JP7234559B2 - モータ - Google Patents

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Description

本発明は、モータに関する。
従来、駆動回路が実装された基板を、ケースに内蔵したモータが知られる(例えば特許文献1,2参照)。
特開平5-207719号公報 特開平8-280160号公報
基板を内蔵したモータでは、基板から延びる電源配線および信号配線がケース外に引き出される。このケース外に引き出される配線に外力が掛かると、配線が基板から外れて断線するおそれがあった。
本発明の1つの態様によれば、固定部と、前記固定部に対して中心軸回りに回転可能なロータと、を備え、前記固定部は、コイルを有するステータと、前記ステータを支持するブラケットと、前記ステータと前記ブラケットとの間に配置される回路基板と、を有し、前記ブラケットは、軸方向において前記ステータとの間に前記回路基板を保持する基板支持部を有し、前記基板支持部は、前記基板支持部を軸方向に貫通し前記回路基板から延びる配線が通される配線用貫通孔と、前記配線用貫通孔を部分的に覆う蓋部材と、軸方向に見て前記配線用貫通孔の内側に位置し、前記蓋部材との間に前記配線を保持するガイドブリッジと、を有する、モータが提供される。
本発明の態様によれば、配線の断線が抑制されたモータが提供される。
図1は、実施形態のモータを示す断面図である。 図2は、実施形態のモータを下側から見た斜視図である。 図3は、実施形態のモータにおける配線固定構造を示す部分平面図である。 図4は、基板支持部を下側から見た平面図である。 図5は、第1の凹溝および第2の凹溝の構成を示す図である。 図6は、ガイドブリッジと蓋部材による配線固定部を示す図である。 図7は、ガイドブリッジと蓋部材による配線固定部を示す図である。
各図においてZ軸方向は、正の側を上側とし、負の側を下側とする上下方向である。各図に適宜示す仮想軸である中心軸Jの軸方向は、Z軸方向、すなわち上下方向と平行である。以下の説明においては、特に断りのない限り、中心軸Jの軸方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Jを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
本実施形態において、下側は、軸方向一方側に相当し、上側は、軸方向他方側に相当する。なお、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
図1は、本実施形態のモータを示す断面図である。図2は、本実施形態のモータを下側から見た斜視図である。
図1に示すように、本実施形態のモータ10は、アウターロータ型のモータである。モータ10は、固定部11と、ロータ20とを有する。固定部11は、ステータ30と、ブラケット40と、回路基板50と、を備える。
ブラケット40は、基板支持部41と、ステータ保持部42と、軸受部43と、シャフト44と、を有する。
基板支持部41は、上側に開口する円環状のケース体である。基板支持部41の底面は板面が軸方向と直交する円環板状である。基板支持部41上に、中心軸Jと直交する方向に広がる板状の回路基板50が配置される。
基板支持部41は、基板支持部41を軸方向に貫通する中央孔部41aを有する。中央孔部41aは、軸方向に見て、中心軸Jを中心とする円形状である。中央孔部41aの内側にステータ保持部42が配置される。
ステータ保持部42は、図1に示すように、中心軸Jから径方向外側に広がるベース部42aと、ベース部42aの上面から上側へ延びる円筒状のケース固定部42bと、ケース固定部42bの上面から上側へ延びる円筒状のステータ固定部42cとを有する。ベース部42aは、中心軸Jを中心とする円環板状である。ベース部42aは、軸方向に見た中心部に、ベース部42aを軸方向に貫通するシャフト固定孔42dを有する。シャフト固定孔42dにシャフト44の下端部が固定される。シャフト44は、中心軸Jを中心として上下方向に延びる円柱状である。
