JP2016158417A - モータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素なハウジングの構造でパルス出力基板によるモータの回転数検出精度を高め、モータの品質及び生産性を向上することができるモータ装置を提供する。【解決手段】モータ（２）の駆動軸（１０）と一体回転するセンサマグネット（３８）と、センサマグネットが位置するセンサ収容部（３２）を有するハウジング（１６）と、磁気透過性のベース（４０）、及びベースの実装面（４０ａ）に実装されると共にセンサマグネットの回転を検出し、パルスを出力する回転検出素子（４２）を有するパルス出力基板（２２）と、パルス出力基板と電気的に接続されるターミナル（１８）とを備え、ターミナルは、パルス出力基板が挿入される挿入部（１８ｃ）を有し、挿入部は、センサ収容部に開口し、パルス出力基板の挿入に伴いベースの実装面の裏面（４０ｂ）をセンサマグネットに対向させた状態でパルス出力基板をセンサマグネット近傍にて支持し且つパルス出力基板を電気的に接続する。【選択図】図４

Description

本発明はモータ装置に関する。

この種のモータ装置は、駆動軸を有するモータと、駆動軸と一体回転するセンサマグネットと、センサマグネットが位置するセンサ収容部を有するハウジングと、センサマグネットの回転を検出し、パルスを出力するホール素子を有するパルス出力基板とを有するものが知られている。ホール素子は、パルス出力基板のベースの実装面に実装される。
特許文献１には、プリント回路基板のホール効果セルを磁気円盤の直近に隔板等を介することなく対向して位置付けたギアーモータが開示されている。

また、特許文献２には減速機構を備えた小型モータが開示されている。このパルス出力基板は、ホール素子の実装面がセンサマグネットに対向させる向きでセンサホルダに固定されている。また、ホール素子とセンサマグネットとの間には、ハウジングの隔板とセンサホルダの底板とが存在する。また、センサホルダには、パルス出力基板を固定するための係止爪と、パルス出力基板を位置決めするための位置決め突起が設けられている。また、ホール素子にはリード線が半田付け等で接続され、これよりパルス出力基板がパワーウインドウ制御回路と電気的に接続されている。

特表２００２−５０８９２０号公報 特許第４１２１１０８号公報

上記特許文献１では、ホール素子の実装面がセンサマグネットに対向されている。このため、駆動軸の回転に伴い、駆動軸近傍の摺動部に供給されるグリスが飛散してホール素子に付着すると、ホール素子から出力されるパルスの出力精度が著しく悪化するおそれがある。また、ホール素子とセンサマグネットとの間にグリスに付着した金属異物が介在すると、パルス出力精度のさらなる悪化を招く。

さらには、パルス出力基板に付着したグリス成分によって、パルス出力基板のモールド剤の破壊、腐食、異物ショート等の不具合が生じる懸念もある。そこで、上記特許文献２に示されるように、ホール素子とセンサマグネットとの間にハウジングの隔板とセンサホルダの底板とを位置付けることにより、グリス等からホール素子を保護する構造が考えられる。しかし、これではハウジングの構造が複雑になり、ハウジングひいてはモータの生産性が悪化するおそれがある。

また、ホール素子からのパルス出力精度を確保するためには、センサマグネットに対するパルス出力基板ひいてはホール素子の位置精度を高めなければならない。したがって、上記特許文献２では、パルス出力基板を位置決めするセンサホルダ、及びその係止爪、位置決め突起の寸法精度の厳密な管理が要求され、ハウジングひいてはモータの生産性がさらに悪化しかねない。

