JP2017516453A - 整流子機のためのブラシ保持装置 - Google Patents

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Abstract

モーターは、回転部および固定部を備え、回転部は、シャフト、シャフトに固定されたローターコア、およびローターコアの周りに巻かれたコイルを有し、固定部は、ブラシ保持装置(1)、ブラシ保持装置(1)の一部をカバーするハウジング、ハウジング内部に固定された磁石、およびハウジング内に保持され、かつシャフトを支持する軸受を有する。第1回路基板(4)は、ブラシ保持装置によって保持される。ハウジングは、円筒部分、ふた部分、および底部分を有する。ブラシ保持装置(1)は、ブラシ保持器(2)、ブラシ保持器(2)から半径方向に外向きに延びるプラグ(3)、プラグ(3)からブラシ保持器(2)に向かって延びる第1プラグ接触子(31)および第2プラグ接触子(32)、および第1プラグ接触子(31)および第2プラグ接触子(32)にそれぞれ接続された少なくとも2つのブラシを有する。ハウジングの円筒部分は、半径方向に貫通する貫通孔を有する。プラグ(3)は、貫通孔を通り外部に露出し、ブラシ保持器(2)の軸方向の端部は、ハウジングのふた部分および底部分によって覆われる。

Description

本発明は、ブラシ保持器を備えるブラシ保持装置に関し、ブラシ保持器は、カーボンブラシを保持するための少なくとも2つのブラシチューブと、ブラシ保持器に取り付けられるプラグとを備える。本発明はさらに、ブラシ保持装置を備えるモーターに関する。本発明はまた、ブラシ保持装置を備えるモーター、および2つの回路基板に関する。
整流子機は、ブラシにおいてスパークすることによって強い電波雑音場を広めることで知られている。現在、車には、敏感な電子センサおよびマイクロプロセッサーが装備されている。これらは電源電圧および無線フィールドにおける雑音信号に対して敏感であるため、このような雑音信号の抑制はますます重要になっている。モーターを駆動する電流が電極を通り流れる場合電磁雑音が発生する。電磁雑音は、電磁干渉(EMI)であり、他の電子機器と干渉して、故障を引き起こす。最近の車のモデルでは、多くの電子機器が使用されており、電磁干渉による故障を防ぐために、モーターにおける電磁干渉を防止するための特性の改善が要求されている。この問題に対処するために、適切な位置にEMI抑制素子を使用することが知られている。電圧供給線および信号線がモーターに出入りしなければならないため、完全遮蔽された電気モーターの遮蔽は、小さな開口によって弱くなる。
開口部を可能な限り小さく保つために、フィードスルーコンデンサによってワイヤーを電気モーターに案内することが知られている。
しかし、フィードスルーコンデンサの使用は、比較的費用がかかる解決策である。
そのうえ、センサ磁石が直接、または間接的にシャフトに固定される。シャフトがわずかに軸方向に移動するため、センサ磁石も軸方向に移動する。回路基板のシートが使用される場合、磁極センサまでの距離が増加する。この理由により、検出誤差範囲が増加する。
センサ磁石および磁極センサの軸方向高さの位置を合わせることによって検出誤差範囲を低減することができる。しかし、この場合磁極センサは、回路基板の中央に配置されているため、EMC測定のための電子部品を共に配置することができない。したがって、EMC測定のための電子部品を共に配置できない場合、回路基板の配線が長くなり、電磁雑音が容易に生成されるため、好ましくない。
本発明の目的は、EMI防止性能を向上させるとともに磁極センサの検出誤差範囲を低減することである。
本発明の目的は、電磁気干渉場に対する十分な保護を有するとともに、費用のかかる電気部材を用いない電気モーターを提供することである。本発明は、モーターにおける電磁干渉防止特性を向上させる目的を有する。
この目的のため、本発明は、ブラシ保持器と、ブラシ保持器から半径方向外向きに延びるプラグと、プラグに固定され、ブラシ保持器へ延びる第1プラグ接触子および第2プラグ接触子と、第1接触領域および第2接触領域を有する第1回路基板とを備えるブラシ保持装置を提案する。第1プラグ接触子および第2プラグ接触子は、チョークコイルを介してブラシに接続され、かつ第1プラグ接触子および第2プラグ接触子は、導電性材料で作られており、電力をブラシに供給する。第1接触領域は、第1スリットを有し、かつ第2接触領域は、第2スリットを有する。第1回路基板は、第1プラグ接触子および第2プラグ接触子に挿入され、第1プラグ接触子および第2プラグ接触子はそれぞれ、第1スリットおよび第2スリットに収容される。第1接触領域および第2接触領域は、はんだまたは溶接によって第1プラグ接触子および第2プラグ接触子に電気的に接続される。第1回路基板は、電磁気干渉抑制部品を有し、電磁気干渉抑制部品は、第1接触領域および第2接触領域に電気的に接続され、かつ電磁気干渉抑制部品は、直接または間接的に接地される。
プリント回路基板の第1および第2スリットにより、プラグ接触子がブラシ保持器へ延びている平面に対して垂直にプリント回路基板を配置することが可能となる。効果的に、プラグ接触子およびブラシ保持器の上面が同じ平面、またはほぼ同じ平面になる。この配置により、回路基板がブラシ保持器の周辺に配置され、ブラシ保持器の平面から垂直に延びているため、ブラシ保持装置の設計は、回路基板によって影響をうけなくなる。プリント基板を受け入れるためにプラグ接触子を延ばす必要がないため、プラグ接触子を可能な限り短く保つようにプラグ接触子の長さを変更しなくてよい。
第1プラグ接触子および第2プラグ接触子は、チョークコイルを介してブラシに接続される。
本発明によると、第1プラグ接触子および第2プラグ接触子は、電磁気干渉抑制部品を介して接地される。第1プラグ接触子および第2プラグ接触子から発生した電磁雑音は、電磁気干渉抑制部品によって除去される。したがって、電極から発生した電磁雑音を減らすことが可能である。
本発明の一態様において、第1スリットの幅および第2スリットの幅はそれぞれ、第1プラグ接触子の厚み、および第2プラグ接触子の厚みよりも大きく、かつ第1プラグ接触子および第2プラグ接触子は、第1スリットおよび第2スリットにそれぞれ固定される。好都合に、回路基板および電極間の接点は、安定し、電磁雑音は容易に発生しない。
