JP5785849B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、電子基板を内蔵したインナーロータ型のブラシレスモータに関する。

インナーロータ型のブラシレスモータにおいて、電子部品を搭載した基板をモータケース内に内蔵したものが知られている（例えば、特許文献１および２を参照）。例えば、モータケース内の基板には、ロータの回転角を検出するためのエンコーダ等の光学部品や磁気センサ等が搭載される。エンコーダ関係の部品は、検出精度を確保する関係上、その取り付け位置の精度が極めて重要となる。

特許文献１には、基板をインシュレータで挟み込み固定する構造が示されている。特許文献２には、センサを搭載した基板の外周面に設けた位置決め用の突起を、ケース端面に設けた切り欠きに嵌合させることにより、ケースに対する基板の位置決め行う構造が記載されている。

特開２００５−２２９６９８号公報 特開２００９−１００５３１号公報

特許文献１に記載の構造だと、基板と受け部に微小なガタが生じる可能性がある。この微小なガタは、基板の位置精度、ひいては基板上の電子部品の位置精度の誤差となる。特許文献２の記載の構造は、ケースに対する基板の位置を決めるだけであり、モータ動作時における振動による基板の位置ずれを防止するのは困難である。なお、螺子止めや接着による方法で、基板をガタのない状態でモータケース内に固定する構造もある。しかしながら、螺子止めの場合は、螺子孔の分のスペースが必要であり、小型化には適さず、また製造コストが増加する問題がある。また、接着剤を用いた方法は、製造コストが上昇し、また温度上昇時に接着力が低下する虞があり、信頼性の点で不安がある。

このような背景において、本発明は、モータケース内に基板を収める構造において、基板の位置決め精度に優れ、またガタが発生せず、更にコストの増加を招かないブラシレスモータを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、軸方向の一方が開放されると共にこの開放された側の縁の部分に切り欠き部が設けられ、内側にロータを回転自在な状態で保持したモータケースと、前記切り欠き部に嵌め込まれた電子基板と、前記電子基板を押し付けると共に前記モータケースに固定され、前記モータケースの前記開放された部分を覆うエンドキャップとを備え、前記電子基板は、金属箔よりなる複数のランド部を備え、前記複数のランド部のそれぞれに前記エンドキャップから軸方向に突出した複数の爪部のそれぞれが押し付けられていることを特徴とするブラシレスモータである。

請求項１に記載の発明によれば、電子基板がエンドキャップによって押し付けられることでモータケースに固定される。このため、基板の位置決め精度に優れ、またガタが発生せず、更にコストの増加を招かない構造が得られる。

また、請求項１に記載の発明によれば、金属箔の部分に爪部が押し付けられるので、電子基板を構成する材料が爪部で削られて削り粉が生じたり、爪部の接触位置が滑りずれたりする問題が生じ難い。また、爪部が金属箔で構成されるランド部に食い込むことで、爪部をランド部に確実にズレない状態で接触させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数のランド部と前記複数の爪部の数が共に３であることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、ガタが生じない状態で、モータケースにエンドキャップを接触させることができる。仮に、ランド部と爪部の数が共に２であると、両者の位置関係が安定せず、ガタの発生要因となる。また、ランド部と爪部の数が共に４以上であると、接触が不確実になるランド部と爪部が発生する可能性が増大し、ガタの発生する可能性が増大する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記エンドキャップには、フランジ部が設けられ、前記モータケースの開放された側の縁の部分に形成した折り曲げ部を内側に折り曲げることで前記フランジ部がカシメにより前記モータケースに固定されていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、エンドキャップ側のフランジ部がモータケースの折り曲げ部を内側に折り曲げることによりカシメが行われた構造となり、螺子や接着剤を用いずにエンドキャップとモータケースを強固に結合することできる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記モータケースの内側に前記エンドキャップの前記フランジ部が接触する段差部が設けられていることを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、エンドキャップは電子基板を押す以外にモータケース内側の段差部分も押し、そこで受けられる。このため、全体の構造が強固となり、安定した構造が得られる。また、エンドキャップが電子基板を過度に強く押すことが防止され、エンドキャップにより電子基板が過度に押されることによる電子基板の破損が防止される。

