JP6578979B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータに関する。

従来、回転磁界を形成するステータと、ステータの径方向外側にステータと対向して配置されたロータマグネットを有するロータと、ステータを保持するセンターピースと、ステータを制御する制御基板と、ロータマグネットから発生する磁気を制御基板に実装された磁気検知センサに誘導する磁気誘導部材とを備えたブラシレスモータがある（例えば、特許文献１参照）。

このブラシレスモータにおいて、センターピースは、ステータの軸方向一方側にステータと対向して配置された板状部を有しており、制御基板は、板状部に対するステータと反対側に配置されている。また、磁気誘導部材は、センターピースの板状部を貫通してロータマグネット側から制御基板側に延びている。

特開２０１３−１５８０６９号公報

上記ブラシレスモータでは、センターピースと磁気誘導部材との間の絶縁性を確保するためにセンターピースを樹脂製とすることも考えられるが、センターピースを樹脂製とした場合には、センターピースの剛性が低下する虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、センターピースと磁気誘導部材との間の絶縁性を確保できると共に、センターピースの剛性を確保できるブラシレスモータを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のブラシレスモータは、シャフトと、シャフトと同軸に配置され、前記シャフトを中心に放射状に延びる複数のティース間にスロットが形成され、インシュレータを介して前記ティースに巻回された巻線部を有して回転磁界を形成する円環状のステータと、前記ステータの径方向外側に前記ステータと対向して配置されたロータマグネットを有するロータと、前記ステータの軸方向一方側に前記ステータと対向して配置された板状部を有し、前記ステータを保持する金属製のセンターピースと、前記板状部に対する前記ステータと反対側に配置されると共に、磁気検知センサが実装された制御基板と、前記ロータマグネット側から前記磁気検知センサ側へ延び、前記ロータマグネットから発生する磁気を前記磁気検知センサに誘導する磁気誘導部材と、前記制御基板に接続されたコネクタ端子と、前記磁気誘導部材とを保持し、前記センターピースに固定された樹脂製のコネクタ部材と、を備える。

このブラシレスモータによれば、センターピースには、樹脂製のコネクタ部材が固定されており、磁気誘導部材は、コネクタ部材に保持されている。したがって、金属製のセンターピースと磁気誘導部材との間にコネクタ部材の樹脂部を介在させることができるので、センターピースと磁気誘導部材との間の絶縁性を確保することができる。

また、センターピースは、金属製とされているので、センターピースが樹脂製とされた場合に比して、センターピースの剛性を確保することができる。

請求項２に記載のブラシレスモータは、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記板状部に、前記板状部の厚さ方向に貫通する開口が形成され、前記磁気誘導部材が、前記開口を通じて前記ロータマグネット側から前記磁気検知センサ側へ延び、前記コネクタ部材に、前記磁気誘導部材を保持すると共に前記開口を塞ぐ蓋部が形成され、前記開口の周縁部と前記蓋部との間に、シールが施された構成である。

このブラシレスモータによれば、板状部には、この板状部の厚さ方向に貫通する開口が形成されており、磁気誘導部材は、開口を通じてロータマグネット側から磁気検知センサ側へ延びている。したがって、磁気誘導部材を直線状に形成でき、短いルートでロータマグネット側から制御基板側に磁気を誘導できるので、構造を簡素化することができる。

また、コネクタ部材には、磁気誘導部材を保持すると共に開口を塞ぐ蓋部が形成されており、この開口の周縁部と蓋部との間には、シールが施されている。したがって、ロータ側から開口を通じて制御基板側に水が浸入することを抑制することができる。

請求項３に記載のブラシレスモータは、請求項２に記載のブラシレスモータにおいて、前記磁気誘導部材として、第一磁気誘導部材、第二磁気誘導部材、及び、第三磁気誘導部材からなる３個の磁気誘導部材を備え、前記ロータマグネットに形成された複数の磁極の数と前記ステータに形成された複数のスロットの数との関係が、１０極１２スロット、又は、１４極１２スロットであり、前記第一磁気誘導部材が、前記複数のスロットのうち第一のスロットの開口角度を二等分する線上に配置され、前記第二磁気誘導部材が、前記複数のスロットのうち前記第一のスロットの二つ隣の第二のスロットの開口角度を二等分する線上に配置され、前記第三磁気誘導部材が、電気角で１２０度に相当する分、前記第一磁気誘導部材に対して前記第二磁気誘導部材の側へずれて配置され、前記第一磁気誘導部材、前記第二磁気誘導部材、及び、前記第三磁気誘導部材が、共通の前記開口を通じて前記ロータマグネット側から前記磁気検知センサ側へ延びている構成である。

