JPH0817564B2 - 無刷子電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固定子が回転子の外周に配される無刷子電
動機であって、特にコイルの端末処理構造を改良した無
刷子電動機に関する。

〔従来の技術〕

この種の一般的な無刷子電動機は、回転子、固定子、
ハウジング、ブラケット、磁気感応素子そして駆動回路
等により構成される。

具体的には、回転子は、回転子軸に、周方向に交互に
異極が位置する永久磁石及び位置検知用磁石を設けてい
る。固定子は、回転子の外周を円筒状に囲むとともに、
永久磁石の外周面に向けて複数の磁極子を突出させ、各
磁極子の周囲にコイルを巻回してなる。ハウジングは、
略有底円筒状をなし、その内周面に固定子を固着してい
る。

ブラケットは、永久磁石と位置検知用磁石との間に介
在してハウジングの開口部に取着される。磁気感応素子
は、位置検知用磁石に対面するようブラケットの収容筒
部に配設される。そして磁気感応素子の検知信号を受け
た駆動回路により、コイルへの通電が制御されて回転子
が回転する。

各磁極子に巻回されるコイルは、各相に対応するそれ
ぞれの一端が駆動回路に接続され、それぞれの他端が共
通に接続される、所謂Ｙ結線となっている。このコイル
の端末処理の一般的な構造を、第６図に基づいて説明す
る。

この例は、３相駆動であって、６個（６極）の磁極子
a1乃至a6を、周方向に等間隔に、固定子Ａの円環部ａか
ら回転子の永久磁石（図示せず）に向けて突出させてお
り、これらにコイルb1乃至b6が巻回されている。従って
対向する磁極子a1とa4、a2とa5、a3とa6は、コイルへの
通電があったとき、その先端面の磁極は同時に同極性と
なる。すなわち各相に対応するコイルb1とb4、b2とb5、
b3とb6のそれぞれの一端b1s,b3s,b5sが駆動回路（図示
せず）に接続され、それぞれの他端b4e,b6e,b2eが共通
に接続されている。

このために、コイルb1の他端とコイルb4の一端が渡り
線w1により、コイルb3の他端とコイルb6の一端が渡り線
w3により、コイルb5の他端とコイルb2の一端が渡り線w5
により、それぞれ接続され、コイルb4,b6,b2の他端が共
通線w0に接続される。また、各相に対応するコイルのそ
れぞれの一端b1s,b3s,b5sは、適宜の長さに切断されて
ブラケットＣを貫通するリード線S,T,Uに接続され、そ
れにより駆動回路に接続される。

このような固定子Ａは、略有底円筒状をなすハウジン
グＤの内周面に圧入により固着され、そしてハウジング
Ｄの開口部にブラケットＣが取着されるのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、OA機器やFA機器あるいは電動工具のような家庭
用電気機器等に無刷子電動機が多用されている。これ
は、例えば電動工具に用いた場合、刷子や整流子が無い
ために、寿命が飛躍的に延びるとともにノイズ等の発生
源にならないという顕著な利点があるからである。この
ような無刷子電動機に対し、さらに小型化、高出力化が
強く要求されている。

具体的には、電動工具に用いる場合にあって、例え
ば、直径46mm、長さ68mm程度の大きさであれば最大出力
200Wといったものである。しかも電動工具が充電式であ
ると、約10Vのバッテリーで上記出力を出さねばなら
ず、その場合にはコイルに最大100Aの電流を流すことと
なる。つまり、上記の要求に対応するには、ひとつはコ
イルに大きな電流が流せるようにする必要があるのであ
る。

このような電流を流すためには、コイルの素線径を1.
2mm程度の太いものにする必要がある。この素線径で
は、磁極子に巻回することは可能であっても、ハウジン
グとブラケットにて形成されるスペース内において、上
記のような渡り線w1,w3,w5あるいは共通線w0による接続
作業が極めて困難なものになってくる。

そこで、第７図に示すように、各コイルb1乃至b6の一
端b1s乃至b6sと他端b1e乃至b6eのすべてを、略直線状に
してブラケットＣを貫通させ、ブラケットＣの外方にお
いて、これらと円弧状に形成した渡り線w1,w3,w5あるい
は共通線w0とを接続する手段が考えられる。

しかしながらこのようにすると、各コイルb1乃至b6の
全両端と渡り線w1,w3,w5あるいは共通線w0とが互いに交
差してその接続作業が大変面倒であり、さらにそれをは
んだ付け等によって行う場合、接続が確実であることの
保証も困難となる。

