JPWO2009119456A1

JPWO2009119456A1 - モータ

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Publication number: JPWO2009119456A1
Application number: JP2010505603A
Authority: JP
Inventors: 優石川; 坂田　憲児; 憲児坂田
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2029-03-19
Also published as: US20130162087A1; CN101978580A; BRPI0908554B1; JP5649444B2; BRPI0908554A2; EP2267872A4; US20110018385A1; WO2009119456A1; EP3940933A1; US9059622B2; EP2267872A1; EP2267872B1; US8604662B2; CN101978580B

Abstract

内周面に４極のマグネットを取り付けたヨークと、このヨークの開口部に連結され、減速機構を収納したギヤケース１５と、このギヤケースの開口部１５ａに収納され、中央にアーマチュア軸２１に取り付けられたコンミュテータ２３が貫通する貫通孔３１を形成したブラシホルダ３０と、ブラシホルダ３０の貫通孔３１を挟むように形成された３つのブラシ収納部３２，３３，３４に出没自在に収納された第１のブラシ３６と第２のブラシ３５及び第３のブラシ３７を備えたモータ１０において、第２のブラシ３５を第１のブラシ３６に対して回転方向に９０度ずれた位置に配置すると共に、第１のブラシ３６と第２のブラシ３５とで形成される挟角に対して相対向する挟角内に第３のブラシ３７を配置した。

Description

本発明は、自動車のウインドシールドガラス等の払拭面を払拭するワイパ装置に用いられるワイパモータ等のモータに関する。

この種のワイパモータとして、モータ極数（界磁部）を４極以上に多極化することで、ヨークの磁気飽和を減らし、動作点の向上によりトルクの向上を図ると共に、小型化することができるモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１４３２７８号公報（図２，図３）

ワイパモータとして、例えば、４極モータを採用する場合、回転方向に相互に９０度離間して配される少なくとも１対のブラシが設けられる。また、ワイパの駆動速度を切換可能とする場合には、一対のブラシに対して回転方向に所定角度ずらして配される別のブラシが必要となる。そのため、従来の４極モータにおいては、特許文献１に示すように、円形状のブラシホルダにブラシを配置するようにしていた。

しかしながら、ブラシホルダを円形状とすると、当該ブラシホルダが装着されるギヤケースの開口部やヨークの開口部も円形状としなければならず、モータ全体の小型化・薄型化を図ることができなかった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、ブラシホルダの形状を可及的に小さくして全体の小型化及び薄型軽量化を図ることができるモータを提供することを目的とする。

本発明のモータは、アーマチュア軸を回転自在に支持するモータヨークと、前記モータヨークの内面に固定される４極のマグネットと、回転方向に並ぶ複数のスロットを備え、前記アーマチュア軸に固定されるアーマチュアコアと、回転方向に並ぶ複数の整流子片を備え、前記アーマチュア軸に固定される整流子と、前記アーマチュアコアのスロットに巻回され、それぞれの前記整流子片に電気的に接続される巻線と、同電位となるべき前記整流子片同士に電気的に接続される接続部材と、前記整流子片に摺接する第１のブラシと、前記第１のブラシに対して９０度ずれて配置され、前記巻線に駆動電流を供給する第２のブラシと、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシを収容するブラシホルダとを有するモータであって、前記ブラシホルダは、対向する一対の平坦部と、該一対の平坦部同士を連結する一対の連結部を有し、前記一対の連結部の一方に、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシが配置されていることを特徴とする。

本発明のモータは、前記一対の連結部の他方に、第３のブラシが配置されていることを特徴とする。

本発明のモータは、前記一対の連結部の一方に、第３のブラシが配置されていることを特徴とする。

本発明のモータは、前記第２のブラシを低速駆動用ブラシとするとともに、前記第３のブラシを高速駆動用ブラシとすることを特徴とする。

本発明のモータは、アーマチュア軸を回転自在に支持するモータヨークと、前記モータヨークの内面に固定される４極のマグネットと、回転方向に並ぶ複数のスロットを備え、前記アーマチュア軸に固定されるアーマチュアコアと、回転方向に並ぶ複数の整流子片を備え、前記アーマチュア軸に固定される整流子と、前記アーマチュアコアのスロットに巻回され、それぞれの前記整流子片に電気的に接続される巻線と、前記整流子片に摺接する第１のブラシと、前記第１のブラシに対して９０度ずれて配置され、前記巻線に駆動電流を供給する第２のブラシと、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシを収容するブラシホルダとを有するモータであって、前記ブラシホルダは、対向する一対の平坦部と、該一対の平坦部同士を連結する一対の連結部を有し、前記一対の連結部の一方に、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシが配置されていることを特徴とする。

