(57)【要約】【課題】  本発明は、モータ性能を向上させつつ、軸方向へさらなる薄型化を行うことができるプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータを提供することにある。【解決手段】  コイルエンドの存在しないクローポール型永久磁石モータ１の固定子４の軸方向端面に、電子部品５２を含む駆動回路を備えたプリント配線基板５と、モータ取付板６とが密着するように構成する。これにより、基板一体型永久磁石モータにおいて、さらなる薄型化が達成され、プリント配線基板５上の電子部品５２の放熱効果が向上する。【選択図】図４
2008148420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状コイルを挟みこむ爪磁極を有する固定子鉄心により構成された固定子と、この固定子と微小隙間を介して対向する回転子鉄心に複数のＮ極とＳ極からなる永久磁石を周方向に配置して構成した回転子とを備えたクローポール型永久磁石モータにおいて、前記固定子鉄心の軸方向端面に駆動回路を備えたプリント配線基板が密着されて構成されることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。
【請求項２】
環状コイルを挟みこむ爪磁極を有する固定子鉄心により構成された固定子と、この固定子の外周面に微小隙間を介して対向する回転子鉄心に複数のＮ極とＳ極からなる永久磁石を周方向に配置して構成した回転子とを備えたクローポール型永久磁石モータにおいて、前記固定子鉄心の軸方向端面に駆動回路を備えたプリント配線基板が密着されて構成されることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。
【請求項３】
環状コイルを挟みこむ爪磁極を有する固定子鉄心により構成された固定子と、この固定子の内周面に微小隙間を介して対向する回転子鉄心に複数のＮ極とＳ極からなる永久磁石を周方向に配置して構成した回転子とを備えたクローポール型永久磁石モータにおいて、前記固定子鉄心の軸方向端面に駆動回路を備えたプリント配線基板が密着されて構成されることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、
前記プリント配線基板にモータ取付板が密着して配置されることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。
【請求項５】
請求項４において、
前記モータ取付板には、前記プリント配線基板上に配置された電子部品を収めることを可能とすべく凹部が形成されていることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。
【請求項６】
請求項４において、
前記モータ取付板は、高熱伝導の材料で構成されていることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。
【請求項７】
請求項４において、
前記モータ取付板は、磁性材料で構成されていることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかにおいて、
前記固定子の軸方向端面には、前記プリント配線基板上に配置された電子部品を収めることを可能とすべく凹部が形成されていることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかにおいて、
前記プリント配線基板には、前記固定子の軸方向端面に嵌合することを可能とすべく凸部が形成され、プリント配線基板のモータ側の面に回転位置センサが配置されることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クローポール型永久磁石モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁鋼板を積層して形成した固定子鉄心のティースにコイルを巻きつけることで構成した固定子と、回転子鉄心の外周部に永久磁石を等間隔に設置して構成した回転子からなる永久磁石モータにおいて、駆動回路を備えたプリント配線基板との一体構造は、例えば特許文献１などで既に知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０８４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
