JP4902738B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブ、ＶＧ（Ｖａｒａｂｌｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）ターボアクチュエータ等の駆動源として用いるブラシレスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシモータは電気接点の切替えを整流子等で機械的に行うのに対し、ブラシレスモータはコントローラ側から通電方向を切替えるため、この通電方向の切替えには、ブラシレスモータの内部回転子に用いられる永久磁石の磁極を検知する必要があり、この磁極検出を簡素化／廉価化するためにホール素子等の磁極センサが用いられている。
そこで、従来は磁極センサが磁極を検出できる位置まで内部回転子に用いられる永久磁石の軸長を伸ばす（特許文献１）、内部回転子に用いられる永久磁石の磁極を検出するために別磁石および磁性材を用いる（特許文献２）、ことが行われている。
【０００３】
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】
特開２００６−０３３９８９号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０９６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のブラシレスモータは、上記のように内部回転子の回転位置を検知するために磁極センサが用いられているが、特許文献１に記載された構成では、永久磁石の軸長を伸ばすため、重量／サイズ削減、コスト削減の妨げとなっている。また、特許文献２に記載された構成では、別磁石を用いるため、内部回転子の永久磁石との位置精度により、ブラシレスモータの性能向上の阻害となっている。
【０００５】
そして、磁極センサの配置位置は外部固定子との位置関係が重要であるため該外部固定子と隣接する位置に設けることが望ましいが、特許文献２では磁極センサは外部固定子と隣接しておらず別体構造である。このため、最終組立工程で初めて外部固定子と磁極センサとの位置を決めるため、外部固定子と磁極センサの位置合わせが困難である。そして、磁極センサは通常チップ等で構成されるため、外部固定子に対して電気的絶縁性を要する等の課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、外部固定子の一端側に絶縁プレートと磁極センサを配置可能に構成し、回転軸に一体化した永久磁石を拡大することなく、その永久磁石の磁極位置を精度良く検出可能とし、外部固定子と磁極センサとの位置関係を良好に確保し、かつ絶縁性を確実に確保できるブラシレスモータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るブラシレスモータは、絶縁を確保された鉄心に巻線を施して磁気回路を形成した外部固定子と、外部固定子の外側に配置し該外部固定子の位置を固定する外部ケースと、巻線を束ね外部入力端子を形成するバスバーと、永久磁石を回転軸に一体化した内部回転子と、外部固定子に対して内部回転子の両端部を回転可能に支持するベアリングと、ベアリングを保持し、外部ケースと一体固定されるハウジングとを有するブラシレスモータにおいて、外部固定子の一端側に絶縁プレートを保持させ、永久磁石の磁極を検出する磁極センサを絶縁プレートに取り付けると共に、ベアリング及びベアリングを押圧するようバスバーを絶縁プレートに取り付けることで、ベアリングが絶縁プレートとバスバーとの間で挟み込まれ、軸方向に保持され、外部固定子の鉄心に施した巻線の端を貫通させる貫通孔を絶縁プレートに設けたものである。
【０００８】
この発明に係るブラシレスモータによれば、外部固定子の一端側に隣接して絶縁プレートを保持させたので、絶縁プレートと外部固定子との位置合わせが可能であり両者の位置精度が向上する。また、回転軸に一体固定した永久磁石の磁極を検出する磁極センサを絶縁プレートに取り付けたので、磁極センサの電気的絶縁性が確実に確保できるとともに、永久磁石を拡大することなく該永久磁石の磁極位置を精度良く検出可能であるという効果がある。さらに、絶縁プレートがベアリング保持機能を有することで機能の複合化が可能となり、ブラシレスモータの小型化に寄与し、かつ、絶縁プレートとバスバーとでサンドイッチ構造に保持されるため、ベアリングの軸方向の脱落防止が可能となる。さらに、外部固定子の鉄心に巻かれた巻線の端を絶縁プレートに設けられた貫通穴に貫通させることで、バスバーの端子との位置合わせが可能となるとともに、絶縁プレートで巻線端の絶縁を確保することが可能であり、外部固定子の外側に組み付けられる外部ケースが金属であっても、巻線端の絶縁を確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るブラシレスモータを示す縦断面図である。
【図２】外部固定子の一端側に取り付ける構成部材の分解斜視図である。
【図３】図２の構成部材の組み付け体と外部固定子との関係を示す縦断面図である。
