JP2011205877A - 分割ステータ、及びモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円環状のステータを構成する分割ステータ201であって、ステータを構成した状態でステータの周方向に延びるコアバック部と、コアバック部からステータの径方向に向かって延びるティース部とを有した分割コア202と、一対のコイル線端末204aを有し、ティース部に巻回されたコイルと、コイルとティース部との間に設けられた絶縁層203と、一対のコイル線端末を除いたコイルの全体を封止する樹脂層205と、を備え、樹脂層の周方向側端面壁205dは、コアバック部の周方向側端面壁よりも、周方向内側である。
【選択図】図42
Description
[モータの全体構成]
図2に、本実施形態のモータを示す。このモータ1Aは、車載用のインナロータ型ブラシレスモータであり、例えば、電動パワーステアリングを駆動するために使用される。特に、このモータ1Aは、組立時に、ステータに渡り線用バスバーを取り付けたり取り外したりすることで、1つのステータを共用して、パラレル結線とシリーズパラレル結線とに切り替えられる機能を有している。
ステータ12は、複数(本実施形態では12個)の分割ステータ50を連結して形成されている。図3、図4に示すように、分割ステータ50は、分割コア51やインシュレータ52、コイル53、樹脂層54を備えている。具体的には、分割コア51は略T字形状をした複数の鋼板を積層して形成されている。分割コア51は、互いに連結される横断面劣弧状のコアバック部51aと、コアバック部51aの中央部位から径方向を中心に向かって延びるティース部51bなどを有している。分割コア51には絶縁性のインシュレータ52(絶縁層)が装着されている。
コイル53は、2本のコイル線端末55の先端部分を除き、モールドによって形成された樹脂層54に埋設されている。コイル線端末55の基端部分は樹脂層54でモールドされているので、コイル線端末55は所定位置に位置決めされている。また、基端部分が樹脂層54に埋設されることにより、樹脂層54から突出するコイル線端末55の先端部分が撓み難くなるので、コイル線端末55の先端部分を直線状に安定して保持できる。
開口側端部50aに面する樹脂層54の端面に、後述する渡り線用バスバー24が収容可能な分割配線溝21a(分割支持構造)が形成されている。詳しくは、分割配線溝21aはコアバック部51aに沿って円弧状に形成されている。分割ステータ50を連結することにより、隣接する分割配線溝21aどうしが連結され、ステータ12の周方向に延びる円環状の配線溝21が形成される。コイル線端末55は、この配線溝21に沿ってステータ12の周方向に並ぶように配置されている。
本実施形態のバスバー61は、ステータ12のU相、V相、W相のそれぞれに接続される3つの相用バスバー61u,61v,61wと、中性点に接続される1つのコモン用バスバー61xとで構成されている。すなわち、本実施形態の各コイル53はY結線されている。
これらバスバー61は、金属板を打ち抜いて形成した中間部材を折り曲げて形成することもできるが(プレス加工)、本実施形態では、1本の絶縁被膜を有しない裸電線(例えば、裸銅線68)を加工することによって形成されている。
アダプター62は樹脂の射出成型品である。本実施形態のアダプター62は、ステータ12の形状に合わせて円環形状に形成されている。アダプター62は、パラレル結線とシリーズパラレル結線とで共用できる。アダプター62の横断面は矩形形状をしている。
図5に示したように、アダプター62には、ステータ12の第1固定部22に係合してアダプター62をステータ12に固定する第2固定部25が形成されている。本実施形態の第2固定部25は、第1固定部22に弾性変形して掛け止められるフック形状に形成されている。
本実施形態の渡り線用バスバー24(部分配線部材)は、シリーズパラレル結線を行う場合に、直列に接続されるコイル53のコイル線端末55どうしを接続するために用いられる。図9に示したように、渡り線用バスバー24は、帯板状の配線本体24aと、配線本体24aの両端の側縁から略直交して平行に延びる複数(本実施形態では2個)の帯板状の配線端子24bとを有している。配線端子24bの配線本体24a側の基端部分には、配線端子24b及び配線本体24aと略直交する屈曲部24cが設けられている。渡り線用バスバー24もプレス加工又は1本の裸銅線から加工して形成される。
図16に示すように、コイル線端末55は、ステータ12の円周方向に等間隔で並んでいる。本実施形態の場合、コイル線端末55は24箇所に設けられているので、隣接する2本のコイル線端末55によって形成される中心角は15度である。なお、バスバーユニット11の端子部66はコイル線端末55の数や位置に対応して設けられている。
[モータの全体構成]
図22に、本発明を適用したモータ1を示す。このモータ1は、車載用のインナロータ型ブラシレスモータであり、例えば、電動パワーステアリングを駆動するために使用される。同図に示すように、このモータ1には、ケーシング2やバスバーユニット100、ステータ200、ロータ300、シャフト6などが備えられている。