本発明のモータは、前記一対の連結部の他方に、前記第１のブラシに対して１８０度離間して配置された第１の対向ブラシと、前記第２のブラシに対して１８０度離間し、前記第１の対向ブラシと９０度離間して配置された第２の対向ブラシが配置されていることを特徴とする。

本発明のモータは、前記一対の連結部の一方に、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシが配置され、前記一対の連結部の他方に、前記第３のブラシが配置され、前記第３のブラシに対して１８０度離間して配置された第３の対向ブラシが配置されていることを特徴とする。

本発明のモータは、それぞれ互いに同電位となるべき前記整流子片同士に接続部材が電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、４極モータにおいて第１のブラシと第２のブラシをブラシホルダの一対の連結部の一方に相互に９０度ずれた位置に配置するようにしたので、ブラシホルダを小判型形状に形成して小型化することができ、その分、モータ全体の小型化及び薄型軽量化を図ることができる。

本発明によれば、ブラシホルダの一対の連結部の一方または他方に第３のブラシを配置したので、小判型形状に形成して小型化されたブラシホルダに第３のブラシを配置することができる。また、第２のブラシを低速駆動用ブラシとするとともに第３のブラシを高速駆動用ブラシとしたので、回転速度を低速駆動と高速駆動とに切り換えるようにしたモータ全体の小型化及び薄型軽量化を図ることができる。

本発明の一実施形態のワイパモータを示す側面図である。上記ワイパモータの平面図である。上記ワイパモータの断面図である。上記ワイパモータに収容されるアーマチュアの巻線図である。上記ワイパモータのギヤケースの正面図である。上記ギヤケースに連結されたヨークの要部の断面図である。上記ギヤケースの開口部に収納されるブラシホルダとブラシ及び磁極の関係を示す説明図である。本発明の第２の実施形態のワイパモータにおけるギヤケースの正面図である。本発明の第３の実施形態のワイパモータにおけるギヤケースの正面図である。本発明の第４の実施形態のワイパモータにおけるギヤケースの正面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図５に示すように、ワイパモータ（モータ）１０は、アーマチュア２０を収容した有底で略円筒状のヨーク（モータヨーク）１１と、このヨーク１１の開口部１１ａの周りのフランジ部１１ｂがブラシホルダ収容部としての開口部１５ａのフランジ部１５ｂにビス１９Ａを介して締結固定され、内部にアーマチュア２０のアーマチュア軸２１の回転を減速させる減速機構（減速機構部）２６を収納したギヤケース１５と、このギヤケース１５の減速機構収納部１５ｃの開口部１５ｄを覆うようにビス１９Ｂを介して締結固定されたギヤケースカバー１８とを備えている。

図３Ａ，図５に示すように、ヨーク１１の内周面１１ｃには、Ｎ極に着磁されたマグネット１２ｎとＳ極に着磁されたマグネット１２ｓを交互に計４つ接着剤等を介してそれぞれ固着され、円筒状に形成されたマグネット収容部１１ｄを有する。そして、図３Ａに示すように、ヨーク１１の有底筒部１１ｅに嵌合された軸受１３とギヤケース１５の筒部１５ｅに嵌合された軸受１６等でアーマチュア軸２１を回転自在に支持してある。図２，図３Ａに示すように、アーマチュア軸２１の先端部側にはねじの捩れ方向を互いに逆向きにした一対のウォーム２２，２２′を形成してある。