このブラシレスモータによれば、第一磁気誘導部材、第二磁気誘導部材、及び、第三磁気誘導部材は、いずれも共通の開口を通じてロータマグネット側から磁気検知センサ側へ延びている。したがって、例えば、各磁気誘導部材に対応する開口を板状部に複数形成する場合に比して、板状部、ひいては、センターピース全体の剛性を向上させることができる。

また、第三磁気誘導部材を、電気角で１２０度に相当する分、第一磁気誘導部材に対して第二磁気誘導部材の側へずれて配置するといった工夫により、第一磁気誘導部材、第二磁気誘導部材、及び、第三磁気誘導部材が互いに近づいて配置されている。したがって、開口の大きさを小さくすることができるので、このことによっても、板状部、ひいては、センターピース全体の剛性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るブラシレスモータの斜視図である。 図１のブラシレスモータの縦断面図である。 図１のブラシレスモータにおけるコネクタ部材の周辺部の縦断面図である。 図１のブラシレスモータにおけるコネクタ部材の周辺部の斜視図である。 図１のブラシレスモータにおける磁気誘導部材の周辺部の斜視図である。 図３、図４の開口の周辺部を板状部の裏側から見た斜視図である。 図６の第一磁気誘導部材、第二磁気誘導部材、及び、第三磁気誘導部材と図１のステータのスロットとの位置関係を示す平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータについて説明する。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ１０は、ステータ１２と、ロータ１４と、シャフト１６と、センターピース１８とを備える。なお、図１では、ステータ１２等の構造の理解の容易のために、ロータ１４が想像線で示されている。

ステータ１２は、全体として円環状に形成されており、シャフト１６と同軸に配置されている。このステータ１２は、ステータコア２８と、インシュレータ３０と、複数の巻線３２を有している。ステータコア２８には、シャフト１６を中心に放射状に延びる複数のティース３４が形成されており、この複数のティース３４の間は、概略Ｖ字状のスロット３６として形成されている。巻線３２は、インシュレータ３０を介して各ティース３４に複数回巻回された巻線部を有する。

図２に示されるように、ロータ１４は、ロータハウジング２０と、ロータマグネット２２とを有する。ロータハウジング２０は、有天円筒状に形成されており、ロータハウジング２０の天壁部の中央部には、筒状の軸受収容部２４が形成されている。軸受収容部２４には、一対の軸受２６が収容されており、ロータ１４は、一対の軸受２６を介してシャフト１６に回転可能に支持されている。

ロータマグネット２２は、ロータハウジング２０の内周面に固定されている。このロータハウジング２０は、ロータ１４の周方向に沿って環状に設けられており、ロータ１４の周方向にＮ極とＳ極とを交互に有する構成とされている。ブラシレスモータ１０は、いわゆるアウタロータ型とされており、ロータマグネット２２は、ステータ１２の径方向外側にステータ１２と対向して配置されている。

センターピース１８は、例えば鉄やアルミニウム等の金属製とされており、板状部３８と、シャフト支持部４０とを有する。板状部３８は、ステータ１２の軸方向一方側にステータ１２と対向して配置されている。この板状部３８には、ステータ１２がネジ止めされる等により保持されている。

シャフト支持部４０は、板状部３８の中央部に形成されており、ステータ１２側に開口する凹状に形成されている。シャフト支持部４０には、シャフト１６がインサート成形されている。なお、シャフト支持部４０にシャフト１６の一端が圧入されることにより固定されても良い。シャフト１６は、円環状に形成されたステータ１２の内側に配置されており、板状部３８からステータ１２の軸方向に沿って延びている。

また、図２に示されるように、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ１０は、上記各構成要素に加えて、制御基板４２と、回路ケース４３と、コネクタ部材４４とを備える。

制御基板４２は、ステータ１２を制御するためのものであり、板状部３８に対するステータ１２と反対側に配置されている。この制御基板４２は、板状部３８に沿って設けられている。回路ケース４３は、ステータ１２と反対側から板状部３８に固定されており、制御基板４２は、板状部３８と回路ケース４３との間の空間に収容されている。

図３に示されるように、制御基板４２における板状部３８側の面には、磁気検知センサ４６が実装されている。また、図３、図４に示されるように、板状部３８の一部（上述の磁気検知センサ４６と対応する部分）には、後述する磁気誘導部材６８及びコネクタ端子６２を通すための開口４８が形成されている。なお、図４では、コネクタ部材４４等の構造の理解の容易のために、ロータ１４が想像線で示されている。

