JPWO2015076106A1

JPWO2015076106A1 - モータ

Info

Publication number: JPWO2015076106A1
Application number: JP2015549062A
Authority: JP
Inventors: 篤吉田
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2034-11-05
Also published as: US20160149465A1; WO2015076106A1; CN105393440A; JP6393692B2; DE112014005305T5; CN105393440B; US9806582B2

Abstract

モータ１０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、ロータ１４への給電経路が設けられているエンドベル１６と、給電経路の途中に接続されているチョークコイル３２と、を備える。チョークコイル３２は、ロータハウジング１２の径方向外側、かつ、軸方向と直交する方向から見て、ロータハウジング１２と少なくとも一部がオーバーラップしており、長手方向がモータの回転軸と平行な方向に沿うように配置されている。

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。電気ノイズを抑制するための対策としては、モータ内部にコンデンサやコイル、バリスタなどといった電気ノイズ抑制素子を搭載することが行われている。

例えば、直流モータにおけるブラシとコミテータとの間で発生する電磁ノイズを抑制するための回路をハウジング内に備えた直流モータが考案されている（特許文献１参照）。この直流モータは、ブラシホルダに雑音防止素子、例えばチョークコイルが収容されている。また、チョークコイルは、その長手方向がモータの回転軸と平行になるように配置されている。

特開２００２−１６５４１３号公報

チョークコイルの電気ノイズ抑制効果は、コイルのインダクタンスが大きいほど高い。また、コア及びコイルの外径が大きいほど、コイルの巻数が多いほど、コア材料の透磁率が高いほど、インダクタンスは大きくなる。例えば、モータ自身の性能を維持しつつインダクタンスを高めるためにコイルの巻線を多くすると、コイルの全長が長くなる。そのため、チョークコイルを収容する収容部が大きくなってしまう。

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、電気ノイズ抑制効果の高いモータを省スペースで実現する技術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ロータハウジングの開口部に装着され、ロータへの給電経路が設けられているエンドベルと、給電経路の途中に接続されている雑音防止素子と、を備える。雑音防止素子は、ロータハウジングの径方向外側、かつ、軸方向と直交する方向から見て、ロータハウジングと少なくとも一部がオーバーラップしており、長手方向がモータの回転軸と平行な方向に沿うように配置されている。

この態様によると、モータの軸方向から見て、雑音防止素子は、筒型のロータハウジングの内側の領域ではなく、ロータハウジングの外側位置に配置されている。そのため、雑音防止素子の形状や大きさについて設計の自由度が増し、モータ全体の小型化を実現しながら電気ノイズ抑制効果の高い雑音防止素子を選択できる。

また、モータの全長を長くしなくても雑音防止素子の全長を長くでき、より高いノイズ抑制効果を得られる。

エンドベルは、ロータハウジングの開口部の形状に応じた蓋部と、蓋部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と、を有していてもよい。雑音防止素子は、蓋部とコネクタ部との間に配置されていてもよい。

ロータハウジングは、磁性体であってもよい。これにより、ロータハウジングが磁気シールドとなり、マグネットの影響による雑音防止素子の磁気飽和を抑制できる。

ロータの回転を検出するための回転検出器に用いられる第１の回路基板と、第１の回路基板と別体で、雑音防止素子に用いられる第２の回路基板と、を更に備えてもよい。第１の回路基板は、蓋部の中心近傍に配置され、第２の回路基板は、コネクタ部の近傍に配置されている。これにより、回転検出器と雑音防止素子とを離して配置することが可能となり、クロストークによる電気ノイズの伝搬が抑制される。ここで、雑音防止素子としては、例えばチョークコイルが挙げられる。また、回転検出器としては、例えばホール素子が挙げられる。

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、モータの小型化を実現しながら、ノイズの低減を図ることができる。

第１の実施の形態に係るモータの片側断面図である。図２（ａ）は、本実施の形態に係る給電経路の一例を示す回路図、図２（ｂ）は、本実施の形態に係る給電経路の他の例を示す回路図である。第２の実施の形態に係るモータの概略を示す模式図である。図４（ａ）、図４（ｂ）は、第２の実施の形態に係るモータが備えるエンドベルの斜視図である。

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。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るモータの片側断面図である。図１に示すモータ１０は、主としてロータハウジング１２と、ロータ１４と、エンドベル１６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１８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３０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。

エンドベル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、後述するロータ１４への給電経路が設けられている。給電経路の途中には、雑音防止素子の一つであるチョークコイル３２が形成されている。

エンドベル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４０ａ，４０ｂが設けられている。

チョークコイル３２は、蓋部１６ａとコネクタ部１６ｂとの間の領域に配置されている。これにより、チョークコイル３２は、モータの軸方向Ｘから見て円筒型のロータハウジング１２の開口部１２ａの内側の領域ではなく、ロータハウジング１２の外側位置、つまりロータハウジング１２と重ならない位置に配置されている。そのため、チョークコイル３２の形状や大きさについて設計の自由度が増し、モータ１０全体の小型化を実現しながら電気ノイズ抑制効果の高いチョークコイル３２を配置できる。

また、チョークコイル３２は、エンドベル１６のロータハウジング側に搭載されており、軸方向Ｘと直交する方向Ｙから見て、ロータハウジング１２と少なくとも一部がオーバーラップしている。これにより、モータ１０の全長を長くしなくてもチョークコイル３２の全長を長くでき、より高いノイズ抑制効果を得られる。

なお、チョークコイル３２は、フェライトコア３２ａとその外周に巻き回されているコイル３２ｂと、を有し、長手方向がモータ１０の回転軸（シャフト２０）と平行な方向に沿うように配置されている。