また、上記特許文献２において、ホール素子にリード線を半田付けする工程は、モータの組み立て工数を増大し、工程の自動化をも困難にする。また、リード線が引っ張られたりして半田付け部に負荷がかかると、リード線が半田付け部から外れ、パルス出力基板への通電が遮断されることがあり、モータの品質を確保できないおそれもある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡素なハウジングの構造でパルス出力基板によるモータの回転数検出精度を高め、モータの品質及び生産性を向上することができるモータ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のモータ装置は、駆動軸を有するモータと、前記駆動軸と一体回転するセンサマグネットと、前記センサマグネットが位置するセンサ収容部を有するハウジングと、磁気透過性のベース、及び前記ベースの実装面に実装されると共に前記センサマグネットの回転を検出し、パルスを出力する回転検出素子を有するパルス出力基板と、前記パルス出力基板と電気的に接続されるターミナルとを備え、前記ターミナルは、前記パルス出力基板が挿入される挿入部を有し、前記挿入部は、前記センサ収容部に開口し、前記パルス出力基板の挿入に伴い、前記ベースの前記実装面の裏面を前記センサマグネットに対向させた状態で前記パルス出力基板を前記センサマグネット近傍にて支持し、且つ前記パルス出力基板を電気的に接続する。

好ましくは、前記ターミナルは、前記パルス出力基板の前記実装面及び前記裏面を挟持することで前記挿入部を形成する接触端子を有する。
好ましくは、前記接触端子は、可動ピンと固定ピンとからなり、前記可動ピンは、弾性変形により前記パルス出力基板を前記固定ピンとの間で挟持するべく前記固定ピンから離間する方向の変位が許容され、一方、前記固定ピンは、前記可動ピンから離間する方向の変位を阻止するべく前記ハウジングに固定されている。

好ましくは、前記センサ収容部は、前記挿入部に対する前記パルス出力基板の挿入深さを規定する挿入規制部を有する。
好ましくは、前記ターミナルは複数設けられ、前記パルス出力基板には、前記挿入部への前記パルス出力基板の挿入に際し、前記複数のターミナルの前記各接触端子が接触する複数の接触部が形成される。

好ましくは、前記パルス出力基板は、前記挿入部への前記パルス出力基板の挿入が開始される前端面を有し、前記前端面は、前記パルス出力基板の挿入方向に前記前端面を段階的に突出させる段差部を有する。
好ましくは、前記複数のターミナルの前記各可動ピンは、前記パルス出力基板の挿入方向で異なる位置に前記パルス出力基板に対する当接部を有する。

本発明のモータ装置によれば、簡素なハウジングの構造でパルス出力基板によるモータの回転数検出精度を高め、モータの品質及び生産性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係るモータ装置１の斜視図である。 図１のギヤユニットの一部を断面で示したモータ装置の部分的な斜視図である。 図２のパルス出力基板を設置する前のギヤハウジングを一部断面で示した部分的な斜視図である。 図３にてパルス出力基板を設置した後の斜視図である。 図２のパルス出力基板を設置する前のギヤハウジングをギヤハウジング開口端側から示した部分的な斜視図である。 図５にてパルス出力基板を設置した後の斜視図である。 図２のパルス出力基板を拡大して示した側面図である。 図２のパルス出力基板をその実装面側から見た平面図である。 図７のパルス出力基板及びターミナルの変形例となる当接状態をパルス出力基板の実装面側から見た平面図である。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るモータ装置１の斜視図である。図１に示すように、モータ装置１は、モータ２、給電コネクタ４、及びギヤユニット６を備えている。ギヤユニット６は例えば減速機であって、モータ装置１は、防水仕様のギヤユニット付き直流モータ装置であり、自動車の窓ガラスを自動的に開閉するパワーウインドウ、車体の天井部に取り付けられる電動サンルーフ、電動スライドドア等の自動車用電装機器の駆動に用いられる。

図２は、図１のギヤユニット６の一部を断面で示したモータ装置１の部分的な斜視図である。図２に示すように、モータ２は、モータケース８、駆動軸１０、及びエンドベルキャップ１２を備えている。モータケース８は、フランジが設けられたモータケース開口端１４を有している。駆動軸１０及びエンドベルキャップ１２は、図示しない完成ロータからモータケース開口端１４を通じてモータケース８から突出されている。

