JPWO2005101616A1 - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

このブラシレスモータは、巻線と、巻線を巻かれたコアと、巻線を巻かれたコアを収容されたハウジングとを有するステータと；前記ハウジングに回転自在に取り付けられたロータと；前記巻線の端末引き出し線を接続される導電体と、前記導電体を担持する絶縁体とを有し、前記ハウジングの開口部に取り付けられたブラケットと；を備え、前記導電体は前記絶縁体にインサート成形されている。

Description

本発明は、本発明は、ブラシレスモータに関する。
本願は、２００４年４月１５日に出願された特願２００４−１２０００３号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

回転電機としては、電磁コイルを備えるステータに通電し、磁石を備えたロータを回転させるブラシレスモータが知られている。
電磁コイルが収容されるハウジングには、その開口部を覆うようにブラケットが固定されている。ブラケットには、ターミナルユニットが取り付けられており、このターミナルユニットに、電磁コイルの各相の巻線の巻き始め端や巻き終わり端が接続される。
ターミナルユニットは、例えば、ロータを取り囲むように設けられたホルダを有し、ホルダの円筒部の外周部に、環状の導電体と環状の絶縁層とが交互に積層されている。
導電体からは、巻線の巻き始め端などに接続される接続部が延設されている（例えば、特許文献１参照）。また、同心円上に形成した複数の溝のそれぞれに、導電体が挿入され、導電体から所定の等ピッチで接続端子を連設させたものがある（例えば、特許文献２参照）。
ここで、ブラケットには、ターミナルユニットの導電体を接続するターミナルが設けられている。ターミナルは、ブラケットに設けられた電力供給用のカプラに接続されている。ブラシレスモータの組立時、ハウジングにブラケットを取り付ける際には、ターミナルユニットの導電体と、ブラケットのターミナルとが接続される。
特開２０００‐７８２７２号公報 特開２００２‐１７１７０８号公報

しかしながら、この種のブラシレスモータにおいては、ハウジングにブラケットを取り付ける際に、巻線の巻き始め端などと、ターミナルユニットの導電体と、ブラケットのターミナルとを電気的に接続する作業が必要になるので、組み付け作業を効率よく実施することが難しかった。
また、ターミナルユニットには、導電体と絶縁層とを積層させる必要があるので、ターミナルユニットの軸線方向の長さを短縮することが困難であり、その結果としてブラシレスモータを小型化できないという問題があった。
この発明は、このような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、製造時の組み付け作業の効率を高め、小型で高性能なブラシレスモータを提供することである。

本発明は、巻線と、前記巻線を巻かれたコアとを有するステータと；前記ステータを収容するハウジングと；前記ハウジングに回転自在に取り付けられたロータと；前記巻線の端末引き出し線を接続される導電体と、前記導電体を担持する絶縁体とを有し、前記ハウジングの開口部に取り付けられたブラケットと；を備え、前記導電体は前記絶縁体にインサート成形されているブラシレスモータを提供する。
本発明のブラシレスモータによれば、端末引き出し線に接続される導電体と絶縁体とは一体的に構成されている。導電体は、ブラケットを構成する絶縁体によって絶縁されるので、ブラシレスモータ自体がコンパクトになる。また、組み付け時には、導電体とブラケットとを接続する作業が不要になる。

本発明のブラシレスモータにおいて、前記ブラケットに、前記ハウジングに臨む内面から該内面と対向する外面にかけて貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔には、前記内面側から前記端末引き出し線が挿入され、前記端末引き出し線は、前記外面側において前記導電体に固定されることが好ましい。
本発明のブラシレスモータによれば、端末引き出し線が、挿入孔に、ブラシレスモータの内側から外側に向かって挿入され、導電体に接続される。したがって、ブラケットをハウジングに組み付けた後に、ブラシレスモータの外側で端末引き出し線の接続処理を行うことができる。