【図４】図２の構成部材の組み付け体を外部固定子に組み付けた状態を示す縦断面図である。
【図５】絶縁プレートの貫通穴に通した巻線端とバスバー端子との関係を示す要部の拡大図である。
【図６】図４の一体化構成体と外端ケースとの関係を示す縦断面図である。
【図７】外部固定子と内部回転子を組み付けたハウジングとの関係を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るブラシレスモータを示す縦断面図、図2は外部固定子の一端側に取り付ける構成部材の分解斜視図、図３は図２の構成部材の組み付け体と外部固定子との関係を示す縦断面図、図４は図２の構成部材の組み付け体を外部固定子に組み付けた状態を示す縦断面図、図５は絶縁プレートの貫通穴に通した巻線端とバスバー端子との関係を示す要部の拡大図、図６は図4の一体化構成体と外端ケースとの関係を示す縦断面図、図７は外部固定子と内部回転子とを組み付けたハウジングとの関係を示す縦断面図である。
【００１１】
図１から図７において、外部固定子１は樹脂外装２により絶縁を確保された積層鉄心３に巻線４を施して電気的に磁気回路を形成したものである。外部ケース５は外部固定子１の外側に配置し該外部固定子の位置を固定する。バスバー６は外周面には巻線端４ａを接続する端子６ａが放射状に突出されており、端子６ａを介して巻線４の端を束ね外部入力端子を形成する。内部回転子７は回転軸２５に永久磁石８を一体化したものである。ベアリング９ａ、９ｂは外部固定子１に対して内部回転子７、つまり回転軸２５の両端部を回転可能に支持する。ハウジング１０は一方のベアリング９ｂを保持し外部ケース５と一体固定される。
【００１２】
樹脂外装２の一端側には、絶縁プレート１１の組み付け用位置決め突起１２が設けられ、この位置決め突起１２よりも長く、各巻線端４ａが互いに平行に延出されている。この突起１２の代わりに、凹部または溝形状であってもよい。絶縁プレート１１は、例えば絶縁性を保つＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＡ等の樹脂により成形されたもので、外部ケース５の内周と嵌合する外形部を成し、ベアリング９ａを嵌合する内径部の凹部１３、バスバー６を嵌合する凹部１４、巻線端４ａを貫通する貫通穴１５、樹脂外装２の位置決めピン１２と嵌合する凹部１６、後述する基板１７を搭載する凹部１８、バスバー６の取り付け部１９を貫通させる貫通穴２０を有している。貫通穴１５は巻線端４ａの貫入が容易になるように入口が大径に貫入方向に向かって小径となるラッパ状に形成されている。
【００１３】
基板１７には、回転軸２５に一体化した永久磁石８の磁極を検出する磁極センサ２１が取り付けられている。外部ケース５は縦断面カップ状を成し、その底面にはバスバー６の外部端子接続部６ｂが突出させる穴５ａを有し、開口端は外向きに水平に折り曲げられ、ハウジング１０に対する取り付け鍔部５ｂが形成されている。ハウジング１０は、ベアリング９ｂを組み付ける凹部２２、樹脂外装２の外形を嵌合させる凹部２３を有する。
【００１４】
次にこの発明に係るブラシレスモータの組立工程について説明する。
まず、図２において、絶縁プレート１１の凹部１３にベアリング９ａを嵌合し、取り付け部１９を絶縁プレート１１の貫通穴２０を挿入させた後、そのベアリング９ａを押圧するようにバスバー６を絶縁プレート１１の凹部１４に嵌合させて、ベアリング９ａを絶縁プレート１１とバスバー６によりサンドイッチ構造に保持する。
【００１５】
絶縁プレート１１のバスバー６の取り付け側とは反対側端面の凹部１８に基板１７を組み付け、この基板１７の穴１７ａに通した取り付けねじ２４を、絶縁プレート１１の貫通穴２０に挿入された取り付け部１９の端部のねじ穴１９ａにねじ込んで、基板１７を絶縁プレート１１に一体固定する。このように、基板１７を絶縁プレート１１の取り付け部１９にねじ止めする構成とすることにより、絶縁プレート１１、ベアリング９ａ、バスバー６、基板１７の４点を取り付けねじ２４による最小の部品で一体に取り付けることができる。
【００１６】
ついで、図３に示すように、上記の組み立て体を外部固定子１に対向させ、外部固定子１の巻線端４ａを絶縁プレート１１の貫通穴１５に貫通させるように両者を組み合わせ、この組み合わせ終了直前に位置決め突起１２が絶縁プレート１１の凹部１６に嵌合して位置決めされる。そして、貫通穴１５を貫通することで位置決めされた巻線端４ａの先端は、図５に示すように端子６ａと交差し溶接、半田付け等による電気的接続の自動化に対応可能である。
【００１７】
上記のように組み付けた外部固定子１に対し図６に示すように、バスバー側に外部ケース５を配置し、この外部ケース５を外部固定子１の外側に被せると、底面の穴５ａからバスバー６の外部端子接続部６ｂが突出し、バスバー６の外形上面が外部ケースの内面穴縁に当接して位置決めされる。
【００１８】
