JP2002058228A - ブラシレスｄｃモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステータコアを分割式とした場合に、ステー
タインナとステータアウタとの固着の信頼性を高め、激
しい振動により両者が剥がれるのを防ぎ、またモータを
オイル浸漬構造としても両者の接着強度が経時的に低下
することがないブラシレスＤＣモータを提供する。 【解決手段】 ステータコイルを巻いたボビンを磁極に
装着したステータを有するブラシレスＤＣモータにおい
て、ステータコアを互いに嵌合可能な環状のステータイ
ンナおよびステータアウタで形成する一方、ステータイ
ンナおよびステータアウタのいずれか一方に形成した磁
極とボビンとの間に爪板状のストッパを径方向に嵌入固
定し、このストッパの一端部をステータインナとステー
タアウタとの嵌合部上に延出させることによってこれら
の軸方向の相対移動を規制した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、分割式ステータ
コアを有するブラシレスＤＣモータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスＤＣモータにおいて、磁極に
ステータコイルを巻付けたステータを用いる場合に、ス
テータの組立性を良くするために、ステータコアを分割
式としたものが考えられている。

【０００３】この分割式のステータコアは、環状のステ
ータインナと環状のステータアウタとを互いに嵌合させ
て一体化するものである。すなわちステータの内側でロ
ータが回転するインナーロータ型の場合には、多数の磁
極（ポール）の内径側を環状に連結したステータインナ
に、磁極の外側の端面に嵌合する環状のステータアウタ
を焼きばめなどによって圧入し嵌合する。ここにステー
タインナおよびステータアウタは、電磁鋼板（けい素鋼
板など）の薄板を積層することにより作られる。

【０００４】またステータコイルは絶縁性のボビンに予
め巻かれ、このボビンをステータインナの磁極に組付け
た後にステータアウタをステータインナの外周に嵌合す
る。従来はこのように組立てたステータアウタとステー
タインナとの固着を一層確実にするため、さらに樹脂な
どで接着していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようにステータイ
ンナとステータアウタとを嵌合し接着した従来のステー
タでは、ステータインナとステータアウタの固着が不十
分で両者が分離することが考えられる。

【０００６】例えばこのような構造のＤＣモータを自動
車や二輪車などの車両のホイールに組付けてホイールモ
ータ構造にする場合には、路面からの振動がモータに加
わることになり、激しい振動によってステータインナと
ステータアウタとが剥がれることがあり得る。また積層
電磁鋼板の積み厚のばらつきや、ボビンと磁極との嵌合
のばらつきなどによって、これらの固着の信頼性が低下
することも考えられる。

【０００７】さらにホイールモータとする場合に、モー
タの冷却性を向上させるなどの目的でモータをオイル漬
けにすることが考えられる。例えばロータに永久磁石を
用いたブラシレスＤＣモータとして、モータケース内に
オイルを充填することが考えられる。ここに用いるオイ
ルは特殊なものであるため接着剤が侵蝕され、ステータ
インナとステータアウタとの接着強度が経時的に低下す
ることが生じ得る。

【０００８】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、ステータコアを分割式とした場合に、ステ
ータインナとステータアウタとの固着の信頼性を高め、
激しい振動により両者が剥がれるのを防ぎ、またモータ
をオイル浸漬構造としても両者の接着強度が経時的に低
下することがないブラシレスＤＣモータを提供すること
を目的とする。

【０００９】

【発明の構成】この発明によればこの目的は、ステータ
コイルを巻いたボビンを磁極に装着したステータを有す
るブラシレスＤＣモータにおいて、ステータコアを互い
に嵌合可能な環状のステータインナおよびステータアウ
タで形成する一方、前記ステータインナおよびステータ
アウタのいずれか一方に形成した磁極と前記ボビンとの
間に爪板状のストッパを径方向に嵌入固定し、このスト
ッパの一端部をステータインナとステータアウタとの嵌
合部上に延出させることによってこれらの軸方向の相対
移動を規制したことを特徴とするブラシレスＤＣモータ
により達成される。

【００１０】モータはステータの内側でロータが回転す
るインナーロータ型のものだけでなく、ステータの外側
でロータが回転するアウターロータ型のものであっても
よい。モータはブラシ付きであってもよいが、ブラシレ
スモータとしてもよく、本発明はこれらを包含する。

【００１１】ステータインナとステータアウタとは、ボ
ビンと磁極との間に嵌入固定した一対のストッパで挟持
することができる。また一方のストッパに代えてボビン
に一体に形成した係止爪を用い、この係止爪とストッパ
との間にステータインナとステータアウタの嵌合部を挟
持してもよい。

【００１２】ストッパを利用してステータコイルの配線
基板を保持してもよい。この場合には、ステータの一側
（軸方向の一側）に取付けた複数のストッパを略Ｌ字状
に形成し、その先端側をボビンと磁極との間に嵌入固定
し、Ｌ字状に折曲された他端側をステータコアからステ
ータコアの軸方向に起立させ、この起立端に配線基板を
固定すればよい。配線基板は環状に形成し、ストッパの
起立端をこの配線基板に形成した係合孔に挿入しはんだ
付けにより固定することができる。

【００１３】モータは永久磁石付きロータをステータの
内側で回転させるインナーロータ型永久磁石式ブラシレ
スＤＣモータとすれば、オイル浸漬構造とするのに都合
が良く、車両用のホイールにモータを組込んだ構造のホ
イールインモータに好適なものとなる。

