JPWO2018025986A1

JPWO2018025986A1 - モータ

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Publication number: JPWO2018025986A1
Application number: JP2018531998A
Authority: JP
Inventors: 祐輔牧野
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2019-06-06
Also published as: US20190181727A1; US11063496B2; CN109565232A; CN109565232B

Abstract

モータは、上下方向を向く中心軸を中心とするシャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受機構と、前記軸受機構の径方向外側に位置する電機子と、前記軸受機構および前記電機子が固定されたブラケットと、前記シャフトに接続された有蓋円筒状のロータと、ホール素子が実装された回路基板と、を備える。前記ロータが、前記電機子の径方向外側にて前記電機子と径方向に対向するロータマグネットを備える。前記ブラケットが、外周面に前記電機子が固定される円筒部と、前記円筒部の下端部から径方向外方に延びるブラケット底部と、前記ブラケット底部の外周部から上方に延びるブラケット側壁部と、前記ブラケット側壁部に接続された基板保持部と、を備える。前記回路基板が、前記基板保持部により保持される。前記ホール素子が、前記ブラケット側壁部により保持される。【選択図】図８

Description

本発明は、モータに関する。

従来、モータでは、ロータマグネットの磁極の周方向における位置を検出するために、ホール素子等の磁気センサが設けられる場合がある。例えば、日本国公開公報第２０１６−０７７０７４号公報に開示されている回転電機１では、第１ホールＩＣ５０ａ〜第４ホールＩＣ５０ｄが、ステータ鉄心２Ａの径方向外側端において、ティース部２Ｂ間の切り欠き部７に配置される。第１ホールＩＣ５０ａ〜第４ホールＩＣ５０ｄは、第１回路基板５５Ａ〜第３回路基板５５Ｃに表面実装されている。第１回路基板５５Ａ〜第３回路基板５５Ｃは、センサホルダ７０内に収容されており、センサホルダ７０はティース部２Ｂに取り付けられる。

また、日本国公開公報第２０１４−０６８４２０号公報に開示されている始動発電機では、ロータ磁石４の回転位置を検出する磁気センサ１４ａ〜１４ｄが、ステータ２０の発電コイル２３と上下方向に重なる位置に配置される。磁気センサ１４ａ〜１４ｄおよび回路基板１２は、センサーケース１１内に収容される。センサーケース１１は、固定用孔が設けられた取付部１３を介して、ステータコア２２に固定される。
日本国公開公報第２０１６−０７７０７４号公報日本国公開公報第２０１４−０６８４２０号公報

ところで、日本国公開公報第２０１６−０７７０７４号公報の回転電機１では、ステータ鉄心２Ａに対するセンサホルダ７０の取付誤差、センサホルダ７０に対する第１回路基板５５Ａ〜第３回路基板５５Ｃの取付誤差、および、第１回路基板５５Ａ〜第３回路基板５５Ｃに対する第１ホールＩＣ５０ａ〜第４ホールＩＣ５０ｄの取付誤差が重畳することにより、ロータ４のマグネット１６の位置検出精度が低下するおそれがある。また、第１ホールＩＣ５０ａ〜第４ホールＩＣ５０ｄがティース部２Ｂ間に配置されるため、コイル１０等から輻射される磁気ノイズの影響により、第１ホールＩＣ５０ａ〜第４ホールＩＣ５０ｄの検出精度が低下し、マグネット１６の位置検出精度が低下するおそれもある。

日本国公開公報第２０１４−０６８４２０号公報の始動発電機では、ステータ２０に対するセンサーケース１１の取付誤差、および、センサーケース１１に対する磁気センサ１４ａ〜１４ｄの取付誤差が重畳することにより、ロータ磁石４の位置検出精度が低下するおそれがある。また、磁気センサ１４ａ〜１４ｄが発電コイル２３と上下方向に重なっているため、発電コイル２３等から輻射される磁気ノイズの影響により、磁気センサ１４ａ〜１４ｄの検出精度が低下し、ロータ磁石４の位置検出精度が低下するおそれもある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ホール素子によるロータマグネットの位置検出の精度を向上することを目的としている。

本発明の一の実施形態に係る例示的なモータは、上下方向を向く中心軸を中心とするシャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受機構と、前記軸受機構の径方向外側に位置する電機子と、前記軸受機構および前記電機子が固定されたブラケットと、前記シャフトに接続された有蓋円筒状のロータと、ホール素子が実装された回路基板と、を備える。前記ロータが、前記電機子の径方向外側にて前記電機子と径方向に対向するロータマグネットを備える。前記ブラケットが、外周面に前記電機子が固定される円筒部と、前記円筒部の下端部から径方向外方に延びるブラケット底部と、前記ブラケット底部の外周部から上方に延びるブラケット側壁部と、前記ブラケット側壁部に接続された基板保持部と、を備える。前記回路基板が、前記基板保持部により保持される。前記ホール素子が、前記ブラケット側壁部により保持される。

本発明では、ホール素子によるロータマグネットの位置検出の精度を向上することができる。

図１は、一の実施形態に係るモータの斜視図である。図２は、モータの斜視図である。図３は、モータの斜視図である。図４は、モータの縦断面図である。図５は、ブラケットの平面図である。図６は、ブラケットの縦断面図である。図７は、ブラケットの底面図である。図８は、モータの斜視断面図である。図９は、シャフトおよびロータの縦断面図である。図１０は、シャフトおよびロータの底面図である。図１１は、軸流ファンの断面図である。

図１は、本発明の例示的な一の実施形態に係るモータ１の外観を示す斜視図である。モータ１は、アウターロータ型のブラシレスモータである。モータ１は、例えば、軸流ファンにおいてインペラを回転させるために利用される。図２および図３は、図１とは異なる方向から見たモータ１の斜視図である。図４は、モータ１の縦断面図である。図４では、細部の断面における平行斜線を省略している。また、図４では、断面よりも奥側の構成、および、モータ１の外側面の一部も併せて描いている。

