WO1990003686A1 - Brushless motor - Google Patents

Description

明 細 書

ブラ シレスモータ

技術分野

本発明は、 ブラ シレスモータ に関する 。 更に詳述する と 本発明はステータ コイ ルの回路基板に対する接続構造を改 善 したブラ シレスモータに関する 。

背景技術

Fig. 1 4あるいは Fig. 1 5に示される よ う な従来のコア 付マグネ ッ ト周対向モータでは、 ステータ コア 1 7 に卷回 されたステータ コイ ル 1 8からの リ ー ド線 1 9は直接回路 基板 2 0上に半田付されている 。 この リ ー ド線 1 9 を回路 基板 2 0 に半田付する作業は リ ー ド線 1 9の位置決め、 長 さ調節などの調整作業を必要とするため手作業で行われて いる 。 このため、 徙来のモータ構造おいては、 回路基板 2 0上に他の電子部品と 同様に 自動実装する こ と ができず、 また、 コ イ ル 1 8の相数が多 く なれば半田付作業に時間が かか り 、 信頼性も悪く なる 。 更に、 従来のモータは、 リ ー ド線 1 9 を途中で支持する こ と な く 回路基板 2 0へ直接半 田付 しているため、 部品の移動や振動、 衝撃等によ り リ ー ド線 1 9が切断し易 く 、 信頼性が悪い欠点がある 。

また、 仮に リ ー ド線 1 9 を ター ミ ナルに接続 しょ う と し た時、 Fig. 1 6のよ う な三相卷線では、 Fig. 1 7 に示すよ う にコモンターミ ナル 2 1 に U相 ■ V相 ■ W相の 3本の リ ー ド線 1 9 , 2 2 ， 2 3を挾む構造が考え られる 。 しか し . ター ミ ナル 2 1 には 3本の リ ー ド線 1 9 , 2 2 , 2 3 が入 るため、 ター ミ ナルが大型になる 。 しかも 、 リー ド線 1 9 , 2 2 , 2 3 の固定に際 しては、 1 相目の卷終 り を どこかへ 仮固定した後、 次の 2相目の卷終 り も更に仮固定し、 3相 目め卷終 りがき た と ころで 3本同時にターミ ナル 2 1 に挾 み込み、 かしめなければならず、 作業が煩わ しい欠点があ る 。 ，

発明の開示

本発明の目的は、 作業の合理化を図り得る ブラシレスモ 一夕 を提案する こ とであ り 、 更に具体的には、 ステ一夕 コ ィ ルを 自動結線でき る よ う に して卷線後の処理作業を廃止 でき る よ う にする こ と を第 1 の目的と し、 ステ一夕 コアに ステータ コイ ルが卷回されたステータ組を他の電子部品と 同様に回路組立作業時に基板上へ自動実装でき る よ う にす る こ と を第 2の目的と し、 ステ.一タ組を他の電子部品と 同 様に リ フ ロー半田付でき る よ う にする こ と を第 3 の目的と する 。

かかる 目的を達成するため、 本発明は、 ロータマグネ ッ ト を有する ロータ と 、 上記ロータマグネ ッ トに対向 しコィ ルが卷回されたステータコア と 、 上記コイ ルと接続される 基板と を備えたブラシレスモータにおいて、 上記コイ ルが 結緣される ター ミナルを保持し上記ステータ コアを取付け る絶縁性のコアホルダを設け、 該コアホルダを上記基板に 載置する と共に上記ター ミ ナルを上記基板上の端子部に半 田付する よ う に して いる

したがって 、 本発明のブラ シレスモータは、 卷線を構成 するステータ コイ ルの端をそのま ま ター ミ ナルに 自動結線 でき るので、 従来必要と されていた卷線後の手作業に依る リ ー ド線結線作業が廃止されて処理作業が合理化される 。 また、 リ ー ド線を ター ミナルに電気抵抗溶接によ って固着 でき 、 この場合には リ ー ド線のター ミ ナルへの接続が簡単 かつ確実にでき 、 信頼性も向上する 。 更に、 本発明は、 ス テータ組をステ一タ コイ ルの端がター ミ ナルに固着された 状態で取扱う こ と ができ るので、 回路組立作業時に他の鼋 子部品と 同様に基板に 自動実装でき る と 共に他の電子部品 と 同様に リ フ ロー炉等を使って基板に リ フ ロー半田付がで き 、 半田付作業が容易になる 。 しかも 、 リ ー ド線がター ミ ナルで支持される こ と から リ ー ド線が部品の移動や振動、 衝撃で切断される こ と がない。 また、 手作業によ る半田付 作業を省けるので作業時間が短縮される と共に信頼性が著 し く 向上する 。

