JP2015202032A

JP2015202032A - モータ

Info

Publication number: JP2015202032A
Application number: JP2015053239A
Authority: JP
Inventors: 真司梶山; Shinji Kajiyama
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2015-11-12
Also published as: CN203800725U

Abstract

【課題】係合爪によって回路基板を固定すると、その軸方向の耐荷重が小さく、回路基板の振動を招く。
【解決手段】モータ１０は、シャフト１１と、シャフトと共に回転する回転子１２と、回転子よりも径方向外側に位置する固定子１３と、固定子の上側に配置される上ブラケット１４と、固定子の下側に配置され、軸受部材１７を保持する下ブラケット１５と、回路基板１６とを備える。固定子は、コアバックと複数の磁極歯を含むステータコア２０と、コイル２２と、ステータコアとコイルを絶縁するための絶縁部材２１とを有し、上ブラケットはステータコアの外周面に接触するとともに、径方向内側に伸びる固定部２３を有する。固定部と回路基板とが軸方向において接触し、絶縁部材と回路基板が軸方向において接触する。この構成によって、回路基板が、ブラケットと絶縁部材により強固に固定される。また、寸法の大きい回路基板も強固に固定でき、設計の幅が広くなる。
【選択図】図２

Description

本発明はモータに関するものであり、特にインナーロータ型モータに関するものである。

特開２００８−５４３９０号公報に開示されたブラシレスモータは、回転子及び回転子の外周に位置する固定子を備える。固定子は、ステータコアと、絶縁部材及び絶縁部材を介してステータコアに巻かれた導線により構成されているコイルとを有する。中心軸は、回転子の中心を貫通し、軸受により回転可能に支持される。回路基板は、前記絶縁部材に取り付けられる。具体的には、絶縁部材の周囲三等分位置に３本の係合爪が設けられ、係合爪が係合アーム部と爪部を有し、爪部の外表面に案内面が設けられ、爪の内表面に係合面が設けられる。図１においては、３本の係合爪のうちの一つが記載されている。回路基板を固定する際には、回路基板を矢印の方向に沿って押して案内面に当接させ、係合爪を変形させることによって、回路基板が押し込まれる。図１における破線は、係合爪が変形する様子を示している。係合アーム部の弾性力によって、係合面が回路基板の一つの側面に当接する。係合アームの内周表面には回り止め突起が設けられ、この回り止め突起が回路基板の対応凹部に係合することによって、回路基板の回りを防止する。絶縁部材には段差部（非表示）が更に設けられ、この段差部が回路基板の他の表面に係合する。回路基板は、係合爪と前記段差部によって固定される。なお、係合面が傾斜面であってもよい。この構成によって、回路基板の厚さが不一致であっても、回路基板を強固に固定できる。
特開２００８−５４３９０号公報

しかしながら、係合爪によって回路基板を固定すると、その軸方向の耐荷重が小さいので、回路基板の振動を招いてしまう。

本発明の目的は、回路基板を強固に固定して振動を低減できるモータを提供することである。

本願の例示的な第１発明は、軸受部材によって回転可能に支持されるシャフトと、前記シャフトと共に回転する回転子と、前記回転子よりも径方向外側に位置する固定子と、前記固定子の上側に配置される上ブラケットと、前記固定子の下側に配置され、軸受部材を保持する下ブラケットと、回路基板と、を備え、前記回転子は、直接または間接に前記シャフトに固定されるロータマグネットを更に有し、前記固定子は、コアバックと、複数の磁極歯を含むステータコアと、前記磁極歯に巻かれた導線により構成されているコイルと、前記ステータコアと前記コイルを絶縁するための絶縁部材と、を有し、前記上ブラケットが前記ステータコアの外周面に接触し、前記上ブラケットが径方向内側に伸びる固定部を有し、前記固定部と前記回路基板が軸方向に接触し、前記絶縁部材と前記回路基板が軸方向に接触しているモータである。

本願の例示的な第１発明によれば、回路基板の振動が低減できる。また、設計の幅が広くなる。

図１は、先行文献のモータの絶縁部材と回路基板の部分図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るモータの断面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係るモータの平面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係るモータの上ブラケットの固定部の平面図である。図５は、本発明の変形例に係るモータの上ブラケットの固定部の平面図である。図６は、本発明の変形例に係るモータの上ブラケットの平面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、固定子に対して回路基板側を「上」として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために上下を定義したものであって、本発明に係るモータの使用時の向きを限定するものではない。なお、本願では、図面は特定の縮尺で示すものではない。

