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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen bürstenlosen Außenrotormotor. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen kleinen Motor, der eine Abdichtungseigenschaft haben muss, wie z. B. ein Lüftermotor für die Verwendung in einem Fahrzeug.
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Stand der Technik
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In den letzten Jahren haben Autos, die Elektrizität als Leistungsquelle verwenden, wie z. B. elektrische Fahrzeuge (EV; EV = electric vehicle) und Hybridelektrikfahrzeuge (HEV; HEV = hybrid electric vehicle) an Aufmerksamkeit gewonnen. Anders als Autos, die traditionellen Kraftstoff verwenden, muss in EVs eine große Batterie installiert sein. Deswegen ist Platz für den Einbau anderer elektronischer Geräte, wie z. B. Klimaanlagen, begrenzt. Beispielsweise müssen die anderen elektronischen Geräte, wie z. B. die Klimaanlage, manchmal in einem unteren Abschnitt eines Fahrzeugs eingebaut werden, wo dieselben Feuchtigkeit und Staub ausgesetzt sind.
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Daher gibt es eine steigende Nachfrage für Lüftermotoren und dergleichen, die beispielsweise Klimaanlagensind, um eine Größenreduktion, eine Verbesserung bei der Abdichtungseigenschaft und eine Verbesserung bei der Staubwiderstandsfähigkeit zu erreichen, und eine Vielzahl von Studien wurden bisher durchgeführt (Patentdokument 1, 2 und 3).
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Das Patentdokument 1 offenbart beispielsweise einen flachen bürstenlosen Außenrotormotor, der eine verringerte Axialdicke aufweist und in dem eine schalenförmige Halterung integral in eine scheibenförmige Basis eingepasst ist. Ein Rotor darin ist ebenfalls flach angeordnet gemäß der Form des Motors, und Elektronikkomponenten, wie z. B. ein Kondensator, sind in einem Raum angeordnet, der von dem Rotor radial nach außen definiert ist.
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Patentdokumente 2 und 3 offenbaren ähnliche bürstenlose Motoren. Der Motor, der in Patentdokument 2 offenbart ist, ist mit einer Vorrichtung versehen, die es ermöglicht, dass Wärme, die von einem Transistor erzeugt wird, der auf eine Schaltungsplatine befestigt ist, effizient nach außen entladen wird. Genauer gesagt, eine Mehrzahl von Vorsprungsabschnitten ist an unterschiedlichen Stellen in einem Öffnungsunterabschnitt einer Halterung definiert, und eine Schaltungsplatine ist an den Vorsprungsabschnitten mit Schrauben befestigt, sodass die Schaltungsplatine in der Nähe zu dem Öffnungsunterabschnitt der Halterung festgemacht ist. Der Transistor ist in Kontakt mit der Halterung angeordnet durch ein wärmeabstrahlendes Siliziummaterial, sodass die Wärme, die von dem Transistor erzeugt wird, direkt durch das wärmeabstrahlende Siliziummaterial zu der Halterung abgegeben werden kann.
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In dem Motor, der in Patentdokument 3 offenbart ist, sind Elektronikkomponenten, die eine relativ große Höhe aufweisen und auf einer Schaltungsplatine befestigt sind, wie z. B. ein Kondensator, in einem Raum nahe einer radialen Mitte innerhalb einer Halterung angeordnet und einem Raum, der von einem Rotor radial nach außen definiert ist, während ein Transistor in einem kleinen Raum zwischen diesen beiden Räumen angeordnet ist.
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Zitatliste
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Patentliteratur
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- [PTL 1] JP-A 2010-98815
- [PTL 2] JP-A 2010-98816
- [PTL 3] JP-A 2010-98817
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Jeder der Motoren, der in den oben erwähnten Patentdokumenten offenbart ist, ist angeordnet, um flach zu sein, und daher ist der Rotor darin ebenfalls angeordnet, um flach zu sein und sich radial auszubreiten. Ein Anstieg bei einem Durchmesser des Rotors umfasst jedoch einen entsprechenden Anstieg bei einem Durchmesser eines ringförmigen Magneten, der entlang einer Umfangsoberfläche des Rotors angeordnet ist. Dies ist ungünstig, da ein Gesamtvolumen des Magneten entsprechend erhöht wird. Insbesondere in dem Fall, wo ein Neodym-Magnet, der eine große magnetische Anziehungskraft aufweist, als Magnet verwendet wird, sind die Materialkosten wesentlich erhöht, da der Neodym-Magnet teurer ist als Permanentmagneten.
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Da darüber hinaus die radiale Abmessung der Schaltungsplatine ebenfalls erhöht ist und die Schaltungsplatine entsprechend leichter biegbar wird, können Nachteile, wie z. B. verringerte Genauigkeit bei der Einpassung und erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Schwingung auftreten.
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Die vorliegende Erfindung schafft einen Motor, der in der Lage ist, eine Gesamtgrößenreduzierung zu erreichen, d. h. Reduzierungen sowohl bei Axial- als auch bei Radialabmessungen.
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Lösung des Problems
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Die vorliegende Erfindung ist hauptsächlich gekennzeichnet durch eine raffinierte Struktur zum Einpassen eines Stators und einer Schaltungsplatine.
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Genauer gesagt, ein Motor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Welle, die angeordnet ist, um sich um eine Drehachse zu drehen; einen Rotor, der an einem Endabschnitt der Welle festgemacht ist; einen Stator, der in dem Rotor angeordnet ist; eine Halterung, die angeordnet ist, um die Welle, den Rotor und den Stator aufzunehmen, und einen Umfangswandabschnitt umfasst, der angeordnet ist, um Umfänge der Welle, des Rotors und des Stators zu umgeben, und einen Endwandabschnitt, der angeordnet ist, um ein Ende des Umfangswandabschnitts zu schließen; und eine Basisplatte, die an die Halterung angepasst ist und angeordnet ist, um ein gegenüberliegendes Ende des Umfangswandabschnitts zu schließen.
