JP2020167752A - インナーロータ型モータ、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化可能なインナーロータ型モータ、およびその製造方法を提供すること。【解決手段】インナーロータ型モータは、径方向へ突出する突極部を備えるコアと、突極部に巻回された巻線と、貫通穴を備え、コアを覆う絶縁部材と、第１端部が巻線の端部を係止するとともに、貫通穴に係止されるピンと、ピンの第２端部と接続されるランド部を備える基板とを有し、第２端部は、コアの外周から突出しないように折り曲げられている。【選択図】図３

Description

本発明は、インナーロータ型モータ、およびその製造方法に関する。

従来、インナーロータ型モータにおいて、巻線が巻回されたステータの軸方向における一方の面側に、センサＩＣまたは駆動回路を備える円板状の基板が設けられた構造が知られている。このような構造では、巻線の端部をピンや端子台等の別部品を介して基板に接続することで工程の自動化が図られている。特許文献１には、巻線端末が巻かれた水平棒の一方の端部が固定子に固着され、他方の端部から垂直棒に当接するまで基板の穴に挿入された状態で基板のパターンと電気的に接続されている十字ピンを備えるモータが開示されている。

特開平０９−３０８１６２号公報

特許文献１のモータでは、十字ピンが基板を貫通し、高さ方向へ突出するため薄型化が難しい。

本発明は、薄型化可能なインナーロータ型モータ、およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのインナーロータ型モータは、径方向へ突出する突極部を備えるコアと、突極部に巻回された巻線と、貫通穴を備え、コアを覆う絶縁部材と、第１端部が巻線の端部を係止するとともに、貫通穴に係止されるピンと、ピンの第２端部と接続されるランド部を備える基板とを有し、第２端部は、コアの外周から突出しないように折り曲げられていることを特徴とする。

また、本発明の他の側面としてのインナーロータ型モータの製造方法は、径方向へ突出する複数の突極部を備えるコアと、複数の突極部に巻回された巻線と、貫通穴を備え、コアを覆う絶縁部材と、ピンと、ランド部を備える基板とを有するインナーロータ型モータの製造方法であって、ピンの第１端部が絶縁部材から突出した状態で、ピンの第２端部を貫通穴に係止するステップと、巻線の端部を第１端部に係止するステップと、第１端部が貫通穴に係止されるとともに、第２端部が絶縁部材から突出するように、ピンを貫通穴に押し込むステップと、第２端部をコアの外周から突出しないように折り曲げるステップと、第２端部とランド部を接続するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、薄型化可能なインナーロータ型モータ、およびその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るインナーロータ型ブラシレスモータの断面図である。 絶縁部材と一体となったコアの説明図である。 ステータのコア部分の組み立てを説明する図である。 基板、前蓋、およびハウジングの組み立てを説明する図である。 ステータと、基板、前蓋、およびハウジングで構成された部材との組み立てを説明する図である。 前蓋と後蓋の接合状態を示す図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態のインナーロータ型ブラシレスモータ（以下、モータ）１００の断面図である。モータ１００は、ロータ１１０、ステータ１２０、基板３、前蓋４、絶縁紙５、および後蓋６を有する。

ロータ１１０は、マグネット１、回転軸７、ヨーク９、および取付具１０を備える。ロータ１１０の回転軸７の一端には、ピニオン８が取り付けられている。これにより、モータ出力を取り出すことができる。マグネット１および回転軸７はそれぞれ、ヨーク９および取付具１０に固定されている。また、ヨーク９と取付具１０は、固定されている。これにより、ロータ１１０を構成する部品は一体となって回転する。

ステータ１２０は、コア１１、巻線２、絶縁部材１２、およびピン１３によって構成されている。コア１１は、絶縁部材１２に覆われている。絶縁部材１２は、モータ１００の外壁部として機能する。巻線２は、後述するコア１１の複数の突極部１１ｂのそれぞれに巻回されている。ピン１３は、複数個設けられ、絶縁部材１２に設けられた貫通穴１２ａに挿入され係止されている。ピン１３の第１突出部（第１端部）１３ａは、巻線２の端部２ａを係止し、巻線２に接続されている。ピン１３の後述する第２突出部（第２端部）１３ｂは、基板３に接続されている。基板３には、ホール素子１４やコネクタ等が実装されている。また、基板３は、外部の電源部と接続されている。基板３は、ＦＰＣ基板であってもよいし、鉄基板であってもよい。

前蓋４は、基板３を固定している。前蓋４には、ハウジング１５が固定されている。ハウジング１５には、ロータ１１０を回転可能に支持するための、前軸受１６および後軸受１７が設けられている。後蓋６は、前蓋４に固定されている。絶縁紙５は、後蓋６とピン１３の間に配置されている。

