JP4056263B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータに関し、とくに、複数の突極を備えたステータにロータ側の磁石の磁極を検出するセンサを備え、センサからの検出信号に基づいて各突極のコイルへの通電を切り替える制御が行われるブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータとしては、複数の突極を放射状に配置したステータと、円周方向に所定間隔で磁石を配置したロータを備えたものが周知である。また、ブラシレスモータでは、ステータに、ロータの磁石の磁極を検出する複数のセンサを設け、これらのセンサからの検出信号に基づいて各突極のコイルへの通電を切り替えることにより、正確な回転制御を行うようにしている。センサとしてはホール素子やホールＩＣが用いられる。
【０００３】
従来において、磁極検出用のセンサを備えたブラシレスモータでは、例えば、突極において鉄心に装着した絶縁部材に固定部を設け、この固定部にセンサを直接接着したり、センサをプリント基板上に固定して、そのプリント基板を絶縁部材の固定部に接着するのが一般的であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したような磁極検出用センサを備えた従来のブラシレスモータにあっては、突極を構成する絶縁部材等に対して、センサを接着により完全に固定していたため、センサに不具合が発生して交換が必要になった場合、センサあるいはプリント基板だけを取り外すのが困難であり、絶縁部材を含む突極あるいはステータ全体を交換しなければならなかった。このため、センサの交換作業に手間がかかると共に、経済的な負担も大きくなるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、磁極検出用センサを備えたブラシレスモータにおいて、ステータに対するセンサの組付けや交換の作業が容易であり、また、センサの交換に要する経済的な負担を軽減することができるブラシレスモータを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるブラシレスモータは、請求項１として、複数の突極を放射状に配置したステータに、ロータに設けた磁石の磁極を検出する磁極検出用センサを備え、磁極検出用センサからの検出信号に基づいて各突極のコイルへの通電を切り替える制御が行われるブラシレスモータにおいて、磁極検出用センサを磁石に対向する状態で保持するセンサホルダを備えると共に、センサホルダが、ステータに対して着脱可能な固定手段を備えており、各突極が、鉄心にインシュレータを介してコイルを巻き付けた構成であって、隣接する突極の先端部の間に、ステータ軸線方向に向いた概略凹状の係合凹部を形成していると共に、鉄心とインシュレータの間に、ステータ半径方向に開口する隙間を有し、センサホルダの固定手段が、係合凹部に対してステータ軸線方向から着脱可能な係合凸部を備えて、隣接する突極の鉄心間でセンサホルダを位置決めすると共に、ステータ半径方向から弾性的に装着する断面コ形の固定具を備え、固定具は、対向する二片のうちの一方の片を隙間に挿入し且つ他方の片をセンサホルダの上面に圧接した状態に装着される構成とし、請求項２として、センサホルダに、センサ用の回路基板を設けると共に、回路基板に、主回路側の通電用コネクタが着脱可能な接続部を設けた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わるブラシレスモータでは、磁極検出用センサがセンサホルダに取り付けてあって、ステータにセンサホルダを装着することにより、磁極検出用センサをロータの磁石に対向する状態で保持する。このとき、当該ブラシレスモータでは、固定手段により、ステータに対してセンサホルダが着脱可能に装着してあることから、センサに不具合が生じて交換を必要とする場合には、同センサをセンサホルダとともにステータから取り外すだけで良い。
【０００８】
また、当該ブラシレスモータでは、ステータの各突極が、鉄心にインシュレータを介してコイルを巻き付けた構成であって、隣接する突極の先端部の間に、ステータ軸線方向に向いた概略凹状の係合凹部が形成してある。したがって、係合凹部は、鉄心の先端部やインシュレータの先端部により形成されている。これに対して、センサホルダは、固定手段を構成する係合凸部を備えており、係合凹部に対してステータ軸線方向から係合凸部を係合することにより、ステータに着脱可能に装着されると共に、とくに隣接する突極の鉄心間すなわち係合凹部を形成する両側の鉄心の先端間部で位置決めされる。
【０００９】
