JP2008125308A - Brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置等に使用されるブラシレスモータに関し、特に、ステータコイル端末部の絶縁構造に関する。 The present invention relates to a brushless motor used for an electric power steering apparatus and the like, and more particularly to an insulating structure of a stator coil terminal portion.
自動車等の操舵力補助のため、近年多くの車両にいわゆるパワーステアリング装置が装備されている。このようなパワーステアリング装置としては、近年、エンジン負荷軽減や重量低減等の観点から、電気式の動力操舵装置(いわゆる電動パワーステアリング装置)を搭載した車両が増大している。この電動パワーステアリング装置(以下、EPSと略記する)では、狭いボンネット空間内などに装置を配置する関係から、その駆動源であるモータにも小型化、高性能化が要求されている。従来、このようなモータとしては、ブラシ付のDCモータが多く用いられてきたが、昨今では、制御技術の向上も相俟って、小型高性能化の点で優れたブラシレスモータの採用が増大している。 In recent years, many vehicles have been equipped with so-called power steering devices for assisting steering force of automobiles and the like. As such power steering devices, in recent years, vehicles equipped with electric power steering devices (so-called electric power steering devices) are increasing from the viewpoint of reducing engine load and weight. In this electric power steering device (hereinafter abbreviated as EPS), the motor as a driving source thereof is required to be downsized and high in performance because the device is arranged in a narrow bonnet space. Conventionally, DC motors with brushes have been widely used as such motors, but recently, with the improvement of control technology, the adoption of brushless motors that are superior in terms of miniaturization and high performance has increased. is doing.
図4は、このようなEPS向けブラシレスモータのステータ構造を示す説明図である。図4に示すように、ステータ101は、鋼板を多数積層して形成したステータコア102を備えており、ステータコア102には銅線を用いたコイル103が巻装されている。ステータコア102の外周部には、複数個のティースとスロットが交互に形成されており、各ティースの周囲には合成樹脂製のインシュレータ104を介してコイル103が巻回されている。ステータコア102の一端側には、ターミナルユニット105が取り付けられている。ターミナルユニット105には、径方向に向かってコイル給電端子106が多数突設されており、各コイル給電端子106には、コイル103の端末部103a(コイル103の巻き始め部分や巻き終わり部分)が接続されている。ターミナルユニット105は、パワー入力端子とコイル103との電気的中継の他、任意のコイルセグメント間の結線を行う機能も果たしている。
FIG. 4 is an explanatory view showing the stator structure of such a brushless motor for EPS. As shown in FIG. 4, the
コイル給電端子106とコイル端末部103aとの間の電気的接続は、一般に、半田付けやスポット溶接(抵抗溶接)、ヒュージング、アーク溶接等によって行われる。EPS用ブラシレスモータでは、高出力が求められるため、接続部の抵抗降下が最も少なく、接続の信頼性の高いアーク溶接が多く採用されている。近年、EPS用モータは、小型化、高出力化の要求が高まっており、その結果、モータ内部のレイアウトは非常に高集積化している。こうした中、モータ内部の電気的絶縁は重要なテーマであり、種々の対策が講じられている。コイル端末の溶接部においても、近接部品(特にモータハウジング)との絶縁は、製品品質上、必要不可欠であり、振動時等におけるコイル給電端子とハウジングとの間の絶縁を確保する必要がある。このため、従来より、ハウジングに絶縁被膜をコーティングする方式や、ハウジングと溶接部との間に絶縁部品を配置する方式などが試みられている。
しかしながら、ハウジングに絶縁コーティングを施す方式の場合、磁気回路上の問題もあり、ハウジング内周全面にコーティングを施すのは好ましくない。このため、コーティングの際に、部分的にマスキングをするなどの手間が必要であり、その分、工数が嵩みコストアップの一因となるという問題がある。一方、絶縁部品を配置する方式では、樹脂成形品などをハウジング溶接部間に配置する構成が考えられるが、成形用の金型費がかかる上、部品点数も増加するため、やはりコストアップは避けられない。また、絶縁部品の固定方法を考えた場合、部品形状が複雑となり部品単価が高くなると共に、周囲の部品設計にも影響を与える可能性がある。 However, in the case of the system in which the insulating coating is applied to the housing, there is a problem in the magnetic circuit, and it is not preferable to apply the coating to the entire inner periphery of the housing. For this reason, in the case of coating, the effort of partially masking etc. is needed, and there is a problem that the man-hour is increased and the cost increases. On the other hand, in the method of arranging insulating parts, a configuration in which resin molded products are arranged between the welded parts of the housing can be considered. However, since the mold cost for molding increases and the number of parts also increases, the increase in cost is also avoided. I can't. In addition, when considering a method for fixing an insulating component, the shape of the component is complicated, the unit price of the component is increased, and there is a possibility of affecting the surrounding component design.
本発明の目的は、コストアップを招来することなく、ブラシレスモータのステータコイル端末部における絶縁性を向上させ、モータの信頼性向上を図ることにある。 An object of the present invention is to improve the insulation of a stator coil terminal portion of a brushless motor without increasing the cost, and to improve the reliability of the motor.
本発明のブラシレスモータは、鋼製のコアと、前記コアに巻装されたコイルとを備えるステータと、前記コアの軸方向端部に取り付けられ、前記コイルの端部と電気的に接続される給電端子を備えたターミナルユニットと、前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータであって、前記給電端子と前記コイル端部との接合部の外周を、合成樹脂製の熱収縮チューブを用いて形成した絶縁カバーにて被覆したことを特徴とする。 The brushless motor of the present invention is attached to a stator including a steel core and a coil wound around the core, and an axial end of the core, and is electrically connected to the end of the coil. A brushless motor having a terminal unit including a power supply terminal and a rotor rotatably disposed inside the stator, wherein an outer periphery of a joint portion between the power supply terminal and the coil end is synthesized. It is characterized by being covered with an insulating cover formed using a resin heat-shrinkable tube.
本発明のブラシレスモータにあっては、給電端子とコイル端部との接合部の外周を、合成樹脂製の熱収縮チューブを用いて形成した絶縁カバーにて被覆したので、接合部近傍とモータハウジングとの間を市販の熱収縮チューブによって電気的に絶縁でき、必要な絶縁機能を安価に達成できる。 In the brushless motor of the present invention, since the outer periphery of the joint portion between the power supply terminal and the coil end is covered with an insulating cover formed using a heat shrinkable tube made of synthetic resin, the vicinity of the joint portion and the motor housing Can be electrically insulated by a commercially available heat-shrinkable tube, and a necessary insulation function can be achieved at a low cost.
前記ブラシレスモータにおいて、絶縁カバーを加熱により収縮させて前記接合部及びその近傍部位に密着させても良い。また、前記コイルを熱硬化性樹脂にてコーティングすると共に、前記熱硬化性樹脂と前記絶縁カバーを同工程にて加熱するようにしても良く、これにより、既存の接着剤加熱硬化工程を活用して、絶縁カバーを収縮密着させることができる。 In the brushless motor, the insulating cover may be contracted by heating so as to be in close contact with the joint and its vicinity. In addition, the coil may be coated with a thermosetting resin, and the thermosetting resin and the insulating cover may be heated in the same process, thereby utilizing an existing adhesive heat curing process. Thus, the insulating cover can be contracted and adhered.
本発明のブラシレスモータによれば、コイルが巻装されたステータと、コイル端部と電気的に接続される給電端子を備えたターミナルユニットと、回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータにて、給電端子とコイル端部との接合部の外周を、合成樹脂製の熱収縮チューブを用いて形成した絶縁カバーにて被覆したので、接合部近傍とモータハウジングとの間を市販の熱収縮チューブによって電気的に絶縁することが可能となる。これにより、必要な絶縁機能を安価に達成でき、コストアップを招来することなく、モータの信頼性向上を図ることが可能となる。 According to the brushless motor of the present invention, it has a stator around which a coil is wound, a terminal unit having a power feeding terminal electrically connected to the coil end, and a rotor that is rotatably arranged. With a brushless motor, the outer periphery of the joint between the power supply terminal and the coil end is covered with an insulating cover formed using a heat-shrinkable tube made of synthetic resin, so the area between the joint and the motor housing is commercially available. It is possible to electrically insulate by the heat shrinkable tube. As a result, the necessary insulation function can be achieved at a low cost, and the reliability of the motor can be improved without incurring an increase in cost.
また、コイルを熱硬化性樹脂にてコーティングすると共に、熱硬化性樹脂と絶縁カバーを同工程にて加熱することにより、既存の接着剤加熱硬化工程を活用して、絶縁カバーを収縮密着させることができる。従って、工数を追加することなく、絶縁カバー採用でき、コストアップを抑えることが可能となる。 In addition, the coil is coated with a thermosetting resin, and the thermosetting resin and the insulating cover are heated in the same process, so that the insulating cover is contracted and adhered using the existing adhesive heat curing process. Can do. Therefore, it is possible to employ an insulating cover without adding man-hours, and it is possible to suppress an increase in cost.
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、本発明を適用したブラシレスモータの構成を示す断面図である。図1のモータ1は、ラックアシスト式のEPSの動力源として使用され、モータ1の内部をラック軸2が貫通する構成となっている。モータ1の回転は、ボールねじ機構3を介してラック軸2に伝達され、操舵補助力となる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a brushless motor to which the present invention is applied. A motor 1 shown in FIG. 1 is used as a power source for a rack-assisted EPS, and has a configuration in which a
モータ1は、外側にステータ11、内側にロータ21を配したインナーロータ型の装置構成となっている。ステータ11は、ハウジング12と、ハウジング12の内周側に固定されたステータコア13及びステータコア13に巻装されたコイル14とを備えた構成となっている。ハウジング12は鉄等にて形成され、その外周はモータ小型化の要請に応じて100mm程度に抑えられている。ステータコア13は鋼板を多数積層した構成となっており、ステータコア13の内周側には複数個(ここでは9個)のティース16が突設されている。ティース16間に形成されたスロット(同9個)には、合成樹脂製のインシュレータを介してコイル14が巻装されており、インシュレータによってスロット間に巻かれるコイル14の絶縁を確保している。コイル14は、リード線15を介してバッテリ(図示せず)と接続されている。
The motor 1 has an inner rotor type device configuration in which a
図4に示した従来のブラシレスモータと同様に、ステータコア13の両端には、ステータインシュレータ51(以下、インシュレータ51と略記する)が取り付けられている。インシュレータ51のうち、図1において左側のもの(インシュレータ51a)の左端部には、ターミナルユニット52が取り付けられている。ターミナルユニット52には、径方向に向かってコイル給電端子53が多数突設されている。各コイル給電端子53には、コイル14の端末部(コイル14の巻き始め部分や巻き終わり部分)が接続されている。ターミナルユニット52にはさらに、コイル給電端子53と電気的に接続された外部給電端子54が設けられている。外部給電端子54にはリード線15が接続され、各コイル14には、リード線15からターミナルユニット52を介して適宜電力が供給される。
As in the conventional brushless motor shown in FIG. 4, stator insulators 51 (hereinafter abbreviated as insulators 51) are attached to both ends of the
図2は、コイル14の端末部14aとコイル給電端子53との接続部の構成を示す説明図である。図2に示すように、コイル端末部14aは、コイル14から軸方向に沿ってターミナルユニット52方向に引き出されており、接合部55にてコイル給電端子53と溶接固定されている。コイル端末部14aやコイル給電端子53、接合部55は、ハウジング12に近接しており、前述のように、それらの間の絶縁はモータ品質上、非常に重要な位置付けにある。そこで、本発明によるモータ1では、接合部55の近傍外周を絶縁カバー56にて被覆し、ハウジング12との間の絶縁性を確保している。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a connection portion between the
この場合、絶縁カバー56には、合成樹脂製の熱収縮チューブが使用されている。図3は、熱収縮チューブを接合部55の近傍に配置した状態を示す説明図である。熱収縮チューブは、ポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂、弾性ネオプレン、塩化ビニル等にて形成された円筒状のシート(チューブ)を定寸カットしたものであり、加熱により径方向及び軸方向の寸法が縮小して図2の状態となる。すなわち、加熱前には、図3のように遊嵌状態となっている絶縁カバー56が、加熱後には、図2にように絶縁カバー56が接合部55の近傍を覆うように密着する。これにより、接合部55の近傍外周に絶縁カバー56による被覆が形成され、接合部近傍とハウジング12の内周面との間が電気的に絶縁される。
In this case, a synthetic resin heat shrinkable tube is used for the
一方、コイル14は、振動によるコイル線材の絶縁被膜剥離を防止するため、線材間にエポキシ接着剤等を含浸固着している。例えば、モータ1では、エポキシ接着剤57にてコイル14をコーティングしている。このような接着剤には熱硬化性のものが一般に使用されており、ステータ製造時には接着剤の加熱工程が存在する。そこで、当該モータ1では、この加熱工程を利用して絶縁カバー56の収縮を行い、特別な収縮工程を設定することなく、接合部近傍に絶縁カバー56を密着被覆させている。
On the other hand, the
このように、本発明のモータ1では、市販の熱収縮チューブを用いて接合部近傍をカバーするようにしたので、必要な絶縁機能を安価な部品で達成することができる。この際、コイル給電端子53は径方向に突出して設けられているため、車両の振動等により、ハウジング12と接触し易い状況にあり、少なくとも、コイル給電端子53の先端部に位置する接合部55を絶縁材にて被覆することにより、モータの絶縁性は大きく改善される。また、既存の接着剤加熱硬化工程を活用して、絶縁カバー56を収縮密着させるため、余分な工数も要しない。このため、コストアップを招来することなく、接合部近傍の絶縁性を確保でき、コストメリットを生かしつつ、モータの信頼性向上を図ることが可能となる。
As described above, in the motor 1 of the present invention, a commercially available heat-shrinkable tube is used to cover the vicinity of the joint portion, so that the necessary insulating function can be achieved with inexpensive parts. At this time, since the coil
ロータ21はステータ11の内側に配設されており、円筒状のロータシャフト22と、ロータコア23、マグネット24及びマグネットカバー25を同軸状に配した構成となっている。ロータシャフト22の内側には、ラック軸2が挿通される。ロータシャフト22の外周には、円筒形状のロータコア23が外装されている。ロータコア23の外周には、6極構成のマグネット24が固定されている。
The
マグネット24には、小型で高磁束密度が得られるネオジウム鉄磁石等の希土類磁石が使用される。このように、マグネット24に希土類磁石を用いることにより、モータの小型化が図れると共に、ロータ21のイナーシャが低減され操舵フィーリングも向上する。マグネット24は、リング形状となっており、周方向に複数の磁極がN,S交互に配置されている。なお、マグネット24として、複数個のセグメントマグネットを用いても良い。マグネット24の外側には、マグネットカバー25が外装されており、万が一マグネットが破損しても、その破片によりモータ1がロックしないようになっている。
The
ハウジング12の図中右端側には、アルミダイカスト製のハウジング31が取り付けられている。ハウジング31内には、ロータ21の右端側を支持するベアリング32と、ロータ21の回転を検知するレゾルバ33が収容されている。レゾルバ33は、ハウジング31側に固定されたレゾルバステータ34と、ロータ21側に固定されたレゾルバロータ35とから構成されている。レゾルバステータ34にはコイル36が巻装されており、励磁コイルと検出コイルが設けられている。
An aluminum die-
レゾルバステータ34の内側には、ロータシャフト22に固定されたレゾルバロータ35が配設される。レゾルバロータ35は、金属板を積層した構成となっており、三方向に凸部が形成されている。ロータシャフト22が回転すると、レゾルバロータ35もまたレゾルバステータ34内にて回転する。レゾルバステータ34の励磁コイルには高周波信号が付与されており、凸部の近接離反により検出コイルから出力される信号の位相が変化する。この検出信号と基準信号とを比較することにより、ロータ21の回転位置が検出される。そして、ロータ21の回転位置に基づき、コイル14への電流が適宜切り替えられ、ロータ21が回転駆動される。
A
ハウジング12の図中左端側には、アルミダイカスト製のハウジング41が取り付けられている。ハウジング41内には、ボールねじ機構3が組み込まれている。ボールねじ機構3は、ナット部42と、ラック軸2の外周に形成されたスクリュー部43と、ナット部42とスクリュー部43との間に介装された多数のボール44とから構成されている。ラック軸2は、軸回りの回動が規制された状態でナット部42によって左右方向に往復動自在支持され、ナット部42の回転に伴って左右方向に移動する。
A
ナット部42は、ロータシャフト22の左端部に固定されており、ハウジング41に固定されたアンギュラーベアリング45によって回動自在に保持されている。アンギュラーベアリング45は、ハウジング41の開口部にねじ込まれたベアリング固定用リング46a,46bとハウジング41の内部に形成された段部47との間で軸方向の動きが規制された状態で固定されている。また、ナット部42とアンギュラーベアリング45との間の軸方向の動きは、ナット部42の左端にねじ込まれたベアリング固定用リング48とナット部42の外周に形成された段部49とによって規制される。
The
このようなモータ1を備えたEPSでは、まず操向ハンドルが操作されてステアリング軸が回動し、この回動に応じた方向にラック軸2が移動して転舵操作がなされる。この操作により、図示しないステアリングトルクセンサが作動すると、検出トルクに応じて、バッテリからリード線15を介してコイル14に電力が供給される。コイル14に電力が供給されるとモータ1が作動し、ロータシャフト22が回転する。ロータシャフト22が回転すると、これと結合されたナット部42が回転し、ボールねじ機構3の作用により、ラック軸2に対し軸方向の操舵補助力が伝達される。これにより、ラック軸2の移動が促進され、操舵力が補助される。
In an EPS equipped with such a motor 1, the steering handle is first operated to rotate the steering shaft, and the
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、本発明によるステータをEPSの駆動源として用いられるブラシレスモータに使用した例を示したが、当該ステータは、EPS用ブラシレスモータには限定されず、他の用途のブラシレスモータにも広く適用可能である。また、EPSや各種車載電動品用のモータのみならず、本発明は、広くブラシレスモータ一般にも適用可能である。さらに、前述の実施例では、ラックアシスト式のEPSに使用されるブラシレスモータを示したが、コラムアシスト式等、他の方式のEPS用モータにも本発明は適用可能である。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the stator according to the present invention is used for a brushless motor used as an EPS drive source has been described. However, the stator is not limited to an EPS brushless motor, and is used for other applications. Widely applicable to motors. Further, the present invention can be widely applied to general brushless motors as well as motors for EPS and various in-vehicle electric products. Furthermore, in the above-described embodiment, the brushless motor used for the rack assist type EPS is shown, but the present invention can also be applied to other types of EPS motors such as a column assist type.
1 モータ
2 ラック軸
3 ボールねじ機構
11 ステータ
12 ハウジング
13 ステータコア
14 コイル
14a 端末部
15 リード線
16 ティース
21 ロータ
22 ロータシャフト
23 ロータコア
24 マグネット
25 マグネットカバー
31 ハウジング
32 ベアリング
33 レゾルバ
34 レゾルバステータ
35 レゾルバロータ
36 コイル
41 ハウジング
42 ナット部
43 スクリュー部
44 ボール
45 アンギュラーベアリング
46a,46b ベアリング固定用リング
47 段部
48 ベアリング固定用リング
49 段部
51 ステータインシュレータ
51a ステータインシュレータ
52 ターミナルユニット
53 コイル給電端子
54 外部給電端子
55 接合部
56 絶縁カバー
57 エポキシ接着剤
101 ステータ
102 ステータコア
103 コイル
103a 端末部
104 インシュレータ
105 ターミナルユニット
106 コイル給電端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
101 stator
102 stator core
103 coil
103a terminal
104 Insulator
105 Terminal unit
106 Coil feed terminal
Claims (3)
前記コアの軸方向端部に取り付けられ、前記コイルの端部と電気的に接続される給電端子を備えたターミナルユニットと、
前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータであって、
前記給電端子と前記コイル端部との接合部の外周を、合成樹脂製の熱収縮チューブを用いて形成した絶縁カバーにて被覆したことを特徴とするブラシレスモータ。 A stator comprising a steel core and a coil wound around the core;
A terminal unit that is attached to an axial end of the core and includes a power feeding terminal that is electrically connected to the end of the coil;
A brushless motor having a rotor rotatably disposed inside the stator,
A brushless motor, wherein an outer periphery of a joint portion between the power supply terminal and the coil end portion is covered with an insulating cover formed using a heat shrinkable tube made of synthetic resin.
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
ITTO20090504A1 (en) * | 2009-07-06 | 2011-01-07 | Embraco Europ Srl | ASSEMBLY PROCEDURE FOR ELECTRIC POWER SUPPLY CABLES TO A STATOR |
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2006
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ITTO20090504A1 (en) * | 2009-07-06 | 2011-01-07 | Embraco Europ Srl | ASSEMBLY PROCEDURE FOR ELECTRIC POWER SUPPLY CABLES TO A STATOR |
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