JP4780315B2 - アキシャルエアギャップ型電動機 - Google Patents

Description

本発明は、ステータとロータとが出力軸の軸線方向に沿って対向的に配置されているアキシャルエアギャップ型電動機に関し、さらに詳しく言えば、各種モータ部材を収納するブラケットと蓋カバーをより安価に製造する技術に関する。

アキシャルエアギャップ型電動機は、例えば特許文献１に示すように、ステータ（固定子）の一方または両方の側面にロータ（回転子）を所定の空隙をもって出力軸の軸線方向に沿って対向的に配置してなる電動機であり、ラジアルエアギャップ型電動機に比べ、軸方向の厚さを薄くすることができるという特徴がある。

例えば特許文献１に示すように、ステータおよびロータを含むモータ機構は、円筒状のブラケット内に収納されており、その両端に蓋カバーが取り付けられることにより、内部が外部とが仕切られている。

通常、蓋カバーは、ブラケットに対して圧入されるため、適度な強度を有する金属板をプレス加工したものが用いられていた。しかしながら、蓋カバーに金属板を用いた場合は次のような課題があった。

すなわち、蓋カバーを金属製にした場合、圧入するに必要な強度は確保できる反面、金属であるが故に重量が重く、輸送コストなどの間接的なコストがかさむ。さらには、樹脂などに比べ、材料コストや加工コストも高くなる。

また、別の問題として、アキシャルエアギャップ型電動機は駆動用の回路基板がロータと蓋カバーとの間に介装されているため、蓋カバーと回路基板がショートしないように、間に絶縁シートを介在させる必要があった。

特開２００４−５６８６０号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓋カバーを含むブラケット全体を合成樹脂化して、よりコストダウンを図ることができるアキシャルエアギャップ型電動機を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１に記載の発明は、出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向的に配置されたステータおよびロータと、電子部品が実装された回路基板と、をブラケット内に収納し、上記ブラケットの開放端に蓋カバーを取り付けてなるアキルエアギャップ型電動機において、上記ブラケットおよび上記蓋カバーは、絶縁性樹脂からなるとともに、上記回路基板に接続される電気コードを外部に引き出すためのコードブッシュが設けられ、上記コードブッシュは、歯合面に凸部を有する第１ブッシュメンバーと、歯合面に凹部を有する第２ブッシュメンバーとからなり、上記第１および上記第２ブッシュメンバーの歯合面同士を向かい合わせることにより、上記歯合面の間に上記電気コードが案内されるガイド通路が形成され、上記第１ブッシュメンバーおよび上記第２ブッシュメンバーのいずれか一方は上記蓋カバー側に一体に形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記ブラケット内には、電子部品が実装された回路基板が上記蓋カバーに隣接して設けられており、上記蓋カバーには、補強用のリブが設けられており、上記リブの一部が上記電子部品を避けるように設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記蓋カバーには、上記ブラケット内で発生した熱を外部に逃がすための放熱部が設けられているとともに、上記放熱部は、表面と裏面とが、上記蓋カバーから露出するように設けられていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ブラケットと蓋カバーとを絶縁性樹脂で形成したことにより、金属製よりも生産コストを抑えることができるばかりでなく、従来のような蓋カバーと回路基板との間に介在されていた絶縁シートを省くことができる。また、電気コードを引き出すためのコードブッシュを２つのブッシュメンバーとし、それらの凹凸面を互いに歯合させることで、電気コードの抜け落ちを確実に防ぐことができる。また、ブッシュメンバーのいずれか一方を蓋カバー側に一体的に形成することにより、より部品工数を減らすことができる。

請求項２に記載の発明によれば、蓋カバーに補強用のリブを設け、リブの一部が電子部品を避けるように設けられていることにより、合成樹脂による強度不足を補うとともに、例えばＩＣチップなどの電子部品に接触して破損するのを防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、蓋部材の一部に熱を逃がす放熱部を設けたことにより、熱伝導率の低い樹脂材を蓋カバーに用いても、効率的に熱を放熱でき、電動機の信頼性を上げることができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るアキシャルエアギャップ型電動機の断面図であり、図２は、その分解斜視図である。

