DE112021001797T5

DE112021001797T5 - Wickelvorrichtung und motor

Info

Publication number: DE112021001797T5
Application number: DE112021001797.7T
Authority: DE
Inventors: Ryo Ohori; Naoki Shioda; Masaki Hayata
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2023-02-02
Also published as: JP7431076B2; JP2021153361A; CN115244836A; US20230104723A1; WO2021192798A1

Abstract

Vorgesehen sind eine Wickelvorrichtung und ein Motor der Schäden an einer Spule während Wickelarbeiten verhindern kann und eine Zunahme der Größe und eine Abnahme der Motoreigenschaften verhindern kann. Eine Düse 71, die eine Spule 24, herausführt, hat: ein Düsenloch 72, aus dem die Spule 24 herausgeführt wird; einen runden abschrägenden Innendurchmesser-Teil 73), der an einer Öffnungskante einer Spitze 71a der Düse 71 ausgebildet ist; einen runden abschrägenden Außendurchmesser-Teil 74), der an der äußeren Umlaufs kante der Spitze 71a der Düse 71 ausgebildet ist. Wenn der Drahtdurchmesser der Spule 24 als Φc, der Innendurchmesser des Düsenlochs 72 als Φin, der Krümmungsradius des runden abschrägenden Innendurchmesser-Teils 73 als Rin und der Krümmungsradius des runden abschrägenden Teils 74 des Außendurchmessers als Rout definiert ist, der Drahtdurchmesser Φc, der Innendurchmesser Φin, der Krümmungsradius Rin und der Außendurchmesser Rout erfüllen 1.2Φc ≤ Φin ≤ 1,4Φc, 0,5<I>c ≤ Rin ≤ Φc, und 0,25Φc ≤ Rout ≤ 0,5Φc.

Description

Technisches Gebiet
Die Offenbarung bezieht sich auf eine Wicklungsvorrichtung und einen Motor.
Stand der Technik
Einige Motoren enthalten einen Stator mit mehreren Zähnen, um die eine Spule gewickelt ist, und einen Rotor, der in Bezug auf den Stator rotierbar bzw. drehbar bereitgestellt ist. Die Wickelvorrichtung, die die Spule um die Zähne wickelt, enthält einen Flyer mit einer Düse zum Zuführen der Spule und eine Basis zum Tragen des Stators. Dann, wenn die Spule um die Zähne gewickelt wird, wird die Basis gedreht oder nach oben und unten bewegt, und der Flyer wird bewegt. Dadurch ändert sich die relative Position zwischen dem Stator und dem Flyer. Das heißt, eine Düse wird durch einen Schlitz zwischen benachbarten Zähnen eingeführt, und die Düse bewegt sich um die Zähne, während sie eine Spule herausführt. Dadurch wird die Spule um die Zähne gewickelt.
Dokumentenliste
Patentliteratur
[Patentliteratur 1] Japanische Patentanmeldung mit Offenlegungsnummer 2007-325490
KURZDARSTELLUNG
Technisches Problem
Im Übrigen, wenn die Spule um die Zähne gewickelt wird, wird die aus der Düse herausgezogene Spule stark gebogen, wobei das Ende der Düse als Drehpunkt dient. Wenn die Zugkraft der Spule zu diesem Zeitpunkt groß ist, wird eine unangemessene Biegespannung auf die Spule ausgeübt, die die Spule beschädigen kann.
Um die Biegespannung zu unterdrücken, ist es denkbar, die Düse zu vergrößern, um die auf die Spule wirkende Biegespannung zu verringern. Jedoch, falls die Düse einfach auf diese Weise vergrößert wird, kann der Motor vergrößert oder die Motoreigenschaften verschlechtert werden, und es ist beispielsweise erforderlich, die Schlitzbreite zwischen den Zähnen zu vergrößern.
Daher stellt die Offenbarung eine Wickelvorrichtung und einen Motor bereit, die eine Beschädigung einer Spule während der Wickelarbeiten verhindern und eine Zunahme der Größe und eine Abnahme der Motoreigenschaften verhindern können.
Lösung des Problems
In Anbetracht der oben genannten Probleme ist eine Wickelvorrichtung gemäß der Offenbarung eine Wickelvorrichtung zum Wickeln einer Spule um einen Zahn. Die Wickelvorrichtung enthält eine Düse, aus der die Spule herausgeführt wird. Die Düse enthält: ein Düsenloch, durch das die Spule herausgeführt wird; einen runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teil, der an einer Öffnungskante des Düsenlochs auf einer Seite ausgebildet ist, wo die Spule herausgeführt wird; und einen runden abgeschrägten Außendurchmesser-Teil, der an einer äußeren Umfangskante an einem Ende auf der Seite ausgebildet ist, wo die Spule herausgeführt wird. Wenn ein Drahtdurchmesser der Spule als Φc definiert ist, ein Innendurchmesser des Düsenlochs als Φin definiert ist, ein Krümmungsradius des runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teils als Rin definiert ist und ein Krümmungsradius des runden abgeschrägten Außendurchmesser-Teils als Rout definiert ist, erfüllt jedes von Φc, Φin, Rin und Rout: $1,2 Φ c \leq Φ in \leq 1,4 Φ c,$
$0,5 Φ c \leq Rin \leq Φ c,$
und $0,25 Φ c \leq Rout \leq 0,5 Φ c .$
Ein Motor gemäß der Offenbarung ist ein Motor, in dem eine Spule durch die Wickelvorrichtung, wie oben beschrieben, gewickelt ist. Der Motor enthält: einen Stator mit einem Kernteil in einer röhrenförmigen Form und dem Zahn, der in einer radialen Richtung von einer inneren Umfangsfläche des Kernteils nach innen vorsteht und um den die Spule gewickelt ist; und einen Rotor, der innerhalb des Stators in der radialen Richtung vorgesehen ist und sich um eine Rotations- bzw. Drehachse rotiert bzw. dreht. Der Rotor enthält: eine Welle, die sich um die Drehachse dreht; einen Rotorkern, der von der Welle getragen wird und sich mit der Drehachse als einem radialen Mittelpunkt dreht; einen Magneten, der auf einer äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns angeordnet ist; und einen Vorsprung, der in der radialen Richtung zwischen den einander benachbarten Magneten in einer Umlaufsichtung der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns nach außen vorsteht.
