JP3372718B2 - 減速機付きブラシレスモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はホール素子などの位
置検出センサを用いたブラシレスモータに関し、特に車
両用ホイールモータなどに使用される減速機付きブラシ
レスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般にブラシレスモータは永久磁
石からなる回転子の周辺にホール素子などの位置検出セ
ンサを配設し、この位置検出センサにより回転子の磁極
の位置を検出し、位置検出センサからの信号により駆動
電子回路で固定子線輪に供給される励磁電流を制御せし
めることにより、回転子に駆動力を与えて回転させるよ
うに構成されている。

【０００３】したがって、ブラシレスモータにおいては
位置検出センサと回転子との相対的位置関係が適当でな
いと、励磁電流の転流タイミングがうまくゆかず、この
結果、回転子の回転が不円滑となったり、回転を持続で
きなくなる虞れがあるため、回転子の磁極の位置を的確
に検出することができる位置に位置検出センサを取り付
けることが最も重要である。

【０００４】ところで、モータハウジング内に減速機な
どを収容した上でモータ全体の軸方向寸法を薄型に形成
しようとするホイールインモータなどでは、回転子の磁
極の軸方向寸法をなるべく小さくする必要がある。例え
ば、特開平５−２６１１３２号公報では、回転子の回転
位置を軸（スラスト）方向で検出するようにして内部構
造を簡略化しつつ全体的な薄型化が図られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造を採用するためには、回転子の軸方向の位置精
度が高い状態で組み立てられること、あるいは運転中に
軸方向への振れが極めて少ないことの制約条件が必須で
ある。

【０００６】そこで、本発明は、かかる制約条件に拘る
ことなく、回転子の回転位置の検出に際して内部構造を
簡略化しつつ全体的な軸方向の薄型化を図ることができ
る減速機付きブラシレスモータを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
減速機付きブラシレスモータは、固定子と、該固定子の
内周側に設けられた回転子と、該回転子の回転出力を減
速機を介して外部に取り出す出力軸とをモータハウジン
グ内に有する減速機付きブラシレスモータにおいて、前
記モータハウジングは、電動機を収容する第１ケース
と、前記減速機を収容する第２ケースと、前記第１及び
第２ケース間を仕切る仕切板とをそれぞれ接合して形成
されると共に、前記回転子は前記仕切板を貫通した状態
で支承され、前記出力軸は前記回転子の回転中心孔を貫
通した状態で前記第１ケースと第２ケースの両端部分で
支承され、前記回転子は軸受を介して前記出力軸に支承
され、前記回転子の回転位置を検出する位置検出センサ
は、前記回転子の前記仕切板貫通部に設けた被検出部に
対向する、前記仕切板の電動機を収容する第１ケース側
に取り付けられたプリント基板に設けられ、前記プリン
ト基板に固定子巻線および駆動回路を配置するととも
に、該プリント基板に形成された、前記回転子が貫通す
る貫通孔に向けて前記位置検出センサを配置したことを
特徴とする。

【０００８】この減速機付きブラシレスモータでは、前
記モータハウジングに取り付けられた位置検出センサ
は、前記回転子の前記仕切板貫通部に設けた被検出部に
対向する状態で前記回転子の回転位置を検出する。ま
た、この減速機付きブラシレスモータによれば、回転子
が出力軸の軸受に支承されていて軸（スラスト）方向の
位置精度を高くできなくても、回転子の回転位置を正し
く検出できる。したがって、回転子の回転位置の検出に
際して内部構造を簡略化しつつ全体的な軸方向の薄型化
を図ることができる。また、この減速機付きブラシレス
モータによれば、電動機部分と減速機部分との仕切板を
貫通する回転子の近傍で回転位置を検出することによ
り、位置検出センサおよび被検出部の構造を簡単にで
き、しかも組み立てが容易である。さらに、仕切板の電
動機収容側の面にはプリント基板が設けられ電気配線が
施されていることから位置検出センサの電気配線が容易
である。

【０００９】

【００１０】請求項２に係る減速機付きブラシレスモー
タは、請求項１に係る減速機付きブラシレスモータにお
いて前記仕切板の電動機を収容する第１ケース側に、前
記固定子の取付部を設け、前記仕切板の減速機を収容す
る第２ケース側に、前記回転子と一体に形成された歯車
と該歯車で駆動される前記減速機の回転軸の支承部を形
成し、前記減速機を前記仕切板を貫通した前記回転子と
一体に形成された歯車によって駆動することを特徴とす
る。この減速機付きブラシレスモータによれば、位置検
出センサおよび被検出部の構造を簡単にでき、しかも組
み立てが容易である。

