JP4099568B2

JP4099568B2 - Ｄｃブラシレスモータ構造及び組立方法

Info

Publication number: JP4099568B2
Application number: JP2002079780A
Authority: JP
Inventors: 秀明清野; 一也中村; 真吾鈴木
Original assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd; Adamant Namiki Precision Jewel Co Ltd
Current assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd; Adamant Namiki Precision Jewel Co Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP2003284278A; WO2003079520A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に小型・小径化が進むマイクロDCブラシレスモータの内部構造に関するものであり、より詳細には、ハウジング内のステータ側界磁コイルの固着の信頼性が高く、組立作業効率がよい、インナーロータマグネット型のDCブラシレスモータユニットの構造、及び組立方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インナーロータマグネット型のDCブラシレスモータは、ステータ部ハウジング内径に界磁コイルを固定配置し、これに対し回転出力軸を中心に貫通させたマグネットを、ハウジング中心位置に軸支して配置するロータ部とするモータ構成のものが一般的である。
【０００３】
例えば、図８に示すように、円筒状マグネット4とその中心を貫通するシャフト3からなるインナーロータ部を、円筒状ハウジング1の両端開口部に位置するフランジ2の軸中心位置で、軸受6により回転自在に軸支し、これを、対向ヨークとなる磁性材料のハウジング1内周面に電気絶縁層30を介して固定配置した界磁コイル5に、転流通電することによって発生する回転磁界により起動させ、ロータ部を回転駆動させるDCブラシレスモータ110がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記図８のようなスロットレスタイプのDCブラシレスモータの場合、ハウジング1内部に界磁コイル5を導入し固定する際には、一般的に電気絶縁層30を介してハウジング1内周面と界磁コイル5外周面の隙間端部に、液状接着剤を部分的に充填して固定することが多い。つまり、モータ組立の際、図９に示すところの円筒状ハウジング1の内周面に対し、ほぼ同寸外径の界磁コイル5を開口部から矢印方向で挿入した後に、図10で示すような状態で液状接着剤20（紫外線硬化タイプなどを含む）を円筒状ハウジング1の開口部から挿入した界磁コイル5の端部とハウジング1内径に形成された隙間（空間）に、液状接着剤を充填塗布した後、これを反対側開口部からも同様に充填塗布を繰り返した後、接着剤を硬化させ、少なくとも部分的に界磁コイル5をハウジング1と一体に固着する方法が通例技術とされていた。
【０００５】
しかし、モータの構造がさらに小型化され、小径化が進むと、前記のような液状接着剤塗布作業が実質的に困難となり、特に図９の丸枠拡大図Gに示すところの液状接着剤20のはみ出しが問題となり、双眼拡大鏡での確認や、はみ出し修正用のヘラなどを用いた細かな修正作業又は精密な作業が必要となり、組立工数が増大するばかりでなく、液状接着剤のはみ出しを対象とした全数検査や、内部に充填した液状接着剤の部分的な未硬化（紫外線硬化タイプのもの）の不具合も懸念され、安定した固定強度が得られなくなり、さらには組立の自動化の妨げになるなどの大きな問題となっていた。
【０００６】
