JP2019198159A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】高周波電流成分等によりノイズが発生するのを抑制しながら、コストがかさむのを抑えることができるモータを提供する。【解決手段】回転軸と、回転軸に外嵌固定されるコンミテータ本体１２０と、コンミテータ本体１２０に周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のセグメント１１１と、回転軸の回転によって、セグメント１１１と摺接するブラシと、を備え、コンミテータ本体１２０は、セグメント１１１の内側に設けられてセグメント１１１と接触する導電性の第１樹脂１２１を有し、第１樹脂１２１は、フェノール樹脂材料とカーボン材料とを含んでいる。【選択図】図２

Description

本発明は、モータに関する。

従来から、ブラシと整流子とを備えたブラシ付きモータに用いられるコンミテータが知られている。このコンミテータの中には、ブラシと整流子との接触部分で高周波電流成分等によりノイズが発生するのを抑制するために、コンミテータのセグメント間に抵抗素子が配置される場合がある。
このようにセグメント間に配置された抵抗素子が抵抗となることで、高周波電流成分等によりノイズが発生するのを抑制することができる。

特開２０１６−１３５０１５号公報

しかしながら、前記従来のコンミテータでは、セグメント間に抵抗素子を配置するので、部品点数および組立工数が増加することで、コストがかさむという問題があった。

本発明は、高周波電流成分等によりノイズが発生するのを抑制しながら、コストがかさむのを抑えることができるモータを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るモータは、回転軸と、前記回転軸に外嵌固定されるコンミテータ本体と、前記コンミテータ本体に周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のセグメントと、前記回転軸の回転によって、前記セグメントと摺接するブラシと、を備え、前記コンミテータ本体は、前記セグメントの内側に設けられて前記セグメントと接触する導電性の第１樹脂を有し、前記第１樹脂は、フェノール樹脂材料とカーボン材料とを含んでいることを特徴とする。

このように、コンミテータ本体が、セグメントの内側に設けられてセグメントと接触する導電性の第１樹脂を有している。このため、セグメント間に発生する電圧に対して第１樹脂の内部が抵抗となることで、発生した電圧を逃がすことが可能になり、高周波電流成分等によりノイズが発生するのを抑制することができる。
また、抵抗素子のような他の部材を配置する構成と比較して、新たな部品を必要としないため、部品点数および組立工数が増加することがなく、コストがかさむのを抑えることができる。

また、前記コンミテータ本体は、前記第１樹脂の前記回転軸の径方向内側に絶縁性の第２樹脂を有してもよい。

この場合には、コンミテータ本体が、第１樹脂の径方向内側に設けられた絶縁性の第２樹脂を有している。このため、コンミテータの内側から第１樹脂を通して回転軸に向けて電流が流れるのを抑制することができる。これにより、回転軸に向けて電流が流れることで電食が発生し、回転軸が異常摩耗を起こすのを抑制することができる。

また、前記コンミテータ本体は、前記第１樹脂の前記回転軸の径方向内側に設けられ、前記第１樹脂の導電率よりも導電率が小さい導電性の第３樹脂を有してもよい。

この場合には、コンミテータ本体が、第１樹脂の径方向内側に設けられた絶縁性の第３樹脂を有している。このため、コンミテータの内側から導電性樹脂を通して回転軸に向けて流れる電流量を少なくすることができる。これにより、回転軸に向けて電流が流れることで電食が発生し、回転軸が異常摩耗を起こすのを抑制することができる。

また、前記第１樹脂の径方向の内側を向く内面は、前記回転軸の軸線方向に垂直な平面で見て楕円形状、又は多角形状に形成されていてもよい。

この場合には、第１樹脂の内面が楕円形状、又は多角形状に形成されているので、第１樹脂と、その径方向の内側に配置された第２樹脂、又は第３樹脂と、の間の周方向の位置ずれを抑制することができる。

本発明によれば、高周波電流成分等によりノイズが発生するのを抑制しながら、コストがかさむのを抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係るコンミテータを備えた減速機付きモータを示す概略図である。 図１に示すコンミテータの斜視図である。 図１に示すコンミテータの軸線方向に垂直な平面で見た平面図である。 本発明の第２実施形態に係るコンミテータを示す斜視図である。 本発明のコンミテータに対する検証結果を示す図である。 本発明のコンミテータに対する検証結果を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るコンミテータを備えた減速機付きモータの構成を示す概略図である。
減速機付きモータ１は、例えば、車両のシートを昇降させたり、前後方向にスライド移動させたりするためや、車両のウインドウを開閉させるために用いられる。