【００１１】

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の減速機付きブラシレスモ
ータの実施の形態について図を参照しながら説明する。
本実施の形態における減速機付きブラシレスモータは減
速機付きホイールモータに適用される。

【００１３】図１は実施の形態における減速機付きホイ
ールモータの構造を示す縦断面図である。図示するよう
に、減速機付モータ１は、タイヤ（車輪）２を装着した
ホイール３の内側に配置されたハウジング６０を備え、
ハウジング６０内には電動機４と電動機４の回転出力を
減速して出力する歯車減速機５とが内蔵されている。電
動機４の回転出力は歯車減速機５を介してホイール３に
伝達され、この伝達された回転力によってホイール３は
回転駆動される。

【００１４】ハウジング６０は、略椀形の外側ケース６
１（第２ケース）と内側ケース６２（第１ケース）との
間に仕切板６３を介挿した構成からなる。内側ケース６
２と仕切板６３と外側ケース６１とはボルト１０により
一体的に締結固定されている。外側ケース６１、内側ケ
ース６２および仕切板６３は、アルミダイカストによっ
て鋳造される。

【００１５】外側ケース６１の中央には軸挿通孔６１ａ
が形成されると共に、外側ケース６１の内側（ハウジン
グ６０の内部）には、歯車減速機５から隔離された馬蹄
形の空間Ｓを形成するための仕切壁部６１ｂが形成され
ている。

【００１６】内側ケース６２の側部には、仕切板６３側
から外方端面に向けて伸びる３つの孔６２ａが形成され
ている。

【００１７】仕切板６３の側部には、内側ケース６２に
向けて膨出する固定子取付部６３ａが形成され、固定子
取付部６３ａには仕切板６３の厚さ方向に対応する孔６
２ａに連なるように伸びる３つの孔６３ｂが形成されて
いる。各穴６３ｂは対応する穴６２ａの直径寸法より大
きい直径寸法を有する。

【００１８】また、仕切板６３の中央部には、回転子本
体８ｂの軸長部を非接触状態で挿通（貫通）するための
挿通孔６３ｃが形成されている。

【００１９】電動機４は、内側ケース６２内に収納さ
れ、閉スロット鉄心から構成される固定子（ステータ）
７と、この固定子７の内側に回転自在に設けられている
回転子（ロータ）８と、この回転子８の回転出力を歯車
減速機５を介して出力する出力軸９とを有する。

【００２０】固定子７は、磁極部鉄心と磁極部鉄心の外
方を囲むように配置されているヨーク部鉄心とを有す
る。磁極部鉄心は、回転子８が挿通されるリング状の連
結部から外方に向けて放射状に伸びる複数の磁極歯形成
用突起が形成されている磁性薄板（電磁鋼板）を多数枚
積層することによって構成されている。各磁極歯は連結
部の周方向に等間隔に配列され、各磁極歯間には連結部
によって閉スロットが形成される。

【００２１】各磁極歯には、コイルボビン７ｃを介して
３相の界磁コイル７ｄが巻回され、この界磁コイル７ｄ
によって固定子巻線が形成される。

【００２２】ヨーク部鉄心は、内周部に複数の切欠が形
成されたリング状の磁性薄板を多数枚積層することによ
って構成されている。この内周部の各切欠は嵌合溝を形
成し、各嵌合溝には対応する磁極部鉄心の磁極歯の先端
が嵌合されている。

【００２３】ヨーク部鉄心の外周部は、仕切板６３の固
定子取付部６３ａと押え板３０との間に挟まれ、ボルト
１３によって固定子取付部６３ａに固定されている。

【００２４】回転子８は、その軸長全体に亘って回転中
心孔である軸挿通孔８ａが設けられている回転子本体８
ｂを有する。回転子本体８ｂの外周部には、その周方向
に等間隔に配列されている複数の着磁マグネット８ｃが
装着されていると共に、回転子８の仕切板６３側の側面
にはマグネット８ｄが周方向に等間隔に設けられてい
る。

