JP2019024304A - モーター、エンドキャップ及びその製造方法 - Google Patents

モーター、エンドキャップ及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】構造が簡単でしかも費用が安い電気モーターと、そのエンドキャップと、エンドキャップの製造方法とを提供する。【解決手段】エンドキャップは、絶縁本体と、絶縁本体に取り付けたフィルタ回路基板とを含む。フィルタ回路基板は、外部電源を受け取るための2つの電力伝導体と、少なくとも2つの電力伝導体と一体の絶縁支持フレームと、少なくとも1つのフィルタ素子とを含む。少なくとも1つのフィルタ素子の一端は、対応する電力伝導体に接続され、少なくとも1つのフィルタ素子の他端は接地されている。【選択図】図3

Description

[0001] この本開示は、電気モーター、そのエンドキャップ及びエンドキャップの製造方法に関する。
[0002] 現行の電気モーターのエンドキャップは、実質的に円筒状であり、電力端子と、コンデンサー、インダクター及び抵抗器のようなフィルタ素子とが取り付けられている。エンドキャップは、フィルタ素子及びそのピンを取り付けるための複数の取付け溝及び取付け穴を有する。フィルタ素子を取り付けるとき、フィルタ素子のピンを対応する形状に手で曲げて、対応する取り付け穴を通過させ、次いで、フィルタ素子を対応する取り付け溝に設置することが必要である。フィルタ素子のピンは、電力端子に手ではんだ付けされる。そのため、エンドキャップの取付け過程が複雑になり、自動組立てに不都合であり、従って費用が高い。
[0003] 従って、構造が簡単でしかも費用が安いエンドキャップ、エンドキャップを利用する電気モーター、及びエンドキャップの製造方法に対する要求がある。
[0004] 1つの態様によれば、電気モーターのエンドキャップが提供され、エンドキャップは、絶縁本体と、絶縁本体に取り付けられたフィルタ回路基板とを含む。フィルタ回路基板は、外部電源を受け取るための少なくとも2つの電力伝導体と、少なくとも2つの伝導体と一体の絶縁支持フレームと、少なくとも1つのフィルタ素子とを含む。少なくとも1つのフィルタ素子の一端は、対応する電力伝導体に接続され、少なくとも1つのフィルタ素子の他端は接地されている。
[0005] 別の態様によれば、ロータ及びステータを備える電気モーターが提供される。ステータは、電気モーターに取り付けられたフィルタ回路基板を備える。フィルタ回路基板は、外部電源を受け取るための少なくとも2つの電力伝導体と、少なくとも2つの電力伝導体と一体の絶縁支持フレームと、少なくとも1つのフィルタ素子とを含む。少なくとも1つのフィルタ素子の一端は、対応する電力伝導体に接続され、少なくとも1つのフィルタ素子の他端は接地されている。
[0006] さらに別の態様によれば、電気モーターのエンドキャップの製造方法が提供され、製造方法は、フィルタ回路基板を準備する工程と、フィルタ回路基板を絶縁本体に取り付ける工程とを含む。フィルタ回路基板を準備する工程は、外部電源を受け取るための2つの電力伝導体を形成する工程と、2つの電力伝導体にあわせて絶縁支持フレームを成形する工程と、少なくとも1つのフィルタ素子を対応する電力伝導体に接続する工程とを備える。
[0007] 本開示の実施形態では、エンドキャップは、エンドキャップに又はモーターの内側に直接取り付けられるフィルタ回路基板を有する。フィルタ回路基板は、一体に形成された絶縁支持フレーム及び伝導体と、対応する伝導体に接続された少なくとも1つのフィルタ素子とを含む。エンドキャップの取付け過程は簡単であり、自動組立てに都合がよく、従って費用が安い。
[0008] 以下に、本発明の好ましい実施形態が、添付図面の各図を参照して、ほんの一例として説明される。各図において、2つ以上の図に現われる同一の構造、要素又は部品には、それらが現われる全ての図で全般に同じ参照符号が付される。各図に示す構成部品及び機能の寸法は、全般に表現の便宜及び明確性のために選ばれ、必ずしも一定の縮尺で示さない。各図を以下に列挙する。
