JP2018074725A - 直流モータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ブラシ装置を構成する部品点数の増加を抑え、チョークコイルの取付けを容易にし、組立作業工数の増大を抑えた低コストで、かつコンパクトなブラシ装置および直流モータを提供することにある。
【解決手段】
本発明に係る直流モータは、ブラシと給電端子との間に電気的に直列に接続されるチョークコイルと、 前記チョークコイルが配置される樹脂製ベースと、を備え、前記チョークコイルは、コイル部と、当該コイル部に巻かれるコア部と、を有し、 前記樹脂製ベースは、前記チョークコイルの少なくとも一部が収納される凹部を形成し、前記コア部は、前記凹部内において溝部を形成し、前記ベースの溶融された部分が、前記溝部内に設けられる。
【選択図】図５（ａ）

Description

本発明は、直流モータ及びその製造方法に関し、特に自動車の横滑り防止装置などの補機システムに用いられる直流モータ及びその製造方法に関する。

直流モータは、比較的容易に高出力が得られることから、例えば自動車の横滑り防止装置などの補機システムの駆動源として多く用いられている。

直流モータには、回転子に電力を供給するため、アーマチャ軸に固定されるコンミテータと、これと摺動接触しながら通電するブラシおよびブラシを保持するブラシ装置が装着される。

ブラシとコンミテータの摺動接触部からは整流現象に伴う火花放電が少なからず発生する。この火花放電が電気的ノイズとなり、他の電子機器に悪影響を与えることがある。近年、直流モータを駆動源とする補機システムの適用が進むにつれ、電気的ノイズ対策の重要度が高まってきた。

電子機器に影響を与えないようにするために、チョークコイルやコンデンサ等のＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ-Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙの略）対策素子を電気的ノイズ発生源であるブラシの近傍に配置することが、電気ノイズの低減に有効とされている。

また、ＥＭＣ対策素子は車両からの振動に対して配慮が必要である。

特許文献１に記載された直流モータのブラシでは、ＥＭＣ対策素子であるチョークコイルの保持方法として樹脂製のブラシホルダーベースに設けられた弾性変形自在平板状突起（保持壁）をチョークコイルの径方向からチョークコイルを挟みこむように保持することを特徴としている。また、別の平板状突起（ストッパー片）をチョークコイルのコア部分の長さ寸法より広く設定された位置に配置することにより、軸方向のチョークコイル位置決めとストッパーとしての機能を持たせている。

また、特許文献２の直流モータでは、配線材である給電用ターミナル部品の一部を延長し、これを折り曲げ成形することによって、チョークコイルの鉄心の保持部を構成することによりチョークコイルをブラシ装置に固定している。

特許公報 第５５０１６８９号 特開２０１５−４３６８５号公報

補機システムの駆動源として用いられる直流モータからの電気的ノイズを緩和するチョークコイルが振動対策のために、ブラシホルダーベ−スの部品が多用され、構造が複雑となっていた。さらに、高い寸法精度も必要となり、部品製作及び製造コストが増大するとともに部品組付け作業工数も増えてコスト高となっていた。

また、チョークコイルの取付け構造が複雑になることで、ブラシホルダーベース上の部品取付けスペースが狭くなり、他の必要部品を配置するスペースを確保するため、モータ体格（直径）が大きくなっていた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ブラシ装置を構成する部品点数の増加を抑え、チョークコイルの取付けを容易にし、組立作業工数の増大を抑えた低コストで、かつコンパクトなブラシ装置および直流モータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る直流モータは、ブラシと給電端子との間に電気的に直列に接続されるチョークコイルと、 前記チョークコイルが配置される樹脂製ベースと、を備え、前記チョークコイルは、コイル部と、当該コイル部に巻かれるコア部と、を有し、 前記樹脂製ベースは、前記チョークコイルの少なくとも一部が収納される凹部を形成し、前記コア部は、前記凹部内において溝部を形成し、前記ベースの溶融された部分が、前記溝部内に設けられる。

また、課題を解決するために、本発明に係る直流モータの製造方法は、ブラシと給電端子との間に電気的に直列に接続されかつ溝部を形成するコア部を有するチョークコイルと、前記チョークコイルが配置される凹部が形成される樹脂製ベースと、を備える直流モータの製造方法であって、前記コア部の前記溝部が前記凹部内に納まるように前記チョークコイルを前記樹脂製ベースに配置する第１工程と、前記樹脂製ベースの一部を溶融させ、当該溶融された部分が前記溝部に挿入させる第２工程と、を備える。

