JPWO2013046433A1

JPWO2013046433A1 - モータ

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Publication number: JPWO2013046433A1
Application number: JP2011551728A
Authority: JP
Inventors: 雄喜小原; 榎本　和幸; 和幸榎本; 強松邵; 和秋安藤; 章田辺
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: CN103141012A; US8866356B2; WO2013046433A1; CN103141012B; US20130082551A1; TWI437794B; KR101346477B1; DE112011105689T5; KR20130045231A; JP4937430B1; TW201315099A; DE112011105689B4

Abstract

コイルが巻装されたステータ及び前記ステータ内に配置され回転軸を回転駆動するロータを備えるモータ部と、前記モータ部と一体化され前記モータ部に駆動電力を供給するアンプ部と、を備えるモータにおいて、前記モータ部とアンプ部とは、結線台を介してネジにより電気的、機械的に接続され、前記結線台の、前記回転軸の軸心を中心とする円周上に配置された前記モータ部との複数の電気的接続部のピッチ径が、前記アンプ部との複数の電気的、機械的接続部のピッチ径より小さく、前記アンプ部は、前記回転軸と直角方向に複数の回路基板が積層状に配置され、前記複数の回路基板は、導電性のスペーサを介して電気的、機械的に、前記結線台の前記アンプ部との複数の電気的、機械的接続部にネジ締結されている。

Description

本発明は、アンプ一体型のモータに関する。

従来、モータとこのモータに駆動電力を供給するアンプとは、別置きされるのが主流であるが、別置き型は、アンプを収容する制御盤が必要であり、また、モータとアンプを接続する配線が必要となるので、アンプ一体型のモータの方が有利である。

アンプ一体型のモータは、モータに取付けられるアンプ部の容積を小さくしてモータ全体を小形化することと、簡単な組立構造とすることの両立が難しかった。また、アンプ部は、多数の要素部品により構成され、モータ部に比べて故障率が高いので、要素部品が交換可能な構造であることが望ましい。

従来、モータケース内に、モータ用の構成要素を収納したモータにおいて、モータケースの一部を構成するモジュールケース内に、少なくとも、モータ駆動用の回路基板とスイッチング素子とを収納し、駆動回路モジュールとして一体化形成し、前記駆動回路モジュールを樹脂封入したモータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３５６００６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の技術によれば、回路基板等（アンプ部）を駆動回路モジュールとして一体化形成し、樹脂封入しているので、アンプ部の分解が不可能で要素部品故障時に修理や交換ができない、という問題がある。さらに、樹脂封入時の熱ストレスにより、要素部品の故障率が高くなる、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータ部とアンプ部の接続時の組立容易性を確保し、信頼性を向上し、構造を簡素化すると共に、アンプ部の要素部品の保守性を確保し、製作時の熱ストレスを回避したアンプ一体型のモータを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、コイルが巻装されたステータ及び前記ステータ内に配置され回転軸を回転駆動するロータを備えるモータ部と、前記モータ部と一体化され前記モータ部に駆動電力を供給するアンプ部と、を備えるモータにおいて、前記モータ部とアンプ部とは、結線台を介してネジにより電気的、機械的に接続され、前記結線台の、前記回転軸の軸心を中心とする円周上に配置された前記モータ部との複数の電気的接続部のピッチ径が、前記アンプ部との複数の電気的、機械的接続部のピッチ径より小さく、前記アンプ部は、前記回転軸と直角方向に複数の回路基板が積層状に配置され、前記複数の回路基板は、導電性のスペーサを介して電気的、機械的に、前記結線台の前記アンプ部との複数の電気的、機械的接続部にネジ締結されていることを特徴とする。

本発明にかかるモータは、モータ部とアンプ部の接続時の組立容易性を確保し、信頼性を向上し、構造を簡素化すると共に、アンプ部の要素部品の保守性を確保し、製作時の熱ストレスを回避できる、という効果を奏する。

