JP2006288136A - モータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストで実用的なモータを実現するモータ構造を提供することである。
【解決手段】 巻線４が巻回されるステータコア１と、ロータ位置を検出するセンサ１０と、巻線４を結線しかつ巻線４に電流供給を行う結線部材５とを備えたモータ構造において、上記センサ１０をステータコア１の軸方向の一端側に配置するとともに結線部材５をステータコア１と上記センサ１０との間に配置し、ステータコア１と結線部材５とが樹脂２０で一体化されるとともに、ステータコア１の他端側が該樹脂２０で封止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂で一体化されるモータ構造の改良に関する。

この種樹脂で一体化されるモータ構造にあっては、たとえば、磁石を備えたロータと、ロータの外周側に配置され巻線が巻回されるステータコアと、巻線を環状しかつ巻線に電流を供給する結線部材と、ロータの位置を検出するセンサとを備え、結線部材とセンサとをそれぞれステータコアを挟んで対抗させ、結線部材とステータコアとをモールド成形される樹脂で一体化したものがある（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００４−２０１４３０号公報（請求項１，図１）

上記したモールド成形される樹脂で一体化したモータ構造にあっては、ステータコアの軸方向の両端側が開口されており、この開口にそれぞれボールベアリングを備えた蓋部材を当てがあってモータ内を封止するようにしている。

したがって、従来モータ構造を採用したモータでは、防水の観点からは、蓋とモールド樹脂との間の少なくとも２箇所をシールしなくてはならず、コストが高くなる。

また、結線部材とセンサとをモータ外部の駆動回路に接続する必要があるが、従来モータ構造では、モータの上下からそれぞれリード線あるいは端子が伸びることになるので、リード線あるいは端子を一ヶ所に纏めにくく、モータの実用性に問題がある。

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、低コストで実用的なモータを実現するモータ構造を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明にあっては、巻線が巻回されるステータコアと、ロータ位置を検出するセンサと、巻線を結線しかつ巻線に電流供給を行う結線部材とを備えたモータ構造において、上記センサをステータコアの軸方向の一端側に配置するとともに結線部材をステータコアと上記センサとの間に配置し、ステータコアと結線部材とが樹脂で一体化されるようにする。

各請求項の発明によれば、このように、センサと、結線部材とがステータコアの軸方向の一端側に配置されているので、センサや結線部材の端子やリード線を互いに極めて近い箇所からモータ外に延設させることができるようになる。

したがって、結線部材およびセンサを駆動回路に接続するためにモータ外方に設けられるリード線を一纏めにすることができ、モータを機器に適用する際に、余計な取付スペースを要求することが無く、モータの実用性を向上させる。

そして、センサと、結線部材とがステータコアの軸方向の一端側に配置されているので、ステータコアの他端側にはセンサや結線部材の端子やリード線が設けられることがなく、また、メンテナンスすべき部品も存在しないので、ステータコアの他端側を樹脂で封止することができ、従来のモータ構造のように、ステータコアの他端側に蓋をする必要も無いので、モータの製造コストが低減されるとともに、防水のためにシール部材を配在することが不要となる点でもモータの製造コストが一層低減され、さらに、樹脂で封止することができるので、耐水性が向上することになる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図1は、本発明の一実施の形態におけるモータ構造が具現化されたモータの縦断面図である。図２は、モータのステータコアの平面図である。図３は、結線部材の平面図である。図４は、ステータコア、結線部材およびベアリングホルダを樹脂で一体化する加工工程の一部を示した図である。

図１に示すように、一実施の形態におけるモータ構造が具現化されたモータMは、ステータコア１と、結線部材５と、センサ１０と、ベアリングホルダ１１と、ステータコア１、結線部材５およびベアリングホルダ１１を一体化する有底筒状の樹脂２０と、ロータ３０と、ロータ３０の図中上下端を軸支する各ボールベアリング４１，４２と、樹脂２０の図中下端となる開口部を蓋するベアリングホルダ４０とを備えて構成されている。

