JP4578049B2 - Brushless DC motor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車載用機器に使用されるスロットルバルブ、EGR(Exhaust Gas Recirculation:排気ガス再循環システム)バルブ、VG(Variable Geometric)ターボシステムの可動ベーン等の駆動源として用いられるブラシレスDCモータに係わり、さらに詳しくは、モータ部とその制御回路部との接続構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のブラシレスDC(直流)モータは、例えば特開平11−346497号公報の図11に開示されているように、外周に磁極を有する永久磁石を保持した回転子と、この回転子を回転自在に支承する軸受部と、上記回転子の外側に配置され通電コイルが巻回された固定子と、上記回転子の位置に応じて固定子に保持された複数のコイルへの通電切り替えを行うための回転位置検出手段と、これらを内蔵するハウジングと、ブラシレスDCモータの回転駆動制御を行う制御回路とで構成されている。
【0003】
図7は、特開平11−346497号公報の図11に示されたブラシレスDCモータと類似する従来の一般的なブラシレスDCモータの構成を示す図である。
図7を用いて、従来の一般的なブラシレスDCモータの構成を説明する。
図7において、1は永久磁石、2は出力軸、3は永久磁石1および出力軸2で構成された回転子であり、回転子3は出力軸2の外周に所定の極数に分極された永久磁石1が組付けられた構造をしている。
4は回転子3の両端側を回転自在に支承する軸受、5は回転子3の外周に配設された永久磁石1の外周方向に対向するコア、6はコア5に巻回され、通電によりコア5に電磁力を発生させるためのコイル、7はコア5の外周を支承するハウジング、8はコア5とコイル6とで構成され、ハウジング7内に固定されている固定子である。
【0004】
また、9は回転子3の外周に配設された永久磁石1の軸方向片端面に近接して配置され、永久磁石1の軸方向漏洩磁束を感知することにより回転子3の回転位置を検出するためのホール素子、10はホール素子9を永久磁石1の軸方向端面近傍に支承するための基板、11は基板10をハウジング7へ固定するためのネジ、12は上記の構成部品を全て含んだモータ部である。
また、13はモータ部12を駆動するための制御回路部であり、通常はモータ部12とは別置きされる。
14はハーネスで(harness)あり、モータ部12と制御回路部13とを電気的に接続している。
【0005】
以上のように構成された従来のブラシレスDCモータは、複数個のホール素子9により回転子3の回転角度位置を検出し、その出力信号に基づいて3相に設けた各コイル6への通電を切り替えることにより、回転子3を構成する永久磁石1の各分極に対する吸引力または反発力を交互に繰り返させることで、回転子3に回転トルクを発生させるものである。
【0006】
以上のような構成で組み立てされたブラシレスDCモータは、モータ部12と制御回路部13は個別に構成され、ハーネス14で電気的に接続されているが、生産性の向上や小型化を図るためには、これらモータ部12と制御回路部13は一体的に構成することが望ましい。
モータ部と制御回路部とを一体的に構成したブラシレスDCモータの例としては、例えば、本願の出願人が2001年2月23日に出願済みの特願2001−49290号に開示している構造が考えられる。
図8は、上記特願2001−49290号に示されているブラシレスDCモータの軸方向断面図であり、図8において、15はモータ部、16は制御回路部である。
【0007】
図8に示すように、モータ部15は、回転子3、該回転子3の両端側を回転自在に支承する軸受4、回転子3の外周に配設された第一永久磁石1と対向して同心円状に配置された複数のコア5、通電によりコア5に電磁力を発生させるためにコア5に三相に巻回されたコイル6、コア5の外周を支承する樹脂材料で形成されたハウジング28、コア5とコイル6とで構成され、ハウジング28内に固定されている固定子8などで構成されている。
【0008】
なお、回転子3の外周面には複数極に分極された第一永久磁石1が配設され、この第一永久磁石1を挟んでその両端側には軸受4が挿入され、さらに回転子3の反出力側には第二永久磁石29が装着されている。
回転子3はPPS系樹脂を使用しており、その中心軸部にはネジ穴が設けられ、外周部には第一永久磁石1が一体的にインサート成形されている。
また、金型成形された第二永久磁石29が回転子3の片端部に挿入組付けられており、両者のうち何れか一方を部分的あるいは全面的に塑性変形または熱変形させることにより両者が固定されている。
なお、両者組付けの際、第一永久磁石1の分極位置と第二永久磁石29の分極位置は所定の位置関係に設定されている。
【0009】
また、制御回路部16は、その裏面(即ち、モータ部15側)に回転子3の回転位置検出用のホール素子19(即ち、回転子3の第二永久磁石29の磁力を検出するホール素子19)が複数個配設され、上面にブラシレスDCモータを駆動制御するのに必要な電子部品20が配設されている制御基板18、この制御基板18を収容し、所定の位置に固定して載置する第一ケーシング24、第一ケーシング24の蓋体である第二ケーシング26、外部入出力用ターミナル22がインサート成形されている共に、第一ケーシング24と一体的に形成されたコネクタ部17などで構成されている。
なお、第一ケーシング24および第二ケーシング26は、ハウジング28と同様に樹脂材料で形成されている。
【0010】
外部入出力用ターミナル22は、外部と信号の入出力を行うためのものであり、制御回路部16のホール素子19の検出信号を外部に出力したり、外部から制御基板18の制御回路(電子部品20で構成)に制御信号や電源電圧を入力するための第一ターミナル22aと、外部からモータ部15のコイルを通電するための信号(電源電圧)が入力される第二ターミナル22bとを備えている。
