JP2005124326A - アウターロータ型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ステータのぐらつきを無くすことで、製造を容易にし且つ信頼性を高めることができるブラシレスモータを提供する。
【解決手段】 一方の面にステータ３６が固定されるハウジング４２と、ハウジング４２の他方の面に取り付けられてモータの回転制御を行なう制御回路が形成された制御基板４６と、ハウジング４２の他方の面を覆うと共に他の機器に取り付け可能に形成されたケース５０とが設けられ、ハウジング４２の一方の面には一方側に突出する嵌合突部５６が形成され、ステータ３６の中心部に形成された嵌合穴５４内にハウジング４２の嵌合突部５６が圧入されるかまたは挿入されて接着されることでステータ３６はハウジング４２に固定され、ハウジング４２はケース５０に緩衝部材６２を介して取り付けられている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、アウターロータ型モータに関し、特に他の機器に取り付ける部分が形成されたケースを具備するアウターロータ型モータに関する。

例えば車両の空調用として搭載される従来のアウターロータ型モータについて説明する（例えば特許文献１参照）。
ここで説明するアウターロータ型モータはブラシレスモータであって、回転軸（図示せず）に固定されたヨークとヨーク内に取り付けられたマグネットとから成るロータ１１と、ステータコア１５と励磁コイル１６とから成るステータ１８と、ステータ１８を固定するケース２０とを具備している。
ケース２０は上ケース２０ａと下ケース２０ｂとに分割可能であり、上ケース２０ａと下ケース２０ｂとの間には、励磁コイル１６へ供給する電流を制御するための制御回路が形成された制御用のプリント基板（図示せず）が内蔵されている。

ステータのケースへの取付構造を図６に基づいて説明する。
ステータ１８には、ステータコア１５の上下方向を保持するための絶縁カバー２２が設けられている。
絶縁カバー２２には、上ケース２０ａに固定するための固定脚２４と、固定脚２４から径方向に延びる固定部２６とが形成されている。
固定部２６の上下両面には、緩衝部材２８が設けられている。上ケース２０ａには、固定部２６の上下を挟み込むように形成された取付具２９が設けられており、取付具２９によって緩衝部材２８を介して絶縁カバー２２が上ケース２０ａに取り付けられる。
このような構成によれば、ロータ１１の回転に基づく振動をステータ１８からカバー２０へ伝達しないように吸収できるという効果がある。

特開平８−９６１６号公報（図１等）

上述したような従来のアウターロータ型モータにおいては、ステータは緩衝部材を介してカバーに取り付けられていた。
しかし、ステータがカバーに緩衝部材を介して取り付けられているのでステータがぐらつく場合もあるため回転軸の芯出しが困難であり、製造に手間がかかるという課題があった。
また、モータに衝撃が加わるとステータがぐらつき、ロータに接触する可能性もあったため衝撃に弱いという課題もあった。

さらに、従来のアウターロータ型モータにおいては、ステータがカバーに対してぐらつくため、カバー内部に内蔵されている制御用のプリント基板と励磁コイルとを接続する場合において、励磁コイルから延びる接続端子をバネ性を持たせてプリント基板に接続させる必要があった。
具体的には、励磁コイルから下方に延びる金属製の接続端子と、プリント基板から上方に向けて突出している金属製の接続端子とを溶接により接合しており、また接続端子には曲げ部を設けてステータとプリント基板との間のぐらつきに対応している。

このような、従来のプリント基板と励磁コイルとの接続方法においては、バネ性をもたせた構成を採用しなくてはならず部品コストが高いという課題があった。
また、プリント基板と励磁コイルとから突出する接続端子同士を溶接により接合していたので、製造に手間がかかっているという課題があった。

