JPWO2005099068A1 - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

このブラシレスモータは、ハウジングと、前記ハウジングに収容固定されたステータと、前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータと、前記ハウジングに取り付けられるブラケットと、前記ブラケットおよび前記ハウジングに取り付けられて前記ロータの回転位置を検出する回転検出装置と、前記ハウジングに対する前記ブラケットの周方向の移動を規制する係合手段とを有する。

Description

本発明は、ブラシレスモータに関する。
本願は、２００４年４月９日に出願された特願２００４−１１５４１７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

ブラシレスモータにおいては、有底筒状のハウジングにロータを挿入した後に、ハウジングの開口部にブラケットを取り付け、ハウジングの底部とブラケットとに設けたベアリングで、ロータを回転自在に支持している。
ハウジングの開口部は、円形になっており、その周縁部には、フランジが設けられている。このフランジには、ハウジングにブラケットを取り付けるためのボルトを挿入するボルト孔が設けられている。ブラケットにも、ボルト孔を有するフランジが設けられている。
ブラケットの内側には、ロータの回転角度を検出するレゾルバのステータ（レゾルバステータ）が設けられている。このレゾルバステータは、ブラケットに設けられた長孔に挿入されたネジによりブラケットに固定されている。（例えば、特開平９‐１８２４０３号公報参照）。
ブラシレスモータへの通電を最適なタイミングで行うためには、レゾルバステータと、レゾルバのロータ（レゾルバロータ）との位置を予め調整しておく必要がある。この場合には、ブラケットの長孔に挿入されたネジが緩められ、レゾルバステータをブラケットに対して回転軸回りに回転させつつ、位置の調整が行われる。

ハウジングとブラケットとの間には遊びが設けられているので、ブラケットに対するハウジングの組み付け角度には誤差が生じやすい。このため、ハウジングとブラケットとの位置合わせが不安定な状態で、レゾルバステータとレゾルバロータとの位置を調整しなければならず、ハウジングとブラケットとの位置ずれを考慮し、レゾルバステータの固定用の長孔を調整用に大きくしておく必要があった。このように、調整用に長孔を大きくすると、ブラケットのレイアウト性が悪くなり、ブラケットが大型化するという問題があった。さらに、レゾルバの調整量が大きくなるので、調整作業に手間がかかるという問題があった。
また、このようなブラシレスモータを使用しているときに、ハウジングとブラケットとを固定するネジ（ボルト）が緩むような振動や衝撃が加わった場合には、ハウジングに対するブラケットの位置がずれ、その結果としてレゾルバステータの位置がずれる可能性がある。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レゾルバの調整量を少なくすることで作業性を向上させ、レイアウト性や、信頼性の高いブラシレスモータを提供することである。

本発明は、ハウジングと、前記ハウジングに収容固定されたステータと、前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータと、前記ハウジングに取り付けられるブラケットと、前記ブラケットおよび前記ハウジングに取り付けられて前記ロータの回転位置を検出する回転検出装置と、前記ハウジングに対する前記ブラケットの周方向の移動を規制する係合手段とを有することを特徴とするブラシレスモータである。
このブラシレスモータでは、係合手段がハウジングに対するブラケットの周方向の位置を規制する。このため、ブラケットをハウジングの所定位置に固定することが可能になり、ハウジングとブラケットとの位置ずれが防止される。その結果、回転検出装置の組み付け時の調整量が少なくなる。

このブラシレスモータにおいて、前記係合手段は、前記ハウジングの外周部に設けられたスリットと、前記ブラケットに設けられ、前記スリットと係合するリブ（ブラケットリブ）とからなることが好ましい。
このブラシレスモータでは、ハウジング側のスリットに、ブラケットリブを係合させると、ハウジングに対するブラケットの回転方向の移動が規制される。

また、このブラシレスモータにおいて、電気ケーブルが接続されるカプラを前記ブラケットの外周部に備え、前記ブラケットリブは、前記カプラの側部に設けられていることが好ましい。
このブラシレスモータは、ブラケットリブがブラケットのカプラの側部に設けられているので、ブラケットリブを単独で突出させる場合に比べて、その強度を確保しやすい。

また、このブラシレスモータにおいて、前記回転検出装置は、レゾルバであってもよい。
このブラシレスモータでは、ブラケットにレゾルバステータが取り付けられ、モータのロータにレゾルバロータが取り付けられる。ブラケットをハウジングの所定位置に固定することが可能になることにより、レゾルバステータの組み付け時の調整量が少なくなる。

