JP2014128096A

JP2014128096A - 電動機

Info

Publication number: JP2014128096A
Application number: JP2012282321A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Suzuki; 英展鈴木
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-07

Abstract

【課題】電動機において、回転検出センサを所定位置に高精度に位置決めして固定する。
【解決手段】電動機１０を構成する回転検出センサ２２は、複数のホルダ穴６２がカバー部材２８のボス３６に臨むように配置され、前記ホルダ穴６２に挿入されたホルダ４４の嵌合部４８が前記ボス３６の嵌合孔４２に嵌合されることで、前記カバー部材２８に対する回転検出センサ２２の位置決めがなされる。そして、ボス３６の貫通孔３８に挿通された取付ボルト４０をホルダ４４のねじ孔４６に螺合させることで、該ホルダ４４のフランジ部５２と前記カバー部材２８との間に回転検出センサ２２が挟持される。この際、回転検出センサ２２のケース６０が樹脂製材料から形成されていても、取付ボルト４０の軸力は金属製材料からなるカバー部材２８及びホルダ４４に付与されるため、割れ等が生じることも回避できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ローターの回転数を検出可能な回転検出センサを備えた電動機に関する。

従来から、コイルへ通電することで励磁させ、永久磁石の設けられたローターと共にシャフトを回転させる電動機が知られている。このような電動機は、例えば、特許文献１に開示されるようなブラシレスモータが用いられ、回転制御を行う目的で、ローターの回転数や回転角度を検出可能な回転検出センサが設けられている。この回転検出センサは、ローターの側面に装着された導体パターンに臨むようにモータケースの内面に配置される。そして、導体パターンに通電することで過電流を発生させ、それによって生じるインダクタンスの変化を検出することで回転数又は回転角度が算出され、該回転数に基づいて電動機の回転制御が行われる。

特開２００９−７７５００号公報

上述したような電動機では、回転検出センサを所定の位置に正確に配置することで初めて、ローターの回転数を正確に検出可能な構成としているため、前記回転検出センサの位置決めが不十分であり、位置ずれや傾き等が生じている場合には、その検出精度が低下してしまうという問題が生じる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、回転検出センサを所定位置に高精度に位置決めして固定することが可能な電動機を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ローターと、該ローターの外周側に設けられコイルの巻回された環状のステータと、金属製材料で形成され前記ローター及び前記ステータが収納されるハウジングとを有し前記コイルへの通電作用下に前記ローターを回転駆動させる電動機において、
前記ハウジングに設けられ、樹脂製材料からなるケースを有し、前記ローターの回転数又は回転角度を検出する回転検出センサと、
金属製材料から形成され、前記ケースに対して係合又は固定され、前記回転検出センサを前記ハウジングに対して固定する取付部材と、
を備え、
前記取付部材には前記ハウジング側に向かって突出した凸部が形成され、前記ハウジングには前記凸部の挿入される凹部が形成されると共に、前記凸部及び前記凹部の少なくともいずれか一方には、取付ボルトの螺合されるねじ部が形成され、前記凸部が前記凹部に挿入された状態で前記ねじ部に前記取付ボルトを螺合させることで前記ハウジングと前記取付部材とが連結されることを特徴とする。

本発明によれば、電動機を構成するハウジングには、ローターの回転数又は回転角度を検出し、樹脂製材料からなるケースを有した回転検出センサが設けられ、前記回転検出センサは、そのケースに係合又は固定される取付部材の凸部が、前記ハウジングに形成された凹部に挿入され、前記凸部及び前記凹部の少なくともいずれか一方に形成されたねじ部に取付ボルトを螺合させることで、前記ハウジングと前記取付部材とが前記回転検出センサを間にして連結される。

従って、金属製材料から形成され、樹脂製材料と比較して高精度に形成されたハウジング及び取付部材の凸部と凹部とを係合させることで、前記ハウジングに対して回転検出センサを高精度に位置決めすることができると共に、取付ボルトを凸部又は凹部のねじ部に螺合させることで容易に前記回転検出センサを前記ハウジングに対して固定することができる。

その結果、回転検出センサを、ハウジングにおける所定位置に位置ずれや傾き等がなく高精度に位置決めして固定することができ、それに伴って、前記回転検出センサによってローターの回転数や回転角度を高精度に検出することができる。

