JP5856370B2 - 永久磁石モータ - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石モータに係り、より詳細には、乗物のドアロックシステム又は乗物のリフトゲートシステム用のモータのような小型永久磁石直流（ＰＭＤＣ）モータに係る。

ＰＭＤＣモータのサイズは、幾つかの用途では非常に重要なファクタである。同等又はそれ以上の性能をもつより小型のモータが望まれる。換言すれば、より高い電力密度をもつモータが望まれる。米国特許出願公告第ＵＳ−２０１０−０２３１０７２−Ａ１号は、慣習的なフラット側部モータに比して電力密度の高いＰＭＤＣモータを開示している。このモータは、４つの側部及び４つの接続部を有するスチール製ハウジングを備えている。隣接する側部は、それに対応する接続部によって接続される。接続部には磁石が固定される。各側部の半径方向断面は、凸状曲線のようなもので、その凸状曲線の２つの端を通過する直線に対して外方にカーブしている。２つのフラット側部をもつ慣習的なモータに比して、このモータは、有限要素解析（ＦＥＡ）によれば、電力密度が高くて、ノイズが低い。しかしながら、カーブした側部をもつハウジングは、モータの設置を困難にする。

それ故、設置が容易で、同等又はそれ以上の電力密度をもつ改良されたモータが望まれる。

従って、本発明は、その１つの態様において、固定子及び固定子に回転可能に装着された回転子を備えた永久磁石モータであって、固定子は、ｎ個の側部とｎ個の接続部が交互に分布されたハウジングを含み、ｎは、３以上の整数であり、隣接する側部が各々の接続部によって接続され；各側部の半径方向断面は、凸状曲線であって、その凸状曲線の２つの端を通過する直線に対して外方にカーブしており；ハウジングの内面には、永久磁石が固定され；ハウジングの一端にはエンドキャップが装着され、このエンドキャップは、底部と、底部から延びるｎ個の側壁とを含み、これら側壁のうちの第１の側壁の外面には、１つのフラットな装着面が形成されている永久磁石モータを提供する。

好ましくは、ｎは、４である。

好ましくは、前記第１の側壁の外面全体がフラットな装着面を形成する。

好ましくは、前記第１の側壁の外面の一部分がフラットな装着面を形成し、そのフラットな装着面は、前記第１の側壁の２つの軸方向縁を含む平面に実質的に平行である。

好ましくは、凸状曲線は、直線セグメント及び弧状セグメントを含む。

好ましくは、回転子は、シャフト、整流子、シャフトに固定された回転子コア、及び回転子コアの周りに巻かれた回転子巻線を含み；エンドキャップは、整流子にスライド接触するための第１ブラシ及び第２ブラシと、電源に接続されると共に、各ブラスに電気的に接続された第１端子及び第２端子と、過電流保護のために第１ブラシと第１端子との間に直列に電気的に接続されたサーミスタとを支持する。

好ましくは、エンドキャップは、第１端子及び第２端子に電気的接続するチップキャパシタを支持する。

好ましくは、エンドキャップは、第１チョーク及び第２チョークを支持し、その第１チョークは、第１ブラシ、サーミスタ及び第１端子と直列に電気的接続され、第２チョークは、第２ブラス及び第２端子と直列に電気的接続される。

好ましくは、モータは、モータの軸方向にエンドキャップに装着されたカップ状カバーを備えている。

好ましくは、カバーは、底部と、フラットな装着面を有する側壁とを含み、カバーのフラットな装着面は、エンドキャップのフラットな装着面に整列される。

好ましくは、モータは、カバー内に装着されたプリント回路板を備えている。

好ましくは、モータは、シャフトに固定された位置磁石を備え、この位置磁石は、エンドキャップの外側にあってカバー内に受け入れられ、更に、モータは、位置磁石の磁界を検出するためにカバー内に受け入れられる少なくとも１つのホールセンサを含む。

好ましくは、モータは、シャフトに固定された位置磁石を備え、この位置磁石は、エンドキャップの外側にあってカバー内に受け入れられ、更に、モータは、位置磁石の磁界を検出するためにプリント回路板に装着された少なくとも１つのホールセンサを含む。