更に本発明によ る と 、 或る ター ミナルから卷始めた U相 のステ一夕 コィ ノレの卷終 り でステータ コイ ルを コモンター ミナルに挾んで通過させ、 このステータ コイ ルを U相 と は 逆卷き で V相のコアに卷上げて V相のコイ ルと し、 更にそ の卷終 り を他のター ミ ナルに挾んでから切断 し、 次に W相 のステータ コイ ルの端を他のター ミ ナルに挾んで W相のコ ァに卷始めその卷終 り を コモ ンター ミ ナルに挾み、 該コモ ンターミナルを通過したステータコイルの端と共に挾んで から W相のステータコイルだけを切断する卷線方法と結線 方法を取るこ とができ るので、 通常の三相卷線の場合と異 なり コモンター ミ ナルを他のターミナルと同一大き さにで き る と共に複雜な仮固定機能が必要なく 、 自動結線が可能 となる。

図面の簡単な説明

F i g .1から F i g .1 3は本発明の実施例が示されてお り 、 Fig.1 はブラシレスモータの中央縦断面図、 f ig.2はステ 一夕組の一実施例を示す底面図、 Fig.3は Fig.2に示すス テータ組の底面中心部分を拡大して示す斜視図、 Fig.4は Fig.3の要部を更に拡大して示す斜視図、 ig.5は Fig. l のターミナル部分を拡大して示す断面図、 Fig.6はステー タコアの平面図、 Fig.7は軸受ホルダの平面図、 Fig.8は 軸受ホルダの斜視図、 Fig.9は基板の平面図、 Fig.1 0は ステータコイルの卷線方法を説明する展開図、 Fig. l l , Fig.1 2及び Fig.1 3は各々ターミナルの他の実施例を示 す側面図、 Fig.1 4及び Fig.1 5は従来のブラシレスモー タの一例を示す中央縦断面図、 Fig.1 6は従来モータ構造 においてターミナルの使用を仮定した場合のステータコィ ルの卷線方法を説明する展開図、 19.1 7は「19.1 6の卷 線方法におけるコモンターミナルを示す斜視図である ₆ 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細 に説明する 。

F i g . 1 に本発明のブラシレスモータの一実施例を示す。 このブラ シレスモータはシャ フ ト 1 2 に支持された回転可 能なロータ ケース 6 と 、 このケース 6 の内周壁面に固定さ れたロー夕マグネ ッ ト 1 1 と 、 該マグネ ッ ト 1 1 と 周面に おいて対向するステータコア 2 と 、 このステ一夕 コア 2 の 各突極 2 e に卷かれて いるステ一夕 コイ ル 7 と 、 ステータ コア 2 を支持 しステータ コイ ル 7 と接続される 回路基板 4 と 、 ステ一夕 コア 2 を回路基板 4 上に固定するためのコア ホルダ 3 と 、 軸受 9 を内蔵 しロータ シャ フ ト 1 2 を回路基 板 4 に回転自在に支持させる軸受ホルダ 5 と から成 り 、 図 示 していない磁気センサと半導体スィ ツチ等で構成する整 流機構によ って各相のステータ コイ ル 7への通電を制御 し て 回転駆動する よ う に設け られて いる 。 そ して 、 前記ステ ータ コア 2 と 、 ステータ コア 2 の突極 2 e に卷かれたステ 一夕 コイ ル 7 と 、 樹脂やセラ ミ ッ ク等の絶緣性材料から成 る コアホルダ 3 と 、 コアホルダ 3 に保持された複数本のタ 一ミ ナル 8 と によ ってステータ組 1 が構成され、 該ステ一 タ組 1 のター ミ ナル 8 と 回路基板 4 と が半田付けによ って 接続され、 ステータ コイ ル 7 と 回路基板 4 と が接続されて いる 。