【００２５】回転子本体８ｂの内周部の軸長は外周部の
軸長よりも長く、その部分には、歯車減速機５の第１の
歯車５ａを構成する歯が形成されている。回転子本体８
ｂの軸長の短い外周部は、固定子７の内周部に回転自在
に対向配置され、回転子本体８ｂの内周部の両端に圧入
されたボールベアリング等の軸受１４ａ，１４ｂを介し
て出力軸９を中心として回転するように構成されてい
る。

【００２６】出力軸９の一端部には、出力被伝達部材を
取り付けるためのキー９ａおよびねじ孔９ｂが形成され
ている。出力軸９の中間部は外側ケース６１の軸挿通孔
６１ａにボールベアリング等の軸受１８を介して、その
他端部は内側ケース６２の中央凹部にボールベアリング
等の軸受１９を介してそれぞれ回転自在に支承されてい
る。出力軸９の中間部と外側ケース６１の軸挿通孔６１
ａとの空隙は、シール部材２７によってシールされてい
る。出力軸９は、回転子８の軸挿通孔８ａ内を上述のよ
うに、軸受１４ａ，１４ｂに支承された状態で回転子８
に非接触の状態で挿通（貫通）されている。

【００２７】固定子７と回転子８とを主構成要素とする
電動機４は、その軸方向の長さが短いフラット型のブラ
シレス電動機からなり、減速機付モータ１全体としての
出力軸９方向寸法が短くなるように構成されている。

【００２８】歯車減速機５は、複数（本実施例では４
個）の歯車５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを備えた２段減速機
からなる。すなわち、第１の歯車５ａは、上述したよう
に回転子８の他端側（図１において左端側）に同軸状に
一体形成されている。第２および第３歯車５ｂ，５ｃ
は、互いに一体的に回転するように同一の回転軸（支持
軸）２０に固定され、第２歯車５ｂは第１歯車５ａに噛
み合されている。

【００２９】回転軸２０は、出力軸９と偏心して出力軸
９の下方に配置されている。回転軸２０の一端部は仕切
板６３の凹部にボールベアリング等の軸受２１を介し
て、その他端部は外側ケース６１の凹部にボールベアリ
ング等の軸受２２を介してそれぞれ回転自在に支承され
ている。

【００３０】第４（最終段）歯車５ｄは、出力軸９と一
体的に回転するように出力軸９に固定されている。この
第４歯車５ｄには第３歯車５ｃが噛み合わされている。
従って、固定子７の回転磁界の作用により回転子８が回
転すると、回転子８に一体形成された第１歯車５ａが回
転子８と同一の回転数で回転する。第１歯車５ａの回転
出力は、第２および第３歯車５ｂ，５ｃで減速された後
に第４歯車５ｄに伝達され、第４歯車５ｄの減速回転に
伴い出力軸９は第４歯車５ｄと同一の回転数で回転子８
と同方向に回転する。

【００３１】例えば、回転子８が７５０ｒｐｍで正回転
すると、出力軸９は、歯車減速機５により減速されて１
５０ｒｐｍで正回転し、その減速比は１／５である。

【００３２】仕切板６３と外側ケース６１の馬蹄形の仕
切壁部６１ｂとで形成される歯車減速機５と隔離された
空間Ｓには、電動機４を駆動するための制御回路形成用
第１基板２３が配置され、ビスで仕切板６３に取り付け
られている。馬蹄形の第１基板２３には、電動機４を駆
動するための制御回路を構成する各種の回路素子（例え
ば制御用半導体）が取り付けられている。このように、
制御回路設置用空間をハウジング６０内に形成すること
によって、ハウジング外部に制御回路用設置スペースを
設ける必要がなくなり、またこの空間を馬蹄形とするこ
とによって、限られたハウジング６０内の空間におい
て、制御回路用の収容空間を広く採ることが可能にな
る。

【００３３】図２は図１の減速機付きホイールモータの
第２基板２５の構成を示す平面図である。仕切板６３と
電動機４との間の空間には、第１基板２３に形成された
制御回路からの信号で駆動されて電動機４へ駆動電流を
供給する駆動回路形成用第２基板２５が配置されてい
る。第２基板２５は、外形寸法が内側ケース６２の固定
子取付部６３の内径寸法より小さいドーナッツ形状のバ
スプレートからなり、そのバスプレートはビス２５ｂで
仕切板６３に取り付けられている。ビス２５ｂによる第
２基板２５の固定位置は、回転子８の出力軸９方向への
投影範囲に含まれるように設定されている。第１基板２
３と第２基板２５とは、ケーブルコネクタタ（図示せ
ず）により配線接続されている。