また電極に回路基板を圧入することができる。スリットをプラグに挿入することができる。スリットをプラグに圧入することができる。
本発明の別の態様において、第1回路基板は、板形状を有し、第1回路基板は、ブラシ保持器に対して垂直、かつ軸方向に延び、第1スリットおよび第2スリットは、第1回路基板の軸方向における端部に位置する。
この態様は、第1回路基板を電極に挿入することを容易にする。
第1スリットおよび第2スリットはそれぞれ、第1回路基板の下端部を切り欠くことによって得られる形を有することができる。
本発明の別の態様において、第1接触領域は、銅箔で形成された第1ランド部を有し、第1ランド部は、第1スリットを囲み、第2接触領域は、銅箔で形成された第2ランド部を有し、第2ランド部は、第2スリットを囲む。電極を囲むように配置されたランド部を設けることによって、電極およびランド部は、導通状態となり、電極およびランド部間の接触領域が広くなる。したがって、電磁雑音の発生を抑圧され得る。
プラグから軸方向に延び、かつ第1回路基板の縁を囲む回路基板収容部をプラグに設けることによって、第1回路基板を安定に保持することができる。このように、電極との接点が安定し、それにより電磁雑音が容易に発生しなくなる。
好ましくは、回路基板収容部は、軸方向上方を向きながら円周方向に延びる。回路基板収容部は、第1回路基板を案内する。このように、電極に第1回路基板を挿入し易くなる。
本発明の別の態様において、第1プラグ接触子は、第1圧入部を有し、第2プラグ接触子は、第2圧入部を有し、かつ第1圧入部および第2圧入部は、プラグに圧入され、固定される。
本発明のさらに別の態様において、ブラシ保持装置は、接地部材をさらに備え、接地部材は、プラグの下面に位置し、第1回路基板は、第3スリットおよび第3ランド部を有し、接地部材は、はんだまたは溶接によって第3ランド部に電気的に接続された導通部を有する。第1ランド部、第2ランド部、および第3ランド部は、それぞれ電気的に接続されている。好都合に、接地部材は、別の金属部材に接触し、それにより第1回路基板を接地する。
本発明の別の態様において、ブラシ保持装置は、接地部材をさらに備え、接地部材は、プラグの上面に位置し、第1回路基板は、第3スリットおよび第3ランド部を有し、接地部材は、はんだまたは溶接によって第3ランド部に電気的に接続された導通部を有する。第1ランド部、第2ランド部、および第3ランド部は、それぞれ電気的に接続されている。好都合に、接地部材は、別の金属部材に接触し、それにより第1回路基板を接地する。結果として、電磁気干渉抑制部品によって電極を通り流れる電磁雑音を除去することができる。
プリント回路基板がプラグ接触子の平面に対して垂直に配置されているため、電磁干渉抑制部品(EMI抑制部品)をプラグ接触子の非常に近くに配置することができる。これは、電磁干渉抑制部品がワイヤーによって接続されている場合に導入される寄生インピーダンスを最小にする。プリント回路基板の使用によって、電磁干渉抑制部品を接続ワイヤーなしでプリント回路基板に直接はんだ付けされるSMD部品から選択することができる。プリント回路基板上の導体のルーティングにより、干渉抑制コンデンサからプラグ接触子へのきわめて短い接続が可能となるため、干渉波は、非常に低い抵抗を受け、干渉抑制コンデンサへ向かって非常に良好に進むことができる。このように、干渉抑制コンデンサは、フィルタリング素子としての全機能を提供することが可能となる。本発明のこの態様によって、電気整流子機は、フィードスルーコンデンサの使用を回避することにより、電磁適合性に対する自動車産業の高い要求に合致することができる。
接地部材は、薄板金属接地板とすることができる。ブラシ保持装置を導電性機械ハウジングに取り付けた後に、金属接地板が導電性機械ハウジングと電気的に接続するように、薄板金属接地板を取り付けることができる。
薄板金属接地板は、整流子機の金属機械ハウジングに対して大きい接続面積を提供する。
この方法において、補償電流を低く保つように完全にシールドされた機械ハウジングにきわめて近い中央グランド領域が達成される。このようにして、プリント回路基板上のEMI抑制部品は、この中央グランド領域に非常に近接して配置され、満足のいく性能を発揮することができる。
本発明はまた、回転部および固定部を備えるモーターを提案し、回転部は、シャフトと、シャフトに固定されたローターコアと、ローターコアの周りに巻きつけられたコイルとを有する。固定部は、ブラシ保持装置と、ブラシ保持装置の一部をカバーするハウジングと、ハウジング内部に固定された磁石と、ハウジング内に保持され、シャフトを支持する軸受とを有する。第1回路基板は、ブラシ保持装置によって保持される。ハウジングは、円筒部分、ふた部分、および底部分を有する。ブラシ保持装置は、ブラシ保持器と、ブラシ保持器から半径方向外向きに延びるプラグと、プラグからブラシ保持器へ延びる第1プラグ接触子および第2プラグ接触子と、第1プラグ接触子および第2プラグ接触子にそれぞれ接続された少なくとも2つのブラシとを有する。ハウジングの円筒部分は、半径方向に貫通する貫通孔を有する。プラグは、貫通孔を通り外部に露出し、ブラシ保持器の軸方向の端部は、ふた部分およびハウジングの底部分によって覆われる。
本発明によると、ハウジングの開口部は、プラグが露出する部分のみである。したがって、ハウジングの貫通孔を小さくすることが可能である。このように、モーター駆動時の電磁波の放射が減少する。
ハウジングの円筒部分、底部分、およびふた部分を複数の部材によって形成することができる。またはひとつの部材で形成することができる。
本発明の態様において、第1回路基板はハウジングの円筒部分に沿って軸方向に延び、第1回路基板は、板が広がる方向に沿った銅箔を有する。第1回路基板において銅箔がある場所の面積は、銅箔がない場所の面積よりも大きく、貫通孔および第1回路基板は、半径方向において重なる。第1回路基板のランド部は、銅箔で作られているため、ハウジングの開口部が金属で閉じられた状態が形成される。このように、電磁波の放射を防ぐことが可能となる。
銅箔がある場所とは、銅箔が表裏または内部のいずれかに存在する場所を指し、銅箔がない場所とは、銅箔が表裏、および内部のいずれかに存在しない場所を指す。