本発明は、上記の事由に鑑みてなしたもので、その目
的とするところは、コイルの端末処理の作業性と確実性
が向上させられる無刷子電動機を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

かかる課題を解決するために、請求項（１）記載の無
刷子電動機は、回転子と、コイルを巻回した固定子と、
ハウジングと、ブラケットと、磁気感応素子とを有し、
磁気感応素子の検知信号を受けた駆動回路によりコイル
への通電が制御されて回転子が回転するものであって、
各相に対応するコイルの一端が駆動回路に接続され、各
相に対応するコイルの他端が共通に接続されている無刷
子電動機において、前記ブラケットが、コイルの他端を
接続する端子部及びこの端子部を連結する連結部を一体
的に形成した結線板と、該結線板を固着する絶縁材料製
のブラケット本体とから構成されている。

請求項（２）記載の無刷子電動機は、請求項（１）記
載のブラケットに、コイルの一端を接続する端子部及び
駆動回路との接続のための端子部を有する端子板が付設
された構成としている。

請求項（３）記載の無刷子電動機は、請求項（２）記
載の端子板が、結線板に一体的に形成された後に、これ
との間に絶縁間隔が介在するよう切断されたものである
構成としている。

請求項（４）記載の無刷子電動機は、請求項（１）乃
至（３）記載の結線板が、コイルの他端を接続する端子
部と同相のコイルの一端を接続する端子部とを連結した
渡り部を一体的に形成した構成としている。

請求項（５）記載の無刷子電動機は、請求項（４）記
載の結線板の渡り部の周方向における約半分が、略直角
に折曲され、その大半部がブラケット本体に埋設された
構成としてある。

請求項（６）記載の無刷子電動機は、請求項（４）又
は（５）記載のブラケット本体に、位置検知用磁石を外
囲する収容筒部を、各端子部が露出するよう形成した構
成としてある。

請求項（７）記載の無刷子電動機は、請求項（１）乃
至（６）記載の各端子部が、径方向外方を切除されてお
り、前記ブラケット本体の対応部分も径方向外方を切除
された構成としてある。

〔作用〕

請求項（１）記載の無刷子電動機は、共通に接続すべ
き各相に対応するコイルの他端が、ブラケットを構成す
る結線板によって接続されるので、従来のものに必要で
あった共通線と、それとの接続作業が不要となる。

請求項（２）記載の無刷子電動機は、コイルの一端も
駆動回路との接続のためのリード線もそれぞれブラケッ
トに付設された端子板に接続すればよいので、従来のも
ののように、コイルの一端とリード線とを直接接続する
作業が不要となる。

請求項（３）の無刷子電動機は、結線板と端子板がプ
レス加工による１部品として形成できるので、部品数の
削減や成形工程の簡易化が図れる。

請求項（４）記載の無刷子電動機は、同相のコイルが
複数個あって、所謂渡り線が必要な場合でも、結線板の
渡り部によって接続されるので、従来のものに必要であ
った渡り線と、それによる接続作業が不要となる。

請求項（５）記載の無刷子電動機は、本来は互いに交
差する結線板の渡り部を、ブラケット本体に埋設してし
まうので、あたかもそれが存在しないかのような簡素な
構造になるとともに、それを確実に保護できる。

請求項（６）記載の無刷子電動機は、コイルの両端と
ブラケット本体の各端子部との接続作業が、ブラケット
がハウジングに取着された後、収容筒部の外方にて行え
るので、その作業が容易となる。

請求項（７）記載の無刷子電動機は、コイルの両端と
ブラケット本体の各端子部との接続作業のための前作業
であるこれらの嵌合作業が、孔に貫通させるものではな
いので、その作業が容易となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第５図に基づい
て説明する。

この無刷子電動機は、永久磁石２及び位置検知用磁石
３を設けた回転子１、コイル5a乃至5fを巻回した固定子
４、ハウジング６、ブラケット７、磁気感応素子11、そ
して図外駆動回路を主要構成部材とする。

回転子１は、回転子軸1aに、磁性ヨーク1bが圧入さ
れ、磁性ヨーク1bの外周にセグメントされた複数（例え
ば４個）の永久磁石２が設けられる。この永久磁石２の
保持をより強固にするため、磁性ヨーク1bの外周面から
先端を幅広にした保持突起を突設してこれによって形成
されるスペースに永久磁石２を装着し、さらに軸方向の
両側に支持側板1cを配して熱硬化性樹脂1dにより型造す
る。これにより熱硬化性樹脂1dが、磁性ヨーク1bの貫通
孔1eや永久磁石２と保持突起間の間隙に充填され、永久
磁石２は強固に保持される。このようにして設けられた
永久磁石２は、周方向に交互に異極が位置する。

