JP2011035979A - モータ、およびモータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に量産でき、信頼性に優れた絶縁構造を有するモータ。
【解決手段】シャフト１と、前記シャフト１に固定されるロータ２と、前記ロータ２の周りに配設される筒状のステータ３と、前記シャフト１を回転自在に支持し、前記ロータ２及び前記ステータ３を収容するハウジングと、を含み、前記ステータ３は、複数のティース３４を有するコア３１と、前記複数のティース３４に導電線を巻き付けることにより形成される複数のコイル３２と、絶縁性のチューブ５と、を備え、前記コア３１は、それぞれが前記ティース３４を有する複数の要素コア３５を連結して構成され、前記複数のコイル３２は、１本の前記導電線で繋がる、少なくとも２つ以上の連続コイル３２ａを含み、前記連続コイル３２ａ間を渡る前記導電線３７ａの部分に、前記チューブ５が挿入されているモータ。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ、およびモータの製造方法に関し、特に、コイル間を渡る導電線の絶縁構造に関する。

この種の絶縁構造に関しては、これまでにもいくつか開示されている。

例えば、特開平５−３０６９５号公報では、コイル導体（導電線）の表面にテープを巻回した後、熱硬化性樹脂を含浸させて絶縁層を形成している。

また、特開平１０−１３６６０１号公報では、口出し線（導電線）を口出し線用絶縁チューブで包囲している。口出し線用絶縁チューブは、フィルムを螺旋状に捲回し、超音波シール加工などによって筒状に形成している。
特開平５−３０６９５号公報 特開平１０−１３６６０１号公報

しかしながら、これらいずれの絶縁構造も、導電線の周りにテープ等を巻き付けて形成しているため、テープ等の繋ぎ目から導電線が露出するおそれがあり、信頼性の面で不安がある。

本発明の目的は、容易に量産でき、信頼性に優れた絶縁構造を有するモータを提供することにある。

本発明に係るモータは、シャフトと、前記シャフトに固定されるロータと、前記ロータの周りに配設される筒状のステータと、前記シャフトを回転自在に支持し、前記ロータ及び前記ステータを収容するハウジングと、を含み、前記ステータは、複数のティースを有するコアと、前記複数のティースに導電線を巻き付けることにより形成される複数のコイルと、絶縁性のチューブと、を備え、前記コアは、それぞれが前記ティースを有する複数の要素コアを連結して構成され、前記複数のコイルは、１本の前記導電線で繋がる、少なくとも２つ以上の連続コイルを含み、前記連続コイル間を渡る前記導電線の部分に、前記チューブが挿入されているモータである。

係る構成のモータによれば、連続コイル間を渡る導電線の部分に、切れ目のないチューブが挿入されているので、削れたり切断されたりしない限り、導電線が露出するおそれはないし、外れるおそれもない。従って、絶縁性を高度な信頼性をもって確保できる。

本発明に係るモータは、次のような製造方法を用いて作製することができる。

すなわち、本発明に係るモータの製造方法は、巻線機に複数の前記要素コアを取り付ける要素コア支持工程と、導電線供給装置から引き出される前記導電線に、その先端から前記チューブを挿入し、前記導電線が通り抜け可能な状態で前記チューブを一時的に支持するチューブ支持工程と、前記チューブを通り抜けて送り出される前記導電線を、前記複数の要素コアがそれぞれ有する前記ティースに巻き付けて、前記連続コイルを連続的に形成する巻付工程と、を含み、前記巻付工程が、連続する２つの前記連続コイルの間に前記チューブを送り出すチューブ送出工程を含む。

係る構成のモータの製造方法によれば、絶縁性に優れたモータを容易に量産できる。

本発明によれば、量産が容易で、信頼性に優れた絶縁構造を有するモータを提供することができる。

図１は、本実施形態のモータの断面図である。 図２は、図１の矢印I方向から見たステータである。 図３は、要素コアの概略斜視図である。 図４は、コイルセットの概略斜視図である。 図５は、巻線装置の模式図である。 図６は、図５における矢印II方向から見た模式図である。 図７は、チューブ規制部の模式図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。 図８は、図７の（ａ）の別の状態を示す図である。 図９は、巻線処理の工程を説明するための図である。 図１０は、巻線処理の工程を説明するための図である。 図１１は、巻線処理の工程を説明するための図である。 図１２は、巻線処理の工程を説明するための図である。 図１３は、巻線処理の工程の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

（モータの構造）
図１、図２に、本実施形態のモータを示す。このモータは、電動パワーステアリング用のブラシレスモータであり、シャフト１やロータ２、ステータ３、ハウジング４などを含んで構成されている。