開口４８は、板状部３８の厚さ方向に貫通する穴状に形成されている。開口４８の周縁部には、板状部３８の表側、つまり、板状部３８に対するステータ１２側に向けて突出する二重の壁部５０、５２が形成されている。この二重の壁部５０、５２は、開口４８の全周に亘って形成されている。

コネクタ部材４４は、樹脂製とされており、ネジ止め等により板状部３８に固定されている。このコネクタ部材４４は、コネクタハウジング部５４と、蓋部５６とを一体に有している。コネクタハウジング部５４は、板状部３８の側方に向けて突出しており、板状部３８の側方に向けて開口している。

蓋部５６は、上述の開口４８よりも若干大きく形成されている。コネクタ部材４４が板状部３８に固定された状態において、蓋部５６は、ステータ１２側から開口４８を塞いでいる。蓋部５６の周縁部には、板状部３８の裏側、つまり、板状部３８に対するステータ１２と反対側に向けて突出する二重の壁部５８、６０が形成されている。この二重の壁部５８、６０は、蓋部５６の全周に亘って形成されている。この二重の壁部５８、６０は、上述の開口４８の周縁部に形成された二重の壁部５０、５２に互い違いの状態で組み付けられている。

つまり、二重の壁部５８、６０のうち内側の壁部５８は、二重の壁部５０、５２の間に挿入され、二重の壁部５８、６０のうち外側の壁部６０は、二重の壁部５０、５２のうち外側の壁部５２を外側から囲っている。この二重の壁部５０、５２と二重の壁部５８、６０の間には、例えば、接着剤又はシール剤等が塗布されており、これにより、開口４８の周縁部と蓋部５６との間には、シールが施されている。

図３に示されるように、コネクタ部材４４には、コネクタ端子６２（ターミナル）がモールド成形により一体に設けられている。このコネクタ端子６２の一端６４は、開口４８を通じて制御基板４２側に向けて延びており（図６も参照）、制御基板４２に接続されている。一方、コネクタ端子６２の他端６６は、外部と接続される外部接続部であり、コネクタハウジング部５４の内側に配置されている。

また、図３、図４に示されるように、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ１０は、複数の磁気誘導部材６８を備える。複数の磁気誘導部材６８は、板状部３８の厚さ方向に沿って延びる直線状に形成されている（図５も参照）。図３に示されるように、複数の磁気誘導部材６８は、開口４８を通じてロータマグネット２２（ステータ１２）側から磁気検知センサ４６側へ延びており、ロータマグネット２２から発生する磁気を磁気検知センサ４６に誘導する機能を有する。

蓋部５６における複数の磁気誘導部材６８と対応する位置には、複数の保持部７０が形成されている。この複数の保持部７０は、蓋部５６における複数の保持部７０の周囲部に対してステータ１２側に突出している。複数の保持部７０の内側は、板状部３８の裏側、つまり、板状部３８に対する制御基板４２側に開口する凹状に形成されており、複数の磁気誘導部材６８は、複数の保持部７０の内側に嵌め込まれた状態で蓋部５６に保持されている（図５も参照）。

この複数の磁気誘導部材６８は、樹脂製のコネクタ部材４４とモールド成形される際に複数の保持部７０の形成と共に複数の保持部７０に保持されても良いし、複数の磁気誘導部材６８とは別にコネクタ部材４４が樹脂成形されて複数の保持部７０が形成された後に複数の保持部７０の内側に嵌合されても良い。

蓋部５６は、複数の磁気誘導部材６８に対する磁気検知センサ４６と反対側に配置されており、複数の磁気誘導部材６８は、磁気検知センサ４６と反対側から蓋部５６によって覆われている。

以上の構成である本実施形態のブラシレスモータ１０において、ロータマグネット２２に形成された複数の磁極の数と、ステータ１２に形成された複数のスロットの数との関係は、１０極１２スロット、又は、１４極１２スロットである。この１０極１２スロット、又は、１４極１２スロットの構成において、複数の磁気誘導部材６８の配置は、工夫されており、具体的には、次のようになっている。

なお、以降、複数の磁気誘導部材６８を識別する場合には、複数の磁気誘導部材６８を、第一磁気誘導部材６８Ａ、第二磁気誘導部材６８Ｂ、及び、第三磁気誘導部材６８Ｃと称する。

