JP6608304B2 - モータおよび減速機付モータ - Google Patents
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Description
例えば、モータと、このモータの回転を減速して出力する減速部(減速機構)と、を備えた減速機付モータにおいて、モータハウジングや減速部のギヤケーシングを、熱伝導性の高いアルミとする技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。このように構成することにより、コイルで発生した熱をモータハウジングやギヤケーシングを介して効率よく放熱させることができる。
また、コイルの熱を、ステータを介してモータハウジングに伝達することになるので、モータの冷却効率を高めにくいという課題があった。
また、第2モータケースやステータの製造誤差に係わらず、第2モータケースに、熱伝導部材を介してコイルの熱を確実に伝達させることができる。このため、モータの冷却効率をさらに確実に高めることができる。
また、第2モータケースにロータを回転自在に支持するための軸受等を設ける必要がなくなる。このため、第2モータケースの構造を簡素化でき、第2モータケースの製品コストを低減できると共に、第2モータケースの組み付け性を向上できる。
図1は、減速機付モータ1の斜視図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。
図1、図2に示すように、減速機付モータ1は、例えば車両に搭載される電装品(例えば、パワーウインドウ、サンルーフ、電動シート等)の駆動源となるものである。減速機付モータ1は、モータ部2と、モータ部2の回転を減速して出力する減速部3と、モータ部2の駆動制御を行うコントローラ部4と、を備えている。なお、以下の説明において、単に軸方向という場合は、モータ部2の回転軸31の軸方向をいい、単に周方向という場合は、回転軸31の周方向をいい、単に径方向という場合は、回転軸31の径方向をいうものとする。
モータ部2は、モータケース5と、モータケース5内に収納されている略円筒状のステータ8と、ステータ8の径方向内側に設けられ、ステータ8に対して回転可能設けられたロータ9と、を備えている。
モータケース5は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料に形成されている。モータケース5は、軸方向に分割可能に構成された第1モータケース6と、第2モータケース7と、からなる。第1モータケース6および第2モータケース7は、それぞれ有底筒状に形成されており、それぞれの開口部6a,7aを嵌合させることで内部空間を有するモータケース5を形成している。
また、第1モータケース6の内周面には、開口部6aから軸方向略中央に至る間に、段差により拡径形成されたステータ内嵌部18が形成されている。このステータ内嵌部18にステータ8の外周面が嵌合される。さらに、第1モータケース6の周壁部11の外周面には、開口部6a側に全周に渡って凸条部12が突設されている。この凸条部12に、第2モータケース7の開口部7aが嵌合される。
また、第2モータケース7には、開口部7aの周縁に第1モータケース6の凸条部12に嵌合される嵌合部15が形成されている。嵌合部15は、周壁部14から段差により拡径形成された第1拡径部16と、第1拡径部16からさらに段差により拡径形成された第2拡径部17と、が一体成形されたものである。そして、第2拡径部17に、第1モータケース6の凸条部12が内嵌される。
図3は、ステータ8の斜視図である。
図2、図3に示すように、ステータ内嵌部18に内嵌されているステータ8は、略円筒状に形成され、且つ磁路を形成するコア部21と、ステータコア20から径方向内側に向かって突出する複数のティース22と、が一体成形されたステータコア20を有している。ステータコア20は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ステータコア20は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。このように形成されたステータコア20におけるコア部21の外周面が、第1モータケース6のステータ内嵌部18に内嵌される。
ステータコア20のティース22には、樹脂製のインシュレータ23がティース22の周囲を覆うように装着されている。
図3、図4に詳示するように、インシュレータ23は、ティース22の周囲を覆う底部23aと、底部23aの径方向外側(ティース22の基端側(径方向外側))に立設された外周壁23bと、底部23aの径方向内側(ティース22の先端側(径方向内側))に立設された内周壁23cと、が一体成形されたものである。内周壁23cの高さH1は、外周壁23bの高さH2よりも高く設定されている。
