(57)【要約】【課題】モータ全体の小型化に寄与することができるモータを提供する。【解決手段】ロータ２１を収容する磁性体からなるケース本体部２とこのケース本体部２の開口を覆う非磁性体からなるヒートシンクとしてのエンドフレーム３との軸方向間に、回路基板３１が設けられる。ロータコア２３と非磁性体からなるエンドフレーム３との間に磁気センサ３２ａが設けられる。【選択図】図１
2013090501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティースに巻線が備えられて構成されるステータと、
前記ステータと対向配置され、円筒形状したロータコアに軸方向に長い複数の永久磁石を周方向に予め定められた間隔で配置し、前記永久磁石と前記永久磁石との間に形成される疑似磁極と前記永久磁石にて形成される磁石磁極とを、周方向に交互に配置してなるロータと
を備えたモータであって、
前記ステータ及び前記ロータを収容する筒状の磁性ケースと、
前記磁性ケースの開口を覆う非磁性ヒートシンクと、
前記磁性ケース及び前記非磁性ヒートシンクの軸方向間に設けられる回路基板と、
前記ロータコア及び前記非磁性ヒートシンク間に設けられて前記ロータの回転位置を検出する磁気センサと
を備えたことを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータであって、
前記ロータコアが固着されて該ロータコアと一体回転される回転軸は、非磁性体で構成されることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１に記載のモータにおいて、
前記ロータコアが固着されて該ロータコアと一体回転される回転軸は、出力側のみが非磁性体、反出力側が磁性体で構成され、
前記非磁性ヒートシンク、回路基板及び磁気センサは、前記ロータコアよりも回転軸の出力側に設けられることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータにおいて、
前記回路基板上に設けられる発熱体は、放熱弾性体を介して前記非磁性ヒートシンクに当接されることを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータにおいて、
前記非磁性ヒートシンクは、被駆動体ハウジングと当接する当接面を有することを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータにおいて、
前記ステータの巻線は、前記ティースに対してＳＣ巻又は集中巻で巻回されることを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項６に記載のモータにおいて、
前記ステータの巻線は、前記ティースに対してＳＣ巻で巻回されるものであり、
１つの前記回路基板に対して駆動回路と制御回路が備えられることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、モータ（ロータ）の回転を制御する制御回路を備えたモータが知られている。このようなモータでは、ロータの回転位置を検出する磁気センサが備えられ、磁気センサからのロータの回転位置情報に基づいて制御回路によってロータの回転が制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４５２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１のモータでは、筒状のケースにステータ及びロータを収容し、回転軸の反出力側であるケースの開口部をヒートシンクで覆い、ヒートシンクよりも更に回転軸の反出力側に制御回路等が備えられる回路基板が配置されている。そして、回路基板を収容する収容カバーがヒートシンクに取り付けられている。このため、モータ全体としてカバー等の影響で軸方向に大型化することとなっていた。
【０００５】
