JP2018088822A - 減速機構付き制御モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシから発生する熱を効率よく放熱し、制御基板に伝達されるブラシからの熱を減少させる。【解決手段】減速機構収容部の外周面上に、ＦＥＴ放熱部材と複数のＦＥＴとにオーバーラップして設けられ、複数のＦＥＴによって発生され、かつ制御基板からＦＥＴ放熱部材を介してギヤハウジング２６に伝達された熱を放熱する第２のヒートシンク２６ｊおよび第３のヒートシンク２６ｋを形成した。【選択図】図６

Description

この発明は、減速機構付き制御モータに関するものである。

一般に、車両に搭載されるワイパ装置には、ワイパアームを揺動させるための駆動源としての減速機構付き制御モータが用いられている。この減速機構付き制御モータは、ブラシおよびアーマチュアを有するモータ部と、モータ部のアーマチュアの回転を減速する減速機構部とを有している。減速機構部には、アーマチュアの回転を制御する制御装置が設けられ、制御装置によりワイパアームの払拭位置や払拭速度が制御されている。また、制御装置には、スイッチ素子としての複数の電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、単に「ＦＥＴ」とする。）が設けられ、これらＦＥＴのオンオフ動作により、電源からモータ部に供給される電流が制御される。

ＦＥＴは、このオンオフ動作のときに生じるスイッチング損失により発熱し、オンオフ動作が頻繁に行われた場合には高温となる。そして、ＦＥＴから発熱した熱は、モータ部からの熱とともに制御基板に伝達される。それゆえ、減速機構部のカバーには、制御装置の制御基板上に配置されたＦＥＴに近接する位置にヒートシンクが設けられており、ＦＥＴから発生した熱は、ヒートシンクにより外部に放熱される。

しかしながら、モータ部が連続運転したときなどには、ＦＥＴおよびモータ部のコイルから多くの熱が発生し、この熱は制御基板に伝達され、制御基板の温度がその仕様（耐用）温度を超えることが懸念される。そこで、制御基板上には温度検出回路が設けられ、温度検出回路により、制御基板の温度が予め定められた温度を超えたと判断した場合には、電源からＦＥＴを介して、モータ部に供給される電流が遮断される設定となっている。そして、電流を遮断することにより、制御基板の故障が防止される（例えば、特許文献１）。

特開２００７−０９７３５２号公報

上記のように、制御基板に伝達する熱の主な熱源は、ＦＥＴおよびモータ部のコイルである。しかしながら、近年、モータの小型化のために、ワイパ装置に用いられるモータにおいて、マグネットの磁極数が４極以上の多極モータが提案され、ブラシも制御基板に伝達する熱源となりえる。この多極モータにおいて、ブラシ収容部内に配置された接地側のブラシと電源側のブラシとの距離が短くなるものがある。このように、接地側および電源側のブラシが近づいた場合、ブラシで発熱した熱により、ブラシに近接して設けられ、減速機構部に一体的に取り付けられている樹脂製のカバーの温度が上昇する。そのため、カバーと、制御基板を備える減速機構部との温度勾配が大きくなり、ＦＥＴおよびモータ部のコイルのみならず、ブラシから発生した熱によっても制御基板の温度が上昇する。

そして、ブラシからの熱が制御基板にさらに加わることにより、制御基板の温度はより高温になりやすく、温度検出回路の温度が予め定められた温度に達しやすくなり、減速機構付き制御モータを長時間作動させることが困難になるという課題がある。

そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ブラシから発生する熱を効率よく放熱し、制御基板に伝達されるブラシからの熱を減少させることができる減速機構付き制御モータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の減速機構付き制御モータでは、正逆回転可能な電気モータと、前記電気モータに駆動され、前記電気モータの回転を減速する減速機構と、前記電気モータの回転を制御する制御基板と、を備えた減速機構付き制御モータであって、前記電気モータは、円筒状のヨークと、前記ヨークの内周面上に配置されて、異なる磁極が交互に配置された４極のマグネットと、前記ヨークに回転可能に支持されたアーマチュアシャフト、前記アーマチュアシャフトに形成されたウォーム部、前記アーマチュアシャフトに固定され、複数のセグメントを有するコンミテータ、前記アーマチュアシャフトに固定され、前記コンミテータの複数のセグメントの数と同数である複数のティースが形成されたコア、前記コアの所定のティースの周りに巻装される複数の巻線、前記複数のセグメントのうち、互いに対向する一対のセグメント間に電気的に接続された複数の接続部材からなり、前記ヨーク内に収容されたアーマチュアと、前記複数のセグメントに摺接される第１のブラシ、前記複数のセグメントに摺接され、前記第１のブラシに対して略９０度離れた位置に配置された第２のブラシ、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシに対してそれぞれ電気的に接続された一対の第１のブラシターミナル部からなるブラシホルダユニットと、を有し、前記減速機構は、前記アーマチュアシャフトの前記ウォーム部に噛合されるウォームホイール部、前記ウォームホイール部の回転軸となる出力軸からなり、前記アーマチュアの回転を減速させる減速ギヤ部と、前記ブラシホルダユニットを収容するブラシホルダ収容部、前記ブラシホルダ収容部に連なって形成され、前記減速ギヤ部および前記ウォーム部および前記一対の第１のブラシターミナル部が配置される開口が形成された減速ギヤ部収容部からなり、ダイカスト成形品で形成され、前記ヨークに結合されたギヤハウジングと、絶縁材料によって形成され、前記減速ギヤ部収容部の開口を覆い、前記一対の第１のブラシターミナル部に対してそれぞれ電気的に接続される一対の第２のブラシターミナル部が設けられたギヤハウジングカバーと、前記アーマチュアシャフトの前記ウォーム部に塗布されたグリスと、前記制御基板と前記ウォームホイール部との間に配置され、絶縁性材料からなる制御基板カバーと、を有し、前記制御基板は、前記ギヤハウジングカバーに固定され、かつ前記減速ギヤ部収容部内に収容され、前記制御基板の第１の面上に、前記アーマチュアの回転を駆動制御する複数のＦＥＴが設けられ、前記制御基板の前記第１の面に対向する第２の面と、前記ギヤハウジングの内周面に形成されたＦＥＴ放熱部との間には、前記制御基板カバーが介在することなく、前記複数のＦＥＴによって発生された熱を前記ギヤハウジングに伝達し、かつ熱伝導性の高い材料よりなるＦＥＴ放熱部材のみが設けられ、前記減速ギヤ部収容部の外周面上には、前記ＦＥＴ放熱部材と前記複数のＦＥＴとにオーバーラップして設けられ、前記複数のＦＥＴによって発生され、かつ前記制御基板から前記ＦＥＴ放熱部材を介して前記ギヤハウジングに伝達された熱を放熱するヒートシンクが形成され、前記減速ギヤ部収容部の前記開口から見て、前記複数のＦＥＴのうちの少なくとも２個のＦＥＴは、前記減速ギヤ部収容部の、前記ウォーム部に対して前記ウォームホイール部側とは反対側の位置に配置され、前記アーマチュアシャフトの長手方向に並んで配置されていることを特徴とする。