本明細書では、図４中におけるモータ１の中心軸Ｊ１方向の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。本明細書における上側および下側は、実際の機器に組み込まれたときの重力方向上側および下側を示すものではない。以下の説明では、中心軸Ｊ１を中心とする周方向を、単に「周方向」と呼び、中心軸Ｊ１を中心とする径方向を、単に「径方向」と呼ぶ。また、中心軸Ｊ１に平行な方向を、「上下方向」または「軸方向」と呼ぶ。

モータ１は、静止部２と、回転部３と、軸受機構４と、を含む。軸受機構４は、回転部３を静止部２に対して回転可能に支持する。静止部２は、ブラケット２１と、電機子２２と、端子カバー部２３と、回路基板２７と、基板カバー部２５と、バスバーユニット２６と、を含む。回転部３は、シャフト３１と、ロータ３２と、を含む。軸受機構４は、下玉軸受４１と、上玉軸受４２とを含む。

図５は、ブラケット２１の平面図である。図６は、ブラケット２１の縦断面図である。図７は、ブラケット２１の底面図である。図８は、モータ１の斜視断面図である。図８では、ブラケット２１および回路基板２７等を斜め下方から見た図を示す。また、図７および図８では、基板カバー部２５の図示を省略している。

ブラケット２１は、ブラケット底部２１１と、円筒部２１２と、ブラケット側壁部２１３と、を含む。ブラケット底部２１１、円筒部２１２およびブラケット側壁部２１３は、樹脂製の一繋がりの部材である。円筒部２１２は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部位である。ブラケット底部２１１は、中心軸Ｊ１に略垂直な板状の部位である。ブラケット底部２１１は、円筒部２１２の下端部から径方向外方に延びる。換言すれば、円筒部２１２は、ブラケット底部２１１から上方に延びる。ブラケット底部２１１は、平面視において中心軸Ｊ１を中心とする略円環状である。

ブラケット側壁部２１３は、ブラケット底部２１１の外周部から上方に延びる。ブラケット側壁部２１３は、円筒部２１２の径方向外側に配置される。ブラケット側壁部２１３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒部の周方向の一部が欠如している。平面視において、ブラケット側壁部２１３はＣ字状等の略円弧状である。

図４に示すように、ブラケット２１の円筒部２１２の内周面には、軸受機構４が固定される。詳細には、軸受機構４の下玉軸受４１が、円筒部２１２の下部の内周面に固定される。また、上玉軸受４２は、円筒部２１２の上部の内周面に固定される。以下の説明では、円筒部２１２のうち、下玉軸受４１の上面と上玉軸受４２の下面との間の部位を「円筒中央部２９１」と呼ぶ。

円筒中央部２９１の内径は、円筒部２１２のうち下玉軸受４１と接触する部位の内径、および、下玉軸受４１の外径よりも小さい。また、円筒中央部２９１の内径は、円筒部２１２のうち上玉軸受４２と接触する部位の内径、および、上玉軸受４２の外径よりも小さい。換言すれば、円筒中央部２９１は、円筒中央部２９１の下側および上側の部位よりも径方向内方へと突出する小径部である。円筒中央部２９１は、円筒中央部２９１の下側および上側の部位と一繋がりの部位である。

ブラケット２１の円筒部２１２の外周面には、電機子２２が固定される。電機子２２は、軸受機構４の径方向外側に位置する。電機子２２の下側はブラケット底部２１１により覆われる。電機子２２は、バスバーユニット２６に電気的に接続される。電機子２２は、バスバーユニット２６および後述する端子２４２を介して、図示省略の外部電源に電気的に接続される。

電機子２２は、コアバック部２２１と、複数のティース２２２と、インシュレータ２２３と、複数のコイル２２４と、を含む。コアバック部２２１は、中心軸Ｊ１を中心とする環状の部位である。コアバック部２２１は、ブラケット２１の円筒部２１２の外周面に固定される。複数のティース２２２は、コアバック部２２１から径方向外方に放射状に延びる。複数のティース２２２は、周方向において略等角度間隔に配置される。コアバック部２２１および複数のティース２２２は、例えば、一繋がりの金属製の部材である。インシュレータ２２３は、複数のティース２２２の表面を被覆する絶縁体である。複数のコイル２２４は、インシュレータ２２３上から複数のティース２２２に導線を巻回することにより形成される。本実施形態では、複数のコイル２２４は、３相コイルである。

バスバーユニット２６は、複数のバスバー２６１と、バスバー保持部２６２と、バスバーカバー部２６３と、を含む。バスバーユニット２６は、中心軸Ｊ１を中心とする略円弧状または略円環状の部材である。バスバーユニット２６は、電機子２２の鉛直下方に配置される。複数のバスバー２６１には、複数のコイル２２４が電気的に接続される。各バスバー２６１は、導電性の部材である。各バスバー２６１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円弧状または略円環状の部材である。

図４に示す例では、バスバー２６１の数は３である。複数のバスバー２６１は、Ｕ相バスバーと、Ｖ相バスバーと、Ｗ相バスバーと、を含む。Ｕ相バスバーは、複数のコイル２２４のうちＵ相の複数のコイル２２４を互いに接続する。Ｖ相バスバーは、複数のコイル２２４のうちＶ相の複数のコイル２２４を互いに接続する。Ｗ相バスバーは、複数のコイル２２４のうちＷ相の複数のコイル２２４を互いに接続する。

バスバー保持部２６２は、複数のバスバー２６１を保持する。バスバー保持部２６２は、絶縁性の部材である。バスバー保持部２６２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円弧状または略円環状の部材である。バスバー保持部２６２は、天蓋部と、内側壁部と、外側壁部と、を含み、下方に向けて開口される。バスバー保持部２６２の天蓋部は、インシュレータ２２３の下面に位置決めされて固定される。これにより、バスバーユニット２６が電機子２２に対して位置決めされる。複数のバスバー２６１は、バスバー保持部２６２の内部空間に収容される。各バスバー２６１は、バスバー保持部２６２の天蓋部の下面に設けられた溝部に固定される。

