JP2014023299A5

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Publication number: JP2014023299A5
Application number: JP2012160364A
Authority: JP
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2032-07-19

Description

上記課題を解決するために、請求項１の電動モータは、円弧状のヨーク部と前記ヨーク部から径方向内側に突出するティース部とを有して、回転軸線の回りに環状に配置される複数のステータコアと、前記各ステータコアを覆うインシュレータと、前記各ステータコアの前記ティース部に前記インシュレータ上から多層に導線を巻回することにより設けられたコイルと、を備えてハウジング内に固定されたステータと、前記ステータの前記ティース部の内側先端の磁極部で形成される内周面と対向しながら前記ハウジングで回転可能に支承された前記回転軸線上のロータと、を備えた電動モータにおいて、前記インシュレータは、前記回転軸線の方向の側面外周に形成され前記導線の直径にほぼ等しいピッチで平行に配列されて前記コイルをガイドするガイド溝と、前記回転軸線の方向の両端部において、前記電動モータの外径側および内径側に一体形成され、前記導線の積層方向に突出して設けられるとともに、前記導線の巻き付け位置を規制し前記コイルに当接する突出部と、を有し、前記インシュレータの少なくとも一端部において、前記導線が前記ガイド溝に向かうように傾斜した外径側前記突出部の当接部位の先端部と前記コイルとの間に前記ガイド溝の前記ピッチの１／２の隙間を有し、内径側前記突出部の内径側面が前記コイルの内径側端部とほぼ同一になるように形成されていることを要旨とする。

上記構成によれば、電動モータのステータコアのティース部を覆うインシュレータの突出部は、回転軸の径方向に外径側突出部の先端部とコイル外径側端部との間に１／２ピッチの隙間を設けるように形成され、内径側突出部の内径側面とコイル内径側端部とは径方向にほぼ同じ高さになるように形成されているので、外径側での巻き始めの導線の干渉、および内径側で導線が内径側突出部に乗り上げることが抑制される。その結果、インシュレータの突出部にかかる応力が減少し、インシュレータの破損を防止できる。

以下、本発明の実施形態の一例として、電動パワーステアリング装置に使用される電動モータについて、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動モータの概略構成を示す縦断面図である。電動モータ（以下、ブラシレスモータという）１は、インナーロータ型のブラシレスモータである。図１に示すように、ブラシレスモータ１は、回転軸２に同行回転可能に連結された環状のロータ３と、ロータ３の周囲を取り囲む環状のステータ４と、ロータ３およびステータ４を収容する第１のハウジング１６と第２のハウジング１７とで構成される筒状のハウジング（以下、モータハウジングという）５とを備えている。例えば、コラムアシストタイプＥＰＳ用モータの場合、図1中、ブラシレスモータ１の軸線方向右側に図示しないウォーム減速機、左側に図示しないＥＣＵが配置されている。

ステータ４は、環状のステータコア８と、このステータコア８に巻回された複数のコイル９とを含む。ステータコア８は、電磁鋼板を打ち抜いて所定の形状に形成された複数枚の薄板がロータ３の回転軸２の軸線方向に積層固定された積層体である。すなわち、ステータコア８は、鉄を含む材料により形成されている。電磁鋼板としては、例えば、表面に絶縁処理が施された珪素鋼板等を用いることができる。

ブラシレスモータ１は、第１のハウジング１６の第1の筒状部１９の軸線方向左端から第1の筒状部１９の径方向外方に突出する第３のフランジ部２８により、例えば、コラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置において、図示しないウォーム減速機に取り付け固定され、回転軸２に取り付けられたトルクを伝達するボス３３を介してウォーム軸回転軸に結合されている。

次に、コイル９（図１参照）が設けられる前のステータ４の図を示す。図２は、図１のステータの概略構成を示す平面図である。ステータ４では、複数（本実施形態では、１２個）のステータコア８のティース部１１が、環状の外径部（ヨーク部）１０から回転軸２（図１参照）に向って突出して設けられており、各ティース部１１の内側先端には、回転軸２を中心として周方向において両側に広がる磁極部１２が設けられる。積層された各ティース部１１の回転軸２の軸線方向の長さは、ティース部１１の周方向の幅よりも大きく、また、周方向における各ティース部１１の両側面は、回転軸２の軸線方向に平行とされる。

