JPWO2005107049A1 - 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；前記ハウジングの開口部を覆うブラケットと；前記ブラケットに取り付けられ、レゾルバのレゾルバステータを収容するレゾルバケースと；前記レゾルバケースに設けられ、ロータの軸線方向に略平行に延びる調整用爪が設けられた爪部と；前記レゾルバケースに設けられ、前記レゾルバステータから信号を取り出すレゾルバ端子と；を備え、前記ブラケットには、前記爪部を挿通される貫通孔が形成されている。

Description

本発明は、ブラシレスモータに関する。
本願は、２００４年４月３０日に出願された特願２００４−１３５７８０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ある。ブラシレスモータにおいては、ロータの回転角度をレゾルバで検出し、この検出結果に基づいて通電制御が行われている。
ここで、レゾルバは、レゾルバロータとレゾルバステータとの間のギャップパーミアンスがレゾルバロータの回転角度と共に正弦波状に変化することを利用して、レゾルバロータの回転角度を検出するが、その検出結果は、寸法精度や、取り付け精度等に大きく影響を受けることが知られている。このため、従来から様々なレゾルバの取付構造が開発されている。

例えば、ブラシレスモータのケースにバネ部を設け、このバネ部によってレゾルバステータをケースに押圧支持させたものがある（例えば、特許文献１参照）。このブラシレスモータでは、バネ部のバネ作用によってレゾルバステータに過大な応力が作用することが防止される。
また、レゾルバステータに突起部を設け、この突起部をブラケットに回転自在に設けられた調整ネジに係合させ、調整ネジの回転量を制御することでレゾルバステータの角度調整を行うようにしたブラシレスモータもある（例えば、特許文献２参照）。

なお、いずれの場合であっても、レゾルバステータは、ハウジングの開口部を覆うブラケットの内側（ハウジング側）に固定されている。この際に、レゾルバステータから信号を取り出す信号線（リード線）は、ブラケットの外側に引き出された後に、ブラケット側に設けられたターミナルに接続されている。このターミナルは、他の制御装置などに接続されるカプラの端子に接続されている。
特開２００３‐２３７６１号公報 特開２００３−３２９８９号公報

しかしながら、この種のブラシレスモータでは、レゾルバステータと、ブラケットとの間に信号線を引き回す必要があるので、信号線の取り回しが煩雑になる。また、このように信号線を引き回すためには、信号線の強度を高くしなければならなかった。この際に、信号線が太くなると、レイアウトが困難になる。
さらに、レゾルバの角度検出の精度を確保するために、レゾルバステータを組み付け後に、レゾルバステータを周方向に移動させつつ角度調整を行う必要があるが、レゾルバステータとブラケットとの間に信号線が引き回されていると、信号線の反発力などによってレゾルバステータの角度調整が困難になる。
この発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レゾルバステータの組み付け作業を容易にし、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；前記ハウジングの開口部を覆うブラケットと；前記ブラケットに取り付けられ、レゾルバのレゾルバステータを収容するレゾルバケースと；前記レゾルバケースに設けられ、ロータの軸線方向に略平行に延びる調整用爪が設けられた爪部と；前記レゾルバケースに設けられ、前記レゾルバステータから信号を取り出すレゾルバ端子と；を備え、前記ブラケットには、前記爪部を挿通される貫通孔が形成されているブラシレスモータを提供する。

このブラシレスモータでは、ブラケットをハウジングに取り付けた後に、ブラケットに形成された貫通孔を貫通するレゾルバケースの調整用爪を用いてレゾルバステータの位置調整を行う。

本発明のブラシレスモーにおいては、前記爪部に、周方向に延びる係合爪が設けられ、前記ブラケットは、前記爪部が挿通される第１貫通孔と、前記第１貫通孔に挿通された前記爪部の前記係合爪が固定される台座部と、前記レゾルバ端子が挿通される第２貫通孔と、前記第２貫通孔に挿通された前記レゾルバ端子が接続されるターミナルとを有することが好ましい。

