JP6076769B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両のパワーウインド装置等の駆動源として用いられるモータに関するものである。

従来、この種のモータは、例えば特許文献１に示すように、回転軸を有するモータ部と、モータ部の出力側端部に組み付けられたギヤハウジングとを備えている。ギヤハウジング内には、回転軸の回転を減速する減速機構と、回転軸と一体回転するセンサマグネットの回転を検出する回転検出素子を備えたパルス出力基板とが設けられている。このようなモータでは、回転検出素子の出力信号に基づき回転軸の回転方向と回転速度を検知可能であるため、パワーウインドの挟み込み防止制御等が可能となっている。

特開２００９−１１０７８号公報

ところで、特許文献１のモータでは、パルス出力基板は、回転軸の軸方向に対して垂直に設けられ、そのパルス出力基板に実装された回転検出素子がセンサマグネットに対して回転軸の軸方向に対向するように構成されている。つまり、このような構成では、センサマグネットとパルス出力基板とが回転軸の軸方向に対向するように配置されるため、モータが軸方向に大型化してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、軸方向への大型化を抑えることができるモータを提供することにある。

上記課題を解決するモータは、回転軸を有するモータ部と、前記モータ部の出力側端部に組み付けられ、前記回転軸の軸直交方向に扁平な形状をなすギヤハウジングと、前記ギヤハウジング内に収容され、前記回転軸と一体回転するセンサマグネットと、前記センサマグネットの回転を検出する回転検出素子を備えたパルス出力基板とを備えたモータであって、前記ギヤハウジングに対しその扁平方向に組み付けられ、外部と前記モータ部との電気的な接続を図るためのコネクタモジュールを備え、前記パルス出力基板は、前記コネクタモジュールの組付方向に対して垂直、かつ前記センサマグネットと径方向に対向するように、前記コネクタモジュールに設けられており、前記コネクタモジュールは、前記モータ部への給電のための給電用ターミナルを備え、前記パルス出力基板には、前記給電用ターミナルが挿通される挿通部が形成されており、前記コネクタモジュールは、前記挿通部に挿通されて前記パルス出力基板の位置決めをする位置決め部を備えている。

この構成によれば、パルス出力基板がセンサマグネットに対し径方向に対向するように配置されるため、モータの軸方向への大型化を抑えることができる。また、パルス出力基板とセンサマグネットとが、コネクタモジュールの組付方向、つまり、ギヤハウジングの扁平方向（厚み方向と直交する方向）に対向するように構成されるため、ギヤハウジングの厚み方向への大型化も抑えることができる。
この構成によれば、パルス出力基板と給電用ターミナルとの干渉を抑制することができ、その結果、モータ品質の向上に寄与できる。

この構成によれば、給電用ターミナルとの干渉を抑制するための挿通部を利用してパルス出力基板の面方向の位置決めが可能となるため、位置決めのための構成をパルス出力基板に別途設ける必要がなく、基板設計が容易となる。

上記課題を解決するモータは、回転軸を有するモータ部と、前記モータ部の出力側端部に組み付けられ、前記回転軸の軸直交方向に扁平な形状をなすギヤハウジングと、前記ギヤハウジング内に収容され、前記回転軸と一体回転するセンサマグネットと、前記センサマグネットの回転を検出する回転検出素子を備えたパルス出力基板とを備えたモータであって、前記ギヤハウジングに対しその扁平方向に組み付けられ、外部と前記モータ部との電気的な接続を図るためのコネクタモジュールを備え、前記パルス出力基板は、前記コネクタモジュールの組付方向に対して垂直、かつ前記センサマグネットと径方向に対向するように、前記コネクタモジュールに設けられており、前記コネクタモジュールは、前記パルス出力基板を支持する樹脂製のコネクタハウジングと、前記コネクタハウジングにインサート成形されるとともに前記パルス出力基板に対して前記コネクタモジュールの組付方向から接続された接続端子とを備え、前記接続端子は、前記コネクタモジュールの組付方向への弾性変形が可能な可撓部を備えている。