さらに加えて、前記界磁コイル5とハウジング1との間に、別途電気絶縁層30を設けなければならず、通常、コーティングなどで電気絶縁層30を前記双方の少なくともどちらかに設けるか、又は電気絶縁テープを界磁コイル側に巻き付けて電気絶縁性を確保していた。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するため、モータ内部の界磁コイルの組立固定工程において、従来の液状接着剤充填に変わる工程を提供することにより、作業工程が短縮でき、固着が確実にでき、かつ構造が簡単で、高信頼性のDCブラシレスモータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係るDCブラシレスモータにおいては、ステータ部であるハウジングと、中心に回転出力軸を配置したロータ部であるマグネットとが、一端に結線部を有するステータ側界磁コイルを挟んで前記ハウジング内部で回転駆動系としての間隙を配して対向配置されるインナーロータマグネット型のブラシレスモータとして、前記ハウジング内周面と前記界磁コイルの外周面との間に、熱接着シートが介され、前記ハウジング内周面に対し前記界磁コイルが面状に固着されている構造としている。
【０００９】
この発明によれば、外径寸法が小さいインナーロータマグネット型DCブラシレスモータであっても、ハウジング開口部両端からの二度に渡る液状接着剤の充填塗布作業が必要なく、それにより接着剤のはみ出し修正作業が一切なくなり、界磁コイルとハウジングとの接着工程が簡略化でき作業効率が向上する。また、界磁コイルがハウジング内径に対して面状で固着されているので、固定強度が安定し、また界磁コイルの軸方向の傾きが小さく、ハウジングとの軸ズレも少ない。
【００１０】
また、請求項２に係るインナロータマグネット型DCブラシレスモータにあっては、前記請求項１に加え、前記熱接着シートが、熱活性の合成ゴム系接着層からなり、不織布を中間層に挟む多層構造に構成され、かつ前記不織布層が電気絶縁性を有することとしている。
【００１１】
この発明によれば、熱活性の合成ゴム系接着層の中間層に電気絶縁性の不織布を挟み込むことにより、界磁コイルとハウジングとの電気絶縁はより確実なものとなり、従来の電気絶縁層の効果と液状接着剤の接着効果を兼ね備えた一体の熱接着シートを用いることにより、液状接着剤のはみ出しがなくなり、したがってはみ出し部のふき取り工程等の作業ロスもなく、さらに熱接着シートの厚さが均一で、確実に面接触が可能となるため、接着強度のバラツキもなく、よって界磁コイルとハウジングとの電気絶縁性と、界磁コイルとハウジングとの固着の双方の信頼度はこれにより飛躍的に向上する。また、従来工程での電気絶縁層の巻き付け工程が不要となる。
【００１２】
また、請求項３に係るインナーロータマグネット型DCブラシレスモータにあっては、前記熱接着シートが、熱活性の合成ゴム系接着層からなり、かつ前記合成ゴム系接着層が有機溶剤を含まない接着剤成分からなるものとしている。
これにより、界磁コイルとハウジングとの固着工程において、従来の溶剤含有型の液状接着剤とは異なり、熱接着シートが有機溶剤を含まないため、衛生的な環境下で組立作業が行え、作業の合理化と、無公害化を実現できる。
【００１３】
また、請求項４に係るインナーロータマグネット型DCブラシレスモータにあっては、界磁コイル結線部を外部電源と接続するためのフレキシブル基板を保持するための略円環状の固定基板を、前記界磁コイルの引出し結線部側の一端部に配置固定すると共に、前記固定基板の周囲に前記界磁コイル引出し結線部を接着保持するための凹部溝を形成することとした。
【００１４】
これにより、今後、さらに小径が進む小型な円筒状界磁コイル部の結線、組立、組込み作業が容易に行え、さらに同固定基板が界磁コイルの引き出し結線部の保持及びフレキシブル基板との接続中継点として機能するため、断線の心配がなく、外部電源との接続作業が容易に行える。
【００１５】
また、請求項５に係るインナーロータマグネット型DCブラシレスモータにあっては、一端に結線部を有する界磁コイル外周面に熱接着シートを巻き付ける工程と、前記熱接着シートを巻き付けた界磁コイルをハウジング内径に挿入する工程と、挿入された熱接着シートを加熱し接着層を接着硬化させる熱処理工程と、により前記界磁コイルを前記ハウジング内に固着する一連の組立方法を採用している。
【００１６】
