JP2007236165A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサの数を少なくすることができるブラシレスモータを提供する。
【解決手段】ブラシレスモータは、３相の励磁コイルが設けられたステータと、ステータに対して回転可能に支持されたロータと、各相の励磁コイルと電気的に接続される３つのターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが設けられた回路基板１３とを備え、各相の励磁コイルに対応した駆動電流を、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗを介して励磁コイルにそれぞれ供給してロータを回転駆動する。ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、ロータの回転軸９中心の所定の角度の領域Ａ１において周方向に並んで配設される。温度センサ２１ａ，２１ｂは、周方向の中央のターミナル１６ｖと周方向の両端のターミナル１６ｕ，１６ｗとの各間にそれぞれ設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明はブラシレスモータに係り、例えば、車両用空調装置の送風機用モータとして使用されるブラシレスモータに関するものである。

従来、車両用空調装置の送風機用モータ等として使用されるブラシレスモータとしては、３相の励磁コイルが設けられたステータと、ステータに対して回転可能に支持されたロータとを備えたものがある。このようなブラシレスモータでは、各相の励磁コイルに対応した駆動電流を、励磁コイルにそれぞれ供給してロータを回転駆動するようになっている。

ところで、上記のようなブラシレスモータでは、長期の使用や過負荷等の種々の要因により励磁コイルが加熱する場合があるため、このような場合にその温度を温度センサにて直接又は間接的に検出し例えば駆動電流の供給を停止してブラシレスモータ（励磁コイル）を保護するといったものがある。例えば、特許文献１では、励磁コイルの中性点の近傍に温度センサを配置し、その温度センサにて温度の異常を検出するようにしている。このブラシレスモータでは、各相の励磁コイルが接続される中性点近傍の温度を１つの温度センサにて検出することでブラシレスモータ（各相の励磁コイル）の保護が図られている。
特開平１１−２３４９６４号公報

しかしながら、中性点のないデルタ結線が採用されたブラシレスモータ等において、各相の励磁コイルの内のいずれか１相の温度が高温となった場合の温度の異常を検出するためには、各相の励磁コイル又は各相の励磁コイルに接続される導体に対してそれぞれ（即ち３つの）温度センサを設ける必要があった。このことは、部品点数の増加や組み付け工数の増加を招くといった原因となり、ひいてはブラシレスモータを高価としてしまう原因となる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、温度センサの数を少なくすることができるブラシレスモータを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、３相の励磁コイルが設けられたステータと、前記ステータに対して回転可能に支持されたロータと、前記ステータに対して固定され、各相の前記励磁コイルと電気的に接続される３つの接続導体が設けられた回路基板とを備え、各相の前記励磁コイルに対応した駆動電流を、前記接続導体を介して前記励磁コイルにそれぞれ供給して前記ロータを回転駆動するブラシレスモータであって、少なくとも２つの前記接続導体同士の間に、それら少なくとも２つの接続導体の温度を検出するための温度センサを備えた。

同構成によれば、１つの温度センサによって少なくとも２つの接続導体の温度が検出されるため、各接続導体に対してそれぞれ温度センサを設けなくても、３つの接続導体の内の少なくとも１つの温度が高温となった場合等の温度の異常を検出することができる。即ち、各相の励磁コイルに対応した（電気的に接続された）各接続導体に対してそれぞれ温度センサを設ける場合（温度センサを３つ設ける場合）に比べて、温度センサの数を少なくすることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記接続導体は、前記ロータの回転軸中心の所定の角度の領域において周方向に並んで配設されるものであって、前記温度センサは、周方向の中央の前記接続導体と周方向の両端の前記接続導体との各間にそれぞれ設けられた。