本開示の好ましい実施形態によるモーターを示す図である。 図1のモーターの分解組立図である。 図1のモーターのエンドキャップを示す図である。 図3のエンドキャップのフィルタ回路基板を示す図である。 図4のフィルタ回路基板を、その絶縁支持フレームを除去して示す図である。 フィルタ回路基板と図3のエンドキャップの電力端子との間の電気接続を示す図である。 本開示の別の実施形態による、図1のエンドキャップのフィルタ回路基板を示す図である。 電力端子と図3のエンドキャップのインダクターとの間の電気接続を示す図である。 図3のエンドキャップを、フィルタ回路基板を除去して示す図である。 図3のエンドキャップの他側面を示す図である。 図1のモーターの回路図である。 本開示の好ましい実施形態による、図3のエンドキャップの製造方法のフローチャートである。 図4のフィルタ回路基板の製造過程を示す図である。 図4のフィルタ回路基板の製造過程を示す図である。 図4のフィルタ回路基板の製造過程を示す図である。 図4のフィルタ回路基板の製造過程を示す図である。 絶縁シートが組み立てられた図3のエンドキャップを示す図である。
[0023] 主題が、添付図面及び好ましい実施形態と併せて説明される。記載した実施形態は、本開示の全てではなく、ほんの数個の実施形態である。本開示の実施形態に基づき創造的な努力なしで当業者によって得られる他の全ての実施形態は、本開示の保護範囲内に属する。図面は、参照のためのみに提供され、本発明を限定することを意図しないことを理解されたい。各図に示す寸法は、説明の便宜のためのみであり、限定することを意図しない。
[0024] ある構成部品が別の構成部品に「接続された」と考慮するとき、それは、別の構成部品に直接接続することができ、又は中心に置いた構成部品をさらに有することができる。別段の定めがない限り、本明細書で使用される技術的及び科学的用語は、当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有する。本開示の明細書中で使用される術語は、特定の実施形態を説明するためのみであり、本発明を限定することは意図しない。
[0025] 図1及び図2を参照すると、本開示によるモーターはブラシモーターであることが好ましく、ブラシモーターはステータ20及びロータ80を含む。ロータ80は、ステータの内側に配置され、ステータ20に関して回転可能である。モーターは、様々な用途、特に排気ガス再循環弁、電子スロットル弁、電子ウエイストゲート弁などのような、エンジン空気管理(EAM)システムで使用することができる。
[0026] ステータ20は、円筒状のステータハウジング21と、ステータハウジング21の内壁に取り付けられた少なくとも1つの永久磁石(図示しない)と、ステータハウジング21の開放端の内側に少なくとも部分的に配置されたエンドキャップ40と、ステータハウジング21の開放端に取り付けられた金属カバー53とを含む。ステータ20は、ステータハウジング21のうち開放端と反対側の底部に取り付けられた波形ばね24をさらに含むことができる。
[0027] ロータ80は、軸81と、軸81に固定されたロータコア82と、整流子83と、ロータコア82上に巻き付けられて整流子83のセグメントに接続されたロータ巻線84とを含む。ロータコア82及び整流子83は、ステータハウジング21内に配置されている。整流子83は、ステータハウジングの開放端に隣接している。軸81は、ステータハウジング21の底部に位置する軸受81aと、金属カバー53に位置する軸受81bとによって支持され、その結果ロータ80は、ステータ20に対して回転可能である。別の実施形態では、軸受81bは、エンドキャップ40内に配置することもできる。軸81はエンドキャップ40を通過し、軸81には外部素子を駆動するための小ギヤ85が固定されている。軸81上にスリーブ86がスリーブ嵌合されて軸受81bと整流子83との間に配置され、これは、その周辺の軸81の強さを強化して振動による変形を回避するためである。整流子83の軸方向移動を制限するために、スリーブ86の2つの端部が、軸受81b及び整流子83を直接的又は間接的に支えることが好ましい。スリーブ86の材料は、限定されないが、金属であることが好ましい。例えば、スリーブ86は、絶縁材で作ることもできる。
