WO2015079828A1 - モータ - Google Patents

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WO2015079828A1
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斉藤秀和
勝田喜宣
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マブチモーター株式会社
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    • H02K5/225Terminal boxes or connection arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a motor.
  • a motor including a brush holder in which a housing portion for housing a varistor and a capacitor is formed is known (see Patent Document 1).
  • the ground is fixed to the outer peripheral portion, and one terminal of the capacitor is connected to the base of the ground.
  • the brush holder to which the ground is fixed receives a reaction force in the radial direction from the motor yoke. Therefore, there is a possibility that the center of the brush holder may be shifted from the center of the motor yoke. In this case, for example, when the commutator or the brush is deviated from the normal position, the rotational phase of the motor deviates from a desired setting, resulting in a decrease in motor performance.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a motor having a ground which has little influence on the assembly accuracy of the brush holder.
  • a motor includes a cylindrical yoke housing in which a rotor is accommodated, a brush holder attached to an opening of the yoke housing, and the brush holder between the yoke housing.
  • a cover member having a conductive portion to be sandwiched, and a grounding mechanism that realizes grounding between a part of the wiring to the brush provided in the brush holder and the cover member.
  • the ground mechanism is provided in a region where the brush holder and the cover member face each other.
  • the earth mechanism is provided between the brush holder and the cover member, a force in the rotor radial direction is generated between the yoke housing and the brush holder due to the existence of the earth mechanism. Hateful.
  • the ground mechanism may be configured such that a conductive urging member provided on one of the brush holder or the cover member urges a conductive portion provided on the other of the brush holder or the cover member. Thereby, it is not necessary to fix the urging member provided on the brush holder or the cover member and the conductive portion with solder.
  • the biasing member may have a structure that can be deformed in the direction of the rotation axis of the motor. Therefore, since the urging force mainly works in the rotation axis direction of the motor, it is possible to suppress the center shift of the brush holder in the radial direction.
  • the urging member may be provided in a region inside the outer edge portion of the brush holder or the cover member.
  • the brush holder may have a circuit board on which a passive element is mounted on the side facing the cover member, and the biasing member may be provided on the circuit board. Thereby, it is possible to conduct between the circuit board and the ground mechanism without interposing other members.
  • FIG. 1 is a front view of the motor according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor according to the present embodiment.
  • a DC brush motor (hereinafter referred to as “motor”) 10 mainly includes a rotor housing 12 as a yoke housing, a rotor 14, a brush holder 16 with a connector, and a metal cover member. And an end plate 18.
  • the rotor housing 12 has an opening 12a at one end and a closed bottom 12b at the other end.
  • the bottom 12b is formed with a recess, and the bearing 17 is accommodated in the recess.
  • An arc-shaped magnet 19 is disposed on the inner wall of the rotor housing 12.
  • the rotor 14 includes a shaft 20, a core 22, a winding 24, and a commutator (commutator) 26.
  • the shaft 20 is a rotating shaft that supports the rotor 14 via the bearing 17 and the bearing 28.
  • the shaft 20 also functions as an output shaft.
  • the bearing 28 is accommodated in a recess formed in the central portion of the end plate 18.
  • the core 22 is formed by laminating a plurality of steel plates, and the shaft 20 is fixed in a state where the shaft 20 passes through the core 22.
  • the winding 24 is wound around the groove 22a of the core 22, and generates a magnetic force when a current flows.
  • the commutator 26 is fixed to the shaft 20 similarly to the core 22.
  • the commutator 26 is a contact that allows a current supplied through a brush (not shown) to contact the coil 24 to flow through the winding 24 at an appropriate timing.
  • the brush is, for example, a fork-shaped metal brush mainly composed of a noble metal or the like.
  • the brush may be a carbon brush.
  • the brush holder 16 is attached to the opening 12a of the cylindrical rotor housing 12 in which the rotor 14 is accommodated, and a power supply path to the rotor 14 via the brush is provided.
  • a noise suppression element such as a choke coil 32, a capacitor, or a varistor is mounted, and a circuit board 34 on which wirings connecting the elements are formed on the surface is provided.
  • the brush holder 16 is provided in a circular lid portion 16a corresponding to the shape of the opening 12a of the rotor housing 12 and a position projecting in the radial direction from the outer edge portion of the lid portion 16a, and current is supplied from an external power source. And a connector portion 16b to which a power feeding terminal is connected. Terminals 35a and 35b are provided inside the connector portion 16b.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of the vicinity of the circuit board 34 in the motor 10.
  • the motor 10 includes a brush holder 16 attached to the opening 12 a of the rotor housing 12, an end plate 18, and a ground mechanism 36.
  • the brush holder 16 is sandwiched between the end plate 18 and the rotor housing 12 and holds the circuit board 34 described above.
  • the ground mechanism 36 is configured to realize grounding between a part of the wiring to the brush provided in the brush holder 16 and the end plate 18.
  • the ground mechanism 36 has a conductive urging member 38.
  • the urging member 38 is a metal leaf spring, a coil spring or the like.
  • the urging member 38 is provided on the circuit board 34 or the end plate 18 so as to conduct a part of the wiring to the brush formed on the circuit board 34 and the end plate 18 that is a conductor. ing.