例えば、このブラシレスDCモータがEGRバルブ駆動用のモータとして使用される場合は、第一ターミナル22aを介して外部の図示しないECU(エンジンコントロールユニット)にホール素子19の検出信号である回転子3の回転位置信号がフィードバックされ、ECUからは回転子3に対する回転命令信号(即ち、コイル6を通電するための電圧)が入力される。
【0011】
このような構成のブラシレスDCモータにおいては、上述したように制御回路部16の制御基板18上には回転位置検出用のホール素子19が複数個配設されており、ホール素子19が回転子3の片端部に設けられた第二永久磁石29の磁力を検出することによって回転子3の回転位置を検出し、この検出結果に基づいてモータ部15の駆動制御が行われる。
【0012】
図9は、図8に示した構成のブラシレスDCモータの組立手順を説明するための部分断面図である。
図9において、D部はモータ部15のハウジング28と制御回路部16の第一ケーシング24との接合部、E部は制御回路部16の第一ケーシング24と第二ケーシング26との接合部であり、それぞれ拡大したものを示している。
21は、モータ部15のコイル6(図8参照)と制御回路部16のコネクタ部17に設けられた外部入出力用ターミナル22の第二ターミナル22bとを制御基板18を中継して接続するためのコイル通電用ターミナルである。
【0013】
外部から外部入出力用ターミナル22の第二ターミナル22bに回転命令信号(即ち、コイル6を通電するための電圧)が入力され、制御基板18およびコイル通電用ターミナル21を介してコイル6に電流が流れると、コア5に電磁力が発生し、回転子3が回転駆動される。
従って、コイル6に電気的接続されたコイル通電用ターミナル21と外部入出力用ターミナル22の第二ターミナル22bを電気的接続するために、まず、拡大詳細図Dに示すように、コネクタ部17が一体的に形成されている制御回路部16の第一ケーシング24とモータ部15のハウジング28とを嵌合して接合させた後、モータ部15のハウジング28に埋められた、もしくはその溝部に置かれた金属線23に電流を流すことなどにより発熱させ、モータ部15と第一ケーシング24との互いの結合部分を溶融固着する必要があった。
【0014】
次に、上からホール素子19や電子部品20が搭載された制御基板18を配設し、コイル通電用ターミナル21と外部入出力用ターミナル22それぞれを制御基板18とハンダ付けにより電気的接続をする必要があった。
即ち、コイル通電用ターミナル21と外部入出力用ターミナル22は制御基板18を中継して電気的接続をする必要があった。
さらに、外部からの水分や異物などの侵入を防ぐために前述のD部拡大詳細図で説明した構造と同様に、制御基板18を第二ケーシング26でカバーする必要があった。
拡大詳細図Eに示すように、第一ケーシング24と第二ケーシング26を嵌合して接合させた後に、第一ケーシング24に埋められた、もしくは置かれた金属線25に電流を流すことなどにより発熱させ、第一ケーシング24と第二ケーシング26の互いの結合部分を溶融固着する必要もあった。
【0015】
図10は、図8に示したブラシレスDCモータの製造工程(組み立て手順)を示したものである。
ブラシレスDCモータの制御回路部をモータ部に一体的に配設し、コイル通電用ターミナルと外部入出力用ターミナルとを電気的接続するためには、樹脂成形によって形成られた部材(即ち、モータ部のハウジングや制御回路部のケーシング)に埋め込まれた、もしくは置かれた金属線に電流を流すことなどにより発熱させ、互いの結合部分を溶融固着するという作業工程が複数(図10のステップS11およびステップS13)必要であった。
【0016】
また、外部装置と電気的接続を行う際、制御基板18上の電子回路(ホール素子も含む)と外部との信号の入出力を行うための第一ターミナル22aと制御基板18との電気的接続をハンダ付けにより作業性よく行うと共に、モータ部15のコイル6に通電するための第二ターミナル22bとコイル通電用ターミナル21との電気的接続もハンダ付けにより作業性よく行う必要があった。(図10のステップS12)
即ち、コネクタ部17から制御基板18上の電子回路およびコイル通電用ターミナル21までの配線構造が、ブラシレスDCモータの組立作業性や信頼性に大きく関わる為、ブラシレスDCモータの組立(即ち、モータ部15と制御回路部16の組立)に際しては、コネクタ部17の外部入出力用ターミナル22に対して制御基板18上の電子回路およびコイル通電用ターミナル21を効率よく電気的に接続する必要があった。
【0017】
なお、モータ回転駆動用のコイルと回路基板との接続方法については、例えば特開平11−18392号公報の図2に開示されているように、回路基板にメスターミナルを設け、コイルのオスターミナルを嵌合させることにより電気的接続を可能にしているが、この例ではコイルのターミナルを一度回路基板に接続する必要があり、外部入出力用ターミナルまでの配線も多くの作業工程を必要としていた。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブラシレスDCモータは以上のように構成されているので、外部との信号や電源の入出力を行うためのコネクタ部(即ち、外部入出力用ターミナル)から制御基板上の電子回路およびモータを回転駆動するためのコイルまでの配線構造が複雑であった。
特に、モータを回転駆動するためにモータ部のコイルに接続されているコイル通電用ターミナルと制御回路部のコネクタ部(外部入出力用ターミナル)の第二ターミナルとを電気的に接続するために、コイル通電用ターミナルを制御基板に一旦接続してハンダ付けし、制御基板を中継して外部入出力用ターミナルの第二ターミナルに接続する必要があった。
また、その為、モータ単体でパッケージングを考えたとき図7のようにモータのカバーリングが複雑で、多くの部品点数、作業行程を必要としていた。
【0019】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、部品点数や組立作業工程が大幅に削減されるブラシレスDCモータを提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るブラシレスDCモータは、軸受によって回転自在に支承された回転子、上記回転子の外周部に配置されたコアおよび上記コアに巻回されたコイルからなり上記コイルに通電することにより上記回転子に回転力を発生させる固定子、上記固定子を保持すると共に上記回転子を内包する樹脂材のハウジングで構成されたモータ部と、
