JP2014126427A

JP2014126427A - 電動機

Info

Publication number: JP2014126427A
Application number: JP2012282334A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Suzuki; 英展鈴木
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-07

Abstract

【課題】電動機における回転検出センサを容易且つ確実に位置決めして組み付けることで、組付工数の削減を図る。
【解決手段】電動機１０を構成するローター１８には、その他端面１８ｂに検出プレート５１が設けられ、該検出プレート５１は、前記他端面１８ｂに当接するベース部５２に嵌合孔６４が形成され、前記ローター１８の第１孔部４４に圧入されたロケートピン６２が嵌合される。これにより、検出プレート５１は、ローター１８に当接した状態で周方向に沿った相対的な位置決めがなされる。また、検出プレート５１の中心には、第２シャフト孔５８近傍に厚肉部６０が形成され、該第２シャフト孔５８にシャフト１６が圧入された際、前記厚肉部６０によって検出プレート５１が保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ローターの回転数を検出可能な回転検出センサを備えた電動機に関する。

従来から、コイルへ通電することで励磁させ、永久磁石の設けられたローターと共にシャフトを回転させる電動機が知られている。このような電動機は、例えば、特許文献１に開示されるようなブラシレスモータが用いられ、回転制御を行う目的で、ローターの回転数や回転角度を検出可能な回転検出センサが設けられている。この回転検出センサは、ローターの側面に装着された導体パターンに臨むようにモータケースの内面に配置される。そして、導体パターンに通電することで過電流を発生させ、それによって生じるインダクタンスの変化を検出することで回転数又は回転角度が算出され、該回転数に基づいて電動機の回転制御が行われる。

特開２００９−７７５００号公報

上述したような電動機において、回転検出センサによって検出される導体パターンをローターに対して組み付ける際、該導体パターンには組付精度が要求されるため、例えば、組付治具を用いて組み付けを行うことや、前記導体パターン側とローター側にそれぞれ位置合わせ用のマーキングを行うことで互いの位置決めを行っている。そのため、導体パターンの組み付けが非常に煩雑であり、組付工数が増加してしまうという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、回転検出センサを容易且つ確実に位置決めして組み付けることで、組付工数の削減を図ることが可能な電動機を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、中心に回転軸を有したローターと、該ローターの外周側に設けられコイルの巻回された環状のステータと、前記ローター及び前記ステータが収納されるハウジングとを有し、前記コイルへの通電作用下に前記ローターを回転駆動させる電動機において、
前記ローターに固定された検出子と、該検出子を検出するための検出コイルを有したセンサ本体とからなり、前記ローターの回転数又は回転角度を検出する回転検出センサを備え、
前記検出子は軸方向に貫通した貫通孔を有し、前記ローターには前記貫通孔に挿通された位置決めピンの挿入される位置決め孔が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、電動機を構成するローターに対して、該ローターの回転数又は回転角度を検出する回転検出センサの検出子を固定する際、前記検出子の軸方向に貫通した貫通孔に位置決めピンを挿通させ、該位置決めピンをローターの位置決め孔に挿入することで、前記ローターに対する前記検出子の位置決めが容易且つ確実になされた状態で固定される。

従って、従来技術における電動機で用いられていた組付治具やマーキング等を用いることなく、検出子をローターに対して容易に組み付けることができるため、その組付工数を削減することが可能となる。

また、位置決め孔を、ローターに形成された肉抜き孔とすることにより、該肉抜き孔を利用することで、検出プレートの位置決めを容易に行うことができると共に、ローターにおいて位置決めを行うための孔部を別に設ける場合と比較し、その加工工数及び加工コストの削減も可能となる。

さらに、検出子は、ローターに対して軸方向に挿入される永久磁石の端部を覆うように設けることにより、前記永久磁石が前記ローターから軸方向に脱抜してしまうことを前記検出子によって防止できるため、前記永久磁石の脱抜防止のための防止手段を別に設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。

さらにまた、検出子には、回転軸の圧入される孔部を有し、孔部近傍には前記回転軸の軸方向に厚く形成された厚肉部を形成することにより、前記厚肉部を介して孔部に回転軸を圧入することで、検出子を保持するための保持手段を別に設けることなく該検出子を前記回転軸に対して好適に保持することが可能となる。