同構成によれば、接続導体は、ロータの回転軸中心の所定の角度の領域において周方向に並んで配設されるものであるため、例えば周方向に並んでいないものに比べて、その構成等が単純となる。詳しくは、接続導体が周方向に並んでいないものでは、例えば、３つの接続導体を異なる形状（品番を複数）とする必要性が生じたり、３つの接続導体の配置作業（自動組み付け）が煩雑となるといった虞があるが、上記構成では、３つの接続導体を容易に同じ形状（品番を１つ）としたり、３つの接続導体の配置作業（自動組み付け）が容易となる。そして、温度センサは、周方向の中央の接続導体と周方向の両端の接続導体との各間にそれぞれ設けられ、全体で２つとなるため、各接続導体に対してそれぞれ温度センサを設ける場合（温度センサを３つ設ける場合）に比べて、温度センサの数を少なくすることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載のブラシレスモータにおいて、２つの前記温度センサが検出した各温度に対応したデータ値の和と、予め設定された異常温度データ値とを比較して、前記データ値の和が前記異常温度データ値を超えた場合、異常であると判定する判定回路部を備えた。

同構成によれば、判定回路部によって、２つの温度センサが検出した各温度に対応したデータ値の和と予め設定された異常温度データ値とが比較されて、前記データ値の和が前記異常温度データ値を超えた場合、異常であると判定される。よって、簡単な回路構成で異常を判定することができる。

本発明によれば、温度センサの数を少なくすることができるブラシレスモータを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明する。
図１は、車両用空調装置の送風機用モータとして使用されるブラシレスモータを示す。モータホルダ１の上面にはステータ２が固定されている。ステータ２は、その下端面がモータホルダ１の上面と対向するように固定されるセンターピース３と、センターピース３の中央で上方に筒状に延びるように形成された円筒部３ａに外嵌されるコア４と、そのコア４に導線５が巻着されて構成される３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗとを備えている。本実施の形態のコア４は、センターピース３の円筒部３ａに外嵌される筒部４ａと、筒部４ａから放射状に延びる１８個のティース４ｂを有するものであって、そのティース４ｂ（ティース４ｂ間のスロット）にインシュレータ４ｃを介して励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗが分布巻にて巻回されている。又、コア４における筒部４ａの下面と対応した部分のインシュレータ４ｃには、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に対応した３つの給電用端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの上端部が圧入され、それら給電用端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗには各相の励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗが電気的に接続されている。尚、３つの給電用端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗは、センターピース３における円筒部３ａ（ブラシレスモータの軸中心）を中心として４０°間隔で周方向に並んで配設されている（図２参照）。

前記ステータ２にはロータ６が回転可能に支持される。ロータ６は、釣鐘状のヨーク７と、そのヨーク７の内周面に固着される６個（６極）のマグネット８と、前記ヨーク７の中心部に圧入される回転軸９とから構成される。そして、前記回転軸９は軸受１０ａ，１０ｂを介して前記センターピース３の円筒部３ａの内側に回転可能に支持され、その回転軸９の上端部にはファン１１が固定されている。又、センターピース３の円筒部３ａより下方に突出する回転軸９の下端部には、円盤状のセンサマグネット１２が回転軸９と一体回転可能に嵌着されている。尚、本実施の形態のセンサマグネット１２は、前記マグネット８と同様に６極とされ、Ｎ極とＳ極とが６０°毎に交互に着磁されている。

前記モータホルダ１の下面には回路基板１３がネジ１４で固定され、その回路基板１３にはトランジスタ等の種々の素子が配設されることで、バッテリ電源を３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の駆動電流に変換するための励磁回路等を含む種々の回路が構成されている。

又、回路基板１３には、図１及び図２に示すように前記各給電用端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗを挿通させるための円弧状の貫通孔１３ａと、前記回転軸９を挿通させるための挿通孔１３ｂとが形成されている。

又、回路基板１３には、前記励磁回路の３つの出力端子と前記給電用端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗとを電気的に接続するための接続導体としてのターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが配設されている。詳しくは、本実施の形態の３つのターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、同じ形状（品番が１つ）とされている。そして、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、ロータ６の回転軸９中心の所定の角度の領域Ａ１（図２参照）において周方向に並んで配設されている。尚、所定の角度の領域Ａ１とは、３６０°未満の角度の領域であって、本実施の形態では、９０°以下の角度の領域に設定されている。又、言い換えると、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、前記３つの給電用端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗと対応して４０°間隔で配設されている。そして、各ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、その径方向外側の基端部が回路基板１３を上方に貫通して励磁回路の出力端子に電気的に接続（はんだ付け）され、径方向内側の先端部が前記貫通孔１３ａを貫通する前記給電用端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに電気的に接続（圧着）されている。即ち、本実施の形態のブラシレスモータでは、前記励磁回路にて生成される各相の励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗに対応した駆動電流が、前記ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ及び給電用端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗを介して励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗにそれぞれ供給されてロータ６が回転駆動される。

