TWI605668B - Brushless motor sensing substrate mounting method and mounting structure - Google Patents

Brushless motor sensing substrate mounting method and mounting structure Download PDF

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TWI605668B
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Shinya Kuwata
Haruaki Osato
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Oriental Motor Co Ltd
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Description

無刷馬達之感測基板之安裝方法及安裝構造 發明領域
本發明有關於一種無刷馬達之感測基板之安裝方法及安裝構造。
詳而言之，是有關於一種安裝方法及安裝構造，其與具有霍爾IC(Hall IC)等之位置檢出元件的無刷馬達相關，特別是用以為了使軸方向之尺寸變短，將具備位置檢出元件之印刷基板，即，將感測基板配置於線圈端部之內徑側。
發明背景
一般而言，無刷馬達在旋轉子(旋轉子)具有永久磁石，並在固定子(定子)側具有用以檢出旋轉子之永久磁石磁極位置之霍爾IC等的旋轉位置檢出元件。
以往至今，對於馬達小形化或薄型化之要求逐漸提高，即使在無刷馬達亦無例外。
將無刷馬達薄型化時，該將霍爾IC等之旋轉位置檢出元件放在哪個位置如何來配置，又該使其持有何種固定強度，都會是重要的要素。
在專利文獻1、2之發明中，由於將配置了旋轉檢出元件之印刷基板設置成可使其載置於固定子捲線之線圈端部 之上，因此旋轉檢出元件會從旋轉子之永久磁石分離，而對磁極之檢出帶來障礙。
因此，在專利文獻1、2中，藉由使旋轉子之永久磁石或磁性部分在軸方向變長，來解決上述問題。
在專利文獻3揭示有印刷基板之固定方法。同文獻中，在印刷基板之孔使熱可塑性材料所做成之插銷貫通之後，用工具使插銷之前端熱變形，藉此來固定印刷基板。
先行技術文獻 專利文獻
[專利文獻1]日本特開平9-308208號公報
[專利文獻2]日本特開2000-041371號公報
[專利文獻3]日本特開平7-298575號公報
發明概要
然而，專利文獻1、2中，由於使旋轉子(轉子)之永久磁石或磁性部分在軸方向變長，因此會有馬達之軸方向尺寸變長，或是永久磁石或磁性部分之材料費過度地花費的問題。
又，由於如專利文獻3之用於固定印刷基板而使插銷之前端熱變形之方法會使新步驟增加，因此會有場所、作業、時間過度地增加的問題。
本發明之目的在於提供一種無刷馬達之感測基板之安裝方法及安裝構造，其在轉子之永久磁石附近設置 旋轉檢出元件，用簡便之方法確實地安裝，藉此就不需使轉子之永久磁石之軸方向尺寸變長。
本發明為了解決上述課題，在將放射狀之磁極齒部用一定間隔設置於內周面側的定子芯，形成將捲繞定子線圈之處與外部絶緣之絶緣材，透過該絶緣材對前述磁極齒部部分捲繞定子線圈的同時，並將防止該等定子線圈脫落的擋壁設於前述絶緣材磁極齒部部分之前端部，又在該等擋壁之內周面側形成台座部，在該等台座部配置感測基板，並在前述台座部數處設置保持該感測基板之卡止部來防止前述感測基板朝軸方向脫離，而該感測基板裝設了位置檢出元件，且該位置檢出元件可檢出設於轉子之永久磁石的位置。
