(57)【要約】【課題】駆動制御部を備える電動モータの小型化を達成する。【解決手段】モータ回転を減速するウォームギヤ機構３２が収容されるギヤハウジング３０には、ウォームギヤ機構３２を覆うように回路基板３４が収容されている。回路基板３４の上面３４ａには、モータ本体２２に駆動電力を供給するＦＥＴ３６が実装されるとともに、出力軸１７の回転状態を検出するＭＲセンサ３８が実装されている。また、ＭＲセンサ３８に対向するように、ウォームホイール３２ｂの回転中心上には回転検出用のマグネット３７が固定される。このように、ＦＥＴ３６とＭＲセンサ３８との双方を回路基板３４の同一面上に実装することにより、電動モータ１０の小型化を達成することが可能となる。また、回路基板３４の貫通穴３９にマグネット３７の先端部を挿入することにより、電動モータ１０の更なる小型化を達成することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸を駆動するモータ本体と、前記モータ軸の回転を減速する減速機構と、前記モータ本体を制御する回路基板が組み込まれた駆動制御部と、前記減速機構と前記駆動制御部とを収容するギヤハウジングとを備える電動モータであって、
前記駆動制御部は、前記モータ本体に駆動電力を供給するパワー系部品と、前記減速機構に組み付けられるマグネットの磁界の変化を検出する位置センサとを備え、
前記回路基板の同一面上に前記パワー系部品と前記位置センサを取り付け、前記ギヤハウジングに収容することを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
請求項１記載の電動モータにおいて、前記位置センサは前記回路基板を介して前記マグネットに対向することを特徴とする電動モータ。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動モータにおいて、前記回路基板には前記位置センサに向けて開口する貫通穴が形成され、前記貫通穴に前記マグネットを挿入することを特徴とする電動モータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、前記回路基板の一方面には前記パワー系部品が取り付けられていると共に前記回路基板の他方面には前記ギヤハウジングが接触していることを特徴とする電動モータ。
【請求項５】
請求項４記載の電動モータにおいて、前記回路基板が接触する前記ギヤハウジングには、外方に延びるヒートシンクが形成されることを特徴とする電動モータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、前記位置センサは、前記減速機構の回転中心上に配置されるＭＲセンサであることを特徴とする電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動制御部を備える電動モータに関し、特に、電動モータの小型化を図るために適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるワイパ装置には、ワイパアームを揺動させるための駆動源として電動モータが設けられている。また、車両に搭載されるパワーウィンド装置やサンルーフ装置には、ウィンドガラスやサンルーフを開閉するための駆動源として電動モータが設けられている。近年、これらの電動モータにあっては高機能化が求められており、多くの電動モータには駆動状態を制御するための回路基板が組み込まれている。このような回路基板には、駆動電流を制御するＦＥＴや回転状態を検出する位置センサ等の電子部品が実装されるため、電動モータに回路基板を組み込むことは電動モータの大型化を招く要因となっていた。
【０００３】
そこで、回路基板を収容するハウジングを複数の収容部を備える立体的な構造とし、これらの収容部をバスバーにて接続することにより、立体的な空間に対して効率的に電子部品を収容するようにした電動モータが提案されている(たとえば、特許文献１参照)。このように、電子部品を立体的に組み込むことにより、回路基板の平面的な広がりを抑制することができるため、電動モータの小型化を達成することが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−１５９３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載される電動モータにあっては、回路基板の一方面にＦＥＴ等のパワー系部品を取り付け、回路基板の他方面に位置センサを取り付けるようにしているため、回路基板の厚み方向にパワー系部品や位置センサを重ねることになり、電動モータの更なる小型化を図ることが困難となっていた。特に、位置センサとしてＭＲセンサを採用することにより、減速機構を構成するウォームホイールの回転数や軸角度を検出する場合には、ウォームホイールの軸端部にセンサマグネットを取り付け、このセンサマグネットに対して軸方向に重なるようにＭＲセンサを回路基板に実装する必要がある。このような回路基板を備えた電動モータに対して、更に回路基板の厚み方向にパワー系部品を実装することは、電動モータをウォームホイールの軸方向に拡大する要因となっていた。このような電動モータの大型化は、ワイパ装置等の組付スペースを拡大する要因となるため、電動モータの小型化が求められていた。