本発明者は、上記課題を解決すべく検討した結果、ステータとケースとの取付構造を新たに検討し直すことで上記課題を解決できるのではないかと考え、本発明に想到した。

そこで、本発明の目的は、ステータのぐらつきを無くすことで、製造を容易にし且つ信頼性を高めることができるアウターロータ型モータを提供することにある。

本発明にかかるアウターロータ型モータによれば、回転軸と共に回転可能となるように回転軸に固定され、内壁面に複数個のマグネットを有するロータと、ステータコアと該ステータコアの周囲に巻回される励磁コイルとを有するステータとを具備するアウターロータ型モータにおいて、一方の面にステータが固定されるハウジングと、ハウジングの他方の面に取り付けられてモータの回転制御を行なう制御回路が形成された制御基板と、ハウジングの他方の面を覆うと共に他の機器に取り付け可能に形成されたケースとが設けられ、ハウジングの一方の面には一方側に突出する嵌合突部が形成され、ステータの中心部に形成された嵌合穴内にハウジングの嵌合突部が圧入されるか、または挿入されて接着されることでステータはハウジングに固定され、ハウジングはケースに緩衝部材を介して取り付けられていることを特徴としている。
この構成を採用することによって、ハウジングはケースに対して緩衝部材を介して取り付けられるので、ロータの回転に伴う振動等をケース側に伝達させないようにすることができ、しかもステータはハウジングに対してぐらつき無く固定されるので回転軸の芯出しを容易に行なうことができる。また、衝撃にも強く、信頼性の高い製品を提供することができる。

また、前記制御基板の一方側の面には、巻線コイルとの電気的な接続を行なうためのコネクタが実装されており、巻線コイルから制御基板方向へ突出する接続端子が前記コネクタと接続されることによって、該制御基板と前記巻線コイルとの電気的接続が行なわれていることを特徴としてもよい。
このような構成とすることで、制御基板とステータとはハウジングを介してぐらつき無く一体的に固定されるので、従来のようにバネ性を持たせた接続端子を用いる必要がなくなる。このため、部品コストの低減を図ることができる、また、制御基板上にコネクタを実装し、励磁コイルからの接続端子を溶接せずにコネクタに差し込むだけで接続可能であるため、製造時の手間を省くことができ、且つ信頼性を高めることができると共に薄型化も達成することができる。
なお、前記緩衝部材はゴム製であってもよい。

本発明のアウターロータ型モータによれば、振動等をケース側に伝達させないようにすることができ、且つステータはハウジングに対してぐらつき無く固定されるので、回転軸の芯出しを容易にして製造時の手間を省くことができることから、最終的に短納期・低コストを実現することができる。また、衝撃にも強く、信頼性の高い製品を提供することができる。

本発明のアウターロータ型モータは、ステータとステータを固定するハウジングとの間の固定方法を圧入または接着によることとし、またハウジングはケースに対して緩衝部材を介して取り付けることとしたものである。

以下、アウターロータ型モータの一例を、図面に基づいて説明していく。
本実施例におけるアウターロータ型モータはブラシレスモータであって、車両用の空調装置に用いられる送風用のモータである。したがって、図１では回転軸３２の先端部にファン３３が取り付けられた構造を図示している。

まず、アウターロータ型モータ３０の全体構成について説明する。
アウターロータ型モータ３０は、回転軸３２と、回転軸３２に取り付けられて回転軸と共に回転するロータ３４と、ロータを回転駆動させるステータ３６とを具備する。
回転軸３２は、ステータ３６とハウジング４２の中心部を貫通して軸受４５，５８によって回転自在に保持されている。また、回転軸３２の下端部には位置検出用のマグネット４８が固着されている。

ロータ３４は、磁性材料で形成されて有底の椀状に形成されたヨーク３７と、該ヨークの内壁面の所定の位置に複数個配置されたマグネット３８とから構成されている。
ヨーク３７の中心部には、回転軸３２を固定する固定部３９が形成されている。回転軸３２は固定部３９に圧入されて固定されている。

ステータ３６は、ロータ３４の内部に設けられており、ロータ３４を回転駆動させるための回転磁界を発生させる。
ステータ３６は、電磁鋼板が積層されて形成されたステータコア４０と、ステータコア４０の周囲に巻回された励磁コイル４１とを有している。ステータコア４０の上下両面は非磁性材料からなる保持部材４４によって保持されており、この保持部材４４に励磁コイル４１が巻回されている。
ステータ３６は、中心部にハウジング４２と嵌合するための嵌合穴５４が形成されており、後述するような方法でハウジング４２に固定される。

ハウジング４２はヨーク３７の開口側を覆う大きさに形成されていると共に、回転軸３２を回転自在に保持する軸受４５によって回転軸３２を保持し、且つステータ３６を固定している。
ハウジング４２の下方には、モータの回転制御を行なう制御回路が形成されたプリント配線板である制御基板４６が図示しないねじ等により固定されている。
制御回路は、マグネット４８による回転軸３２の位置を検出するための図示しない磁気センサ（ホール素子や磁気抵抗等）や、検出された回転軸３２の位置に基づいて所定のタイミングで所定の大きさの電流を励磁コイル４１に供給するように指示するマイクロプロセッサや、マイクロプロセッサの指示に基づいて励磁コイル４１に所定の大きさの電流を供給するパワー型トランジスタ等が設けられている。このような回路により、ステータ３６はロータ３４を駆動させるための回転磁界を発生させる。