＜第１実施形態＞
図２は、本発明の第１実施形態に係るモータ１０の断面図である。モータ１０は、シャフト１１と、回転子１２と、固定子１３と、上ブラケット１４と、下ブラケット１５及び回路基板１６を備える。

シャフト１１は、上下に延びる中心軸Ｏ−Ｏ’に沿って配置され、軸受部材１７により回転可能に支持される。軸受部材１７は、ボールベアリングであってもよい。回転子１２は、シャフト１１と共に回転する。回転子１２は、シャフト１１に間接的に固定されたロータマグネット１８を有する。例えば、図２に示すように、ロータマグネット１８は、ロータホルダ１９によってシャフト１１に固定される。ただし、ロータマグネット１８は必ずしもシャフト１１に間接的に固定される必要はなく、他の実施例において、ロータマグネット１８は、シャフト１１に直接的に固定されてもよい。

固定子１３は、回転子１２の径方向外側に位置し、ステータコア２０と、絶縁部材２１及びコイル２２を有する。ステータコア２０はコアバックと複数の磁極歯を含む。コイル２２は、磁極歯に巻かれた導線により構成される。

絶縁部材２１は、ステータコア２１とコイル２２とを絶縁する。絶縁部材２１が、からげピン（未表示）を有し、これにより導線が容易に回路基板１６に接続される。例えば、半田付けによって、導線が回路基板１６に接続される。好ましくは、からげピンの数は、コイル２２を流れる電流の相の数の２倍以上である。例えば、２倍、３倍、４倍又は４より大きい整数倍である。この構成によって、各相電流が流れる導線が、それぞれに異なるからげピンに接続されるので、からげピンの数を増やすことによって、モータ１０をより容易に組み立てることができる。特に、モータ１０の小型化に対して、各相電流が流れる導線がそれぞれ異なるからげピンに接続されることによって、モータを容易に組み立てることができる。

下ブラケット１５は、固定子１３の下側に配置され、軸受部材１７を保持する。下ブラケット１５は、内周壁と、外周壁及び両方を接続するための底壁を含む。内周壁は軸受部材１７を保持し、内周壁と、外周壁及び底壁により形成された環状空間に固定子１３の一部が収納される。

上ブラケット１４は、固定子１３の上側に位置し、ステータコア２０の外周面と接触する。上ブラケット１４は、径方向内側へ延伸する固定部２３を有する。モータを組み立てる際には、回路基板１６の軸方向下面を絶縁部材２１と軸方向に接触させ、回路基板１６の軸方向上面を上ブラケット１４の固定部２３に軸方向に接触させる。つまり、回路基板１６を絶縁部材２１と上ブラケット１４の固定部２３との間に強固に固定させる。このような構造により、上下方向に回路基板１６を固定させることによって、モータ１０の稼働状態での回路基板１６の振動を低減できる。なお、寸法の大きい回路基板１６も強固に固定でき、モータ１０の多機能化が実現すると共に設計の幅が広くなる。

図２に示すように、ステータコア２０の外周面は、上ブラケット１４と下ブラケット１５により完全に密閉される必要はなく、ステータコア２０の外周面の少なくとも一部が露出する。このような構造にすれば、モータ出力の要求に応じて、ステータコア２０の軸方向の厚さを調整できる。

図２に示すように、回路基板１６の少なくとも一部は、上ブラケット１４の径方向外側に延伸する。このようにすれば、回路基板１６に実装できる電子部品２５の数を増加させることができ、設計の幅が広くなり、モータ１０の多機能化も実現できる。なお、図２に示すように、磁気位置検知素子２４が回路基板１６の軸方向下面に配置される。この構成によって、磁気位置検知素子２４がロータマグネット１８の付近に配置され、回転子１２の回転位置を高精度に検知できる。ここで、磁気位置検知素子２４としては、例えば、ホールＩＣが用いられる。

他の実施例においては、上ブラケット１４がプレス加工によって成型される。例えば、上ブラケット１４は、金属板（鋼板など）をプレスして成型される。この構成によって、上ブラケット１４が安価に形成できる。なお、上ブラケット１４が金属板により成型された場合においては、回路基板１６において、上ブラケット１４と接触する箇所にグラウンドパターンを形成することによって、上ブラケット１４を介して回路基板１６のアースをとることができる。