位置検知用磁石３は、永久磁石２とは離れた回転軸1a
の一方側端部に設けられる。この位置検知用磁石３は、
リング板状をなしており、支持用円板3aに接着され、支
持用円板3aは回転子軸1aに固着されている。また永久磁
石２と同様、周方向に交互に断極が位置する。

固定子４は、磁性薄板を打抜き積層されてなるもの
で、回転子１の外周を円筒状に囲むとともに、永久磁石
２の外周面に向けて複数（本実施例では６個）の磁極子
4a乃至4fを突出させている。この磁極子4a乃至4fは、磁
極となる先端部分が幅広になっている。そして、各磁極
子4a乃至4fの先端部分を除く周囲に、絶縁部材を介して
コイル5a乃至5fが巻回される。

各コイル5a乃至5fは、直径が1.2mm程度の太い素線で
巻回され、その一端（例えば巻始め側）5as乃至5fsと他
端（例えば巻終わり側）5ae乃至5feは軸線に対し平行な
直線状でもって固定子４の端面から突出している。

ハウジグ６は、略有底円筒状をなしその底部中央に軸
受6bを有する軸受台6cを設けている。その内周面には、
圧入用突部6d、位置決め部6e、抜け止め部6f等が形成し
てあり、これらにより固定子４が圧入固着される。

ブラケット７は、ブラケット板８と結線板９とブラケ
ット本体10とから構成される。ブラケット板８は、鉄製
であって、外径がハウジング６の内径に略等しい中心孔
8aを有する円板状をなしている。この中心孔8aには、軸
受8bを有する軸受台8cが設けられる。またブラケット板
８は、６個の小孔8d及び大孔8eと、径方向の外方が切除
されてなる12個のＵ字状の溝8fが、それぞれ周方向に略
等間隔に形成されている。この溝8fは、各コイル5a乃至
5fの一端5as乃至5fsと他端5ae乃至5feが挿通するもので
あり、これらに略対応した位置にある。

結線板９は、厚さ0.5mm程度の銅のような導電材料製
であって、第４図に示す形状に打抜き形成される。内方
には、リング状の導電路である連結部9gが形成され、さ
らに略120゜間隔でもって連結部9gから外方に突出する
３個の端子部9be,9de,9feを一体的に形成している。こ
の端子部9be,9de,9feは、各相に対応するコイルの他端5
be,5de,5feを接続するもので、その中央付近は径方向の
外方が切除されたＵ字状の溝になっている。この連結部
9gと３個の端子部9be,9de,9feにより、各相に対応する
コイルの他端5be,5de,5feが共通に接続される。

これら３個の端子部9be,9de,9fe間には、それぞれ３
個ずつの端子部が形成される。今、コイルの一端側と接
続される端子部には“s"、他端側と接続される端子部に
は“e"を符号の末尾に付すと、端子部9beを基準にして
時計回りに、9be,9cs,9ce,9ds,9de,9es,9ee,9fs,9fe,9a
s,9ae,9bsと合計12個の端子部が存在することとなる。
すべての端子部は、３個の端子部9be,9de,9feと同様、
中央付近は径方向の外方が切除されたＵ字状の溝になっ
ている。

9ad,9cd,9edは駆動回路との接続のための端子部で、
各相に対応するコイルの一端5as,5cs,5esを接続する端
子部9as,9cs,9esから外方に突出して一体的に形成され
る。またこれら端子部9as,9cs,9esの時計回り側に、繋
ぎ部T1を介して繋がる隣接したコイルの他端5ae,5ce,5e
eを接続する端子部9ae,9ce,9eeからは、これらと同相の
コイルの一端5ds,5fs,5bsを接続する端子部9ds,9fs,9bs
とを連結する渡り部9w,9w,9wを一体的に形成している。
この各渡り部9wは、周方向における約半分9waがコ字状
をなし、２個の端子部を跨ぐように最外方に位置して延
び、残りの約半分9wbが円弧状をなし、次の２個の端子
部と連結部9g間に狭まれるように位置して延びている。
また残り約半分9wbと次の２個の端子部とは繋ぎ部T2を
介して繋がっているが、それ以外の箇所では近接する充
電部分との間に1mm程度の隙間を有する。なお、渡り部9
wのコ字状をなす約半分9waに跨がれている２個の端子部
間も、繋ぎ部T3を介して繋がっている。