バスバーカバー部２６３は、バスバー保持部２６２の下端部に取り付けられ、バスバー保持部２６２の下部開口を塞ぐ。これにより、バスバー保持部２６２内の複数のバスバー２６１の少なくとも一部が、バスバーカバー部２６３により下側から覆われる。好ましくは、複数のバスバー２６１の全体が、バスバーカバー部２６３により下側から覆われる。本実施形態では、バスバー保持部２６２とバスバーカバー部２６３とによりバスバーケースが構成される。複数のバスバー２６１は、当該バスバーケースの内部空間に収容される。バスバーケースの内部空間は、好ましくは、外部から隔離された密閉空間である。バスバーカバー部２６３は、絶縁性の部材である。モータ１では、バスバーケースの内部空間、すなわち、バスバー保持部２６２とバスバーカバー部２６３とによって囲まれる領域が、樹脂にて埋められていてもよい。換言すれば、バスバーケース内部の複数のバスバー２６１が、樹脂によりモールドされてもよい。

バスバーユニット２６は、中性点バスバー２６４をさらに含む。中性点バスバー２６４は、複数のコイル２２４の中性点を結線する。中性点バスバー２６４は、導電性の部材である。中性点バスバー２６４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円弧状または略円環状の部材である。図４に示す例では、中性点バスバー２６４は、バスバー保持部２６２によっては保持されず、上記バスバーケースの外部に配置される。具体的には、中性点バスバー２６４は、コアバック部２２１の径方向内側において、インシュレータ２２３により保持される。

ブラケット２１は、端子保持部２１４をさらに含む。端子保持部２１４は、ブラケット底部２１１の外周部から径方向外方に延びる。具体的には、端子保持部２１４は、ブラケット底部２１１の外周部のうち、ブラケット側壁部２１３が存在しない部位から径方向外方に延びる。端子保持部２１４は、中心軸Ｊ１に略垂直な板状の部位である。端子保持部２１４は、平面視において略矩形状である。端子保持部２１４は、端子カバー部２３により上側から覆われる。端子カバー部２３は、平面視において端子保持部２１４とおよそ同じ大きさの略矩形状である。

端子保持部２１４は、保持部本体２４１と、端子２４２と、凸部２４３と、を含む。保持部本体２４１は、ブラケット底部２１１の外周部に接続される板状の部材である。保持部本体２４１およびブラケット底部２１１は、樹脂製の一繋がりの部材である。端子２４２は、保持部本体２４１の上面に配置される。図５に示す例では、３つの端子２４２が、保持部本体２４１上に設けられる。３つの端子２４２には、上述の３つのバスバー２６１がそれぞれ、電気的に接続される。また、各端子２４２には、外部電源からのリード線（図示省略）が電気的に接続される。当該リード線は、例えば、端子２４２のネジが締められることにより、端子２４２に固定される。

凸部２４３は、保持部本体２４１の下面から下方に突出する。以下の説明では、凸部２４３を「保持凸部２４３」という。保持凸部２４３は、端子２４２よりも径方向外側、または、端子２４２と径方向の略同じ位置に位置する。図６および図７に示す例では、２つの保持凸部２４３が、端子２４２よりも径方向外側において、保持部本体２４１の径方向外側の端部に位置する。換言すれば、保持凸部２４３は、保持部本体２４１のうち、ブラケット底部２１１から径方向に最も離れた端部に位置する。２つの保持凸部２４３は、保持部本体２４１の周方向の両側の端部に配置される。各保持凸部２４３は、端子保持部２１４のうち保持凸部２４３の周囲の部位よりも厚い。

各保持凸部２４３は、下方に開口する略円筒状の部位である。各保持凸部２４３の内部には、図示省略のナットが配置される。２つの保持凸部２４３内の上記ナットに、端子カバー部２３を上側から貫通する図示省略の２本のボルトが螺合することにより、端子カバー部２３が端子保持部２１４に固定される。端子保持部２１４に設けられる保持凸部２４３の数は、適宜変更されてよい。例えば、端子保持部２１４は、１つまたは３つ以上の保持凸部２４３を含んでいてもよい。

ブラケット２１は、ブラケット凸部２１５をさらに含む。ブラケット凸部２１５は、ブラケット底部２１１の下面から下方に突出する。図６および図７に示す例では、４つのブラケット凸部２１５が、円筒部２１２の外周面よりも径方向外側に位置する。４つのブラケット凸部２１５は、略等角度間隔にて略同心円上に配置される。各ブラケット凸部２１５は、下方に開口する略円筒状の部位である。ブラケット凸部２１５の内部空間は、ブラケット底部２１１を上下方向に貫通する貫通孔の一部である。ブラケット凸部２１５は、例えば、モータ１の対象物への取り付けに利用される。各ブラケット凸部２１５の下端と、端子保持部２１４の各保持凸部２４３の下端とは、上下方向の略同じ位置に位置する。ブラケット２１に設けられるブラケット凸部２１５の数は、適宜変更されてよい。例えば、ブラケット２１は、１つまたは２つ以上のブラケット凸部２１５を含んでいてもよい。

ブラケット２１は、基板保持部２１６をさらに含む。基板保持部２１６は、ブラケット側壁部２１３に接続される。基板保持部２１６は、ブラケット側壁部２１３から径方向外側に突出する。基板保持部２１６は、端子保持部２１４とは周方向の異なる位置において、ブラケット側壁部２１３に接続されている。図５および図７に示す例では、基板保持部２１６は、端子保持部２１４から周方向に約９０度ずれた位置に配置されている。基板保持部２１６は、例えば樹脂製である。基板保持部２１６は、ブラケット側壁部２１３と一繋がりの部材である。

基板保持部２１６は、第１部位２１６ａと、第２部位２１６ｂと、を含む。第１部位２１６ａは、中心軸Ｊ１に略垂直な略平板状の部位である。第１部位２１６ａは、ブラケット側壁部２１３から径方向外方へと延びる。第２部位２１６ｂは、第１部位２１６ａの径方向外側の縁部から下方へと延びる。換言すれば、基板保持部２１６は、下方に向けて開口されている。