【００１４】

【実施態様】図１は本発明の一実施態様であるホイール
インモータの縦断面図、図２はモータ単体のステータの
正面図、図３は同じく背面図、図４は図２におけるIV−
IV線断面図、図５ステータの組立手順を説明するための
分解斜視図、図６はボビンとストッパの構造を示す分解
斜視図である。

【００１５】図１において、符号１０は３相永久磁石式
ブラシレスＤＣモータであり、左右割りのモータケース
１２の中に収容されている。このモータケース１２の中
には特殊なオイルが入れられ、モータ１０はこのオイル
に浸漬されて作動する。モータケース１２は車体（図示
せず）側に固定される右ケース半体１２ａと、この右ケ
ース半体１２ａに液密に固定される左ケース半体１２ｂ
とを持つ。

【００１６】この左ケース半体１２ｂには車軸１４が軸
受１６、１８によって回転自在に保持される。この車軸
１４の左端は左ケース半体１２ｂから突出し、ここにホ
イール２０が取付けられる。ホイール２０は、ディスク
２０ａとリム２０ｂとで形成される。車軸１４にはハブ
２２がスプライン結合され、このハブ２２にはホイール
２０のディスク２０ａがボルト結合される。リム２０ｂ
にはタイヤ（図示せず）が装着される。

【００１７】左ケース半体１２ｂとハブ２２のボス部と
の間には、オイルシール２４が装着され、モータケース
１２内のオイルが漏れ出るのを防いでいる。またハブ２
２にはブレーキドラム部２６が一体に形成され、左ケー
ス半体１２ｂに植設されたピン２８にはブレーキシュー
３０が保持されている。この結果ブレーキシュー３０を
ドラム部２６に内側から押圧して制動力を発生する公知
の内拡式のドラムブレーキが形成される。

【００１８】モータ１０はインナーロータ型であり、右
ケース半体１２ａに固定されたステータ３２と、このス
テータ３２の内側で回転するロータ３４とを有する。ロ
ータ３４はドラム状であってその内側には遊星歯車式の
減速機３６が収容されている。ロータ３４と一体の軸
（ロータ軸）３８の両端は、右ケース半体１２ａの内面
と車軸１４とにそれぞれ軸受４０、４２によって軸支さ
れる。

【００１９】減速機３６は、左ケース半体１２ｂの内面
に固定されたリングギヤ３６ａと、ロータ軸３８に形成
されたサンギヤ３６ｂと、これらのリングギヤ３６ａお
よびサンギヤ３６ｂに噛合する複数の遊星ギヤ３６ｃと
を持つ。遊星ギヤ３６ｃを保持する遊星ギヤ軸３６ｄは
車軸１４に一体形成したディスク１４ａに固定されてい
る。この結果ロータ３４の回転はサンギヤ３６ｂから遊
星ギヤ３６ｃに伝えられ、この遊星ギヤ３６ｃはリング
ギヤ３６ａの内側でサンギヤ３６ｂの回りに回転する。
このためロータ３４の回転は減速されて車軸１４に伝え
られる。

【００２０】ロータ３４は、鉄製のドラム３４ａの外周
に、電磁鋼坂の薄板を積層した環状のマグネットブッシ
ュ３４ｂを圧入固定し、このマグネットブッシュ３４ｂ
に板状の永久磁石３４ｃを所定の間隔ごとに複数枚（例
えば１２枚）固定したものである。これらの永久磁石３
４ｃは周方向に交互に極性が変化するように着磁されて
いる。永久磁石３４ｃは磁束密度が大きい磁石、例えば
ネオジム・鉄・ホウ素磁石が好適である。

【００２１】次のステータ３２を説明する。ステータ３
２のステータコア４４は分割式であり、環状のステータ
インナ４６と環状のステータアウタ４８とを嵌合したも
のである。ここにステータインナ４６およびステータア
ウタ４８は電磁鋼板の薄板を積層したものである。ステ
ータインナ４６は図５に示すように放射状に外側へ突出
する多数（例えば１８個）の磁極５０を内径側で環状に
連結した構造を持つ。ステータアウタ４８は図５に示す
ように環状であり、ステータインナ４６の磁極５０の外
周端に嵌合可能である。

【００２２】なおステータアウタ４８をステータインナ
４６に嵌合する前に、図５にで示すように、ボビン５
２を各磁極５０に装着する。このようにボビン５２を装
着した後で図５にで示すようにステータアウタ４８を
焼ばめ圧入し嵌合するものである。ここでボビン５２を
説明する。

【００２３】ボビン５２は絶縁性樹脂で図６に示すよう
に角形の糸巻き状に作られている。すなわち磁極５０の
嵌合する角筒部５４の両端にフランジ５６、５８を形成
したものである。一方のフランジ５８、すなわち磁極５
０の外周端側に配置されるフランジ５８には、ステータ
コア４６の上面または下面に沿って磁極５０より外径方
向に突出する係止爪６０が一体に形成されている。

【００２４】ボビン５２には、係止爪６０に対向する角
筒部５６の内側に沿ってガイド溝６２（図６）が形成さ
れている。このガイド溝６２には金属製のストッパ６４
が挿入可能である。ストッパ６４は図６に示すようにＬ
字状に折曲された金属板で作られ、その先端側６４ａが
ガイド溝６２に挿入可能である。なおこの先端側６４ａ
の左右両縁には、爪状の突起６４ｂが形成されている。
これらの突起６４ｂは、先端側６４ａをガイド溝６２に
挿入した時にガイド溝６２の内側に喰い込んで、ストッ
パ６４が抜けて脱落するのを防止する。

