JP5898165B2

JP5898165B2 - モータ

Info

Publication number: JP5898165B2
Application number: JP2013248519A
Authority: JP
Inventors: 秀和斉藤; 喜宣勝田
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: JP2015106996A; US20160204681A1; CN105518977A; DE112014005442T5; WO2015079828A1; CN105518977B; US9755486B2

Description

本発明は、モータに関する。

従来、様々な装置や製品の駆動源としてモータが用いられている。また、無線技術の発展及び普及により、これらモータが発生する電気ノイズの抑制の要求も高まっている。そのため、電気ノイズの抑制のための素子をブラシホルダに搭載したモータも考案されている。

例えば、バリスタやキャパシタを収容する収容部が形成されているブラシホルダを備えるモータが知られている（特許文献１参照）。このブラシホルダは、外周部にアースが固定されており、キャパシタの一方の端子はアースの基部に接続されている。そして、ブラシホルダをモータヨーク内に挿入すると、アースの先端部がモータヨークの内周部に押圧されて、モータヨークの内周面との接触が実現するようになっている。

特開２０１１−２１７２５号公報

しかしながら、上述のアースは、先端部がモータヨークの内周部を径方向に押圧しているため、アースが固定されているブラシホルダは、モータヨークから径方向に反力を受けることになる。そのため、モータヨークの中心に対してブラシホルダの中心がずれるおそれがある。この場合、例えば、コミテータやブラシが正規の位置からずれることで、モータの回転位相が所望の設定からずれ、モータ性能の低下を招くことになる。

また、アースを、その先端部がモータヨークの内周部を径方向に押圧するように設置する場合、少なくともアースの一部は、ブラシホルダの径方向外側に設置される必要がある。この場合、アースの設置場所が制限され、設計自由度が低下するおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブラシホルダの組み付け精度に与える影響の少ないアースを備えたモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のモータは、ロータが収納される筒型のヨークハウジングと、ヨークハウジングの開口部に取り付けられるブラシホルダと、ブラシホルダをヨークハウジングとの間に挟持する、導電部を有するカバー部材と、ブラシホルダに設けられているブラシへの配線の一部とカバー部材とのアースを実現するアース機構と、を備える。アース機構は、ブラシホルダとカバー部材とが対向する領域に設けられている。

この態様によると、アース機構がブラシホルダとカバー部材との間に設けられているため、ヨークハウジングとブラシホルダとの間には、アース機構の存在に起因するロータ径方向への力が発生しにくい。

アース機構は、ブラシホルダまたはカバー部材の一方に設けられた導電性の付勢部材が、ブラシホルダまたはカバー部材の他方に設けられた導電部を付勢するように構成されていてもよい。これにより、ブラシホルダまたはカバー部材に設けられた付勢部材と導電部とを半田で固定しなくてもよくなる。

付勢部材は、モータの回転軸方向へ変形可能な構造を有してもよい。これにより、付勢力は主としてモータの回転軸方向へ働くため、ブラシホルダの径方向への中心ズレを抑制できる。

付勢部材は、ブラシホルダまたはカバー部材の外縁部より内側の領域に設けられていてもよい。これにより、付勢部材とロータの回転軸とが近付くため、ブラシホルダの径方向への中心ズレを更に抑制できる。

ブラシホルダは、カバー部材と対向する側に、受動素子が搭載されている回路基板を有しており、付勢部材は、回路基板の上に設けられていてもよい。これにより、回路基板とアース機構との間を他の部材を介さずに導通できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、ブラシホルダの組み付け精度に与える影響の少ないアースを備えたモータを提供できる。

本実施の形態に係るモータの正面図である。本実施の形態に係るモータの断面図である。モータにおける回路基板近傍の拡大断面図である。図４（ａ）〜図４（ｂ）は、本実施の形態に係るアース機構の変形例を説明するための要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

図１は、本実施の形態に係るモータの正面図である。図２は、本実施の形態に係るモータの断面図である。

本実施の形態に係るＤＣブラシモータ（以下、「モータ」と称する。）１０は、主として、ヨークハウジングとしてのロータハウジング１２と、ロータ１４と、コネクタ付きのブラシホルダ１６と、金属製のカバー部材であるエンドプレート１８と、を備える。ロータハウジング１２は、一端に開口部１２ａが形成され、他端に閉塞された底部１２ｂが設けられている。底部１２ｂは、凹部が形成されており、その凹部に軸受１７が収容されている。また、ロータハウジング１２の内壁には、円弧状のマグネット１９が配置されている。

