JP6477358B2

JP6477358B2 - モータ

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Publication number: JP6477358B2
Application number: JP2015163697A
Authority: JP
Inventors: 一憲島田; 佳朗竹本; 貴宏土屋; 匡史松田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2035-08-21
Also published as: JP2017042007A

Description

本発明は、モータに関するものである。

従来、モータのステータとしては、所謂ランデル型構造のものがあり、例えば、爪状磁極を有した第１及び第２ステータコアと第１及び第２ステータコアの間に配置された巻線とを有し巻線への通電によって各爪状磁極を互いに異なる磁極として機能させるステータ部が軸方向に複数積層されてなるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２２６０２６号公報

ところで、上記のようなステータに対するロータとしては、それぞれのステータ部に対向する永久磁石を有するロータ部を軸方向に複数配置したものが考えられる。そして、このような場合、例えば、ロータの回転角度を検出すべくロータの永久磁石の磁束を検出するためのセンサをロータの軸方向端部と対向するように設けると、センサがステータからの磁束の影響を大きく受けてしまい、永久磁石の磁束を精度良く（正弦波に近い形で）検出することが困難であるという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ロータの永久磁石の磁束を精度良く検出することができるモータを提供することにある。

上記課題を解決するモータは、径方向に延びた径方向延出部と該径方向延出部の先端から軸方向に延びた磁極部とを有する爪状磁極をそれぞれ有した第１及び第２ステータコアと前記第１及び第２ステータコアの間に設けられた巻線とを有するステータ部を軸方向に複数有するステータと、前記磁極部と対向する永久磁石を有するロータ部を軸方向に前記ステータ部と同数有するロータと、前記永久磁石同士の軸方向の間に設けられ、前記永久磁石の磁束を検出するためのセンサとを備える。

同構成によれば、ロータ部の永久磁石の磁束を検出するためのセンサは、永久磁石同士の軸方向の間に設けられるため、例えば、ロータの軸方向端部と対向するように設けられた場合に比べて、ステータからの磁束の影響を受け難くなり、永久磁石の磁束を精度良く（正弦波に近い形で）検出することが可能となる。これにより、例えば、ロータの回転角度を容易に精度良く検出することが可能となる。

上記モータにおいて、前記センサは、検出する永久磁石と対応するステータ部における周方向に隣り合う磁極部同士の周方向の間の角度範囲内に設けられることが好ましい。
同構成によれば、前記センサは、検出する永久磁石と対応するステータ部における周方向に隣り合う磁極部同士の周方向の間の角度範囲内に設けられるため、ステータの磁極部からの磁束の影響をより受け難くなり、永久磁石の磁束をより精度良く検出することが可能となる。

上記モータにおいて、前記センサは、前記ステータ部同士の軸方向の間に介在された基板に設けられることが好ましい。
同構成によれば、前記センサは、前記ステータ部同士の軸方向の間に介在された基板に設けられるため、容易に設けることができる。

上記モータにおいて、前記基板は、前記巻線に駆動電流を供給する駆動回路を有することが好ましい。
同構成によれば、前記基板は、前記巻線に駆動電流を供給する駆動回路を有するため、例えば、それぞれ別の基板に設けた場合に比べて、基板の数を減らすことができる。また、基板はステータ部同士の軸方向の間に介在されるものであるため、各ステータ部の巻線の両方に近く、各巻線との接続が容易となる。

上記モータにおいて、前記センサは、その検出面が周方向と直交するように設けられることが好ましい。
同構成によれば、前記センサは、その検出面が周方向と直交するように設けられるため、永久磁石の磁束を精度良く検出することが可能となる。

本発明のモータでは、ロータの永久磁石の磁束を精度良く検出することができる。

一実施形態におけるモータの斜視図。一実施形態におけるモータの一部分解斜視図。一実施形態におけるモータの一部断面図。一実施形態における駆動回路基板の斜視図。一実施形態における接続ターミナルの平面図。別例における接続ターミナルの平面図。別例における駆動回路基板の斜視図。別例における接続構成を説明するための分解斜視図。

以下、モータの一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータ１は、環状のステータ２と、ステータ２の内側に配置され、回転可能に支持されるロータ３とを備える。

図２に示すように、ステータ２は、共にランデル型構造のＡ相ステータ部２ａ及びＢ相ステータ部２ｂが軸方向に並設（積層）されたものである。また、ロータ３は、共に表面磁石型のＡ相ロータ部３ａ及びＢ相ロータ部３ｂが軸方向に並設（積層）されたものである。