図１は、本発明に係るモータの実施の形態１を示す部分縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。図４は、実施の形態１の結線台を示す正面図である。図５は、実施の形態１のブラケットの締結部を示す正面図である。図６は、実施の形態１の結線台の縦断面図である。図７は、本発明に係るモータの実施の形態２を示す部分縦断面図である。図８は、図７のＣ−Ｃ線に沿う横断面図である。図９は、本発明に係るモータの実施の形態３を示す部分縦断面図である。

以下に、本発明に係るモータの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明に係るモータの実施の形態１を示す部分縦断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う横断面図であり、図４は、実施の形態１の結線台を示す正面図であり、図５は、実施の形態１のブラケットの締結部を示す正面図であり、図６は、実施の形態１の結線台の縦断面図である。

図１〜図３に示すように、実施の形態１のモータ９１は、モータ部１０と、モータ部１０の反負荷側に取付けられモータ部１０と一体化されモータ部１０に駆動電力を供給するアンプ部２０とを備えている。モータ部１０とアンプ部２０とは、結線台３０により、電気的、機械的に接続されている。

モータ部１０は、反負荷側のブラケット１２を有するモータケース１１と、モータケース１１内に固定されたステータ（図示せず）と、ステータに巻装された各相のコイル１７と、ケース１１に回転可能に支持された回転軸１４と、回転軸１４に固定されステータ内に配置されたロータ１５と、を備え、アンプ部２０から結線台３０を介して各相のコイル１７に電力が供給され、ロータ１５が回転して回転軸１４を回転駆動し、回転軸１４の負荷側１４ａから回転動力を出力する。

各相のコイル１７の反負荷側には、リング状のコイル配線基板１８が配置され、各相のコイル１７は、夫々、コイル配線基板１８の各回路に接続されて電力を供給される。コイル配線基板１８の反負荷側には、コイル配線基板１８と結線台３０とを電気的に接続する棒状の導電性のモータ側のスペーサ１９が配置されている。スペーサ１９の端部には、ネジ穴が設けられている。スペーサ１９は、ブラケット１２に設けられた丸孔１２ｃ（図５参照）を通して結線台３０に電気的に接続される。

結線台３０は、絶縁性を有する樹脂により形成され、円盤部３０ａと、円盤部３０ａの外縁部に設けられた複数（実施の形態１では４つ）の横断面が舟形の台部３０ｂを有している。台部３０ｂの根元に隣接する円盤部３０ａには、矩形孔３０ｃが設けられている。

結線台３０の円盤部３０ａは、ブラケット１２に設けられた円形の凹部１２ａに嵌合される。円盤部３０ａの外周部は、大部分が凹部１２ａの内径より小さく形成され、互いに９０°離隔した４ヶ所の凸部３０ｄのみが凹部１２ａの内径と等しい外径に高精度に形成されている。このようにして、高精度加工する部分の面積を減らし、コストダウンを図っている。

結線台３０の円盤部３０ａの裏側には、１つ又は複数の突起３０ｅが設けられている。突起３０ｅを対応するブラケット１２の穴に嵌合させ、結線台３０の周方向の回り止め（位置決め）を行なう。

図４に示すように、結線台３０の円盤部３０ａの３ヶ所の凸部３０ｄの内側には、９０°ずつ離隔した３つのネジ通し孔３０ｆが設けられている。図５に示すように、ブラケット１２の凹部１２ａ内には、結線台３０の３つのネジ通し孔３０ｆに対応する３つのネジ穴１２ｂが設けられている。締結台３０は、３本のネジ３１（図２参照）をネジ通し孔３０ｆに通し、ブラケット１２のネジ穴１２ｂにネジ込むことにより、ブラケット１２に機械的に接続される。ネジ通し孔３０ｆ及びネジ穴１２ｂが、９０°ずつ離隔して３つしか設けられていないので、ブラケット１２に対する結線台３０の周方向取付け位置は、一意的に決まり、取付け間違いが生じることはない。なお、ネジ通し孔３０ｆ及びネジ穴１２ｂを３つ以上設け、これらを不等角度間隔に配置してもよい。