ロータ１４は、シャフト２０と、コア２２と、巻線２４と、コミテータ（整流子）２６と、を備える。シャフト２０は、軸受１７および軸受２８を介して、ロータ１４を支持する回転軸である。また、シャフト２０は、出力軸としても機能する。軸受２８は、エンドプレート１８の中央部に形成されている凹部に収容されている。コア２２は、複数の鋼板が積層されたものであり、その中心にはシャフト２０が貫通した状態で固定されている。巻線２４は、コア２２の溝２２ａに巻き回されており、電流が流れることで磁力を生じさせる。

コミテータ２６は、コア２２と同様にシャフト２０に固定されている。コミテータ２６は、接触するブラシ（不図示）を通して通電される電流を巻線２４に適切なタイミングで流す接点である。ブラシは、例えば、貴金属等を主成分とするフォーク状の金属ブラシである。なお、ブラシは、カーボンブラシの場合もありうる。

ブラシホルダ１６は、ロータ１４が収納される筒型のロータハウジング１２の開口部１２ａに装着され、ブラシを介したロータ１４への給電経路が設けられている。給電経路の途中には、チョークコイル３２やコンデンサ、バリスタ等のノイズ抑制素子が搭載され、各素子を結ぶ配線が表面に形成された回路基板３４が設けられている。

ブラシホルダ１６は、ロータハウジング１２の開口部１２ａの形状に応じた円形の蓋部１６ａと、蓋部１６ａの外縁部から径方向へ突出した位置に設けられており、外部電源から電流が供給される給電端子が接続されるコネクタ部１６ｂと、を有する。コネクタ部１６ｂの内部には、ターミナル３５ａ，３５ｂが設けられている。

図３は、モータ１０における回路基板３４近傍の拡大断面図である。図３に示すように、モータ１０は、ロータハウジング１２の開口部１２ａに取り付けられるブラシホルダ１６と、エンドプレート１８と、アース機構３６と、を備える。ブラシホルダ１６は、エンドプレート１８とロータハウジング１２との間に挟持されており、前述の回路基板３４を保持している。アース機構３６は、ブラシホルダ１６に設けられているブラシへの配線の一部とエンドプレート１８とのアースを実現するように構成されている。

より具体的には、本実施の形態に係るアース機構３６は、導電性の付勢部材３８を有している。ここで、付勢部材３８は金属の板バネやコイルスプリング等である。そして、付勢部材３８は、回路基板３４上に形成されているブラシへの配線の一部と、導電体であるエンドプレート１８とを導通するように、回路基板３４またはエンドプレート１８に設けられている。例えば、図３に示すように、ロータハウジング１２にブラシホルダ１６を装着した状態で、回路基板３４の上面３４ｂに設けられた付勢部材３８を、エンドプレート１８の下面１８ａで押しながら、エンドプレート１８をロータハウジング１２に嵌合させる。

これにより、アース機構３６がブラシホルダ１６とエンドプレート１８とが対向する領域に設けられることになる。そのため、ロータハウジング１２とロータ１４との間には、アース機構の存在に起因するロータの径方向Ｙ（図３に示す矢印方向）への力が発生しにくい。具体的には、撓んだ付勢部材３８によりブラシホルダ１６が軸方向Ｘに付勢されるため、ブラシホルダ１６の中心が所定の位置からずれにくくなる。その結果、コミテータやブラシが正規の位置となり、モータの回転位相が所望の設定からずれることがなく、モータ性能を十分に発揮できる。

また、付勢部材３８が撓んだ状態でエンドプレート１８と回路基板３４の配線とが導通する。これにより、付勢部材３８とエンドプレート１８の導電部とを半田で固定しなくてもよくなる。なお、付勢部材３８をエンドプレート１８側に固定し、回路基板３４の導電部（配線）を付勢するように構成されていてもよい。

また、付勢部材３８は、モータ１０の回転軸方向Ｘへ変形可能な構造を有している。これにより、付勢力は主としてモータ１０の回転軸方向Ｘへ働くため、ブラシホルダ１６の径方向Ｙへの中心ズレを抑制できる。

また、付勢部材３８は、ブラシホルダ１６またはエンドプレート１８の外縁部より内側の領域に設けられている。これにより、付勢部材３８とロータ１４のシャフト２０とが近付くため、ブラシホルダ１６へかかる力の方向は、軸方向Ｘに対してより平行に近くなる。そのため、ブラシホルダ１６の径方向Ｙへの中心ズレを更に抑制できる。

また、前述のように、ブラシホルダ１６は、エンドプレート１８と対向する側に、チョークコイル３２やコンデンサ等の受動素子が搭載されている回路基板３４を有している。また、付勢部材３８は、回路基板３４の上に設けられている。これにより、回路基板３４とアース機構３６との間を他の部材を介さずに導通できるため、組立て工数を削減できる。また、ブラシホルダ１６とエンドプレート１８とが対向する領域に回路基板３４を配置できるため、回路基板３４をロータハウジング１２近傍に配置しなくても、アース機構３６は、回路基板３４とエンドプレート１８との間の導通を図ることができる。