回路基板２７は、基板保持部２１６により保持される。図８に示す例では、回路基板２７は、基板保持部２１６の第１部位２１６ａの下側に配置され、第１部位２１６ａの下面に固定される。回路基板２７の径方向外側には、基板保持部２１６の第２部位２１６ｂが配置される。回路基板２７は、電機子２２およびバスバーユニット２６よりも径方向外側に配置される。

回路基板２７には、ホール素子２７１が実装される。ホール素子２７１は、ホール効果を利用した磁気センサであり、後述するロータマグネット３４１の位置検出に利用される。本明細書におけるホール素子は、ホール素子単体のみならず、ホール素子を利用したホールＩＣ等も含む概念である。本実施形態では、３つのホール素子２７１が、回路基板２７の上面にリード線を介して実装される。また、回路基板２７には、無線通信する通信部（図示省略）も搭載されている。当該通信部は、例えば、マイクロコンピュータである。

ホール素子２７１は、ブラケット側壁部２１３により保持される。図５、図７および図８に示す例では、３つのホール素子２７１が、回路基板２７から上方に離間した位置において、ブラケット側壁部２１３に設けられた３つの素子取付穴２７２に下方から挿入される。３つのホール素子２７１は、周方向に略等角度間隔にて配置される。図８に示す例では、各ホール素子２７１は、ロータマグネット３４１の下側に位置する。換言すれば、各ホール素子２７１は、ロータマグネット３４１の下方において、ロータマグネット３４１と径方向のおよそ同じ位置に位置する。さらに換言すれば、各ホール素子２７１は、ロータマグネット３４１と上下方向に重なる位置に配置され、ロータマグネット３４１の下面と上下方向に対向する。

図３に例示するように、ブラケット２１の基板保持部２１６の下端部には、基板カバー部２５が取り付けられる。基板カバー部２５は、基板保持部２１６およびブラケット底部２１１に対して、着脱自在に取り付けられる。基板カバー部２５は、例えば、スナップフィット構造によりブラケット２１に取り付けられる。基板カバー部２５は、回路基板２７および基板保持部２１６を下側から覆う。基板カバー部２５は、好ましくは樹脂製である。

シャフト３１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円柱状または略円筒状の部材である。シャフト３１は、例えば金属製である。シャフト３１は、例えば、アルミニウム合金により形成される。図４に示すように、シャフト３１は、軸受機構４により回転可能に支持される。詳細には、軸受機構４の下玉軸受４１は、シャフト３１の下部を支持する。上玉軸受４２は、下玉軸受４１よりも上側に位置してシャフト３１を支持する。

シャフト３１は、シャフト本体３１１と、ナット３１２と、を含む。シャフト本体３１１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円柱状または略円筒状の部材である。図４に示す例では、シャフト本体３１１は略円筒状の中空シャフトである。シャフト本体３１１の下端部には、雄ネジ部３１３が設けられる。雄ネジ部３１３の外径は、下玉軸受４１の内径よりも小さい。また、雄ネジ部３１３の外径は、シャフト本体３１１のうち雄ネジ部３１３の上側の部位の外径よりも小さい。雄ネジ部３１３の上側の当該部位の下面は、雄ネジ部３１３の上端と上下方向の同じ位置に位置する。換言すれば、シャフト本体３１１では、雄ネジ部３１３の上端に、径方向外方へと延びる段差部が設けられる。雄ネジ部３１３は、下玉軸受４１よりも下方に突出する。下玉軸受４１の内輪４１１の下面は、雄ネジ部３１３の上端よりも下側に位置する。なお、下玉軸受４１の内輪４１１の下面と、雄ネジ部３１３の上端とは、上下方向のおよそ同じ位置に位置してもよい。

ナット３１２は、シャフト本体３１１の下側から雄ネジ部３１３に取り付けられる。雄ネジ部３１３は、好ましくは、シャフト３１の回転方向に応じて緩まない方向にネジ切りされる。例えば、軸方向上側から見て、シャフト３１の回転方向が時計回りの場合、雄ネジ部３１３は、右にネジ切りされる。ナット３１２は、好ましくは、緩み止め構造を有する緩み止めナットである。ナット３１２として、緩み止めナット以外の種類のナットが利用されてもよい。

ナット３１２の上面には、下玉軸受４１の内輪４１１の下面が接触する。ナット３１２の上面は、雄ネジ部３１３の上端よりも下側に位置する。下玉軸受４１の内輪４１１の上面は、シャフト本体３１１のシャフト下突出部３１４の下面に接触する。したがって、下玉軸受４１の内輪４１１は、ナット３１２とシャフト下突出部３１４との間に挟まれる。シャフト下突出部３１４は、下玉軸受４１の上側にて、下玉軸受４１の内周縁よりも径方向外側に突出する。図４に示す例では、シャフト下突出部３１４は、シャフト本体３１１のうちシャフト下突出部３１４の径方向内側の部位に取り付けられたＣリングである。なお、シャフト下突出部３１４は、シャフト本体３１１のうちシャフト下突出部３１４の周囲の部位と一繋がりの段差部であってもよい。あるいは、シャフト本体３１１とは別部材である略円筒状のカラーが、シャフト本体３１１の外周面に固定され、シャフト下突出部３１４として利用されてもよい。当該カラーは、例えば、金属製または樹脂製である。

下玉軸受４１の外輪４１２の上面は、円筒中央部２９１の下面に接触する。これにより、下玉軸受４１の外輪４１２の上面が、円筒部２１２により上下方向に支持される。下玉軸受４１の外輪４１２の下面は、円筒部２１２のブラケット下突出部２９２の上面に接触する。すなわち、下玉軸受４１の外輪４１２は、ブラケット下突出部２９２と円筒中央部２９１との間に挟まれる。ブラケット下突出部２９２は、下玉軸受４１の下側にて、下玉軸受４１の外周縁よりも径方向内側に突出する。図４に示す例では、ブラケット下突出部２９２は、円筒部２１２のうちブラケット下突出部２９２の径方向外側の部位に取り付けられたＣリングである。なお、ブラケット下突出部２９２は、円筒部２１２のうちブラケット下突出部２９２の周囲の部位と一繋がりの段差部等であってもよい。