本発明のブラシレスモータにおいて、前記貫通孔は、前記ブラケットの周方向に略沿う長穴であり、前記導電体には、前記貫通孔の一部を塞ぐように前記貫通孔内に突出する接続部が設けられている。
本発明のブラシレスモータによれば、導電体の一部が長穴に露出しているので、端末引き出し線が、長穴と導電体との間に形成される隙間を通じて引き出される。したがって、端末引き出し線を導電体に接続させることができる。

本発明のブラシレスモータにおいて、前記接続部には、前記ブラケットの周方向に略沿って、前記端末引き出し線に係合される切り欠きが設けられていることが好ましい。
本発明のブラシレスモータによれば、貫通孔に挿入した端末引き出し線を、ブラケットの周方向に移動させると、この端末引き出し線を、接続部に設けられた切り欠きに係合させることができるので、端末引き出し線を接続部に容易に接続することができる。

本発明のブラシレスモータにおいて、前記導電体は、前記ブラケットの側部に延設された通電用のカプラの端子に接続されることが好ましい。
本発明のブラシレスモータによれば、ブラケットに一体的に設けられた導電体が、カプラの端子に接続されるので、従来使用されていた導電体とカプラとを連結させるための部材や、それらを連結させる工程が不要になる。

本発明によれば、各電磁コイルの巻き線の端末引き出し線を接続する導電体を絶縁体にインサート成形してブラケットを製造するので、ブラシレスモータの構造を簡略化するとともに、ブラシレスモータを小型化することができる。また、ブラケットをハウジングに組み付けることにより、導電体を位置決めするとともに定位置に固定することができるので、組み付け作業の効率を高めることができる。

図１は、本発明のブラシレスモータの実施の形態を示す図であって、分解されたブラシレスモータの断面図である。 図２は、ブラシレスモータの断面図である。 図３は、図１中のＡの矢印の方向からブラケットを見た図であって、ターミナルの配置を示している。 図４は、図１中のＡの矢印の方向からブラケットを見た図である。 図５は、図２中のＢの矢印の方向からブラシレスモータを見た図であって、端末引き出し線を貫通孔に挿通した状態を示している。 図６は、図２のＢの矢印の方向からブラシレスモータを見た図であって、端末引き出し線を接続部に固定した状態を示している。

符号の説明

１ ブラシレスモータ
２ ハウジング（ステータ）
２ａ 開口部
３ ロータ
４ ブラケット
４ａ 内面
４ｂ 外面
１５ コア（ステータ）
１６ 巻線
１７ 端末引き出し線
３５，３６，３７ ターミナル（導電体）
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 接続部
４３ 切り欠き
４５ カプラ
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ 端子
４７ 貫通孔

以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。
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及び図２に示すように、ブラシレスモータ１は、ハウジング２と、ロータ３と、ブラケット４とを備えている。ロータ３は、有底筒状のハウジング２内に挿入され、ブラケット４は、ハウジング２の開口部２ａに取り付けられている。
ロータ３は、回転軸６を有している。図２に示すように、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の他端側には、磁石８が固定されている。磁石８は、周方向に沿って磁極を異ならせて、周期的に（交互に）配置されている。回転軸６の磁石８よりも先端側には、回転位置検出用のレゾルバ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、ハウジング２の内側に、通電する相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）ごとに配置されている。図１に示すように、各電磁コイル１４の巻線１６の巻き始め端及び巻き終わり端（以下、端末引き出し線１７とする）は、ハウジング２の開口部２ａから突出するように、ブラシレスモータ１の軸線に略平行に延びている。

ブラケット４は、中央に開口２１を有する略円盤状の基部２２を有している。基部２２の外周縁には、軸線方向の長さが基部２２よりも長い側部２３が延設されている。このブラケット４は、絶縁体からなる樹脂を用いて成形されており、基部２２内には、金属製のプレート２４がインサートされている。プレート２４は、略環状を有し、その内周側の端部は、開口２１に突出した後に、軸線に沿って先端側に屈曲させられており、この先端側に屈曲された部分にロータ３の先端部を回転自在に支持するベアリング２５が圧入されている。
また、この基部２２には、レゾルバ９のレゾルバステータ２６を固定するレゾルバケース２７が固定されている。レゾルバ９のレゾルバ端子２８は、ブラケット４に取り付けられた導電体２９に接続されており、ここから側部２３に延設されたカプラ３０の端子に接続される。

