JP2019041518A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】電気ノイズを低減することができる回転電機を得る。【解決手段】ブロアモータ１０は、ステータコア２０に巻線２２が巻回されたステータ１２と、巻線２２への通電を制御する制御部１６の一部を構成する回路基板４８と、ステータ１２が磁界を発生することで回転するロータ１４と、を備えている。また、ブロアモータ１０は、樹脂材料を用いて形成されていると共に、ステータ１２及び回路基板４８が固定されたホルダ１８と、導電性の材料を用いて形成され、ステータ１２及び回路基板４８の少なくとも一方をホルダに固定させ、かつステータコア２０と回路基板４８とを電気的に接続させる固定部材（ボルト２８及び袋ナット６０）と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に関する。

下記特許文献１には、ステータが発生する回転磁界を受けて回転するロータを備えた回転電機が開示されている。この回転電機では、ステータ及び当該ステータへの通電制御する回路部が、センタピースに固定されている。

特開２０１５−１２２８４４号公報

ところで、電磁適合性の観点では、モータが作動している際の電気ノイズを低減させることが望まれている。

本発明は上記事実を考慮し、電気ノイズを低減することができる回転電機を得ることが目的である。

請求項１記載の回転電機は、ステータコアに巻線が巻回されたステータと、前記巻線への通電を制御する制御部の一部を構成する回路基板と、前記ステータが磁界を発生することで回転するロータと、樹脂材料を用いて形成されていると共に、前記ステータ及び前記回路基板が固定されたホルダと、導電性の材料を用いて形成され、前記ステータ及び前記回路基板の少なくとも一方を前記ホルダに固定させ、かつ前記ステータコアと前記回路基板とを電気的に接続させる固定部材と、を備えている。

請求項１記載の回転電機によれば、制御部によって巻線への通電が制御されることで、ステータが磁界を発生させる。これにより、ロータが回転する。ここで、請求項１記載の回転電機では、ステータ及び回路基板が樹脂材料を用いて形成されたホルダに固定されている。また、ステータ及び回路基板の少なくとも一方は、導電性の材料を用いて形成された固定部材によってホルダに固定されている。そして、ステータのステータコアと制御部の回路基板とは、固定部材を介して電気的に接続されている。これにより、制御部で発生した電気ノイズを回路基板とステータコアとの間でループさせることができる。その結果、当該電気ノイズが回転電機の外側に放出されることが抑制され、電気ノイズを低減することができる。

請求項２記載の回転電機は、請求項１記載の回転電機において、前記回路基板は、前記ホルダにおいて前記ステータが固定された側とは反対側に固定され、前記固定部材の一部が、前記回路基板側に露出している。

請求項２記載の回転電機によれば、固定部材において回路基板側に露出した部分を回路基板に電気的に接続することで、ステータのステータコアと制御部の回路基板を固定部材を介して電気的に接続させることができる。

請求項３記載の回転電機は、請求項２記載の回転電機において、前記固定部材は、前記ホルダに固定されたナット及び前記ステータコアに挿通されかつ前記ナットに螺合されたボルトとされ、前記ナットの一部が、前記回路基板側に露出している。

請求項３記載の回転電機によれば、ステータコアに挿通されたボルトがホルダに埋設されたナットに螺合されることで、ステータがホルダに固定される。そして、ナットにおいて回路基板側に露出した部分を回路基板に電気的に接続することで、ステータのステータコアと制御部の回路基板をナット及びボルトを介して電気的に接続させることができる。

請求項４記載の回転電機は、請求項３記載の回転電機において、前記回路基板には、導電性の材料を用いて形成された弾性部材が接合されており、前記回路基板が前記ホルダに固定された状態では、前記弾性部材が撓んだ状態で前記ナットに当接している。

請求項４記載の回転電機によれば、ホルダに埋設されたナットにおいて回路基板側に露出した部分を弾性部材を介して回路基板に電気的に接続することで、ステータのステータコアと制御部の回路基板を固定部材を介して電気的に接続させることができる。また、回路基板がホルダに固定された状態において、弾性部材が撓んだ状態でナットに当接している構成とすることで、回路基板とホルダとの間のクリアランスのバラつきを弾性部材の撓みによって吸収することができる。

請求項５記載の回転電機は、請求項３又は請求項４記載の回転電機において、前記ナットは、前記回路基板側が閉止された袋ナットとされている。

請求項５記載の回転電機によれば、ボルトが螺合されるナットが、回路基板側が閉止された袋ナットとされている。これのより、仮に、ボルトがナットに螺合されることによって導電性異物（ボルトとナットとの摺動粉等）が生じたとしても、当該導電性異物が回路基板側に侵入することを抑制又は防止することができる。

