(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、基板に支持部材を設けた構成では、支持部材が支持する電気部品以外の電気部品を実装するための基板面積を確保する必要があるため、基板が大型化してしまう問題があった。
【0005】
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、基板に対して電気部品を支持するための支持部材を備えつつも、基板の大型化を抑えることが可能な回路部品及びモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するモータは、
基板を収容するハウジングと、前記基板に固定され、該基板に対して第1の電気部品を支持する支持部材
とを備え、前記支持部材は、前記基板に対して固定された少なくとも2つの台座部と、前記基板の搭載面から離間して設けられ前記台座部の間を架橋する架橋部とを有し、前記基板の搭載面において、前記架橋部と面直交方向に対向する位置に第2の電気部品が搭載されて
おり、前記支持部材は、前記基板を前記ハウジングに対して支持するハウジング側支持部を有し、前記基板は、前記ハウジング側支持部を介して前記ハウジングに対して支持されており、前記台座部と前記基板とは、固定部により固定されている。
【0007】
この構成によれば、支持部材の架橋部と面直交方向に対向する位置に第2の電気部品を搭載することで、基板における架橋部と対向するエリアを有効的に利用することができる。このため、支持部材によって第1の電気部品を基板に対して安定的に支持させつつも、基板の大型化を抑えることが可能となる。また、架橋部が第2の電気部品の上側(反基板側)を跨ぐように構成されるため、第2の電気部品が架橋部によって保護された構成とすることができる。
【0008】
また、支持部材のハウジング側支持部を介して基板及び各電気部品をハウジングに保持させることができる。
上記回路部品において、前記支持部材は、前記第1の電気部品を支持する電気部品支持部を、前記第2の電気部品の両側にそれぞれ有することが好ましい。
この構成によれば、支持部材によって複数の第1の電気部品を基板に対して安定的に支持させることが可能となる。
【0009】
上記回路部品において、前記架橋部は、開口を有することが好ましい。
この構成によれば、第2の電気部品から発生する熱を架橋部の開口を介して放熱させることができる。
【0011】
上記回路部品において、前記ハウジング側支持部は、前記台座部に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、台座部にハウジング側支持部を設けることで、ハウジング側支持部を介して基板及び各電気部品をハウジングに安定的に保持させることができる。
【0012】
上記課題を解決するモータは、上記の回路部品を備えるモータである。
この構成によれば、回路部品、ひいてはモータの大型化を抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【0013】
本発明のモータによれば、基板に対して電気部品を支持するための支持部材を備えつつも、基板の大型化を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
【0016】
[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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
なお、ヨーク11の出力側端部11aには、整流子16を囲うブラシホルダ(図示略)が設けられ、そのブラシホルダには、整流子16のセグメント16aと摺接する給電用ブラシB(後述する
図7参照)が支持されている。
【0021】
[減速部の構成]
図1に示すように、前記減速部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ギヤ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。
【0022】
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が配置されている。更に、ホルダ収容部23の内部には、前記ブラシホルダにおけるヨーク11の出力側端部11aから同ヨーク11の外部に突出した部分が入り込んでいる。
【0023】
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。
【0024】