前記ステ一夕組 1 は、 ステータ コア 2 の中心に嵌め込ま れたコアホルダ 3 の底面が回路基板 4 に接する よ う に回路 基板 4上に載置され、 ステ一夕 コア 2 と コアホルダ 3 の中 心の透孔 2 a , 3 a と基板 4 の透孔 4 a を貫通する軸受ホ ルダ 5 と共にビス 1 0 で基板 4 に一体的に固定されている 。 軸受ホルダ 5 はステータコア 2 の上方から透孔 2 a ， 3 a , 4 aに揷入され、 上端のフランジ 5 a部分においてステー タ コア 2 の段部 2 d と 係合し、 基板 4 と の間でステ一夕 コ ァ 2 と コアホルダ 3 と を挟みつけ固定する 。 ター ミ ナル 8 にはステータコアに卷回されたステータコイ ル 7 が結線さ れる 。

そ して 、 このステータコア 2 と コアホルダ 3 の中心には、 F i g , 3及び F i g . 6 に示すよ う に、 軸受ホルダ 5 の中央突出 部 5 c を嵌め込むため、 · ほぼ全体と して三角形状を成す円 孔の集合から成る透孔 2 a , 3 aが形成されている 。 また、 ステータ コア 2 の上層部分には、 F i g . l 、 F i g . 6 に示すよ う に、 透孔 2 aが開口 された下層のケィ 素鐧板と は異なつ てほぼ円形の透孔が開口され、 軸受ホルダ 5 の上端のフラ ンジ部 5 a と係合する段部 2 d を形成するほぼ円形の凹部 2 bが設けられ、 軸受ホルダ 5 のフランジ部 5 a をステー 夕 コア 2 に嵌合させ得る よ う に設けられている 。 この場合、 モー夕を薄型化でき る _¾

コアホルダ 3 は、 その底面厠に F i g . 2 〜！ ¹ i g . 4 に示され るよ う に、 回路基板 4 に当接する台部 3 c が円周状に一定 間隔置きに形成され、 その間に溝 3 bが形成されている 。 溝 3 b部分には F i g · 1 及び F i g . 5 に示される よ う に、 上方 のステ一夕コア 2 厠に向けて突出する保持部 3 dが形成さ れ、 ター ミ ナル 8が装着されて いる 。 この保持部 3 dは、 ステータ コア 2 の段部 2 d を貫通 し凹部 2 b の周壁面に設 けられた窪み 2 f に嵌合する よ う に固定されて いる 。 F i g . 6 に保持部 3 dが突き 出された状態が平面図で示されて い る 。 尚、 コアホルダ 3 に清 3 b を形成 してその清 3 b 内に ター ミ ナル 8 を設置する場合、 ステータ コイ ル 7 をター ミ ナル 8に電気抵抗溶接で結線するための電極 1 4 を配置す るのに好都合である 。

更に台部 3 c には、 F i g . 3 に示される よ う に、 回路基板 4 に対する取付位置を決める位置決めピン 3 e が形成され る共に固定用のビス 1 0 を揷通させる ビス貫通孔 3 f が穽 孔されている ₄

一方、 ステ一夕 コア 2 には、 F i g . 6 に示される よ う に、 コアホルダ 3 のビス貫通孔 3 f と対応する位置にビス貧通 孔 2 c が形成されている

軸受ホルダ 5 は軸受 9 を内蔵し、 シャ フ ト 1 2 を回転自 在に回路基板 4 に取付ける ものである 。 この軸受ホルダ 5 は、 F i g . 1 、 F i g . 7及び F i g . 8に示される よ う に、 ステー タ組 1 を回路基板 4 側に押えつける フラ ンジ部 5 a と 、 ス テータコア 2 、 コアホルダ 3及び回路基板 4 と 各々嵌合す る中央突出部 5 c と を設けた断面ほぼ T字形の筒状体であ る 。 フランジ部 5 a にはビス貧通孔 5 b が形成される と共 に保持部 3 d を避ける凹部 5 f が形成されて いる 。 また、 中央突出部 5 c の周囲には複数の突出都 5 dが形成されか っ該突出部 5 dにネジ孔 5 e が形成されている 。

