JP5281300B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータの改良に関する。

この種のモータは、ステータ側に回転磁界を生じせしめる巻線を備え、ロータ側に装着した磁石を吸引してロータを駆動する形式を採用しているため、ロータ駆動に際してロータの回転位置を検出する必要がある。それ故、ケース側にロータの回転位置を検出するセンサとしてのレゾルバステータやホール素子を設けるようにしている。

ところで、モータを正しく制御するためには、ロータの正確な回転位置（電気角）が必要となるが、ステータとセンサとの相対位置が正確でないと、ロータの位相を正確には把握できないため、モータを正しく制御できなくなる。

そこで、上述のようなモータでは、ケースに対するセンサの取付位置を円周方向に微調整できる構成を採用してステータとセンサとの相対位置を正すことができるようにしている（たとえば、特許文献１，２参照）。
特開２００６−３３９８９号公報 特開２００７−８２３７３号公報

このように、従来では、モータを正しく駆動制御することができるように、上記のようなセンサ取付位置の微調整を行える構成を採用しているのであるが、微調整を行うための構造を採用するのために部品点数が多くなり、最終工程で上記微調整を強いられるため、センサの組み付けが面倒でモータの製造コストが高くなる。

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、センサ取付位置の微調整を行わずに済むモータを提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、巻線が巻回される筒状のステータコアと巻線端部を覆うモールド樹脂とを備えたモールドステータと、
前記モールドステータを内周側に収容する筒状のケースと、
前記ケースの開口端に取付けられるとともにロータの回転位置を検出するセンサを保持する蓋とを備えたモータにおいて、
前記モールドステータの前記蓋側面に凹部または凸部の一方である第１の嵌合部を設け、
前記蓋の前記モールドステータ側面に前記第１の嵌合部と嵌合する凹部または凸部の他方である第２の嵌合部を設け、
前記第２の嵌合部を基準として前記センサを位置決めし、
前記第１の嵌合部に前記第２の嵌合部を嵌合させてなることを特徴とする。

各請求項の発明は、モールドステータの蓋側面に凹部または凸部の一方である第１の嵌合部を設け、前記蓋の前記モールドステータ側面に前記第１の嵌合部と嵌合する凹部または凸部の他方である第２の嵌合部を設け、前記第２の嵌合部を基準として前記センサを位置決めしている。よって、前記第１の嵌合部に前記第２の嵌合部を嵌合させたときに、モールドステータに対して蓋に一体化されたセンサを正確に位置決めることができる。

このように、センサとモールドステータの相対位置が正確に位置決められるので、センサの取付位置の微調整を行える構成を採用せずに済むと同時に、センサとモールドステータとの位置調整作業が不要となり、モータの部品点数を削減でき、センサの組み付けが簡単となり、モータの製造コストを削減できる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本発明の一実施の形態におけるモータの平面図である。図２は、本発明の一実施の形態におけるモータのＢ−Ｂ縦断面図である。図３は、ステータコアの平面図である。図４は、ケースの斜視図である。図５は、ケース内に樹脂を注入してステータをモールドする加工工程を説明する図である。図６は、モールドステータの斜視図である。図７は、蓋の斜視図である。図８は、センサアッシの斜視図である。

図１および図２に示すように、一実施の形態におけるモータMは、巻線１が巻回される筒状のステータコア７と巻線端部を覆うモールド樹脂４とを備えたモールドステータ２と、モールドステータ２を内周側に収容する筒状のケース３と、ケース３の開口端に取付けられるとともにロータ６の回転位置を検出するセンサたるレゾルバステータ１１を保持する蓋５と、ケース３と蓋５に回転自在に軸支されるロータ６とを備えて構成されている。

以下、詳細に説明すると、モールドステータ２は、図２および図３に示すように、複数のティース８を環状に配置して構成された筒状のステータコア７と、各ティース８に巻回されたＵ，Ｖ，Ｗ相の各相における巻線１と、モールド成形されて巻線端部を覆うモールド樹脂４とを備えて構成されており、ステータコア７の外周には、図２中上端から下端にまで通じる溝７ａが設けられている。