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Ein röhrenförmiger Wellentrageabschnitt ist auf einer Innenseite des Endwandabschnitts angeordnet, um sich in einer Richtung der Basisplatte zu erstrecken. Der Wellentrageabschnitt ist angeordnet, um die Welle durch ein Paar von Lager drehbar zu tragen. Das Paar von Lager besteht aus einem ersten Lager, das auf einem Basisabschnitt des Wellentrageabschnitts angeordnet ist, und einem zweiten Lager, das auf einem oberen Abschnitt des Wellentrageabschnitts angeordnet ist. Das zweite Lager weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als derjenige des ersten Lagers. Der Wellentrageabschnitt ist angeordnet, um an dem oberen Abschnitt einen kleineren Außendurchmesser zu haben als an dem Basisabschnitt. Der Motor umfasst ferner eine Schaltungsplatine, die einen Öffnungsabschnitt umfasst, der in einem Mittelabschnitt derselben definiert ist, und auf derselben sind Elektronikkomponenten befestigt. Die Elektronikkomponenten umfassen ein Schaltelement. Die Schaltungsplatine ist in der Halterung aufgenommen mit dem Wellentrageabschnitt in den Öffnungsabschnitt eingefügt. Eine Innenoberfläche des Umfangswandabschnitts umfasst einen flachen Abschnitt, der angeordnet ist, um sich in einer Umfangsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse zu erstrecken, wobei der flache Abschnitt näher zu dem Endwandabschnitt angeordnet ist als zu dem gegenüberliegenden Ende des Umfangswandabschnitts. Das Schaltelement ist auf einem vorbestimmten Abschnitt eines Umfangsabschnitts der Schaltungsplatine angeordnet, wobei der vorbestimmte Abschnitt radial außerhalb des Rotors und gegenüber dem flachen Abschnitt ist. Die Schaltungsplatine ist an der Halterung festgemacht mit dem Schaltelement in Kontakt mit dem flachen Abschnitt angeordnet durch ein isolierendes Wärmeübertragungsbauglied.
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Bei diesem Motor ist der Durchmesser des zweiten Lagers, der auf dem oberen Abschnitt des Wellentrageabschnitts angeordnet ist, angeordnet, um kleiner zu sein als der Durchmesser des ersten Lagers, das auf dem Basisabschnitt des Wellentrageabschnitts angeordnet ist, und der Außendurchmesser des oberen Abschnitts des Wellentrageabschnitts, wo der Rotor und der Stator angeordnet sind, ist angeordnet, um kleiner zu sein als der Außendurchmesser des Basisabschnitts des Wellentrageabschnitts. Dies ermöglicht es, Reduzierungen der radialen Abmessungen des Rotors und des Stators zu erreichen mit der gleichen Leistungsfähigkeit des Motors, und erreicht auch eine zusätzliche Reduzierung bei einer Axialabmessung des Motors.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Wie es oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung in der Lage, eine Gesamtgrößenreduzierung eines Motors zu erreichen und ist daher auch in der Lage, eine Reduzierung der Materialkosten für einen Magneten oder dergleichen zu erreichen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Lüftermotors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine schematische Draufsicht des Lüftermotors.
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3 ist eine Querschnittsansicht des Lüftermotors entlang der Linie A-A von 2.
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4 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Basisplatte gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine schematische Draufsicht eines Stators gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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6 ist eine Querschnittsansicht des Stators entlang der Linie B-B von 5.
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7 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Hauptabschnitts des Stators.
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8 ist eine schematische Draufsicht einer Schaltungsplatine gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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9 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts des Lüftermotors.
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10 ist eine Querschnittsansicht des Lüftermotors entlang der Linie C-C von 2.
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11 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Verbindungsanschlusses gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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12 ist eine schematische Querschnittsansicht des Verbindungsanschlusses und eines Abschnitts der Schaltungsplatine.
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13 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Schritts beim Zusammensetzen des Motors gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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14 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Schritts beim Zusammensetzen des Motors gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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15 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Halterung gemäß einer beispielhaften Modifikation des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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16 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Lüftermotors gemäß einer beispielhaften Modifikation des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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17 ist eine schematische Draufsicht eines Lüftermotors gemäß einer beispielhaften Modifikation des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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18 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Lüftermotors entlang der Linie D-D von 17.
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19 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Lüftermotors entlang der Linie E-E von 17.
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Motoren gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise nutzbar als Motoren, die in Fahrzeugen installiert sind, und die eine Abdichtungseigenschaft haben müssen, und besonders geeignet sind für die Verwendung in EVs, HEVs und dergleichen. Entsprechend wird ein Motor (d. h. ein Lüftermotor) 1 für die Verwendung in einem Lüfter, der entworfen ist, um eine Batterie zu kühlen, die in einem Automobil installiert ist, einer solchen Art gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hierin nachfolgend mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es ist jedoch anzumerken, dass die folgende Beschreibung lediglich im Wesentlichen darstellend ist für die vorliegende Erfindung und nicht so gesehen werden sollte, dass sie den Schutzumfang, die Anwendungen oder Zwecke der vorliegenden Erfindung begrenzt.
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1 stellt den Motor 1 dar. Mit Bezugnahme auf 3 ist ein oberer Abschnitt einer Welle 10 angeordnet, um von einem oberen Abschnitt des Motors 1 vorzustehen, und ein Lüfter 2, der eine Mehrzahl von Blättern umfasst, die radial angeordnet sind, z. B. ein Scirocco-Lüfter, ist an einem Außenumfang des oberen Abschnitts der Welle 10 befestigt. Der Lüfter 2 ist angeordnet, um sich um eine Drehachse A zu drehen. Da Luft, die durch den Lüfter 2 geblasen wird, Feuchtigkeit oder Staub enthalten kann, sind zumindest Abschnitte des Motors 1, die dem Lüfter 2 zugewandt sind, angeordnet, um eine Abdichtungseigenschaft und Staubwiderstandsfähigkeit aufzuweisen.