図２は、絶縁部材１２と一体となったコア１１の説明図である。図２（ａ）および図２（ｂ）はそれぞれ、コア１１の斜視図および上面図である。本実施形態では、コア１１には、樹脂一体成型により絶縁部材１２が形成されている。絶縁部材１２は、別部材としてコア１１に組み付けられてもよい。コア１１は、複数枚の軟磁性鋼板を積層して形成されている。コア１１は、環状部１１ａ、および環状部１１ａから径方向へ突出する複数の突極部１１ｂを備える。環状部１１ａおよび複数の突極部１１ｂのそれぞれが絶縁部材１２に覆われている。貫通穴１２ａは、隣り合う突極部１１ｂ間で、かつ環状部１１ａの内径側に設けられており、モータ１００を駆動するのに必要な相数に応じた数だけ設けられている。

以下、図３から図６を参照して、モータ１００の製造方法について説明する。まず、図３を参照して、ステータ１２０のコア部分の組み立てについて説明する。図３は、ステータ１２０のコア部分の組み立てを説明する図である。

コア部分の組み立てでは、まず、巻線工程が実施される。巻線工程では、ピン１３が貫通穴１２ａに圧入され、係止される。ピン１３の長さは、絶縁部材１２を含むコア１１の厚さよりも長い。そのため、第１突出部１３ａは絶縁部材１２から突出し、第２突出部１３ｂは貫通穴１２ａに係止されている。第１突出部１３ａの突出量は、後述するように端部２ａと接合するために第１突出部１３ａを半田槽に浸ける際に、第１突出部１３ａを半田付け可能で、絶縁部材１２を含むコア１１と他の巻線２に影響がない長さに設定されている。この状態で、自動巻線機にコア１１を取り付け、巻線作業が行われる。巻線２の巻き始めと巻き終わりの端部２ａは、第１突出部１３ａに係止される。巻線作業の終了後、第１突出部１３ａは半田槽に浸けられ、端部２ａと接合される。端部２ａと第１突出部１３ａは、溶接等を用いて接合されてもよい。図３（ａ）は、巻線工程が終了した状態のコア部分の上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

次に、第１突出部１３ａの半田付けされた部分が絶縁部材１２の厚さ内に収納されるように、ピン１３を貫通穴１２ａに押し込む。これにより、第１突出部１３ａが貫通穴１２ａに係止される。図３（ｃ）は、ピン１３を貫通穴１２ａに押し込んだ状態のコア部分の断面図である。ピン１３を貫通穴１２ａに押し込むことで、第２突出部１３ｂは絶縁部材１２から突出する。

最後に、第２突出部１３ｂを絶縁部材１２の厚さ内に位置し、コア１１の外周から突出しないように折り曲げる。これにより、高さの要素が絶縁部材１２の厚さのみとなるとともに、幅の要素がコア１１の幅のみとなるため、モータ１００の薄型化および小型化が可能となる。図３（ｄ）は、第２突出部１３ｂを折り曲げた状態のコア部分の断面図である。図３（ｅ）は、第２突出部１３ｂを折り曲げた状態のコア部分の下面図、および下面図の一部の領域の拡大図である。図３（ｅ）の下面図の矢印は、第２突出部１３ｂの折り曲げ方向を表している。また、図３（ｅ）の拡大図では、コア１１は点線で表されている。

第２突出部１３ｂをコア１１の外径方向へ折り曲げると、絶縁部材１２ｂに乗り上げてしまう。絶縁部材１２ｂを逃げ形状にすると、外周全周を絶縁部材１２で覆うことができず、密閉構造にできない。第２突出部１３ｂの折り曲げ量を減らすためにピン１３の長さを短くすると、端部２ａと第１突出部１３ａを接合する際、半田槽へ浸けるために必要な第１突出部１３ａの突出量を確保できなくなる。第２突出部１３ｂをコア１１の内径方向へ折り曲げると、第２突出部１３ｂを折り曲げるための応力を絶縁部材１２のみが受け、絶縁部材１２が壊れる可能性がある。絶縁部材１２をコア１１の内径側に厚くすると、巻線２を巻回す際、ノズルが干渉する可能性があるため、自動巻線機で巻回すことが難しくなる。ピン１３と貫通穴１２ａの位置をコア１１の外径側にずらすと、コア１１の幅が狭くなり磁気特性に影響が出る。

本実施形態では、第２突出部１３ｂをコア１１の円周方向に沿って折り曲げることで、絶縁部材１２ｂとの干渉を防止するとともに、第２突出部１３ｂを折り曲げるための応力を絶縁部材１２とコア１１で受ける。これにより、密閉構造を備えつつ、薄型化可能なモータ１００を提供することができる。