In der obigen Konfiguration kann der Kernteil in einer polygonalen Form ausgebildet werden, wenn er von einer Richtung der Drehachse aus gesehen wird, und die innere Umfangsfläche des Kernteils kann flach geformt werden, so dass eine Wanddicke bzw. -stärke einer Seite des Kernteils einheitlich ist.
In der obigen Konfiguration kann der Drahtdurchmesser Φc 0,3 mm ≤ Φc ≤ 1,5 mm betragen.
In der obigen Konfiguration kann der Zahn enthalten: einen Zahnkörper, der von der inneren Umfangsfläche des Kernteils in radialer Richtung nach innen vorsteht; und einen Kragen, der sich von einem radial inneren Ende des Zahnkörpers in Umfangsrichtung erstreckt. Wenn eine Breite in der Umfangsrichtung an einer Zahnöffnung zwischen den in der Umlaufsrichtung benachbarten Kragen als Wt definiert ist, können die Breite Wt und der Drahtdurchmesser Φc 3,83 ≤ Wt / Φc ≤ 6,73 erfüllen.
Effekte der Erfindung
Gemäß der Offenbarung, da die Biegespannung der aus der Düse herausgeführten Spule reduziert werden kann, kann eine Beschädigung der Spule während der Wickelarbeiten verhindert werden. Zudem, da die Düse nicht unnötig vergrößert werden muss, kann verhindert werden, dass der Motor zu groß wird und sich die Motoreigenschaften verschlechtern.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines bürstenlosen Motors gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1.
3 ist eine Draufsicht auf den Stator und den Rotor gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung in axialer Richtung gesehen.
4 ist eine Illustrationsansicht, die ein Verfahren zum Wickeln der Spule um den Statorkern unter Verwendung der Wickelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt.
5 ist eine schematische Ansicht der Düse gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
6 ist ein Diagramm, das Änderungen des Spannungsverhältnisses zur Spule gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt.
7 ist ein Diagramm, das Änderungen der Zahnöffnungsweite und des Spulendrahtdurchmessers gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
<Bürstenloser Motor>
1 ist eine perspektivische Ansicht eines bürstenlosen Motors 1. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1.
Der bürstenlose Motor 1 ist beispielsweise eine Antriebsquelle für ein Schiebedach, das an einem Fahrzeug montiert ist.
Wie in den 1 und 2 zeigt, enthält der bürstenlose Motor 1 einen Motorteil (Motor) 2, einen Verzögerungsteil 3, der die Drehung des Motorteils 2 abbremst und ausgibt, und einen Steuerungsteil 4, der den Antrieb des Motorteils 2 steuert.
<Motorteil>
Der Motorteil 2 enthält ein Motorgehäuse 5, einen im Motorgehäuse 5 untergebrachten Stator 8 und einen Rotor 9, der in radialer Richtung innerhalb des Stators 8 bereitgestellt und in Bezug auf den Stator 8 rotierbar bzw. drehbar ist. Der Motorteil 2 ist ein sogenannter bürstenloser Motor, der keine Bürste benötigt, um den Stator 8 mit elektrischer Energie zu versorgen.
In der folgenden Beschreibung wird die Richtung der Drehachse C1 des Rotors 9 einfach als axiale Richtung, die Drehrichtung des Rotors 9 als Umlaufrichtung und die radiale Richtung orthogonal zur axialen Richtung und zur Umlaufrichtung einfach als radiale Richtung bezeichnet.
<Motorgehäuse>
Das Motorgehäuse 5 ist aus einem Material mit guten Wärmeableitungseigenschaften, wie beispielsweise Aluminiumdruckguss gefertigt. Das Motorgehäuse 5 enthält ein erstes Motorgehäuse 6 und ein zweites Motorgehäuse 7, die so konfiguriert sind, dass sie in axialer Richtung trennbar sind. Die Außenformen des ersten Motorgehäuses 6 und des zweiten Motorgehäuses 7 sind jeweils zu einem Rohr bzw. einer Röhre mit Boden gebildet.
Die Außenform des ersten Motorgehäuses 6 ist beispielsweise in einer mit einem Boden versehenen polygonalen Röhrenform ausgebildet, wobei die zweite Motorgehäuses 7 -Seite offen ist. Das erste Motorgehäuse 6 ist einstückig mit einem Getriebegehäuse 40 geformt, so dass der Endteil 10 auf der Verzögerungsteil 3 -Seite mit dem Getriebegehäuse 40 des Verzögerungsteils 3 verbunden ist. Ein Durchgangsloch 10a, durch das eine Welle 31 des Rotors 9 eingesetzt werden kann, ist im Wesentlichen in der Mitte des Endteils 10 in radialer Richtung ausgebildet. Ferner ist in einer Öffnung 6a auf der zweite Motorgehäuse 7 -Seite im ersten Motorgehäuse 6 einen Kantenteil 16 zur Verbindung mit dem zweiten Motorgehäuse 7 ausgebildet.