アーマチュア軸２１の４極のマグネット１２ｎ，１２ｓに対向する位置にはアーマチュア２０を取り付けてある。このアーマチュア２０は、アーマチュア軸２１の基端部側に固定され、回転方向に並ぶ１８のコイル巻回部（スロット）を持つアーマチュアコア２０ａと、このアーマチュアコア２０ａのコイル巻回部に巻き回されたアーマチュアコイル（巻線）２０ｂとで構成されている。図３Ｂに示すように、アーマチュアコイル２０ｂは、アーマチュアコア２０ａのコイル巻回部に所定の間隔をあけ、重巻によりコイルを所定回数巻回した後、アーマチュア軸２１の回転方向にずらして異なるコイル巻回部に巻回することを繰り返すことで各コイル巻回部に巻装され、後述する各コンミュテータ片２３ａに電気的に接続されている。

また、図３Ａ，図４に示すように、アーマチュア軸２１のヨーク１１の開口部１１ａとギヤケース１５の開口部１５ａに対向する位置には、コンミュテータ（整流子）２３を固定してある。図３Ｂに示すように、このコンミュテータ２３はアーマチュアコア２０ａのコイル巻回部と同数のコンミュテータ片（整流子片）２３ａを備えていて、回転方向に並ぶ各コンミュテータ片２３ａとアーマチュアコイル２０ｂとは電気的にそれぞれ接続されている。さらに、複数のコンミュテータ片２３ａのうち、同電位となるコンミュテータ片２３ａ同士を接続部材としての均圧線２３ｂによって電気的に接続している。

図１〜図５に示すように、ギヤケース１５の天井壁部の略中央には、出力軸１７の上部１７ａが外へ突出している。この出力軸１７の下部１７ｂには出力ギヤ２４を結合してある。この出力ギヤ２４は一対のウォームホイール２５，２５の各小径ギヤ２５ａに噛合している。また、一対のウォームホイール２５，２５の各大径ギヤ２５ｂはアーマチュア軸２１の一対のウォーム２２，２２′に噛合している。これら一対のウォーム２２，２２′と出力ギヤ２４及び一対のウォームホイール２５，２５はギヤケース１５の減速機構収納部１５ｃ内に収納され、減速機構２６を構成している。尚、出力軸１７の上部１７ａは、リンク機構を介してワイパアームのワイパ軸（いずれも図示省略）に連結されており、ワイパモータ１０が作動すると、ワイパアームが所定の角度範囲で揺動してウインドシールドガラスを払拭するようになっている。

図３Ａ，図４に示すように、ギヤケース１５の開口部１５ａ内のコンミュテータ２３に対向する位置には、ブラシホルダ３０を介して３つのブラシ３５，３６，３７をコンミュテータ２３のコンミュテータ片２３ａに接触するように取り付けてある。図４、図５に示すように、ヨーク１１の開口部１１ａは、対向する一対の平坦部１１ｆ，１１ｆと一対の平坦部１１ｆ，１１ｆとを連結する一対の円弧部１１ｇ，１１ｇとからなる小判型形状に形成してあり、ヨーク１１は、小判型形状を有する開口部１１ａと円筒形状を有するマグネット収容部１１ｄとを連続的に接続する開口連結部１１ｈと有底筒部１１ｅとが一体的に形成されている。一方のギヤケース１５の開口部１５ａは横長の一対のフランジ部側平坦部１５ｆ，１５ｆと一対の円弧部１５ｇ，１５ｇとからなる小判型形状に形成してある。ヨーク１１の開口部１１ａとマグネット収容部１１ｄの間に開口連結部１１ｈを設けることにより４極のマグネットが配置された円筒状のマグネット収容部１１ｄを径小のまま、マグネット収容部１１よりも形状が大きいギヤケース１５の開口部１５ａとヨーク１１の開口部１１ａとを連結させることができる。これによりヨークの小型化・軽量化をはかれるだけでなく、モータも小型、軽量化を図ることができる。