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。クラッチ28は、回転軸13の先端部に固定された駆動側回転体28aと、その駆動側回転体28aに一体回転可能に連結されるとともにウォーム軸27の軸方向一端部(
図1において上側端部)に固定された従動側回転体28bとからなる。クラッチ28は、駆動側回転体28aの回転を従動側回転体28bに伝達する一方、従動側回転体28bの回転力を駆動側回転体28aに伝達しないように動作する。つまり、クラッチ28は、回転軸13側からの回転入力はウォーム軸27側に出力し、ウォーム軸27側からの回転入力は遮断する。なお、駆動側回転体28aには、円環状のセンサマグネット17が固定されている。
【0025】
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が減速ギヤ22を構成している。ウォームホイール29は、その軸線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30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30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30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。
【0026】
[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(回路部品)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25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。
【0027】
図1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におけるモータ軸方向の両端面にはそれぞれ、コネクタ取付部23aの被係止部23bに係止される係止片31aが形成されている。各係止片31aが被係止部23bに係止されることにより、コネクタハウジング31がギヤハウジング21に固定されるようになっている。また、コネクタモジュール4の組み付けの際には、コネクタモジュール4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。
【0028】
図2〜
図4に示すように、コネクタハウジング31には、ギヤハウジング21側に開口する開口部31bが形成され、この開口部31bは、コネクタ取付部23aに形成された開口部(図示略)を閉塞している。コネクタハウジング31の開口部31bと、ギヤハウジング21の開口部との間には、シール部材32が介在される。また、コネクタハウジング31の開口部31bの端面はモータ厚み方向に対して傾斜している。即ち、コネクタ取付部23aとコネクタハウジング31との境界面がモータ厚み方向に対して傾斜するように構成されている。
【0029】
図1及び
図2に示すように、コネクタハウジング31の厚み方向の一側面には、外部接続部33が厚み方向に延出形成されている。外部接続部33には、コネクタハウジング31の内部にまで延びる差込み穴33aが凹設されている。この差込み穴33aは、厚み方向に窪むように凹設されるとともに、その内周面は、該差込み穴33aに差し込まれる図示しない外部コネクタの外形形状に対応した形状をなしている。また、外部接続部33は、略円筒状のコネクタブーツ34によってその外周が囲まれている。このコネクタブーツ34は、差込み穴33a内への水の浸入を防止するためのものである。本実施形態のコネクタブーツ34は、エラストマにて形成されるとともに、コネクタハウジング31に一体成形されている。
【0030】
図2〜
図4に示すように、コネクタハウジング31には、外部接続部33からモータ扁平方向(コネクタモジュール4の組付方向X)に延出された端子保持部36が形成されている。端子保持部36は、開口部31bの端面よりも回転軸13側に突出している。この端子保持部36には、一対のコネクタ側端子37(音叉端子)が固定されている。各コネクタ側端子37は所定形状に屈曲されるとともに、その各コネクタ側端子37の先端部には、モータ扁平方向の回転軸13側に延びる二股部37aが形成されている(
図4参照)。なお、各コネクタ側端子37の二股部37aは、軸方向において互いに同位置に設けられており、モータ厚み方向に並んでいる。コネクタモジュール4がコネクタ取付部23aに組付方向Xに組み付けられることで、各コネクタ側端子37の二股部37aが前記ブラシホルダ側の前記給電用ブラシBに接続された給電端子(図示略)に接続されるようになっている。