  • the urging member 38 provided on the upper surface 34 b of the circuit board 34 is pushed by the lower surface 18 a of the end plate 18, 18 is fitted to the rotor housing 12.
  • the ground mechanism 36 is provided in a region where the brush holder 16 and the end plate 18 face each other. Therefore, a force in the rotor radial direction Y (the arrow direction shown in FIG. 3) is hardly generated between the rotor housing 12 and the rotor 14 due to the presence of the ground mechanism. Specifically, since the brush holder 16 is urged in the axial direction X by the bent urging member 38, the center of the brush holder 16 is not easily displaced from a predetermined position. As a result, the commutator and the brush are in regular positions, and the rotational phase of the motor is not deviated from a desired setting, so that the motor performance can be sufficiently exhibited.
  • the end plate 18 and the circuit board 34 are electrically connected to each other with the biasing member 38 being bent. This eliminates the need to fix the biasing member 38 and the conductive portion of the end plate 18 with solder.
  • the urging member 38 may be fixed to the end plate 18 side, and the conductive portion (wiring) of the circuit board 34 may be urged.
  • the urging member 38 has a structure that can be deformed in the rotation axis direction X of the motor 10. As a result, the biasing force mainly acts in the rotation axis direction X of the motor 10, so that the center deviation of the brush holder 16 in the radial direction Y can be suppressed.
  • the urging member 38 is provided in a region inside the outer edge portion of the brush holder 16 or the end plate 18. As a result, the biasing member 38 and the shaft 20 of the rotor 14 approach each other, so that the direction of the force applied to the brush holder 16 becomes closer to the parallel to the axial direction X. Therefore, the center shift
  • the brush holder 16 has the circuit board 34 on which the passive elements such as the choke coil 32 and the capacitor are mounted on the side facing the end plate 18.
  • the urging member 38 is provided on the circuit board 34.
  • the circuit board 34 and the ground mechanism 36 can be electrically connected without any other member, so that the number of assembling steps can be reduced.
  • the circuit board 34 can be disposed in a region where the brush holder 16 and the end plate 18 face each other, the ground mechanism 36 can be connected to the circuit board 34 and the end plate 18 without arranging the circuit board 34 near the rotor housing 12. It is possible to achieve conduction between the two.
  • Modification of grounding mechanism 4 (a) to 4 (b) are principal part cross-sectional views for explaining a modification of the ground mechanism according to the present embodiment. Any grounding mechanism is disposed in a region where the end plate 18 and the brush holder 16 face each other.
  • the ground mechanism 40 shown in FIG. 4A includes urging members 42 fixed at two places on the conductive portion of the circuit board 34.
  • the urging member 42 is formed by bending a plate-like member at the center, and both end portions are fixed to the circuit board 34. Further, at least one end portion 42 a of the biasing member 42 is fixed to the conductive portion 34 a of the circuit board 34.
  • the ground mechanism 40 realizes ground connection between the end plate 18 and the conductive portion 34 a of the circuit board 34 by the central portion 42 b of the urging member 42 being in contact with the lower surface 18 a of the end plate 18.
  • the ground mechanism 44 realizes ground connection between the end plate 18 and the conductive portion 34 a of the circuit board 34 by the tip 46 a of the urging member 46 being in contact with the convex portion 18 b of the end plate 18.
  • connection member 50 has one end fixed to the conductive portion 34a of the circuit board 34.
  • the connection member 50 has a tip end portion 50 a that enters a through hole 18 c formed in the end plate 18 and comes into contact with the end plate 18, thereby realizing ground connection between the end plate 18 and the conductive portion 34 a of the circuit board 34. .
  • FIG. 4 (d) includes a coil spring 54 disposed between the end plate 18 and the conductive portion 34a of the circuit board 34.
  • the ground mechanism 52 shown in FIG. One end of the coil spring 54 is fixed to the conductive portion 34 a, and is sandwiched between the end plate 18 and the circuit board 34 while being biased. As a result, the ground mechanism 52 realizes ground connection between the end plate 18 and the conductive portion 34 a of the circuit board 34.
  • the ground mechanism according to the present embodiment has a spring property, the mounting tolerance in the axial direction X can be increased. As a result, even if the component accuracy of the urging member and the assembly accuracy of the brush holder are not high, reliable ground connection can be realized.
  • the present invention has been described with reference to the above-described embodiments.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configurations of the embodiments are appropriately combined or replaced. Those are also included in the present invention. Further, it is possible to appropriately change the combination and processing order in each embodiment based on the knowledge of those skilled in the art and to add various modifications such as various design changes to each embodiment. Embodiments to which is added can also be included in the scope of the present invention.
  • the present invention can be used for a motor having a ground.

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Abstract

 モータ10は、ロータが収納される筒型のロータハウジング12と、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、ブラシホルダ16をロータハウジング12との間に挟持する、導電部を有するエンドプレート18と、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アース機構36と、を備える。アース機構36は、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ている。

Description

モータ
 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。
 本発明によれば、アースを備えたモータに利用できる。

Claims (5)

  1.  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いることを特徴とするモータ。
  2.  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請求項1に記載のモータ。
  3.  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2に記載のモータ。
  4.  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2または3に記載のモータ。
  5.  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2乃至4のいずれか1項に記載のモータ。
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