JP5034072B2 - ラジアルギャップ型dcブラシレスモータ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
又、分割した複数の突極とこれらの突極を磁気的及び機械的に結合するリングとを用い、リングには突極装着用のスリットを設けて、組立時の作業性及び磁気抵抗を低減した構成の分割型の突極構造を有するDCブラシレスモータが提案されている(例えば、特許文献2)。
特許文献1に記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータ100は、略T字型に打ち抜かれた電磁鋼板を複数枚積層した後、加締めて突極134を形成し、コイル138を巻回した樹脂製のボビン136の孔に突極134の突起135を挿入する。ボビン136を装着した突極134はそれぞれ金属製のケース104の内側の所定の位置に装着される。そしてケース104内の内径部分には、樹脂注入穴137からロータ110が挿入される空間部分を残して、樹脂158が充填される。このとき、図8に示されるように、注入された樹脂158によって、軸受ハウジング114とボス部119がケース104の一方端側に同時に形成され、軸受ハウジング114には軸受120が装着される。
又、ボビンを装着した突極とケース、あるいは極歯リングとの間の空間に樹脂を注入して充填する構成のため、多くの樹脂量を必要とする結果、近年の原油高による合成樹脂の価格高騰によりコスト高になると共に、多数個取りを行うためには大型の成型機を必要とするため、生産効率が上がらないという問題がある。
又、分割型の突極構造を有するラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造過程において、使用する樹脂量を低減してコストダウンを図ると共に、組立作業の効率向上を図ることにある。
(発明の態様)
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。なお、各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。よって、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
又、突極サブアッセンブリーが、軟磁性材からなる中空円筒状の極歯リングの内側に装着した状態で、更に、各突極と極歯リングとの間の空間(隣り合うコイル同士の間)に樹脂を充填する必要がないため、DCブラシレスモータに使用される樹脂量の削減が図られる。その結果、モータ全体の軽量化及びコストダウンが図られる。
又、突極サブアッセンブリーの軸方向の一方端に、ロータシャフトの軸受を保持する軸受ハウジングが、樹脂により一体成形されることによって、部品点数の削減、及びステータとロータの同軸度の精度向上が図られる。
又、突極サブアッセンブリーの軸方向の一方端に樹脂により一体成形される、ホール素子を収容する孔に、ホール素子が収容されることにより、ホール素子がロータを構成するロータマグネットの端面に、対向するように配置され、ロータの位置を検出することが可能となる。
本項に記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータは、軸受ハウジングと共に樹脂により一体成形されたボス部が、ホール素子を実装したプリント配線基板に形成した穴に挿通されることで、ホール素子がロータを構成するロータマグネットの端面に、対向するように配置されることとなる。
本項に記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータは、突極のロータとの対向面にスリットが形成され、該スリットに前記樹脂が充填されることによって、突極サブアッセンブリーの樹脂による、成形箇所と突極との結合をより強固にするものである。
本項に記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータは、極歯リングに、軸方向に伸長する複数のスリットが形成され、突極に突起が形成され、該突起が前記スリットに挿入されることによって、極歯リングに対する突極の装着が容易となる。
本項に記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータは、極歯リングが軟磁性材からなる中空円筒状のステータリングの内側に嵌合されることにより、ステータに形成される磁路の磁気抵抗が低減される。
(a)軟磁性板を略T字型に打ち抜いて複数枚積層し、該積層した軟磁性板を加締めて、前記分割された複数の突極を形成する工程と、
(b)前記複数の突極を所定数だけ金型の所定位置に放射状にセットし、該金型に樹脂を注入して樹脂モールドすることにより、前記複数の突極を樹脂により一体成形し、かつ樹脂により、軸方向に延びる空間を中央に、軸方向の一方端に、ロータシャフトの軸受を保持する軸受の軸受ハウジングと共に、該ロータシャフトを含むロータの位置検出のための、ホール素子を収容する孔を形成してなる突極サブアッセンブリーを成形する工程と、
(c)前記突極サブアッセンブリーの各突極に、コイルを巻回したボビンを装着する工程と、
(d)前記ボビンを装着した突極サブアッセンブリーを、軟磁性材からなる中空円筒状の極歯リングの内側に装着する工程と、