このブラシレスモータでは、レゾルバケースの爪部を第１貫通孔に挿通し、レゾルバ端子を第２貫通孔に挿通する。さらに、調整用爪を用いてレゾルバの位置調整を行った後に、係合爪を台座部に固定し、レゾルバ端子をブラケット側のターミナルに接続する。つまり、このブラシレスモータは、従来のブラシレスモータとは異なり、レゾルバステータとブラケットとの間にレゾルバからの信号を取り出すための信号線を引き回す必要がない。

本発明のブラシレスモータにおいては、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔が、前記ブラケットの周方向に延びる長孔であることが好ましい。

このブラシレスモータは、第１貫通孔及び第２貫通孔がいずれもブラケットの周方向に延びる長孔なので、係合爪及びレゾルバ端子をこれらに挿通した状態のまま、レゾルバステータ及びレゾルバケースを周方向に移動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は、前記ターミナルの前記レゾルバ端子が接続される部分の周方向の幅が、前記レゾルバ端子の周方向の幅よりも大きく、前記第１貫通孔の周方向の長さよりも小さいことが好ましい。

このブラシレスモータでは、ターミナルにおいてレゾルバ端子と接触する部分の幅が十分大きく設定されており、角度調整のためにレゾルバステータを周方向に移動させても、ターミナルとレゾルバ端子との接触状態を確保することができる。

この発明によれば、レゾルバケースにブラケットを貫通する爪部を設けたので、この爪部を用いることでブラケットをハウジングに取り付けた後に、レゾルバの位置調整が行えるようになるので、調整作業が容易になり、レゾルバの検出精度も向上させることができる。さらに、レゾルバステータの出力端子であるレゾルバ端子をブラケットに設けたターミナルに接続するようにすると、レゾルバ端子とターミナルとを接続する信号線が不要になり、組み付け工数が削減され、コストダウンが図れる。また、信号線の強度やレイアウトを考慮する必要がなくなるので、信頼性が向上する。

図１は、本発明のブラシレスモータの実施の形態を示す断面図である。 図２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、レゾルバケースを取り付ける前のブラケットを示す図である。 図３は、プレートの一部示す斜視図である。 図４は、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は、図４のＶ‐Ｖ線に沿う断面図である。 図６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７は、図６の一部を拡大した図であって、レゾルバケースをブラケットに仮止めした状態を示す図である。

符号の説明

１ ブラシレスモータ
２ ハウジング
２ａ 開口部
４ ブラケット
３２ 台座部
３３ 第１貫通孔
３６ 第２貫通孔
３７ 接続部（ターミナル）
３８ ターミナル
４２ レゾルバステータ
４３ レゾルバケース
４６ レゾルバ端子
５１ レゾルバ爪部（爪部）
５２ 調整用爪
５３ 係合爪

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は、有底筒状のヨークであるハウジング２内にロータ３が挿入されており、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の異なる磁石が周期的に配置されている。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の内周面には、鉄心などのコア１５が収容されている。コア１５には、導電性の巻線１６が巻装され、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、ハウジング２の内周に対向配置されている。なお、ハウジング２と、コア１５を含む電磁コイル１４とがブラシレスモータ１のステータとなる。
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２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、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、絶縁体からなる樹脂で成型されており、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、略環状を有し、その内周側の端部が基部２６の開口２５に突出した後に、軸線に沿って屈曲させられ、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２の先端部を回転自在に支持する。

図２に示すように、基部２６には、ブラケット４の内面４ａから外面４ｂに貫通する長孔３１が、回転軸６を中心に約１２０°位相をずらした位置に３つ設けられている。この長孔３１を通じて、プレート２８の外周縁部（台座部３２）が露出している。図３に示すように、台座部３２は、プレート２８の外周縁部の一部が径方向外側に延びたものである。図２及び図３に示すように、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。第１貫通孔３３の一端部は、径方向外側に延長されている。この延長部３４は、１２０°の位相差をもって各台座部３２に設けられている。さらに、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、インサート成型の際にプレート２８を金型に支持させるために用いられる。

