特許 6616622 モータ及びそのエンドキャップアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6616622

(24)【登録日】2019年11月15日

(45)【発行日】2019年12月4日

(54)【発明の名称】モータ及びそのエンドキャップアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/00 20060101AFI20191125BHJP

   H02K 5/14 20060101ALI20191125BHJP

   H02K 11/026 20160101ALI20191125BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/00 B

   H02K5/14 A

   H02K11/026

【請求項の数】8

【外国語出願】

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-155688(P2015-155688)

(22)【出願日】2015年8月6日

(65)【公開番号】特開2016-39776(P2016-39776A)

(43)【公開日】2016年3月22日

【審査請求日】2018年6月5日

(31)【優先権主張番号】201410385348.7

(32)【優先日】2014年8月6日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】518263944

【氏名又は名称】ジョンソン エレクトリック インターナショナル アクチェンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】チ ワイ ライ

(72)【発明者】

【氏名】チン ビン ルオ

(72)【発明者】

【氏名】ゴン ウー シュー

(72)【発明者】

【氏名】シン ペン ウェイ

(72)【発明者】

【氏名】シャオ リン レン

(72)【発明者】

【氏名】グイ ホン ティアン

(72)【発明者】

【氏名】ホン ウェイ チャン

(72)【発明者】

【氏名】シア ハン

【審査官】 津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２２３６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０４１３６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−２３３０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５７２３９２４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２５２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０４６６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ５／００

Ｈ０２Ｋ ５／１４

Ｈ０２Ｋ １１／０２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のブラシを有するブラシアセンブリと、
前記ブラシアセンブリに対して固定された回路基板と、
前記回路基板に電気的に接続されたインダクタと、
前記ブラシと前記インダクタとの間に位置して前記ブラシから伝わる高周波電磁干渉信号を吸収する、接地された金属要素と、
を備え、
前記金属要素は、細長であり、前記インダクタが収容される収容空間を定めるＵ字形の断面を有し、
前記金属要素は、底板と、該底板の２つの長い側面からそれぞれ延びる２つの側板とを含み、前記底板及び前記側板は、前記収容空間を協働的に定め、
前記ブラシアセンブリは、前記金属要素が固定される絶縁ブラケットを含み、
前記金属要素の一方の側板は、外向きに曲がって固定タブを形成し、該固定タブに固定穴が形成され、前記絶縁ブラケットに固定柱が形成され、該固定柱は、前記固定穴に係合して前記金属要素を前記絶縁ブラケットに固定する、
ことを特徴とするエンドキャップアセンブリ。

【請求項2】

前記金属要素のもう一方の側板にフランジが形成され、前記絶縁ブラケットの中心にフランジが形成され、前記もう一方の側板の前記フランジは、前記絶縁ブラケットの前記フランジに重なる、
請求項１に記載のエンドキャップアセンブリ。

【請求項3】

前記ブラシアセンブリ及び前記回路基板を収容するエンドキャップをさらに備え、前記ブラシアセンブリの外周に複数のラッチブロックが形成され、前記エンドキャップの円周方向壁に、前記ラッチブロックに係合するように構成された複数のラッチが定められる、請求項１又は２に記載のエンドキャップアセンブリ。

【請求項4】

金属材料で作製された２つのブラシケージと、
前記ブラシケージ内に収容されたブラシと、
前記ブラシケージに電気的に接続されて、前記ブラシケージに結合した高周波電磁放射を吸収する、接地された金属要素と、
を備え、前記金属要素は、主本体と、該主本体の２つの側面から延びる、前記２つのブラシケージに電気的に接触する２つの側部とを含むことを特徴とするエンドキャップアセンブリ。

【請求項5】

前記側部の各々は、平坦なＬ字形である、
請求項４に記載のエンドキャップアセンブリ。

【請求項6】

前記金属要素は、Ｌ字形断面を有する接地部分をさらに含む、
請求項４又は５に記載のエンドキャップアセンブリ。

【請求項7】

ハウジングと、該ハウジングの壁部に配置された磁石とを有するステータと、
シャフトと、該シャフトに固定されたロータコア及び整流子とを有するロータと、
請求項１から３のいずれか１項に記載の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の前記金属要素は、前記ハウジングに電気的に接触する、
ことを特徴とするモータ。