図７に示されるように、第一磁気誘導部材６８Ａは、複数のスロット３６のうち第一のスロット３６Ａの開口角度を二等分する線Ａ上に配置され、第二磁気誘導部材６８Ｂは、複数のスロット３６のうち第一のスロット３６Ａの二つ隣の第二のスロット３６Ｂの開口角度を二等分する線Ｂ上に配置されている。また、第三磁気誘導部材６８Ｃは、電気角で１２０度に相当する分、第一磁気誘導部材６８Ａに対して第二磁気誘導部材６８Ｂの側へずれて配置されている。

そして、以上の構成であるブラシレスモータ１０では、図２に示されるステータ１２によって回転磁界が形成されると、ステータ１２とロータマグネット２２との間に吸引反発力が作用し、ロータ１４が回転する。

また、ロータ１４の回転により、図３に示されるロータマグネット２２の磁極が複数の磁気誘導部材６８の近くを通過すると、磁極からの磁気が複数の磁気誘導部材６８によって磁気検知センサ４６に誘導されて磁気検知センサ４６により検知される。そして、磁気検知センサ４６からの出力信号に基づいて制御基板４２の制御素子により各巻線３２への励磁が制御され、ロータ１４の回転数が調整される。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ１０によれば、センターピース１８には、樹脂製のコネクタ部材４４が固定されており、磁気誘導部材６８は、コネクタ部材４４に保持されている。したがって、金属製のセンターピース１８と磁気誘導部材６８との間にコネクタ部材４４の樹脂部を介在させることができるので、センターピース１８と磁気誘導部材６８との間の絶縁性を確保することができる。

また、センターピース１８は、金属製とされているので、センターピース１８が樹脂製とされた場合に比して、センターピース１８の剛性を確保することができる。

また、板状部３８には、この板状部３８の厚さ方向に貫通する開口４８が形成されており、磁気誘導部材６８は、開口４８を通じてロータマグネット２２側から磁気検知センサ４６側へ延びている。したがって、磁気誘導部材６８を直線状に形成でき、短いルートでロータマグネット２２側から制御基板４２側に磁気を誘導できるので、構造を簡素化することができる。

また、コネクタ部材４４には、磁気誘導部材６８を保持すると共に開口４８を塞ぐ蓋部５６が形成されており、この開口４８の周縁部と蓋部５６との間には、シールが施されている。したがって、ロータ１４側から開口４８を通じて制御基板４２側に水が浸入することを抑制することができる。

また、複数の磁気誘導部材６８は、いずれも共通の開口４８を通じてロータマグネット２２側から磁気検知センサ４６側へ延びている（図４、図６等参照）。したがって、例えば、各磁気誘導部材６８に対応する開口を板状部３８に複数形成する場合に比して、板状部３８、ひいては、センターピース１８全体の剛性を向上させることができる。

また、図７に示されるように、第三磁気誘導部材６８Ｃを、電気角で１２０度に相当する分、第一磁気誘導部材６８Ａに対して第二磁気誘導部材６８Ｂの側へずれて配置するといった工夫により、第一磁気誘導部材６８Ａ、第二磁気誘導部材６８Ｂ、及び、第三磁気誘導部材６８Ｃが互いに近づいて配置されている。したがって、図３、図４等に示される開口４８の大きさを小さくすることができるので、このことによっても、板状部３８、ひいては、センターピース１８全体の剛性を向上させることができる。

また、開口４８の大きさを小さくすることにより、蓋部５６の大きさも小さくすることができるので、コネクタ部材４４を小型化することができる。

また、蓋部５６には、複数の磁気誘導部材６８を保持する複数の保持部７０が形成されており、この複数の保持部７０は、蓋部５６における複数の保持部７０の周囲部に対してステータ１２側に突出している。したがって、複数の磁気誘導部材６８をロータマグネット２２により近づけて配置することができるので、ロータマグネット２２から発生する磁気をより的確に磁気検知センサ４６に誘導することができる。

また、センターピース１８が金属製とされることにより、板状部３８に対向して配置された制御基板４２の放熱性（冷却性）と、電磁ノイズに対するシールド性を向上させることができる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、開口４８の周縁部に形成された二重の壁部５０、５２と、蓋部５６の周縁部に形成された二重の壁部５８、６０と、二重の壁部５０、５２と二重の壁部５８、６０との間に塗布された接着剤又はシール剤等により、開口４８の周縁部と蓋部５６との間がシールされている。しかしながら、上記以外の構造により、開口４８の周縁部と蓋部５６との間がシールされても良い。

