JP7076503B2

JP7076503B2 - 電動機

Info

Publication number: JP7076503B2
Application number: JP2020119028A
Authority: JP
Inventors: 陽廣瀬
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2040-07-10
Also published as: US20220014069A1; JP2022015881A; CN113922595B; US11658539B2; CN113922595A

Description

例えば、回路基板を固定子コアに装着されたインシュレータに保持する電動機に関する。

例えば、図３Ａに示すインナーロータ型のモータ５１において、モータケース５２内に固定子５３が組み付けられ、回転子５４はモータケース５２に組み付けられた転がり軸受５５によって回転子軸５４ａが回転可能に支持されている。固定子５３は、環状のバックヨークに径方向に極歯が所定間隔で複数突設された固定子コア５３ａの極歯に軸方向両側から装着されたインシュレータ５６にコイル５７が巻かれている。また、コイル５７に給電するための配線パターンが形成された回路基板５９が反出力側のインシュレータ５６に保持されている。回路基板５９にはコネクタ５８が搭載されており、コネクタ５８は図示しない外部接続配線の端子と接続されて給電される。

図３Ｂに示すように、回路基板５９の外周縁部には基板凹部５９ａがコネクタ挿入方向（矢印方向）に対して線対称位置（中心角θ）に設けられ、インシュレータ５６の対応する位置に突設された基板保持爪５６ａが基板凹部５９ａに各々係止することで回路基板５９が保持されるようになっている。図３Ａに示すように、回路基板５９に搭載されたコネクタ５８は、モータケース５２の外周面より外部に露出するように配置され、図示しない外部接続配線と配線接続できるようになっている。

コネクタが設けられた回路基板がインシュレータに固定され構成として特許文献１に示すモータが開示されている。モータは、コネクタを介して、駆動電流を得る。回路基板の外周面には外周から径方向内側に凹む切り欠きが設けられている。インシュレータに突設された先端が鉤状に形成された係止部が、基板外周面に設けられた切り欠きに各々挿入され、更に切り欠きの一部を拡大してコイル配線の引き出し用に利用している。

特開２０１８－１３７９９０号公報

図２Ｂに示すように、回路基板５９をコネクタ５８に対するコネクタ挿入方向（矢印方向）に対して線対称位置に設けられた基板保持爪５６ａで保持する場合、コネクタ５８に外部接続配線の端子を接続する場合、回路基板５９にはコネクタ搭載側より対向する反コネクタ搭載側に向かってラジアル方向に荷重が作用する。このとき、回路基板５９を等角配置で保持している基板保持爪５６ａにラジアル方向に荷重が作用して基板保持爪５６ａが曲がったり、折れたりするおそれがあった。
また、基板保持爪５６ａがコネクタ挿入方向に線対称位置に設けられていると、インシュレータ５６に回路基板５９を組み付ける際に１８０度誤った向きに搭載するおそれもあった。
さらには、例えば３相６スロットのモータであってデルタ結線されている場合、図２Ｂに示すようにコイル５７の巻き始め位置とコイル５７の巻き終わり位置で回路基板５９の外周縁部に等角配置で設けられるコイル線を案内するＶ字状の案内溝６０の位置が基板保持爪５６ａの係止する基板凹部５９ａと重なってしまい、回路基板５９上でコイル配線を引き回す必要が生じて線処理作業に時間がかかる。

以下に述べるいくつかの実施形態は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、コネクタに対して外部接続配線の端子を挿抜しても基板保持爪の変形や損傷を防ぐことができ、回路基板の組み付け姿勢の誤りもなくなり、更には基板保持爪の係止位置とコイル線の案内溝との干渉がなくなり線処理をし易くした電動機を提供することにある。

以下に述べるいくつかの実施形態に関する開示は、少なくとも次の構成を備える。環状のバックヨークに径方向に極歯が所定間隔で複数突設された固定子コアに軸方向両側に装着されたインシュレータにコネクタが搭載された回路基板が保持される電動機であって、前記インシュレータには、前記回路基板の外周縁部に設けられた複数の基板凹部に各々係止する複数の基板保持爪が突設されており、当該複数の基板保持爪は、前記回路基板の外周縁部においてコネクタ搭載側の基板保持爪どうしの間隔が反コネクタ搭載側の基板保持爪の間隔より狭く設けられ、かつコネクタ搭載位置と対向する反コネクタ搭載位置にラジアル荷重を受ける荷重受け部材が突設されていることを特徴とする。

上述した電動機を用いれば、コネクタに対して外部接続配線の端子を挿入する際にラジアル方向に作用する荷重を反コネクタ搭載位置に設けられた荷重受け部材が受け、コネクタから外部接続配線の端子を引き抜く場合には、コネクタ搭載側に設けられた間隔が狭い基板保持爪がラジアル荷重を受けるので、基板保持爪の変形や損傷を防ぐことができる。
また、コネクタ搭載側の基板保持爪どうしの間隔が反コネクタ搭載側の基板保持爪の間隔より狭く設けられているので、回路基板の向きを１８０度間違った向きに組み付けるおそれもなくなる。
更には、コネクタ搭載側の基板保持爪どうしの間隔がコネクタ反搭載側より狭くすることで、基板保持爪の位置とコイルの巻き始め位置とコイルの巻き終わり位置でコイル線の案内溝との干渉がなくなり線処理がし易くなる。

