(57)【要約】【課題】部品点数を増加させない単純な構造にてキャンの強度を向上させるブラシレスモータを提供すること。【解決手段】ウォータポンプに搭載されるブラシレスモータにおいて、内側に液体の流入を許容するキャン３０のキャン延出部３１および底面部３２には、それぞれ延出側リブ３３および底面側リブ３４が形成される。これらリブは放射形状と円環形状との組み合わせにてキャン３０と一体的に形成される。これらリブにより、キャン３０の強度を向上させることができ、加えて、キャン３０の振動低減を図ることができる。【選択図】図１
2007151210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータであって、
一端が開口した有底円筒形状の外側カバーと、
外側カバー内に少なくとも一部が収容され、一端が開口した有底円筒形状を有し、開口部より円筒部内周面に液体の流入を許容した、非導電性および非磁性を有した樹脂にて成形されたキャンと、
前記外側カバーの円筒部内側に当接固定され、前記キャンの外側に配置された環状の電機子と、
前記キャンの円筒部内周面に間隙を介して配置され、前記電機子と半径方向に対向する駆動用マグネットおよび該駆動用マグネットを支持し前記電機子の中心軸に配置されたシャフトを備えた回転体と、
を備え、
前記キャンの底壁の他端側には、複数のリブが形成されていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記複数のリブは、円環形状リブと放射形状リブとを組み合わせて形成されることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記キャンの開口端部には、半径方向外側に延び前記外側カバーの開口部に連結されるキャン延出部が形成され、
該キャン延出部には、周方向等間隔に放射状の延出側リブが形成されていることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
前記キャン延出部における半径方向外側には、前記延出側リブと連続した外側円環リブが形成されることを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記外側カバーには、その円筒部に軸方向において内径が異なるように段部が形成され、
前記電機子は、その外側の軸方向端部が該段部に当接し、
前記キャンにおける前記延出側リブおよび前記外側円環リブの少なくともどちらか一方は前記電機子と軸方向に当接することを特徴とする請求項４に記載のブラシレスモータ。
【請求項６】
前記電機子は、円環状に形成されたコアバック部と、該コアバック部より中心軸に向かい延びる複数のティース部とから構成され、
該隣り合うティース部は、周方向に間隙を有しており、
前記間隙と半径方向に対応する前記キャンの円筒部には、円筒部リブが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項７】
前記円筒部リブと前記放射形状リブとは連結されていることを特徴とする請求項６に記載のブラシレスモータ。
【請求項８】
前記円筒部リブと前記延出側リブとは連結されていることを特徴とする請求項６および請求項７のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項９】
前記密閉空間には、前記電機子にセンサレス方式にて駆動電流を供給する電子回路部品が実装された回路基板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の流れを補助するウォータポンプに搭載されるブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ウォータポンプに搭載されるモータでは、電機子を外部の液体から隔絶するために、複数の円筒形状のカバーを組み合わせることによって電機子等を密閉する空間が形成される方式が主流である（従来の密閉空間が形成されるウォータポンプ用モータの例として、例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許２９８９５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１における図１のキャンは、キャンの内部において一番水圧の加わる底面部において、別途補強を兼ねる部材と組み合わせることによりキャンの強度を向上させている。さらに特許文献１におけるブラシレスモータでは、ホール素子を使用して回転制御を行う。そのため、ホール素子と駆動用マグネットとの間隙を狭くする必要があり、ホール素子が配置される部分では、補強を兼ねる部材がキャンに配置されていない。その結果、キャンのホール素子が配置された部分では、キャンの強度が低下してしまう。                
上記により従来の構造においては以下の問題点を有する。
【０００５】
１）キャンの補強に別部材を用いることによって部材点数が増加してしまいブラシレスモータの単価が向上してしまう。
【０００６】
