特許 7653240 モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-19

(45)【発行日】2025-03-28

(54)【発明の名称】モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/33 20160101AFI20250321BHJP

【ＦＩ】

H02K11/33

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020182862

(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公開番号】P2022073086

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】桜木 克則

(72)【発明者】

【氏名】藤江 義仁

(72)【発明者】

【氏名】安戸 政彦

【審査官】服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０６２８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５４１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５８１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１３３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２０５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６８２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３６２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０９２４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１５１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０８８１６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １１／３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータと、
ステータコアと、インシュレータと、当該インシュレータを介して当該ステータコアに巻き回されたコイルと、を有するステータと、
第１基板と、
電子部品が設けられた第２基板と、
筐体と、
を備え、
前記インシュレータは、外部装置と連結する連結部を備え、
前記第１基板は前記インシュレータに固定され、
前記第２基板は前記第１基板に固定されており、
前記ロータの回転軸方向において、前記第１基板と前記第２基板とは離間しており、
風が、前記第１基板の外周部及び前記第２基板の外周部と前記筐体の内面とで形成される環状の第１空間と、前記ステータ及び前記ロータを有する構成部材と当該筐体の内面とで形成される第２空間を通過する、
モータ。

【請求項2】

ロータと、
ステータコアと、インシュレータと、当該インシュレータを介して当該ステータコアに巻き回されたコイルと、を有するステータと、
第１基板と、
電子部品が設けられた第２基板と、
筐体と、
を備え、
前記第１基板は前記ステータに固定され、
前記第２基板は前記第１基板に固定されており、
前記ロータの回転軸方向において、前記第１基板と前記第２基板とは離間しており、
風が、前記第１基板の外周部及び前記第２基板の外周部と前記筐体の内面とで形成される環状の第１空間と、前記ステータ及び前記ロータを有する構成部材と当該筐体の内面とで形成される第２空間を通過する、
モータ。

【請求項3】

前記第２基板は前記第１基板に連結部材を介して固定されており、
前記第１基板及び前記第２基板は、前記インシュレータに固定されている、請求項１又は２に記載のモータ。

【請求項4】

前記インシュレータは、内周部と、連結部を有する外周部とを備え、
前記インシュレータの外周部には、前記第１基板を固定する固定部が設けられている、請求項１に記載のモータ。

【請求項5】

前記インシュレータには、前記コイルと前記第１基板とを電気接続する第１導電部材が設けられており、
前記第１導電部材を介して、前記第１基板は前記インシュレータに固定されている、請求項１から４のいずれか１つに記載のモータ。

【請求項6】

前記コイルと前記第１基板と前記第２基板とを電気接続する導電部材を連結部材が備えている、請求項１から４のいずれか１つに記載のモータ。

【請求項7】

径方向において、前記第１基板の外周部と前記第２基板の外周部とは、前記インシュレータの外周部より内側にある、請求項１から６のいずれか１つに記載のモータ。

【請求項8】

前記ステータの一部を収容するハウジングを備え、
前記第１基板の外周部全体と前記第２基板の外周部全体とは、軸方向において前記ハウジングから離間している、請求項１から７のいずれか１つに記載のモータ。

【請求項9】

前記ハウジングの外周部は、前記インシュレータの外周部より内側にある、請求項８に記載のモータ。

【請求項10】

前記ハウジングの底面には、シャフトを挿通する第１の孔部と、前記第１の孔部とは大きさが異なる複数の第２の孔部が形成される、請求項８又は９に記載のモータ。

【請求項11】

前記第２の孔部より小さい第３の孔部が、前記ハウジングの底面にさらに形成される、請求項１０に記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータに関する。

【背景技術】

【0002】

交流（ＡＣ）電源により稼働するモータにおいて、長寿命化や低騒音化の要求に応えるため、ＡＣ－ＤＣコンバータを搭載したブラシレスモータを用いる技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－１２８４３２号公報