又，本發明在將放射狀之磁極齒部用一定間隔設置於內周面側的定子芯兩面，組裝用絶緣材所形成之定子罩體，並透過該定子罩體對前述磁極齒部部分捲繞定子線圈的同時，並將防止該等定子線圈脫落的擋壁設於前述定子罩體之磁極齒部罩體部分的前端部，又在該等擋壁之內周面側形成台座部，在該等台座部配置感測基板，並在前述台座部數處設置保持該感測基板之卡止部來防止前述感測基板朝軸方向脫離，而該感測基板裝設了位置檢出元件，且該位置檢出元件可檢出設於轉子之永久磁石的位置。
進而，本發明中用一定間隔設置前述卡止部與前述擋壁，且在前述卡止部與擋壁之間的間隙部，設置將前述卡 止部的背面卡止並將該卡止部之徑方向的動作限制的壓制構件，來防止前述感測基板從前述卡止部脫離。
又進而，本發明中在前述卡止部與擋壁之間的間隙部，使包覆前述定子線圈之線圈端部罩體的內徑側圓筒部介入存在，來限制前述卡止部之動作。
又，本發明在定子軸線上將轉子配置成同心狀，並具有可用位置檢出元件檢出設於轉子之永久磁石之位置的無刷馬達，在前述定子之定子芯，於內周面側沿著圓周方向用一定間隔來將磁極齒部設置成放射狀，又在該等磁極齒部，至少除了內面，形成使捲繞定子線圈之處與外部絶緣的絶緣構件，在前述絶緣構件之磁極齒部罩體部分前端部設置朝軸方向突出設置之擋壁，防止捲繞於前述磁極齒部罩體部分之前述定子線圈之脫落的同時，並在該擋壁內面側形成朝向中心軸延伸突出的台座部，在該等台座部配置裝設了前述位置檢出元件的感測基板而使設於前述轉子之永久磁石與軸方向相對向，並將防止前述感測基板朝軸方向脫離的卡止部設置於前述台座部。
進而，本發明在定子軸線上將轉子配置成同心狀，並具有可用位置檢出元件檢出設於轉子之永久磁石之位置的無刷馬達，在前述定子之定子芯，於內周面側沿著圓周方向用一定間隔來將磁極齒部設置成放射狀，又在該等磁極齒部之兩側，至少除了內面，組裝使捲繞定子線圈之處與外部絶緣之定子罩體的同時，在前述定子罩體之磁極齒部罩體部分前端部設置朝軸方向突出設置的擋壁，防止捲繞 於前述磁極齒部罩體部分之前述定子線圈的脫落的同時，並在該擋壁之內面側形成朝向中心軸延伸突出之台座部，在該等台座部配置裝設了前述位置檢出元件的感測基板而使設於前述轉子之永久磁石與軸方向相對向，並將防止前述感測基板朝軸方向脫離的卡止部設置於前述台座部。
又進而，本發明中，在前述台座部將定位插銷朝軸方向突出設置，將卡合該定位插銷之凹部設於前述感測基板，又作為前述卡止部，將朝軸方向突出之爪部設於前述台座部，將該爪部卡合於前述感測基板的同時，並將防止該爪部脫落的壓制構件配置於爪部之背後。
又，本發明中，在形成於前述爪部與擋壁之間的間隙部，使前述壓制構件介入存在。
又進而，本發明中，設置包覆前述定子之前述定子線圈兩面的線圈端部罩體，並將該線圈端部罩體之內徑側圓筒部作為前述壓制構件來插入於前述間隙部。
根據本發明，由於可將霍爾IC等之檢出元件配置於轉子之永久磁石附近並確實地安裝感測基板，因此不需使轉子磁石之軸方向尺寸變長，又由於不需設置感測用磁石，因此可使馬達之軸方向長度變短，便可提供薄型之無刷馬達。
1‧‧‧無刷馬達
2‧‧‧定子
2a、6a、7a‧‧‧螺絲孔
3‧‧‧轉子
4‧‧‧導線固定板
51、52‧‧‧線圈端部罩體
6‧‧‧托架
7‧‧‧凸緣
81、82‧‧‧定子罩體
9‧‧‧感測基板
20‧‧‧定子芯
20a‧‧‧軛鋼部分
20b‧‧‧磁極齒部
20c‧‧‧插槽
21‧‧‧定子線圈
30‧‧‧永久磁石
40‧‧‧平板
41‧‧‧導線拉出孔
42‧‧‧爪部
50‧‧‧蓋部
51‧‧‧內側圓筒部
52‧‧‧外側圓筒部
52a‧‧‧爪部
60‧‧‧螺絲