バスバーユニット100の構成について詳細に説明する。図23及び図24に示すように、バスバーユニット100は、ステータ200の軸方向端部(図23における上側端部)に配設されると共に、後述するステータ200の複数のコイル線端末204aに電気的に接続されており、電流を後述するステータ200のコイル204へ供給するものである。
本実施形態のステータ200は、複数の分割ステータ201により、図23に示すように、円筒状に形成されている。この例では、ステータ200を構成する分割ステータ201の数(分割数)は12個である。すなわち、それぞれの分割ステータ201の中心角は30度である。図42は、分割ステータ201の斜視図である。また、図43は、分割ステータ201の縦断面図である。図43に示すように、分割ステータ201は、分割コア202、インシュレータ203、コイル204、及び樹脂層205を備えている。
図44は、分割コア202の斜視図である。分割コア202は、複数の電磁鋼板を積層して軸方向に延びるように形成されている。そして、図44から分かるように、分割コア202の横断面は略T字状をしている。
インシュレータ203は、分割コア202とコイル204とを絶縁する絶縁層として、後述するように、コイル204とティース部202aの間に設けてある。すなわち、インシュレータ203は、本発明の絶縁層の一例である。そのため、インシュレータ203は、絶縁性の部材を用いて形成してある。この例では、絶縁性の部材として熱可塑性の樹脂を採用している。
シュレータ203の端面壁203dと分割コア202の周方向側端面壁202eとは、概ね0.1mmの段差がある。
コイル204は、エナメル被覆銅線等の電線(銅線)が、インシュレータ203を介して分割コア202に整列巻きされて形成されている。このとき、コイル204は、インシュレータ203の端面壁203dから膨出しないように巻回される。図47は、コイル204を巻回した分割コア202における、スロット202d部分の横断面図である。図47では、同図の下側がティース部202aであり、同図に示した矢印の順に銅線を巻回している。また、図47では、コイル204の各段の横に示した数字(8・7…2・1等)は、巻き数を示している。例えば、コイル204の1段目(図47の最下方側)は、1回目から8回目まで巻回されている。巻回数はモータ1の定格に応じて設定される。このように、コイル204を整列巻きすることで、コイル204が、分割コア202の周方向端面から膨出しないようにすることが可能になる。この例では、インシュレータ203の周方向の端面壁203dのライン(図47で2点鎖線で示したライン)から、概ね0.1mmのクリアランスを確保している。
樹脂層205は、一対のコイル線端末204aを除いたコイル204全体を封止している。このようにコイル204全体を覆うことで、樹脂層205は、他の分割ステータ201との短絡(相間の短絡)の防止する機能を発揮することができる。また、コイル204の励磁振動を低減する機能も発揮できる。
図51は、樹脂層205のモールドに用いる金型260の一部を示す斜視図である。また、図52は、金型260の断面図である。図52では、サブアセンブリ206を金型260内にセットした状態を示している。この金型260は、固定側型部260a、コイル線端末側型部260b、可動側型部260c、及びスライド部260dを備えている。
60a、分割コア202の軸方向他方側端部、インシュレータ203の端面壁203cによって余分な空間が形成される。その空間に樹脂層205を構成する樹脂が流れ込む。この空間に流れ込んだ樹脂の厚みが非常に薄いとき、ステータ内周面からロータ側へ樹脂が剥がれる恐れがある。そこで、インシュレータ203の段差部203eを形成する。この段差部203eには、モールドにより樹脂が流れ込むことになる。したがって、ある程度の厚みがある樹脂層205を形成することができる。
以上のように本実施形態によれば、ステータ200において、分割コア202の周方向側端面壁202e同士が接触し、樹脂層205同士は周方向側では接触しない。それゆえ、本実施形態では、分割コア202の精度でステータ200を構成することができる。したがって、この分割ステータ201でステータ200を形成すれば、樹脂層同士が周方向側で接触する分割ステータを用いた場合と比べ、ステータの内径真円度をより向上させることが可能になる。ステータの内径真円度はモータ1の特性に影響があるので、本実施形態ではモータ1の特性改善も可能になる。
なお、前記絶縁層は、インシュレータ203の他に、塗装(例えば電着塗装)により形成することも可能である。
図54や図55に示すように、本実施形態のロータ300は、2ステップスキュー構造のロータであり、ロータコア310やマグネット320、スペーサ330、ロータカバー340などで構成されている。ロータコア310やマグネット320、スペーサ330は、接着剤を使用することなく、ロータカバー340によって一体に固定されている。なお、図55に示しているのは鍔部341を形成する前のロータカバー340(ベース340a)である。
ット群のマグネット320は、その曲突面321を径方向外側に臨ませ、貫通孔311と平行に延びるようにして、ロータコア310の外周面に一定の隙間を隔てながら周方向に等間隔で配置される。これらマグネット320は、それぞれ径方向にS極とN極とに着磁されていて、径方向外側においてS極とN極とが周方向に交互に並んでいる。