２）キャンのホール素子の配置部分の強度が低いことにより、キャンが水圧に耐えられなくなり、電機子や回路が配置された密閉空間に液体が漏洩してしまう可能性がある。
【０００７】
３）電機子と回転部との間を極力微小にするために、キャンの円筒部の厚さを極限まで薄くしている。その結果、キャンの円筒部における強度が低下してしまう可能性がある。
【０００８】
したがって、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、部品点数を増加させない単純な構造にてキャンの強度を向上させるブラシレスモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１によれば、ブラシレスモータは、一端が開口した有底円筒形状の外側カバーと、外側カバー内に少なくとも一部が収容され、一端が開口した有底円筒形状を有し、開口部より円筒部内周面に液体の流入を許容した、非導電性および非磁性を有した樹脂にて成形されたキャンと、前記外側カバーの円筒部内側に当接固定され、前記キャンの外側に配置された環状の電機子と、前記キャンの円筒部内周面に間隙を介して配置され、前記電機子と半径方向に対向する駆動用マグネットおよび該駆動用マグネットを支持し前記電機子の中心軸に配置されたシャフトを備えた回転体とを備え、前記外側カバーと前記キャンとがシール材を介して連結されることにより、前記電機子を収容する密閉空間が形成されるとともに、前記キャンの底壁の他端側には、複数のリブが形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項１に従えば、キャンの内側において、液体の圧力が一番加わる底面部において、リブを設けることによって底面部を補強することができる。したがって、従来のようにキャンの補強のために別部材を必要とせず、部品点数の削減をすることができる。さらに底面部の板厚を極端に厚くしなくても強度を向上することができるので、キャンの樹脂成形の際に、引け巣や割れ巣を引き起こすことがなくなる。したがって、これら樹脂成形不良による密閉空間内への液体の漏洩を防止することができるので、ブラシレスモータの信頼性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の請求項２によれば、請求項１に係わり、前記複数のリブは、円環形状リブと放射形状リブとを組み合わせて形成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２に従えば、キャンの底面部のリブを円環形状と放射形状との組み合わせにて形成することにより、リブ自体の強度を向上させることができる。したがって、キャンの振動の伝播によるリブ自体の振動を抑えることができる。さらに、底面部の平面が分割されるので、平面から放射される振動エネルギーを低下させることができる。したがって、キャンの振動低減を図ることができる。
【００１３】
本発明の請求項３によれば、請求項１および請求項２のいずれかに係わり、前記キャンの開口端部には、半径方向外側に延び前記外側カバーの開口部に連結されるキャン延出部が形成され、該キャン延出部には、周方向等間隔に放射状の延出側リブが形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３に従えば、キャンのキャン延出部に放射状の延出側リブが形成されることにより、キャン延出部の強度を向上させることができる。したがって、キャンの振動低減を図ることができる。
【００１５】
本発明の請求項４によれば、請求項３に係わり、前記キャン延出部における半径方向外側には、前記延出側リブと連続した外側円環リブが形成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項４に従えば、放射状の延出側リブの半径方向外側にさらに外側円環リブが形成されることにより、放射状のリブ自体の振動を低減することができ、さらにキャンのキャン延出部の強度を向上させることができる。したがって、キャンの振動低減をさらに図ることができる。
【００１７】
本発明の請求項５によれば、請求項４に係わり、前記外側カバーには、その円筒部に軸方向において内径が異なるように段部が形成され、前記電機子は、その外側の軸方向端部が該段部に当接し、前記キャンにおける前記延出側リブおよび前記外側円環状リブの少なくともどちらか一方は前記電機子と軸方向に当接することを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項５に従えば、キャン延出部に形成された放射状の延出側リブおよび外側円環リブの少なくともどちらか一方が電機子と当接することにより、電機子は、外側カバーの段部とリブとに軸方向に挟まれて固定される構造となるので、電機子の固定強度を向上させることができる。したがって、電機子自体から発生する振動を低減することができる。
【００１９】
本発明の請求項６によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係わり、前記電機子は、円環状に形成されたコアバック部と、該コアバック部より中心軸に向かい延びる複数のティース部とから構成され、
