JP2014099971A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化したインナーロータ型モータを提供する。
【解決手段】モータ１は、回転部３と、ロータマグネットを径方向外方から覆う電機子と、電機子の軸方向上側に固定され、シャフト３１を支持する上軸受２８１を保持する上ブラケット２１と、電機子の軸方向下側に固定され、シャフト３１を支持する下軸受２８２を保持する下ブラケット２２と、を有する。磁極歯の少なくとも上面と下面とを覆うインシュレータ２５，２６と、インシュレータを介して磁極歯に導線が巻かれることで構成されるコイル２４と、を有する。インシュレータ２５，２６は、コイルの径方向外側において、軸方向上方に向かって伸びる環状のコアバック絶縁部を有し、上ブラケット２１は、コアバック絶縁部に軸方向に直接または間接に接触し、且つ、径方向に接触し、複数の固定部材６１によって固定され、固定部材６１は、コアバックの外周面よりも径方向内側に位置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インナーロータ型のモータに関する。

インナーロータ型のモータでは、モータの軸方向の長さが長い場合において、電機子の軸方向上側および下側それぞれに軸受を配置する構造のモータが広く用いられてきた。

この種のモータでは、軸受を支持するブラケットを電機子の上下にそれぞれ取り付ける必要がある。

特許文献１では、ステータコア外周部よりも径方向外側に広がった前側エンドブラケットと後側エンドブラケットをネジで固定している。
特許-4798651

しかしながら、特許文献１では、磁束の乱れは回避しているものの、前後のエンドブラケットがステータコアよりも径方向外側に広がっている。そのため、モータが大型化してしまうという課題がある。

本発明は、上記技術の課題を解決する構造のインナーロータ型モータを提供する。

本発明の第１の側面に係るモータは、上下に伸びる中心軸に沿って配置されるシャフトと、中心軸を中心として環状に配置され、シャフトと共に回転するロータマグネットと、ロータマグネットを径方向外側から覆う電機子と、電機子の軸方向上側に固定され、径方向中央にシャフトを回転可能に支持する上軸受を保持する上ブラケットと、電機子の軸方向下側に固定され、径方向中央にシャフトを回転可能に支持する下軸受を保持する下ブラケットと、を有し、電機子は、環状のコアバックと、コアバックから径方向内側に向かって突出する複数の磁極歯と、磁極歯の少なくとも上面と下面とを覆うインシュレータと、インシュレータを介して磁極歯に導線が巻かれることで構成されるコイルと、を有し、インシュレータは、コイルの径方向外側において、軸方向上方に向かって伸びる環状のコアバック絶縁部を有し、上ブラケットは、軸方向においてコアバック絶縁部に直接または間接に接触し、且つ、径方向に接触し、複数の固定部材によって固定され、固定部材は、コアバックの外周面よりも径方向内側に位置する。

本発明によれば、電機子と上ブラケットとを精度よく位置決めすることができる。その結果、軸受と中心軸の同軸度を確保することができる。また、モータの外形に対する電機子の占める容積を確保できるので、モータの外形に対する効率を高めることができる。

図１は、モータの外観斜視図である。 図２は、モータの立体断面図である。 図３は、モータの断面図である。 図４は、モータから上ブラケットを外した状態の外観斜視図である。 図５は、ステータコアの下面図である。 図６は、ステータコアの側面図である。 図７は、上ブラケットの斜視図である。 図８は、上インシュレータの平面図である。 図９は、他の変形例に係るモータの断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、モータの中心軸に沿う方向を上下方向とする。ステータコアに対してコアバック絶縁部側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために上下方向を定義したものであって、本発明に係るモータの使用時の姿勢を限定するものではない。

＜１．モータの全体構成＞
本実施形態のモータは、例えば、エアコンや空気清浄機、冷蔵庫等の家電製品に搭載され、ファンやポンプの駆動源として、使用される。また、ソータ等の産業機器の駆動源として、使用される。ただし、本発明のモータは、他の用途に使用されるモータであってもよい。例えば、本発明のモータは、ＯＡ（Office Automation）機器、医療機器、自動車等に搭載され、各種の駆動力を発生させるものであってもよい。以下では、モータ１が搭載される機器を「駆動装置」と称する。

図１は、本実施形態に係るモータ１の外観斜視図である。図２は、モータ１の立体断面図である。図３は、モータ１の断面図である。図１から図３に示すように、モータ１は、静止部２と回転部３とを、備えている。静止部２は、駆動装置（不図示）の枠体に、固定されている。回転部３は、静止部２に対して回転可能に支持される。

本実施形態の静止部２は、上ブラケット２１、下ブラケット２２、ステータコア２３、コイル２４、上インシュレータ２５、下インシュレータ２６、回路基板２７、および軸受部２８を、有している。

上ブラケット２１は、ステータコア２３および軸受部２８（上軸受２８１）を保持する。より具体的には、上ブラケット２１は、上インシュレータ２５に接触し、複数の固定部材６１によって固定されることにより、ステータコア２３を保持する。上ブラケット２１は、有蓋略円筒形状である。上ブラケット２１は、金属製の部材である。上ブラケット２１は、亜鉛を主成分とする金属を溶融させ、金型に流し込んで成型する、いわゆるダイカスト法により、得られたものである。なお、金属の種類は亜鉛に限られず、アルミニウムその他の金属を用いてもよい。また、製造方法はダイカスト法ではなく、プレス法等他の加工方法により加工されてもよい。上ブラケット２１は、金属製ではなく、樹脂製でも良い。