上記回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段および該回転位置検出手段の検出結果に基づいて上記回転子の回転制御を行うための電子回路が配設された制御基板、上記制御基板を保持すると共に上記制御基板に接続された第一ターミナルと上記固定子の上記コイルに通電するためのコイル通電用ターミナルに接続される第二ターミナルからなる外部入出力用ターミナルがその端部にインサート成形された樹脂材のケーシングで構成された制御回路部とを備え、
上記ハウジングおよび上記ケーシングの互いに対向する端面部分に形成された嵌合部を嵌合させてから溶着することにより、上記モータ部と上記制御回路部が一体的に構成されるブラシレスDCモータであって、
上記コイル通電用ターミナルと上記第二ターミナルのいずれか一方の端部はメスターミナルであり、上記コイル通電用ターミナルと上記第二ターミナルは、上記制御基板を中継することなく、上記メスターミナルを用いて嵌合接続されると共に、
嵌合接続される際の上記メスターミナルのこじれを防止するためのガイドを上記ハウジングあるいは上記ケーシングのいずれかに設け、
上記ガイドは、上記メスターミナルが電気的接続に必要なバネ性が確保できる変位以上こじれないように抑制しており、
更に、上記メスターミナルは、コイル通電用ターミナルを容易にハンダ付け可能とするためのパット部を設けているものである。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、各図間において、同一符号は、同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるブラシレスDCモータの軸方向断面図であり、30はモータ部、40は制御回路部である。
まず、モータ部30の構造について説明する。
図1において、50は回転子、51は第一永久磁石、52は軸受、53は第二永久磁石である。
回転子50の外周面には複数極に分極された第一永久磁石51が配設され、この第一永久磁石51を挟んでその両端側には軸受52が挿入され、さらに回転子50の反出力側には第二永久磁石53が装着されている。
【0026】
回転子50は、PPS系樹脂を使用しており、その中心軸部にはネジ穴が設けられ、外周部にはフェライト系マグネットからなる第一永久磁石51が一体的にインサート成形されている。
また、フェライト系マグネットからなる第二永久磁石53が一体的にインサート成形された第二永久磁石部54が回転子50の片側面に挿入組付けられ、両者の内、何れか一方を部分的あるいは全面的に塑性変形または熱変形させることにより両者が固定されている。
フェライト系マグネットからなる第二永久磁石53が一体的にインサート成形された第二永久磁石部54は、金型成形されたネオジ鉄系プラスチックマグネットでもよい。
【0027】
60は固定子、61はコア、62はコイル、63はハウジング、64はコイル通電用ターミナルであり、固定子60はコア61に三相のコイル62が巻回されたものである。
コア61は回転子50の第一永久磁石51の外側に所定の隙間を持って固定側磁極が形成されるよう配置されている。
63は固定子60を保持すると共に、回転子50を中央部に内包するハウジング、63aはモータ部30と制御回路部40を嵌合組付けする際に必要なモータ部側位置決め穴、64はコイル62の末端に設けられたコイル通電用ターミナルである。
【0028】
なお、ハウジング63はPPS系樹脂材料で成形され、固定子60を内蔵するとともにコイル通電用ターミナル64を所定位置に保持する形でインサート成形されているが、ハウジング63の材質はPPS系樹脂と同等またはそれ以上の耐熱性および成形性を有する樹脂材料であればさらに好ましい。
【0029】
70はボス、70aは回転止め摺動部、71はプリロードスプリングであり、ボス70はハウジング63の片端に組み付けられている。
プリロードスプリング71は、ボス70と回転子50を支承する軸受52との間に配設され、所定の付勢力を回転子50に与えることで回転子50の軸方向の不安定性を排除している。
また、ボス70に設けられた回転止め摺動部70aは、平面を有した形状に成形されている。
また、ボス70は、固定子60のハウジング63に対して気密保持可能な形でシールされ、ネジ止めまたは熱カシメ等の方法により固定されている。
ボス70をPPS系樹脂で形成したが、その材質はPPS系樹脂と同等またはそれ以上の耐熱性および成形性を有する樹脂材料であればさらに好ましい。
【0030】
80は出力軸、80aは出力軸摺動部、80bはネジ部であり、出力軸80の反出力側に配設されたネジ部80bが回転子50の内部に設けられたネジ穴部50aと噛み合い挿入されている。
また、出力軸80に設けられた出力軸摺動部80aは、ボス70に設けられた回転止め摺動部70a内を貫通しており、回転止め摺動部70aと噛み合う平面を有する形状に形成されている。
【0031】
従って、モータ部のコイル62への通電によって回転子50が回転駆動され、出力軸80へその回転力が伝達される。
ここで、出力軸80はその出力摺動部80aと回転止め摺動部70aの噛み合いにより回転が阻止されているため、回転子50の回転力はその内部で噛み合うネジ部80bと回転止め摺動部70aの存在により軸方向の推力に変換される。
この変換機構によって出力軸80は軸方向のみ移動が可能となる。
【0032】
次に、制御回路部40の構造について説明する。
図1において、91は制御基板、91aは制御基板側位置決め穴、92は電子部品、93はホール素子(ホールIC)であり、制御基板91上面には電子部品92によってブラシレスDCモータを駆動制御するために必要な制御回路が配設されており、その裏面には上記第二永久磁石53からの漏洩磁束を検出することにより回転子50の回転位置を検出するための位置検出手段用のホール素子93が複数配設されている。