本発明の他の形態では、前記制御基板カバーは、前記制御基板に前記グリスが付着するのを防止する部分を有することを特徴とする。

本発明の他の形態では、前記減速ギヤ部収容部には、前記減速ギヤ部収容部の底面から前記減速ギヤ部収容部の開口に向けてＦＥＴ放熱部が突出して形成されており、前記減速ギヤ部収容部の前記開口から見て、前記ＦＥＴ，前記制御基板，前記ＦＥＴ放熱部材，前記ＦＥＴ放熱部および前記ヒートシンクがオーバーラップしていることを特徴とする。

本発明の他の形態では、前記制御基板は、前記ギヤハウジングカバーと前記制御基板カバーとの間に設けられていることを特徴とする。

本発明の他の形態では、前記制御基板カバーが介在することなく、前記第１のブラシターミナル部と前記第２のブラシターミナル部とが電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明の他の形態では、前記減速機構付き制御モータは、車両のウインドシールドを払拭するワイパ装置に用いられるワイパモータであることを特徴とする。

また、本発明の減速機構付き制御モータでは、正逆回転可能な電気モータと、前記電気モータに駆動され、前記電気モータの回転を減速する減速機構と、前記電気モータの回転を制御する制御基板と、を備えた減速機構付き制御モータであって、前記電気モータは、円筒状のヨークと、前記ヨークの内周面上に配置されて、異なる磁極が交互に配置された４極のマグネットと、前記ヨークに回転可能に支持されたアーマチュアシャフト、前記アーマチュアシャフトに形成されたウォーム部、前記アーマチュアシャフトに固定されて１８個のセグメントを備えたコンミテータ、前記アーマチュアシャフトに固定されて１８本のティースが形成されたコア、前記コアの所定のティースの周りに巻装される複数の巻線からなり、前記ヨーク内に収容されたアーマチュアと、前記複数のセグメントに摺接される第１のブラシ、前記複数のセグメントに摺接され、前記第１のブラシに対して略９０度離れた位置に配置された第２のブラシ、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシに対してそれぞれ電気的に接続された一対の第１のブラシターミナル部からなるブラシホルダユニットと、を有し、前記減速機構は、前記アーマチュアシャフトの前記ウォーム部に噛合されるウォームホイール部、前記ウォームホイール部の回転軸となる出力軸からなり、前記アーマチュアの回転を減速させる減速ギヤ部と、前記ブラシホルダユニットを収容するブラシホルダ収容部、前記ブラシホルダ収容部に連なって形成され、前記減速ギヤ部および前記ウォーム部および前記一対の第１のブラシターミナル部が配置される開口が形成された減速ギヤ部収容部からなり、ダイカスト成形品で形成され、前記ヨークに結合されたギヤハウジングと、絶縁材料によって形成され、前記減速ギヤ部収容部の開口を覆い、前記一対の第１のブラシターミナル部に対してそれぞれ電気的に接続される一対の第２のブラシターミナル部が設けられたギヤハウジングカバーと、前記アーマチュアシャフトの前記ウォーム部、または前記減速ギヤ部に塗布されたグリスと、前記制御基板と前記ウォームホイール部との間に配置され、絶縁性材料からなる制御基板カバーと、を有し、前記制御基板は、前記ギヤハウジングカバーに固定され、かつ前記減速ギヤ部収容部内に収容され、前記制御基板の第１の面上に、前記アーマチュアの回転を駆動制御する複数のＦＥＴが設けられ、前記制御基板の前記第１の面に対向する第２の面と、前記ギヤハウジングの内周面に形成されたＦＥＴ放熱部との間には、前記制御基板カバーが介在することなく、前記複数のＦＥＴによって発生された熱を前記ギヤハウジングに伝達し、かつ熱伝導性の高い材料よりなるＦＥＴ放熱部材のみが設けられ、前記減速ギヤ部収容部の外周面上には、前記ＦＥＴ放熱部材と前記複数のＦＥＴとにオーバーラップして設けられ、前記複数のＦＥＴによって発生され、かつ前記制御基板から前記ＦＥＴ放熱部材を介して前記ギヤハウジングに伝達された熱を放熱するヒートシンクが形成され、前記減速ギヤ部収容部の前記開口から見て、前記複数のＦＥＴのうちの少なくとも２個のＦＥＴは、前記減速ギヤ部収容部の、前記ウォーム部に対して前記ウォームホイール部側とは反対側の位置に配置され、前記アーマチュアシャフトの長手方向に並んで配置されていることを特徴とする。

本発明の他の形態では、前記制御基板カバーは、前記制御基板に前記グリスが付着するのを防止する部分を有することを特徴とする。

本発明の他の形態では、前記減速ギヤ部収容部には、前記減速ギヤ部収容部の底面から前記減速ギヤ部収容部の開口に向けてＦＥＴ放熱部が突出して形成されており、前記減速ギヤ部収容部の前記開口から見て、前記ＦＥＴ，前記制御基板，前記ＦＥＴ放熱部材，前記ＦＥＴ放熱部および前記ヒートシンクがオーバーラップしていることを特徴とする。