また、ねじ部近傍に、ハウジングの内部と外部とを連通する連通路を形成することにより、前記連通路を通じて前記ハウジングの外部と内部とを連通させることができ、例えば、呼吸孔を別に設ける必要がなく、簡素な構造で呼吸孔として機能させることができる。

さらに、回転検出センサは、そのケースを断面扇状に形成するとよい。

さらにまた、電動機は、ブラシレスモータであるとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、電動機を構成するハウジングには、ローターの回転数又は回転角度を検出し、樹脂製材料からなるケースを有した回転検出センサが設けられ、前記回転検出センサは、そのケースに係合又は固定される取付部材の凸部が、前記ハウジングに形成された凹部に係合されることで、前記ハウジングに対して回転検出センサが高精度に位置決めされ、取付ボルトをねじ部に螺合させることで前記回転検出センサが位置決めされた状態でハウジングに対して固定することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る電動機の全体断面図である。図１の電動機における回転検出センサを固定する取付ボルト近傍を示す拡大断面図である。図１に示すカバー部材の正面図である。

本発明に係る電動機について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る電動機を示す。

この電動機１０は、例えば、ブラシレスモーターであり、図１に示されるように、内部に空間１２を有したハウジング１４と、該ハウジング１４の内部に回転自在に設けられるシャフト１６と、該シャフト１６の外周側に設けられるローター１８と、前記ローター１８の外周側に配置されハウジング１４に固定されるステータ２０と、前記ローター１８の回転数や回転角度を検出する回転検出センサ２２とを含む。

ハウジング１４は、その一端部に第１軸受２４を介してシャフト１６を支持する第１支持部２６が形成され、第１支持部２６は前記ハウジング１４の中心となる軸線上に設けられる。そして、円筒状に形成された第１支持部２６の内周面に第１軸受２４が装着され、例えば、ボールベアリングからなる前記第１軸受２４を介して前記ハウジング１４の軸線上にシャフト１６が回転自在に支持される。

また、ハウジング１４の他端部は、第１支持部２６に対して拡径した略一定径で形成され開口し、カバー部材２８が装着されることで閉塞される。

カバー部材２８は、例えば、金属製材料から形成され、図１及び図２に示されるように、円盤状に形成された本体部３０と、前記本体部３０の外縁部に形成された周壁部３２と、前記本体部３０の中央に形成された第２支持部３４とを備える。本体部３０は、略平面状に形成され、その外壁面２８ａから軸方向（矢印Ａ方向）に突出した複数（例えば、３個）のボス３６が形成される。このボス３６は、本体部３０の中心から所定半径だけ離間した同一円周上に設けられ、本体部３０に対して所定高さで円筒状に突出している。そして、ボス３６の中心には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通した貫通孔３８が形成され、回転検出センサ２２を固定するための取付ボルト４０が挿通される。

また、ボス３６の内部には、カバー部材２８の内壁面２８ｂ側に開口した嵌合孔（凹部）４２が形成され、前記嵌合孔４２は貫通孔３８と同軸上で、該貫通孔３８に対して拡径して形成される。この嵌合孔４２には、回転検出センサ２２を位置決めして固定するためのホルダ（取付部材）４４の一部が挿入される。

ホルダ４４は、例えば、金属製材料から形成され、それぞれのボス３６に装着され、中心に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通したねじ孔（ねじ部）４６を有した円柱状に形成される。このホルダ４４は、一端部に形成される嵌合部（凸部）４８と、該嵌合部４８に隣接し、該嵌合部４８に対して拡径した挿通部５０と、他端部に形成され回転検出センサ２２の段付部６４に係合されるフランジ部５２とを備える。なお、ねじ孔４６は、嵌合部４８、挿通部５０及びフランジ部５２を貫通するように一直線上に形成され、カバー部材２８とホルダ４４との間に回転検出センサ２２が配置された状態で、該カバー部材２８のボス３６に挿通された取付ボルト４０がねじ孔４６に螺合される。

また、嵌合部４８の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った長さは、ボス３６の嵌合孔４２の深さに対して短く形成される。そのため、ホルダ４４の挿通部５０の端面がカバー部材２８の内壁面２８ｂに当接した際、嵌合部４８の端部が嵌合孔４２の底面に当接することはない。

