JP2016021853A - モータ及びアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】電磁両立性を高めた電気モータ及びアクチュエータを提供する。【解決手段】モータ４０は、ステータ及びロータを含む。ステータは、開放端を有するモータハウジング５１と、この開放端に取り付けられた端部カバーとを含む。ロータは、端部カバーを貫いて延びるロータシャフトを含む。端部カバーは、ロータシャフトを支持する軸受を含む。ロータシャフト及びモータハウジング５１は、導電性材料で作製され、互いに電気的に接続される。モータハウジング５１、端部カバー、軸受及びロータシャフトは、モータ４０によって生じる電磁干渉を抑制する電磁シールドを協働的に形成する。任意に、ロータシャフトは、ギアボックスの同軸ウォームシャフトを絶縁部材を通じて駆動し、これによって電磁干渉をさらに抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、電気モータに関し、特にモータ、及びこのモータを有するアクチュエータに関する。

整流器及びブラシを有する電気モータは、ブラシが整流器上を摺動する際に発生する電流の切り替わりによって電磁放射を生じる。この電磁放射は、近隣に位置する高感度装置との電磁干渉を引き起こすことがある。車両では、空調システムの空気フラップなどの可動要素の位置を制御するために、電気モータを組み込んだアクチュエータが頻繁に使用される。これらのアクチュエータのモータから生じる電磁放射は、近隣のコンピュータシステムに対する電磁干渉の影響を抑えるように所望のレベル未満に保つ必要がある。現在では、電磁放射を抑制するためにフィルタ回路が使用されているが、これらの部品は高価であり、所望の許容電磁干渉レベルが低下し続けるにつれて、電磁両立性を保証するためにフィルタ回路のコストは増加する。

従って、電磁両立性を高めた電気モータ及びアクチュエータに対する要望がある。

従って、本発明は、その１つの態様において、ステータ及びロータを備えたモータであって、ステータは、開放端を含むモータハウジングと、モータハウジングの開放端に取り付けられた端部カバーとを有し、ロータは、ロータをステータに回転自在に取り付けるロータシャフトと、端部カバーに取り付けられた、ロータシャフトを支持するための軸受とを有し、ロータシャフト及びモータハウジングが導電性材料で作製され、ロータシャフト及びモータハウジングが互いに電気的に接続されたモータを提供する。

軸受は、導電性材料で作製され、ロータシャフトは、軸受、及び該軸受とモータハウジングとの間に接続された導体によってモータハウジングに電気的に接続されることが好ましい。

ロータシャフト、軸受、端部カバー及びモータハウジングは、協働的に閉鎖チャンバを形成することが好ましい。

ロータは、ロータシャフトに取り付けられたロータコア及び整流器をさらに有し、ステータは、ブラシアセンブリを有し、ブラシアセンブリは、開放端に隣接して取り付けられて閉鎖チャンバ内に配置されることが好ましい。

ブラシアセンブリは、閉鎖チャンバ内に配置されたフィルタ要素を有することが好ましい。

端部カバーは、絶縁材料で作製され、軸受は、端部カバーを覆って配置された導電層、又は端部カバーに取り付けられた導電部材によってモータハウジングに電気的に接続されることが好ましい。

端部カバーは、導電性材料で作製され、ロータシャフトは、軸受及び端部カバーによってモータハウジングに電気的に接続されることが好ましい。

端部カバー及びモータハウジングの一方は、突出する接続タブを有し、端部カバー及びモータハウジングの他方は、これらの間の電気的接続を実現するように接続タブを受け入れるための受け入れ部分を有することが好ましい。

軸受は、導電性スリーブ軸受及び導電性転がり軸受の一方であることが好ましい。

第２の態様によれば、本発明は、モータと、モータに接続されたギアボックスとを備えたアクチュエータであって、ギアボックスは、ウォームホイールと、ウォームホイールと噛み合うウォームを含むウォームシャフトとを有し、モータは、ステータ及びロータを有し、ステータは、開放端を含むモータハウジングと、モータハウジングの開放端に取り付けられた端部カバーとを有し、ロータは、ウォームシャフトに接続されたロータシャフトと、端部カバーに取り付けられた、ロータシャフトを支持するための軸受とを有し、ロータシャフト及びモータハウジングが導電性材料で作製され、ロータシャフト及びモータハウジングが互いに電気的に接続されたアクチュエータを提供する。

ウォームシャフトは、導電性材料で作製され、ウォームシャフトは、絶縁部材によってロータシャフトから電気的に絶縁されてロータシャフトに同軸的に接続されることが好ましい。