該隣り合うティース部は、周方向に間隙を有しており、
前記間隙と半径方向に対応する前記キャンの円筒部には、円筒部リブが形成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項６に従えば、キャンの円筒部にリブが形成されることによって円筒部の強度を向上することができる。その結果、キャンの内部に流入する水の水圧に対して割れの起こさない信頼性の高いブラシレスモータを提供することができる。さらに、キャンの円筒部の厚さを薄く成形するために、円筒部における湯流れが悪く成形不良が生じる可能性があった。しかしながら、円筒部リブを設けることにより、この円筒部リブの部分の湯流れが改善されるので、成形不良を防止することができる。
【００２１】
本発明の請求項７によれば、請求項６に係わり、前記円筒部リブと前記放射形状リブとは連結されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項７に従えば、放射状リブと円筒部リブとを連結することにより、さらに樹脂の湯流れを改善することができる。したがって、キャンの成形性を向上させることができる。
【００２３】
本発明の請求項８によれば、請求項６および請求項７のいずれかに係わり、前記円筒部リブと前記延出側リブとは連結されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項８に従えば、円筒部リブと延出側リブとが連結されることにより、樹脂の湯流れを改善することができる。さらに放射形状リブと連結すると、樹脂の湯流れはさらに改善することができる。したがって、キャンの成形性をさらに向上させることができる。
【００２５】
本発明の請求項９によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係わり、前記密閉空間には、前記電機子にセンサレス方式にて駆動電流を供給する電子回路部品が実装された回路基板が配置されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項９に従えば、センサレス方式であるために、ブラシレスモータに一般的に必要なホール素子等の位置検出用電子部品を削除することができる。したがって、駆動用マグネットと位置検出用電子部品との間隙を考慮しなくてもよいので、駆動用マグネットと位置検出用電子部品との間に配置されるキャンの底面部の厚みを厚くすることができる。その結果、キャンの底面部に形成されるリブの設計の自由度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に従えば、部品点数を増加させない単純な構造にてキャンの強度を向上させるブラシレスモータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
＜ブラシレスモータの全体構造＞
本発明に係わるブラシレスモータの実施例の一形態について図１を参照して説明する。図１は、ブラシレスモータの軸方向模式断面図である。
【００２９】
図１を参照して、下側に開口した略円筒形状の外側カバー１０は、鋼板をプレス加工等の塑性加工によって形成される。そして外側カバー１０の下端部には半径方向外側に延出する延出部１１が一体的に形成されている。この外側カバー１０の円筒部１２には、軸方向に離間した上側段部１３および下側段部１４がそれぞれ形成される。上側段部１３は外側カバー１０の円筒部１２の軸方向中央部に形成され、後述する電機子２０の軸方向位置決めおよび保持を行う。下側段部１４は外側カバー１０の下端側に形成され、そして下側段部１４と後述するキャン３０とによって、後述する封止部材４０の軸方向および半径方向の位置決めおよび保持を行う。
【００３０】
外側カバー１０の円筒部１２における上側段部１３に保持されている電機子２０は、円環状に形成されたコアバック部２１および半径方向内方に延びる複数のティース部２２にて構成される積層コア２３と、この積層コア２３を上下方向から挟むように固定するインシュレータ２４と、インシュレータ２４の外側よりティース部２２に巻回する導線２５とを備えている。そしてコアバック部２１の外周縁には、インシュレータ２４に覆われていない非被覆部２１aを有し、この非被覆部２１aと外側カバー１０の上側段部１３とが当接することによって電機子２０の軸方向の位置決めおよび保持を行っている。
【００３１】
キャン３０は、下側に開口した略円筒形状に形成され、非導電性および非磁性を有する樹脂を用い、例えば射出成形にて形成される。そしてキャン３０の下端部には半径方向外側に延出するキャン延出部３１が形成されている。このキャン延出部３１は、外側カバー１０の下側段部１４より下側に形成された円筒部１２ａと半径方向に当接している。そしてキャン延出部３１と外側カバー１０の下側段部１４との間には、封止部材４０が固定配置されている。
【００３２】