下ブラケット２２は、ステータコア２３および軸受部２８（下軸受２８２）を保持する。下ブラケット２２は金属製の部材である。下ブラケット２２は、底部２２１、大径円筒部２２２、および小径円筒部２２３を、有している。底部２２１は、コイル２４の下方において径方向（中心軸に直交する方向。以下同じ）に広がる、略平板状の部位である。大径円筒部２２２は、底部２２１の外周部から上方へ向けて延びる、略円筒状の部位である。小径円筒部２２３は、底部２２１の径方向内側において下方へ向けて延びる、略円筒状の部位である。駆動装置にモータ１を取り付けるときには、駆動装置の枠体に、小径円筒部２２３の外周面を嵌め合わせる。これにより、モータ１と駆動装置とを、容易に位置決めできる。また、底部２２１には、周方向に複数の孔が設けられている。該孔にビスが挿通されることにより、モータ１と駆動装置とが固定される。

下ブラケット２２は、電磁鋼板ではない金属からなる。本実施形態の下ブラケット２２は、鉄を主成分とする合金の板を、プレス加工することにより、得られたものである。すなわち、下ブラケット２２は、底部２２１、大径円筒部２２２、および小径円筒部２２３を有する単一のプレス加工品である。プレス加工は、鋳造や切削等の他の工法と比べて、大量生産に適している。また、本実施形態では、ステータコア２３と軸受部２８（下軸受２８２）とを、単一の部材である下ブラケット２２で保持している。このため、ステータコア２３と後述するシャフト３１とを、互いに精度良く位置決めできる。

ステータコア２３およびコイル２４は、モータ１の電機子として機能する部位である。ステータコア２３は、ケイ素鋼板等の電磁鋼板を軸方向（中心軸J１に沿う方向。以下同じ）に積層した積層鋼板からなる。ステータコア２３は、円環状のコアバック２３１と、コアバック２３１から径方向内側へ向けて突出した複数本の磁極歯２３２と、を有している。コアバック２３１は、下ブラケット２２の大径円筒部２２２に、保持されている。コアバック２３１の外周面は、後述する下側小径部４１、大径部４２、および上側小径部４３の外周面となる。ステータコア２３の各磁極歯２３２のコイル２４が巻かれる部位の周方向の幅は、コアバック２３１の径方向の幅の倍以下である。

コイル２４は、磁極歯２３２の周囲に巻かれた導線により、構成されている。コイル２４は、インシュレータを介して磁極歯２３２に巻かれる。コイル２４に駆動電流を与えると、磁芯である磁極歯２３２に、径方向の磁束が発生する。そして、磁極歯２３２と回転部３側のロータマグネット３３との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸J１を中心として回転する。

上インシュレータ２５および下インシュレータ２６は、ステータコア２３とコイル２４とを電気的に絶縁する、樹脂製の部材である。上インシュレータ２５は、ステータコア２３の上側に配置されている。下インシュレータ２６は、ステータコア２３の下側に配置されている。換言すれば、上インシュレータ２５と下インシュレータ２６との間に、ステータコア２３が挟まれている。上インシュレータ２５は、磁極歯２３２の上面を覆う。下インシュレータ２６は、磁極歯２３２の下面を覆う。また、上インシュレータ２５および下インシュレータ２６は磁極歯２３２の側面を覆う。上インシュレータ２５と下インシュレータ２６とで、インシュレータを構成する。本実施形態においては、コイル２４が上インシュレータ２５および下インシュレータ２６の上から磁極歯２３２に巻かれることにより、インシュレータがステータコア２３に固定される。

上インシュレータ２５および下インシュレータ２６は、磁極歯２３２とコイル２４との間に介在して、磁極歯２３２とコイル２４とを電気的に絶縁する部分を有している。また、上インシュレータ２５は、コイル２４の径方向外側において、周方向に連続する環状のコアバック絶縁部２５２を有している。コアバック絶縁部２５２は、大径部４２の上方かつコイル２４の径方向外側に配置されている。コアバック絶縁部２５２はコイル２４が巻き崩れたときに他の部材との絶縁を行う部位である。ステータコア２３、コイル２４、上インシュレータ２５、下インシュレータ２６の組立体を、電機子２９と定義する。

図４は、本実施形態に係るモータ１から上ブラケット２１を外した状態の外観斜視図である。図４を参照して、回路基板２７は、コイル２４に駆動電流を与えるための電子回路を搭載した基板である。回路基板２７は、平面視において略円板形状である。回路基板２７の外形は、後述するステータコア２３の上側小径部４３の外形と略一致する。回路基板２７は、上インシュレータ２５の上面となる座面２５３上に、固定されている。また、回路基板２７の下面には、回転部３の回転数を検知するための磁気センサ２７１が、設けられている。磁気センサ２７１には、例えば、ホール素子が使用される。また、回路基板２７の外周面には外周から径方向内側に窪む切り欠きが設けられている。この切り欠きは位置決め部２７２である、位置決め部２７２には、後述する上インシュレータ２５の位置決め凸部２５４が挿入される。これにより、回路基板２７が上インシュレータ２５に対して相対的に移動しようとした際に、凸部２５４が、位置決め部２７２に接触し、移動が制限される。結果として、上インシュレータ２５と、回路基板２７との周方向および径方向の位置決めを精度よく行うことができる。なお、位置決め部２７２は、貫通孔であってもよい。