またさらに、回転軸に、外周面から半径外方向に突出した押え部を有し、検出子を前記押え部とローターとの間に保持するとよい。これにより、回転軸の外周面から突出した押え部を設け、該押え部とローターとの間に検出プレートを挟み込むことで容易且つ確実に固定することができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、電動機を構成するローターに対して、該ローターの回転数又は回転角度を検出する回転検出センサの検出子を固定する際、前記検出子の軸方向に貫通した貫通孔に位置決めピンを挿通させ、該位置決めピンをローターの位置決め孔に挿入することで、前記ローターに対する前記検出子の位置決めが容易且つ確実になされた状態で固定される。これにより、従来技術における電動機で用いられていた組付治具等を用いることなく、検出子をローターに対して容易に組み付けることができるため、電動機における組付工数を削減することができる。

本発明の実施の形態に係る電動機の全体断面図である。図１に示す電動機を構成するカバー部材の正面図である。図１に示す電動機を構成するローター及びシャフトの正面図である。変形例に係るシャフトの適用された電動機の全体断面図である。

本発明に係る電動機について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る電動機を示す。

この電動機１０は、例えば、ブラシレスモータであり、図１に示されるように、内部に空間１２を有したハウジング１４と、該ハウジング１４の内部に回転自在に設けられるシャフト（回転軸）１６と、該シャフト１６の外周側に設けられるローター１８と、前記ローター１８の外周側に配置されハウジング１４に固定されるステータ２０と、前記ローター１８の回転数や回転角度を検出する回転検出センサ２２とを含む。

ハウジング１４は、その一端部に第１軸受２４を介してシャフト１６を支持する第１支持部２６が形成され、前記第１支持部２６は前記ハウジング１４の中心となる軸線上に設けられる。そして、円筒状に形成された第１支持部２６の内周面に第１軸受２４が装着され、例えば、ボールベアリングからなる前記第１軸受２４を介して前記ハウジング１４の軸線上にシャフト１６が回転自在に支持される。

また、ハウジング１４の他端部は、第１支持部２６に対して拡径した略一定径で形成され開口し、カバー部材２８が装着されることで閉塞される。

カバー部材２８は、図１及び図２に示されるように、円盤状に形成された本体部３０と、前記本体部３０の外縁部に形成された周壁部３２と、前記本体部３０の中央に形成された第２支持部３４とを備える。本体部３０は、略平面状に形成され、その内壁面には回転検出センサ２２が複数の取付ボルト３６を介して固定される。

回転検出センサ２２は、例えば、中心に断面半円状の凹部２２ａを有した断面扇状に形成され、その内部には図示しない複数のパターンコイルが互いに等間隔離間して設けられている。そして、回転検出センサ２２は、凹部２２ａがカバー部材２８の中心側（第２支持部３４側）となるように配置され、カバー部材２８の貫通孔（図示せず）に挿通された取付ボルト３６によって該カバー部材２８の内壁面に密着した状態で固定される。

周壁部３２は、本体部３０に対して略直角に折曲され環状に形成され、前記周壁部３２の端部が、ハウジング１４の他端部に当接した状態で、前記ハウジング１４とカバー部材２８とを図示しないボルトで共締めすることで一体的に連結される。これにより、ハウジング１４の開口した他端部がカバー部材２８によって閉塞される。

第２支持部３４は、ハウジング１４の第１支持部２６と同軸上に形成され、該第１支持部２６側（矢印Ａ方向）に向かって突出した円筒状に形成される。そして、第２支持部３４の内部には、例えば、ボールベアリングからなる第２軸受３８が装着され、シャフト１６の他端部が回転自在に支持される。

シャフト１６は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有し、その一端部及び他端部が縮径して形成される。そして、シャフト１６は、ハウジング１４及びカバー部材２８によって囲まれた空間１２内に配置され、その一端部が第１軸受２４に支持され、他端部が第２軸受３８に支持されることで回転自在となる。

ローター１８は、その中心部に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通した第１シャフト孔４２が形成され、該第１シャフト孔４２にシャフト１６が圧入されることで一体的に回転すると共に、前記シャフト１６における一端部側（矢印Ａ方向）の外周面に形成された係止部４０に該ローター１８の一端面１８ａが当接することで一端部側（矢印Ａ方向）への移動が規制される。

また、ローター１８には、第１シャフト孔４２を中心とした所定半径で複数の第１孔部（位置決め孔）４４が形成され、該第１孔部４４よりさらに外周側には同一円周上に複数の第２孔部４６が形成される。この第１及び第２孔部４４、４６は、ローター１８の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通すると共に、周方向に沿って互いに等間隔離間して形成され、軽量化のための肉抜き孔として機能する。また、第１孔部４４の直径は、第２孔部４６の直径に対して小さく形成される。