さらに、当該ブラシレスモータでは、ステータにセンサホルダを装着したのち、固定手段を構成する固定具によってセンサホルダを固定状態にする。このとき、ステータの各突極は、鉄心とインシュレータの間に、ステータ半径方向に開口する隙間を有している。これに対して、固定具は、断面コ形を成すと共に、ステータ半径方向から弾性的に装着される。つまり、固定具は、対向する二片のうちの一方の片を隙間に挿入すると共に、他方の片をセンサホルダの上面に圧接した状態にして、ステータに対してセンサホルダを弾性的に挟持している。したがって、固定具は弾性力に抗して取り外すことが可能であり、ステータからのセンサホルダの取り外しを可能にする。
【００１０】
本発明の請求項２に係わるブラシレスモータでは、センサホルダに、センサ用の回路基板が設けてあり、この回路基板に、主回路側の通電用コネクタが着脱可能な接続部を設けているので、センサの交換が必要となった場合には、接続部から通電用コネクタを取り外すと共に、ステータからセンサホルダを取り外す。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わるブラシレスモータによれば、磁極検出用センサを備えたブラシレスモータにおいて、磁極検出用センサを保持し且つステータに対して着脱可能な固定手段を備えたセンサホルダを採用したことにより、ステータへのセンサの組付けやセンサの交換といった作業をきわめて簡単に且つ短時間で行うことができ、また、センサの交換に要する経済的な負担を大幅に軽減することができる。
【００１２】
さらに、当該ブラシレスモータによれば、ステータ側の係合凹部とセンサホルダにおいて固定手段を構成する係合凸部とをステータ軸線方向に係合することにより、とくに係合凹部を形成する鉄心の先端部間でセンサホルダを正確に位置決めして、磁極検出用センサを正確に位置決めすることができる。また、センサの位置決め精度の向上により、各突極のコイルに対する通電の切り替えタイミングの精度向上にも貢献することができる。
【００１３】
さらに、当該ブラシレスモータによれば、固定手段として、ステータ半径方向から弾性的に装着して、ステータに対してセンサホルダを挟持する固定具を採用したことから、きわめて簡単な構成によって、ステータにおいてセンサホルダおよびセンサを確実に固定状態にすることができ、また、固定具は自己の弾性力に抗して取り外し可能であるから、ステータからのセンサホルダの取り外しにも容易に対処することができる。
【００１４】
本発明の請求項２に係わるブラシレスモータによれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、センサホルダにセンサ用の回路基板を設けると共に、回路基板に主回路側の通電用コネクタが着脱可能な接続部を設けたことにより、センサ用の回路と主回路との接続および分離をきわめて簡単に行うことができ、ステータに対するセンサの組付けや交換の作業のさらなる簡略化や迅速化を実現することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わるブラシレスモータの一実施例を説明する。
【００１６】
図１および図３に一部を示すブラシレスモータＭは、ステータＳｔとその外側を被う状態に配置したロータＲｏを備えている。ステータＳｔは、リング状のコア１に、複数（例えば３６個）の突極２を放射状に備えている。各突極２は、図４に示すように、鉄心３とその外側を被うインシュレータ４を備えると共に、インシュレータ４にコイル５を巻き付けた構成になっている。これに対して、ロータＲｏは、ステータＳｔの外側を被う環状体６の内周面に、プレート状の磁石７を一定間隔で備えている。
【００１７】
突極２を構成する鉄心３は、概略直方体であり、一端部に、断面鳩尾状の係合部８をステータ軸線方向にわたって有すると共に、他端部に、係合部８よりも大きい断面鳩尾状の張出部９を同じくステータ軸線方向にわたって有している。これに対して、コア１には、係合部８に対応する断面鳩尾状の溝部１０がステータ軸線方向に沿って形成してある。この溝部１０は、突極２の数に対応して、コア１の円周方向に一定間隔で設けてある。
【００１８】
インシュレータ４は、合成樹脂製であって、鉄心３を貫通状態にする断面矩形の中空状本体部１１を有すると共に、両端部にはコイル５の両側を規制するフランジ部１２，１３を有している。さらに、ステータ中心側となるフランジ部１２には、当該インシュレータ４により絶縁された状態でステータ軸線方向に貫通するターミナル１４，１５が一体的に設けてある。各ターミナル１４，１５は、図４中上側となる端部を図示しない主回路との接続端子とし、図４中下側となる端部をコイル５の線端との接続端子としている。
【００１９】
突極２は、インシュレータ４の本体部１１に鉄心３を貫通状態にして、本体部１１の両側に係合部８と張出部９を露出させ、本体部１１の外周にコイル５を捲き付けて組立て完了となり、その後、鉄心３の係合部８をコア１の溝部１０に嵌合することによりステータＳｔを構成する。