本発明の別の態様において、第1回路基板は、ブラシ保持装置によって保持され、ハウジング外周面に沿って軸方向に延び、かつ板が広がる方向に沿った銅箔を有する。第1回路基板の銅箔は、任意のブラシの先端および貫通孔を接続する仮想線上に位置する。
好都合に、ブラシがスパークすると、電磁雑音がブラシの先端から発生する。このとき、第1回路基板の銅箔が任意のブラシの先端および貫通孔を接続する仮想線上に位置する形態では、電磁雑音が銅箔によって減衰される。このように、電磁雑音の放射を抑制することが可能である。
本発明の態様において、第1回路基板の上端部は、ハウジングの貫通孔の下端よりも軸方向においてさらに上側に位置する。ハウジングの開口部に近い位置関係で第1回路基板を設けることにより、電磁波の放射がさらに防止される。
本発明のさらに別の態様において、第1回路基板の軸方向における高さ寸法は、ハウジングの貫通孔の軸方向における高さ寸法よりも大きい。本発明のさらなる態様においては、第1回路基板の円周方向における幅寸法は、ハウジングの貫通孔の円周方向における幅寸法よりも大きい。したがって第1回路基板は、ハウジングの開口部を閉じることができる。開口部の間隙は、最大限まで小さくすることができる。
第1回路基板の下端の位置をハウジングの貫通孔の下端の位置よりも軸方向においてさらに下側に配置させることにより、第1回路基板は、ハウジングの開口部を閉じることができる。さらに、モーターの軸方向長さをより短くすることができる。
本発明の態様において、第1回路基板は、ハウジングの円筒部分の内側に位置し、かつ第1回路基板は、ブラシ保持器の半径方向外側に位置する。あるいは、ブラシ保持器がハウジングの円筒部分の内側に位置し、かつ第1回路基板がブラシ保持器の半径方向内側に位置することができる。
本発明の態様において、第1回路基板は、ブラシ保持装置によって保持され、第1回路基板は、ハウジングの円筒部分に沿って実質的に垂直かつ半径方向に延び、固定部はさらに、プラグ部材を有し、かつプラグ部材は、ハウジングに固定されるとともに、半径方向においてハウジングの貫通孔と重なる。
本発明の別の態様において、第1回路基板は、第1接触領域および第2接触領域を有し、第1接触領域は、第1スリットを有するとともに、第2接触領域は、第2スリットを有する。第1回路基板は、第1プラグ接触子および第2プラグ接触子に挿入される。第1プラグ接触子および第2プラグ接触子は第1スリットおよび第2スリットに収容され、チョークコイルを介してブラシに接続され、かつ導電性材料で作られ、ブラシに電力を供給する。第1接触領域および第2接触領域は、はんだまたは溶接によって第1プラグ接触子および第2プラグ接触子に電気的に接続され、第1回路基板は、電磁気干渉抑制部品を有し、電磁気干渉抑制部品は、第1接触領域および第2接触領域に電気的に接続されている。ブラシ保持装置はさらに、プラグの下面に固定される接地部材を有する。第1回路基板は、第3スリットおよび第3ランド部を有し、接地部材はんだまたは溶接によって第3ランド部に電気的に接続された導通部を有し、第1ランド部、第2ランド部、および第3ランド部は、それぞれ電気的に接続されている。
好都合に、接地部材は、ハウジングに接触し、それにより第1回路基板を接地する。結果として、電磁気干渉抑制部品によって電極を通り流れる電磁雑音を除去することができる。
本発明の態様において、接地部材の下面は、ハウジングの底部分に接触する。
本発明はまた、回転部および固定部を備えるモーターを提案し、回転部は、シャフトと、シャフトに固定されたローターコアと、ローターコアの周りに巻かれたコイルと、シャフトに固定されたセンサ磁石とを有し、固定部は、ブラシ保持装置と、ブラシ保持装置の一部をカバーするハウジングと、ハウジング内部に固定された磁石と、ハウジング内に保持されるとともに、シャフトを支持する軸受と、板形状を有するとともに、軸方向に延びる第1回路基板と、板形状を有するとともに、軸方向に延びる第2回路基板とを有する。ハウジングは、円筒部分、ふた部分、および底部分を有する。ブラシ保持装置は、ブラシ保持器と、ブラシ保持器から半径方向外向きに延びるプラグと、プラグからブラシ保持器へ延びる第1プラグ接触子および第2プラグ接触子と、第1回路基板と、チョークコイルと、ブラシとを有する。第1回路基板は、第1プラグ接触子および第2プラグ接触子に接続される。第1プラグ接触子および第2プラグ接触子は、チョークコイルを介してブラシに接続され、かつ導電性材料で作られ、ブラシに電力を供給する。第1回路基板は、電磁気干渉抑制部品を有し、第2回路基板は、センサ磁石の磁極を検出する磁極センサを有する。第2回路基板は、第1回路基板の半径方向内側に位置し、かつ第2回路基板の磁極センサは、半径方向においてセンサ磁石に面する。
したがって、本発明は、回路基板の2つのシートを用いることを提案する。したがって、回路基板の軸方向高さを短くすることができる。これにより、モーターの軸方向長さを低減することが可能となる。
さらに、EMI測定のための回路基板と磁極センサが取り付けられた回路基板とを分離することにより、磁極センサへの電磁雑音の影響を抑制することができる。
さらに、半径方向内側に第2回路基板を配置することにより、センサ磁石を高い精度で検出することができる。
本発明の態様において、固定部はさらに、ブラシ保持器へ向かって延びる第3プラグ接触子および第4プラグ接触子を有し、第2回路基板は、複数のドリル孔を有し、かつ第3プラグ接触子および第4プラグ接触子は、はんだまたは溶接によってドリル孔に電気的に接続される。したがって、第3プラグ接触子および第4プラグ接触子は、磁極センサの出力を読み取ることができ、これにより、ローターの回転角度を検出する。
第5プラグ接触子も設けることができる。
本発明のさらなる態様において、プラグは、回路基板固定部を有し、かつ回路基板固定部は、第2回路基板を保持する。
本発明のまたさらなる態様において、第2回路基板は、第1プラグ接触子および第2プラグ接触子の間に位置する。
本発明の1つの態様において、第1回路基板は、第3プラグ接触子および第4プラグ接触子の間に位置する。