回路基板 4は、 上述のステータ組 1 のステータ コイ ル 7 へめ通鼋制御を行な う 制御回路等を実装 した もので、 本実 施例の場合ステータ組 1 と ロータ組と を支持する機能を も 併せて有して いる 例えば、 鉄板上に絶縁被膜処理が施さ れた銅箔の回路導電パターンが形成されたものから成る この回路基板 4 には F i g . 9 のよ う に、 軸受ホルダ 5 の中央 突出部 5 c と その周囲の複数の突出都 5 dが嵌ま る略三角 形状の透孔 4 aが形成されている 更に透孔 4 aの各先端 部にはコアホルダ 3 の位置決めピン 3 e が嵌ま る切欠き 4 b が形成されている また、 回路基板 4 にはコアホルダ 3 の他の位置決めピン 3 e が嵌ま る透孔 4 c と 切欠き 4 dが 透孔 4 aの周 り の切欠き 4 b と 同一円周上に位置する よ う に夫々形成されている 。 更に、 この回路基板 4 にはステー タ組 1 PJのビス貫通孔 2 c , 3 f と対応する位置にネジ孔 4 e が形成されている 。 また、 回路基板 4 には、 コアホル ダ 3 に保持されている ター ミナル 8 と対応する位 gには端 子部 1 3が形成されている 。

上記ステータ組 1 と軸受ホルダ 5 と 基板 4 は、 互いに嵌 合されかつ重ね られ、 ステータコア 2 のビス貧通孔 2 c と コアホルダ 3 のビス貫通孔 3 f を揷通し回路基板 4 のね じ 孔 4 e に螺合される ビス 1 0 によ って 、 一体的に固定され る 。

ター ミ ナル 8は、 F i g . 5 に示される よ う に、 コアホルダ 3の保持部 3 dに挿入されるベース 8 b と 舌片 8 a と によ つて U形状に形成され、 その間に リ ー ド線 7 a , 7 (！〜 7 f または渡 り 線 7 b を挾み込み固定する よ う に設けられて いる このター ミ ナル 8は、 少なく と も リ ー ド線 7 a , 7 d〜 7 f または渡 り線 7 b を固定する舌片 8 a と ベース 8 b と の対向する面並びに回路基板 4側の端子部 1 3 に半田 付けされる先端部分がフ ュージングに因る酸化に影響を受 けないよ う に した ものである 。

ステ一夕 コイ ル 7の卷回方法と ステータ コイ ル 7のター ミ ナル 8への結線は次の通 り である 。 尚、 図中ステ一夕 コ ィ ル 7 に示される矢印は卷方向を示 して いる 。 また、 Fig. 2ではステータ コ イ ル 7の卷始め と 卷終 り をわか り易 く す るために、 卷始め と卷終 り の各相の突極 2 e に U , V , W の記号をそれぞれ付 して いる 。

ステ一夕 コア 2へのステ一夕 コイ ル 7の卷回は、 3相ス ター結線の場合、 例えば F i g .2及び F i g . 1 0 に示すよ う に 行なわれる 。 まず、 U相の リ ー ド線 7 aをター ミ ナル 8 A に挾み、 舌片 8 aを軽く 潰 して仮固定 してから卷線機で対 応する U相の各コア 2 e に順次ステータ コイ ル 7 を卷き 上 げる 。 そ して 、 U相のステ一夕 コイ ル 7が卷終え る と 、 ス テータ コイ ルを渡 り線 7 b と して 、 Fig.2 _ Fig.4及び Fig. 1 0 に示すよ う にコモ ンター ミ ナル 8 Bに挾んで通過 させ、 通過させたこの渡 り 線 7 b を V相の卷始めの リ ー ド 線と し、 V相のステータ コイ ルを U相 と は逆卷き で V相の 各コア 2 e に順次卷上げる 。 そ して 、 卷終えた後のステー タ コイ ルを リ ー ド線 7 d と して ター ミ ナル 8 Dに挾み、 舌 片 8 aを軽く つぶして仮固定してから切断する 。

次に W相の リー ド線 7 e をター ミ ナル 8 Eに挟み舌片 8 aを軽く つぶ して仮固定した後、 W相の各コアに順次卷上 げる そ して 、 卷終え後めステータ コイ ルを リ ー ド線 7 f と して コモンター ミ ナル 8 Bに上記コイ ル渡 り線 7 b と共 に挟んでから仮固定 し、 リ ー ド線 7 f のみを切断する