好ましくは、カバーは、カバーの一部分として一体的に形成されてエンドキャップのくぼみに配置される弾力性フィンガーによりエンドキャップに固定される。

以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも一定の縮尺率で描かれていない。

本発明の第１の実施形態によるＰＭＤＣモータを示す。 図１のモータの固定子を示す。 図１のモータの別の図である。 図１のモータをどのように装着するか示す。 図１のモータのエンドキャップを示す。 図１のモータのエンドキャップを示す。 本発明の第２の実施形態によるＰＭＤＣモータのエンドキャップを示す。 本発明の第２の実施形態によるＰＭＤＣモータのエンドキャップを示す。 本発明の第３の実施形態によるＰＭＤＣモータを示す。 図９のモータの一部分であるエンドキャップカバーの内部構造を示す。 図１０のエンドキャップカバーの端面図である。 組み立てられたエンドキャップカバー及びエンドキャップの端面図である。 図１２の組み立てられたエンドキャップカバー及びエンドキャップの縦断面図である。

図１ないし図４に示すように、第１の好ましい実施形態によるＰＭＤＣ２０は、固定子及び固定子に回転可能に装着された回転子を備えている。固定子の半径方向断面が図２に示されている。固定子は、ハウジング２１と、ハウジング２１の一端に装着されたエンドキャップ３１と、ハウジング２１の内面に固定された永久磁石２７とを含む。回転子は、シャフト２９と、整流子（図示せず）と、シャフト２９に固定された回転子コア（図示せず）と、回転子コアの周りに巻かれて整流子に終端された回転子巻線（図示せず）とを備えている。シャフト２９は、エンドキャップ３１及びハウジング２１に装着されたベアリング２８によって回転可能に支持される。エンドキャップベアリングは、ベアリングボス又はベアリングリテーナ３６内に配置される。

ハウジング２１は、モータの周囲方向に沿って交互に分布された４つの側部２３ａ〜２３ｄ及び４つの接続部２５ａ〜２５ｄを備えている。隣接する側部は、それに対応する接続部により接続される。磁石２７は、好ましくは、隣接する側部２３ａ〜２３ｄに適合するように各接続部２５ａ〜２５ｄの内面に固定される。半径方向断面において、側部２３ａ〜２３ｄの各々は、凸状曲線であり、その曲線の各端を通過する直線に対して外方に凸状である。この実施形態では、凸状曲線は、中心Ｏ’から延びる半径をもつ弧である。この中心Ｏ’は、回転子の回転の中心Ｏからオフセットしている。

図１及び３に示すように、エンドキャップ３１は、底部３３と、底部３３の縁から軸方向に延びる４つの側壁３４とを含む。第１の側壁３４には、フラットな装着面３５が形成される。このフラットな装着面３５は、第１の側壁３４の２つの軸方向縁を含む平面に対して平行である。又、フラットな装着面３５は、第１の側壁３４の外面の一部分で形成されてもよいし又は実質的に全体で形成されてもよい。ベアリングリテーナ３６は、エンドキャップ３１の中心においてボスのように形成され、回転子シャフトのためのスルーホールを有する。回転子シャフト２９は、ベアリングリテーナ３６内に収容されるベアリング２８によって回転可能に支持される。

図４に示したように、モータ装着部３９は、水平部分及び垂直部分で構成される。垂直部分は、ボス状のベアリングリテーナ３６に係合する。水平部分は、エンドキャップ３１のフラットな装着面３５に係合するためのフラットな面を含む。換言すれば、このモータは、カーブした側部のために電力密度が高く且つノイズが低く、そしてフラットな装着面３５が設置を容易にする。フラットな装着面３５のサイズが大きいほど、モータの安定性がより高くなる。

図５及び６に示すように、２つのブラシ４１及び４２、正の温度係数（ＰＴＣ）の抵抗器のようなサーミスタ４７、チップキャパシタ４８、並びに２つの端子４５及び４６が、エンドキャップ３１内に装着される。サーミスタ４７は、第１端子４５と第１ブラシ４１との間に直列に電気的接続される。特に、第１端子４５は、銅のストリップのようなストリップ状導体４３によりサーミスタ４７に電気的接続される。第１ブラシ４１は、第１ブラシ４１のブラシリーフ及びブラシホルダによりサーミスタ４７に電気的接続される。同様に、第２端子４６は、ストリップ状導体４４並びに第２ブラシ４２のブラシリーフ及びブラシホルダにより第２ブラシ４２に電気的接続される。端子４５及び４６は、外部電源に接続するように使用される。２つのブラシ４１及び４２は、回転子の巻線へ電流を供給するために各々の弾力性ブラシリーフにより整流子とスライド接触するように押しやられる。サーミスタ４７は、モータに対する過電流保護を与える。チップキャパシタ４８の２つのコンタクトは、電気的ノイズを減少するために各端子４５、４６に電気的接続される。キャパシタ４８がエンドキャップ３１のスロットから外れるのを防止するためにフィンガー４３ａ及び４４ａが各々端子４５及び４６と一体的に形成される。