また、ブラケット４の側部２３には、係合部２３ａが設けられており、この係合部２３ａに、ハウジング２の内周面及び開口部２ａの端面が当接する。さらに、この側部２３内には、３つの導電体であるターミナル３５，３６，３７が、軸線方向に所定の間隔を空けてインサートされている。
図３に示すように、ターミナル３５は、環の一部を切り取った弧状の本体部４０ａを有している。本体部４０ａの一端部には、延設部４１ａが、径方向の外側に突出するように設けられている。さらに、本体部４０ａの内周側には、３つの接続部４２ａが、周方向に所定の間隔を空けて配置されている。各接続部４２ａは、中心軸に向かって突設されている。各接続部４２ａには、周方向に沿って同じ向きに形成された切り欠き４３が設けられている。また、各接続部４２ａには、凹部４４が設けられている。この凹部４４は、ブラケット４の製造時にターミナル３５を金型に支持させる際に用いられる。

ターミナル３６は、環の一部を切り取った弧状の本体部４０ｂを有している。本体部４０ｂの一端部は、平面視するとターミナル３５の一端部に隣接配置されている。本体部４０ｂの一端部には、延設部４１ｂが、径方向の外側に突出している。また、本体部４０ｂの内周側には、３つの接続部４２ｂが、所定の間隔を空けて配置されている。接続部４２ｂの形状は、接続部４２ａと同じである。
ターミナル３７は、環の一部を切り取った弧状の本体部４０ｃを有している。本体部４０ｃの一端部は、平面視するとターミナル３６の一端部に隣接配置されている。本体部４０ｃの一端部には、延設部４１ｃが、径方向の外側に突出している。また、本体部４０ｃの内周側には、３つの接続部４２ｃが、所定の間隔を空けて配置されている。接続部４２ｃの形状は、接続部４２ａと同じである。
なお、延設部４１ｂ及び延設部４１ｃは、その各々の先端が延設部４１ａと略平行になるように屈曲させられている。図２に示すように、これら各延設部４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、ブラケット４の側部２３に設けられたカプラ４５の各端子４６ａ，４６ｂ，４６ｃのそれぞれに接続されている。このカプラ４５は、電源ケーブルが接続され、３相電源から電力を供給される。

また、図３に示すように、合計９つの接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、それぞれが周方向に等間隔に配置され、かつ接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの順番に並べられている。このような構成を有する各ターミナル３５，３６，３７の本体部４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、側部２３内に収容されている。また、接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃが基部２２内に配置され、図４に示すように、その一部が貫通孔４７から露出している。貫通孔４７は、基部２２の周方向に延びる長孔で、ブラケット４の周方向に等間隔を空けて配置され、合計９つ形成されている。ターミナル３５，３６，３７の各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、貫通孔４７の半分程度を塞ぐように設けられており、貫通孔４７と各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃとの間の隙間４８に、切り欠き４３の開放端が連なっている。
図２に示すように、貫通孔４７は、ブラケット４の内面４ａ（ハウジング２に臨む面）から、内面４ａと対向する外面４ｂまで貫通している。また、貫通孔４７には、内面４ａ及び外面４ｂのそれぞれの開口端側が拡径するようなテーパ面が設けられている。
なお、図５に示すように、ブラケット４の外面４ｂには、略Ｌ字状の溝５０と、円弧状の溝５１とがそれぞれ形成されている。溝５０には、レゾルバケース２７が係合され、固定される。溝５１には、レゾルバ端子２８が挿通される。