また、図１および図２に示すように、一対のフランジ側平坦部１５ｆ，１５ｆから連続的に形成された一対の開口部側平坦部１５ｉ，１５ｉには、開口部１５ａのフランジ部１５ｂからアーマチュア軸２１の軸心に対して平行に延びる三角形状のリブ１５ｈがそれぞれ形成されている。リブ１５ｈは、一対の開口部側平坦部１５ｉ，１５ｉ側のフランジ部１５ｂから離れるにしたがって、リブ１５ｈの高さが低くなる形状となっている。これにより、ギヤケース１５の強度を向上させることができるだけでなく、共振周波数が一致しにくい状態となり、作動音や振動を改善することができる。本発明では、一対の開口部側平坦部１５ｉ，１５ｉにそれぞれ３本ずつ計６本のリブ１５ｈが形成されているが、リブ１５ｈの数や長さは、モータの設定によって変えることができる。また、リブ１５ｈは、フランジ部１５ｂの高さを超えないように設定されていることでレイアウト性が向上する。

この横長の小判型形状のギヤケース１５の開口部１５ａ内には、一対の平坦部３０ａ，３０ａと該一対の平坦部３０ａ，３０ａ同士を連結する一対の円弧部（連結部）３０ｂ，３０ｂとからなる小判型形状のブラシホルダ３０を収納してあると共にビス３９を介して該ギヤケース１５に締結固定してある。この小判型形状のブラシホルダ３０の中央には、アーマチュア軸２１のコンミュテータ２３が貫通する円形の貫通孔３１を形成してある。そして、このブラシホルダ３０の貫通孔３１を挟むように３つのブラシ３５，３６，３７を出没自在に収納した３つのブラシボックス（ブラシ収納部）３２，３３，３４を取り付けてある。

図４，図６に示すように、小判型形状のブラシホルダ３０上の四隅の一方の側の両隅部つまり一対の円弧部３０ｂ，３０ｂの一方側に第１のブラシボックス３２と第２のブラシボックス３３をそれぞれ配置すると共に、該小判型形状のブラシホルダ３０の四隅の他方の側の両隅部の間つまり一対の円弧部３０ｂ，３０ｂの他方側に第３のブラシボックス３４を配置してある。即ち、第１のブラシボックス３２を第２のブラシボックス３３に対して直角の位置（アーマチュア軸２１を中心にして回転方向に９０度ずれた位置）に配置すると共に、これら第１のブラシボックス３２と第２のブラシボックス３３とで形成される挟角θ（θ＝９０°）に対して相対向する挟角θ′（θ′＝９０°）内に第３のブラシボックス３４を配置してある。

そして、図４，図６に示すように、第１のブラシボックス３２内に極性が正極（プラス極）とされた低速駆動用ブラシ（第２のブラシ）３５を、第２のブラシボックス３３内に極性が負極（マイナス極）とされた共通ブラシ（第１のブラシ）３６を、第３のブラシボックス３４内に極性が正極（プラス極）とされた高速駆動用ブラシ（第３のブラシ）３７を、それぞれ摺動自在に設けてある。これら各ブラシ３５，３６，３７は図示しないモータ制御回路にそれぞれ電気的に接続されており、低速運転と高速運転の２段の作動速度に切り替えできるようになっている。

以上実施形態のワイパモータ１０によれば、４極モータにおいて同電位となるべきコンミュテータ片２３ａ同士を均圧線２３ｂにより電気的に接続し、共通ブラシ３６と低速駆動用ブラシ３５をブラシホルダ３０の一対の円弧部３０ｂ，３０ｂの一方側に相互に９０度ずれた位置に配置するようにしたので、ブラシ３５，３６を出没自在に配置するブラシホルダ３０を小判型形状に形成して小型化することができ、その分、ワイパモータ１０全体の小型化及び薄型軽量化を図ることができる。

即ち、図４、図６に示すように、ブラシホルダ３０を小判型形状に形成し、この小判型形状のブラシホルダ３０の四隅の一方側の両隅部に共通ブラシ３６と低速駆動用ブラシ３５をそれぞれ配置するようにしたことにより、ブラシホルダ３０を収納するギヤケース１５のブラシホルダ収納部としての開口部１５ａを横長の小判型形状に形成して可及的に小型化することができ、その分、ワイパモータ１０全体をより一段と小型化及び薄型軽量化することができる。