このアキシャルエアギャップ型電動機１は、円盤状に形成されたステータ２と、同ステータ２の両側面に所定の空隙（ギャップ）をもって対向的に配置される一対のロータ３，３とを備えている。各ロータ３，３は、回転駆動力を出力する出力軸４に同軸的に固定されている。

このアキシャルエアギャップ型電動機１はさらに、電動機を駆動するための回路基板５を備えている。回路基板５は、円盤状に形成された基板本体の上に電源パワーＩＣチップ５１や制御用ＩＣチップ５２，５３などが実装されている。回路基板５は一方のロータ３（図１では左側のロータ３）と蓋カバー６との間に介装されている。

図２に示すように、ステータ２は回転軸線を中心軸として円周方向に沿って環状に配置された複数個のポールメンバー２１が含まれている。図１を併せて参照して、ポールメンバー２１は、左右一対のフランジ状のティース面２２，２２を有するボビンにコイル２４を巻回してなり、上記ボビンは、Ｈ字状に形成された複数枚の電磁鋼板を半径方向に沿って積層することにより形成される。

各ポールメンバー２１は、絶縁樹脂からなるインシュレータ（図示しない）によって全体がティース面２２を残して覆われている。インシュレータには、各ポールメンバー同士を連結するための図示しない連結手段が設けられている。なお、本発明においてステータ２の構成は任意的事項である。

次に、ロータ３，３について説明するが、ロータ３，３は同一構成であるため、この例では一方のロータ３を例にとって説明する。図２に示すように、ロータ３は、円盤状のヨーク３１と、同ヨーク３１に出力軸４を中心に環状に配置される複数のマグネット３２とを備えている。なお、本発明において、ロータ３の具体的な構成も任意的事項である。

この例において、各ロータ３，３は同一の出力軸４を共有しているが、各ロータ３，３ごとに出力軸４を有する２出力軸タイプであってもよい。さらには、出力軸４を持たずにステータ２にロータ３を直に取り付けたシャフトレス型であってもよい。

この連結手段を介して各ポールメンバー２１が環状に連結されたのち、軸受部２３とともにインサート成形によって樹脂で一体にモールドされる。これにより、ステータ２の外周には、ブラケット１０が一体形成される。なお、軸受部２３は、一対のラジアルボールベアリングを有し、出力軸４を回転可能に軸支する。

図１に示すように、ブラケット１０は、例えばＢＭＣ樹脂などのエンジニアリングプラスチックからなり、両端にロータ３，３を収納するための収納凹部１１，１１が形成されている。ブラケット１０の一方の端部（図２では左端部）には、後述するコードブッシュ７が嵌合されるガイド溝１２が軸方向に沿ってコ字状に切り欠かれている。

収納凹部１１，１１は、少なくともロータ３，３を回転可能に収納な可能な大きさ（深さ）を有し、この例において、一方の収納凹部１１（図１では左側）は、回路基板５をさらに収納可能な深さを備えている。

収納凹部１１の開放端には、蓋カバー６が係止される係止面１１１が設けられている。係止面１１１は、収納凹部１１の内周面と、収納凹部１１の内径よりもさらに一回り大きい内径を有する側面との間に形成された段差面からなり、この係止面１１１に沿って蓋カバー６のフランジ部６１が当接することで、蓋カバー６が水平に保持される。

次に、図３（ａ）は蓋カバーの正面図（表面側）であり、図３（ｂ）は蓋カバーの背面図（裏面側）であり、図３（ｃ）はＡ−Ａ線断面図である。なお、蓋カバー６は、左右対称な形状であるため、以下においては一方の蓋カバー６を例にとって説明する。