【請求項8】

前記ハウジングは、前記キャップアセンブリが配置される開放端を有し、前記金属要素に対応する前記ハウジングの前記開放端の縁部の一部は、内向きに曲がって圧着部を形成し、該圧着部は、前記金属要素を前記ハウジングに電気的に接触させる、
請求項７に記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気モータに関し、具体的には、電磁干渉（ＥＭＩ）を抑制するためのエンドキャップアセンブリを備えた電気モータに関する。

【背景技術】

【0002】

ブラシモータの周囲に配置された電子部品へのブラシモータによるＥＭＩを低減するために、ブラシと外部電源の間にはフィルタ回路が配置される。このフィルタ回路は、インダクタ及び／又はコンデンサを含む。モータの動作中には、ブラシに対して回転する整流子の整流子セグメントによって電流整流及びスパークが発生し、この結果、電磁放射が生じて、隣接する電子機器に電磁干渉を引き起こすことがある。ブラシ装置のインダクタ部分及び金属部分などの金属要素がアンテナとして作用して、ＥＭＩ信号の送信又は放射を行うこともある。電磁放射が高周波を有している場合には、これらの金属要素が、許容できる放射限界を越えてモータの電磁放射を伝えることがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

従って、電磁干渉信号を抑制できるモータ及びエンドキャップアセンブリに対する要望がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

従って、本発明は、その１つの態様において、複数のブラシを有するブラシアセンブリと、ブラシアセンブリに対して固定された回路基板と、回路基板に電気的に接続されたインダクタと、ブラシとインダクタとの間に位置して、ブラシから伝わる高周波電磁干渉信号を吸収する、接地された金属要素と、を備えたエンドキャップアセンブリを提供する。

【0005】

金属要素は、銅製であることが好ましい。

【0006】

金属要素は、細長く、Ｕ字形の断面を有することが好ましい。

【0007】

金属要素は、インダクタが収容される収容空間を定めることが好ましい。

【0008】

金属要素は、底板と、底板の２つの長い側面からそれぞれ延びる２つの側板とを含み、底板及び側板は、協働的に収容空間を定めることが好ましい。

【0009】

ブラシアセンブリは、金属要素が固定される絶縁ブラケットを含むことが好ましい。

【0010】

金属要素の一方の側板は、外向きに曲がって固定タブを形成し、この固定タブには固定穴が形成され、絶縁ブラケットには固定柱が形成され、この固定柱は、固定穴に係合して金属要素を絶縁ブラケットに固定することが好ましい。

【0011】

金属要素のもう一方の側板にはフランジが形成され、絶縁ブラケットの中心にはフランジが形成され、もう一方の側板のフランジは、絶縁ブラケットのフランジに重なることが好ましい。

【0012】

ブラシアセンブリ及び回路基板はエンドキャップに収容され、ブラシアセンブリの外周に複数のラッチブロックが形成され、エンドキャップの円周方向壁に、ラッチブロックにそれぞれ係合するように構成された複数のラッチが定められることが好ましい。

【0013】

本発明は、その第２の実施形態によれば、金属材料で作製された少なくとも１つのブラシケージと、ブラシケージ内に収容されたブラシと、ブラシケージに電気的に接続されて、ブラシケージに結合した高周波電磁放射を吸収する、接地された金属要素と、を備えたエンドキャップアセンブリを提供する。

【0014】

ブラシケージは２つ存在し、金属要素は、主本体と、主本体の２つの側面から延びる、２つのブラシケージに電気的に接触する２つの側部とを含むことが好ましい。

【0015】

側部の各々は、平坦なＬ字形であることが好ましい。

【0016】

金属要素は、Ｌ字形断面を有する接地部分をさらに含むことが好ましい。

【0017】

別の実施形態によれば、本発明は、ステータと、ロータと、上述したエンドキャップアセンブリとを含むモータを提供する。ステータは、ハウジングと、ハウジングの壁部に配置された磁石とを有する。ロータは、シャフトと、シャフトに固定されたロータコア及び整流子とを有する。エンドキャップアセンブリの金属要素は、ハウジングに電気的に接触する。