そして、このように構成されたインシュレータ23の上から、各ティース22にコイル24が巻回されている。各コイル24は、コントローラ部4からの給電により、ロータ9を回転させるための磁界を生成する。
なお、モータ側放熱シート25は軟らかい素材で形成されているので、モータ側放熱シート25の形成誤差が大きくなってしまった場合であっても、インシュレータ23に嵌め込む際にモータ側放熱シート25が変形する。このため、インシュレータ23に、モータ側放熱シート25を容易に嵌め込むことができる。
図5は、ロータ9を第2モータケース7の底部13側からみた斜視図、図6は、ロータ9を減速部3側からみた斜視図、図7は、図5のC矢視図、図8は、図5のD−D線に沿う断面図である。
図2、図5〜図8に示すように、ステータ8に対して回転可能設けられたロータ9は、回転軸31と、回転軸31に外嵌固定されている円柱状のロータコア32と、ロータコア32の外周面に嵌合されるリング状のマグネット33と、ロータコア32の軸方向両端に設けられ、マグネット33のロータコア32からの軸方向への抜けを防止する2つのマグネット押え34A,34Bと、を備えている。
また、ロータコア32には、貫通孔32aの周囲に、複数(例えば、2つ)のカシメ固定用孔32b(図8参照)が軸方向に沿って貫通形成されている。このカシメ固定用孔32bは、ロータコア32とマグネット押え34A,34Bとを固定するために用いられる。
さらに、マグネット33における第2モータケース7の底部13側端(図2における右端、図5に上端)には、4つの凹部35が形成されている。各凹部35は、周方向に等間隔で、つまり、各磁極に対応するように、配置されている。また、凹部35は、マグネット33の軸方向一端において、肉厚方向全体に渡って形成されている。
図9は、マグネット押え34A,34Bの斜視図である。なお、ロータコア32の軸方向両端に設けられた2つのマグネット押え34A,34Bは同一構成であるので、以下の説明では、2つのマグネット押え34A,34Bのうち、第1マグネット押え34Aのみについて説明し、第2マグネット押え34Bについての説明は、必要に応じて行う。
同図に詳示するように、第1マグネット押え34Aは、金属板にプレス加工を施して形成されたものである。第1マグネット押え34Aは、円環状の固定部36と、固定部36の外周部から径方向外側に向かって延びる4つのアーム部37と、各アーム部37の先端に設けられた押え爪38と、が一体成形されたものである。
ここで、本実施形態のマグネット33は4極に着磁されているので、アーム部37は、磁極に数に対応するように設けられ、且つ各磁極に対応するように配置されているという事になる。また、アーム部37は、その先端がマグネット33の外周部付近に位置するように形成されている。なお、固定部36の固定座39は、アーム部37を避けるように形成されている。すなわち、アーム部37を避けた位置で、固定座39の貫通孔39aとロータコア32のカシメ固定用孔32bとが連通される。
また、押え爪38の軸方向の高さH4は、マグネット33の凹部35の軸方向の深さH3(図7参照)よりも若干長くなるように設定されている。
このように、第2マグネット押え34Bは、ロータコア32とマグネット33との軸方向の位置決めを行う役割を有する。そして、第1マグネット押え34Aと第2マグネット押え34Bとにより、マグネット33を軸方向で挟持する。これにより、ロータコア32に対するマグネット33の軸方向への移動が規制される。
図10は、図1のE−E線に沿う断面図である。
図1、図2、図10に示すように、減速部3は、モータケース5が取り付けられているギヤケース40と、ギヤケース40内に収納されるウォーム減速機構41と、を備えている。ギヤケース40は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料により形成されている。ギヤケース40は、一面に開口部40aを有する箱状に形成されており、内部にウォーム減速機構41を収容するギヤ収容部42を有する。また、ギヤケース40の側壁40bには、第1モータケース6が一体成形されている箇所に、この第1モータケース6の貫通孔10aとギヤ収容部42とを連通する開口部43が形成されている。
モータ部2の駆動制御を行うコントローラ部4は、磁気検出素子61が実装されたコントローラ基板62と、ギヤケース40の開口部40aを閉塞するように設けられたカバー63と、を有している。そして、コントローラ基板62が、ウォームホイール45のセンサマグネット53側(ギヤケース40の開口部40a側)に対向配置されている。
