(57)【要約】【課題】車両のＨＶＡＣシステムで用いるのに適した、改良された低雑音のＰＭＤＣモータを提供する。【解決手段】ＰＭＤＣモータは、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配設されるステータ磁石と、前記ステータ磁石内に配設されるロータコアとを有する。前記ロータコアの外径と前記ハウジングの外径との比は、０．６０〜０．６７である。ステータ磁石の厚さを大きくし、ロータコアの外径を小さくし、磁石とロータコアとの間のエアギャップを小さくし、ロータコアの回転慣性を低減することによって、作動時のモータの雑音が低減される。このモータは、特に、低雑音が重要な要件である車両のＨＶＡＣシステムで用いるのに適している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングの内部に配設されるステータ磁石と、エンドキャップ組立体とを備えるステータと、
シャフトと、前記シャフトに取り付けられ、前記ステータ磁石内に配設されるロータコアと、前記ロータコアの周りに巻き付けられるロータ巻線と、前記シャフトに固定される整流子と、前記整流子の外面に配設される複数の整流子セグメントとを備えるロータと、を備えるＰＭＤＣモータであって、
前記エンドキャップ組立体は、前記ハウジングの一端に嵌合されるプラスチックエンドキャップと、前記エンドキャップの外側に配設されるカバーと、前記エンドキャップに取り付けられるブラシとを備え、
前記ロータコアの外径と前記ハウジングの外径との比は、０．６０以上０．６７以下であることを特徴とするＰＭＤＣモータ。
【請求項２】
前記ロータコアの両端及びスロットは、絶縁樹脂で被覆されることを特徴とする、請求項１に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項３】
前記シャフトに、前記ロータコアの一端に隣接して、位置決めリングが配設され、前記シャフトに、前記位置決めリングに隣接して、第１の軸受が嵌合され、前記位置決めリングと前記軸受との間に、スペーサが配設されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項４】
前記カバーは、金属部品であり、前記カバーの内面に、軸受ハブが形成され、前記整流子に隣接する前記シャフトの端部は、前記軸受ハブに嵌合される第２の軸受に取り付けられ、前記シャフトの軸方向において、前記シャフトの末端と前記軸受ハブとの間に、スラスト軸受が配設されることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項５】
前記エンドキャップの端面に、複数のポスト及びボスが形成され、前記カバーは、前記ポスト及びボスに対応する複数の貫通穴及び位置決めスロットを有し、前記ポスト及びボスは、それぞれ、前記貫通穴及び前記位置決めスロットに配設されて、前記カバーを前記エンドキャップに取り付けることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項６】
前記ハウジングの底部に、軸受が嵌合され、前記シャフトは、前記軸受を貫通して、前記ハウジングの外側まで延在することを特徴とする、請求項１に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項７】
前記ハウジングの底部に、第１の通気穴が形成され、前記カバーに、第２の通気穴が形成されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項８】
前記ロータコアの外径は、１５．９ｍｍであり、前記ステータ磁石は、３．２ｍｍの半径方向の厚さを有し、前記ハウジングの外径は、２４．６ｍｍであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項９】
更に、前記エンドキャップに取り付けられる２つのモータ端子を備え、前記ブラシは、２つの指片ブラシを備え、前記ブラシの各々は、前記モータ端子のうちの対応する１つに固定連結される一端と、前記整流子と摺動電気的接触するように構成される他端とを有することを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項１０】