駆動回路を備えたプリント配線基板と永久磁石モータの一体構造は、プリント配線基板を含めたモータの小型化に寄与する。しかしながら、上記の特許文献１に記載されているようなモータ構造の場合、電磁鋼板を積層して形成した固定子鉄心のティースにコイルを巻きつけることで構成された固定子を備えているため、必然的にコイルエンド部が形成される。コイルエンド部は、モータの軸長が増加する要因となり、プリント配線基板と永久磁石モータを一体に構成したとしても、軸方向への薄型化に障害となる。
【０００５】
そこで、本発明は、プリント配線基板一体型の永久磁石モータにおいて、モータ性能を向上させつつ、軸方向へさらなる薄型化を達成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
プリント配線基板一体型の永久磁石モータにおいて、永久磁石モータとしてクローポール型永久磁石モータを用い、このクローポール型永久磁石モータの軸方向端面に、駆動回路を備えたプリント配線基板と、モータ取付板とを密着して配置する構造にする。
【発明の効果】
【０００７】
このようにクローポール型永久磁石モータの軸方向端面に、駆動回路を備えたプリント配線基板と、モータ取付板とを密着して配置する構造を採用することで、モータ性能を向上させつつ、従来の構成よりもさらに薄型であるプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図面を用いて実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
以下、本発明によるプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ９の一実施の形態について述べる。実施例１として、単相の外転型のクローポール型永久磁石モータ１を挙げる。クローポール型永久磁石モータ１は、大きくは、図１に示すように、回転軸２に構成した回転子３と、この回転子３に対し径方向の空隙を介して同心状に設置された固定子４とで構成される。図１には示していないが、固定子４は軸受ホルダ８に支持され、この軸受ホルダ８には軸方向に間隔をもって軸受７ａ，７ｂが配置され、これら軸受７ａ，７ｂは前記回転軸２を回転自在に支持する。
【００１０】
前記回転子３は、図１，図３が示すように、カップ状に形成された回転子鉄心３１と、その内周部に複数配置された永久磁石極３２と、前記回転子鉄心３１に固着された軸方向に延在する回転軸２とで構成される。
【００１１】
また前記固定子４は、固定子鉄心４１と、固定子鉄心４１に巻き掛けられた環状コイル４２とで構成され、前記固定子鉄心４１は、図２が示すように、第１固定子鉄心４１ａと第２固定子鉄心４２ｂから構成され、前記環状コイル４２は、図３のように、これら第１固定子鉄心４１ａと第２固定子鉄心４２ｂに挟まれている。
【００１２】
これら第１固定子鉄心４１ａと第２固定子鉄心４１ｂは、軸方向に延在して軸受ホルダ８に支持される内周鉄心部４６と、この内周鉄心部４６から外径側に延在する径方向鉄心部４５と、この径方向鉄心部４５から前記内周鉄心部４６と同方向に延在する爪磁極４３とを有し、前記爪磁極４３は前記回転子３と空隙を介し対向する爪磁極面４４を有している。このように構成された固定子鉄心４１ａ，４２ｂを、前記環状コイル４２を挟み込むようにして互いの爪磁極４３が噛み合うように接近させることで、固定子鉄心４１を構成している。
【００１３】
これら第１固定子鉄心４１ａと第２固定子鉄心４２ｂは、磁気特性に優れた珪素鋼板を積層することによって形成することが望ましいが、爪磁極４３の形成が難しい場合には、ＳＰＣＣ等の圧延鋼板を折り曲げ加工して形成することができる。しかしがなら、折り曲げ成形の際に発生する残留応力によって磁気特性の更なる低下を招くことで効率の悪いモータになる課題と、折り曲げ加工によって爪磁極４３を形成した場合、回転子３に対する真円度にばらつきのある爪磁極面４４となりやすい課題がある。これに対し、磁性粉末を成形金型の成形パンチによって圧縮成形することで、これらの課題を一掃することができる、第１固定子鉄心４１ａと第２固定子鉄心４２ｂを得ることができる。
【００１４】
以上のようにすることで、コイルエンドの存在しない単相の外転型のクローポール型永久磁石モータ１が構成される。多相のクローポール型永久磁石モータの場合、上記のような構成のクローポール型永久磁石モータ１を周方向に所定の角度だけずらしながら軸方向に配置すればよく、例えば、３つの固定子４を周方向に電気角で１２０度、すなわち機械角で１２０／ｐ（極対数）ずつ周方向にずらしながら配置すれば、３相のクローポール型モータが得られる。以下に述べる実施の形態において、単相のクローポール型永久磁石モータを扱うが、任意の相数の多相クローポール型永久磁石モータであってもよい。また以下の実施例で、外転型モータについて扱うが、内転型モータであってもよい。
