JP7020063B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータに関するものである。

従来、ブラシレスモータとしては、ロータに駆動用マグネットと別にセンサマグネットを設け、該センサマグネットの磁気を基板に実装されたホールＩＣで検出し、その検出信号に基づいてロータの回転角度を算出し、その回転角度に応じてステータの巻線に電力を供給するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－２６９８７５号公報

ところで、上記したようなブラシレスモータでは、センサマグネットが必要になるとともに、ロータに対するセンサマグネットの固定角度がずれている場合では算出されるロータの回転角度がずれることなどから、駆動用マグネットの磁気を直接検出することが考えられる。しかし、駆動用マグネットの磁気を直接検出する構成では、基板をロータ外周面の近傍に配置するのが困難であることなどから、ホールＩＣの磁気受信部（本体部分）のみをロータ外周面と対向する位置に配置し、磁気受信部と基板とは離間させてホールＩＣのリード部（端子足）で接続することが考えられる。しかしながら、離間した磁気受信部と基板とをリード部で接続しただけの構成では、磁気受信部が振動し易くなってしまうという問題がある。なお、このことは、誤検出を生じさせる原因となったり、リード部に大きな応力が掛かってしまうといった原因となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、磁気受信部を安定して保持することができるブラシレスモータを提供することにある。

上記課題を解決するブラシレスモータは、径方向に延びるティースを含むステータコアと前記ティースに巻回された巻線とを有するステータと、駆動用マグネットを有するロータと、前記駆動用マグネットの磁気を検出するための磁気検出部とを備えたブラシレスモータであって、前記磁気検出部は、基板と、前記基板と離間して配置される磁気受信部と該磁気受信部から延びて前記基板に接続されるリード部とを有するホールＩＣと、前記磁気受信部を保持して前記ティースの先端部同士の間に該先端部と当接して配置される保持部と該保持部から延びて前記基板に固定される支持部とを有する保持支持部材とを備え、前記ホールＩＣと前記保持支持部材とは一体成形されており、前記保持部は、前記磁気受信部を覆うように成形されているとともに、前記支持部は、前記リード部を支持するものであって、前記リード部がモールドされるように成形されている。

同構成によれば、ホールＩＣの磁気受信部を保持してティースの先端部同士の間に該先端部と当接して配置される保持部と該保持部から延びて基板に固定される支持部とを有する保持支持部材を備えるため、磁気受信部を安定して保持することができる。すなわち、駆動用マグネットの磁気を検出させるべく磁気受信部を基板と離間して配置して磁気受信部と基板をリード部で接続しただけの構成では、磁気受信部が振動し易くなってしまうが、これを抑えることができる。その結果、例えば、誤検出を抑えることができ、リード部に大きな応力が掛かることを抑えることができる。

同構成によれば、支持部は、リード部を支持するため、リード部に大きな応力が掛かることをより抑えることができる。

上記課題を解決するブラシレスモータは、径方向に延びるティースを含むステータコアと前記ティースに巻回された巻線とを有するステータと、駆動用マグネットを有するロータと、前記駆動用マグネットの磁気を検出するための磁気検出部とを備えたブラシレスモータであって、前記磁気検出部は、基板と、前記基板と離間して配置される磁気受信部と該磁気受信部から延びて前記基板に接続されるリード部とを有するホールＩＣと、前記磁気受信部を保持して前記ティースの先端部同士の間に該先端部と当接して配置される保持部と該保持部から延びて前記基板に固定される支持部とを有する保持支持部材とを備え、前記支持部は、中空に形成された。
同構成によれば、ホールＩＣの磁気受信部を保持してティースの先端部同士の間に該先端部と当接して配置される保持部と該保持部から延びて基板に固定される支持部とを有する保持支持部材を備えるため、磁気受信部を安定して保持することができる。すなわち、駆動用マグネットの磁気を検出させるべく磁気受信部を基板と離間して配置して磁気受信部と基板をリード部で接続しただけの構成では、磁気受信部が振動し易くなってしまうが、これを抑えることができる。その結果、例えば、誤検出を抑えることができ、リード部に大きな応力が掛かることを抑えることができる。
同構成によれば、前記支持部は、中空に形成されるため、材料費を抑えることができるとともに軽量化を図ることができる。