61‧‧‧外部纜線
63‧‧‧連接器
64‧‧‧纜線夾
81‧‧‧環部
81a‧‧‧突起部
82‧‧‧磁極齒部罩體部分
83‧‧‧擋壁
84‧‧‧台座部
84a‧‧‧高低差部
85‧‧‧爪部
85a‧‧‧軸部
86‧‧‧插銷
87‧‧‧間隙部
90‧‧‧略環狀印刷基板
91‧‧‧缺口部
92‧‧‧定位用凹部
L1、L3‧‧‧寬度
L2‧‧‧厚度
圖1是實施本發明之無刷馬達的分解圖。
圖2是本發明之感測基板之安裝方法及安裝構造中，顯 示在定子罩體裝設了感測基板之狀態的圖。
圖3是本發明之感測基板之安裝方法及安裝構造中，顯示裝設了線圈端部罩體之狀態的圖。
圖4是顯示定子罩體之爪部，與線圈端部罩體之組裝狀態之圖3的A-A線截面圖。
圖5是圖3之B-B線截面圖。
圖6是顯示定子罩體之立體圖。
圖7是顯示定子罩體之間隙部與線圈端部罩體之厚度之關係的部分截面圖。
用以實施發明之形態
以下，將本發明之實施形態參照從圖1至圖7所示之圖式並詳細地說明。
圖1顯示了無刷馬達之分解立體圖，無刷馬達1是由以下來構成：定子2、與配置於該定子2之軸線上的轉子3、組裝於定子2單側之導線固定板4、組裝於定子2兩側之一對的線圈端部罩體51、52、及在該等線圈端部罩體51、52更外側所組裝並將各構成要素組裝成一體的托架6與凸緣7。無刷馬達1是由托架6與凸緣7、及定子2之外面來構成馬達殼體。
如圖2所示，無刷馬達1之定子2是由以下來構成：將矽鋼板等鋼板進行壓制加工並將該薄衝孔鋼板積層且在周緣之軛鋼部分20a內側形成之磁極齒部20b、具有形成於磁極齒部20b間之插槽20c之定子芯20、從該定子芯20兩面組裝並將與軛鋼部分20a內面側及除了內面之磁極齒 部20b之周圍加以絶緣之1對的定子罩體(亦稱為絕緣體。)81、82、及捲繞於該定子罩體81、82之磁極齒部20b周圍的定子線圈21。
前述轉子3在定子2之軸線上配置成同心狀，該轉子3在周面用一定間隔設有永久磁石30。
圖6顯示了定子罩體81，定子罩體81是以使用了例如由射出成形所成形之樹脂材的絶緣材，在環狀之環部81內面依圓周方向用一定間隔將横截面逆U字狀之磁極齒部罩體部82以放射狀延伸出去之物。1對定子罩體81、82藉由從上下兩側組裝來包覆而使其包夾定子2之兩面，特別是將磁極齒部20b之周圍與軛鋼部分20a之內側從外部絶緣之物。在包覆了該磁極齒部20b之周圍之磁極齒部罩體部82的外側，定子線圈21利用線圈捲繞機來捲繞。至少在其中一方之定子罩體81之磁極齒部罩體部82的內徑側，朝向軸方向外側，突出設置有用以防止定子線圈21脫落之台形狀的擋壁83。在設於該磁極齒部罩體部82之擋壁83內面側，形成朝向中心軸而延伸出去的台座部84而使磁極齒部罩體部82延長。設於各磁極齒部罩體部82之擋壁83之前的台座部84彼此並列，藉此形成略環狀之台座部，該台座部84載置有圓弧狀之感測基板9。
如圖2與圖4所示，前述感測基板9與馬達控制用之其他電子元件不同，用組裝有霍爾IC等之旋轉位置檢出元件的略環狀印刷基板90，在印刷基板90之外周緣部形成預定數量之缺口部91，且在板面周緣部之預定處形成有複 數定位用凹部92。
如圖6與圖7所示，在前述台座部84數處，例如3處以上，作為卡止部突出設置有軸方向之爪部85、與軸方向之例如1根以上之插銷86，並將該爪部85卡合於前述缺口部91，防止軸方向之脫落，且藉由將插銷86卡合於前述定位用凹部92，將前述感測基板9定位固定於圓周方向。在設有爪部85之台座部84，設置更低一層的高低差部84a，並在該高低差部84a直立設置前述爪部85並確保爪部85之軸部85a的長度。在該爪部85與擋壁83之間設置一定之間隙部87，並在該間隙部87組裝有至少其中一方之前述線圈端部罩體51的內側圓筒部51。如圖3至圖5所示，在線圈端部罩體51、52設置內側圓筒部51於環狀之蓋部50內周側，且在環狀之蓋部50之外周側設置外側圓筒部52。外側圓筒部52將設於前端之內側之爪部52a組裝於定子罩體81、82之環部81外面的突起部81a，並將前述線圈端部罩體51、52組裝於定子罩體81、82。