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Mit Bezugnahme auf 2 und 3 ist der Motor 1 ein bürstenloser Außenrotormotor und umfasst die Welle 10, einen Rotor 20, einen Stator 30, eine Schaltungsplatine 40, eine Halterung 50, eine Basisplatte 60 usw. Hierin nachfolgend wird der Zweckmäßigkeit halber angenommen, dass eine Seite, auf der der Lüfter 2 angeordnet ist, als Oberseite bezeichnet wird, dass eine Richtung, in der sich die Drehachse A erstreckt, als eine Axialrichtung bezeichnet wird, dass eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse A als eine Radialrichtung bezeichnet wird, und dass eine Richtung um die Drehachse A herum als eine Umfangsrichtung bezeichnet wird. Es ist anzumerken, dass ein Teil der Basisplatte in einigen Figuren nicht gezeigt ist.
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Die Halterung 50 gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Pressartikel, der durch Formen einer Stahlschicht in die Form einer Schale hergestellt wird. Die Halterung 50 umfasst einen Umfangswandabschnitt 51, der in der Form eines zweistufigen Zylinders ist, einen Endwandabschnitt 52, der angeordnet ist, um eine Öffnung des Umfangswandabschnitts 51 mit kleinerem Durchmessers zu schließen, und einen Flanschabschnitt 53, der angeordnet ist, um sich radial nach außen zu erstrecken von einem Umfang einer Öffnung des Umfangswandabschnitts 51 mit größerem Durchmesser. In näheren Einzelheiten umfasst der Umfangswandabschnitt 51 einen ersten Umfangswandabschnitt 51a, einen Schulterwandabschnitt 51b und einen zweiten Umfangswandabschnitt 51c. Der erste Umfangswandabschnitt 51a ist zylindrisch und fortlaufend mit dem Endwandabschnitt 52. Der Schulterwandabschnitt 51b ist durch einen flachen Abschnitt definiert, der fortlaufend ist mit dem Umfangswandabschnitt 51a und sich radial nach außen erstreckt von dem ersten Umfangswandabschnitt 51a. Der zweite Umfangswandabschnitt 51c ist zylindrisch und fortlaufend mit dem Schulterwandabschnitt 51b und hat einen größeren Durchmesser als derjenige des ersten Umfangswandabschnitts 51a. Der Flanschabschnitt 53 ist angeordnet, um fortlaufend zu sein mit dem zweiten Umfangswandabschnitt 51c.
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Ein Schwellabschnitt 54 ist in einem Abschnitt des Umfangswandabschnitts 51 an einer Umfangsposition definiert. Der Schwellabschnitt 54 ist angeordnet, um sich von einem Rand des Endwandabschnitts 52 zu einem Rand des zweiten Umfangswandabschnitts 51c über den Schulterwandabschnitt 51b zu erstrecken. Ein Durchgangsloch 56 ist in einem Mittelabschnitt des Endwandabschnitts 52 definiert. Der obere Abschnitt der Welle 10 ist angeordnet, um durch das Durchgangsloch 56 vorzustehen. Drei erste Befestigungslöcher 57 sind an drei unterschiedlichen Stellen in einem Abschnitt des Endwandabschnitts 52 definiert, der das Durchgangsloch 56 umgibt. Vier zweite Befestigungslöcher 58 sind an vier unterschiedlichen Stellen in dem Schulterwandabschnitt 51b definiert. Vier dritte Befestigungslöcher 59 sind an vier unterschiedlichen Stellen in dem Flanschabschnitt 53 definiert. Ein Abschnitt des Schulterwandabschnitts 51b, der jedes der zweiten Befestigungslöcher 58 umgibt und definiert, definiert einen röhrenförmigen vorstehenden Abschnitt, der angeordnet ist, um nach innen vorzustehen.
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Mit Bezugnahme auf 4 ist die Basisplatte 60 ein scheibenförmiger Spritzgussartikel, der aus einem Harz besteht. Drei Anbringungsabschnitte 61 sind an drei unterschiedlichen Stellen in einem Rand der Basisplatte 60 definiert. Die Anbringungsabschnitte 61 werden verwendet, um den Motor 1 an Klimaanlagen oder dergleichen mit Schrauben anzubringen. Ein Unteroberflächenabschnitt 62 ist in einer Oberfläche der Basisplatte 60 definiert. Der Unteroberflächenabschnitt 62 ist ausgenommen und hat einen Durchmesser, der größer ist als derjenige des Flanschabschnitts 53. Vier dritte Schraubenlöcher 63 sind an vier unterschiedlichen Stellen in einem Außenumfangsabschnitt des Unteroberflächenabschnitts 62 definiert. Eine Schraube wird von der Rückseite des Unteroberflächenabschnitts 62 durch jedes der dritten Schraubenlöcher 63 eingefügt, in ein entsprechendes der dritten Befestigungslöcher 59 des Flanschabschnitts 53.
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Eine Trennwand 64, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt, ist angeordnet, um an einer vorbestimmten Stelle auf dem Unteroberflächenabschnitt 62 zu stehen, um zu verhindern, dass Anschlussdrähte 48a, die von der Schaltungsplatine 40 gezogen werden, in Kontakt mit den Rotor 20 kommen. Eine Dichtung 65 ist an dem Außenumfangsabschnitt befestigt, der die dritten Schraubenlöcher 63 des Unteroberflächenabschnitts 62 umfasst. Die Dichtung 65 ist ein elastisches ringförmiges Abdichtungsbauglied. Vier O-Ringe 66 sind an der hinteren Oberfläche der Basisplatte 60 an Stellen befestigt, wo die dritten Schraublöcher 63 definiert sind. Jeder der O-Ringe 66 ist ein kleines ringförmiges elastisches Bauglied.