【００２５】またボビン５２の角筒部５４内面には、適
宜数の凸部６６（図６）が形成されている。これらの凸
部６６は、ボビン５２を磁極５０に装着した時に磁極５
０に当接し、ボビン５２を磁極５０にしっかりと固定す
る機能を持つ。

【００２６】ステータ３２は次のように組立てられる。
まずボビン５２にステータコイル６８を巻き付けてお
く。ステータコイル６８を巻いたボビン５２を、係止爪
６０がステータインナ４６の一方の面（図５で下面）側
に位置するように位置合せして磁極５０に装着する。こ
の時係止爪６０は磁極５０の外周端よりも外周側へ突出
している（図５の工程）。

【００２７】次にステータアウタ４８を取付ける。すな
わち磁極５０に装着したボビン５２の係止爪６０が位置
するステータインナ４６の平面と反対側の平面（図５で
上面）側から、ステータアウタ４８を軸方向に（下方
へ）移動させ、ステータアウタ４８の内周面を各磁極５
０の外周端に圧入し嵌合させる（図５の工程）。この
時焼ばめとしてもよい。ステータアウタ４８をステータ
インナ４６に正しく嵌合すれば、両者の嵌合部７０はボ
ビン５２の係止爪６０に当接して位置決めされる。

【００２８】次にストッパ６４が装着される（図５の工
程）。ストッパ６４はその先端側６４をステータアウ
タ４８の係止爪６０と反対側の面（図５で上面）に沿わ
せてボビン５２のガイド溝６２に嵌入させる。ストッパ
６４の突起６４ｂはガイド溝６２の内面に噛み込んで、
ストッパ６４の脱着を防止する。この時ストッパ６４は
ステータインナ４６とステータアウタ４８の嵌合部７０
の上を横断する位置で固定される。この結果嵌合部７０
は係止爪６０とストッパ６４とで挟持され、ステータア
ウタ４８がステータインナ４６から軸方向に抜け落ちる
のが防止される。

【００２９】このように組立てられたステータ３２に
は、さらに配線基板７２が組付けられる（図５の工程
）。この配線基板７２は図２、５に示すように環状で
あり、その外周寄りには周方向に幅が広い７つの係止孔
７４が形成されている（図２）。前記ストッパ６４は、
これらの係止孔７４に対応する位置のボビン５２に装着
され、他の１１個のボビン５２にはストッパ６４は装着
されていない。

【００３０】配線基板７２は係止孔７４にストッパ６４
の起立部６４ｃ（図６参照）を進入させるようにしてス
トッパ６４に装着される。そしてストッパ６４の起立部
６４ｃは配線基板７２の係止孔７４を貫通して突出し、
この突出端にはんだを盛り付けることにより、配線基板
７２をストッパ６４に固定することができる。

【００３１】この実施態様ではステータコイル６８は３
相交流により励磁され、周方向に隣接する３つのステー
タコイル６８には、互いに電気角で１２０°の位相差を
持つＵ、Ｖ、Ｗ相の電流が順に供給される。このため配
線基板７２には図２に示すように、Ｕ、Ｖ、Ｗ相に対応
する環状のバスバー７６（７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗ）が
貼着およびリベット止めされ、これらのバスバー７６
は、配線基板７２の内層回路を介して配線基板７２の外
周に設けた切欠き溝７８（７８Ｕ、７８Ｖ、７８Ｗ）に
臨む配線パッドに接続されている。図２ではバスバー７
６と切欠き溝７８とを接続する内層回路を単純化して破
線で示した。

【００３２】前記ステータコイル６８は隣接する３つが
１組とされ、これら３つのコイル６８の一端はそれぞれ
のコイル６８に近い切欠き溝７８（７８Ｕ、７８Ｖ、７
８Ｗ）に係止され、はんだ付けされる。またこれら１組
の３つのコイル６８の他端は、図３に示すように集合さ
れて、互いにはんだ付け結合される。このはんだ付け部
は絶縁材８０で被覆しておく（図３）。

【００３３】なおこの集合され絶縁材８０で被覆される
コイル６８の端末は、図３ではボビン５２から直接集合
部（絶縁材８０の内部）に導入されている。この場合に
は、コイル６８の端末がボビン５２からほどけてコイル
６８巻が緩み易いという問題がある。この問題を解決す
るためには、図６に示すようにフランジ５８に一対の切
欠き８２、８４と、両切欠き８２、８４の間に位置する
ひさし部８６とを設けるのがよい。この場合には、コイ
ル６８の端末を一方の切欠き８２からひさし部８６の下
を通して他の切欠き８４に導く。このようにすればひさ
し部８６と切欠き８２、８４によってコイル６８の端末
が確実に保持される。この結果激しい振動が加わっても
コイル６８が緩むことがない。

【００３４】配線基板７２にはまた温度センサ（図示せ
ず）の配線用ターミナル８８、９０が一体に形成されて
いる。この実施態様ではステータ３２の温度を検出する
サーミスタなどの温度センサが取付けられ、この温度セ
ンサのリード線がこれらのターミナル８８、９０に接続
される。