本発明は、上記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、モータ全体の小型化に寄与することができるモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステータと、前記ステータと対向配置され、円筒形状したロータコアに軸方向に長い複数の永久磁石を周方向に予め定められた間隔で配置し、前記永久磁石と前記永久磁石との間に形成される疑似磁極と前記永久磁石にて形成される磁石磁極とを、周方向に交互に配置してなるロータとを備えたモータであって、前記ステータ及び前記ロータを収容する筒状の磁性ケースと、前記磁性ケースの開口を覆う非磁性ヒートシンクと、前記磁性ケース及び前記非磁性ヒートシンクの軸方向間に設けられる回路基板と、前記ロータコア及び前記非磁性ヒートシンク間に設けられる磁気センサとを備えたことをその要旨とする。
【０００７】
この発明では、ステータ及びロータを収容する磁性ケース及び磁性ケースの開口を覆う非磁性ヒートシンクとの軸方向間に設けられる回路基板と、ロータコア及び非磁性ヒートシンク間に設けられる磁気センサとを備える。このように、磁性ケースと非磁性ヒートシンクと間に回路基板が備えられるため、ヒートシンクを中心に前記磁性ケースの軸方向反対側に回路基板を設ける場合と比較して、モータ全体としての軸方向長さを抑えることができる。また、    磁性ケースが用いられるとともにヒートシンクが非磁性材で構成されるため、前記ロータが疑似磁極を構成するものであっても前記ロータからの漏れ磁束が反ヒートシンク側へ流出するように誘導されて前記磁気センサ側に流出することが抑制される。その結果、ヒートシンクを磁気センサに近づけてもセンサへの悪影響を抑えることができ、更にモータ全体としての軸方向長さを抑えることができる。これらのことからモータ全体の小型化を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータであって、前記ロータコアが固着されて該ロータコアと一体回転される回転軸は、非磁性体で構成されることをその要旨とする。
【０００９】
この発明では、ロータコアと一体回転される回転軸は、非磁性体で構成されるため、回転軸に漏れ磁束が流入することが抑えられ、磁気センサへの悪影響を抑えることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のモータにおいて、前記ロータコアが固着されて該ロータコアと一体回転される回転軸は、出力側のみが非磁性体、反出力側が磁性体で構成され、前記非磁性ヒートシンク、回路基板及び磁気センサは、前記ロータコアよりも回転軸の出力側に設けられることをその要旨とする。
【００１１】
この発明では、回転軸は、出力側のみが非磁性体、反出力側が磁性体で構成され、前記非磁性ヒートシンク、回路基板及び磁気センサは、ロータコアよりも回転軸の出力側に設けられる。このような構成とすることで、ロータコアよりも回転軸の出力側に設けられる磁気センサに対する回転軸の反出力側に流入する漏れ磁束の影響をより一層抑えることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータにおいて、前記回路基板上に設けられる発熱体は、放熱弾性体を介して前記非磁性ヒートシンクに当接されることをその要旨とする。
【００１３】
この発明では、回路基板上に設けられる発熱体は、放熱弾性体を介して非磁性ヒートシンクに当接されるため、回路基板の発熱体から放出される熱を積極的にヒートシンクから放熱することができる。また、ヒートシンクと回路基板の発熱体との間に弾性体を介在しているため、発熱体の破損や回路基板の破損を抑えることができる。また、放熱弾性体を介して発熱体が非磁性ヒートシンクと当接するが、放熱弾性体を薄く形成することが可能であり、ヒートシンクとの接触を回避（損傷、ショート等の回避）するための隙間を設けた場合と比較しても軸方向に小型化できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータにおいて、前記非磁性ヒートシンクは、被駆動体ハウジングと当接する当接面を有することをその要旨とする。
【００１５】
この発明では、非磁性ヒートシンクは、被駆動体ハウジングと当接する当接面を有するため、ヒートシンクからの熱を更に被駆動体ハウジング側で放熱することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータにおいて、前記ステータの巻線は、前記ティースに対してＳＣ巻又は集中巻で巻回されることをその要旨とする。
【００１６】