図１〜図６に示すように、結線台３０には、複数（４つ）の結線端子３３が嵌め込みにより装着されている。結線端子３３は、結線台３０の台部３０ｂの一側面に沿う胴部３３ａと、胴部３３ａの一端に接続し、胴部３３ａと直角を成し、台部３０ｂの端面に沿うアンプ側端子３３ｂと、胴部３３ａの他端に接続し、胴部３３ａと直角を成し、アンプ側端子３３ｂと反対方向を向き、結線台３３の矩形孔３０ｃ内に挿入されるモータ側端子３３ｃと、を有している。実施の形態１では、結線端子３３を嵌め込みにより結線台３０に装着したが、結線端子３３を結線台３０にインサート成型により装着するようにしてもよい。

アンプ側端子３３ｂには、ネジ孔３３ｅが設けられ、モータ側端子３３ｃには、ネジ通し孔３３ｆが設けられている。ネジ孔３３ｅが設けられたアンプ側端子３３ｂは、アンプ部２０との電気的、機械的接続部を構成し、ネジ通し孔３３ｆが設けられたモータ側端子３３ｃは、モータ部１０との電気的接続部を構成している。

図２に示すように、モータ側端子３３ｃのネジ通し孔３３ｆ（モータ部１０との電気的接続部）のピッチ径φｄは、アンプ側端子３３ｂのネジ孔３３ｅ（アンプ部２０との電気的、機械的接続部）のピッチ径φＤより小さくされ、モータ部１０との電気的接続部とアンプ部２０との電気的、機械的接続部とは、正面視で重なっていない。それ故、ネジ３２をモータ側端子３３ｃのネジ通し孔３３ｆを通してモータ側のスペーサ１９のネジ穴にネジ込むとき、アンプ側から差込んだドライバーをアンプ側端子３３ｂ（アンプ部２０との電気的、機械的接続部）が邪魔することはなく、ネジ締結作業が容易である。

また、モータ側のスペーサ１９がモータ９１の中心寄りに配置されるので、モータ部１０においては、外縁部のスペースを利用して、樹脂モールドフレーム１１ａとブラケット１２の嵌合部１１ｂ、Ｏリング１１ｃ、コイル結線１７ａ等を配置することができる。また、アンプ部２０においては、中心部のスペースを利用して、電子部品を配置することができ、デッドスペースを減らすことができる。

また、図４に示すように、４つのネジ孔３３ｅ（モータ部１０との電気的接続部）の角度間隔Ａ１〜Ａ４、及び、４つのネジ通し孔３３ｆ（アンプ部２０との電気的、機械的接続部）の角度間隔Ｍ１〜Ｍ２は、不等間隔となっている。この構造により、モータ側のスペーサ１９とモータ側端子３３ｃとの接続、アンプ側端子３３ｂと第１の回路基板２１との接続時に、接続位置が一意的に決まり、誤接続を防止することができる。

図１及び図６に示すように、モータ部１０と結線台３０の電気的接続部としてのモータ側端子３３ｃは、同一平面（Ｆ面：第１の平面）上に配置される。アンプ部２０と結線台３０の電気的、機械的接続部としてのアンプ側端子３３ｂも、同一平面（Ｄ面：第２の平面）上に配置される。それ故、複数（４つ）の結線端子３３の軸方向長さ（胴部３３ａの長さ）は同一となり、複数の結線端子３３は、同一の部品を用いることができ、部品構成を少品種にしてコストを低減することができる。

また、図１、図２及び図６に示すように、結線台３０をブラケット１２へ締結するネジ３１の座面は、同一平面（Ｅ面）上にある。また、Ｆ面（モータ部１０と結線台３０の電気的接続部：第１の平面）と、Ｄ面（アンプ部２０と結線台３０の電気的、機械的接続部：第２の平面）と、Ｅ面と、結線台３０のブラケット１２側端面（モータ部１０への固定面：第３の平面）とは平行である。それ故、結線台３０が固定されるブラケット１２の凹部１２ａの底面は、汎用的な旋盤加工により加工することができ、コストを低減することができる。さらに、凹部１２ａの底面の平面度を高精度に加工することができ、各接続部の組立精度を向上することができる。また、アンプ部２０において、回転軸１４と直角方向に積層状に配置される第１、第２、第３の回路基板２１、２２、２３を互いに平行に組立てることができる。