Die äußere Form des zweiten Motorgehäuses 7 ist zum Beispiel zu einem regelmäßigen Sechseck mit abgerundeten Ecken gebildet, wenn man es in axialer Richtung betrachtet. Das heißt, die Umfangswand des zweiten Motorgehäuses 7 hat sechs Eckteile 7Abzw. flache Teile 7B. Das zweite Motorgehäuse 7 ist in Form einer Röhre mit einem Boden gebildet, wobei die erste Motorgehäuse 6 -Seite offen ist. Ein äußerer Flanschteil 17, der in radialer Richtung nach außen vorsteht, ist in der Öffnung 7a auf der ersten Motorgehäuse 6 -Seite im zweiten Motorgehäuse 7 ausgebildet.
Das Motorgehäuse 5 hat einen Innenraum, indem es an den Kantenteil 16 des ersten Motorgehäuses 6 und den äußeren Flanschteil 17 des zweiten Motorgehäuses 7 anstößt. Der Stator 8 ist im Innenraum des Motorgehäuses 5 so angeordnet, dass ein Teil einer Spule 24 (wird später beschrieben) innerhalb des ersten Motorgehäuses 6 untergebracht ist, und ein Statorkern 20 (wird später beschrieben) innerhalb des zweiten Motorgehäuses 7 eingefügt ist.
<Stator>
3 ist eine Draufsicht auf den Stator 8 und den Rotor 9 in axialer Richtung gesehen.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, hat der Stator 8 einen Statorkern 20, in dem ein röhrenförmiger Kernteil 21 und mehrere (beispielsweise sechs in dieser Ausführungsform) Zähne 22, die von einer inneren Umfangsfläche 21a des Kernteils 21 radial nach innen vorstehen, integral bzw. einstückig ausgebildet sind.
Der Statorkern 20 wird durch das Stapeln mehrerer Metallplatten in axialer Richtung gebildet. Der Statorkern 20 ist nicht auf den Fall beschränkt, dass er durch mehrere in axialer Richtung gestapelte Metallplatten gebildet wird, sondern kann beispielsweise durch Druckformen von weichmagnetischem Pulver gebildet werden.
Der Kernteil 21 ist in einer röhrenförmigen Form eines regelmäßigen Sechsecks mit abgerundeten Ecken gebildet, wenn man ihn von der axialen Richtung aus betrachtet, um in das zweite Motorgehäuse 7 eingefügt zu werden. Das heißt, der Kernteil 21 hat sechs Eckteile 20A bzw. flache Teile 20B. Der flache Teil 20B ist so gebildet, dass er eine einheitliche Wandstärke hat, so dass die innere Umfangsfläche 21a und die äußere Umfangsfläche 21b parallel zueinander sind. Der flache Teil 20B entspricht einer Seite in den Ansprüchen.
Die mehreren Zähne 22 stehen von der Mitte jedes flachen Teils 20B des Kernteils 21 in Umfangsrichtung in Richtung der Innenseite in radialer Richtung vor.
Der Zahn 22 enthält einen einstückig geformten Zahnkörper 22a und ein Paar Kragen 22b. Der Zahnkörper 22a steht entlang der radialen Richtung von der inneren Umfangsfläche des Kernteils 21 nach innen vor. Der Kragen 22b erstreckt sich entlang der Umlaufrichtung vom radial inneren Ende des Zahnkörpers 22a. Der Kragen 22b ist so gebildet, dass er sich in Umlaufrichtung vom Zahnkörper 22a nach außen erstreckt. Dann wird zwischen den in Umlaufrichtung benachbarten Zähnen 22 ein Schlitz 19 gebildet. In der folgenden Beschreibung wird der Raum zwischen den in Umlaufrichtung benachbarten Kragen 22b im Schlitz 19 als Zahnöffnung 19a bezeichnet, und die Breite der Zahnöffnung 19a in Umfangsrichtung, das heißt die Breite zwischen den benachbarten Kragen 22b in Umlaufrichtung, wird als Zahnöffnungsweite Wt bezeichnet.
Die innere Umfangsfläche des Kernteils 21 und die Zähne 22 sind mit einem Kunststoff- bzw. Harzisolator 23 bedeckt. Die Spule 24 ist so montiert, dass sie von der Fläche des Isolators 23 um jeden Zahn 22 gewickelt wird. Jede Spule 24 erzeugt ein Magnetfeld zum Drehen des Rotors 9 durch Zufuhr von Energie aus dem Steuerungsteil 4.
<Rotor>
Der Rotor 9 ist im Inneren des Stators 8 in radialer Richtung über einen genauen Spalt drehbar gelagert. Der Rotor 9 enthält eine Welle 31, einen Rotorkern 32 und vier Dauermagnete 33. Wie oben beschrieben, ist beispielsweise im Motorteil 2 das Verhältnis der Anzahl der Magnetpole der Dauermagnete 33 zur Anzahl der Schlitze 19 (Zähne 22) 4: 6.
Die Achse der Welle 31 fällt mit der Drehachse C1 des Rotors 9 zusammen. Die Welle 31 dreht sich um die Rotationsachse C1. Die Welle 31 ist mit einer Schneckenwelle 44 (siehe 2), die den Verzögerungsteil 3 konfiguriert, einstückig geformt.
Der Rotorkern 32 ist so befestigt, dass er an der Außenseite der Welle 31 eingefügt werden kann. Die äußere Form des Rotorkerns 32 ist in einer Säulenform gebildet, mit der Welle 31 als die Drehachse C1.
Der Rotorkern 32 wird durch Stapeln mehrerer Metallplatten in axialer Richtung gebildet. Der Rotorkern 32 ist nicht auf den Fall beschränkt, dass er durch mehrere in axialer Richtung gestapelte Metallplatten gebildet wird, sondern kann beispielsweise durch Druckformen von weichmagnetischem Pulver gebildet werden.
Außerdem ist in der Mitte des Rotorkerns 32 in radialer Richtung eine Durchgangsloch 32a gebildet, das in axialer Richtung durchdringt. Die Welle 31 ist in das Durchgangsloch 32a eingepresst. Die Welle 31 kann relativ in das Durchgangsloch 32a eingesetzt werden, so dass der Rotorkern 32 an der Außenseite der Welle 31 eingefügt wird, und die Welle 31 und der Rotorkern 32 können durch einen Klebstoff oder dergleichen befestigt werden.