[0028] 図3を参照して、エンドキャップ40は、実質的に円筒状の絶縁本体41、一対の電力端子42、及びフィルタ回路基板43を含む。電力端子42は、外部電源の正極及び負極に接続するように構成されている。絶縁本体41は分割壁45を有し、分割壁45は、絶縁本体41をモーターの軸方向に分割する。絶縁本体41の第1の部分は、フィルタ回路基板43を収容するための金属カバー53に隣接している。絶縁本体41は、ロータの軸方向に延びる2つの端子取付け部分44をさらに有する。端子取付け部分44は、軸81に対して対称的に配置されている。各端子取付け部分44は取付け穴を有する。電力端子42は、対応する取付け穴にそれぞれ挿入されている。他の実施形態では、電力端子42は、絶縁本体41と一体に形成することもできる。
[0029] 図4及び図5を参照すると、フィルタ回路基板43は実質的に平板形状であり、軸81が貫通するための貫通穴を備える。フィルタ回路基板43は、絶縁支持フレーム47と、絶縁支持フレーム47に部分的に埋め込まれた複数の伝導体と、複数のフィルタ素子49とを含む。絶縁支持フレーム47は実質的に平板形状である。伝導体は、外部電源に接続するための伝導体46と、接地のための伝導体48とを含む。伝導体は、フィルタ回路基板43と実質的に平行な金属板である。絶縁支持フレーム47は、射出成形によって複数の伝導体と一体化されている。フィルタ素子49は、スポット溶接によって対応する伝導体46又は伝導体48に接続されることが好ましく、その理由は、スポット溶接は、自動化することができしかも接続性能が良いからである。絶縁支持フレーム47は、フィルタ素子49を取り付けるための複数の取付け溝を有する。
[0030] 絶縁支持フレーム47の組成は、ポリフェニレン亜硫酸塩に40%のガラス繊維を添加していることが好ましい。この材料から成る絶縁支持フレーム47は、高温及び高振動に耐えることができる。
[0031] 伝導体46は、2つの電力端子42にそれぞれ接続されている。伝導体48は延長した接地部分481を有しており、接地部分481は、ステータハウジング21又は金属カバー53に接続されている。
[0032] 2つの電力端子42は、金属カバー53をそれぞれ通過して、外部電源に接続している。図17に示されるように、フィルタ回路基板43と金属カバー53との間に絶縁シート54が絶縁のために配置されている。絶縁支持フレーム47及び絶縁シート54は、突起及び穴のように、互いに位置決めする係合構造を有することが好ましい。金属カバー53は、ステータハウジング21の位置決め部分211が通過する位置決め穴531を有しており、その結果金属カバー53とステータハウジング21とは一緒に組み立てられる。
[0033] 実施形態では、伝導体は、2つの伝導体46及び2つの伝導体48を含む。2つの伝導体46は、対角線上に配置されており、2つの伝導体48も対角線上に配置されている。伝導体46、48の各々は、絶縁支持フレーム47に部分的に埋め込まれている。
[0034] 伝導体46の各々は、挿入穴467を有する。図6に示されるように、電力端子42の各々は、モーターの軸方向に沿って延びている挿入部分421を有する。各挿入部分421は、挿入穴467に挿入されて、これらの間に電気接続を形成する。
[0035] 伝導体48の接地部分481は、実質的に軸方向に沿って延びている第1の部分482と、第1の部分482の端部から半径方向外側に延びている第2の部分483とを有する。絶縁本体41は2つの開口部50を有し、開口部50から2つの接地部分481の第2の部分483が突出している。第2の部分483は、金属カバー53とステータハウジング21との間に留められている。
[0036] 実施形態では、フィルタ素子49は、第1のコンデンサーC1、第1の抵抗器R1、第2のコンデンサーC2、第2の抵抗器R2及び第3のコンデンサーC3を含む。第1のコンデンサーC1の2つの端子が、それぞれ1つの伝導体46及び1つ伝導体48に接続され、好ましくはスポット溶接されている。第1の抵抗器R1は、第1のコンデンサーC1に隣接してこれに並列に接続されている。第2の抵抗器C2の2つの端子が、他の伝導体46及び他の伝導体48にそれぞれ接続され、好ましくはスポット溶接されている。第2の抵抗器R2は、第2のコンデンサーC2に隣接してこれに並列に接続されている。第3のコンデンサーC2の2つの端子が、2つの伝導体46にそれぞれ接続され、好ましくはスポット溶接されている。