各インシュレータ３１は、図２に示すように、ティース部１１の上端を覆うヨーク部１０において、コイル９を形成するコイル線（導線、後述する）の直径にほぼ等しいピッチにて平行に配列されてコイル線の巻き付け位置を規制する複数のガイド溝１４を備えている。複数のガイド溝１４は、回転軸２に平行であってティース部１１の回転軸中心Ｊ１に向って垂直な面に対して平行に設けられる。１つのガイド溝１４は、軸線方向にティース部１１の一方側の端面および両側面にわたって連続して形成されている。また、ティース部１１の図示しない反対側の端面および両側面にわたってもガイド溝１４が連続して形成されている。

次に、図３および図４は、図２中において最も上側に位置するインシュレータ３１近傍を拡大して示す図である。図３は、インシュレータを示す平面図、図４は、インシュレータを示す側面図である。インシュレータ３１は、ティース部１１の軸線方向における中央から一方側（図１中、左側）を覆う複数のガイド溝１４が設けられた樹脂成形品である第１インシュレータ３１ａおよび第１インシュレータ３１ａを反転して配置した他方側（図１中、右側）を覆う第２インシュレータ３１ｂからなり、分割された第１，２インシュレータ３１ａ，３１ｂが軸線方向両側からティース部１１（図２参照）に嵌め込まれて形成されている。ここで、第１インシュレータ３１ａは、コイル線１３の巻き始め、および巻き終り側のインシュレータである。

コイル９が形成される際には、図３に示す第１インシュレータ３１ａの端部において、1段目のコイル線１３が左側から右側へとガイド溝１４に沿って第１インシュレータ３１ａに巻き付けられる（図３中、一点鎖線にて示す）。ここで、各コイル線１３はガイド溝１４のピッチｄに等しく内径側にずれた傾きをもって平行に巻き付けられる。これにより、各コイル線１３は、第１インシュレータ３１ａの外周を1周する毎に１ピッチ分だけ内径方向に移動するように巻回される。続いて、２段目のコイル線１３が１段目のコイル線１３と交差して巻き付けられる。また、第１インシュレータ３１ａとは反対側の第２インシュレータ３１ｂの端部において、各コイル線１３はガイド溝１４に沿って水平方向に巻き付けられる。

図３、４に示すように、第１インシュレータ３１ａの端部には、複数のガイド溝１４上に軸線方向に積層されるコイル線１３が側方に崩れることを防止するための２つの側壁（突出部）２６，２７が設けられている。以下、インシュレータ３１の外径側に設けられた側壁を外径側壁２６といい、内径側に設けられた側壁を内径側壁２７という。側壁２６，２７は、コイル線１３の積層方向である軸線方向Ｚに延びている。

図３に示すように、第１インシュレータ３１ａの外径側壁２６は、径方向内側にそれぞれ傾斜した当接部位３４，３５を備えている。図３の一点鎖線に示すように、巻き始めにおいて、当接部位３４はコイル線１３がガイド溝１４に向かうように傾斜している。当接部位３５は逆方向に同角度に傾斜し、巻き終りのコイル線１３をガイドする。この内面の当接部位３４，３５の頂点（先端部Ｐ）がコイル９の外径側端部Ｂとの間にガイド溝１４のピッチｄのほぼ１／２の隙間を有している。また、内径側壁２７は、回転軸中心Ｊ１に向かって垂直な径方向外側の内径側面Ｃの水平面Ｄがコイル９の内径側端部Ａとほぼ同一の高さｈになるように形成されている。コイル９の１段目は、巻き始めのコイル線１３が当接部位３４と接し、最終列のコイル線１３が当接部位３６と接して巻回方向（図３中、右方向）にガイドされる。また、４段目は、巻き終りのコイル線１３が当接部位３５と接してガイドされ取り出される。

さらに、図４に示すように、第１インシュレータ３１ａの端部において、コイル線１３は1周毎に内径方向に次の列に移って巻回され、コイル線１３が係合する係合部１５は、ガイド溝１４がない平面状に形成されている。１段目の各コイル線１３は、周回ごとに第１インシュレータ３１ａ端部の平面状の係合部１５に接して、ガイド溝１４のピッチｄにて傾斜して平行に配列され、隣接するコイル線１３と互いに接するように隙間なく巻回される（図４中、一点鎖線にて示す）。巻回方向に導かれたコイル線１３は、第１インシュレータ３１ａ側面に軸線方向と平行に設けられたガイド溝１４に沿って図４中、右方向へ延びて巻回されている。そして、図３中の巻き始めの一点鎖線と巻き終りの一点鎖線とは、先端部Ｐ付近で交差する位置Ｅをなすようにステータコア８（図２参照）に巻回される。