蓋カバー６は、例えばＡＢＳ（アクロル二トリル−ブタジエン−スチレン）やＰＰＳ（ポリ−フェニレン−サルファイド）などのスーパーエンジニアリングプラスチックからなるが、電動機の発熱によって熱変形しにくく（高耐熱樹脂）、経時変化による変形の小さい（耐クリープ変形）樹脂が好ましい。

蓋カバー６は、ブラケット１０の開放端に沿って圧入可能な円盤状に形成されており、その外周には、ブラケット１０の係止面１１１に沿って係止されるフランジ部６１が設けられている。

図１を併せて参照して、蓋カバー６の中央には、出力軸４を外部に引き出すための引出部６２が設けられている。引出部６２は、蓋カバー６の表面側に向かって突出されており、図３（ｂ）に示すように、引出部６２は出力軸４の軸径よりも大径に形成されている。

引出部６２には、補強用のリブ６２２が半径方向に沿って放射状に複数設けられており、その中央には、出力軸４を引き出す引出孔６２１が出力軸４に沿って同軸的に設けられている。なお、引出部６２は、電動機自体を所定の機器に取り付ける際の固定部としても利用可能である。

図３（ｂ）に示すように、蓋カバー６の裏面（回路基板５と対向する面）には、蓋カバー６全体を補強するための補強リブ６３が設けられている。補強リブ６３は、引出孔６２１を中心に半径方向に沿って放射状に形成される放射状リブと、円周方向に沿って環状に形成される環状リブの２種類を組み合わせたものからなる。

補強リブ６３の一部は、回路基板５上に実装された電子部品を避けるように設けられている。図５を併せて参照して、蓋カバー６の裏面には、回路基板５の電源パワーＩＣ５１を避けるように形成された第１空隙部６４と、制御用ＩＣチップ５２群を避けるように形成された第２空隙部６５と、制御用ＩＣチップ５３を避けるように形成された第３空隙部６６とを備え、各空隙部６４〜６６を避けるように補強リブ６３が形成されている。

これによれば、補強リブ６３の一部が電子部品を避けるように形成されていることにより、補強リブ６３が電子部品に接触して、電子部品が破損するのを防止するばかりでなく、補強リブ６３を避けた分、蓋カバー６の薄く設計することができる。

この例において、蓋カバー６は全体が合成樹脂から成型されているため、熱伝導率は金属に比べて低い。そこでより好ましい態様として、本発明は、電源パワーＩＣ５１などの発熱部品から発生した熱を外部に放熱するため、蓋カバー６の一部に放熱部６７が設けられていることが好ましい。

図５に示すように、放熱部６７は、蓋カバー６の第１空隙部６４と、同空隙部内に電源パワーＩＣ５１に対して対向的に配置されたアルミ板とからなり、表面が蓋カバー６の表面に露出し、裏面側が蓋カバー６の裏面に露出している。

この例において、放熱部６は、蓋カバー６にインサート成型によって一体化されているが、これ以外に、あらかじめ成型された蓋カバー６に開口部を設け、その開口部に放熱部６７を接着などの方法で固定してもよい。

また、放熱部６７のアルミ板の形状や材質は仕様に応じて任意に変更可能であり、放熱フィンなどを設けてより熱交換効率を上げるなどしてもよい。さらには、アルミ板に変えてヒートパイプなどを用いてもよく、熱交換機能を備えていればよい。また、放熱部６７は、開口部だけでもよく、この場合には、開口部を複数箇所に設けることがより好ましい。

再び図３（ａ）〜（ｃ）および図４を参照して、蓋カバー６にはさらに、回路基板５に接続された電気コード５４を外部に引き出すためのコードブッシュ７が一体的に設けられている。

コードブッシュ７は、蓋カバー６に一体成型された第１ブッシュメンバー７１と、第１ブッシュメンバー７１に対して着脱自在に取り付けられる第２ブッシュメンバー７２とを備えている。第１ブッシュメンバー７１および第２ブッシュメンバー７２は共に合成樹脂からなる。