本発明の他の形態では、前記制御基板は、前記ギヤハウジングカバーと前記制御基板カバーとの間に設けられていることを特徴とする。

本発明の他の形態では、前記制御基板カバーが介在することなく、前記第１のブラシターミナル部と前記第２のブラシターミナル部とが電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明の他の形態では、前記減速機構付き制御モータは、車両のウインドシールドを払拭するワイパ装置に用いられるワイパモータであることを特徴とする。

本発明によれば、制御基板に伝達されるブラシからの熱を減少させることができる。このため、制御基板に熱が伝わりにくく、温度検出回路の温度が予め定められた温度に達しにくくなるため、減速機構付き制御モータを長い時間作動させることができる。

本発明の実施形態における減速機構付き制御モータをギヤハウジングカバー側から見た図である。 図１からギヤハウジングカバーを除いた図である。 図２Ａのヨーク部のＡ−Ａ断面図においてアーマチュアを除いた図である。 図１の減速機構付き制御モータの一部断面展開図である。 ギヤハウジングカバーの斜視図である。 アーマチュアの巻き線展開図である。 減速機構付き制御モータのモータ部を除いた図である。 図４Ａからブラシホルダユニットを除いた図である。 ブラシホルダユニットのブラシターミナル接続部側から見た斜視図である。 ブラシホルダユニットのブラシホルダ側から見た斜視図である。 本発明の実施形態における減速機構付き制御モータの出力軸側から見た図である。 本発明の実施形態における減速機構付き制御モータのモータ部を除いた出力軸側から見た斜視図である。 図２Ａに制御基板を取り付けた図である。

本発明に適用される減速機構付き制御モータとしてのワイパモータ１は、図１および図２Ａに示されるように、通電により回転動作を行うモータ部（電気モータ）１０と、モータ部１０の回転動作を減速して出力軸（減速ギヤ部）２４に伝達する減速機構部（減速機構）２５からなる。

図１、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、モータ部１０は、有底状の円筒形状に形成され、その内周面上に少なくとも４極からなるマグネット１１が固定され、一方の端面にギヤハウジング２６が固定され、他方に軸受部１２が固定されるヨーク１３を備えている。

また、図２Ａおよび図３Ａに示されるように、モータ部１０は、一端が軸受部１２によって回転自在に支承され、先端にウォーム部１４ａが形成されるアーマチュアシャフト１４と、アーマチュアシャフト１４に固定されるコンミテータ１５と、コンミテータ１５に隣接してアーマチュアシャフト１４に固定されるアーマチュアコア（コア）１６と、アーマチュアコア１６に巻回された巻線部（巻線）１７とからなり、複数のマグネット１１の内側に回転自在に配置されるアーマチュア１８を備えている。さらに、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、モータ部１０は、アーマチュア１８の回転により、コンミテータ１５に摺動する複数のブラシ（第１のブラシ，第２のブラシ）２０，２０と、それぞれのブラシ２０，２０を保持するブラシホルダ２１，２１とからなるブラシホルダユニット１９とを備えている。

減速機構部２５は、モータ部１０の回転を減速するウォームホイール部（減速ギヤ部）２５ａと、ウォームホイール部２５ａを収容する有底形状の減速機構収容部２６ｆを有するギヤハウジング２６とを備えている。また、減速機構収容部２６ｆの開口を覆うギヤハウジングカバー２９と、ブラシホルダユニット１９を収容するブラシホルダ収容部２６ｄとを備えている。そして、ウォームホイール部２５ａは、モータ部１０のアーマチュア１８の回転を減速して伝達する出力軸２４を備えており、ブラシホルダ収容部２６ｄは、筒状に形成され、ギヤハウジング２６と一体に成形されている。ギヤハウジング２６とギヤハウジングカバー２９とは、複数本のネジ４０によって互いに固定されている。

減速機構部２５に備わるウォームホイール部２５ａは、ポリアセタール等の樹脂によって円盤状に形成され、外周面上にアーマチュアシャフト１４のウォーム部１４ａと噛合する噛合部２５ｂが形成されている。ウォームホイール部２５ａの回転中心には出力軸２４が一体的に取り付けられている。これにより、アーマチュア１８が回転を行うと、ウォーム部１４ａの回転により、ウォーム部１４ａと噛合するウォームホイール部２５ａが減速された回転数で回転し、アーマチュア１８の回転が減速されて出力軸２４に伝達される。

ウォームホイール部２５ａの出力軸２４の基端の近傍には、円環状マグネット２５ｃが、出力軸２４の回転軸心とその回転軸心とが一致するように取付けられている。また、円環状マグネット２５ｃは、周方向９０度の範囲にＮ極、その他の周方向２７０度の範囲にＳ極となるように着磁されている。円環状マグネット２５ｃに近接して、後述する制御基板２９ｃ上に２つの絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄ，２９ｄが設けられている。絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄ，２９ｄは、出力軸２４の回転によって円環状マグネット２５ｃから発生する磁極の切り替わりを検出する。そして、２つの絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄ，２９ｄが発生する円環状マグネット２５ｃから発生する磁極の切り替わりに対応する信号に基づき、減速機構付き制御モータの出力軸２４の先端に取付けられたワイパ装置の移動方向と移動位置とが検出される。

次に、本発明の特徴となるギヤハウジング２６の放熱構造を図２Ａ、図３Ａ、図６および図７に基づき説明する。

ヨーク１３は、プレス加工によって板材から有底状の円筒形状に一体成形されており、ヨーク１３には、その内周面上に複数のマグネット１１が固定されているマグネット固定部１３ａと、マグネット固定部１３ａに一体に連結し、一対の湾曲部１３ｂと一対の平面部１３ｃとが交互に連結され、軸方向から見た端面の形状は小判形状になっているヨーク連結部１３ｄとが形成されている。そして、ヨーク１３の端面には、フランジ状の固定部１３ｅが形成されており、後述するギヤハウジング２６がフランジ状の固定部１３ｅに固定されている。ヨーク連結部１３ｄは、マグネット固定部１３ａからヨーク端面に向かうに従って、円弧径が漸次広がるように形成されている。マグネット固定部１３ａの内周面上には、４個のマグネット１１が接着剤などにより固定されており、異なる磁極であるＮ極とＳ極とが交互に２個ずつ、つまり同極が対向するように配置されている。