エンドベルキャップ１２は、エンドベル、ブラシホルダ、ブラシ、ターミナル（何れも図示しない）等から構成されている。給電コネクタ４は、後述するギヤハウジング（ハウジング）１６と一体に樹脂成形され、複数のターミナル１８と有底円筒形状のコネクタ取付部２０とを有している。

ターミナル１８は、金属製であってギヤハウジング１６に例えば４つインサート成形され、コネクタ取付部２０の底からは各ターミナル１８の接続端子１８ａが駆動軸１０の軸線方向Ｘに沿ってモータ２に向けて突出されている。コネクタ取付部２０に図示しない外部のコネクタを取り付けることにより、接続端子１８ａからターミナル１８ひいては後述するパルス出力基板２２に通電することができる。

ギヤユニット６は、ギヤハウジング１６とギヤハウジング１６に収容されるギヤ列２４とを備えている。ギヤハウジング１６は、ギヤハウジング開口端２６を有している。モータ２からは、ギヤユニット６に向けて駆動軸１０が延び、ギヤハウジング開口端２６には、モータケース開口端１４のフランジが軸線方向Ｘからボルト結合される。ギヤ列２４は、駆動軸１０に固定されたウォーム２８と、ウォーム２８に噛み合わされるウォームホイール３０とから構成されている。

図１に示すように、ウォームホイール３０は、ホイール本体の中央から立設された出力軸３１を備え、出力軸３１の先端部にはその外周にギヤ部３１ａが形成されている。ギヤ部３１ａは、モータ装置１の外部に配置され且つ図示しない被駆動装置と連結された回転部材（例えば、ケーブルドラムの軸）のギヤ部と噛み合わされる。

こうして、モータ２の回転駆動力は、駆動軸１０を介して、ウォーム２８、ウォームホイール３０、出力軸３１を順次経て回転部材、すなわち、外部の被駆動装置に伝達される。なお、ウォームホイール３０の回転は図示しない緩衝ラバー等を介して出力軸３１に伝達されても良い。

図２に示すように、ギヤハウジング１６内には、連通した空間として、センサ収容部３２、軸収容部３４、及びギヤ収容部３６が形成されている。センサ収容部３２は、駆動軸１０の径方向Ｙ（図２で見て上下方向）で給電コネクタ４に隣接する位置に形成され、ギヤハウジング開口端２６により開口されており、モータケース開口端１４から突出したエンドベルキャップ１２、パルス出力基板２２、及び後述するセンサマグネット３８等が収容されている。

軸収容部３４は、センサ収容部３２から軸線方向Ｘに沿ってモータ２と反対方向に延び、センサ収容部３２から縮径された形状を有し、駆動軸１０及びウォーム２８等が収容されている。ギヤ収容部３６は、軸収容部３４から径方向Ｙに沿って給電コネクタ４と反対方向に延び、ウォームホイール３０等が収容されている。

センサ収容部３２内に収容されたセンサマグネット３８は、環状に形成されて駆動軸１０に一体回転可能に固定され、駆動軸１０と一体回転しつつ磁束を発生する。パルス出力基板２２は、センサ収容部３２内でセンサマグネット３８近傍にて、センサマグネット３８に径方向Ｙで対向して位置付けられている。

図３はパルス出力基板２２を設置する前のギヤハウジング１６を一部断面で示した部分的な斜視図であり、図４は図３にてパルス出力基板２２を設置した後の斜視図である。図３に示すように、パルス出力基板２２は、パターン及び素子等が片面のみに存在する片面実装基板であり、磁気透過性のベース４０を有している。ベース４０の実装面４０ａには、センサマグネット３８の回転を磁束の変化に基づいて検出するＧＭＲ素子（回転検出素子）４１及び図示しないコンデンサやダイオード等の電子チップが実装されている。