【００３４】第２基板２５の各面には複数の配線路（図
示せず）およびそれに接続されるスルーホールが形成さ
れている。各スルーホールは第２基板２５の外周部の円
周方向に沿って等間隔に配列され、各スルーホールには
対応する界磁コイル７ｄの端部７ｅが貫通して接続され
ている。各スルーホールとそれぞれに対応する界磁コイ
ル７ｄの端部７ｅとの接続固定によって、各界磁コイル
７ｄは相互に接続される。

【００３５】第２基板２５の仕切板６３の対向面には、
界磁コイル７ｄにその端部７ｅを介して電流を供給する
ための複数のパワートランジスタ（パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ）２５ａがおよびその他の回路素子が取り付けられ、
各パワートランジスタ２５ａおよび回路素子は対応する
印刷配線路とはんだ付けによって配線接続されている。
各パワートランジスタ２５ａは、第２基板２５の中心
（出力軸９の中心）に対し放射状に配列されると共に、
各パワートランジスタ２５ａの放熱面（仕切板６３に対
向する面）が仕切板６３の内側ケース６２の対向面に密
接するようにかつその仕切板６３への密接部分の少なく
とも一部が回転子８の出力軸９方向への投影範囲に含ま
れるように第２基板２５に取り付けられている。また、
各パワートランジスタ２５ａは、その放熱面部分が第２
基板２５と仕切板６３とで挟持固定されている。

【００３６】第１基板２３には、外部から制御信号を供
給するための制御線３２が接続され、制御線３２は仕切
板６３の固定子取付部６３ａの孔６３ｂの一つおよびそ
れに連なる内側ケース６２の孔６２ａを介してハウジン
グ６０の外部に導かれている。制御線３２の孔６３ａに
位置する部位には、抜け止め部材（図示せず）が取り付
けられ、外部から引き抜き力が作用したときにこの力が
第１基板２３側へ及ばないように構成されている。

【００３７】同様に、第２基板２５には、外部から電動
機４の直流駆動電流を供給するための一対の電力線３１
が接続され、各電力線３１は対応する固定子取付部６３
ａの孔６３ｂおよびそれに連なる内側ケース６２の孔６
２ａを介してハウジング６０の外部に導かれている。各
電力線３１の孔６３ｂに位置する部位には、制御線３２
と同様に、抜け止め部材３３が取り付けられ、外部から
引き抜き力が作用したときにこの力が第２基板２５側へ
及ばないように構成されている。

【００３８】図３は図１の減速機付きホイールモータの
回転子８近傍の構造を示す断面図である。第２基板２５
には、電動機４の回転子８の位置を検出するための３つ
の磁気検出素子２６が取り付けられている。各磁気検出
素子２６は、回転子８の側面に取り付けられたマグネッ
ト８ｄに半径方向に対向する第２基板２５上の位置に所
定角度（本実施例では１２０度）間隔で配置されてお
り、回転子８の回転位置は各磁気検出素子２６からの検
出信号に基づいて検出される。

【００３９】尚、磁気検出素子２６としてはホール素子
等の磁気センサが使用される。

【００４０】このように、本実施の形態における減速機
付きホイールモータ１によれば、回転子８が出力軸９の
軸受に支承されていて軸（スラスト）方向の位置精度を
高くできなくても、回転子８の回転位置を正しく検出で
きる。

【００４１】また、電動機部分と減速機部分との仕切板
６３を貫通する回転子８の近傍で角度位置を検出するの
で、位置検出素子２６およびマグネット８ｄの取付構造
を簡単にでき、しかも組み立てが容易である。

