JP2021089797A

JP2021089797A - モータ

Info

Publication number: JP2021089797A
Application number: JP2019217879A
Authority: JP
Inventors: 健太郎坂本; Kentaro Sakamoto
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2039-12-02
Also published as: JP7366716B2; CN112994361A

Abstract

【課題】静電気による電子部品の故障又は電子回路の誤動作を抑制できる。【解決手段】基板１を備えるモータであって、基板１において、特定の電子部品１４が接続される第１の回路パターン１３を備えると共に、基板１において、静電気を帯電する当該モータの部材からの距離が第１の回路パターン１３よりも近い位置に形成され、静電気を放電するための第２の回路パターン１２を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、基板を備えるモータ（別言すれば、電動機）に関する。

モータには、電子基板が内蔵或いは付設されているものがある。このようなモータは、筐体のサイズを小さくするために、シャフトが電子基板を貫通させているものがある（例えば、下記の特許文献１参照）。

特開２０１８−１３１０７９号公報

しかしながら、シャフトに樹脂製のファン等が取り付けられ、シャフトに静電気が帯電した場合には、電子基板においてシャフトの貫通部の周辺に信号線があると、静電気放電により、集積回路（ＩＣ）等の静電気に弱い部品において素子破壊を発生させるおそれがある。

（１）ここで開示するモータは、基板を備えるモータであって、前記基板において、特定の電子部品が接続される第１の回路パターンと、前記基板において、静電気を帯電する当該モータの部材からの距離が前記第１の回路パターンよりも近い位置に形成され、前記静電気を放電するための第２の回路パターンと、を備えたことを特徴としている。
（２）前記部材は、シャフトであって、前記基板を貫通するように当該モータにおいて備え付けられることが好ましい。

（３）前記第２の回路パターンは、スルーホールによって前記基板上に形成されることが好ましい。
（４）前記第２の回路パターンは、前記基板上に複数形成されることが好ましい。
（５）前記第２の回路パターンは、前記基板における電源の正極側又は負極側に前記静電気を放電することが好ましい。

（６）前記基板において、前記第２の回路パターンと前記正極側又は前記負極側との間にコンデンサを備えることが好ましい。
（７）前記部材と前記第１の回路パターンとの間の距離と、前記部材と前記第２の回路パターンとの間の距離との差は、０．３ミリメートル以上であることが好ましい。

開示のモータによれば、静電気による電子部品の故障又は電子回路の誤動作を抑制できる。

実施形態に係るモータの分解斜視図である。図１に示したモータの模式的断面図である。図１に示した電子基板の表面図である。図１に示した電子基板の裏面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は図３及び図４に示した電子基板における回路図である。図３及び図４に示した電子基板における放電パターンのスルーホールの断面図である。図３及び図４に示した電子基板における回路パターン間の距離を決定するための実験を説明する図である。図７に示した実験の結果の第１の例を示すテーブルである。図７に示した実験の結果の第２の例を示すテーブルである。

図面を参照して、実施形態としてのモータ１００について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
図１は本実施形態に係るモータ１００の分解斜視図であり、図２は図１に示したモータ１００の模式的断面図である。本実施形態のモータ１００は、例えば事務機器や家庭用電気機器などに使用される小型のブラシレスモータである。なお、モータ１００の種類や用途は特に限定されない。例えば、モータ１００は、ブラシ付きモータやリニアモータであってもよい。

図１及び図２に示すように、モータ１００は、いずれもケース１０１とカバー１０２との間に内蔵される電子基板１，リード線止め３，ロータ４及びステータ６と、ロータ４と一体回転するシャフト５とを備える。ケース１０１は有底円筒状に形成され、その底部にはシャフト５の一端側を回転自在に支持するボールベアリング７が取り付けられる。ケース１０１の開口には、波ワッシャ９を介してボールベアリング８を固定したカバー１０２が結合される。シャフト５は、電子基板１の開口部１１（図３及び図４を用いて後述）を貫通して備えられる。電子基板１には、モータ１００の外部の電子機器と接続するためのコネクタ２が接続される。