ケース固定部42bおよびステータ固定部42cは、いずれも中心軸Jを中心とする円筒状である。ケース固定部42bの外周面に、基板支持部41の中央孔部41aが固定される。ケース固定部42bと中央孔部41aとは、圧入または接着により固定可能である。ステータ固定部42cには、ステータコア31が固定される。
軸受部43は、本実施形態の場合、2つのボールベアリング43a、43bを有する。軸受部43は、円筒状の滑り軸受であってもよい。ボールベアリング43a、43bの内輪にシャフト44が挿入される。軸方向に並ぶボールベアリング43a、43bの間にウェーブワッシャが挿入される。ボールベアリング43a、43bの外輪は、ロータ20を支持する。
ステータ30は、図1に示すように、基板支持部41の上側に配置される。ステータ30は、ロータ20と径方向に隙間を介して対向する。ステータ30は、ステータコア31と、複数のコイル32と、を有する。ステータコア31は、ロータマグネット23およびロータコア24と、隙間を介して径方向に対向する。ステータコア31は、コアバック31aと、複数のティース31bと、接続部31cと、を有する。
コアバック31aは、周方向に延びる環状である。コアバック31aは、中心軸Jを中心とする円環状である。接続部31cは、コアバック31aから径方向内側に延びるスポーク状の部位である。接続部31cの径方向内側の端部は、軸方向に見て円環状である。接続部31cは、ステータ固定部42cの外周面に固定される。これにより、ステータ30は、ブラケット40に固定される。
複数のティース31bは、コアバック31aから径方向外側へ延びる。複数のティース31bは、周方向の一周にわたって等間隔に配置される。
複数のコイル32は、ステータコア31に装着される。より詳細には、複数のコイル32は、複数のティース31bのそれぞれに装着される。コイル32とティース31bとの間に樹脂製のインシュレータが配置されていてもよい。コイル32は、ティース31bにコイル線が巻き回されて構成される。図示は省略するが、コイル32を構成するコイル線の端部は、コイル32から下側に延び、回路基板50に接続される。
回路基板50は、ステータ30の下側に配置される。すなわち、回路基板50は、軸方向においてステータ30と基板支持部41との間に配置される。回路基板50の上面には、複数のホールセンサ45が実装される。回路基板50の上下面には、インバータ回路、電源回路などが実装されていてもよい。
ホールセンサ45は、ロータ20の回転時に、ロータマグネット23からの漏れ磁束を検出する。ホールセンサ45は、周方向に等角度に3つ配置される。ホールセンサ45は、例えば、周方向に30°おきに配置される。ホールセンサ45の配置ピッチは、60°または120°であってもよい。
ロータ20は、ハブ21と、ロータホルダ22と、ロータマグネット23と、ロータコア24と、を有する。ハブ21は、中心軸Jに沿って延びる円筒部21aと、円筒部21aの外周面から径方向外側へ広がる円板状の接続部21bとを有する。円筒部21aは、シャフト44に支持されるボールベアリング43a、43bを内側に収容する。ロータ20は、ボールベアリング43a、43bによって中心軸Jの軸回りに回転可能に支持される。
ロータホルダ22は、ハブ21の接続部21bの外周端部に固定される。ロータホルダ22は、蓋部22aと、筒部22bと、を有する。蓋部22aは、軸方向に見て円環板状である。本実施形態の場合、蓋部22aの中央の貫通孔に、ハブ21の接続部21bがカシメ固定される。ロータホルダ22は、ステータ30の上側を覆う。
筒部22bは、蓋部22aの径方向外周縁部から下側に延びる筒状である。筒部22bは、中心軸Jを中心とする円筒状である。ロータコア24は、筒部22bの内周面に固定される。ロータマグネット23は、永久磁石であり、ロータコア24の内周面に接着固定される。ロータマグネット23およびロータコア24は、軸方向において、回路基板50の上面と隙間を介して対向する。