アーマチュアシャフト１４は、その一端がヨーク１３の軸受部１２に回転自在に支承されており、４個のマグネット１１の内側に配置されている。そして、アーマチュアシャフト１４の他端には、転造加工によって螺旋状に形成されたウォーム部１４ａが形成されている。アーマチュアシャフト１４には、円筒状のリングマグネット１４ｂが固定されており、リングマグネット１４ｂには、Ｎ極とＳ極とが３０度ずつ離れて交互に、つまり１２極の磁極が着磁形成されている。そして、後述する制御基板２９ｃ上には、２つの回転方向検出用のホールＩＣ２９ｂ，２９ｂが、リングマグネット１４ｂに対向した位置に設けられている。回転方向検出用のホールＩＣ２９ｂ，２９ｂは、アーマチュア１８の回転に伴ってリングマグネット１４ｂから発生する磁極の切り替わりを検出し、それぞれのホールＩＣ２９ｂ，２９ｂは、互いに位相が９０度ずれた回転信号を発生する。そして、アーマチュア１８の回転方向が、互いに位相が９０度ずれた回転信号に基づき検出される。

図３Ａおよび図４Ａに示されるように、コンミテータ１５は、熱硬化性樹脂などの絶縁材料によって円筒状に形成された絶縁円筒部１５ａと、絶縁円筒部１５ａの外周面上に周方向に所定間隔を空けて配置され、銅などの導電部材から形成される複数のセグメント部（セグメント）１５ｂとから構成されている。コンミテータ１５は、絶縁円筒部１５ａの内周面とアーマチュアシャフト１４の外周面とを嵌合させてアーマチュアシャフト１４に固定されている。各セグメント部１５ｂの外周面上の一端には、コイル接続部１５ｃが形成されており、各コイル接続部１５ｃにコイル１７ａが接続されている。

アーマチュアコア１６は、プレス加工によって打抜かれたコア基板を所定枚数積層することによって円筒状に形成されており、アーマチュアシャフト１４が固定されるシャフト固定部と、シャフト固定部から放射状に延びる１８本のティース部（ティース）と、を備えている。

図３Ａおよび図３Ｃに示されるように、アーマチュアコア１６には銅線からなるコイル１７ａが巻回されている。コイル１７ａの一端が、セグメント部１５ｂのコイル接続部１５ｃに固定され、コイル１７ａが所定のティース部の間に、重ね巻きにより複数回巻回される。さらに、コイル１７ａが、所定のティース部の間に、重ね巻きにより複数回巻回された後、コイル１７ａの他端が異なるセグメント部１５ｂのコイル接続部１５ｃに固定される。続いて、セグメント部１５ｂと対向したセグメント部１５ｂに、接続部材としての接続線（電流供給線）１７ｂが接続される。このように、コイル１７ａを各ティース部に巻回する工程を繰り返して、コイル１７ａがアーマチュアコア１６に巻回される。これにより、ブラシ２０，２０に電力が供給されると、コイル１７ａに電流が流れ、アーマチュア１８が回転することで、ワイパモータ１が駆動される。

本発明のように、４極のマグネットを用いた場合、通常４つのブラシが必要になるが、対向するセグメント同士を接続線（電流供給線）１７ｂで繋ぐことにより、ブラシ２０からセグメント部に流れる電流が、接続線１７ｂを介して対向したセグメント部にも流れる。これにより、ブラシの数を４本から２本に減らすことができる。

図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、ブラシホルダユニット１９は、一対の湾曲部１９ａと、一対の平面部１９ｂとが交互に連結された小判形状に形成されたベース部１９ｃを備えている。

ベース部１９ｃには、アーマチュアシャフト１４が貫通する開口部１９ｃ１と、ネジ４１が貫通し、ブラシホルダユニット１９とギヤハウジング２６との固定を行う固定用開口部１９ｃ２とが形成されている。そして、ベース部１９ｃには、真鍮などの金属材料からなるブラシホルダ２１，２１が固定されており、ブラシホルダ２１，２１内には、２本のブラシ２０，２０が、コンミテータ１５に対して接近離反できるように配置されている。図４Ａおよび図５Ｂに示されるように、本発明では、２本のブラシ２０，２０がアーマチュア１８の回転軸心Ｏを中心として略９０度ずれて配置されている。

ブラシホルダ２１は、ベース部１９ｃの一対の平面部１９ｂのうちの一方の平面部１９ｂに近接して配置されている。そして、ブラシホルダ２１の固定爪２１ａがベース部１９ｃに形成されたブラシホルダ固定部１９ｃ３に差し込まれ、固定爪２１ａがベース部１９ｃの裏面に折り曲げられることで、ブラシホルダ２１がベース部１９ｃに固定される。

さらに、ブラシホルダユニット１９は、ブラシホルダ案内壁１９ｄとブラシターミナル接続部１９ｅとを備え、ブラシホルダ案内壁１９ｄは、ベース部１９ｃの外形（小判形状）とほぼ同形状に形成されてベース部１９ｃから直角に延出して配置されている。また、ブラシターミナル接続部１９ｅは、ベース部１９ｃからブラシホルダ案内壁１９ｄとは反対方向に、かつベース部１９ｃに対し直角に突出している。そして、ブラシターミナル接続部１９ｅは、ブラシ２０と対向した位置、つまり、ブラシ２０，２０が配置される一方の平面部１９ｂと離れた他方の平面部１９ｂに配置されている。これにより、ブラシ２０から発生した熱がブラシターミナル接続部１９ｅおよびブラシターミナル接続部１９ｅに電気的に接続された制御基板２９ｃに伝達されにくくなる。