ＧＭＲ素子４１は巨大磁気抵抗素子であって、磁場により物質の電気抵抗が変化する磁気抵抗効果の中でも、特にその相対変化の度合いが大きい巨大磁気抵抗効果を利用した半導体素子であり、検出したセンサマグネット３８の回転に基づくパルスをモータ２の図示しない回転数制御部に出力する。各ターミナル１８は、前述した接続端子１８ａと、接続端子１８ａから径方向Ｙに屈曲されると共に給電コネクタ４内に一部が埋め込まれた垂直部１８ｂと、センサ収容部３２に開口し、パルス出力基板２２が挿入される挿入部１８ｃとを有している。

図４に示すように、挿入部１８ｃは、パルス出力基板２２の挿入に伴い、ベース４０の実装面４０ａの裏面４０ｂをセンサマグネット３８に対向させた状態でパルス出力基板２２をセンサマグネット３８近傍にて支持し（図２参照）、且つパルス出力基板２２を電気的に接続してパルス出力基板２２への通電を可能としている。

図５はパルス出力基板２２を設置する前のギヤハウジング１６をギヤハウジング開口端２６側から示した部分的な斜視図であり、図６は図５にてパルス出力基板２２を設置した後の斜視図である。図５及び図６に示すように、各ターミナル１８は接触端子４２を有し、各ターミナル１８の４つの接触端子４２は、駆動軸１０の径方向Ｚ（図５及び図６で見て左右方向）に並列され、パルス出力基板２２の実装面４０ａ及び裏面４０ｂを挟持することで挿入部１８ｃを形成している。

図５に示すように、ギヤハウジング１６には、センサ収容部３２の側面に基板ガイド溝（挿入規制部）４３が形成されている。パルス出力基板２２を基板ガイド溝４３に挿入することにより、センサ収容部３２に収容される。基板ガイド溝４３には突き当て部４３ａが形成され、基板ガイド溝４３までパルス出力基板２２が挿入されると、挿入部１８ｃに対するパルス出力基板２２の挿入深さが制限される。すなわち、基板ガイド溝４３における突き当て部４３ａの位置により挿入部１８ｃに対するパルス出力基板２２の挿入深さが規定される。

図７は図２のパルス出力基板２２を拡大して示した側面図である。図７にも示すように、各接触端子４２は、図７で見て上側の可動ピン４２ａと、図７で見て下側の固定ピン４２ｂとを有するクリップ形状をなしている。可動ピン４２ａは、実装面４０ａに当接し、弾性変形によりパルス出力基板２２を固定ピン４２ｂとの間で挟持するべく固定ピン４２ｂから離間する方向の変位が許容されている。一方、固定ピン４２ｂは、裏面４０ｂに当接し、可動ピン４２ａから離間する方向の変位を阻止するべくギヤハウジング１６に一部が埋設されて固定されている。

また、各可動ピン４２ａにはパルス出力基板２２に対する当接部４２ａ２が形成され、当接部４２ａ２は図７で見て円弧状をなしている。これにより、パルス出力基板２２に対する可動ピン４２ａの接触面積が小さくなり、実装面４０ａに対する可動ピン４２ａの押圧力を高めることができるため、クリップ形状の接触端子４２によりパルス出力基板２２をしっかりと挟持可能となる。

図８はパルス出力基板２２を実装面４０ａ側から見た平面図である。図８に示すように、パルス出力基板２２の実装面４０ａには、挿入部１８ｃへのパルス出力基板２２の挿入に際し各接触端子４２の可動ピン４２ａが接触する電極部（接触部）４４が４つ形成されている。また、パルス出力基板２２は、挿入部１８ｃへのパルス出力基板２２の挿入が開始される前端面４０ｃを有し、この前端面４０ｃには、パルス出力基板２２の挿入方向（すなわち軸線方向Ｘ）に前端面４０ｃを段階的に突出させる２つの段差部４０ｃ１、４０ｃ２を左右両側に有している。

以上のように本実施形態では、ターミナル１８はパルス出力基板２２が挿入される挿入部１８ｃを有し、この挿入部１８ｃは、センサ収容部３２に開口し、パルス出力基板２２の挿入に伴い、ベース４０の実装面４０ａの裏面４０ｂをセンサマグネット３８に対向させた状態でパルス出力基板２２をセンサマグネット３８近傍にて支持し、且つパルス出力基板２２を電気的に接続して通電する。