絶縁部材は、端部カバーの一方の側に、ウォームシャフトに隣接して配置されることが好ましい。

第３の態様によれば、本発明は、モータと、モータに接続されたギアボックスとを備えたアクチュエータであって、ギアボックスは、ウォームホイールと、ウォームホイールと噛み合うウォームを含むウォームシャフトとを有し、モータは、ウォームシャフトに接続されたロータシャフトを有し、ウォームシャフト及びロータシャフトは、導電性材料で作製されて互いに電気的に絶縁され、ウォームシャフトは、絶縁部材によってロータシャフトと同軸的に接続されて該ロータシャフトと共に回転するアクチュエータを提供する。

ウォームシャフトに隣接するロータシャフトの一端は、絶縁部材に接続された接続ヘッドを有し、ロータシャフトに隣接するウォームシャフトの一端は、絶縁部材に接続された接続ヘッドを有することが好ましい。

接続ヘッドは、非円形であることが好ましい。

ウォームシャフトに隣接するロータシャフトの一端、及びロータシャフトに隣接するウォームシャフトの一端は、空隙又は絶縁部材の一部によって互いに隔離されることが好ましい。

ウォームシャフトに隣接するロータシャフトの一端は平坦部分を有し、平坦部分には補強部材が取り付けられ、補強部材は、絶縁部材に固定して接続されることが好ましい。

補強部材は、その中心部分に、平坦部分を受け入れるための貫通孔を有し、補強部材の外周からは、少なくとも２つの突出部が外向きに延び、絶縁部材は、突出部と交互に配置された少なくとも２つの位置限定ブロックを有することが好ましい。

絶縁部材は、その中央部に接続孔を有し、ウォームシャフトの一端は接続ヘッドを有し、接続ヘッドの外周には、複数の軸方向リブが形成され、複数の軸方向リブは、接続孔に固定して接続されることが好ましい。

上記に照らして、モータのモータハウジング、端部カバー、軸受及びロータシャフトは、モータの電磁干渉を効果的に抑制し、従ってモータの電磁両立性を高める電磁シールドを協働的に形成する。モータのロータシャフト及びギアボックスのウォームシャフトは、絶縁部材によって同軸的に接続することができ、これにより、ロータシャフトによって放射される電磁干渉を低減することによってモータの電磁両立性がさらに高まる。

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。

本発明の第１の実施形態によるアクチュエータを示す図である。 図１のアクチュエータの断面図である。 図１のアクチュエータのロータ及びウォームシャフトを示す図である。 図３のロータのための軸受座を示す図である。 アクチュエータのロータシャフト及びウォームシャフトを示す図である。 図５のロータシャフト及びウォームシャフトの断面図である。 ウォームシャフトを示す図である。 ウォームシャフトをロータシャフトに接続するための絶縁部材を示す図である。 ロータシャフトを示す図である。 ウォームシャフトに隣接してロータシャフトの端部に取り付けられた補強部材を示す図である。 図６の部分的拡大図である。 本発明の別の実施形態による、ロータシャフト及びウォームシャフトの部分的断面図である。

図１〜図４を参照すると、本発明の第１の実施形態によるアクチュエータ２０が、ギアボックス３０及びモータ４０を含む。ギアボックス３０は、ギヤハウジング３１と、ギヤハウジング３１内に配置されたウォームホイール３３及びウォームシャフト８１と、出力ギヤ３４とを含む。出力ギヤ３４は、ウォームホイール３３と共に同軸的に回転する。ウォームシャフト８１にはウォームが取り付けられ又は形成されて、ウォームホイール３３と噛み合う。ギヤハウジング３１内には、ウォームシャフト８１を支持するための軸受３５が取り付けられる。

モータ４０は、ステータ４５及びロータ７０を含む。ステータ４５は、モータハウジング５１と、モータハウジング５１の開口部を閉じるようにモータハウジング５１の一端に取り付けられた端部カバー５３と、モータハウジング５１の内面に取り付けられた永久磁石（図示せず）と、モータハウジング５１の別の開放端に取り付けられたブラシアセンブリ及び端部カバー６１とを含む。ロータは、ロータシャフト７１と、ロータシャフト７１に固定されたロータコア７３及び整流器７５と、ロータコア７３の歯の周囲に巻き付けられたロータ巻線（図示せず）とを含む。ブラシアセンブリは、ブラシカード又はブラシホルダ５６と、ブラシホルダ５６に支持されて整流器７５と滑り接触するように配置された少なくとも２つのブラシ５７とを含む。端部カバー５３、６１内には、ロータシャフト７１を支持するための軸受５５、５９がそれぞれ取り付けられる。ロータは、これらの軸受を介してステータ４５に回転自在に取り付けられる。ロータを回転させると、ロータシャフト７１と同軸的にウォームシャフト８１が回転し、ウォームホイール３３及び出力ギヤ３４を介して減速した出力が得られる。