【００３５】このように組立てられたステータ３２は、
図１に示すようにモータケース１２の右ケース半体１２
ａの内側に固定される。すなわちステータアウタ４８に
設けた３つのボルト孔４８ａ（図２、３、５）にボルト
９２を通し、このボルト９２を右ケース半体１２ａに螺
入することによってステータ３２は固定される。図１に
おいて９４は右ケース半体１２ａに液密に装着される配
線プラグである。この配線プラグ９４を通る配線は、前
記配線基板７２のバスバー７６（７６Ｕ、７６Ｖ、７６
Ｗ）のターミナルと、温度センサのターミナル８８、９
０に接続される。

【００３６】９６は右ケース半体１２ａに取付けた角度
センサである。ロータ３４のドラム３４ａの背面（減速
機３６と反対の面）には、永久磁石３４ｃの１つおきの
角度位置に対応して凸部９８が突設され、前記角度セン
サ９６はこの凸部９８を検出することによってロータ３
４の回転角度および回転方向を判定する。

【００３７】この３相ブラシレスＤＣモータ１０によれ
ば、コントローラ（図示せず）は角度センサ９６の出力
に基づいてロータ３４の回転角度を判定し、この回転角
度に対応してＵ、Ｖ、Ｗ相の電流を通電させる。この結
果ロータ３４は回転する。またＵ、Ｖ、Ｗ相の電流を例
えば移相制御することにより駆動トルクを変化させる。

【００３８】

【他の実施態様】図７は他の実施態様を示す縦断面図、
図８はここに用いるステータの断面図、図９は同じくス
テータの分解斜視図、図１０は同じくボビンの斜視図で
ある。この実施態様は、図１〜６に示した前記実施態様
におけるボビン５２の形状に工夫を加えたものである。

【００３９】すなわちこの実施態様におけるボビン５２
Ａには、フランジ５８Ａに突起５９を一体に形成し、こ
の突起５９をモータケース１２の右ケース半体１２ａの
内壁に当接させるようにしたものである。この結果ステ
ータ３２を右ケース半体１２ａ内に正確に位置決めし、
特にステータインナ４６が移動するのを防ぐことができ
る。この結果ステータインナ４６とステータアウタ４８
の嵌合部に、使用中や組立時の振動や衝撃による位置ず
れが発生せずモータ性能が低下するというような不都合
がなくなる。

【００４０】この実施態様では、またステータインナ４
６の磁極５０とボビン５２Ａとの間にくさび６５を圧入
し、このくさび６５でステータインナ４６とステータア
ウタ４８との相対移動を規制できるようにした。すなわ
ちボビン５２Ａを取付けたステータインナ４６にステー
タアウタ４８を嵌合し、その後ストッパ６４を差込むと
共に、略コ字状のくさび６５を磁極５０とボビン５２Ａ
との間隙に圧入する。この時このくさび６５がステータ
インナ４６とアウタ４８の嵌合部７０を横断するように
固定される。この結果ステータインナ４６とアウタ４８
の嵌合部７０は、ボビン５２Ａの係止爪６０とくさび６
５とで挟まれることになる。

【００４１】

【他の実施態様】図１１は他の実施態様であるステータ
コイルの結線図である。この実施態様ではステータコイ
ル６８は、隣接する３つのコイルで１組とされ、それぞ
れのコイル組のステータコイルの一端を互いに接続して
中性点とし、他端をそれぞれ異なる相電極に接続して各
コイル組の中性点を互いに分離したものである。

【００４２】図１２はスター結線とした従来のステータ
の構造を示す側断面図、図１３はステータコイルの配線
図である。図１２において符号１はモータケース、２は
このモータケース１に固定されたステータである。この
ステータ２は環状のステータコア３に形成した磁極に、
ステータコイル４を巻付けたボビン５を装着したもので
ある。６はロータであり、その外周面には周方向に極性
が変化する永久磁石が固着されている。すなわちこのモ
ータはインナーロータ型永久磁石式ブラシレスＤＣモー
タである。

【００４３】ステータコイル４は１８個あって、これら
は例えば図１３の（Ａ）のように結線される。すなわち
隣接するコイル４が異なる相になるようにして同相の６
個のコイル４の一端を中性点Ｎに接続し、他端をそれぞ
れ異なる相電極Ｕ、Ｖ、Ｗに接続したものである。図１
３の（Ａ）は同相のコイル４を並列接続したものである
が、各相のコイルを図１３の（Ｂ）に示すように直列接
続するものも従来よりある。さらに図１３（Ａ）におい
て、同相の複数の各コイル４を直列接続した複数のコイ
ルで構成したものもある（直並列複合接続）。

【００４４】通常十分に高い電源電圧を用いることがで
きる用途には図１３の（Ｂ）に示す直列接続が用いられ
る。例えば家電製品などでは商用電源が使用できるので
この図１３（Ｂ）の直列接続とすることが多い。これに
対して電源電圧が低い場合には図１３の（Ａ）のような
並列接続を採用する。例えば電動車両などで電池を電源
とするものでは電源電圧を高くするのが困難であるた
め、この並列接続を用いる。

【００４５】このように同相のコイルを並列接続した場
合には、並列接続した全てのコイルの電流が中性点Ｎに
流れることになる。このため中性点Ｎの配線を太径にす
る必要が生じる。そこでステータ２の軸方向の一側に環
状の大電流基板７を固定し、全てのコイル４の一端（中
性点Ｎ側）をこの大電流基板７に接続している。ここに
大電流基板７は絶縁樹脂基板の両面に数１００μｍの厚
さの銅箔を張付けたものである。