図３は、図２に示された第１実施形態のモータ１０の平面図である。図４は、図２に示された第１実施形態のモータ１０の上ブラケット１４の固定部２３の平面図である。

図４に示すように、上ブラケット１４は、一つの固定部２３を含み、固定部２３が上ブラケット１４の円周の一部に沿って径方向内側へ延伸しており、上ブラケット１４の周方向の一部が開口している。ここで、固定部２３の周方向の長さは、中心軸Ｏ−Ｏ’を中心として、中心角が９０°から２７０°であり、好ましくは、中心角が１５０°から２４０°である。更に好ましくは、中心角が１８０°である。軸方向から見た場合に、上ブラケット１４の形状が略円弧状または略Ｃ字状である。このようにすれば、上ブラケット１４の軸方向耐荷重が増加できると共に、回路基板１６の径方向外側の部分に電子部品２５を配置することができて、回路基板１６の設計の幅が広くなり、モータ１０の多機能化も実現できる。

また、図３に示すように、電子部品２５が回路基板１６の軸方向上面または下面に実装される。ここで、電子部品２５の例として、抵抗やコンデンサ、コイル等が実装されることが多い。図３においては、電子部品２５が、回路基板１６の、上ブラケット１４よりも径方向外側の部分に実装される。このようにすれば、回路基板１６の設計の幅が広くなり、モータ１０の多機能化も実現できる。同時に、回路基板１６に軸方向寸法の大きい電子部品２５を実装することが必要になっても、当該電子部品２５を回路基板１６の軸方向上面に実装できる。つまり、軸方向寸法の大きい電子部品２５を回路基板１６の軸方向上面に実装しても、当該電子部品２５と固定子１３との干渉が防止でき、モータ設計の幅が広くなる。

図５、図６は、それぞれが本発明に係るモータ１０の上ブラケット１４の固定部２３の変形例の平面図である。

＜変形例１＞
図５に示された変形例１においては、上ブラケット１１４は、周方向に間隔を開けて配置された二つの固定部１２３を有する。当該二つの固定部１２３のいずれかが、上ブラケット１１４の円周の一部に沿って延伸し、二つの固定部１２３が周方向に間隙を開けて対向するように配置され、二つの固定部１２３が径方向に延びる接続部１２６により接続される。ここで、二つの固定部１２３は、周方向１５°から６０°の範囲に配置され、好ましくは、２０°から４０°の範囲に配置される。最も好ましい形態では、二つの固定部１２３は、３０°の範囲に配置される。軸方向に見た場合に、上ブラケット１１４はＨ字形である。この構成によって、回路基板１６が、上ブラケット１１４よりも径方向外側へ延伸でき、電子部品２５を容易に配置でき、回路基板１６の設計の幅が広くなり、モータ１０の多機能化も実現できる。

＜変形例２＞
図６に示すように、上ブラケット２１４は、周方向に間隔を開けて離れて位置する三つの固定部２２３を有する。当該三つの固定部２２３のいずれかは、上ブラケット２１４の周方向に沿って延伸し、周方向に略９０°の間隔で配置され、径方向に延びる接続部２２６によって接続される。ここで、当該三つの固定部２２３のいずれかは、周方向において、中心軸を中心として１５°から６０°の範囲に配置され、好ましくは２０°から４０°の範囲に配置される。さらに好ましくは、中心角は３０°である。他の実施例においては、固定部２２３の数や配置は異なっていてもよく、例えば、固定部２２３の数が４個以上であり、固定部２２３が配置される周方向の間隔は、不均等でもよい。

本発明は、以下の作用効果を更に有する。

第１実施形態において、上ブラケット１４は、プレス加工により成型される。この構成によって、モータ１０のローコスト化が実現できると共に、金属板により上ブラケット１４を成型した場合に、回路基板１６が上ブラケット１４により接地できる。

第１実施形態において、回路基板１６の少なくとも一部が上ブラケット１４の径方向外側に延伸する。このような構造によって、回路基板１６には多くの電子部品２５を実装でき、設計の幅が広くなり、モータ１０の多機能化も実現できる。

第１実施形態において、絶縁部材２１がからげピンを有する。このような構造により、導線を容易に回路基板１６に接続できる。

第１実施形態において、からげピンの数が、コイル２２を流れる電流の相の数の2倍以上である。このような構造により、小型のモータ１０においても容易に組み立てができる。

第１実施形態において、ステータコア２０の径方向外側の少なくとも一部が露出している。この構成によって、モータ出力の要求に応じて、ステータコア２０の全体の軸方向の厚さを調整できる。