前述導線固定板4在環狀之平板40形成許多導線拉出孔41，從該等導線拉出孔41將導線拉出並連接的同時，並透過設於平板40之周圍之爪部42來組裝於至少其中一方的定子罩體81。
在外側之托架6與凸緣7，各自地在四個角落形成螺絲孔6a、7a，對該螺絲孔6a、7a插通螺絲60，來將托架6與凸緣7連結為一體。此時，對設於定子2之四個角落之螺絲孔2a亦插通螺絲60，使托架6與凸緣7間共同連結。
在前述托架6與凸緣7，將未圖示之軸承各自地內藏於前述轉子3之出力軸3a的插通孔，並將前述轉子3之出力軸3a支持成可自由旋轉。
在前述托架6，將集合電源纜線與訊號纜線之外部纜線61拉出並與控制部等連接。62、63是與控制部等連接之連接器。
64是在與托架6一體成形之對半的夾部64a組裝並保持外部纜線61之纜線夾。
說明上述感測基板之安裝方法時，在組裝於定子芯20之定子罩體81、82之一方所設的台座部84，將感測基板9組裝。感測基板9之組裝時，使插銷86定位於感測基板9之定位用凹部92，並在缺口部91作為卡止部使爪部85卡合，將感測基板9壓入。如此一來，可對定位孔92插通插銷86來求取定位，爪部85用彈性力卡合於缺口部91來固定感測基板9。接著，將線圈端部罩體51、52組裝於定子罩體81、82，並使外側圓筒部52前端之爪部52a卡合於定子罩體81、82之環部81外面的突起部81a，將線圈端部罩體51、52組裝於定子罩體81、82。此時，線圈端部罩體51、52之其中一方之內側圓筒部51作為壓制構件，配置於爪部85與擋壁83之間的間隙部87，由於將爪部85之背面壓制，因此可限制爪部85朝徑方向動作且從感測基板9之缺口部91脫落。如圖7所示，當將爪部85之寬度L1與內側圓筒部51之厚度L2相加時，就設定成比間隙部87之寬度L3更大，藉此防止爪部85之脫離。如此一來，由於可將感測基板9利用爪部85保持於 設定位置，因此可防止感測基板9從台座部84朝軸方向脫離。
而，本發明不只限定於上述實施形態，取代使從定子芯20之兩面所組裝之軛鋼部分20a之內側所形成之磁極齒部20b周圍絶緣的一對定子罩體81、82，亦可藉由將定子芯20由樹脂模具來一體成形，形成與上述定子罩體81、82相同之絶緣構造。
又，設於感測基板9之定位用凹部92與缺口部91的數量，視需要可任意地設定，設於定子罩體81、82之爪部85、插銷86之數量亦可配合感測基板9任意地設定。又，定位用凹部92可單獨地在板面設置孔穴。進而，不言而喻地線圈端部罩體51、52之內側圓筒部51只要可防止爪部85之脫落，特別是非內側圓筒部51亦可等，除此之外在不變更本發明之要旨的範圍內均可適宜變更地實施。
2‧‧‧定子
9‧‧‧感測基板
20a‧‧‧軛鋼部分
20b‧‧‧磁極齒部
20c‧‧‧插槽
21‧‧‧定子線圈
81‧‧‧定子罩體
83‧‧‧擋壁
84‧‧‧台座部
85‧‧‧爪部
86‧‧‧插銷
91‧‧‧缺口部

Claims (7)