一方、副プレート69は、その先端(プレート本体68とは反対側)がコントローラ基板62の端部よりも突出するように形成されている。さらに、副プレート69の先端は、ギヤケース40の側壁40bの端部に至るまで延出されている。そして、副プレート69の先端において、コントローラ基板62(ウォーム減速機構41)側の一面69aが、コントローラ側第2放熱シート71を介してギヤケース40の側壁40bに接触している。
また、図1に詳示するように、カバー63の外周部に、コネクタ64が一体成形されている。コネクタ64は、不図示の外部電源から延びるコネクタと嵌着可能に形成されている。コネクタ64の端子64aは、コネクタ64の内外に延出している。そして、端子64aの内側端がコントローラ基板62に電気的に接続されている。これにより、外部電源の電力がコントローラ基板62に供給される。
次に減速機付モータ1の動作について説明する。
減速機付モータ1は、コネクタ64を介してコントローラ基板62に供給された電力が、パワーモジュール65を介してモータ部2の各コイル24に選択的に供給される。すると、ステータ8(ティース22)に所定の磁界が形成され、この磁界とロータ9のマグネット33との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータ9が継続的に回転する。
ロータ9が回転すると、回転軸31と一体化されているウォーム軸44が回転し、さらにウォーム軸44に噛合されているウォームホイール45が回転する。そして、ウォームホイール45に連結されている出力軸48が回転し、所望の電装品が駆動する。
次に、図5〜図9に基づいて、ロータ9の組み立て方法について説明する。
まず、回転軸31に第2マグネット押え34Bの固定部36を挿入した後、回転軸31にロータコア32を外嵌固定する。この際、第2マグネット押え34Bは、押え爪38がロータコア32とは反対側に向くようにしておく。
続いて、着磁前のマグネット33をロータコア32の外周面に嵌合する。この際、マグネット33に形成されている凹部35を第2マグネット押え34Bとは反対側に向け、ロータコア32の外周面に嵌合する。また、ロータコア32とマグネット33との間には、接着剤等を塗布する必要はない。
続いて、各マグネット押え34A,34Bの固定部39の貫通孔39a、およびロータコア32のカシメ固定用孔32bにカシメピン30を挿入する。そして、カシメピン30の先端を座屈変形させる。これにより、ロータコア32、マグネット33、および各マグネット押え34A,34Bが一体化される。
次に、図2、図10に基づいて、減速機付モータ1の熱伝達経路、および各放熱シート25,66,71の作用について説明する。
まず、図2に基づいて、モータ部2の熱伝達経路について説明する。
同図に示すように、モータ部2のコイル24に電力が供給されると、コイル24の抵抗によりコイル24が発熱する。この熱は、ステータコア20にも伝達される。
同図に示すように、コントローラ部4では、不図示の外部電源からの電力を各コイル24に選択的に供給するパワーモジュール65が特に発熱する。このパワーモジュール65の発熱は、コントローラ側第1放熱シート66を介して熱伝導プレート67に伝達される。
さらに、第2モータケース7やステータ8(ステータコア20)の製造誤差に係わらず、モータ側放熱シート25を介して、第2モータケース7にコイル24の熱を確実に伝達することができる。このため、モータ部2の冷却効率をさらに確実に高めることができる。
さらに、モータ部2の回転軸31と減速部3のウォーム軸44とを一体化し、ウォーム軸44のみをギヤケース40に設けた軸受46,47で回転自在に支持するように構成している。このため、モータケース5(第1モータケース6および第2モータケース7)に、回転軸31を回転自在に支持するための軸受を設ける必要がなくなる。よって、モータケース5の構造を簡素化でき、モータケース5の製品コストを低減できる。これに加え、2つのモータケース6,7の芯出しを高精度に行う必要がなくなるので、モータケース5の組み付け性を向上できる。
この結果、メンテナンス時等のコストを抑えることができる。また、コントローラ側第1放熱シート66とコントローラ側第2放熱シート71とに分割することにより、各放熱シート66,71を必要最低限の大きさとすることができる。よって、減速機付モータ1の製品コストを抑えることができる。