【００１５】
図４に第１の実施例の駆動回路を含むプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ９の断面図を示す。軸受ホルダ８の円形内周面には、軸方向に間隔をもって２個の軸受７ａ，７ｂが支持されており、これら軸受７ａ，７ｂに回転自在に回転軸２が支持され、この回転軸２とカップ状に形成された回転子鉄心３１とが固着され、軸受ホルダ８の外周部には、固定子４と、この固定子４の軸方向端面に密着して配置された電子部品
５２を含む駆動回路を備えたプリント配線基板５と、このプリント配線基板５に密着して配置されたモータ取付板６とが固定されることで、プリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ９が構成される。ここで、クローポール型永久磁石モータ１には、コイルエンドが存在しないため、固定子４の軸方向端面にプリント配線基板５を密着させることは容易である。
【００１６】
また、プリント配線基板５のモータ取付板６側には駆動回路用の電子部品５２が搭載され、モータ取付板６に設けられた凹部６１にプリント配線基板５上の電子部品５２が収納される。また、プリント配線基板５上の配線パターンは、プリント配線基板５内部に実装されている。このような構成により、プリント配線基板５とモータ取付板６とが、密着する構成が可能となる。
【００１７】
このように固定子４の軸方向端部とプリント配線基板５が密着し、さらにプリント配線基板５とモータ取付板６が密着するように構成することで、従来に比べて、軸方向に薄いプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータを得ることができる。
【００１８】
さらに、プリント配線基板５上に配置される駆動回路用の電子部品５２から発せられる熱は、プリント配線基板５に密着された熱伝導性のよい固定子鉄心４１とモータ取付板６の両面に伝わり、空気中に放熱される。これにより、電子部品５２の熱損失による温度上昇が抑制され、プリント配線基板５へ電子部品５２の高密度実装が可能となり、プリント配線基板５の小型化が可能となる。そのため、モータ取付板６は熱伝導性のよい金属で製作されることが望ましい。例えばアルミ等が考えられる。また、高熱伝導樹脂を使用してもよい。
【００１９】
また、モータ取付板６に磁性材を用いることで、モータ取付板６は磁気シールドの役割を兼ねることが可能である。これにより、外部に磁場が漏れることを防ぎ、外部の計測器，電気機器等への影響を最小限にすることができる。
【００２０】
また、プリント配線基板５と固定子４の周方向の位置関係を固定されるために、プリント配線基板５のモータ側には、図５のように凸部５３が設けられている。モータをモータ取付板６側から見た様子を表している図６と比較して明らかなように、第１固定子鉄心
４１ａの軸方向端部と、第２固定子鉄心４２ｂに属する爪磁極４３の間に存在する空隙
９Ｇに嵌合するように前記凸部５３は形成されている。また、磁極位置を検出する磁電変換素子としてのホール素子５１は、第１固定子鉄心４１ａに属する爪磁極４３と第２固定子鉄心４２ｂに属する爪磁極４３の間に配置され、図５のようにプリント配線基板５のモータ側に搭載される。
【００２１】
このように、プリント配線基板５に設けられた凸部５３が固定子４と嵌合され、周方向に固定されることで、プリント配線基板５は、固定子鉄心４に対する位置決め機能を有することになり、それゆえ、ホール素子５１が固定子４の爪磁極４３に対して適切な位置に配置をすることを極めて簡単に行うことが可能となる。これにより、ホール素子５１は、回転子３の磁極位置を検出してモータ駆動信号を適切に生成することが可能となる。特許文献１では、プリント配線基板５の位置決めをするために、特許文献１の図２に示されているプリント配線基板を周方向に固定するためのスペーサを用いているが、本実施例はそのような部品を必要としないため、コストの増加がない利点を有する。
【００２２】
また、本実施例では、プリント配線基板５上の配線パターンを、基板内部に実装しているが、プリント配線基板５上の配線パターンが、基板表面に実装される場合は、配線パターンと密着する固定子４もしくは、モータ取付板６に絶縁を施すなどすればよい。
【実施例２】
【００２３】