本実施形態のモータ10では、図2に示すように、回路基板50から延びる配線70が、モータ10の下面から外部へ引き出される。以下、モータ10の配線引き出し部における配線固定構造について、図3から図7を参照して詳細に説明する。
図3は、本実施形態のモータにおける配線固定構造を示す部分平面図である。図4は、蓋部材140を取り外した状態の基板支持部41を下側から見た平面図である。
基板支持部41は、図2および図3に示すように、配線70が引き出される位置に蓋部材140を有する。基板支持部41は、図4に示すように、基板支持部41を軸方向に貫通する配線用貫通孔41bを有する。蓋部材140は、配線用貫通孔41bに下側から被せられる。なお、配線用貫通孔41bは、基板支持部41の径方向内側または径方向外側の端縁に達していてもよい。すなわち、配線用貫通孔41bは、基板支持部41の内周端または外周端を切り欠いた形状であってもよい。
蓋部材140は、回路基板50側の周方向の端部に爪部140dを有し、回路基板50と反対側の周方向の端部にネジ止め部140eを有する。蓋部材140の爪部140dは、配線用貫通孔41bの径方向に延びる辺縁部に引っ掛けられる。蓋部材140は、爪部140dを配線用貫通孔41bに引っ掛けた状態で、ネジ止め部140eを貫通するネジ141により基板支持部41に固定される。
蓋部材140は、軸方向に見て中央部に、蓋部材140を軸方向に貫通する蓋部材貫通孔140aを有する。蓋部材貫通孔140aは、軸方向に見て略矩形状である。蓋部材140の下面には、蓋部材貫通孔140aを下側から塞ぐシール部材142が貼り付けられる。シール部材142は、例えば、フィルムの一方側の面に粘着層を有する粘着シールである。シール部材142の基材となるフィルムとしては、樹脂フィルムまたは金属箔を使用可能である。
蓋部材140は、配線用貫通孔41bを部分的に覆う。より詳細には、蓋部材140は、径方向内側に位置する1つの角部に切欠部140fを有する。切欠部140fの内側に配線用貫通孔41bが開口する。配線70は、配線用貫通孔41bおよび切欠部140fを通ってモータ10の下面側へ引き出される。
配線用貫通孔41bの内側には、ガイドブリッジ41cが設けられる。すなわち、基板支持部41は、基板支持部41を軸方向に貫通し回路基板50から延びる配線70が通される配線用貫通孔41bと、配線用貫通孔41bを部分的に覆う蓋部材140と、軸方向に見て配線用貫通孔41bの内側に位置し、蓋部材140との間に配線70を保持するガイドブリッジ41cと、を有する。
本実施形態において、基板支持部41の配線用貫通孔41bは、径方向内側から径方向外側に向かって周方向長さが大きくなる扇状である。配線用貫通孔41bは、軸方向に見て、回路基板50と周方向に並んで配置される。この構成によれば、配線用貫通孔41bと回路基板50とが径方向に並ぶ場合と比較して、配線用貫通孔41bの設置スペースの制限が少なくなる。配線用貫通孔41bを比較的大きくできるため、配線70を固定する際の作業性が向上する。
ガイドブリッジ41cは、配線用貫通孔41bの径方向内側の辺縁から径方向外側へ延び、配線用貫通孔41bの径方向外側の辺縁に接続される。すなわちガイドブリッジ41cは、配線用貫通孔41bの内部において、配線用貫通孔41bの径方向内側の端部から径方向外側の端部に架け渡される。
回路基板50と配線用貫通孔41bとは周方向に並んで配置されるため、配線70は、配線用貫通孔41bに対して周方向に進入する。そこで、ガイドブリッジ41cが径方向に架け渡されていれば、配線70とガイドブリッジ41cとをほぼ直交させて配置できる。また、複数の配線70をガイドブリッジ41c上に径方向に並べて配置しやすい。これにより、ガイドブリッジ41cによって配線70を強固に固定しやすくなる。本実施形態において、ガイドブリッジ41cは、真っ直ぐな棒状である。ガイドブリッジ41cは、基板支持部41と単一の部材である。