外側カバー１０の円筒部１２の上側には、円筒部１２の内周面に当接固定されるようにブスバー５０が形成されている。外側カバー１０の底面部１５には、開口穴が形成され、この開口穴に挿通されるように外部電源から電流を供給されるコネクタ部５１がブスバー５０と一体的に形成されている。さらにブスバー５０の下面には、電機子２０への通電タイミングを制御することによって回転制御を行う回路基板６０が固定されている。
【００３３】
キャン３０の半径方向内側には、電機子２０の中心軸に沿って形成された円柱形状のシャフト７０と電機子２０と半径方向に間隙を設けて配置される駆動用マグネット８０とを備えた回転体９０が形成されている。この回転体９０は、さらに駆動用マグネット８０の半径方向内側に当接配置された磁性体のヨーク１００とシャフト７０、駆動用マグネット８０およびヨーク１００を固定保持する保持部材１１０を備えている。この保持部材１１０は、樹脂モールドにて成形され、略Ｈ字形状にて形成される。
【００３４】
図示しない外部電源から電流が電機子２０へ適切な通電タイミングにて供給されることにより、電機子２０には磁場が発生し、この磁場と駆動用マグネット８０との相互作用により、回転体９０は回転駆動する。
【００３５】
＜主要部＞
図２および図３を参照して、本発明の主要部であるキャン３０の形状の詳細について説明する。図２はキャン３０の軸方向模式断面図を示し、図３はキャン３０の上面図を示す。また図４は電機子２０とキャン３０とを組み合わせた際の上面図である。
【００３６】
図２を参照して、略円筒形状に形成されたキャン３０は、その円筒部３５の厚みが一番薄くなるように形成される。これにより電機子２０と駆動用マグネット８０との半径方向間隙を小さくすることができ、この間隙によって発生する磁気損失を低減することができる。その結果、高効率のブラシレスモータを提供することができる。そしてキャン３０のキャン延出部３１および底面部３２には、それぞれ延出側リブ３３および底面側リブ３４が形成されている。
【００３７】
次に図３を参照して、延出側リブ３３および底面側リブ３４について説明する。
【００３８】
延出側リブ３３は、キャン３０の円筒部３５から半径方向外側に延びるように複数の放射状に一体的に成形される。さらにキャン延出部３１の半径方向外側に形成される円環形状の外側円環リブ３３ａがキャン延出部３１および延出側リブ３３と一体的に形成されている。これによりキャン延出部３１の強度を向上させることができる。さらに延出側リブ３３が円筒部３５から一体的に形成されることにより、延出側リブ３３自体の強度を向上させることができ、さらに外側円環リブ３３ａとも一体的に形成されていることより、延出側リブ３３はより強度を向上させることができる。これと同時に外側円環リブ３３ａについても延出側リブ３３と一体的に形成されることによって、外側円環リブ３３ａ自体の強度を向上させることができる。その結果、キャン３０はキャン３０の内周側に流入を許した液体によって引き起こされる振動を低減させることができる。
【００３９】
また図１を参照して、延出側リブ３３および外側円環リブ３３ａは電機子２０の下面と当接することによって軸方向の位置決めを行う。これにより、電機子２０は、上面を外側カバー１０の上側段部１３と当接し、下面を延出側リブ３３および外側円環リブ３３ａと当接することにより、軸方向に挟持される。その結果、電機子２０は強固に保持されるので、電機子２０による振動を大幅に低減することができる。さらに電機子２０の各導線２４の間に延出側リブ３３を形成することによって導線２４と延出側リブ３３とは軸方向に重ねることができるので、ブラシレスモータの軸方向高さを低く形成することができる（図中の電機子２０の点線部分）。
【００４０】
再度図３を参照して、底面部３２に形成された底面側リブ３４は、キャン３０の中心に対して同心状かつ円環形状に形成された３つの円環リブ３４ａと放射形状に形成された放射形状リブ３４ｂとから構成される。またこれら円環リブ３４ａと放射形状リブ３４ｂとは一体的に形成される。これにより、円環リブ３４ａおよび放射形状リブ３４ｂがそれぞれ強度を向上させることができる。さらに放射形状リブ３４ｂの半径方向端部が円環リブ３４ａの一番内側に形成される内側円環リブ３４ａ１と一体的に形成されることにより、放射形状リブ３４ｂの強度をより向上させることができる。また従来の平面にて構成された底面部と比較して、図のように複数の円環リブ３４ａおよび放射形状リブ３４ｂとを一体的に組み合わせた形状である底面部３２である方が、底面部３２から放射する振動エネルギーを分散することができる。その結果、キャン３０の振動の低減を図ることができる。
【００４１】
またこれら延出側リブ３３および底面側リブ３４の代わりにキャン延出部３１および底面部３２の厚みを厚くすることによって強度を向上させることも可能であるが、樹脂成形においてキャン延出部３１および底面部３２の厚みを厚くすることは、引け巣や引け割れの問題を発生させてしまう。その結果、キャン３０の寸法精度の低下やキャン３０の強度低下を招いてしまう。したがって、キャン３０の厚みをおおよそ同じにて樹脂成形することができる延出側リブ３３および底面側リブ３４を形成することは有効である。
【００４２】