また、回路基板２７の上面には、コネクタ２７３が設けられている。モータ１は、コネクタ２７３を介して、駆動電流を得る。また、回路基板２７の外周面には外周から径方向内側に窪む切り欠きが設けられている。この切り欠きは巻き線挿通部２７４である。コイル２４の導線の端は、巻き線挿通部２７４を通って、回路基板２７の上面に引き出され、回路基板２７の上面に設けられたランドに半田付けされる。なお、本実施形態において、巻き線挿通部２７４は、周方向に３箇所に配置される。これは、本実施形態におけるモータ１が３相ブラシレスモータであり、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相を半田付けする必要があることによる。また、回路基板２７の外周面には外周から径方向内側に窪む切り欠きが設けられている。この切り欠きは、固定部材挿通部２７５である。固定部材挿通部２７５は、後述する固定部材（ビス６１）のねじ部の平面視における投影形状と、対応する面を有する。

図２、図３を参照して、軸受部２８は、回転部３のシャフト３１を回転自在に支持するための部材である。軸受部２８は、上軸受２８１と下軸受２８２と、からなる。上軸受２８１は、上ブラケット２１の保持部２１２の内周面２１２１に保持されている。下軸受２８２は、下ブラケット２２の小径円筒部２２３の内周面に、保持されている。軸受部２８には、例えば、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させる玉軸受が、使用される。ただし、軸受部２８に、すべり軸受や流体軸受等の他の方式の軸受が、使用されていてもよい。

本実施形態の回転部３は、シャフト３１、ロータホルダ３２、およびロータマグネット３３を、有している。シャフト３１は、中心軸J１に沿って上下方向に延びる略円柱状の部材である。シャフト３１は、上述した軸受部２８に支持されつつ、中心軸J１を中心として回転する。シャフト３１の下端部は、下ブラケット２２の下方へ突出している。また、シャフト３１の上端部は、回路基板２７の上方へ突出している。シャフト３１の下端部または上端部は、ギア等の動力伝達機構を介して、駆動装置の駆動部に連結される。

ロータホルダ３２は、ステータコア２３およびコイル２４の径方向内側において、シャフト３１とともに回転する部材である。本実施形態のロータホルダ３２は、快削鋼からなる。ロータホルダ３２は、切削されることにより、成形される。ロータホルダ３２は、断面略H形状であり、中央部３２１と、筒状部３２２とを、有している。中央部３２１は、ロータホルダ３２の軸方向の中央に位置し、その内周面にシャフト３１が圧入される。筒状部３２２は、中央部３２１の径方向外側に位置し、中央部３２１の軸方向上側及び下側に延びる略円筒状の部位である。

本実施形態では、ロータホルダ３２の形状を断面略Ｈ形状としたが、これに限られるものではない。ロータホルダ３２の形状を単なる円筒形状としてもよい。また、ロータホルダ３２の形状を有蓋略円筒状とし、プレス加工により得てもよい。また、ロータホルダ３２を、磁性鋼板を積層することにより得てもよい。また、ロータホルダ３２を焼結により得てもよい。

ロータマグネット３３は、円筒形状であり、ロータホルダ３２の筒状部３２２の外周面に、固定されている。ロータマグネット３３の径方向外側の面は、ステータコア２３およびコイル２４と径方向において対向する磁極面となっている。ロータマグネット３３は、Ｎ極の磁極面とＳ極の磁極面とが周方向に交互に並ぶように、着磁されている。なお、ロータマグネット３２について、円筒形状の磁石に代えて、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互並ぶように複数の磁石を配置してもよい。

＜２．ステータコアについて＞
続いて、ステータコア２３のより詳細な構造について、説明する。図５は、ステータコア２３の下面図である。図６はステータコア２３の側面図である。

図２〜図６に示すように、ステータコア２３の外周面は、下側小径部４１と、大径部４２と、上側小径部４３と、を有している。下側小径部４１は、略円筒状の外周面を有している。下側小径部４１は、下ブラケット２２の大径円筒部２２２の径方向内側に、圧入されている。すなわち、下側小径部４１は、大径円筒部２２２の内周面に固定されている。大径部４２は、下側小径部４１より上方に配置されている。大径部４２は、下側小径部４１の外周面より直径の大きい略円筒状の外周面を有している。

上側小径部４３は、大径部４２より上方に配置されている。上側小径部４３は、略円筒状の外周面を有している。上側小径部４３は、大径部４２の外周面より直径の小さい略円筒状の外周面を有している。換言すれば、上側小径部４３は、大径部と比較して外形が小さい。本実施形態においては、上側小径部４３の外周面の直径は、下側小径部４１の外周面の直径と一致する。上側小径部４３の上部の外周面は、上ブラケット２１の突出部２１３と接触する。