前記回路基板の外周縁部には前記基板保持爪が係止する基板凹部及び前記荷重受け部材が嵌まり込む基板切欠き部が設けられていることが好ましい。
これにより、回路基板を複数の基板保持爪を基板凹部に係止させかつ荷重受け部材を基板切欠き部に嵌め合わせることで、回路基板をインシュレータに位置合わせして組み付けることができる。

前記回路基板には、固定子極歯を覆うインシュレータに巻かれたコイルの巻き始め位置若しくはコイルの巻き終わり位置でコイル線を案内する複数の案内溝が前記基板保持爪と干渉しない位置に設けられていてもよい。
このように、複数のコイル線の案内溝が基板保持爪と干渉しない位置に設けられているため、回路基板の外周縁部に基板保持爪が係止する基板凹部とコイル線の案内溝を互いに干渉することなく設けることができる。

複数の基板保持爪は、前記回路基板の外周縁部にコネクタ挿入方向に対して線対称位置に設けられており、反コネクタ搭載側の基板保持爪どうしの間隔よりコネクタ搭載側の基板保持爪どうしの間隔が狭くなるように設けられていてもよい。
これにより、コネクタに対して外部接続配線の端子を挿抜しても基板保持爪の変形や損傷を防ぐことができ、回路基板の組み付け姿勢の誤りもなくなる。

コネクタに対して外部接続配線の端子を挿抜しても基板保持爪の変形や損傷を防ぐことができ、回路基板の組み付け姿勢の誤りもなくなり、更にはインシュレータの基板保持爪の位置と回路基板のコイル線の案内溝位置との干渉もなくなり線処理をし易くした電動機を提供することができる。

図１Ａはモータの軸方向断面図、図１Ｂは図１Ａの回路基板を保持したインシュレータの右側面図である。図２Ａは回路基板と基板保持爪の配置を示す平面図、図２Ｂは従来の回路基板と基板保持爪の配置を示す平面図である。図３Ａは従来のモータの軸方向断面図、図３Ｂは図３Ａの回路基板を保持したインシュレータの右側面図である。

以下、本発明に係る電動機の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、電動機の一例としてインナーロータ型のモータの概略構成について図１Ａを参照して説明する。
図１Ａにおいてモータ１は、以下の構成を備えている。モータケース２はケース本体２ａとリアカバー２ｂとで構成されている。モータケース２は、金属材料、例えば亜鉛めっき鋼板等で形成されている。モータケース２内には、固定子３及び回転子４が設けられている。

固定子３は、固定子コア５がリアカバー２ｂを取り外した状態のケース本体２ａ内に圧入されて組み付けられている。固定子コア５は、環状のバックヨークに径方向中心に向かって極歯が所定間隔（周方向に６０度毎）で複数（例えば三相スロットの場合６か所）突設されている。固定子コア５は複数の電磁鋼板が転積された積層コアが用いられる。固定子コア５は、軸方向両側より装着されたインシュレータ６により極歯が覆われており、該インシュレータ６を介して極歯の周囲にコイル７が巻かれている。インシュレータ６には例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂等が用いられる。また、コイル７に給電するための配線パターンが形成された回路基板８が反出力側のインシュレータ６に保持されている。回路基板８にはコネクタ９が搭載されており、コネクタ９は図示しない外部接続配線の端子と接続されて給電される。

また、図１Ａにおいて、回転子４は、回転子軸４ａを中心に回転子磁極４ｂが一体に組み付けられている。回転子軸４ａは、モータケース２を構成するケース本体２ａ及びリアカバー２ｂ各々に組み付けられた転がり軸受１０によって回転可能に支持されている。回転子磁極４ｂは固定子コア５の極歯の磁束作用面と対向するように組み付けられる。尚、リアカバー２ｂに設けられた転がり軸受１０は予圧ばね１１により軸方向出力側に向かって予圧が付与されていてもよい。

反出力側のインシュレータ６には、複数の基板保持爪６ａが突設されている。基板保持爪６ａは、コネクタ搭載側と反コネクタ搭載側とで間隔を異なるように設けられ、図２Ａに示すように例えば４か所に設けられている。また、回路基板８の外周縁部には複数の基板凹部８ａ（８ａ１，８ａ２）が設けられている。基板保持爪６ａの先端には鉤状の爪が形成されており、該鉤状の爪がスナップフィットにより基板凹部８ａに係止するようになっている。回路基板８は基板凹部８ａに基板保持爪６ａを各々係止させてインシュレータ６に組み付けられる。基板凹部８ａもコネクタ搭載側と反コネクタ搭載側とで間隔を異なるように設けられ、図２Ａに示すように回路基板８の外周縁部に例えば４か所に設けられている。