その中心角(ラジアン)をαとする。そして、同様に、凹部348の曲率半径をRbとし、その中心角をβとする。
次に、本実施形態のロータ300の製造方法について説明する。
図60に示すように、本工程では、ロータカバー340のベース340a(初期状態)を形成する。具体的には、まず、金属板をプレス加工することにより、同図の(a)に示すような、シームレスの有底円筒状のプレス加工品を形成する。金属板の厚みに関しては、耐久性およびモータ性能の観点から、0.2mm〜0.3mmが好ましい。
本工程では、ベース340aの周壁342を径方向外側から凹ませることにより、ベース340aの軸方向の中間部分に区画凹部350を形成する。
本工程では、ベース340aの周壁342を径方向外側から凹ませ、複数のリセス346を形成することにより複数の支持領域347を複数形成する。また、本実施形態では、支持領域347と同時に凹部348も形成する。
本工程では、支持領域形成工程の後、ロータコア310やマグネット320、スペーサ330をベース340aに装着して一体に仮組する。
本工程では、装着工程の後、ベース340aの加工端345を変形させて鍔部341を形成し、ロータカバー340の内部にマグネット320等を封止する。
第1実施形態のモータ1Aのステータ12等と、第2実施形態のモータ1のステータ200等とでは、基本的な構成は共通している。従って、第2実施形態の説明にモータ1Aの構成の説明が含まれる場合がある。逆に、第1実施形態の説明にモータ1の構成の説明が含まれる場合もある。更に、モータ1Aの構成とモータ1の構成とを適宜組み合わせてもよい。
12 ステータ
13 ロータ
21 配線溝(支持構造)
21a 分割配線溝(分割支持構造)
24 渡り線用バスバー(配線部材)
50 分割ステータ
51a コアバック部
51b ティース部
52 インシュレータ(絶縁層)
54 樹脂層
55 コイル線端末
200 ステータ
202 分割コア
202a ティース部
202b コアバック部
202e 周方向側端面壁
203 インシュレータ(絶縁層)
204 コイル
204a コイル線端末
205 樹脂層
205d 周方向側端面壁
Claims (12)
- 円環状のステータを構成する分割ステータであって、
前記ステータを構成した状態で該ステータの周方向に延びるコアバック部と、該コアバック部から前記ステータの径方向に向かって延びるティース部とを有した分割コアと、
一対のコイル線端末を有し、前記ティース部に巻回されたコイルと、
前記コイルと前記ティース部との間に設けられた絶縁層と、
前記一対のコイル線端末を除いた前記コイルの全体を封止する樹脂層と、
を備え、
前記樹脂層の周方向側端面壁は、前記コアバック部の周方向側端面壁よりも、周方向内側に位置する分割ステータ。 - 請求項1の分割ステータにおいて、
前記コイルは、前記ティース部に整列巻きされている分割ステータ。 - 請求項1又は請求項2の分割ステータにおいて、
前記一対のコイル線端末は、該分割ステータの軸方向に平行して延びている分割ステータ。 - 請求項1から請求項3のうちの何れか1つの分割ステータにおいて、
前記一対のコイル線端末によって形成される中心角は、前記分割コアの中心角の半分の大きさである分割ステータ。 - 請求項1から請求項4のうちの何れか1つの分割ステータにおいて、
前記樹脂層は、該分割ステータの軸方向側の何れか一方の端面に、線状の配線部材を収容可能な溝が形成されている分割ステータ。 - 請求項5の分割ステータにおいて、
前記配線部材は、前記コイル線端末に繋がる端子部材を有し、
前記溝には、前記端子部材の抜け止め突部が形成されている分割ステータ。 - 請求項1から請求項6のうちの何れか1つの分割ステータにおいて、
前記絶縁層は、樹脂のインシュレータで形成されている分割ステータ。 - 請求項1から請求項7のうちの何れか1つの分割ステータにおいて、
前記絶縁層は、前記分割コアの内周側面よりも外周側に位置した端面壁を備え、
前記樹脂層は、前記絶縁層の前記端面壁を避けて設けられている分割ステータ。 - 請求項8の分割ステータにおいて、
前記絶縁層の前記端面壁は、前記分割コア側における軸方向の端部に段差部が形成されている分割ステータ。 - 請求項1から請求項9のうちの何れか1つの分割ステータにおいて、
前記コイルは、前記絶縁層の周方向端面から膨出しないように、前記分割コアに巻回されている分割ステータ。 - 円環状又はC字状の配線部材、該配線部材に取り付けられた複数の端子部材、及び該配線部材を収容するホルダを有したバスバーユニットと、
請求項3又は請求項4の、複数の分割ステータで形成された円筒状のステータと、
を備え、
それぞれの端子部材は、前記バスバーユニットが前記ステータの一方の軸方向端面側に搭載された状態で、所定の分割ステータにおける前記コイル線端末に挿入可能に形成されているモータ。 - 請求項11のモータにおいて、
前記分割ステータには、前記ホルダを固定する固定部が設けられているモータ。
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