【文献】特開２０１５－９５９２０号公報

【文献】特開平０８－１４０３２５号公報

【文献】特開２０１９－８３６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＡＣ－ＤＣコンバータを搭載した直流モータにおいても、さらなる軽量化や小型化が求められる。

【0005】

一つの側面では、軽量化及び低騒音化を実現できるモータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一つの態様において、モータは、ロータと、ステータと、第１基板と、電子部品が設けられた第２基板と、筐体とを備える。ステータは、ステータコアと、インシュレータと、当該インシュレータを介して当該ステータコアに巻き回されたコイルとを有する。前記インシュレータは、外部装置と連結する連結部を備える。前記第１基板は前記インシュレータに固定される。前記第２基板は前記第１基板に固定されており、前記ロータの回転軸方向において、前記第１基板と前記第２基板とは離間している。風が、前記第１基板の外周部及び前記第２基板の外周部と前記筐体の内面とで形成される環状の第１空間と、前記ステータ及び前記ロータを有する構成部材と当該筐体の内面とで形成される第２空間を通過する。
また、別の態様において、モータは、ロータと、ステータと、第１基板と、電子部品が設けられた第２基板と、筐体とを備える。ステータは、ステータコアと、インシュレータと、当該インシュレータを介して当該ステータコアに巻き回されたコイルとを有する。前記第１基板は前記ステータに固定される。前記第２基板は前記第１基板に固定されており、前記ロータの回転軸方向において、前記第１基板と前記第２基板とは離間している。風が、前記第１基板の外周部及び前記第２基板の外周部と前記筐体の内面とで形成される環状の第１空間と、前記ステータ及び前記ロータを有する構成部材と当該筐体の内面とで形成される第２空間を通過する。

【0007】

一つの態様によれば、軽量化及び低騒音化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施形態におけるモータの一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、第１の実施形態におけるモータの一例を示す断面図である。

【図3】図３は、第１の実施形態におけるモータのハウジングを取り外した斜視図である。

【図4】図４は、第１の実施形態におけるインシュレータの一例を示す斜視図である。

【図5】図５は、第１の実施形態におけるモータの一例を示す底面図である。

【図6】図６は、第１の実施形態におけるモータの一例を示す拡大断面図である。

【図7】図７は、第１の実施形態におけるハウジングの一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本願の開示するモータの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。各図面において、説明を分かりやすくするために、後に説明するモータ１における軸方向（モータ１の回転軸方向）、径方向及び周方向のうち、少なくともいずれかを含む座標系を図示する場合がある。また、以下において、モータ１の回転軸方向を、単に「軸方向」と表記する場合がある。

【0010】

図１は、第１の実施形態におけるモータの一例を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態におけるモータの一例を示す断面図である。図３は、第１の実施形態におけるモータのハウジングを取り外した斜視図である。図２では、図１のＡ－Ａ線で切断した断面を示す。図１乃至図３に示すように、本実施形態におけるモータ１は、ステータ２と、ロータ４０と、第１基板５０と、第２基板６０と、ハウジング７０と、シャフト８０と、軸受ハウジング９０とを備える。ステータ２は、インシュレータ１０と、ステータコア２０と、コイル３０とを含む。

【0011】

本実施形態において、インシュレータ１０は、樹脂等の絶縁部材で形成される。ステータコア２０は、例えば、ケイ素鋼板等の磁性体で形成された鋼板が、所定枚数、軸方向に積み重ねられて構成されている。ステータコア２０は、径方向に突出するティース部２１と、周方向に延在するコアバック２２とを備える。ステータコア２０には、インシュレータ１０を介して、コイル３０が巻き回される。

【0012】

コイル３０は、例えば銅線等の巻線により構成される。ロータ４０は、例えばネオジム磁石等のマグネット４１と、磁性体としてのヨーク４２とから構成される。

【0013】

本実施形態において、第１基板５０は、例えば、モータ１の動作を制御するドライバー回路である。第２基板６０は、例えば、外部から交流（ＡＣ）電源の供給を受けて、モータ１に直流（ＤＣ）電源を供給する。