Im Rotorkern 32 fallen der Bogenmittelpunkt der inneren Umfangsfläche (das heißt der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs 32a) auf der Innenseite in radialer Richtung und der Bogenmittelpunkt auf der äußeren Umfangsfläche 32b auf der Außenseite in radialer Richtung mit der Position der Drehachse C1 der Welle 31 zusammen.
Ferner sind an der äußeren Umfangsfläche 32b des Rotorkerns 32 vier Vorsprünge 35 in gleichen Abständen in Umlaufrichtung vorgesehen. Der Vorsprung 35 ist so gebildet, dass er in radialer Richtung nach außen vorsteht und sich über die gesamte axiale Richtung des Rotorkerns 32 erstreckt.
Außerdem ist der Vorsprung 35 so gebildet, dass zwei Seitenflächen 35a, die einander in Umlaufrichtung gegenüberliegen, parallel zur Vorsprungsrichtung verlaufen. Das heißt, der Vorsprung 35 ist so geformt, dass die Breitenabmessung in Umlaufrichtung in der Vorsprungsrichtung gleichmäßig ist.
Ferner sind an den Ecken auf beiden Seiten in Umlaufrichtung auf der Außenseite des Vorsprungs 35 in Vorsprungsrichtung runde abgeschrägte Teile 35b ausgebildet.
Auf der so gebildeten äußeren Umfangsfläche 32b des Rotorkerns 32 ist der Raum zwischen den beiden in Umlaufrichtung benachbarten Vorsprüngen 35 jeweils als Magnetaufnahmeteil 36 ausgebildet.
Das heißt, der Rotor 9 ist ein Oberflächen-Dauermagnet (SPM)-Typ-Rotor mit Feld-Dauermagneten 33 auf der äußeren Umfangsfläche 32b des Rotorkerns 32 und ist ein Einschub-Typ-Rotor mit Vorsprüngen 35, die radial nach außen vom Rotorkern 32 zwischen den in Umlaufrichtung angeordneten Dauermagneten 33 vorstehen.
Die vier Dauermagnete 33 sind in den vier Magnetaufnahmeteilen 36 angeordnet, die an der äußeren Umfangsfläche 32b des Rotorkerns 32 vorgesehen sind. Jeder Dauermagnet 33 ist am Rotorkern 32 im Magnetaufnahmeteil 36 befestigt, zum Beispiel mit einem Klebstoff oder ähnlichem.
Bei dem Dauermagneten 33 handelt es sich beispielsweise um einen Ferritmagneten, einen Neodym-Bondmagneten, einen Neodym-Sintermagneten oder Ähnliches.
Der Dauermagnet 33 ist so magnetisiert, dass die Ausrichtung des Magnetismus (Magnetfeldes) parallel zur Dickenrichtung ist. Das heißt, die Ausrichtung des Dauermagneten 33 ist eine parallele Ausrichtung, bei der die leichte Magnetisierungsrichtung parallel zur radialen Richtung im zentralen Teil des Dauermagneten 33 ist.
Die in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Dauermagnete 33 sind so angeordnet, dass ihre Magnetisierungsrichtungen einander entgegengesetzt sind. Die vier Dauermagnete 33 sind so angeordnet, dass die Magnetpole in Umlaufrichtung abwechselnd angeordnet sind. Das heißt, der Dauermagnet 33 mit dem N-Pol an der äußeren Umfangsseite und der Dauermagnet 33 mit dem S-Pol an der äußeren Umfangsseite sind so angeordnet, dass sie in Umlaufrichtung nebeneinander liegen. Infolgedessen befindet sich der Vorsprung 35 des Rotorkerns 32, der zwischen den in Umlaufrichtung benachbarten Dauermagneten 33 angeordnet ist, an der Grenze (Polgrenze) der Magnetpole.
<Verzögerungsteil>
Mit Bezug auf die 1 und 2 enthält der Verzögerungsteil 3 ein Getriebegehäuse 40, an dem das Motorgehäuse 5 angebracht ist, und einen Schneckenverzögerungsmechanismus 41, der in dem Getriebegehäuse 40 untergebracht ist.
Das Getriebegehäuse 40 ist aus einem Material mit guten Wärmeableitungseigenschaften, wie beispielsweise Aluminiumdruckguss gefertigt. Die äußere Form des Getriebegehäuses 40 ist beispielsweise in einer Kastenform ausgebildet. Das Getriebegehäuse 40 hat einen Getriebeaufnahmeteil 42 zur Aufnahme des Schneckenverzögerungsmechanismus 41 im Inneren. Ferner ist in einem Endteil 40a auf der Motorteil 2-Seite des Getriebegehäuses 40 eine Öffnung 43, durch die das Durchgangsloch 10a des ersten Motorgehäuses 6 und der Getriebeaufnahmeteil 42 hindurchgeführt werden, in dem Teil ausgebildet, in dem das erste Motorgehäuse 6 einstückig geformt ist.
Ferner ist eine Führungsplatte 49 an einer Seitenfläche 40b rechtwinklig zum Endteil 40a des Getriebegehäuses 40 vorgesehen. Die Führungsplatte 49 ist zur drehbaren Lagerung einer Ausgangswelle 48 des Schneckenverzögerungsmechanismus 41 vorgesehen.
Der Schneckenverzögerungsmechanismus 41, der im Getriebeaufnahmeteil 42 untergebracht ist, ist aus einer Schneckenwelle 44 und einem Schneckenrad 45 konfiguriert, das mit der Schneckenwelle 44 kämmt.
