JP7239333B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ロータの回転位置を検出する位置検知素子を備えたモータに関する。

モータには、ステータに装着された端子台ユニットを介してモータコイルと外部回路とを接続する構成を採用したものがある。更に、その端子台ユニットの端子台に、ロータの回転位置を検出する磁気検出回路を一体的に設けて、モータに対する端子台ユニットの組立精度や作業性の向上を図ることがある。

特開２００６－７４８５８号公報

しかしながら、上記の構成において、端子台ユニットがモータコイルに覆い被さるように取り付けられると、モータコイルから発生した熱がこもり易くなり、端子台ユニット付近のモータが温度上昇して不具合が発生する可能性がある。そのため、モータの出力を制限するなど、温度上昇に対する対策が必要であった。
そこで、組立精度や作業性を維持しながらモータコイルの放熱性を向上させた端子台ユニットを備えたモータを提供する。

実施形態のモータは、ステータと、界磁用永久磁石を有するロータと、前記ステータに設けられた端子台ユニットとを備える。前記端子台ユニットは、前記ステータに固定された端子台と、前記端子台ユニットを構成する回路基板に設けられ、前記ロータの回転位置を検知する位置検知素子と、前記端子台に設けられ、外部回路との接続を可能にする外部接続端子とを備え、前記回路基板と前記外部接続端子とが軸方向に重なるように、且つ前記外部接続端子が前記回路基板よりも前記ステータから軸方向に離間した位置に配置する。

第１実施形態によるモータの一部を示す平面図 第１実施形態によるモータの縦断側面図 第１実施形態の端子台ユニットの上面側からの斜視図 第１実施形態の端子台ユニットの下面側からの斜視図 第１実施形態の端子台ユニットの組立構成を示す縦断側面図 第１実施形態の基板収容部及び回路基板の構成を示す平面図 第２実施形態のロータの構成を示す斜視図 第２実施形態によるモータの縦断側面図 第２実施形態によるモータに端子台ユニットが取り付けられた状態を示す斜視図 第２実施形態の端子台ユニットの下面側からの斜視図 第２実施形態の端子台ユニットの上面側からの斜視図

以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態で実質的に同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

（第１実施形態）
本実施形態のモータは、例えば縦型洗濯機の回転槽を駆動するアウタロータ型ＤＣブラシレスモータに適用したもので、以下、その全体構成を示す図１及び図２、並びに一部を拡大して示す図３～図６に基づき説明する。本実施形態のモータ１０は、ステータ１１及びロータ１２を備える。ロータ１２は、特に図２に示すように浅皿容器形状をなす磁性体製のフレーム１３と、フレーム１３の周壁部の内周面に沿って配置された円環状のロータコア１４と、ロータコア１４の内周面に沿って配置された界磁用永久磁石１５とを備える。ロータコア１４，界磁用永久磁石１５及びフレーム１３は、図２のみに示すモールド樹脂１６により一体成型されている。なお、フレーム１３の中央部には、図示しない回転槽回転軸の端部に連結されるボス１７が埋設されている。

一方、ステータ１１は、放射状に延びる多数個のティース１８を有するステータコア２０と、ステータコア２０を覆う絶縁カバー２１と、絶縁カバー２１のうち前記ティース１８を覆う部分に巻回されたコイル２２とを備えて構成されている。ステータコア２０は、複数毎の鋼板を積層して構成されている。また絶縁カバー２１は、非導電性の合成樹脂製であり、前記ステータコア２０を軸方向の両側から挟みこむ一対のカバー部材２１ａ，２１ｂから構成されている。

カバー部材２１ｂの端部には、コイル２２に対向する部位にかけて端子台ユニット３０が装着されている。この端子台ユニット３０は、コイル２２を図示しない外部回路に電気的に接続するための端子台３１と、端子台３１に設けられ後述する回転センサなどを有する回路基板５０とを備えている。端子台３１は、カバー部材２１ｂの端部に設けられ、図２及び図５に一部のみ示す複数の係合部２１１と、端子台３１側の対向する位置に設けられた係合突片３１１との弾性係合によりカバー部材２１ｂに取付固定され、以って端子台ユニット３０がステータ１１に設けられている。

また、カバー部材２１ｂの端子台３１が装着される部分には、矩形筒状をなす６個の凹収容部２１２が一体に成型されている。凹収容部２１２は、カバー部材２１ｂの内周部に沿って配置されている。端子台３１の図５中右方向に位置する３個の収容部２１２ａには、コイル１２の外部接続用の端子と接続した凹端子２１３が設けられ、また残る３個の凹収容部２１２は、コイル２２のコモン接続用端子部が接続される図示しない端子が設けられている。収容部２１２ａ，凹端子２１３については、図５に１個のみ示す。