【0014】

ハウジング７０は、鉄鋼などの金属で形成され、ステータ２を収容する。シャフト８０は、軸方向において、第１基板５０に対向する、図面における上方向側にある端部８１と、図面における下方向側にある、出力側の端部８２とを備える。シャフト８０は、軸受ハウジング９０に挿通される。

【0015】

図４は、第１の実施形態におけるインシュレータの一例を示す斜視図である。図４に示すように、インシュレータ１０は、外周部１１と、接続部１２と、内周部１３と、連結部１４とを備える。また、インシュレータ１０は、図４に示すように、軸方向の上側に、固定部１５と、第１導電部材１６と、第２導電部材１７とをさらに備える。

【0016】

インシュレータ１０は、例えば、図２に示すように、ステータコア２０に対して、軸方向の上側から装着される。なお、インシュレータ１０は、例えば、図２に示すように、ステータコア２０に対して、軸方向の下側から装着される下部インシュレータ１８との組み合わせにより構成されてもよい。

【0017】

図２乃至図４に示すように、インシュレータ１０の外周部１１は、ステータコア２０のコアバック２２と、軸方向において対向する。また、インシュレータ１０の接続部１２は、ステータコア２０のティース部２１と、軸方向において対向する。コイル３０は、接続部１２を介して、ティース部２１に巻き回される。

【0018】

インシュレータ１０の内周部１３は、径方向における外側の面がコイル３０と対向する。また、内周部１３の径方向における内側の面は、軸受ハウジング９０と対向する。

【0019】

インシュレータ１０の連結部１４は、インシュレータ１０の外周部１１から、径方向における外側に延在する。連結部１４は、図１乃至図４においては図示されない、モータ１が搭載される筐体３に連結される。なお、筐体３は、外部装置の一例である。

【0020】

図１に示すように、インシュレータ１０は、径方向において相互に対向する、２つの連結部１４を備える。なお、本実施形態においては、インシュレータ１０が２つの連結部１４を備える構成について説明するが、連結部１４の数はこれに限られない。例えば、インシュレータ１０は連結部１４を１つだけ備えていてもよく、３つ以上の連結部１４を備えていてもよい。

【0021】

本実施形態においては、モータ１と筐体３とは、図１に示すように、ハウジング７０に形成される取付部ではなく、樹脂部材であるインシュレータ１０に設けられた連結部１４により連結される。図５は、第１の実施形態におけるモータの一例を示す底面図である。図５に示すように、ハウジング７０の筒部７９と、インシュレータ１０の連結部１４との間には間隙Ｇ０が形成される。これにより、金属製のハウジング７０を小型化できるので、モータ１の軽量化が実現される。また、金属に比べて弾性が高い樹脂で形成されるインシュレータ１０に連結部１４が形成されることで、樹脂部材の内部損失により、モータ１から発生する振動が筐体３に伝搬する際に軽減される。また、樹脂部材の内部損失により、モータ１から発生する振動の振幅が低減され、より短い時間で振動が減衰される。さらに、インシュレータ１０により、モータ１から発生する騒音も伝わりにくくなるため、モータ１の低騒音化が実現できる。

【0022】

また、図１及び図４に示す固定部１５は、例えば、樹脂製の突起部分である。固定部１５には、軸方向において、第１基板５０が固定される。

【0023】

図１及び図４に示す第１導電部材１６及び第２導電部材１７は、コイル３０を構成する巻線を処理する端子ピンである。本実施形態において、モータ１は、例えば、３本の第１導電部材１６と、１本の第２導電部材１７とを備える。

【0024】

第１導電部材１６には、例えば、ＣＯＭ、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の巻線の巻き始めが絡げられるとともに、第１基板５０にはんだ付けにより固定される。これにより、コイル３０と第１基板５０とが電気的に接続される。