【0033】
また、94は外部と信号や電源の入出力を行うためのコネクタ部を形成する外部入出力用ターミナル、95は制御基板91が取り付けられると共に、モータ部30の蓋体となるPPS系樹脂で形成されたケーシングであり、その端部には上記外部入出力ターミナル94がインサート成形されている。
なお、外部入出力ターミナル94は、制御基板91に配置された電子回路(電子部品92およびホール素子93などで構成)からの信号を入出力するための第一ターミナル94aとモータ部3のコイル62の末端に設けられた通電用ターミナル64に通電するための第二ターミナル94bとで構成されている。
【0034】
そして、例えば、このブラシレスDCモータがEGRバルブ駆動用のモータとして使用される場合は、第一ターミナル94aを介して外部の図示しないECU(エンジンコントロールユニット)にホール素子93の検出信号である回転子50の回転位置信号がフィードバックされ、ECUからは回転子3に対する回転命令信号(即ち、コイル62を通電するための電圧)が入力される。
また、96はケーシング樹脂、96aは制御基板91上に配設されたホール素子93の位置精度を確保するためのケーシング側位置決めピン、96bはモータ部30と制御回路部40を嵌合組付けする際必要な制御回路部側位置決めピン、97は制御基板91をケーシング樹脂96に固定させるための基板固定ネジである。
なお、ケーシング95をPPS系樹脂で形成したが、その材質はPPS系樹脂と同等またはそれ以上の耐熱性および成形性を有する樹脂材料であればさらに好ましい。
【0035】
図2は、図1に示した実施の形態1によるブラシレスDCモータの組立て方法を説明するための部分断面図である。
また、図3は、図1に示した実施の形態1によるブラシレスDCモータの製造方法(組み立て手順)を示したものである。
図2および図3を用いて、モータ部30と制御回路部40の組み立て方法を説明する。
まず、PPS系樹脂等の樹脂材料(ケーシング樹脂96)を用いて、端部に外部入出力ターミナル94がインサート成形されたケーシング95を成形する。(図3のステップS1)
【0036】
次に、ケーシング樹脂96に設けられたケーシング側位置決めピン96aを制御基板側位置決め穴91aに合わせて制御基板91を嵌め込み、基板固定ネジ97で制御基板91をケーシング95に固定し、その後、外部入出力ターミナル94の第一ターミナル94aと制御基板91をハンダ付けにて電気的接続をする。
(図3のステップS2)
なお、ここでは基板固定ネジ97を用いて制御基板を固定したが、図2のA部別構造に示すように位置決めピン96aを超音波溶着または熱かしめなどの樹脂溶着により固定すれば、基板固定ネジ97が不要となりさらに好ましい。
【0037】
次に、制御回路部40のケーシング樹脂96に設けられた制御回路部側位置決めピン96bとモータ部30のハウジング63に設けられたモータ部側位置決め穴63aとを位置決めして嵌合し、制御回路部40とモータ部30を一体的に組付ける。
なお、制御基板側位置決め穴91a、ケーシング側位置決めピン96a、制御回路部側位置決めピン96b、モータ部側位置決め穴63aなどの位置決め構造によって、制御基板91上に配設されたホール素子93とモータ側に配設された第二永久磁石53との位置精度を確保している。
【0038】
また、外部入出力用ターミナル94の第二ターミナル94bとコイル通電用ターミナル64を電気的接合するために、図2のB部詳細に示すように、両ターミナル(即ち、第二ターミナル94bとコイル通電用ターミナル64)の接合部分である片端に嵌合構造を備え、嵌合により組付け電気的接続をする。
以上のような構造とすることにより、制御基板91を中継させることなく外部入出力用ターミナル94の第二ターミナル94bとコイル通電用ターミナル64を電気的に容易に接続することが可能である。
第二ターミナル94bとコイル通電用ターミナル64の両ターミナルの片端に備えられた嵌合構造は、振動および熱衝撃などの外的要因からの耐久性を確保できるだけのバネ性及び強度を備えた形状のものである。
なお、ここではターミナル接合構造の一例として、図2のB部詳細に示す形状を用いたが、同等またはそれ以上の振動および熱衝撃などの外的要因からの耐久性を確保できるだけのバネ性及び強度を備えた形状であればさらに好ましい。
【0039】
なお、モータ部30および制御回路部40を嵌合組付けする際に利用するモータ部側位置決め穴63aと制御回路部側位置決めピン96bは、外部入出力用ターミナル94の第二ターミナル94bとコイル通電用ターミナル64を嵌合させて電気的接合する際に必要な「位置決め」としての機能も備えている。
また、モータ部30と制御回路部40の接合方法として、図2のC部詳細に示すように、ハウジング63に埋め込まれた、もしくは置かれた金属線98に電流を流すことなどにより発熱させ、互いの結合部分を溶融固着する。(図3のステップS3)
【0040】
図8に示したブラシレスDCモータの制御回路部では、制御基板18を収容して保持すると共に、端部に外部入出力用ターミナル22がインサート成形された第一ケーシング24、これの蓋体である第二ケーシング26、および制御基板18とモータ部15の間の隔壁27などの部材が必要であった。
これに対して、図1に示した本実施の形態によるブラシレスDCモータの制御回路部では、制御基板91を保持すると共に、端部に外部入出力用ターミナル94がインサート成形されたケーシング95のみでよく、部品点数が大幅に削減できる。
【0041】
また、図8に示したブラシレスDCモータの製造工程では、図10より明らかなように、モータ部15と制御回路部16とを一体的に組み付ける際の本工程として、ステップS11、ステップS12およびステップS13の3工程を必要としていた。
これに対して、図1に示した本実施の形態によるブラシレスDCモータでは、その制御回路部40を構成する部品の点数が少なくなると共に、モータ部30と制御回路部40とを一体的に組み付ける際の本工程としては、図3より明らかなようにステップS3の1工程だけとなり、組立作業工程も大幅に削減できる。
【0042】
実施の形態2.