【0018】

ハウジングは、キャップアセンブリが配置される開放端を有し、金属要素に対応するハウジングの開放端の縁部の一部は、内向きに曲がって圧着部を形成し、この圧着部は、金属要素をハウジングに電気的に接触させることが好ましい。

【0019】

本発明では、モータの周囲に位置する金属要素に結合された高周波電磁干渉信号を金属要素によって吸収し、最終的にモータのハウジングによって吸収することにより、効果的に抑制することができる。

【0020】

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、表現の便宜上明瞭にする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。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１の実施形態によって提供されるモータの等角図である。

【図2】図１に示すモータの分解図である。

【図3】図１のモータの一部であるブラシアセンブリを示す図である。

【図4】図１のモータのブラシアセンブリ及び回路基板の部分的分解図である。

【図5】図４に示すブラシアセンブリの金属要素を示す図である。

【図6】金属要素を除去した図４のブラシアセンブリを示す図である。

【図7】図１のモータの断面図である。

【図8】図１のモータと従来のモータのＥＭＩ試験結果の比較を示す図である。

【図9】本発明の第２の実施形態によるモータのカバーを除去した図である。

【図10】図９のモータのエンドキャップアセンブリを示す図である。

【図11】図１０のエンドキャップアセンブリの金属要素を示す図である。

【図12】図９のモータの一部の、ハウジングと金属要素の間の関係を示すためにエンドキャップアセンブリを除去した断面図である。

【図13】図９のモータと従来のモータのＥＭＩ試験結果の比較を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１及び図２を参照すると、本発明の第１の実施形態によって提供するモータ１００は、ステータ１０、ロータ２０及びエンドキャップアセンブリ３０を含む。ステータ１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２の内壁に取り付けられた磁石１４とを含む。ハウジング１２は、開放端を有する。ハウジング１２の開放端の外周縁には、複数の位置決めスロット１３が定められる。

【0023】

ロータ２０は、シャフト２１と、いずれもシャフト２１に固定されたロータコア２２及び整流子２３と、コア２２に巻かれて整流子２３のセグメントに電気的に接続された複数のコイル（図示せず）を有するロータ巻線とを含む。

【0024】

エンドキャップアセンブリ３０は、エンドキャップ３１と、いずれもエンドキャップ３１内に収容されたブラシアセンブリ４０及び回路基板５０とを含む。回路基板５０は、ブラシアセンブリ４０の片側に固定される。エンドキャップ３１の円周方向壁には、ラッチ３２が定められる。

【0025】

図３、図４及び図５を参照すると、ブラシアセンブリ４０は、絶縁ブラケット４１を含む。絶縁ブラケット４１は、射出成形によってプラスチックから形成されることが好ましい。絶縁ブラケット４１の外径は、絶縁ブラケット４１をハウジング１２の開放端に挿入できるように、実質的にハウジング１２の内径に等しい。絶縁ブラケット４１の外周からは、位置決め部分４２が半径方向外向きに延びる。位置決め部分４２は、位置決めスロット１３に対応し、ブラシアセンブリ４０をハウジング１２に対して円周方向に固定するように位置決めスロット１３内に収容される。位置決め部分４２は、絶縁体をハウジングに挿入できる深さも制限する。各位置決め部分４２の軸方向端部には、エンドキャップ３１の対応するラッチ３２に係合してエンドキャップ３１をブラシアセンブリ４０に固定するためのラッチブロック４３が形成される。絶縁ブラケット４１からは、少なくとも１つの磁石接触部分４４がハウジング１２内に軸方向に延びて磁石１４に接触する。このようにして、エンドキャップアセンブリは、エンドキャップから離れた側の端部がハウジングの側面に形成された段部に載っている磁石の軸方向の動きを防ぐ。