これにより、固着作業工程の合理化と工程改善が実現でき、無公害で作業効率のよい、安定した固定強度が常に得られ、従来の部分的な接着に比べて、経時変化による脱落、変形等が防止できる。また被接着体以外の部分への接着剤の付着、はみ出しもなくなり、作業ロスがない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるDCブラシレスモータ構造の好適な実施の形態について、各図面を参照し、その実施例を詳細に説明する。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、細部の構造は一例とする。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る外径φ10mmのインナーロータマグネット型DCブラシレスモータ11の構成を示す側断面図の一例である。この構造は、基本的な部品構成は前記従来例とほぼ同じで、円筒状マグネット4とその中心を貫通するシャフト3からなるインナーロータ部を、円筒状のハウジング1の側端開口部に位置するフランジ2の軸中心位置で軸受6により回転自在に軸支し、これに対し、フレキシブル基板7と樹脂一体モールドで成型した固定基板9の片面に固定配置した円筒状の界磁コイル5に、フレキシブル基板7を介して転流通電することにより、回転磁界を発生させ、前記ロータ部を回転駆動させるDCブラシレスモータである。
【００１９】
このモータの場合、ロータ部円筒マグネット4とステータ部円筒状ハウジング1とが、例えば図３(a)に示す斜め巻き成形型の円筒状界磁コイル5、又は一般的な、いわゆる亀甲巻成形型円筒状界磁コイル5'（図11参照）を挟んで、モータハウジング内部で駆動系としての間隙を配して内外で対向している。
【００２０】
ここで構造上、本発明の図１における従来例と異なる点は、ステータ部における界磁コイル5とハウジング1との固定構造にある。つまり、図１で示すところの前記ハウジング1内周面と、前記円筒状界磁コイル5の外周面との間に、薄厚の合成ゴム系の熱粘着硬化性樹脂材による熱接着シート10を介して、前記ハウジング1内周面に前記界磁コイル5が固着されている点である。
【００２１】
ここで用いられる前記熱接着シート10は、例えば図７に示すように、シート状の一部に不織布14を含み、それが中間層として挟まれる多層構造に構成され、かつ前記不織布14層が電気絶縁性を有するものである。さらに熱活性の合成ゴム系接着剤13層が前記不織布14を挟むように両側各一層づつ二層形成している。なお、前記合成ゴム系接着剤層には溶剤は一切含まれておらず、作業環境を考慮して、無公害なものとしている。
【００２２】
この熱接着シートは、厚みが0.1mm程度で、かつ均一で、比較的低温短時間で接着硬化が可能であり、界磁コイルの外径円周に対し多少小さく、あらかじめ切断したテープ状の熱接着シートを張り付けてから、ハウジング内へ挿入し、効果的には熱接着シート接着部分、又は接着物を全体的に加熱すればよい。具体的な加熱条件としては、100〜120℃の加熱温度で3〜5分の保持時間でよく、処理が簡単である。
【００２３】
組立作業手順としては、まず、この熱接着シート10を用いて、前記図３(a)で示した円筒状界磁コイル5の外周面に、幅を界磁コイル5の軸方向寸法より多少短く切断した帯状の熱接着シート10を均等に巻き付け、図３(b)のような状態にする。その際、熱接着シート10の合わせ目は重複しないように形成するとよい。
【００２４】
次に、図４において、界磁コイル5の結線部側端部に配置される結線部8が結線される外部電源との接続を行うためのフレキシブル基板7を保持する略円環状の固定基板9を介して、前記フレキシブル基板7と前記結線部8とを半田、又はスポット溶接等で結線する。この時、界磁コイル結線部8は図４に示す丸枠拡大図Eのように、固定基板9側面に形成された凹溝に接着剤で固定され、断線対策が施されている。通常この手の小型モータの場合、固定基板9はフレキシブル基板7の一面に樹脂モールドで一体成形される場合と、別体で成形し接着等で後に固着する場合がある。
【００２５】
次に、図４のように複数個の部品を組み合わせた部組材41を、熱接着シート10の外表面のセパレータ12（図７参照）を剥離してから、図５に示すようにハウジング1円筒内径面に沿って内部に挿入し、図６で示すようにハウジング1と前記界磁コイル5の位置出し兼加熱用の治具台100にセットする。
【００２６】
この時、ハウジング1に対する界磁コイル5の位置出しは、図６に示した高さ寸法Dで管理している。その他、必要とされる界磁コイル5の径方向寸法位置出しは、前記治具台100の外径面100aで規制され、中心位置への偏心誤差は熱接着と同時に精度よく位置決めされる。この図６の状態を保ちながら、治具台100に内蔵したヒータ101で加熱し、熱接着硬化処理を行う。
【００２７】
