JPH10243591A - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱性や防水・防塵性が低下することなく電
動機および制御装置の部品数および組立工数を削減す
る。 【解決手段】 基板２の一方の面に固定子のコイル３お
よび制御用電子部品９を実装する。これらのコイル３お
よび電子部品９をモールド樹脂４によって封止する。前
記コイル３に対向する永久磁石１８を有する回転子６
を、前記基板２の他方の面に設けた軸受部材５を介して
回転自在に支持させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御装置を一体に
設けた電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電動自転車の駆動装置は、
電動機を制御する制御装置を電動機とは別体に形成し、
これらを配線によって互いに接続して車体フレームに対
してそれぞれ固定している。この種の駆動装置に用いる
電動機は、電動機ハウジングに固定子を固定するととも
に回転子を回転自在に支持させ、この電動機ハウジング
に連結した駆動装置ハウジングを介して車体フレームに
固定している。前記固定子は、コイルをボビンに巻回す
ることによって形成し、このボビンを電動機ハウジング
に固定している。

【０００３】また、制御装置は、電子部品を実装したプ
リント基板を防水・防塵用ケース内に装着することによ
って形成し、前記駆動装置ハウジングにボルトによって
固定したり、ブラケットを介して車体フレームに固定し
ている。なお、これらの電動機や制御装置は、車輪が跳
ね上げた泥水や雨水が直接かかることがないように、車
体カバーで覆っている。

【０００４】さらに、前記電動機および制御装置は、大
きな電流が流れることに起因して発熱量が多いので、こ
れらを覆う車体カバーを熱気が滞留しない形状に形成し
たり、制御装置にヒートシンクを取付けたりして温度が
過度に上昇するのを防いでいる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに電動機と制御装置とを別体に形成したのでは、電動
自転車のコストダウンを図るにも限界があった。これ
は、電動機と制御装置のそれぞれにハウジングや固定用
ボルト類が必要になることから部品数が多くなり、これ
に伴って組立工数も多くなるからである。また、電動機
と制御装置とを配線で接続することや、制御装置にヒー
トシンクを取付けることも部品数および組立工数が多く
なる原因になっている。

【０００６】このような問題点は、各部品の更なる簡素
化を図ることによってある程度は解消することができる
が、簡素化を図るには、電動機や制御装置の放熱性およ
び防水・防塵性が低下することがないようにしなければ
ならない。

【０００７】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、放熱性や防水・防塵性が低下するこ
となく電動機および制御装置の部品数および組立工数を
削減することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電動機は、
金属製基板の一方の面に固定子のコイルおよび制御用電
子部品を実装してモールド樹脂によって封止し、前記コ
イルに対向する永久磁石を有する回転子を、前記基板の
他方の面に設けた軸受部材を介して回転自在に支持させ
たものである。

【０００９】本発明によれば、電動機に制御装置を一体
的に組付けることができる。また、固定子のコイルを基
板に実装してモールド樹脂で封止するので、コイルボビ
ンが不要になり、しかも、このコイルは基板上の導体パ
ターンを介して制御用電子部品に接続するので、従来用
いていた配線が不要になる。さらに、固定子のコイルや
制御用電子部品の接続作業を、基板にこれらを載置させ
た状態でリフロー炉に挿入して一括して半田付けする手
法、いわゆるリフロー法によって実施することができ
る。

【００１０】さらにまた、固定子のコイルおよび制御用
電子部品が発する熱は金属製基板に伝導され、この基板
から大気中に放散されたり、あるいは被固定側の部材、
例えば電動自転車の車体フレームに伝導されてここから
大気中に放散される。加えて、固定子のコイルおよび制
御用電子部品は、モールド樹脂によって封止されるの
で、防水・防塵ケースなどを使用しなくても水や塵埃が
侵入するのを阻止することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電動機の一実
施の形態を図１ないし図６によって詳細に説明する。図
１は本発明に係る電動機の側面図、図２は図１における
II−II線断面図、図３は電子部品実装後の基板を示す側
面図、図４はモールド成形後の基板を示す側面図、図５
は軸受部材を取付けた状態の基板を示す断面図、図６は
回転子の第２の円板の側面図である。