ハウジング４は、有底円筒形状をした容器状のブラケット４１と、ブラケット４１の開口に嵌め込まれる蓋状のカバー４２とを有している。ハウジング４にはロータ２やステータ３が収容されている。ブラケット４１の底面の中央と、この底面と対向するカバー４２の天面の中央とには、それぞれシャフト１が挿通される軸孔４３が開口している。これら軸孔４３に挿通されたシャフト１は、ベアリング４４を介してハウジング４に回転自在に支持されている。

シャフト１の軸方向の中間部分には、円柱状のロータ２が同軸に固定されている。ロータ２の外周面には、周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように複数のマグネット２１，２１，…が配設されている。ロータ２の周りには、ロータ２の外周面と僅かな隙間を隔てて対向するように円筒状のステータ３が配設されている。

図２に示すように、ステータ３には、コア３１や複数（本実施形態では１２個）のコイル３２、チューブ５などが備えられている。コア３１は、円筒状のコアベース３３と、このコアベース３３から中心側に突出する複数（本実施形態では１２個）のティース３４とを有している。コア３１は、複数（本実施形態では１２個）の要素コア３５を連結して構成されている。

図３に、その要素コア３５を示す。同図に示すように、要素コア３５は、金属板の積層体からなり、断面略Ｔ字形状をしている。１つの要素コア３５は、コアベース３３を構成する要素コアベース３６と、１つのティース３４とを有している。

これらティース３４のそれぞれに、絶縁性のインシュレータ３９を介して導電線３７が集中巻きにより巻き付けられて１２個のコイル３２が形成されている。本実施形態では、これら１２個のコイル３２は、１本の導電線３７で繋がる２個のコイル３２（連続コイル３２ａ）からなる６個のコイルセット３８で構成されている（図４参照）。コイルセット３８の詳細については別途後述する。

繋がった２つの連続コイル３２ａは、その間に、他の２つのコイルセット３８，３８における一方の連続コイル３２ａをそれぞれ１つずつ挟む形で周方向に配置されている。各連続コイル３２ａから導出される導電線３７の端部は、それぞれバスバーの所定の端子に接続されている（図示せず）。そして、各コイルセット３８には、一方の連続コイル３２ａから他方の連続コイル３２ａに渡る導電線３７の部分（渡り部３７ａともいう）を被覆するように、チューブ５が渡り部３７ａに挿入されている。本実施形態では、合計６個のチューブ５が設けられている。

これらチューブ５は、例えば、フッ素樹脂やガラス繊維等、耐熱性や絶縁性に優れた軟質の素材を用いている。チューブ５は、一般の押出成型によって、または、ガラス繊維を編み込むことによって、全体が一体に成形されている。チューブ５は、少なくとも絶縁が必要な部分に切れ目や接合部位が無ければよく、絶縁が不要な端部に切れ目が形成されてもよい（一体成形品）。尚、本実施形態のチューブ５は、渡り部３７ａの絶縁が必要な部分を、切れ目の無いチューブ５で被覆している。

導電線３７をチューブ５に挿入したときに、抵抗をほとんど受けずに導電線３７の出し入れが可能なように、チューブ５の内径は導電線３７の外径よりも大きく形成されている。チューブ５の長さは必要に応じて適宜設定できるが、通常は、５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。

これらチューブ５は、切れ目のない均質な一体物であるため、削れたり切断されたりしない限り、渡り部３７ａが露出するおそれがない。導電線３７に挿入されているため、外れるおそれもない。従って、渡り部３７ａの絶縁性を高度な信頼性をもって確保できる。

また、本実施形態のモータでは、これらチューブ５がステータ３の軸方向、つまりシャフト１の軸方向における一方の端部、本実施形態では、図１においてハウジング４のカバー４２側の端部に偏在するように配設して、チューブ５が邪魔にならないように工夫されている。

すなわち、渡り部３７ａにチューブ５を設けると、チューブ５を収容するスペースの分だけステータ３の軸方向側の寸法が大きくなり易いが、チューブ５を一方の端部に偏在させて集約することで、チューブ５が効率よく収容できるようになるため、ステータ３の軸方向側の寸法が大きくなるのを防いでいる。

（モータの製造方法）
次に、このモータの製造方法について説明する。上述したように、このモータに備えられているステータ３は、２個の要素コア３５，３５の各ティース３４，３４に連続的に１本の導電線３７を巻き付けることによって１つのコイルセット３８を形成し、そのコイルセット３８を６つ組み合わせることにより形成されている。