ステータ２を構成するＡ相ステータ部２ａ及びＢ相ステータ部２ｂは、同じ構成であって、それぞれ第１ステータコア４と、第２ステータコア５と、巻線６とを有する。第１ステータコア４は、外壁環状部４ａと第１爪状磁極４ｂとを有し、その第１爪状磁極４ｂは外壁環状部４ａの軸方向端部から径方向内側に延びた径方向延出部４ｃと該径方向延出部４ｃの先端から軸方向に延びた磁極部４ｄとを有する。また、第２ステータコア５は、外壁環状部５ａと第２爪状磁極５ｂとを有し、その第２爪状磁極５ｂは外壁環状部５ａの軸方向端部から径方向内側に延びた径方向延出部５ｃと該径方向延出部５ｃの先端から軸方向に延びた磁極部５ｄとを有する。

そして、第１ステータコア４と第２ステータコア５は、第１爪状磁極４ｂと第２爪状磁極５ｂが周方向に交互に配置されつつ、互いの径方向延出部４ｃ，５ｃで巻線６を軸方向に挟むように組み付けられている。これにより、周方向において１２個の磁極部４ｄ，５ｄを形成する。尚、上記のように構成されたＡ相ステータ部２ａ及びＢ相ステータ部２ｂは、本実施形態では、互いの第２ステータコア５が向かい合う（対向する）ように軸方向に並設されるとともに、下段（図２中、下段）のＢ相ステータ部２ｂが上段のＡ相ステータ部２ａに対して電気角で４５°反時計回り方向にずれて並設されている。

また、図３に示すように、本実施形態では、各巻線６の端部６ａは第１及び第２ステータコア４，５の径方向外側に引き出され、モータ１の図示しないハウジングのカバーに設けられた駆動回路基板７の接続ターミナル８に電気的に接続されている。

図４に示すように、本実施形態の駆動回路基板７は、平面直交方向から見て凹部７ａを有する略コ字状に形成され、接続ターミナル８は、平面直交方向から見て凹部７ａの底から突出しつつ凹部７ａ内に収容されるように設けられている。

また、図５に示すように、本実施形態の接続ターミナル８は、平面直交方向から見てその幅方向両側に複数の溝８ａを有し、巻線６の端部６ａは、溝８ａに嵌るように接続ターミナル８に（螺旋状に）巻回され、その巻回部位の被膜が除去されることで接続ターミナル８に電気的に接続されている。

図２及び図３に示すように、ロータ３を構成するＡ相ロータ部３ａ及びＢ相ロータ部３ｂは、同じ構成であって、それぞれ円盤状のロータコア１１と、該ロータコア１１の外周に固定され前記磁極部４ｄ，５ｄと径方向に対向する環状の永久磁石１２とを有する。この永久磁石１２は、周方向に交互に１２個の磁極（Ｎ極とＳ極）を有するように着磁されている。各ロータコア１１の中心孔には回転軸１３が圧入され、該回転軸１３が図示しないハウジングに対して回転可能に支持されている。尚、上記のように構成されたＡ相ロータ部３ａ及びＢ相ロータ部３ｂは、本実施形態では、下段（図２中、下段）のＢ相ロータ部３ｂが上段のＡ相ロータ部３ａに対して電気角で４５°時計回り方向にずれて並設されている。

ここで、本実施形態のモータ１は、ロータ３における永久磁石１２同士の軸方向の間に設けられて、永久磁石１２の磁束を検出するためのセンサとしてのＡ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２を備えている。

詳しくは、図３に示すように、まずロータ３のＡ相ロータ部３ａとＢ相ロータ部３ｂとは、ロータコア１１同士が円盤状のロータスペーサ部材２３ａを軸方向に挟んで並設されている。これにより、Ａ相ロータ部３ａの永久磁石１２とＢ相ロータ部３ｂの永久磁石１２とは軸方向に隙間を有するように並設されている。

また、ステータ２において、Ａ相ステータ部２ａとＢ相ステータ部２ｂとの軸方向の間には、一対の円盤状のステータスペーサ部材２３ｂに軸方向に挟まれた態様で基板２４が介在されている。そして、基板２４は、前記永久磁石１２同士の間（隙間）まで径方向内側に延びる内延部２４ａを有し、その内延部２４ａの先端部にＡ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２が設けられている。尚、Ａ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２は、本実施形態ではホールＩＣであって、Ａ相用センサ２１はＡ相ロータ部３ａの永久磁石１２の磁束を検出するためのセンサであって、Ｂ相用センサ２２はＢ相ロータ部３ｂの永久磁石１２の磁束を検出するためのセンサである。