次に、実施の形態１のモータ９１の組立方法を説明する。まず、モータ部１０のブラケット１２の凹部１２ａに、結線台３０の円盤部３０ａを嵌め込んでマウントする。このとき、突起３０ｅを対応するブラケット１２の穴に嵌合させ、結線台３０を周方向に位置決めする。続いて、結線台３０の３つのネジ通し孔３０ｆを通してブラケット１２のネジ穴１２ｂにネジ３１をネジ込み、モータ部１０と結線台３０とを機械的に接続する。

次に、結線台３０の複数（４つ）のモータ側端子３３ｃのネジ通し孔３３ｆを通してモータ部１０の導電性を有するモータ側のスペーサ１９のネジ穴にネジ３１をネジ込んで締結し、モータ部１０と結線台３０とを電気的に接続する。続いて、アンプ部２０の電子部品を実装した第１の回路基板２１を結線台３０のアンプ側端子３３ｂ上に載せ、第１の回路基板２１の４つのスルーホールを通して、導電性を有するアンプ側の第１のスペーサ２５の一端部の雄ネジをアンプ側端子３３ｂのネジ孔３３ｅにネジ込んで締結する。すなわち、第１の回路基板２１を、第１のスペーサ２５を介して電気的、機械的に、結線台３０のアンプ部２０の複数の電気的、機械的接続部に接続（ネジ締結）する。

次に、電子部品を実装した第２の回路基板２２を、第１の回路基板２１に積層するように、第１のスペーサ２５の他端上に載せ、第２の回路基板２２の４つのスルーホールを通して第２のスペーサ２６の一端の雄ネジを第１のスペーサ２５の他端のネジ穴にネジ込んで締結し、第１の回路基板２１と第２の回路基板２２とを電気的、機械的に接続する。

続いて、電子部品を実装した第３の回路基板２３を、第２の回路基板２２に積層するように、第２のスペーサ２６の他端上に載せ、第３の回路基板２３の４つのスルーホールを通してネジ（図示せず）を第２のスペーサ２６の他端のネジ穴にネジ込んで締結し、第２の回路基板２２と第３の回路基板２３とを電気的、機械的に接続する。以上説明したように、結線台３０は、モータ部１０とアンプ部２０とを電気的に接続すると共に、アンプ部２０をモータ部１０上に保持している。

次に、接続された結線台３０及び積層された第１、第２、第３の回路基板２１、２２、２３をアンプケース２８で覆い、アンプケース２８を反負荷側ブラケット１２に締結すれば、モータ９１の組立が完了する。

以上のように、実施の形態１のモータ９１は、モータ部１０とアンプ部２０とをネジ止めのみで一体化している。また、結線台３０とモータ部１０の電気的接続部のピッチ径φｄは、結線台３０とアンプ部２０の電気的、機械的接続部のピッチ径φＤよりも小さくなっていて、両者は正面視で重なっていない。それ故、結線台３０とモータ部１０の電気的接続部をネジ締結するとき、アンプ側から差込んだドライバーを、結線台３０とアンプ部２０の電気的、機械的接続部が邪魔することはなく、ネジ締結作業が容易である。

また、アンプ部１０の複数の回路基板２１、２２、２３を積層状に配置し、回路基板２１、２２、２３間を導電性を有するスペーサ２５、２６によりネジ止めのみで締結しているので、アンプ部１０を比較的高温で樹脂封入する従来の技術と比較して、熱ストレスを回避することができる。また、結線台３０の高さを高くすることにより、モータ部１０とアンプ部２０との熱干渉を抑制することができる。また、アンプ部１０の故障時に、分解、部品の交換ができるので、保守性に優れている。

実施の形態２．
図７は、本発明に係るモータの実施の形態２を示す部分縦断面図であり、図８は、図７のＣ−Ｃ線に沿う横断面図である。図７及び図８に示すように、実施の形態２のモータ９２は、結線台３０の円盤部３０ａの中央部に大径孔３０ｇが形成されこの大径孔３０ｇに磁性体製の筒状シールド５２が取付けられている。筒状シールド５２内には、回転軸１４の反負荷側端部に取付けられたロータリエンコーダ等のセンサー５１が配置されている。実施の形態２のモータ９２は、上記の部分以外は、実施の形態１のモータ９１と異なるところはない。実施の形態２のモータ９２によれば、センサー５１に対する外部磁気の影響を遮蔽することができる。