この構成によれば、パルス出力基板がセンサマグネットに対し径方向に対向するように配置されるため、モータの軸方向への大型化を抑えることができる。また、パルス出力基板とセンサマグネットとが、コネクタモジュールの組付方向、つまり、ギヤハウジングの扁平方向（厚み方向と直交する方向）に対向するように構成されるため、ギヤハウジングの厚み方向への大型化も抑えることができる。
この構成によれば、樹脂製のコネクタハウジングの熱膨張に応じて接続端子が可撓部で撓むため、接続端子とパルス出力基板との接続不良の発生を抑制することができる。
上記モータにおいて、前記コネクタモジュールは、前記パルス出力基板における前記回転検出素子の裏面側部位を支持する基板支持部を備えていることが好ましい。
この構成によれば、基板支持部から回転検出素子までの距離を近く構成できるため、回転検出素子の位置のばらつきを抑えることができる。

本発明のモータによれば、軸方向への大型化を抑えることができる。

実施形態のモータの正面図である。 同形態のコネクタモジュールの正面図である。 同形態のコネクタモジュールの側面図である。 図３におけるＡ−Ａ線断面図である。 同形態のパルス出力基板及びセンサマグネットの位置関係を示す模式図である。

以下、モータの一実施形態について説明する。
図１に示す本実施形態のモータ１は、車両のウインドガラスを電動で昇降させるパワーウインド装置の駆動源として用いられるものである。モータ１は、図１において上部に位置するモータ部２と、モータ部２の出力側（下側）に設けられた減速部３と、減速部３の側方（図１において左側箇所）に組み付けられたコネクタモジュール４とから構成されている。モータ１は全体として、モータ部２の軸線（回転軸１３の軸線Ｌ１）と直交する一方向（図１において紙面直交方向）の厚さが薄い扁平な形状をなしている。なお、モータ１を軸方向から見たときの長手方向（図１において左右方向）を扁平方向とし、短手方向（図１において紙面直交方向）を厚み方向とする。即ち、モータ１の軸方向、扁平方向及び厚み方向は、それぞれ互いに直交する方向である。

［モータ部の構成］
モータ部２のヨークハウジング１１（以下、単にヨーク１１とする）は、反出力側端部（図１において上側の端部）が閉塞された有底筒状をなしている。ヨーク１１の出力側端部１１ａは、モータ１の軸方向（図１において下側）に開口しており、その出力側端部１１ａには、径方向外側に向かって延びるフランジ部１１ｂが形成されている。ヨーク１１の内周面には、図示しないマグネットが固着されるとともに、該マグネットの内側に電機子１２が配置されている。

電機子１２は、ヨーク１１の径方向の中央部に配置された円柱状の回転軸１３と、回転軸１３に一体回転可能に固定された電機子コア１４と、電機子コア１４に巻装されたコイル１５と、回転軸１３において電機子コア１４よりも先端側（図１において下端側）に固定された整流子１６とから構成されている。

回転軸１３の基端部（図１において上側の端部）は、ヨーク１１の底部中央に設けられた軸受（図示略）によって軸支されている。また、回転軸１３の先端部は、ヨーク１１の出力側端部１１ａの開口から同ヨーク１１の外部に突出している。そして、電機子コア１４は、回転軸１３におけるヨーク１１の内部に配置された部分に固定されて前記マグネット（図示略）と径方向に対向している。

整流子１６は、回転軸１３におけるヨーク１１から外部に突出した部分に外嵌固定されている。これにより、整流子１６は、ヨーク１１の外部に配置されるとともに、回転軸１３と一体回転可能に構成される。この整流子１６は、円筒状をなすとともに、その外周面には、周方向に離間するように複数のセグメント１６ａが並設されている。一部のセグメント１６ａ若しくは全てのセグメント１６ａは、前記コイル１５に電気的に接続されている。即ち、整流子１６のセグメント１６ａを介してコイル１５に電源を供給できるようになっている。

ヨーク１１の出力側端部１１ａには、樹脂製のブラシホルダ１７が装着されている。ブラシホルダ１７には、整流子１６のセグメント１６ａと接触するブラシ（図示略）と、そのブラシと電気的に接続されたブラシ側ターミナル（図示略）とが設けられている。