【００２０】
上記のブラシレスモータＭは、ステータＳｔに、ロータＲｏの磁石７の磁極を検出する磁極検出用センサ（図５に示す）Ｓｅを設け、そのセンサＳｅからの検出信号に基づいて各突極２のコイル５への通電を切り替える制御を行うこととなる。そして、ステータＳｔにセンサＳｅを取り付けるにあたって、同センサＳｅを磁石７に対向する状態で保持するセンサホルダＨを用いている。なお、センサＳｅにはホール素子やホールＩＣが用いられる。
【００２１】
ここで、ステータＳｔは、図１に示す如くセンサホルダＨを装着する側を上側として説明すると、インシュレータ４のステータ外側となるフランジ部１３において、その上部両側に矩形状の切欠部１６を有している。そして、隣接する突極２の先端部の間において、ステータ軸線方向（上方向）に向いた概略凹状の係合凹部１７（図３中に１個の係合凹部１７を網線で示す）を形成している。各係合凹部１７は、インシュレータ４におけるフランジ部１３の側面と、鉄心３における張出部９の背面とを竪の内面とし、切欠部１６により露出した段部を底面とするものである。
【００２２】
また、ステータＳｔには、後記する固定手段の固定具を装着するために、鉄心３の上端部とインシュレータ４の間に、ステータ半径方向に開口した薄い隙間１８が形成してある。
【００２３】
センサホルダＨは、図２にも示すように、全体が各突極２の先端部の配列に対応した円弧状を成すと共に、図２中に仮想線で示すセンサ用の回路基板１９を固定する水平片２０と、インシュレータ４のステータ外側におけるフランジ部１３の先端面を被う垂直片２１とを有して、概略断面が逆Ｌ形を成している。
【００２４】
センサホルダＨの水平片２０には、この実施例の場合、回路基板１９の両端を保持する一対の鉤状突起２２、回路基板１９を固定するための２本の位置決めピン２３、後記する固定具に対する４個の掛止爪２４、およびセンサＳｅを取り付けるための３個の取付孔２５が一体的に形成してある。
【００２５】
センサホルダＨの垂直片２１には、ステータＳｔに対して着脱可能な固定手段として、ステータＳｔの隣接する突極２間の係合凹部１７に対してステータ軸線方向から着脱可能な係合凸部２６が垂下状態に形成してある。この実施例では、円周方向に順次隣接する５箇所の係合凹部１７に対応して、５個の係合凸部２６が一体的に形成してある。
【００２６】
ここで、５個の係合凹部２６のうち、両側と中央の３個は、センサＳｅの取り付け部を兼用するものであって、水平片２０の取付孔２５に夫々連通しており、センサＳｅの背面を保持する一対の後側突部２６Ａと、センサＳｅの正面を保持する前側突部２６Ｂで構成してある。また、残りの２個は、正面に、隣接する鉄心３の張出部（先端部）９の間に係合する段部２６Ｃを上下方向に沿って有するものとなっている。
【００２７】
さらに、センサホルダＨに固定した回路基板１９には、中央に、複数の端子をステータ中心側に向けた接続部２７が設けてあり、この接続部２７には、主回路側の通電用コネクタ（図示略）が着脱可能である。
【００２８】
上記構成を備えたセンサホルダＨは、図５に示すように、ステータＳｔにおいて突極２の先端部間に形成した５箇所の係合凹部１７に、個々の係合凸部２６を上側から係合してステータＳｔに装着する。このとき、センサホルダＨは、垂直片２１がインシュレータ４の先端面を被うと共に、係合凸部２６の両側下端が鉄心３の先端部上面に当接し、鉄心３とインシュレータ４の間に形成した隙間１８を露出状態にしている。また、隣接する鉄心３の先端部間に各センサＳｅが配置されると共に、垂直片２１およびセンサＳｅの正面が各鉄心３の先端面とほぼ同一平面状を成す配置となる。
【００２９】
このようにして、センサホルダＨは、ステータＳｔに装着した状態において、とくに隣接する突極２の鉄心３の先端部（図３および図５中の符号Ａ）間に係合凸部２６の段部２６Ｃが係合して正確な位置決めが成され、これによりセンサＳｅを正確に位置決めしたうえで、同センサＳｅをロータＲｏの磁石７に対向する状態で保持している。
【００３０】
なお、センサホルダＨをステータＳｔに装着する際に、例えば樹脂製のセンサホルダＨを樹脂製のインシュレータ４で位置決めすると、鉄心３とインシュレータ４との組付け誤差に、インシュレータ４とセンサホルダＨとの組付け誤差が加わることとなり、その分ステータＳｔに対するセンサＳｅの位置精度が損なわれることとなる。これに対して、当該ブラシレスモータＭでは、センサホルダＨを隣接する突極２の鉄心３間で位置決めしているので、ステータＳｔに対するセンサＳｅの位置精度が非常に高いものとなる。
【００３１】
さらに、上記のセンサホルダＨは、ステータＳｔに対してより確実な固定状態にするために、固定手段として図６に示す固定具２８を備えている。固定具２８は、弾力性を有する薄い金属板を断面コ形に成形したものである。この実施例では、上片２８Ａの先端に、上方へ折り曲げた操作部２８Ｂを有すると共に、装着状態をより安定させるために、上片２８Ａに掛止孔２８Ｃが形成してある。