【0031】
コネクタハウジング31には、それぞれ平板状をなし制御回路が分けて配置される第1回路基板41及び第2回路基板51が設けられている。第1及び第2回路基板41,51は、互いに平行に設けられるとともに、モータ厚み方向と直交するように(即ち、モータ1の扁平面に対して平行に)設けられている。即ち、第1及び第2回路基板41,51は、それらの平面同士の少なくとも一部がモータ厚み方向に互いに対向するように配置されている。この第1及び第2回路基板41,51は、その一部が開口部31bから突出するようにコネクタハウジング31に設けられている。
【0032】
コネクタハウジング31には、モータ厚み方向に延びる位置決め部31cが形成されており、第1回路基板41は、位置決め部31cが貫通され、例えば、一方の位置決め部31cの先端が熱で変形(熱かしめ)されることで位置決め部31cに位置決めされつつ固定されている。この第1回路基板41は、センサマグネット17とモータ扁平方向に対向するように設けられている。また、第2回路基板51は、第1回路基板41よりもコネクタブーツ34側に配置されるとともに、第2回路基板51は、外部接続部33の軸方向下方に形成された空間に配置されている。
【0033】
また、外部接続部33には、複数のコネクタターミナル35がインサート成形により埋設されている。この各コネクタターミナル35は、その一端部が第1回路基板41に接続されるとともに、他端部が外部接続部33の差込み穴33aの内部空間に突出されている。そして、各コネクタターミナル35の他端部は、差込み穴33aに差し込まれる前記外部コネクタと接続されるようになっている。そして、この外部コネクタを通じて、電源装置S(
図7参照)からモータ1への電気信号の入力・出力や給電が行われる。
【0034】
第1回路基板41の表面41a(第2回路基板51と対向する面)には、ホールIC42や他の電気部品43等が実装され、裏面には制御部101(
図7参照)を構成するマイコン44が実装されている。なお、第1回路基板41には、前記センサマグネット17側に延びる延出部41bが形成され、該延出部41bにホールIC42が設けられている。
【0035】
図4、
図5及び
図6に示すように、第2回路基板51の表面51a(第1回路基板41と対向する面)には、樹脂製の支持部材52が設けられるとともに、パワー部102(
図7参照)を構成するリレー回路61及び雑防素子(チップコンデンサ62、抵抗63、チョークコイル64、コンデンサ65)等の電気部品が設けられている。なお、本実施形態では、チップコンデンサ62及び抵抗63が、給電用ブラシBによるブラシノイズ(所謂サージ)を低減するためのブラシノイズ低減用雑防素子103(
図7参照)を構成し、チョークコイル64及びコンデンサ65がリレー回路61によるスイッチングノイズを低減するためのスイッチングノイズ低減用雑防素子104を構成している。
【0036】
支持部材52は、第2回路基板51の表面51aに固定された第1台座部53及び第2台座部54と、各台座部53,54の間を架橋する架橋部55を有している。これら第1及び第2台座部53,54と架橋部55は、モータ扁平方向に沿って並んで形成されている。
【0037】
図5に示すように、第1台座部53は、第2回路基板51に対して固定部53aにてねじ止め固定されている。また、第2台座部54は、第2回路基板51に対して固定部54aにて半田付けにより固定されている。第2台座部54には、第2台座部54には、前記チョークコイル64を支持するコイル支持部54b(電気部品支持部)が形成されている。
【0038】
図4、
図5及び
図6に示すように、第1台座部53には、モータ軸方向に延出する嵌合固定部53b(ハウジング側支持部)が形成されている。嵌合固定部53bは、断面T字状をなし、コネクタハウジング31に形成された嵌合凹部31d(
図4参照)に嵌合される。これにより、第2回路基板51がコネクタハウジング31に対して支持される。
【0039】
架橋部55は、第2回路基板51の表面51aに対して離間して形成されている。架橋部55における第1台座部53寄りの部位には、複数のターミナル56を支持するターミナル支持部55a(電気部品支持部)が形成されている。
【0040】
各ターミナル56の一端は、ターミナル支持部55aから第2回路基板51側に延出されて該基板51(その導電パターン)に電気的に接続され、各ターミナル56の他端は、ターミナル支持部55aから第1回路基板41側に延出されて該基板41(その導電パターン)に電気的に接続される。つまり、各ターミナル56は、第1回路基板41と第2回路基板51とを電気的に接続する。なお、ターミナル56は、インサート成形により支持部材52に一部が埋設されている。