ベース部１９ｃには、雑音防止素子としてのチョークコイル２２、２２が取付けられ、チョークコイル２２、２２の一端とブラシ２０，２０とが、ピグテール２０ａ、２０ａを介して電気的に接続されている。チョークコイル２２の他端には、雌形ブラシターミナル（ブラシターミナル部）２３が電気的に接続されており、雌形ブラシターミナル２３はギヤハウジングカバー２９に設けられた雄型ターミナル２９ｇと電気的に接続される。雌形ブラシターミナル２３の先端は、ブラシターミナル接続部１９ｅの内部に収容されており、ギヤハウジングカバー２９の雄型ターミナル２９ｇと電気的に接続できるようにブラシターミナル接続部１９ｅから露出している。ブラシホルダユニット１９をブラシホルダ収容部２６ｄに組付ける際、ブラシホルダ案内壁１９ｄは、ブラシホルダ収容部２６ｄの内壁２６ｄ１に当接して、ブラシホルダユニット１９は、ブラシホルダ収容部２６ｄの底部（壁部）２６ｄ２に案内される。そして、ブラシホルダユニット１９とギヤハウジング２６とが、ベース部１９ｃに形成された固定用開口部１９ｃ２に貫通されたネジ４１によって固定される。

図２Ａ、図３Ａおよび図４Ｂに示されるように、ギヤハウジング２６は、アルミ等の金属材料を用いてダイカスト成形によって形成されている。そして、ギヤハウジング２６には、ヨーク固定部２６ａが形成され、ヨーク固定部２６ａとヨーク１３のフランジ状の固定部１３ｅとが互いに当接されて、複数のネジ４２によりギヤハウジング２６にヨーク１３が取り付けられる。

ヨーク固定部２６ａは、フランジ状の固定部１３ｅの形状に合わせて一対の湾曲部２６ｂと、一対の平面部２６ｃとが交互に連結された小判形状に形成されている。そして、ギヤハウジング２６には、ブラシホルダ収容部２６ｄがヨーク固定部２６ａと一体に形成されており、ブラシホルダ収容部２６ｄにブラシホルダユニット１９が収容されている。ブラシホルダ収容部２６ｄの底部２６ｄ２には、ブラシホルダ２１の固定爪２１ａと当接するブラシホルダ当接部（壁部）２６ｅが、底部２６ｄ２から突出して形成されており、ブラシ２０、２０から発生した熱が、ブラシホルダ２１の固定爪２１ａからブラシホルダ当接部２６ｅを介してギヤハウジング２６に伝達され、ギヤハウジング２６から外部に放熱される。

さらに、ギヤハウジング２６には、ウォームホイール部２５ａを収容する減速機構収容部（減速ギヤ部収容部）２６ｆが、ブラシホルダ収容部２６ｄに隣接して形成される。そして、ギヤハウジング２６には、出力軸２４を支承する出力軸支承部２６ｇが、減速機構収容部２６ｆの開口と反対方向に形成されている。

さらに、減速機構収容部２６ｆには、カバー接続部（貫通孔）２６ｈが開口しており、前述したブラシホルダユニット１９がブラシホルダ収容部２６ｄに収容された後、ギヤハウジングカバー２９の底面から減速機構収容部２６ｆに向けて突出して設けられた２本の雄型ターミナル２９ｇが、カバー接続部２６ｈを貫通して減速機構収容部２６ｆに配置されたブラシホルダユニット１９の雌形ブラシターミナル２３に電気的に接続される。

出力軸支承部２６ｇから突出した出力軸２４は、出力軸固定部（ティースワッシャ）２７によって固定される。そして、出力軸２４の先端にはワイパ装置固定部２４ａが形成され、ワイパ装置（図示せず）を構成する部品が機械的に結合される。

図６および図７に示されるように、減速機構収容部２６ｆの裏面に位置するギヤハウジング２６の外周面上には、電気的な要因であるブラシ２０、２０とコンミテータ１５の間の接触抵抗により発生したジュール熱、および機械的な要因であるブラシ２０、２０とコンミテータ１５との摺動により発生した摩擦熱を放出する第１のヒートシンク２６ｉと、後述する制御基板上に取付けられたＦＥＴ２９ｅから発生する熱を放出する第２のヒートシンク（ヒートシンク）２６ｊおよび第３のヒートシンク（ヒートシンク）２６ｋと、が形成されている。

第１のヒートシンク２６ｉは、ブラシホルダ収容部２６ｄの一対の平面部２６ｃのうち、ブラシ２０、２０が近接して配置される一方の平面部２６ｃの外周面から突出しており、所定間隔を空けて平行に複数形成される。第１のヒートシンク２６ｉは、アーマチュアシャフト１４の長手方向に平行になるように形成される。

図７に示されるように、本発明では、互いに略９０度の角度を隔てて配置された２本のブラシ２０，２０が、第１のヒートシンク２６ｉに近接した位置に配置されているため、ブラシ２０，２０から発生した熱は、第１のヒートシンク２６ｉに伝達されて外部に放熱される。また、ブラシ２０，２０は、第１のヒートシンク２６ｉに対し、制御基板２９ｃから離間した位置に配置されているため、ブラシから発生した熱は、第１のヒートシンク２６ｉに伝達されやすく、制御基板２９ｃには伝達され難い。

さらに、図５Ａに示されるようにベース部１９ｃとギヤハウジング２６のブラシホルダ当接部２６ｅとの間には、ゲル状の熱伝導部材（第１の熱伝導部材，第２の熱伝導部材）２８が配置され、ブラシ２０，２０から発生した熱が、熱伝導部材２８を介して第１のヒートシンク２６ｉに容易に伝達される。

ギヤハウジング２６の開口には、絶縁材料によって形成された有底状のギヤハウジングカバー２９が設けられており、ギヤハウジング２６の開口した端面とギヤハウジングカバー２９とが当接され、複数本のネジ４０によりギヤハウジングカバー２９はギヤハウジング２６に固定されている。