第1回路基板は、第4スリットおよび第5スリットを有することができ、第3プラグ接触子および第4プラグ接触子は、第4スリットおよび第5スリットを貫通する。
本発明の別の態様において、さらなるプリント回路基板は、ホールセンサなどのパルスセンサを備える。入力素子としてのパルスセンサによって、整流子機の速度および電力を制御することができる。
EMI抑制部品およびブラシ保持器の間にプリント回路基板を配置することにより、さらなるプリント回路基板に取り付けられたセンサを整流子機の磁気回転場の非常に近くに配置することができる。EMI抑制部品およびセンサにも関わらず、この配置はコンパクトであり、部品がなくならないように部品を接続している。これにより、プラグを機械ハウジングに固定することが容易になる。したがって、全ての必要な接続を備えるZUSプラグ接触子が作られる。
本発明の上述の目的、および他の目的、ならびに新規な特徴は、添付図面と関連した以下の説明によってより完全に明らかになるだろう。
本発明の1つの態様によるブラシ保持装置の等角図である。 本発明の1つの態様によるブラシ保持装置に使用することができる第1回路基板である。 本発明の1つの態様によるブラシ保持装置の等角図である。 本発明の1つの態様による第1回路基板が配置されたプラグである。 本発明の1つの態様によるブラシ保持装置に使用することができるプラグの正面図である。 図4のプラグの断面図である。 図4のプラグと共に用いることができる接地部材の等角図である。 本発明の1つの態様によるブラシ保持装置に使用することができる第1プラグ接触子の詳細図である。 本発明の1つの態様によるブラシ保持装置の回路の概略図である。 本発明の1つの態様によるブラシ保持装置に使用することができるスリットの例である。 図1のブラシ保持装置の背面図である。 図1のブラシ保持装置の回路基板の断面図である。 本発明の別の態様によるブラシ保持装置の等角図である。 第1組み立て段階の本発明の1つの態様による図10のブラシ保持装置である。 本発明の1つの態様によるブラシ保持装置の等角図である。 図12のブラシ保持装置の正面図である。 本発明の1つの態様によるモーターの断面図である。 本発明の1つの態様による図14のモーターの図である。 本発明のさらに別の態様によるモーターの図である。 図18のモーターのモーターハウジングの貫通孔に取り付けられたブラシ保持装置の詳細図である。 図18のモーターのモーターハウジングの貫通孔に取り付けられたブラシ保持装置の別の図である。
一般的な概観を示すために、まずブラシ保持装置が最終組立状態で提示されている。図1は、ブラシ保持装置1を斜視図で示している。ブラシ保持装置1は、図示しない直流電動モーター(DCモーター)の一部を形成する。DCモーターは、例えば窓操作機構またはフロントガラスワイパー用として車に広く使用されている。
図1は、本発明の一態様によるブラシ保持装置1の等角図である。ブラシ保持装置1の異なる態様または特徴は、図1〜図11に示される。
ブラシ保持装置1は、ブラシ保持器2、プラグ3、第1プリント回路基板4を備える。
ブラシ保持器2は、チョークコイルをそれぞれ保持する2つの筒状チョークコイル保持筒部21aおよび21bを備える。各チョークコイルは、それぞれのブラシに接続され、ブラシは、通常チョークコイルの近くに配置された対応するブラシチューブに挿入される。通常DC電動モーターは、2つのブラシを使用するが、2つ以上のブラシを有するDC電動モーターも存在する。カーボンブラシは図1の斜視図には見えないが、ブラシ保持器2の底側から2つのブラシチューブに挿入されている。
プラグ3は、ブラシ保持器2から半径方向の外向きに延びる。第1プラグ接触子31および第2プラグ接触子32は、プラグ3に固定され、ブラシ保持器2に向かって延びる。第1プラグ接触子31および第2プラグ接触子32は、導電性材料、典型的には金属インサートで作られ、ブラシに電力を供給するよう構成されている。
第1プラグ接触子31は、第1接触タブ71を有し、かつ第2プラグ接触子32は、第2接触タブ72を有し、これらは、第1カーボンリード線23および第2カーボンリード線24に溶接またははんだ付けされるよう構成されている。
第1プラグ接触子31および第2プラグ接触子32は、プラグ3に圧入された第1圧入部および第2圧入部によってそれぞれプラグ3に固定される。第1圧入部38を有する第1プラグ接触子31の詳細図は、図7に示されている。第2プラグ圧入部は、第1圧入部と同じである。
第1プラグ接触子31および第2プラグ接触子32は、図3aに最も良く示されているチョークコイル8を介してブラシ8aに接続されている。
図3a、図3bに最もよく示されるように、第3接触子33および第4接触子34がまた設けられる。
第1プラグ接触子31および第2プラグ接触子32を別の部材を介してチョークコイル8またはブラシ8aに接続することができる。
プラグ3は、プラグ3から軸方向に延びるとともに第1回路基板4の縁を囲む、より正確には軸方向に上方を向いて円周方向に延びる回路基板収容部9を有する。
第1回路基板4は、第1プラグ接触子31および第2プラグ接触子32に挿入される。図1、図2、図4〜図6に良く見えるように、第1回路基板4は、第1接触領域45および第2接触領域46を有する。第1接触領域45は第1スリット61を有し、第2接触領域46は第2スリット62を有し、これらのスリットは、第1プラグ接触子31および第2プラグ接触子32をそれぞれ収容するよう構成されている。
第1スリット61および第2スリット62はそれぞれ、第1回路基板4の下端部を切り欠くことによって得られる形を有する。
第1接触領域45および第1プラグ接触子31の間、第2接触領域46および第2プラグ接触子32の間の電気接続はそれぞれはんだ、または溶接によって得られる。
第1接触領域45は、第1スリット61を囲む第1ランド部64を有する。同様に、第2接触領域46は、第2スリットを囲む第2ランド部65を有する。第1および第2ランド部64、65は、銅箔から形成される。
第1回路基板4は、第1および第2スリット61,62の間の中央に位置する第3スリット63、および第3スリット63を囲む第3ランド部66を有する。
第1ランド部64、第2ランド部65、および第3ランド部66はそれぞれ電気的に接続されている。図6に示されるように、薄板金属接地板の形の接地部材6は、はんだまたは溶接によって第3ランド部に電気的に接続される導通部を有する。
