(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子の内周側に設けられた回転子の回転出力を歯車減速機を介して外部に出力する減速機付きブラシレスモータにおいて、
前記固定子および前記回転子からなる電動機を収容する第１ケース、潤滑材が充填された前記歯車減速機を収容する第２ケース、および前記第１ケースと第２ケースを仕切る仕切ケースに３分割されるハウジングを有し、
前記歯車減速機を駆動する歯車を、前記仕切ケースに形成された貫通孔を挿通する前記回転子と一体に形成し、
該貫通孔の内側に、前記回転子の回転位置を検出するセンサを保持するためのリング状のセンサホルダを密接して取り付け、
該取り付けられたセンサホルダの内周に、前記潤滑材をシールするシールリングを取り付けたことを特徴とする減速機付きブラシレスモータ。
【請求項２】
前記仕切ケースの前記第１ケース側に前記電動機を駆動する制御回路基板を収容し、
該制御回路基板と前記貫通孔の周縁部とで該貫通孔の内側に密接して取り付けられるセンサホルダを挟持すると共に、
前記制御回路基板と前記センサホルダとで該センサホルダの内周に取り付けられるシールリングを挟持し、
該制御回路基板を前記第１ケース側の仕切ケース壁面に固定することにより前記シールリングを固定することを特徴とする請求項１記載の減速機付きブラシレスモータ。
【請求項３】
前記回転子と一体に形成される歯車ははすば歯車であり、
該はすば歯車は軸方向に前記貫通孔に近接して形成され、
該貫通孔の内径を前記回転子の外径に対して広く設定し、
前記貫通孔の内側に密接して取り付けられる前記センサホルダと前記回転子との間における半径方向の隙間を狭く設定したことを特徴とする請求項１記載の減速機付きブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用ホイールモータなどに使用される減速機付きブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の減速機付きブラシレスモータでは、減速機における歯車部分の摩耗を防止するために潤滑が必要であり、特開平２−１１４１９号公報あるいは特開平３−１５５３４９号公報では冷却用オイルを歯車部に循環させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、比較的小さい出力の減速機付きブラシレスモータの場合、モータ構造が複雑になってしまう冷却用オイルの循環構造を採用しなくても、歯車部分にグリス等の潤滑材を充填するだけで十分に潤滑を行えるが、回転軸部分を通して歯車部分から外部に潤滑材が漏出しないようにシール構造を工夫しなければならなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、簡単なシール構造で歯車部分からの潤滑材の漏出を防止できる減速機付きブラシレスモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る減速機付きブラシレスモータは、固定子の内周側に設けられた回転子の回転出力を歯車減速機を介して外部に出力する減速機付きブラシレスモータにおいて、前記固定子および前記回転子からなる電動機を収容する第１ケース、潤滑材が充填された前記歯車減速機を収容する第２ケース、および前記第１ケースと第２ケースを仕切る仕切ケースに３分割されるハウジングを有し、前記歯車減速機を駆動する歯車を、前記仕切ケースに形成された貫通孔を挿通する前記回転子と一体に形成し、該貫通孔の内側に、前記回転子の回転位置を検出するセンサを保持するためのリング状のセンサホルダを密接して取り付け、該取り付けられたセンサホルダの内周に、前記潤滑材をシールするシールリングを取り付けたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る減速機付きブラシレスモータは、請求項１に係る減速機付きブラシレスモータにおいて前記仕切ケースの前記第１ケース側に前記電動機を駆動する制御回路基板を収容し、該制御回路基板と前記貫通孔の周縁部とで該貫通孔の内側に密接して取り付けられるセンサホルダを挟持すると共に、前記制御回路基板と前記センサホルダとで該センサホルダの内周に取り付けられるシールリングを挟持し、該制御回路基板を前記第１ケース側の仕切ケース壁面に固定することにより前記シールリングを固定することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る減速機付きブラシレスモータでは、請求項１に係る減速機付きブラシレスモータにおいて前記回転子と一体に形成される歯車ははすば歯車であり、該はすば歯車は軸方向に前記貫通孔に近接して形成され、該貫通孔の内径を前記回転子の外径に対して広く設定し、前記貫通孔の内側に密接して取り付けられる前記センサホルダと前記回転子との間における半径方向の隙間を狭く設定したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の減速機付きブラシレスモータの実施の形態について図を参照しながら説明する。本実施の形態における減速機付きブラシレスモータは減速機付きホイールモータに適用される。
【０００９】
図１は実施の形態における減速機付きホイールモータの構造を示す縦断面図である。図示するように、減速機付きホイールモータ１は、タイヤ（車輪）２を装着したホイール３の内側に配置されたハウジング６０を備え、ハウジング６０内には電動機４と電動機４の回転出力を減速して出力する歯車減速機５とが内蔵されている。電動機４の回転出力は歯車減速機５を介してホイール３に伝達され、この伝達された回転力によってホイール３は回転駆動される。
【００１０】
ハウジング６０は、略椀形の外側ケース６１（第２ケース）と内側ケース６２（第１ケース）との間に仕切ケース６３を介挿した構成からなる。内側ケース６２と仕切ケース６３と外側ケース６１とは図示しないボルトにより一体的に締結されて固定される。また、外側ケース６１、内側ケース６２および仕切ケース６３はアルミダイカストによって鋳造される。
【００１１】
外側ケース６１の中央には軸挿通孔６１ａが形成されると共に、外側ケース６１の内側（ハウジング６０の内部）には、歯車減速機５から隔離された軸方向に対して直角断面が馬蹄形の空間Ｓを形成するための仕切壁部６１ｂが形成されている。
【００１２】
一方、内側ケース６２の側部には、仕切ケース６３側から外側の端面に向けて伸びる３つの孔６２ａが形成されている。
【００１３】
また、仕切ケース６３の側部には、内側ケース６２に向けて膨出する固定子取付部６３ａが形成され、固定子取付部６３ａには仕切ケース６３の厚さ方向に孔６２ａに連なるように伸びる３つの孔６３ｂが形成されている。仕切ケース６３の中央部には、回転子本体８ｂの軸長部を非接触状態で挿通（貫通）するための貫通孔６３ｃが形成されている。
【００１４】
電動機４は、内側ケース６２内に収納され、閉スロット鉄心から構成される固定子（ステータ）７と、この固定子７の内側に回転自在に設けられている回転子（ロータ）８と、この回転子８の回転出力を歯車減速機５を介して出力する出力軸９とを有する。
【００１５】
固定子７は、磁極部鉄心と磁極部鉄心の外方を囲むように配置されているヨーク部鉄心とを有する。磁極部鉄心は、回転子８が挿通されるリング状の連結部から外方に向けて放射状に伸びる複数の磁極歯形成用突起が形成されている磁性薄板（電磁鋼板）を多数枚積層することによって構成されている。各磁極歯は連結部の周方向に等間隔に配列され、各磁極歯間には連結部によって閉スロットが形成される。
【００１６】
各磁極歯には、コイルボビン７ｃを介して３相の界磁コイル７ｄが巻回され、この界磁コイル７ｄによって固定子巻線が形成される。
【００１７】
ヨーク部鉄心は、内周部に複数の切欠が形成されたリング状の磁性薄板を多数枚積層することによって構成されている。この内周部の各切欠は嵌合溝を形成し、各嵌合溝には対応する磁極部鉄心の磁極歯の先端が嵌合されている。
【００１８】
ヨーク部鉄心の外周部は、仕切ケース６３の固定子取付部６３ａと押さえ板３０との間に挟まれ、ボルト１３によって固定子取付部６３ａに固定されている。
【００１９】
回転子８は、その軸長全体に亘って回転中心孔である軸挿通孔８ａが設けられている回転子本体８ｂを有する。回転子本体８ｂの外周部には、その周方向に等間隔に配列されている複数の着磁マグネット８ｃが装着されていると共に、回転子８の仕切ケース６３側の側面にはマグネット８ｃが周方向に等間隔に設けられている。
【００２０】