第１ブッシュメンバー７１は、上記第２ブッシュメンバー７２に対向する歯合面７１１（図４では下面）を有し、歯合面７１１は、電気コード５４のガイド通路７３を形成するため、所定深さ凹まされている。歯合面７１１の中央部はさらに、迂回路を形成するためさらに一段凹まされた凹部７１２を備えている。

これに対して、第２ブッシュメンバー７２は、第１ブッシュメンバー７１に対向する歯合面７２１（図４では上面）を有し、歯合面７２１のほぼ中央には迂回路を形成するための凸部７２２が突出されている。

この例において、凹部７１２は、凸部７２２の幅よりも大きな開口幅を備えており、凹部７１２内に向かって凸部７２２を突出させることにより、図１に示すように、電気コード５４がコ字状に迂回して挿通されるガイド通路７３が形成される。

ガイド通路７３の一端（図４では左端）には、電気コード５４を外部に引き出すための引出口７４が形成され、他端（図４では右端）には、電気コード５４を引き込む引込口７５がそれぞれ形成されている。

この例において、ガイド通路７３の迂回路は、第１ブッシュメンバー７１側に設けられた凹部７１２と、第２ブッシュメンバー７２側に設けられた凸部７２２とを互いに歯合することにより形成されるが、凹部７１２と凸部７２２を逆に設けてもよい。

さらに、この例において、第２ブッシュメンバー７２は独立分離された状態であり、ブラケット１０の切欠部１２と蓋カバー６の第１ブッシュメンバー７１との間に圧入保持されるが、これ以外に第２ブッシュメンバー７２をブラケット１０側に一体的に形成してもよい。

本発明の一実施形態に係るアキシャルエアギャップ型電動機の断面図。 上記アキシャルエアギャップ型電動機の分解斜視図。 （ａ）蓋カバーの正面図，（ｂ）蓋カバーの背面図，（ｃ）Ａ−Ａ線断面図。 コードブッシュを拡大表示した状態の断面図。 蓋カバーと回路基板の位置関係を表す模式図。 （ａ）放熱部を備えた蓋カバーの正面側斜視図，（ｂ）放熱部を備えた蓋カバーの背面側斜視図。

符号の説明

１ アキシャルエアギャップ型電動機
２ ステータ
３ ロータ
４ 出力軸
５ 回路基板
５１ 電源パワーＩＣ
５２，５３ 制御用ＩＣチップ
６ 蓋カバー
６１ フランジ部
６２ 引出部
６３ 補強リブ
６４ 第１空隙部
６５ 第２空隙部
６６ 第３空隙部
６７ 放熱部
７ コードブッシュ
７１ 第１ブッシュメンバー
７２ 第２ブッシュメンバー

Claims (3)

1. 出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向的に配置されたステータおよびロータと、電子部品が実装された回路基板と、をブラケット内に収納し、上記ブラケットの開放端に蓋カバーを取り付けてなるアキルエアギャップ型電動機において、
   上記ブラケットおよび上記蓋カバーは、絶縁性樹脂からなるとともに、
   上記回路基板に接続される電気コードを外部に引き出すためのコードブッシュが設けられ、
   上記コードブッシュは、歯合面に凸部を有する第１ブッシュメンバーと、歯合面に凹部を有する第２ブッシュメンバーとからなり、上記第１および上記第２ブッシュメンバーの歯合面同士を向かい合わせることにより、上記歯合面の間に上記電気コードが案内されるガイド通路が形成され、
   上記第１ブッシュメンバーおよび上記第２ブッシュメンバーのいずれか一方は上記蓋カバー側に一体に形成されていることを特徴とするアキシャルエアギャップ型電動機。
2. 上記ブラケット内には、電子部品が実装された回路基板が上記蓋カバーに隣接して設けられており、上記蓋カバーには、補強用のリブが設けられており、上記リブの一部が上記電子部品を避けるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
3. 上記蓋カバーには、上記ブラケット内で発生した熱を外部に逃がすための放熱部が設けられているとともに、上記放熱部は、表面と裏面とが、上記蓋カバーから露出するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。

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