JP6828996B2 - 電気モータ - Google Patents

Description

本発明は、電気モータに関し、特に、高圧静電気に耐えることができる電気モータに関する。

図５に、既知のモータのエンドキャップを取り外して、カバー１０６と、エンドキャップアセンブリの回路基板１０２とが見えるようにしたものを示す。回路基板１０２は、エンドカバーアセンブリのカバー内に配置され、回路基板上には、ホールセンサなどの電子的要素１０４が電気的に取り付けられる。コスト節約のために、通常、カバーはプラスチック材料で作製される。プラスチックカバーは、高圧静電気を受けた時に静電気を消散させることができない。静電気は、プラスチックカバーを通過して回路基板に至り、通常は、回路基板上に取り付けられたあらゆるホールセンサを含む電子的要素に損傷を与えるほど強力である。

従って、高圧静電気に対する電磁波耐性の高い電気モータが望まれている。

従って、本発明は、その１つの態様において、電気モータであって、ステータと、ステータの内部に回転自在に配置された、シャフトを有するロータと、ステータの軸端に取り付けられたエンドキャップアセンブリとを備え、エンドキャップアセンブリが、穴を有するカバーと、ロータとカバーとの間に配置された回路基板と、回路基板上に取り付けられた少なくとも１つの電子的要素とを含み、シャフトが、カバーの穴を通って延び、カバー及びシャフトが、導電性材料で作製される電気モータを提供する。

少なくとも１つの電子的要素は、ホールセンサであることが好ましい。

導電性材料は、ステンレス鋼材料であることが好ましい。

貫通穴とシャフトとの間には空隙が形成され、空隙の幅は、空隙を横切ってカバーとシャフトとの間を高圧静電気が伝わるほど十分に小さいことが好ましい。

空隙の幅は、０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。

モータは、永久磁石式ブラシ付き直流モータであることが好ましい。

モータは、永久磁石式ブラシレス直流モータであることが好ましい。

モータは、エンドキャップアセンブリから遠い側のシャフトの端部に固定された軸受をさらに備え、軸受は、モータのハウジングに電気的に接続されることが好ましい。

モータは、導電性接続部材をさらに備え、カバーは、導電性接続部材を通じてモータのハウジングに電気的に接続されることが好ましい。

導電性接続部材は、ワイヤであることが好ましい。

本発明の有利な効果は、モータの回路基板、及び回路基板に接続された高圧静電気に弱い電子的要素への損傷を避けることができ、従ってモータの寿命が延びる点である。

以下、添付図面の図を参照しながら、本発明の好ましい実施形態をほんの一例として説明する。図では、複数の図に出現する同一の構造、要素又は部品には、一般にこれらが出現する全ての図において同じ参照番号を付している。一般に、図に示す構成要素及び特徴部の寸法は、表現の利便性及び明瞭性のために選択したものであり、必ずしも縮尺通りではない。以下、各図を列挙する。

本発明の好ましい実施形態によるモータを示す図である。 図１に示すモータのステータハウジング及びエンドキャップを取り外した部分ビューである。 図２に示すモータを別の面から見た図である。 図１に示すモータのエンドキャップを取り外した、高圧静電気の流れ方向を矢印で示す正面図である。 先行技術のモータの図４と同様の図である。