(e)該極歯リングを、軟磁性材からなる中空円筒状のステータリングの内周に嵌合、装着する工程と、
(f)前記突極サブアッセンブリーの中央に形成した軸方向に延びる空間にロータを収容する工程と、を含むラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法(請求項6)。
又、突極サブアッセンブリーの軸方向の一方端に樹脂により一体成形する、ホール素子を収容する孔に、ホール素子を収容して、ホール素子をロータを構成するロータマグネットの端面に、対向するように配置して、ロータの位置を検出することが可能となる。
又、前記突極サブアッセンブリーの各突極に、コイルを巻回したボビンを装着し、その突極サブアッセンブリーを、軟磁性材からなる中空円筒状の極歯リングの内側に装着した後、更に、各突極と極歯リングとの間の空間に樹脂を充填する必要がないため、使用する樹脂量の削減が図られる。その結果、モータ全体の軽量化及びコストダウンが図られる。
更に、極歯リングを、軟磁性材からなる中空円筒状のステータリングの内周に嵌合、装着することで、ステータに形成される磁路の磁気抵抗が低減される。
そして、突極サブアッセンブリーの中央に形成した軸方向に延びる空間にロータを収容することで、モータの主要構造部分が完成する。
前記ホール素子を収容する孔に、前記ホール素子を収容して、前記ホール素子が前記ロータを構成するロータマグネットの端面に対向するように配置するラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法(請求項7)。
本項に記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法は、軸受ハウジングと共に樹脂により一体成形したボス部を、ホール素子を実装したプリント配線基板に形成した穴に挿通することで、ホール素子をロータを構成するロータマグネットの端面に、対向するように配置することとなる。
(8)前記複数の突極を形成する工程において、前記突極のロータ対向面にスリットを形成し、前記突極サブアッセンブリーを成形する工程において、前記スリットに前記樹脂を充填するラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法(請求項8)。
本項に記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法は、突極のロータ対向面にスリットを形成し、スリットに樹脂を充填することによって、突極サブアッセンブリーの樹脂成形箇所と突極との結合をより強固にするものである。
本項に記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法は、極歯リングに、軸方向に伸長する複数の軸方向スリットを形成し、突極に突起を形成して、突起を軸方向スリットに挿入することによって、突極の装着を容易としている。
又、分割型の突極構造を有するラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造過程において、使用する樹脂量を低減してコストダウンを図ると共に、組立作業の効率向上を図ることが可能となる。
図1から図6には、本発明の実施の形態に係るインナーロータタイプの分割型突極構造を有する、ラジアルギャップ型DCブラシレスモータ1と、その構成部品が示されている。本発明の実施の形態に係るDCブラシレスモータ1の基本構造は、図10から図12に示された従来のモータ構造200と同じであるが、以下に説明するように、ステータ組立体17の構造及びその製造工程に顕著な違いがある。
まず、DCブラシレスモータ1の突極4は、従来同様、プレスにて略T字型に打ち抜かれた軟磁性板(例えば、亜鉛めっき鋼板、電磁鋼板、珪素鋼板など)を所定枚数(本実施形態では4枚)積層した後、加締めて固定することにより形成される(図5参照)。
なお、スリット10は必須の構成ではないが、スリット10内に樹脂5が充填されることにより、突極サブアッセンブリー3における、樹脂5による成形箇所と突極4との結合をより強固にすることが可能となる。
なお、極歯リング15及びステータリング16は、何れも軟磁性の金属板を円筒状に形成し、接合箇所(合わせ箇所)を溶接することにより、容易かつ安価に所定の円筒形状へと製作することができる。
まず、突極サブアッセンブリー3の軸受ハウジング6に、スリーブベアリング23を圧入して取り付け、突極アッセンブリー2の他方側の開口から、ステータ組立体17の内周にロータ18を挿入する。
このロータ18は、ロータシャフト19と、ロータシャフト19の外周に装着した非磁性材からなるスリーブ20と、スリーブ20の外周に固着された中空円筒状のロータマグネット21からなり、ロータマグネット21の表面は、周方向に多極着磁されている。また、ロータマグネット21の一方端には、樹脂製のスペーサ22が装着される。この樹脂製のスペーサ22は、後述するボールベアリング30の内輪に当接するため、摺動性が良好な樹脂にて形成される。なお、図示のロータマグネット21はプラスチック磁石であるが、これに限定されるものではなく、希土類ボンド磁石や焼結磁石を用いても勿論よい。