【0041】
図5及び
図6に示すように、第2回路基板51の表面51aにおいて、ターミナル56の接続部位と第2台座部54の固定部位との間には、前記パワー部102を構成するFET等の半導体スイッチング素子66が実装されている。この半導体スイッチング素子66は、第2回路基板51と架橋部55との間に介在され、第2回路基板51の面直交方向において架橋部55と対向している。また、架橋部55において、半導体スイッチング素子66と対向する部位には、第2回路基板51の面直交方向に沿って貫通する複数(本実施形態では5つ)の開口55bが形成されている。本実施形態では、複数の開口55bは、円形の開口が1つと、その四方にそれぞれ設けられた開口とからなる。
【0042】
ここで、支持部材52が介在されて一部が対向する第1回路基板41と第2回路基板51において、第1回路基板41の表面41aに実装された素子(電気部品43等)と、第2回路基板51の表面51aに実装された素子(リレー回路61、チョークコイル64及びコンデンサ65等)とは平面に沿った方向から見て重なるように配置されている。
【0043】
言い換えると、
図2及び
図3に示すように、第1回路基板41の表面41aに設けられた各電気部品と、第2回路基板51の表面51aに設けられた各電気部品とは、互いに干渉しないように基板面方向(
図3における紙面方向)にずらして配置されている。
【0044】
例えば、第2回路基板51のリレー回路61は、その高さ寸法Hが第1回路基板41と第2回路基板51との間隔Dよりも大きく設定されている。そして、第1回路基板41において、リレー回路61とモータ厚み方向に対向する位置には、該リレー回路61の外形に対応した切り欠き部41cが形成されている。リレー回路61は、第1回路基板41の切り欠き部41cに挿通され、そのリレー回路61の上端は、第1回路基板41の裏面側に位置している(
図2参照)。つまり、この切り欠き部41cによって、第1回路基板41とリレー回路61との干渉が防止されている。このようにして、第1回路基板41の表面41aに実装された素子(電気部品43等)と、第2回路基板51の表面51aに実装された素子(リレー回路61等)とは平面に沿った方向から見て重なるように配置されている。
【0045】
次に、モータ1の回路構成を
図7に従って説明する。
図7に示すように、外部の前記電源装置Sには、第1回路基板41の制御部101(マイコン44)が電気的に接続されるとともに、第1回路基板41及び第2回路基板51のスイッチングノイズ低減用雑防素子104(チョークコイル64及びコンデンサ65)を介してパワー部102(リレー回路61)が電気的に接続されている。また、制御部101は、第2回路基板51のパワー部102に電気的に接続されている。また、パワー部102は、第2回路基板51のブラシノイズ低減用雑防素子103(チップコンデンサ62及び抵抗63)及び第1回路基板41を介して前記給電用ブラシBに電気的に接続されている。なお、
図7では、ホールIC42及びその配線については図示を省略している。
【0046】
次に、本実施形態の作用について説明する。
電源装置Sがオンされると、制御部101(マイコン44)にてパワー部102が制御され、スイッチングノイズ低減用雑防素子104(チョークコイル64及びコンデンサ65)、パワー部102及びブラシノイズ低減用雑防素子103(チップコンデンサ62及び抵抗63)を介して給電用ブラシBに電力が供給される。すると、給電用ブラシBから電機子12の整流子16を介してコイル15に電力が供給され、電機子12が回転駆動される。なお、制御部101は、モータ1の駆動制御をパルス幅変調制御(PWM制御)にて行っており、給電用ブラシBに供給する駆動電流量をそのPWM制御(PWMデューティ)に基づく半導体スイッチング素子66のスイッチング動作態様により調整している。電機子12の回転時において、主にパワー部102側でノイズが発生するが、該ノイズは雑防素子(ブラシノイズ低減用雑防素子103及びスイッチングノイズ低減用雑防素子104)にて吸収され、ノイズが制御部101側や電源装置S側に伝達されることは抑制される。
【0047】
ここで、第2回路基板51では、半導体スイッチング素子66は、支持部材52の架橋部55と第2回路基板51との間の空間に配置され、第2回路基板51の面直交方向において架橋部55と対向している。このため、第2回路基板51の表面51aにおいて支持部材52と面直交方向にラップしないエリアに半導体スイッチング素子66を実装した場合と比較して、第2回路基板51が小型化されている。