【０００５】
本発明の目的は、駆動制御部を備える電動モータの小型化を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動モータは、モータ軸を駆動するモータ本体と、前記モータ軸の回転を減速する減速機構と、前記モータ本体を制御する回路基板が組み込まれた駆動制御部と、前記減速機構と前記駆動制御部とを収容するギヤハウジングとを備える電動モータであって、前記駆動制御部は、前記モータ本体に駆動電力を供給するパワー系部品と、前記減速機構に組み付けられるマグネットの磁界の変化を検出する位置センサとを備え、前記回路基板の同一面上に前記パワー系部品と前記位置センサを取り付け、前記ギヤハウジングに収容することを特徴とする。
【０００７】
本発明の電動モータは、前記位置センサは前記回路基板を介して前記マグネットに対向することを特徴とする。
【０００８】
本発明の電動モータは、前記回路基板には前記位置センサに向けて開口する貫通穴が形成され、前記貫通穴に前記マグネットを挿入することを特徴とする。
【０００９】
本発明の電動モータは、前記回路基板の一方面には前記パワー系部品が取り付けられていると共に前記回路基板の他方面には前記ギヤハウジングが接触していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の電動モータは、前記回路基板が接触する前記ギヤハウジングには、外方に延びるヒートシンクが形成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電動モータは、前記位置センサは、前記減速機構の回転中心上に配置されるＭＲセンサであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パワー系部品と位置センサとの双方を回路基板の同一面上に取り付けるようにしたので、同一面上にパワー系部品と位置センサとを並べることができ、電動モータの厚み寸法を抑制することができるため、電動モータの小型化を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態である電動モータ１０が駆動源として適用されるワイパ装置１１を示す概略図である。図１に示すように、車両１２のフロントガラス１３の下方には、フロントガラス１３に付着した雨水等を拭き取って運転者の視界を確保するためのワイパ装置１１が設けられている。
【００１５】
ワイパ装置１１は車両１２に回転自在に支持された２つのワイパ軸１４ａ，１４ｂを備えており、ワイパ軸１４ａには運転席側のワイパアーム１５ａが固定され、ワイパ軸１４ｂには助手席側のワイパアーム１５ｂが固定されている。それぞれのワイパアーム１５ａ，１５ｂの先端部にはワイパブレード１６ａ，１６ｂが装着されており、ワイパアーム１５ａ，１５ｂの基端部には図示しないスプリングが装着されている。このスプリングのばね力により、ワイパブレード１６ａ，１６ｂをフロントガラス１３に対して弾圧的に接触させることが可能となっている。
【００１６】
また、ワイパ装置１１には駆動源として電動モータ１０が設けられており、電動モータ１０の出力軸１７にはクランクアーム１８が連結されている。このクランクアーム１８はワイパ軸１４ａ，１４ｂを支点とするリンク機構１９に連結されており、クランクアーム１８を回転させることによって、ワイパアーム１５ａ，１５ｂを所定の角度範囲で揺動させることができる。このようなワイパアーム１５ａ，１５ｂの揺動運動により、ワイパブレード１６ａ，１６ｂを上反転位置と下反転位置との間の払拭範囲２０ａ，２０ｂで作動させることができ、フロントガラス１３に付着した雨水等を払拭することが可能となる。
【００１７】
図２は電動モータ１０を示す断面図である。図２に示すように、電動モータ１０はモータ軸２１を駆動するモータ本体２２と、このモータ回転を減速して出力する減速機構部２３とを備えている。モータ本体２２はいわゆるブラシ付きの直流モータとなっており、モータハウジング２４の内部には図示しない界磁マグネットが固定され、アマチュア２５およびコミュテータ２６が回転自在に収容されている。なお、モータ本体２２としてブラシ付き直流モータを用いるようにしているが、これに限られることはなく、ブラシレス直流モータなど他の形式のモータ本体を用いるようにしても良い。
【００１８】