この発明では、ステータの巻線は、ティースに対してＳＣ巻又は集中巻で巻回されるため、ステータの軸方向長さを抑えてモータ全体としての軸方向長さを抑えることが可能となる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のモータにおいて、前記ステータの巻線は、前記ティースに対してＳＣ巻で巻回されるものであり、１つの前記回路基板に対して駆動回路と制御回路が備えられることをその要旨とする。
【００１８】
この発明では、ＳＣ巻線により軸方向長さを抑えて径方向長さを拡大させ、これに伴って回路基板の径方向長さを拡大させて１つの回路基板に駆動回路と制御回路とを備えることで、回路基板を軸方向に複数設ける必要が無くなるため、モータ全体としての軸方向長さを抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
従って、上記記載の発明によれば、モータ全体の小型化に寄与することができるモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態におけるモータの断面図である。
【図２】実施形態におけるロータ及びステータの平面図である。
【図３】別例におけるロータ及びステータの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータＭは、インナロータ型のブラシレスモータである。モータＭのモータケースは、有底筒状のケース本体部２と、該ケース本体部２に組付けられた有底筒状のエンドフレーム３とから構成されている。
【００２２】
ケース本体部２は、鉄系の磁性材からなり、円筒状の筒状部２ａと、この筒状部２ａの軸方向の基端側を略閉塞する底部２ｂとが一体に形成されて有底円筒状をなしている。ケース本体部２の先端側の開口部２ｃは、略有底筒状前記エンドフレーム３の開口部側を当接させて閉塞される。
【００２３】
底部２ｂは、径方向の中央部に基端側に向けて凹設された軸受収容部２ｄが形成されている。この軸受収容部２ｄの内部には、円環状の軸受４が収容されている。
エンドフレーム３は、ヒートシンクであり、径方向の中央部に先端側に向けて凹設された軸受収容部３ａが形成されている。軸受収容部３ａは、底部中央に軸方向に貫通する貫通孔３ｂが形成されている。軸受収容部３ａの内部には、円環状の軸受５が収容されている。そして、各軸受４，５は、後述のロータ２１の回転軸２２を回転可能に支持する。また、有底筒状のエンドフレーム３は、その底部外面３ｄが被駆動体ハウジング（図示略）と当接するように構成される。
【００２４】
モータケースの内部には、筒状部２ａの内周面に円筒状のステータ１１が固定されている。図１に示すように、ステータ１１は、磁性金属板材を複数枚積層してなる略円筒状のステータコア１２を備える。ステータコア１２は、図２に示すように円筒状の内嵌部１２ａと、該内嵌部１２ａの内周面から径方向内側に延びるティース１２ｂとから構成されている。ティース１２ｂは、ステータコア１２の周方向に等角度間隔に１２個形成され、各ティース１２ｂ間にスロットが形成され、ティース１２ｂ間のスロットに収容されるようにティース１２ｂに巻線１３が集中巻にて巻装されている。このようなステータ１１の径方向内側には、ロータ２１が配置されている。
【００２５】
ロータ２１は、前記ステータ１１と径方向において対向配置されるとともに回転軸２２に固定される円筒状のロータコア２３と、ロータコア２３の外周部の周方向に複数のＮ極のマグネット２４とを備える。
【００２６】
回転軸２２は、ロータコア２３を固定する反出力（基端）側のコア固定部２２ａと、このコア固定部の出力側に接続されて出力ジョイント６が取り付けられる出力部２２ｂとを備える。コア固定部２２ａは鉄系の磁性体、出力部２２ｂはＳＵＳ等の非磁性体で構成される。
【００２７】
図１に示すように、回転軸２２の出力部２２ｂは、出力（先端）側において、軸受収容部３ａ内の軸受５にて軸支されるとともに、貫通孔３ｂからエンドフレーム３の外部に突出している。回転軸２２の突出した先端部分（出力側端部部分）には、減速機等の外部機構と連結するための出力ジョイント６が固定されている。また、回転軸２２のコア固定部２２ａは、反出力（基端）側において、軸受収容部２ｄ内に収容された軸受４にて軸支される。
【００２８】
