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

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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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