Die Schneckenwelle 44 ist koaxial zur Welle 31 des Motorteils 2 (auf der Drehachse C1) angeordnet. Beide Enden der Schneckenwelle 44 sind in den Lagern 46 und 47 des Getriebegehäuses 40 drehbar gelagert. Das Ende der Schneckenwelle 44 auf der Motorteil 2-Seite steht durch das Lager 46 in die Öffnung 43 des Getriebegehäuses 40 vor. Das Ende der vorstehenden Schneckenwelle 44 und das Ende der Welle 31 des Motorteils 2 sind miteinander verbunden, und die Schneckenwelle 44 und die Welle 31 sind integriert. Die Schneckenwelle 44 und die Welle 31 können einstückig ausgebildet werden, indem ein Schneckenwellenteil und ein Drehwellenteil aus einem Grundmaterial gebildet werden.
Das Schneckenrad 45 ist mit einer Ausgangswelle 48 versehen, die sich in radialer Richtung in der Mitte des Schneckenrads 45 befindet. Die Ausgangswelle 48 ist koaxial zur Drehachsenrichtung des Schneckenrads 45 angeordnet. Die Ausgangswelle 48 ist über die Führungsplatte 49 des Getriebegehäuses 40 mit einem Getriebeteil 50 verbunden, der zur Außenseite des Getriebegehäuses 40 vorsteht. Der Getriebeteil 50 ist mit einem elektrischen Bauteil (nicht dargestellt) verbunden.
Ferner ist die Schneckenwelle 44 mit einem Drehpositionserfassungsteil 60 zur Erfassung der Drehposition der Schneckenwelle 44 versehen. Der Drehpositionserfassungsteil 60 ist mit dem Steuerungsteil 4 verbunden.
< Steuerungsteil >
Der Steuerungsteil 4, der den Antrieb des Motorteils 2 steuert, hat eine Steuerplatine 62, auf der ein magnetisches Erfassungselement oder ähnliches montiert ist. Die Steuerplatine 62 ist in dem Durchgangsloch 10a des ersten Motorgehäuses 6 angeordnet.
Die Steuerplatine 62 ist eine sogenannte Epoxidplatine, auf der mehrere leitende Muster (nicht dargestellt) ausgebildet sind. Der Endteil der Spule 24, die vom Statorkern 20 des Motorteils 2 abgezogen wird, ist mit der Steuerplatine 62 kontaktiert, und ein im Getriebegehäuse 40 vorgesehener Anschluss 11 ist elektrisch mit der Steuerplatine 62 kontaktiert. Zusätzlich zu dem magnetischen Erfassungselement ist auf der Steuerplatine 62 ein Energie- bzw. Leistungsmodul (nicht dargestellt) mit einem Schaltelement wie einem Feldeffekttransistor (FET) montiert, das den der Spule 24 zugeführten Strom steuert. Ferner ist auf der Steuerplatine 62 ein Kondensator (nicht dargestellt) oder ähnliches montiert, der die an die Steuerplatine 62 angelegte Spannung glättet.
Der Anschluss 11 ist so gebildet, dass er mit einem Stecker verbunden werden kann, der sich von einer externen Energieversorgung (nicht dargestellt) erstreckt. Dann wird die Steuerplatine 62 elektrisch mit dem Anschluss 11 verbunden. Dadurch wird die Steuerplatine 62 mit der elektrischen Energie der externen Energieversorgung versorgt.
<Betrieb des bürstenlosen Motors>
Im Folgenden wird der Betrieb des bürstenlosen Motors 1 beschrieben.
Beim bürstenlosen Motor 1 wird die elektrische Energie, die der Steuerplatine 62 über den Anschluss 11 zugeführt wird, über ein Energiemodul (nicht dargestellt) selektiv an jede Spule 24 des Motorteils 2 geliefert.
Dann bildet der durch jede Spule 24 fließende Strom einen vorbestimmten magnetischen Zwischenkreisfluss auf dem Stator 8 (Zähne 22). Dieser magnetische Zwischenkreisfluss erzeugt eine magnetische Anziehungskraft oder eine Abstoßungskraft (magnetisches Drehmoment) mit dem effektiven magnetischen Fluss, der von den Dauermagneten 33 des Rotors 9 gebildet wird.
Darüber hinaus erzeugen die Vorsprünge 35 des Rotorkerns 32 ein Reluktanzmoment, das den Rotorkern 32 so dreht, dass die Vorsprungsrichtung in eine Richtung verläuft, in der der magnetische Zwischenkreisfluss vom Stator 8 (Zähne 22) leicht fließt, und dass der magnetische Widerstand (Reluktanz) des magnetischen Pfades des magnetische Zwischenkreisfluss verringert wird.
Diese Magnetmomente und Reluktanzmomente lassen den Rotor 9 kontinuierlich drehen. Die Drehung des Rotors 9 wird auf die in die Welle 31 integrierte Schneckenwelle 44 und weiter auf das mit der Schneckenwelle 44 kämmende Schneckenrad 45 übertragen. Dann wird die Drehung des Schneckenrads 45 auf die mit dem Schneckenrad 45 verbundene Ausgangswelle 48 übertragen, und die Ausgangswelle 48 treibt ein gewünschtes elektrisches Bauteil an.
Ferner wird das Erfassungssignal der Drehposition des Schneckenrads 45, das durch das magnetische Erfassungselement, das auf der Steuerplatine 62 angebracht ist, und den Drehpositionserfassungsteil 60 erfasst wird, an eine externe Vorrichtung (nicht gezeigt) ausgegeben. Die externe Vorrichtung (nicht dargestellt) ist ein Software-Funktionsteil, der durch Ausführen eines vorbestimmten Programms durch einen Prozessor, wie beispielsweise eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), funktioniert. Der Softwarefunktionsteil ist eine elektronische Steuereinheit (ECU), die einen Prozessor wie eine CPU, einen Festwertspeicher (ROM) zum Speichern eines Programms, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) zum vorübergehenden Speichern von Daten und eine elektronische Schaltung wie einen Zeitgeber enthält.
