(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記留め部品が、前記ハウジングの内周面に沿うように立設されて複数の前記規定部を径方向外側において連結した外周壁、及び、複数の前記規定部を径方向内側において連結した環状の内周壁の少なくとも一方を有する
ことを特徴とする、請求項1記載のブラシレスモータ。
前記留め部品が、前記ハウジングの内周面に沿うように立設されて複数の前記規定部を連結した外周壁を有するとともに、前記ステータコアの端面に前記外周壁が載置されることで前記ステータに支持される
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載のブラシレスモータ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記のような留め部品を追加する場合に、単純に巻線の上方に留め部品を配置したのでは、ハウジング内の軸方向のスペースが小さくなってしまう。このスペースは、例えば防水要求やリード線の引き出し位置を固定する要求がある場合に活用されるが、留め部品を追加することでスペース確保が困難となり、これらの要求に対応することができなくなるという課題がある。なお、留め部品を巻線に対して直接的に載置してスペースをできる限り確保することも考えられる。しかし、この場合には、巻線が留め部品を支持しなければならないことから、巻線には常に支持部品の荷重が作用することになるため好ましくない。
【0006】
本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、留め部品によってリード線の位置を規定するとともに、軸方向の空きスペースを確保できるようにしたブラシレスモータを提供することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1)ここで開示するブラシレスモータは、環状のステータコアの内周側に突設された複数のティース部に対しインシュレータを介して巻回された巻線を有するステータと、前記ステータを収容するハウジングと、前記ハウジングの外部から前記巻線へ電気を供給するリード線と、前記ハウジング内において、前記ハウジング及び前記ステータの少なくとも一方に支持されて前記リード線を周方向に延設させる留め部品と、を備え、前記留め部品が、周方向に隣接する前記巻線間の空間内に配置されるとともに前記リード線の位置を規定する規定部を有することを特徴としている。
【0008】
(2)前記留め部品が、前記ハウジングの内周面に沿うように立設されて複数の前記規定部を径方向外側において連結した外周壁、及び、複数の前記規定部を径方向内側において連結した環状の内周壁の少なくとも一方を有することが好ましい。
(3)前記外周壁及び前記内周壁の少なくとも一方が、前記ハウジング及び前記ステータの少なくとも一方に支持されていることが好ましい。
【0009】
(4)前記規定部が、前記リード線を前記ハウジングの外部へ引き出す位置にある前記巻線間以外の全ての前記巻線間に配置されていることが好ましい。
(5)前記ハウジングは、一方端が開口した有底筒状であって、前記規定部が、前記ハウジングの開口側に開放した溝を有し、前記溝の底面が、前記巻線の巻山の頂上よりも前記ハウジングの底部側に位置することが好ましい。
【0010】
(6)前記規定部が、前記溝の底面に突設されて前記溝を隔てる仕切りを有することが好ましい。
(7)前記留め部品が、前記ハウジングの内周面に沿うように立設されて複数の前記規定部を連結した外周壁を有するとともに、前記ステータコアの端面に前記外周壁が載置されることで前記ステータに支持されていることが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