【００４６】なおステータ２の他側には環状の他の大電
流配線基板８が固定され、この配線基板８に設けた各相
の電極に各コイル４の他端を接続する。すなわちＵ、
Ｖ、Ｗ相の各コイル４が対応する電極（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に
接続される。

【００４７】前記のように電源電圧が低くコイルに大電
流を流す場合には、図１３（Ａ）のように中性点Ｎ側を
環状の大電流基板７で接続すると、並列接続により分流
していた電流が再び中性点Ｎに集中することになり、こ
の基板７を大電流に対応するものにしなければならな
い。このため表裏に張付ける銅箔を厚くする必要が生じ
る。

【００４８】このように銅箔を厚くすると銅箔の熱容量
が大きくなり、コイル４の端末をはんだ付けする際に熱
が銅箔に逃げてはんだ付け性が悪くなる。また他の大電
流基板８はモータケース１の内面に接近することにな
り、両者の間隙Ｇ（図１２）が小さくなる。特にコイル
端末は通常大電流基板８の厚さ方向に突出することにな
るから、このコイルの端末とモータケース内面との間隙
は一層小さくなる。この間隙Ｇすなわち沿面距離が小さ
くなると、基板８とモータケース１との間に火花放電が
発生し易くなるから、モータケース内面を大電流基板８
やコイル端末から十分に離さなければならない。このた
めモータケースの寸法が大きくなり、モータの小型化の
障害になる。

【００４９】この実施態様では、ステータコイルをスタ
ー結線した場合に、各コイルの中性点を接続するための
大電流基板を不用としてモータの小型化を可能にする。
すなわちこの実施態様では、周方向に並ぶ多数のステー
タコイルをスター結線した３相ブラシレスＤＣモータに
おいて、隣接する３つのステータコイルで１組のコイル
組を形成し、それぞれのコイル組を形成するステータコ
イルの一端を互いに接続して中性点とする一方他端をそ
れぞれ異なる相電極に接続し、各コイル組の中性点を互
いに分離した。

【００５０】各コイル組の３つのステータコイルは、こ
れらの中性点側の端末を集合させて結束し、隣接するス
テータコイルの間に押し込んでおけばよい。このように
すれば、中性点の接続部分を極めて小さくまとめてステ
ータからの突出量を小さくできる。またコイル端末の配
線処理が容易である。

【００５１】ステータの軸方向の一側にはステータコイ
ルに沿って環状の配線基板を取付けておき、各コイルの
反中性点側の端末をこの配線基板に接続することができ
る。この場合はコイルの配線処理を容易にすることがで
き、この配線処理部分を小さくまとめることができる。

【００５２】

【他の実施態様】図１４〜１７は他の実施態様を説明す
るものである。図１４はロータのマグネットブッシュの
正面図（Ａ）および側断面図（Ｂ）、図１５はマグネッ
トブッシュの一部拡大図、図１６は永久磁石の装填方法
を示す図、図１７はパイプのカシメ方法を説明する図で
ある。

【００５３】永久磁石式ブラシレスＤＣモータでは、ロ
ータに永久磁石を周方向に等間隔に埋め込み、この永久
磁石をステータの磁極に対向させてロータを回転させ
る。この種のモータではロータの永久磁石がステータの
内周面に対向して回転するインナーロータ型のものと、
ロータの永久磁石がステータの外周面に対向して回転す
るアウターロータ型のものがある。

【００５４】このようなモータに用いるロータでは、通
常鉄などの磁性材料製のドラムに、電磁鋼板（けい素鋼
板など）の薄板を積層したマグネットブッシュを圧入固
定すると共に、このマグネットブッシュに設けた長孔内
に永久磁石を装填し固定している。ここに長孔はロータ
の周方向に幅が広く、かつマグネットブッシュをロータ
の回転軸と平行に貫通する。

【００５５】このように複数の永久磁石をロータの周方
向に等間隔に固定する構造のものは、通常磁石打込み型
（Interior Parmanent Magnet型、略してＩＰＭ型とも
いう）と呼ばれる。この場合には永久磁石が形成する磁
束の不適当な回り込み（すなわち漏洩磁束）の増大を防
ぎ磁束の有効利用を図るために、永久磁石の周方向の両
側に空隙を形成している。すなわち長孔の周方向の幅を
永久磁石の周方向の幅よりも大きく設定し、永久磁石の
両側に設けた空隙により永久磁石の磁束が周方向に拡大
するのを防いでいる。このように長孔内にこの長孔より
も周方向に幅が狭い永久磁石を固定する場合、従来は接
着剤を用いたり、永久磁石を長孔内に圧入嵌合してい
た。

【００５６】永久磁石を接着剤で固定する場合は、通常
熱硬化性の接着剤を用いるから、長孔内に永久磁石を装
填してから加熱する必要があり、高温乾燥炉が必要にな
る。また長孔からあふれ出た余分な接着剤は、硬化後に
除去しなければならない。このため装置が大規模にな
り、処理が面倒であった。

【００５７】永久磁石を長孔に圧入嵌合する場合には、
永久磁石に大きな荷重が加わることになる。磁石の種類
によっては割れ易いものがあり、これに大きな荷重が加
わると座屈により破損し易い。