第1および第2スリット61,62は、示された実施形態において第1回路基板4の軸方向における端部に位置している。しかし、これは本発明を限定するものではなく、図9に示すように第1および第2スリット61,62が半径方向における端部に位置することも可能である。図9は、第1スリット61aを有する第1接触領域45、および第2スリット62aを有する第2接触領域46aを有する回路基板4aを示しており、各スリットは、第1プラグ接触子31および第2プラグ接触子32をそれぞれ収容するよう構成されている。
薄板金属接地板6は、薄板金属接地板6がブラシ保持装置1に取り付けられた場合に、プリント回路基板4の第3スリット48に挿入される接触タブ7を提供する。この構成により、薄板金属接地板6を介した接地コネクタおよび機械ハウジング間の短い接続が可能となる。この方法において、補償電流が非常に低く保たれるように、中央グランド領域を完全にシールドされた機械ハウジングに非常に近接させることができる。このようにして、プリント回路基板上のEMI抑制部品がこの中央グランド領域に非常に密接に配置され、良好な性能を達成することができる。
好ましくは、第1スリット61の幅W1は、第1プラグ接触子31の厚みよりも大きく、かつ第2スリット62の幅W2は、第2プラグ接触子32の厚みよりも大きい。このように、第1スリット61が第1プラグ接触子31に挿入され、かつ第2スリット62が第2プラグ接触子32に挿入される場合に、第1スリット61は、第1プラグ接触子31にクランプし、かつ第2スリット62は、第2プラグ接触子32にクランプする。
第1回路基板4は、第4スリット67および第5スリット68を有する。
第1回路基板4は、電磁気干渉抑制部品41,42,43,44としての電気部品41,42,43,44を有し、これらの電気部品は、第1接触領域45および第2接触領域46に電気的に接続される。電磁気干渉抑制部品41,42,43,44は、直接または間接的に接地される。
ブラシ保持装置1は、プラグ3をブラシ保持器2に取り付けることによって形成することができる。正確には、ブラシ保持器2を組み立てられたプラグ3上に摺動させて、それによりプラグ3をブラシ保持器2の外周に取り付ける。プラグ3は、ブラシ保持器2の中央開口部25に対してブラシ保持器2の外周の半径方向に外向きに延びる。しっかりした組み立てを達成するためにプラグ3およびブラシ保持器2には、対応するスナップインロック要素が設けられている。
図10および図12に見えるように、ブラシ保持器2は、ハウジングの円筒部分の内側に位置し、かつ第1回路基板4は、ブラシ保持器2の半径方向内側に位置する。別の実施形態において、第1回路基板4は、ブラシ保持器2の半径方向内側に位置することが可能である。
第1カーボンリード線23を第1接触タブ71に、および第2カーボンリード線24を第2接触タブ72にはんだ付け、または溶接することができる。
図11に明らかなように、第1回路基板は、板が広がる方向に沿って銅箔Fを有する。銅箔がある場所Aの面積は、第1回路基板(4)において、銅箔がない場所Bの面積よりも広い。ブラシ保持装置がモーター180内に組み立てられた場合に、銅箔Fは、任意のブラシ8aの先端および貫通孔195を接続する仮想線L上に位置する。
図12は、本発明の別の態様によるブラシ保持装置101の等角図であり、図13は、本発明の一態様による第1組み立て段階におけるブラシ保持装置101を示す。
ブラシ保持装置100は、ブラシ保持器102、プラグ103、および第1プリント回路基板104を備える。
ブラシ保持器102は、チョークコイルをそれぞれ保持する2つの筒状チョークコイル保持筒部121aおよび121bを備える。各チョークコイルは、それぞれのブラシに接続され、ブラシは、通常チョークコイルの近くに配置された対応するブラシチューブに挿入される。通常DC電動モーターは、2つのブラシを使用するが、2つ以上のブラシを有するDC電動モーターも存在する。カーボンブラシは図12の斜視図には見えないが、ブラシ保持器102の底側から2つのブラシチューブに挿入されている。
ブラシ保持器102の形は、電動モーターの図示しないステータハウジングの表面に一致する。ブラシ保持装置101およびモーターは、ブラシ保持装置1を電動モーターのステータハウジングに連結するための対応するスナップイン固定手段を備える。ブラシ保持器102は、中央開口部125を備える。
当業者は、電動モーターを組み立てる過程において、ローターの整流子がステータハウジングから延びるようにローターがステータハウジングに挿入されることを理解するだろう。本発明の説明において、「上部」または「上」という語句は、ローターの図示しないコイルに対して整流子が指す方向を示す。「下部」または「下」と言う語句は、ローター軸に対して整流子とは反対の方向を示す。
図示しないローターがステータハウジングに挿入されると、ブラシ保持装置1は、自身の中央開口部125によって図示しないローターの図示しない整流子に挿入され、図示しないステータハウジングに固定される。このように、図示しないカーボンブラシは、整流子に密接に載置される。カーボンリード線123,124が各カーボンブラシに取り付けられる。カーボンリード線は、対応するチョークコイルを介してそれぞれのブラシと接続するためにブラシ保持器102の上側のチョークコイル保持筒部121a,121bに誘導される。カーボンリード線123,124は、第1プラグ接触子131および第2プラグ接触子132の第1および第2接触タブ171,172に接続される。第1および第2接触タブ171,172は、プラグ103からチョークコイル保持筒部121a,121bの方向に延びている。
実際、ブラシ保持装置101は、以下に一つずつ示され、かつ説明されるいくつかの組み立てステップによって個別の部品から組み立てられる。図13は、プラグ103の第1組み立てステップを示す。図12に関して、プラグ103は、図13と上下逆に描かれている。