また、ローター１８の外周面近傍には、第２孔部４６の外周側となる位置に複数のスロット４８が設けられ、前記スロット４８には軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿ってそれぞれ永久磁石５０が挿入され収納される。このスロット４８は、例えば、断面長方形状に形成され、互いに周方向に沿って等間隔離間し、第２孔部４６と同一ピッチで設けられる。

なお、上述した第１及び第２孔部４４、４６は、ローター１８に収納された永久磁石５０とコイル６６とから磁気回路を構成する際に支障となることがない位置に形成されている。

さらに、カバー部材２８側（矢印Ｂ方向）となるローター１８の他端面１８ｂには検出プレート（検出子）５１が固定される。

検出プレート５１は、例えば、板材をプレス成形することで形成され、ローター１８の他端面１８ｂに当接するベース部５２と、該ベース部５２に対して略直角に立設した接続部５４と、該接続部５４に対して略直角に折曲され半径外方向に拡径した被検出部５６とを有する。

ベース部５２には、その中央部に形成されシャフト１６に嵌合する第２シャフト孔（孔部）５８と、前記第２シャフト孔５８の外周側に形成され、接続部５４の延在方向（矢印Ｂ方向）に向かって厚く形成された厚肉部６０とを有し、前記第２シャフト孔５８にシャフト１６が圧入されることで前記厚肉部６０によって前記ベース部５２が前記シャフト１６の外周面に保持される。

また、ベース部５２には、第２シャフト孔５８から所定距離だけ半径外方向となる位置にロケートピン６２の嵌合される嵌合孔６４が形成され、ベース部５２をローター１８の他端面１８ｂに当接させた状態で、前記嵌合孔６４に嵌合された前記ロケートピン６２が複数の第１孔部４４のうちの１つに圧入される。これにより、ローター１８に対する検出プレート５１の周方向への位置決めがなされ、且つ、固定される。すなわち、ローター１８の第１孔部４４は、軽量化を行うための肉抜き孔として機能するのと同時に、検出プレート５１の位置決めを行うためのロケートピン６２が圧入される位置決め孔として機能する。

一方、被検出部５６は、ベース部５２と略平行に形成され、例えば、導電性材料から形成され、周方向に沿って周期的に幅が変化するパターンで形成された導体パターンを有する。

この際、被検出部５６は、カバー部材２８に装着された回転検出センサ２２と対向する位置に配置されると共に、該被検出部５６及び接続部５４がローター１８のスロット４８を覆う位置に配置される。これにより、被検出部５６を含む検出プレート５１がローター１８及びシャフト１６と共に回転した際、前記被検出部５６におけるインダクタンス変化が回転検出センサ２２によって検出され、前記ローター１８の回転数及び回転角度が算出される。

ステータ２０は、環状に形成され、ローター１８の外周側となる位置でハウジング１４の内周面に固定される。このステータ２０の一端面及び他端面には、コイル６６の巻回されるインシュレータ６８が設けられ、前記コイル６６が導線７０を介して駆動回路７２に接続されている。この導線７０及び駆動回路７２は、回転検出センサ２２の設けられていないカバー部材２８の下部側に配置されている。

そして、駆動回路７２からコイル６６に対して通電されることによって生じる磁界によって、複数の永久磁石５０の設けられたローター１８が回転し、その回転駆動力が第１及び第２軸受２４、３８によって回転自在に支持されたシャフト１６の一端部を介して外部へと出力される。

なお、上述した実施の形態では、複数のパターンコイルが内蔵され、インダクタンスの変化に基づいてローター１８の回転数等を検出可能な回転検出センサ２２を用いる場合について説明したが、この検出方式に限定されるものではなく、例えば、磁界の変化を検出することでローター１８の回転数等を検出可能なホール素子を用いた回転検出センサを採用するようにしてもよいし、前記ローター１８の回転数等を検出可能な検出センサであれば、特にその検出方式は限定されるものではない。

以上のように、本実施の形態では、電動機１０において、ローター１８の他端面１８ｂに対して、回転検出センサ２２で検出される検出プレート５１を位置決めして固定する際、該検出プレート５１のベース部５２に形成された嵌合孔６４にロケートピン６２を嵌合し、該ロケートピン６２を前記ローター１８の第１孔部４４に圧入することで、前記検出プレート５１を前記ローター１８に対して容易且つ確実に位置決めして固定することが可能となる。