又、回路基板１３には、少なくとも２つのターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ同士の間に、それら少なくとも２つのターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの温度を検出するための温度センサ２１ａ，２１ｂが配設されている。詳しくは、本実施の形態の温度センサ２１ａ，２１ｂは、回路基板１３の下面において、周方向の中央のターミナル１６ｖと周方向の両端のターミナル１６ｕ，１６ｗとの各間にそれぞれ（即ち２つ）設けられている。そして、一方の温度センサ２１ａは、周方向の中央のターミナル１６ｖ及びその反時計回り側（図２中、反時計回り側）のターミナル１６ｕの温度を検出可能とされ、他方の温度センサ２１ｂは、周方向の中央のターミナル１６ｖ及びその時計回り側（図２中、時計回り側）のターミナル１６ｗの温度を検出可能とされている。

又、回路基板１３には、前記種々の回路の１つとして判定回路部が構成されている。判定回路部は、２つの温度センサ２１ａ，２１ｂが検出した各温度に対応したデータ値の和と、予め設定された異常温度データ値とを比較して、前記データ値の和が前記異常温度データ値を超えた場合、異常であると判定する。尚、本実施の形態の判定回路部は、前述したように異常であると判定した場合、前記励磁回路による励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗへの駆動電流の供給を停止させる。よって、長期の使用や過負荷等の種々の要因により励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗと電気的に接続されたターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの内の少なくとも１つの温度が高温となった場合、励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗへの駆動電流の供給が停止されてブラシレスモータ（励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗ）が保護される。

又、回路基板１３には、センサマグネット１２の外周部の近傍位置に、センサマグネット１２の回転による磁界の変化を検出してロータ６の回転角度を検出するための３つの磁気センサとしてのホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗが備えられる。ホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗは、前記所定の角度の領域Ａ１（図２参照）を除く（領域Ａ１と重ならない）領域Ａ２に設けられている。詳しくは、本実施の形態のホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗは、ロータ６の回転軸９を中心として前記所定の角度の領域Ａ１と１８０°反対側に位置する領域Ａ２において周方向に並んで配設されている。尚、本実施の形態のホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗは、８０°間隔で配設されている。又、各ホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗは、センサマグネット１２の回転による磁界の変化に応じた検出信号を前記励磁回路に出力することになる。そして、回路基板１３は、前記モータホルダ１に取着される下部ケース１８にて覆われている。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）１つの温度センサ２１ａ，２１ｂによって２つのターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの温度が検出されるため、各相に対応した各ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗに対してそれぞれ温度センサを設けなくても、３つのターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの内の少なくとも１つの温度が高温となった場合等の温度の異常を検出することができる。即ち、各相の励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗに対応した（電気的に接続された）各ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗに対してそれぞれ温度センサを設ける場合（温度センサを３つ設ける場合）に比べて、温度センサ２１ａ，２１ｂの数を少なく、本実施の形態のように２つにすることができる。よって、部品点数の低減や組み付け工数の低減を図ることができ、ひいてはブラシレスモータを安価とすることができる。

（２）ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、ロータ６の回転軸９中心の所定の角度の領域Ａ１において周方向に並んで配設されるものであるため、例えば周方向に並んでいないものに比べて、その構成等が単純となる。詳しくは、ターミナル（接続導体）が周方向に並んでいないものでは、例えば、３つのターミナル（接続導体）を異なる形状（品番を複数）とする必要性が生じたり、３つのターミナル（接続導体）の配置作業（自動組み付け）が煩雑となるといった虞がある。これに対して上記構成では、３つのターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗを容易に同じ形状（品番を１つ）としたり、３つのターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの配置作業（自動組み付け）が容易となる。そして、温度センサ２１ａ，２１ｂは、周方向の中央のターミナル１６ｖと周方向の両端のターミナル１６ｕ，１６ｗとの各間にそれぞれ設けられ、全体で２つとなるため、各ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗに対してそれぞれ温度センサを設ける場合（温度センサを３つ設ける場合）に比べて、温度センサの数を少なくすることができる。