留め部品によってリード線の位置を規定することができるため、リード線同士が重なり合う等の不具合が生じず、組み立てをスムーズに行うことができる。また、留め部品の規定部が、周方向に隣接する巻線間の空間内に配置されることから、軸方向において規定部と巻線とが干渉しない。このため、規定部を巻線よりもステータコア側に配置することができ、リード線を巻線に極力近づけて、あるいは巻線に接触させて配置することができる。これにより、モータサイズを変更することなくハウジング内の軸方向の空きスペースを確保することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図面を参照して、実施形態としてのブラシレスモータについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。以下の説明では、モータの軸方向を「上下方向」とも呼ぶ。また、ハウジングの底部側を「下方」とし、ハウジングの開口側を「上方」として説明する。
【0014】
[1.構成]
[1−1.全体構成]
図1は、本実施形態に係るブラシレスモータ1(以下「モータ1」という)の軸方向断面図である。モータ1は、インナーロータ型のブラシレスDCモータであり、マグネット22を有する円柱状のロータ2と、巻線32を有するステータ3と、モータ1の外郭をなすハウジング4とを備える。さらにモータ1は、巻線32に接続される電源入力用のリード線6と、センサ信号入出力用のリード線7(以下「信号線7」という)と、リード線6を支持する留め部品5とを備える。
【0015】
図1に示すように、ロータ2は、シャフト20と一体回転するロータコア21と、ロータコア21に固定された複数のマグネット22とを備える。シャフト20は、ロータ2を支持する回転軸であり、モータ1の出力(機械エネルギ)を外部に取り出す出力軸としても機能する。シャフト20には、ロータコア21を挟んだ二箇所に軸受23,24が設けられる。本実施形態では、軸受23がシャフト20の一端部(下端部)に設けられ、軸受24がシャフト20の中間部に設けられる。
【0016】
ロータコア21は、同一形状の複数の鋼板が積層された積層コアであり、発生した磁力の通り道として機能する。ロータコア21の中心には、鋼板の積層方向に軸方向を一致させた状態でシャフト20が固定される。ロータコア21は、シャフト20が固定される環状部分から放射状に形成された複数の扇形の磁極片21aと、周方向に隣接する磁極片21a間の空間として設けられたマグネット収容部とを有する。マグネット22は、このマグネット収容部に嵌め込まれて固定される。
【0017】
ステータ3は、中央にロータ2が配置される空間を持つ略円筒状の部品であり、ハウジング4に圧入固定される環状のステータコア30と、絶縁性を持った複数のインシュレータ31と、巻線32とを備える。ステータコア30は、
図2に示すように、略円筒状の環状部30aと、環状部30aの内周側に突設された複数のティース部30bとを有する。複数のティース部30bは、周方向に等間隔に設けられる。なお、本実施形態では周方向に12個のティース部30bが設けられたステータコア30を例示しているが、ティース部30bの個数はこれに限られない。
【0018】
図1及び
図4に示すように、各ティース部30bにはインシュレータ31がそれぞれ取り付けられ、さらにインシュレータ31の周囲に巻線32がそれぞれ巻き付けられる。すなわち、巻線32は、複数のティース部30bに対しインシュレータ31を介して巻回される。
図1及び
図4中の黒塗りの部分32aは、巻線32の巻山を示す。なお、ここでいう巻山32aとは、ティース部30bに巻回された巻線32のうち山状に膨出した部分(インシュレータ31の上端面から盛り上がった部分)を意味する。また、
図2中の二点鎖線は、ティース部30bに巻線32を巻回したときの巻線32の外形を示す。なお、
図2ではインシュレータ31は省略している。
図2に示すように、周方向に隣接する巻線32間には、軸方向に延在するスロット33(空間)が形成され、隣接する巻線32が互いに接触しないように設けられる。
【0019】
図1に示すように、ハウジング4は、一方端が開口した有底筒状(略円筒状)であってロータ2及びステータ3を収容するハウジング本体40と、ハウジング本体40の開口40a(
図4参照)を塞ぐエンドベル41(蓋)とを備える。ハウジング本体40は、略円筒状の側壁40eと、底部40bと、底部40bの中央に盛り上がって形成された膨出部40cと、膨出部40cの中央に凹設された凹部40dとを有する。ハウジング本体40は、凹部40dに嵌め込まれた軸受23を介してシャフト20の一部を支持する。
【0020】