一方、ハウジング１０の凹部２２にベアリング９ｂを嵌合し、このベアリング９ｂを介して永久磁石８を取り付け固定した回転軸２５の一端を回転可能に支持させて内部回転子７を組み付ける。ついで、ハウジング１０を図７に示すように外部固定子１に対向させ、永久磁石８が積層鉄心３内に位置するように、図１に示すように、外部固定子１と内部回転子７を組み合わせ、この組み合わせ終了直前に樹脂外装２の外形がハウジング１０の凹部２３に嵌合して、両者の位置合わせが行われるとともに、外部ケース５の取り付け鍔部５ｂがハウジング１０の上面に当接する。この当接部は焼バメ等で一体化する。
【００１９】
以上のように、この実施の形態１によれば、外部固定子１と絶縁プレート１１は、位置決めピン１２と凹部１６との嵌合によって直接位置決めするため、両者の位置決め精度を良好に確保することができる。この場合、位置決めピン１２の代わりに凹部または溝が形成されているときは、凹部１６の代わりに凸部または凸状部を形成する。そして、この絶縁プレート１１には磁極センサ２１を有する基板１７を取り付けたので、磁極センサ２１の電気的絶縁性が確実に確保されるとともに、この磁極センサ２１は永久磁石８に対向して設けられるので、永久磁石８の磁極を精度良く検出することができる。
【００２０】
外部固定子１からは積層鉄心３に巻かれた巻線４の巻き始め側と巻き終わり側の巻線端４ａがそれぞれ１本ずつ突出しているが、絶縁プレート１１を外部固定子１に取り付ける際、この各巻線端４ａが該巻線端と同数絶縁プレート１１に設けられた貫通穴１５を貫通させることで、バスバー６の端子６ａとの位置合わせが可能となるとともに、絶縁プレート１１で巻線端４ａの絶縁を確保することが可能であり、外部固定子１の外側に組み付けられる外部ケース５が金属であっても、各巻線端４ａの絶縁を確実に確保することができる。
また、巻線端４ａは絶縁プレート１１の貫通穴１５を貫通することで、巻線端４ａの位置が自ずと決まるため、バスバー６の端子６ａとの嵌合が容易確実となる。そして、嵌合したバスバー６の端子６ａと巻線端４ａの電気的接続は、抵抗溶接、半田付け圧着等によって容易確実に行うことが可能である。
【００２１】
ブラシレスモータと外部機器との取り付けの対応は、外部ケース５の形状によって対応可能であるが、外部固定子１、絶縁プレート１１、バスバー６を一体化してブラシレスモータの半身部分を構成して外部ケース５に組み付けるようにしたので、多品種少量生産においても外部ケース５の形状によらず半身部分を共通化することが可能となり、コスト低減を図ることが可能となる。
【００２２】
絶縁プレート１１はベアリング保持機能を有することで機能の複合化が可能となり、ブラシレスモータの小型化に寄与し、かつ、絶縁プレート１１とバスバー６とでサンドイッチ構造に保持されるため、ベアリング９ａの軸方向の脱落防止が可能となる。
【００２３】
絶縁プレート１１の貫通穴２０に貫通させたバスバー６から突出させた取り付け部１９を貫通させ、その先端のネジ穴１９ａに基板１７の穴１７ａを通した取り付けネジ２４をねじ込んで基板１７の絶縁プレート１１に取り付けることにより、絶縁プレート１１、バスバー６、基板１７の一体化ための部品点数の削減が可能となる。この絶縁プレート１１は複雑な形状で構成されるが、樹脂による射出成形可能な形状であるため、コストアップ無しで作成可能である。
【００２４】
また、外部固定子１、磁極センサ２１、絶縁プレート１１、ベアリング９ａ、バスバー６を一体化しているので、ブラシレスモータの搭載方向、組み立て方向の設定自由度が高く、外部ケース形状変更時も内部部品の変更はなく、部品共通化によるコスト削減が可能である。
【００２５】
以上のように、この発明に係るブラシレスモータは、外部固定子の一端側に隣接して絶縁プレートを保持させたことにより絶縁プレートと外部固定子との位置合わせを可能にして位置精度を向上させるとともに、永久磁石の磁極を検出する磁極センサをこの絶縁プレートに取り付けたことにより磁極センサの電気的絶縁性を確実に確保し、永久磁石の磁極位置を精度良く検出できるようにしたので、ＥＧＲバルブやＶＧターボアクチュエータなどに用いるのに適している。

Claims (1)

1. 絶縁を確保された鉄心に巻線を施して磁気回路を形成した外部固定子と、
   前記外部固定子の外側に配置し該外部固定子の位置を固定する外部ケースと、
   前記巻線を束ね外部入力端子を形成するバスバーと、
   永久磁石を回転軸に一体化した内部回転子と、
   前記外部固定子に対して前記内部回転子の両端部を回転可能に支持するベアリングと、
   前記ベアリングを保持し、前記外部ケースと一体固定されるハウジング
   とを有するブラシレスモータにおいて、
   前記外部固定子の一端側に絶縁プレートを保持させ、前記永久磁石の磁極を検出する磁極センサを前記絶縁プレートに取り付けると共に、
   前記ベアリング及び前記ベアリングを押圧するよう前記バスバーを前記絶縁プレートに取り付けることで、前記ベアリングが前記絶縁プレートと前記バスバーとの間で挟み込まれ、軸方向に保持され、
   前記外部固定子の鉄心に施した巻線の端を貫通させる貫通孔を前記絶縁プレートに設けたことを特徴とするブラシレスモータ。

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