前記ブラシは、ブラシアームと、ブラシプレートに取り付けられる振動ダンパとを備え、前記ブラシアームの厚さは、０．０６５ｍｍであることを特徴とする、請求項９に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項１１】
前記２つのブラシと前記２つのモータ端子との連結点は、前記シャフトの回転軸を通る前記エンドキャップの直径上に配置されることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項１２】
前記ステータ磁石は、フェライト磁石であることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のＰＭＤＣモータ。
【請求項１３】
前記ステータ磁石は、ゴム接合磁石であることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のＰＭＤＣモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0002]
本発明は、電気モータに関し、特に、低雑音の永久磁石直流（ＰＭＤＣ）モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0003]
電気モータは、電磁誘導の原理のもとで、電気エネルギを機械エネルギに変換する装置であり、入力電力の種類によって、直流モータと交流モータとに大まかに分類することができる。
【０００３】
[0004]
ＰＭＤＣモータは、永久磁石によって発生する磁界を有する直流モータの一種である。ＰＭＤＣモータは、携帯電子装置や車載装備品などの種々の分野で広く用いられている。
【０００４】
[0005]
様々な応用分野によって、モータの性能に様々な要件が課せられる。例えば、車両の暖房／換気／空調（ＨＶＡＣ）システムでは、ＰＭＤＣモータを用いて、新鮮な空気を車内に導入するが、このモータは、発生する雑音が低雑音であることが求められる。図１は、自動車のＨＶＡＣシステムで用いられる公知のＰＭＤＣモータを示す。このモータは、ハウジング１００と、ハウジング１００の内面に固定されるステータ磁石２００と、ステータ磁石２００の内部に配設されるロータコア３００とを含む。このモータでは、ステータ磁石２００の厚さは、比較的小さく、ロータコア３００の外径は、比較的大きい。この具体例として、ロータコア３００の外径は、１７．９ｍｍである。その結果、ロータコア３００は、大きな回転慣性を有し、このため、雑音を発生し易くなる場合があるので、車両のＨＶＡＣシステムで使用する際の消費者の低雑音の要求が満たされない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0006]
したがって、車両のＨＶＡＣシステムで用いるのに適した、改良された低雑音のＰＭＤＣモータが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0007]
したがって、本発明は、その一態様において、永久磁石直流（ＰＭＤＣ）モータを提供するものであり、このＰＭＤＣモータは、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配設されるステータ磁石と、エンドキャップ組立体とを備えるステータと、シャフトと、前記シャフトに取り付けられ、前記ステータ磁石内に配設されるロータコアと、前記ロータコアの周りに巻き付けられるロータ巻線と、前記シャフトに固定される整流子と、前記整流子の外面に配設される複数の整流子セグメントとを備えるロータと、を備え、前記エンドキャップ組立体は、前記ハウジングの一端に嵌合されるプラスチックエンドキャップと、前記エンドキャップの外側に配設されるカバーと、前記エンドキャップに取り付けられるブラシとを備え、前記ロータコアの外径と前記ハウジングの外径との比は、０．６０以上０．６７以下である。
【０００７】
[0008]
前記シャフトに、前記ロータコアの一端に隣接して、位置決めリングが配設されることが好ましい。
【０００８】
[0009]
前記シャフトに、前記位置決めリングに隣接して、第１の軸受が嵌合され、前記位置決めリングと前記軸受との間に、スペーサが配設されることが好ましい。
【０００９】
[0010]