本発明によれば、モータケース内に基板を収める構造において、基板の位置決め精度に優れ、またガタが発生せず、更にコストの増加を招かないブラシレスモータが提供される。

発明の実施形態のブラシレスモータの断面図である。 発明の実施形態のブラシレスモータの分解断面図である。 モータケースの斜視図である。 エンドキャップの斜視図である。 電子基板の正面図である。 切りカシメの部分の断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)について詳細に説明する。

（構造）
図１には、インナーロータ型のブラシレスモータ１が示されている。図２には、ブラシレスモータ１を軸方向において分解した状態が示されている。ブラシレスモータ１は、金属材料により構成されたモータケース２を備えており、このモータケース２は、軸方向（図１の左右の方向）の一方（図１の右側の方向）が開放された略円筒形状を有している。モータケース２の斜視図を図３に示す。

図１および図２に示すように、モータケース２の内面には、ステータが固定されている。ステータは、ステータコア３、インシュレータ４、マグネットワイヤにより構成されている。ステータコア３は、軟磁性材料の薄板を積層した構造を有している。ステータコア３の形状や材質は、通常のブラシレスモータにおけるものと同じである。簡単に説明とすると、ステータコア３は、軸方向から見て軸中心の方向に延在した複数の突極を有し、この突極には、絶縁のための樹脂製のインシュレータ４が装着され、このインシュレータ４の上から各突極にマグネットワイヤが巻回され、界磁コイル５が形成されている。

モータケース２の軸方向における開放されていない側（図の左側）は、外径および内径が狭められた縮径部２ａを有している。縮径部２ａの内側には、軸受６が固定されており、軸受６は、ロータ１７の回転軸となるロータシャフト７を回転自在な状態で保持している。ロータシャフト７は、縮径部２ａに設けられた開口部から外側（図の左側）に突出している。ロータシャフト７には、ロータ１７が固定されている。

ロータ１７は、スリーブ８、軟磁性材料により構成されたロータヨーク９、およびロータマグネット１０により構成されている。スリーブ８とロータヨーク９は、ロータシャフト７に固定されている。スリーブ８とロータヨーク９の外周には、円筒形状を有するロータマグネット１０が固定されている。ロータマグネット１０は、周方向に交互に極性が反転するように多極着磁がされた永久磁石により構成されている。ロータマグネット１０は、その外周面がステータコア３の内周面に隙間を隔てた状態で対向する位置に配置されている。また、モータケース２には、ブラシレスモータ１を設置対象となる部材に固定するためのフロントプレート１６が取り付けられている。フロントプレート１６には、螺子孔あるいはボルト孔が設けられている。この螺子孔あるいはボルト孔を利用して、ブラシレスモータ１の対象物への取り付けが行われる。

モータケース２の開放された側（図の右側）の縁の部分には、薄肉とされた縁部２１、縁部２１の内側に周方向に延在する段差が設けられた段差部２２、切り欠き部２４、切り欠き部２５が設けられている。また、符号２３の部分にも、縁部２１および段差部２２と同様な構造の縁部２６、更に縁部２６の内側に図２に示す段差部２７（図３には図示されていない）が設けられている。

モータケース２の開放された側には、電子基板１２とこの電子基板１２をサンドイッチ状に挟み込むエンドキャップ１１が配置されている。図４には、エンドキャップ１１の斜視図が示されている。エンドキャップ１１は、金属製であり、軸方向の寸法の短い円筒部１１ａ、外径および内径が縮径された円筒形状を有した縮径部１１ｃ、円筒部１１ａと縮径部１１ｃとを繋ぐ円板部１１ｂ、縮径部１１ｃの端部に設けられ、中央にロータシャフト７が通る孔が設けられた円板部１１ｄを備えている。エンドキャップ１１の円筒部１１ａの縁の部分は、軸から離れる方向に折り曲げられたフランジ部１１６が設けられている。また、図１に示すように、エンドキャップ１１の縮径部１１ｃの内側には、軸受１４が固定されている。軸受１４は、ロータシャフト７を回転自在な状態で保持している。軸受１４とエンドキャップ１１の円板部１１ｄとの間には、ウェーブワッシャ１５が挟まれている。

電子基板１２は、ロータ１７の回転を検出するセンサやその周辺回路、界磁コイル５に駆動電流を供給する駆動回路等を搭載したプリント基板である。電子基板１２には、コネクタ１３が搭載されている。コネクタ１３には、外部からの配線が接続される。なお、電子基板１２に搭載したコネクタ以外のＩＣ、抵抗、コンデンサ、センサ部品等の各種の電子部品については図示省略されている。電子基板１２の中央には、ロータシャフト７を通すための孔１２ａが設けられている。図５に、電子基板１２を軸方向（図１、図２の右方向）から見た正面図が示されている。尚、図５においては、図１および図２に示すコネクタ１３の記載は省略されている。