【0026】

絶縁ブラケット４１の内面、すなわちハウジングに隣接する面には、ブラシケージ４５の形の２つのブラシ取付け部分が形成される。各ブラシケージ４５内には、ブラシ４６が摺動自在に収容される。ブラシ４６は、バネ１９の影響を受けてロータ２０の整流子２３と滑り接触する。回路基板５０には、絶縁ブラケット４１の外面、すなわちハウジングから離れた側の面が接続される。

【0027】

回路基板５０上には、複数の電子要素が配置される。具体的には、回路基板５０の内面、すなわち絶縁ブラケット４１に面する側の表面に、コンデンサ５１及びインダクタ５２などのフィルタ要素が配置される。回路基板５０の外面には、外部電源に接続するための電力供給端子５３と、信号を送信するための信号端子５４とが設けられる。電力供給端子５３及び信号端子５４は、回路基板５０内の穴を通じて延び、半田付けによって回路基板の内面に接続される。コンデンサ５１は接地コンデンサであり、電力供給端子５３に近接して位置付けられる。回路基板５０の外面には、２つの接地要素５６が設けられる。各接地要素５６の一端は、回路基板５０の外面に接続され、反対端は、回路基板５０の縁部から曲がって絶縁ブラケット４１の周辺に沿って延びる。エンドキャップアセンブリ３０とステータ１０の組み立て後には、各接地要素５６の反対端がハウジング１２の内面に載って、この内面に電気的に接続される。コンデンサ５１は、回路基板５０の穴及びプリント回路を介して接地要素５６に接続されて接地接続を実現する。

【0028】

絶縁ブラケット４１の外面上には、回路基板５０の内面上の電子部品を収容するための収容空間４７が定められる。収容空間４７内には、２つのインダクタ５２に対応する２つの金属要素７０が配置される。金属要素７０は、あらゆる金属材料で作製することができ、銅製であることが好ましい。金属要素７０は、ブラシ４６の後部に位置し、ブラシ４６によって発生した電磁放射の一部を吸収して、この電磁放射が絶縁ブラケット４１の外面上に位置するインダクタ５２などの金属要素に干渉するのを防ぐ。ブラシは、モータ内の電磁放射の主な発生源である。本発明において提供する金属要素７０は、発生源から電磁放射を吸収し、従って電磁干渉を効果的に抑制する。

【0029】

本実施形態では、各金属要素７０が、断面が概ねＵ字形の一般的に細長い形状を有する。各金属要素７０は、底板７１と、底板７１の２つの長い側面からそれぞれ延びる２つの側板７２、７３とを含む。底板７１と側板７２、７３との間には角度が形成される。本実施形態では、側板７２、７３が底板７１に対して実質的に垂直である。別の実施形態では、側板７２、７３と底板７１の間の角度を９０度よりも大きく又は小さくすることができる。側板７３を外向きに曲げることによって固定タブ７４が形成され、絶縁ブラケット４１の半径方向外側に位置付けられる。固定タブ７４内には、固定穴７５が定められる。絶縁ブラケット４１には、固定タブ７４に対応するための固定溝４８が定められる。固定溝４８の底部からは、金属要素７０を絶縁ブラケット４１に固定するための固定柱４９が突出して固定穴７５内に配置される。金属要素７０の側板７２はわずかに外向きに曲がってフランジ７６を形成する。フランジ７６は、金属要素７０を絶縁ブラケット４１上にしっかりと固定できるように、絶縁ブラケット４１の中心で環状フランジ３９に重なる。

【0030】

図６に示すように、回路基板５０を絶縁ブラケット４１上に組み立てた後には、インダクタ５２の大部分が、金属要素７０の側板７２、７３と底板７１の間に定められる空間内に収容される。

【0031】

図７を参照すると、エンドキャップアセンブリ３０をハウジング１２に取り付けた後には、固定タブ７４に対応するハウジング１２の開放端の縁部の一部が内側に曲がって圧着部１５を形成する。圧着部１５は、固定タブ７４に電気的に接触して金属要素７０の接地接続を実現する。