[0037] 代替実施形態では、フィルタ回路基板は、より多いフィルタ素子49を有し、又はコンデンサー又は抵抗器である唯1つのフィルタ素子49を有することができる。代替実施形態では、フィルタ回路基板は、唯1つの接地伝導体48を有することができ、又は2つの伝導体48は一体の伝導体とすることができる。代替実施形態では、フィルタ回路基板は伝導体48を有する必要がなく、フィルタ素子49の端子は、ステータハウジング20又は金属カバー53と直接接触することによって接地することができる。
[0038] 図7は、本開示の別の実施形態によるフィルタ回路基板を図示する。この実施形態では、2つの伝導体48の接地部分481は、ステータハウジング21の内壁とそれぞれ接触し、これらの間に電気接続を形成する。接地部分481は、ステータハウジング21に当接する弾性片であり、例えば軸方向に対して傾斜した弾性片、又はV字形の弾性片であることが好ましい。
[0039] 図2、図8及び図9を参照して、絶縁本体41は、絶縁本体41に取り付けられ又はこれと一体の2つの伝導端子521をさらに含む。図示された実施形態では、伝導端子521は、フィルタ回路基板と平行な方向に沿って実質的に延びている。絶縁本体41の第2の部分にブラシ組立体51が取り付けられる。図示された実施形態では、ブラシ組立体51は、2つの弾性アームの511と、対応する2つのブラシ512とを含む。弾性アーム511の一端は分割壁45に取り付けられ、弾性アーム511の他端は、ブラシ512を取り付けた自由端である。弾性アーム511は、対応する伝導端子521に接続され、好ましくはスポット溶接されている。代替実施形態では、ブラシ組立体は、ブラシと、ブラシを収納するためのブラシケースとを含むことができる。
[0040] 分割壁45のうちフィルタ回路基板43に隣接する1つの表面に2つの凹所451が、インダクターLを配置するために形成されている。各インダクターLは、限定されないが輪状であることが好ましく、輪状は、帯状のような他の形状とすることができる。他の実施形態では、凹所451は、絶縁本体41の第2の部分に形成されることもでき、その結果インダクターL及びブラシ組立体51は、絶縁本体51の同じ側面に配置されている。この条件の下では、インダクターLは帯状であることが好ましい。各インダクターLは、のりのような接着剤によって凹所451に固定することができる。図示された実施形態では、インダクターLの数は2つである。各インダクターLは、対応する電力端子42とブラシ組立体51との間に接続されている。具体的には、各電力端子42は接続部分422を有する。実施形態では、接続部分422は、フィルタ回路基板と実質的に平行な方向に沿って延びている。インダクターLの一端は、対応する接続部分422に接続され、好ましくスポット溶接され、これらの間に電気接続を形成している。インダクターLの他端は、対応する伝導端子521に接続され、好ましくはスポット溶接され、これらの間に電気接続を形成している。インダクターLとフィルタ回路基板43との間に所定の軸方向空間が形成され、電気的伝導を避けている。
[0041] 図10を参照して、絶縁本体41の第2の部分は、モーターの半径方向に沿って延びて2つのブラシ512間に配置された、少なくとも1つの絶縁リブ411をさらに含む。絶縁リブ411は、分割壁45の表面上に形成することができる。実施形態では、2つの弾性アーム511は、回転軸81に関して対称に分配され、実質的に隅切り形状とされている。2つの絶縁リブ411は、2つの弾性アーム511間に配置されている。2つの絶縁リブ411を接続する線が、軸81の中央を通過する。ロータが回転するとき、整流子83のセグメントはブラシ512と滑り接触し、そのためにブラシ512は、連続的に摩耗してほこりを生成する。絶縁リブ411は、ほこりによって生ずるブラシ512の短絡を避けるように構成されている。