ロータコア２３の外周部には、一体形成された突極２３ａが各マグネット２４間に空隙を以て配置されている。つまり、各マグネット２４及び突極２３ａは等角度間隔に交互に配置され、ロータ２１は、Ｎ極のマグネット２４に対して突極２３ａをＳ極として機能させる１４磁極の所謂コンシクエントポール型にて構成されている。１４磁極より極対数が奇数であるため、マグネット２４と突極２３ａとが周方向１８０°反対位置にある。
【００２９】
ここで、図１に示すように前記エンドフレーム３には、その開口部３ｃに回路基板３１が固定されている。回路基板３１は、円板状をなし、その一方側（ケース本体部２側）の面に磁気センサ３２ａが設けられる。この磁気センサ３２ａは、前記回転軸２２の出力部２２ｂに固定されるセンサマグネット３２ｂと径方向において対向するように設けられる。磁気センサ３２ａは、例えばＭＲセンサ（磁気抵抗素子）である。
【００３０】
図１に示すように、回路基板３１上には、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ）３３を含む複数の回路素子や回路パターンによって形成される、磁気センサ３２ａと電気的に接続された検出回路（図示略）と、ステータ１１の巻線１３への電流の供給を制御する制御回路（図示略）と、制御回路の指令に基づいて巻線１３に電流を供給する駆動回路（図示略）とが設けられている。回路基板３１は、前記巻線１３から引き出される引出線１３ａが前記回路基板３１上の駆動回路と電気的に接続される態様で構成される。
【００３１】
回路基板３１上に設けられるＦＥＴ３３は、放熱性を有する弾性部材３４を介してヒートシンクとしての有底筒状のエンドフレーム３と当接されている。
上記のように構成されたモータＭは、図１に示す磁気センサ３２ａが回転軸２２の回転に伴うセンサマグネット３２ｂの磁界の変化を検出し検出結果に応じた回転検出信号を上記した検出回路に出力する。検出回路は、回転検出信号に基づいてロータ２１の回転位置等を検出して制御回路に出力する。そして、制御回路は、検出された回転位置等に基づいて、その時々に適切な駆動電流決定してその情報を駆動回路に出力する。駆動回路は、制御回路からの情報に基づいて駆動電流を生成して引出線１３ａを介してステータ１１の巻線１３に供給し、ロータ２１の回転駆動を行う。
【００３２】
次に、本実施形態の作用について記載する。
図１に示すようにロータ２１を収容する磁性体からなるケース本体部２とこのケース本体部２の開口を覆う非磁性体からなるヒートシンクとしてのエンドフレーム３との軸方向間に、回路基板３１が設けられる。そして、ロータ２１と前記エンドフレーム３との間に磁気センサ３２ａが設けられる。このとき、磁気センサ３２ａと非磁性体からなるエンドフレーム３とを近接配置しても、エンドフレーム３が非磁性体であるため、磁気センサ３２ａにセンサマグネット３２ｂ以外の影響を与えることを抑えることができるようになっている。
【００３３】
また、回転軸２２は、出力側である出力部２２ｂのみが非磁性体、反出力側であるコア固定部２２ａが磁性体で構成されて漏れ磁束が反出力側のコア固定部２２ａに流入して、非磁性体の出力部２２ｂには前記漏れ磁束が流入しないようになっている。
【００３４】
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）ロータ２１を収容する磁性体からなるケース本体部２とこのケース本体部２の開口を覆う非磁性体からなるヒートシンクとしてのエンドフレーム３との軸方向間に、回路基板３１が設けられる。このように、ケース本体部２とエンドフレーム３と間に回路基板３１が備えられるため、エンドフレーム３を中心に前記ケース本体部２の軸方向反対側に回路基板３１を設ける場合と比較して、モータＭ全体としての軸方向長さを抑えることができる。また、    磁性ケースとしてのケース本体部２が用いられるとともにヒートシンクとしてのエンドフレーム３が非磁性材で構成されるため、前記ロータ２１が疑似磁極を構成するものであっても前記ロータ２１からの漏れ磁束が反エンドフレーム３側へ流出するように誘導されて前記磁気センサ３２ａ側に流出することが抑制される。その結果、ロータコア２３とエンドフレーム３との間に磁気センサ３２ａが設けられてエンドフレーム３が磁気センサ３２ａに近づけても磁気センサ３２ａセンサへの悪影響を抑えることができ、更にモータ全体としての軸方向長さを抑えることができる。これらのことからモータＭ全体の小型化を図ることができる。
【００３５】