なお、図示されたステータコア７は、９個のティース８を備えた９スロットのコアであり、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の巻線１が順にティース８に巻回され、また、詳しくは、各ティース８の図２中上下には樹脂製のインシュレータ８ａが設けられ各巻線１はインシュレータ８ａの上から巻回されている。ちなみに、このステータコア７は、モールド樹脂４で一体化されるので、必ずしも各ティース８毎に分割不能に固着しておく必要はなく、各ティース８を環状に配置して仮止めをしておくようにしておいてもよい。また、スロット数は、上記した数に限られない。

また、溝７ａは、図示したところでは、９個設けられているが、その数は任意に設定されてよいが、ステータコア７が分割コアとされているので、ティース８の形状を同一にしておくことによって製造が簡単となるので、溝７ａを全てのティース８の背面側に設けるようにしておく利点がある。

さらに、溝７ａは、ケース３とモールドステータ２との間に隙間が形成できればよいので、形状も任意で、たとえば、ステータコア７の外周の一部を切り落として平面的な溝を形成するようにしてもよい。

他方、ケース３は、図１、図２および図４に示すように、この場合、底部３ａと筒部３ｂとを備えて有底筒状に形成され、底部３ａには、ロータ６を軸支するボールベアリング９を保持する凹部３ｃが形成され、筒部３ｂの側部には９箇所に内周側に突出する突条３ｄが設けられ、さらに、筒部３ｂの開口端にはフランジ３ｅが設けられている。

そして、このケース３内に上記したステータコア７を挿入して焼き嵌めによって、ステータコア７をケース３の筒部３ｂの内周に固定する。このとき、ステータコア７の外周に設けた溝７ａ内にケース３に設けた突条３ｄを挿入させることで、ステータコア７がケース３に対して円周方向に位置決められることになる。また、上記突条３ｄは、溝７ａ内に入り込んでいるため、ステータコア７のケース３に対する円周方向への回り止めとして機能し、ケース３に対するステータコア７の円周方向への位置ずれを阻止することができる。

つづいて、このように、ケース３内にステータコア７を固定した後、図５に示すように、ステータコア７の内周に金型２０を挿入し、溶融したモールド樹脂４が注入される空隙Ｒを形成する。また、金型２０は、図５に示すように、ステータコア７内に挿入されてケース３の底部３ａに当接する小径部２１と、小径部２１に連なりケース３の筒部３ｂの内周との間に環状隙間を介して対向する大径部２２と、大径部２２の外周から立ち上がってステータコア７の端部外周に当接する筒状部２３とを備えて構成されている。したがって、金型２０における筒状部２３の下端をステータコア７の端部外周に当接させることで、ステータコア７の上方に巻線１の上端部が収容される環状の空隙Ｒ１が形成されるとともに、金型２０における小径部２１の下端をケース３の底部３ａに当接させることで、ステータコア７の上方に巻線１の上端部が収容される環状の空隙Ｒ２が形成される。

これら空隙Ｒ１，Ｒ２は、ステータコア７のティース８間の隙間を介して連通されて一つの空隙Ｒを形成しており、ケース３自体も金型として機能することになる。また、大径部２２には、空隙Ｒへ通じる複数の樹脂注入孔２４を備えており、当該樹脂注入孔２４からモールド樹脂４を空隙Ｒへ注入することができるようになっている。さらに、筒状部２３とケース３との間には環状隙間２３ａが設けられており、空隙Ｒは、ステータコア７の外周に設けた溝７ａおよび環状隙間２３ａを介してケース外へと通じている。

そして、上記大径部２２の下端には、任意の数の凸部２２ａが設けられており、モールド樹脂４には、図６に示すように、凸部２２ａに対応して凹部４ａが形成されるようになっている。すなわち、モールドステータ２の蓋５側面に凹部４ａが設けられている。なお、凹部４ａの形状については任意である。

つづいて、金型２０をケース３に挿入した後、上記した樹脂注入孔２４から溶融したモールド樹脂４を上記空隙Ｒ内に注入していく。この樹脂注入孔２４から注入されたモールド樹脂４が空隙Ｒ１に充満するとステータコア７のティース８間の隙間を介して空隙Ｒ２へ侵入し、その後、硬化するとステータコア７に巻回された巻線１がモールド樹脂４で覆われ、モールドステータ２が完成する。