ハウジング４２の下方はケース５０で覆われている。
ケース５０は、車両内部にボルト等によって固定するための取付部５２が形成されている。ケース５０の上面はハウジング４２を収納保持可能な収納凹部５１が形成されている。
したがって、制御基板４６はハウジング４２とケース５０との間に挟み込まれ、外部には露出しないように設けられる。

次に、図３に基づいてステータ３６とハウジング４２のさらに詳細な構造と、これらの取り付けについて説明する。
ステータ３６は、中心部に嵌合穴５４が形成されている。
一方、ハウジング４２の中心部には、上方に向けて突出する嵌合突部５６が形成されている。嵌合突部５６の外径は嵌合穴５４の内径よりも若干大径に形成されており、嵌合突部５６を嵌合穴５４内に圧入させることによってステータ３６とハウジング４２とが固定される。さらに、固定を確実なものとするために、圧入後にねじ止め等を行なうようにするとよい。
このように、ステータ３６をハウジング４２にたいしてぐらつきが無いよう固定したので、製造時において芯出しが容易となり、また衝撃にも強くなった。

なお、本実施例におけるハウジング４２の嵌合突部５６の内部には、回転軸３２を貫通させる貫通穴５７が形成されており、貫通穴５７の上下両端部には、回転軸３２を回転自在となるように保持する軸受４５、５８を収納する軸受収納部５７ａ，５７ｂが設けられている。
ただし、軸受の数や構造をこのようなものに限定するものではなく、回転軸３２を保持する軸受としては２個の軸受を設けるのではなく、１個の筒状の軸受を設けるようにしてもよい。

さらに、ハウジング４２の所定位置には、励磁コイル４１から下方に向けて延びる接続端子６０を貫通させるための貫通穴６１が形成されている。
ハウジング４２にステータ３６を取り付けると、接続端子６０が貫通穴６１を貫通してハウジング４２の下方に突出し、後述するような方法により制御基板４６と接続される。

次に、図４にハウジングとケースとの取り付け部分の拡大図を示し、これに基づいてハウジングとケースとの取り付け構造について説明する。
ハウジング４２はケース５０に対してねじ６９によって取り付けられる。
また、ハウジング４２とケース５０との間には緩衝部材６２が配置され、ロータ３４からの振動がケース５０に伝達されないようにしている。

ケース５０の周縁の複数箇所において（本実施例では３箇所）に、ハウジング４２取り付けのために緩衝部材６２を収納する収納凹部６３が設けられている。収納凹部６３の下面には、ねじ６９を貫通させるための貫通穴６７が形成されている。
また、制御基板４６の、ケース５０の収納凹部６３が形成されている部位に対応する部位には、ねじ６９を貫通させる貫通穴７３が形成されている。
さらに、ハウジング４２の、ケース５０の収納凹部６３が形成されている部位に対応する部位には、ねじ６９と螺合可能にねじ溝が切ってあるねじ穴７４が形成されている。

収納凹部６３内に収納される緩衝部材６２の材質としてはゴムが一般的であるが、ゴムに限定されるものではなく、緩衝性能を有する材質であればどのようなものであってもよい。
緩衝部材６２の中心部には、ねじ６９を貫通させるための貫通穴６５が形成されている。貫通穴６５の上端部側は、スペーサ７０を収納するスペーサ収納部６４が形成されており、金属製または樹脂製であって筒状に形成されたスペーサ７０が収納される。スペーサ７０内部にねじ６９を挿入させることによって、ねじ６９のぐらつきを防止し、芯出しを容易にすることができる。

ねじ６９は、金属製のワッシャ７２とゴム製のワッシャ７１を介して、ケース５０に形成された貫通穴６７から緩衝部材７２の貫通穴６５へ挿入され、スペーサ７０を貫通して、緩衝部材７２からさらに上方へ突出する。緩衝部材７２の上方へ突出したねじ６９は、ハウジング４２のねじ穴７４との間で螺合されて固定される。
なお、ケース５０に形成された貫通穴６７は、ねじ６９と干渉しないようにねじ６９よりも大径に形成されている。さらに、上記のようにねじ６９はゴム製のワッシャ７１を装着しているので、ねじ６９がケース５０に対して直接接触することはない。
このように、ハウジング４２は、ねじ６９によってケース５０に固定されていても、ロータ３４の回転による振動等は緩衝部材６２に吸収される。また、ハウジング４２の振動がねじ６９に伝達されている場合でも、ねじ６９はケース５０に直接接触しておらず、ゴム製のワッシャ７１に振動が吸収され、直接ケース５０に伝達されることはない。