上側小径部４３の外周面の直径を下側小径部４１の外周面の直径と同じとすることで、上側小径部４３を成型する金型と、下側小径部４１を形成する金型とを同じとすることが出来る。したがって、追加の金型が不要となる。

大径部４２の外周面は、大径円筒部２２２および突出部２１３に覆われておらず、下ブラケット２２および上ブラケット２１から露出している。すなわち、ステータコア２３の外周面の全体を下ブラケット２２および上ブラケット２１で覆う場合と比べて、本実施形態では、ステータコア２３の外周面と下ブラケット２２および上ブラケット２１との径方向の対向面積が小さい。このため、下ブラケット２２および上ブラケット２１が磁性体であったとしても、大径部４２の外周面から下ブラケット２２および上ブラケット２１への磁束の漏れが、発生しにくい。したがって、下ブラケット２２および上ブラケット２１による鉄損を低減し、モータ１のエネルギー効率を向上させることができる。

また、大径部４２の外周面は、大径円筒部２２２の外周面および突出部２１３の外周面と同等の径方向位置まで、径方向外側へ突出している。すなわち、大径部４２の外周面は、コアバック２３１の最外径部となる。このため、このような突出を有さない場合と比べて、コアバック２３１内の磁路が、径方向に拡大されている。これにより、ステータコア２３における磁気飽和が抑えられ、大径部４２におけるコアバック２３１自体の鉄損も、低減される。したがって、モータ１のエネルギー効率を、さらに向上させることができる。

また、大径部４２の外径が大きくなれば、ステータコア２３内の磁路形成領域の大きさを維持しつつ、ステータコア２３の内径を拡大することもできる。そして、ステータコア２３の内径が大きくなれば、回転部３の径方向の寸法も、ステータコア２３の内径が大きくなった分だけ大きくとることができる。そうすれば、回転部３のトルクを向上させることができる。

大径部４２は、大径円筒部２２２の外周面および突出部２１３の外周面より径方向外側の位置まで突出していてもよい。ただし、本実施形態のように、大径部４２の外周面と、大径円筒部２２２の外周面とを、同等の径方向位置に配置すれば、モータ１の大型化やモータ１の外周面の凹凸を、抑制できる。

下ブラケット２２の大径円筒部２２２は、ステータコア２３のうち、下側小径部４１の外周面のみを覆っている。したがって、ステータコア２３の外周面の全体を覆う場合と比べて、大径円筒部２２２の軸方向の長さが、短縮されている。これにより、下ブラケット２２の材料が低減されるとともに、下ブラケット２２の加工が容易となる。特に、本実施形態のように、下ブラケット２２がプレス加工品である場合には、絞り加工により形成される大径円筒部２２２の長さが短いことは、加工の容易性を大きく向上させる。

また、本実施形態のステータコア２３は、下側小径部４１の外周面と大径部４２の外周面との境界に、段差面４４を有している。そして、当該段差面４４と、大径円筒部２２２の上端部とは、間隙を介して対向している。これにより、下ブラケット２２に対するステータコア２３の軸方向の位置が、定められている。モータ１の製造時には、位置決め用の治具を使用し、段差面４４と大径円筒部２２２の上端部とが当接しないようにステータコア２３を圧入する。したがって、ステータコア２３の磁性鋼板の積層にばらつきがあったとしても、下ブラケット２２とステータコア２３とを軸方向において位置決めすることができる。

ステータコア２３の軸方向の寸法は、要求されるモータ１の特性に応じて、設定される。このとき、下側小径部４１および上側小径部４３の少なくとも一方の寸法を一定とし、大径部４２の寸法を増減すれば、下ブラケット２２および上ブラケット２１の少なくとも一方のサイズを変更することなく、ステータコア２３の軸方向の寸法を変更することができる。つまり、本実施形態のステータコア２３の構造を採れば、複数種類のステータコア２３に対して、同種の下ブラケット２２および上ブラケット２１の少なくとも一方を使用することができる。また、大径部４２の寸法を増加させる、すなわち、大径部４２の磁性鋼板の積層枚数を増加させれば、モータ１の出力を向上させることができる。

なお、本実施形態におけるステータコア２３は、下側小径部４１の軸方向の寸法より大径部４２の軸方向の寸法の方が大きい。また、上側小径部４３の軸方向の寸法より大径部４２の軸方向の寸法が大きい。これにより、鉄損の低減効果をより重視した例となっている。鉄損の低減効果を得つつ、下ブラケット２２および上ブラケット２１の少なくとも一方とステータコア２３との固定強度を向上させたい場合には、下側小径部４１および上側小径部４３の少なくとも一方の軸方向の寸法を、大径部４２の軸方向の寸法より大きく設定してもよい。

＜３．上ブラケットと上インシュレータとの固定について＞
まず、上ブラケット２１について詳述する。図７は上ブラケット２１の斜視図である。図７を参照して、上ブラケット２１は、蓋部２１１と、保持部２１２と、突出部２１３と、貫通孔２１４と、リブ２１５と、窪部２１６と、開口２１７と、を有する。蓋部２１１は、平板状であり、回路基板２７の軸方向上側に位置する。保持部２１２は、蓋部２１１の径方向内側に位置し、軸方向下側に向かって開口する凹部である。保持部２１２は、円筒状の内周面２１２１と、円環状の天面２１２２と、を有する。内周面２１２１は上軸受２８１の外輪の外周面と接触する。天面２１２２は上軸受２８１の外輪の上端面と接触する。これにより、保持部２１２は上軸受２８１を保持する。