図4は、実施の形態2によるブラシレスDCモータの特徴的な構成を説明するための要部断面図である。
本実施の形態によるブラシレスDCモータは、外部入出力用ターミナルの第二ターミナルとコイル通電用ターミナルの電気的接続のために、図4に示すように外部入出力用ターミナルとコイル通電用ターミナルの間に嵌合用のメスターミナル100を使用することを特徴とする。
その他の構成は、前述の図1あるいは図2に示した実施の形態1によるブラシレスDCモータと同じである。
【0043】
図4において、63はモータ部のハウジング、64はモータ部のコイルの末端に設けられたコイル通電用ターミナル、91は制御基板、94は第一ターミナル94aと第二ターミナル94bからなる外部入出力用ターミナル、95は制御回路部のケーシング、96はケーシング樹脂、100はメスターミナルである
図に示すように、メスターミナル100は、ケーシング95に装着され、外部入出力用ターミナル94の第二ターミナル94bとハンダ付けまたは嵌合により電気的接続される。
その後、コイル通電用ターミナル64はメスターミナル100に嵌合されて、コイル通電用ターミナル64と第二ターミナル94bはメスターミナル100を介して電気的に接続される。
【0044】
なお、以上の説明とは逆に、メスターミナル100をモータ部のハウジング63に装着し、コイル通電用ターミナル64とハンダ付けまたは嵌合により電気的接続し、このモータ部のハウジング63に装着されたメスターミナル100に外部入出力用ターミナル94の第二ターミナル94bを嵌合させて電気的接続をしても良い。
【0045】
また、図5はメスターミナル100の構造を説明するための部分斜視図であり、本実施の形態では外部入出力用ターミナル94の第二ターミナル94bあるいはコイル通電用ターミナル64をメスターミナル100にハンダ付けする際、作業効率および信頼性を向上させ、かつ、容易にハンダ付けが可能なように、メスターミナル100にパット部100aが設けられている。
【0046】
また、図6は、図4において矢視Aの方向から見た図であり、メスターミナル100をケーシング95に装着して使用する際、コイル通電用ターミナル64との嵌合時、メスターミナルのこじれ防止用としてケーシング樹脂96にこじれ防止用のガイド96cが設けられている状態を表している。
なお、図6(a)はターミナル嵌合前の状態を示しており、図6(b)はターミナルがこじれて嵌合された状態を示している。
【0047】
図において、96cはメスターミナル100の近傍でケーシング95に設けられたガイドであり、コイル通電用ターミナル64をメスターミナル100に嵌合する際、図6(b)のようにこじれても、電気的接続に必要なバネ性が確保できる変位以上にメスターミナル100がこじれないようにガイド96cが設けられている。
上記ガイド96cは、メスターミナル100が電気的接続に必要なバネ性が確保できる変位以上こじれないように抑制できる形状であればよい。
また、メスターミナル100をハウジング63側に装着する場合についても同様である。
【0048】
【発明の効果】
この発明によるブラシレスDCモータは、軸受によって回転自在に支承された回転子、該回転子の外周部に配置されたコアおよび該コアに巻回されたコイルからなり、該コイルに通電することにより回転子に回転力を発生させる固定子、該固定子を保持すると共に回転子を内包する樹脂材のハウジングで構成されたモータ部と、回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段および該回転位置検出手段の検出結果に基づいて回転子の回転制御を行うための電子回路が配設された制御基板、制御基板を保持すると共に制御基板に接続された第一ターミナルと固定子のコイルに通電するためのコイル通電用ターミナルに接続される第二ターミナルからなる外部入出力用ターミナルがその端部にインサート成形された樹脂材のケーシングで構成された制御回路部とを備え、ハウジングおよびケーシングの互いに対向する端面部分に形成された嵌合部を嵌合させてから溶着することにより、モータ部と制御回路部が一体的に構成されるブラシレスDCモータであって、
コイル通電用ターミナルと第二ターミナルのいずれか一方の端部はメスターミナルであり、コイル通電用ターミナルと第二ターミナルは、制御基板を中継することなく、メスターミナルを用いて嵌合接続されると共に、嵌合接続される際のメスターミナルのこじれを防止するためのガイドをハウジングあるいはケーシングのいずれかに設け、
上記ガイドは、メスターミナルが電気的接続に必要なバネ性が確保できる変位以上こじれないように抑制しており、更に、上記メスターミナルは、コイル通電用ターミナルを容易にハンダ付け可能とするためのパット部を設けているので、
制御回路部の部品点数が大幅に削減できると共に、モータ部と制御回路部の組み立てる際の作業工程数も大きく削減できると共に、ターミナル嵌合時に、部品バラツキ、組付バラツキ等によりメスターミナルがこじられても、電気的接続に必要なバネ性が確保できる変位以上こじれないので、メスターミナルの機能を確実に確保できる。
更に、パット部を設けたことにより、外部入出力用ターミナルの第二ターミナルとコイル通電用ターミナルとのハンダ付けによる電気的接続作業が非常に容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1によるブラシレスDCモータの構成を示す軸方向断面図である。
【図2】実施の形態1によるブラシレスDCモータの組み立て方法を説明するための部分断面図である。
【図3】実施の形態1によるブラシレスDCモータの製造工程を示す工程図である。
【図4】実施の形態2によるブラシレスDCモータの特徴的構成を説明するための要部断面図である。
【図5】実施の形態2によるブラシレスDCモータに用いられるメスターミナルの構造を説明するための部分斜視図である。
【図6】図4において、矢視Aの方向から見た図である。
【図7】従来の一般的なブラシレスDCモータの構成図である。
【図8】制御基板を一体化したブラシレスDCモータの構成図である。
【図9】図8に示したブラシレスDCモータの組み立て方法を説明するための部分断面図である。
【図10】図8に示したブラシレスDCモータの製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
30 モータ部 40 制御回路部
50 回転子 51 第一永久磁石
52 軸受 53 第二永久磁石
54 第二永久磁石部 60 固定子
61 コア 62 コイル
63 ハウジング 64 コイル通電用ターミナル
70 ボス 71 プリロードスプリング
80 出力軸 91 制御基板
92 電子部品 93 ホール素子
94 外部入出力用ターミナル
94a 第一ターミナル 94b 第二ターミナル
95 ケーシング 96 ケーシング樹脂
97 基板固定ネジ 98 金属線
100 メスターミナル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brushless DC motor used as a drive source of a movable vane or the like of a throttle valve, an EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve, an VG (Variable Geometric) turbo system, which is used for in-vehicle equipment, for example. More specifically, the present invention relates to a connection structure between a motor unit and its control circuit unit.
[0002]
[Prior art]
A conventional brushless DC (direct current) motor, for example, as disclosed in FIG. 11 of Japanese Patent Laid-Open No. 11-346497, has a rotor holding a permanent magnet having magnetic poles on the outer periphery, and the rotor can be freely rotated. A bearing unit to be supported, a stator arranged outside the rotor and wound with an energizing coil, and switching of energization to a plurality of coils held by the stator according to the position of the rotor It comprises a rotational position detection means, a housing incorporating these, and a control circuit that performs rotational drive control of the brushless DC motor.