このような構成を有するブラケット４は、インサート成形によって製造されている。例えば、金型内に、プレート２４と、３つのターミナル３５，３６，３７とを支持するピンが設けられており、このピンのそれぞれにプレート２４と、３つのターミナル３５，３６，３７とがセッティングされる。これらピンにより、プレート２４及び各ターミナル３５，３６，３７は互いに電気的に接触することなく配置され、かつ位置ずれが防止される。
その後、金型内に樹脂を流し込んで成形すると、プレート２４と３つのターミナル３５，３６，３７とがそれぞれ絶縁状態のまま樹脂にインサートされたブラケット４が完成する。なお、樹脂には、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、本実施の形態における樹脂はこれに限定されるものではない。

次に、このブラシレスモータ１の組み付け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にベアリング１１を圧入する。続いて、ハウジング２の内側に、コア１５に巻線１６を巻装した電磁コイル１４を配設する。前記したように、巻線１６の端末引き出し線１７は、開口部２ａから引き出しておく。
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。そして、ハウジング２の開口部２ａを覆うようにブラケット４を挿入し、ボルトで固定する。
この際に、図２及び図５に示すように、各端末引き出し線１７は、ブラケット４の基部２２に形成された貫通孔４７に内面４ａ側から挿入され、隙間４８を通り、ブラケット４の外面４ｂ近傍に達する。さらに、図６に示すように、各端末引き出し線１７を周方向にスライドさせて各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの切り欠き４３に挿入し、係合させる。さらに、ブラケット４の外側（外面４ｂ側）から各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃに固定する。この場合の固定手段としては、例えば、溶接が用いられる。なお、端末引き出し線１７のスライド移動及び溶接は、一つの自動機械で行うことができる。
なお、端末引き出し線１７の長さは、電磁コイル１４からその端末引き出し線１７が固定される接続部４２ａ，４２ｂ，４３までの距離によって予め設定されている。

このようにして製造されたブラシレスモータ１を使用する場合には、ブラケット４に一体に形成されたカプラ４５に電源ケーブルを接続し、他方のカプラ３０に制御装置の信号線を接続する。
電源ケーブルから三相の交流電流を入力すると、カプラ４５の各端子４６ａ，４６ｂ，４６ｃから各ターミナル３５，３６，３７に電流が供給される。電流は、各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃから各端末引き出し線１７に入力され、電磁コイル１４に通電される。
その結果、電磁コイル１４に磁束が発生し、磁石８が配設されたロータ３が回転する。ロータ３の回転位置は、レゾルバ９によって検出される。レゾルバ９からの出力信号は、レゾルバ端子２８及びブラケット４の導電体２９を介してカプラ３０に送られる。さらに、信号線から制御装置に入力され、三相の切り換え制御に用いられる。

この実施に形態によれば、電磁コイル１４の端末引き出し線１７を固定するターミナル３５，３６，３７を、絶縁樹脂からなるブラケット４にインサート成形したので、従来のように、ターミナルを含むターミナルユニットと、ブラケットとを別々に取り扱う必要がなくなる。つまり、ターミナル３５，３６，３７とブラケット４とを一体として取り扱うことができるので、それらの位置決めを個々に行う必要が無くなり、組立工程における各部品の組み付け性が向上する。
また、従来のように、絶縁体とターミナル３５，３６，３７との積層構造を形成し、これを他の部材で挟持させる必要がなくなるので、ブラシレスモータ１を短軸化することができる。さらに、ターミナル３５，３６，３７を配置する部分の高さ（軸線方向の長さ）が短くなるので、ベアリング１１からベアリング２５までの距離を短くすることができる。したがって、ロータ３の振れ回りが減少し、騒音が低減する。