【００１２】これらの図において、符号１はこの実施の
形態による電動機を示す。この電動機１は、ブラシレス
直流電動機であり、基板２に固定子のコイル３（図２，
３参照）を固定してモールド樹脂４で封止するととも
に、軸受部材５を介して回転子６を回転自在に支持させ
ることによって形成している。前記基板２は、アルミニ
ウム合金からなる基板本体の一方の面に図示してない絶
縁膜を介して導体パターンを設けることによって形成
し、一側部に穿設した貫通穴７の周囲に前記コイル３を
複数配設している。

【００１３】前記コイル３は、絶縁膜で被覆した導線を
巻回させることによって形成し、前記導線の両端を前記
導体パターンに半田付けしている。図３においてコイル
３の近傍に配設した符号８で示すものは、回転子４の位
置を検出するためのホール素子である。このホール素子
８も基板２上の導体パターンに半田付けし、モールド樹
脂４で封止している。

【００１４】基板２の導体パターンには、前記コイル３
やホール素子８の他に、この電動機１を制御する制御装
置を構成する表面実装型電子部品９と、表面実装型の電
源用コネクタ１０および信号用コネクタ１１とを半田付
けしている。また、前記電子部品９の全てと、両コネク
タ１０，１１の半田付け部分も前記モールド樹脂４によ
って封止している。なお、このモールド樹脂４は、上金
型および下金型からなるモールド金型（図示せず）によ
って、図４に示すように基板２の導体パターン形成面の
略全域を覆うように成形している。

【００１５】前記軸受部材５は、アルミニウム合金によ
って一体に形成した円筒５ａおよびフランジ５ｂと、円
筒５ａの内周部に嵌合させて固着した軸受１２，１３と
から構成し、前記円筒５ａを前記基板２の貫通穴７ａに
嵌合させた状態でこの基板２の裏面（導体パターン形成
面とは反対側の面）に４本の固定ボルト１４によって固
定している。

【００１６】前記回転子６は、前記軸受部材５の軸受１
２，１３に嵌合して基板２および軸受部材５を貫通する
出力軸１５と、この出力軸１５における基板２の導体パ
ターン形成面側となる一端に一体に形成した第１の円板
１６と、この出力軸１５における基板２の裏面側となる
部位に固着した第２の円板１７と、前記両円板１６，１
７における基板２側の面に固着した永久磁石１８とから
構成している。前記両円板１６，１７は、それぞれ外周
部に円筒１６ａ，１７ａを基板２側へ突出するように一
体に形成し、この円筒１６ａ，１７ａで永久磁石１８の
側方を覆う構造を採っている。

【００１７】前記永久磁石１８は、図６に示すように円
環形に形成し、円板１６，１７と同一軸線上に配設して
いる。円板１６に固着した永久磁石１８はモールド樹脂
４を介して前記コイル３と対向し、円板１７に固着した
永久磁石１８は軸受部材５および基板２を介してコイル
３と対向している。

【００１８】次に、このように構成した電動機１を製造
する手順を説明する。先ず、基板２の導体パターンにコ
イル３、電子部品９および両コネクタ１０，１１を半田
付けする。この実施の形態では、前記半田付けをリフロ
ー法によって実施する。すなわち、導体パターンの半田
付け部分に予め半田層を形成しておき、この半田層上に
前記実装部品のリードなどを載置させた状態でこの基板
２を図示してないリフロー炉に挿入して実装部品を含む
基板２の全体を半田溶融温度まで加熱し、その後、冷却
する。なお、この半田付け工程では、コイル３およびホ
ール素子８を図示してない治具に仮保持させて基板２の
半田付け位置に位置決めする。

【００１９】半田付け工程が終了した後、コイル３およ
びホール素子８を仮保持する治具を取外して基板２を図
示してないモールド金型に装填し、モールド樹脂４を基
板２上に成形する。モールド樹脂４を成形することによ
って、コイル３およびホール素子８が基板２に固定され
るとともに、基板２上の各実装部品が封止される。その
後、図５に示すように、基板２の裏面に軸受部材５を固
定ボルト１４によって取付ける。この軸受部材５に図１
に示すように回転子６を組付けることによって、この電
動機１の製造工程が終了する。

【００２０】このように形成した電動機１を例えば電動
自転車の動力源として使用するには、基板２を車体フレ
ームに固定し、出力軸１５の自由端を後輪駆動用伝動装
置に連結する。また、電源用コネクタ１０をバッテリー
に接続するとともに、信号用コネクタ１１を操作子に接
続する。