Darüber hinaus kann zumindest ein Teil der externen Vorrichtung (nicht dargestellt) eine integrierte Schaltung sein, wie beispielsweise eine LSI (Large Scale Integration). Die externe Vorrichtung (nicht dargestellt) steuert den Schaltzeitpunkt des Schaltelements oder dergleichen des Energiemoduls (nicht dargestellt) auf der Grundlage des Drehpositionserfassungssignals des Schneckenrads 45 und steuert den Antrieb des Motorteils 2. Die Ausgabe des Antriebssignals des Energiemoduls und die Antriebssteuerung des Motorteils 2 kann anstelle der externen Vorrichtung (nicht dargestellt) durch den Steuerungsteil 4 ausgeführt werden.
<Wickelvorrichtung>
Als nächstes werden eine Wickelvorrichtung 70 und ein Verfahren zum Wickeln der Spule 24 um den Statorkern 20 unter Verwendung der Wickelvorrichtung 70 unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 beschrieben.
4 ist eine Illustrationsansicht, die ein Verfahren zum Wickeln der Spule 24 um den Statorkern 20 unter Verwendung der Wickelvorrichtung 70 zeigt.
Wie in 4 dargestellt, verfügt die Wickelvorrichtung 70 über eine Düse 71 zum Herausführen der Spule 24. Die Düse 71 ist in einer zylindrischen Form gebildet. Die Spitze 71a auf der Seite, an der die Spule 24 der Düse 71 herausgeführt wird, ist zum Schlitz 19 gerichtet, und die Düse 71 wird durch die Zahnöffnung 19a in den Schlitz 19 eingeführt. Dann, während sich die Düse 71 dann um den Zahn 22 bewegt, wird die Spule 24 aus der Düse 71 herausgeführt, und die Spule 24 wird um den Zahn 22 gewickelt.
Darüber hinaus wiederholt die Düse 71 eine Hin- und Herbewegung entlang der radialen Richtung und wickelt die Spule 24 auf den Zahn 22, um entlang der radialen Richtung angeordnet zu sein. Genauer gesagt, wenn die Spule 24 gewickelt wird, während der Bewegung in Richtung des Herausziehens der Düse 71 aus dem Schlitz 19 (siehe den Pfeil Y1 in 4), wird die Spule 24 nacheinander auf der äußeren Umfangsfläche des Zahnkörpers 22a von der Basis auf der Kernteil 21-Seite in Richtung des Kragens 22b gewickelt. Zudem, wenn die Spule 24 gewickelt wird, während sie der Bewegung in Richtung des Einführens der Düse 71 zu dem Schlitz 19 (siehe Pfeil Y2 in 4), wird die Spule 24 nacheinander auf die äußere Umfangsfläche des Zahnkörpers 22a vom Kragen 22b in Richtung der Basis auf der Kernteil 21-Seite gewickelt. Durch das Aufwickeln der Spule 24 auf die Zähne 22 auf diese Weise wird die Spule 24 auf das Bündel gestapelt, und die Wickelarbeit der Spule 24 ist abgeschlossen.
Hier ist der Kernteil 21 des Statorkerns 20 in einer röhrenförmigen Form eines regelmäßigen Sechsecks mit abgerundeten Ecken ausgebildet, wenn von der axialen Richtung aus gesehen, und hat sechs Eckteile 20A bzw. flache Teile 20B. Der flache Teil 20B ist so gebildet, dass er eine gleichmäßige Wandstärke aufweist, so dass die innere Umfangsfläche 21a und die äußere Umfangsfläche 21b parallel zueinander sind. Daher kann, wie in 3 gezeigt, der Raum im Schlitz 19 vergrößert werden (siehe Schraffurteil Hb in 3), verglichen mit dem Fall, in dem der Kernteil 21 zylindrisch geformt ist (siehe Bezugszeichen 21e der Zweipunkt-Kettenlinie in 3). Der Raumfaktor der Spule 24 kann um diesen Betrag reduziert werden, und die Düse 71 kann leicht in den Schlitz 19 eingeführt werden.
Nachfolgend werden die Einzelheiten der Düse 71 unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
5 ist eine schematische Ansicht der Düse 71.
Wie in 5 dargestellt, hat die Düse 71 ein Düsenloch 72, aus dem die Spule 24 herausgeführt wird, einen runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teil 73, der an der Öffnungskante des Düsenlochs 72 an einer Spitzen 71a-Seite ausgebildet ist, und einen runden abgeschrägten Außendurchmesser-Teil 74, der an der äußeren Umfangskante des Düsenlochs 72 an der Spitzen 71a-Seite ausgebildet ist. Jeder der runden abgeschrägten Teile 73 und 74 hat eine bogenförmige Querschnittsform entlang der axialen Richtung der Düse 71.
Hier, wenn der Drahtdurchmesser der Spule 24 als Φc, der Innendurchmesser des Düsenlochs 72 als Φin, der Krümmungsradius des runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teils 73 als Rin und der Krümmungsradius des runden abgeschrägten Außendurchmesser-Teils 74 als Rout definiert ist, erfüllen Φc, Φin, Rin und Rout jeweils die folgenden Bedingungen: $1,2 Φ c \leq Φ in \leq 1,4 Φ c$
$0,5 Φ c \leq Rin \leq Φ c$
$0,25 Φ c \leq Rout \leq 0,5 Φ c$
Der Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 ist ein Wert ohne die Schichtdicke der Isolierbeschichtung der Spule 24.
Dies liegt daran, dass, bezüglich Gleichung (1), der Innendurchmesser Φin der Düsenöffnung 72 ausreichend weiter sein muss als der Drahtdurchmesser Φc der Spule 24.