上玉軸受４２の内輪４２１の上面は、シャフト本体３１１のシャフト上突出部３１５の下面に接触する。これにより、上玉軸受４２の内輪４２１が、シャフト本体３１１に対して上下方向に固定される。シャフト上突出部３１５は、上玉軸受４２の上側にて、上玉軸受４２の内周縁よりも径方向外側に突出する。図４に示す例では、シャフト上突出部３１５は、シャフト本体３１１のうちシャフト上突出部３１５の周囲の部位と一繋がりの段差部である。なお、シャフト上突出部３１５は、シャフト本体３１１のうちシャフト上突出部３１５の径方向内側の部位に取り付けられたＣリングであってもよい。あるいは、上玉軸受４２の内輪４２１がシャフト本体３１１に圧入されることにより、当該内輪４２１がシャフト本体３１１に対して上下方向に固定されてもよい。この場合、シャフト上突出部３１５は設けられなくてもよい。

上玉軸受４２の外輪４２２の下面は、弾性部材４３に接触する。弾性部材４３は、円筒中央部２９１の上面に接触する。これにより、上玉軸受４２の外輪４２２の下面が、弾性部材４３を介して円筒部２１２により上下方向に支持される。弾性部材４３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状である。平面視において、弾性部材４３はＣ字状等の略円弧状であってもよい。弾性部材４３は、例えば薄板バネである。本実施形態では、弾性部材４３として波ワッシャが利用される。

モータ１では、ナット３１２を締めることにより、シャフト本体３１１が僅かに下方へと移動する。上玉軸受４２は、シャフト上突出部３１５により下方へと押され、シャフト本体３１１と共に下方へと移動する。弾性部材４３は、上玉軸受４２により下方へと押し付けられて弾性変形し、上下方向に圧縮される。また、下玉軸受４１は、シャフト下突出部３１４により下方へと押され、ナット３１２およびブラケット下突出部２９２と、シャフト下突出部３１４とにより挟持される。これにより、シャフト３１に対する下玉軸受４１の上下方向の相対位置が、精度良く固定される。

下玉軸受４１の外輪４１２の上面は、必ずしも円筒中央部２９１の下面に接触する必要はない。また、上玉軸受４２の外輪４２２の下面に接触する弾性部材４３は、必ずしも円筒中央部２９１の上面に接触する必要はない。

例えば、円筒中央部２９１の内径が、円筒中央部２９１の下側および上側の部位とおよそ同じであり、円筒中央部２９１の内周面に、円筒中央部２９１とは別部材である略円筒状のカラーが固定されてもよい。当該カラーは、例えば、金属製または樹脂製である。当該カラーの上下方向の高さは、円筒中央部２９１の上下方向の高さとおよそ同じである。この場合、下玉軸受４１の外輪４１２の上面は、円筒部２１２の当該カラーの下面に接触する。また、上玉軸受４２の外輪４２２の下面は、弾性部材４３を介して当該カラーの上面に接触する。これにより、下玉軸受４１の外輪４１２の上面は、円筒部２１２により上下方向に支持される。また、上玉軸受４２の外輪４２２の下面は、弾性部材４３を介して円筒部２１２により上下方向に支持される。

あるいは、円筒中央部２９１の内径が、円筒中央部２９１の下側および上側の部位とおよそ同じであり、円筒中央部２９１の内周面に、円筒中央部２９１とは別部材である２つのＣリングが固定されてもよい。一方のＣリングは、円筒中央部２９１の下端に配置され、他方のＣリングは、円筒中央部２９１の上端に配置される。この場合、下玉軸受４１の外輪４１２の上面は、当該一方のＣリングの下面に接触する。また、上玉軸受４２の外輪４２２の下面は、弾性部材４３を介して当該他方のＣリングの上面に接触する。これにより、下玉軸受４１の外輪４１２の上面は、円筒部２１２により上下方向に支持される。また、上玉軸受４２の外輪４２２の下面は、弾性部材４３を介して円筒部２１２により上下方向に支持される。

シャフト３１は、シャフトフランジ部３１６をさらに含む。シャフトフランジ部３１６は、シャフト本体３１１の上部から径方向外方に延びる。シャフトフランジ部３１６は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状の部位である。シャフトフランジ部３１６は、上玉軸受４２から上方に離れた位置に位置する。シャフトフランジ部３１６およびシャフト本体３１１は、一繋がりの金属製の部材である。

シャフト本体３１１の上端部には、雄ネジ部３１７が設けられる。雄ネジ部３１７は、シャフトフランジ部３１６よりも上側に位置する。雄ネジ部３１７には、例えば、軸流ファンのインペラが取り付けられる。

図９は、シャフト３１およびロータ３２の縦断面図である。図１０は、シャフト３１およびロータ３２の底面図である。ロータ３２は、シャフト３１に接続される。ロータ３２は、中心軸Ｊ１を中心とする有蓋略円筒状の部材である。ロータ３２は、下方に向けて開口される。

ロータ３２は、ロータ蓋部３２１と、ロータ側壁部３２２と、ロータマグネット３４１と、ロータヨーク３４２と、送風板部３２５と、ロータ拡径部３２８と、ロータ下側壁部３２９と、を含む。ロータ蓋部３２１は、シャフト３１に接続される。ロータ蓋部３２１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部位である。ロータ側壁部３２２は、ロータ蓋部３２１の外縁部から下方に延びる。ロータ側壁部３２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部位である。ロータ蓋部３２１とロータ側壁部３２２との接続部の内面３２３は、径方向外方に向かうに従って下方へと向かう傾斜面である。