上記課題を解決するブラシレスモータは、径方向に延びるティースを含むステータコアと前記ティースに巻回された巻線とを有するステータと、駆動用マグネットを有するロータと、前記駆動用マグネットの磁気を検出するための磁気検出部とを備えたブラシレスモータであって、前記磁気検出部は、基板と、前記基板と離間して配置される磁気受信部と該磁気受信部から延びて前記基板に接続されるリード部とを有するホールＩＣと、前記磁気受信部を保持して前記ティースの先端部同士の間に該先端部と当接して配置される保持部と該保持部から延びて前記基板に固定される支持部とを有する保持支持部材とを備え、前記支持部は、前記保持部から前記基板側に向かって幅が広がるように形成された。
同構成によれば、ホールＩＣの磁気受信部を保持してティースの先端部同士の間に該先端部と当接して配置される保持部と該保持部から延びて基板に固定される支持部とを有する保持支持部材を備えるため、磁気受信部を安定して保持することができる。すなわち、駆動用マグネットの磁気を検出させるべく磁気受信部を基板と離間して配置して磁気受信部と基板をリード部で接続しただけの構成では、磁気受信部が振動し易くなってしまうが、これを抑えることができる。その結果、例えば、誤検出を抑えることができ、リード部に大きな応力が掛かることを抑えることができる。
同構成によれば、前記支持部は、前記保持部から前記基板側に向かって幅が広がるように形成されるため、例えば、均一の幅のものに比べて、磁気受信部をより安定して保持することができる。
上記ブラシレスモータであって、前記支持部は、前記リード部を支持することが好ましい。
同構成によれば、支持部は、リード部を支持するため、リード部に大きな応力が掛かることをより抑えることができる。

本発明のブラシレスモータでは、磁気受信部を安定して保持することができる。

一実施形態のブラシレスモータを用いたバルブタイミング可変装置の模式図。 一実施形態におけるブラシレスモータの断面図。 一実施形態におけるステータとロータの平面図。 （ａ）、（ｂ）は、一実施形態における巻線の接続状態を説明するための説明図。 一実施形態におけるティースと磁気検出部の斜視図。 一実施形態におけるホールＩＣと保持支持部材の斜視図。 別例におけるホールＩＣと保持支持部材の斜視図。 別例におけるホールＩＣと保持支持部材の斜視図。

以下、ブラシレスモータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のブラシレスモータＭは、バルブタイミング可変装置に用いられるものであって、具体的には例えば、減速機１を介してカムシャフト２を回転させて、エンジン３のバルブ４の駆動タイミングを可変させるためのモータである。

図２に示すように、ブラシレスモータＭはモータケース１１を備え、モータケース１１は、有底筒状に形成されたハウジング１２と、そのハウジング１２の開口部側に設けられる板状のエンドフレーム１３とを有している。

また、ブラシレスモータＭは、ハウジング１２の内周面に固定されたステータ１５と、該ステータ１５の内側で回転可能に支持されたロータ１６とを備えている。
図３に示すように、ステータ１５は、ステータコア１７と巻線１８とを有する。ステータコア１７は、円筒部１７ａと、該円筒部１７ａの内周面から周方向等角度間隔で径方向内側に延びるように形成された複数のティース１７ｂとを有し、ティース１７ｂの先端部には周方向両方に延びる延設部１７ｃが形成されている。巻線１８はティース１７ｂに図示しないインシュレータを介して巻回されている。本実施の形態では、ティース１７ｂは、周方向に６個形成されている。そして、各ティース１７ｂに巻回された巻線１８は、周方向に２つおきの２つずつが、図４（ａ）に示すように、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に分類されて直列に接続されるとともに、それらの一端同士が接続されて中性点Ｚとされ、各相における他端に位相差１２０度の交流電流が供給されることになる。なお、本実施形態では、各相の巻線が直列に接続されるとしたが、図４（ｂ）に示すように、各相の巻線が並列に接続されたものとしてもよい。

また、図２に示すように、ステータ１５の軸方向一端側には、基台Ｋが一体成形（インサート成形）されている。なお、図２では、基台Ｋに埋設（インサート）される前記インシュレータの図示を省略している。また、本実施形態では、前記巻線１８の一端同士が直接（ターミナル等を介さずに）接続されて中性点Ｚが形成され、その中性点Ｚは基台Ｋに埋設（インサート）されている。