プラグ103は、プラスチック製の射出成形部品であるプラグハウジング136を備える。プラグハウジング136は、プラグ接触子を収容するチャネルを備える。本発明の説明された実施形態においては、第1プラグ接触子131、第2プラグ接触子132、第3プラグ接触子133、第4プラグ接触子134、および第5プラグ接触子135を収容するための5つのチャネルがある。当業者であれば、個々の設計要件に応じてプラグ接触子131,132,133,314,135の数を変えることができ、5つのプラグ接触子の数は一例に過ぎないことを理解するだろう。チャネルは、プラグ接触子131,132,133,134,135が互いに電気的に隔離され、かつ互いに接触しないように設計される。
図12〜図13の実施形態において、第1プラグ接触子131、第2プラグ接触子132、第3プラグ接触子133、第4プラグ接触子134、および第5プラグ接触子135は、金属シートから打抜かれ、適切な形に曲げられる。
プラグ接触子131,132,133,134,135は、2つの端部を備え、第1端部は、ラグを形成し、かつ第2端部は、機械的かつ電気的に接続された接触タブを形成している。本発明の実施形態において、プラグ接触子は、単一部品から成る。当業者であれば、プラグ接触子を個別の部品から組み立てられることを理解するだろう。
プラグ接触子131,132,133,134,135のラグは、プラグハウジング136の内側に配置されている。したがって図では見えない。ラグは、図示しないカウンタープラグのメス部分に接続するために設けられている。図示しないカウンタープラグによって、電動モーターには、正負電源電圧、グランドレベル、および2本の信号線が供給される。
第1プラグ接触子131は、第1カーボンブラシに正の電源電圧を供給するために設けられている。ブラシ保持装置101の組立状態において、第1接触タブ171は、プラグハウジング136から突出するとともに、ブラシ保持器102に向かって延びる。第1接触タブ171は、ブラシ保持装置101の組立状態において、第1接触タブ171が中央開口部125を時計回りに囲むように2回曲げられており、それにより第1接触タブ171は、第1のチョークコイル保持筒部121aに到達するか、またはほぼ到達する。
プラグ接触子132は、第2カーボンブラシに負の電源電圧を供給するように設けられている。ブラシ保持装置101の組立状態において、第2接触タブ172は、プラグハウジング136から突出するとともに、ブラシ保持器202に向かって延びる。第2接触タブ172は、ブラシ保持装置201の組立状態において第2接触タブ172が中央開口部225を反時計回りに囲むように2回曲げられており、それにより、第2接触タブ172が第2のチョークコイル保持筒部221bに到達するか、またはほぼ到達する。プラグ103をブラシ保持板102に組み立てた後、第1接触タブ171は、第1カーボンリード線123にはんだ付けまたは溶接され、第2接触タブ172は、第2カーボンリード線124にはんだ付けまたは溶接される。
当業者であれば第1接触タブ171および第2接触タブ172を異なるように曲げることができることを理解するだろう。例えばまた、目的を達成させるために第1接触タブ171および第2接触タブ172を湾曲させることができる。
組み立てステップにおいてプラグ接触子131,132,133,134,135がプラグハウジング136に挿入された後、薄板金属接地板106がプラグハウジング136の案内溝(図では見えない)に挿入される。
当業者は、図13を参照して説明されたブラシ保持装置101の組み立て工程は、ブラシ保持装置1の組み立て工程に類似していることを理解するだろう。
図14は、本発明の一態様によるブラシ保持装置201の等角図である。ブラシ保持装置201は、ブラシ保持装置1および101に類似している。ブラシ保持装置201は、基本的に第2回路基板205においてブラシ保持装置1および101とは異なっている。
ブラシ保持器202は、チョークコイルをそれぞれ保持する2つの筒状チョークコイル保持筒部221aおよび221bを備える。各チョークコイルは、それぞれのブラシに接続され、ブラシは、通常チョークコイルの近くに配置された対応するブラシチューブに挿入される。通常DC電動モーターは、2つのブラシを使用するが、2つ以上のブラシを有するDC電動モーターも存在する。カーボンブラシは図14の斜視図には見えないが、ブラシ保持器202の底側から2つのブラシチューブに挿入されている。
プラグ203は、ブラシ保持器202から半径方向の外向きに延びる。第1プラグ接触子231および第2プラグ接触子232は、プラグ203に固定され、ブラシ保持器2に向かって延びる。第1プラグ接触子231および第2プラグ接触子232は、導電性材料、典型的には金属インサートで作られ、ブラシに電力を供給するよう構成されている。
第1プラグ接触子231は、第1接触タブ271を有し、かつ第2プラグ接触子232は、第2接触タブ272を有し、これらは、第1カーボンリード線223および第2カーボンリード線224に溶接またははんだ付けされるよう構成されている。
前述の第1回路基板4と同じであり、電磁気干渉抑制部品を有する第1回路基板(またEMI抑制基板と呼ぶ)204は、第1プラグ接触子231および第2プラグ接触子232に挿入される。第1回路基板204は、第1回路基板4と同様に第1接触領域および第2接触領域を有する。第1接触領域は、第1スリットを有し、第2接触領域は第2スリットを有し、これらのスリットは、第1プラグ接触子231および第2プラグ接触子232をそれぞれ収容するよう構成されている。
第1回路基板204は、軸方向に延びる板形状を有し、第2回路基板205は、軸方向に延びる板形状を有する。第2回路基板205は、第1回路基板204に対して半径方向内側に位置するよう構成されている。
第2回路基板205は、センサ磁石の磁極を検出する磁極センサ251を有する。第2プリント回路基板205は、回転磁場を検出するホールセンサ251を提供する。その機能により、以下では第2プリント回路基板205をセンサボード205と呼ぶ。
図15に示すように、センサボード205は、第3接触領域252および第4接触領域254を有する。第1ドリル孔253は、第3接触領域252を通り穿孔され、第2ドリル孔255は、第4接触領域254を通り穿孔される。