その結果、従来技術における電動機のように組付治具等を用いることなく、検出プレート５１をローター１８に対して容易に組み付けることができるため、電動機１０における組付工数を削減できると共に、ローター１８に対して正確に位置決めされた検出プレート５１の被検出部５６を回転検出センサ２２で検出することで、前記ローター１８の回転数又は回転角度を高精度に検出することが可能となる。

また、ローター１８に形成された軽量化のための第１孔部４４を利用し、検出プレート５１の位置決めを行うことができるため、前記検出プレート５１の嵌合孔６４及び前記第１孔部４４にロケートピン６２を圧入することで容易に位置決めできると共に、ローター１８において位置決めを行うための孔部を別に設ける場合と比較し、その加工工数及び加工コストの削減を図ることができる。

さらに、検出プレート５１は、ローター１８の他端面１８ｂ側（矢印Ｂ方向）に配置され、しかも、そのベース部５２が永久磁石５０の収納されたスロット４８を覆うように配置されているため、前記永久磁石５０が前記スロット４８から脱抜することが防止される。また、永久磁石５０の脱抜防止のための防止手段を別に設ける必要がないため、部品点数の削減を図ることが可能となる。

さらにまた、検出プレート５１には、シャフト１６に圧入される第２シャフト孔５８近傍の厚さが厚く形成された厚肉部６０を有しているため、前記厚肉部６０を介して前記シャフト１６へ圧入することで該シャフト１６の外周面に対して検出プレート５１が好適に保持される。そのため、薄板状の検出プレート５１を保持するための保持手段を別に設けることなく、該検出プレート５１を単体でシャフト１６に対して保持させることが可能となる。

一方、図４に示される電動機８０のように、シャフト８２の外周面から突出するように形成された押え部８４とローター１８との間に検出プレート５１を挟持することで保持するようにしてもよい。なお、この場合、ローター１８を支持するシャフト８２の一端部近傍には係止部４０は設けられておらず、ローター１８の一端面１８ａはシャフト８２の一端部に装着されたギア部材８６によって軸方向（矢印Ａ方向）に係止される。

上述した電動機８０では、ローター１８の他端面１８ｂに対してロケートピン６２で検出プレート５１を予め位置決めした後、前記検出プレート５１の第２シャフト孔５８及び前記ローター１８の第１シャフト孔４２に対してシャフト８２を一端部側から圧入する。そして、シャフト８２の押え部８４を検出プレート５１に当接させることで、該検出プレート５１は、ロケートピン６２によってローター１８に対する周方向の位置決めがなされ、且つ、前記ローター１８の他端面１８ｂとシャフト８２の押え部８４との間に挟持されて固定される。

このように、シャフト８２の外周面から突出した押え部８４を設け、該押え部８４とローター１８との間に検出プレート５１のベース部５２を挟持する構成とすることで、該検出プレート５１をローター１８に対して位置決めした状態で、容易且つ確実に固定することができると共に、シャフト８２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った位置決めもなされる。

なお、本発明に係る電動機は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、８０…電動機１４…ハウジング
１６、８２…シャフト１８…ローター
２０…ステータ２２…回転検出センサ
２８…カバー部材４２…第１シャフト孔
４４…第１孔部４６…第２孔部
４８…スロット５０…永久磁石
５１…検出プレート５２…ベース部
５６…被検出部５８…第２シャフト孔
６０…厚肉部６２…ロケートピン
６４…嵌合孔８４…押え部

Claims

中心に回転軸を有したローターと、該ローターの外周側に設けられコイルの巻回された環状のステータと、前記ローター及び前記ステータが収納されるハウジングとを有し、前記コイルへの通電作用下に前記ローターを回転駆動させる電動機において、
前記ローターに固定された検出子と、該検出子を検出するための検出コイルを有したセンサ本体とからなり、前記ローターの回転数又は回転角度を検出する回転検出センサを備え、
前記検出子は軸方向に貫通した貫通孔を有し、前記ローターには前記貫通孔に挿通された位置決めピンの挿入される位置決め孔が形成されることを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機において、
前記位置決め孔は、前記ローターに形成された肉抜き孔であることを特徴とする電動機。
請求項１又は２記載の電動機において、
前記検出子は、前記ローターに対して軸方向に挿入される永久磁石の端部を覆うように設けられることを特徴とする電動機。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機において、
前記検出子には、前記回転軸の圧入される孔部を有し、前記孔部近傍には前記回転軸の軸方向に厚く形成された厚肉部が形成されることを特徴とする電動機。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機において、
前記回転軸には、外周面から半径外方向に突出した押え部を有し、前記検出子が前記押え部と前記ローターとの間に保持されることを特徴とする電動機。