また、上記実施形態において、開口４８は、穴状に形成されているが、切欠状に形成されても良い。

また、上記実施形態において、好ましくは、図７に示されるように、第一磁気誘導部材６８Ａは、複数のスロット３６のうち第一のスロット３６Ａの開口角度を二等分する線Ａ上に配置され、第二磁気誘導部材６８Ｂは、複数のスロット３６のうち第一のスロット３６Ａの二つ隣の第二のスロット３６Ｂの開口角度を二等分する線Ｂ上に配置される。また、第三磁気誘導部材６８Ｃは、電気角で１２０度に相当する分、第一磁気誘導部材６８Ａに対して第二磁気誘導部材６８Ｂの側へずれて配置される。しかしながら、第一磁気誘導部材６８Ａ、第二磁気誘導部材６８Ｂ、及び、第三磁気誘導部材６８Ｃは、上記以外の配置とされて、共通の開口４８の内側に配置されても良い。

また、上記実施形態において、複数の磁気誘導部材６８は、好ましくは、ロータマグネット２２側から蓋部５６によって覆われるが、蓋部５６を貫通していても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…ブラシレスモータ、１２…ステータ、１４…ロータ、１６…シャフト、１８…センターピース、２０…ロータハウジング、２２…ロータマグネット、２４…軸受収容部、２６…軸受、２８…ステータコア、３０…インシュレータ、３２…巻線、３４…ティース、３６…スロット、３６Ａ…第一のスロット、３６Ｂ…第二のスロット、３８…板状部、４０…シャフト支持部、４２…制御基板、４４…コネクタ部材、４６…磁気検知センサ、４８…開口、５０、５２、５８、６０…二重の壁部、５４…コネクタハウジング部、５６…蓋部、６２…コネクタ端子、６８…磁気誘導部材、６８Ａ…第一磁気誘導部材、６８Ｂ…第二磁気誘導部材、６８Ｃ…第三磁気誘導部材、７０…保持部

Claims (3)

1. シャフトと、
   シャフトと同軸に配置され、前記シャフトを中心に放射状に延びる複数のティース間にスロットが形成され、インシュレータを介して前記ティースに巻回された巻線部を有して回転磁界を形成する円環状のステータと、
   前記ステータの径方向外側に前記ステータと対向して配置されたロータマグネットを有するロータと、
   前記ステータの軸方向一方側に前記ステータと対向して配置された板状部を有し、前記ステータを保持する金属製のセンターピースと、
   前記板状部に対する前記ステータと反対側に配置されると共に、磁気検知センサが実装された制御基板と、
   前記ロータマグネット側から前記磁気検知センサ側へ延び、前記ロータマグネットから発生する磁気を前記磁気検知センサに誘導する磁気誘導部材と、
   前記制御基板に接続されたコネクタ端子と、前記磁気誘導部材とを保持し、前記センターピースに固定された樹脂製のコネクタ部材と、
   を備えるブラシレスモータ。
2. 前記板状部には、前記板状部の厚さ方向に貫通する開口が形成され、
   前記磁気誘導部材は、前記開口を通じて前記ロータマグネット側から前記磁気検知センサ側へ延び、
   前記コネクタ部材には、前記磁気誘導部材を保持すると共に前記開口を塞ぐ蓋部が形成され、
   前記開口の周縁部と前記蓋部との間には、シールが施されている、
   請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記磁気誘導部材として、第一磁気誘導部材、第二磁気誘導部材、及び、第三磁気誘導部材からなる３個の磁気誘導部材を備え、
   前記ロータマグネットに形成された複数の磁極の数と前記ステータに形成された複数のスロットの数との関係が、１０極１２スロット、又は、１４極１２スロットであり、
   前記第一磁気誘導部材は、前記複数のスロットのうち第一のスロットの開口角度を二等分する線上に配置され、
   前記第二磁気誘導部材は、前記複数のスロットのうち前記第一のスロットの二つ隣の第二のスロットの開口角度を二等分する線上に配置され、
   前記第三磁気誘導部材は、電気角で１２０度に相当する分、前記第一磁気誘導部材に対して前記第二磁気誘導部材の側へずれて配置され、
   前記第一磁気誘導部材、前記第二磁気誘導部材、及び、前記第三磁気誘導部材は、共通の前記開口を通じて前記ロータマグネット側から前記磁気検知センサ側へ延びている、
   請求項２に記載のブラシレスモータ。