請求項６記載の回転電機は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回転電機において、前記固定部材は、複数個所に設けられており、前記回路基板には、前記巻線の端末部が接続されており、前記巻線の端末部から最も遠い前記固定部材が、前記ステータコアと前記回路基板とを電気的に接続している。

請求項６記載の回転電機によれば、複数の固定部材において巻線の端末部から最も遠い固定部材が、ステータコアと回路基板とを電気的に接続している。これにより、制御部で発生した電気ノイズを回路基板とステータコアとの間で上記一つの固定部材を介してループさせることができる。その結果、当該電気ノイズが回転電機の外側に放出されることが抑制され、電気ノイズを低減することができる。

請求項７記載の回転電機は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の回転電機において、前記ロータは、導電性の部材を用いて形成された軸部に回転可能に支持されており、前記軸部が前記回路基板に電気的に接続されている。

請求項７記載の回転電機によれば、ロータを支持する軸部が回路基板に電気的に接続されていることにより、ロータから放射される電気ノイズを低減することができる。

ブロアモータを示す断面図である。 ブロアモータを示す平面図であり、ロータを取り外した状態を示している。 ブロアモータを示す背面図であり、カバーを取り外した状態を示している。 他の形態のブロアモータを示す断面図である。

図１〜図３を用いて、本発明の実施形態に係る回転電機について説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、回転電機（ロータ）の回転軸方向一方側、回転径方向一方側及び回転周方向一方側をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転電機（ロータ）の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。

図１に示されるように、本実施形態の回転電機としてのブロアモータ１０は、車両の空調装置の一部を構成するアウタロータ型のブラシレスモータである。このブロアモータ１０は、回転磁界を発生させるステータ１２と、ステータ１２が発生する回転磁界を受けて回転するロータ１４と、ステータ１２への通電を制御する制御部１６と、を備えている。また、ブロアモータ１０は、ステータ１２及び制御部１６が固定されていると共にロータ１４が回転可能に支持されたホルダ１８を備えている。

図２に示されるように、ステータ１２は、磁性材料である鉄や鋼等を用いて形成されたステータコア２０に導電性の巻線２２が巻回されることによって形成されている。ステータコア２０は、軸方向から見て環状に形成された環状部２４と、環状部２４から径方向外側に向けて延出していると共に周方向に沿って等間隔に配置された複数の（本実施形態では１２個の）ティース部２６と、を備えている。環状部２４には、鋼材等の導電性の部材を用いて形成された固定部材としてのボルト２８（図１参照）が挿通される３つのボルト挿通孔３０が形成されており、３つのボルト挿通孔３０は周方向に沿って等間隔に配置されている。また、ティース部２６のまわりには、導電性の巻線２２が巻回されることによってコイル３２が形成されている。本実施形態では、各々のティース部２６のまわりに巻線２２が巻回されることで１２個のコイル３２が形成されている。

図１に示されるように、ロータ１４は、ロータハウジング３４の内周部にロータマグネット３６が接合されることによって構成されている。ロータハウジング３４は、ホルダ１８側（軸方向他方側（矢印Ｚ方向とは反対側））が開放された有底円筒状に形成されている。このロータハウジング３４は、軸心部に２つのベアリング３８が圧入等によって固定されるベアリング収容凹部４０を有する底壁部４２と、底壁部４２の外周端からホルダ１８側へ向けて屈曲して延びる周壁部４４と、を備えている。周壁部４４の内周面には、リングマグネットやセグメントマグネットであるロータマグネット３６が接着剤等を介して接合されている。そして、ロータハウジング３４に固定された２つのベアリング３８に後述するホルダ１８に固定された軸部４６が挿通されることで、ロータ１４が軸部４６に回転可能に支持されている。

制御部１６は、軸方向を厚み方向として径方向に延在する板状に形成された回路基板４８と、回路基板４８に取付けられた図示しない回路素子と、を含んで構成されている。後述するホルダ１８のコネクタ部５０に接続された外部コネクタを介して制御部１６に給電がなされることで、ステータ１２の巻線２２（コイル３２）への通電が切替えられるようになっている。また、回路基板４８には、銅板等を用いて形成されていると共に回路基板４８に厚み方向に撓み変形可能な弾性部材としてのバネ５２が接合されている。なお、このバネ５２は、回路基板４８に形成された図示しない導電パターン部においてグランドに対応する部分にハンダ付けで接合されている。また、回路基板４８には、巻線２２の端末部２２Ａが接続されている。