各ター ミ ナル 8に挟み込まれたコイ ルリ ー ド線 7 a ， 7 d , 7 e , 7 f 及びコイ ル渡 り線 7 bは、 各ター ミ ナル 8 A , 8 D , 8 E , 8 Bに仮固定された後、 Fig.3及び Fig, 4に示すよ う に、 フュージングによ って各ターミナル 8 A , 8 D , 8 E , 8 Bに溶接される 溶接は、 ターミ ナル 8の ベース 8 b厠と舌片 8 a厠と を二つの電極 1 4 , 1 5で挟 みつけ、 加圧しつつ電流を流し、 発生する ジュール熱によ り被覆を溶融剥離しながら行なわれる 。 尚、 F i g .3及び F i g · 4ではター ミ ナル 8が見え る よ う に右厠の電極 1 4 , 1 5だけター ミナル 8に押し付けた状態で図示されている 。 次に卷線作業が終了 したステ一夕 コア 2は、 コアホルダ 3 を介して基板 4に固定される 。 ステ一夕コア 2の基板 4 に対する位置決めは、 コアホルダ 3の位置決めピン 3 eが 基板 4の切欠き 4 b 、 透孔 4 c及び切欠き 4 dに夫々嵌め 込まれる こ と によって行なわれる 。 このと き 、 基板 4の端 子部 1 3 にはク リ ーム半田が付けられている 。 そ して 、 リ フロー炉が使用されて基板 4厠へ向けて突出する ター ミ ナ ル 8の先端 8 c と 端子部 1 3が Fig.5のよ う に半田 1 6で 半田付固定される 。 その後ステータコア 2 には軸受ホルダ 5が嵌められて ビス 1 0 によ り基板 4 に固定される 。

ステータ組 1 と軸受ホルダ 5 と基板 4の組上げは、 部品 の大き い順に重ねて組立て られる 。 このため、 組立て易 く 組立費の低滅につながる 。

尚、 上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではある がこれに限定される ものではなく 本発明の要旨を逸脱 しな い範囲において種々変形実施可能である 。 例えば Fig. 1 1 及び Fig. l 3 にター ミ ナル 8の他の変形例を示す。

Fig. 1 1 のター ミ ナル 8は、 L形に折 り 曲げられ、 基板 4 ど接触する部位 8 c を大き く して ター ミ ナル 8 と 回路基 板 4 と の半田付けを強化 して いる 。

Fig. l 2のター ミ ナル 8は、 L形に折 り 曲げられてお り 、 舌片 8 a と の間で リ ー ド線を挟みつけるベース 8 b部分が 基板 4に当接する よ う に して半田 1 6で固定されている 。 この場合、 ター ミ ナル 8 と 回路基板 4 と の半田付が強化さ れる と共にそれらの接続がよ り確実なものと なる 。 しかも 、 このよ う にター ミ ナル 8が形成される と 、 ステータ組 1 を 薄く でき るので、 モータの薄型化が可能と なる 。

F i g . 1 3はター ミ ナル 8の成形時に、 プレス加工に伴う かえ り の方向を特に限定 した例で、 符号 A及び Bで指示さ れる面にかえ り が発生する よ う にする と 、 リ ー ド線の切断 が容易になる 。

また、 コイ ルをター ミナルに接続する場合、 前述のよ う にフュージングのみならず、 スポッ ト溶接等の他の電気抵 抗溶接によ って溶接付けして も よい。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ロータマグネ ッ ト を有する ロータ と 、 上記ロータマグ ネ ッ ト に対向 しコイ ルが卷回されたステータ コアと 、 上記 コイ ルと 接続される基板と を備えたブラシレスモータ にお いて 、 上記コイ ルが結線される ター ミ ナルを保持し上記テ スータコアを取付ける絶縁性のコアホルダを設け、 該コア ホルダを上記基板に载置する と 共に上記ター ミ ナルを上記 基板上の端子部に半田付したこ と を特徴とする ブラシレス モータ 。

2 . m n個 （ m , nは正の整数 ） のステータコア と 、 m相 のコイ ルと 、 該コイ ルの リ ー ド線を挟み込む舌片を.有する ター ミ ナルと 、 該ター ミ ナルを保持する保持部を有する コ ァホルダと を備えたこ と を特徴と する請求項 1 記載のブラ シレスモータ 。

3 . 上記コイ ル リ ー ド線をター ミ ナルに電気溶接によ って 固着 したこ と を特徴とする請求項 1 記載のブラシレスモー タ 。

4 . 上記ター ミ ナルの舌片に上記コ イ ル リ ー ド線を フ ュー ジングによ り電気溶接 したこ と を特徴とする請求項 1 記載 のブラシレスモータ 。

5 . 上記コアホルダは上記ステ一夕コアに嵌合固定される と共に該コアホルダに形成された位置決めピンを上記基板 に嵌め込んで位置決め したこ と を特徴とする請求項 1 記载 のブラシレスモータ 。