以下、詳細に説明すると、ステータコア１は、図２に示すように、複数のティース３を環状に配置して構成された環状のコア本体２と、各ティース３に巻回されたＵ，Ｖ，Ｗ相の各相における巻線４とを備えて構成されている。なお、図示されたステータコア１は、９スロットのコアであり、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の巻線４が順にティース３に巻回され、また、詳しくは、各ティース３の図１中上下には樹脂製のインシュレータ３ａが設けられ各巻線４はインシュレータ３ａの上から巻回されている。ちなみに、このステータコア１は、後述するモールド成形された樹脂２０で一体化されるので、必ずしもコア本体２を各ティース３毎に分割不能に固着しておく必要はなく、可能であれば各ティース３を環状に配置して仮止めをしておくようにしておいてもよい。

結線部材５は、図１および図３に示すように、環状のホルダ６と、ホルダ６に保持された３つのリング７，８，９で構成されている。このリング７，８，９は、互いに異なる直径を有し、それぞれ円周上に１２０度間隔をもって３つの腕７ａ，８ａ，９ａを備えるとともに、モータＭの外方に設けられる図示しない駆動回路に接続される端子７ｂ，８ｂ，９ｂを所定の位置に備えている。

そして、上記したステータコア１の巻線４のうち、たとえば、Ｕ相およびＶ相の各巻線４の端部が腕８ａによって抱持されリング８を介して結線され、Ｖ相およびＷ相の各巻線４の端部が腕７ａによって抱持されリング７を介して結線され、Ｗ相およびＵ相の各巻線４の端部が腕９ａによって抱持されリング９を介して結線される。

すなわち、図示した巻線４は、上記結線部材５によって環状結線されている。なお、中性点を結線するリングをもう１つ増やして巻線４を星型結線することも可能であり、さらに、モータＭの相数によって、リングの数や各リングの腕の数を増減させえることも勿論可能である。

他方、ホルダ６は、上述のように環状であって絶縁材料、たとえば、樹脂で形成されるとともに、各リング７，８，９を各々挿入可能な３つの溝６ａ，６ｂ，６ｃと、上記各腕７ａ，８ａ，９ａの先端と巻線４とを接続可能なように外周側に９つの切欠６ｄを備えており、この切欠６ｄ内に各巻線４の端部を相通させ上記各腕７ａ，８ａ，９ａの先端でそれぞれ結線される。

なお、上記各腕７ａ，８ａ，９ａは、上各リング７，８，９に接触しないよう配慮されており、外周側に配置されるリング９の腕９ａは図中最上段から、内周側に配置されるリング７の腕７ａは図中最下段から、そして、リング７とリング９との間に配置されるリング８の腕８ａは中段からそれぞれ外周側に向けて延びるように設定されている。

そして、各リング７，８，９は、それぞれの端子７ｂ，８ｂ，９ｂが近隣するように溝６ａ，６ｂ，６ｃ内に挿入される。

転じて、樹脂２０で一体化されるベアリングホルダ１１は、金属製でハット状に形成され、詳しくは有底筒状の筒部１２と、筒部１２の開口端となる図１中下端から延設された鍔部１３とを備えて構成されており、ステータコア１の他端側となる図１中上端側に配置され、上記したステータコア１、各巻線４を結線済みの結線部材５とともに、樹脂２０をモールド成形することによって樹脂２０によって一体化されている。

このベアリングホルダ１１は、上述したように樹脂２０で一体化されるため、樹脂２０の熱膨張率と同程度の熱膨張率を有する金属で作られることが好ましく、そうすることで、モータＭの駆動により、あるいは、モータＭの使用環境により樹脂２０およびベアリングホルダ１１の温度変化がある場合に、樹脂２０に無理な応力が作用することを防止することが可能である。

つづいて、ロータ３０は、図１に示すように、シャフト３１と、シャフト３１の中間部外周に装着された駆動用磁石３２と、シャフト３１の駆動用磁石３２より図中下方外周に装着されたセンシング用磁石３３とを備えて構成されている。