また、共通ブラシ３６と低速駆動用ブラシ３５とで形成される挟角９０度に対して相対向する挟角９０度内、つまり小判型形状のブラシホルダ３０の一対の円弧部３０ｂ，３０ｂの他方側に高速駆動用ブラシ３７を配置したので、小判型形状に形成して小型化されたブラシホルダ３０に高速駆動用ブラシ３７を配置することができ、回転速度を低速駆動と高速駆動とに切り換えるようにしたワイパモータ１０全体の小型化及び薄型軽量化を図ることができる。なお、本実施の形態においては、高速駆動用ブラシ３７を小判型形状のブラシホルダ３０の一対の円弧部３０ｂ，３０ｂの他方側に配置するようにしたが、これに限定されず、高速駆動用ブラシ３７を小判型形状のブラシホルダ３０の一対の円弧部３０ｂ，３０ｂの一方側つまり共通ブラシ３６と低速駆動用ブラシ３５とで形成される挟角９０度内に配置するようにしても良い。

また、共通ブラシ３６と低速駆動用ブラシ３５及び高速駆動用ブラシ３７を用いる小型化及び薄型軽量化したワイパモータ１０で、多極化を図ってもその回転速度を低速駆動と高速駆動とに確実に切り替えることができる。

図７は第２の実施形態に係るワイパモータにおけるギヤケースの正面図である。なお、上述した第１の実施形態と同じ構成については同じ符号で説明している。

第２の実施形態では、複数のコンミュテータ片２３ａのうち、同電位となる（対向する）コンミュテータ片２３ａ同士を均圧線２３ｂによって電気的に接続されたアーマチュア２０を有しており、ブラシホルダ３０を小判型形状に形成し、この小判型形状のブラシホルダ３０の四隅の一方の側の両隅部に第１のブラシ３６と第２のブラシ３５をそれぞれ配置するようにしたことにより、ブラシホルダ３０を収納するギヤケース１５のブラシホルダ収容部としての開口部１５ａを横長の小判型形状に形成して可及的に小型化することができ、その分、ワイパモータ１０全体をより一段と小型化及び薄型軽量化することができる。なお、第２の実施形態では、高速駆動用ブラシとしてのブラシは存在しないが、ワイパモータ１０の駆動速度を制御する制御回路やアーマチュア２０の回転方向を切換える制御回路を設けることにより、小型化及び薄型軽量化することができる制御回路付きワイパ装置とすることができる。

図８は第３の実施形態に係るワイパモータにおけるギヤケースの正面図である。なお、上述した第１の実施形態と同じ構成については同じ符号で説明している。

第３の実施形態では、ブラシホルダ３０を小判型形状に形成し、この小判型形状のブラシホルダ３０の四隅の一方の側の両隅部に第１のブラシ３６と第２のブラシ３５をそれぞれ配置し、さらにブラシホルダ３０の他方の側の両隅部に配置された第４のブラシボックス３３′に収容され、第１のブラシ３６に対して１８０°対向した第４のブラシ（第１の対向ブラシ）３６′と、第５のブラシボックス３２′に収容され、第２のブラシ３５に対して１８０°対向した第５のブラシ（第２の対向ブラシ）３５′とを設けたことにより、ブラシホルダ３０を収容するギヤケース１５のブラシホルダ収容部としての開口部１５ａを横長の小判型形状に形成して可及的に小型化することができ、その分、ワイパモータ１０全体をより一段と小型化及び薄型軽量化することができる。

図９は第４の実施形態に係るワイパモータにおけるギヤケースの正面図である。なお、上述した第１の実施形態と同じ構成については同じ符号で説明している。

第４の実施形態では、ブラシホルダ３０を小判型形状に形成し、この小判型形状のブラシホルダ３０の四隅の一方の側の両隅部に第１のブラシ３６と第２のブラシ３５をそれぞれ配置し、かつ、小判型形状のブラシホルダ３０の四隅の他方の側の両隅部の間に第３のブラシ３７を配置する。さらにブラシホルダ３０の他方の側の両隅部に配置された第４のブラシボックス３３′に収容され、第１のブラシ３６に対して１８０°対向した第４のブラシ（第１の対向ブラシ）３６′と、第５のブラシボックス３２′に収容され、第２のブラシ３５に対して１８０°対向した第５のブラシ（第２の対向ブラシ）３５′と、ブラシホルダ３０の一方側の両隅部に第６のブラシボックス３４′に収容され、第３のブラシ３７に対して１８０°対向した第６のブラシ（第３の対向ブラシ）３７′を配置したことにより、ブラシホルダ３０を収容するギヤケース１５のブラシホルダ収納部としての開口部１５ａを横長の小判型形状に形成して可及的に小型化することができ、その分、ワイパモータ１０全体をより一段と小型化及び薄型軽量化することができる。