この発明によれば、ハウジングに対するブラケットの周方向の移動を規制する係合手段を設けたので、ブラケットをハウジングに組み付けたときのハウジングとブラケットとの位置ずれが防止される。回転検出装置の回転方向の位置を調整する際には、調整量を少なくすることができ、作業効率が向上する。さらに、回転検出装置の調整に用いる孔を小さくすることができるので、レイアウト性が向上し、ブラケットの小型化を図ることが可能になる。また、振動等に対しても強くなり、ブラシレスモータの信頼性を向上することができる。

本発明の実施の形態におけるブラシレスモータの断面図である。 図１のＡ方向からみたハウジングを示す矢視図である。 図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿った断面矢視図である。 図１のＡ方向から見た、レゾルバケースを取り付ける前のブラケットの外面側を示す矢視図である。 レゾルバステータ及びレゾルバケースの上面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面矢視図である。 ブラケットの内面側を示す図である。 図１のＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 回転検出装置にホールＩＣを用いたブラシレスモータを示す断面図である。

符号の説明

１ ブラシレスモータ
２ ハウジング
２ａ 開口部
３ ロータ
４ ブラケット
９ レゾルバ（回転検出装置）
１８ ステータ
４２ レゾルバステータ
５６ カプラ
５６ａ 内側面（側部）
７７ フランジ（係合手段）
７８ スリット（係合手段）
８８ ブラケットリブ（係合手段、リブ）

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、ブラシレスモータ１においては、有底筒状のハウジング２内にモータのロータ３が挿入されている。ハウジング２の開口部２ａにはブラケット４が取り付けられている。
ロータ３は、回転軸６を有している。回転軸６の先端部には、他の機器の回転軸に連結されるジョイント７が圧入されている。回転軸６の他端側（ハウジング２の底部１２側）には、周方向に沿って異なる磁極の磁石が周期的に（交互に）配置されている磁石８が固定されている。磁石８よりも先端側（開口部２ａ側）の回転軸６には、回転検出装置であるレゾルバ９を構成するレゾルバロータ１０が固定されている。また、回転軸６の他端部（底部１２側の端部）は、ベアリング１１に回転自在に支持されている。

ベアリング１１は、ハウジング２の底部１２の中央に設けられた凹部１３に圧入されている。ハウジング２の内周側には、鉄心などのコア１５が収容されている。コア１５に導電性の巻線１６が巻かれることにより、電磁コイル１４が形成されている。電磁コイル１４は、通電する相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）ごとに設けられ、ハウジング２の内周において対向配置されている。

図２及び図３に示すように、ハウジング２の開口部２ａの周縁部は、径方向外側に延びている。さらに、この周縁部には、他の部分よりも径方向外側に突出する４つのフランジ７１，７２，７３，７４が形成されている。各フランジ７１，７２，７３，７４は、周方向に等間隔に設けられている。フランジ７１とフランジ７２とは、対向配置されており、各フランジ７１，７２には他の装置のフレームなどに固定するためのボルト孔７５が設けられている。また、フランジ７３とフランジ７４とは、対向配置されており、各フランジ７３，７４にはブラケット４を固定するためのボルト孔７６が設けられている。
フランジ７２とフランジ７４との間の周縁部には、係合手段を構成する位置決め用のフランジ７７が形成されている。この位置決め用のフランジ７７には、径方向に延びるスリット７８が形成されている。

図１に示すように、ハウジング２の開口部２ａ近傍の内部には、ターミナルユニット２０が配設されている。ターミナルユニット２０には、複数の導電体であるターミナル２１が配列されている。ターミナル２１は、絶縁層を介して回転軸６の軸線方向に積層配置されており、そのそれぞれに電磁コイル１４の巻線１６の巻き始め端及び巻き終わり端が接続されている。さらに、ターミナル２１には、ターミナルユニット２０から先端側に延びる端子２２が固定されている。この端子２２は、ブラケット４を貫通し、ブラケット４の外側で端子２３に接続されている。端子２３は、ブラケット４に固定されている。