（３）ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、ロータ６の回転軸９中心の９０°以下の角度の領域Ａ１において周方向に並んで配設されるため、３６０°未満で９０°より大きい角度の領域である場合に比べて、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ間の（周方向の）間隔が狭くなり、温度センサ２１ａ，２１ｂにて温度を容易に（高精度で）検出することができる。

（４）判定回路部によって、２つの温度センサ２１ａ，２１ｂが検出した各温度に対応したデータ値の和と予め設定された異常温度データ値とが比較されて、前記データ値の和が前記異常温度データ値を超えた場合、異常であると判定される。よって、簡単な回路構成で異常を判定することができる。

（５）センサマグネット１２の回転による磁界の変化を検出してロータ６の回転角度を検出するための３つのホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗは、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが配設される前記所定の角度の領域Ａ１を除く（領域Ａ１と重ならない）領域Ａ２に設けられる。よって、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗに駆動電流が流れてその周囲に磁界が発生しても、ホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗはターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗで発生した磁界の影響を受け難くなる。よって、ホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗがロータ６の回転角度を誤検出してしまうといったことが防止される。

上記実施の形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、ロータ６の回転軸９中心の９０°以下の角度の領域Ａ１において周方向に並んで配設されるとしたが、これに限定されず、３６０°未満で９０°より大きい角度の領域を所定の角度の領域としてその領域において周方向に並べて配設してもよい。例えば、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗを、ロータ６の回転軸９中心の１８０°以下の角度の領域（所定の角度の領域）において周方向に並べて配設してもよい。このようにしても、３６０°未満で１８０°より大きい角度の領域である場合に比べて、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ間の（周方向の）間隔が狭くなり、温度センサにて温度を容易に（高精度で）検出することができる。

・上記実施の形態では、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、ロータ６の回転軸９中心の所定の角度の領域Ａ１において周方向に並んで配設されるとしたが、これに限定されず、周方向に並ばないように配設してもよい。

例えば、回路基板１３における回転軸９中心から変位した位置（周方向の一部）において、ターミナル（接続導体）を正三角形の頂点と対応した位置に配置し、温度センサを３つのターミナル（接続導体）間の中心に設けそれら３つのターミナル（接続導体）の温度を検出するためのものとしてもよい。このようにすると、温度センサは、全体で１つとなるため、各ターミナル（接続導体）に対してそれぞれ温度センサを設ける場合（温度センサを３つ設ける場合）に比べて、温度センサの数を大幅に少なくすることができる。

・上記実施の形態では、判定回路部は、２つの温度センサ２１ａ，２１ｂが検出した各温度に対応したデータ値の和と、予め設定された異常温度データ値とを比較して、前記データ値の和が前記異常温度データ値を超えた場合、異常であると判定するとしたが、これに限定されず、他の方法及び構成で、異常か否かを判定するようにしてもよい。例えば、２つの温度センサ２１ａ，２１ｂが検出した各温度に対応した各データ値と、予め設定された異常温度データ値とをそれぞれ比較して、少なくとも一方の前記データ値が前記異常温度データ値を超えた場合、異常であると判定するようにしてもよい。

・上記実施の形態では、ホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗは、ターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが配設される前記所定の角度の領域Ａ１を除く（領域Ａ１と重ならない）領域Ａ２に設けられるとしたが、これに限定されず、前記所定の角度の領域Ａ１を含む（領域Ａ１と重なる）領域に設けてもよい。尚、勿論、ホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗが設けられる間隔（８０°間隔）は、変更してもよい。

・上記実施の形態のターミナル１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、励磁コイル５ｕ，５ｖ，５ｗと電気的に接続されるものであれば、他の接続導体に変更してもよい。
・上記実施の形態では、磁気センサをホール素子１７ｕ，１７ｖ，１７ｗとしたが、これに限定されず、例えば磁気抵抗素子等をはじめ磁界の変化を検出できるその他の磁気センサに変更してもよい。