図７に本発明によるプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ９の第２の実施例を示す。クローポール型永久磁石モータ１の構成は第１の実施例と同一であり、軸受ホルダ８の円形内周面には、軸方向に間隔をもって２個の軸受７ａ，７ｂが支持されており、これら軸受７ａ，７ｂに回転自在に回転軸２が支持され、この回転軸２にカップ状に形成された回転子鉄心３１が固着され、軸受ホルダ８の外周部には、固定子４と、この固定子４の軸方向端面に密着して配置された電子部品５２を含む駆動回路を備えたプリント配線基板５と、このプリント配線基板５に密着して配置されたモータ取付板６とが固定されることでプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ９が構成される。
【００２４】
ここで、第１固定子鉄心４１ａの径方向鉄心部４５に凹部６１ｂが形成されており、プリント配線基板５上の駆動回路用の電子部品５２が、モータ側に配置されることで前記凹部６１ｂに収納され、これによりプリント配線基板５は固定子４の軸方向端面と密着して配置することが可能となる。
【００２５】
このように構成することで、固定子鉄心４１はプリント配線基板５と密着して配置され、さらにプリント配線基板５はモータ取付板６と密着して配置され、これにより従来に比べてモータとプリント配線基板の一体構造における軸方向の厚みを薄くすることができる。
【００２６】
ここで、固定子鉄心４１を構成する第１固定子鉄心４１ａは磁性粉末を圧縮成形することにより形成されるため、第１固定子鉄心４１ａにおける径方向鉄心部４５に凹部６１ｂを設けることは、圧縮成形をする際に行えばよい。これは、第１の実施例においてモータ取付板６に凹部６１を設けるよりも、容易である。
【００２７】
さらに、実施例１と同様に、プリント配線基板５上に配置される駆動回路用の電子部品５２から発せられる熱は、プリント配線基板５に密着された熱伝導性のよい固定子鉄心
４１とモータ取付板６の両面に伝わり、空気中に放熱される。これにより、電子部品５２の熱損失による温度上昇が抑制され、プリント配線基板５へ電子部品５２の高密度実装が可能となり、モータ特性が改善される。
【００２８】
また、実施例１のようにプリント配線基板５が固定子鉄心４１と嵌合されるように凸部をもって形成され、これにより固定子鉄心４１とプリント配線基板５が周方向に固定するように構成することで、ホール素子５１が爪磁極４３に対して適切な位置に配置されるような位置決めを可能にしてもよい。
【００２９】
ところで、以上の説明した各実施の形態においては、クローポール型永久磁石モータ１の固定子鉄心４１の軸方向端面に、プリント配線基板５が密着して配置され、このプリント配線基板５にモータ取付板６が密着して配置される構造であったが、これらの軸方向の位置関係は任意である。すなわち、クローポール型永久磁石モータ１の固定子鉄心４１の軸方向端面に、モータ取付板６が密着して配置され、このモータ取付板６にプリント配線基板５が密着するような構造でも本発明の効果が得られる。
【００３０】
また、これまで説明した実施の形態において、回転子３の極数は４極であったが、任意の偶数の極数にしても、本発明の効果が得られるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるクローポール型永久磁石モータの構成を示す分解斜視図。
【図２】図１の固定子の構成を示す分解斜視図。
【図３】図１の構成を示す分解斜視図。
【図４】本発明によるプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータの第１の実施例の構成を示す断面図。
【図５】図４のプリント配線基板をクローポール型永久磁石モータ側から見た概略図。
【図６】図１を回転軸方向から見た概略図にホール素子の位置を付加した図。
【図７】本発明によるクローポール型永久磁石モータの第２の実施例の構成を示す図４相当図。
【符号の説明】
【００３２】
１  クローポール型永久磁石モータ
２  回転軸
３  回転子
４  固定子
５  プリント配線基板
６  モータ取付板
７ａ  軸受ａ
７ｂ  軸受ｂ
８  軸受ホルダ
９  プリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ
３１  回転子鉄心
３２  永久磁石
４１  固定子鉄心
４１ａ  第１固定子鉄心
４１ｂ  第２固定子鉄心
４２  コイル
４３  爪磁極
４４  爪磁極面
４５  径方向鉄心部
４６  凹部
５１  ホール素子
５２  電子部品
５３  凸部
６１  凹部
【図１】
2008148420.tif 000003
【図２】
2008148420.tif 000004
【図３】
2008148420.tif 000005
【図４】
2008148420.tif 000006
【図５】
2008148420.tif 000007
【図６】
2008148420.tif 000008
【図７】
2008148420.tif 000009