Die Gleichung (2) wird beschrieben.
Zunächst wird die Biegefestigkeit der Spule 24 unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
6 ist ein Diagramm, das die Änderung des Spannungsverhältnisses zur Spule 24 zeigt, wenn die vertikale Achse das Spannungsverhältnis zur Spule 24 [1 / X] und die horizontale Achse das Verhältnis von Biegekrümmung/Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 ist.
Wie in 6 dargestellt, kann bestätigt werden, dass das Spannungsverhältnis zur Spule 24 umso kleiner ist, je größer die Biegekrümmung der Spule 24 in Bezug auf den Drahtdurchmesser Φc ist. Falls außerdem der Krümmungsradius Rin des runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teils 73 zu groß gemacht wird, wird die Düse 71 groß und die Zahnöffnungsweite Wt muss vergrößert werden. Daher ist es wünschenswert, dass das Verhältnis in der Nähe von „1" liegt und der Krümmungsradius Rin des runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teils 73 die obige Gleichung (2) erfüllt.
Die Gleichung (3) wird beschrieben.
Hier wiederholt die Düse 71 eine Hin- und Herbewegung entlang der radialen Richtung, und die Spulen 24 werden um den Zahn 22 gewickelt, um entlang der radialen Richtung angeordnet zu werden. Daher ist die Spule 24, wie in 4 gezeigt, immer in gleitendem Kontakt mit dem runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teil 73 der Düse 71, aber die Spule 24 ist nur in gleitendem Kontakt mit dem runden abgeschrägten Außendurchmesser-Teil 74 der Düse 71, wenn die Düse 71 in Richtung des Schlitzes 19 in der Einführrichtung bewegt wird (siehe den Pfeil Y2 in 4). Das heißt, die Frequenz, mit der die Spule 24 in gleitendem Kontakt mit dem runden abgeschrägten Außendurchmesser-Teil 74 steht, ist 1/2 im Vergleich zu der Frequenz, mit der die Spule 24 in gleitendem Kontakt mit dem runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teil 73 steht. Daher wird, wie in der Gleichung (3) gezeigt, der Krümmungsradius Rout des runden abgeschrägten Außendurchmesser-Teils 74 auf 1/2 des Krümmungsradius Rin des runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teils 73 festgelegt.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass die Zahnöffnungsweite Wt und der Abstand S zwischen der Düse 71 und der Zahnöffnung 19a folgende Bedingungen erfüllen: $0,1 mm \leq S \leq 0,2 mm$
Auf diese Weise lässt sich ein Kontakt zwischen den Zähnen 22 und der Düse 71 vermeiden.
7 ist ein Diagramm, das die Änderung der Zahnöffnungsweite Wt / des Drahtdurchmessers Φc der Spule 24 zeigt, wenn die vertikale Achse die Zahnöffnungsweite Wt / der Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 und die horizontale Achse der Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 ist.
Wie in 7 dargestellt, wird bestätigt, dass es wünschenswert ist, den Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 so einzustellen, dass er beträgt $0,3 mm \leq Φ c \leq 1,5 mm$
im Bereich zwischen dem unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert der obigen Gleichungen (1) bis (4). Wenn der Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 kleiner als 0,3 mm wird, steigt der Wert der Zahnöffnungsweite Wt / Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 stark an. Zudem, wenn der Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 größer als 1,5 mm wird, wird es schwierig, die Spule 24 tatsächlich zu biegen. Daher wird die obige Gleichung (5) verwendet.
Aus dem in 7 dargestellten Diagramm geht ferner hervor, dass es wünschenswert ist, dass die Zahnöffnungsweite Wt / der Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 folgende Bedingung erfüllt: $3,83 \leq Wt/ Φ c \leq 6,73$
Durch die Erfüllung der obigen Gleichung (6) kann die Zahnöffnungsweite Wt ausreichend gesichert werden, so dass die Spule 24 nicht zerkratzt oder beschädigt wird.
Wie oben beschrieben, ist die Düse 71 in der Wickelvorrichtung 70 so geformt, dass die obigen Gleichungen (1) bis (3) erfüllt werden. Daher kann die Biegespannung der aus der Düse 71 herausgeführten Spule 24 so weit wie möglich reduziert werden, so dass eine Beschädigung während der Wickelarbeiten der Spule 24 verhindert werden kann. Da außerdem verhindert werden kann, dass die Düse 71 unnötig vergrößert wird, kann verhindert werden, dass der Motorteil 2 vergrößert wird und die Motoreigenschaften verschlechtert werden.
Außerdem enthält der Motorteil 2 den Rotorkern 32 mit den Vorsprüngen 35. Daher können beim Drehen des Rotors 9 sowohl das Reluktanzmoment als auch die Magnetkraft (Magnetmoment) der Dauermagneten 33 genutzt werden, und das Drehmoment des Motorteils 2 kann effektiv erhöht werden. Da der Raumfaktor der Spule 24 um diesen Betrag reduziert werden kann, kann die Arbeitszeit für das Wickeln der Spule 24 reduziert werden, und eine Beschädigung der Spule 24 kann verhindert werden.
Ferner ist der Kernteil 21 des Statorkerns 20 in einer röhrenförmigen Form eines regelmäßigen Sechsecks mit abgerundeten Ecken, von der axialen Richtung aus gesehen, ausgebildet und hat sechs Eckteile 20Abzw. flache Teile 20B. Der flache Teil 20B ist so geformt, dass er eine gleichmäßige Wandstärke aufweist, so dass die innere Umfangsfläche 21a und die äußere Umfangsfläche 21b parallel zueinander sind. Daher kann, wie in 3 gezeigt, der Raum im Schlitz 19 vergrößert werden (siehe den Schraffurteil in 3), verglichen mit dem Fall, dass der Kernteil 21 zylindrisch geformt ist (siehe die zweipunktige Kettenlinie in 3). Der Raumfaktor der Spule 24 kann um diesen Betrag reduziert werden, und die Düse 71 kann leicht in den Schlitz 19 eingeführt werden. Daher kann die Wickelarbeit der Spule 24 vereinfacht werden.