【００４２】さらに、仕切板６３の電動機収容側の面に
は第２基板２５が設けられていて、電気配線が施されて
いるので、磁気検出素子２６の電気配線が容易である。

【００４３】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る減速機付きブラ
シレスモータによれば、固定子と、該固定子の内周側に
設けられた回転子と、該回転子の回転出力を減速機を介
して外部に取り出す出力軸とをモータハウジング内に有
する減速機付きブラシレスモータにおいて、前記モータ
ハウジングは、電動機を収容する第１ケースと、前記減
速機を収容する第２ケースと、前記第１及び第２ケース
間を仕切る仕切板とをそれぞれ接合して形成されると共
に、前記回転子は前記仕切板を貫通した状態で支承さ
れ、前記出力軸は前記回転子の回転中心孔を貫通した状
態で前記第１ケースと第２ケースの両端部分で支承さ
れ、前記回転子は軸受を介して前記出力軸に支承され、
前記回転子の回転位置を検出する位置検出センサは、前
記回転子の前記仕切板貫通部に設けた被検出部に対向す
る、前記仕切板の電動機を収容する第１ケース側に取り
付けられたプリント基板に設けられ、前記プリント基板
に固定子巻線および駆動回路を配置するとともに、該プ
リント基板に形成された、前記回転子が貫通する貫通孔
に向けて前記位置検出センサを配置したので、回転子が
出力軸の軸受に支承されていて軸（スラスト）方向の位
置精度を高くできなくても、回転子の回転位置を正しく
検出できる。したがって、回転子の回転位置の検出に際
して内部構造を簡略化しつつ全体的な軸方向の薄型化を
図ることができる。また、電動機部分と減速機部分との
仕切板を貫通する回転子の近傍で回転位置を検出するこ
とにより、位置検出センサおよび被検出部の構造を簡単
にでき、しかも組み立てが容易である。さらに、仕切板
の電動機収容側の面にはプリント基板が設けられ電気配
線が施されていることから位置検出センサの電気配線が
容易である。

【００４４】

【００４５】請求項２に係る減速機付きブラシレスモー
タによれば、前記仕切板の電動機を収容する第１ケース
側に、前記固定子の取付部を設け、前記仕切板の減速機
を収容する第２ケース側に、前記回転子と一体に形成さ
れた歯車と該歯車で駆動される前記減速機の回転軸の支
承部を形成し、前記減速機を前記仕切板を貫通した前記
回転子と一体に形成された歯車によって駆動するので、
位置検出センサおよび被検出部の構造を簡単にでき、し
かも組み立てが容易である。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における減速機付きホイールモータ
の構造を示す縦断面図である。

【図２】図１の減速機付きホイールモータの第２基板２
５の構成を示す平面図である。

【図３】図１の減速機付きホイールモータの回転子８近
傍の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 減速機付きブラシレスモータ ８ 回転子 ８ｄ マグネット ９ 出力軸 ２６ 磁気検出素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西江 博徳 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 菅家 博夫 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 飯嶋 良洋 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−228941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−122445（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−189516（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−185957（ＪＰ，Ｕ) 特表 平２−503502（ＪＰ，Ａ) 米国特許4918344（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 29/08 H02K 7/116 H02K 21/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子と、該固定子の内周側に設けられ
   た回転子と、該回転子の回転出力を減速機を介して外部
   に取り出す出力軸とをモータハウジング内に有する減速
   機付きブラシレスモータにおいて、 前記モータハウジングは、電動機を収容する第１ケース
   と、前記減速機を収容する第２ケースと、前記第１及び
   第２ケース間を仕切る仕切板とをそれぞれ接合して形成
   されると共に、 前記回転子は前記仕切板を貫通した状態で支承され、 前記出力軸は前記回転子の回転中心孔を貫通した状態で
   前記第１ケースと第２ケースの両端部分で支承され、前
   記回転子は軸受を介して前記出力軸に支承され、 前記回転子の回転位置を検出する位置検出センサは、前
   記回転子の前記仕切板貫通部に設けた被検出部に対向す
   る、前記仕切板の電動機を収容する第１ケース側に取り
   付けられたプリント基板に設けられ、 前記プリント基板に固定子巻線および駆動回路を配置す
   るとともに、該プリント基板に形成された、前記回転子
   が貫通する貫通孔に向けて前記位置検出センサを配置し
   た ことを特徴とする減速機付きブラシレスモータ。
2. 【請求項２】 前記仕切板の電動機を収容する第１ケー
   ス側に、前記固定子の取付部を設け、 前記仕切板の減速機を収容する第２ケース側に、前記回
   転子と一体に形成された歯車と該歯車で駆動される前記
   減速機の回転軸の支承部を形成し、 前記減速機を前記仕切板を貫通した前記回転子と一体に
   形成された歯車によって駆動することを特徴とする請求
   項１記載の減速機付きブラシレスモータ。