図２に示すように、シャフト５の両端のうちボールベアリング７側はケース１０１の外側まで延在し、シャフト５の先端部付近にはファン１０３が取り付けられる。ファン１０３は、例えば樹脂製であり、周囲の空気中に浮遊する塵等によって静電気を発生させる。ファン１０３によって発生させられた静電気は、金属製のシャフト５へ移動しやすい。

図３は図１に示した電子基板１の表面１ａの図であり、図４は図１に示した電子基板１の裏面１ｂの図である。
図３及び図４に示すように、電子基板１は、円盤状であり、その中心部にシャフト５を貫通させるための開口部１１が形成される。
図３及び図４に示すように、開口部１１の周囲には、１以上（図示する例では４つ）の放電パターン１２が形成される。放電パターン１２は、例えばスルーホール形状であり、ファン１０３からシャフト５を介して通電された静電気を放電させるための回路パターンとして機能する。放電パターン１２の詳細については、図６を用いて後述する。

図３及び図４に示すように、放電パターン１２よりも電子基板１の半径方向の外側部分には、１以上（図示する例では４つ）のＩＣ１４（「ＩＣ１４ａ〜１４ｄ」と称されてもよい。）に接続される１以上のＩＣ接続パターン１３が形成される。ＩＣ接続パターン１３は、ＩＣ１４に電流又は信号を流すための回路パターンである。なお、図示する例では、各ＩＣ１４に対して複数のＩＣ接続パターン１３が接続されているが、電子基板１の表面１ａ及び裏面１ｂのそれぞれにおいて１つのＩＣ接続パターンに限って「１３」の符号を付している。また、ＩＣ１４は、静電気による破損を防止したい種々の電子部品であってよく、集積回路に限定されるものではない。

図３及び図４に示すように、電子基板１には、電源ライン（Ｖｃｃ）１５及びグラウンドライン（ＧＮＤ）１６が接続される。
図３に示すように、電子基板１には、１以上（図示する例では３つ）のコンデンサ１７（「コンデンサ１７ａ〜１７ｃ」と称されてもよい。）が設置されてよい。シャフト５から静電気は、放電パターン１２を通じ、コンデンサ１７によりバイパスされた後に、Ｖｃｃ１５又はＧＮＤ１６から放電されてよい。

すなわち、ＩＣ接続パターン１３は、電子基板１において、特定の電子部品が接続される第１の回路パターンの一例である。また、放電パターン１２は、電子基板１において、静電気を帯電するモータ１００の部材からの距離がＩＣ接続パターン１３よりも近い位置に形成され、静電気を放電するための第２の回路パターンの一例である。
静電気を帯電するモータ１００の部材は、シャフト５であってよく、電子基板１を貫通するようにモータ１００において備え付けられてよい。また、放電パターン１２は、スルーホールによって電子基板１上に形成されてよく、電子基板１上に複数形成されてよい。更に、放電パターン１２は、電子基板１における電源のＶｃｃ１５（別言すれば、正極）側又はＧＮＤ１６（別言すれば、負極）側に静電気を放電してよい。また、電子基板１において、放電パターン１２と電源のＶｃｃ１５側又はＧＮＤ１６側との間にコンデンサ１７が備えられてよい。

図５（ａ）から図５（ｄ）は本発明の回路図である。
放電ルートの種類は、静電気放電部３２がＶｃｃ１５側であるかＧＮＤ１６側であるかで２ルートあり、この２ルートは各々、放電電流３４が流れる静電気帰路３３がバッテリー１８のマイナス側につながっているかバッテリー１８のプラス側につながっているかで２ルートあり、合計４ルートある。なお、静電気放電部３２は、静電気発生源３１（図１及び図２に示したシャフト５に相当）からの直接の放電を受ける電子基板１上の点である。

