JP2007020266A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動機の大型化を防ぎつつレイアウト性を確保し、確実な結線が行えるようにする。
【解決手段】 ステータ２のコイル１４の巻線１３と、給電用のリード線４３とを結線するために用いる結線用基板２０を有し、結線用基板２０は巻線１３が接続されるコイル接続部２１と、リード線４３が接続されるリード線接続部２３とを、折り曲げ可能な可撓部２２で連結させた構成になっており、可撓部２２は、リード線接続部２３が軸線方向に平行に配置されるように折り曲げられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リード線を通じてコイルに給電してロータを回転させる電動機に関する。

電動機、例えば、内転型のブラシレスモータに使用されるステータでは、ハウジングに内装される環状のステータを有し、ステータには周方向に複数のコイルが巻装されている。コイルは、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するコイルが順番に２つずつ巻装されており、同じ相の巻線同士がプリント基板を用いて結線されている。プリント基板としては、半輪形状の一部を径方向に突出させて突出基板部を形成させたものがある（例えば、特許文献１参照）。突出基板部は、ハウジング外に露出するように突出しており、ここに給電用のリード線を貫通させる孔が形成されている。また、ハウジング内に収容される部分には、コイルの巻線を貫通させる孔が穿設されている。さらに、同じ相の巻線とリード線とを電気的に接続するプリントパターンが形成されている。したがって、突出基板部の孔に給電用のリード線を貫通させると、プリントパターンを介して所定の巻線に通電することが可能になる。
特開２００３−４７１８９号公報

しかしながら、このようなプリント基板では、突出基板部がハウジングよりも外側に突出しているので、電動機の外形が大きくなるという問題があった。電動機の外形の増大を防止するために、リード線とプリント基板の結線をハウジングの外径内で行おうとすると、３相分の結線箇所を一箇所に集中してレイアウトできないため、リード線の引き回しが複雑になる。また、ハンダ付け等で結線をする際にリード線に応力が作用し易く、このよう応力を低減するためには、プリント基板とヨークの開口を覆うブラケットとの間に、ある程度の距離を設ける必要があり、電動機の軸長が長くなる原因になっていた。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電動機の大型化を防ぎつつレイアウト性を確保し、確実な結線が行えるようにすることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、周方向に配設したティースのそれぞれにコイルを巻装したステータと、前記コイルに給電した際に発生する磁界で回転するロータと、前記コイルを形成する巻線と給電用のリード線とを電気的に接続する導電性パターンを備える結線用基板とを有する電動機において、前記結線用基板は、複数の前記コイルのそれぞれの前記巻線が接続されるコイル接続部と、前記リード線が接続されるリード線接続部と、前記コイル接続及び前記リード線接続部の間に設けられて折り曲げ可能な可撓部とを有することを特徴とする電動機とした。
この電動機では、例えば、コイル接続部にステータの巻線を接続してから可撓部を折り曲げ、リード線接続部にリード線を接続する。可撓部を折り曲げることで、リード線接続部がハウジングから径方向に突出しなくなる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電動機において、前記可撓部は、前記リード線接続部が前記ロータの軸線方向と略平行になるように折り曲げられていることを特徴とする。
この電動機では、可撓部を折り曲げたときの結線用基板の外形が小さくなり、リード線接続部がハウジングの外周から突出しないようになる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の電動機において、前記ステータが圧入されるヨークの開口を塞ぐブラケットを有し、前記ブラケットから前記リード線接続部を前記ロータの軸線方向に突出させたことを特徴とする。
この電動機では、ブラケットから突出させることで、結線用基板のコイル接続部とブラケットとの間の距離を小さくできる。

本発明によれば、巻線を接続するコイル接続部とリード線を接続するリード線接続部との間に可撓部を設けたので、可撓部を折り曲げることで結線用基板の外径を小型化することができる。したがって、電動機の大径化を防止することができる。さらに、巻線や、リード線のそれぞれの接続箇所に作用する応力を可撓部で吸収緩和できるので、接続箇所の耐久性が向上する。リード線の引き出し方向の自由度が向上するので、レイアウト性が向上する。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、電動機１は、ステータ２の内周側にロータ３が回転自在に収容された構成を有している。ロータ３は、回転軸４を有し、回転軸４には、ロータマグネット５が固定され、ロータマグネット５の外周を覆うようにマグネットカバー６が装着されている。ロータマグネット５は、磁極が周方向に交互に配設されるように着磁されている。