[0003]
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional general brushless DC motor similar to the brushless DC motor shown in FIG. 11 of JP-A-11-346497.
The configuration of a conventional general brushless DC motor will be described with reference to FIG.
In FIG. 7, 1 is a permanent magnet, 2 is an output shaft, 3 is a rotor composed of a
4 is a bearing that rotatably supports both ends of the
[0004]
[0005]
In the conventional brushless DC motor configured as described above, the rotational angle position of the
[0006]
In the brushless DC motor assembled in the above-described configuration, the
As an example of a brushless DC motor in which a motor unit and a control circuit unit are integrally formed, for example, a structure disclosed in Japanese Patent Application No. 2001-49290 filed on February 23, 2001 by the applicant of the present application. Can be considered.
FIG. 8 is an axial sectional view of the brushless DC motor disclosed in Japanese Patent Application No. 2001-49290. In FIG. 8, 15 is a motor section, and 16 is a control circuit section.
[0007]
As shown in FIG. 8, the
[0008]
A first
The
Also, a second
In addition, when assembling both, the polarization position of the 1st
[0009]
The
Note that the
[0010]
The external input /
For example, when this brushless DC motor is used as a motor for driving the EGR valve, the
[0011]
In the brushless DC motor having such a configuration, as described above, a plurality of
[0012]
FIG. 9 is a partial cross-sectional view for explaining an assembly procedure of the brushless DC motor having the configuration shown in FIG.
In FIG. 9, D part is a joint part between the
21 relays the
[0013]
A rotation command signal (that is, a voltage for energizing the coil 6) is input from the outside to the
Therefore, in order to electrically connect the
[0014]
Next, the
That is, the
Further, in order to prevent intrusion of moisture and foreign matters from the outside, it is necessary to cover the
As shown in the enlarged detail view E, after the
[0015]
FIG. 10 shows a manufacturing process (assembly procedure) of the brushless DC motor shown in FIG.
A control circuit unit of the brushless DC motor is integrally disposed in the motor unit, and a member formed by resin molding (that is, the motor unit) is used to electrically connect the coil energization terminal and the external input / output terminal. A plurality of work steps (step S11 in FIG. 10 and step S11 in FIG. 10) that generate heat by flowing an electric current through a metal wire embedded in or placed on the housing of the control circuit unit or the control circuit unit) Step S13) was necessary.
[0016]
Further, when the electrical connection with the external device is made, the electrical connection between the
That is, since the wiring structure from the
[0017]
As for the method of connecting the motor rotation coil and circuit board, for example, as disclosed in FIG. 2 of Japanese Patent Laid-Open No. 11-18392, a female terminal is provided on the circuit board, and the coil male terminal is connected. In this example, the coil terminal needs to be connected to the circuit board once, and wiring to the external input / output terminal requires many work steps.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional brushless DC motor is configured as described above, an electronic circuit and a motor on the control board are connected from a connector portion (that is, an external input / output terminal) for inputting / outputting an external signal and power supply. The wiring structure up to the coil for rotational driving was complicated.