そして、ステータ１５は、基台Ｋと一体成形された状態でハウジング１２内に挿入されて固定され、基台Ｋを覆うようにエンドフレーム１３が固定されている。
図２及び図３に示すように、ロータ１６は、埋込み磁石型のロータであって、ハウジング１２と基台ＫとにボールベアリングＢを介して支持された回転軸Ｌと、回転軸Ｌに固定されたロータコア１９と、ロータコア１９の周方向に複数（本実施形態では８個）埋設された駆動用マグネット２０とを有する。回転軸Ｌの先端部は、ハウジング１２から突出して前記減速機１（図１参照）を介してカムシャフト２に駆動連結される。

また、図２に示すように、ブラシレスモータＭは、駆動用マグネット２０の磁気を検出するための磁気検出部２１を備えている。
磁気検出部２１は、基台Ｋに固定される基板２２と、基板２２と離間して配置される磁気受信部２３ａと該磁気受信部２３ａから延びて基板２２に接続されるリード部２３ｂとを有するホールＩＣ２３とを備える。また、磁気検出部２１は、磁気受信部２３ａを保持して前記ティース１７ｂの先端部同士の間（即ち延設部１７ｃ同士の間）に該先端部と当接して配置される保持部２４ａと該保持部２４ａから延びて基板２２に固定される支持部２４ｂとを有する保持支持部材２４を備える。

詳しくは、図５及び図６に示すように、本実施形態のホールＩＣ２３と保持支持部材２４とは一体成形されている。保持支持部材２４の保持部２４ａは、磁気受信部２３ａの磁気受信面２３ｃ以外を覆うように成形され、保持支持部材２４の支持部２４ｂは、リード部２３ｂがモールドされるように成形されている。また、保持部２４ａは、ティース１７ｂの先端部同士の間（即ち延設部１７ｃ同士の間）で該先端部（即ち延設部１７ｃ）と当接するように、その幅が設定されている。なお、図５では、保持部２４ａは、ティース１７ｂ（延設部１７ｃ）に直接当接しているように図示しているが、直接当接してもよいし、ティース１７ｂに固定されるインシュレータ等の別部材を介して当接するようにしてもよい。また、支持部２４ｂは、保持部２４ａから基板２２側に向かって幅が広がるように形成されている。なお、本実施形態の支持部２４ｂは、周方向に沿った幅も径方向に沿った幅も基板側に向かって広がるように形成されている。そして、支持部２４ｂは、その下面が基板２２と面接触するように該基板２２に固定されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
ステータ１５の各相の巻線１８に位相差１２０度の交流電流が供給されると、回転磁界が発生して、ロータ１６が回転駆動される。この際、駆動用マグネット２０の磁気がホールＩＣ２３の磁気受信部２３ａにて検出されてリード部２３ｂを介して基板２２に伝達され、その検出信号に基づいてロータ１６の回転角度が特定されることになり、その回転角度に応じて巻線１８に最適な電流が供給される。

次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。
（１）ホールＩＣ２３の磁気受信部２３ａを保持してティース１７ｂの先端部同士の間に該先端部と当接して配置される保持部２４ａと該保持部２４ａから延びて基板２２に固定される支持部２４ｂとを有する保持支持部材２４を備えるため、磁気受信部２３ａを安定して保持することができる。すなわち、駆動用マグネット２０の磁気を検出させるべく磁気受信部２３ａを基板２２と離間して配置して磁気受信部２３ａと基板２２をリード部２３ｂで接続しただけの構成では、磁気受信部２３ａが振動し易くなってしまうが、これを抑えることができる。その結果、例えば、誤検出を抑えることができ、リード部２３ｂに大きな応力が掛かることを抑えることができる。また、本実施形態のブラシレスモータＭは、バルブタイミング可変装置に用いられるものであり、振動が伝搬され易いが、磁気受信部２３ａが（ステータ１５に対して）振動してしまうことを効果的に抑えることができる。

（２）支持部２４ｂは、リード部２３ｂがモールドされるようにホールＩＣ２３と一体成形されてリード部２３ｂを支持するため、磁気受信部２３ａ及びリード部２３ｂをより安定して保持（支持）することができる。また、リード部２３ｂに大きな応力が掛かることをより抑えることができる。

（３）支持部２４ｂは、保持部２４ａから基板２２側に向かって幅が広がるように形成されるため、例えば、均一の幅のものに比べて、磁気受信部２３ａをより安定して保持することができる。

上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、支持部２４ｂがリード部２３ｂを支持（モールド）する構成としたが、支持しない構成としてもよい。