また、ロータハウジング１２は、磁性体で構成されている。これにより、ロータハウジング１２が磁気シールドとして機能し、マグネット１８の影響によるチョークコイル３２の磁気飽和を抑制できる。

上述のように、第１の実施の形態に係るモータ１０は、チョークコイル３２をロータハウジング１２の外側位置に配置しているため、チョークコイル３２の設計自由度が増す。そのため、従来のモータのように、搭載できるチョークコイルの全長がモータの全長によって制限されていた場合と比較して、チョークコイル自体を長くできる。つまり、モータ１０は、チョークコイル３２の太さを細くせずに巻き数を多くできるため、コイルのインダクタンスを大きくし、電気ノイズ抑制効果を向上できる。

また、モータ１０の軸方向Ｘと直交する方向Ｙから見て、チョークコイル３２をロータハウジング１２とオーバーラップさせることができるため、チョークコイル３２を長くしても、モータ１０の全長を長くせずに済む。このように、モータ１０は、モータ全体の小型化と電気ノイズ抑制効果を両立できる。

また、従来のモータのように、ロータハウジングの開口部上方にチョークコイルが配置されていると、マグネットとチョークコイルとの間を磁気的に遮るものがなく、マグネットの影響によってチョークコイルが磁気飽和することがある。しかしながら、第１の実施の形態に係るモータ１０は、モータ１０の軸方向Ｘと直交する方向Ｙから見て、チョークコイル３２がロータハウジング１２とオーバーラップしているため、チョークコイル３２とマグネット１８との間にロータハウジング１２が配置されることになる。これにより、ロータハウジング１２は、マグネット１８からチョークコイル３２に向かう磁束の多くを遮蔽でき、マグネット１８の影響によるチョークコイル３２の磁気飽和をより抑制できる。

図２（ａ）は、本実施の形態に係る給電経路の一例を示す回路図、図２（ｂ）は、本実施の形態に係る給電経路の他の例を示す回路図である。図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、チョークコイル３２は、外部電源３３とロータ１４への給電を行うブラシ３４ａ，３４ｂとの間に接続されている。また、電気ノイズ抑制のためのコンデンサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃや、他の電子部品を高電圧から保護するためのバリスタ３８が接続されている。

（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態に係るモータの概略を示す模式図である。図４（ａ）、図４（ｂ）は、第２の実施の形態に係るモータが備えるエンドベルの斜視図である。

図３に示すように、第２の実施の形態に係るモータ５０は、ロータハウジング５２と、エンドベル５４とを備える。エンドベル５４は、ロータハウジング５２の開口部の形状に応じた円形の蓋部５４ａと、蓋部５４ａの外縁部５４ａ１から径方向へ突出した位置に設けられており、外部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５４ｂと、を有する。そして、チョークコイル５６は、蓋部５４ａとコネクタ部５４ｂとの間に配置されている。

また、モータ５０は、ロータの回転を検出するためのホール素子５８に用いられる（ホール素子５８が搭載される）第１の回路基板６０と、第１の回路基板６０と別体で、チョークコイル５６に用いられる（チョークコイル５６が搭載される）第２の回路基板６２と、を更に備えている。第１の回路基板６０は、蓋部５４ａの中心近傍に配置され、第２の回路基板６２は、コネクタ部５４ｂの近傍に配置されている。

従来のモータのように、一つの回路基板にホール素子とチョークコイルが搭載されている場合、両者が接近するため、クロストークが発生する可能性があり、各素子のレイアウトに制約がある。また、クロストークによる雑音によってホール素子の検出精度が低下するおそれもある。

そこで、第２実施の形態に係るモータ５０は、回路基板をチョークコイル用とホール素子用とで使い分けることで、ホール素子５８とチョークコイル５６とを離して配置することが可能となり、クロストークによる電気ノイズの伝搬が抑制される。そのため、ホール素子の検出信号や出力信号へのノイズの影響が緩和され、ホール素子の検出精度が向上する。

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、１２ｂ底部、１４ロータ、１６エンドベル、１６ａ蓋部、１６ｂコネクタ部、１８マグネット、２０シャフト、２２コア、２４巻線、３０エンドプレート、３２チョークコイル、３２ａフェライトコア、３２ｂコイル、３６ａコンデンサ、３８バリスタ、５０モータ、５２ロータハウジング、５４エンドベル、５４ａ蓋部、５４ｂコネクタ部、５６チョークコイル、５８ホール素子、６０第１の回路基板、６２第２の回路基板。

Claims

ロータが収納される筒型のロータハウジングの開口部に装着され、ロータへの給電経路が設けられているエンドベルと、
前記給電経路の途中に接続されている雑音防止素子と、を備え、
前記雑音防止素子は、
前記ロータハウジングの径方向外側、かつ、軸方向と直交する方向から見て、前記ロータハウジングと少なくとも一部がオーバーラップしており、
長手方向がモータの回転軸と平行な方向に沿うように配置されていることを特徴とするモータ。
前記エンドベルは、
前記ロータハウジングの開口部の形状に応じた蓋部と、
前記蓋部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と、を有し、
前記雑音防止素子は、前記蓋部と前記コネクタ部との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記ロータハウジングは、磁性体であることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
ロータの回転を検出するための回転検出器に用いられる第１の回路基板と、
前記第１の回路基板と別体で、前記雑音防止素子に用いられる第２の回路基板と、を更に備え、
前記第１の回路基板は、前記蓋部の中心近傍に配置され、
前記第２の回路基板は、前記コネクタ部の近傍に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ。
前記雑音防止素子は、チョークコイルであ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。