In particular, in order to electrically connect the coil energization terminal connected to the coil of the motor unit and the second terminal of the connector unit (external input / output terminal) of the control circuit unit to rotationally drive the motor, It was necessary to connect the coil energization terminal to the control board once and solder it, and relay the control board to connect to the second terminal of the external input / output terminal.
For this reason, when packaging is considered with a single motor, the motor covering is complicated as shown in FIG. 7, and a large number of parts and work processes are required.
[0019]
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a brushless DC motor in which the number of parts and the assembly work process are greatly reduced.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The brushless DC motor according to the present invention includes a rotor rotatably supported by a bearing, a core disposed on an outer peripheral portion of the rotor, and a coil wound around the core, and the coil is energized to energize the coil. A stator configured to generate a rotational force on the rotor, a motor unit configured of a resin housing that holds the stator and encloses the rotor;
A control board on which a rotation position detection means for detecting the rotation position of the rotor and an electronic circuit for performing rotation control of the rotor based on the detection result of the rotation position detection means are disposed, and the control board is held In addition, an external input / output terminal consisting of a first terminal connected to the control board and a second terminal connected to a coil energizing terminal for energizing the coil of the stator is insert-molded at its end. And a control circuit section composed of a resin casing.
A brushless DC motor in which the motor unit and the control circuit unit are integrally formed by fitting a fitting portion formed on end surfaces facing each other of the housing and the casing and then welding them. ,
One end of the coil energization terminal and the second terminal is a female terminal, and the coil energization terminal and the second terminal are connected to the control terminal without using the female terminal. With mating connection,
A guide for preventing the female terminal from being twisted when fitted and connected is provided in either the housing or the casing,
The guide is restrained so that the female terminal will not bend more than the displacement that can ensure the springiness required for electrical connection.And
Further, the female terminal is provided with a pad portion for enabling the coil energization terminal to be easily soldered.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol represents the same or equivalent among each figure.
FIG. 1 is an axial sectional view of a brushless DC motor according to
First, the structure of the
In FIG. 1, 50 is a rotor, 51 is a first permanent magnet, 52 is a bearing, and 53 is a second permanent magnet.
A first
[0026]
The
Further, a second
The second
[0027]
The
63 is a housing that holds the
[0028]
The
[0029]
The
Moreover, the rotation stop sliding
Further, the
The
[0030]
80 denotes an output shaft, 80a denotes an output shaft sliding portion, 80b denotes a screw portion, and a
Further, the output
[0031]
Accordingly, the
Here, since the
With this conversion mechanism, the
[0032]
Next, the structure of the
In FIG. 1, 91 is a control board, 91a is a control board side positioning hole, 92 is an electronic component, 93 is a Hall element (Hall IC), and the brushless DC motor is driven and controlled by the
[0033]
The external input /
[0034]
For example, when this brushless DC motor is used as a motor for driving the EGR valve, a rotor which is a detection signal of the
Also, 96 is a casing resin, 96a is a casing-side positioning pin for ensuring the positional accuracy of the
The
[0035]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view for explaining a method of assembling the brushless DC motor according to the first embodiment shown in FIG.
FIG. 3 shows a manufacturing method (assembly procedure) of the brushless DC motor according to the first embodiment shown in FIG.
The assembly method of the
First, a
[0036]
Next, the
(Step S2 in FIG. 3)
Here, the control board is fixed using the
[0037]
Next, the control circuit unit
The
[0038]
Further, in order to electrically connect the second terminal 94b of the external input /
With the above-described structure, the second terminal 94b of the external input /
The fitting structure provided at one end of both the
Here, as an example of the terminal joint structure, the shape shown in detail in part B of FIG. 2 is used. However, the spring property and the resistance that can ensure the durability from external factors such as vibration and thermal shock equivalent or higher are used. A shape having strength is more preferable.
[0039]
The motor part
Further, as a method of joining the
[0040]
The control circuit unit of the brushless DC motor shown in FIG. 8 is a
On the other hand, in the control circuit unit of the brushless DC motor according to the present embodiment shown in FIG. 1, only the
[0041]
Further, in the manufacturing process of the brushless DC motor shown in FIG. 8, as is apparent from FIG. 10, as the main process when the
In contrast, in the brushless DC motor according to the present embodiment shown in FIG. 1, the number of parts constituting the
[0042]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part for explaining a characteristic configuration of the brushless DC motor according to the second embodiment.
The brushless DC motor according to the present embodiment is provided between the external input / output terminal and the coil energization terminal as shown in FIG. 4 for electrical connection between the second terminal of the external input / output terminal and the coil energization terminal. A
Other configurations are the same as those of the brushless DC motor according to the first embodiment shown in FIG. 1 or FIG.
[0043]
In FIG. 4, 63 is a motor unit housing, 64 is a coil energization terminal provided at the end of the motor unit coil, 91 is a control board, and 94 is an external input / output comprising a
As shown in the figure, the
Thereafter, the
[0044]
Contrary to the above description, the
[0045]
5 is a partial perspective view for explaining the structure of the
[0046]
6 is a view as seen from the direction of arrow A in FIG. 4. When the
6A shows a state before the terminal is fitted, and FIG. 6B shows a state where the terminal is twisted and fitted.