［減速部の構成］
減速部３は、ギヤハウジング２１と、該ギヤハウジング２１内に収容された減速機構２２とを有する。ギヤハウジング２１は、ヨーク１１のフランジ部１１ｂに固定されるホルダ収容部２３と、該ホルダ収容部２３から回転軸１３の軸線Ｌ１方向に沿ってヨーク１１と反対方向に延びるウォーム軸収容部２４と、ウォーム軸収容部２４から扁平方向側方（図１において右側方）に延出形成されたホイール収容部２５とを有する。

ギヤハウジング２１は、フランジ部１１ｂに軸方向から当接したホルダ収容部２３が複数の螺子２６にて同フランジ部１１ｂに固定されることにより、ヨーク１１に固定されている。ホルダ収容部２３の内部には、回転軸１３の先端側の部位が入り込むとともに、整流子１６及びブラシホルダ１７の一部が配置されている。また、ホルダ収容部２３内には、回転軸１３に一体回転可能に固定されたセンサマグネット１８が配置されている。

ウォーム軸収容部２４の内部には、略円柱状のウォーム軸２７が収容されている。ウォーム軸２７の軸方向の略中央部には、螺子歯状のウォーム部２７ａが形成されている。ウォーム軸２７は、回転軸１３と同軸上に配置（互いの中心軸線が一致するように配置）されるとともに、ウォーム軸収容部２４の内部で回転可能に支持されている。

ウォーム軸２７と回転軸１３とは、ホルダ収容部２３内に配置されたクラッチ２８を介して連結されている。このクラッチ２８は、回転軸１３の回転駆動力をウォーム軸２７に伝達する一方、ウォーム軸２７からの回転力を回転軸１３に伝達しないように作動するものである。

前記ホイール収容部２５の内部空間は、前記ウォーム軸収容部２４の内部空間と繋がっている。そして、ホイール収容部２５の内部には、ウォーム部２７ａと噛合する円板状のウォームホイール２９が収容されている。このウォーム軸２７とウォームホイール２９が減速機構２２を構成している。ウォームホイール２９は、その回転軸線Ｌ２がモータ厚み方向と平行になるように配置されるとともに、ホイール収容部２５に回転可能に支持されている。また、ウォームホイール２９は、軸線Ｌ２方向の厚さが薄い扁平円板状をなしている。ウォームホイール２９の中央部には、ウォームホイール２９の軸方向に沿って延びる出力軸２９ａが同ウォームホイール２９と一体回転可能に設けられている。出力軸２９ａの先端部は、ギヤハウジング２１の外部に突出するとともに、同出力軸２９ａの先端部には、図示しないウインドレギュレータを介して車両のウインドガラスが連結される。

［コネクタモジュールの構成］
ホルダ収容部２３には、扁平方向一方側（反ホイール収容部側）に延出されたコネクタ取付部２３ａが形成されている。このコネクタ取付部２３ａには、コネクタモジュール４が取り付けられている。コネクタモジュール４は、モータ１の中心（回転軸１３の軸線Ｌ１）から扁平方向の一方側（ホイール収容部４５の延出方向とは反対側）に突出するように構成されている。

図１及び図２に示すように、コネクタモジュール４は、コネクタ取付部２３ａに組み付けられた樹脂製のコネクタハウジング３１を備えている。コネクタハウジング３１における軸線Ｌ１方向の両側には、コネクタ取付部２３ａに対して係止される係止片３１ａがそれぞれ形成されている。コネクタハウジング３１は、コネクタ取付部２３ａに対してモータ１の扁平方向（組付方向Ｘ）に沿って組み付けられるとともに、各係止片３１ａの係止によりコネクタハウジング３１がコネクタ取付部２３ａに固定される。

コネクタハウジング３１には、組付方向Ｘに延びる基板支持部３２が形成されている。基板支持部３２は、ホルダ収容部２３内に挿入されており、この基板支持部３２の先端部には、パルス出力基板３３が組付方向Ｘに対して垂直に設けられている。パルス出力基板３３は、ホルダ収容部２３内でセンサマグネット１８と径方向に対向している。また、パルス出力基板３３は、モータ厚み方向の幅寸法がセンサマグネット１８よりも小さく設定されている（図５参照）。