以下、モータケース２への電子基板１２、およびエンドキャップ１１の取り付けについて説明する。

図５に示す電子基板１２は、突出部１２１と突出部１２２が形成されている。突出部１２１がモータケース２の切り欠き部２４に嵌り、突出部１２２がモータケース２の切り欠き部２５に嵌る。この際、切り欠き部２４の縁２４ａと切り欠き部２５の縁２５ａに電子基板１２の裏面側（図５の表示されていない面）の外縁部分が接触する。更にこの際、モータケース２の段差部２２から切り欠き部２４、２５までの寸法が、電子基板１２の厚さ寸法より大きいため、電子基板１２がモータケース２と接触した状態でも段差部２２、２７が露出する状態になるように寸法が設定されている。

モータケース２の開放された側から電子基板１２を接触させた状態で、エンドキャップ１１をモータケース２に接触させる。詳しくは、エンドキャップ１１のフランジ部１１６は、モータケース２の段差部２２に接触する。これは、符号２３の部分でも同じである。ここで、電子基板１２のエンドキャップ１１の側の面には、図５に示すように電子基板の銅箔部分を利用したランド部１２３，１２４，１２５が設けられている。この銅箔部分は、電子基板１２上の導体パターンを形成するためのもので、ランド部１２３〜１２５は、この導体パターンにつながっていても良いし、つながってなくても良い。他方で、エンドキャップ１１には、電子基板１２側のランド部１２３，１２４，１２５に対応する位置に図４に示す軸方向に突出した爪部１１３，１１４，１１５が設けられている。エンドキャップ１１は、爪部１１３がランド部１２３に接触し、爪部１１４がランド部１２４に接触し、爪部１１５がランド部１２５に接触する状態で、電子基板１２に押し付けられる。

この状態において、縁部２１および２６の数箇所（例えば、４箇所）に切れ込みを入れて内側に折り曲げる切りカシメ加工が行われ、モータケース２にエンドキャップ１１が固定される。

詳しくは図６に示すように、エンドキャップ１１のフランジ部１１６は、モータケース２の段差部２２に接触する。この状態において、電子基板１２は、エンドキャップ１１の図６では図示しない爪部（図４の符号１１３〜１１５）によってモータケース２の側に押え付けられる。爪部１１３〜１１５は、軸に垂直な方向から見て、フランジ部１１６の端部よりもモータケース２の方向に突出している。このため、電子基板１２とフランジ部１１６との間には、僅かな隙間１１７が確保されているとともに、爪部１１３〜１１５は、電子基板１２のランド部１２３〜１２５を押し付ける。

この切りカシメ加工では、エンドキャップ１１でモータケース２を覆い、フランジ部１１６が段差部２２に接触した状態において、モータケース２の縁部２１の先端の部分に２箇所切り込みを入れて折り曲げ部２１ａを形成し、その折り曲げ部２１ａを内側（軸中心側）に折り曲げる（カシメる）。こうすると、内側に折り曲げられた折り曲げ部２１ａが、エンドキャップ１１のフランジ部１１６を抱き込むように接触し、折り曲げ部２１ａと段差部２２との間にフランジ部１１６が挟まれる。ここでは、縁部２１の部分における切りカシメ加工について説明したが、同様な切りカシメ加工は、縁部２６の部分においても行われる。このカシメ構造が周方向において数個所（例えば、４箇所）設けられることで、爪部１１３〜１１５と切り欠き部の縁２４ａ，２５ａとの間に電子基板１２を挟んだ状態で、エンドキャップ１１とモータケース２との固定が行われる。

（優位性）
以上、本実施の形態によれば、エンドキャップ１１の爪部１１３〜１１５が、電子基板１２の銅箔部分を利用したランド部１２３〜１２５を押し付けることで、電子基板１２のモータケース２に対する固定をガタが発生しない状態で行なえる。また、銅箔等の軟性の金属箔により構成されるランド部１２３〜１２５に爪部１１３〜１１５を押し付けることで、爪部１１３〜１１５がランド部１２３〜１２５に食い込むので、固定後に電子基板１２の位置がずれることがなく、高い位置決めの精度を得ることができる。なお、ランド部１２３〜１２５の部分に銅箔部分がないと、電子基板の材料（例えば、ガラエポと言った基板材料）に直接爪部１１３〜１１５が食い込み削られ、その箇所より削り粉が生じる問題が発生する。