図３Ａ、図３Ｂおよび図４Ａに示されるように、ギヤハウジングカバー２９は、カプラ部２９ａを備えており、カプラ部２９ａには複数のターミナル２９ｆが設けられている。複数のターミナル２９ｆの一端は、車両に設けられたコネクタ部（図示せず）に電気的に接続されており、複数のターミナル２９ｆの他端は、制御基板２９ｃに電気的に接続されている。そして、ターミナル２９ｆの中間部はギヤハウジングカバー２９に埋設される。

さらに、ギヤハウジングカバー２９の底部２９ｈから２本の雄型ターミナル２９ｇが突出しており、ブラシホルダユニット１９に配置された雌形ブラシターミナル２３と電気的に接続されている。この構成により、車両の電源から供給された電力は、複数のターミナル２９ｆ、制御基板２９ｃ、雄型ターミナル２９ｇ、雌形ブラシターミナル２３、ピグテール２０ａ、ブラシ２０，２０を通って、モータ部１０に電流が供給される。

図８に示されるように、制御基板２９ｃは、ギヤハウジングカバー２９の底部２９ｈに複数本のネジによって取り付けられ、ギヤハウジング２６の減速機構収容部２６ｆの内部に収容されている。

ギヤハウジングカバーの底部２９ｈに対向する制御基板２９ｃの面上には、回転検出用のホールＩＣ２９ｂ，２９ｂと、絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄ，２９ｄが設けられている。回転検出用のホールＩＣ２９ｂ，２９ｂは、アーマチュア１８のアーマチュアシャフト１４に設けられたリングマグネット１４ｂに近接して配置され、アーマチュア１８の回転状態を検出する。また、絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄ，２９ｄは、ウォームホイール部２５ａに設けられた円環状マグネット２５ｃに近接して配置され、ウォームホイール部２５ａに一体的に取り付けられているワイパモータ１の出力軸２４の回転状態を検出する。

そして、制御基板２９ｃは、モータ部１０のアーマチュア１８の回転状態や、ワイパモータ１の出力軸２４の回転状態に基づき、モータ部１０のアーマチュア１８の回転を制御する。

制御基板２９ｃには、ＦＥＴ２９ｅが複数設けられ、ＦＥＴ２９ｅのオンオフ動作により、モータ部１０に供給される電流が制御され、モータ部１０のアーマチュア１８の正方向および逆方向の回転が制御される。さらに、制御基板２９ｃ上には、図示しない温度検出部が配置され、制御基板２９ｃの温度が検出される。

ワイパモータ１に負荷が加わり、温度検出部により、制御基板２９ｃの温度が、予め定められた温度以上になったと検出された場合には、温度検出部からの予め定められた温度以上になった旨の信号に基づき、制御基板２９ｃは、アーマチュア１８の回転数を低くし、さらには、アーマチュア１８の回転を停止させて、温度検出部により、ワイパモータ１の制御基板２９ｃの保護が図られる。

また、減速機構収容部２６ｆのＦＥＴ２９ｅに近接した面上には、ＦＥＴ放熱部２６ｍが形成されている。ＦＥＴ放熱部２６ｍは、減速機構収容部２６ｆの底面から開口方向に向けて突出し、ＦＥＴ２９ｅが固定された制御基板２９ｃの裏面に近接して形成される。ＦＥＴ放熱部２６ｍには、ゲル状であって、熱伝導性の高い材料によって形成されたＦＥＴ放熱部材３０が制御基板２９ｃとＦＥＴ放熱部２６ｍとの隙間を埋めるように取付けられており、ＦＥＴ２９ｅから発生した熱が、制御基板２９ｃおよびＦＥＴ放熱部材３０を介してＦＥＴ放熱部２６ｍに伝達され、ギヤハウジング２６の外周面上に形成された第２のヒートシンク２６ｊおよび第３のヒートシンク２６ｋからギヤハウジングの外部に放熱される。これにより、ＦＥＴ２９ｅの発熱による制御基板２９ｃの温度上昇を抑えることができる。このため、ワイパモータ１をより長く作動させることができる。

さらに、減速機構収容部２６ｆに収容されたウォームホイール部２５ａと制御基板２９ｃとの間には、絶縁性材料からなる制御基板カバー３１が、ギヤハウジングカバー２９に取り付けられている。制御基板カバー３１は、ウォームホイール部２５ａと制御基板２９ｃとの間に配置されており、減速機構部２５に塗布されたグリスが制御基板２９ｃに付着しないように固定されている。

ワイパ装置を長時間作動させた場合、ブラシ２０、２０、モータ部１０およびＦＥＴ２９ｅが熱を発生し、ワイパ装置の連続作動ができなくなるおそれがある。このため、本発明では、さらに、第１のヒートシンク２６ｉに近接して、ギヤハウジング２６の外周面上に、第２のヒートシンク２６ｊおよび第３のヒートシンク２６ｋが外部（ギヤハウジングカバー２９と反対側）に延出して形成されている。複数のＦＥＴ２９ｅが、制御基板２９ｃを挟んで第２のヒートシンク２６ｊおよび第３のヒートシンク２６ｋに近接して配置されている。これにより、ＦＥＴ２９ｅから発生した熱が、制御基板２９ｃを介して第２のヒートシンク２６ｊおよび第３のヒートシンク２６ｋからギヤハウジング２６の外部に放熱される。

以上のように、実施するための形態では、接続線を有するワイパモータに適用した場合につき説明したが、本発明はこれに限らず、小判形状を有するギヤハウジングに収容されるブラシと、ブラシに近接したギヤハウジングの外周面上にヒートシンクを配置する構造を有する減速機構付き制御モータ全般に適用することができる。

減速機構付き制御モータは、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置の駆動源として用いられ、ワイパアームを揺動駆動してウインドシールドに付着した雨水等を払拭するために用いられる。