図７及び８に示す第２の実施形態によるエンドキャップは、更に、２つのチョーク４９及び５０を含む。第１チョーク４９は、第１端子４５とサーミスタ４７との間に直列に電気的接続される。第２チョーク５０は、導体４４と、第２ブラシ４２のブラシホルダ及びブラシリーフにより、第２端子４６と第２ブラシ４２との間に直列に電気的接続される。エンドキャップ３１は、２つのチョークの追加により、良好なＥＭＩ（電気・磁気干渉）抑制を果たす。

本発明の第３の実施形態による別のモータが図９に示されている。このモータは、更に、付加的な機能を果たすために軸方向にエンドキャップ３１に装着されたエンドキャップカバー５１を備えている。図１０は、エンドキャップカバー５１を示し、図１１は、カバー５１の端面図である。図１２は、組み立てられたカバー５１及びエンドキャップ３１の端面図であり、図１３は、組み立てられたカバー５１及びエンドキャップ３１の縦断面図である。

カップ状のカバー５１は、底部５２と、底部５２の縁から軸方向に延びる４つの側壁５３とを含む。側壁５３の１つは、実質的にフラットであり、カバー３１のフラットな装着面３５と整列される（図１２）。４つの脚５４がカバー５１と一体的に形成され、カバー５１の各角から軸方向に延びる。図９に示すように、エンドキャップ３１の角には４つのガイド溝３７が形成され、これは、４つの脚５４を摩擦状態で受け入れ、エンドキャップ３１へのカバー５１の軸方向の装着をガイドする。２つの弾力性のスナップインフィンガー５５がカバー５１と一体的に形成され、エンドキャップに形成されたくぼみへと軸方向に延びて、カバー５１をエンドキャップ３１にロックする。

この実施形態では、カバー５１は、主として、スピード制御、回転検出、位置検出、等のホール効果機能のためのものである。位置磁石（図示せず）、好ましくは、リング磁石が、回転子シャフト２９に固定されて、シャフト２９と共に回転する。位置磁石を受け入れるために、カバー５１には、２つの弾力性フィンガー５５間にチャンバー５９が形成される。カバー５１内にはプリント回路板（ＰＣＢ）５６が装着され、そして位置磁石の磁界を検出するためにＰＣＢ５６にはホールセンサ５７が装着される。図９において明らかなように、カバー５１は、側壁５３の１つに形成されたスロット５８を含む。ＰＣＢ５６及びホールセンサ５７の電源ライン及び信号ラインのためのコネクタをこのスロット５８に通すことができる。同様に、外部コネクタをモータにプラグインしてモータに電力供給できるようにするために、エンドキャップ３１も、側壁３４の１つに形成されたスロット３８を含む。この実施形態では、スロット５８及び３８は、エンドキャップのフラットな装着面３５に対向する側壁に形成されるが、これは重要ではない。例えば、スロット３８を、フラットな装着面３５に対向するのではなく、フラットな装着面３５に隣接又は隣り合う側壁３４に形成してもよい。

上述した実施形態では、モータハウジング２１の各側部の半径方向断面は、１つの弧として形成された凸状曲線である。しかしながら、凸状曲線は、１つ以上の弧セグメント、又は１つ以上の直線セグメント、又はその組み合わせによって形成されてもよい。