本実施形態のハウジング本体40は、側壁40eの上端部に径方向外側に向かって肉厚に形成された厚肉部40fを有する。厚肉部40fには、エンドベル41を取り付けるための取付穴40h(
図3,4参照)が、周方向の所定位置に穿設されている。また、
図3に示すように、ハウジング本体40の側部には、リード線6及び信号線7を外部に引き出すための引き出し部42が設けられる。引き出し部42には、リード線6及び信号線7が挿通される開口(図示略)が設けられる。
【0021】
図1に示すように、エンドベル41は、ハウジング本体40の開口40aよりも大きな外径を有する蓋部41aと、蓋部41aの中央に位置する支持部41eとを有する。蓋部41aは、径方向外端部において厚肉部40fの上端面に載置される円環状の取付面41bと、取付面41bの径方向内側において軸方向に突設された円環状の係止部41cとを有する。係止部41cの外径はハウジング本体40の開口40aの内径と略同一である。エンドベル41は、係止部41cが開口40aの内側に入り込むとともに取付面41bが厚肉部40fの上端面に載置され、取付穴40hに図示しないねじが螺合されることで、ハウジング本体40に取り付けられる。なお、取付面41bには、Oリング46が装着される溝が凹設されている。
【0022】
また、エンドベル41の支持部41eは、蓋部41aよりも軸方向寸法が大きく形成された部位であり、支持部41eの中央に貫設された貫通孔41hを有する。貫通孔41hは段差状に形成されており、孔径の大きい部分は軸受24が嵌め込まれる凹部41fとして機能する。すなわち、エンドベル41は、貫通孔41hに挿通されるシャフト20の他部を、軸受24を介して支持する。
【0023】
リード線6は、ハウジング4の外部から巻線32へ電気を供給するものである。
図3に示すように、本実施形態のリード線6は、ハウジング4内において巻線32の各相(U相,V相,W相)と接続され、ハウジング本体40に設けられた引き出し部42から外部へと引き出される。本実施形態では、リード線6と巻線32との接続部が、ハウジング4内においてステータコア30よりも上方(開口40a側)に位置する。信号線7は、ロータ2の回転位置に応じた信号を検出する検出部(図示略)と接続されるものであり、リード線6と同様に引き出し部42からハウジング4の外部へと引き出される。リード線6及び信号線7は、引き出し部42においてホットメルト樹脂44により固着され、ハウジング4に対する位置が規定される。
【0024】
三本のリード線6は、いずれもステータ3の中央の空間を回避して周方向に延設される。具体的には、両側の二本のリード線6は、各先端がシャフト20の軸心Cを挟んで引き出し部42の逆側に間隔をあけて配置され、引き出し部42に向かって軸心Cを中心とした円弧状になるように取り回されて外部へ引き出される。また、中央のリード線6は、その先端が信号線7の先端と重なるように配置され、引き出し部42から離隔する方向に向かって軸心Cを中心とした円弧状になるように取り回されて外部へ引き出される。このようなリード線6の各位置がずれないように留めておくための留め部品5が設けられる。
【0025】
[1−2.要部構成]
本実施形態の留め部品5は、周方向に間隔をあけた複数箇所において各リード線6の位置を規定するものであり、例えば樹脂成形により一体で形成される。
図1,
図3及び
図4に示すように、留め部品5は、ハウジング本体40内においてステータ3よりも上方(開口40a側)に配置され、リード線6の下方からリード線6の位置を規定する。留め部品5は、ハウジング本体40及びステータ3の少なくとも一方に支持されることで、ハウジング4内に収納,配置される。本実施形態の留め部品5は、ステータ3に支持されており、具体的にはステータコア30の上端面に載置されることで支持される。
【0026】
留め部品5は、
図4〜
図6に示すように、リード線6の位置を規定する複数の規定部50と、規定部50の径方向外側に位置して複数の規定部50を連結する外周壁51と、規定部50の径方向内側に位置して複数の規定部50を連結する内周壁52とを有する。
複数の規定部50は、周方向の寸法が小さい(厚さが薄い)板状の部位であり、
図6に示すように、軸心Cに対して放射状に設けられる。各規定部50は、