前記カバーは、金属部品であり、前記カバーの内面に、軸受ハブが形成され、前記整流子に隣接する前記シャフトの端部は、前記軸受ハブに嵌合される第２の軸受に取り付けられ、前記シャフトの軸方向において、前記シャフトの末端と前記軸受ハブとの間に、スラスト軸受が配設されることが好ましい。
【００１０】
[0011]
前記エンドキャップの端面に、複数のポスト及びボスが形成され、前記カバーは、前記ポスト及びボスに対応する複数の貫通穴及び位置決めスロットを有し、前記ポスト及びボスは、それぞれ、前記貫通穴及び前記位置決めスロットに配設されて、前記カバーを前記エンドキャップに取り付けることが好ましい。
【００１１】
[0012]
前記ハウジングの底部に、前記第２の軸受が嵌合され、前記シャフトは、前記軸受を貫通して、前記ハウジングの外側まで延在することが好ましい。
【００１２】
[0013]
前記ハウジングの底部に、第１の通気穴が形成され、前記カバーに、第２の通気穴が形成されることが好ましい。
【００１３】
[0014]
前記ロータコアの外径は、１５．９ｍｍであり、前記ステータ磁石は、３．２ｍｍの半径方向の厚さを有し、前記ハウジングの外径は、２４．６ｍｍであることが好ましい。
【００１４】
[0015]
前記エンドキャップに、２つのモータ端子が取り付けられ、前記ブラシは、２つの指片ブラシを備え、前記ブラシの各々は、前記モータ端子のうちの対応する１つに固定連結される一端と、前記整流子と摺動電気的接触するように構成される他端とを有することが好ましい。
【００１５】
[0016]
前記ブラシは、ブラシアームと、ブラシプレートに取り付けられる振動ダンパとを備えることが好ましい。
【００１６】
[0017]
前記ブラシアームの厚さは、０．０６５ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
[0018]
前記２つのブラシと前記２つのモータ端子との連結点は、前記シャフトの回転軸を通る前記エンドキャップの直径上に配置されることが好ましい。
【００１８】
[0019]
前記ステータ磁石は、フェライト磁石であることが好ましい。
【００１９】
[0020]
前記ステータ磁石は、ゴム接合磁石であることが好ましい。
【００２０】
[0021]
前記ロータコアの両端及びスロットは、絶縁樹脂で被覆されることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】公知の従来技術のＰＭＤＣモータのハウジング、ステータ磁石、及びロータコアの断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態によるＰＭＤＣモータのハウジング、ステータ磁石、及びロータコアの断面図である。
【図３】図２のＰＭＤＣモータを示す図である。
【図４】別の側面から図３のモータを示す図である。
【図５】図３のモータのハウジング、ステータ磁石、及びロータコアの等角図である。
【図６】図３のモータの断面図である。
【図７】巻線を省略した、図３のモータのロータ及びブラシを示す図である。
【図８】ハウジングを取り外した状態の図３のモータを示す図である。
【図９】エンドキャップ、ロータコア、及びシャフトを示す、図８と類似の図である。
【図１０】図７と類似の図であるが、別の側面から見た図である。
【図１１】公知のＰＭＤＣモータの雑音・振動試験の結果を示す表である。
【図１２】本発明の好ましい実施形態によるＰＭＤＣモータの雑音・振動試験の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[0022]
ここで、添付図面の図を参照して、単なる例示として本発明の好ましい実施形態を説明する。図において、複数の図に現れる同一の構造体、要素又は部品は、一般に、それらが現れる全ての図において同じ符号で表記される。図内に示される構成部品及び構造部の寸法は、一般に、便宜のため及び提示の明確さのために選択されたものであり、必ずしも縮尺通りではない。
【００２３】
[0035]