図１及び図４に示すように、ブラケット４は、中央に開口２５を有する略円盤状の基部２６を有している。基部２６の外周縁には、回転軸６の軸線方向の長さが基部２６より長い側部２７が設けられている。このブラケット４は、絶縁性の樹脂で成形されており、基部２６の開口２５の内周部には、金属製のプレート２８がインサートされている。樹脂としては、熱可塑性の結晶性プラスチックであるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いることが好ましい。しかしながら、これ以外の樹脂であっても良い。
プレート２８は、略環状に形成され、その内周側の端部が基部２６の開口２５に突出して回転軸６の軸線に沿って屈曲し、ここにベアリング２９が圧入されている。ベアリング２９は、ロータ３の先端部を回転自在に支持する。

図４に示すように、基部２６には、ブラケット４の軸方向に貫通する長孔３１が、ブラケット４の軸線（回転軸６の軸線）を中心とする円周上に等間隔に３つ設けられている。各長孔３１を通じて、プレート２８の外周縁部（台座部３２）が３カ所露出している。各台座部３２には、周方向に延びる長孔である第１貫通孔３３が形成されている。各第１貫通孔３３は、一端部から径方向外側に延長されている延長部３４を有している。これら延長部３４は、ブラケット４の軸線（回転軸６の軸線）を中心とする同一円周上に等間隔になるように、各台座部３２に設けられている。台座部３２の長孔３１から露出する部分には、凹部３５が設けられている。この凹部３５は、インサート成形の際にプレート２８を金型に支持させるために用いられる。

隣り合う２つの第１貫通孔３３の間には、周方向に延びる長孔である第２貫通孔３６が１つ形成されている。第２貫通孔３６は、ブラケット４の内面４ａと外面４ｂとを回転軸６の軸線方向に貫通している。第２貫通孔３６の外周側の、第２貫通孔３６の一端から他端に至る扇形の領域内には、６つの接続部３７が周方向に沿って等間隔に配列されている。図１に示すように、接続部３７は、導電体であるターミナル３８の一端部を構成する。ターミナル３８はブラケット４内を通り、側部２７に設けられたカプラ４０の端子４１を形成している。接続部３７に設けられている凹部６０は、インサート成形時に使用されるものである。

ブラケット４には、レゾルバ９のステータ（レゾルバステータ）４２を収容するレゾルバケース４３が取り付けられる。
図５及び図６に示すように、レゾルバステータ４２には、励磁コイル４４が環状に配置されている。ブラケット４をハウジング２に取り付けた際には、励磁コイル４４の内側にレゾルバロータ１０（図１参照）が配置される。
励磁コイル４４の巻線は、ステータターミナル４５に接続されている。ステータターミナル４５は、周方向に所定の間隔で６本設けられた導電体であり、各ステータターミナル４５の外縁部にはピン状のレゾルバ端子４６が立設されている。

レゾルバステータ４２は、レゾルバケース４３に収容されている。レゾルバケース４３は、プレス加工等によって段を有する形に製造されている。レゾルバケース４３の底部４８は、中央に開口４９を有し、ここにロータ３が挿入される。底部４８の周縁部は、略軸線方向（回転軸６の軸線方向）に沿って延び、筒状の側部５０を形成している。この側部５０と底部４８とによってレゾルバステータ４２を収容する凹部が形成されている。図６に示すように、レゾルバケース４３の側部５０の上縁部の一部分がロータ３の軸線方向に突出し、レゾルバ爪部５１になっている。
図５に示すように、レゾルバ爪部５１は、周方向に等間隔に３つ設けられている。各レゾルバ爪部５１の先端には、回転軸６の軸線方向に略平行に延びる調整用爪５２と、径方向外側に延びる係合爪５３とが設けられている。
レゾルバケース４３において、レゾルバステータ４２のステータターミナル４５の形状に合わせて湾曲している部分には、つば部４７が形成されている。

図７に示すように、ブラケット４の側部２７には、４つのフランジ８１，８２，８３，８４が延設されている。フランジ８１とフランジ８２とは、ロータ３の軸線を挟んで対向配置されており、そのそれぞれにボルト孔８５が形成されている。フランジ８３とフランジ８４とは、ロータ３の軸線を挟んで対向配置されており、そのそれぞれにはボルト孔８６が形成されている。また、フランジ８２とフランジ８４との間では、側部２７の外縁部が径方向外側に延びて延長部８７になっている。図１及び図７に示すように、この延長部８７の先端は回転軸６の軸線に平行にブラシレスモータ１の基端側（ハウジング２側）に延び、ここにカプラ５６が設けられている。カプラ５６の端子５７は、ブラケット４内に配設された端子２３に接続されている。ハウジング２に面したカプラ５６の内側面５６ａからこれに連なる延長部８７の外面にかけては、係合手段を構成するブラケットリブ（リブ）８８が形成されている。ブラケットリブ８８は、前記したハウジング２のフランジ７７に設けられたスリット７８（図２参照）と係合可能な形状になっている。