図3に示すように、周方向に隣接する巻線32間のスロット33内に配置され、巻線32に対して非接触な状態とされる。つまり、巻線32の軸方向延長線上に規定部50が存在せず、規定部50と巻線32とは軸方向において干渉しない。
【0027】
ここで、
図4のB部を拡大したものを
図7に示す。なお、
図7では、巻山32aを黒塗りではなく模様を付けて示している。規定部50は、
図7に示すように、その下端面50cが巻山32aの頂上よりも下方に位置するように配置される。すなわち、規定部50は、軸方向に沿った断面図において(または周方向から見たときに)、巻山32aと重なる位置に配置される。このように配置できるのは、規定部50がスロット33内に配置されており、軸方向において巻線32と干渉しないからである。そして、規定部50をこのように配置することで、リード線6の軸方向位置を巻線32に極力近付けて、あるいは巻線32に接触させた状態で配置することができる。なお、規定部50の厚さ(周方向寸法)はスロット33の周方向寸法よりも小さく設定される。
【0028】
本実施形態の規定部50は、上方(開口40a側)に開放した溝50aと、溝50aの底面に突設されて溝50aを隔てる仕切り50bとを有する。溝50aは、規定部50を周方向に貫通した部位であり、リード線6を保持する空間を形成する。本実施形態の溝50aは、その底面が半円筒面状に形成されている。仕切り50bは、この空間を径方向に二つに分けるものであり、各空間にリード線6が配置される。
【0029】
溝50aの底面は、巻山32aの頂上よりも下方(ハウジング4の底部40b側)に位置する。また、本実施形態の仕切り50bは、溝50aの側面との間にリード線6を保持できるような幅(径方向寸法)を有している。これにより、軸方向に沿った断面図において(または規定部50を周方向から見たときに)、溝50a内に位置するリード線6は、巻山32aの直上方において巻山32aと僅かな隙間をあけた状態で、溝50aの側面と仕切り50bの側面とによって保持される。なお、リード線6を巻山32aの上に載置する(接触配置させる)ことで、リード線6を三点で保持することが可能となる。
【0030】
また、本実施形態の規定部50は、留め部品5が配置された状態で、外側上端部50dがハウジング本体40の厚肉部40fの上端面よりも僅かに低い位置になるような形状に形成される。外側上端部50dは、規定部50の最も径方向外側の上端部であり、溝50aよりも径方向外側に位置する。この外側上端部50dによって、ハウジング本体40にエンドベル41が取り付けられたときに、溝50a内に配置されたリード線6がハウジング本体40の縁側にはみ出ないようになっている。また、規定部50の内側下部50fは、内周壁52の下端面52b(ステータコア30側の端面)よりも下方に突設されている。
【0031】
図3に示すように、本実施形態の留め部品5は、リード線6をハウジング4の外部へ引き出す位置にあるスロット33(すなわち引き出し部42に対向するスロット33)以外の全てのスロット33に規定部50が配置されている。つまり、本実施形態の留め部品5は、11個の規定部50を有している。規定部50の個数が多いほどリード線6が周方向に滑らかに延設される。なお、規定部50の個数はこれに限られず、例えば、規定部50をスロット33の一つ置きに配置してもよいし、適宜間引きして配置してもよい。
【0032】
図3〜
図7に示すように、留め部品5の外周壁51は、ハウジング本体40の内周面に沿うように立設されて複数の規定部50をその外側で連結する円弧状の部位である。本実施形態の外周壁51は、規定部50の外側面から離隔して設けられ、その上端部51aが径方向内側に向かって屈曲形成されて規定部50の外側上端部50dのやや下方に接続されている。本実施形態の留め部品5は、
図7に示すように、外周壁51の下端部51bがハウジング本体40の内周面とインシュレータ31の上端部との間の隙間に差し込まれるとともに、ステータコア30の上端面に載置されることで、ステータ3に支持される。
【0033】
留め部品5の内周壁52は、外周壁51の径方向内側において外周壁51と同様に立設され、複数の規定部50をその内側で連結する円環状の部位である。本実施形態の内周壁52は、規定部50の内側上部50eと連続して設けられ、内周壁52の内周面と規定部50の内周面とが同一面を形成する。内周壁52の上端面は、規定部50の外側上端部50dと同一の軸方向位置に設けられている。これにより、ハウジング本体40にエンドベル41が取り付けられたときに、溝50a内に配置されたリード線6がステータ3の中央の空間側にはみ出ないようになっている。なお、