この実施形態では、モータハウジング５１及び端部カバー５３、６１が導電性材料で作製される。端部カバー６１は、軸受５９を取り付けるための軸受座又は軸受ホルダを形成する。軸受５９は、導電性材料（例えば、銅）で作製される。従って、ロータシャフト７１は、軸受５９及び端部カバー６１を通じてモータハウジング５１に電気的に接続される。従って、モータハウジング５１、端部カバー５３、端部カバー６１及びロータシャフト７１は、協働的に閉鎖チャンバを定める。この閉鎖チャンバは、モータ内部のブラシアセンブリ、ロータ巻線及び整流器７５によって生じる、外部装置に干渉する電磁放射を効果的に防ぐ電磁シールドとして機能する。使用時には、モータ４０を接地させることによってアクチュエータ２０の電磁両立性（ＥＭＣ）をさらに高められることが好ましい。

この実施形態では、ブラシアセンブリが電磁シールド内に配置されることにより、電流反転中のブラシアセンブリによる外部装置との電磁干渉を低減又は回避することができる。この場合、ブラシアセンブリに取り付けられたコンデンサ又はインダクタなどのフィルタ要素も電磁シールド内に配置される。

図４を参照して分かるように、この実施形態では、端部カバー６１がカバー本体６２を含む。カバー本体６２は、軸方向に延びる円筒フランジ６４を形成するように中央部が窪んでいる。円筒フランジ６４は、軸受座を形成する。カバー本体６２の外縁からは、接続タブ６６が延びる。これに対応して、モータのモータハウジング５１は、モータハウジング５１と端部カバー６１の間の電気的接続を実現するように接続タブ６６を受け入れる受け入れ部分５２（例えば貫通孔、スロット又はノッチ）を含む。カバー本体６２の外縁部は、ブラシアセンブリのブラシホルダ５６に凹凸係合の形で係合して端部カバー６１の位置決め及び取り付けを容易にするための切り欠き部６７を形成することもできる。

この実施形態では、軸受５９が、スリーブ軸受（油浸軸受とも呼ばれる）として実装される。ロータシャフト７１は、スリーブ軸受の内部孔に締り嵌めされず、スリーブ軸受とロータシャフト７１の間にはわずかな間隙が存在するが、ロータシャフト７１は、スリーブ軸受５９に支持されて、常にスリーブ軸受５９との間に電気的接続を確立している。従って、スリーブ軸受としての軸受５９の実装がロータシャフト７１とモータハウジング５１の間の電気的接続に影響することはない。

また、軸受５９は、玉軸受などの転がり軸受として実装することもできると理解されたい。この場合、ロータシャフト７１を転がり軸受の内輪に締り嵌めして、これらの間の電気的接続を確立する。転がり軸受の内輪と外輪の間の電気的接続は、鋼球などの転動体によって確立される。転がり軸受の外輪を端部カバーの軸受座に締り嵌めして、これらの間の電気的接続を確立する。

この実施形態では、端部カバー６１が、軸受５９とモータハウジング５１を電気的に接続する導体として作用する導電性材料で作製される。或いは、端部カバー６１を絶縁材料（例えば、プラスチック）で作製し、端部カバー６１に取り付けられた導電部材、又は端部カバー６１を覆って配置された導電接続層（例えば、銅箔層）によって軸受５９とモータハウジング５１を電気的に接続することもできる。

図３、図５及び図１１を参照すると、この実施形態では、ウォームシャフト８１及びロータシャフト７１が金属材料で作製される。ウォームシャフト８１とロータシャフト７１は、ウォームシャフト８１がロータシャフト７１と共に回転するように、絶縁部材９０を通じて同軸的に接続される。ウォームシャフト８１は、ロータシャフト７１から電気的に絶縁されているので、ロータシャフト７１からウォームシャフト８１への電磁干渉の伝動が低減又は排除され、従ってアクチュエータのＥＭＣがさらに向上する。

ロータシャフト７１がウォームシャフト８１から絶縁される場所は、電磁シールドの外側の端部カバー６１近くに位置することが好ましい。従って、電磁シールドは実質的に閉じられ、ロータシャフト７１のほとんどの部品が電磁シールド内に配置される。