[0042] 図11はモーター100の回路図であり、図中Mはモーター100を表わす。2つの電力端子42は外部電源に接続されている。第1のコンデンサーC1は、電源の正極と接地との間に接続されている。第1の抵抗器R1は、第1のコンデンサーC1と並列に接続されている。第2のコンデンサーC2は、電源の負極と接地との間に接続されている。第2の抵抗器R2は第2のコンデンサーC2と並列に接続されている。2つのインダクターLは、電源の対応する電極と対応するブラシ512との間にそれぞれ接続されている。第3のコンデンサーC3は、電源の正極と負極との間に接続されている。
[0043] 図12を参照して、本開示の好ましい実施形態による、モーターのエンドキャップ40の製造方法が提供される。製造方法は、以下の工程即ち
[0044] フィルタ回路基板43を準備する工程S1を含み、この工程S1は、次の工程即ち
[0045] 図13に示されるような伝導体を形成する工程A1を含む。
[0046] 実施形態では、工程A1は、2つの伝導体46及び2つの伝導体48を有する一体の伝導体フレーム60を形成している。伝導体フレームは、銅板のような金属板をプレス加工することによって形成することができる。伝導体46、48は、切り抜き468、469が存在することによって一体である。切り抜き468は伝導体46、48の内側に位置することができ、切り抜き469は伝導体46、48の外側に位置することができる。代替実施形態では、伝導体46は形成しなくても良い。
[0047] 工程S1は、図14に示されるように、伝導体又は伝導体フレーム60に合わせて絶縁支持フレーム47を成形する工程A2を含み、各伝導体は、絶縁支持フレーム47に部分的に埋め込まれている。
[0048] 2つの伝導体46は対角線上に配置され、2つの伝導体48も対角線上に配置されることが好ましい。切り抜き468、469は、絶縁支持フレーム47の外面に露出している。絶縁支持フレーム47は、コンデンサー又は抵抗器のようなフィルタ素子49を取り付けるための複数の取付け溝471を有する。
[0049] 工程S1は、図15に示されるように、伝導体フレーム60から切り抜き468及び469を除去する工程A3を含む。
[0050] 工程S1は、図16に示されるように、フィルタ素子49を対応する伝導体46及び48に接続する工程A4を含む。
[0051] 実施形態では、フィルタ素子49は、第1のコンデンサーC1、第1の抵抗器R1、第2のコンデンサーC2、第2の抵抗器R2及び第3のコンデンサーC3を含む。フィルタ素子49は、絶縁支持フレーム47の対応する取付け溝471にそれぞれ取り付けられる。第1のコンデンサーC1と第1の抵抗器R1とは隣接している。第2のコンデンサーC2と第2の抵抗器R2とは隣接している。
[0052] 製造方法は、フィルタ回路基板43を絶縁本体41に取り付ける工程S2を含む。
[0053] 絶縁本体41は、射出成形によって形成することができる。工程S2は、伝導体46を2つの電力端子42にそれぞれ接続する工程をさらに備えることができ、2つの電力端子42は、絶縁本体41と一体に形成し、又は絶縁本体41に設置することができる。実施形態では、各電力端子42は挿入部分421を有する。各伝導体46は、挿入部分421を留めるための挿入穴467を有する。絶縁本体41には、ブラシ組立体41が組み立てられる。ブラシ組立体51は、2つの弾性アーム511及び2つのブラシ512を有することができる。
[0054] 製造方法は、図17に示されるような、フィルタ回路基板43を覆うために、絶縁本体41に絶縁シート54を取り付ける工程S3を含む。
[0055] 製造方法は、絶縁本体41に金属カバー53を取り付ける工程S4を含み、電力端子42は、金属カバー53を貫通して外部電源につながる。
[0056] 上述した絶縁本体41には、2つのインダクターLをさらに組み立てることができる。インダクターLは、対応する電力端子42とブラシ組立体41の弾性アーム511との間にそれぞれ接続されている。
[0057] 本開示のエンドキャップは、エンドキャップに又はモーターの内側に直接取り付けるフィルタ回路基板を有する。フィルタ回路基板は、一体に形成された絶縁支持フレーム及び複数の伝導体と、対応する伝導体間にそれぞれ接続された複数のフィルタ素子とを含む。エンドキャップの取付け過程は簡単であり、自動組立てに都合がよく、従って費用が安い。