ガイドブリッジ41cは、軸方向一方側を向く面である下面に、3本の第1の凹溝81と、5本の第2の凹溝82とを有する。第1の凹溝81および第2の凹溝82は、いずれも周方向に沿って真っ直ぐに延びる溝である。第1の凹溝81および第2の凹溝82は、互いに平行であり、径方向に沿って並ぶ。
図5は、ガイドブリッジ41cの第1の凹溝81および第2の凹溝82の構成を示すモータ10の部分断面図である。
第1の凹溝81と第2の凹溝82は、図5に示すように、異なる線径の配線70をそれぞれ保持する。具体的に、第1の凹溝81は、第1の線径を有する第1の配線71を保持する。第2の凹溝82は、第2の線径を有する第2の配線72を保持する。
第1の凹溝81および第2の凹溝82はガイドブリッジ41cの下面に設けられており、ガイドブリッジ41cは、図4に示すように配線用貫通孔41bを径方向に横切って配線用貫通孔41bを2つの貫通領域91、92に区画する。そのため、回路基板50から延びる第1の配線71および第2の配線72は、回路基板50側に位置する貫通領域91を下側に向かって通過し、ガイドブリッジ41cの下面を通って貫通領域92へ延びる。
第1の配線71は、第2の配線72よりも太い線径を有する配線である。3本の第1の配線71は、例えば、ステータ30のコイル32に接続されるU相、V相、W相の電源配線である。5本の第2の配線72は、例えば、ホールセンサ45の電源配線および信号配線である。第1の配線71および第2の配線72の一方の端部は、図3に示すように、回路基板50の下面に接続される。配線70と回路基板50との接続部70Aは、本実施形態の場合、半田接合部である。
図5に示すように、第1の凹溝81は、第2の凹溝82よりも深い凹溝である。より詳細には、第1の凹溝81の底面から蓋部材140までの軸方向距離は、第2の凹溝82の底面から蓋部材140までの軸方向距離よりも大きい。本実施形態では、図5に示すように、第1の凹溝81に第1の配線71を保持し、第2の凹溝82に第2の配線72を保持したときに、第1の配線71の上端位置と、第2の配線72の上端位置とが揃うように、第1の凹溝81と第2の凹溝82の深さが調整される。これにより、蓋部材140を被せたときに第1の配線71および第2の配線72を押さえつける力が均一化されるため、一部の配線70の固定が緩くなるのを抑制できる。また、蓋部材140を配線70に被せたときに、シール部材142の表面に凹凸が現れにくくなるため、シール部材142の表面が外部の物体に擦れたときに、一部の配線70に過度に力が掛かるのを防ぐことができる。
本実施形態では、第1の凹溝81は、第2の凹溝82よりも径方向内側に位置する。この構成によれば、相対的に線径の大きい第1の配線71が、線径の小さい第2の配線72よりも内側を通るため、少なくともモータ10の内部において、第1の配線71の配線長を、第2の配線72の配線長よりも短くしやすい。これにより、線径が大きい第1の配線71に求められる低抵抗化を実現しやすくなる。また、線径が大きい第1の配線71の製造コストを低減しやすくなる。
ガイドブリッジ41cの第1の凹溝81および第2の凹溝82にそれぞれ第1の配線71および第2の配線72が配置された状態で、蓋部材140が配線用貫通孔41bに固定される。配線70は、蓋部材140とガイドブリッジ41cとによって、基板支持部41に固定される。以下、詳細に説明する。
図6は、ガイドブリッジと蓋部材による配線固定部を周方向から見た示すモータ10の部分断面図である。図7は、ガイドブリッジと蓋部材による配線固定部を径方向から見たモータ10の部分断面図である。