さらに、嵌合部４８の外周面には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在する第１溝部５４が形成され、該第１溝部５４は、挿通部５０の端面に形成され半径外方向に延在した第２溝部５６に接続され連通している。そして、第２溝部５６は、回転検出センサ２２の一側面に形成された連通溝５８と接続されて連通する。これにより、ハウジング１４及びカバー部材２８で覆われた空間１２と電動機１０の外部とが、第１及び第２溝部５４、５６、連通溝５８を通じて連通することで呼吸孔として機能する。

回転検出センサ２２は、図１〜図３に示されるように、例えば、樹脂製材料から形成され、その中心に断面半円状の凹部２２ａを有した断面扇状のケース６０を有し、該ケース６０の内部には図示しない複数のパターンコイルが互いに等間隔離間して設けられている。また、回転検出センサ２２には、その中心から所定半径だけ離間した同一円周上に複数のホルダ穴６２が形成され、該ホルダ穴６２は回転検出センサ２２の周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられ、その内部にはホルダ４４の挿通部５０がそれぞれ挿入される。ホルダ穴６２の内周径は、ホルダ４４における挿通部５０の外周径と略同等若しくは若干だけ大きく形成される。

さらに、回転検出センサ２２には、カバー部材２８に当接する一端面とは反対側となる他端面にホルダ穴６２と連通した段付部６４が形成される。この段付部６４は、例えば、断面円形状で他端面に対して所定深さで窪み、ホルダ穴６２と同軸上に形成されると共に、前記ホルダ穴６２の直径より大きな直径で形成される。そして、ホルダ４４は、挿通部５０がホルダ穴６２に挿入された際、そのフランジ部５２が段付部６４に挿入される。なお、ホルダ穴６２及び段付部６４の数量は、カバー部材２８におけるボス３６の数量に対応して設定される。

段付部６４の深さは、フランジ部５２の厚さと略同等若しくは若干だけ大きく形成されているため、前記段付部６４に挿入された前記フランジ部５２が回転検出センサ２２の他端面から突出することがない。

そして、回転検出センサ２２は、凹部２２ａがカバー部材２８の中心側（第２支持部３４側）となるように配置され、カバー部材２８のボス３６とホルダ穴６２との位置を一致させた状態で、前記ホルダ穴６２にホルダ４４を挿入して取付ボルト４０をねじ孔４６に螺合させることで、該カバー部材２８の内壁面２８ｂに密着した状態で固定される。

周壁部３２は、本体部３０に対して略直角に折曲され環状に形成される。そして、周壁部３２の端部が、ハウジング１４の他端部に当接した状態で、前記ハウジング１４とカバー部材２８とを図示しないボルトで共締めすることで一体的に連結される。これにより、ハウジング１４の開口した他端部がカバー部材２８によって閉塞される。

第２支持部３４は、ハウジング１４の第１支持部２６と同軸上に形成され、該第１支持部２６側に向かって突出した円筒状に形成される。そして、第２支持部３４の内部には、例えば、ボールベアリングからなる第２軸受６６が装着され、シャフト１６の他端部が回転自在に支持される。

シャフト１６は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有し、その一端部及び他端部が縮径して形成される。そして、シャフト１６は、ハウジング１４及びカバー部材２８によって囲まれた空間１２内に配置され、その一端部が第１軸受２４に支持され、他端部が第２軸受６６に支持されることで回転自在となる。

このシャフト１６の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った略中央部には、円環状のローター１８が圧入され、一端部側（矢印Ｂ方向）の外周面に形成された係止部６８によって一端部側への移動が規制される。そして、ローター１８は、シャフト１６と一体的に回転する。

ローター１８は、その外周面近傍に複数の永久磁石７０が設けられ、該永久磁石７０は互いに周方向に沿って等間隔離間して配置されると共に、カバー部材２８側（矢印Ａ方向）となる他端部に検出プレート７２が固定される。検出プレート７２は、例えば、板材をプレス成形することで形成され、ローター１８の他端面に当接するベース部７４と、該ベース部７４に対して略直角に立設した接続部７６と、該接続部７６に対して略直角に折曲され半径外方向に拡径した被検出部７８とを有する。なお、被検出部７８は、ベース部７４と略平行に形成される。

そして、検出プレート７２は、ベース部７４がローター１８に当接した状態で、円盤状の保持プレート８０をカバー部材２８側（矢印Ａ方向）に当接させ、該保持プレート８０と共にロケートピン８２を挿通させ、ローター１８の他端面に形成された位置決め孔８４に圧入することでローター１８に対する検出プレート７２の回転方向の位置決めがなされ固定される。

この際、被検出部７８は、カバー部材２８に装着された回転検出センサ２２と対向する位置に配置され、前記被検出部７８を含む検出プレート７２がローター１８及びシャフト１６と共に回転した際、その回転数及び回転角度が前記回転検出センサ２２によって検出される。

ステータ２０は、環状に形成され、ローター１８の外周側となる位置でハウジング１４の内周面に固定される。このステータ２０の一端面及び他端面には、コイル８６の巻回されるインシュレータ８８が設けられ、前記コイル８６が導線９０を介して駆動回路９２に接続されている。この導線９０及び駆動回路９２は、回転検出センサ２２の設けられていないカバー部材２８の下部側に配置されている。

そして、駆動回路９２からコイル８６に対して通電されることによって生じる磁界によって、複数の永久磁石７０が設けられたローター１８が回転し、その回転駆動力が第１及び第２軸受２４、６６によって回転自在に支持されたシャフト１６の一端部を介して外部へと出力される。

なお、上述した実施の形態では、複数のパターンコイルが内蔵され、インダクタンスの変化に基づいてローター１８の回転数等を検出可能な回転検出センサ２２を用いる場合について説明したが、この検出方式に限定されるものではなく、例えば、磁界の変化を検出することでローター１８の回転数等を検出可能なホール素子を用いた回転検出センサ２２を採用するようにしてもよいし、前記ローター１８の回転数等を検出可能な検出センサであれば、特にその検出方式は限定されるものではない。

次に、カバー部材２８に対して回転検出センサ２２を取り付ける場合について説明する。

先ず、カバー部材２８における本体部３０の内壁面２８ｂに対して回転検出センサ２２の一端面を当接させると共に、複数のボス３６とホルダ穴６２とが同軸上となるように配置する。そして、回転検出センサ２２の他端面側からホルダ穴６２にホルダ４４を挿入する。このホルダ４４は、嵌合部４８側から前記ホルダ穴６２へ挿入する。

そして、ホルダ４４は、その挿通部５０がホルダ穴６２に挿通され、嵌合部４８がカバー部材２８のボス３６に形成された嵌合孔４２に挿入されると同時に、フランジ部５２が段付部６４に挿入され、前記挿通部５０の端部がカバー部材２８の内壁面２８ｂに当接することで、該カバー部材２８側（矢印Ａ方向）への移動が規制される。

最後に、取付ボルト４０をカバー部材２８の外側からボス３６の貫通孔３８へと挿入し、ホルダ４４のねじ孔４６に螺合させる。これにより、取付ボルト４０の螺合作用下にホルダ４４がボス３６側（矢印Ａ方向）へと引張され、それに伴って、回転検出センサ２２は前記ホルダ４４のフランジ部５２によってカバー部材２８側（矢印Ａ方向）へと押圧されて挟持される。

その結果、回転検出センサ２２は、そのホルダ穴６２に挿通されたホルダ４４の嵌合部４８がカバー部材２８の嵌合孔４２にそれぞれ挿入されることで、該カバー部材２８に対する位置決めがなされ、該カバー部材２８に挿通された取付ボルト４０がホルダ４４のねじ孔４６に螺合されることで固定される。

この際、カバー部材２８及びホルダ４４は、いずれも金属製材料から形成されているため、取付ボルト４０の締結時に生じる軸力が付与されても割れ等が生じることがなく、該軸力の付与されたカバー部材２８とホルダ４４によって回転検出センサ２２を確実に固定することができる。

以上のように、本実施の形態では、電動機１０において、ハウジング１４の他端部を閉塞するカバー部材２８の内壁面２８ｂに対して、樹脂製材料のケース６０を有した回転検出センサ２２を当接させ、前記ケース６０のホルダ穴６２にホルダ４４を挿入し、且つ、該ホルダ４４の嵌合部４８を前記カバー部材２８の嵌合孔４２に係合させることで、前記回転検出センサ２２がホルダ４４とカバー部材２８との間に挟み込まれ、所定位置に対して位置ずれや傾き等が生じることなく高精度に位置決めされた状態とすることが可能となる。

その結果、カバー部材２８に対する回転検出センサ２２の位置決めをホルダ４４を介して高精度に行うことができ、しかも、前記ホルダ４４のねじ孔４６に取付ボルト４０を螺合させることで、前記回転検出センサ２２がカバー部材２８に対して位置決めされた状態で確実に固定することができるため、電動機１０において、所定位置に高精度に組み付けられた回転検出センサ２２によってローター１８の回転数や回転角度を高精度に検出することができる。

また、カバー部材２８及びホルダ４４を金属製材料から形成することで、ねじ孔４６の位置、嵌合部４８及び挿通部５０の外周径、嵌合孔４２、ホルダ穴６２の内周径等を高精度に形成できるため、前記カバー部材２８の嵌合孔４２に対して前記ホルダ４４の嵌合部４８を係合させることで、該カバー部材２８及びホルダ４４を樹脂製材料から形成した場合と比較し、より一層高精度に回転検出センサ２２を固定することが可能となる。

さらに、取付ボルト４０を締め付けて回転検出センサ２２を固定する際の軸力は、カバー部材２８とホルダ４４に対して直接付与されるため、該カバー部材２８及びホルダ４４を金属製材料から形成することで、樹脂製材料で形成した場合に懸念される前記軸力に起因した割れ等が発生することがなく、所定の軸力によって回転検出センサ２２をカバー部材２８に対して強固に固定することができる。

さらにまた、ホルダ４４に第１及び第２溝部５４、５６を形成し、該第２溝部５６に連通する連通溝５８を回転検出センサ２２のケース６０に形成することで、ハウジング１４及びカバー部材２８の内部と外部とを第１及び第２溝部５４、５６、連通溝５８を介して連通させることができる。その結果、ハウジング１４の内部と外部とを連通させる呼吸孔を別に設ける必要がなく、簡素な構造で呼吸孔として機能させることができる。なお、上述したような第１及び第２溝部５４、５６、連通溝５８を設けることなく、例えば、ホルダ４４とカバー部材２８との間、前記カバー部材２８と回転検出センサ２２との間に間隙を設け、前記間隙を通じて外部と内部とを連通可能な構成としてもよい。

またさらに、上述した実施の形態では、回転検出センサ２２とホルダ４４とが別体で形成され、該ホルダ４４がホルダ穴６２に挿入される構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、前記回転検出センサ２２のケース６０に対して金属製材料からなるホルダ４４を一体的にインサート成形するようにしてもよい。

なお、本発明に係る電動機は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…電動機１２…空間
１４…ハウジング１６…シャフト
１８…ローター２０…ステータ
２２…回転検出センサ２８…カバー部材
３０…本体部３６…ボス
３８…貫通孔４０…取付ボルト
４２…嵌合孔４４…ホルダ
４６…ねじ孔４８…嵌合部
５０…挿通部５２…フランジ部
６０…ケース６２…ホルダ穴
６４…段付部７２…検出プレート

Claims

ローターと、該ローターの外周側に設けられコイルの巻回された環状のステータと、金属製材料で形成され前記ローター及び前記ステータが収納されるハウジングとを有し前記コイルへの通電作用下に前記ローターを回転駆動させる電動機において、
前記ハウジングに設けられ、樹脂製材料からなるケースを有し前記ローターの回転数又は回転角度を検出する回転検出センサと、
金属製材料から形成され、前記ケースに対して係合又は固定され、前記回転検出センサを前記ハウジングに対して固定する取付部材と、
を備え、
前記取付部材には前記ハウジング側に向かって突出した凸部が形成され、前記ハウジングには前記凸部の挿入される凹部が形成されると共に、前記凸部及び前記凹部の少なくともいずれか一方には、取付ボルトの螺合されるねじ部が形成され、前記凸部が前記凹部に挿入された状態で前記ねじ部に前記取付ボルトを螺合させることで前記ハウジングと前記取付部材とが連結されることを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機において、
前記ねじ部近傍には、前記ハウジングの内部と外部とを連通する連通路が形成されることを特徴とする電動機。
請求項１又は２記載の電動機において、
前記回転検出センサは、前記ケースが断面扇状に形成されることを特徴とする電動機。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機において、
前記電動機は、ブラシレスモータからなることを特徴とする電動機。