今回の熱処理硬化条件としては、接着箇所において120℃の加熱温度で、3分の保持時間とした。条件設定は、モータの部品構成の違い、材質、寸法の違いなどにより適時設定する。また、加熱処理は製造ライン上のヒータ内蔵の治具台100を用いなくとも、同形状の治具台にセットしてからバッチ型の恒温槽で一括して加熱処理してもよい。
【００２８】
加熱処理によりお互いが接着されたステータ側の部組材21は、その細部が図２の丸枠拡大図Fに示すように、界磁コイル5の円筒両端面より熱接着層が一切はみ出すことなく、均一で仕上がりのよい、強固な固着が工程上量産ベースで行える。
【００２９】
この部組材21に円筒状マグネット4とその中心を貫通するシャフト3からなるインナーロータ部を、図１に示す円筒状のハウジング1の側端開口部に位置するフランジ2の軸中心位置で、軸受6により回転自在に軸支しすることにより、本発明の目的のDCブラシレスモータが完成する。
【００３０】
このように、本発明は、固定基板9が組み込まれた結線部8を有する円筒状界磁コイル5の外周面に熱接着シート10を巻き付ける工程と、熱接着シート10を巻き付けた一体形状の界磁コイル5を、円筒状ハウジング1内径に挿入する工程と、挟支された熱接着シート10部分を加熱し、熱接着層を接着硬化させる熱処理工程と、により前記界磁コイル5を前記モータのハウジング1に簡単に固着するDCブラシレスモータ界磁コイルの組立方法を採用している。
【００３１】
これにより、従来の液状接着剤の界磁コイルとハウジング内径隙間（空間）への充填作業が一切不要となり、工程の簡素化が図れ、さらには外径寸法が小さいインナーロータマグネット型DCブラシレスモータであっても、界磁コイルがハウジング内径面と面状に均一に接するため、ロータマグネットとのエアギャップも安定して管理でき、結果的にモータ特性の向上も図れるという性能面での効果も期待できる。
【００３２】
また、図11は、前記実施例に示した斜め巻き成形界磁コイル5とは別の巻回形状の界磁コイルを示す斜視図であるが、この巻形状の界磁コイル5' にも応用が可能である。
【００３３】
このように前記一連の構造は、本発明の実施例として外径φ10mmの円筒型DCブラシレスモータについて説明したが、電気絶縁性と固着性を考慮したモータ細部の固着構造はこれに限定されるものではない。また、本実施例とは別の駆動形態のモータ、及び外径φ10mm以下のより小型なサイズのインナーロータマグネット型DCブラシレスモータにも適時適用することができるのは、言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る請求項１に係るDCブラシレスモータにあっては、外径寸法が小さいインナーロータマグネット型DCブラシレスモータであっても、従来のハウジング開口部両端からの二度に渡る液状接着剤の充填塗布作業が必要なく、それにより接着剤のはみ出し修正作業が一切なくなり、界磁コイルとハウジングとの接着工程が簡略化でき、工数削減により作業効率が向上する。また、界磁コイルがハウジング内径に対して面状で固着されているので、固定強度が安定し、また界磁コイルの軸方向の傾きが小さく、ハウジングとの軸ズレも少ない。
【００３５】
また、請求項２に係るインナロータマグネット型DCブラシレスモータにあっては、熱活性の合成ゴム系接着層の中間層に電気絶縁性の不織布を挟み込むことにより、界磁コイルとハウジングとの電気絶縁はより確実なものとなり、従来の電気絶縁層の効果と液状接着剤の接着効果を兼ね備えた一体の熱接着シートを用いることにより、液状接着剤のはみ出しがなくなり、したがってはみ出し部のふき取り工程等の作業ロスもなく、さらに熱接着シートの厚さが均一で、確実に面接触が可能となるため、接着強度のバラツキもなく、よって界磁コイルとハウジングとの電気絶縁性とハウジングとの固着の双方の信頼度はこれにより飛躍的に向上する。また、従来工程での電気絶縁層の巻き付け工程が不要となる。
【００３６】
また、請求項３に係るインナーロータマグネット型DCブラシレスモータにあっては、界磁コイルとハウジングとの固着工程において、従来の溶剤含有型の液状接着剤とは異なり、熱接着シートが有機溶剤を含まないため、衛生的な環境下で組立作業が行え、作業の合理化と、無公害化を実現できる。
【００３７】