１ ワイパモータ（減速機構付き制御モータ）
１０ モータ部（電気モータ）
１１ マグネット
１２ 軸受部
１３ ヨーク
１３ａ マグネット固定部
１３ｂ 湾曲部
１３ｃ 平面部
１３ｄ ヨーク連結部
１３ｅ 固定部
１４ アーマチュアシャフト
１４ａ ウォーム部
１４ｂ リングマグネット
１５ コンミテータ
１５ａ 絶縁円筒部
１５ｂ セグメント部（セグメント）
１５ｃ コイル接続部
１６ アーマチュアコア（コア）
１７ 巻線部（巻線）
１７ａ コイル
１７ｂ 接続線（接続部材）
１８ アーマチュア
１９ ブラシホルダユニット
１９ａ 湾曲部
１９ｂ 平面部
１９ｃ ベース部
１９ｃ１ 開口部
１９ｃ２ 固定用開口部
１９ｃ３ ブラシホルダ固定部
１９ｄ ブラシホルダ案内壁
１９ｅ ブラシターミナル接続部
２０ ブラシ（第１のブラシ，第２のブラシ）
２０ａ ピグテール
２１ ブラシホルダ
２１ａ 固定爪
２２ チョークコイル
２３ 雌形ブラシターミナル（ブラシターミナル部）
２４ 出力軸（減速ギヤ部）
２４ａ ワイパ装置固定部
２５ 減速機構部（減速機構）
２５ａ ウォームホイール部（減速ギヤ部）
２５ｂ 噛合部
２５ｃ 円環状マグネット
２６ ギヤハウジング
２６ａ ヨーク固定部
２６ｂ 湾曲部
２６ｃ 平面部
２６ｄ ブラシホルダ収容部
２６ｄ１ 内壁
２６ｄ２ 底部（壁部）
２６ｅ ブラシホルダ当接部（壁部）
２６ｆ 減速機構収容部（減速ギヤ部収容部）
２６ｇ 出力軸支承部
２６ｈ カバー接続部（貫通孔）
２６ｉ 第１のヒートシンク
２６ｊ 第２のヒートシンク（ヒートシンク）
２６ｋ 第３のヒートシンク（ヒートシンク）
２６ｍ ＦＥＴ放熱部
２８ 熱伝導部材（第１の熱伝導部材，第２の熱伝導部材）
２９ ギヤハウジングカバー
２９ａ カプラ部
２９ｂ ホールＩＣ
２９ｃ 制御基板
２９ｄ ホールＩＣ
２９ｅ ＦＥＴ
２９ｆ ターミナル
２９ｇ 雄型ターミナル
２９ｈ 底部
３０ ＦＥＴ放熱部材
３１ 制御基板カバー
４０，４１，４２ ネジ
Ｏ 回転軸心

Claims (12)