本発明によれば製造コストが安価で、チョークコイルの取り付けに関する部品を省略でき、簡単に装着可能な直流モータのブラシ装置を提供することができる。また、チョークコイル保持するための突起や後付け部品が無くブラシホルダー上における占有面積がほとんど無いため、ブラシや接続ターミナル等の他部品の配置を阻害することなく省スペースで構成でき、ブラシ装置および直流モータがコンパクトになる効果がある。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本実施形態における直流モータの断面図である。 本実施例に係るブラシ装置の上面外観図である。 チョークコイル２０５の外観斜視図である。 チョークコイル用コア２０６の軸方向正面図である。 コア溝の別形状例（半球状）の斜視図である。 コア溝の別形状例（三角状）の斜視図である。 コア溝の別形状例（円形+方形混合）の斜視図である。 ブラシホルダーベースのチョークコイル装着用溝部に関する外観斜視図である。 チョークコイル保持用溝部の断面図である。 チョークコイル２０５が装着されたブラシホルダーベースでの部分斜視図である。 チョークコイル２０５の固定部の別の部分斜視図である。 チョークコイル２０５の保持状態説明用部分断面図を示す。

以下、モータの一実施形態について説明する。なお、以下に説明する構成はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で変更し得る。

図１は、本実施形態における直流モータの断面図である。モータＡＳＳＹ１００はヨーク１０１、マグネット１０２の界磁部品と、アーマチャコア１０３、出力軸１０４、アーマチャコイル１０５、コンミテータ１０６からなる励磁部品と、この励磁部品の回転を支持する軸受１０７と、ブラシ関連部品およびＥＭＣ対策素子部品と配線部品を備えたブラシ装置１０８等によって構成されている。

図２は、本実施例に係るブラシ装置の上面外観図である。構成部品をブラシホルダーベース２００に実装した状況を示した。ブラシホルダー２０４は、ブラシホルダーベース２００とモールド一体成形されており、ブラシ２０１、ブラシ２０１のピグテール２０２およびブラシスプリング２０３は、ブラシホルダー２０４に装着される。

ＥＭＣ対策（ノイズ対策）素子部品であるチョークコイル２０５とコンデンサ２０７、電源コネクタ２０８は、ブラシホルダーベース２００のモールド一体成形された各々の設置場所に配置される。
部品相互の電気配線と接続は、各々の部品の引出し線（ブラシ２０１の引出し線はピグテール２０２を示す）を延長して、接続ターミナル２０９によって加締め接続する。コンデンサ２０７は引き出し線の片側をアース用接続ターミナル２１０に加締め接続して、アース用接続ターミナル２１０をフロントプレート２１１に溶接することによりフロントプレート２１１を介してモータ筐体に接地（アース）する。

図３（ａ）は、チョークコイル２０５の外観斜視図である。図３（ｂ）は、チョークコイル用コア２０６の軸方向正面図である。図３（ｃ）は、コア溝の別形状例（半球状）の斜視図である。図３（ｄ）は、コア溝の別形状例（三角状）の斜視図である。図３（ｅ）は、コア溝の別形状例（円形+方形混合）の斜視図である。

チョークコイル２０５はコイルの巻線部２０５ａと引出し線部２０５ｂからなり、チョークコイル用コア２０６がこの巻線部２０５ａに挿通する形で装着される。チョークコイル用コア２０６は、巻線部２０５ａの軸方向寸法より長く設定されており、チョークコイル用コア２０６の先端が、巻線部２０５ａから突出した構造となっている。

チョークコイル用コア２０６の先端部には、コア外径と同心円上に切られた溝２０６ａと、その同心円溝２０６ａからコア外径まで、貫通する形で伸びる放射状溝２０６ｂが等間隔で配置されている。

本実施例におけるチョークコイル用コア２０６両端部の溝は２種類の形状を複合させ、３６０°連続する溝にすることによって、挿入方向の位置合わせが不要となったり、樹脂の流入量を増やし固定強度を向上させる仕様とした。但し、それ程強度が必要で無い場合や、埋設部分のスペースなどに合わせ、図３（ｃ）〜図３（ｅ）溝形状例に示す通り、単純な半球状のザグリ溝、三角形溝、丸穴円筒溝と放射状方形溝を合わせた複合溝など、モータ構造や仕様の範囲内で自由な溝形状にしても発明の趣旨には反しないものとする。