回転子本体８ｂの内周部の軸長は外周部の軸長よりも長く、その先端部分には、歯車減速機５の第１歯車５ａを構成するはすば歯車が形成されている。回転子本体８ｂの軸長の短い外周部は、固定子７の内周部に回転自在に対向配置され、回転子本体８ｂの内周部の両端に圧入されたボールベアリング等の軸受１４ａ，１４ｂを介して出力軸９を中心として回転するように構成されている。
【００２１】
出力軸９の一端部には、出力被伝達部材を取り付けるためのキー９ａおよびねじ孔９ｂが形成されている。出力軸９の中間部は外側ケース６１の軸挿通孔６１ａにボールベアリング等の軸受１８を介して、また、出力軸９の他端部は内側ケース６２の中央凹部にボールベアリング等の軸受１９を介してそれぞれ回転自在に支承されている。出力軸９の中間部と外側ケース６１の軸挿通孔６１ａとの空隙は、シール部材２７によってシールされている。出力軸９は、回転子８の軸挿通孔８ａ内で軸受１４ａ，１４ｂに支承された状態で回転する。
【００２２】
固定子７と回転子８とを主構成要素とする電動機４は、その軸方向の長さが短いフラット型のブラシレス電動機からなり、減速機付きホイールモータ１全体としての出力軸９方向寸法が短くなるように構成されている。
【００２３】
歯車減速機５は、複数（本実施の形態では４個）の歯車５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを備えた２段減速機からなる。すなわち、第１歯車５ａは、上述したように回転子８の他端側（図１において左端側）に同軸状に一体形成されている。第２および第３歯車５ｂ，５ｃは、互いに一体的に回転するように同一の回転軸（支持軸）２０に固定され、第２歯車５ｂは第１歯車５ａに噛み合されている。
【００２４】
回転軸２０は、出力軸９と偏心して出力軸９の下方に配置されている。回転軸２０の一端部は仕切ケース６３の凹部にボールベアリング等の軸受２１を介して、また、回転軸２０の他端部は外側ケース６１の凹部にボールベアリング等の軸受２２を介してそれぞれ回転自在に支承されている。
【００２５】
第４（最終段）歯車５ｄは、出力軸９と一体的に回転するように出力軸９に固定されている。この第４歯車５ｄには第３歯車５ｃが噛み合わされている。従って、固定子７の回転磁界の作用により回転子８が回転すると、回転子８に一体形成された第１歯車５ａが回転子８と同一の回転数で回転する。第１歯車５ａの回転出力は、第２および第３歯車５ｂ，５ｃで減速された後に第４歯車５ｄに伝達され、第４歯車５ｄの減速回転に伴い出力軸９は第４歯車５ｄと同一の回転数で回転子８と同方向に回転する。
【００２６】
例えば、回転子８が７５０ｒｐｍで正回転すると、出力軸９は、歯車減速機５により減速されて１５０ｒｐｍで正回転し、その減速比は１／５である。
【００２７】
仕切ケース６３と外側ケース６１の馬蹄形の仕切壁部６１ｂとで形成される歯車減速機５と隔離された軸方向に対して直角断面が馬蹄形となる空間Ｓには、この馬蹄形に合わせて形成した電動機４を駆動するための制御回路形成用第１基板２３が配置され、ビス（図示せず）で仕切ケース６３に取り付けられている。馬蹄形の第１基板２３には、電動機４を駆動するための制御回路を構成する各種の回路素子（例えば制御用半導体）が取り付けられている。このように、制御回路設置用空間をハウジング６０内に形成することによって、ハウジング外部に制御回路用設置スペースを設ける必要がなくなり、またこの空間を馬蹄形とすることによって、限られたハウジング６０内の空間において、制御回路の収容空間を広く採ることが可能になる。
【００２８】
仕切ケース６３と電動機４との間の空間には、第１基板２３に形成された制御回路からの信号で駆動され、電動機４に駆動電流を供給する駆動回路形成用第２基板２５が配置されている。第２基板２５は、外形寸法が内側ケース６２の固定子取付部６３ａの内径寸法より小さいドーナッツ形状のバスプレートからなり、そのバスプレートはビス２５ｂで仕切ケース６３に取り付けられている。ビス２５ｂによる第２基板２５の固定位置は、回転子８の出力軸９方向への投影範囲に含まれるように設定されている。第１基板２３と第２基板２５とは、ケーブルコネクタタ（図示せず）により配線されて接続されている。
【００２９】
第２基板２５の各面には複数の配線路（図示せず）およびそれに接続されるスルーホールが形成されている。各スルーホールは第２基板２５の外周部の円周方向に沿って等間隔に配列され、各スルーホールには対応する界磁コイル７ｄの端部７ｅが貫通して接続されている。各スルーホールとそれぞれに対応する界磁コイル７ｄの端部７ｅとを接続して固定することによって各界磁コイル７ｄは相互に接続される。