突出部２１３は、蓋部２１１の径方向外側から軸方向下方に向かって突出する。突出部２１３は、略環状である。また、突出部２１３は略円筒形状である。突出部２１３の内周面は、ステータコア２３の上側小径部４３の外周面と接触する。これにより、中心軸J１と上軸受２８１との同軸精度を向上させることができる。また、上ブラケット２１の剛性を向上させることができる。また、突出部２１３の内周面は、回路基板２７の外周面や上インシュレータ２５の外周面と接触してもよい。突出部２１３の内周面が回路基板２７や上インシュレータ２５と接することにより、上ブラケット２１の剛性をさらに向上させることができる。突出部２１３は凸部２５５の下端よりも下方において周方向に広がる。

貫通孔２１４は、蓋部２１１上の径方向外側部に周方向に複数配置される。本実施形態において、貫通孔２１４の数は３である。各貫通孔２１４には固定部材６１が挿入される。本実施形態において、固定部材６１は、ビスである（必要に応じて、以下、ビス６１と記載する）。貫通孔２１４の周囲には座面２１４１が配置される。座面２１４１は、蓋部２１１よりも軸方向下側に位置する。ビス６１の頭部は、座面２１４１と接触する。換言すれば、固定部材６１は上ブラケット２５の上面と接触する下面を有する。これにより、ビス６１を挿入したときでも、ビス６１が蓋部２１１から軸方向上側に突出することを防ぐことができる。これにより、モータ１を薄型化することができる。また、ビス６１のねじ部の径は、貫通孔２１４の径と同じか、やや小さい。これにより、ビス６１が挿入された後には、上ブラケット２１は電機子２９に対する周方向の移動が抑制される。したがって、上ブラケット２１と電機子２９との固定を強固なものとすることができる。なお、固定部材６１はリベットでもよい。なお、ビス６１の下端はステータコア２３の上端と接していてもよい。また、回路基板２７の固定部挿通部２７５の縁にグランドパターンが形成されてもよい。これにより、ビス６１により、グランドを取ることが可能となる。

リブ２１５は蓋部２１１の下面、すなわち、回路基板２７と対向する側の面に設けられる。本実施形態において、リブ２１５は、放射状に伸びており、平面視において貫通孔２１４と重なる位置に配置される。これにより、貫通孔２１４が配置されたとしても、上ブラケット２１の剛性が低下することを防止することができる。また、リブ２１５の放射状に伸びている部位は、上ブラケット２１の中央にてリング状に連結される。リブ２１５のリング状の部位は、保持部２１２に繋がる。これにより、上ブラケット２１の剛性を増すことができる。また、保持部２１２に保持される上軸受２８１に加わる荷重に対して確実に支持することができる。

また、回路基板２７上に発熱量の大きい電子部品が実装される場合には、該電子部品と対向するようにリブ２１５を配置することが好ましい。これにより、電子部品とリブ２１５（上ブラケット２１）との距離を近接させることができる。その結果、電子部品より発生した熱は、リブ２１５を介して上ブラケット２１から放熱することができる。なお、発熱量の大きい電子部品の例として、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が挙げられる。

窪部２１６は、突出部２１３の一部であり、軸方向上側に向かって窪む部位である。より具体的には、窪部２１６は、突出部２１３の下端から軸方向上側に向かって窪む部位である。窪部２１６は、貫通孔２１４と周方向に重なる位置に配置される。窪部２１６の内側には上インシュレータ２５の凸部２５５が位置する。窪部２１６の周方向の幅と、凸部２５５の周方向の幅とは、略同一である。窪部２１６と凸部２５５とは嵌合する。すなわち、窪部２１６の側面と、凸部２５５の側面とは接する。これにより、上ブラケット２１と上インシュレータ２５との位置決めが容易となる。また、上ブラケット２１と上インシュレータ２５とを強固に締結することができ、静止部２の剛性を高くすることができる。なお、本実施形態においては、窪部２１６の下端面と、凸部２５５の上端面とは接しない。これは、上ブラケット２１と上インシュレータ２５とは回路基板２７を介して軸方向に間接に接触しているためである。ただし、窪部２１６の下端面と凸部２５５の上端面とが接していてもよい。また、上ブラケット２１と上インシュレータ２５とが、回路基板２７を介さず、直接接していてもよい。

開口２１７は、蓋部２１１から突出部２１３にわたって配置される貫通孔である。回路基板２７上に実装されたコネクタ２７３は開口２１７から露出する。モータ１は開口２１７を通じてコネクタ２７３と接続されることにより、電力が供給される。