この減速機付きモータ１は、一方側に配置された電動モータ部１０と、他方側に配置された減速機構部２０と、からなる。
減速機構部２０は、電動モータ部１０の発生する回転を減速して出力軸（不図示）から出力する部分であり、電動モータ部１０のモータ軸線Ｌ１に対して直交する方向に出力軸の回転軸線を向けた状態で、電動モータ部１０に一体に結合されている。
以下の説明において、モータ軸線Ｌ１に沿う方向を軸線方向、モータ軸線Ｌ１と直交する方向を径方向という。また、モータ軸線Ｌ１周りに周回する方向を周方向という。

電動モータ部１０と減速機構部２０は、電動モータ部１０の主要部ケースを構成する金属製のモータハウジング（ヨーク）１１を、減速機構部２０の主要部ケース及び電動モータ部１０の残りの部分のケースを構成するギアケース３０に、ボルト３１で締結固定することにより一体化されている。

電動モータ部１０は、ＤＣブラシ付きモータとして構成され、有底円筒形状のモータハウジング（ヨーク）１１の周壁１１ａの内周に永久磁石４を配置して構成した円筒状のステータ１２と、ステータ１２の内側に回転自在に設けられたアマチュア（ロータ）１３と、を備えている。

（ステータ）
ステータ１２の主要素であるモータハウジング（ヨーク）１１の周壁１１ａの内周には、内周面に円周方向に沿って６つの磁極（３つのＮ極及び３つのＳ極）を配列した少なくとも１つの永久磁石４が配置されている。尚、１つの永久磁石４で構成する場合、この永久磁石４は、モータハウジング１１の周壁１１ａの内周に沿った略円筒状に形成される。

（アマチュア）
アマチュア１３は、円筒形状のステータ１２の内側に配置されてモータ軸線Ｌ１回りに回転する回転軸５と、この回転軸５に外嵌固定されたアマチュアコア６と、アマチュアコア６に巻回されたアマチュアコイル７と、回転軸５の減速機構部２０側にアマチュアコア６と隣接して配置されたコンミテータ１００と、により構成されている。

アマチュアコア６は、複数の金属板を軸線方向に積層したり、軟磁性粉末を加圧成形したりすることにより形成されている。詳細は図示しないが、アマチュアコア６には、軸線方向に垂直な平面で見て略Ｔ字状のティースが周方向に等間隔に放射状に９個形成され、隣接するティース間には、蟻溝状のスロットが設けられている。そして、このスロットにエナメル被覆の巻線が通され、この巻線がインシュレータの上から各ティースに巻回されている。これにより、アマチュアコア６の外周に複数のアマチュアコイル７が形成されている。

また、巻線は、コンミテータ１００の回転摺動面（外周面）に配置された９つのセグメント１１１（図２参照）に接続されている。すなわち、電動モータ部１０は、永久磁石４（磁極）の数が６、ティースとスロットの数が９、セグメント１１１の数が９に設定された、いわゆる６極９スロット９セグメントの３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）モータとなっている。尚、コンミテータ１００の詳細については後述する。

（ブラシユニット）
このように構成された電動モータ部１０のモータハウジング１１は、ギアケース３０にボルト３１によって締結固定されている。ギアケース３０のモータハウジング１１が取り付けられる箇所には、開口面をモータハウジング１１の開口端部に向けたブラシ格納部１６が設けられている。
ブラシ格納部１６の内部には、ブラシユニット収容空間１６ａが確保されている。そのブラシユニット収容空間１６ａの内部に、コンミテータ１００のセグメント１１１に摺接する給電用のブラシ２２が保持されている。ブラシ２２は一対配置されている。

ブラシ２２は、スプリングによって回転軸５の中心に向けて付勢されており、ブラシ２２の先端がコンミテータ１００のセグメント１１１の外周に摺接している。ブラシ２２は、ギアケース３０に設けられたコネクタ部７３に電気接続されており、コネクタ部７３には、不図示の外部電源から延びるコネクタが嵌着可能になっている。そして、コネクタ部７３、ブラシ２２、及びセグメント１１１を介して、外部電源からの電力がアマチュアコイル７に供給されるようになっている。