図４に、そのコイルセット３８を示す。本実施形態のコイルセット３８では、一方の要素コア３５のティース３４に、ティース３４の先端側から見て時計回りに、導電線３７が所定回数巻き付けられて第１の連続コイル３２ａが形成され、渡り部３７ａを介して、他方の要素コア３５のティース３４に、同様に導電線３７が巻き付けられて第２の連続コイル３２ａが形成されている。そして、これら第１及び第２の連続コイル３２ａ，３２ａの間の渡り部３７ａにチューブ５が挿入されている。

このような２つの連続コイル３２ａ，３２ａの間にチューブ５を挿入する処理は、次のような１〜４の工程を含む巻線処理の過程で行われる。

１：巻線機に２つの要素コア３５，３５を横並びに取り付ける（要素コア支持工程）。

２：導電線供給装置５３から引き出される導電線３７に、その先端からチューブ５を挿入し、導電線３７が通り抜け可能な状態でチューブ５を一時的に支持する（チューブ支持工程）。

３：チューブ５を通り抜けて送り出される導電線３７を２つの要素コア３５，３５がそれぞれ有するティース３４，３４に巻き付けて、連続コイル３２ａ，３２ａを連続的に形成する（巻付工程）。

４：巻付工程において、連続する２つの連続コイル３２ａ，３２ａを形成する途中でチューブ５を送り出す（チューブ送出工程）。

図５及び図６に、これら各工程を行うために用いられる巻線装置５０を示す。巻線装置５０には、２つの要素コア３５，３５を支持するためのジグ５１と、ジグ５１とともにこれら要素コア３５，３５を回転制御可能に支持する巻線機５２と、巻線機５２の回転に連動して導電線３７を供給する導電線供給装置５３とが備えられている。

ジグ５１には、２つの取付部５１ａ，５１ａが設けられていて、そこに各要素コア３５がそれぞれ取り付けられる。ジグ５１に各要素コア３５を取り付けることにより、各ティース３４が回転軸Ｓ上に位置するように、各要素コア３５は横並びに配置される。ジグ５１には、また、導電線３７の先端を固定するための掛止部５１ｂが設けられている。

巻線機５２には、それぞれの先端に支持面５４ａ，５４ａを有し、これら支持面５４ａ，５４ａが対向して配置された一対の支持軸５４，５４が設けられている。各支持軸５４は、回転軸Ｓ方向に変位制御可能であり、また、回転軸Ｓ回りに回転制御可能である。

導電線供給装置５３には、導電線３７が巻回されているリールから導電線３７を引き出し、巻線機５２に連動して導電線３７を送り出す送出機構５５や導電線３７を挟持可能な挟持装置５６、チューブ５の送り出しを制御するチューブ送出制御装置５７などが設けられている。

図７、図８に、チューブ送出制御装置５７を示す。チューブ送出制御装置５７は、それぞれの先端にピン５８ａが１つ突出した一対のチューブ規制部５８，５８を有している。各チューブ規制部５８は、先端が対向配置されていて、図７の（ａ）や（ｂ）に示すように、両先端が近づくチューブ支持位置と、図８に示すように、両先端が離れるチューブ送出位置とに変位制御可能である。チューブ支持位置では、２つのピン５８ａ，５８ａが近接し、これらの間に、導電線３７の外径よりも大きく、チューブ５の外径よりも小さい隙間（通し孔５９ともいう）が形成されるように設定されている。チューブ送出位置では、チューブ５とチューブ規制部５８とが接触しないように設定されている。

次に、１つのコイルセット３８を作製する場合を例に、各工程の具体的な流れについて説明する。

図９に示すように、導電線供給装置５３から導電線３７を引き出し、弛まないように挟持装置５６で導電線３７を挟み、導電線３７の先端からチューブ５を１つ挿入する。各チューブ規制部５８をチューブ送出位置にして、チューブ５をチューブ送出制御装置５７と挟持装置５６との間に送り込んだ後、各チューブ規制部５８をチューブ支持位置に戻す（チューブ支持工程）。チューブ支持位置では、図７の（ａ）に示したように、導電線３７は通し孔５９を通るように設定されている。このとき、チューブ５の外径は通し孔５９よりも大きく設定されているため、チューブ５は、その先端面５ａがピン５８ａに接触し、通し孔５９を通り抜けることができない。

図５に示すように、この処理と前後して、２つの要素コア３５，３５をジグ５１に取り付けた後、ジグ５１と２つの要素コア３５、３５とを一対の支持軸５４，５４で挟持して支持する（要素コア支持工程）。

図５や図１０に示すように、続いて、更に導電線３７を引き出して、その先端をジグ５１の掛止部５１ｂに巻き付けて固定する。チューブ５は、各チューブ規制部５８によって支持されて送り出しが規制されているため、導電線３７だけを引き出すことができる。しかも、チューブ５の内径は導電線３７の外径よりも大きいうえに、チューブ５は、その先端面５ａだけがピン５８ａに受け止められていて、余計な外力が加わることがないので、ほとんど抵抗を受けずに導電線３７だけを引き出すことができる。