  1. 一種無刷馬達之感測基板之安裝方法，該方法是在將放射狀之磁極齒部用一定間隔設置於內周面側的定子芯，形成將捲繞定子線圈之處與外部絶緣之絶緣材，透過該絶緣材對前述磁極齒部部分捲繞定子線圈，並將防止該等定子線圈脫落的擋壁設於前述絶緣材磁極齒部部分之前端部，又在該等擋壁之內周面側形成台座部，在該等台座部配置裝設了位置檢出元件的感測基板，該位置檢出元件可檢出設置於轉子之永久磁石的位置，並在前述台座部數處設置用以保持該感測基板之卡止部來防止前述感測基板朝軸方向脫離，且將前述卡止部與前述擋壁以一定間隔設置，且在前述卡止部與擋壁之間的間隙部，設置將前述卡止部的背面卡止並將該卡止部之徑方向的動作限制的壓制構件，來防止前述感測基板從前述卡止部脫離。
  2. 如申請專利範圍第1項之無刷馬達之感測基板之安裝方法，其中，在將放射狀之磁極齒部用一定間隔設置於內周面側的定子芯兩面，組裝用絶緣材所形成之定子罩體，透過該定子罩體對前述磁極齒部部分捲繞定子線圈，並將防止該等定子線圈脫落的擋壁設於前述定子罩體之磁極齒部罩體部分的前端部，又在該等擋壁之內周面側形成台座部，在該等台座部配置裝設了位置檢出元件的感測基板，該位置檢出元件可檢出設置於轉子之永 久磁石的位置，並在前述台座部數處設置保持該感測基板之卡止部來防止前述感測基板朝軸方向脫離。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之無刷馬達之感測基板之安裝方法，其中在前述卡止部與擋壁之間的間隙部，使包覆前述定子線圈之線圈端部罩體的內徑側圓筒部介入存在，來限制前述卡止部之動作。
  4. 一種無刷馬達之感測基板之安裝構造，該構造是在定子軸線上將轉子配置成同心狀，並具有可用位置檢出元件檢出設於轉子之永久磁石之位置的無刷馬達，在前述定子之定子芯，於內周面側沿著圓周方向用一定間隔來將磁極齒部設置成放射狀，又在該等磁極齒部，至少除了內面，形成使捲繞定子線圈之處與外部絶緣的絶緣構件，在前述絶緣構件之磁極齒部罩體部分前端部設置朝軸方向突出設置之擋壁，防止捲繞於前述磁極齒部罩體部分之前述定子線圈之脫落，並在該擋壁內面側形成朝向中心軸延伸突出的台座部，在該等台座部配置裝設了前述位置檢出元件的感測基板而使設於前述轉子之永久磁石與軸方向相對向，並將防止前述感測基板朝軸方向脫離的卡止部設置於前述台座部，將定位插銷朝軸方向突出設置在前述台座部，將卡合該定位插銷之凹部設於前述感測基板，將作為前述卡止部而朝軸方向突出之爪部設於前述台座部，將該爪部卡合於前述感測基板，並將防止該爪部脫落的壓制構件配置於爪部之背後。
  5. 如申請專利範圍第4項之無刷馬達之感測基板之安裝構造，其中，在定子軸線上將轉子配置成同心狀，並具有可用位置檢出元件檢出設於轉子之永久磁石之位置的無刷馬達，在前述定子之定子芯，於內周面側沿著圓周方向用一定間隔來將磁極齒部設置成放射狀，又在該等磁極齒部之兩側，至少除了內面，組裝使捲繞定子線圈之處與外部絶緣之定子罩體，在前述定子罩體之磁極齒部罩體部分前端部設置朝軸方向突出設置的擋壁，而防止捲繞於前述磁極齒部罩體部分之前述定子線圈的脫落，並在該擋壁之內面側形成朝向中心軸延伸突出之台座部，在該等台座部配置裝設了前述位置檢出元件的感測基板而使設於前述轉子之永久磁石與軸方向相對向，並將防止前述感測基板朝軸方向脫離的卡止部設置於前述台座部。
  6. 如申請專利範圍第4或5項之無刷馬達之感測基板的安裝構造，其中在前述感測基板之周緣部用預定間隔形成複數缺口部，對該缺口部卡合前述爪部，並在形成於前述爪部與擋壁之間的間隙部，使前述壓制構件介入存在。
  7. 如申請專利範圍第6項之無刷馬達之感測基板的安裝構造，其中設置用以包覆前述定子之前述定子線圈兩面的線圈端部罩體，並將該線圈端部罩體之內徑側圓筒部作為前述壓制構件來插入於前述間隙部。
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