【００３０】
第２基板２５の仕切ケース６３の対向面には、界磁コイル７ｄにその端部７ｅを介して電流を供給するための複数のパワートランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）２５ａやその他の回路素子が取り付けられ、各パワートランジスタ２５ａおよび回路素子は対応する印刷配線路にはんだ付けによって接続されている。各パワートランジスタ２５ａは、第２基板２５の中心（出力軸９の中心）に対し放射状に配列されると共に、各パワートランジスタ２５ａの放熱面（仕切ケース６３に対向する面）が仕切ケース６３の内側ケース６２側対向面に密接するようにかつその仕切ケース６３への密接部分の少なくとも一部が回転子８の出力軸９方向への投影範囲に含まれるように第２基板２５に取り付けられている。また、各パワートランジスタ２５ａは、その放熱面部分が第２基板２５と仕切ケース６３とで挟持された状態で固定されている。
【００３１】
第１基板２３には、外部から制御信号を供給するための制御線３２が接続され、制御線３２は仕切ケース６３の固定子取付部６３ａの孔６３ｂの一つおよびそれに連なる内側ケース６２の孔６２ａを介してハウジング６０の外部に導かれている。制御線３２の孔６２ａに位置する部位には、抜け止め部材３３が取り付けられ、外部から引き抜き力が作用したときにこの力が第１基板２３側へ及ばないように構成されている。
【００３２】
同様に、第２基板２５には、外部から電動機４の直流駆動電流を供給するための一対の電力線３１が接続され、各電力線３１は対応する固定子取付部６３ａの孔６３ｂおよびそれに連なる内側ケース６２の孔６２ａを介してハウジング６０の外部に導かれている。各電力線３１の孔６３ｂに位置する部位には、制御線３２と同様に、抜け止め部材（図示せず）が取り付けられ、外部から引き抜き力が作用したときにこの力が第２基板２５側へ及ばないように構成されている。
【００３３】
図２は第２基板２５と半径方向に対向する回転子８の近傍の構造を示す断面図である。第２基板２５には、電動機４の回転子８の位置を検出するために正転用に３つ、逆転用に３つの計６つの磁気検出素子が取り付けられている。本実施の形態では、磁気検出素子としてホール素子２６が使用されている。
【００３４】
各ホール素子２６は、回転子８の側面に取り付けられたマグネット８ｄに半径方向に対向するように第２基板２５の上に所定角度間隔で配置されており、回転子８の回転位置は各ホール素子２６からの検出信号に基づいて検出される。ホール素子２６は３本のピンを有し、３本のピンは第２基板２５の孔に挿通されてハンダ付けされている。
【００３５】
また、仕切ケース６３の貫通孔６３ｃは回転子８の外径に較べて広く形成されており、これにより、はすば歯車である第１歯車５ａの回転によるいわゆるポンプ作用を起こりにくくし、外側ケース６１内の歯車減速機５に充填されている潤滑材（グリス）が仕切ケース６３側に向かうのを抑制する。
【００３６】
さらに、仕切ケース６３の貫通孔６３ｃには、ホール素子２６を保持するリング状のセンサホルダ２９が嵌合されており、センサホルダ２９は貫通孔６３ｃの周縁部と第２基板２５とで挟持される。また、センサホルダ２９にはホール素子２６の頭部および後述するシールリング２８を収容する切り欠き２９ａが形成されている。
【００３７】
図３はシールリング２８およびセンサホルダ２９の形状を示す平面図である。シールリング２８には、ホール素子２６の形状に合わせて切り欠き孔２８ａが形成されており、ホール素子２６の頭部がシールリング２８の切り欠き孔２８ａに挿通されセンサホルダ２９の切り欠き２９ａに収納された状態で、シールリング２８はセンサホルダ２９と第２基板２５との間に挟持される。
【００３８】
ビス２５ｂを締め付けることにより第２基板２５を仕切ケース６３内側に固定すると、同時にセンサホルダ２９と第２基板２５との間に挟持されていたシールリング２８も固定される。
【００３９】
また、センサホルダ２９の内径を回転子８の外径に較べて僅かに大きく設定し、回転子８とセンサホルダ２９の軸方向の隙間を小さくすることにより、歯車減速機５に充填されている潤滑材のシール効果を高めることができる。
【００４０】