この実施形態では、ウォームシャフトに隣接するロータシャフト７１の一端が、補強部材８７と接続するための平坦部分を含む。補強部材８７は、その中心部に、平坦部７２を受け入れるための貫通孔８８を有する。補強部材８７の外周部からは、３つの突出部８９が外向きに延びる。ロータシャフトに近いウォームシャフト８１の一端には、小外径の接続ヘッド８２が形成される。接続ヘッド８２の外周には、複数の軸方向リブ８３が形成される。絶縁部材９０は、ベークライトで作製され、補強部材８７及びウォームシャフトの接続ヘッド８２に接続されて、ロータシャフト７１とウォームシャフト８１を互いに同軸的に固定することが好ましい。この実施形態では、絶縁部材９０が、円筒形主本体９１、主本体９１の一方の側における３つの位置限定ブロック９５、及び３つの位置限定ブロック９５を取り囲む環状本体９７を含む。主本体９１の中央部には、接続孔９３が形成される。ウォームシャフト８１の接続ヘッド８２は、接続孔９３に締り嵌めされる。接続ヘッド８２の外周部上のリブ８３は、接続ヘッド８２と主本体９１の接続を補強する。補強部材８７を絶縁部材９０の環状本体９７に取り付け、絶縁部材９０の３つの位置限定ブロック９５を補強部材８７の３つの突出部８９と交互に配置して、駆動力が伝達されるようにする。環状本体９７の外周面は、主本体９１の外周面と同一平面上に存在することにより、絶縁部材９０は、回転抵抗を低減する連続的で滑らかな表面を有するようになる。

この実施形態では、ウォームシャフト８１の接続ヘッド８２の軸方向長さが、ロータシャフト７１とウォームシャフト８１の間に間隙９８が形成されるように、主本体９１の接続孔９３の深さよりも短い（図１１）。この間隙９８は、ウォームシャフト８１とロータシャフト７１が互いに電気的に絶縁されることを確実にする。

或いは、図１２に示すように、主本体９１が、ロータシャフト７１に隣接する接続孔９３の一端に底部９９を有することもできる。この底部９９は、ロータシャフト７１をウォームシャフト８１から絶縁するように絶縁部材９０と一体形成され、これによってロータシャフト７１とウォームシャフト８１の間の電気的絶縁を確実にする。

なお、ウォームシャフト８１の接続ヘッド８２は、上述した形状に限定されるべきではない。むしろ、接続ヘッド８２の形状は、絶縁部材９０とウォームシャフト８１の同軸的な回転を可能にする限り、あらゆるものが可能である。同様に、ウォームシャフトに近いロータシャフト７１の端部は、平坦部７２を有する構造に限定されるものではない。

また、補強部材８７は、主にロータシャフト７１と絶縁部材９０の間の接続を補強するために使用される。従って、別の実施形態では、補強部材８７を省くことができる。また、ロータシャフト７１の平坦部７２は、主に相対移動を防ぐようにトルク伝達を行うために使用される。従って、ロータシャフト７１の平坦部は、四角形ヘッド又は六角形ヘッドなどの別の非円形ヘッドに置き換えることができる。

また、図５〜図７に示すようなロータシャフトとウォームシャフトの間の絶縁接続の設計は、別のタイプのアクチュエータに適用することもできる。

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。

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。

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。

５９ 軸受
６１ 端部カバー
７０ ロータ
７１ ロータシャフト
７３ ロータコア
７５ 整流器
８１ ウォームシャフト
９０ 絶縁部材

Claims (19)