・上記実施の形態のマグネット８の極数、センサマグネット１２の極数、ティース４ｂの数等は、他の数に変更してもよい。
・上記実施の形態では、車両用空調装置の送風機用モータとして使用されるブラシレスモータに具体化したが、勿論、他の装置用のモータとして使用されるブラシレスモータに具体化してもよい。

上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記温度センサは、３つの前記接続導体間の中心に設けられ、それら３つの接続導体の温度を検出するためのものであることを特徴とするブラシレスモータ。

同構成によれば、温度センサは、３つの接続導体間の中心に設けられ、それら３つの接続導体の温度を検出するためのものであり、全体で１つとなるため、各接続導体に対してそれぞれ温度センサを設ける場合（温度センサを３つ設ける場合）に比べて、温度センサの数を大幅に少なくすることができる。

（ロ）請求項２に記載のブラシレスモータにおいて、前記所定の角度の領域は、１８０°以下の角度の領域であることを特徴とするブラシレスモータ。
同構成によれば、接続導体は、ロータの回転軸中心の１８０°以下の角度の領域において周方向に並んで配設されるため、３６０°未満で１８０°より大きい角度の領域である場合に比べて、接続導体間の間隔が狭くなり、温度センサにて温度を容易に検出することができる。

（ハ）上記（ロ）に記載のブラシレスモータにおいて、前記所定の角度の領域は、９０°以下の角度の領域であることを特徴とするブラシレスモータ。
同構成によれば、接続導体は、ロータの回転軸中心の９０°以下の角度の領域において周方向に並んで配設されるため、３６０°未満で９０°より大きい角度の領域である場合に比べて、接続導体間の間隔が狭くなり、温度センサにて温度を容易に検出することができる。

（ニ）請求項２、及び上記（ロ）、（ハ）に記載のブラシレスモータにおいて、前記ロータには、センサマグネットが設けられ、前記回路基板には、前記センサマグネットの回転による磁界の変化を検出して前記ロータの回転角度を検出するための複数の磁気センサが前記所定の角度の領域を除く領域に設けられたことを特徴とするブラシレスモータ。

同構成によれば、センサマグネットの回転による磁界の変化を検出してロータの回転角度を検出するための複数の磁気センサが前記所定の角度の領域を除く領域に設けられるため、接続導体に駆動電流が流れてその周囲に磁界が発生しても、磁気センサは接続導体で発生した磁界の影響を受け難くなる。よって、磁気センサがロータの回転角度を誤検出してしまうといったことが防止される。

本実施の形態のブラシレスモータの断面図。 本実施の形態のブラシレスモータの下部ケースを外した状態の底面図。

符号の説明

２…ステータ、５ｕ，５ｖ，５ｗ…励磁コイル、６…ロータ、９…回転軸、１３…回路基板、１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ…ターミナル（接続導体）、２１ａ，２１ｂ…温度センサ、Ａ１…所定の角度の領域。

Claims (3)

1. ３相の励磁コイルが設けられたステータと、
   前記ステータに対して回転可能に支持されたロータと、
   前記ステータに対して固定され、各相の前記励磁コイルと電気的に接続される３つの接続導体が設けられた回路基板と
   を備え、各相の前記励磁コイルに対応した駆動電流を、前記接続導体を介して前記励磁コイルにそれぞれ供給して前記ロータを回転駆動するブラシレスモータであって、
   少なくとも２つの前記接続導体同士の間に、それら少なくとも２つの接続導体の温度を検出するための温度センサを備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、
   前記接続導体は、前記ロータの回転軸中心の所定の角度の領域において周方向に並んで配設されるものであって、
   前記温度センサは、周方向の中央の前記接続導体と周方向の両端の前記接続導体との各間にそれぞれ設けられたことを特徴とするブラシレスモータ。
3. 請求項１又は２に記載のブラシレスモータにおいて、
   ２つの前記温度センサが検出した各温度に対応したデータ値の和と、予め設定された異常温度データ値とを比較して、前記データ値の和が前記異常温度データ値を超えた場合、異常であると判定する判定回路部を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。

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