第3プラグ接触子233および第4プラグ接触子(見えない)もプラグ203に固定されるとともに、ブラシ保持器202に向かって延びている。はんだ付けまたは溶接によって、第3プラグ接触子233は第1ドリル孔253に電気的に接続され、かつ第4プラグ接触子は第2ドリル孔(図14では見えない)に電気的に接続される。したがって、第3および第4プラグ接触子233,234は、磁極センサ251の出力を読み取ることができ、それによりローターの回転角度を検出する。
したがって、第1ドリル孔253および第2ドリル孔255の間の距離は、第3プラグ接触子233および第4プラグ接触子の接触タブの間の距離にほぼ一致する。
当業者は、第2プリント回路基板が代替的に、または補足的に温度センサなどの他のセンサ、または他の目的のための他の電子部品を設けることができること、それにしたがって2つ以上のさらなる接触領域を設けることができることを理解するだろう。
図16は、本発明の一態様によるモーター80の横断面図を示し、図17は、本発明の一態様による前記モーター80の斜視図を示す。
モーター80は、回転部81および固定部91を備える。回転部81は、シャフト82、シャフトに固定されたローターコア83、およびローターコア83の周りに巻かれたコイル84を有する。
図15および図16の実施形態において、モーターは、図12〜図13のブラシ保持装置201と同じブラシ保持装置を有する。以下では、ブラシ保持装置201を参照する。
固定部91は、ブラシ保持装置201、ブラシ保持装置の一部をカバーするハウジング92、ハウジング92内部に固定された磁石93、およびハウジング内に保持され、シャフト82を支持する軸受94を有する。
ハウジング92は、円筒部分92a、ふた部分92b、および底部分92cを有する。円筒部分92a、底部分92c、およびふた部分92bは、複数の部材から形成することができるが、単一の部材から形成することもできる。
ハウジングの円筒部分92aは、半径方向に貫通する貫通孔95を有する。プラグ203は、貫通孔95を通じて外部に露出している。ブラシ保持器の軸方向の端部は、ハウジングのふた部分92bおよび底部分92cによって覆われている(図16に最もよく示される)。
第1回路基板204は、ブラシ保持装置201によって保持され、ハウジングの円筒部分92aに沿って軸方向に延びる。第1回路基板204および第2回路基板205の両方は、板形状を有し、軸方向に延びる。
第2回路基板205は、第1回路基板204の半径方向内側に位置し、第2回路基板205の磁極センサ251は、センサ磁石93と半径方向において対向している。
固定部91は、第3プラグ接触子233および第4プラグ接触子をさらに有し、これらの接触子は、ブラシ保持器202に向かって延び、はんだ付け、または溶接によってドリル孔253,255に電気的に接続されている。したがって、第3および第4プラグ接触子は、磁極センサ251の出力を読み取ることができ、それによりローターの回転角度を検出する。
第5プラグ接触子を設けることもできる。
第3プラグ接触子233および第4プラグ接触子は、第1回路基板204の第4および第5スリットを貫通する。
図18は、本発明の一態様によるモーター180の斜視図であり、図19は、図18のモーターのモーターハウジングの貫通孔に取り付けられたブラシ保持装置の詳細図である。図20は、図18のモーターのモーターハウジングの貫通孔に取り付けられたブラシ保持装置の別の図である。
モーター180は、ブラシ保持装置が取り付けられている点がモーター80と基本的に異なっている。
モーター180は、モーター80の回転部および固定部と同様の回転部81および固定部91を備える。したがって、シャフト82、シャフトに固定されたローターコア83、およびローターコア83の周りに巻かれたコイル84を有する回転部81を示す図16を参照されたい。
図1〜図10のブラシ保持装置1と同じブラシ保持装置が設けられる。以下は、ブラシ保持装置1を参照されたい。したがって、円筒部分92a、ふた部分92b、および底部分92cを有するハウジング92を示す図16を参照されたい。
円筒部分92a、底部分92c、およびふた部分92bは、複数の部材で形成することができ、また単一の部材によって形成することもできる。
ハウジングの円筒部分92aは、半径方向に貫通する貫通孔95を有する。プラグ3は、貫通孔95を通り外部に露出し、ブラシ保持器の軸方向の端部は、ハウジングのふた部分92bおよび底部分92cによって覆われている。
固定部91は、ブラシ保持装置1、ハウジング92、ハウジング92内部に固定された磁石93、およびハウジング内に保持され、かつシャフト82を支持する軸受94を有する。
貫通孔95および第1回路基板4は、半径方向において重なる。
第1回路基板4は、貫通孔95の下端614よりも軸方向においてさらに上側に位置する上端部514を有する。第1回路基板4は、ハウジングの貫通孔95の軸方向における高さ寸法H2よりも大きい第1回路基板4の軸方向における高さ寸法H1を有する。第1回路基板4は、貫通孔95の円周方向における幅寸法L2よりも大きい第1回路基板4の円周方向における幅寸法L1をさらに有する。言い換えれば、第1回路基板4は、ハウジングの貫通孔95によって形成された開口部を閉じることができる。
第1回路基板4は、ハウジングの円筒部分の内側に位置する。第1回路基板4は、ブラシ保持器の半径方向外側に位置する。
あるいは、第1回路基板は、ブラシ保持器の半径方向内側に位置してもよい。
ブラシ保持装置1によって保持された第1回路基板4は、実質的に垂直に、ハウジングの円筒部分に沿って半径方向に延びる。図20に良く示されるように、固定部91は、ハウジング92に固定されたプラグ部材3pを有し、ハウジングの貫通孔95と半径方向において重なる。
1 ブラシ保持装置
2 ブラシ保持器
3 プラグ
4 第1プリント回路基板
6 薄板金属接地板
7 接触タブ
8 チョークコイル
8a ブラシ
9 回路基板収容部
21a,21b 筒状チョークコイル保持筒部
23 第1カーボンリード線
24 第2カーボンリード線
25 中央開口部
31 第1プラグ接触子
32 第2プラグ接触子
33 第3接触子
34 第4接触子
38 第1圧入部
41,42,43,44 電磁気干渉抑制部品
45 第1接触領域
46 第2接触領域
48 第3スリット
61 第1スリット
62 第2スリット
63 第3スリット
64 第1ランド部
65 第2ランド部
66 第3ランド部