前記引出し線部２０５ｂは、その引出し方向が、巻始めと巻終りで１８０°反対方向を向くように引出す。に、ブラシホルダーベース２００の溝内部から外側に向かって、Ｖ字を描くような角度を付けて成形している。

図４（ａ）は、ブラシホルダーベースのチョークコイル装着用溝部に関する外観斜視図である。ブラシホルダーベース２００の部品取付け面側にはチョークコイル２０５を装着するための溝、チョークコイル保持用溝４００が設けてある。

図４（ｂ）は、チョークコイル保持用溝部の断面図である。チョークコイル保持用溝４００は、コア２０６の両端突出部を受ける円弧状のコア受け溝４００ａと、巻線部２０５ａの外形がブラシホルダーベース２００に接触しないようにする空間を設けた逃げ溝４００ｂと、チョークコイルの引出し線２０５ｂの引出口付近を保持するために、溝の深部から浅い部分に向かってＶ字型に広がる角度を付けた一対のガイド溝４００ｃの、３種類の溝が一体となった構成となっている。

図５（ａ）は、チョークコイル２０５が装着されたブラシホルダーベースでの部分斜視図である。チョークコイル保持用溝４００は３種類の個々の役目を持った溝の集合体である。

その溝の一部である円弧状のコア受け溝４００ａとチョークコイル用コア２０６の先端突出部が当接されるようにセットすると、チョークコイル２０５はブラシホルダーベース２００に、その一部が埋設された状態で保持される。Ｖ字型に成形されたチョークコイル２０５の引出し線部２０５ｂは、Ｖ字型開口部を上向き（部品取付け面に対し反対方向）にセットし、チョークコイル保持用溝４００の同じくＶ字型に成形されたガイド溝４００ｃに挿入して保持される。

図５（ｂ）は、チョークコイル２０５の固定部の別の部分斜視図である。チョークコイル用コア２０６の軸方向両端面は円弧状のコア受け溝４００ａの外側面に接した状態でセットされている。この時、チョークコイル２０５の巻線部２０５ａはチョークコイル保持用溝４００の一部である逃げ溝４００ｂの範囲内に収まり、巻線部２０５ａがブラシホルダーベース２００の樹脂部と接触しないようになっている。

チョークコイル２０５の固定は、コア受け溝４００ａの両側上面埋設部近傍の樹脂モールドを熱によって溶かし、チョークコイル用コア２０６の端面に設けられた同心円溝２０６ａと放射状溝２０６ｂの内部に流れ込んだ状態で硬化させることで両者をつなげる（熱溶着）ことになる。

熱溶着によってコア端部の溝に流れ込んだ樹脂は、コア端面と装着面のクリアランスを無くすことで取付けを強固にし、チョークコイル２０５の振動を抑制することが出来る。特に同心円溝２０６ａに流れ込んだ樹脂材は、チョークコイル２０５の挿入方向に対する抜け止めとなり、放射状溝２０６ｂに流れ込んだ樹脂材は、コア軸回転方向の回り止めとなる。チョークコイル用コア２０６を溝に埋設したことでコア軸方向の動きも抑止されていることから、チョークコイル用コア２０６は、溝挿入および熱溶着によって３６０°全方向の固定が可能となる。

図５（ｃ）は、チョークコイル２０５の保持状態説明用の部分断面図である。チョークコイル２０５の巻線部２０５ａはチョークコイル保持用溝４００の一部である逃げ溝４００ｂの範囲に収まっており、前記巻線部２０５ａの仕上り外径φｃに対し、逃げ溝４００ｂの直径φｂの方が大きく（φｃ＜φｂ）設定され、一定のクリアランスを確保している。また、逃げ溝４００ｂの軸方向側壁に挟まれストッパーの役目をしているので、巻線部２０５ａの軸方向の動きも制限されている。

チョークコイル２０５の引出し線部２０５ｂはチョークコイル用溝４００の一部であるガイド溝４００ｃに挿入される形で保持される。前記引出し線部２０５ｂ成形時に付けた角度θｃは前記ガイド溝４００ｃの底面に付けられた角度θｂと同等（θｃ＝θｂ）であり、前記引出し線部２０５ｂは底面の傾斜に沿ってガイド溝４００ｃの内部から外側に向かって引出される構造となっている。

引出し線部２０５ｂは挿入方向を除く、溝の左右壁面と傾斜が付いた底面の３方向から保持され、部品取付け面に対する捻じれの動きは溝の左右壁面が動き止めとなり、コア軸中心に対する回転方向の動きは傾斜が付いたガイド溝４００ｃの底面が回り止めとなっている。