図８は上インシュレータ２５の平面図である。図８を参照して、上インシュレータ２５の形状について詳述する。上インシュレータ２５は、磁極歯絶縁部２５１と、コアバック絶縁部２５２と、を有する。磁極歯絶縁部２５１は、各磁極歯２３２の上面および側面を覆う。コアバック絶縁部２５２は環状であり、各磁極歯絶縁部２５１を連結する。コアバック絶縁部２５２の外周面は、コアバック２３１の上側小径部４３の外周面と径方向の位置が略一致する。コアバック絶縁部２５２は、コイル２４の径方向外側において、軸方向上方に伸びる。コアバック絶縁部２５２の上端面はコイル２４よりも軸方向上側に位置する。これにより、コイル２４と回路基板２７や上ブラケット２１等その他の部材との干渉を防ぐことができる。

コアバック絶縁部２５２は、座面２５３と、位置決め凸部２５４と、凸部２５５と、被固定部２５６と、を有する。座面２５３は、コアバック絶縁部２５２の上面であり、中心軸に略垂直な平面である。座面２５３は、回路基板２７の下面と接する。位置決め凸部２５４は、座面２５３から軸方向上側に向かって突出する。位置決め凸部２５４は、回路基板２７の位置決め部２７２に収容される。本実施形態において、位置決め凸部２５４は、周方向に間隔を置いて３箇所に設けられる。本実施形態では位置決め凸部２５４は３箇所としたが、これに限られるものではなく、１箇所、２箇所、４箇所またはそれ以上でもよい。凸部２５５は、コアバック絶縁部２５２から径方向外方に突出する。換言すれば、凸部２５５の外形は、上側小径部４３の外周面よりも径方向外側に位置する。したがって、凸部２５５はコイル２４よりも径方向が違法に突出する。本実施形態においては、凸部２５５の外形は、大径部４２の外形と略一致する。凸部２５５は、径方向に略平行な側面を有する。これにより、凸部２５５が窪部２１６と嵌合したときには、周方向の移動を確実に防止することができる。

被固定部２５６は、凸部２５５に設けられる貫通孔である。被固定部２５６には、ビス６１が挿入される。被固定部２５６の径はビス６１のねじ部の径と略同じ大きさである。被固定部２５６は、貫通孔ではなく、軸方向上側に開口する穴であってもよい。

次に、電機子２９と、回路基板２７および上ブラケット２１との固定について説明する。なお、ステータコア２３、コイル２４、上インシュレータ２５、下インシュレータ２６の組立体を、電機子２９と定義する。

まず、電機子２９に、下ブラケット２２を圧入する。そして、回転部３を電機子２９の内側に配置する。

次に、電機子２９の座面２５３上に回路基板２７を置く。この際、回路基板２７の位置決め部２７２に、位置決め凸部２５４を挿入するように置く。これにより、電機子２９に対する、回路基板２７の位置決めを精度良く行うことができる。これにより、回路基板２７上に実装されている磁気センサ２７１を精度良く配置することが出来る。

その次に、上ブラケット２１を、回路基板２７上に置く。この際、上インシュレータ２５の凸部２５５と、上ブラケット２１の窪部２１６とが嵌合するように置く。また、上ブラケット２１の突出部２１３の内周面が、ステータコア２３の上側小径部４３と接触するように、置く。これにより、上ブラケット２１と電機子２９との周方向および径方向の位置決めを精度良く行うことができる。その結果、上ブラケット２１に支持される上軸受２８１と、電機子２９との同軸度を精度良く配置することができる。また、このとき、貫通孔２１４、固定部材挿通部２７５、被固定部２５６の平面視における位置が一致する。これにより、ビス６１を容易に挿通することが可能となる。

最後に、ビス６１を被固定部２５６に挿入する。ビス６１は、貫通孔２１４および固定部材挿通部２７５を介して挿入される。本実施形態においては、ビス６１のねじ部に接着剤を塗布した状態で挿入する。挿入した後には、ビス６１の頭部が座面２１４１と接する。その後、接着剤は固化し、ビス６１は被固定部２５６に固定される。換言すれば、固定部材６１の下部は上インシュレータ２５に固定される。これにより、回路基板２７は、上ブラケット２１とコアバック絶縁部２５２との間に挟み込まれる。その結果、回路基板２７および上ブラケット２１を、電機子２９に強固に固定することができる。

また、上軸受２８１は、ビス６１の下端よりも軸方向上側に位置する。これにより、上軸受２８１と下軸受２８２との距離を長くすることができ、シャフト３１を安定して支持することができる。

また、ビス６１は、ステータコア２３のコアバックの上端よりも軸方向上側に位置している。これにより、ステータコア２３の磁気的スペースを確保することができる。その結果、モータのエネルギー効率を向上させることができる。

＜２−３．ステータコアの溝部について＞
図２、図５、および図６に示すように、ステータコア２３の外周面には、３本の溝部５１が設けられている。これらの溝部５１は、ステータコア２３の作製時に、外径寸法の異なる電磁鋼板を、径方向および周方向に精度よく位置決めするために、使用される。

各溝部５１は、大径部４２の外周面において、軸方向に延びている。各溝部５１は、大径部４２の外周面から径方向内側へ向けて、平面視において矩形状に凹んだ形状となっている。溝部５１の径方向内側の界面である内端面５２は、下側小径部４１および上側小径部４３の外周面と同等の径方向位置に、設けられている。したがって、当該内端面５２と、下側小径部４１の外周面および上側小径部４３の外周面とは、段差を介することなく、滑らかに上下に連続している。