【0025】

また、第２導電部材１７には、ＣＯＭの巻線の巻き終わりが絡げられるとともに、樹脂の被覆が備えられる。第２導電部材１７は、第１基板５０に、はんだ付けにより固定される。また、第１基板５０と第２基板６０とは、連結部材５１のピン（導電部材）５１ａにより電気的に接続される。また、複数の連結部材５１のピン５１ａがＧＮＤ、Ｖｄｃ、Ｖｃｃなどに電気的に接続され、信号が外部装置から伝えられる。これにより、コイル３０と、第１基板５０と、第２基板６０とが電気的に接続される。

【0026】

本実施例において、第１基板５０と第２基板６０とは、図１及び図２に示すように、軸方向において、間隔Ｇ１を空けて対向するように配置される。すなわち、第１基板５０と第２基板６０とは、軸方向において離間している。

【0027】

図１及び図２に示すように、第１基板５０は、連結部材５１と、第１導線５２とを備える。連結部材５１は、例えば、第１基板５０と第２基板６０とを電気的に接続するピン５１ａ（導電部材）を、樹脂で被覆したものである。本実施形態において、第１基板５０は、５本の連結部材５１を備える。第１導線５２は、第１基板５０のロータ４０側に設けられたホールセンサ（不図示）に接続される。このように、第１基板５０と第２基板６０との固定、並びに第１基板５０及び第２基板６０とインシュレータ１０との固定に第１導電部材１６、第２導電部材１７、及びピン５１ａを有する連結部材５１を用いることで、モータ１の構造部材を削減できる。

【0028】

第２基板６０には、複数の電子部品６１が搭載される。電子部品６１は、例えば、コンデンサ及びＡＣ－ＤＣコンバータであるが、これらに限られない。また、第２基板６０には、電源を供給する第２導線６２が接続される。

【0029】

図１に示すように、電子部品６１は、モータ１の寸法に対して、比較的大きなサイズを有する。本実施形態において、電子部品６１は、軸方向において、第２基板６０の上側の面、すなわち第１基板５０及びインシュレータ１０に対向する面とは軸方向において反対側の面に配置される。すなわち、電子部品６１は、シャフト８０の出力側の端部８２とは、軸方向において反対側の面に配置される。これにより、モータ１の小型化又は小径化を図ることができる。

【0030】

また、第１基板５０及び第２基板６０の径方向における大きさは、インシュレータ１０の外周部１１の径方向における大きさよりも小さくなるように形成される。図６は、第１の実施形態におけるモータの一例を示す拡大断面図である。図６は、図２の領域Ｆで示される部分の拡大図である。図６に示すように、インシュレータ１０の外周部１１と、第１基板５０の外周部５９及び第２基板６０の外周部６９との間には、間隙Ｇ２が形成される。間隙Ｇ２は、第１基板５０の外周部５９および第２基板６０の外周部６９を取り囲む環状の空間Ｃ１を形成する。これにより、筐体３と、第１基板５０又は第２基板６０とが接触することが抑制されるので、筐体３への振動の伝播を抑制できる。なお、図６においては、第１基板５０の径方向における大きさと第２基板６０の径方向における大きさとが略同一である例について説明したが、これに限られず、径方向において、第１基板５０の外周部５９と第２基板６０の外周部６９とが、インシュレータ１０の外周部１１より内側にあればよい。また、筐体３の内面と第１基板５０の外周部５９、第２基板６０の外周部６９の間の間隙Ｇ４を大きくして、環状の空間Ｃ１を大きくしても構わない。また、筐体３の内面とインシュレータ１０の外周部１１の間の間隙Ｇ５を設け、インシュレータ１０の外周部１１を囲み、間隙Ｇ５を有する空間Ｃ２を設け、空間Ｃ２を大きく形成しても構わない。これらの空間を設けることで、コイル３０を含むモータ１内部を通過する風が通りやすくなり、モータ１の温度上昇を抑制できる。

【0031】

また、図６に示すように、第１基板５０と、モータ１の他の部材の間には、間隙Ｇ３が形成される。例えば、第１基板５０の外周部５９と、金属製のハウジング７０の筒部７９とは、間隙Ｇ６を空けて離間している。これにより、モータ１の振動が、第１基板５０又は第２基板６０へと伝播することを抑制できる。