[0058] ブラシモーターは、上述したエンドキャップがないブラシレスモータでも良いことに注意されたい。本開示のモーターに取り付けたフィルタ回路基板は、ブラシモーター又はブラシレスモータの金属カバー、或いはブラシレスモータの2つの軸受を固定するための軸受固定構造のような、ブラシモーター又はブラシレスモータの任意の支持構造によって支持することができる。
[0059] 上記の説明は、本開示の好ましい実施形態にすぎず、本開示を限定するものではない。本開示の精神及び原理内でなされるあらゆる変更、均等物、修正などは、本開示の保護範囲以内に属する。
41 絶縁本体
42 電力端子
43 フィルタ回路基板
44 端子取付け部分
46 伝導体
47 絶縁支持フレーム
48 伝導体
49 フィルタ素子
50 開口部
481 接地部分

Claims (10)

  1. 電気モーターのエンドキャップであって、絶縁本体を備え、前記エンドキャップは、前記絶縁本体に取り付けられたフィルタ回路基板をさらに備え、前記フィルタ回路基板は、
    外部電源を受け取るための少なくとも2つの電力伝導体と、
    前記少なくとも2つの電力伝導体と一体の絶縁支持フレームと、
    少なくとも1つのフィルタ素子であって、前記少なくとも1つのフィルタ素子の一端は対応する電力伝導体に接続され、前記少なくとも1つのフィルタ素子の他端は接地されているフィルタ素子と、を備えることを特徴とするエンドキャップ。
  2. 前記フィルタ回路基板は実質的に平板形状であり、前記2つの電力伝導体は、前記フィルタ回路基板と実質的に平行な金属板である、請求項1に記載のエンドキャップ。
  3. 各電力伝導体は挿入穴を有し、各電力端子は対応する挿入穴に挿入される挿入部分を有する、請求項1に記載のエンドキャップ。
  4. ブラシ組立体が少なくとも2つのブラシを備え、前記絶縁本体は、前記エンドキャップの半径方向に沿って延びて前記2つのブラシ間に配置された少なくとも1つの絶縁リブをさらに備える、請求項1に記載のエンドキャップ。
  5. 電気モーターであって、ロータ及びステータを備え、前記ステータは、前記電気モーターに取り付けられたフィルタ回路基板を備え、前記フィルタ回路基板は、
    外部電源を受け取るための少なくとも2つの電力伝導体と、
    前記少なくとも2つの電力伝導体と一体の絶縁支持フレームと、
    少なくとも1つのフィルタ素子であって、その一端は対応する電力伝導体に接続され、その他端は接地されているフィルタ素子と、を備えることを特徴とする電気モーター。
  6. 前記フィルタ回路基板は、接地するように構成された少なくとも1つの接地伝導体をさらに備え、前記少なくとも1つのフィルタ素子は、前記少なくとも1つの接地伝導体に接続することによって接地されている、請求項5に記載の電気モーター。
  7. 前記フィルタ回路基板は実質的に平板形状であり、前記2つの電力伝導体は、前記フィルタ回路基板と実質的に平行な金属板である、請求項5に記載の電気モーター。
  8. 前記ステータは、開放端を持つハウジングと、ブラシ組立体を持つエンドキャップとを備え、前記エンドキャップは、前記ハウジングの前記開放端の内側に少なくとも部分的に配置され、前記フィルタ回路基板は、前記エンドキャップによって支持されている、請求項5に記載の電気モーター。
  9. 前記ステータは開放端を持つハウジングを備え、前記金属カバーは、前記ハウジングの前記開放端に取り付けられ、前記フィルタ回路基板は、前記金属カバーによって支持されている、請求項5に記載の電気モーター。
  10. 電気モーターのエンドキャップの製造方法であって、
    フィルタ回路基板を準備する工程であって、
    外部電源を受け取るための2つの電力伝導体を形成する工程、
    前記2つの電力伝導体にあわせて絶縁支持フレームを成形する工程、及び
    少なくとも1つのフィルタ素子を対応する電力伝導体に接続する工程を備える準備工程と、
    前記フィルタ回路基板を絶縁本体に取り付ける工程と、を備えることを特徴とする製造方法。
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