また、図２に示すように、隣り合う２つの第１貫通孔３３１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とを貫通している。第２貫通孔３６からさらに外縁に向かう位置には、６つの接続部３７が設けられている。各接続部３７は、第２貫通孔３６の一端から他端に至る扇形の領域内に、周方向に沿って等間隔に配置され、略弧状に配列されている。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もので、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に接続されている。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。

このようなブラケット４には、レゾルバ９のステータ（レゾルバステータ）４２、及びこれを収容するレゾルバケース４３が取り付けられる。
図４及び図５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。

このようなレゾルバステータ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、プレス加工等による有段成型によって製造されている。レゾルバケース４３の底部４８は、中央に開口４９を有しており、この開口４９にロータ３が挿入される。底部４８の周縁部は、略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。また、図５における側部５０の上縁部が、一部突出し、レゾルバ爪部５１となっている。

図４に示すように、レゾルバ爪部５１は、周方向に約１２０°の位相差で３つ設けられている。各レゾルバ爪部５１の先端には、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。
また、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６に示すように、レゾルバケース４３をブラケット４に取り付けたときには、台座部３２の第１貫通孔３３をレゾルバ爪部５１が貫通し、係合爪５３が台座部３２に固定されている。また、第２貫通孔３６を各レゾルバ端子４６が貫通し、接続部３７に向かって折り曲げられ、固定されている。固定方法としては、アーク溶接が挙げられるが、その他の方法を用いても良い。また、このとき、つば部４７は、ブラケット４の内面４ａに当接する。

ここで、レゾルバケース４３は、その組み付け角度を調整する際に、第１貫通孔３３の長さだけ周方向に回転移動させることができる。このため、レゾルバケース４３と共に移動するレゾルバ端子４６も第１貫通孔３３の長さだけ周方向に回転移動することがある。
このため、レゾルバ端子４６が回転移動した場合に、接続部３７との接触が確保されるように、接続部３７の周方向の幅は、レゾルバ端子４６の径よりも十分に大きく、第１貫通孔３３の周方向の長さよりは小さい。この実施の形態では、レゾルバケース４３は、第１貫通孔３３の長さよりも少ない移動量で調整が可能であるので、接続部３７の幅は、第１貫通孔３３の長さよりは小さい。これは、レゾルバステータ４２の励磁コイル４４の配置間隔が小さいので、第１貫通孔３３の長さよりも少ない移動量で適切な信号が得られるようになるからである。具体的には、接続部３７の幅は、ブラケット４の中心角に対して５°の円弧に相当する大きさ、つまりレゾルバステータ４２が約５°回転しても電気的な接続を確保できる大きさである。なお、接続部３７の周方向の幅は、レゾルバ９の機械的な形状や特性によって設定されるものであり、必ずしも５°でなくても良い。

また、図１に示すように、ブラケット４の側部２７には、前記したターミナルユニット２０に接続される端子２３が挿通し、この端子２３は側部２７に設けられたカプラ５６の端子５７に接続されている。カプラ５６には、電源ケーブルが接続され、３相電源からの電力が供給される。

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の凹部１３にベアリング１１を圧入し、巻線１６を巻装した電磁コイル１４を配設する。そして、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の端末引き出し線を各ターミナル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、図７に示すように、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、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、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を図７において反時計回りに回転させると、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上に移動し、その結果、係合爪５３と台座部３２とが軸線方向に係合し、これによってレゾルバケース４３が仮止めされる。
仮止めが終了したら、図１に示すように、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。このとき、ロータ３の回転軸６が、レゾルバケース４３の開口３９、及びレゾルバステータ４２の中心、並びにブラケット４の開口２５を貫通し、その先端部が外側に突出する。