【００２１】したがって、この電動機１は、固定子のコ
イル３、ホール素子８、制御用電子部品９および両コネ
クタ１０，１１を一つの基板２に取付け、これらの実装
部品をモールド樹脂４で封止したから、制御装置を一体
的に組付けることができる。このため、電動機と制御装
置を別個に形成する場合に較べ、ケースや固定用のボル
ト類を減らすことができる。しかも、電動機と制御装置
の組付けを一度に行うことができる。

【００２２】また、前記コイル３を基板２に実装してモ
ールド樹脂４で封止するので、従来に較べてコイルボビ
ンが不要になり、しかも、このコイル３は基板２上の導
体パターンを介して制御用電子部品９に接続するので、
従来用いていた配線も不要である。

【００２３】さらに、一つの基板２にコイル３や電子部
品９などを実装する構造を採ると、この実施の形態で示
したように、これらの実装部品の半田付けにリフロー法
を採用することができ、製造が容易になる。さらにま
た、前記コイル３および電子部品９が発する熱は金属製
基板２に伝導され、この基板２から大気中に放散された
り、あるいはこの基板２を介して被固定側の部材、例え
ば電動自転車の車体フレームに伝導されるから、ヒート
シンクなどの放熱専用の部品を使用しなくても前記熱を
効率よく放散させることができる。加えて、前記コイル
９および電子部品９は、モールド樹脂４によって封止さ
れるので、防水・防塵用ケースなどを使用しなくても水
や塵埃が侵入するのを阻止することができる。

【００２４】この実施の形態で示したように、固定子の
コイル３と、回転子６の位置を検出するためのホール素
子８とを治具に仮保持させて基板２に半田付けすると、
コイル３とホール素子８とを正確な位置に位置決めする
ことができ、高精度に回転を制御することができるよう
になる。

【００２５】なお、この実施の形態では基板２の基板本
体をアルミニウム合金によって形成した例を示したが、
この基板本体は鉄によって形成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電動機
は、金属製基板の一方の面に固定子のコイルおよび制御
用電子部品を実装してモールド樹脂によって封止し、前
記コイルに対向する永久磁石を有する回転子を、前記基
板の他方の面に設けた軸受部材を介して回転自在に支持
させため、制御装置を一体的に組付けることができる。

【００２７】したがって、電動機と制御装置とを別個に
形成する場合に較べてケースや固定用のボルト類が少な
くてよく、部品数の削減を図ることができる。しかも、
電動機と制御装置を例えば電動自転車の車体フレームに
固定するときに両者の組付けを一度に行うことができ、
組立工数も削減することができる。

【００２８】また、固定子のコイルをモールド樹脂によ
って基板に固定するので、コイルボビンが不要になり、
しかも、このコイルは基板上の導体パターンを介して制
御用電子部品に接続するので、従来用いていた配線が不
要になる。この点からも部品数および組立工数の削減を
図ることができる。さらに、固定子のコイルや制御用電
子部品の接続作業を、基板にこれらを載置させた状態で
リフロー炉に挿入して一括して半田付けする手法、いわ
ゆるリフロー法によって実施することができるから、製
造が容易である。

【００２９】さらにまた、固定子のコイルおよび制御用
電子部品が発する熱は金属製基板に伝導され、この基板
から大気中に放散されたり、あるいは前記基板を介して
被固定側の部材、例えば電動自転車の車体フレームに伝
導されてここから大気中に放散される。このため、ヒー
トシンクなどを使用しなくても放熱が促進され、部品数
の削減を図りながらも高い冷却効果を奏する。

【００３０】加えて、固定子のコイルおよび制御用電子
部品は、モールド樹脂によって封止されるので、防水ケ
ースなどを使用しなくても防水を図ることができる。こ
のため、部品数の削減を図りながらも高い防水効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電動機の側面図である。

【図２】 図１におけるII−II線断面図である。

【図３】 電子部品実装後の基板を示す側面図である。

【図４】 モールド成形後の基板を示す側面図である。

【図５】 軸受部材を取付けた状態の基板を示す断面図
である。

【図６】 回転子の第２の円板の側面図である。

【符号の説明】

１…電動機、２…基板、３…コイル、４…モールド樹
脂、５…軸受部材、６…回転子、９…電子部品。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製基板の一方の面に固定子のコイル
   および制御用電子部品とを実装するとともに、これらの
   コイルおよび電子部品をモールド樹脂によって封止し、
   前記コイルに対向する永久磁石を有する回転子を、前記
   基板の他方の面に設けた軸受部材を介して回転自在に支
   持させたことを特徴とする電動機。