（２）回転軸２２は、出力側である出力部２２ｂのみが非磁性体、反出力側であるコア固定部２２ａが磁性体で構成され、非磁性体からなるヒートシンクとしてのエンドフレーム３、回路基板３１及び磁気センサは、ロータコア２３よりも回転軸２２の出力側に設けられる。このような構成とすることで、ロータコア２３よりも回転軸２２の出力側に設けられる磁気センサ３２ａに対する回転軸２２の反出力側のコア固定部２２ａに流入する漏れ磁束の影響をより一層抑えることができる。
【００３６】
（３）回路基板３１上に設けられる発熱体としてのＦＥＴ３３は、放熱性を有する弾性部材３４を介してヒートシンクとしてのエンドフレーム３に当接されるため、回路基板３１のＦＥＴ３３から放出される熱を積極的にヒートシンクとしてのエンドフレーム３から放熱することができる。また、エンドフレーム３と回路基板３１のＦＥＴ３３との間に弾性体を介在しているため、ＦＥＴ３３の破損や回路基板３１の破損を抑えることができる。また、放熱弾性体を介して発熱体が非磁性ヒートシンクと当接するが、放熱弾性体を薄く形成することが可能であり、ヒートシンクとの接触を回避（損傷、ショート等の回避）するための隙間を設けた場合と比較しても軸方向に小型化できる。
【００３７】
（４）ヒートシンクとしてのエンドフレーム３は、被駆動体ハウジングと当接する当接面としての底部外面３ｄを有するため、エンドフレーム３からの熱を更に被駆動体ハウジング側で放熱することができる。なお、底部外面３ｄは、エンドフレーム３に弾性部材３４を介して当接される回路素子と軸方向に対向する面を含むように形成されることが好ましい。
【００３８】
（５）ステータ１１の巻線１３は、ティース１２ｂに対して集中巻で巻回されるため、ステータ１１の軸方向長さを抑えてモータＭ全体としての軸方向長さを抑えることが可能となる。
【００３９】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、回転軸２２のコア固定部２２ａを磁性体で構成、回転軸２２の出力部２２ｂを非磁性体で構成したが、非磁性体のみで回転軸２２を構成してもよい。このような構成とすることで、部品点数を抑えることができ、回転軸２２に漏れ磁束が流入することが抑えられ、磁気センサ３２ａへの悪影響を抑えることができる。
【００４０】
・上記実施形態では、巻線１３を集中巻としたが、これに限らない。例えば図３に示すように、各スロットに軸方向の基端側から先端側に向かって細長の導体板からなるＵ字状のセグメントＳＧをこのＵ字状の２つの先端側から挿入して各セグメントＳＧ同士のＵ字状の２つの先端が所定の規則で接合された、所謂ＳＣ巻線に巻線１３を構成してもよい。このように、巻線１３をＳＣ巻線とすることでスロットの巻線占有率を高めつつ軸方向長さを抑えることができ、一方、径方向長さが拡大することとなる。これを利用して、回路基板３１の径方向長さを拡大させて１つの回路基板３１に駆動回路と制御回路とを備えることで、回路基板３１を軸方向に複数設ける必要が無くなるため、モータＭ全体としての軸方向長さを抑えることが可能となる。また、部品点数の削減によりモータＭのコストを低減させることが可能となる。
【００４１】
・上記実施形態では、発熱体としてのＦＥＴ３３のみを弾性部材３４を介してヒートシンクとしてのエンドフレーム３と当接させる構成としたが、ＦＥＴ３３以外の発熱体を弾性部材３４を介してヒートシンクとしてのエンドフレーム３と当接させる構成を採用してもよい。また、弾性部材３４を介することなく、直接ＦＥＴ３３等の発熱体をヒートシンクとしてのエンドフレーム３に当接する構成を採用してもよい。
【００４２】
・上記実施形態では、ヒートシンクとしてのエンドフレーム３に、非駆動体ハウジングと当接される構成としたが、当接しない構成を採用してもよい。
・上記実施形態では、回路基板３１を１つにて構成したが、複数の回路基板を設けて各回路を個別に設ける構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
２…磁性ケースとしてのケース本体部、３…非磁性ヒートシンクとしてのエンドフレーム、１１…ステータ、１２ｂ…ティース、１３…巻線、２１…ロータ、２２…回転軸、２３…ロータコア、３１…回路基板、３２ａ…磁気センサ、３４…放熱弾性体としての弾性部材、Ｍ…モータ。
【図１】
2013090501.tif 000003
【図２】
2013090501.tif 000004
【図３】
2013090501.tif 000005