この樹脂注入工程時には、モールド樹脂４は上述のように、空隙Ｒ１へ侵入後、空隙Ｒ２へ充満されることになるが、空隙Ｒは、ステータコア７の外周に設けた溝７ａを介して外部へ通じているため、密閉されず、樹脂注入時に生じるガスは上記溝７ａを介してケース３外へ排気されることになる。

さらに、モールド樹脂４は、溝７ａにも侵入して突条３ｄと溝７ａとの間に入り込んで硬化することになり、突条３ｄと溝７ａとの間を埋めてモールドステータ２をケース３に対してガタなく回り止めできるとともに、モールドステータ２のケース３からの抜け止め効果を得ることもできる。

すなわち、ケース３とモールドステータ２との間に隙間である溝７ａを形成することによって、当該溝７ａがガス抜き孔として機能し、有底筒状として一端が完全に閉塞されるケース３に挿入されるステータコア７に巻回される巻線１の端部をモールド樹脂４で覆うことができるのである。換言すれば、上記ガス抜き孔として機能する隙間である溝７ａを設けたので、ケース３を有底筒状とすることができるのである。

また、このようにしてケース３内に注入されて硬化しモールド樹脂４は、図２および図６に示すように、巻線１を完全に覆い、下端には、凹部４ａが形成されるとともに、下端外周は筒状部２３に対応してケース３の筒部３ｂとの間に環状隙間Ａを形成している。

なお、このようにステータ２における巻線１がモールド樹脂４で覆われても、巻線１へ通電可能なように、９本の巻線１の線端部を集合させてモールド樹脂４から当該巻線１の線端部を突出させてある。

つづいて、蓋５は、図２および図７に示すように、樹脂製であって、ケース３の開口端に取付けられて当該開口端を塞ぐ蓋本体５ａと、蓋本体５ａに設けたロータ６が挿通される挿通孔５ｂと、蓋本体５ａのケース３側に設けられてモールド樹脂４とケース３との間の環状隙間Ａ内に挿入される筒状のソケット５ｃと、蓋本体５ａに設けられる第２の嵌合部たる凸部５ｄとを備えている。この凸部５ｄは、第１の嵌合部たる凹部４ａに嵌合する位置に設けられる。挿通孔５ｂ内には金属製の断面Ｌ字で環状のベアリング座１８が装着されており、このベアリング座１８の内周側にロータ６を軸支するボールベアリング１０が装着されている。このベアリング座１８によって樹脂製である蓋５に負担をかけずにボールベアリング１０を固定することができる。

また、この蓋本体５ａは、ボールベアリング１０より外側であって挿通孔５ｂ周りに配置されるレゾルバステータ１１を内部に保持しており、レゾルバステータ１１への通電と信号取出用の接続端子１２を内包したレゾルバコネクタ５ｅが蓋本体５ａの側方から突出されている。

さらに、蓋５は、巻線１に電流を供給する巻線通電端子１３を内包しており、巻線通電端子１３の一端は、蓋本体５ａの側方から突出する通電コネクタ５ｆ内まで伸び、他端は蓋本体５ａの挿通孔５ｂを避けた位置に設けた透孔５ｇからモータＭの外方に向けてくようにして突出している。

また、蓋本体５ａには、ケース３のフランジ３ｅに設けた孔３ｆに符合する位置に爪５ｈが複数立ち上がっており、この爪５ｈをケース３の孔３ｆに挿入すると爪５ｈが孔３ｆの周囲に引っ掛かって、ケース３に蓋５を固定することができるようになっている。

そして、センサたるレゾルバステータ１１、接続端子１２を内包したレゾルバコネクタ５ｅ、巻線通電端子１３およびベアリング座１８を図示しない蓋５を形作る金型内に位置決めて挿入し、当該金型内に溶融した樹脂を注入するインサート成形することにより、上記した各部が一体化される。すなわち、蓋５は、上記インサート成形で上記各部を一体化する樹脂によって形成されている。