一方、減速機構部２３は、モータハウジング２４に組み付けられるギヤハウジング３０と、ギヤハウジング３０の開口部に組み付けられるハウジングカバー３１とを備えており、ギヤハウジング３０には減速機構としてのウォームギヤ機構３２が収容されている。ギヤハウジング３０内に延びるモータ本体２２のモータ軸２１は、軸受３３を介して回転自在に支持されており、クランクアーム１８が固定される出力軸１７は、ギヤハウジング３０のボス部３０ａに回転自在に支持されている。モータ軸２１にはウォーム３２ａが固定される一方、出力軸１７にはウォーム３２ａに噛み合うウォームホイール３２ｂが固定されており、これらのウォーム３２ａとウォームホイール３２ｂとによってウォームギヤ機構３２が形成されている。
【００１９】
また、図２に示すように、ギヤハウジング３０にはウォームギヤ機構３２を覆うように回路基板３４を備えた駆動制御部３５が収容されている。回路基板３４の上面３４ａには、モータ本体２２に駆動電力を供給するパワー系部品としてのＦＥＴ(電界効果トランジスタ)３６が実装されるとともに、図示しないリレー、ダイオード、コンデンサ等が実装されるようになっている。さらに、出力軸１７の回転数および軸角度を検出するため、ウォームホイール３２ｂの回転中心には、Ｎ極，Ｓ極が周方向に着磁された回転検出用のマグネット(多極着磁磁石)３７が固定されており、このマグネット３７に対向するように位置センサとしてのＭＲセンサ(磁気抵抗センサ)３８が回路基板３４の上面３４ａに実装されている。電動モータ１０の回転によって、マグネット３７も連動して回転を行うことになるが、その時のＮ極とＳ極の磁極の切替りによる磁界の抵抗の変化をＭＲセンサ３８で検出を行う。そして、ＭＲセンサ３８からの検出信号によって把握されるワイパブレード１６ａ，１６ｂの作動位置に基づいて、モータ本体２２に対する駆動電力を制御することが可能となっている。
【００２０】
このように、ＦＥＴ３６とＭＲセンサ３８との双方を回路基板３４の同一面である上面３４ａ上に実装することにより、同一面上にＦＥＴ３６とＭＲセンサ３８とを並べることができるため、電動モータ１０の厚み寸法を抑制することが可能となる。また、図２の拡大断面図に示すように、ＭＲセンサ３８に向けて開口する貫通穴３９を回路基板３４に形成し、この貫通穴３９にマグネット３７の先端部を挿入することにより、回路基板３４とマグネット３７との一部をオーバーラップさせることができ、電動モータ１０の厚み寸法を更に抑制することが可能となる。なお、図示する場合には、マグネット３７の先端部がテーパ状に加工されているが、マグネット３７の外径に比べて貫通穴３９の内径を大きく形成することができる場合には、マグネット３７の先端部にテーパ加工を施すことなく先端部を円柱状に形成しても良い。
【００２１】
また、ＦＥＴ３６が上面３４ａに実装される回路基板３４の下面３４ｂは、ギヤハウジング３０の内面に接触するようになっている。回路基板３４を介してＦＥＴ３６が接触するギヤハウジング３０には、外方に延びる複数の放熱フィン４０ａを備えたヒートシンク４０が形成されており、ＦＥＴ３６に対する通電に伴って発生する熱はヒートシンク４０を介して外気に放出されるようになっている。なお、回路基板３４とギヤハウジング３０とを密着させるため、回路基板３４とギヤハウジング３０との間にはシリコーン４１が塗布されている。ここでは、シリコーンを使用し、回路基板３４とギヤハウジング３０とを密着させ、さらに熱伝導性が高いシリコーンにより、電動モータ１０内で発生した熱を外気に放出しているが、回路基板３４とギヤハウジング３０とを密着させ、熱伝導性が高い材料であれば、シリコーン以外の材料でも良い。このように、ヒートシンク４０をハウジングカバー３１に形成することなく、ヒートシンク４０をギヤハウジング３０に形成することにより、ヒートシンク４０とウォームギヤ機構３２とを並べることができ、電動モータ１０の厚み寸法を抑制することが可能となる。
【００２２】
ここで、図３(Ａ)は従来の電動モータ１００が備える断面構造を示す概略図であり、図３(Ｂ)は本発明の電動モータ１０が備える断面構造を示す概略図である。まず、図３(Ａ)に示すように、従来の電動モータ１００にあっては、回路基板１０１の一方面１０１ａに対してＦＥＴ１０２が実装され、回路基板１０１の他方面１０１ｂに対してＭＲセンサ１０３が実装されるため、電子部品を実装した回路基板１０１が厚み方向に大型化することになる。また、発熱するＦＥＴ１０２がハウジングカバー１０４側に設けられるため、ＦＥＴ１０２の熱を放出するヒートシンク１０５をハウジングカバー１０４に組み込む必要があり、電動モータ１００の更なる大型化を招くことになっていた。
【００２３】
これに対し、図３(Ｂ)に示すように、本発明の一実施の形態である電動モータ１０にあっては、ＦＥＴ３６とＭＲセンサ３８との双方を回路基板３４の同一面上に実装するようにしたので、ＦＥＴ３６とＭＲセンサ３８とを並べることができ、前述した電動モータ１００が備える駆動制御部の厚み寸法Ｈ１に比べて、電動モータ１０が備える駆動制御部３５の厚み寸法Ｈ２を小さくすることが可能となる。また、ギヤハウジング３０にヒートシンク４０を形成するとともに、回路基板３４を介してＦＥＴ３６をギヤハウジング３０に接触させるようにしたので、ヒートシンク４０とウォームギヤ機構３２とを並べることができ、電動モータ１０の更なる小型化を図ることが可能となる。さらに、回路基板３４に開口する貫通穴３９に対してマグネット３７の先端部を挿入するようにしたので、回路基板３４とマグネット３７との一部をオーバーラップさせることができ、電動モータ１０の更なる小型化を達成することが可能となる。
【００２４】
続いて、図４は本発明の他の実施の形態である電動モータ４２を示す概略図である。なお、図３(Ｂ)に示す部材と同じ部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。まず、図３(Ｂ)に示す電動モータ１０にあっては、回路基板３４に開口する貫通穴３９に対してマグネット３７の先端部を挿入するようにしているが、これに限られることはなく、貫通穴３９を持たない回路基板４３を介してＭＲセンサ３８とマグネット４４とを対向させるようにしても良い。前述した電動モータ１０に比べて若干増大する電動モータ４２の厚み寸法が許容される場合には、図４に示すように、貫通穴３９を持たない回路基板４３を使用することにより、回路基板４３やマグネット４４の加工コストを引き下げることが可能となる。なお、このような回路基板４３を備える電動モータ４２であっても、前述した従来の電動モータ１００に比べて小さな厚み寸法を有することはいうまでもない。
【００２５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前記実施の形態においては、電動モータ１０をワイパ装置１１の駆動源として用いるようにしているが、ワイパ装置１１に限られることはなく、パワーウィンド装置やドア開閉装置などの駆動源として本発明の電動モータ１０，４２を適用するようにしても良い。
【００２６】
また、電動モータ１０，４２に組み込まれる減速機構としてウォームギヤ機構３２が採用されているが、これに限られることはなく、複数の平歯車からなる減速歯車列など他の形式の減速機構を用いるようにしても良い。さらに、図示する場合には、ＭＲセンサ３８およびマグネット３７，４４が、ウォームホイール３２ｂの回転中心上に配置されているが、ウォームホイール３２ｂの回転中心からずれた位置に配置するようにしても良い。
【００２７】
また、出力軸１７の回転数を検出する位置センサとしてＭＲセンサ３８が採用されているが、これに限られることはなく、位置センサとしてホール素子を用いるようにしても良い。さらに、パワー系部品としてＦＥＴ３６が設けられているが、ＦＥＴ３６と同様にリレーやコンデンサ等を実装するようにしても良いことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態である電動モータが駆動源として適用されるワイパ装置を示す概略図である。
【図２】電動モータを示す断面図である。
【図３】(Ａ)は従来の電動モータが備える断面構造を示す概略図であり、(Ｂ)は本発明の電動モータが備える断面構造を示す概略図である。
【図４】本発明の他の実施の形態である電動モータを示す概略図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    電動モータ
１１    ワイパ装置
１２    車両
１３    フロントガラス
１４ａ，１４ｂ    ワイパ軸
１５ａ，１５ｂ    ワイパアーム
１６ａ，１６ｂ    ワイパブレード
１７    出力軸
１８    クランクアーム
１９    リンク機構
２０ａ，２０ｂ    払拭範囲
２１    モータ軸
２２    モータ本体
２３    減速機構部
２４    モータハウジング
２５    アマチュア
２６    コミュテータ
３０    ギヤハウジング
３０ａ  ボス部
３１    ハウジングカバー
３２    ウォームギヤ機構(減速機構)
３２ａ  ウォーム
３２ｂ  ウォームホイール
３３    軸受
３４    回路基板
３４ａ  上面(同一面，一方面)
３４ｂ  下面(他方面)
３５    駆動制御部
３６    ＦＥＴ(パワー系部品)
３７    マグネット
３８    ＭＲセンサ(位置センサ)
３９    貫通穴
４０ａ  放熱フィン
４０    ヒートシンク
４１    シリコーン
４２    電動モータ
４３    回路基板
４４    マグネット
１００    電動モータ
１０１    回路基板
１０１ａ  一方面
１０１ｂ  他方面
１０２    ＦＥＴ
１０３    ＭＲセンサ
１０４    ハウジングカバー
１０５    ヒートシンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007097352.tif 000006