ブラケット本体10は、ブラケット板８及び結線板９と
ともに、ナイロン66のような熱可塑性樹脂によって同時
成形によって型造されたブラケット７の絶縁材料製の部
分である。この同時成形に際して、上記渡り部9wのコ字
状をなす周方向における約半分9waは、第２図に示すよ
うに、略直角に折曲しておく。しかして軸受台8cを設け
たブラケット板８と結線板９は、両者間に若干の隙間が
介在するよう成形金型に装着して成形する。

このようにして型造されたブラケット本体10は、軸方
向内方についてはブラケット板８と結線板９間の隙間や
６個の小孔8d及び大孔8eを充填した形状となる。特に、
ブラケット板８の内面には、各孔を連結した薄肉部が形
成されてブラケット板８や結線板９を確実に固着する。
さらに大孔8eの対応位置には、固定子４の端面近傍まで
延びる棒状突起10aが形成される。また、各端子部との
対応部分も、径方向外方が切除されている。

一方、軸方向外方については、軸受台8cの底部を支え
る中間壁部10bとともに、位置検知用磁石３を外囲する
収容筒部10cが連設される。この収容筒部10cは、各端子
部9as,9ae,9bs,9be,9cs,9ce,9ds,9be,9es,9ee,9fs,9fe
を露出するよう形成してある。また収容筒部10c内に
は、渡り部9wのコ字状をなす周方向における約半分9wa
の大半部が埋設される。さらに収容筒部10cの端面に
は、磁気感応素子11を設けた取り付け板11aを取着する
取着部10dが形成されている。

このようなブラケット７は、成形後、全繋ぎ部T1,T2,
T3を切断（符号Ｘを付した箇所）し、それらの間に所要
の絶縁間隔が介在するようにする。そして、位置検知用
磁石３を回転子軸１に設ける前の段階で、ハウジング６
の開口部に取着する。具体的には、ハウジング６の開口
部とブラケット板８とをかしめる。従ってブラケット７
は、永久磁石２と位置検知用磁石３との間に介在するこ
ととなる。そして、コイルの一端5as乃至5fs及び他端5a
e乃至5feを端子部9as乃至9fs及び9ae乃至9feに、図外駆
動回路に接続されるリード線7aを長く突出している端子
部9ad,9cd,9edに、それぞれはんだ付け等により接続す
る。

磁気感応素子11は、例えばホール素子が用いられ、位
置検知用磁石３の外周面に対面するよう取り付け板11a
に設けられる。これは、位置検知用磁石３のＮ極に対面
したとき、これを検知してその信号をリード線11bを介
して図外駆動回路に入力する。上記の取り付け板11a
は、略Ｌ字状をなしており、ブラケット本体10の取着部
10dにねじ等により螺着される。

かかる無刷子電動機は、磁気感応素子11の検知信号が
駆動回路に入力され、それによって作動する駆動回路が
コイルへの通電を制御することにより、回転子１が回転
する。

また、コイルの端末処理については、以下のようにそ
の作業性と確実性が向上している。すなわちコイルの全
両端を端子部に接続するだけで、共通線やそれとの接
続、渡り線やそれとの接続が不要となり、しかも共通線
と渡り線に代わる連結部と渡り部が固定的部材になって
確実な絶縁状態の維持ができる。とりわけ、本来は交差
して複雑になる渡り線（渡り部）がブラケット本体内に
埋設できて、作業性と確実性がより高められる。

さらに、コイルの全両端の端子部への装着は、端子部
の径方向外方が切除されているので極めて容易に行え
る。またコイルの全両端の端子部への接続は、端子部が
収容筒部の外方に位置しているのでこれも容易に行え
る。

加えて、ブラケット本体10の棒状突起10aが、第５図
に示すように、固定子４の端面近傍まで延びているの
で、コイルの両端が磁極子4aの端面よりはみ出して回転
子１に接触することを防ぐ。仮に、この棒状突起10aが
ないとすると、第８図に示すように、コイルの両端が磁
極子a1乃至a6の端面よりはみ出す惧れがあるのである。

なお、本発明は、実施例として示したものに限らず、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であ
る。