上記構成によれば、第１インシュレータ３１ａの外径側壁２６は、径方向内側にそれぞれ傾斜した当接部位３４，３５を備え、巻き始めにおいて、当接部位３４はコイル線１３がガイド溝１４に向かうように傾斜し、当接部位３５は逆方向に同角度に傾斜し、巻き終りのコイル線１３をガイドする。この内面の当接部位３４，３５の先端部Ｐがコイル９の外径側端部Ｂとの間にガイド溝１４のピッチｄのほぼ１／２の隙間を有している。また、内径側壁２７は、径方向外側に内径側面Ｃの水平面Ｄがコイル９の内径側端部Ａとほぼ同一の高さｈになるように形成されている。さらに、第１インシュレータ３１ａの端部において、コイル線１３は1周毎に内径方向に次の列に移って巻回され、コイル線１３が係合する係合部１５は、ガイド溝１４がない平面状に形成されている。１段目の各コイル線１３は、周回ごとに第１インシュレータ３１ａ端部の平面状の係合部１５に接して、ガイド溝１４のピッチｄにて傾斜して平行に配列され、隣接するコイル線１３と互いに接するように隙間なく巻回される。巻回方向に導かれたコイル線１３は、第１インシュレータ３１ａ側面に軸線方向と平行に設けられたガイド溝１４に沿って巻回されている。そして、巻き始めのコイル線１４と巻き終りのコイル線１４とは、先端部Ｐ付近で交差する位置Ｅをなすようにステータコア８に巻回される。

これにより、外径側での巻き始めのコイル線１３が１段目のコイル線１３に干渉、および内径側で最終列のコイル線１３が内径側壁２７に乗り上げることが抑制される。その結果、第１インシュレータ３１ａの外径側壁２６および内径側壁２７にかかる応力が減少し、インシュレータ３１ａの破損を防止できる。また、コイル線１３の巻き崩れを抑制し整列して巻回できる。その結果、コイル９の占積率が向上し、ブラシレスモータ１を小型化できるとともに、ブラシレスモータ１の性能向上につながる。

１：ブラシレスモータ（電動モータ）、２：回転軸、３：ロータ、４：ステータ、
５：モータハウジング、６：ロータコア、７：永久磁石、８：ステータコア、
９：コイル、１０：ヨーク部、１１：ティース部、１２：磁極部、
１３：コイル線（導線）、１４：ガイド溝、１５：係合部、１６：第１のハウジング、
１７：第２のハウジング、１９：第１の筒状部、２０，２５，２８：フランジ部、
２１ａ，２１ｂ：挿通孔、２２ａ，２２ｂ：環状部、２３，２９：軸受保持部、
２４：第２の筒状部、２６：外径側壁（突出部）、２７：内径側壁（突出部）、
３０：バスバー、３１：インシュレータ、３１ａ，３１ｂ：第１，第２インシュレータ、３２：レゾルバ、３３：ボス、３４，３５：外径側壁の当接部位、
３６：内径側壁の当接部位、３７，３８：軸受、Ｊ１：回転軸中心、
ｄ：ピッチ、Ａ：コイル内径側端部、Ｂ：コイル外径側端部、Ｃ：内径側面、
Ｄ：内径側面の水平面、Ｅ：巻き始めと巻き終りの交点、Ｐ：先端部、
Ｚ：コイルの積層方向である軸線方向

Claims

円弧状のヨーク部と前記ヨーク部から径方向内側に突出するティース部とを有して、回転軸線の回りに環状に配置される複数のステータコアと、
前記各ステータコアを覆うインシュレータと、
前記各ステータコアの前記ティース部に前記インシュレータ上から多層に導線を巻回することにより設けられたコイルと、を備えてハウジング内に固定されたステータと、
前記ステータの前記ティース部の内側先端の磁極部で形成される内周面と対向しながら前記ハウジングで回転可能に支承された前記回転軸線上のロータと、を備えた電動モータにおいて、
前記インシュレータは、前記回転軸線の方向の側面外周に形成され前記導線の直径にほぼ等しいピッチで平行に配列されて前記コイルをガイドするガイド溝と、
前記回転軸線の方向の両端部において、前記電動モータの外径側および内径側に一体形成され、前記導線の積層方向に突出して設けられるとともに、前記導線の巻き付け位置を規制し前記コイルに当接する突出部と、を有し、
前記インシュレータの少なくとも一端部において、前記導線が前記ガイド溝に向かうように傾斜した外径側前記突出部の当接部位の先端部と前記コイルとの間に前記ガイド溝の前記ピッチの１／２の隙間を有し、内径側前記突出部の内径側面が前記コイルの内径側端部とほぼ同一になるように形成されていることを特徴とする電動モータ。