から延び、可撓性の基板に対して曲げられており、第１電気接触子と第２電気接触子がモータ端子に直接接続されていることが好ましい。

第１電気接触子と第２電気接触子は、モータ端子に溶接されていることが好ましい。

第１電気的接触子と第２の電気的接触子は、２つのモータ端子に超音波溶接により接続されていることが好ましい。

端部キャップ組立体は、第１キャップ本体と、それとは別に形成された第２キャップ本体を含み、可撓性の回路組立体が第１キャップ本体と第２キャップ本体の間に配置されていることが好ましい。

第１キャップ本体は、金属製のキャップ本体であり、ＦＰＢＣが可撓性の基板から延び、可撓性の基板に対して曲げられており、金属製のキャップ本体に直接接続された、第３電気接触子を含むことが好ましい。

第２キャップ本体は、多数のフィルタ素子を受け入れる多数の凹所を持つ電気絶縁性のキャップ本体であることが好ましい。

フィルタ回路は、端部キャップ組立体に支えられた２つのチョークを含み、各々のチョークの両端部は、それぞれのモータ端子と、対応するブラシの１つに電気的に接続されていることが好ましい。

第２キャップ本体は、第１の側面と、該第１の側面から軸方向に離れた第２の側面を持ち、可撓性の回路組立体が第２キャップ本体の第１の側面上に配置され、チョークが第２の側面に配置されていることが好ましい。

フィルタ素子は、抵抗器の分岐回路と、モータ端子の間に並列に接続された、第１コンデンサ分岐回路及び第２コンデンサ分岐回路とを含み、抵抗器の分岐回路は、直列に接続された２つの抵抗器を含み、第１コンデンサ分岐回路は、直列に接続された２つのコンデンサを含み、第２コンデンサ分岐回路は、１つのコンデンサを含み、２つの抵抗器の接続部と第１コンデンサ分岐回路の２つのコンデンサの接続部は、接地されていることが好ましい。

フィルタ素子はＳＭＤエレメントであることが好ましい。

ＦＰＣＢは、厚さ０．１ｍｍないし０．２ｍｍの片面フィルム状回路板か、厚さ０．２ｍｍないし０．３ｍｍの両面フィルム状回路板であることが好ましい。

本発明の好ましい実施形態を、例示のみとして、添付図面を参照し、以下に説明する。図面において、２つ以上の図に現れてくる同一の構造、要素又は部品は、それらが記載されている全ての図において、全般的に同一の参照数字が付されている。概説すれば、図面における構成部品の寸法及び形状は、便宜的上、及び記載を明瞭にするために選ばれたもので、必ずしも縮尺で示されているとは限らない。図面を以下に列挙する。

本発明の好ましい実施形態による電動モータを示す。図１のモータの断面図である。図１のモータにおける端部キャップ組立体の内部を示す図である。図３の端部キャップ組立体の一部である、第２キャップ本体の外見図である。図３の端部キャップ組立体において第２キャップ本体の外側に取り付けられたＦＰＣＢ組立体を示す図である。図３の端部キャップ組立体において第１キャップ本体の内部に取り付けられたＦＰＣＢ組立体を示す図である。図５のＦＰＣＢ組立体の回路図である。図１のモータ全体の回路図である。

図１、図２は本発明の好ましい実施形態に従った電動モータ１０を示す。該モータは、内燃機関の電動絞り弁に使用するために設計された小型のモータである。該モータは、固定子と該固定子に対して回転可能な回転子を含む。該回転子は、シャフト１２と、ラミネート状の回転子コア１４と、シャフト１２に固定された整流子１６とを含む。回転子の巻線（図示されていない）が、回転子コア１４の両極に巻きつけられ、整流子に電気的に接続されている。固定子は、導磁性のあるハウジング２２を含み、少なくとも１つの磁石２４が、ハウジングと端部キャップ組立体に取り付けられている。ハウジング２２は、開端部２６と閉端部２８を有する。端部キャップ組立体が開端部２６を閉じている。端部キャップ組立体は、金属素材で制作された第１キャップ本体３０と、絶縁性物質（例えば、プラスチックなど）で制作され第１キャップ本体の内部に取り付けられた第２キャップ本体３２とを含む。第１キャップ本体３０と第２キャップ本体３２は、それぞれハウジング２２との間の溝位置決め構造３４，３６における舌状部を形成して、それらの間の周方向相対的移動を避けるようにする。２つの軸受ホルダー３８が、それぞれ、閉端部２８の中央部及び第１キャップ本体３０から軸線に沿って突き出ている。軸１２は、２つの軸受ホルダーに取り付けられた２つの軸受４０によって、回転可能な形で支えられている。スペーサ―４２が、回転子１４と整流子１６との間及び回転子１４とハウジングの閉端部２８の軸受４０との間に取り付けられている。