これにより、パルス出力基板２２ひいてはＧＭＲ素子４１へのグリス及び金属異物の飛散をベース４０により遮蔽することができる。ベース４０は磁気透過性材料から形成されるため、ＧＭＲ素子４１からのパルス出力精度に影響はない。これにより、ギヤハウジング１６にグリス等の遮蔽部を形成する必要はない。また、ターミナル１８によりパルス出力基板２２の挿入部１８ｃが形成されるため、パルス出力基板２２を固定して位置決めするためのセンサホルダ、その係止爪、位置決め突起等の部位をギヤハウジング１６に形成する必要はない。

また、挿入部１８ｃへのパルス出力基板２２の挿入だけでパルス出力基板２２への給電と、パルス出力基板２２に実装されるＧＭＲ素子４１等からのパルスを外部へ出力することが可能であることから、パルス出力基板２２へのリード線の半田付け工程を削減することができ、また、挿入部１８ｃへのパルス出力基板２２の挿入は自動化が容易に可能である。したがって、簡素なギヤハウジング１６の構造でパルス出力基板２２によるモータ２の回転数検出精度を高め、モータ２の品質及び生産性を向上することができる。

より詳しくは、挿入部１８ｃはターミナル１８の接触端子４２でパルス出力基板２２の実装面４０ａ及び裏面４０ｂを挟持することでパルス出力基板２２の位置決め及び通電を同時に可能とする。接触端子４２によるパルス出力基板２２の挟持は、実装面４０ａに接触する可動ピン４２ａと、裏面４０ｂに接触する固定ピン４２ｂとで行われる。可動ピン４２ａは、弾性変形によりパルス出力基板２２を固定ピン４２ｂとの間で挟持するべく固定ピン４２ｂから離間する方向の変位が許容され、挿入部１８ｃへのパルス出力基板２２の挿入を許容する。

一方、固定ピン４２ｂは、可動ピン４２ａから離間する方向の変位を阻止するべくギヤハウジング１６に固定される。これにより、図７に示すように、裏面４０ｂとセンサマグネット３８との距離Ｄ１が一定となる。パルス出力基板２２の厚みｔは一定であることから、距離Ｄ１と厚みｔとの合計の一定となる距離Ｄ２がＧＭＲ素子４１とセンサマグネット３８との離間距離として維持される。

また、基板ガイド溝４３により、挿入部１８ｃに対するパルス出力基板２２の挿入深さを規定可能である。これにより、挿入部１８ｃにパルス出力基板２２が押し込まれ過ぎたりして距離Ｄ２が変動し、パルス出力精度ひいてはモータ２の回転数検出精度が低下するのを防止することができる。

また、パルス出力基板２２の前端面４０ｃに段差部４０ｃ１、４０ｃ２が形成されることにより、挿入部１８ｃへのパルス出力基板２２の挿入の際、各電極部４４及びその前側の部分のベース４０に対し各接触端子４２が段階的に接触される。これにより、パルス出力基板２２への挿入荷重が時間的に分散され、挿入部１８ｃへの挿入に伴いパルス出力基板２２が割れて破損するのを防止することができる。

本発明は上記実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、各ターミナル１８の４つの接触端子４２により挿入部１８ｃを形成しているが、ターミナル１８ひいては接触端子４２の数は限定されないし、挿入部１８ｃの態様はクリップ形状の接触端子４２によるものに限定されない。
また、上記実施形態では、センサマグネット３８の回転数検出にＧＭＲ素子４１を使用しているが、ＧＭＲ素子４１の代わりに他の磁気センサ（例えばホール素子）を用いても良い。