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Der Flanschabschnitt 53 der Halterung 50 ist auf den Unteroberflächenabschnitt 62 angepasst und daran befestigt mit den Schrauben, der Dichtung 65 und den O-Ringen 66, sodass die Basisplatte 60 und die Halterung 50 zu einem Körper zusammengesetzt sind. Die Dichtung 65 usw. tragen zusammen dazu bei, Eindringen von Wasser oder Staub durch irgendeine Lücke zwischen der Halterung 50 und der Basisplatte 60 zu verhindern, und auch, Übertragung einer Schwingung von der Halterung 50 zu der Basisplatte 60 zu reduzieren. Ein Motorkörper, der die Welle 10, den Rotor 20 usw. umfasst, ist in einem Raum aufgenommen, der wie oben beschrieben definiert ist, und der im Wesentlichen hermetisch abgedichtet ist.
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Ein röhrenförmiger Wellentrageabschnitt 70 ist an einer Innenseite des Endwandabschnitts 52 festgemacht und ist angeordnet, um sich von demselben in der Richtung der Basisplatte 60 zu erstrecken. Ein Wellenloch, das sich durch den Wellentrageabschnitt 70 erstreckt, ist in einer Mitte des Wellentrageabschnitts 70 definiert. Das Wellenloch und das Durchgangsloch 56 sind angeordnet, um sich in der Axialrichtung miteinander auszurichten. Der Wellentrageabschnitt 70 ist ein Metallgussteil und umfasst einen Großdurchmesserabschnitt 70a, der auf einer Basisseite angeordnet ist, und einen Kleindurchmesserabschnitt 70b, der auf einer Oberfläche angeordnet ist. Der Kleindurchmesserabschnitt 70b hat einen kleineren Außendurchmesser als der Großdurchmesserabschnitt 70a. Drei erste Schraubenlöcher 71 sind in dem Großdurchmesserabschnitt 70a definiert. Die ersten Schraubenlöcher 71 werden für die Schrauben verwendet, die von der Basisseite in die ersten Befestigungslöcher 57 des Endwandabschnitts 52 eingefügt werden. Die ersten Schraubenlöcher 71 sind an im Wesentlichen regelmäßigen Abschnitten in der Umfangsrichtung angeordnet. Außerdem sind vier vierte Schraubenlöcher 72 an vier unterschiedlichen Stellen in dem Kleindurchmesserabschnitt 70b definiert. Die vierten Schraubenlöcher 72 werden für Schrauben verwendet, die von der Oberseite eingefügt werden, um den Stator 30 an dem Wellentrageabschnitt 70 zu befestigen. Die vierten Schraubenlöcher 72 sind an im Wesentlichen regelmäßigen Abschnitten in der Umfangsrichtung angeordnet.
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Ein erstes Lagerloch, in das ein erstes Lager 81 eingebettet ist, und ein zweites Lagerloch, in das ein zweites Lager 82 eingebettet ist, sind in einer Basis bzw. einer Oberseite des Wellentrageabschnitts 70 definiert. Das zweite Lager 82 hat einen ausreichend kleineren Durchmesser als denjenigen des ersten Lagers 81 gemäß der Form des Wellentrageabschnitts 70. Das erste Lager 81 ist ein Lager mit einer Abdichtungsfähigkeit, und ist pressgepasst in das erste Lagerloch und darin festgemacht. Andererseits wird das zweite Lager 82 gleitbar in das zweite Lagerloch eingefügt durch eine Wellscheibe 83.
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Die Welle 10 wird in das Wellenloch des Wellentrageabschnitts 70 eingefügt, und durch das erste und zweite Lager 81 und 82 getragen, sodass die Welle 10 um die Drehachse A drehbar ist. In näheren Einzelheiten wird ein Unterabschnitt der Welle 10 durch das zweite Lager 82 getragen, während ein Zwischenabschnitt der Welle 10 durch das erste Lager 81 getragen wird. Wie oben erwähnt, ist der obere Abschnitt der Welle 10 angeordnet, um von der Halterung 50 durch das Durchgangsloch 56 nach außen vorzustehen. Stabile Unterstützung der Welle 10 wird erreicht durch Tragen des Zwischenabschnitts der Welle 10 durch das erste Lager 81, das an dem Wellentrageabschnitt 70 festgemacht ist und eine relativ große Größe aufweist.
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Ein Verschlussring 11 ist an einem Basisabschnitt des oberen Abschnitts der Welle 10 angebracht, der in Kontakt mit dem ersten Lager 81 ist, um zu verhindern, dass sich die Welle 10 löst. Der Rotor 20 ist in einem Abschnitt der Welle 10 festgemacht, der angeordnet ist, um von dem zweiten Lager 82 auf der Unterseite vorzustehen.
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Mit Bezugnahme auf 14 umfasst der Rotor 20 einen Rotorhalter 21 und einen Magneten 22. Der Rotorhalter 21 hat eine Unterseite und ist zylindrisch, und ist an dem Unterabschnitt der Welle 10 mit der Drehachse A als eine Drehachse desselben festgemacht. Der Magnet 22 ist zylindrisch und an einer Innenoberfläche einer Umfangswand des Rotorhalters 21 festgemacht. Der Magnet 22 gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Neodym-Magnet und umfasst Magnetpole, die an regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, mit Nordpolen und Südpolen, die einander abwechseln. Der Stator 30 ist in dem Rotor 20 angeordnet und um einen kleinen Abstand von dem Magneten 22 beabstandet.