以上のように、ブラシホルダ１６の径方向Ｙのズレが抑制されることで、ブラシとコミテータとの位置決め精度が増し、振動やノイズが低減される。

（アース機構の変形例）
図４（ａ）〜図４（ｂ）は、本実施の形態に係るアース機構の変形例を説明するための要部断面図である。いずれのアース機構もエンドプレート１８とブラシホルダ１６とが対向する領域に配置される。

図４（ａ）に示すアース機構４０は、回路基板３４の導電部の２箇所に固定された付勢部材４２を備える。付勢部材４２は、板状の部材を中央で屈曲させたものであり、両端部が回路基板３４に固定されている。また、付勢部材４２の少なくとも一方の端部４２ａは回路基板３４の導電部３４ａに固定されている。そして、アース機構４０は、付勢部材４２の中央部４２ｂがエンドプレート１８の下面１８ａと当接することで、エンドプレート１８と回路基板３４の導電部３４ａとのアース接続を実現する。

図４（ｂ）に示すアース機構４４は、前述の付勢部材３８と同様の付勢部材４６を備えている。一方、エンドプレート１８の下面側には付勢部材４６の端部が当接する凸部１８ｂが形成されている。そして、アース機構４４は、付勢部材４６の先端部４６ａがエンドプレート１８の凸部１８ｂと当接することで、エンドプレート１８と回路基板３４の導電部３４ａとのアース接続を実現する。

図４（ｃ）に示すアース機構４８は、回路基板３４の導電部３４ａに一方の端部が固定された針状の接続部材５０を備える。接続部材５０は、その先端部５０ａがエンドプレート１８に形成された貫通孔１８ｃに侵入しエンドプレート１８と接触することで、エンドプレート１８と回路基板３４の導電部３４ａとのアース接続を実現する。

図４（ｄ）に示すアース機構５２は、エンドプレート１８と回路基板３４の導電部３４ａとの間に配置したコイルバネ５４を備えている。コイルバネ５４は、一端が導電部３４ａに固定されており、付勢されている状態でエンドプレート１８と回路基板３４との間に挟まれている。これにより、アース機構５２は、エンドプレート１８と回路基板３４の導電部３４ａとのアース接続を実現する。

上述のように、本実施の形態に係るアース機構は、バネ性を有しているため、軸方向Ｘへの取付け公差を大きくできる。その結果、付勢部材の部品精度やブラシホルダの組み付け精度が高くなくても、確実なアース接続が実現できる。

また、モータヨーク（ロータハウジング）が円筒状の場合、アースがモータヨーク内周部を押圧しようとしても、モータヨークの内周部曲面にアース全体を接触させることは困難である。そのため、押圧反力のバランスの悪化やアース機能の低下が懸念される。しかしながら、本実施の形態では、アースが平板状のエンドプレート１８を押圧するため、押圧反力のバランスが良く、ブラシホルダ１６に径方向の反力が作用しない。また、アース全体がエンドプレートを押圧するため、アース機能の低下のおそれが少ない。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０モータ、１２ロータハウジング、１２ａ開口部、１４ロータ、１６ブラシホルダ、１８エンドプレート、１８ａ下面、１８ｂ凸部、１８ｃ貫通孔、１９マグネット、２０シャフト、３２チョークコイル、３４回路基板、３４ａ導電部、３６アース機構、３８付勢部材、４０アース機構、４２付勢部材、４２ａ端部、４２ｂ中央部、４４アース機構、４６付勢部材、４６ａ先端部、４８アース機構、５０接続部材、５０ａ先端部、５２アース機構、５４コイルバネ。

Claims

ロータが収納される筒型のヨークハウジングと、
前記ヨークハウジングの開口部に取り付けられるブラシホルダと、
前記ブラシホルダを前記ヨークハウジングとの間に挟持する、導電部を有するカバー部材と、
前記ブラシホルダに設けられているブラシへの配線の一部と前記カバー部材とのアースを実現するアース機構と、を備え、
前記アース機構は、前記ブラシホルダと前記カバー部材とが対向する領域に設けられており、
前記アース機構は、前記ブラシホルダまたは前記カバー部材の一方に設けられた導電性の付勢部材が、前記ブラシホルダまたは前記カバー部材の他方に設けられた導電部を付勢するように構成されていることを特徴とするモータ。
前記付勢部材は、モータの回転軸方向へ変形可能な構造を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記カバー部材は、中央部に形成されている凹部に収容されている軸受を有し、前記ヨークハウジングに対して固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
前記付勢部材は、前記ブラシホルダまたは前記カバー部材の外縁部より内側の領域に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ。
前記ブラシホルダは、前記カバー部材と対向する側に、受動素子が搭載されている回路基板を有しており、
前記付勢部材は、前記回路基板の上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ。