JP2008079467A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】バスバーユニットの給電用端子に発生したウィスカがブラケットやケースに接触するのを防止し、給電端子の絶縁性を保持する。
【解決手段】ブラシレスモータ１は、ケース４内に収容されステータコイル６が巻装されたステータコア５と、ケース４の端部に取り付けられるブラケット２４と、ステータコア５の一端側に取り付けられステータコイル６の端部が接続される給電用端子１１を備えたバスバーユニット７と、ブラケット２４に取り付けられる合成樹脂製のブラケットホルダユニット３５を備える。ブラケットホルダユニット３５の外周部には、軸方向に沿って円筒状の絶縁壁５５が突設されている。絶縁壁５５は、給電用端子１１とケース４及びブラケット２４の内周面との間に配設される。給電用端子１１に発生したウィスカは、絶縁壁５５に阻まれ、ケース４やブラケット２４には接触しない。
【選択図】図４

Description

本発明は、ブラシレスモータに関し、特に、ブラシレスモータ内の溶接部分に発生するスパッタの飛散防止構造に関する。

近年、ブラシレスモータでは、組付性向上の観点から、モータの各パーツをアッセンブリ化し、複数のアッセンブリを組み付けて１個のブラシレスモータを形成する手法が取り入れられている。図５は、従来のブラシレスモータ100（以下、モータ100と略記する）の構成を示す断面図であり、モータ100は、ブラケットアッセンブリ101と、ロータアッセンブリ102、及び、ステータアッセンブリ103とを組み付けた構成となっている。図５に示すように、ブラケットアッセンブリ101は、ブラケット104に、ベアリング105と、レゾルバステータ106が取り付けられたレゾルバホルダ107とを組み付けた構成となっている。ブラケット104には、外部の電源と電気的に接続される接続端子108が設けられている。

また、ロータアッセンブリ102は、ロータシャフト109を備えたロータ110と、ロータシャフト109に固定されたレゾルバロータ111とを備えており、ステータアッセンブリ103内に回転自在に配置される。さらに、ステータアッセンブリ103は、ケース112と、ケース112内に固定されたステータコア113、ステータコア113に巻装されたモータコイル114、ステータコア113の端部に取り付けられたバスバーユニット115とを備えた構成となっている。図６は、バスバーユニット115の構成を示す斜視図であり、バスバーユニット115には、モータコイル114と電気的に接続されたバスバー端子116が設けられている。

バスバーユニット115は、合成樹脂製のモールド体121と、モールド体121内にインサート成形された銅製のバスバー122とから構成されている。図７は、バスバー122の構成を示す斜視図である。図７に示すように、バスバー122は、環状部123と、環状部123から上方に突設されたバスバー端子116と、環状部123から径方向に突設された給電用端子124を備えている。給電用端子124には亜鉛メッキ処理が施されており、モータコイル114の端部と溶接固定される。バスバー122は、モータの各相とコモンの４個（122U,122V,122W,122C）設けられており、各バスバー122U,122V,122Wは互いに絶縁状態でモールド体121内に埋設されている。バスバー端子116は、ブラケット104に設けられた開口部117から外へ引き出され、溶接部118にて接続端子108と溶接固定されている。
特開2006-33989号公報 特開2004-323019号公報

ここで、図５のモータ100では、各給電用端子124にメッキ処理が施されているため、モータが高温状態に置かれると、メッキ部分からウィスカが発生する場合がある。一般に、電気亜鉛メッキ処理の際に光沢剤を添加すると、金属の内部に応力が封じ込められ、処理後ある期間が経過すると、この応力が亜鉛を垂直に押し出し、太さ約２μm、長さ２〜３mmのウィスカと呼ばれる微小なヒゲ状の結晶が生じる。ところが、従来のモータ100では、給電用端子124がブラケット104やケース112に隣接配置されているため、このようなウィスカが生じ、それが成長すると、ブラケット104やケース112に接触する可能性があるという問題があった。特に、モータ小型化の要請から、モータ外径を小さくすると、給電用端子124とケース112等との間のクリアランスが小さくなり、ウィスカ接触の可能性が大きくなるため小型化阻害の一因ともなっており、その対策が求められていた。

本発明の目的は、バスバーユニットの給電用端子にウィスカが発生した場合においても、それがブラケットやケースに接触するのを防止し、給電端子の絶縁性を保持することにある。

本発明のブラシレスモータは、ステータコイルが巻装されたステータコアと、前記ステータコアが収容されるケースと、前記ケースの端部に取り付けられるブラケットと、前記ステータコアの一端側に取り付けられ、前記ステータコイルの端部が接続される給電用端子を備えた端子ユニットと、を有してなるブラシレスモータであって、前記給電用端子と、前記ケース及び前記ブラケットの内周面との間に、合成樹脂製の絶縁壁を配設したことを特徴とする。

本発明にあっては、給電用端子とケース及びブラケットの内周面との間に絶縁壁を配設し、給電用端子を合成樹脂の絶縁壁にてカバーする。これにより、給電用端子にウィスカが発生・成長しても、絶縁壁に阻まれ、それがブラケットやケースと接触することがなく、給電用端子の絶縁性が保持される。

前記ブラシレスモータにおいて、前記端子ユニットと軸方向に隣接して配置され、前記ブラケットに取り付けられる合成樹脂製のブラケットホルダユニットをさらに設け、前記絶縁壁を前記ブラケットホルダユニットに形成するようにしても良い。また、前記ブラケットホルダユニットの本体部外周に軸方向に沿って前記絶縁壁を突設しても良い。さらに、前記絶縁壁を円筒形状に形成し、前記ブラシレスモータ内にて前記給電用端子の外側を囲繞するように配置しても良い。

本発明のブラシレスモータによれば、ステータコイルが巻装されたステータコアと、ステータコアが収容されるケースと、ケースの端部に取り付けられるブラケットと、ステータコアの一端側に取り付けられステータコイルの端部が接続される給電用端子を備えた端子ユニットと、を有してなるブラシレスモータにて、給電用端子とケース及びブラケットの内周面との間に合成樹脂製の絶縁壁を配設したので、給電用端子を合成樹脂の絶縁壁にてカバーすることができ、給電用端子にウィスカが発生・成長しても、それがブラケットやケースと接触するのを防止でき、給電用端子の絶縁性を保持することが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例であるブラシレスモータの断面図、図２は図１のブラシレスモータの分解斜視図である。図１に示すように、ブラシレスモータ１（以下、モータ１と略記する）は、外側にステータ２、内側にロータ３を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。モータ１は、例えば、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の動力源として使用され、自動車のステアリングシャフトに対し動作補助力を付与する。モータ１は、ステアリングシャフトに設けられた減速機構部に取り付けられ、モータ１の回転は、この減速機構部によってステアリングシャフトに減速されて伝達される。

ステータ２は、有底円筒形状のケース４と、ステータコア５、ステータコア５に巻装されたステータコイル６（以下、コイル６と略記する）及びステータコア５に取り付けられるバスバーユニット（端子ユニット）７とから構成されている。ケース４は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、その開口部には、固定ネジ２３によってアルミダイキャスト製のブラケット２４が取り付けられる。ステータコア５は、複数個の分割コア８からなり、分割コア８を周方向に９個集成した構成となっている。分割コア８は、電磁鋼板からなるコアピースを積層して形成され、その周囲には合成樹脂製のインシュレータ９が取り付けられている。

インシュレータ９の外側にはコイル６が巻装され、ステータコア５の一端側には、コイル６の端部６ａが径方向に引き出されている。ステータコア５の一端側には、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバーがインサート成形されたバスバーユニット７が取り付けられる。バスバーユニット７は、図６,７のものと同様の構成となっており、その周囲には複数個の給電用端子１１が径方向に突設されている。給電用端子１１には亜鉛メッキ処理が施されており、バスバーユニット７の取り付けに際し、コイル端部６ａと溶接固定される。バスバーユニット７では、バスバーはモータ１の相数に対応した個数（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相分の３個）設けられており、各コイル６はその相に対応した給電用端子１１と電気的に接続される。ステータコア５は、バスバーユニット７を取り付けた後、ケース４内に圧入され、ケース内周面に接着固定される。

ステータ２の内側にはロータ３が挿入されている。ロータ３はロータシャフト２１を有しており、ロータシャフト２１はベアリング２２ａ,２２ｂによって回転自在に支持されている。ベアリング２２ａはケース４の底部中央に、ベアリング２２ｂはブラケット２４の中央部にそれぞれ固定されている。ロータシャフト２１には、円筒形状のロータコア２５が固定されており、その外周には、セグメントタイプのマグネット（永久磁石）２６が取り付けられている。ロータシャフト２１には合成樹脂製のマグネットホルダ２７が外挿されており、マグネット２６は、マグネットホルダ２７に保持される形でロータコア２５の外周に配設される。モータ１では、マグネット２６は、周方向に沿って６個配置されており、マグネット２６の外側には、有底円筒形状のマグネットカバー２８が取り付けられている。

マグネットホルダ２７の端部には、回転角度検出手段であるレゾルバ３１のロータ（レゾルバロータ）３２が取り付けられている。これに対し、レゾルバ３１のステータ（レゾルバステータ）３３は、金属製のレゾルバホルダ３４内に圧入され、その状態でブラケットホルダユニット３５に固定されている。レゾルバステータ３３には、ロータ３２の回転に伴って出力される信号を伝送するためのセンサハーネス３６が固定されている。センサハーネス３６はステータ３３の端子部３３ａに溶接され、端子部３３ａの部分には合成樹脂製のインシュレータ３７が取り付けられる。センサハーネス３６は、ブラケット２４とブラケットホルダユニット３５との間を周方向に沿って引き回され、ゴムグロメット３８を介してブラケット２４の外周部から装置外へと引き出される。

モータ１では、レゾルバホルダ３４は有底円筒形状に形成されており、ブラケットホルダユニット３５の中央部に挿入装着される。一方、フランジ部３４ａが形成された開口側端部は、ブラケット２４に設けられたリブ３９の端部外周に軽圧入される。リブ３９は、ブラケット２４の中央部に、軸方向に向かって円筒形状に突設されており、その内側には、ロータシャフト２１を支持するベアリング２２ｂが固定されている。従って、リブ３９にレゾルバホルダ３４を軽圧入することにより、レゾルバステータ３３がロータシャフト２１と同心状に取り付けられ、レゾルバ３１のステータ３３とロータ３２の芯精度が向上し、ロータ位置検出精度の向上が図られる。

図３は、ブラケットホルダユニット３５の構成を示す斜視図である。ブラケットホルダユニット３５は合成樹脂にて形成されており、金属製の雌ネジ部４１がインサート成形されている。雌ネジ部４１には、ブラケット２４に設けられたレゾルバ固定孔４８ｂから取付ネジ４２がねじ込まれ、これにより、レゾルバホルダ３４がブラケット２４の内側に固定される。なお、レゾルバホルダ３４のフランジ部３４ａに形成された取付孔３４ｂは、周方向に延びる長孔となっており、レゾルバホルダ３４の位置を周方向に微調整できるようになっている。ブラケットホルダユニット３５にはまた、外部給電用端子４３が３個設けられている。外部給電用端子４３はＵ,Ｖ,Ｗの各相ごとに設けられ、ブラケットホルダユニット３５をブラケット２４に組み付けたとき、外部給電用端子４３は、ブラケット２４の側面から径方向に突出するよう設けられている。

各外部給電用端子４３（４３Ｕ,４３Ｖ,４３Ｗ）は、ブラケットホルダユニット３５内に設けられた接続端子４４（４４Ｕ,４４Ｖ,４４Ｗ）と電気的に接続されている。各接続端子４４は、ブラケットホルダユニット３５の本体部４５から軸方向に向かって突設されており、バスバーユニット７に設けられたバスバー端子４６（４６Ｕ,４６Ｖ,４６Ｗ）と溶接される。バスバー端子４６もまた、バスバーユニット７の本体部４７から軸方向に向かって突設されており、モータ１を組み付けると、バスバー端子４６と接続端子４４が並列に対向するようになっている。モータ１では、ケース４にブラケット２４を取り付けた後、バスバー端子４６と接続端子４４を溶接固定する。ブラケット２４にはそのための溶接作業孔４８ａが形成されおり、溶接作業孔４８ａには、溶接工程後にブラケットキャップ４９が取り付けられる。