実施の形態３．
図９は、本発明に係るモータの実施の形態３を示す部分縦断面図である。図９に示すように、実施の形態３のモータ９３は、第１、第２、第３の回路基板２１、２２、２３の側部に、回転軸１４と平行に配置した、電子部品を実装した第４の回路基板６１を備えている。第４の回路基板６１は、結線台３０の側部に設けられた締結部３０ｊ及び第３の回路基板２３の側部に設けられた締結部２３ｊに、ネジ６２により締結される。結線台３０及び第１、第２、第３、第４の回路基板２１、２２、２３、６１は、アンプケース６５で覆われている。アンプケース６５は、第４の回路基板６１側に、取外し可能な蓋６６を備え、蓋６６を取外して第４の回路基板６１を保守、点検することができる。実施の形態３のモータ９３は、上記の部分以外は、実施の形態２のモータ９２と異なるところはない。

１０モータ部
１１モータケース
１１ａ樹脂モールドフレーム
１１ｂ嵌合部
１１ｃＯリング
１２ブラケット
１２ａ凹部
１２ｂネジ穴
１２ｃ丸孔
１４回転軸
１４ａ負荷側
１５ロータ
１７コイル
１７ａコイル結線
１８コイル配線基板
１９スペーサ
２０アンプ部
２１第１の回路基板
２２第２の回路基板
２３第３の回路基板
２３ｊ締結部
２５第１のスペーサ
２６第２のスペーサ
２８アンプケース
３０結線台
３０ａ円盤部
３０ｂ台部
３０ｃ矩形孔
３０ｄ凸部
３０ｅ突起
３０ｆネジ通し孔
３０ｇ大径孔
３０ｊ締結部
３１、３２ネジ
３３結線端子
３３ａ胴部
３３ｂアンプ側端子
３３ｃモータ側端子
３３ｅネジ孔
３３ｆネジ通し孔
５１センサー
５２筒状シールド
６１第４の回路基板
６２ネジ
６５アンプケース
６６蓋
９１、９２、９３モータ

Claims

コイルが巻装されたステータ及び前記ステータ内に配置され回転軸を回転駆動するロータを備えるモータ部と、
前記モータ部と一体化され前記モータ部に駆動電力を供給するアンプ部と、
を備えるモータにおいて、
前記モータ部とアンプ部とは、結線台を介してネジにより電気的、機械的に接続され、
前記結線台の、前記回転軸の軸心を中心とする円周上に配置された前記モータ部との複数の電気的接続部のピッチ径が、前記アンプ部との複数の電気的、機械的接続部のピッチ径より小さく、
前記アンプ部は、前記回転軸と直角方向に複数の回路基板が積層状に配置され、前記複数の回路基板は、導電性のスペーサを介して電気的、機械的に、前記結線台の前記アンプ部との複数の電気的、機械的接続部にネジ締結されていることを特徴とするモータ。
前記結線台の、前記回転軸の軸心を中心とする円周上に配置された前記モータ部との複数の電気的接続部の角度間隔、及び／又は、前記アンプ部との複数の電気的接続部の角度間隔が、不等間隔となっていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記結線台の、前記回転軸の軸心を中心とする円周上に配置された前記モータ部との複数の電気的接続部が第１の平面上に配置され、前記アンプ部との複数の電気的接続部が第２の平面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記結線台の前記モータ部への固定面は、第３の平面を構成し、前記結線台の、前記回転軸の軸心を中心とする円周上に配置された前記モータ部との複数の電気的接続部が配置される第１の平面、及び、前記アンプ部との複数の電気的、機械的接続部が配置される第２の平面は、前記第３の平面と平行であることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
前記結線台は、前記モータ部に締結する複数の締結部を有し、前記複数の締結部は、不等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記結線台の円盤部の中央部に大径孔が形成され、前記大径孔に磁性体製の筒状シールドが取付けられていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記複数の回路基板の側部に、前記回転軸と平行に他の回路基板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。