駆動用磁石３２は、所定数の極数を実現できるようにブロック化された磁石で構成されてシャフト３１の外周に接着されるものであってもよいし、環状に形成されて分割着磁されるものであってもよい。

また、シャフト３１の駆動用磁石３２とセンシング用磁石３３との間には、ボールベアリング４２が嵌着されており、さらに、シャフト３１の上端には、ボールベアリング４１が嵌着されている。

上記ボールベアリング４１は、上記したベアリングホルダ１１内に嵌着されて保持され、また、ボールベアリング４２は、環状のベアリングホルダ４０の内周側に嵌着され、さらに、このベアリングホルダ４０を、樹脂２０の下端に螺子で固定してあり、これにより、ロータ３０がステータコア１に樹脂２０を介して回転自在に固定される。

このとき、ロータ３０は、樹脂２０を介してステータコア１に上記駆動用磁石３２が対向するように取付けられる。

なお、上記したベアリングホルダ４０は、センサ１０を保持しており、上記のようにロータ３０がステータコア１に取付けられる際にセンサ１０は、センシング用磁石３３に対向するようになっている。そして、センサ１０は、この場合、センシング用磁石３３の発生する磁気を検知するホール素子やＭＲ素子等を備えた磁気センサとして構成されており、ロータ３０の位置を検出可能なようになっているが、ロータ３０にセンシング用磁石３３に換えてレゾルバロータコイルを設け、センサ１０をレゾルバステータとするようにしてもよく、また、光学式のエンコーダとしてもよい。

また、上記したベアリングホルダ４０を非磁性材料で形成するか、結線部材５の図１中下方であって、センサ１０との間に配置される非磁性体を樹脂２０でステータコア１と一体化しておくとすれば、巻線４、駆動用磁石３２および結線部材５のリング７，８，９が発生する磁気がセンサ１０に影響することを抑制することができ、精度良くロータ３０の位置検出することができる。

このように、センサ１０と、結線部材５とがステータコア１の軸方向の一端側に配置されているので、センサ１０の図示しない端子および結線部材５の端子７ｂ，８ｂ，９ｂを互いに極めて近い箇所からモータＭ外に延設させることができるようになる。

したがって、結線部材５およびセンサ１０を駆動回路に接続するためにモータMの外方に設けられるリード線を一纏めにすることができ、モータＭを機器に適用する際に、余計な取付スペースを要求することが無く、モータＭの実用性を向上させる。

なお、結線部材５の端子７ｂ，８ｂ，９ｂについては、モータＭの下端開口端側から取り出すようにしてもよく、また端子７ｂ，８ｂ，９ｂおよびセンサ１０の端子（図示せず）に結合したリード線やコネクタを一纏めにしてモータMの下端開口部側からモータM外に取り出すようにしてもよい。

そして、センサ１０と、結線部材５とがステータコア１の軸方向の一端側に配置されているので、ステータコア１の他端側、すなわち、ステータコア１の図１中上端側にはセンサ１０の端子や結線部材５の端子が設けられることがなく、また、メンテナンスすべき部品も存在しないので、ステータコア１の他端側を樹脂２０で封止することができ、従来のモータ構造のように、ステータコア１の他端側に蓋をする必要も無いので、モータＭの製造コストが低減されるとともに、防水のためにシール部材を配在することが不要となる点でもモータＭの製造コストが一層低減され、さらに、樹脂２０で封止することができるので、耐水性が向上することになる。

また、ステータコア１の他端側にベアリングホルダ１１を配置し樹脂２０で一体化したので、ロータ３０をステータコア１に回転自在に固定する際の強度を確保することができ、モータＭの耐久性、実用性が向上する。

さた、樹脂２０をモールド成形することにより、上記のようにモータ構造が具現化されたモータＭのステータコア１、結線部材５およびベアリングホルダ１１を一体化するには以下のようにする。