【００５８】この実施態様では、ロータに永久磁石を固
定する場合に、大規模な装置が不用で処理が簡単であ
り、永久磁石を座屈などにより破損するおそれをなくす
ことができる。

【００５９】すなわちこの実施態様では、周方向に等間
隔に形成した長孔内に永久磁石を固定したロータと、ス
テータコイルを巻いた磁極を有するステータとを備える
永久磁石式ブラシレスＤＣモータにおいて、前記ロータ
の長孔を永久磁石よりも周方向に幅広く形成し、これら
の長孔内に装填した永久磁石の周方向の両側に空隙を設
け、これらの空隙に挿入した非磁性金属製パイプの両端
を前記永久磁石よりも突出させ、これら突出端を塑性変
形させることによって永久磁石を前記長孔内に固定し
た。

【００６０】モータはインナーロータ型でもアウターロ
ータ型でもよい。ロータは鉄系などの磁性材料製ドラム
の外周（インナーロータ型）または内周（アウターロー
タ型）に電磁鋼板の薄板を積層したマグネットブッシュ
を圧入固定した構造とし、このマグネットブッシュに設
けた長孔に板状の永久磁石を装填して、金属製パイプで
固定することができる。ここに用いる金属製パイプは、
ステンレス製パイプが好適である。このパイプの両端を
塑性加工する方法としては、カシメたり、つぶしたりす
る方法が使用できる。

【００６１】次にロータ３４に永久磁石３４ｃを固定す
る方法を、図１４〜１７を用いて説明する。マグネット
ブッシュ３４ｂには周方向に幅が広い長孔１００が形成
される。すなわちこのマグネットブッシュ３６ｂを形成
する多数の薄板はプレス打抜き加工で作られるが、長孔
１００に対応する加工が施された薄板を積層することに
よって長孔１００が形成される。

【００６２】この長孔１００の周方向の幅は、永久磁石
３４ｃの幅よりも大きく、この長孔１００に永久磁石３
４ｃを装填した時には、永久磁石３４ｃの両側に空隙１
０２、１０２が形成される（図１５参照）。なお図１
４、１５で符号１０４はハーフピアスであり、薄板をプ
レス打抜き加工する際に凸部（凹部）を形成しておき、
薄板を積層する際にこの凸部（凹部）を隣り合う薄板の
凹部（凸部）に係合させることによって、薄板同志の位
置合わせと結合を行う機能を持つ。

【００６３】永久磁石３４ｃをこの長孔１００に装填し
た時にその両側にできる空隙１０２、１０２には、ステ
ンレス製パイプ１０６、１０６が挿入される。このパイ
プ１０６は空隙１０２とほぼ同径であり、また永久磁石
３４ｃの長さ（ロータ３４の回転軸方向の長さ）よりも
長い。このためパイプ１０６の両端は永久磁石３４ｃよ
りも突出する。この状態でパイプ１０６の両端を塑性変
形させることにより永久磁石を長孔１００内に固定す
る。

【００６４】パイプ１０６の両端を塑性変形させるため
には、カシメや打ちつぶせばよい。例えば図１７に示す
ように平らな下台１０８に、永久磁石３４ｃの下面に当
たって永久磁石３４ｃの高さを設定するブロック１０８
ａと、パイプ１０６、１０６の下端をカシメて拡げるポ
ンチ１０８ｂ、１０８を設けておく。そしてこの下台１
０８に永久磁石３４ｃおよびパイプ１０６、１０６を位
置合わせしておく一方、パイプ１０６、１０６の上端に
他のポンチ１１０、１１０を当ててポンチ１１０、１１
０を下方へ打撃すればよい。

【００６５】この結果パイプ１０６、１０６の上下端は
図１７に示すように拡径し、この拡径部が空隙１０２の
内面を永久磁石３４ｃの縁に噛み込み、永久磁石３４ｃ
は長孔１００内にしっかりと固定される。この実施態様
ではパイプ１０６の両端をポンチ１０８ｂ、１１０でカ
シメているが、他の工具で打ちつぶすことによって永久
磁石３４ｃを長孔１００に固定してもよい。また少量の
接着剤などを補助的に併用してもよい。

【００６６】この実施態様は以上のように、永久磁石の
周方向の両側に形成する空隙に非磁性金属製のパイプを
挿入し、これらのパイプの両端をカシメやつぶしなどに
よって塑性変形させることにより永久磁石をロータの長
孔内に固定したものであるから、接着剤で固定する場合
のように加熱乾燥装置が必要になったり余分な接着剤を
除去するなどの処理が必要になるという不都合がない。
このため処理工程が簡単になる。また永久磁石を長孔に
圧入固定する場合のように、永久磁石に大きな荷重が加
わることがないので、永久磁石が破損しにくくなる。

【００６７】

【他の実施態様】図１８は配線基板の他の実施態様を示
すための正面図、図１９は同じく配線基板の正面側（表
面）の導体パターンを示す図、図２０は同じく配線基板
の背面の導体パターンを正面から見て示す図、図２１は
図１８におけるＰ−Ｐ線断面図、図２２は同じくＱ−Ｑ
線断面図である。

【００６８】前記図１〜６に示した実施態様では、各
Ｕ、Ｖ、Ｗ相の駆動電流が流れる配線の端子は、バスバ
ー７６（７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗ）に螺着されるビス７
７（図２参照）によって接続されていた。ここにバスバ
ー７６は、厚さ約１．５mmの純銅板を円弧状または環状
に機械加工し、全体を半田めっきしたものであり、前記
ビス７７はこのバスバー７６に直接ねじ加工したねじ孔
に螺合されるものであった。