図４は、基板３、前蓋４、およびハウジング１５の組み立てを説明する図である。図４（ａ）は、基板３、前蓋４、およびハウジング１５の組み立て状態を示す図である。図４（ｂ）は、基板３、前蓋４、およびハウジング１５の組み立て前の状態を示す図である。前蓋４およびハウジング１５は、圧入によって係止されている。前蓋４および基板３は、前蓋４に設けられた前蓋穴４ａおよび基板３に設けられた基板穴３ａに嵌合する位置決め部材等を用いて互いに位置決めされ、両面テープや接着等で接合される。

図５は、ステータ１２０と、基板３、前蓋４、およびハウジング１５で構成された部材との組み立てを説明する図である。図５（ａ）は、ステータ１２０と、基板３、前蓋４、およびハウジング１５で構成された部材との組み立て前の状態を示す図である。図５（ｂ）は、ステータ１２０と、基板３、前蓋４、およびハウジング１５で構成された部材とを組み立てた後、ハウジング１５に、ロータ１１０を回転可能に支持した状態を表す上面図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。

基板３には、第２端部１３ｂと接続するためのランド部３ｂがコア１１の外周よりも内径側に設けられている。また、基板３には、ホール素子１４等の実装部品と併せてステータ１２０が位置決めされている。ステータ１２０の位置決めは、図５（ａ）の一点鎖線で示されるように、絶縁部材１２の凸部１２ｄ、前蓋穴４ａ、および基板穴３ａにて行われる。凸部１２ｄの高さは前蓋４および基板３の厚さの合計内に抑えられているため、凸部１２ｄは厚さ方向へ突出しない。また、ハウジング１５やホール素子１４等の突出部を環状部１１ａよりも内周部で、かつ突極部１１ｂが配置されていない空間に設けることで、モータ１００の厚みを抑え、薄型化を可能としている。基板３に実装されたホール素子１４等の実装部品は、リフローにて基板３と接合される。その際、ステータ１２０に係止され折り曲げられたピン１３の位置および数は、図５（ａ）の長破線で示されるように、ランド部３ｂと合致しているため、同時にリフローにて接合することが可能で、組立性の向上を図っている。その後、ハウジング１５に後軸受１７を圧入して係止し、ロータ１１０と前軸受１６とピニオン８を組み付ける。これにより、ロータ１１０がハウジング１５に回転可能な状態で支持される。

図６は、前蓋４と後蓋６の接合状態を示す図である。後蓋６の後蓋凸部６ａを前蓋４の前蓋凹部４ｂに合わせて組み付けし、溶接にて接合することで、図１の状態となる。このとき、後蓋６とピン１３および端部２ａの空間的距離が近いため、絶縁紙５を間に挟んで組み付けることによって、絶縁性を確保しながら薄型化を図っている。溶接可能な材料として後蓋６を金属製としているが、樹脂等で後蓋６を形成して絶縁性を確保してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ モータ（インナーロータ型モータ）
２ 巻線
２ａ 端部
３ 基板
３ｂ ランド部
１１ コア
１１ｂ 突極部
１２ 絶縁部材
１２ａ 貫通穴
１３ ピン
１３ａ 第１突出部（第１端部）
１３ｂ 第２突出部（第２端部）

Claims (6)

1. 径方向へ突出する突極部を備えるコアと、
   前記突極部に巻回された巻線と、
   貫通穴を備え、前記コアを覆う絶縁部材と、
   第１端部が前記巻線の端部を係止するとともに、前記貫通穴に係止されるピンと、
   前記ピンの第２端部と接続されるランド部を備える基板とを有し、
   前記第２端部は、前記コアの外周から突出しないように折り曲げられていることを特徴とするインナーロータ型モータ。
2. 前記ランド部は、前記コアの外周よりも内径側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインナーロータ型モータ。
3. 前記第２端部は、前記コアの円周方向に沿って折り曲げられていることを特徴とする請求項１または２に記載のインナーロータ型モータ。
4. 前記絶縁部材は、前記インナーロータ型モータの外壁部であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインナーロータ型モータ。
5. 前記コアおよび前記絶縁部材は、前記ピンを折り曲げる応力を受けることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインナーロータ型モータ。
6. 径方向へ突出する複数の突極部を備えるコアと、前記複数の突極部に巻回された巻線と、貫通穴を備え、前記コアを覆う絶縁部材と、ピンと、ランド部を備える基板とを有するインナーロータ型モータの製造方法であって、
   前記ピンの第１端部が前記絶縁部材から突出した状態で、前記ピンの第２端部を前記貫通穴に係止するステップと、
   前記巻線の端部を前記第１端部に係止するステップと、
   前記第１端部が前記貫通穴に係止されるとともに、前記第２端部が前記絶縁部材から突出するように、前記ピンを前記貫通穴に押し込むステップと、
   前記第２端部を前記コアの外周から突出しないように折り曲げるステップと、
   前記第２端部と前記ランド部を接続するステップとを有することを特徴とするインナーロータ型モータの製造方法。