尚、前記実施形態によれば、ギヤケースのブラシホルダ収納部としての開口部にブラシホルダを収納するようにしたが、ヨークの開口部にブラシホルダを収納したり、ギヤケースの開口部とヨークの開口部の両方に跨るようにブラシホルダを収納しても良い。

小型化及び薄型軽量化されたモータを製造する際に本発明を適用することができる。

Claims

アーマチュア軸を回転自在に支持するモータヨークと、
前記モータヨークの内面に固定される４極のマグネットと、
回転方向に並ぶ複数のスロットを備え、前記アーマチュア軸に固定されるアーマチュアコアと、
回転方向に並ぶ複数の整流子片を備え、前記アーマチュア軸に固定される整流子と、
前記アーマチュアコアのスロットに巻回され、それぞれの前記整流子片に電気的に接続される巻線と、
同電位となるべき前記整流子片同士に電気的に接続される接続部材と、
前記整流子片に摺接する第１のブラシと、
前記第１のブラシに対して９０度ずれて配置され、前記巻線に駆動電流を供給する第２のブラシと、
前記第１のブラシおよび前記第２のブラシを収容するブラシホルダとを有するモータであって、
前記ブラシホルダは、対向する一対の平坦部と、該一対の平坦部同士を連結する一対の連結部を有し、
前記一対の連結部の一方に、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシが配置されていることを特徴とするモータ。
請求項１記載のモータにおいて、前記一対の連結部の他方に、第３のブラシが配置されていることを特徴とするモータ。
請求項１記載のモータにおいて、前記一対の連結部の一方に、第３のブラシが配置されていることを特徴とするモータ。
請求項２または３記載のモータにおいて、前記第２のブラシを低速駆動用ブラシとするとともに、前記第３のブラシを高速駆動用ブラシとすることを特徴とするモータ。
アーマチュア軸を回転自在に支持するモータヨークと、
前記モータヨークの内面に固定される４極のマグネットと、
回転方向に並ぶ複数のスロットを備え、前記アーマチュア軸に固定されるアーマチュアコアと、
回転方向に並ぶ複数の整流子片を備え、前記アーマチュア軸に固定される整流子と、
前記アーマチュアコアのスロットに巻回され、それぞれの前記整流子片に電気的に接続される巻線と、
前記整流子片に摺接する第１のブラシと、
前記第１のブラシに対して９０度ずれて配置され、前記巻線に駆動電流を供給する第２のブラシと、
前記第１のブラシおよび前記第２のブラシを収容するブラシホルダとを有するモータであって、
前記ブラシホルダは、対向する一対の平坦部と、該一対の平坦部同士を連結する一対の連結部を有し、
前記一対の連結部の一方に、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシが配置されていることを特徴とするモータ。
請求項５記載のモータにおいて、前記一対の連結部の他方に、前記第１のブラシに対して１８０度離間して配置された第１の対向ブラシと、前記第２のブラシに対して１８０度離間し、前記第１の対向ブラシと９０度離間して配置された第２の対向ブラシが配置されていることを特徴とするモータ。
請求項６記載のモータにおいて、前記一対の連結部の一方に、前記第１のブラシおよび前記第２のブラシが配置され、前記一対の連結部の他方に、前記第３のブラシが配置され、前記第３のブラシに対して１８０度離間して配置された第３の対向ブラシが配置されていることを特徴とするモータ。
請求項５〜７のいずれか１項に記載のモータにおいて、それぞれ互いに同電位となるべき前記整流子片同士に接続部材が電気的に接続されていることを特徴とするモータ。