ステータ２は、有底筒状のハウジング７を有している。ハウジング７の一端側のエンド部８の中央には、ロータ３の回転軸４を挿通させる孔が形成されている。さらに、エンド部８には、孔の周縁部を残して凹設することで支持部８Ａが形成されており、ベアリング９を圧入支持するようになっている。ハウジング７の他端側は、ブラケット１０によって閉塞されている。ブラケット１０の中央部は、軸線方向に突出しており、その内部にはロータリーエンコーダなど、ロータ３の回転位置を検出するセンサが収容されている。ブラケット１０は、円形のエンド部１０Ａを有し、このエンド部１０Ａでハウジング７の他端側の開口を塞いでいる。

ヨーク７の筒状の側部の内周には、ステータコア１１が圧入されている。ステータコア１１は、磁性材料を積層した環状の部材からなり、複数のティース１１Ａが周方向に等間隔に、かつ中心線に向かって延設されている。各ティース１１Ａの外周には、インシュレータ１２が装着された後に巻線１３が巻き回されてコイル１４が形成されている。

コイルの巻線１３は、ハウジング７の他端側に向けて引き出され、ハウジング７の他端側の内周に固定された結線用基板２０に接続されている。図２に示すように、結線用基板２０は、環状のコイル接続部２１と、コイル接続部２１の外縁の一部から径方向に延びる可撓部２２と、可撓部２２の先端に設けられたリード線接続部２３とを有している。コイル接続部２１は、ハウジング７内に収容可能な外径と、ロータ３の回転軸４を挿通可能な内径を有し、その外周側に貫通孔２４が等間隔に複数穿設されている。

図３に示すように、コイル接続部２１は、２枚の硬質基板２５でフレキシブル配線板２６を挟持させた積層構造を有している。硬質基板２５には、非可撓性のガラス繊維入りの樹脂等が用いられる。フレキシブル配線板２６は、絶縁フィルム２７上にＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する導電性パターン２８が形成されている。絶縁フィルム２７としては、例えば、ポリイミド樹脂や、エポキシ樹脂等が用いられている。そして、これら硬質基板２５、フレキシブル配線板２６を接着剤等を用いて積層した後にスルーホールを穿設して貫通孔２４としている。貫通孔２４の内周及び貫通孔２４の開口部の周縁には、導電体２９をコーティングすることでフレキシブル配線板２６の特定の導電性パターン２８と導通させてある。なお、図３において、隣り合う２つの貫通孔２４は、異なる相の巻線１３（図１参照）が挿通されるので、これら隣り合う貫通孔２４は異なる導電性パターン２８に電気的に接続されている。

可撓部２２は、コイル接続部２１から延びるフレキシブル配線板２６から形成されている。フレキシブル配線板２６は、導電性パターン２８が内側に収まるように絶縁フィルム２７が張り合わされている。
リード線接続部２３は、フレキシブル配線板２６を２枚の硬質基板３０で挟み込んで構成されており、これら硬質基板３０、フレキシブル配線板２６を接着剤等を用いて積層した後にスルーホールを穿設することで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に相当する３つの貫通孔３１が形成されている。各貫通孔３１の内周及び貫通孔３１の開口部の周縁には、導電体３２がコーティングされている。貫通孔３１と、フレキシブル配線板２６の導電性パターン２８とは、１つの貫通孔３１と、コイル接続部２１側の同じ相の貫通孔２４のみが電気的に接続されるようになっている。

図４に示すように、結線用基板２０の可撓部２２は、軸線方向に折り曲げられ、リード線接続部２３は軸線と略平行になっている。リード線接続部２３は、ブラケット１０のエンド部１０Ａに取り付けられた支持部材４０に固定されている。支持部材４０は、軸線方向外側に延びており、支持部材４０に固定されることで、リード線接続部２３の貫通孔３１は、軸線と直交して配置されている。さらに、支持部材４０及びヨーク７には、蓋体４１がリード線接続部２３を覆うように固定されている。図４に示すように、蓋体４１には、孔４２が軸線方向に開口するように設けられており、この孔４２からリード線４３が軸線に略平行に挿入されている。リード線４３の芯線４３Ａは、蓋体４１内で湾曲させられ、リード線接続部２３の貫通孔３１に挿入された後にハンダ付け等によって固定されている。