図２〜図１０は、車両のＨＶＡＣシステムで好適に用いられる、本発明の好ましい実施形態による小型ＰＭＤＣモータを示す。このモータの出力電力は、２ワット未満である。このモータは、ハウジング１と、ハウジング１の内部に配設されるステータ磁石２と、ロータと、エンドキャップ組立体とを含む。ロータは、シャフト４と、シャフトに取り付けられ、ステータ磁石２内に配設されるロータコア３と、ロータコア３の周りに巻き付けられるロータ巻線（図示せず）と、シャフト４に取り付けられる整流子５とを含み、整流子５の外面に、複数の整流子セグメント７が配設される。エンドキャップ組立体は、ハウジング１の一端に配設されるプラスチックエンドキャップ９と、エンドキャップ９の外側に配設されるエンドカバー１０と、整流子と接触して、エンドキャップ９に取り付けられるブラシ１１とを有する。
【００２４】
[0036]
ロータコア３の外径とハウジング１の外径との比は、０．６０以上０．６７以下である。ハウジングの外径は、約２５ｍｍであることが好ましく、２４．６ｍｍがより好ましい。
【００２５】
[0037]
特に、図２を参照すると、従来のモータと比較して、ステータ磁石２は、比較的大きな厚さを有し、ロータコア３は、比較的小さな外径を有する。これにより、ロータコア３の回転慣性を低減することによって、作動時に永久磁石直流モータによって生じる雑音を低減することができる。ステータ磁石２は、ゴム接合磁石によくあるように、円筒状又は環状に巻かれた円筒形磁石状又は矩形スラブ状のいずれかの単一体の磁石であることが好ましい。磁石は、フェライト磁石であることが好ましい。磁石は、接着剤で、ハウジング１に固定されることが好ましい。ステータ磁石は、２つの磁極を有する。
【００２６】
[0038]
図８〜図１０を参照すると、具体例として、ロータコア３の両端及びスロットは、絶縁樹脂４１で被覆される。シャフト４に、ロータコア３の一端に隣接して、位置決めリング４２が配設される。シャフト４に、整流子５から離れた側で、位置決めリングに隣接して、軸受４４が嵌合される。位置決めリング４２と軸受４４との間に、スペーサ４３が配設される。エンドカバー１０の内面に、外方に突出する軸受ハブ１０２が形成される。整流子５に隣接するシャフト４の端部は、軸受ハブ１０２に取り付けられる軸受４５に嵌合される。この実施形態では、軸受ハブ１０２は、シャフト４の軸方向の端部を閉じ、シャフト４の軸方向において、シャフト４の端部と軸受ハブ１０２の端部との間に、スラスト軸受４６が配設される。
【００２７】
[0039]
シャフト４は、２つの軸受４４，４５を介して、ハウジング１及びエンドキャップ組立体に回転可能に取り付けられる。整流子５から離れたシャフト４の端部は、軸受４４を貫通し、ハウジング１から延出して、被駆動部材を駆動するようになっている。ロータコア３は、ロータ巻線が巻き付けられる３つのロータ歯を含むことが好ましい。整流子５は、３つの整流子セグメント７を含む。ロータ巻線の端部は、整流子セグメントに電気的に接続されて、ロータ巻線が、整流子５、ブラシ１１、及びモータ端子１１１を介して、外部電源に接続されるようになっている。
【００２８】
[0040]
また、ロータコア３とステータ磁石２との間の間隙を、従来のモータと比較して、小さくすることが好ましい。本発明では、ロータコア３とステータ磁石２との間の間隙は、０．２５ｍｍであることが好ましい。エンドキャップ９の端面に、複数のポスト９１及びボス９０が配設される。エンドカバー１０は、ポスト９１及びボス９０に対応する複数の貫通穴１０１及び位置決めスロット１０３を有する。エンドキャップ９のポスト９１及びボス９０は、それぞれ、貫通穴１０１及び位置決めスロット１０３に係合されて、エンドキャップ９をエンドカバー１０に取り付ける。エンドカバー１０は、モータの内部構造を保護する。ポスト９１は、加熱ピン打ちなどして塑性変形されて、カバー１０をプラスチックエンドキャップ９に固定することが好ましい。カバー１０は、金属部品であることが好ましい。更に、エンドキャップの各ボス９０は、取付スロット９２を形成する。
【００２９】
[0041]
図１０に示すように、ブラシ１１は、２つの指片型ブラシを含む。各ブラシ１１は、好ましくは、据込みリベット締めによって、それぞれのモータ端子１１１に固定される。モータ端子１１１に、ブラシアーム１１２が垂直に連結され、ブラシアーム１１２に、振動ダンパ１１３が取り付けられる。ブラシアームは、いくつか（好ましくは３つ）の指片に分かれる末端を有し、これらの指片は、整流子セグメント７と摺動接触するように構成される。ブラシアーム１１２の厚さは、０．０６５ｍｍであることが好ましい。２つのブラシと２つのモータ端子との連結点は、円の中心を通るエンドキャップ９の直径上に配置される。モータ端子１１１は、取付スロット９２からエンドキャップ９の外側まで延在して、外部電源と接続するようになっている。