図3及び
図6に示すように、内周壁52の一部には、信号線7を係止するための舌部52cが、径方向外側に向かって突設されている。
【0034】
本実施形態の留め部品5の規定部50には、
図4及び
図5に示すように、内周壁52の下端面52bよりも下方に突設した内側下部50fが設けられる。これらの内側下部50fは、周方向両側に位置するインシュレータ31に対して非接触な状態とされる。なお、内側下部50fを周方向に隣接するインシュレータ31間に配置することで、留め部品5の周方向への移動を規制する構成とすることもできる。
【0035】
[2.効果]
(1)上述したモータ1は、リード線6の位置を規定する規定部50を有する留め部品5を備えているため、リード線6同士が重なり合う等の不具合が生じず、組み立てをスムーズに行うことができる。また、上述した規定部50は、周方向に隣接する巻線32間のスロット33内に配置されることから、軸方向において巻線32と干渉しない。このため、規定部50を巻山32aよりも下方に(底部40b側に)配置することができ、リード線6を巻山32aに極力近づけて、あるいは巻山32aに接触させて配置することができる。
【0036】
これにより、モータサイズを変更することなくハウジング4内の軸方向の空きスペースを確保することができ、このスペースを有効に活用することができる。例えば、このスペースに防水構造を設けることで、防水仕様への対応が可能となる。また、このスペースにリード線6の引き出し位置を固定する構造を設けることで、引き出し位置の固定要求にも対応することができる。さらに、このスペース内でリード線6を湾曲させることができるので、リード線6をエンドベル41から軸方向へ引き出す「縦出しモータ」としても用いることができる。
【0037】
また、規定部50が、周方向に隣接する巻線32間のスロット33内に配置されるため、巻山32aの高さ(軸方向位置)にかかわらず規定部50の軸方向位置を決めることができる。巻山32aの高さは、巻線32の巻き方や巻線32の線径等によって変化することから、仮に、巻山32aの軸方向延長線上にリード線6を支持する部分を設ける場合には、この部分と巻山32aとが接触しないように、巻山32aとの間に広めの間隔を確保してなければならず、スペース効率が悪い。これに対し、上述したモータ1では、規定部50が軸方向において巻線32と干渉しないため、スペース効率の悪化をも回避することができる。
【0038】
(2)上述したモータ1では、留め部品5が複数の規定部50を径方向外側において連結する外周壁51と径方向内側において連結する内周壁52とを有している。すなわち、複数の規定部50が径方向内側と外側の両方で連結されているため、規定部50の剛性を高めることができ、規定部50を薄肉化することができる。これにより、規定部50を巻線32と干渉させることなくスロット33内に簡単に配置することができる。
(3)上述した留め部品5は、複数の規定部50を連結する外周壁51がハウジング4に支持されるため、留め部品5の姿勢を安定させることができ、ハウジング4内でのガタつきを防止することができる。これにより、リード線6の位置ずれも防止することができる。
【0039】
(4)上述した留め部品5は、規定部50が引き出し部42に対向するスロット33以外の全てのスロット33内に配置されているため、リード線6を周方向に滑らかに取り回すことができる。
(5)また、上述した留め部品5は、規定部50が開口40a側に開放した溝50aを有し、この溝50aの底面が巻山32aの頂上よりも底部40b側に位置しているため、リード線6を巻山32aに極力近づけることができる。これにより、リード線6の上方(開口40a側)のスペースをより広く確保することができる。さらに、溝50aがハウジング4の開口40a側に開放していることから、作業性を向上させることができる。なお、リード線6を巻山32aの上に載置する場合には、リード線6の位置ずれを防止することができる。
【0040】