【0048】
また、本実施形態では、半導体スイッチング素子66が架橋部55によって部分的に覆われた構成となるが、架橋部55に開口55bが形成されているため、半導体スイッチング素子66にて発生する熱が開口55bを介して好適に放散されるようになっている。
【0049】
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
(1)第2回路基板51において、支持部材52の架橋部55と面直交方向に対向する位置に半導体スイッチング素子66を搭載することで、第2回路基板51における架橋部55と対向するエリアを有効的に利用することができる。このため、支持部材52によってチョークコイル64及び各ターミナル56を第2回路基板51に対して安定的に支持させつつも、第2回路基板51の大型化を抑えることが可能となる。また、架橋部55が半導体スイッチング素子66の上側(反第2回路基板側)を跨ぐように構成されるため、半導体スイッチング素子66が架橋部55によって保護された構成とすることができる。
【0050】
(2)支持部材52は、半導体スイッチング素子66の両側に、チョークコイル64を支持するコイル支持部54bと、各ターミナル56を支持するターミナル支持部55aを有する。これにより、支持部材52によって複数の電気部品(チョークコイル64及び各ターミナル56)を第2回路基板51に対して安定的に支持させることが可能となる。
【0051】
(3)架橋部55が開口55bを有するため、半導体スイッチング素子66から発生する熱を架橋部55の開口55bを介して放熱させることができる。このため、半導体スイッチング素子66が配置された第2回路基板51と架橋部55との間の空間に熱が籠もることを抑制することができる。
【0052】
なお、本実施形態では、架橋部55に対応する位置に設ける電気部品(第2の電気部品)を、サイズ(高さ)の制限等からFET等の半導体スイッチング素子66としており、半導体スイッチング素子66は発熱しやすい素子であるため、開口55bによる放熱効果を顕著に得ることができる。
【0053】
(4)支持部材52は、第2回路基板51をコネクタハウジング31に対して支持する嵌合固定部53bを有する。このため、支持部材52の嵌合固定部53bを介して第2回路基板51及びその基板51に実装された各電気部品をコネクタハウジング31に保持させることができる。
【0054】
(5)嵌合固定部53bは、第2回路基板51の表面51aに対して直接的に固定された第1台座部53に設けられる。このため、嵌合固定部53bを介して第2回路基板51及びその基板51に実装された各電気部品をコネクタハウジング31に安定的に保持させることができる。
【0055】
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、嵌合固定部53bを第1台座部53に設けたが、第2台座部54に設けても第2回路基板51の安定的な保持が可能である。また、支持部材52における他の部位(例えば架橋部55)に嵌合固定部53bを設けてもよい。
【0056】
また、コネクタハウジング31に対する第2回路基板51の支持構造は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、コネクタハウジング31に形成した固定部に第2回路基板51を直接固定する構成としてもよい。
【0057】
・上記実施形態では、コイル支持部54b及びターミナル支持部55aを半導体スイッチング素子66の両側にそれぞれ設けたが、半導体スイッチング素子66の一側にコイル支持部54b及びターミナル支持部55aの両方を設けた構成としてもよい。
【0058】
・支持部材52が支持する電気部品(第1の電気部品)は、チョークコイル64及びターミナル56に限定されるものではなく、支持部材52が他の電気部品を支持する構成としてもよい。
【0059】
・架橋部55に対応する位置に設けられる電気部品(第2の電気部品)は、FET等の半導体スイッチング素子66に限定されるものではなく、他の電気部品を架橋部55に対応する位置に設けてもよい。
【0060】
・上記実施形態では、2枚の基板(第1及び第2回路基板41,51)を備える構成としたが、これに特に限定されるものではなく、基板の数は構成に応じて適宜変更してもよい。
【0061】
・上記実施形態では、パワーウインド装置の駆動源としてのモータ1に具体化したが、他の装置の駆動源であるモータに具体化してもよい。
・上記実施形態では、モータに搭載される回路部品(コネクタモジュール4)に具体化したが、モータ以外の装置に搭載される回路部品に具体化してもよい。