ブラケットホルダユニット３５の外周部にはさらに、全周に亘って絶縁壁５５が設けられている。絶縁壁５５は、ブラケットホルダユニット３５の本体部４５の外周に、軸方向に沿って突設されており、本体部４５を囲むように円筒形状に形成されている。図１のようにモータ１を組み付けると、この絶縁壁５５は、ブラケット２４の内周を覆い、さらに、軸方向に突出してケース４の端部内周まで延出し、バスバーユニット７の給電用端子１１の外側に配置される。図４は、絶縁壁５５の配置状態を示す説明図であり、図４に示すように、絶縁壁５５は、給電用端子１１と、ブラケット２４及びケース４との間に配置され、給電用端子１１と、コイル端部６ａと給電用端子１１との溶接部５６が絶縁壁５５によって囲繞される形となる。

前述のように、亜鉛メッキ処理された給電用端子１１には、時間の経過に伴いウィスカが発生・成長するおそれがある。これに対し、当該モータ１では、給電用端子１１の外側を合成樹脂の絶縁壁５５にてカバーする構成となっているため、たとえウィスカが発生・成長しても、絶縁壁５５に当接するに留まり、ブラケット２４やケース４の内周面２４ａ,４ａと接触することがない。すなわち、この絶縁壁５５により、ウィスカに対する給電用端子１１の絶縁性が良好に保持される。従って、給電用端子１１とブラケット２４等が接触することによる絶縁不良などの不具合を防止することができ、製品信頼性の向上を図ることが可能となる。また、給電用端子１１とブラケット２４等との間の絶縁性が確保されるため、両者間のクリアランスをより小さく設定でき、モータの小型化を図ることが可能となる。

このようなモータ１は次のように組み付けられる。まず、ステータ２やロータ３、ブラケットアッセンブリ５１を個々に組み付ける。この場合、ブラケットアッセンブリ５１は、ベアリング２２ｂを組み込んだブラケット２４と、レゾルバステータ３３関係の部品を組み付けたブラケットホルダユニット３５とを一体化し、タッピンネジ５２にて固定したアッセンブリ品である。ステータ２は、コイル６を巻装したステータコア５にバスバーユニット７を取り付け、給電用端子１１とコイル端部６ａを溶接したものをケース４内に収容固定したアッセンブリ品である。また、ロータ３は、ロータシャフト２１にロータコア２５を固定し、マグネットホルダ２７を取り付けた後、マグネット２６を圧入しマグネットカバー２８を装着すると共に、マグネットホルダ２７にレゾルバロータ３２を圧入固定したアッセンブリ品である。

このようなアッセンブリ品をそれぞれ組み立てた後、ロータ３をブラケットアッセンブリ５１に取り付け、そこにステータ２を外装して固定ネジ２３にてケース４とブラケット２４を締結する。次に、溶接作業孔４８ａを介して、バスバー端子４６と接続端子４４を溶接固定する。この状態にてモータ抵抗や絶縁チェック等を行い、その後、レゾルバ３１の原点調整を行う。原点調整は、長孔の取付孔３４ｂを利用して、レゾルバホルダ３４の位置をブラケット２４の外側から周方向に微調整して実施される。ブラケット２４にはレゾルバ調整孔４８ｃが形成されており、原点調整は、このレゾルバ調整孔４８ｃから行われる。その際、レゾルバ調整孔４８ｃには図示しない調整用治具が挿入され、レゾルバホルダ３４の位置が取付孔３４ｂを利用して周方向に微調整され、レゾルバ３１の原点が調整される。