図３、図４において、軸方向貫通穴４４が、第２キャップ組立体本体３２の中央部に形成されている。２つのブラシケージ４６が、貫通穴の壁面から共通の対角線に沿って外向きに延びる。各々のブラシケージ４６は、軸方向貫通穴４４に通じている。２つの突出した円柱４８が、ブラシスプリング５４を支えるため、第２キャップ本体３２上に一体に形成されている。２本の金属製導線５０が、第２キャップ本体３２に固定されている。突出した円柱４８と金属製導線５０は、それぞれのブラシケージの円周方向にみて反対側に取り付けられている。２つのチョーク５２が、２つのブラシケージによって定められる共通の対角線の両側に配置され、第２キャッ本体３２に固定されている。このように、２つのブラシケージ４６と、２つの突出した円柱４８と、２つのチョーク５２と、２つの金属製導線５０とが、第２キャップ本体３２の軸方向内側で貫通穴まわりに円周状に配置されている。ブラシ５６が、ブラシケージ４６内に摺動可能に配置されている。組立状態では、整流子１６が軸方向貫通穴４４内に設置され、ばね５４が、ブラシを整流子に接触するように付勢する。第２キャップ本体３２に固定された２つのモータ端子が、各々のチョーク５２の半径方向外側に配置されている。２つの挿入部品６０が、第２キャップ本体３２から外向きに延び、対応する第１キャップ本体３０の穴６２を通って延びている。

各々のモータ端子５８は、第２キャップ本体３２まで延びて対応する挿入部品６０の凹部内に配置されている第１接続部品６４と、第２キャップ本体３２を通って延び、第２キャップ本体３２の外側の、対応する挿入部品６０に近接して配置された第２接続部品６６と、第２キャップ本体３２の内側において対応するチョーク５２の第１端子６８に接続されている第３接続部品７０とを有する。各々の挿入部品６０とその中の第１接続部品６４とが、外的電源に接続するための電気ソケットを形成している。各々のチョーク５２の第２端子７２が、対応する金属製導線の第４接続部品７４に電気的に接続されている。ブラシ５６が、ブラシ分路によって金属製導線に対応する第５接続部７６に、電気的に接続されている。

図５及び図６を参照すると、好ましい実施形態において、可撓性の回路組立体が、第１キャップ本体３０と第２キャップ本体３２の間において、第２キャップ本体の外側表面に固定的に取り付けられている。該可撓性回路組立体は、可撓性印刷回路板（ＦＰＣＢ）８０と、該ＦＰＣＢ上の複数のフィルタ素子８２を有する。該ＦＰＣＢは、可撓性基板８４、第１電気接触子８６、第２電気接触子８８及び第３電気接触子９０を含み、これらは全て可撓性基板８４に対して曲げられている。第１ないし第３電気接触子８６，８８，９０は、可撓性基板８４と一体に、３つの部品によって形成され、可撓性基板８４の端から曲げられて出ている。この場合、第１電気接触子８６と第２電気接触子８８が、２つのモータ端子５８の第２接続部品６６に（好ましくは溶接により）接続されており、第３電気接触子９０は、第１端部本体３０に形成された穴９２を通って（好ましくは溶接により）第１端部本体３０に接続されている。

フィルタ素子８２が、モータの軸方向の長さを減少するために、第２端部本体３２の外側の表面に形成された１又はそれ以上の凹所９４に収容されていることが好ましい。様々な気温条件下でのモータ作動の確実性を高めるために、電気接触子８６，８８及び９０は、モータ端子５８と第１端部本体３０に超音波溶接によって接続することができる。

ＦＰＣＢは、厚さ０．１〜０．２ｍｍの片面フィルム回路板であることが好ましい。フィルタ素子８２が、表面取り付け技術（ＳＭＴ）によってＦＰＣＢの片面に配置可能な表面取り付けデバイス（ＳＭＤ）エレメントである。ＦＰＣＢとフィルタ素子８２の厚さの合計は、１．２ｍｍ程度までも薄くすることができる。

図７は、ＦＰＣＢ回路の回路図を示す。この回路は、抵抗分岐部と、第１容量分岐部と、第２容量分岐部とを有し、これらの全てが、第1電気接触子８６と第2電気接触子との間に接続されている。抵抗分岐部は、直列に接続された２つの抵抗器Ｒ１とＲ２とを含む。第１容量分岐部は、直列に接続された２つのコンデンサＣＹ１とＣＹ２とを含む。第２容量分岐は、１つのコンデンサＣＸを含む。２つの抵抗器Ｒ１とＲ２の接続点Ｎ１と、２つのコンデンサＣＹ１とＣＹ２の接続点Ｎ２とが、第３電気接触子９０に接続されている。図８は、好ましい使用形態のモータの完成回路図を示し、この場合、フィルタ回路のＦＰＣＢとチョーク５２とが、２つのモータ端子５８とブラシ５６との間に電気的に接続される。