さらに、詳しくは、図８に示すように、レゾルバコネクタ５ｅと一体化されて内部にレゾルバステータ１１と接続端子１２とを保持する樹脂製のレゾルバステータアッシ１９を予め用意しておき、上記した蓋５を成形する金型内に、当該レゾルバステータアッシ１９、ベアリング座１８および上記した巻線通電端子１３を位置決め挿入した状態で樹脂を注入して、蓋５の各部を形成するようにしており、このようにすることで、側方にレゾルバコネクタ５ｅと通電コネクタ５ｆとが突出する複雑な形状の蓋５を金型の構造の複雑化を避けつつ成形することができる。

また、レゾルバコネクタ５ｅと通電コネクタ５ｆは、この場合、蓋本体５ａから挿通孔５ｂを中心として円周方向に所定角度を成すように径方向へ突出しているが、当該所定角度を小さく設定することも可能で、レゾルバコネクタ５ｅと通電コネクタ５ｆの取付位置の設定自由度が向上するとともに、樹脂製の蓋５内にセンサたるレゾルバステータ１１が埋め込まれる格好となるので、別途シールを用いずとも確実にセンサたるレゾルバステータ１１への水の浸入を防止することができ、防水性が向上する。

そして、蓋５をケース３に取付けると、ソケット５ｃが環状隙間Ａ内に入り込むとともに、凸部５ｄが凹部４ａ内に侵入し、この凸部５ｄと凹部４ａによって蓋５がケース３に円周方向に位置決められる。このように、凸部５ｄと凹部４ａによって蓋５がケース３に円周方向に位置決められるので、爪５ｈと孔３ｆにガタが生じていても、ケース３に対して蓋５をガタ無く正確な位置決めのもとに固定することができ、モールドステータ２に対してレゾルバステータ１１を正確に位置決めることができる。

また、図２に示すように、ソケット５ｃの下端には、シールリング１４が装着されており、このシールリング１４は、ケース３の筒部３ｂとフランジ３ｅとの境の彎曲部と蓋本体５ａとの間に介装されて、ケース３と蓋５との間がシールされるようになっている。

さらに、上記した透孔５ｇから各ティース８に巻回された巻線１の端部が挿通されるようになっており、当該巻線１の端部と巻線通電端子１３とを接続することができるようになっている。

つづいて、ロータ６は、ケース３に保持されるボールベアリング９と蓋５に保持されるボールベアリング１０に軸支されるシャフト１５と、シャフト１５の外周に装着されてモールドステータ２に対向する磁石１６と、シャフト１５の外周に装着されてレゾルバステータ１１に対向するレゾルバロータ１７とを備えて構成されている。

なお、磁石１６は、所定数の極数を実現できるようにブロック化された磁石で構成されてシャフト１５の外周に接着されるものであってもよいし、環状に形成されて分割着磁されるものであってもよい。

さて、このように構成されるモータＭは、モールドステータ２の蓋５側面に凹部４ａを設けるともに、蓋５のモールドステータ２側面に凹部４ａに符合する凸部５ｄを設けて、凹部４ａ内に凸部５ｄを侵入させるようにしているので、モールドステータ２に対して蓋５に一体化されたレゾルバステータ１１を正確に位置決めることができる。すなわち、モールド成形によって形成される凹部４ａは精度よくステータコア７に位置決められており、蓋５に形成の凸部５ｄに対してレゾルバステータ１１を位置決めることで、凹部４ａ内への凸部５ｄの侵入によってモールドステータ２とレゾルバステータ１１とが正確な位置に位置決められることになる。

このように、レゾルバステータ１１とモールドステータ２の相対位置が正確に位置決められるので、レゾルバステータ１１の取付位置の微調整を行える構成を採用せずに済むと同時に、レゾルバステータ１１とモールドステータ２との位置調整作業が不要となり、モータＭの部品点数を削減でき、レゾルバステータ１１の組み付けが簡単となり、モータＭの製造コストを削減できる。

蓋５は、センサたるレゾルバステータ１１を保持していればよいので、樹脂以外にも金属その他で形成されてもよく、蓋５に設けた凸部５ｄを基準にレゾルバステータ１１を取付ければよいが、この実施の形態のように、蓋５がセンサたるレゾルバステータ１１をインサート成形する樹脂で形成されているので、レゾルバステータ１１が蓋５を成形する金型内で精度よく位置決められ、凸部５ｄとレゾルバステータ１１とが円周方向に精度よく位置決められるから、レゾルバステータ１１を後付けで蓋５に保持させる場合に比較して、加工が簡単でレゾルバステータ１１の組付作業をも省略することができる。