ロータ拡径部３２８は、ロータ側壁部３２２の下端部から径方向外方かつ下方に延びる。ロータ拡径部３２８の内周面および外周面はそれぞれ、中心軸Ｊ１を中心とする略円錐台の側面である。ロータ下側壁部３２９は、ロータ拡径部３２８の外周部から下方に延びる。ロータ下側壁部３２９は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部位である。ロータ下側壁部３２９の内径は、ブラケット側壁部２１３の外径よりも大きい。図４に示す例では、ロータ下側壁部３２９の内周面は、ブラケット側壁部２１３の外周面と径方向に対向する。また、ブラケット側壁部２１３の上端は、ロータ拡径部３２８と上下方向に対向する。

図９および図１０に示すように、送風板部３２５は、ロータ蓋部３２１の下面に接続される。送風板部３２５は、ロータ蓋部３２１の径方向の中央部から径方向外方へと延びる。送風板部３２５は、複数の送風板３２６を含む。複数の送風板３２６は、ロータ蓋部３２１の下面において、中心軸Ｊ１を中心として放射状に配置される。

各送風板３２６は、ロータ蓋部３２１の径方向の中央部から径方向外方へと延びる略平板状の部位である。ロータ蓋部３２１の径方向の中央部とは、例えば、平面視においてブラケット２１の円筒部２１２の上端外周縁よりも内側に位置する部位である。平面視において、各送風板３２６は、径方向に平行に略直線状に延びる。また、平面視において、各送風板３２６は、送風板３２６の中央を通って径方向に延びる中心線に対して略線対称である。各送風板３２６の下端縁は、水平方向に略平行に延びる。複数の送風板３２６は、周方向において略等角度間隔に配置される。

図１０に示す例では、送風板部３２５は、８つの送風板３２６を含む。図９では、中心軸Ｊ１の右側には、送風板３２６を含む断面を描き、中心軸Ｊ１の左側には、送風板３２６を含まない断面を描いている。上述の図４においても同様である。送風板３２６の数、形状および配置等は、適宜変更されてよい。例えば、送風板３２６は、平面視において径方向に対して傾斜する方向に延びていてもよい。また、送風板部３２５に含まれる送風板３２６の数は、１であってもよく、２以上であってもよい。

図９中の左側に示すように、モータ１では、ロータ３２を径方向に貫通するアウトレット３２７が設けられる。アウトレット３２７は、送風板部３２５よりも径方向外側に位置する。図９に示す例では、アウトレット３２７は、ロータ側壁部３２２に配置され、ロータ側壁部３２２を径方向に貫通する。アウトレット３２７は、ロータマグネット３４１よりも上側に位置する。

図１ないし図３に示す例では、ロータ３２に８つのアウトレット３２７が設けられる。８つのアウトレット３２７は、上下方向の略同じ位置において、周方向に略等角度間隔に配置される。各アウトレット３２７の周方向の位置は、周方向に隣接する２つの送風板３２６の間である。各アウトレット３２７の径方向の外端部の開口は、周方向に延びる略帯状である。ロータ３２に設けられるアウトレット３２７の数、形状、大きさおよび位置は、適宜変更されてよい。例えば、ロータ３２に設けられるアウトレット３２７の数は、１であってもよく、２以上であってもよい。

図９に示す例では、アウトレット３２７は、径方向外方に向かうに従って下方へと向かう。アウトレット３２７の径方向の内端部は、ロータ蓋部３２１とロータ側壁部３２２との接続部の内面３２３よりも下側に位置する。アウトレット３２７の径方向の外端部の上端は、アウトレット３２７の径方向の内端部の下端よりも下側に位置する。

アウトレット３２７の水平方向に対する傾斜角度は、ロータ拡径部３２８の外周面の水平方向に対する傾斜角度と実質的に同じである。本実施形態では、当該傾斜角度は約４０度である。アウトレット３２７の水平方向に対する傾斜角度とは、図９において、アウトレット３２７の下面の断面と左右方向との成す鋭角の角度である。ロータ拡径部３２８の外周面の水平方向に対する傾斜角度とは、図９において、当該外周面の断面と左右方向との成す鋭角の角度である。ロータ拡径部３２８の外周面の水平方向に対する傾斜角度は、アウトレット３２７の水平方向に対する傾斜角度以上であればよい。

ロータマグネット３４１は、ロータ側壁部３２２の内周面に固定される。ロータマグネット３４１は、周方向に配置された複数の磁極を含む。ロータマグネット３４１は、電機子２２の径方向外側にて、電機子２２と径方向に対向する。図９に示す例では、ロータマグネット３４１とロータ側壁部３２２との間にロータヨーク３４２が位置する。換言すれば、ロータマグネット３４１は、ロータヨーク３４２を介して、ロータ側壁部３２２の内周面に間接的に固定される。ロータヨーク３４２は、金属製である。ロータヨーク３４２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部材である。なお、モータ１では、ロータヨーク３４２が省略され、ロータマグネット３４１が、ロータ側壁部３２２の内周面に直接的に固定されてもよい。

図９に示す例では、ロータ蓋部３２１、ロータ側壁部３２２、ロータ拡径部３２８、ロータ下側壁部３２９および送風板部３２５は、一繋がりの樹脂製の部材である。また、ロータ蓋部３２１、ロータ側壁部３２２、ロータ拡径部３２８、ロータ下側壁部３２９および送風板部３２５と、シャフト３１とは、インサート成形により形成された一体成形品である。シャフトフランジ部３１６は、ロータ蓋部３２１の径方向の上記中央部により保持される。好ましくは、ロータ蓋部３２１は、シャフトフランジ部３１６の上面と側面と下面とを覆う。詳細には、ロータ蓋部３２１は、シャフトフランジ部３１６の上面の少なくとも一部と、側面の少なくとも一部と、下面の少なくとも一部とを覆う。