本実施形態におけるチョークコイル２０５の固定方法によれば、ブラシホルダーベース２００の部品取付け面のチョークコイル保持用溝４００に、チョークコイル用コア２０６の一部を埋設し、チョークコイル用コア２０６の先端の一部と樹脂材であるブラシホルダーベース２００を熱溶着によってつなげることにより、チョークコイル２０５全体及び巻線部２０５ａや引出し線部２０５ｂの保持・固定を可能にした。チョークコイル保持用溝４００は、ブラシホルダーベース２００のモールド型によって予め成形されており、チョークコイル２０５を装着するために必要な部品上の構成物はこの凹溝だけであり、後付け部品は必要としない。

熱溶着は、コア埋設部付近のブラシホルダーベース２００の一部を溶かすだけであり、溶着後に樹脂材を変形させた凹み跡は残るものの、チョークコイル固定に必要な構造は凹形状を形成することで、簡素な構成とすることができる。

チョークコイル本体の１／３程度はブラシホルダーベース内に埋め込まれた状態で固定され、部品取付け面上の占有面積が少なく、モータ軸方向の飛び出し量も抑えることが出来るのでモータ軸方向の寸法を短縮でき、他部品の配置に対する影響を極力少なくできるので、省スペース化・軽量化を達成可能である。

１００…モータＡＳＳＹ、１０１…ヨーク、１０２…マグネット、１０３…アーマチャコア、１０４…出力軸、１０５…アーマチャコイル、１０６…コンミテータ、１０７…軸受、１０８…ブラシ装置、２００…ブラシホルダーベース、２０１…ブラシ、２０２…ピグテール、２０３…ブラシスプリング、２０４… ブラシホルダー、２０５…チョークコイル、２０５ａ…チョークコイル巻線部、２０５ｂ…チョークコイル引出し線部、２０６…チョークコイル用コア、２０６ａ…チョークコイル用コア同心円溝、２０６ｂ…チョークコイル用コア放射状溝、２０７…コンデンサ、２０８…電源コネクタ、２０９…接続ターミナル、２１０…アース用接続ターミナル、２１１…フロントプレート、４００…チョークコイル保持用溝、４００ａ…円弧状コア受け溝、４００ｂ…巻線部逃げ溝４００ｃ…引出し線用ガイド溝

Claims (6)

1. ブラシと給電端子との間に電気的に直列に接続されるチョークコイルと、
   前記チョークコイルが配置される樹脂製ベースと、を備え、
   前記チョークコイルは、コイル部と、当該コイル部に巻かれるコア部と、を有し、
   前記樹脂製ベースは、前記チョークコイルの少なくとも一部が収納される凹部を形成し、
   前記コア部は、前記凹部内において溝部を形成し、
   前記ベースの溶融された部分が、前記溝部内に設けられる直流モータ。
2. 請求項１に記載された直流モータであって、
   前記コア部は、円筒形状を為し、
   前記溝部の幅は、前記円筒形状の断面円形において、円形中心に向かって大きくなる直流モータ。
3. 請求項１または２に記載の直流モータであって、
   前記凹部は、第１凹部と、当該第１凹部と繋がりかつ当該第１凹部よりも深く形成される第２凹部と、により構成され、
   前記コア部は、前記第１凹部に収納され、
   前記コイル部は、前記第２凹部に収納される直流モータ。
4. 請求項３に記載の直流モータであって、
   前記コア部は、前記第１凹部に接触状態であり、
   前記コイル部は、前記第２凹部に非接触状態である直流モータ。
5. 請求項１ないし４に記載のいずれかの直流モータであって、
   前記凹部は、円筒形状を為す前記コア部の軸を境に一方側に設けられかつ前記巻線部の第１引出線を納める第１引出線凹部と、前記コア部の軸を境に他方側に設けられかつ前記巻線の第２引出線を納める第２引出線凹部と、を含んで形成される直流モータ。
6. ブラシと給電端子との間に電気的に直列に接続されかつ溝部を形成するコア部を有するチョークコイルと、前記チョークコイルが配置される凹部が形成される樹脂製ベースと、を備える直流モータの製造方法であって、
   前記コア部の前記溝部が前記凹部内に納まるように前記チョークコイルを前記樹脂製ベースに配置する第１工程と、
   前記樹脂製ベースの一部を溶融させ、当該溶融された部分が前記溝部に挿入させる第２工程と、を備える直流モータの製造方法。

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