端子台３１は、非導電性の合成樹脂で構成されている。端子台３１の図４中下方には、コモン接続用の端子に対応する位置に凸端子３３ｂが、外部接続用の端子凹端子２１３と対応する位置に凸端子３３ａがそれぞれ埋設されている。かかる端子台３１を絶縁カバー２１に装着した際に、カバー部材２１ｂの凹端子２１３等と端子台３１側の凸端子３３とが電気的に接続される。端子台３１の外周側には、矩形筒状をなす３つのコネクタ部３５があり、そのコネクタ部３５に外部回路の図示しないコネクタが嵌合されることで、３個の凸端子３３ａは外部回路に接続される。

また、図４に示すように、コネクタ部３５の図中下方には、矩形枠状の収容壁３６によって区画された基板収容部３７が端子台２３と一体的に形成されている。基板収容部３７には、矩形板状の回路基板５０が収容されている。図６に示すように、収容壁３６の内周面には、回路基板５０の外周部を係止する複数の爪部３８が設けられている。爪部３８の一部は回路基板５０の一方の面を係止し、残りは他方の面を係止するようになっている。これにより、回路基板５０は基板収容部３７内に固定される。

回路基板５０には、図６に示すように、チップ部品であるダイオード５１やコンデンサ５２、回転センサとしてのホール素子５３などを備えた図示しない磁気検出回路が設けられている。ダイオード５１及びコンデンサ５２は、回路基板５０の一方の面に実装されている。また、回路基板５０の一方の面の端部には、基板コネクタ部５４が設けられている。図５に示すように、基板コネクタ部５４内には、外部接続用の導電板５５の一端部が突出している。基板コネクタ部５４に図示しない外部回路のコネクタを嵌合することにより、回路基板５０は、ホール素子５３が検知した信号を外部回路へ出力できる。導電板５５の他端部は、回路基板５０に半田付けされている。なお、基板収容部３７内には、回路基板５０が露出しないように防湿材としての図示しないウレタンによるポッティングが施されている。

以上説明した本実施形態によれば、モータ１０は、ステータ１１に端子台ユニット３０を備えている。端子台ユニット３０は、電源回路などの外部回路とコイル２２とを接続するコネクタ部３５と、ロータ１２の回転を検知するホール素子５３を搭載した回路基板５０とを備えている。コネクタ部３５と回路基板５０は、ロータ１２の回転軸方向に重なるように設けられており、そのうちコネクタ部３５は、回路基板５０よりステータ１１から離れた位置に設けられる。

このように、コネクタ部３５と回路基板５０とを回転軸方向に重ねたことで、端子台ユニット３０がコイル２２を覆う面積が少なくなり、コイル２２の放熱を促すことができる。また、コネクタ部３５を、回路基板５０よりステータ１１から離れた位置に設けることで、コイル２２と端子台２３との間に空間が生じるため、ステータ１１と端子台２３との間にコイル２２が発生させた熱がこもりにくくなる。よって、端子台ユニット３０を備えるモータ１０の組立精度や作業性を維持したまま、モータ１０の放熱性を向上させることが可能になる。

また、端子台３１の上面を、軸方向に突出するような部材を配すことなくフラットな形状にすることで、特別な冶具を利用せずとも回路収容部３７を水平に保ち、回路基板５０にウレタンによるポッティングを均一に施すことができる。
なお、本実施形態では回路基板５０を端子台３１と平行となるよう配置したが、回路基板５０を端子台３１に対して垂直になるように設けても良い。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図７から図１１を参照しながら説明する。図７に示すように第２実施形態は、ロータ４１に、一方向に磁気配向された複数の主磁石と１５１、前記方向とは異なる方向に磁気配向され、主磁石１５１の間に配置される複数の補助磁石１５２とを備えるモータ４０に適用したものである。

第２実施形態では、ロータコア１４はなく、主磁石１５１及び補助磁石１５２並びにフレーム１３がモールド樹脂１６により一体に成形されている。また、主磁石１５１と補助磁石１５２とでは、主磁石１５１のほうがロータ４１の周方向幅が広い。さらに、主磁石１５１と補助磁石１５２は、ロータ４１の軸方向の端部において段差ができるよう設けられている。端子台３１Ａが設けられる側の端部では、主磁石１５１はフレーム１３から突出するよう設けられている。

また、第２実施形態の端子台ユニット７０は、回路基板８０を端子台７１に垂直に収容するようにした端子台７１を用いている。第２実施形態のモータ４０と、端子台ユニット７０について、図８～１１に基づき説明する。