図５（ａ）は「静電気放電部３２がＶｃｃ１５側」であって「静電気帰路３３がバッテリー１８のマイナス側」の放電ルートである。
図５（ｂ）は「静電気放電部３２がＶｃｃ１５側」であって「静電気帰路３３がバッテリー１８のプラス側」の放電ルートである。

図５（ｃ）は「静電気放電部３２がＧＮＤ１６側」であって「静電気帰路３３がバッテリー１８のマイナス側」の放電ルートである。
図５（ｄ）は「静電気放電部３２がＧＮＤ１６側」であって「静電気帰路３３がバッテリーのプラス側」の放電ルートである。

図６は、図３及び図４に示した電子基板１における放電パターン１２のスルーホールの断面図である。
図６に示すように、放電パターン１２では、符号Ｂ１に示すパターン（ハッチング部を参照）によってＶｃｃ１５又はＧＮＤ１６に接続されていると共に、符号Ｂ１から符号Ｂ３へ向かう方向及び符号Ｂ２から符号Ｂ４へ向かう方向へのスルーホールにおいてパターンが形成されている。

なお、放電パターン１２の形状は、スルーホール形状に限定されるものではなく、例えば、避雷針の形状であってもよく、更には４つの放電パターン１２の少なくとも２つを結ぶ導電線パターン等であってもよい。これらの場合にも、避雷針及び導電線パターンはＶｃｃ１５又はＧＮＤ１６に接続され、避雷針及び導電線パターンに流れ込んだ静電気はＶｃｃ１５又はＧＮＤ１６に放電される。

図７は、図３及び図４に示した電子基板１における回路パターン間の距離を決定するための実験を説明する図である。
図７に示す試験回路基板２０には、回路パターン＃１，＃２，＃３が形成され、ＧＮＤ２１が接続される。放電ガン３０とＧＮＤ２１との間には静電気帰路２２としてケーブルが接続されている。回路パターン＃１は図３及び図４に示した放電パターン１２に相当し、回路パターン＃２は図３及び図４に示したシャフト５に相当し、回路パターン＃３は図３及び図４に示したＩＣ接続パターン１３に相当する。回路パターン＃１と回路パターン＃２との間の距離はａであり、回路パターン＃２と回路パターン＃３との間の距離はｂである。ここで、放電ガン３０によって、回路パターン＃２に対して放電することによって、図３及び図４に示した電子基板１における回路パターン間の距離を決定する。

図８は、図７に示した実験の結果の第１の例を示すテーブルである。図８に示す例では、回路パターン＃１と回路パターン＃２との間の距離ａは0.585mmであり、回路パターン＃２と回路パターン＃３との間の距離ｂは0.596mmであり、距離ａと距離ｂとの差は0.011mmである。
放電ガン３０によってパターン＃２に合計１００回放電した。パターン＃１には、+4kVの電流が９回放電し、-4kVの電流が４２回放電し、合計５１回の放電が観察された。また、パターン＃３には、+4kVの電流が３９回放電し、-4kVの電流が６回放電し、合計４５回の放電が観察された。更に、両方のパターン＃１，＃３には、+4kVの電流が２回放電し、-4kVの電流が２回放電し、合計４回の放電が観察された。

このように、距離ａと距離ｂとの差が0.011mmと近いと、静電気の放電を防ぎたいパターン＃３に放電してしまうおそれがある。
図９は、図７に示した実験の結果の第２の例を示すテーブルである。図９に示す例では、回路パターン＃１と回路パターン＃２との間の距離ａは0.676mmであり、回路パターン＃２と回路パターン＃３との間の距離ｂは0.998mmであり、距離ａと距離ｂとの差は0.322mmである。

放電ガン３０によってパターン＃２に合計２００回放電した。パターン＃１には、+4kVの電流が１００回放電し、-4kVの電流が１００回放電し、合計２００回の放電が観察された。また、パターン＃３には、+4kVの電流が０回放電し、-4kVの電流が０回放電し、合計０回の放電が観察された。
このように、距離ａと距離ｂとの差が0.3mm以上、好ましくは0.322mm以上であれば、静電気の放電を防ぎたいパターン＃３への放電を防ぐことができる。