図１Ｂに示すように、回路基板８の外周縁部において、複数の基板保持爪６ａは、コネクタ挿入方向（矢印方向）に対して線対称位置に設けられ、コネクタ搭載側の基板保持爪６ａ１どうしの間隔が反コネクタ搭載側の基板保持爪６ａ２どうしの間隔より狭く設けられている。具体的には、反コネクタ搭載側の基板保持爪６ａ２どうしの間隔が中心角θ２であるのに対して、コネクタ搭載側の基板保持爪６ａ１どうしの間隔が中心角θ１の場合θ2より小さい角度（θ２＞θ１）でコネクタ９に近接した位置に設けられている。また、回路基板８のコネクタ９の搭載位置と対向する反コネクタ搭載位置に、ラジアル荷重を受ける荷重受けピン６ｂ（荷重受け部材）が設けられている。荷重受けピン６ｂは、回路基板８の外周縁部に設けられた基板切欠き部８ｂと嵌め合うようになっている（図２Ａ参照）。また、回路基板８の外周縁部には、コイル７の巻き始め位置と巻き終わり位置でコイル線を案内するＶ字状の案内溝８ｃが３か所に等角配置で設けられている。これは、３相デルタ結線する場合のコイル線の保持位置に相当する。

上述したモータ１を用いれば、図２Ａに示すように、コネクタ９に対して外部接続配線の端子を矢印Ｐ１方向に挿入する際にラジアル方向に作用する荷重を反コネクタ搭載位置に設けられた荷重受けピン６ｂ及びその両側に設けられた基板保持爪６ａ２で分担して受け、コネクタ９から外部接続配線の端子を矢印Ｐ２方向に引き抜く場合には、コネクタ９搭載側に設けられた間隔が狭い基板保持爪６ａ１がラジアル荷重を受けるので、基板保持爪６ａ（６ａ１，６ａ２）の変形や損傷を防ぐことができる。
また、コネクタ搭載側の基板保持爪６ａ１どうしの間隔が反コネクタ搭載側の基板保持爪６ａ２の間隔より狭く設けられているので、回路基板８の向きを１８０度回転させて誤った向きに組み付けるおそれもなくなる。
更には、コネクタ搭載側の基板保持爪６ａ１どうしの間隔がコネクタ反搭載側の基板保持爪６ａ２どうしの間隔より狭くすることで、基板保持爪６ａの係止位置とコイル７の巻き始め位置と巻き終わり位置でコイル線を案内する案内溝８ｃとの干渉がなくなり基板保持爪６ａ（６ａ１，６ａ２）が係止する基板凹部８ａ（８ａ１，８ａ２）と案内溝８ｃとの干渉もなくなり線処理がし易くなる。

上述した実施形態では、電動機の一例としてインナーロータ型のモータを例示したが、インシュレータに回路基板を保持する構成であれば、アウターロータ型のモータであってもよい。また、回路基板８を保持する基板保持爪６ａや基板凹部８ａの数は４か所に形成したがこれより多くてもよい。
また、コイル結線は三相デルタ結線について説明したが、三相スター結線であってもよい。

１モータ２モータケース２ａケース本体２ｂリアカバー３固定子４回転子４ａ回転子軸４ｂ回転子磁極５固定子コア６インシュレータ６ａ，６ａ１，６ａ２基板保持爪６ｂ荷重受けピン７コイル８回路基板８ａ，８ａ１，８ａ２基板凹部８ｂ基板切欠き部８ｃ案内溝９コネクタ１０転がり軸受１１予圧ばね

Claims

環状のバックヨークに径方向に極歯が所定間隔で複数突設された固定子コアに軸方向両側に装着されたインシュレータにコネクタが搭載された回路基板が保持される電動機であって、
前記インシュレータには、前記回路基板の外周縁部に設けられた複数の基板凹部に各々係止する複数の基板保持爪が突設されており、当該複数の基板保持爪は、前記回路基板の外周縁部においてコネクタ搭載側の基板保持爪どうしの間隔が反コネクタ搭載側の基板保持爪の間隔より狭く設けられ、かつコネクタ搭載位置と対向する反コネクタ搭載位置にラジアル荷重を受ける荷重受け部材が突設されていることを特徴とする電動機。
前記回路基板の外周縁部には前記基板保持爪が係止する基板凹部及び前記荷重受け部材が嵌まり込む基板切欠き部が設けられている請求項１記載の電動機。
前記回路基板には、固定子極歯を覆うインシュレータに巻かれたコイルの巻き始め位置若しくはコイルの巻き終わり位置とコイル線を案内する複数の案内溝が前記基板保持爪と干渉しない位置に設けられている請求項１又は請求項２記載の電動機。
複数の基板保持爪は、前記回路基板の外周縁部に設けられたコネクタ挿入方向に対して線対称位置に設けられ、反コネクタ搭載側の基板保持爪どうしの間隔よりコネクタ搭載側の基板保持爪どうしの間隔が狭くなるように設けられている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動機。