[0047]
In the figure,
The
The same applies to the case where the
[0048]
【The invention's effect】
A brushless DC motor according to the present invention includes a rotor rotatably supported by a bearing, a core disposed on an outer peripheral portion of the rotor, and a coil wound around the core, and is rotated by energizing the coil. A stator for generating a rotational force in the rotor, a motor unit configured to hold the stator and include a housing made of a resin material containing the rotor, a rotational position detecting means for detecting the rotational position of the rotor, and the rotational position A control board having an electronic circuit for controlling the rotation of the rotor based on the detection result of the detection means, holding the control board, and energizing the first terminal connected to the control board and the stator coil The external input / output terminal consisting of the second terminal connected to the coil energizing terminal is composed of a resin casing insert-molded at its end. A brushless DC motor comprising a control circuit portion, and a motor portion and a control circuit portion integrally formed by fitting and fitting a fitting portion formed on end surfaces facing each other of the housing and the casing Because
One end of the coil energizing terminal and the second terminal is a female terminal, and the coil energizing terminal and the second terminal are fitted and connected using the female terminal without relaying the control board. , A guide for preventing the female terminal from being twisted when mated and connected is provided in either the housing or the casing,
The above guide suppresses the female terminal from being twisted more than the displacement that can ensure the springiness required for electrical connection.In addition, since the female terminal is provided with a pad portion for enabling easy soldering of the coil energization terminal,
The number of parts in the control circuit section can be greatly reduced, and the number of work steps when assembling the motor section and control circuit section can be greatly reduced, and the female terminal can be twisted due to component variations and assembly variations when the terminal is fitted. However, since it cannot bend more than the displacement that can ensure the springiness required for electrical connection, the function of the female terminal can be reliably ensured.
Furthermore, by providing the pad portion, the electrical connection work by soldering the second terminal of the external input / output terminal and the coil energization terminal can be performed very easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view showing a configuration of a brushless DC motor according to a first embodiment.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view for explaining a method of assembling the brushless DC motor according to the first embodiment.
3 is a process diagram showing a manufacturing process of the brushless DC motor according to
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part for explaining a characteristic configuration of a brushless DC motor according to a second embodiment.
FIG. 5 is a partial perspective view for explaining the structure of a female terminal used in a brushless DC motor according to a second embodiment.
6 is a view seen from the direction of arrow A in FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional general brushless DC motor.
FIG. 8 is a configuration diagram of a brushless DC motor integrated with a control board.
9 is a partial cross-sectional view for explaining a method of assembling the brushless DC motor shown in FIG.
10 is a process diagram showing a manufacturing process of the brushless DC motor shown in FIG. 8; FIG.
[Explanation of symbols]
30
50
52
54 Second
61
63
70
80
92
94 Terminal for external input / output
94a first terminal 94b second terminal
95
97
100 female terminal
Claims (1)
上記回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段および該回転位置検出手段の検出結果に基づいて上記回転子の回転制御を行うための電子回路が配設された制御基板、上記制御基板を保持すると共に上記制御基板に接続された第一ターミナルと上記固定子の上記コイルに通電するためのコイル通電用ターミナルに接続される第二ターミナルからなる外部入出力用ターミナルがその端部にインサート成形された樹脂材のケーシングで構成された制御回路部とを備え、
上記ハウジングおよび上記ケーシングの互いに対向する端面部分に形成された嵌合部を嵌合させてから溶着することにより、上記モータ部と上記制御回路部が一体的に構成されるブラシレスDCモータであって、
上記コイル通電用ターミナルと上記第二ターミナルのいずれか一方の端部はメスターミナルであり、上記コイル通電用ターミナルと上記第二ターミナルは、上記制御基板を中継することなく、上記メスターミナルを用いて嵌合接続されると共に、
嵌合接続される際の上記メスターミナルのこじれを防止するためのガイドを上記ハウジングあるいは上記ケーシングのいずれかに設け、
上記ガイドは、上記メスターミナルが電気的接続に必要なバネ性が確保できる変位以上こじれないように抑制しており、
更に、上記メスターミナルは、コイル通電用ターミナルを容易にハンダ付け可能とするためのパット部を設けていることを特徴とするブラシレスDCモータ。 A rotor that is rotatably supported by a bearing, a core that is disposed on the outer periphery of the rotor, and a coil that is wound around the core, and that is fixed to generate torque by energizing the coil. A motor unit configured by a housing of a resin material that holds the stator and encloses the rotor;
A control board on which a rotation position detection means for detecting the rotation position of the rotor and an electronic circuit for performing rotation control of the rotor based on the detection result of the rotation position detection means are disposed, and the control board is held In addition, an external input / output terminal consisting of a first terminal connected to the control board and a second terminal connected to a coil energizing terminal for energizing the coil of the stator is insert-molded at its end. And a control circuit section composed of a resin casing.
A brushless DC motor in which the motor unit and the control circuit unit are integrally formed by fitting a fitting portion formed on end surfaces facing each other of the housing and the casing and then welding them. ,
One end of the coil energizing terminal and the second terminal is a female terminal, and the coil energizing terminal and the second terminal are connected to the female terminal without relaying the control board. With mating connection,
A guide for preventing the female terminal from being twisted when fitted and connected is provided in either the housing or the casing,
The guide is restrained so that the female terminal will not bend more than the displacement that can ensure the springiness necessary for electrical connection ,
Further, the female terminal is provided with a pad portion for enabling easy soldering of the coil energization terminal.
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