第１実施形態において、電子部品２５が回路基板１６の軸方向上面または下面に実装される。この構成によって、回路基板１６の設計の幅が広くなり、モータ１０の多機能化も実現できる。

第１実施形態において、軸方向に見た場合に、上ブラケット１４が円弧状である。この構成によって、上ブラケット１４の軸方向の耐荷重が増加できるとともに、回路基板１６の径方向外側の部分に電子部品２５が配置され、回路基板１６の設計の幅が広くなり、モータ１０の多機能化も実現できる。

変形例１において、軸方向に見た場合に、上ブラケット１１４の固定部１２３が略Ｈ字状である。この構成によって、回路基板１６の径方向外側の部分に電子部品が配置され、回路基板１６の設計の幅が広くなり、モータ１０の多機能化も実現できる。

第１実施形態において、磁気位置検知素子２４が回路基板１６の軸方向下面に実装される。この構成によって、回路基板１６が径方向外側へ延伸し、より容易に電子部品２５を実装でき、回路基板１６の設計の幅が広くなり、モータ１０の多機能化も実現できる。

第１実施形態において、磁気位置検知素子２４が回路基板１６の軸方向下面に実装される。この構成によって、磁気位置検知素子２４を回転子１２に近づかせることができ、回転子１２の回転位置を高精度に検知できる。

本発明のモータは、プリンタやコピー機等のＯＡ機器、自動車等の輸送機器、各種家電製品、医療機器、ディスクドライブ等に使用されて、種々の駆動力を発生させるものに利用することができる。

その他、モータの細部の形状については、本願の各図面と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、モータに利用できる。

Ｏ−Ｏ’ 中心軸
１、２１絶縁部材
２係合爪
２ａ係合アーム部
２ｂツメ部
２ｃ案内面
２ｄ係合面
２ｅ回り止め突起
３，１６回路基板
３ａ凹部
１０モータ
１１シャフト
１２回転子
１３固定子
１４，１１４，２１４上ブラケット
１５下ブラケット
１７軸受部材
１８ロータマグネット
１９ロータホルダ
２０ステータコア
２２コイル
２３，１２３，２２３固定部
２４磁気位置検知素子
２５電子部品
１２６，２２６接続部

Claims

軸受部材によって回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトと共に回転する回転子と、
前記回転子よりも径方向外側に位置する固定子と、
前記固定子の上側に配置される上ブラケットと、
前記固定子の下側に配置され、軸受部材を保持する下ブラケットと、
前記固定子よりも上側に配置される回路基板と、
を備え、
前記回転子は、直接または間接に前記シャフトに固定されるロータマグネットを更に有し、
前記固定子は、
コアバックと、複数の磁極歯を含むステータコアと、
前記磁極歯に巻かれた導線により構成されているコイルと、
前記ステータコアと前記コイルを絶縁するための絶縁部材と、
を有し、
前記上ブラケットが前記ステータコアの外周面に接触し、
前記上ブラケットが径方向内側に伸びる固定部を有し、
前記固定部と、前記回路基板と、が軸方向において接触し、
前記絶縁部材と前記回路基板が軸方向において接触している、モータ。
前記上ブラケットが金属部材によりプレスで成型されている、請求項１に記載のモータ。
前記回路基板の少なくとも一部が、前記上ブラケットよりも径方向外側まで広がっている、請求項１または２に記載のモータ。
前記絶縁部材がからげピンを有する、請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ。
前記からげピンの数が、前記コイルを流れる電流の相の数の2倍以上である、請求項４に記載のモータ。
前記ステータコアの径方向外側の少なくとも一部が露出している、請求項１乃至５のいずれかに記載のモータ。
前記回路基板の軸方向上面または下面に電子部品が搭載されている、請求項１乃至６のいずれかに記載のモータ。
軸方向から見た場合に、前記上ブラケットの固定部形状が、略円弧状である、請求項１乃至７のいずれかに記載のモータ。
軸方向上側から見た場合に、前記上ブラケットの固定部の形状が、略Ｈ字状である、請求項１乃至８のいずれかに記載のモータ。
磁気位置検知素子が、前記回路基板の軸方向下面に実装されている、請求項１乃至９のいずれかに記載のモータ。