(6)さらに、上述した規定部50は、溝50aを隔てる仕切り50bを有しているため、リード線6の位置ずれをより防止することができ、リード線6の位置を確実に規定することができる。なお、リード線6が溝50aの側面と仕切り50bの側面とによって保持される場合、あるいはこれらに巻山32aを加えた三点で保持される場合には、リード線6の位置をより一層安定させることができる。
【0041】
(7)上述したモータ1では、留め部品5の外周壁51がステータコア30の上端面に載置されることで支持される。ステータコア30はハウジング4に圧入固定されるため、ハウジング4に対する位置精度が高い部品である。そのため、ステータコア30に留め部品5を支持させることで、留め部品5のハウジング4に対する位置精度も高めることができる。
【0042】
(8)上述したモータ1では、留め部品5の規定部50が内周壁52の下端面52bよりも下方に突設した内側下部50fを有している。この内側下部50fは、規定部50と内周壁52との接続部分(内側上部50e)の下方に位置するため、留め部品5を樹脂成形する場合には、この内側下部50fによって接続部分の周辺を厚肉化することができる。これにより、樹脂を流れやすくすることができ、成形性を高めることができる。なお、これらの内側下部50fを留め部品5の周方向への移動を規制する規制部として利用することもできる。この場合には、留め部品5の姿勢をより安定させることができ、ハウジング4内でのガタつきを防止することができる。
【0043】
[3.その他]
上述の実施形態で説明したモータ1の構成は一例であって、上述したものに限られない。すなわち、ロータ2,ステータ3,ハウジング4及び留め部品5の各形状や各構成は上述したものに限られず、リード線6及び信号線7の各配置や引き出し位置も上述したものに限られない。
例えば、留め部品5が外周壁51と内周壁52との何れか一方を有していてもよい。このような構成であっても、複数の規定部50が径方向外側又は内側で連結されるため、規定部50の姿勢を安定させることができ、ハウジング4内でのガタつきを防止することができる。
【0044】
また、留め部品5が外周壁51によって支持される場合であっても、その支持構成は上述したものに限られない。例えば、ハウジング本体40の内周面に段差を設けて、留め部品5の外周壁51をこの段差に載置することで留め部品5をハウジング4に支持させる構成であってもよい。また、ステータ3のインシュレータ31に外周壁51を取り付ける構造を設けてもよい。さらに、留め部品5を支持する部位が内周壁52であってもよい。例えば、留め部品5の内周壁52をステータ3のステータコア30やインシュレータ31に取り付ける構造を設けて、留め部品5をステータ3に支持させてもよい。つまり、留め部品5は、外周壁51及び内周壁52の少なくとも一方を有していればよく、その少なくとも一方によってハウジング4及びステータ3の少なくとも何れか一方に支持されていればよい。このような構成であっても、留め部品5の姿勢を安定させることができ、ハウジング4内でのガタつきを防止することができる。これにより、リード線6の位置ずれも防止することができる。
【0045】
上述した留め部品5は、規定部50の内側下部50fが内周壁52の下端面52bよりも突設しているが、内側下部50fが内周壁52の下端面52bと略同じ高さ位置に設けられていてもよい。また、上述した留め部品5は、規定部50が溝50aと仕切り50bとを有しているが、これらの形状は上述したものに限られない。また、例えば仕切り50bを省略して溝50aのみとしてもよい。なお、上述したモータ1は、リード線6と巻線32との接続部が、ハウジング4内においてステータコア30よりも上方(開口40a側)に位置する場合を例示したが、接続部の位置は特に限られず、ステータコア30よりも底部40b側であってもよい。
【0046】
また、上述した実施形態では、ハウジング本体40の側壁40eからリード線6及び信号線7を引き出す、いわゆる「横出し」のモータ1を例示したが、エンドベル41に引き出し位置を設けて、リード線6及び信号線7を軸方向へ引き出す「縦出し」のモータに対しても、上述した留め部品5は適用可能である。また、リード線6と信号線7とを別々に引き出すような構成としてもよい。
なお、上述の実施形態では、留め部品5が樹脂成形により一体で成形される場合を例示したが、留め部品5が一体ものでなくてもよい。