シャフトフランジ部３１６には、軸方向に貫通する貫通孔３１８が設けられる。貫通孔３１８には、ロータ蓋部３２１と一繋がりの樹脂が埋められている。貫通孔３１８内の樹脂により、ロータ蓋部３２１のうちシャフトフランジ部３１６の上面を覆う部位と、シャフトフランジ部３１６の下面を覆う部位とが接続される。換言すれば、ロータ蓋部３２１のうちシャフトフランジ部３１６を上下から挟む部位が、貫通孔３１８を介して連続している。

図３ないし図７に示すように、モータ１では、ブラケット２１を貫通する複数のインレット２１７が設けられる。複数のインレット２１７はそれぞれ、ブラケット底部２１１を上下方向に貫通する貫通孔である。各インレット２１７は、ブラケット２１の円筒部２１２よりも径方向外側に位置する。各インレット２１７は、中心軸Ｊ１を中心とする略円弧状である。複数のインレット２１７のうち少なくとも一部のインレット２１７は、電機子２２の鉛直下方に配置される。上下方向において、当該少なくとも一部のインレット２１７と電機子２２との間には、上述のバスバーユニット２６が位置する。なお、ブラケット２１に設けられるインレット２１７の数、形状、大きさおよび位置は、適宜変更されてよい。例えば、ブラケット２１に設けられるインレット２１７の数は、１であってもよく、２以上であってもよい。

モータ１では、端子２４２およびバスバーユニット２６を介してコイル２２４に電流が供給されることにより、コイル２２４とロータマグネット３４１との間にトルクが発生する。これにより、回転部３が、すなわち、シャフト３１およびロータ３２が、中心軸Ｊ１を中心として回転する。回転部３は、平面視における時計回り方向および反時計回り方向の双方に回転可能である。モータ１では、上述のホール素子２７１により、回転するロータマグネット３４１の磁極の周方向における位置が検出される。以下の説明では、ロータマグネット３４１の磁極の周方向における位置の検出を、単に、ロータマグネット３４１の位置検出ともいう。この場合のロータマグネット３４１の位置とは、周方向における回転位置である。

モータ１では、ロータ３２の送風板部３２５が回転することにより、ロータ蓋部３２１の下方におけるロータ蓋部３２１近傍の空気が、径方向外方に向かって流れ、ロータ側壁部３２２のアウトレット３２７からモータ１の外部へと送出される。また、ブラケット底部２１１のインレット２１７からモータ１の内部に空気が流入し、モータ１の内部において、送風板部３２５に向かって上方へと流れる。これにより、モータ１の内部に、インレット２１７から送風板部３２５近傍を経由してアウトレット３２７へと至る空気の流れが形成される。その結果、モータ１の内部の構造が冷却される。送風板部３２５は、モータ１の内部を冷却する冷却フィンである。また、インレット２１７は、モータ１の内部に空気が流入する流入口であり、アウトレット３２７は、モータ１の内部の空気が流出する流出口である。

図１１は、上述のモータ１を利用した軸流ファン１０を示す断面図である。軸流ファン１０は、モータ１と、インペラ１１と、を含む。インペラ１１は、ロータ３２よりも上側において、シャフト３１の上端部に取り付けられる。具体的には、インペラ１１は、シャフト本体３１１の上端部の雄ネジ部３１７に取り付けられる。インペラ１１は、例えば、ロータ３２の上側から下方へと風を送る。

以上に説明したように、モータ１は、シャフト３１と、軸受機構４と、電機子２２と、ブラケット２１と、ロータ３２と、回路基板２７と、を含む。シャフト３１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする。軸受機構４は、シャフト３１を回転可能に支持する。電機子２２は、軸受機構４の径方向外側に位置する。軸受機構４および電機子２２は、ブラケット２１に固定される。ロータ３２は有蓋円筒状であり、シャフト３１に接続される。回路基板２７には、ホール素子２７１が実装される。

ロータ３２は、ロータマグネット３４１を含む。ロータマグネット３４１は、電機子２２の径方向外側にて電機子２２と径方向に対向する。ブラケット２１は、円筒部２１２と、ブラケット底部２１１と、ブラケット側壁部２１３と、基板保持部２１６と、を含む。円筒部２１２の外周面には、電機子２２が固定される。ブラケット底部２１１は、円筒部２１２の下端部から径方向外方に延びる。ブラケット側壁部２１３は、ブラケット底部２１１の外周部から上方に延びる。基板保持部２１６は、ブラケット側壁部２１３に接続される。

モータ１では、回路基板２７は、基板保持部２１６により保持される。ホール素子２７１は、ブラケット側壁部２１３により保持される。このように、電機子２２が固定されるブラケット２１によりホール素子２７１を保持することにより、電機子２２に対するホール素子２７１の相対位置精度を向上することができる。その結果、ホール素子２７１によるロータマグネット３４１の位置検出の精度を向上することができる。

上述のように、ホール素子２７１は、ロータマグネット３４１の下側に位置する。このため、ホール素子２７１を、径方向において比較的外側に配置することができる。これにより、ホール素子２７１の取付誤差等に起因する周方向におけるホール素子２７１の角度ずれが小さくなる。すなわち、ホール素子２７１の取付誤差等の影響を低減することができる。その結果、ロータマグネット３４１の位置検出の精度をさらに向上することができる。また、ホール素子２７１を、コイル２２４およびバスバーユニット２６から比較的離れた位置に配置することができる。これにより、コイル２２４およびバスバーユニット２６から輻射される電磁ノイズによるホール素子２７１に対する悪影響を低減させることができる。その結果、ロータマグネット３４１の位置検出の精度を、より一層向上することができる。

回路基板２７は、電機子２２およびバスバーユニット２６よりも径方向外側に配置される。これにより、コイル２２４およびバスバーユニット２６から輻射される電磁ノイズによる回路基板２７に対する悪影響を低減させることができる。その結果、ロータマグネット３４１の位置検出の精度を、より一層向上することができる。