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Mit Bezugnahme auf 5 und 6 umfasst der Stator 30 einen Statorkern 31. Der Statorkern 31 umfasst einen zylindrischen Kernabschnitt 31a und zwölf Zahnabschnitte 31b, die angeordnet sind, um sich von einem Umfang des Kernabschnitts 31a radial nach außen zu erstrecken. Der Stator 30 umfasst ferner zwölf Spulen 33. Jede der Spulen 33 ist definiert durch Wickeln eines Leiterdrahts um einen getrennten der Zahnabschnitte 31b mit einem dazwischen liegenden Isolator 32, der eine isolierende Eigenschaft hat. Vier Schraubenabschnitte 34 sind in einer Innenumfangswand des Kernabschnitts 31a definiert. Die Schraubenabschnitte 34 werden verwendet für die Schrauben, die in die vier Schraubenlöcher 72 einzufügen sind, die in dem Kleindurchmesserabschnitt 70b des Wellentrageabschnitts 70 definiert sind. Die Schraubenabschnitte 34 sind an im Wesentlichen regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet.
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Da der Stator 30 an dem Kleindurchmesserabschnitt 70b des Wellentrageabschnitts 70, der einen relativ kleinen Außendurchmesser aufweist, angebracht ist, wird eine Reduzierung bei dem Durchmesser des Stators 30 erreicht mit der gleichen Leistungsfähigkeit des Motors 1. Dies ermöglicht es, auch den Durchmesser des Rotors 20 zu reduzieren, was zu einer Reduzierung bei dem Gesamtvolumen des Magneten 22 führt und somit einer Reduzierung bei den Materialkosten und es ermöglicht, die radiale Abmessung des Motors 1 zu reduzieren.
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Der Isolator 32 ist ein Spritzgussteil aus Harz und umfasst einen oberen Endwandabschnitt 90, der angeordnet ist, um eine obere Endoberfläche des Kernabschnitts 31a abzudecken. Eine zylindrische Begrenzungswand 91 ist angeordnet, um sich entlang einem Umfang des oberen Endwandabschnitts 90 zu erstrecken, und in der Axialrichtung zu stehen. Außerdem sind vier Ablöseverhinderungsabschnitte 92 radial innerhalb der Begrenzungswand 91 auf dem oberen Endwandabschnitt 90 angeordnet. Die Ablöseverhinderungsabschnitte 92 sind an im Wesentlichen regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet. Jeder der Ablöseverhinderungsabschnitte 92 umfasst einen Armabschnitt 92a und einen Hakenabschnitt 92b. Der Armabschnitt 92a ist angeordnet, um sich in der Axialrichtung zu erstrecken und ist flexibel verformbar. Der Hakenabschnitt 92b ist auf einer Oberseite des Armabschnitts 92a angeordnet. Mit Bezugnahme auf 7 ist der Hakenabschnitt 92b angeordnet, um radial nach außen vorzustehen, und ein unteres Ende des Hakenabschnitts 92b ist angeordnet, um über einem oberen Ende der Begrenzungswand 91 angeordnet zu sein.
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In Kombination mit der Begrenzungswand 91 dienen die Ablöseverhinderungsabschnitte 92 dazu, die Bearbeitbarkeit in einer Zusammensetzoperation zu verbessern. Ferner dient die Begrenzungswand 91 auch als ein Begrenzungsabschnitt, um zu verhindern, dass ein Leiterdraht von einer Spule 33 zu dem Kernabschnitt 31a hin vorsteht. Drahtenden 93, d. h. Endabschnitte von sechs Leiterdrähten, werden von vorbestimmten Stellen des Stators 30 gezogen, um mit der Schaltungsplatine 40 verbunden zu werden. In näheren Einzelheiten werden zwei Leiterdrähte, die in nächster Nähe zueinander angeordnet sind, von jeder von drei unterschiedlichen Stellen nach oben gezogen.
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8 stellt die Schaltungsplatine 40 dar. Die Schaltungsplatine 40 hat eine Fähigkeit, Ströme von einer externen Quelle zu dem Stator 30 zu liefern, um die Drehung des Rotors 20 zu steuern. Elektronische Komponenten, wie z. B. Transistoren 41, die Schaltelemente, ein Kondensator 42, eine Hall-IC 43 usw. sind, sind auf der Schaltungsplatine 40 befestigt. Obwohl dies in der Figur nicht gezeigt ist, ist eine elektrische Schaltung, die aus diesen miteinander verbundenen Elektronikkomponenten gebildet ist, auf einer Oberfläche der Schaltungsplatine 40 definiert. Die Schaltungsplatine 40 ist in der Form einer Scheibe angeordnet gemäß der Innenform der Halterung 50. Die Schaltungsplatine 40 umfasst einen Öffnungsabschnitt 44, der an einem Mittelabschnitt davon definiert ist, sodass der Wellentrageabschnitt 70 dadurch eingefügt wird. Vier ausgenommene Abschnitte 45, die radial nach außen ausgenommen sind, sind an einem Umfang des Öffnungsabschnitts 44 an vier unterschiedlichen Stellen definiert, die denjenigen der Ablöseverhinderungsabschnitte 92 des Stators 30 entsprechen. Die ausgenommenen Abschnitte 45 sind an im Wesentlichen regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet.