ホルダ１８は、絶縁性の高い材料である樹脂材料を用いて形成されている。このホルダ１８は軸方向に沿って切断した断面視で（図１に示された断面視で）、ステータ１２及びロータ１４が配置された側と制御部１６が配置された側とを隔てる基部５４と備えている。この基部５４の軸方向一方側には、円筒状のボス部５６が立設されている。このボス部５６の軸心部には、前述の軸部４６がインサート成形等により固定されている。また、ボス部５６の外周部には、ステータ１２をホルダ１８に固定するためのボルト２８が挿入されるボルト挿入孔５８が形成されている。さらに、このボルト挿入孔５８の軸方向他方側の基部５４には、当該ボルト挿入孔５８に挿入されたボルト２８の先端部が螺合される固定部材及びナットとしての袋ナット６０がインサート成形により固定されている。なお、インサート成形以外の方法で袋ナット６０をホルダ１８に固定してもよい。この袋ナット６０は、軸方向一方側（矢印Ｚ方向側）が開放されていると共に軸方向他方側が閉止されている。そして、図１及び図３に示されるように、この袋ナット６０の軸方向他方側の端面（閉止端面６０Ａ）が回路基板４８側へ露出している。なお、本実施形態では、３つのボルト２８に対応する３つのボルト挿入孔５８が形成されていると共に３つの袋ナット６０がホルダ１８に埋設されている。

また、ホルダ１８の軸方向他方側には、制御部１６が配置される制御部収容凹部６２が形成されている。制御部収容凹部６２の底を形成する基部５４には、回路基板４８をホルダ１８に固定するための図示しないタッピングスクリュが螺入される４つのタッピングスクリュ螺入部６４が設けられている。そして、回路基板４８に挿通されたタッピングスクリュがタッピングスクリュ螺入部６４に螺入されることで、回路基板４８がホルダ１８に固定されている。また、回路基板４８がホルダ１８に固定された状態では、回路基板４８に固定されたバネ５２が撓んだ状態で１つの袋ナット６０の閉止端面６０Ａに当接している。この１つの袋ナット６０は、回路基板４８において巻線２２の端末部が接続された部分から最も遠い位置に配置された袋ナット６０である。また、制御部収容凹部６２の底を形成する基部５４には、ステータ１２の各々のコイル３２を形成する巻線２２の端末部が挿通される６つの巻線挿通孔６６が形成されている。そして、この巻線挿通孔６６に挿通された巻線２２の端末部２２Ａは、回路基板４８にハンダ付け等で接合されている。なお、制御部収容凹部６２の開放端は、ホルダ１８に取付けられたカバー部材６８によって閉止されている。また、ホルダ１８の基部５４には、ブロアモータ１０を車両の空調装置を構成する他の部材へ固定するための固定ボルトがされる３つの固定ボルト挿通孔７０が形成されている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態のブロアモータ１０では、ホルダ１８のコネクタ部５０に接続された外部コネクタを介して制御部１６に給電がなされることで、ステータ１２の巻線２２（コイル３２）への通電が切替えられる。これにより、ステータ１２のまわりに回転磁界が生じて、ロータ１４が軸部４６まわりに回転する。

ここで、本実施形態では、ステータ１２のステータコア２０と制御部１６の回路基板４８とが、ステータ１２をホルダ１８に固定するための１つのボルト２８、当該ボルト２８が螺合する袋ナット６０及び当該袋ナット６０と当接するバネ５２を介して電気的に接続されている。これにより、図１において矢印Ｙで示されるように、制御部１６で発生した電気ノイズを回路基板４８とステータコア２０との間でループさせることができる。その結果、当該電気ノイズがブロアモータ１０の外側に放出されることが抑制され、ブロアモータ１０から生じる電気ノイズを低減することができる。なお、制御部１６で発生する電気ノイズは、コイル３２を形成する各々の巻線２２への通電を切替えるためのスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ等から発生する。

また、本実施形態では、回路基板４８がホルダ１８に固定された状態では、回路基板４８に固定されたバネ５２が撓んだ状態で１つの袋ナット６０の閉止端面６０Ａに当接している。これにより、回路基板４８とホルダ１８に埋設された袋ナット６０の閉止端面６０Ａとの間のクリアランスにバラつきが生じたとしても、バネ５２の撓みによって当該バラつきを吸収することができる。