（コンミテータ）
次に、図２および図３を参照して、コンミテータ１００について詳述する。
図２は、図１に示すコンミテータの斜視図である。図３は、図１に示すコンミテータの軸線方向に垂直な平面で見た平面図である。

図１に示すように、コンミテータ１００は、回転軸５上の減速機構部２０側に配置されている。コンミテータ１００の対角の大きさは、例えば１４．３ｍｍであり、軸線方向の大きさは１１．５ｍｍである。
図１および図２に示すように、コンミテータ１００は、回転軸５に外嵌固定される円柱状のコンミテータ本体１２０と、このコンミテータ本体１２０の外周面に露出するように配設された９枚（スロットの個数と同数枚）のセグメント１１１を備えている。

なお、電動モータ部１０は、いわゆる６極９スロット９セグメントの３相モータであるので、１相につき、同電位となるセグメント１１１は３つになる。このため、３つのセグメント１１１が１つのセットとなり、このセットが３つ存在している。
セグメント１１１は、コンミテータ本体１２０のブラシ摺動面に露出されている。セグメント１１１は、周方向に所定の間隔をあけて並んで配置されている。セグメント１１１にブラシ２２が摺接する。

そして本実施形態では、コンミテータ本体１２０は、セグメント１１１の内側に設けられてセグメント１１１と接触する導電性の第１樹脂１２１を有している。第１樹脂１２１は、フェノール樹脂材料とカーボン材料とを含んでいる。
また、コンミテータ本体１２０は、第１樹脂１２１の径方向内側に設けられた絶縁性の第２樹脂１２２を有している。第２樹脂１２２はフェノール樹脂により形成されている。フェノール樹脂の体積抵抗率は、１０^１２〜１０^１３（Ω・ｃｍ）である。第１樹脂１２１と第２樹脂１２２とは、２色成形により一体に形成されている。

ここで、導電性の第１樹脂１２１とは、絶縁性の第１樹脂１２１に、第１樹脂１２１よりも導電性の良い添加材を添加した材料となっている。第１樹脂１２１は、直線性抵抗特性を備えている。直線性抵抗特性とは、印加される電圧の増加に対して、抵抗値が線形的に増加する特性を指す。なお、非直線性抵抗特性とは、印加される電圧の増加に対して、抵抗値が非線形的に増加する特性を指す。

また、コンミテータ本体１２０は、第２樹脂１２２に代えて、第１樹脂１２１の径方向内側に設けられ、第１樹脂１２１の導電率よりも小さい弱導電性の第３樹脂を有してもよい。この場合には、第１樹脂１２１と第３樹脂とは、２色成形により一体に形成することができる。

各セグメント１１１の先端の幅方向中央には、アマチュアコイル７の巻線を固定するためのライザ１１４が折り曲げ形成されている。３つのライザ１１４それぞれに接続された結線により、３つのセグメント１１１が同電位とされている。なお、このような結線をコンミテータ本体１２０の内側に設けて、例えば第１樹脂１２１の内部に埋設してもよい。

コンミテータ１００を得る場合は、回転軸５と同一の軸径に設定された治具シャフトを囲うように各セグメント１１１を配置する。そして、この治具シャフトと各セグメント１１１の内面との間に各樹脂材を充填して、コンミテータ本体１２０を２色成形することにより、コンミテータ主部品を完成させる。このコンミテータ１００では、隣接するセグメント１１１同士の間に、絶縁溝としての隙間１１６が形成されている。

以上説明したように、本実施形態に係るコンミテータ１００は、セグメント１１１の内側に設けられてセグメント１１１と接触する導電性の第１樹脂１２１を有している。
このため、セグメント１１１間に発生する電圧に対して第１樹脂１２１の内部が抵抗となることで、発生した電圧を逃がすことが可能になり、高周波電流成分等によりノイズが発生するのを抑制することができる。