また、図２に示すように、Ａ相用センサ２１は、検出する永久磁石１２と対応するＡ相ステータ部２ａにおける周方向に隣り合う磁極部４ｄ，５ｄ同士の周方向の間の角度範囲θ１内であって、本実施形態では磁極部４ｄ，５ｄ同士の周方向の間の中心位置に設けられている。また、Ｂ相用センサ２２は、検出する永久磁石１２と対応するＢ相ステータ部２ｂにおける周方向に隣り合う磁極部４ｄ，５ｄ同士の周方向の間の角度範囲内であって、本実施形態では磁極部４ｄ，５ｄ同士の周方向の間の中心位置に設けられている。そして、Ａ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２は、基板２４から延びる図示しない信号線によって前記駆動回路基板７に電気的に接続されている。

次に、上記のように構成されたモータ１の作用について説明する。
駆動回路基板７の駆動回路から巻線６に駆動電流が供給されると、ステータ２（Ａ相ステータ部２ａ及びＢ相ステータ部２ｂ）にて回転磁界が発生され、ロータ３（Ａ相ロータ部３ａ及びＢ相ロータ部３ｂ）が回転駆動される。この際、Ａ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２にて各永久磁石１２の磁束が検出され、その磁束の検出信号に基づいて駆動回路から各巻線６に最適なタイミングで切り替わる駆動電流が供給される。これにより、良好に回転磁界が発生され、ロータ３が良好に回転駆動される。

次に、上記実施形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）Ａ相ロータ部３ａ及びＢ相ロータ部３ｂの永久磁石１２の磁束を検出するためのＡ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２は、永久磁石１２同士の軸方向の間に設けられる。これにより、例えば、センサがロータ３の軸方向端部と対向するように設けられた場合に比べて、ステータ２からの磁束の影響を受け難くなり、永久磁石１２の磁束を精度良く（正弦波に近い形で）検出することが可能となる。これにより、例えば、ロータ３（Ａ相ロータ部３ａ及びＢ相ロータ部３ｂ）の回転角度を容易に精度良く検出することが可能となり、ひいてはロータ３を良好に回転駆動させることが可能となる。

（２）Ａ相用センサ２１は、検出する永久磁石１２と対応するＡ相ステータ部２ａにおける周方向に隣り合う磁極部４ｄ，５ｄ同士の周方向の間の角度範囲θ１内に設けられている。また、Ｂ相用センサ２２は、検出する永久磁石１２と対応するＢ相ステータ部２ｂにおける周方向に隣り合う磁極部４ｄ，５ｄ同士の周方向の間の角度範囲内に設けられている。よって、ステータ２（Ａ相ステータ部２ａ及びＢ相ステータ部２ｂ）の磁極部４ｄ，５ｄからの磁束の影響をより受け難くなり、永久磁石１２の磁束をより精度良く検出することが可能となる。

（３）Ａ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２は、Ａ相ステータ部２ａとＢ相ステータ部２ｂとの軸方向の間に介在された基板２４に設けられるため、容易に設けることができる。

（４）巻線６の端部６ａは、接続ターミナル８に（螺旋状に）巻回されて該接続ターミナル８に電気的に接続される構成であるため、容易且つ強固に巻線６の端部６ａを接続ターミナル８に接続することができる。また、接続ターミナル８は溝８ａを有し、巻線６の端部６ａは溝８ａに嵌るように接続ターミナル８に（螺旋状に）巻回されるため、より容易且つ強固に巻線６の端部６ａを接続ターミナル８に接続することができる。また、駆動回路基板７は、その平面直交方向から見て凹部７ａを有する略コ字状に形成され、接続ターミナル８は、平面直交方向から見て凹部７ａの底から突出しつつ凹部７ａ内に収容されるように設けられるため、例えば、接続ターミナル８が駆動回路基板７の平面上から突出したものに比べて、薄型化を図ることができる。

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、Ａ相用センサ２１は、検出する永久磁石１２と対応するＡ相ステータ部２ａにおける周方向に隣り合う磁極部４ｄ，５ｄ同士の周方向の間の角度範囲θ１内に設けられるとしたが、これに限定されず、前記角度範囲θ１外に設けてもよい。また、Ｂ相用センサ２２においても同様に磁極部４ｄ，５ｄ同士の周方向の間の角度範囲外に設けてもよい。

・上記実施形態では、Ａ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２は、Ａ相ステータ部２ａとＢ相ステータ部２ｂとの軸方向の間に介在された基板２４に設けられるとしたが、永久磁石１２同士の軸方向の間に設けることができれば、他の構成に変更してもよい。