そして、樹脂製(例えば、PBT樹脂製)のカバー部材28を、極歯リング15の内周に嵌合させて、突極アッセンブリー2の上に載置する。この樹脂製のカバー部材28は、モータ内部への塵やゴミの侵入を防止するためのものである。
そして、軸受ホルダー29を、上プレート31に形成された中央穴31aに挿通して、ステータリング16の他方端に上プレート31を挿入し、上プレート31とステータリング16とを、溶接により固定する。このとき、上プレート31の外周に形成した凹部(図示せず)とステータリング16の端面に形成した爪部(図示せず)とが係合することにより、ステータリング16に対する上プレート31の回転止めとして機能する。
このとき、突極サブアッセンブリー3の成形時に形成された孔8に、ホール素子11が収容されることにより、ホール素子11がロータマグネット21の端面に対向するように配置され、ロータ18の位置を検出することが可能となる。そして、下プレート34をボス部7に挿通させた状態で、ステータリング16の一方端に下プレート34を装着する。このとき、上プレート31と同様に外周面に形成した凹部(図示せず)とステータリング16の端面に形成した爪部(図示せず)とが係合することにより、ステータリング16に対する下プレート34の回転止めとして機能する。
このような手順により、本発明の実施の形態に係る、分割型の突極構造を有するDCブラシレスモータ1が完成する。
まず、複数の突極4が放射状に配設され樹脂5により一体成形されて構成される突極サブアッセンブリー3は、複数の突極4が分割構造となっているにもかかわらず、それ自体によって(自立的に)、各突極4の割付位置を一様に安定させるものである。そして、突極サブアッセンブリー3は、金型を用いて、ステータの所定の内径を基準として各突極4を金型内で正確に位置決めした状態で、樹脂モールドすることにより、突極4の位置精度を容易に向上させることができる。その結果として、DCブラシレスモータ1のトルクリップルの発生を抑制して振動、騒音を低減することが可能である。
又、突極サブアッセンブリー3が、軟磁性材からなる中空円筒状の極歯リング15の内側に装着された状態で、更に、各突極4と極歯リング15との間の空間(隣り合うコイル同士の間)に樹脂5を充填する必要がないため、DCブラシレスモータ1に使用される樹脂量の削減が図られる。その結果、DCブラシレスモータ1全体の軽量化及びコストダウンが図られる。
又、突極サブアッセンブリー3の軸方向の一方端に樹脂5により一体成形される孔8に、ホール素子11が収容されることにより、ホール素子11がロータ18を構成するロータマグネット21の端面に、対向するように配置され、ロータ18の位置を検出することが可能となる。
この際、軸受ハウジング6と共に樹脂5により一体成形されたボス部7が、ホール素子11を実装したプリント配線基板33に形成した穴33aに挿通されることで、ホール素子11がロータ18を構成するロータマグネット21の端面に、対向するように配置されることとなる。
又、突極4のロータ18との対向面にスリット10(図4)が形成され、スリット10に樹脂5が充填されることによって、突極サブアッセンブリー3の樹脂5による、成形箇所と突極4との結合をより強固にすることができる。
又、極歯リング15に、軸方向に伸長する複数の軸方向スリット15aが形成され、突極4に突起4a(図5)が形成され、突起4aが軸方向スリット15aに挿入されることによって、極歯リング15に対する突極4の装着が容易となる。
又、極歯リング15が軟磁性材からなる中空円筒状のステータリング16の内側に嵌合されることにより、ステータ(ステータ組立体17)に形成される磁路の磁気抵抗が低減される。
(a)軟磁性板を略T字型に打ち抜いて複数枚積層し、該積層した軟磁性板を加締めて、分割された複数の突極4を形成する工程と、
(b)複数の突極4を所定数だけ金型の所定位置に放射状にセットし、該金型に樹脂5を注入して樹脂モールドすることにより、複数の突極4を樹脂5により一体成形し、かつ樹脂5により、軸方向に延びる空間(中央孔9)を中央に、軸方向の一方端に、ロータシャフト19の軸受を保持する軸受23の軸受ハウジング6と共に、ロータシャフト19を含むロータ18の位置検出のための、ホール素子11を収容する孔8を形成してなる突極サブアッセンブリー3を成形する工程と、
(c)突極サブアッセンブリー3の各突極4に、コイル13を巻回したボビン12を装着する工程と、
(d)ボビン12を装着した突極サブアッセンブリー3を、軟磁性材からなる中空円筒状の極歯リング15の内側に装着する工程と、
(e)極歯リング15を、軟磁性材からなる中空円筒状のステータリングの16内周に嵌合、装着する工程と、
(f)突極サブアッセンブリー3の中央に形成した軸方向に延びる空間(中央孔9)にロータ18を収容する工程とを含んでいる。
又、突極サブアッセンブリー3の軸方向の一方端に樹脂5により一体成形する孔8に、ホール素子11を収容して、ホール素子11を、ロータ18を構成するロータマグネット21の端面に、対向するように配置して、ロータ18の位置を検出することが可能となる。
この際、軸受ハウジング6と共に樹脂5により一体成形されたボス部7を、ホール素子11を実装したプリント配線基板33に形成した穴33aに挿通することで、ホール素子11を、ロータ18を構成するロータマグネット21の端面に、対向するように配置することとなる。