そうして、巻線機５２を作動させると、支持軸５４が回転し、自動的に一方の要素コア３５のティース３４に導電線３７が所定回数巻き付けられ、第１の連続コイル３２ａが形成される（巻付工程）。このとき、チューブ規制部５８は、導電線３７の送り出し位置を安定させるノズルとしても機能する。

図１１に示すように、第２の連続コイル３２ａを形成する前に、各チューブ規制部５８がチューブ送出位置に変位する。そうすると、図８に示したように、各チューブ規制部５８が、チューブ５の先端面５ａから離れるため、チューブ５を送り出して第１の連続コイル３２ａの巻き終わり側の端部近くに位置させる（チューブ送出工程）。チューブ５を送り出した後、各チューブ規制部５８はチューブ支持位置に戻り、ノズルとして機能する。

図１２に示すように、続いて、他方の要素コア３５のティース３４に導電線３７が所定回数巻き付けられ、第２の連続コイル３２ａが形成される（巻付工程）。第２の連続コイル３２ａが形成されれば、第２連続コイル３２ａと導電線供給装置５３との間の所定位置で導電線３７を切断し、掛止部５１ｂに固定した導電線３７を外せば、一連の巻線処理は完了となる。後は、同じように処理して、必要な数だけコイルセット３８を作製すればよい。なお、各コイルセット３８の組み付け等、その他の製造工程についての説明は省略する。

以上、説明したように、本実施形態のモータであれば、容易に量産できるし、渡り部３７ａの絶縁性を高度な信頼性をもって確保できる。

なお、本発明にかかるモータは、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、要素コア３５の個数は１２個に限らない。連続コイル３２ａも３個以上であってもよい。その場合、ジグ５１を複数使用して要素コア３５の数を増やすだけで簡単に連続コイル３２ａの数を増やすことができる。そして、図１３に示すように、チューブ支持工程では、複数のチューブ５をチューブ送出制御装置５７と挟持装置５６との間に送り込み、チューブ送出工程の所定のタイミングで１つずつ送り出すようにすればよい。

本発明のモータは、高度な信頼性が要求される車載用モータに好適である。

１ シャフト
２ ロータ
３ ステータ
４ ハウジング
５ チューブ
３１ コア
３２ コイル
３２ａ 連続コイル
３４ ティース
３５ 要素コア
３７ 導電線
３７ａ 渡り部

Claims (6)

1. シャフトと、
   前記シャフトに固定されるロータと、
   前記ロータの周りに配設される筒状のステータと、
   前記シャフトを回転自在に支持し、前記ロータ及び前記ステータを収容するハウジングと、
   を含み、
   前記ステータは、
   複数のティースを有するコアと、
   前記複数のティースに導電線を巻き付けることにより形成される複数のコイルと、
   絶縁性のチューブと、
   を備え、
   前記コアは、それぞれが前記ティースを有する複数の要素コアを連結して構成され、
   前記複数のコイルは、１本の前記導電線で繋がる、少なくとも２つ以上の連続コイルを含み、
   前記連続コイル間を渡る前記導電線の部分に、前記チューブが挿入されているモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記複数のコイルは集中巻きにより形成されているモータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のモータにおいて、
   前記チューブが前記ステータの一方の端部に偏在しているモータ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のモータにおいて、
   前記チューブが一体成形品であるモータ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のモータの製造方法であって、
   巻線機に複数の前記要素コアを取り付ける要素コア支持工程と、
   導電線供給装置から引き出される前記導電線に、その先端から前記チューブを挿入し、前記導電線が通り抜け可能な状態で前記チューブを一時的に支持するチューブ支持工程と、
   前記チューブを通り抜けて送り出される前記導電線を、前記複数の要素コアがそれぞれ有する前記ティースに巻き付けて、前記連続コイルを連続的に形成する巻付工程と、
   を含み、
   前記巻付工程が、連続する２つの前記連続コイルを形成する途中で前記チューブを送り出すチューブ送出工程を含むモータの製造方法。
6. 請求項５に記載のモータの製造方法において、
   前記導電線供給装置が、前記導電線に挿入された前記チューブの先端面に接触可能なチューブ規制部を備え、
   前記チューブ支持工程では、前記チューブ規制部が前記チューブの先端面に接触することにより該チューブが一時的に支持され、
   前記チューブ送出工程では、前記チューブ規制部が前記チューブの先端面から離れることにより該チューブが送り出されるモータの製造方法。

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