例えば、図７に示すように、リード部２３ｂを覆うように４つの面を有しつつ中空に形成された（リード部２３ｂと当接しない）支持部２４ｃとしてもよい。
また、例えば、図８に示すように、リード部２３ｂの３方向を覆うように３つの面を有しつつ中空に形成された（リード部２３ｂと当接しない）支持部２４ｄとしてもよい。これらのようにすると、支持部２４ｃ，２４ｄは、中空に形成されるため、材料費を抑えることができるとともに軽量化を図ることができる。

・上記実施形態では、支持部２４ｂは、保持部２４ａから基板２２側に向かって幅が広がるように形成されるとしたが、これに限定されず、例えば、幅が均一のものとしてもよい。

・上記実施形態では、保持部２４ａは、磁気受信部２３ａの磁気受信面２３ｃ以外を覆うように成形されるとしたが、磁気受信部２３ａを保持できれば、他の構成に変更してもよい。例えば、磁気受信面２３ｃの裏面を覆わない構成としてもよいし、磁気受信面２３ｃを薄く覆うように構成してもよい。

・上記実施形態では、ブラシレスモータＭをバルブタイミング可変装置の駆動源として用いたが、勿論、その他の装置の駆動源として用いてもよい。
上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。

（イ）前記支持部は、前記リード部がモールドされるように前記ホールＩＣと一体成形されたことを特徴とする。
同構成によれば、前記支持部は、前記リード部がモールドされるように前記ホールＩＣと一体成形されるため、磁気受信部及びリード部をより安定して保持（支持）することができる。

１５…ステータ、１６…ロータ、１７…ステータコア、１７ｂ…ティース、１８…巻線、２０…駆動用マグネット、２１…磁気検出部、２２…基板、２３…ホールＩＣ、２３ａ…磁気受信部、２３ｂ…リード部、２４…保持支持部材、２４ａ…保持部、２４ｂ～２４ｄ…支持部。

Claims (4)

1. 径方向に延びるティースを含むステータコアと前記ティースに巻回された巻線とを有するステータと、
   駆動用マグネットを有するロータと、
   前記駆動用マグネットの磁気を検出するための磁気検出部と
   を備えたブラシレスモータであって、
   前記磁気検出部は、
   基板と、
   前記基板と離間して配置される磁気受信部と該磁気受信部から延びて前記基板に接続されるリード部とを有するホールＩＣと、
   前記磁気受信部を保持して前記ティースの先端部同士の間に該先端部と当接して配置される保持部と該保持部から延びて前記基板に固定される支持部とを有する保持支持部材とを備え、
   前記ホールＩＣと前記保持支持部材とは一体成形されており、
   前記保持部は、前記磁気受信部を覆うように成形されているとともに、
   前記支持部は、前記リード部を支持するものであって、前記リード部がモールドされるように成形されていることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 径方向に延びるティースを含むステータコアと前記ティースに巻回された巻線とを有するステータと、
   駆動用マグネットを有するロータと、
   前記駆動用マグネットの磁気を検出するための磁気検出部と
   を備えたブラシレスモータであって、
   前記磁気検出部は、
   基板と、
   前記基板と離間して配置される磁気受信部と該磁気受信部から延びて前記基板に接続されるリード部とを有するホールＩＣと、
   前記磁気受信部を保持して前記ティースの先端部同士の間に該先端部と当接して配置される保持部と該保持部から延びて前記基板に固定される支持部とを有する保持支持部材とを備え、
   前記支持部は、中空に形成されたことを特徴とするブラシレスモータ。
3. 径方向に延びるティースを含むステータコアと前記ティースに巻回された巻線とを有するステータと、
   駆動用マグネットを有するロータと、
   前記駆動用マグネットの磁気を検出するための磁気検出部と
   を備えたブラシレスモータであって、
   前記磁気検出部は、
   基板と、
   前記基板と離間して配置される磁気受信部と該磁気受信部から延びて前記基板に接続されるリード部とを有するホールＩＣと、
   前記磁気受信部を保持して前記ティースの先端部同士の間に該先端部と当接して配置される保持部と該保持部から延びて前記基板に固定される支持部とを有する保持支持部材とを備え、
   前記支持部は、前記保持部から前記基板側に向かって幅が広がるように形成されたことを特徴とするブラシレスモータ。
4. 前記支持部は、前記リード部を支持す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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