尚、本実施の形態では、シールリングの材質としてフェルトあるいはゴムが用いられ、センサホルダの材質としてナイロンが用いられている。また、図３に示すように、シールリング２８およびセンサホルダ２９にはそれぞれ１２個の切り欠き孔２８ａおよび切り欠き２９ａが設けられており、ホール素子２６の６個に較べて多いが、これは仕様の異なる電動機に対してもシールリング２８およびセンサホルダ２９ａを共用するためである。
【００４１】
このようなシール構造の組み付けについて説明する。第２基板２５にハンダ付けされたホール素子２６の頭部を切り欠き孔２８ａに挿通させてシールリング２８を第２基板２５の上に取り付ける。つぎに、仕切ケース６３の貫通孔６３ｃに嵌合されたセンサホルダ２９の切り欠き２９ａにホール素子２６の頭部が揃うように第２基板２５をセンサホルダ２９に合わせ、ビス２５ｂを締め付けることにより第２基板２５を仕切ケース６３の内側に固定する。これにより、センサホルダ２９と第２基板２５との間に挟持されたシールリング２８も同時に固定される。
【００４２】
以上示したように、本実施の形態の減速機付きブラシレスモータによれば、第２基板２５とセンサホルダ２９との間にシールリング２８を挟持して固定することにより、専用の取付部品を使用しなくてもシールリング２８を固定でき、回転子８を通して外側ケース６１から仕切ケース６３内に潤滑材が漏出することを防止できる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る減速機付きブラシレスモータによれば、前記固定子および前記回転子からなる電動機を収容する第１ケース、潤滑材が充填された前記歯車減速機を収容する第２ケース、および前記第１ケースと第２ケースを仕切る仕切ケースに３分割されるハウジングを有し、前記歯車減速機を駆動する歯車を、前記仕切ケースに形成された貫通孔を挿通する前記回転子と一体に形成し、該貫通孔の内側に、前記回転子の回転位置を検出するセンサを保持するためのリング状のセンサホルダを密接して取り付け、該取り付けられたセンサホルダの内周に、前記潤滑材をシールするシールリングを取り付けたので、前記歯車減速機を収容する第２ケースから前記回転子を通じて仕切ケース内に潤滑材が漏出することを防ぐことができる。しかも、回転子の回転位置を検出するセンサを保持するためのリング状のセンサホルダの内周にシールリングを取り付けたことにより専用の取付部品を使用することなく簡単にシール構造を実現でき、部品点数の削減およびコストダウンを図ることができる。
【００４４】
請求項２に係る減速機付きブラシレスモータによれば、前記仕切ケースの前記第１ケース側に前記電動機を駆動する制御回路基板を収容し、該制御回路基板と前記貫通孔の周縁部とで該貫通孔の内側に密接して取り付けられるセンサホルダを挟持する共に、前記制御回路基板と前記センサホルダとで該センサホルダの内周に取り付けられるシールリングを挟持し、該制御回路基板を前記第１ケース側の仕切ケース壁面に固定することにより前記シールリングを固定するので、センサホルダの取付方向に制御回路基板を固定すると同時に前記シールリングを固定でき、組立作業の単純化を図ることができる。
【００４５】
請求項３に係る減速機付きブラシレスモータによれば、前記回転子と一体に形成される歯車ははすば歯車であり、該はすば歯車は軸方向に前記貫通孔に近接して形成され、該貫通孔の内径を前記回転子の外径に対して広く設定し、前記貫通孔の内側に密接して取り付けられる前記センサホルダと前記回転子との間における半径方向の隙間を狭く設定したので、はすば歯車によるいわゆるポンプ作用を起こりにくくして仕切ケース側に潤滑材が流れるのを防ぎ、かつセンサホルダと前記回転子との半径方向の隙間を狭く設定することによりシール効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における減速機付きホイールモータの構造を示す縦断面図である。
【図２】第２基板２５と半径方向に対向する回転子８の近傍の構造を示す断面図である。
【図３】シールリング２８およびセンサホルダ２９の形状を示す平面図である。
【符号の説明】
５ａ  第１の歯車
８  回転子
２５  第２基板
２５ｂ  ねじ
２６  ホール素子
２８  シールリング
２９  センサホルダ
【図１】
0003542426.tif 000002
【図２】
0003542426.tif 000003
【図３】
0003542426.tif 000004