図２及び図３に示すように、パルス出力基板３３は、モータ厚み方向の両端部に切り欠き部３４（挿通部）をそれぞれ有している。各切り欠き部３４には、基板支持部３２に形成された位置決め部３５が挿通されるとともに、位置決め部３５の先端が熱で変形（熱かしめ）されることで、パルス出力基板３３が位置決め部３５によって面方向及び板厚方向に位置決めされつつ固定されている。

また、コネクタハウジング３１には、前記ブラシ側ターミナルと接続される一対の給電用ターミナル３６が支持されており、その給電用ターミナル３６の一部が基板支持部３２の切り欠き部３４に挿通されている。これにより、つまり、切り欠き部３４によって給電用ターミナル３６と基板支持部３２との干渉が抑制されている。なお、本実施形態では、給電用ターミナル３６に二股形状を有する端子（音叉端子）を用いており、コネクタモジュール４の組付方向Ｘへの組付動作に伴い、給電用ターミナル３６の二股部位が前記ブラシ側ターミナルを弾性的に挟んで接続されるようになっている。

また、給電用ターミナル３６は、切り欠き部３４に挿通された一端部が前記ブラシ側ターミナルと接続されるとともに、他端部はコネクタハウジング３１に形成された外部接続部３７まで延びている。外部接続部３７は、軸方向反モータ部側に突出しており、この外部接続部３７に外部コネクタ（図示略）が接続されるようになっている。

パルス出力基板３３の表面（基板支持部３２とは反対側の面）には、一対のホールＩＣ３８（回転検出素子）がモータ厚み方向に並んで実装されている。なお、各ホールＩＣ３８は、切り欠き部３４よりも軸方向下側に配置されている。ホールＩＣ３８は、モータ軸方向においてセンサマグネット１８と同位置に設けられ、該センサマグネット１８に対して径方向に対向している（図１参照）。

基板支持部３２は、パルス出力基板３３の裏面に接触されるとともに、パルス出力基板３３におけるホールＩＣ３８の裏面側部位を支持している。これにより、基板支持部３２の基板支持面（先端面）とホールＩＣ３８との間隔がパルス出力基板３３の板厚分の大きさとなり、該基板支持面とホールＩＣ３８とが極めて近い構成となっている。

パルス出力基板３３は、コネクタハウジング３１にインサート成形された複数の接続端子４０と電気的に接続されている。接続端子４０は、その一端部がパルス出力基板３３に組付方向Ｘに接続（つまり、パルス出力基板３３に対して垂直に接続）されるとともに、他端部は外部接続部３７まで延びている。なお、接続端子４０の一端部は、パルス出力基板３３の切り欠き部３４よりも軸方向下側の位置ではんだ接続されている。

図４に示すように、接続端子４０は、一端部から他端部までの間の一部が基板支持部３２に埋設され、その接続端子４０における基板支持部３２に埋設された部位には、少なくとも組付方向Ｘへの弾性変形が可能な可撓部４１が形成されている。可撓部４１は、組付方向Ｘと直交するモータ軸方向に屈曲されて窪んだ形状をなしている。詳述すると、可撓部４１は、パルス出力基板３３に対して平行な一対の平行部４１ａと、その平行部４１ａ同士を繋ぐ連結部４１ｂとを有し、連結部４１ｂがパルス出力基板３３との接続部位に対してモータ軸方向にずれた構成となっている。また、可撓部４１の平行部４１ａ及び連結部４１ｂの屈曲内側の空間には、基板支持部３２を構成する樹脂が充填されておらず、空洞部４２が形成されている。つまり、可撓部４１の平行部４１ａ及び連結部４１ｂの屈曲内側面は露出されている。