次に、このブラシレスモータ１の組立作業について説明する。
まず、図１に示すように、ハウジング２の凹部１３にベアリング１１を圧入し、コア１５に巻線１６を巻いた電磁コイル１４を配設する。そして、電磁コイル１４のコア１５に当接するようにターミナルユニット２０を装着し、各電磁コイル１４の巻線１６の引き出し線端末を各ターミナル２１に接続する。
さらに、電磁コイル１４によってハウジング２内に区画される空間に、ロータ３を挿入し、回転軸６の他端部をベアリング１１に支持させる。

その一方で、ブラケット４にレゾルバステータ４２を取り付ける。すなわち、最初に、レゾルバケース４３にレゾルバステータ４２を収容した後に、レゾルバケース４３をブラケット４に仮止めする。仮止めに際しては、ステータターミナル４５から延びるレゾルバ端子４６を第２貫通孔３６に挿入して貫通させる。これと同時に、レゾルバ爪部５１を第１貫通孔３３に挿入して貫通させる。このとき、係合爪５３は、第１貫通孔３３の一端部側の延長部３４を通って台座部３２の外側に抜き出される。
さらに、調整用爪５２を周方向に押して、レゾルバケース４３を回転させると、係合爪５３が第１貫通孔３３の延長部３４から開口されていない台座部３２上に移動する。その結果、係合爪５３と台座部３２とが軸線方向に係合し、レゾルバケース４３がブラケット４に仮止めされる。

レゾルバケース４３が仮止めされたブラケット４を、ハウジング２の開口部２ａを覆うように挿入し、ボルトで固定する。具体的には、ハウジング２に挿入されたロータ３の回転軸６に、ブラケット４を挿通させ、ブラケット４のブラケットリブ８８とハウジング２のスリット７８とを係合させ、ハウジング２に対するブラケット４の周方向の位置を固定する。このときに、ブラケット４のフランジ８１とハウジング２のフランジ７１とが合わせられる。さらに、フランジ８２とフランジ７２、フランジ８３とフランジ７３、フランジ８４とフランジ７４が、それぞれ合わせられる。そして、フランジ７３，８３のボルト孔７６，８６と、フランジ７４，８４のボルト孔７６，８６とを、ボルトとナットによりそれぞれ締め付け、ハウジング２とブラケット４とを強固に固定する。

次に、不図示の自動機械でレゾルバステータ４２を周方向に移動させて角度調整をし、レゾルバ端子４６を接続部３７に溶接し、係合爪５３を台座部３２に溶接することによりレゾルバステータ４２およびレゾルバケース４３をブラケット４に固定する。
具体的には、自動機械は、レゾルバ端子４６からレゾルバステータ４２の出力を取得する。そのレゾルバステータ４２の出力が所定値になるように、レゾルバケース４３の軸方向に延びる調整用爪５２を引っ掛けてレゾルバステータ４２をレゾルバケース４３ごと周方向に回転させて角度調整を行う。レゾルバステータ４２の角度調整が終了したら、その位置で、係合爪５３を台座部３２に溶接する。さらに、レゾルバ端子４６の先端を径方向外側に向けて曲げて、ブラケット４側の接続部３７と接触させ、接続部３７とレゾルバ端子４６とを溶接する。これにより、レゾルバケース４３がブラケット４に固定されると共に、レゾルバステータ４２の出力が、レゾルバ端子４６、ターミナル３８を介して、カプラ４０から取り出せるようになる。