1. ステータ及びロータを備えたモータであって、前記ステータは、開放端を含むモータハウジングと、該モータハウジングの該開放端に取り付けられた端部カバーとを有し、前記ロータは、該ロータを前記ステータに回転自在に取り付けるロータシャフトと、前記端部カバーに取り付けられた、前記ロータシャフトを支持するための軸受とを有し、前記ロータシャフト及び前記モータハウジングは、導電性材料で作製され、前記ロータシャフト及び前記モータハウジングは、互いに電気的に接続される、
   ことを特徴とするモータ。
2. 前記ロータシャフト、前記軸受、前記端部カバー及び前記モータハウジングは、協働的に閉鎖チャンバを形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記ロータは、前記ロータシャフトに取り付けられたロータコア及び整流器をさらに有し、前記ステータは、ブラシアセンブリを有し、該ブラシアセンブリは、前記開放端に隣接して取り付けられて前記閉鎖チャンバ内に配置される、
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータ。
4. 前記ブラシアセンブリは、前記閉鎖チャンバ内に配置されたフィルタ要素を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のモータ。
5. 前記軸受は、導電性材料で作製され、前記ロータシャフトは、前記軸受、及び該軸受と前記モータハウジングとの間に接続された導体によって前記モータハウジングに電気的に接続される、
   ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のモータ。
6. 前記端部カバーは、絶縁材料で作製され、前記導体は、前記端部カバーを覆って配置された導電層、又は前記端部カバーに取り付けられた導電部材である、
   ことを特徴とする請求項５に記載のモータ。
7. 前記端部カバーは、導電性材料で作製され、前記ロータシャフトは、前記軸受及び前記端部カバーによって前記モータハウジングに電気的に接続される、
   ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のモータ。
8. 前記端部カバー及び前記モータハウジングの一方は、突出する接続タブを有し、前記端部カバー及び前記モータハウジングの他方は、該端部カバーと該モータハウジングとの間の電気的接続を実現するように前記接続タブを受け入れるための受け入れ部分を有する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のモータ。
9. 前記軸受は、導電性スリーブ軸受及び導電性転がり軸受の一方である、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のモータ。
10. モータと、該モータに接続されたギアボックスとを備えたアクチュエータであって、前記ギアボックスは、ウォームホイールと、該ウォームホイールと噛み合うウォームを含むウォームシャフトとを有し、前記モータは、ステータ及びロータを有し、前記ステータは、開放端を含むモータハウジングと、該モータハウジングの該開放端に取り付けられた端部カバーとを有し、前記ロータは、前記ウォームシャフトに接続されたロータシャフトと、前記端部カバーに取り付けられた、前記ロータシャフトを支持するための軸受とを有し、前記ロータシャフト及び前記モータハウジングは、導電性材料で作製され、前記ロータシャフト及び前記モータハウジングは、互いに電気的に接続される、
    ことを特徴とするアクチュエータ。
11. 前記ウォームシャフトは、導電性材料で作製され、前記ウォームシャフトは、絶縁部材によって前記ロータシャフトから電気的に絶縁されて該ロータシャフトに同軸的に接続される、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のアクチュエータ。
12. 前記絶縁部材は、前記端部カバーの一方の側に、前記ウォームシャフトに隣接して配置される、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のアクチュエータ。
13. モータと、該モータに接続されたギアボックスとを備えたアクチュエータであって、前記ギアボックスは、ウォームホイールと、該ウォームホイールと噛み合うウォームを含むウォームシャフトとを有し、前記モータは、前記ウォームシャフトに接続されたロータシャフトを有し、前記ウォームシャフト及び前記ロータシャフトは、導電性材料で作製されて互いに電気的に絶縁され、前記ウォームシャフトは、絶縁部材によって前記ロータシャフトと同軸的に接続されて該ロータシャフトと共に回転する、
    ことを特徴とするアクチュエータ。
14. 前記ウォームシャフトに隣接する前記ロータシャフトの一端は、前記絶縁部材に接続された接続ヘッドを有し、前記ロータシャフトに隣接する前記ウォームシャフトの一端は、前記絶縁部材に接続された接続ヘッドを有する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のアクチュエータ。
15. 前記接続ヘッドは非円形である、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のアクチュエータ。
16. 前記ウォームシャフトに隣接する前記ロータシャフトの一端は平坦部分を有し、該平坦部分には補強部材が取り付けられ、該補強部材は、前記絶縁部材に固定して接続される、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のアクチュエータ。
17. 前記補強部材は、その中心部分に、前記平坦部分を受け入れるための貫通孔を有し、前記補強部材の外周からは、少なくとも２つの突出部が外向きに延び、前記絶縁部材は、前記突出部と交互に配置された少なくとも２つの位置限定ブロックを有する、
    ことを特徴とする請求項１６に記載のアクチュエータ。
18. 前記絶縁部材は、その中央部に接続孔を有し、前記ウォームシャフトの一端は接続ヘッドを有し、該接続ヘッドの外周には、複数の軸方向リブが形成され、該複数の軸方向リブは、前記接続孔に固定して接続される、
    ことを特徴とする請求項１３、１６又は１７に記載のアクチュエータ。
19. 前記ロータシャフト及び前記ウォームシャフトの隣接する端部は、空隙又は前記絶縁部材の一部によって互いに隔離される、
    ことを特徴とする請求項１３から１８のいずれか１項に記載のアクチュエータ。