図４に示すように、上記した結線部材５でステータコア１の各巻線４を結線しておいて、ステータコア１内にロッドＲを挿入するとともに、該ロッドＲの図中上端をベアリングホルダ１１の筒部１２を挿入し、この状態で図示しない金型内にロッドＲ、ステータコア１、結線部材５およびベアリングホルダ１１を挿入し、加熱した樹脂２０を金型内に注入する。

続き、樹脂２０の冷却後、金型およびロッドＲを取り外すことによって、上記ステータコア１、結線部材５およびベアリングホルダ１１がモールド成形された樹脂２０によって一体化される。

以上のように、金型とロッドＲとで簡単に樹脂２０をモールド成形することができ、また、ステータコア１、結線部材５およびベアリングホルダ１１を簡単に一体化することができる。

なお、本実施の形態では、この樹脂２０のモールド成形にあたり、図１に示すように、この樹脂２０でモータＭを機器に結合する際のフランジ２１をも成形するようにしている。

そして、このフランジ２１には、金属製の筒２２が樹脂２０のモールド成形時に一体化されている。

したがって、このモータＭを機器に適用する際に、筒２２が樹脂２０の強度を補う形となり、モータＭの実用性を向上することができる。ここで、筒２２についても上記したベアリングホルダ１１同様に、樹脂２０の熱膨張率と同程度の熱膨張率を有する金属製とされ、モータＭの使用環境により樹脂２０および筒２２の温度変化がある場合に、樹脂２０に無理な応力が作用することを防止することが可能である。

また、この図示したモータ構造の結線部材５についてであるが、環状結線するのであれば３つのリング７，８，９を、星型結線するのであれば４つのリングを樹脂２０で一体化する際に、絶縁状態を保てるのであれば、ホルダ６を省略するようにしても構わない。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の一実施の形態におけるモータ構造が具現化されたモータの縦断面図である。 モータのステータコアの平面図である。 結線部材の平面図である。 ステータコア、結線部材およびベアリングホルダを樹脂で一体化する加工工程の一部を示した図である。

符号の説明

１ ステータコア
２ コア本体
３ ティース
３ａ インシュレータ
４ 巻線
５ 結線部材
６ ホルダ
７，８，９ リング
１０ センサ
１１ ロータの一端側を軸支するベアリングホルダ
２０ 樹脂
２１ フランジ
２２ 筒
３０ ロータ
３１ シャフト
３２ 駆動用磁石
３３ センシング側軸部
４０ ロータの他端側を軸支するベアリングホルダ
４１，４２ ボールベアリング
Ｍ モータ

Claims (6)

1. 巻線が巻回されるステータコアと、ロータ位置を検出するセンサと、巻線を結線しかつ巻線に電流供給を行う結線部材とを備えたモータ構造において、上記センサをステータコアの軸方向の一端側に配置するとともに結線部材をステータコアと上記センサとの間に配置し、ステータコアと結線部材とが樹脂で一体化されるとともにステータコアの他端側が該樹脂で封止されることを特徴とするモータ構造。
2. ステータコアの他端側にロータの一端を軸支するボールベアリングが嵌合されるベアリングホルダを配置するとともに、該ベアリングホルダとステータコアと結線部材とが樹脂で一体化されたことを特徴とする請求項１に記載のモータ構造。
3. 結線部材とセンサとの間に樹脂でステータコアと一体化される非磁性体を配置したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のモータ構造。
4. ステータコアの一端側に上記樹脂を介して取付けられるロータの他端を軸支するベアリングの外周を抱持するベアリングホルダを設け、該ベアリングホルダにセンサが取付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ構造。
5. ロータの他端を軸支するベアリングを抱持するベアリングホルダは非磁性材料で形成されることを特徴とする請求項４に記載のモータ構造。
6. モータの外周側に金属製の筒を配置し、該筒を上記樹脂で形成されるフランジに一体化したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のモータ構造。

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