原点調整した後、ブラケット２４の外側からレゾルバ固定孔４８ｂを介して取付ネジ４２を挿入し、雌ネジ部４１に螺入固定する。これにより、レゾルバホルダ３４のフランジ部３４ａが、ブラケット２４とブラケットホルダユニット３５との間に挟まれる形で固定される。取付ネジ４２を締め付けた後、ブラケットキャップ４９を取り付ける。これにてモータ１の組み付け作業は完了し、その後、各種特性チェック等が行われ、完成品となる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、コラムアシスト式のＥＰＳに使用されるブラシレスモータを示したが、他の方式のＥＰＳ用モータにも本発明は適用可能である。また、ＥＰＳや各種車載電動品用のモータ以外にも広くブラシレスモータ一般にも適用可能であり、さらに、ブラシ付モータや電気機器にも適用可能である。

本発明の一実施例であるブラシレスモータの断面図である。 図１のブラシレスモータの分解斜視図である。 ブラケットホルダユニットの構成を示す斜視図である。 絶縁壁の配置状態を示す説明図である。 従来のブラシレスモータの構成を示す断面図である。 バスバーユニットの構成を示す斜視図である。 バスバーの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ ブラシレスモータ
２ ステータ
３ ロータ
４ ケース
４ａ 内周面
５ ステータコア
６ ステータコイル
６ａ コイル端部
７ バスバーユニット（端子ユニット）
８ 分割コア
９ インシュレータ
１１ 給電用端子
２１ ロータシャフト
２２ａ,２２ｂ ベアリング
２３ 固定ネジ
２４ ブラケット
２４ａ 内周面
２５ ロータコア
２６ マグネット
２７ マグネットホルダ
２８ マグネットカバー
３１ レゾルバ
３２ ロータ
３３ ステータ
３３ａ 端子部
３４ レゾルバホルダ
３４ａ フランジ部
３４ｂ 取付孔
３５ ブラケットホルダユニット
３６ センサハーネス
３７ インシュレータ
３８ ゴムグロメット
３９ リブ
４１ 雌ネジ部
４２ 取付ネジ
４３ 外部給電用端子
４４ 接続端子
４５ 本体部
４６ バスバー端子
４７ 本体部
４８ａ 溶接作業孔
４８ｂ レゾルバ固定孔
４８ｃ レゾルバ調整孔
４９ ブラケットキャップ
５１ ブラケットアッセンブリ
５２ タッピンネジ
５５ 絶縁壁
５６ 溶接部
100 ブラシレスモータ
101 ブラケットアッセンブリ
102 ロータアッセンブリ
103 ステータアッセンブリ
104 ブラケット
105 ベアリング
106 レゾルバステータ
107 レゾルバホルダ
108 接続端子
109 ロータシャフト
110 ロータ
111 レゾルバロータ
112 ケース
113 ステータコア
114 モータコイル
115 バスバーユニット
116 バスバー端子
117 開口部
118 溶接部
121 モールド体
122 バスバー
122U,122V,122W,122C バスバー
123 環状部
124 給電用端子

Claims (4)

1. ステータコイルが巻装されたステータコアと、前記ステータコアが収容されるケースと、前記ケースの端部に取り付けられるブラケットと、前記ステータコアの一端側に取り付けられ、前記ステータコイルの端部が接続される給電用端子を備えた端子ユニットと、を有してなるブラシレスモータであって、
   前記給電用端子と、前記ケース及び前記ブラケットの内周面との間に、合成樹脂製の絶縁壁を配設したことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 請求項１記載のブラシレスモータにおいて、前記ブラシレスモータは、前記端子ユニットと軸方向に隣接して配置され、前記ブラケットに取り付けられる合成樹脂製のブラケットホルダユニットをさらに有し、前記絶縁壁は、前記ブラケットホルダユニットに形成されてなることを特徴とするブラシレスモータ。
3. 請求項２記載のブラシレスモータにおいて、前記絶縁壁は、前記ブラケットホルダユニットの本体部外周に軸方向に沿って突設されてなることを特徴とするブラシレスモータ。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のブラシレスモータにおいて、前記絶縁壁は円筒形状に形成され、前記ブラシレスモータ内にて前記給電用端子の外側を囲繞するように配置されることを特徴とするブラシレスモータ。

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