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Der Kondensator 42, der eine Elektronikkomponente ist, die eine große Menge an Wärme erzeugt und eine relativ große Größe hat, ist an einer vorbestimmten Position auf einer oberen Oberfläche der Schaltungsplatine 40 angeordnet. Ein Raum zwischen dem Endwandabschnitt 52 und der Schulterwandabschnitt 51b in der Halterung 50 wird verwendet, um den Kondensator 42 aufzunehmen, und eine Innenoberfläche der Halterung 50 und der Kondensator 42 sind nahe zueinander angeordnet. Der Kondensator 42 ist dadurch effizient in der Halterung 50 aufgenommen, was eine Reduzierung der Größe des Motors 1 ermöglicht. Da Wärme ohne weiteres durch die Halterung 50 abgestrahlt wird, ist darüber hinaus auch eine Verbesserung bei der Kühlkapazität erreicht.
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Jeder der Transistoren 41 ist eine wärmeabstrahlende Elektronikkomponente, die eine enorme Menge an Wärme erzeugt. Die Transistoren 41 sind an sechs unterschiedlichen Stellen entlang einem Umfang der Schaltungsplatine 40 in einem Außenumfangsabschnitt der Schaltungsplatine 40 angeordnet, und gegenüber des Schulterwandabschnitt 51b der Halterung 50 angeordnet. Mit Bezugnahme auf 9 umfasst jeder der Transistoren 41 einen Dünnfilmwärmeabstrahlungsabschnitt 41a, der auf der oberen Oberfläche der Schaltungsplatine 40 angeordnet ist, und einen Transistorkörper 41b, der auf einer unteren Oberfläche der Schaltungsplatine 40 angeordnet ist, und neun Wärmeübertragungskanäle 41c, die angeordnet sind, um sich durch die Schaltungsplatine 40 zu erstrecken, um den Wärmeabstrahlungsabschnitt 41a und den Transistorkörper 41b miteinander zu verbinden. Der Transistorkörper 41b ist ein Körper eines Transistors, der die Form eines Blocks hat. Der Wärmeabstrahlungsabschnitt 41a und die Wärmeübertragungskanäle 41c haben eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit. Der Wärmeabstrahlungsabschnitt 41a ist auf der oberen Oberfläche der Schaltungsplatine 40 angeordnet, während der Transistorkörper 41b, d. h. der Körper des Transistors, auf der unteren Oberfläche der Schaltungsplatine 40 angeordnet ist.
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Mit Bezugnahme auf 3 hat die Hall-IC 43 eine Fähigkeit, einen Drehwinkel des Rotors 20 usw. zu erfassen, basierend auf einer magnetischen Änderung des Rotors 20, und ist auf der unteren Oberfläche der Schaltungsplatine 40 angeordnet. Die Hall-IC 43 ist gegenüber dem Magneten 22 und in der Nähe eines Außenumfangsrands des Rotors 20 auf einer Seite näher zu der Schaltungsplatine 40 angeordnet. Ferner sind die Transistoren 41 radial außerhalb der Hall-IC 43 angeordnet. Dies liegt daran, dass der Rotor 20 andernfalls in Kontakt kommen mit einem Transistorkörper 41b könnte, wenn er in der Nähe der Schaltungsplatine 40 angeordnet wäre, und die Hall-IC 43 frei von einem Wärmeeinfluss sein muss. Folglich sind die Transistoren 41 in einem Raum radial außerhalb des Rotors 20 angeordnet, der dank der vorher erwähnten Reduzierung bei dem Durchmesser des Rotors 20 erhalten wird, und die Transistoren 41 sind auf dem äußeren Umfangsabschnitt der Schaltungsplatine 40 angeordnet, der gegenüber des Schulterwandabschnitts 51b liegt. Als Folge wird auch eine Reduzierung der Axialabmessung des Motors 1 erreicht.
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Vier zweite Schraubenlöcher 47 sind an vier unterschiedlichen Stellen in dem Außenumfangsabschnitt der Schaltungsplatine 40 definiert. Die zweiten Schraubenlöcher 47 werden für die Schrauben verwendet, die in den Schulterwandabschnitt 51b der Halterung 50 einzufügen sind. Mit Bezugnahme auf 3 ist die Schaltungsplatine 40 an dem Schulterwandabschnitt 51b befestigt, mit den Schrauben durch die zweiten Schraubenlöcher 47 in die zweiten Befestigungslöcher 58 eingefügt. Aufgrund der vorstehenden Abschnitte ist zwischen der Schaltungsplatine 40 und einer Innenoberfläche des Schulterwandabschnitts 51b ein Zwischenraum definiert. Zwischen der Schaltungsplatine 40 und der Halterung 50 wird daher Isolierung sichergestellt.
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Mit Bezugnahme auf 9 ist der Wärmeabstrahlungsabschnitt 41a in Oberflächenkontakt mit der Innenoberfläche des Schulterwandabschnitts 51b angeordnet, durch ein Wärmeübertragungsbauglied 46, das ein isolierendes Bauglied mit hervorragender thermischer Leitfähigkeit ist. Folglich wird Wärme, die von jedem Transistor 41 erzeugt wird, stabil entladen zu der Halterung 50 durch das Wärmeübertragungsbauglied 46. Es ist anzumerken, dass beispielsweise Silikonfett, eine Wärmeabstrahlungsschicht oder dergleichen als das Wärmeübertragungsbauglied 46 verwendet werden können. Das Wärmeübertragungsbauglied 46 kann jede Form haben, solange es hervorragende thermische Leitfähigkeit und Isolierleistung aufweist. Das Wärmeübertragungsbauglied 46 kann beispielsweise in einem flüssigen Zustand, in einem Gelzustand, in der Form einer Schicht oder dergleichen sein. Darüber hinaus ist der Transistorkörperabschnitt 41b auf der unteren Oberfläche der Schaltungsplatine 40 angeordnet. Daher kann im Vergleich mit dem Fall, wo der Transistorkörperabschnitt 41b auf der oberen Oberfläche der Schaltungsplatine 40 angeordnet ist, das Positionieren der Schaltungsplatine 40 mit größerer Genauigkeit erreicht werden, unabhängig von der Größe des Transistorkörperabschnitts 41b oder der Genauigkeit bei der Positionierung des Transistorkörperabschnitts 41b. Dies ermöglicht es, Genauigkeit bei dem Abstand zwischen der Hall-IC 43 und dem Magnet 22 zu verbessern, wodurch Genauigkeit bei der Erfassung des Drehwinkels verbessert wird.