また、請求項４に係るインナーロータマグネット型DCブラシレスモータにあっては、今後、さらに小径が進む小型な円筒状界磁コイル部の結線、組立、組込み作業が容易に行え、さらに固定基板が界磁コイルの引き出し結線部の保持、さらにはフレキシブル基板との接続中継点として機能するため、断線の心配がなく、外部電源との接続作業が容易に行える。
【００３８】
また、請求項５に係るインナーロータマグネット型DCブラシレスモータの組立にあっては、固着作業工程の合理化と工程改善が実現でき、無公害で作業効率のよい、安定した固定強度が常に得られ、従来の部分的な接着に比べて、経時変化による脱落、変形等が防止できる。また被接着体以外の部分への接着剤の付着、はみ出しもなくなり、作業ロスがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るDCブラシレスモータの一例を示す側断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係るDCブラシレスモータの界磁コイル取付の内部構成例を示す側断面図。
【図３】本発明の実施の形態に係るDCブラシレスモータの斜め巻き成形型界磁コイル、及び熱接着シートの巻き付け形状を示す斜視図。
【図４】本発明の実施の形態に係るDCブラシレスモータの界磁コイルの部組形状を示す斜視図。
【図５】本発明の実施の形態に係るステータ部の組み込み作業工程を示す斜視図。
【図６】本発明の実施の形態に係るDCブラシレスモータの熱接着シートの熱硬化工程に用いられる加熱治具台の内部構造の一例を示す側断面図。
【図７】本発明の実施の形態に係るDCブラシレスモータの熱接着シートの内部構造例を示す側断面図。
【図８】従来のDCブラシレスモータの一例を示す側断面図。
【図９】従来のDCブラシレスモータの界磁コイル取付の内部構成例を示す側断面図。
【図１０】従来のDCブラシレスモータの界磁コイル取付時の液状接着剤塗布例を示す斜視図。
【図１１】本発明の実施形態に係るDCブラシレスモータの亀甲巻型界磁コイルの形状を示す参考斜視図。
【符号の説明】
１ハウジング
２フランジ
３シャフト
４マグネット
５、5' 界磁コイル
６軸受
７フレキシブル基板（FPC）
８結線部
９固定基板
10 熱接着シート
11、110 DCブラシレスモータ
12 セパレータ
13 合成ゴム系接着剤
14 不織布
20 液状接着剤
21、41 部組材
30 電気絶縁層
100 治具台
101 ヒータ
200 接着剤充填容器

Claims

円筒状のステータ部の一体から成るハウジングと、中心に回転出力軸を配置したロータ部マグネットとが、一端に結線部を有するステータ側円筒状界磁コイルを挟んで前記ハウジング内部で回転駆動系としての間隙を配して対向配置されるインナーロータマグネット型で、外径φ１０ｍｍ以下の小径ブラシレスモータであって、前記ハウジング内周面と前記界磁コイルの外周面との間に、熱接着シートが介され、前記ハウジング内周面に対し前記界磁コイルが前記熱接着シートにより面状に固着されていることを特徴とするDCブラシレスモータ。
前記ハウジング内周面と前記界磁コイル外周面を面状に固着している前記熱接着シートが、熱活性の合成ゴム系接着層からなり、不織布を中間層に挟む多層構造に構成され、かつ前記不織布層が電気絶縁性を有することを特徴とする請求項１記載のDCブラシレスモータ。
前記ハウジング内周面と前記界磁コイル外周面を面状に固着している前記熱接着シートが、熱活性の合成ゴム系接着層からなり、かつ前記合成ゴム系接着層が有機溶剤を含まない接着剤成分からなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のDCブラシレスモータ。
円筒状の界磁コイル結線部を外部電源と接続するためのフレキシブル基板を保持するための略円環状の固定基板を、前記界磁コイルの引出し結線部側の一端部に配置固定すると共に、前記固定基板の周囲に前記界磁コイル引出し結線部を接着保持するための凹部溝を形成したことを特徴とする請求項１から請求項３記載のDCブラシレスモータ。
一端に結線部を有する円筒状界磁コイル外周面に熱接着シートを巻き付ける工程と、前記熱接着シートを巻き付けた界磁コイルを外径φ１０ｍｍ以下の円筒状で一体から成るハウジングの内径に挿入する工程と、挿入された熱接着シートを加熱し接着層を接着硬化させる熱処理工程と、により前記界磁コイルを前記ハウジング内に固着することを特徴とする請求項１から請求項４記載のDCブラシレスモータ用界磁コイルの組立方法。