本発明の実施形態によれば、ＦＰＣＢがフィルタ回路に使用されているので、モータ端子に電気的に接続するための電気接触子が、ＦＰＣＢの曲げられた部品によって直接形成されており、ＰＣＢとモータ端子とを接続するワイヤが不要になる。このように、フィルタ回路とモータ端子との間に、溶接又は接続が行われる点が少なくなるので、回路の信頼性が向上する。フィルム状回路板とＳＭＤフィルタ素子８２を適用することによって、可撓性回路組立体の厚さと容積は、小型モータの必要条件を満たすことができるほど小さくなる。加えて、より多くのフィルタ部品、あるいは大容量の部品を回路に使用できるため、一層良好なＥＭＩ抑制を達成できる。

本出願の説明と請求の範囲において、それぞれの動詞、「からなる」、「含む」、「包含する」、及び「有する」、並びにそれらの変形用語は、特定の項目の存在を具体的に記述するために総括的な意味で使用されており、追加項目の存在を排除するものではない。

本発明は、１又はそれ以上の好ましい実施形態を参照して説明されているが、様々な修正が可能であることを当事者は認識すべきである。従って、発明の範囲は、以下に記載する特許請求の範囲を参照することで決定されるべきである。

例えば、ＦＰＣＢは、厚さ０．２〜０．３ｍｍで、フィルタ部品、好ましくはＳＭＤ部品がＦＰＣＢの両側に取り付けられた、両面構成のフィルム回路板であってもよい。

３０第１キャップ本体
６２穴
８２フィルタ素子
８４可撓性基板
８６第１電気接触子
８８第２電気接触子
９２穴

Claims

２つのモータ端子と、
固定子と、
該固定子に対して回転可能に取り付けられた回転子と、
前記モータ端子に接続された、電磁障害を抑制するためのフィルタ回路と
を備え、
前記フィルタ回路が、可撓性の印刷回路板（ＦＰＣＢ）と、該ＦＰＣＢ上に取り付けられた多数のフィルタ素子とを有する、可撓性の回路組立体からなる、
ことを特徴とする電動モータ。
前記回転子は軸を有し、回転子コアが該軸上に取り付けられており、整流子が前記回転子コアに隣接する位置で前記軸に取り付けられ、回転子巻線が前記回転子コアの両極まわりに巻かれて、前記整流子に電気的に接続されており、
前記固定子は端部キャップ組立体を有し、
前記端部キャップ組立体には整流子と滑り接触するように２つのブラシが取り付けられており、
前記フィルタ回路が前記モータ端子と前記ブラシとの間に電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記ＦＰＣＢは、可撓性の基板を含み、第１電気接触子と第２電気接触子が該可撓性の基板から延び、前記可撓性の基板に対して曲げられており、前記第１電気接触子と前記第２電気接触子が前記モータ端子に直接接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
前記第１電気接触子と前記第２電気接触子が、前記モータ端子に溶接されていることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
前記第１電気的接触子と前記第２電気的接触子が、２つのモータ端子に超音波溶接により接続されていることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
前記端部キャップ組立体は、第１キャップ本体と、それとは別に形成された第２キャップ本体を含み、可撓性の回路組立体が前記第１キャップ本体と前記第２キャップ本体との間に配置されていることを特徴とする請求項２，３，４又は５に記載のモータ。
前記第１キャップ本体が金属製のキャップ本体であり、前記ＦＰＢＣが、前記可撓性の基板から延び、前記可撓性の基板に対して曲げられており、前記金属製のキャップ本体に直接接続された、第３電気接触子を含むことを特徴とする請求項６に記載のモータ。
前記第２キャップ本体が、多数のフィルタ素子を受け入れる多数の凹所を持つ電気絶縁性のキャップ本体であることを特徴とする請求項６又は７に記載のモータ。
前記フィルタ回路が、前記端部キャップ組立体に支えられた２つのチョークを含み、各々のチョークの両端部が、それぞれの前記モータ端子と、対応する前記ブラシの１つに電気的に接続されていることを特徴とする請求項２から８までのいずれか１項に記載のモータ。
前記第２キャップ本体が、第１の側面と、該第１の側面から軸方向に離れた第２の側面を持ち、可撓性の回路組立体が前記第２キャップ本体の前記第１の側面上に配置され、チョークが前記第２の側面に配置されていることを特徴とする請求項８のモータ。
フィルタ素子は、抵抗器の分岐回路と、モータ端子の間に並列に接続されている、第１コンデンサ分岐回路及び第２コンデンサ分岐回路とを含み、前記抵抗器の分岐回路は、直列に接続された２つの抵抗器を含み、前記第１コンデンサ分岐回路は、直列に接続された２つのコンデンサを含み、前記第２コンデンサ分岐回路は、１つのコンデンサを含み、２つの抵抗器の接続部と前記第１コンデンサ分岐回路の２つのコンデンサの接続部は、接地されていることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載のモータ。
前記フィルタ素子が、ＳＭＤエレメントであることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載のモータ。
前記ＦＰＣＢが、厚さ０．１ｍｍないし０．２ｍｍの片面フィルム状回路板であることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載のモータ。
前記ＦＰＣＢが、厚さ０．２ｍｍないし０．３ｍｍの両面フィルム状回路板であることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載のモータ。