・上記実施形態では、駆動回路が設けられた駆動回路基板７が、Ａ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２が設けられた基板２４と別に設けられる構成としたが、これに限定されず、例えば、前記基板２４に駆動回路を設けた構成としてもよい。このようにすると、駆動回路基板７が不要となり、基板の数を減らすことができる。また、基板２４はＡ相ステータ部２ａとＢ相ステータ部２ｂとの軸方向の間に介在されるものであるため、それぞれの巻線６の両方に近く、各巻線６との接続が容易となる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、Ａ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２は、その検出面が周方向と直交するように設けてもよい。このようにすると、永久磁石１２の磁束を精度良く検出することが可能となる。また勿論、Ａ相用センサ２１及びＢ相用センサ２２は、その検出面が軸方向と直交するように設けてもよい。

・上記実施形態の接続ターミナル８の形状や構成は変更してもよい。
例えば、図６に示すように、面直交方向から見てその幅方向両側に複数の溝３１ａを有し、先端に向かうほど幅が広い接続ターミナル３１に変更してもよい。

また、例えば、図７に示すように、絶縁部材３２（太線で図示）を挟んで設けられた複数の接続ターミナル３３に複数の巻線６の端部６ａ（例えば、Ａ相ステータ部２ａの巻線６の巻始めと巻終わりの端部６ａ）を交互に巻回し、各接続ターミナル３３と対応した部位のみ被膜を除去してそれぞれ電気的に接続してもよい。

・上記実施形態では、駆動回路基板７の平面に沿って接続ターミナル８が設けられた構成としたが、異なる構成で巻線６の端部６ａを駆動回路基板に接続してもよい。
例えば、図８に示すように変更してもよい。この例では、モータ１の軸方向に沿って延びる複数の接続ターミナル４１〜４４がステータ２の外周と図示しないハウジングとの間に収まるように円弧状に並設され、各接続ターミナル４１〜４４の周方向の間には絶縁部材４５（太線で図示）が介在されている。そして、接続ターミナル４１〜４４の長さを異ならせることで、各接続ターミナル４１〜４４の周方向端面がそれぞれ露出するように設けられ、その露出面に巻線４６の端部４６ａが接続されている。そして、接続ターミナル４１〜４４の各軸方向上端部が上方の駆動回路基板４７に電気的に接続される。尚、この例（図８参照）は、ステータ部を３つ（３相）有するモータの例であって、各相の巻線４６の一方の端部４６ａが中性点となる接続ターミナル４１に接続され、各相の巻線４６の他方の端部４６ａがそれぞれの相に対応した接続ターミナル４２〜４４にそれぞれ接続された例を示している。

２…ステータ、２ａ…Ａ相ステータ部（ステータ部）、２ｂ…Ｂ相ステータ部（ステータ部）、３…ロータ、３ａ…Ａ相ロータ部（ロータ部）、３ｂ…Ｂ相ロータ部（ロータ部）、４…第１ステータコア、４ｂ…第１爪状磁極（爪状磁極）、４ｃ，５ｃ…径方向延出部、４ｄ，５ｄ…磁極部、５…第２ステータコア、５ｂ…第２爪状磁極（爪状磁極）、６…巻線、１２…永久磁石、２１…Ａ相用センサ（センサ）、２２…Ｂ相用センサ（センサ）、２４…基板、θ１…角度範囲。

Claims

径方向に延びた径方向延出部と該径方向延出部の先端から軸方向に延びた磁極部とを有する爪状磁極をそれぞれ有した第１及び第２ステータコアと前記第１及び第２ステータコアの間に設けられた巻線とを有するステータ部を軸方向に複数有するステータと、
前記磁極部と対向する永久磁石を有するロータ部を軸方向に前記ステータ部と同数有するロータと、
前記永久磁石同士の軸方向の間に設けられ、前記永久磁石の磁束を検出するためのセンサと
を備えたことを特徴とするモータ。
請求項１に記載のモータにおいて、
前記センサは、検出する永久磁石と対応するステータ部における周方向に隣り合う磁極部同士の周方向の間の角度範囲内に設けられたことを特徴とするモータ。
請求項１又は２に記載のモータにおいて、
前記センサは、前記ステータ部同士の軸方向の間に介在された基板に設けられたことを特徴とするモータ。
請求項３に記載のモータにおいて、
前記基板は、前記巻線に駆動電流を供給する駆動回路を有することを特徴とするモータ。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記センサは、その検出面が周方向と直交するように設けられたことを特徴とするモータ。