1. 正逆回転可能な電気モータと、
   前記電気モータに駆動され、前記電気モータの回転を減速する減速機構と、
   前記電気モータの回転を制御する制御基板と、
   を備えた減速機構付き制御モータであって、
   前記電気モータは、
   円筒状のヨークと、
   前記ヨークの内周面上に配置されて、異なる磁極が交互に配置された４極のマグネットと、
   前記ヨークに回転可能に支持されたアーマチュアシャフト、前記アーマチュアシャフトに形成されたウォーム部、前記アーマチュアシャフトに固定され、複数のセグメントを有するコンミテータ、前記アーマチュアシャフトに固定され、前記コンミテータの複数のセグメントの数と同数である複数のティースが形成されたコア、前記コアの所定のティースの周りに巻装される複数の巻線、前記複数のセグメントのうち、互いに対向する一対のセグメント間に電気的に接続された複数の接続部材からなり、前記ヨーク内に収容されたアーマチュアと、
   前記複数のセグメントに摺接される第１のブラシ、前記複数のセグメントに摺接され、前記第１のブラシに対して略９０度離れた位置に配置された第２のブラシ、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシに対してそれぞれ電気的に接続された一対の第１のブラシターミナル部からなるブラシホルダユニットと、
   を有し、
   前記減速機構は、
   前記アーマチュアシャフトの前記ウォーム部に噛合されるウォームホイール部、前記ウォームホイール部の回転軸となる出力軸からなり、前記アーマチュアの回転を減速させる減速ギヤ部と、
   前記ブラシホルダユニットを収容するブラシホルダ収容部、前記ブラシホルダ収容部に連なって形成され、前記減速ギヤ部および前記ウォーム部および前記一対の第１のブラシターミナル部が配置される開口が形成された減速ギヤ部収容部からなり、ダイカスト成形品で形成され、前記ヨークに結合されたギヤハウジングと、
   絶縁材料によって形成され、前記減速ギヤ部収容部の開口を覆い、前記一対の第１のブラシターミナル部に対してそれぞれ電気的に接続される一対の第２のブラシターミナル部が設けられたギヤハウジングカバーと、
   前記アーマチュアシャフトの前記ウォーム部に塗布されたグリスと、
   前記制御基板と前記ウォームホイール部との間に配置され、絶縁性材料からなる制御基板カバーと、
   を有し、
   前記制御基板は、前記ギヤハウジングカバーに固定され、かつ前記減速ギヤ部収容部内に収容され、
   前記制御基板の第１の面上に、前記アーマチュアの回転を駆動制御する複数のＦＥＴが設けられ、
   前記制御基板の前記第１の面に対向する第２の面と、前記ギヤハウジングの内周面に形成されたＦＥＴ放熱部との間には、前記制御基板カバーが介在することなく、前記複数のＦＥＴによって発生された熱を前記ギヤハウジングに伝達し、かつ熱伝導性の高い材料よりなるＦＥＴ放熱部材のみが設けられ、
   前記減速ギヤ部収容部の外周面上には、前記ＦＥＴ放熱部材と前記複数のＦＥＴとにオーバーラップして設けられ、前記複数のＦＥＴによって発生され、かつ前記制御基板から前記ＦＥＴ放熱部材を介して前記ギヤハウジングに伝達された熱を放熱するヒートシンクが形成され、
   前記減速ギヤ部収容部の前記開口から見て、
   前記複数のＦＥＴのうちの少なくとも２個のＦＥＴは、前記減速ギヤ部収容部の、前記ウォーム部に対して前記ウォームホイール部側とは反対側の位置に配置され、前記アーマチュアシャフトの長手方向に並んで配置されていることを特徴とする減速機構付き制御モータ。
2. 前記制御基板カバーは、前記制御基板に前記グリスが付着するのを防止する部分を有することを特徴とする請求項１に記載された減速機構付き制御モータ。
3. 前記減速ギヤ部収容部には、前記減速ギヤ部収容部の底面から前記減速ギヤ部収容部の開口に向けてＦＥＴ放熱部が突出して形成されており、前記減速ギヤ部収容部の前記開口から見て、前記ＦＥＴ，前記制御基板，前記ＦＥＴ放熱部材，前記ＦＥＴ放熱部および前記ヒートシンクがオーバーラップしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された減速機構付き制御モータ。
4. 前記制御基板は、前記ギヤハウジングカバーと前記制御基板カバーとの間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された減速機構付き制御モータ。
5. 前記制御基板カバーが介在することなく、前記第１のブラシターミナル部と前記第２のブラシターミナル部とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された減速機構付き制御モータ。
6. 前記減速機構付き制御モータは、車両のウインドシールドを払拭するワイパ装置に用いられるワイパモータであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された減速機構付き制御モータ。
7. 正逆回転可能な電気モータと、
   前記電気モータに駆動され、前記電気モータの回転を減速する減速機構と、
   前記電気モータの回転を制御する制御基板と、
   を備えた減速機構付き制御モータであって、
   前記電気モータは、
   円筒状のヨークと、
   前記ヨークの内周面上に配置されて、異なる磁極が交互に配置された４極のマグネットと、
   前記ヨークに回転可能に支持されたアーマチュアシャフト、前記アーマチュアシャフトに形成されたウォーム部、前記アーマチュアシャフトに固定されて１８個のセグメントを備えたコンミテータ、前記アーマチュアシャフトに固定されて１８本のティースが形成されたコア、前記コアの所定のティースの周りに巻装される複数の巻線からなり、前記ヨーク内に収容されたアーマチュアと、
   前記複数のセグメントに摺接される第１のブラシ、前記複数のセグメントに摺接され、前記第１のブラシに対して略９０度離れた位置に配置された第２のブラシ、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシに対してそれぞれ電気的に接続された一対の第１のブラシターミナル部からなるブラシホルダユニットと、
   を有し、
   前記減速機構は、
   前記アーマチュアシャフトの前記ウォーム部に噛合されるウォームホイール部、前記ウォームホイール部の回転軸となる出力軸からなり、前記アーマチュアの回転を減速させる減速ギヤ部と、
   前記ブラシホルダユニットを収容するブラシホルダ収容部、前記ブラシホルダ収容部に連なって形成され、前記減速ギヤ部および前記ウォーム部および前記一対の第１のブラシターミナル部が配置される開口が形成された減速ギヤ部収容部からなり、ダイカスト成形品で形成され、前記ヨークに結合されたギヤハウジングと、
   絶縁材料によって形成され、前記減速ギヤ部収容部の開口を覆い、前記一対の第１のブラシターミナル部に対してそれぞれ電気的に接続される一対の第２のブラシターミナル部が設けられたギヤハウジングカバーと、
   前記アーマチュアシャフトの前記ウォーム部、または前記減速ギヤ部に塗布されたグリスと、
   前記制御基板と前記ウォームホイール部との間に配置され、絶縁性材料からなる制御基板カバーと、
   を有し、
   前記制御基板は、前記ギヤハウジングカバーに固定され、かつ前記減速ギヤ部収容部内に収容され、
   前記制御基板の第１の面上に、前記アーマチュアの回転を駆動制御する複数のＦＥＴが設けられ、
   前記制御基板の前記第１の面に対向する第２の面と、前記ギヤハウジングの内周面に形成されたＦＥＴ放熱部との間には、前記制御基板カバーが介在することなく、前記複数のＦＥＴによって発生された熱を前記ギヤハウジングに伝達し、かつ熱伝導性の高い材料よりなるＦＥＴ放熱部材のみが設けられ、
   前記減速ギヤ部収容部の外周面上には、前記ＦＥＴ放熱部材と前記複数のＦＥＴとにオーバーラップして設けられ、前記複数のＦＥＴによって発生され、かつ前記制御基板から前記ＦＥＴ放熱部材を介して前記ギヤハウジングに伝達された熱を放熱するヒートシンクが形成され、
   前記減速ギヤ部収容部の前記開口から見て、
   前記複数のＦＥＴのうちの少なくとも２個のＦＥＴは、前記減速ギヤ部収容部の、前記ウォーム部に対して前記ウォームホイール部側とは反対側の位置に配置され、前記アーマチュアシャフトの長手方向に並んで配置されていることを特徴とする減速機構付き制御モータ。
8. 前記制御基板カバーは、前記制御基板に前記グリスが付着するのを防止する部分を有することを特徴とする請求項７に記載された減速機構付き制御モータ。
9. 前記減速ギヤ部収容部には、前記減速ギヤ部収容部の底面から前記減速ギヤ部収容部の開口に向けてＦＥＴ放熱部が突出して形成されており、前記減速ギヤ部収容部の前記開口から見て、前記ＦＥＴ，前記制御基板，前記ＦＥＴ放熱部材，前記ＦＥＴ放熱部および前記ヒートシンクがオーバーラップしていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載された減速機構付き制御モータ。
10. 前記制御基板は、前記ギヤハウジングカバーと前記制御基板カバーとの間に設けられていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載された減速機構付き制御モータ。
11. 前記制御基板カバーが介在することなく、前記第１のブラシターミナル部と前記第２のブラシターミナル部とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載された減速機構付き制御モータ。
12. 前記減速機構付き制御モータは、車両のウインドシールドを払拭するワイパ装置に用いられるワイパモータであることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載された減速機構付き制御モータ。

Images