上記の接続端子４０及び給電用ターミナル３６は、外部接続部３７に接続される前記外部コネクタと電気的に接続され、この外部コネクタを通じてパルス出力基板３３からの信号出力及びモータ部２への給電が可能となっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
上記のように構成されたモータ１では、外部コネクタが外部接続部３７に接続され、その外部コネクタから給電用ターミナル３６及び前記ブラシ側ターミナルを介して電機子１２に給電されると、電機子１２（回転軸１３）が回転駆動される。すると、回転軸１３と共にセンサマグネット１８が回転し、そのセンサマグネット１８の回転による磁界の変化は、パルス出力基板３３のホールＩＣ３８にて検出される。そして、ホールＩＣ３８は、センサマグネット１８の回転による磁界の変化に応じた回転検出信号を、接続端子４０及び外部コネクタを介して外部の制御回路（図示略）に出力する。制御回路は、この回転検出信号に基づいて電機子１２の回転情報（回転速度、回転角度等）を検出し、その検出した回転情報に応じて電機子１２への給電を行うようになっている。

ここで、図５に示すように、パルス出力基板３３は、センサマグネット１８と径方向に対向するように配置されているため、モータ１の軸方向への大型化が抑えられている。更に、パルス出力基板３３は、コネクタモジュール４の組付方向Ｘに対して垂直配置されている。つまり、パルス出力基板３３の表面が、センサマグネット１８に対してモータ扁平方向に対向するように構成されるため、モータ厚み方向への小型化も可能となっている。

また、本実施形態では、基板支持部３２の基板支持面とホールＩＣ３８とが近い（パルス出力基板３３の板厚分のみの間隔を有した）構成であるため、ホールＩＣ３８の位置のばらつきが抑えられる。これにより、例えば、ギヤハウジング２１にパルス出力基板３３の位置決め部を別途設ける等の対策が不要となり、構成の簡素化ができるようになっている。

また、本実施形態では、パルス出力基板３３と接続された接続端子４０に可撓部４１が形成されている。このため、例えば、基板支持部３２が熱によってモータ扁平方向に変形したとき、その基板支持部３２の変形に追従するように可撓部４１が撓むため、接続端子４０とパルス出力基板３３との接続部位に加わる応力を小さく抑えることが可能となっている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）ギヤハウジング２１に対しその扁平方向に組み付けられ、外部とモータ部２との電気的な接続を図るためのコネクタモジュール４を備え、パルス出力基板３３は、コネクタモジュール４の組付方向に対して垂直、かつセンサマグネット１８と径方向に対向するように、コネクタモジュール４に設けられている。この構成によれば、パルス出力基板３３がセンサマグネット１８に対し径方向に対向するように配置されるため、モータ１の軸方向への大型化を抑えることができる。また、パルス出力基板３３とセンサマグネット１８とが、コネクタモジュール４の組付方向、つまり、ギヤハウジング２１の扁平方向（厚み方向と直交する方向）に対向するように構成されるため、ギヤハウジング２１の厚み方向への大型化も抑えることができる。

（２）コネクタモジュール４は、パルス出力基板３３におけるホールＩＣ３８の裏面側部位を支持する基板支持部３２を備えるため、基板支持部３２からホールＩＣ３８までの距離を近く構成でき、その結果、ホールＩＣ３８の位置のばらつきを抑えることができる。

（３）コネクタモジュール４は、モータ部２への給電のための給電用ターミナル３６を備え、パルス出力基板３３には、給電用ターミナル３６が挿通される切り欠き部３４が形成される。この構成によれば、パルス出力基板３３と給電用ターミナル３６との干渉を抑制することができ、その結果、モータ品質の向上に寄与できる。

（４）コネクタモジュール４は、切り欠き部３４に挿通されてパルス出力基板３３の位置決めをする位置決め部３５を備える。この構成によれば、給電用ターミナル３６との干渉を抑制するための切り欠き部３４を利用してパルス出力基板３３の少なくとも面方向の位置決めが可能となるため、位置決めのための構成をパルス出力基板３３に別途設ける必要がなく、基板設計が容易となる。

（５）コネクタモジュール４は、パルス出力基板３３を支持する樹脂製のコネクタハウジング３１と、コネクタハウジング３１にインサート成形されるとともにパルス出力基板３３に対してコネクタモジュール４の組付方向から接続された接続端子４０とを備える。そして、接続端子４０は、コネクタモジュール４の組付方向への弾性変形が可能な可撓部４１を備える。この構成によれば、樹脂製のコネクタハウジング３１の熱膨張に応じて接続端子４０が可撓部４１で撓むため、接続端子４０とパルス出力基板３３との接続不良の発生を抑制することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、接続端子４０における基板支持部３２を通る部位に可撓部４１を形成したが、これに限らず、それ以外の部位に可撓部４１を形成してもよい。