図８は、端子台ユニット７０が取り付けられた状態のモータ４０の縦断側面図、図９は、端子台ユニット７０が取り付けられている部分のモータ４０の斜視図を示す。図１０，図１１は、回路基板８０を取り外した状態の端子台ユニット７０を図中下面側から見た斜視図、同上面側から見た斜視図を示す。

端子台ユニット７０は、第１実施形態の端子台ユニット３０と異なり、回路基板８０を端子台７１の平面に対して垂直に収容する構成となっている。端子台７１の収容壁７６は外周側から見ると、長辺側がロータ４１の周方向に、短辺側が同軸方向に沿った矩形枠状である。また、収容壁７６の外周側には、切り欠き部７６１が形成されている。

回路基板８０は、基本的に回路基板５０と同様の構成であるが、第１実施形態ではリード部分が９０度折り曲げられた状態で実装された基板コネクタ部５４が、第２実施形態では、折り曲げられることなく実装されている。そして、回路基板８０は、基板コネクタ部８４が収容壁７６の切り欠き部７６１に嵌り込む状態で基板収容部７７に収容される。その状態で、基板コネクタ部５４は、導電板５５を臨む部分が径方向を向くようになっている。

ホール素子５３は、回路基板８０が基板収容部７７に収容された状態で、界磁用永久磁石１５の側面と対向する位置に、且つロータ４１の軸方向において、主磁石１５１の端面と補助磁石１５２の端面との間に位置するように設けられる。

以上説明した第２実施形態によれば、一方向に磁気配向された複数の主磁石と１５１、前記方向とは異なる方向に磁気配向され、主磁石１５１の間に配置される複数の補助磁石１５２とを備えたロータ４１を有するモータ４０においても、コネクタ部３５と回路基板８０とを、ロータ４１の軸方向に重ねるように配置した端子台７１を適用できる。

また、モータ４０において、主磁石１５１と補助磁石１５２をロータ４１の回転軸方向にずらして配置し、主磁石１５１と補助磁石１５２の端部に段差を設けた。さらに、回路基板８０を端子台７１に対して垂直となるように収容し、ホール素子５３が界磁用永久磁石１５の側面に対向し、ロータ４１の軸方向において主磁石１５１の端部と補助磁石１５２端部との間に位置するようにした。

これにより、ホール素子５３は、主に主磁石１５１の側面に対向するようになる。そのため、ホール素子５３は、主磁石１５１からの磁力を、補助磁石１５２からの磁力に比較して強く受けるようになり、モータ４０においても主磁石１５１の磁極判別を安定して行うことができる。よって、ロータ４１の回転位置を安定して検出できる。

なお、第２実施形態では、主磁石１５１と補助磁石１５２をずらして配置することで双方の端部に段差を設けたが、双方のロータ４１の軸方向長さを異ならせることで段差を設けてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１０は洗濯機、１５１はモータ、３２は駆動制御部、３３はスイッチ温度検知部、４１はインバータ回路、４２は駆動用電源回路、５０はＩＧＢＴ、５１は抵抗素子、７６は回転センサ、８１は電流検出部、８２はベクトル制御部、８３は電圧制御部、８４はＰＷＭ信号生成部を示す。

Claims (4)

1. ステータと、
   界磁用永久磁石を有するロータと、
   前記ステータに設けられた端子台ユニットとを備え、
   前記端子台ユニットは、
   前記ステータに固定された端子台と、
   前記端子台ユニットを構成する回路基板に設けられ、前記ロータの回転位置を検知する位置検知素子と、
   前記端子台に設けられ、外部回路との接続を可能にする外部接続端子とを備え、
   前記回路基板と前記外部接続端子とが軸方向に重なるように、且つ前記外部接続端子が前記回路基板よりも前記ステータから軸方向に離間した位置に配置されているモータ。
2. 前記位置検知素子は、他の基板に位置検知信号を出力するための信号出力端子を有し、
   前記外部接続端子と前記信号出力端子とは、同一の方向で接続を行うように配置されている請求項１に記載のモータ。
3. 前記ロータは、前記界磁用永久磁石として、
   一方向に磁気配向された複数の主マグネットと、前記方向とは異なる方向に磁気配向され、前記主マグネットの間に配置される複数の補助マグネットとを備える請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記主マグネットは、ロータヨークが位置する方向に磁気配向され、
   前記補助マグネットは、周方向に磁気配向されており、
   前記主マグネット及び前記補助マグネットの長手方向において、前記位置検知素子に対向する側の端部には、段差が設けられている請求項３に記載のモータ。

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