次に、図５に基づいて制御基板と励磁コイルとの間の電気的接続について説明する。
制御基板４６と励磁コイル４１からの接続端子６０との接続はコネクタ接続によって行なわれる。
つまり、制御基板４６上には励磁コイル４１の接続端子６０とを電気的に接続することができるコネクタ７６が実装されている。コネクタ７６は、他の端子を接続可能な接続口７７が上面部に形成されている。この接続口７７に励磁コイル４１から下方に向けて突出して設けられている接続端子６０が挿入され、接続される。
なお、本図では接続端子６０は３本設けられているが、これは本実施例のモータが３相であるので、Ｗ、Ｕ、Ｖそれぞれの巻線用の端子を図示しているのであり、接続端子として３本に限定されるものではない。

本実施例では、ステータの嵌合穴内に、ハウジングの嵌合突部を圧入して固定するものであった。
しかし、本発明としてはこの構成に限定されるものではなく、ステータに下方に突出する嵌合突部を設け、ハウジングに嵌合突部を圧入可能な嵌合穴を形成するようにしてもよい。
また、固定の方法としては圧入だけに限定するものではなく、嵌合穴に嵌合突部を挿入して接着剤等によって接着して固定するようにしてもよい。

なお、本発明のアウターロータ型モータとしては、ブラシレスモータに限定されることはなく、ブラシ付きモータであってもよい。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

本発明にかかるアウターロータ型モータの全体構成を示す断面図である。 アウターロータ型モータの平面図である。 ステータとハウジングとの取付構造を示す説明図である。 ハウジングとケースとの取付構造を示す説明図である。 励磁コイルと制御基板とを接続するための構造を説明する説明図である。 従来のアウターロータ型モータの構造を示す一部断面図である。

符号の説明

３０ アウターロータ型モータ
３２ 回転軸
３３ ファン
３４ ロータ
３６ ステータ
３７ ヨーク
３８ マグネット
３９ 固定部
４０ ステータコア
４１ 励磁コイル
４２ ハウジング
４４ 保持部材
４５ 軸受
４６ 制御基板
４８ マグネット
５０ ケース
５１ 収納凹部
５２ 取付部
５４ 嵌合穴
５６ 嵌合突部
５７，６１，６５，６７，７３ 貫通穴
６０ 接続端子
６２ 緩衝部材
６３ 収納凹部
６４ スペーサ収納部
６９ ねじ
７０ スペーサ
７１，７２ ワッシャ
７２ 緩衝部材
７４ ねじ穴
７６ コネクタ
７７ 接続口

Claims (3)

1. 回転軸と共に回転可能となるように回転軸に固定され、内壁面に複数個のマグネットを有するロータと、
   ステータコアと該ステータコアの周囲に巻回される励磁コイルとを有するステータとを具備するアウターロータ型モータにおいて、
   一方の面にステータが固定されるハウジングと、
   ハウジングの他方の面に取り付けられてモータの回転制御を行なう制御回路が形成された制御基板と、
   ハウジングの他方の面を覆うと共に他の機器に取り付け可能に形成されたケースとが設けられ、
   ハウジングの一方の面には一方側に突出する嵌合突部が形成され、
   ステータの中心部に形成された嵌合穴内にハウジングの嵌合突部が圧入されるか、または挿入されて接着されることでステータはハウジングに固定され、
   ハウジングはケースに緩衝部材を介して取り付けられていることを特徴とするアウターロータ型モータ。
2. 前記制御基板の一方側の面には、巻線コイルとの電気的な接続を行なうためのコネクタが実装されており、
   巻線コイルから制御基板方向へ突出する接続端子が前記コネクタと接続されることによって、該制御基板と前記巻線コイルとの電気的接続が行なわれていることを特徴とする請求項１記載のアウターロータ型モータ。
3. 前記緩衝部材はゴム製であることを特徴とする請求項１または請求項２いずれか一項記載のアウターロータ型モータ。

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