ステータコア２３を作製するときには、溝部５１を基準として、複数の電磁鋼板を位置決めしつつ、各電磁鋼板を積層する。積層時には、溝部５１に、軸方向に延びる治具を当接させつつ、電磁鋼板を積層する。各溝部５１に治具が当接することにより、複数の電磁鋼板が、同軸に位置決めされる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図９は、一変形例に係るモータ１Ｂの部分縦断面図である。図９の例では、下ブラケット２２Ｂは、上ブラケット２１Ｂと同形状である。また、下インシュレータ２６Ｂは、上インシュレータ２５Ｂと同形状である。また、上ブラケット２１Ｂおよび下ブラケットＢには、インロー部およびねじ穴が設けられている。このようにすれば、モータ１Ｂは上下いずれの方向にも配置可能であり、装置本体の設計の自由度が広がる。また、このようにすれば、部品の共通化が可能になる。

また、本実施形態における上ブラケット２１Ｂおよび下ブラケット２２Ｂには、略円筒状の小径円筒部２２３Ｂが配置される。駆動装置にモータ１Ｂを取り付けるときに、小径円筒部２２３Ｂは、駆動装置の枠体に、小径円筒部２２３Ｂの外周面を嵌め合わせる。これにより、モータ１Ｂと駆動装置とを、容易に位置決めすることが出来る。

また、本実施形態においては、モータ１Ｂはエンコーダを有する。すなわち、回転部３Ｂは、位置検出用マグネット３４Ｂと、磁性板３５Ｂとをさらに有する。また、回路基板２７Ｂ上には、磁気センサ２７１Ｂに加え、フォトセンサ２７６Ｂが実装される。位置検出用マグネット３４Ｂは、位置検出用の着磁パターンが着磁される。磁性板３５Ｂは、中心軸Ｊ１に垂直な円板状の磁性体であり、いわゆる、エンコーダディスクである。磁性板３５Ｂは、例えば、ステンレス鋼により形成される。磁性板３５Ｂには周方向に多数の開口であるスリットが形成される。スリット内では、位置検出用マグネット３４Ｂの表面が露出する。磁性板３５Ｂは、位置検出用マグネット１１４の上面に吸着される。磁性板３５Ｂは、さらに接着剤を用いて固定されてもよい。なお、磁性板３５Ｂに代えて樹脂等の非磁性の円板が、位置検出用マグネット１１４上に接着されてもよい。磁性板３５Ｂの表面は金属光沢を有する反射面である。

位置検出用マグネット３４Ｂの表面は、磁性板３５Ｂに比べて相対的に光を反射しない。フォトセンサ２７６Ｂは、反射型のセンサであり、発光部と受光部とを備える。発光部からの光は位置検出用マグネット３４Ｂおよび磁性板３５Ｂに照射される。回転部３Ｂが回転すると、受光部での光の受光強度が断続的に変動し、回転部３Ｂの回転を示すパルス信号が生成される。これにより、回転部３Ｂの回転速度が正確に検出される。すなわち、エンコーダにより、回転部３Ｂの回転が検出される。

また、他の変形例として、大径部４２の外周面は、部分的に上ブラケット２１または下ブラケット２２に覆われる領域を有していてもよい。ただし、上記の実施形態のように、大径部４２の外周面が全周に亘って上ブラケット２１または下ブラケット２２から露出している方が、大径部４２の外周面付近における磁気特性のばらつきを、抑制できる。

また、下側小径部４１の外周面と大径部４２の外周面との境界は、上記の実施形態のような段差面４４であってもよく、滑らかに連続する曲面であってもよい。上側小径部４３も同様である。

また、下側小径部４１は、大径円筒部２２２の内周面に、他の部材を介して間接的に固定されていてもよい。ただし、上記の実施形態のように、大径円筒部２２２の内周面に下側小径部４１が直接的に固定すれば、大径円筒部２２２に対する下側小径部４１の固定強度および位置決め精度を、より向上させることができる。

下インシュレータ２６は、コイル２４によってステータコア２３に固定されていてもよく、下ブラケット２２の大径円筒部２２２の内側に圧入されていてもよい。また、下インシュレータ２６は、上記の実施形態のように、下ブラケット２２の底部２２１から離間していてもよく、下ブラケット２２の底部２２１に当接していてもよい。

ステータコア２３の外周面に設けられる溝部の数は、１〜２本であってもよく、４本以上であってもよい。例えば、ステータコア２３の外周面に２本以上の溝部が設けられていてもよい。また、溝部の形状は、上記の実施形態と異なる形状であってもよい。また、上記の溝部５１に代えて、または、上記の溝部５１とともに、ステータコア２３の外周面に、軸方向に延びる複数の突出部が設けられていてもよい。このような複数の溝部または複数の突出部の中に、ステータコア２３の外周面と交差し、小径部および大径部の双方に亘って延びる基準面が、少なくとも１つ含まれていれば、当該基準面を利用して、複数の電磁鋼板を位置決めできる。