【００６９】しかし純銅は機械強度が低いため、純銅製
のバスバー７６に形成したねじ孔に螺入するビス７７は
強く締め付けることができない。このためビス７７の締
付トルクを高く設定することができず、モータの使用中
にビス７７が緩み易いという問題があった。またビス７
７を万一強く締付けすぎると、バスバー７６のねじ山が
崩れるおそれもあった。

【００７０】このような不都合を解決するために、この
実施態様では、強度の大きい材料（例えば黄銅やリン青
銅など）で作ったねじ部材をバスバー７６にはんだ付け
し、このねじ部材に配線の端子をねじ止め（ビス止め、
ナット止めを含む）できるようにするものである。以下
この実施態様を図１８〜２２を用いて説明するが、これ
ら図１８〜２２では前記図２などと同一部分に同一符号
を付したので、その説明は繰り返さない。

【００７１】この実施態様に係る配線基板７２Ａは両面
に予め銅箔（厚さ約７０μｍ）を貼った樹脂絶縁基板７
２Ａａを加工して用いる。例えば両面銅張りのガラスエ
ポキシ樹脂基板を円環状に切って使用する。この絶縁基
板７２Ａａの正面側の面（表面）には図１９に示すよう
に例えばフォトエッチング法によって導体パターンが形
成される。

【００７２】ここにバスバー７６を固定する位置には各
バスバー７６の周縁を囲むように回路パターンが形成さ
れる。また３相配線端子を固定するための３つのターミ
ナル位置７６ＵＡ、７６ＶＡ、７６ＷＡと、温度センサ
接続用の２つのターミナル位置８８Ａ、９０Ａとに導体
パターンが形成されている。

【００７３】絶縁基板７２Ａａの背面側の面（裏面）に
は、図２０に示すように例えばフォトエッチング法によ
って導体パターンが形成される。この導体パターンは、
各ステータコイルの一端を接続するための切欠き溝７８
（７８Ｕ、７８Ｖ、７８Ｗ、図２参照）に対応する略扇
状の１８ヶ所のパターン７８ＵＡ、７８ＶＡ、７８ＷＡ
と、温度センサ接続用のターミナル８８、９０に対応す
るパターン８８Ａａ、９０Ａａとを含む。

【００７４】このように表と裏にそれぞれ形成された導
体パターンには半田めっきが施される。また基板７２Ａ
には、バスバー７６に沿って各相に対応するパターン７
８ＵＡ、７８ＶＡ、７８ＷＡに接続されたスルーホール
７２Ａｂとリベット孔７２Ａｃとが形成される（図１
９）。

【００７５】所定の形状に切り取られた純銅製のバスバ
ー７６には予め半田めっきが施されている。これらのバ
スバー７６は基板７２Ａａの表面の対応する導体パター
ンに位置合わせされ、加圧状態下で加熱される。この結
果バスバー７６は基板７２Ａａにはんだ付けされ、スル
ーホール７２Ａｃによって裏面の導体パターン７８Ｕ
Ａ、７８ＶＡ、７８ＷＡに接続される。またバスバー７
６は、各相に対応する導体パターン７８ＵＡ、７８Ｖ
Ａ、７８ＷＡに位置するリベット孔７２Ａｂに通したリ
ベット７２Ａｄ（図１８）によって基板７２Ａに強固に
固定される。

【００７６】このように導体パターンが形成され、バス
バー７６が固定された基板７２Ａａには、さらに配線タ
ーミナル位置７６ＵＡ、７６ＶＡ、７６ＷＡと、温度セ
ンサー接続用ターミナル位置８８Ａ、９０Ａには、それ
ぞれねじ部材固定用孔１５０が加工される。

【００７７】ここに用いるねじ部材としては、例えば図
２１（Ａ）および図２２に示すようなフランジ付きナッ
ト１５２を用いることができる。このナット１５２は、
黄銅またはリン青銅で作られ、かつ表面に半田めっきが
施されたものである。このナット１５２はその固定用孔
１５０にそれぞれバスバー７６側から装填され、加熱し
てはんだ付けされる。表面のバスバー７６および裏面の
導体パターン７８ＵＡ、７８ＶＡ、７８ＷＡには半田め
っきが施されているので、ナット１５２のフランジをバ
スバー７６にまた反フランジ側を導体パターン７８Ｕ
Ａ、７８ＶＡ、７８ＷＡにそれぞれはんだ付けすること
ができ、ナット１５２は基板７２Ａａに強固に固定され
る。このためこのナット１５２に配線端子をビス止めす
る際に、ビスの締付トルクを十分に大きく設定すること
ができる。

【００７８】図２１の（Ｂ）〜（Ｄ）はナット１５２に
代えて、フランジ無しのナット１５４（同図のＢ）、頭
付きボルト１５６（同図のＣ）、頭無しボルト１５８
（同図のＤ）を用いた場合を説明する断面図である。図
２１の（Ｂ）に示すフランジ無しナット１５４は、基板
７２Ａａの裏側から固定用孔１５０よりも大径の孔を形
成し、この孔にナット１５４を装填してナット１５４の
一方の面をバスバー７６の裏面にはんだ付けするもので
ある。なおナット１５４の外周は基板７２Ａａの下面の
導体パターン７８ＵＡ、７８ＶＡ、７８ＷＡにはんだ付
けされる。