図１〜図３に、本発明の好ましい実施形態によるモータを示す。この実施形態では、一例として永久磁石式ブラシ付き直流モータについて説明する。モータ１は、ステータ３０と、ステータ３０の内部に回転自在に取り付けられたロータ４０と、ステータ３０及びロータ４０の軸端に固定されたエンドキャップアセンブリ１０とを含む。エンドキャップアセンブリは、エンドキャップ５０と、カバー１０６と、カバー１０６とステータとの間に配置され、エンドキャップによって支持される回路基板１０２とを含む。ロータ４０は、シャフト１０１を含む。シャフトは、ステータ及びエンドキャップにそれぞれ取り付けられた軸受４１、４２に取り付けられる。シャフトは、回路基板及びカバーを含むエンドキャップアセンブリを通って延びる。カバーは、シャフトが通って延びる穴１０５を有する。カバー及びシャフトは、導電性材料で作製される。回路基板１０２は、カバー１０６と、エンドキャップ５０に取り付けられた第１の軸受４２との間に位置する。ステータ３０は、ハウジング１００（図４を参照）と、ステータハウジングに固定された１又は２以上の永久磁石片によって発生する永久磁場とを有する。この実施形態では、ハウジングが、４つの隅部を有するほぼ四角形の断面を有し、磁場は、ハウジングの各隅部に１つずつ配置された４つの別個の永久磁石３２によって生成される４つの極を有する。ハウジング１００はカップ状であり、エンドキャップはハウジングの開放端に取り付けられる。この実施形態では、ステータ３０及びロータ４０に含まれる他の要素に変更はなく、ここではこれらの要素について詳述しない。別の実施形態では、モータ１を、永久磁石式ブラシレス直流モータ、又は別のタイプのモータとすることができる。

エンドキャップ５０の断面サイズは、エンドキャップ５０がステータ３０の軸端を覆うように、ステータハウジング１００の断面サイズに一致する。この実施形態では、エンドキャップ５０の断面サイズが、ステータの断面サイズに等しい。エンドキャップ５０は、回路基板１０２が配置される区画を形成する、カバーによって覆われた凹部を有し、従ってカバーは回路基板も覆う。

モータ１は、電気コネクタ２０をさらに含む。電気コネクタ２０の一部は、エンドキャップ５０の内部に固定され、他の部分は、エンドキャップ５０の外部に露出して、外部コントローラ又は電源に接続されるように構成される。この実施形態では、電気コネクタ２０が、２つの電力端子及び２つの信号端子を含む。２つの信号端子２１は、シャフト１０１に平行な、エンドキャップ５０の内部で回路基板１０２に電気的に接続された部分を有する。電力端子は、エンドキャップのブラシに接続されて、通常の方法でロータに電力を供給する。

この実施形態では、導電性材料がステンレス鋼材料である。当然ながら、導電性材料は、例えば、銅、アルミニウム及び鉄といった金属材料などの別の材料であってもよい。回路基板１０２上には、複数の電気接点１０３が形成され、回路基板１０２には、これらの電気接点を介して少なくとも１つの電子的要素１０４が電気的に接続される。この実施形態では、少なくとも１つの電子的要素がホールセンサ１０４である。ホールセンサ１０４は、ロータの回転速度を検出するために使用される。別の実施形態では、ホールセンサ１０４を用いてロータの回転方向を検出することができる。

図３に示すように、カバー１０６の中心には貫通穴１０５が配置される。貫通穴１０５とシャフト１０１との間には、空隙１０７が形成される。空隙１０７の幅は、空隙１０７の抵抗が、カバー上に蓄積した静電気をシャフトに放電し、又は放電できるほど小さくなるように十分に小さい。従って、モータが高圧静電場を受けた場合などにカバー上に高圧静電気が蓄積すると、静電気は空隙１０７を通過して容易にシャフト１０１に至り、これによってカバー上に蓄積したあらゆる静電気の電圧が低下する。シャフトは、例えば軸受及びステータを通じて接地電位に効果的に接続されるので、静電気は安全に消散する。この実施形態では、空隙１０７の幅が０．２５ｍｍ以下であり、回路基板とカバーとの間の距離よりもはるかに小さい。他の実施形態では、モータのサイズに応じて空隙の幅に様々な調整を行うことができる。