加えて、モータＭを外力によって強制的に駆動して、たとえば、W層の巻線の誘起電圧からロータ６の正確な回転位置を得て、レゾルバステータ１１が出力する信号と上記したロータ６の正確な回転位置とからロータ６の正確な回転位置を得るための補正量（補正角度）を算出して、この補正量を予め制御装置に記憶させることによって、すなわち、電気的補正によってモータＭを正しく制御するといった電気的補正作業を行わずとも、モータＭを正しく制御することができる。

また、この実施の形態の場合、モールドステータ２に凹部４ａを設け、蓋５に凸部５ｄを設けているが、反対に、モールドステータ２の凸部を設け、蓋５に凹部を設けるようにしてもよい。

そして、センサは、上記したところでは、レゾルバステータ１１とされているが、ホール素子等の磁気を検出するセンサとされてもよい。

これとは別に、この実施の形態のモータＭの場合、上記ガス抜き孔として機能する隙間である溝７ａを設けているので、ケース３を有底筒状とすることができ、それゆえ、シール、この場合、シールリング１４をケース３の開口端側のケース３と蓋５との間の一箇所に設置すればモータＭの防水を実現できるようになるため、モータＭのシールが簡単となるとともに、防水性および経済性の点で有利となる。

なお、上述したところでは、ステータコア７に溝７ａを設けてケース３とステータコア７との間にガス抜き用の隙間を形成するようにしているが、ステータコア７側ではなくケース３側に溝や凹部を設けて隙間を形成してもよいし、ケース３とステータコア７の双方に溝や凹部を設けるようにしてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の一実施の形態におけるモータの平面図である。 本発明の一実施の形態におけるモータのＢ−Ｂ縦断面図である。 ステータコアの平面図である。 ケースの斜視図である。 ケース内に樹脂を注入してステータをモールドする加工工程を説明する図である。 モールドステータの斜視図である。 蓋の斜視図である。 レゾルバステータアッシの斜視図である。

符号の説明

１ 巻線
２ モールドステータ
３ ケース
３ａ ケースにおける底部
３ｂ ケースにおける筒部
３ｃ ケースにおける凹部
３ｄ ケースにおける突条
３ｅ ケースにおけるフランジ
３ｆ ケースにおける孔
４ モールド樹脂
４ａ モールド樹脂における凹部
５ 蓋
５ａ 蓋における蓋本体
５ｂ 蓋における挿通孔
５ｃ 蓋におけるソケット
５ｄ 蓋における凸部
５ｅ 蓋におけるレゾルバコネクタ
５ｆ 蓋における通電コネクタ
５ｇ 蓋における透孔
５ｈ 蓋における爪
６ ロータ
７ ステータコア
７ａ 溝
８ ティース
８ａ インシュレータ
９，１０ ボールベアリング
１１ レゾルバステータ
１２ 接続端子
１３ 巻線通電端子
１４ シールリング
１５ ロータにおけるシャフト
１６ ロータにおける磁石
１７ ロータにおけるレゾルバロータ
１８ ベアリング座
２０ 金型
２１ 金型における小径部
２２ 金型における大径部
２２ａ 凸部
２３ 金型における筒状部
２３ａ 環状隙間
２４ 樹脂注入孔
Ａ 環状隙間
Ｍ モータ
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２ 空隙

Claims (2)

1. 巻線が巻回される筒状のステータコアと巻線端部を覆うモールド樹脂とを備えたモールドステータと、
   前記モールドステータを内周側に収容する筒状のケースと、
   前記ケースの開口端に取付けられるとともにロータの回転位置を検出するセンサを保持する蓋とを備えたモータにおいて、
   前記モールドステータの前記蓋側面に凹部または凸部の一方である第１の嵌合部を設け、
   前記蓋の前記モールドステータ側面に前記第１の嵌合部と嵌合する凹部または凸部の他方である第２の嵌合部を設け、
   前記第２の嵌合部を基準として前記センサを位置決めし、
   前記第１の嵌合部に前記第２の嵌合部を嵌合させてなることを特徴とするモータ。
2. 蓋は、センサをインサート成形する樹脂で形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のモータ。

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