モータ１では、基板保持部２１６が下方に向けて開口されている。これにより、モータ１の組み立ての際、ブラケット２１に回転部３を組み付けた後に、回路基板２７をブラケット２１に容易に取り付けることができる。その結果、モータ１の製造を容易とすることができる。また、モータ１は、基板カバー部２５をさらに含む。基板カバー部２５は、ブラケット２１に取り付けられて基板保持部２１６を下側から覆う。これにより、回路基板２７を保護することができる。その結果、他の装置等との衝突により回路基板２７が破損することを防止することができる。

上述のように、ブラケット底部２１１、ブラケット側壁部２１３、基板保持部２１６および基板カバー部２５は樹脂製である。これにより、モータ１を軽量化することができる。

ブラケット２１は、端子保持部２１４をさらに含む。端子保持部２１４は、ブラケット底部２１１の外周部から径方向外方に延びる。基板保持部２１６は、端子保持部２１４とは周方向の異なる位置においてブラケット側壁部２１３に接続されている。このように、基板保持部２１６を端子保持部２１４から比較的離れた位置に配置することにより、端子保持部２１４の端子２４２から輻射される電磁ノイズによる回路基板２７に対する悪影響を低減させることができる。その結果、ロータマグネット３４１の位置検出の精度を、より一層向上することができる。

上述のように、回路基板２７には、無線通信する通信部が搭載されている。これにより、ホール素子２７１等から得られた情報を、モータ１から離れた遠隔地にて取得することができる。当該通信部は、例えば、ホール素子２７１により取得されたロータマグネット３４１の周方向における位置、回転数、または、周方向における加速度を無線通信により送信する。

上述のモータ１では、様々な変更が可能である。

モータ１では、基板カバー部２５は必ずしも設けられる必要はない。また、基板保持部２１６は、必ずしも下方に向けて開口される必要はない。基板保持部２１６の形状および位置は、様々に変更されてよい。基板保持部２１６の端子保持部２１４に対する周方向の相対位置も、適宜変更されてよい。

回路基板２７に実装されるホール素子２７１の数は、１であってもよく、２以上であってもよい。ホール素子２７１の位置も適宜変更されてよい。例えば、ホール素子２７１は、ロータマグネット３４１よりも径方向内側に配置され、ロータマグネット３４１と径方向に対向してもよい。また、回路基板２７には、上述の無線通信する通信部は必ずしも搭載されなくてもよい。

モータ１のブラケット２１、シャフト３１およびロータ３２の形状、構造および材料は、様々に変更されてよい。モータ１は、必ずしも３相モータには限定されず、様々な種類のモータであってよい。モータ１は、軸流ファン１０以外の様々な装置に利用されてよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

本発明に係るモータは、様々な用途のモータとして利用可能である。当該モータは、好ましくは軸流ファンに利用される。

１…モータ、４…軸受機構、１０…軸流ファン、１１…インペラ、２１…ブラケット、２２…電機子、２３…端子カバー部、２５…基板カバー部、２６…バスバーユニット、２７…回路基板、３１…シャフト、３２…ロータ、４１…下玉軸受、４２…上玉軸受、４３…弾性部材、２１１…ブラケット底部、２１２…（ブラケットの）円筒部、２１３…ブラケット側壁部、２１４…端子保持部、２１５…ブラケット凸部、２１６…基板保持部、２１７…インレット、２２１…コアバック部、２２２…ティース、２２３…インシュレータ、２２４…コイル、２４１…保持部本体、２４２…端子、２４３…保持凸部、２６１…バスバー、２６２…バスバー保持部、２６３…バスバーカバー部、２６４…中性点バスバー、２６５…中性点バスバーカバー部、２７１…ホール素子、２９２…ブラケット下突出部、３１１…シャフト本体、３１２…ナット、３１３…雄ネジ部、３１４…シャフト下突出部、３１５…シャフト上突出部、３１６…シャフトフランジ部、３１８…（シャフトフランジ部の）貫通孔、３２１…ロータ蓋部、３２２…ロータ側壁部、３２３…（ロータ蓋部とロータ側壁部との接続部の）内面、３２５…送風板部、３２５ａ…（送風板部の）内端部、３２５ｂ…（送風板部の）中央部、３２５ｃ…（送風板部の）外端部、３２６…送風板、３２７…アウトレット、３２８…ロータ拡径部、３２９…ロータ下側壁部、３４１…ロータマグネット、３４２…ロータヨーク、４１１…（下玉軸受の）内輪、４１２…（下玉軸受の）外輪、４２１…（上玉軸受の）内輪、４２２…（上玉軸受の）外輪、Ｊ１…中心軸

Claims

上下方向を向く中心軸を中心とするシャフトと、
前記シャフトを回転可能に支持する軸受機構と、
前記軸受機構の径方向外側に位置する電機子と、
前記軸受機構および前記電機子が固定されたブラケットと、
前記シャフトに接続された有蓋円筒状のロータと、
ホール素子が実装された回路基板と、を備え、
前記ロータが、前記電機子の径方向外側にて前記電機子と径方向に対向するロータマグネットを備え、
前記ブラケットが、
外周面に前記電機子が固定される円筒部と、
前記円筒部の下端部から径方向外方に延びるブラケット底部と、
前記ブラケット底部の外周部から上方に延びるブラケット側壁部と、
前記ブラケット側壁部に接続された基板保持部と、を備え、
前記回路基板が、前記基板保持部により保持され、
前記ホール素子が、前記ブラケット側壁部により保持される、モータ。
前記ホール素子が、前記ロータマグネットの下側に位置する、請求項１に記載のモータ。
前記基板保持部が下方に向けて開口されており、
前記ブラケットに取り付けられて前記基板保持部を下側から覆う基板カバー部をさらに備える、請求項１または２に記載のモータ。
前記ブラケット底部、前記ブラケット側壁部、前記基板保持部および前記基板カバー部が樹脂製である、請求項３に記載のモータ。
前記ブラケットが、前記ブラケット底部の外周部から径方向外方に延びる端子保持部をさらに備え、
前記基板保持部は、前記端子保持部とは周方向の異なる位置において前記ブラケット側壁部に接続されている、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のモータ。
前記回路基板には、無線通信する通信部が搭載されている、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のモータ。