図４に示すように、カバー１０６及びシャフト１０１は導電性材料で作製されているので、モータ１のエンドキャップアセンブリ１０に高圧静電気が加わると、このカバー１０６に加わった高圧静電気は、カバー１０６から空隙１０７を通じてシャフト１０１に伝わる。シャフト１０１とカバー１０６との間の空隙１０７の幅が十分に小さいので、空隙の抵抗も、高圧静電気をカバーとシャフトとの間に導くほどの小さいものとなる。従って、カバーに高圧静電場が加わると、高圧静電気が空隙１０７を通過してシャフト１０１によって容易に消散し、これによりカバー１０６上に蓄積した高圧静電気の電圧が低下する。カバー１０６及びシャフト１０１は導電性材料で作製されており、空隙１０７は十分に小さいので、高圧静電気は、この過程中にカバー１０６を通過して回路基板１０２に達することはなく、これによって回路基板上のホールセンサなどの電子的要素１０４への損傷が避けられる。

第１の実施形態では、シャフト１０１が、第２の軸受４１及びステータハウジング１００を介して接地される。第２の実施形態では、シャフト接続の代わりに、又はシャフト接続に加えて、導電性接続部材２を介してカバーをステータハウジング１００に直接接地して静電気を消散させる。第２の実施形態では、導電性接続部材２がワイヤであることが好ましい。

本出願の明細書及び特許請求の範囲では、記述する項目又は特徴の存在を明示する一方でさらなる項目又は特徴の存在を排除しないように、「備える、含む、有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｉｎｃｌｕｄｅ、ｃｏｎｔａｉｎ及びｈａｖｅ）」という動詞、並びにその派生形の各々を包括的な意味で使用している。

明確化のために別個の実施形態の文脈で説明した本発明のいくつかの特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供することもできると理解されたい。これとは逆に、簡潔さを期すために単一の実施形態の文脈で説明した本発明の様々な特徴を別個に、又はいずれかの好適な下位の組み合わせで提供することもできる。

上述した実施形態はほんの一例にすぎず、当業者には、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が明らかになるであろう。

２１ 信号端子
３２ 永久磁石
４０ ロータ
４１ 第２の軸受
４２ 第１の軸受
１０１ シャフト
１０２ 回路基板
１０３ 電気接点
１０４ 電子的要素
１０６ カバー

Claims (8)

1. 電気モータであって、
   少なくとも１つの永久磁石を有するステータと、
   前記ステータの内部に回転自在に配置された、シャフトを有するロータと、
   前記ステータの軸端に取り付けられたエンドキャップアセンブリと、
   を備え、前記エンドキャップアセンブリは、穴を有するカバーと、前記少なくもと１つの永久磁石と前記カバーとの間に配置された回路基板と、該回路基板上に取り付けられた少なくとも１つの電子的要素とを含み、
   前記シャフトは、前記カバーの前記穴を通って延び、前記カバー及び前記シャフトは、導電性材料で作製され、前記穴の内周面と前記シャフトの外周面との間に空隙が形成され、前記空隙の幅は、前記空隙を横切って前記カバーと前記シャフトとの間を高圧静電気が伝わるほど十分に小さく、
   前記エンドキャップアセンブリはさらに、前記少なくもと１つの永久磁石と前記カバーとの間に配置されたエンドキャップを含み、前記回路基板は前記エンドキャップによって支持され、
   前記エンドキャップに固定された第１の軸受と、前記エンドキャップアセンブリから遠い側の前記シャフトの端部に固定された第２の軸受をさらに備え、
   前記第２の軸受はモータのハウジングに電気的に接続されて、前記シャフトは前記第２の軸受及びハウジングを介して接地されている、
   ことを特徴とする電気モータ。
2. 前記少なくとも１つの電子的要素は、ホールセンサである、
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記導電性材料は、ステンレス鋼材料である、
   請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記空隙の前記幅は、０．２５ｍｍ以下である、
   請求項１に記載のモータ。
5. 前記モータは、永久磁石式ブラシ付き直流モータである、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記モータは、永久磁石式ブラシレス直流モータである、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
7. 前記モータは、導電性接続部材をさらに備え、前記カバーは、前記導電性接続部材を通じて前記モータのハウジングに電気的に接続される、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ。
8. 前記導電性接続部材は、ワイヤである、
   請求項７に記載のモータ。