図6および図7に示すように、配線用貫通孔41bに蓋部材140が取り付けられると、配線用貫通孔41b内のガイドブリッジ41cは、蓋部材140の蓋部材貫通孔140aに挿入される。これにより、図7に示すように、蓋部材貫通孔140aの周方向両側の縁部140b、140cが、ガイドブリッジ41cに保持されている配線70に対して押しつけられる。
上記の構成により、回路基板50から延びる配線70は、ガイドブリッジ41cの手前側において、縁部140bとガイドブリッジ41cとによって基板支持部41の下面側(図7の上側)へ曲げられ、ガイドブリッジ41cの奥側において、ガイドブリッジ41cと縁部140cとによって基板支持部41の上面側(図7の下側)へ曲げられる。
このように配線70がガイドブリッジ41cと蓋部材140とにより屈曲された状態で保持されることにより、モータ10の外側へ引き出された配線70に外力が掛かった場合でも、配線70はガイドブリッジ41cの位置で固定されているため、ガイドブリッジ41cと回路基板50との間の配線70には力が掛からない。これにより、配線70が引っ張られることによる接続部70Aの破損を防止できる。したがって本実施形態のモータ10によれば、配線70配線の断線を抑制できる。また、回路基板50が配線70により引っ張られにくいため、配線70に外力が掛かったときに回路基板50自体に作用する力も低減される。したがって本実施形態によれば、回路基板50上の電子部品、配線、半田等の破損も抑制される。
また、蓋部材貫通孔140aの上側から、シール部材142が貼り付けられる。図6に示すように、ガイドブリッジ41c上の配線70にシール部材142が貼り付けられる。これにより、ガイドブリッジ41c上の複数の配線70は、シール部材142により互いに固定される。また、複数の配線70はシール部材142を介して蓋部材140に固定される。この構成によれば、複数の配線70の一部のみが周方向に引っ張られたときにも、一部の配線70が移動してしまうのを抑制できる。また、縁部140b、140cとガイドブリッジ41cによる配線固定の安定性を高めることができる。
本実施形態のモータ10は、配線70と回路基板50との接続部70Aが半田接合部である。本実施形態では、ガイドブリッジ41cと蓋部材140とによって、配線70に対して外力が掛かった場合でも配線70の断線を抑制できるため、コネクタ接続と比較して断線または破損を生じやすい半田接続により配線70と回路基板50とを接続できる。これにより、コネクタ接続を用いる場合と比較して、接続部70Aの軸方向サイズを小さくできるため、モータ10を薄型化できる。またコネクタを用いないため、接続部70Aの製造コストを低減できる。
本実施形態では、蓋部材140が、蓋部材貫通孔140aと、蓋部材貫通孔140aを塞ぐシール部材142とを有する構成としたが、この構成に限定されない。例えば、蓋部材140とシール部材142とが単一の部材である構成としてもよい。すなわち、蓋部材140が、ガイドブリッジ41cと軸方向に対向する領域に、軸方向一方側に凹む凹部を有する構成としてもよい。この場合でも、凹部の縁部により配線70を軸方向一方側から押さえることができ、配線70を安定に保持できる。よって、上記凹部を備える構成においても配線70に外力が掛かった場合の断線を抑制できる。
また本実施形態では、蓋部材140の縁部140b、140cとガイドブリッジ41cとにより配線70を屈曲させて固定する構成としたが、縁部140b、140cを設けず、ガイドブリッジ41cと蓋部材140とによって配線70を軸方向に挟んで固定する構成であってもよい。この場合でも、ガイドブリッジ41cと回路基板50との間の配線70に力が掛かるのを抑制でき、配線70の断線を抑制できる。ガイドブリッジ41cと蓋部材140とによって配線70を軸方向に挟んで固定する構成において、蓋部材140は、シール部材142を備えていても、備えていなくてもよい。
10…モータ、11…固定部、20…ロータ、70A…接続部、22a…蓋部、30…ステータ、32…コイル、40…ブラケット、41…基板支持部、41b…配線用貫通孔、41c…ガイドブリッジ、50…回路基板、70…配線、81…第1の凹溝、82…第2の凹溝、140…蓋部材、140a…蓋部材貫通孔、140b,140c…縁部、142…シール部材、J…中心軸