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つつ角度調整をし、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。
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。さらに、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の出力が所定値になるように、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る。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の先端を周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、レゾルバステータ４２をブラケット４に固定するにあたり、レゾルバ端子４６がブラケット４側のターミナル３８の接続部３７に溶接されるので、従来のような信号線が不要になり、組み付けが容易になる。また、使用時の耐久性を向上させることができる。また、信号線がないことで、ノイズに対しても強いブラシレスモータが得られる。
ここにおいて、組み付け時には、レゾルバステータ４２の角度調整に伴って、レゾルバ端子４６の位置を周方向に移動させることがあるが、ターミナル３８の接続部３７の周方向の幅が、レゾルバ端子４６に比べて十分大きいので、このような移動を許容しつつ、電気的な接続を確保することができる。

また、レゾルバケース４３の係合爪５３が、ベアリング支持用の金属製のプレート２８に係合されるので、レゾルバケース４３の支持強度が高くなる。しかも、プレート２８の第１貫通孔３３が長孔であるので、レゾルバケース４３の周方向への移動が許容され、レゾルバステータ４２の角度調整が容易になる。さらに、調整用爪５２が軸線方向に略平行に設けられているので、この調整用爪５２を用いて、レゾルバケース４３を周方向に容易に移動させることができる。したがって、ブラケット４をハウジング２に固定した後に、角度調整ができるようになるので、調整作業の作業性が向上し、信頼性も高まる。
さらに、係合爪５３を台座部３２に溶接することによってレゾルバケース４３が固定されるので、従来のネジ留めの場合に比べて固定箇所を多くすることができ、安定性が向上する。このため、ブラシレスモータ１の対振動性が向上する。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、第１貫通孔３３又は第２貫通孔３６の形状は、長孔に限定されない。また、レゾルバケース４３に調整用爪５２を設けず、係合爪５３を用いてレゾルバケース４３の角度調整を行うようにしても良い。

本発明は、ハウジングと；前記ハウジングの開口部を覆うブラケットと；前記ブラケットに取り付けられ、レゾルバのレゾルバステータを収容するレゾルバケースと；前記レゾルバケースに設けられ、ロータの軸線方向に略平行に延びる調整用爪が設けられた爪部と；前記レゾルバケースに設けられ、前記レゾルバステータから信号を取り出すレゾルバ端子と；を備え、前記ブラケットには、前記爪部を挿通される貫通孔が形成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、レゾルバの位置調整作業が容易になり、レゾルバの検出精度も向上させることができる。さらに、組み付け工数が削減され、コストダウンが図れる。また、信頼性が向上する。

Claims (4)

1. ハウジングと；
   前記ハウジングの開口部を覆うブラケットと；
   前記ブラケットに取り付けられ、レゾルバのレゾルバステータを収容するレゾルバケースと；
   前記レゾルバケースに設けられ、ロータの軸線方向に略平行に延びる調整用爪が設けられた爪部と；
   前記レゾルバケースに設けられ、前記レゾルバステータから信号を取り出すレゾルバ端子と；を備え、
   前記ブラケットには、前記爪部を挿通される貫通孔が形成されているブラシレスモータ。
2. 請求項１に記載のブラシレスモータであって、
   前記爪部に、周方向に延びる係合爪が設けられ、
   前記ブラケットは、前記爪部が挿通される第１貫通孔と、前記第１貫通孔に挿通された前記爪部の前記係合爪が固定される台座部と、前記レゾルバ端子が挿通される第２貫通孔と、前記第２貫通孔に挿通された前記レゾルバ端子が接続されるターミナルとを有する。
3. 請求項２に記載のブラシレスモータであって、
   前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は、前記ブラケットの周方向に延びる長孔である。
4. 請求項３に記載のブラシレスモータであって、
   前記ターミナルの前記レゾルバ端子が接続される部分の周方向の幅は、前記レゾルバ端子の周方向の幅よりも大きく、前記第１貫通孔の周方向の長さよりも小さい。
   

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