また、抵抗素子のような他の部材を配置する構成と比較して、新たな部品を必要としないため、部品点数および組立工数が増加することがなく、コストがかさむのを抑えることができる。
また、第１樹脂１２１がセグメント１１１の径方向内側に配置されているので、コンミテータ１００が径方向にかさばるのを抑えることができる。

また、第１樹脂１２１が、フェノール樹脂材料とカーボン材料とを含み、直線性抵抗特性を備えている。このため、第１樹脂１２１に代えて、例えばセラミック材料のように非直線性抵抗特性を備えた材料を用いる場合と比較して、材料のコストを抑えてコンミテータ１００を安価な構成とすることができる。

また、コンミテータ本体１２０が、第１樹脂１２１の径方向内側に設けられた絶縁性の第２樹脂１２２を有している。このため、コンミテータ１００の内側から導電性樹脂を通して回転軸５に向けて電流が流れるのを抑制することができる。
これにより、回転軸５に向けて電流が流れることで電食が発生し、回転軸５が異常摩耗を起こすのを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図４は、本発明の第２実施形態に係るコンミテータ１００Ｂを示す斜視図である。

本実施形態に係るコンミテータ１００Ｂでは、第１樹脂１２１のうち、径方向の内側を向く内面は、軸線方向に垂直な平面で見て楕円形状、又は多角形状に形成されている。図示の例では、第１樹脂１２１の内面は多角形状をなしている。このため、第１樹脂１２１は周方向の位置により、肉厚が異なっている。第１樹脂１２１の肉厚は、セグメント１１１同士の間に形成された隙間１１６と径方向に重なる位置が薄くならないように配置されている。

本実施形態に係るコンミテータ１００Ｂによれば、導電性樹脂の内面が多角形状に形成されているので、第１樹脂１２１と、第１樹脂１２１の内側に配置された第２樹脂１２２と、の間の周方向の位置ずれを抑制することができる。

（検証試験）
次に、図５および図６を用いて、本発明の効果を検証した検証試験について説明する。
この検証試験では、実施例として第１実施形態に係るコンミテータ１００Ｂを採用した。また、比較例として、セグメント１１１の内側に導電性樹脂を備えていない従来の構成のコンミテータを採用した。
そして、実施例および比較例に対して電流を流した際に発生する電波ノイズの測定を行った。その結果を図５および図６に示す。

図５は、低周波領域における電波ノイズの波形を示す図であり、破線が比較例、実線が実施例を示している。図６は、高周波領域における電波ノイズの波形を示す図である、破線が比較例、実線が実施例を示している。
これらの図に示すように、低周波領域および高周波領域のいずれにおいても、実施例の電波ノイズが、比較例の電波ノイズよりも小さくなっていることが確認された。これはすなわち、セグメント１１１間に発生する電圧に対して、導電性の第１樹脂１２１の内部が抵抗となることで、発生した電圧を逃がすことができているためである。よって、検証試験により本発明の効果が確認されている。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、パワーシート駆動装置に用いられる減速機付きモータ１に使用されるコンミテータ１００を例に挙げて説明したが、このような態様に限られない。減速機付きモータ１は、パワーシート駆動装置以外に装置に用いられてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 減速機付きモータ
１０ 電動モータ部
２０ 減速機構部
１００ コンミテータ
１１１ セグメント
１２０ コンミテータ本体
１２１ 第１樹脂
１２２ 第２樹脂

Claims (4)

1. 回転軸と、
   前記回転軸に外嵌固定されるコンミテータ本体と、
   前記コンミテータ本体に周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のセグメントと、
   前記回転軸の回転によって、前記セグメントと摺接するブラシと、
   を備え、
   前記コンミテータ本体は、前記セグメントの内側に設けられて前記セグメントと接触する導電性の第１樹脂を有し、
   前記第１樹脂は、フェノール樹脂材料とカーボン材料とを含んでいることを特徴とするモータ。
2. 前記コンミテータ本体は、前記第１樹脂の前記回転軸の径方向内側に絶縁性の第２樹脂を有していることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記コンミテータ本体は、前記第１樹脂の前記回転軸の径方向内側に設けられ、前記第１樹脂の導電率よりも導電率が小さい導電性の第３樹脂を有していることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
4. 前記第１樹脂の径方向の内側を向く内面は、前記回転軸の軸線方向に垂直な平面で見て楕円形状、又は多角形状に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ。

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