【0032】

本実施形態では、絶縁ブラケット４１の外面の主な電子要素であるインダクタ５２の大部分が金属要素７０内に収容されて、金属要素７０は、ブラシ４６からインダクタ５２への経路を実質的に遮断し、従ってブラシ４６によって発生した高周波電磁放射を金属要素７０によって吸収した後に、ハウジング１２によって吸収されるように金属要素７０からハウジング１２に導くことができる。この結果、ブラシ４６によって発生する高周波電磁放射がインダクタ７２に結合するのを防ぎ、これによって高周波電磁干渉を抑制する。

【0033】

図８に、本実施形態によって提供するモータと従来のモータのＥＭＩ試験結果の比較を示す。例示を目的として、１．４４７Ｇ〜１．４９４Ｇの高周波帯域の試験結果を選択した。この高周波帯域では、本実施形態において提供するモータの電磁干渉信号が約８ｄＢ減少している。

【0034】

図９に、本発明の第２の実施形態によって提供するモータ８０を示す。モータ８０は、ステータ８１、ロータ８２（図１２を参照）及びエンドキャップアセンブリ８３を含む。ステータ８１のハウジング８４は開放端を有し、この中にエンドキャップアセンブリ８３が挿入される。エンドキャップアセンブリの内部部品をより明確に示すために、エンドキャップアセンブリの一部を形成するカバー又はエンドキャップは省いている。

【0035】

図１０、図１１及び図１２も参照すると、エンドキャップアセンブリ８３の内面は、各々が内部にブラシ８６を収容するための２つのブラシケージ８５を有する。ブラシ８６は、ロータ８２の整流子と滑り接触する。本実施形態では、ブラシケージ８５が金属材料で作製される。従って、ブラシ８６がロータ８２の整流子に対して回転することによって発生した高周波電磁放射がブラシケージ８５に結合すると、ブラシケージ８５は、高周波数干渉信号を外部に送信する送信アンテナになる。この状況を避けるために、エンドキャップアセンブリ８３は、金属要素９０をさらに含む。

【0036】

金属要素９０は、主本体９１と、主本体９１の２つの側面から延びる２つの側部９２と、主本体９１の端部から延びる接地部分９３とを含む。側板９２は、Ｌ字形を有する。各側部９２は、主本体９１に接続された側面を有し、主本体９１から外向きに広がってブラシケージ８５の対応する１つに電気的に接触する。側部９２と主本体９１の間の角度は、９０度よりも大きい。或いは、側部９２と主本体９１の間の角度を９０度にすることもできる。

【0037】

接地部分９３は、Ｌ字形断面を有する板材として構成される。接地部分９３は、主本体９１に接続する一端と、垂直に延びて自由端９４を形成する反対端とを含む。自由端９４は、主本体９１に平行に面する。自由端９４は、ハウジング８４の壁部の内面に電気的に接触するように構成される。

【0038】

金属要素９０は、ステータ８１のブラシケージ８５及びハウジング８４の両方に接触するので、ブラシケージ８５は接地される。従って、たとえブラシ８６によって発生した高周波電磁放射がブラシケージ８５に結合しても、この高周波電磁放射をブラシケージ８５によって吸収した後にハウジング８４に伝えて吸収させることにより、モータ８０によって放出されるＥＭＩを抑制することができる。

【0039】

図１３に、本発明によって提供するモータ８０と従来のモータのＥＭＩ試験結果の比較を示す。１．４４７Ｇ〜１．４９４Ｇの高周波帯域では、本実施形態によって提供するモータの電磁干渉信号が約８ｄＢ減少している。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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である。

【符号の説明】

【0043】

３９ 環状フランジ
４１ 絶縁ブラケット
４２ 位置決め部分
４３ ラッチブロック
４４ 磁石接触部分
４７ 収容空間
４８ 固定溝
４９ 固定柱
５０ 回路基板
５１ コンデンサ
５２ インダクタ
５３ 電力供給端子
５４ 信号端子
５６ 接地要素
７０ 金属要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】