【0032】

軸受ハウジング９０は、一対の軸受９１及び９２を備える。各軸受９１及び９２は、シャフト８０と径方向において対向する。本実施形態において、軸受ハウジング９０の軸方向における第１基板５０側の端部９３は、ロータ４０のヨーク４２と軸方向において対向する。また、軸受ハウジング９０は、軸方向における下側の軸受９１と、軸方向における上側の軸受９２とを一体に保持する。これにより、下側の軸受９１と上側の軸受９２との同軸精度を向上できるので、モータ１の長寿命化が実現される。

【0033】

図７は、第１の実施形態におけるハウジングの一例を示す斜視図である。図５及び図７に示すように、ハウジング７０は、筒部７９と、底面７１とを備える。底面７１は、ハウジング７０において、軸方向における下側の端面を構成する。底面７１には、シャフト８０を挿通させるための挿通孔７４が形成される。また、底面７１には、複数の孔部７２及び複数の孔部７３も形成される。本実施形態において、孔部７２の直径は、孔部７３の直径よりも大きくなるように形成される。なお、挿通孔７４は第１の孔部の一例である。また、孔部７２は第２の孔部の一例であり、孔部７３は第３の孔部の一例である。

【0034】

図５に示すように、孔部７２は、例えば、コイル３０と軸方向において対向する位置に形成される。すなわち、孔部７２は、コイル３０を含むモータ１内部に風が通るように形成される。ハウジング７０の底面７１に孔部７２を形成することにより、ハウジング７０の重量を低減するとともに、コイル３０の自己発熱や、コイル３０からステータコア２０やロータ４０への熱の伝播等によるモータ１の温度上昇を抑制できる。すなわち、孔部７２により、モータ１の高温減磁や、発熱によるインシュレータ１０の樹脂材料の劣化等が抑制されるとともに、軽量化及び長寿命化が実現される。

【0035】

また、図７に示す孔部７３は、例えば、インシュレータ１０や第１基板５０にハウジング７０を取りつけるための位置決め穴やネジ穴として用いてもよい。この場合において、孔部７３は、例えば、軸方向において第１基板５０に対向する位置に形成されてもよい。これにより、モータ１の組立制度を向上できるとともに、モータ１の組立コストを低減できる。なお、図７に示すハウジング７０は、７つの孔部７２と５つの孔部７３とを備えるが、ハウジング７０が備える孔部の数はこれらに限られない。

【0036】

以上説明したように、本実施形態におけるモータ１は、ロータ４０と、ステータ２と、第１基板５０と、電子部品６１が設けられた第２基板６０と、を備える。ステータ２は、ステータコア２０と、インシュレータ１０と、当該インシュレータを介して当該ステータコアに巻き回されたコイル３０とを有する。インシュレータ１０は、外部装置と連結する連結部１４を備える。第１基板５０はインシュレータ１０に固定される。第２基板６０は第１基板５０に固定されており、ロータ４０の回転軸方向において、第１基板５０と第２基板６０とは離間している。かかる構成により、軽量化及び低騒音化を実現できる。

【0037】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0038】

１ モータ、 ２ ステータ、 ３ 筐体、 １０ インシュレータ、 １１ 外周部、 １２ 接続部、 １３ 内周部、 １４ 連結部、 １５ 固定部、 １６ 第１導電部材、 １７ 第２導電部材、 １８ 下部インシュレータ、 ２０ ステータコア、 ２１ ティース部、 ２２ コアバック、 ３０ コイル、 ４０ ロータ、 ４１ マグネット、 ４２ ヨーク、 ５０ 第１基板、 ５１ 連結部材、 ５２ 第１導線、 ５９ 外周部、 ６０ 第２基板、 ６１ 電子部品、 ６２ 第２導線、 ６９ 外周部、 ７０ ハウジング、 ７１ 底面、 ７２，７３ 孔部、 ７４ 挿通孔、 ７９ 筒部、 ８０ シャフト、 ９０ 軸受ハウジング、 ９１，９２ 軸受

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】