また、上記実施形態では、パルス出力基板２２は、パターン、ＧＭＲ素子４１素子、及び他の電子チップがすべて実装面４０ａである片面のみに存在する片面実装基板である。しかし、これに限らず、パルス出力基板２２の仕様は、少なくともＧＭＲ素子４１が実装面４０ａに実装されていれば良く、パターン及びＧＭＲ素子４１以外の電子チップが実装面４０ａの裏面４０ｂに存在しても良い。

また、上記実施形態では、パルス出力基板２２の前端面４０ｃに段差部４０ｃ１、４０ｃ２を設けている。しかし、これに限らず、パルス出力基板２２の前端面４０ｃに段差部４０ｃ１、４０ｃ２を設ける代わりに、図９に示すように、各接触端子４２の可動ピン４２ａの長さを変更し、パルス出力基板２２の挿入方向で当接部４２ａ２をパルス出力基板２２の異なる位置に段階的に当接させても良い。この場合にも、段差部４０ｃ１、４０ｃ２を設けた場合と同様に、各接触端子４２によるパルス出力基板２２への挿入荷重を時間的に分散し、パルス出力基板２２の割れ等の破損を防止可能である。

１ モータ装置
２ モータ
１０ 駆動軸
１６ ギヤハウジング（ハウジング）
１８ ターミナル
１８ｃ 挿入部
２２ パルス出力基板
３２ センサ収容部
３８ センサマグネット
４０ ベース
４０ａ 実装面
４０ｂ 裏面
４０ｃ 前端面
４０ｃ１、４０ｃ２ 段差部
４１ ＧＭＲ素子（回転検出素子）
４２ 接触端子
４２ａ 可動ピン
４２ｂ 固定ピン
４３ 基板ガイド溝（挿入規制部）
４２ａ２ 当接部
４４ 電極部（接触部）

Claims (7)

1. 駆動軸を有するモータと、
   前記駆動軸と一体回転するセンサマグネットと、
   前記センサマグネットが位置するセンサ収容部を有するハウジングと、
   磁気透過性のベース、及び前記ベースの実装面に実装されると共に前記センサマグネットの回転を検出し、パルスを出力する回転検出素子を有するパルス出力基板と、
   前記パルス出力基板と電気的に接続されるターミナルと
   を備え、
   前記ターミナルは、前記パルス出力基板が挿入される挿入部を有し、
   前記挿入部は、前記センサ収容部に開口し、前記パルス出力基板の挿入に伴い、前記ベースの前記実装面の裏面を前記センサマグネットに対向させた状態で前記パルス出力基板を前記センサマグネット近傍にて支持し、且つ前記パルス出力基板を電気的に接続する、モータ装置。
2. 前記ターミナルは、前記パルス出力基板の前記実装面及び前記裏面を挟持することで前記挿入部を形成する接触端子を有する、請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記接触端子は、可動ピンと固定ピンとからなり、
   前記可動ピンは、弾性変形により前記パルス出力基板を前記固定ピンとの間で挟持するべく前記固定ピンから離間する方向の変位が許容され、一方、前記固定ピンは、前記可動ピンから離間する方向の変位を阻止するべく前記ハウジングに固定されている、請求項２に記載のモータ装置。
4. 前記センサ収容部は、前記挿入部に対する前記パルス出力基板の挿入深さを規定する挿入規制部を有する、請求項３に記載のモータ装置。
5. 前記ターミナルは複数設けられ、
   前記パルス出力基板には、前記挿入部への前記パルス出力基板の挿入に際し、前記複数のターミナルの前記各接触端子が接触する複数の接触部が形成される、請求項３又は４に記載のモータ装置。
6. 前記パルス出力基板は、前記挿入部への前記パルス出力基板の挿入が開始される前端面を有し、
   前記前端面は、前記パルス出力基板の挿入方向に前記前端面を段階的に突出させる段差部を有する、請求項５に記載のモータ装置。
7. 前記複数のターミナルの前記各可動ピンは、前記パルス出力基板の挿入方向で異なる位置に前記パルス出力基板に対する当接部を有する、請求項５に記載のモータ装置。