Ferner ist es wünschenswert, dass der Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 die obige Gleichung (4) erfüllt. Mit dieser Konfiguration können die Form (Abmessungen) der Düse 71 und die Zahnöffnungsweite Wt angemessen gestaltet werden, und die Vergrößerung des Motorteils 2 und die Verschlechterung der Motoreigenschaften können zuverlässig vermieden werden.
Ferner ist es wünschenswert, dass die Zahnöffnungsweite Wt / der Drahtdurchmesser Φc der Spule 24 die obige Gleichung (6) erfüllt. Mit dieser Konfiguration kann die Zahnöffnungsweite Wt ausreichend gesichert werden, so dass die Spule 24 nicht zerkratzt oder beschädigt wird.
Die Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und enthält verschiedene Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsform, ohne vom Geist der Offenbarung abzuweichen.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird beispielsweise davon ausgegangen, dass der bürstenlose Motor 1 eine Antriebsquelle für ein an einem Fahrzeug montiertes Schiebedach ist. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und zum Beispiel kann der bürstenlose Motor 1 eine Antriebsquelle für verschiedene elektrische Komponenten sein, die an einem Fahrzeug montiert sind (beispielsweise ein elektrisches Fenster, ein elektrischer Sitz, ein Scheibenwischer und dergleichen) oder eine Antriebsquelle, die an verschiedenen anderen Geräten als dem Fahrzeug montiert ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, dass das Verhältnis zwischen der Anzahl der Magnetpole der Dauermagnete 33 und der Anzahl der Schlitze 19 (Zähne 22) im Motorteil 2 4: 6 beträgt. Das Verhältnis ist jedoch nicht darauf beschränkt, und das Verhältnis zwischen der Anzahl der Magnetpole der Dauermagnete 33 und der Anzahl der Schlitze 19 (Zähne 22) kann nach Belieben eingestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: bürstenloser Motor;
2: Motorteil (Motor);
8: Stator;
9: Rotor;
20: Statorkern;

20A: Eckteil;
20B: Flacher Teil;
22: Zähne;
22a: Zahnkörper;
22b: Kragen;
24: Spule;
70: Wickelvorrichtung;
71: Düse;
72: Düsenloch;
73: runder abgeschrägter Innendurchmesser-Teil;
74: runder abgeschrägter Außendurchmesser-Teil;
C1: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007325490 [0003]

Claims

Wickelvorrichtung zum Wickeln einer Spule um einen Zahn), umfassend: eine Düse, die die Spule herausführt, wobei die Düse umfasst: ein Düsenloch), durch das die Spule herausgeführt wird; einen runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teil, der an einer Öffnungskante des Düsenlochs auf einer Seite ausgebildet ist, an der die Spule herausgeführt wird; und einen runden abgeschrägten Außendurchmesser-Teil, der an einer äußeren Öffnungskante an einem Ende auf der Seite ausgebildet ist, an der die Spule herausgeführt wird, wobei, wenn ein Drahtdurchmesser der Spule als Φc definiert ist, ein Innendurchmesser des Düsenlochs als Φin definiert ist, ein Krümmungsradius des runden abgeschrägten Innendurchmesser-Teils als Rin definiert ist und ein Krümmungsradius des runden abgeschrägten Außendurchmesser-Teils als Rout definiert ist, jedes von Φc, Φin, Rin und Rout erfüllen: $1,2 Φ c \leq Φ in \leq 1,4 Φ c,$
$0,5 Φ c \leq Rin \leq Φ c,$
und $0,25 Φ c \leq Rout \leq 0,5 Φ c .$
Motor), bei dem eine Spule durch die Wickelvorrichtung gemäß Anspruch 1 gewickelt ist, umfassend: einen Stator mit einem Kernteil in einer röhrenförmigen Form und dem Zahn, der in radialer Richtung von einer inneren Umfangsfläche des Kernteils nach innen vorsteht und um den die Spule gewickelt ist; und einen Rotor), der im Inneren des Stators in der radialen Richtung angeordnet ist und sich um eine Drehachse) dreht, wobei der Rotor umfasst: eine Welle, die sich um die Drehachse dreht; einen Rotorkern, der von der Welle getragen wird und sich mit der Drehachse als radialem Mittelpunkt dreht; einem Magneten), der an einer äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns angeordnet ist; und einen Vorsprung , der in der radialen Richtung zwischen den einander benachbarten Magneten in einer Umlaufrichtung der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns nach außen vorsteht.
Motor gemäß Anspruch 2, wobei der Kernteil in einer polygonalen Form ausgebildet ist, wenn er von einer Richtung der Drehachse aus betrachtet wird, und die innere Umfangsfläche des Kernteils flach ausgebildet ist, so dass eine Wandstärke einer Seite des Kernteils gleichmäßig ist.
Motor gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Drahtdurchmesser Φc 0,3 mm ≤ Φc ≤ 1,5 mm erfüllt.
Motor gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Zahn umfasst: einen Zahnkörper), der in der radialen Richtung von der inneren Umfangsfläche des Kernteils nach innen vorsteht; und einen Kragen), der sich in Umlaufrichtung von einem radial inneren Ende des Zahnkörpers erstreckt, wobei, wenn eine Breite in der Umlaufrichtung an einer Zahnöffnung zwischen den in Umlaufrichtung benachbarten Kragen als Wt definiert ist, die Breite Wt und der Drahtdurchmesser Φc erfüllen: $3,83 \leq Wt/ Φ c \leq 6,73 .$