【００３２】
固定具２８は、図７に示すように、ステータ半径方向から弾性的に装着してあって、鉄心３とインシュレータ４との隙間１８に下片（一方の片）２８Ｄを挿入すると共に、センサホルダＨの上面（図では回路基板１９の上面）に上片（他方の片）２８Ａ圧接した状態にし、ステータＳｔに対してセンサホルダＨを弾性的に挟持している。このとき、この実施例では、センサホルダＨの掛止爪２４に固定具２８の掛止孔２８Ｃを掛止して、同固定具２８の装着状態をより安定させている。
【００３３】
以上のように、この実施例で説明したブラシレスモータＭでは、センサＳｅをきわめて簡単に且つ短時間で組付けることができる。すなわち、ステータＳｔにセンサホルダＨを装着するだけで、センサホルダＨとともにセンサＳｅの正確な位置決めが成され、その後、固定具２８を装着し、さらに接続部２７に主回路側の通電用コネクタを接続すれば、センサＳｅの取り付けが完了する。
【００３４】
また、接続部２７と通電用コネクタにおいては、電気的接合を簡単に分離することができ、固定具２８においては、弾性力に抗して操作部２８Ｂを上側に持ち上げる要領で掛止爪２４と掛止孔２８Ｃとの掛止を解除すれば、同固定具２８を取り外すことができ、これにより、センサＳｅをセンサホルダＨとともに簡単に取り外すことができる。したがって、センサＳｅに不具合が生じて交換が必要となった場合には、その交換作業をきわめて簡単に且つ迅速に行うことができ、従来のようにステータＳｔ全体あるいは突極２を含めて交換する必要がないので、経済的な負担も大幅に軽減し得るものとなる。
【００３５】
なお、本発明に係わるブラシレスモータは、センサホルダ等の詳細な構成が上記実施例のみに限定されることはなく、固定手段の具体的な構成のほか、各部の形状や係合凹部の数などを適宜変更することが当然可能である。また、上記実施例では、ステータＳｔとその外側を被うロータＲｏを備えたブラシレスモータＭを例示したが、本発明の構成は、複数の突極を中心に向けて放射状に配置したステータと、その内側に配置するロータを組み合わせたブラシレスモータにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるブラシレスモータの一実施例を説明する図であって、ステータの一部と取り付け前のセンサホルダを示す正面図である。
【図２】センサホルダの平面図（ａ）および底面図（ｂ）である。
【図３】ブラシレスモータの一部を示す平面図である。
【図４】突極を構成する鉄心とインシュレータの組立て要領を示す斜視図である。
【図５】ステータにセンサホルダを取り付けた状態を示す正面図である。
【図６】突極の先端部を示す断面図（ａ）および固定具を示す斜視図（ｂ）である。
【図７】突極に固定具を装着した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
２ 突極
３ 鉄心
４ インシュレータ
５ コイル
７ 磁石
１７ 係合凹部
１８ 隙間
１９ 回路基板
２６ 係合凸部（固定手段）
２７ 接続部
２８ 固定具（固定手段）
Ｈ センサホルダ
Ｍ ブラシレスモータ
Ｒｏ ロータ
Ｓｅ 磁極検出用センサ
Ｓｔ ステータ

Claims (2)

1. 複数の突極を放射状に配置したステータに、ロータに設けた磁石の磁極を検出する磁極検出用センサを備え、磁極検出用センサからの検出信号に基づいて各突極のコイルへの通電を切り替える制御が行われるブラシレスモータにおいて、
   磁極検出用センサを磁石に対向する状態で保持するセンサホルダを備えると共に、センサホルダが、ステータに対して着脱可能な固定手段を備えており、
   各突極が、鉄心にインシュレータを介してコイルを巻き付けた構成であって、隣接する突極の先端部の間に、ステータ軸線方向に向いた概略凹状の係合凹部を形成していると共に、鉄心とインシュレータの間に、ステータ半径方向に開口する隙間を有し、
   センサホルダの固定手段が、係合凹部に対してステータ軸線方向から着脱可能な係合凸部を備えて、隣接する突極の鉄心間でセンサホルダを位置決めすると共に、ステータ半径方向から弾性的に装着する断面コ形の固定具を備え、
   固定具は、対向する二片のうちの一方の片を隙間に挿入し且つ他方の片をセンサホルダの上面に圧接した状態に装着されることを特徴とするブラシレスモータ。
2. センサホルダに、センサ用の回路基板を設けると共に、回路基板に、主回路側の通電用コネクタが着脱可能な接続部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。

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