エンドキャップ１１をモータケース２の段差部２２および電子基板１２のランド部１２３〜１２５に押し付け、その後に図６に示す切りカシメ加工を行うことにより、エンドキャップ１１をモータケース２に固定すると同時に電子基板１２も固定される。この構造は、螺子や接着剤を用いずに電子基板１２をモータケース２に強固に固定できる。この工程は、簡素であり、使用する部品点数も少なく、更に作業時間も短い。このため、製造コストを抑えることができる。

ランド部１２３〜１２５と爪部１１３〜１１５の数を共に３箇所設けることで、エンドキャップ１１を３点で支持することができるため、エンドキャップ１１と電子基板１２との接触をガタが発生しない状態で行える。また、エンドキャップ１１が電子基板１２を過度に強く押すことが防止され、エンドキャップ１１により電子基板１２が過度に押されることによる電子基板１２の破損が防止される。

また、モータケース２の電子基板１２に接触する側には、切り欠き部２４，２５が設けられており、電子基板１２には、切り欠き部２４，２５に嵌る形状の突出部１２１，１２２が設けられている。この構造によれば、モータケース２の切り欠き部２４，２５に電子基板１２が嵌った状態で押し付けられるので、電子基板１２が安定した状態でモータケース２に接触する。そして、モータケース２に対する電子基板１２の位置精度および振動に起因する位置のズレが生じ難い構造が得られる。

また、モータケース２の内側にエンドキャップ１１のフランジ部１１６が接触する段差部２２が設けられているので、エンドキャップ１１は電子基板１２を押す以外にモータケース２の段差部２２も押し、そこで受けられる。このため、全体の構造が強固となり、ブラシレスモータとして安定した構造が得られる。

（その他）
実施形態におけるランド部および爪部の数は、一例であり、例示した数に限定されない。これは、切りカシメの部分の数についても同じである。電子基板の材質は、ガラエポに限定されず、他の材料であってもよい。発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

本発明は、電子基板を内蔵したブラシレスモータに利用することができる。

１…ブラシレスモータ、２…モータケース、２ａ…縮径部、３…ステータコア、４…インシュレータ、５…界磁コイル、６…軸受、７…ロータシャフト、８…スリーブ、９…ロータヨーク、１０…ロータマグネット、１１…エンドキャップ、１１ａ…円筒部、１１ｂ…円板部、１１ｃ…縮径部、１１ｄ…円板部、１２…電子基板、１２ａ…孔、１３…コネクタ、１４…軸受、１５…ウェーブワッシャ、１６…フロントプレート、１７…ロータ、２１…縁部、２１ａ…折り曲げ部、２２…段差部、２３…縁部および段差部が設けられている部分、２４…切り欠き部、２４ａ…切り欠き部の縁、２５…切り欠き部、２５ａ…切り欠き部の縁、２６…縁部、２７…段差部、１１３…爪部、１１４…爪部、１１５…爪部、１１６…フランジ部、１１７…隙間、１２１…突出部、１２２…突出部、１２３…ランド部、１２４…ランド部、１２５…ランド部。

Claims (4)

1. 軸方向の一方が開放されると共にこの開放された側の縁の部分に切り欠き部が設けられ、内側にロータを回転自在な状態で保持したモータケースと、
   前記切り欠き部に嵌め込まれた電子基板と、
   前記電子基板を押し付けると共に前記モータケースに固定され、前記モータケースの前記開放された部分を覆うエンドキャップと
   を備え、
   前記電子基板は、金属箔よりなる複数のランド部を備え、
   前記複数のランド部のそれぞれに前記エンドキャップから軸方向に突出した複数の爪部のそれぞれが押し付けられていることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記複数のランド部と前記複数の爪部の数が共に３であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記エンドキャップには、フランジ部が設けられ、
   前記モータケースの開放された側の縁の部分に形成した折り曲げ部を内側に折り曲げることで前記フランジ部がカシメにより前記モータケースに固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記モータケースの内側に前記フランジ部が接触する段差部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータ。

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