本発明は、ｎを３以上の整数とすれば、ハウジングがｎ個の側部及びｎ個の接続部を含むようなモータに適用することができる。好ましくは、ｎは、３より大きな偶数である。

本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。

２０：ＰＭＤＣモータ
２１：ハウジング
２３ａ〜２３ｄ：側部
２５ａ〜２５ｄ：接続部
２７：永久磁石
２８：ベアリング
２９：シャフト
３１：エンドキャップ
３３：底部
３４：側壁
３５：フラットな装着面
３６：ベアリングリテーナ
３７：ガイド溝
３８：スロット
３９：モータ装着部
４１、４２：ブラシ
４３ａ、４４ａ：フィンガー
４３、４４：ストリップ状導体
４５、４６：端子
４７：サーミスタ
４８：チップキャパシタ
４９、５０：チョーク
５１：エンドキャップカバー
５２：底部
５３：側壁
５４：脚
５５：スナップインフィンガー
５６：ＰＣＢ
５７：ホールセンサ
５８：スロット
５９：チャンバー

Claims (12)

1. 固定子及び固定子に回転可能に装着された回転子を備えた永久磁石モータにおいて、
   固定子は、ｎ個の側部とｎ個の接続部が交互に分布されたハウジングを含み、ｎは、３以上の整数であり、隣接する側部が各々の接続部により接続され；
   各側部の半径方向断面は、凸状曲線であって、その凸状曲線の２つの端を通過する直線に対して外方にカーブしており；
   ハウジングの内面には、永久磁石が固定され；
   ハウジングの一端には、エンドキャップが装着され、このエンドキャップは、底部と、底部から延びるｎ個の側壁とを含み、この各側壁は、前記ハウジングの各凸状の側部と一致する自由端を有しており、前記自由端は半径方向外側に凸状であって前記ハウジングの対応する凸状の側部の内面に取り付けられ、側壁のうちの第１の側壁の外面には、カーブした自由端に隣接して１つのフラットな装着面が形成された、永久磁石モータ。
2. 前記エンドキャップは、前記第１の側壁を唯一のフラットな装着面として有している、請求項１に記載のモータ。
3. 前記第１の側壁の外面の一部分がフラットな装着面を形成し、そのフラットな装着面は、前記第１の側壁の２つの軸方向縁を含む平面に実質的に平行である、請求項１に記載のモータ。
4. 前記凸状曲線は、互いに離れて存在する２つの弧状セグメント及び前記２つの弧状セグメントを結ぶ１つの直線セグメントを含む、請求項１に記載のモータ。
5. 前記ｎは４である、請求項１に記載のモータ。
6. 前記回転子は、シャフト、整流子、シャフトに固定された回転子コア、及び回転子コアの周りに巻かれた回転子巻線を含み；
   前記エンドキャップは、整流子にスライド接触するための第１ブラシ及び第２ブラシと、電源に接続されると共に、各ブラスに電気的に接続された第１端子及び第２端子と、過電流保護のために第１ブラシと第１端子との間に直列に電気的に接続されたサーミスタとを支持する、請求項４に記載のモータ。
7. 前記エンドキャップは、前記第１端子及び第２端子に電気的接続するチップキャパシタを支持する、請求項６に記載のモータ。
8. 前記エンドキャップは、第１チョーク及び第２チョークを支持し、その第１チョークは、第１ブラシ、サーミスタ及び第１端子と直列に電気的接続され、その第２チョークは、第２ブラシ及び第２端子と直列に電気的接続される、請求項６に記載のモータ。
9. 前記モータは、モータの軸方向にエンドキャップに装着されたカップ状カバーを備え、このカバーは、底部と、前記底部の縁から延びるｎ−１個の凸状の側壁と、フラットな装着面を有する１個のフラットな側壁とを含み、このカバーのフラットな装着面は、前記エンドキャップのフラットな装着面に整列される、請求項６に記載のモータ。
10. 前記モータは、シャフトに固定された位置磁石を備え、この位置磁石は、エンドキャップの外側にあってカバー内に受け入れられ、更に、前記モータは、位置磁石の磁界を検出するためにカバー内に受け入れられる少なくとも１つのホールセンサを含む、請求項９に記載のモータ。
11. 前記モータは、シャフトに固定され、カバー内に受け入れられる位置磁石と；カバー内に装着されたプリント回路板と；位置磁石の磁界を検出するためにプリント回路板に装着された少なくとも１つのホールセンサとを備えた、請求項９に記載のモータ。
12. 前記カバーは、そのカバーの一部分として一体的に形成されてエンドキャップのくぼみに配置される弾力性フィンガーによりエンドキャップに固定される、請求項９に記載のモータ。

Images