・位置決め部３５を含む基板支持部３２の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、構成に応じて適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、パルス出力基板３３には、給電用ターミナル３６との干渉を抑制する構成として切り欠き部３４を形成したが、これ以外に例えば、パルス出力基板３３の板厚方向に貫通する貫通孔を形成し、その貫通孔に給電用ターミナル３６が挿通される構成としてもよい。

・上記実施形態では、給電用ターミナル３６が挿通される切り欠き部３４でパルス出力基板３３の位置決めをしているが、これ以外に例えば、位置決め部３５が挿通される貫通孔等を切り欠き部３４とは別にパルス出力基板３３に設けてもよい。

・上記実施形態では、基板支持部３２は、パルス出力基板３３におけるホールＩＣ３８の裏面側部位を支持しているが、これ以外に例えば、基板支持部３２とホールＩＣ３８とがモータ扁平方向に重ならないように構成してもよい。

・上記実施形態では、本発明をパワーウインド装置の駆動源に用いられるモータ１に適用したが、パワーウインド装置以外の例えば車両用ワイパ装置の駆動源に用いられるモータに適用してもよい。

１…モータ、２…モータ部、４…コネクタモジュール、１１ａ…出力側端部、１３…回転軸、１８…センサマグネット、２１…ギヤハウジング、３１…コネクタハウジング、３２…基板支持部、３３…パルス出力基板、３４…切り欠き部（挿通部）、３５…位置決め部、３６…給電用ターミナル、３８…ホールＩＣ（回転検出素子）、４０…接続端子、４１…可撓部、Ｘ…組付方向。

Claims (3)

1. 回転軸を有するモータ部と、
   前記モータ部の出力側端部に組み付けられ、前記回転軸の軸直交方向に扁平な形状をなすギヤハウジングと、
   前記ギヤハウジング内に収容され、前記回転軸と一体回転するセンサマグネットと、
   前記センサマグネットの回転を検出する回転検出素子を備えたパルス出力基板と
   を備えたモータであって、
   前記ギヤハウジングに対しその扁平方向に組み付けられ、外部と前記モータ部との電気的な接続を図るためのコネクタモジュールを備え、
   前記パルス出力基板は、前記コネクタモジュールの組付方向に対して垂直、かつ前記センサマグネットと径方向に対向するように、前記コネクタモジュールに設けられており、
   前記コネクタモジュールは、前記モータ部への給電のための給電用ターミナルを備え、
   前記パルス出力基板には、前記給電用ターミナルが挿通される挿通部が形成されており、
   前記コネクタモジュールは、前記挿通部に挿通されて前記パルス出力基板の位置決めをする位置決め部を備えていることを特徴とするモータ。
2. 回転軸を有するモータ部と、
   前記モータ部の出力側端部に組み付けられ、前記回転軸の軸直交方向に扁平な形状をなすギヤハウジングと、
   前記ギヤハウジング内に収容され、前記回転軸と一体回転するセンサマグネットと、
   前記センサマグネットの回転を検出する回転検出素子を備えたパルス出力基板と
   を備えたモータであって、
   前記ギヤハウジングに対しその扁平方向に組み付けられ、外部と前記モータ部との電気的な接続を図るためのコネクタモジュールを備え、
   前記パルス出力基板は、前記コネクタモジュールの組付方向に対して垂直、かつ前記センサマグネットと径方向に対向するように、前記コネクタモジュールに設けられており、
   前記コネクタモジュールは、前記パルス出力基板を支持する樹脂製のコネクタハウジングと、前記コネクタハウジングにインサート成形されるとともに前記パルス出力基板に対して前記コネクタモジュールの組付方向から接続された接続端子とを備え、
   前記接続端子は、前記コネクタモジュールの組付方向への弾性変形が可能な可撓部を備えていることを特徴とするモータ。
3. 請求項１又は２に記載のモータにおいて、
   前記コネクタモジュールは、前記パルス出力基板における前記回転検出素子の裏面側部位を支持する基板支持部を備えていることを特徴とするモータ。