さらに、本実施形態では、ステータ１２を固定するためのナットが、回路基板４８側が閉止された袋ナット６０とされている。これのより、ボルト２８が袋ナット６０に螺合されることによって導電性異物（ボルトとナットとの摺動粉等）が生じたとしても、当該導電性異物が回路基板４８が収容されたホルダ１８の制御部収容凹部６２側に侵入することを抑制又は防止することができる。

なお、本実施形態では、ステータ１２を固定するためのナットが袋ナット６０とされている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記導電性異物が生じない又は無視できるレベルである場合においては、袋ナット６０に代えて貫通ナットを用いてもよい。

また、本実施形態では、ステータ１２のステータコア２０と制御部１６の回路基板４８とをボルト２８、袋ナット６０及びバネ５２を介して電気的に接続した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、バネ５２を設けずに、回路基板４８と袋ナット６０の閉止端面６０Ａとを直接当接させてもよい。

さらに、本実施形態では、ステータ１２をホルダ１８に固定するためのボルト２８及び当該ボルト２８が螺合する袋ナット６０を介してステータ１２のステータコア２０と制御部１６の回路基板４８とを電気的に接続した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、回路基板４８をホルダ１８に固定するためのボルト及びナット等の固定部材を介してステータ１２のステータコア２０と制御部１６の回路基板４８とを電気的に接続させてもよい。また、ボルト及びナット以外の固定部材を介してステータ１２のステータコア２０と制御部１６の回路基板４８とを電気的に接続させてもよい。

（他の形態のブロアモータ７２）
次に、上記実施形態の他の形態の回転電機としてのブロアモータ７２について説明する。なお、他の形態のブロアモータ７２において上記実施形態のブロアモータ１０と対応する部材及び部分には、ブロアモータ１０の各部材及び部分と同一の符号を付してその説明を省略する。

図４に示されるように、他の形態のブロアモータ７２では、導電性の部材である金属材料を用いて形成された軸部４６の軸方向他方側の端面４６Ａが回路基板４８側へ露出している。この軸部４６の軸方向他方側の端面４６Ａには、回路基板４８に接合されたバネ５２が撓んだ状態で当接している。これにより、ロータ１４が、ベアリング３８及び軸部４６を介して回路基板４８に接地している。

以上説明した他の形態のブロアモータ７２によれば、ロータ１４が、ベアリング３８及び軸部４６を介して回路基板４８に接地していることにより、ロータ１４から放射される電気ノイズを低減することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ ブロアモータ（回転電機）
１２ ステータ
１４ ロータ
１６ 制御部
１８ ホルダ
２０ ステータコア
２２ 巻線
２８ ボルト（固定部材）
４６ 軸部
４８ 回路基板
５２ バネ（弾性部材）
６０ 袋ナット（固定部材、ナット）
７２ ブロアモータ（回転電機）

Claims (7)

1. ステータコアに巻線が巻回されたステータと、
   前記巻線への通電を制御する制御部の一部を構成する回路基板と、
   前記ステータが磁界を発生することで回転するロータと、
   樹脂材料を用いて形成されていると共に、前記ステータ及び前記回路基板が固定されたホルダと、
   導電性の材料を用いて形成され、前記ステータ及び前記回路基板の少なくとも一方を前記ホルダに固定させ、かつ前記ステータコアと前記回路基板とを電気的に接続させる固定部材と、
   を備えた回転電機。
2. 前記回路基板は、前記ホルダにおいて前記ステータが固定された側とは反対側に固定され、
   前記固定部材の一部が、前記回路基板側に露出している請求項１記載の回転電機。
3. 前記固定部材は、前記ホルダに固定されたナット及び前記ステータコアに挿通されかつ前記ナットに螺合されたボルトとされ、
   前記ナットの一部が、前記回路基板側に露出している請求項２記載の回転電機。
4. 前記回路基板には、導電性の材料を用いて形成された弾性部材が接合されており、
   前記回路基板が前記ホルダに固定された状態では、前記弾性部材が撓んだ状態で前記ナットに当接している請求項３記載の回転電機。
5. 前記ナットは、前記回路基板側が閉止された袋ナットとされている請求項３又は請求項４記載の回転電機。
6. 前記固定部材は、複数個所に設けられており、
   前記回路基板には、前記巻線の端末部が接続されており、
   前記巻線の端末部から最も遠い前記固定部材が、前記ステータコアと前記回路基板とを電気的に接続している請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 前記ロータは、導電性の部材を用いて形成された軸部に回転可能に支持されており、
   前記軸部が前記回路基板に電気的に接続されている請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。