Claims (8)

  1. 固定部と、前記固定部に対して中心軸回りに回転可能なロータと、を備え、
    前記固定部は、コイルを有するステータと、前記ステータを支持するブラケットと、前記ステータと前記ブラケットとの間に配置される回路基板と、を有し、
    前記ブラケットは、軸方向において前記ステータとの間に前記回路基板を保持する基板支持部を有し、
    前記基板支持部は、
    前記基板支持部を軸方向に貫通し前記回路基板から延びる配線が通される配線用貫通孔と、
    前記配線用貫通孔を部分的に覆う蓋部材と、
    軸方向に見て前記配線用貫通孔の内側に位置し、前記蓋部材との間に前記配線を保持するガイドブリッジと、
    を有し、
    前記配線用貫通孔は、軸方向に見て、前記回路基板と周方向に並んで配置され、
    前記ガイドブリッジは、前記配線用貫通孔の内部において、前記配線用貫通孔の径方向内側の端部から径方向外側の端部に架け渡される、
    モータ。
  2. 固定部と、前記固定部に対して中心軸回りに回転可能なロータと、を備え、
    前記固定部は、コイルを有するステータと、前記ステータを支持するブラケットと、前記ステータと前記ブラケットとの間に配置される回路基板と、を有し、
    前記ブラケットは、軸方向において前記ステータとの間に前記回路基板を保持する基板支持部を有し、
    前記基板支持部は、
    前記基板支持部を軸方向に貫通し前記回路基板から延びる配線が通される配線用貫通孔と、
    前記配線用貫通孔を部分的に覆う蓋部材と、
    軸方向に見て前記配線用貫通孔の内側に位置し、前記蓋部材との間に前記配線を保持するガイドブリッジと、
    を有し、
    前記ガイドブリッジは、軸方向一方側の面に、前記配線を保持する1つ以上の凹溝を有し、
    前記ガイドブリッジは、第1の線径を有する第1の前記配線を保持する第1の前記凹溝と、前記第1の線径よりも小さい第2の線径を有する第2の前記配線を保持する第2の前記凹溝とを有し、
    前記第1の凹溝は、前記第2の凹溝よりも径方向内側に位置する、モータ。
  3. 前記配線用貫通孔は、軸方向に見て、前記回路基板と周方向に並んで配置され、
    前記ガイドブリッジは、前記配線用貫通孔の内部において、前記配線用貫通孔の径方向内側の端部から径方向外側の端部に架け渡される、
    請求項に記載のモータ。
  4. 前記ガイドブリッジは、軸方向一方側の面に、前記配線を保持する1つ以上の凹溝を有する、
    請求項1に記載のモータ。
  5. 前記ガイドブリッジは、第1の線径を有する第1の前記配線を保持する第1の前記凹溝と、前記第1の線径よりも小さい第2の線径を有する第2の前記配線を保持する第2の前記凹溝とを有し、
    前記第1の凹溝の底面から前記蓋部材までの軸方向距離は、前記第2の凹溝の底面から前記蓋部材までの軸方向距離よりも大きい、
    請求項から4のいずれか1項に記載のモータ。
  6. 前記蓋部材は、前記ガイドブリッジと軸方向に対向する領域に、軸方向一方側に凹む凹部または前記蓋部材を軸方向に貫通する蓋部材貫通孔を有し、
    前記凹部または前記蓋部材貫通孔の縁部は、前記配線を軸方向一方側から押す、
    請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ。
  7. 前記蓋部材貫通孔を塞ぐシール部材を有する、
    請求項6に記載のモータ。
  8. 前記配線と前記回路基板との接続部は、半田接合部である、
    請求項1から7のいずれか1項に記載のモータ。
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