又、突極サブアッセンブリー3の各突極4に、コイル13を巻回したボビン12を装着し、その突極サブアッセンブリー3を、軟磁性材からなる中空円筒状の極歯リング15の内側に装着した後、更に、各突極4と極歯リング15との間の空間に樹脂5を充填する必要がないため、使用する樹脂量の削減が図られる。その結果、モータ全体の軽量化及びコストダウンが図られる。
そして、突極サブアッセンブリー3の中央に形成した軸方向に延びる空間(中央孔9)にロータを収容することで、DCブラシレスモータ1の主要構造部分が完成する。
Claims (9)
- 分割された複数の突極の各々に、コイルを巻回したボビンが装着されて構成されたステータを備えるラジアルギャップ型DCブラシレスモータであって、
前記複数の突極が放射状に配設され、軸方向の一方端に、ロータシャフトの軸受を保持する軸受の軸受ハウジングと共に、該ロータシャフトを含むロータの位置検出のための、ホール素子を収容する孔が樹脂により一体成形されて構成される突極サブアッセンブリーが、軟磁性材からなる中空円筒状の極歯リングの内側に装着されてなることを特徴とするラジアルギャップ型DCブラシレスモータ。 - 前記軸受ハウジングと共に前記樹脂により一体成形されたボス部が、前記ホール素子を実装したプリント配線基板に形成した穴に挿通されてなることを特徴とする請求項1記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータ。
- 前記突極のロータ対向面にスリットが形成され、該スリットに前記樹脂が充填されてなることを特徴とする請求項1又は2記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータ。
- 前記極歯リングに、軸方向に伸長する複数の軸方向スリットが形成され、前記突極に突起が形成され、該突起が前記軸方向スリットに挿入されてなることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータ。
- 前記極歯リングが軟磁性材からなる中空円筒状のステータリングの内側に嵌合されてなることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータ。
- 分割された複数の突極の各々に、コイルを巻回したボビンを装着して構成したステータを備えるラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法であって、
(a)軟磁性板を略T字型に打ち抜いて複数枚積層し、該積層した軟磁性板を加締めて、前記分割された複数の突極を形成する工程と、
(b)前記複数の突極を所定数だけ金型の所定位置に放射状にセットし、該金型に樹脂を注入して樹脂モールドすることにより、前記複数の突極を樹脂により一体成形し、かつ樹脂により、軸方向に延びる空間を中央に、軸方向の一方端に、ロータシャフトの軸受を保持する軸受の軸受ハウジングと共に、該ロータシャフトを含むロータの位置検出のための、ホール素子を収容する孔を形成してなる突極サブアッセンブリーを成形する工程と、
(c)前記突極サブアッセンブリーの各突極に、コイルを巻回したボビンを装着する工程と、
(d)前記ボビンを装着した突極サブアッセンブリーを、軟磁性材からなる中空円筒状の極歯リングの内側に装着する工程と、
(e)該極歯リングを、軟磁性材からなる中空円筒状のステータリングの内周に嵌合、装着する工程と、
(f)前記突極サブアッセンブリーの中央に形成した軸方向に延びる空間にロータを収容する工程と、を含むことを特徴とするラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法。 - 前記軸受ハウジングと共に前記樹脂により一体成形したボス部を、前記ホール素子を実装したプリント配線基板に形成した穴に挿通し、
前記ホール素子を収容する孔に、前記ホール素子を収容して、前記ホール素子が前記ロータを構成するロータマグネットの端面に対向するように配置することを特徴とする請求項6に記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法。 - 前記複数の突極を形成する工程において、前記突極のロータ対向面にスリットを形成し、前記突極サブアッセンブリーを成形する工程において、前記スリットに前記樹脂を充填することを特徴とする請求項6又は7記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法。
- 前記複数の突極を形成する工程において、前記突極に突起を形成し、又、前記ボビンを装着した突極サブアッセンブリーを、軟磁性材からなる中空円筒状の極歯リングの内側に装着する工程に先立ち、前記極歯リングに、軸方向に伸長する複数の軸方向スリットを形成し、
前記ボビンを装着した突極サブアッセンブリーを、軟磁性材からなる中空円筒状の極歯リングの内側に装着する工程において、前記極歯リングの軸方向スリットに前記突極の突起を挿入することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項記載のラジアルギャップ型DCブラシレスモータの製造方法。
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