次に、この実施の形態の作用について説明する。
電動機１を組み立てる際には、コイル１４を巻装したステータコア１１をハウジング７内に固定し、ロータ３の回転軸４をハウジング７のエンド部８側のベアリング９に軸支させる。ハウジング７の他端側から結線用基板２０を挿入し、コイル１４の巻線１３を結線用基板２０のコイル接続部２１の対応する貫通孔２４に挿通させる。その後に、結線用基板２０をハウジング７に固定し、貫通孔２４の内周及び周縁部の導電体２９と巻線１３とをハンダで固定する。このとき、可撓部２２は径方向に延びており、リード線接続部２３は、ハウジング７に形成された切り欠き７Ａから径方向外側に突出している。

さらに、ヨーク７の開口を覆うようにブラケット１０を装着し、ロータ３の回転軸４をブラケット１０内のベアリングに軸支させる。ハウジング７にブラケット１０を固定したら、ブラケット１０に支持部材４０を取り付ける。可撓部２２を軸線方向に折り曲げて、リード線接続部２３を支持部材４０に当接させて固定する。リード線４３に予め蓋体４１を通してから、リード線４３の芯線４３Ａを貫通孔３１に挿通させ、ハンダ付けにより固定する。さらに、ハウジング７の切り欠き７Ａ及びリード線４３の固定箇所を覆うように蓋体４１を装着する。

電動機１を使用する際には、リード線４３を通じてコイル１４に給電してステータ２とロータ３との間に磁気回路を形成する。そして、給電するコイル１４を切り替えることでロータ３を回転させる。通電の切替は、ブラケット１０の検出結果に基づいて決定され、例えば、Ｕ相のコイル１４、Ｖ相のコイル１４、Ｗ相のコイル１４に順番に給電される。

この実施の形態によれば、結線用基板２０の導電性パターン２８を介して巻線１３と、リード線４３とを離れた位置で結線するようにしたので、配線構造のレイアウトの自由度が高くなり、ハンダ付けした部分にかかる応力を低減できる。
結線用基板２０に可撓部２２を設け、可撓部２２を折り曲げてリード線接続部２３が軸線方向に略平行になるようにしたので、結線用基板２０が径方向に突出することを防止できる。したがって、コイル１４の巻線１３と、給電用のリード線４３との結線を電動機１の外形の範囲内で行うことが可能になる。ここで、可撓部２２を折り曲げたときの径方向への膨らみは、従来に比べて十分に小さく、ハウジング７内に収めることができるので、電動機１の外径が大型化することはない。

また、可撓部２２を設けることで、リード線４３にかかる力を吸収したり、緩和したりすることが可能になる。したがって、リード線４３や、巻線１３の電気的な接続箇所への応力の集中を防止できる。
リード線接続部２３をハウジング７からブラケット１０を通過して軸線方向に突出するように配置したので、ブラケット１０と結線用基板２０のコイル接続部２１との距離を短くすることができる。また、リード線４３の引き出し方向の自由度を向上させることができ、レイアウト性が向上する。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することが可能である。
例えば、結線用基板２０は、コイル接続部２１を円弧状に形成するなど、可撓部２２を介して巻線１３とリード線４３とが電気的に接続される構成であれば如何なる形状、構成でも良い。

本発明の実施の形態に係る電動機の構成を示す図である。 結線用基板の平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１の拡大図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

符号の説明

１ 電動機
２ ステータ
３ ロータ
１１Ａ ティース
１３ 巻線
１４ コイル
２０ 結線用基板
２１ コイル接続部
２２ 可撓部
２３ リード線接続部
２８ 導電性パターン
４３ リード線

Claims (3)

1. 周方向に配設したティースのそれぞれにコイルを巻装したステータと、前記コイルに給電した際に発生する磁界で回転するロータと、前記コイルを形成する巻線と給電用のリード線とを電気的に接続する導電性パターンを備える結線用基板とを有する電動機において、
   前記結線用基板は、複数の前記コイルのそれぞれの前記巻線が接続されるコイル接続部と、前記リード線が接続されるリード線接続部と、前記コイル接続及び前記リード線接続部の間に設けられた可撓部とを有することを特徴とする電動機。
2. 前記可撓部は、前記リード線接続部が前記ロータの軸線方向と略平行になるように折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記ステータが内装されるハウジングの開口を塞ぐブラケットを有し、前記ブラケットから前記リード線接続部を前記ロータの軸線方向に突出させたことを特徴とする請求項２に記載の電動機。
   
   

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