先ず、ブラケットを構成するに際し、ブラケット板は
必須の部材でなく省略してもよい。ブラケット板は、ブ
ラケットの強度補強やハウジングへのかしめを考慮して
用いたものだからである。従ってこれを省略する場合
は、その機能をブラケット本体が兼ねるようにする。

また、結線板は、コイルが３個のものであれば渡り部
が不要となる。コイルの一端を接続する端子部及び駆動
回路との接続のための端子部を、結線板とは別体の端子
板としてブラケットに付設してもよい。

さらに、略直線状にしたコイルの両端が、磁極子の端
面からはみ出す惧れがない場合には、ブラケット本体の
棒状突起はなくてもよい。

〔発明の効果〕

請求項（１）乃至（７）に記載した本発明の無刷子電
動機は、〔作用〕の項に記載した通りに作用し、従って
いずれも、従来のものに比して、コイルの端末処理の作
業性と確実性が大幅に向上させられるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図、 第２図は、その要部斜視図及び分解図、 第３図は、コイルの端末を示す要部斜視図、 第４図は、結線板の平面図、 第５図は、棒状突起の先端部を示す部分斜視図、 第６図は、従来のコイルの端末を示す要部斜視図、 第７図は、別の従来のコイルの端末を示す要部斜視図、 第８図は、その部分斜視図である。 １……回転子、1a……回転子軸、1b……磁性ヨーク、 ２……永久磁石、３……位置検知用磁石、 ４……固定子、4a乃至4f……磁極子、 5a乃至5f……コイル、5as乃至5fs……一端、 5ae乃至5fe……他端、 ６……ハウジング、 ７……ブラケット、7a……リード線、 ８……ブラケット板、 ９……結線板、9g……連結部、9w……渡り部、 9wa……コ字状の約半分、 9wb……円弧状の約半分、 9as……乃至9fs……コイルの一端を接続する端子部、 9ae乃至9fe……コイルの他端を接続する端子部、 9ad,9cd,9ed……駆動回路との接続のための端子部、 T1,T2,T3……繋ぎ部、 10……ブラケット本体、10a……棒状突起、 10b……中間壁部、10c……収容筒部、 11……磁気感応素子、11b……リード線。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転子軸に、周方向に交互に異極が位置す
   る永久磁石及び位置検知用磁石を設けた回転子と、回転
   子の外周を円筒状に囲むとともに、永久磁石の外周面に
   向けて複数の磁極子を突出させ、各磁極子の周囲にコイ
   ルを巻回した固定子と、略有底円筒状をなし、その内周
   面に固定子を固着したハウジングと、永久磁石と位置検
   知用磁石との間に介在してハウジングの開口部に取着さ
   れるブラケットと、位置検知用磁石に対面するよう配設
   された磁気感応素子とを有し、磁気感応素子の検知信号
   を受けた駆動回路によりコイルへの通電が制御されて回
   転子が回転するものであって、各相に対応するコイルの
   一端が駆動回路に接続され、各相に対応するコイルの他
   端が共通に接続されている無刷子電動機において、 前記ブラケットが、コイルの他端を接続する端子部及び
   この端子部を連結する連結部を一体的に形成した結線板
   と、該結線板を固着する絶縁材料製のブラケット本体と
   から構成されている無刷子電動機。
2. 【請求項２】前記ブラケットに、コイルの一端を接続す
   る端子部及び駆動回路との接続のための端子部を有する
   端子板が付設されてなる請求項（１）記載の無刷子電動
   機。
3. 【請求項３】前記端子板は、前記結線板に一体的に形成
   された後に、これとの間に絶縁間隔が介在するよう切断
   されたものである請求項（２）記載の無刷子電動機。
4. 【請求項４】前記結線板は、コイルの他端を接続する端
   子部と同相のコイルの一端を接続する端子部とを連結し
   た渡り部を一体的に形成している請求項（１）乃至
   （３）記載の無刷子電動機。
5. 【請求項５】前記結線板の渡り部は、周方向における約
   半分が略直角に折曲され、その大半部がブラケット本体
   に埋設されている請求項（４）記載の無刷子電動機。
6. 【請求項６】前記ブラケット本体は、位置検知用磁石を
   外囲する収容筒部が各端子部を露出するよう形成されて
   いる請求項（４）又は（５）記載の無刷子電動機。
7. 【請求項７】前記各端子部は、径方向外方が切除されて
   おり、前記ブラケット本体の対応部分も径方向外方が切
   除されている請求項（１）乃至（６）記載の無刷子電動
   機。