この実施の形態によれば、ハウジング２のフランジ７７にスリット７８を設け、ブラケット４に外周部分にスリット７８に係合するブラケットリブ８８を設けたので、ブラケット４の取付時にブラケットリブ８８とスリット７８とを係合させることで、ブラケット４の周方向の回転を防止することができる。したがって、ブラケット４の回転方向の遊びがなくなり、位置ずれが防止されるので、レゾルバ９の位置の調整量を、従来のブラシレスモータに比べて少なくすることができ、作業効率が向上する。これに伴い、レゾルバ９の位置調整に用いられる第１貫通孔３３を小さくすることができるので、ブラケット４のレイアウト性が向上し、ブラケット４の小型化が可能になる。さらに、ブラケット４の位置ずれが防止されるので、信頼性が向上する。
また、ブラケットリブ８８をカプラ５６の内側面５６ａに設けたので、ブラケットリブ８８の強度が高くなり、スリット７８に強固に係合させることができる。
スリット７８は、ハウジング２の製造時のプレス加工において容易に形成することができる。また、ブラケット４は樹脂製であるので、ブラケットリブ８８を容易に形成することができる。このため、複雑な製造方法や、高価な装置を用いなくても、ハウジング２及びブラケット４を製造することができる。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で広く応用することができる。
例えば、ハウジング２にプレス加工でボスを形成し、ブラケット４にボスと係合する凹部を設けても良い。製造工程上に大きな変更を行わなくても前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、樹脂製のブラケット４の側部２７の、ハウジング２内に挿入される部分にボスを設け、ハウジング２内に収容されるコア１５に、ボスと係合する凹部を設けても良い。製造工程上に大きな変更を行わなくても済むと共に、コア１５に対してブラケット４が確実に固定されるので、ステータ１８（ハウジング２）に対するブラケット４の取付精度をさらに向上させることができる。
さらに、係合手段は、複数設けても良い。例えば、２つの係合手段を対向配置させても良い。また、スリット７８とブラケットリブ８８からなる係合手段に、ボスと凹部からなる他の係合手段を組み合わせても良い。
また、ブラケット４の材質は、樹脂に限定されず、例えば、金属製であっても良い。
回転検出装置は、レゾルバ９に限定されずにホールＩＣ（Integrated Circuit）などを用いても良い。レゾルバは分解能が高く、絶対位置が検出できるので、高い制御性が要求される用途に適しているが、コストが高い。一方ホールＩＣは、センサマグネットの磁極に切り替わりによって発生するパルスを用いて現在位置を予測し検出するので、高い制御性を要求される用途には適していないが、コストが抑えられる。

ホールＩＣを用いる場合、図９に示すように、レゾルバステータ４２に代えてその位置にホールＩＣ１０１が配置され、レゾルバロータ１０に代えてロータ３の回転軸６に接着固定されたセンサマグネット１０２が使用される。ホールＩＣ１０１は、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相分が１個ずつ（計３個）が、ブラケット４に取り付けられた合成樹脂製のセンサホルダ１０３に支持される。この回転検出装置においては、ホールＩＣ１０１がセンサマグネット１０２の磁極変化に伴って信号を送出することにより、ロータ３の回転位置が検出される。

ホールＩＣ１０１を用いる場合も、ブラケット４とハウジング２とはブラケットリブ８８とスリット７８とが係合することにより回転が規制されている。したがって、ホールＩＣ１０１とセンサマグネット１０２との角度を調整するには、ホールＩＣ１０１が固定されたセンサホルダ１０３をブラケット４に仮止めした状態で、ホールＩＣ１０１ごとセンサホルダ１０３をブラケット４に対して回転させて、ホールＩＣ１０１の出力が所定値になった位置でセンサホルダ１０３をブラケット４に対して固定すればよい。

この発明によれば、ブラケットをステータに組み付けたときに、ブラケットの周方向の移動を規制する係合手段を設けたので、ハウジング（ステータ）とブラケットとの位置ずれが防止される。回転検出装置の回転方向の位置を調整する際には、調整量を少なくすることができ、作業効率が向上する。さらに、回転検出装置の調整に用いる孔を小さくすることができるので、レイアウト性が向上し、ブラケットの小型化を図ることが可能になる。また、振動等に対しても強くなり、ブラシレスモータの信頼性を向上することができる。

Claims (4)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に収容固定されたステータと、
   前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータと、
   前記ハウジングに取り付けられるブラケットと、
   前記ブラケットおよび前記ハウジングに取り付けられて前記ロータの回転位置を検出する回転検出装置と、
   前記ハウジングに対する前記ブラケットの周方向の移動を規制する係合手段とを有することを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記係合手段は、前記ハウジングの外周部に設けられたスリットと、前記ブラケットに設けられ前記スリットと係合するリブとを有する請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記ブラケットはその外周部に電気ケーブルが接続されるカプラを備え、前記ブラケットのリブは前記カプラの側部に設けられている請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記回転検出装置はレゾルバである請求項１に記載のブラシレスモータ。

Images