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Mit Bezugnahme auf 8 sind Anschlussdrahtanbringungsabschnitte 48 in der Nähe zueinander angeordnet in einem Abschnitt der Schaltungsplatine 40 zwischen zwei der zweiten Schraubenlöcher 47. Vier der Anschlussdrähte 48a, die mit einem Elektronikgerät verbunden sind, das außerhalb des Motors 1 platziert ist, sind jeweils mit den Anschlussdrahtanbringungsabschnitten 48 verbunden. Mit Bezugnahme auf 10 ist die Trennwand 64 der Basisplatte 60 unter den Anschlussdrahtanbringungsabschnitten 48 positioniert.
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Ferner sind mit Bezugnahme auf 10 die Anschlussdrahtanbringabschnitte 48 gegenüber dem Schwellabschnitt 54 der Halterung 50 angeordnet, sodass ein Kontakt zwischen jedem Anschlussdraht 48a und der Halterung 50 sicher vermieden werden kann. Jeder der Anschlussdrähte 48a wird aus dem Motor 1 gezogen, mit einem Zwischenabschnitt desselben an der Basisplatte 60 gesichert, sodass der Anschlussdraht 48a nicht auf einen Innenabschnitt der Halterung 50 wirken kann, selbst wenn der Anschlussdraht 48a von außen gezogen wird. Außerdem sind mit Bezugnahme auf 8 Einfügungslöcher 49 und Verbindungsanschlüsse 100 an drei unterschiedlichen Stellen in oder auf der oberen Oberfläche der Schaltungsplatine 40 angeordnet. An jeder der drei Stellen sind eines der Einfügungslöcher 49 und einer der Verbindungsanschlüsse 100 nahe zueinander angeordnet. Die Drahtenden 93 werden durch die Einfügungslöcher 49 eingefügt und mit den Verbindungsanschlüssen 100 verbunden.
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Mit Bezugnahme auf 11 und 12 ist jeder der Verbindungsanschlüsse 100 ein Pressteil aus einer Metallschicht und umfasst einen Verbindungsabschnitt 100a, einen elastischen Abschnitt 100b und einen Basisabschnitt 100c. Der Verbindungsabschnitt 100a ist in der Form des Buchstaben „C” im Querschnitt, und ist angeordnet, um die Drahtenden 93 zu umklammern und dadurch zu sichern. Der elastische Abschnitt 100b ist fortlaufend mit dem Verbindungsabschnitt 100a und kann elastisch verformt werden. Der Basisabschnitt 100c ist fortlaufend mit dem elastischen Abschnitt 100b und ist angeordnet, um an der Schaltungsplatine 40 angebracht zu werden. Der Verbindungsabschnitt 100a kann in der Axialrichtung verschoben werden, die senkrecht zu der Schaltungsplatine 40 ist, gemäß einer Biegedeformation des elastischen Abschnitts 100b. Daher würde eine leichte Axialverschiebung der Drahtenden 93, die durch Schweißen oder dergleichen gesichert sind, nicht bewirken, dass der Verbindungsanschluss 100 eine wesentliche Last auf die Schaltungsplatine 40 anlegt.
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Zusammensetzen des Motors
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Als Nächstes wird nachfolgend mit Bezugnahme auf 13 und 14 ein Verfahren zum Zusammensetzen des Motors 1 beschrieben. Zunächst werden mit Bezugnahme auf 7 die Ablöseverhinderungsabschnitte 92 des Stators 30 in die ausgenommenen Abschnitte 45 der Schaltungsplatine 40 eingepasst, und die Schaltungsplatine 40 wird vorübergehend an dem Stator 30 gesichert, wie es in 13 dargestellt ist. Dieses vorübergehende Sichern positioniert die Schaltungsplatine 40 fest in der Umfangsrichtung relativ zu dem Stator 30, während es der Schaltungsplatine 40 erlaubt, sich leicht in der Axialrichtung relativ zu dem Stator 30 zu bewegen. Zu diesem Zeitpunkt sind die Drahtenden 93 unter den jeweiligen Einfügungslöchern 49 der Schaltungsplatine 40 positioniert, sodass die Drahtenden 93 ohne weiteres durch die Einfügungslöcher 49 von der oberen Oberfläche der Schaltungsplatine 40 nach oben gezogen werden können.
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Zwei der Drahtenden 93 werden auf diese Weise durch jedes der Einfügungslöcher 49 gezogen, und an dem Verbindungsabschnitt 100a eines entsprechenden der Verbindungsanschlüsse 100 durch Schweißen oder dergleichen befestigt. Falls der Stator 30 auf eine Unterseite platziert ist relativ zu der Schaltungsplatine 40, wird die Schaltungsplatine 40 auf der Begrenzungswand 91 getragen, um diesen Prozess des Festmachens zu ermöglichen. Selbst wenn die Schaltungsplatine 40 nach diesem Festmachprozess in der Axialrichtung relativ zu dem Stator 30 verschoben wird, verhindert die elastische Deformation des Verbindungsanschlusses 100, dass eine übermäßige Last an die Schaltungsplatine 40 angelegt wird. Außerdem sind die Anschlussdrähte 48a vor, gleichzeitig mit oder nach dem obigen Befestigungsprozess mit der Schaltungsplatine 40 verbunden.