【００３０】
[0042]
図４を参照すると、ハウジング１の底部に、第１の通気穴１２２が形成される。図８を参照すると、カバー１０に、第２の通気穴１０４が形成される。通気穴１０４，１２２を介して、空気がモータを流れることができる。
【００３１】
[0043]
図１の公知のＰＭＤＣモータのステータ磁石２００の外径は２２．８ｍｍ、内径は１８．８ｍｍ、軸方向の長さは２０ｍｍ、重量は９．８２ｇであり、ロータコア３００の外径は１７．９ｍｍ、軸方向の長さは１３．５ｍｍ、重量は１５．３９ｇであり、ロータ巻線の重量は６．４５ｇである。
【００３２】
[0044]
本発明の好ましい実施形態によるＰＭＤＣモータでは、ステータ磁石２の外径は２２．８ｍｍ、内径は１６．４ｍｍ、軸方向の長さは１７ｍｍ、重量は１２．１９ｇであり、ロータコア３の外径は１５．９ｍｍ、軸方向の長さは１４ｍｍ、重量は１１．６３ｇであり、ロータ巻線の重量は４．７２ｇである。公知のモータと比較して、ロータコアの重量だけでなく、ロータコアの大きさ且つ重量も小型・軽量化されるが、同じ性能要件が満たされる。このように、ロータの全重量ひいては回転慣性を減じることによって、作動時にモータによって生じる雑音を低減する。ステータ磁石の厚さを大きくすることによって、ステータの剛性が増し、これにより、作動時にモータによって生じる雑音が更に低減される。更に、それによって、モータの全重量及び総コストが、軽量化・低減される。
【００３３】
[0045]
公知のモータ及び好ましい実施形態のモータに対して、雑音試験及び振動試験を行った。図１１及び図１２に、それぞれ、試験結果を示す。これらの結果から分かるように、本発明のモータ自体及びこのモータのロータコア並びに車両のＨＶＡＣシステム全体の雑音及び振動は、順方向及び逆方向の両方の作動状態の公知のモータの雑音及び振動よりも低い。
【００３４】
[0046]
要するに、本発明では、ステータ磁石の厚さを大きくするとともに、ロータコアの外径を小さくして、ロータコアの回転慣性を低減することによって、作動時の永久磁石直流モータの雑音が低減される。これにより、ＰＭＤＣモータの品質が向上し、車両のＨＶＡＣシステムで使用する際の消費者の低雑音の要求を満たす。
【００３５】
[0047]
本出願の説明及び請求項において、動詞「備える（comprise）」、「含む（include）」、「含む（contain）」及び「有する（have）」、並びにその変形形態は、説明する要素又は特徴の存在を規定するために包括的な意味で使用され、追加の要素又は特徴の存在を排除するものではない。
【００３６】
[0048]
明確にするために別個の実施形態に関連して説明されている本発明の特定の特徴は、１つの実施形態において組み合わせて提供してもよいものと理解される。逆に、簡潔にするために１つの実施形態に関連して説明されている本発明の種々の特徴を、個別に又はそれらを適当に組み合わせて提供してもよい。
【００３７】
[0049]
上記の実施形態は単なる例示であり、請求項に定義する本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
【符号の説明】
【００３８】
１  ハウジング
２  ステータ磁石
３  ロータコア
４  シャフト
５  整流子
７  整流子セグメント
９  エンドキャップ
１０  エンドカバー
１１  ブラシ
４１  絶縁樹脂
４２  位置決めリング
４３  スペーサ
４４，４５  軸受
４６  スラスト軸受
９０  ボス
９１  ポスト
９２  取付スロット
１００  ハウジング
１０１  貫通穴
１０２  軸受ハブ
１０３  位置決めスロット
１０４  第２の通気穴
１１１  モータ端子
１１２  ブラシアーム
１１３  振動ダンパ
１２２  第１の通気穴
２００  ステータ磁石
３００  ロータコア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１１】
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【図１２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
2016140238000001.pdf