ここで、熱伝導プレート67は、コントローラ基板62側の一面69a(副プレート69の一面69a)が、コントローラ側第2放熱シート71を介してギヤケース40の側壁40bに接触している。すなわち、コントローラ基板62の熱伝導プレート67と反対側の面には、コントローラ基板62の冷却効率を高めるための部品を配置する必要がなく、スペースが空いている。このため、ウォームホイール45とコントローラ基板62とを対向配置させた場合、これらウォームホイール45とコントローラ基板62との間を極力狭くすることができる。よって、減速機付モータ1を小型化できる。
さらに、マグネット押え34A,34Bを用いつつマグネット33の外表面全体が露出するので、マグネット33の有効磁束が減少してしまうことがない。このため、モータ部2の体格が大型化してしまうことを防止できる。
また、マグネット33に凹部35を形成する一方、マグネット押え34A,34Bの押え爪38を、凹部35に挿入可能に屈曲形成している。このため、ロータコア32に対してマグネット33が周方向にずれてしまうことを防止でき、ロータコア32へのマグネット33の固定力を確実に高めることができる。
例えば、上述の実施形態では、減速機付モータ1は、車両に搭載される電装品(例えば、パワーウインドウ、サンルーフ、電動シート等)の駆動源となるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな用途に減速機付モータ1を使用することができる。
このように熱伝導プレート67を形成することにより、コントローラ基板62に搭載、または接続された電子部品から放出される放射ノイズを、熱伝導プレートによって吸収することが可能になる。つまり、熱伝導プレート67の役割を、コントローラ部4の放熱のためとするだけでなく、コントローラ基板62の放射ノイズの低減のためとすることができる。
2…モータ部(モータ)
3…減速部
5…モータケース
6…第1モータケース
6a…開口部(第1開口部)
7…第2モータケース
7a…開口部(第2開口部)
8…ステータ
9…ロータ
13…底部(底面)
18…ステータ内嵌部
23…インシュレータ
23b…外周壁
23c…内周壁
24…コイル
25…モータ側放熱シート(熱伝導部材)
40…ギヤケース
D1,D2…内径
H1,H2…高さ
Claims (6)
- 軸線回りに回転するロータと、
前記軸線方向に分割可能に構成された第1開口部を有する第1モータケースおよび前記第1開口部に嵌合される第2開口部を有する第2モータケースと、
前記第1モータケースの内周面における前記第1開口部から軸線方向の中央に至る間に段差により拡径形成されたステータ内嵌部に内嵌固定され、コイルが巻回されているステータと、
を備え、
前記ロータは、少なくとも前記第1モータケースおよび前記第2モータケースの何れか一方に回転自在に支持され、且つ前記ステータの前記軸線方向と直交する径方向内側で該ステータに対して回転自在に設けられており、
前記第2モータケースは、
該第2モータケースの内周面が径方向で前記ステータの外周面と対向しており、
且つ前記第2モータケースにおける内周面の直径が前記ステータ内嵌部よりも大きく、前記ステータの外周面と接触しないように形成されており、
前記第2モータケースの底面と前記コイルとが熱伝導部材を介して接触していることを特徴とするモータ。 - 前記熱伝導部材は、前記第2モータケースとは別体のシート状のものであることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
- 前記熱伝導部材は、長方形状であることを特徴とする請求項2に記載のモータ。
- 前記熱伝導部材は、前記コイル、および前記第2モータケースよりも軟らかいことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のモータ。
- 前記ステータには、絶縁性のインシュレータの上から前記コイルが巻回されており、
前記インシュレータは、
前記ステータの軸線方向両端で前記ステータの内周面側に配置された内周壁と、
前記ステータの軸線方向両端で前記ステータの外周面側に配置された外周壁と、
を有し、
前記外周壁の軸線方向の高さよりも、前記内周壁の軸線方向の高さが高く設定されていることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のモータ。 - 請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のモータと、
前記モータの前記ロータの回転を減速して出力する減速部と、を備え、
前記第1モータケースは、前記減速部のギヤケースと一体化されており、
前記ギヤケースに前記ロータが回転自在に支持されていることを特徴とする減速機付モータ。
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