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Als Nächstes werden mit Bezugnahme auf 14 der Stator 30 usw. auf die Halterung 50 gepasst. Das vorübergehende Sichern der Schaltungsplatine 40 an dem Stator 30 verbessert hier die Bearbeitbarkeit. Der Stator 30 usw. werden in die Halterung 50 platziert, zuerst mit der Schaltungsplatine 40, und die Schrauben werden in die zweiten Schraubenlöcher 47 und die zweiten Befestigungslöcher 58 eingefügt, um die Schaltungsplatine 40 an der Halterung 50 festzumachen. Gleichartig dazu werden die Schrauben in die Schraubenabschnitte 34 und die vierten Schraubenlöcher 72 eingefügt, um den Stator 30 an dem Wellentrageabschnitt 70 festzumachen. Zu diesem Zeitpunkt trägt die Begrenzungswand 91 dazu bei, zu verhindern, dass ein Schraubendreher oder dergleichen in Kontakt mit einer Spule 33 kommt. Es ist anzumerken, dass vor diesem Zusammensetzprozess Presspassung des ersten Lagers 81 in die Halterung 50, Anbringung der Wärmeübertragungsbauglieder 46 an die Innenoberfläche des Schulterwandabschnitts 51b usw. ausgeführt werden.
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Als Nächstes wird die Wellscheibe 83 in das zweite Lagerloch platziert, und das zweite Lager 82 wird danach in das zweite Lagerloch eingefügt, um auf die Wellscheibe 83 platziert zu werden. Die Welle 10, mit dem Rotor 20 darauf festgemacht, wird dann durch den Wellentrageabschnitt 70 eingefügt, bis der obere Abschnitt der Welle 10 von der Halterung 50 vorsteht. Danach wird der Verschlussring 11 in eine Einpassrille eingepasst, die in dem Basisabschnitt des oberen Abschnitts der Welle 10 definiert ist, um die Welle 10 usw. auf die Halterung 50 usw. einzupassen.
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Danach, nach der Anbringung der Dichtung 65 usw. werden die Schrauben in die dritten Schraubenlöcher 63 und die dritten Befestigungslöcher 59 eingefügt, um die Basisplatte 60 an der Halterung 50 festzumachen.
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Es ist anzumerken, dass Motoren gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nicht auf den Motor 1 gemäß dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel und dergleichen begrenzt sind, sondern eine Vielzahl anderer Motoren mit unterschiedlichen Strukturen umfassen.
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Mit Bezugnahme auf 15 und 16 kann die Halterung 50 beispielsweise ein Druckgussteil aus Aluminium sein. In diesem Fall kann ein flacher Abschnitt 51b in der Form eines kreisförmigen Bogens, der sich in der Umfangsrichtung senkrecht zu der Drehachse A erstreckt, in einer Innenwandoberfläche der Halterung 50 definiert sein. In diesem Fall sind die Transistoren 41 gegenüber dem flachen Abschnitt 51b angeordnet, und ein Abschnitt der Schaltungsplatine 40 ist an dem flachen Abschnitt 51b festgemacht. Eine isolierende Schicht oder dergleichen, die eine hervorragende thermische Leitfähigkeit hat, kann zwischen dem flachen Abschnitt 51b und der Schaltungsplatine 40 angeordnet sein, um die Kühlkapazität der Schaltungsplatine 40 zu verbessern. Es ist anzumerken, dass Bauglieder und Abschnitte mit gleichen Funktionen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und überflüssige Beschreibungen derselben ausgelassen sind.
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Mit Bezugnahme auf 17, 18 und 19 können erhöhte Abschnitte 55 in dem Schulterwandabschnitt 51b definiert sein. In diesem Fall ist die Schaltungsplatine 40 in Oberflächenkontakt mit dem Schulterwandabschnitt 51b angeordnet, mit den erhöhten Abschnitten 55 gegenüber den Transistoren 41 und anderen Elektronikkomponenten angeordnet.
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Die Schaltungsplatine 40 ist daher mit einem großen Bereich des Außenumfangsabschnitts der Schaltungsplatine 40, der in nahem Kontakt mit der Innenoberfläche des Schulterwandabschnitts 51b angeordnet ist, festgemacht. Folglich ist die Schaltungsplatine 40 an der Halterung 50 stabil festgemacht, ohne eine Biegedeformation zu erfahren, und ein Freiraum zwischen der Schaltungsplatine 40 und der Halterung 50 kann mit hoher Genauigkeit definiert werden. Somit sind der Kontakt jedes Transistors 41 mit der Halterung 50 durch das Wärmeübertragungsbauglied 46 und Trennung der anderen Elektronikkomponenten von der Halterung 50 stabil sichergestellt.
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Ein dazwischen liegendes Material einer vorbestimmten Dicke kann zwischen der Innenoberfläche des Schulterwandabschnitts 51b und dem Außenumfangsabschnitt der Schaltungsplatine 40 angeordnet sein, um einen Zwischenraum zwischen den Transistoren 41 und der Halterung 50 zu definieren. Während der Wellentrageabschnitt 70 angeordnet sein kann, um sich in dem Außendurchmesser stufenweise zu der Oberseite hin zu verringern, wie bei dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel, kann der Wellentrageabschnitt 70 angeordnet sein, um sich in dem Außendurchmesser allmählich auf kontinuierliche Weise zu der Oberseite hin zu verringern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motor
- 10
- Welle
- 20
- Rotor
- 30
- Stator
- 40
- Schaltungsplatine
- 41
- Transistoren
- 50
- Halterung
- 51
- Umfangswandabschnitt
- 51b
- Schulterwandabschnitt
- 52
- Endwandabschnitt
- 53
- Flanschabschnitt
- 60
- Basisplatte
- 70
- Wellentrageabschnitt
- 81
- erstes Lager
- 82
- zweites Lager
- A
- Drehachse