本実施形態では、３相ブラシレスモータに使用したが、これに限られるものではない。単相や二相のブラシレスモータでもよい。また、ブラシとコミュテータとを有するブラシ付モータでもよい。また、ステッピングモータ等他のタイプのモータに用いられてもよい。

本実施形態では、突出部は環状としたが、これに限られるものではない。平板状等、他の形状であってもよい。

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、インナーロータタイプのモータに利用できる。

１、１Ｂ モータ
２ 静止部
２１、２１Ｂ 上ブラケット
２１１ 蓋部
２１２ 保持部
２１２１ 内周面
２１２２ 天面
２１３ 突出部
２１４ 貫通孔
２１４１ 座面
２１５ リブ
２１６ 窪部
２１７ 開口
２２、２２Ｂ 下ブラケット
２２１ 底部
２２２ 大径円筒部
２２３ 小径円筒部
２３ ステータコア
２３１ コアバック
２３２ 磁極歯
２４ コイル
２５、２５Ｂ 上インシュレータ
２５１ 磁極歯絶縁部
２５２ コアバック絶縁部
２５３ 座面
２５４ 位置決め凸部
２５５ 凸部
２５６ 被固定部
２６、２６Ｂ 下インシュレータ
２７ 回路基板
２７１ 磁気センサ
２７２ 位置決め部
２７３ コネクタ
２７４ 巻き線挿通部
２７５ 固定部材挿通部
２８ 軸受部
２８１ 上軸受
２８２ 下軸受
２９ 電機子
３１ シャフト
３２ ロータホルダ
３２１ 中央部
３２２ 筒状部
３３ ロータマグネット
４１ 下側小径部
４２ 大径部
４３ 上側小径部
４４ 段差面
５１ 溝部
５２ 内端面
６１ 固定部材（ビス）

Claims (14)

1. モータは、
   上下に伸びる中心軸に沿って配置されるシャフトと、
   前記中心軸を中心として環状に配置され、前記シャフトと共に回転するロータマグネットと、
   前記ロータマグネットを径方向外側から覆う電機子と、
   前記電機子の軸方向上側に固定され、径方向中央にシャフトを回転可能に支持する上軸受を保持する上ブラケットと、
   前記電機子の軸方向下側に固定され、径方向中央にシャフトを回転可能に支持する下軸受を保持する下ブラケットと、
   を有し、
   前記電機子は、
   環状のコアバックと、
   前記コアバックから径方向内側に向かって突出する複数の磁極歯と、
   前記磁極歯の少なくとも上面と下面とを覆うインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記磁極歯に導線が巻かれることで構成されるコイルと、を有し、
   前記インシュレータは、前記コイルの径方向外側において、軸方向上方に向かって伸びる環状のコアバック絶縁部を有し、
   前記上ブラケットは、軸方向において前記コアバック絶縁部に直接または間接に接触し、且つ、径方向に接触し、複数の固定部材によって固定され、
   前記固定部材は、前記コアバックの外周面よりも径方向内側に位置する。
2. 前記固定部材はビスである、請求項１に記載のモータ。
3. 前記上ブラケットは、蓋部と、前記蓋部から軸方向下方に向けて突出する突出部を有しており、
   前記突出部は、前記コアバック絶縁部の外周面に接触している請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記コアバックの上端近傍における外周面は、大径部と、前記大径部と比較して外径が小さく前記大径部よりも上側に位置する上側小径部と、を有し、
   前記上側小径部に前記突出部が接触している請求項３に記載のモータ。
5. 前記コアバック絶縁部は、前記コイルよりも径方向外方に突出する凸部を有し、
   前記凸部には前記固定部材が固定される被固定部を有する請求項３または４に記載のモータ。
6. 前記突出部は、その下端から軸方向上側に向かって窪む窪部を有し、
   前記窪部の内側には前記凸部が位置する、請求項５に記載のモータ。
7. 前記突出部は、前記凸部の下端よりも下方において周方向に拡がる部位を有する請求項５に記載のモータ。
8. 前記上ブラケットと前記コアバック絶縁部との間には、回路基板が介在する請求項１から７のいずれかに記載のモータ。
9. 前記回路基板は平面視において円板形状であり、前記回路基板の外形の直径は、前記上側小径部の外形の直径よりも一致するか、小さい、請求項８に記載のモータ。
10. 前記回路基板は、貫通孔または切り欠きである位置決め部を有し、
    前記コアバック絶縁部は、前記位置決め部に収容される位置決め凸部を有する、請求項８または９に記載のモータ。
11. 前記固定部材の下端は、前記コアバックの上端よりも軸方向上方に位置している請求項１から１０のいずれかに記載のモータ。
12. 前記上軸受は前記固定部材の下端よりも軸方向上側に位置する、請求項１から１１のいずれかに記載のモータ。
13. 前記インシュレータは、前記磁極歯の上面を覆う上インシュレータと、前記磁極歯の下面を覆う下インシュレータと、を有し、
    前記上インシュレータは前記コアバック絶縁部を備える、請求項１から１２のいずれかに記載のモータ。
14. 前記上軸受は玉軸受であり、
    前記上ブラケットは前記玉軸受の外輪の上端面と軸方向に接触する保持部を備える、請求項１から１３のいずれかに記載のモータ。
    

Images