また、ターミナル３５，３６，３７と端末引き出し線１７との接続を、ブラケット４に設けた長孔状の貫通孔４７を利用して行うので、ターミナル３５，３６，３７と端末引き出し線１７との接続が容易になり、作業性が向上する。具体的には、端末引き出し線１７を、貫通孔４７のうちの広い隙間４８に最初に挿通するので、ブラケット４から端末引き出し線１７を引き出し易い。さらに、各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃに、貫通孔４７の長さ方向に沿って切り欠き４３を形成したので、端末引き出し線１７を周方向に移動させるだけで、端末引き出し線１７と各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃとを簡単に係合させることができる。そして、端末引き出し線１７を、ターミナル３５，３６，３７に、ブラケット４の外面４ｂ側つまり反モータ側から溶接によって接続できるようにしたので、端末引き出し線１７を簡単に、かつ確実に固定することができる。

ここで、各ターミナル３５，３６，３７は、略同形状の本体部４０ａ，４０ｂ，４０ｃを有し、これら本体部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが軸線方向に配列され、その各々から接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃが、周方向に間隔をあけて設けられているので、多数の接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを効率良く、かつ確実に、端末引き出し線１７に接続させることができる。
さらに、ターミナル３５，３６，３７は、ブラケット４内を通り、カプラ４５の端子４６ａ，４６ｂ，４６ｃに接続され、ダイレクトカプラ化されているので、従来のように、ターミナル３５，３６，３７とカプラ４５とを接続するために別体の導電体を設ける必要がない。したがって、そのような別体の導電体を接続するための工程が不要になる。また、ブラケット４の外面４ｂに導電体を配置する必要がなくなるので、レイアウトが容易になると共に、信頼性が向上する。
そして、このような構成のブラケット４の内部には、金属製のターミナル３５，３６，３７やプレート２４がインサートされているので、強度が向上する。

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、貫通孔４７の形状は、長穴に限定されない。端末引き出し線１７を容易に挿通させる隙間が各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃとの間に形成される形状であれば良く、略方形や、円形でも良い。
また、各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、切り欠き４３を有しなくても良い。この場合には、端末引き出し線１７を各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃにそのまま溶接しても良いし、端末引き出し線１７を各接続部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ側に折り曲げた後に溶接しても良い。

本発明は、巻線と、巻線を巻かれたコアと、巻線を巻かれたコアを収容されたハウジングとを有するステータと；前記ハウジングに回転自在に取り付けられたロータと；前記巻線の端末引き出し線を接続される導電体と、前記導電体を担持する絶縁体とを有し、前記ハウジングの開口部に取り付けられたブラケットと；を備え、前記導電体が前記絶縁体にインサート成形されているブラシレスモータに関する。本発明のブラシレスモータによれば、各電磁コイルの巻き線の端末引き出し線を接続する導電体を絶縁体にインサート成形してブラケットを製造するので、ブラシレスモータの構造を簡略化するとともに、ブラシレスモータを小型化することができる。また、ブラケットをハウジングに組み付けることにより、導電体を位置決めするとともに定位置に固定することができるので、組み付け作業の効率を高めることができる。

Claims (5)

1. 巻線と、前記巻線を巻かれたコアとを有するステータと；
   前記ステータを収容するハウジングと；
   前記ハウジングに回転自在に取り付けられたロータと；
   前記巻線の端末引き出し線を接続される導電体と、前記導電体を担持する絶縁体とを有し、前記ハウジングの開口部に取り付けられたブラケットと；を備え、
   前記導電体は前記絶縁体にインサート成形されていることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記ブラケットに、前記ハウジングに臨む内面から該内面と対向する外面にかけて貫通する貫通孔が形成され、
   前記貫通孔には、前記内面側から前記端末引き出し線が挿入され、
   前記端末引き出し線は、前記外面側において前記導電体に固定されている請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記貫通孔は、前記ブラケットの周方向に略沿う長穴であり、
   前記導電体には、前記貫通孔の一部を塞ぐように前記貫通孔内に突出する接続部が設けられている請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記接続部に、前記ブラケットの周方向に略沿って、前記端末引き出し線に係合される切り欠きが設けられている請求項３に記載のブラシレスモータ。
5. 前記導電体は、前記ブラケットの側部に延設された通電用のカプラの端子に接続されている請求項１に記載のブラシレスモータ。
   
   

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