67 第4スリット
68 第5スリット
71 第1接触タブ
72 第2接触タブ
80 モーター
81 回転部
82 シャフト
83 ローターコア
84 コイル
91 固定部
92a 円筒部分
92b ふた部分
92c 底部分
92 ハウジング
93 センサ磁石
94 軸受
95 貫通孔

Claims (12)

  1. 回転部、および固定部を備えるモーターであって、
    前記回転部は、シャフトと、前記シャフトに固定されたローターコアと、前記ローターコアの周りに巻かれたコイルとを有し、
    前記固定部は、ブラシ保持装置(1)と、前記ブラシ保持装置(1)の一部をカバーするハウジングと、ハウジングの内部に固定された磁石と、前記ハウジング内に保持されるとともに、前記シャフトを支持する軸受とを有し、
    第1回路基板(4)が前記ブラシ保持装置によって保持され、
    前記ハウジングは、円筒部分、ふた部分、および底部分を有し、
    前記ブラシ保持装置(1)は、ブラシ保持器(2)と、前記ブラシ保持器(2)から半径方向外向きに延びるプラグ(3)と、前記プラグ(3)から前記ブラシ保持器(2)に向かって延びる第1プラグ接触子(31)および第2プラグ接触子(32)と、前記第1プラグ接触子(31)および前記第2プラグ接触子(32)にそれぞれ接続された少なくとも2つのブラシとを有し、
    前記ハウジングの前記円筒部分は、半径方向に貫通する貫通孔を有し、
    前記プラグ(3)は、前記貫通孔を通り外部に露出し、かつ
    前記ブラシ保持器(2)の軸方向の端部は、前記ハウジングの前記ふた部分および前記底部分によって覆われている、モーター。
  2. 前記第1回路基板(4)が前記ハウジングの前記円筒部分に沿って前記軸方向に延び、
    前記第1回路基板(4)は、板が広がる方向に沿った銅箔を有し、
    前記第1回路基板(4)において前記銅箔がある場所の面積は、前記銅箔がない場所の面積よりも大きく、かつ
    前記貫通孔および前記第1回路基板(4)は、前記半径方向において重なっている、請求項1に記載のモーター。
  3. 前記第1回路基板(4)は、前記ブラシ保持装置(1)によって保持され、
    前記第1回路基板(4)は、前記ハウジングの外周面に沿って前記軸方向に延び、
    前記第1回路基板(4)は、板が広がる方向に沿った銅箔を有し、かつ
    前記第1回路基板(4)の前記銅箔は、任意のブラシの先端および前記貫通孔を接続する仮想線上に位置している、請求項1または2に記載のモーター。
  4. 前記第1回路基板(4)の上端部が前記ハウジングの前記貫通孔の下端よりも前記軸方向においてさらに上側に位置している、請求項1または3に記載のモーター。
  5. 前記第1回路基板(4)の前記軸方向における高さ寸法が、前記ハウジングの前記貫通孔の前記軸方向における高さ寸法よりも大きい、請求項1〜4のいずれか一項に記載のモーター。
  6. 前記第1回路基板(4)の円周方向における幅寸法が、前記ハウジングの前記貫通孔の前記円周方向における幅寸法よりも大きい、請求項1〜5のいずれか一項に記載のモーター。
  7. 前記第1回路基板(4)の下端の位置が、前記ハウジングの前記貫通孔の下端の位置よりも前記軸方向においてさらに下側に位置している、請求項1〜6のいずれか一項に記載のモーター。
  8. 前記第1回路基板(4)が前記ハウジングの前記円筒部分の内側に位置し、かつ
    前記第1回路基板(4)が前記ブラシ保持器(2)の半径方向外側に位置している、請求項1または7に記載のモーター。
  9. 前記ブラシ保持器(2)が前記ハウジングの前記円筒部分の内側に位置し、かつ
    前記第1回路基板(4)が前記ブラシ保持器(2)の半径方向内側に位置している、請求項1または7に記載のモーター。
  10. 第1回路基板(4)は、前記ブラシ保持装置(1)によって保持され、
    前記第1回路基板(4)は、実質的に垂直、かつ前記ハウジングの前記円筒部分に沿って半径方向に延び、
    前記固定部は、プラグ部材をさらに有し、かつ
    前記プラグ部材は、前記ハウジングに固定されるとともに、前記ハウジングの前記貫通孔と前記半径方向において重なっている、請求項1に記載のモーター。
  11. 第1回路基板(4)は、第1接触領域(45)および第2接触領域(46)を有し、
    第1接触領域(45)は、第1スリット(61)を有し、
    第2接触領域(46)は、第2スリット(62)を有し、
    前記第1回路基板(4)は、前記第1プラグ接触子(31)および前記第2プラグ接触子(32)に挿入され、
    前記第1プラグ接触子(31)および前記第2プラグ接触子(32)は、前記第1スリット(61)および前記第2スリット(62)にそれぞれ収容され、
    前記第1プラグ接触子(31)および前記第2プラグ接触子(32)は、チョークコイルを介して前記ブラシに接続され、
    前記第1プラグ接触子(31)および前記第2プラグ接触子(32)は、導電性材料から作られ、前記ブラシに電力を供給し、
    前記第1接触領域(45)および前記第2接触領域(46)は、はんだ付け、または溶接によって前記第1プラグ接触子(31)および前記第2プラグ接触子(32)に電気的に接続され、
    前記第1回路基板(4)は、電磁気干渉抑制部品(41,42,43,44)を有し、
    前記電磁気干渉抑制部品(41,42,43,44)は、前記第1接触領域(45)および前記第2接触領域(46)に電気的に接続され、
    前記ブラシ保持装置は、接地部材をさらに有し、
    前記接地部材は、前記プラグ(3)の下面に固定され、
    前記第1回路基板(4)は、第3スリットおよび第3ランド部を有し、
    前記接地部材は、はんだ付け、または溶接によって前記第3ランド部に電気的に接続される導通部を有し、かつ
    第1ランド部、第2ランド部、および前記第3ランド部がそれぞれ電気的に接続されている、請求項1または2に記載のモーター。
  12. 前記接地部材の下面が前記ハウジングの前記底部分に接触する、請求項11に記載のモーター。
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