またこのキャン３０の強度を向上させるのに延出側リブ３３および底面側リブ３４を形成することにより、従来のように別途補強部材をキャン３０に取り付ける必要がなくなるので、部品手数の削減を図ることができる。さらに別途補強部材を使用すると、その補強部材を位置決め固定する部分を形成しなければならずブラシレスモータの内部構造が複雑となるが、本発明では延出側リブ３３および底面側リブ３４を形成するのみにて対応していることより、他の部品には全く影響がないので、ブラシレスモータの内部構造を単純化することができる。
【００４３】
次に図４を参照して、電機子２０のティース部２２の内周側先端部の周方向の両端には、周方向に延びる周方向延長部２２ａが形成されている。そして隣り合う周方向延長部２２ａには、間隙２２ｂが形成される。
【００４４】
キャン３０の円筒部３５の間隙２２ｂと半径方向に対向する部分には、円筒部リブ３５ａが半径方向外方に延びるように形成される。その結果、円筒部リブ３５ａは間隙２２ｂに挿入される状態となる。
【００４５】
従来から、電機子２０と駆動用マグネット８０との半径方向間隙は狭いほど磁気的効率が向上するため、極力半径方向間隙は狭くすることが望ましい。しかしながら、半径方向間隙を狭くすると、この半径方向間隙に配置されるキャン３０の円筒部３５の半径方向の厚さは成形可能な極限の薄さにて形成しなければならない。そのため、この円筒部３５における樹脂の湯流れが悪くなってしまう。そのため、キャン３０の成形不良を発生させる原因となっていた。
【００４６】
しかしながら、円筒部リブ３５ａを形成することにより、円筒部３５を成形可能な極限の薄さにて形成したとしても、この円筒部リブ３５ａがあるので樹脂を流す際の通路が大きくなる。したがって、この円筒部リブ３５ａによって湯流れは改善され、樹脂成形の成形性を向上させることができる。その結果、キャン３０を安定して製造することができる。さらに円筒部リブ３５ａは、キャン３０の底面部３２に形成された放射形状リブ３４ｂと連結して一体的に成形されることにより、より湯流れを改善することができる。その結果、さらにキャン３０の成形性を向上させることができる。さらに円筒部リブ３５ａは延出側リブと連結することにより、さらなる成形性の向上を図ることができる。またこれら円筒部リブ３５ａ、放射形状リブ３４ｂおよび延出側リブを連結することにより、キャン３０の強度を向上させることができる。その結果、キャン３０の円筒部３５の内周側に流入を許容した水の水圧に対して剛性を保持することができる。したがって、水圧によって発生する振動を抑えることができる。
【００４７】
また図１を参照して、本実施例のブラシレスモータの駆動方法は、ホール素子等の位置検出電子部品を使用しないセンサレス方式である。特に本発明のセンサレス方式は、導線２４に発生する逆起電力波形から位置情報を取得利用する方法である。これにより、従来のホール素子等の位置検出電子部品を使用する場合においては、位置検出精度を向上させるために駆動用マグネットと位置検出電子部品が実装された回路基板との軸方向間隙を小さくする必要がある。そのために、位置検出電子部品と駆動用マグネットとの軸方向間に配置されるキャンの底面部の厚みは薄く形成されることが必須であった。しかしながら、本発明のように駆動方法をセンサレス駆動にすることにより、位置検出電子部品が必要なくなり、キャン３０の底面部３２の厚みを自由に設定することができる。したがって、底面部３２に底面側リブ３４を形成するには、センサレス方式が好適である。
【００４８】
以上、本発明の実施例の一形態について記載したが、本発明は上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、変形が可能である。
【００４９】
例えば、実施例の図３において、各リブが形成されているが、これらリブの数は図中の数に限定されることなく、少なくとも一つ形成されていれば効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のブラシレスモータの実施例の一形態を示す軸方向模式断面図である
【図２】本発明のキャンの一形態を示す軸方向模式断面図である
【図３】本発明のキャンの一形態を示す上面図である
【図４】本発明のキャンおよび電機子の一形態を示す上面図である
【符号の説明】
【００５１】
１０      外側カバー
２０      電機子
３０      キャン
３１      キャン延出部
３２      底面部
３３      延出側リブ
３３ａ    外側円環リブ
３４      底面側リブ
３４ａ    円環形状リブ
３４ａ１  内側円環リブ
３４ｂ    放射形状リブ
３５      円筒部
４０      封止部材
５０      ブスバー
６０      回路基板
７０      シャフト
８０      駆動用マグネット
９０      回転体
１００    ヨーク
１１０    保持部材
【図１】
2007151210.tif 000003
【図２】
2007151210.tif 000004
【図３】
2007151210.tif 000005
【図４】
2007151210.tif 000006