【００７９】図２１の（Ｃ）に示す頭付きボルト１５６
および図２１の（Ｄ）に示す頭無しボルト１５８は、こ
れらのボルト１５６、１５８を基板７２Ａａの裏面から
固定用孔１５０に挿入し、はんだ付けするものである。
これらのボルト１５６、１５８は基板７２Ａａの下面の
導体パターン７８ＶＡ（７８ＵＡ、７８ＷＡ）と、上面
のバスバー７６とにはんだ付けされる。なおこれら図２
１（Ｂ）〜（Ｄ）に示す構造を温度センサ用のターミナ
ル８８、９０に適用してもよいのは勿論である。

【００８０】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、ボビン
と磁極との間に爪板状のストッパを径方向に嵌入固定
し、このストッパの一端部を、ステータインナとステー
タアウタの嵌合部上に延出させることによりこれらの軸
方向の相対移動を規制するものであるから、分割式ステ
ータコアのステータインナとステータアウタとの固着を
確実にでき、激しい振動があっても固着が剥がれること
がない。またモータをオイル浸漬構造とした場合にも、
両者の固着に接着剤を用いる場合のように経時的な固着
強度の低下がおこることがない。このためホイールイン
モータなどとして好適なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様の縦断面図

【図２】モータ単体のステータの正面図

【図３】同じく背面図

【図４】図２におけるIV−IV線断面図

【図５】ステータの組立て手順を示す分解斜視図

【図６】ボビンとストッパを示す斜視図

【図７】他の実施態様を示す縦断面図

【図８】ステータの断面図

【図９】ステータの分解斜視図

【図１０】ボビンの斜視図

【図１１】他の実施態様であるステータコイルの結線図

【図１２】従来のステータの構造を示す側断面図

【図１３】同じく従来のステータコイルの結線図

【図１４】他の実施態様であるロータのマグネットブッ
シュの正面図

【図１５】マグネットブッシュの一部拡大図

【図１６】永久磁石の装填方法を示す図

【図１７】パイプのカシメ方法を説明する図

【図１８】配線基板の他の実施態様を示す正面図

【図１９】同じく配線基板の正面側の回路パターンを示
す図

【図２０】同じく配線基板の背面の導体パターンを正面
から見て示す図

【図２１】図１８におけるＰ−Ｐ線断面図

【図２２】同じくＱ−Ｑ線断面図

【符号の説明】

１０ ３相ブラシレスＤＣモータ １２ モータケース １４ 車軸 ２０ ホイール ２２ ハブ ３２ ステータ ３４ ロータ ３６ 減速機 ４４ ステータコア ４６ ステータインナ ４８ ステータアウタ ５０ 磁極 ５２、５２Ａ ボビン ６０ 係止爪 ６４ ストッパ ６４ａ 先端側 ６４ｃ 起立部 ６８ ステータコイル ７０ 嵌合部 ７２、７２Ａ 配線基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 浩一 静岡県周智郡森町森1450番地の６ 森山工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA08 AB00 AB06 AC08 AC10 5H019 AA06 BB01 BB06 BB12 BB26 CC03 CC09 DD01 DD07 DD10 EE01 EE09 EE14 FF00 FF01 5H604 AA05 BB01 BB07 BB14 BB17 CC01 CC05 CC16 QB03 QB04 QB17 5H621 BB07 BB10 GA01 GA04 GB09 GB10 GB14 HH01 HH09 JK11 JK14 JK15

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータコイルを巻いたボビンを磁極に
   装着したステータを有するブラシレスＤＣモータにおい
   て、 ステータコアを互いに嵌合可能な環状のステータインナ
   およびステータアウタで形成する一方、前記ステータイ
   ンナおよびステータアウタのいずれか一方に形成した磁
   極と前記ボビンとの間に爪板状のストッパを径方向に嵌
   入固定し、このストッパの一端部をステータインナとス
   テータアウタとの嵌合部上に延出させることによってこ
   れらの軸方向の相対移動を規制したことを特徴とするブ
   ラシレスＤＣモータ。
2. 【請求項２】 ボビンに一体に形成した係合爪と、この
   ボビンと磁極との間に嵌入固定したストッパの一端部と
   の間に、ステータインナとステータアウタの嵌合部を挟
   持した請求項１のブラシレスＤＣモータ。
3. 【請求項３】 磁極の厚さ方向の２つの面とボビンとの
   間にそれぞれストッパを嵌入固定し、これら２つのスト
   ッパの一端部の間に、ステータインナとステータアウタ
   の嵌合部を挟持した請求項１のブラシレスＤＣモータ。
4. 【請求項４】 ストッパはその先端部をボビンと磁極と
   の間に嵌入固定させる一方他端側はステータコアの軸方
   向に起立させ、この起立端にステータコイルの配線基板
   を固定した請求項１〜３のいずれかのブラシレスＤＣモ
   ータ。
5. 【請求項５】 配線基板は環状に形成され、ストッパの
   起立端は配線基板に形成した係合孔に挿入されはんだ付
   けされる請求項４のブラシレスＤＣモータ。
6. 【請求項６】 ステータの内側に永久磁石付きロータを
   備えるインナーロータ型永久磁石式ブラシレスＤＣモー
   タである請求項１〜５のいずれかのブラシレスＤＣモー
   タ。