［２．効果］
（１）上述したモータ１００によれば、放電パターン１２が電子基板１において静電気を帯電するモータ１００の部材からの距離がＩＣ接続パターン１３よりも近い位置に形成されるため、静電気による電子部品の故障又は電子回路の誤動作を抑制できる。
（２）また、静電気を帯電するモータ１００の部材がシャフト５であって電子基板１を貫通するようにモータ１００において備え付けられるため、モータ１００の筐体のサイズを小さくすることができる。

（３）また、放電パターン１２はスルーホールによって電子基板１上に形成されるため、シャフト５からの放電が電子基板１の表面１ａと裏面１ｂとのいずれに対して発生した場合であっても静電気を適切に放電できる。
（４）また、放電パターン１２は電子基板１上に複数形成されるため、組み付け誤差によりシャフト５と電子基板１の開口部１１との間に隙間（別言すれば、遊び）がある場合や、電子基板１の開口部１１内においてシャフト５が振動した場合においても、シャフト５とＩＣ接続パターン１３との距離と、シャフト５と放電パターン１２との距離との差を、適切に保つことができる。

（５）また、放電パターン１２は電子基板１における電源の正極側又は負極側に静電気を放電するため、電子基板１上の電子部品を適切に保護できる。
（６）また、電子基板１において放電パターン１２と電源の正極側又は負極側との間にコンデンサ１７が備えられるため、電子基板１上を放電される電流をパルス状にして（別言すれば、高周波の信号として）小さなインピーダンスのコンデンサ１７に流すことができる。これにより、ＩＣ１４等の電子部品に静電気が流れ出すことなく、確実にしかも迅速にコンデンサ１７を通じて静電気を流すことにより、電子部品の故障の可能性をより低減できる。

（７）また、静電気を帯電するモータ１００の部材とＩＣ接続パターン１３との距離と、静電気を帯電するモータ１００の部材と放電パターン１２との距離との差は、０．３ｍｍ以上であるため、電子基板１上の電子部品を適切にしかも確実に保護できる。

［３．その他］
開示の技術は上述した各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。各実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

１００：モータ
１０１：ケース
１０２：カバー
１０３：ファン
１：電子基板
１ａ：表面
１ｂ：裏面
１１：開口部
１２：放電パターン
１３：ＩＣ接続パターン
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ：ＩＣ
１５：Ｖｃｃ
１６，２１：ＧＮＤ
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ：コンデンサ
１８：バッテリー
２：コネクタ
３：リード線止め
４：ロータ
５：シャフト
６：ステータ
７：ボールベアリング
８：ボールベアリング
９：波ワッシャ
２０：試験回路基板
２２：静電気帰路
３０：放電ガン
３１：静電気発生源
３２：静電気放電部
３３：静電気帰路
３４：放電電流

Claims

基板を備えるモータであって、
前記基板において、特定の電子部品が接続される第１の回路パターンと、
前記基板において、静電気を帯電する当該モータの部材からの距離が前記第１の回路パターンよりも近い位置に形成され、前記静電気を放電するための第２の回路パターンと、
を備えることを特徴とする、モータ。
前記部材は、シャフトであって、前記基板を貫通するように当該モータにおいて備え付けられる、
ことを特徴とする、請求項１に記載のモータ。
前記第２の回路パターンは、スルーホールによって前記基板上に形成される、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のモータ。
前記第２の回路パターンは、前記基板上に複数形成される、
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ。
前記第２の回路パターンは、前記基板における電源の正極側又は負極側に前記静電気を放電する、
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ。
前記基板において、前記第２の回路パターンと前記正極側又は前記負極側との間にコンデンサを備える、
ことを特徴とする、請求項５に記載のモータ。
前記部材と前記第１の回路パターンとの間の距離と、前記部材と前記第２の回路パターンとの間の距離との差は、０．３ミリメートル以上である、
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ。