JP2016226278A - モータ用ガイド部材、これを含むステータ及びモータ（ｒｏｕｔｅｒ ｆｏｒ ｍｏｔｏｒ、ｓｔａｔｏｒ ａｎｄ ｍｏｔｏｒ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ） - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの振動防止機能を実現するガイド部材の構造及びこれを用いるモータを提供する。【解決手段】ステータに巻き取られるコイルを外部の電源モジュールにガイドするガイド部材の構造において、コイルガイド溝内部に振動防止パターンを設けて、モータ駆動時にコイルの安定した固定力を実現し、コイル振動による騒音を解消してより安定なハンドル操作を可能とする。【選択図】図４

Description

本発明は、コイルの振動防止機能を実現するモータ用コイルガイド部材の構造及びこれを用いるモータに関する。

一般に自動車の操向の安定性を保つために電動式操向装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｒｅｅｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が用いられる。電動式操向装置（ＥＰＳ）は、車速センサ、トルクアングルセンサ及びトルクセンサなどから感知した運行条件によって電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）でモータを駆動して回旋安定性を保ち、迅速な復元力を提供することで、運転者に安全な走行を可能とさせる。このようなＥＰＳシステムは、運転者が操向を行うためにハンドルを操作するトルクをモータが補助することで、より少ない力で操向作業を可能とするが、このようなモータとしてＢＬＤＣモータが用いられる。

ＢＬＤＣモータ（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣモータ）の主要部位は、ステータとロータとで構成され、固定子にはコイルが巻き取られ、回転子にはマグネットが結合されて互いに電磁気的相互作用によってロータが回転する。

このように構成されたＥＰＳモータのステータは、巻線されたコイルが外部の電源供給装置と連結されたバスバーと接続して電源が供給される。

しかし、このようにバスバーと接触されたコイルは、モータ駆動時にコイル自体の固定が困難であるため、振動の激しい環境において持続的に使用される場合、コイル振動による騒音が発生し、運転環境を阻害する要因として作用することになる。さらに、これを防止するために、コイルを、接着剤を用いて外部構造物に固定する場合、外部環境による接着剤の変性及び脱漏により完全な固定は困難であると共に、コストの増加を発生させる問題となる。

本発明の実施例は、上記課題を解決するためにステータに巻き取られるコイルを、外部の電源モジュールにガイドするガイド部材の構造において、コイルガイド溝内部に振動防止パターンを設けて、モータ駆動時にコイルの安定した固定力を実現してコイル振動による騒音を解消させ、より安定的なハンドル操作ができるようにするモータ用コイルのガイド部材の構造を提供する。

上記課題を解決するための手段として、本発明の実施例においては、ガイド部材本体と前記ガイド部材本体の上面に設けられる、少なくとも１つ以上のコイル巻線ガイド部及び前記コイル巻線ガイド部の内側に突出して形成される振動防止パターンを含むモータ用ガイド部材を提供する。

また、上記モータ用ガイド部材とステータとが結合し、ロータ構造と結合するＥＰＳモータを提供する。

本発明の実施例によれば、ステータに巻き取られるコイルを外部の電源モジュールにガイドするガイド部材の構造において、コイルガイド溝内部に振動防止パターンを設け、モータ駆動時にコイルの安定した固定力を実現してコイル振動による騒音を解消し、より安定なハンドル操作ができるようにする効果がある。

さらに、ガイド部材を介してコイルをガイドする過程において、接着剤を介してコイルをガイド溝に固定する方式ではない、物理的なパターンによって加圧固定される方式で実現するので、コストが節減され、環境にもやさしい長所を実現することができる。

モータのステータとコイルの巻線構造を示す斜視図である。 図１のステータとモータ用ガイド部材とが結合した構造の斜視概念図を示す図である。 本発明の実施例に係る振動防止パターンを備えたモータの作用を説明するための要部概念図である。 本発明の実施例に係る振動防止パターンを備えたモータの作用を説明するための要部概念図である。 本発明の実施例に係る多様な振動防止パターンの形状を示す概念図である。 本発明の実施例に係る多様な振動防止パターンの形状を示す概念図である。 本発明の実施例に係る多様な振動防止パターンの形状を示す概念図である。 本発明の実施例に係る多様な振動防止パターンの形状を示す概念図である。 本発明の実施例に係る多様な振動防止パターンの形状を示す概念図である。 本発明の実施例に係る多様な振動防止パターンの形状を示す概念図である。 本発明の実施例に係るモータ用ガイド部材が適用されるＥＰＳモータの構造を示す断面概念図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る構成及び作用を詳細に説明する。添付図面の説明において、図面符号に関係なく、同一構成要素は同一参照符号を付し、これに対する重複説明は省略する。第１、第２などの用語は、多様な構成要素の説明に用いられるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに用いられる。

図１は、モータのステータとコイルの巻線構造を示す斜視図であり、図２は、図１のステータとモータ用ガイド部材とが結合した構造の斜視概念図を示すものであり、図３及び図４は、本発明の実施例に係る振動防止パターンを備えたモータの作用を説明するための要部概念図である。

図１ないし図４に示すように、本発明の実施例に係るモータ用コイルのガイド部材（一名、ルータ）は、図１に示すように、ステータ１００の上部に配置される。すなわち、ステータ１００の場合、内周面に中心に向って突出して形成される複数個のトゥース（ｔｏｏｔｈ）を有するステータコア１１０が複数個結合した構造に構成され、ステータトゥースにはコイル１２０が巻線される。さらに、巻線されたコイルの末端部１２１、１２２は、図１に示すように、外部に突出していて、これは以後外部の電源供給がなされる装置のターミナルと結合される。

本発明の実施例に係るモータ用ガイド部材は、図２に示す構造のように、ステータ１００の上部に配置される構造物であって、図１で上述したコイルの末端部が環状の構造で多数のコイル末端部をガイドし、外部の電源供給装置と接続できるように、ガイドを実現する構造物として定義される。

図２に示すように、本発明の実施例に係るモータ用ガイド部材２００は、ガイド部材本体２０１と前記ガイド部材本体の上面に設けられる少なくとも１つ以上のコイル巻線ガイド部２１０及び前記コイル巻線ガイド部の内側に突出して形成される振動防止パターン２３０（図４参照）を含んで構成される。

具体的には、本発明の実施例に係るモータ用ガイド部材２００は、絶縁材質からなるガイド部材本体２０１を備え、その上部には、図１で上述したコイルの末端部が延長されて特定方向（例えば、電源供給装置の端子）にガイドされるように前記ガイド部材本体２０１の上部面に沿って誘導される（図２に図示したコイルは、説明の便宜のためにコイルの一部だけを示す図である。）。

特に、前記ガイド部材本体２０１は、前記コイルの末端部１２１の円滑なガイドのために一定の幅と深さを有するコイル巻線ガイド部２１０を備えるようになって、前記コイル巻線ガイド部２１０は、図２に示すように、一定の高さと幅を有する溝（以下、ガイド溝２２０とする。）を形成するように隔壁構造に実現されるか、図示しないが、陰刻の形態に溝を掘ってガイド溝を備える構造に実現される。

しかし、このような前記ガイド溝２２０の場合、図３（ａ）に示すように、コイルが通る幅を形成する溝を複数個が互いに隣り合って設計された形態に実現した後、図３（ｂ）に示すように、コイルの末端部１２１が前記ガイド溝に沿って挿入された構造にガイドされる。しかし、この場合、モータ振動が持続的に発生すると、コイルも一緒に震動することとなり、通常、このようなガイド溝とコイルの厚さは互いに異なる場合が殆どであるため、車両を運転する際に相当な騒音源として作用する。

それで、本発明の実施例では、図４（ａ）に示すように、前記ガイド溝２２０の内壁から中心方向に複数のパターンが突出する振動防止パターン２３０が設けられる。その後、図４（ｂ）のように、コイルの末端部１２２が挿入されてガイドされる場合、前記振動防止パターン２３０によりコイルの厚さとガイド溝の幅が互いに異なる場合でも所定加圧力をコイルに加えることができ、コイルの不安定な振動現象を防止することができる。前記振動防止パターン２３０は、本発明の実施例に係るガイド溝の内壁からガイド溝の中心に向って突出する構造で形成されており、これはガイド溝の材質と同一材質で実現され得る。この場合、射出などの工法により非常に簡便に同時製作可能であるため、製造工程が簡素化される長所がある。勿論、前記振動防止パターン２３０自体を弾性部材で製作する場合には、コイル厚さの可変的適用にもより効率的に加圧力を印加することができる長所がある。

このような多様な振動防止パターンの変形例を図５で説明する。

図５に示すように、これは、図４で上述したコイル巻線ガイド部２１０ によりガイド溝２２０を実現する構造を一例として示した断面概念図である。

図５（ａ）に示すように、前記振動防止パターン２３１は、前記コイル巻線ガイド部２１０の内壁から中心部方向に突出する構造で形成され、コイル１２２を側方向から加圧し、コイルの振動を防止できるようにする。そのために、特に本発明の実施例に係る振動防止パターンは、ガイド溝の全幅ｄの１／３ｄ以下で形成されるようにすることができる。これを超える幅厚で突出パターンを形成する場合、コイル装着の汎用性が大幅に落ち、コイル損傷を招来することになる。

また、前記振動防止パターンの形状は、図５（ｂ）に示すように、断面が半円、楕円形などのラウンド構造ではなく、少なくとも一面に傾斜角を有する傾斜面構造の突出構造物で形成され得る。図５（ｂ）の構造における突出構造で上部の傾斜角θ１がコイル巻線ガイド部２１０の上部平面に基づいて鋭角に形成される場合、コイルの挿入がガイド溝で滑らかに行われるようになり、さらに下部の傾斜角θ2が上の傾斜面とは逆方向に実現される場合は、コイルの離脱を防止する機能を遂行することもできる。

また、本発明の実施例に係る振動防止パターンは、図５（ｃ）のように、いずれか一方だけに形成されるのではなく、１つのガイド溝を形成する一対の隔壁の内側両方に振動防止パターン２３３を実現することも可能である。この構造の長所は、コイルを左右で安定的に加圧してコイルの固定力を強化できるという点である。

図５（ｄ）に示す構造は、図５（ｂ）構造とは異なって、突出構造物２３４の下部方向から逆方向への傾斜角θ３を形成することで、ガイド溝に嵌合した後の固定力を極大化することができる構造である。

また、図５（ｅ）の構造は、図５（ｂ）構造とは異なって、振動防止パターン２３５の突出構造での傾斜面の長さを上部側傾斜面ｙ１より下部側傾斜面ｙ２をより長く形成して挿入工程の便宜性を追求すると共に、以後固定力を強化できるようにする長所がある。

図５（ｆ）の場合、本発明の振動防止パターン自体が弾性を有する構造で形成されたものである。勿論、上述のように、振動防止パターン自体を別途の弾性部材で実現することも可能であるが、図示のように、構造的に加圧力を有する構造で実現することができる。すなわち、図５（ｆ）に示すように、振動防止パターンの一端１３６ａは、コイル巻線ガイド部２１０に結合して接触される構造であって、それを除いた他の部分１３６ｂは、コイル巻線ガイド部２１０の内側と離隔される離隔部を形成する構造で形成され、所定弾性を有する構造で実現され得る。このような構造においては、コイル１２０の厚さとガイド溝の幅の公差を上述の離隔部Ｐの存在により効率的に補いながら加圧力を提供することになる。特に、前記ガイド溝の内壁と離隔される前記離隔部が前記ガイド溝の深さ方向に行くほど離隔部の幅が広くなる構造（Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３）として実現するようにし、ガイド溝の中心方向での加圧力がコイルによく伝達できるようにすることができる。

以下、図６を参照しながら本発明の実施例に係るモータ用ガイド部材が適用された電動パワーステアリング用（ＥＰＳ）モータの実現例について説明する。なお、実施例に係るモータ用ガイド部材は多様なモータに適用されるのは勿論である。本実施例では、電動パワーステアリング用モータを例示して説明する。

本発明の実施例に係るモータ用ガイド部材２００が適用された電動パワーステアリング用（ＥＰＳ）モータの場合、モータハウジング１０、ステータ１００、ロータ３００を含み、前記ステータ１００に巻線されたコイル１２０に電源を供給するためのモータ用ガイド部材２００と、外部の電源端子と接続するターミナル２０２とを含むことができる。この場合、前記モータ用ガイド部材２００は、図１ないし図５で上述の本発明の多様な実施例に係る構造が適用されるのは勿論である。

前記モータハウジング１０は、略円筒状に設けられ、上側に開口部を形成し、下側は閉鎖される。前記モータハウジング１０の内部には、前記ステータ１００とロータ３００、前記ロータ３００を回転可能に支持する回転軸３０ａが設けられる。

前記ステータ１００は、ステータコア１１０とコイル１２０及び前記コイルからターミナルと結合するコイル端子部２５を含む。前記ステータコア１１０は、複数個の歯（ステータトゥース）を設けて、前記歯の周辺に前記コイル１２０がインシュレータ介在下に巻線されるように設けられる。

さらに、図示したように、前記ステータ１００の上側には、前記コイル１２０に電源を供給するために、コイルをガイドする本発明に係るモータ用ガイド部材２００が組み立てられる。

前記ロータ３００は、前記ステータ１００の中央に回転可能に設けられ、ロータコアの外周面または内部に挿入される構造に複数個のマグネットが装着されて構成される。回転軸３０ａは、前記ロータ３００と同軸に設けられ、一端は前記モータハウジング１０の底面に設けられた下側ベアリングにより回転可能に支持され、その他端は図示されないカバー部材に設けられた上側ベアリングにより支持される。上述の構造において、前記ステータから発生される磁場と、前記ロータから発生される電場が互いに作用して前記回転軸が回転される。

特に、この場合に適用される本発明の実施例に係るモータ用ガイド部材２００の構造は、コイルをガイドするために振動防止パターンを上述したように多様に備えるので、モータ駆動時にコイルの安定した固定力を実現してコイル振動による騒音を解消し、より安定なハンドル操作ができるようにする効果があることは勿論、コイル自体をガイド部材に固定するため接着剤を介してコイルをガイド溝に固定する方式ではない物理的なパターンを介して加圧固定する方式を実現することができるので、コストが節減されると共に、環境にやさしいという長所を実現することができる。

上述のような本発明の詳細な説明では、具体的な実施例について説明した。しかし、本発明の範疇から逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。本発明の技術的思想は、本発明の記述の実施例に限定されない。また、特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

１００・・ステータ、
１１０・・ステータコア、
１２０・・コイル、
１２１、１２２・・コイルの末端部、
２００・・モータ用ガイド部材、
２０１・・ガイド部材本体、
２１０・・コイル巻線ガイド部、
２２０・・ガイド溝、
２３０・・振動防止パターン、
３００・・ロータ。

Claims (15)

1. ガイド部材本体と、
   前記ガイド部材本体の上面に設けられる少なくとも１つ以上のコイル巻線ガイド部と、
   前記コイル巻線ガイド部の内側に突出して形成される振動防止パターンと、
   を含むことを特徴とする、モータ用ガイド部材。
2. 前記コイル巻線ガイド部は、
   前記ガイド部材本体の上部表面に少なくとも１つ以上のガイド溝を隔壁で区画することを特徴とする、請求項１に記載のモータ用ガイド部材。
3. 前記コイル巻線ガイド部は、
   前記ガイド部材本体の上部表面に陰刻で少なくとも１つ以上のガイド溝を区画することを特徴とする、請求項１に記載のモータ用ガイド部材。
4. 前記振動防止パターンは、
   前記ガイド溝の内壁から中心方向に複数のパターンが突出することを特徴とする、請求項２に記載のモータ用ガイド部材。
5. 前記振動防止パターンは、
   前記ガイド溝の内壁の相互対向する位置に、内壁の中心方向に突出するパターン対の少なくとも一対以上含むことを特徴とする、請求項４に記載のモータ用ガイド部材。
6. 前記振動防止パターンは、
   前記ガイド溝の全幅ｄの１／３ｄ以下の幅を有することを特徴とする、請求項４に記載のモータ用ガイド部材。
7. 前記振動防止パターンは、
   前記ガイド溝の上部面に形成する仮想の水平面と傾斜角をなす傾斜部を少なくとも１つ以上備えることを特徴とする、請求項４に記載のモータ用ガイド部材。
8. 前記傾斜部の傾斜角が鋭角であることを特徴とする、請求項７に記載のモータ用ガイド部材。
9. 前記振動防止パターンの突出部の尖部がラウンド構造であることを特徴とする、請求項４に記載のモータ用ガイド部材。
10. 前記振動防止パターンが弾性部材であることを特徴とする、請求項４に記載のモータ用ガイド部材。
11. 前記振動防止パターンは、
    一端は前記ガイド溝が内壁と接触し、
    他端は前記ガイド溝の内壁と離隔される離隔部が設けられることを特徴とする、請求項４に記載のモータ用ガイド部材。
12. 前記振動防止パターンは、
    前記ガイド溝の内壁と離隔される前記離隔部が前記ガイド溝の深さ方向に行くほど離隔部の幅が広くなることを特徴とする、請求項１１に記載のモータ用ガイド部材。
13. 前記コイル巻線ガイド部は、ガイド溝に相互区画され、
    互いに隣り合うガイド溝間に連通部が少なくとも１つ以上実現されることを特徴とする、請求項４に記載のモータ用ガイド部材
14. 内周面に、中心に向って突出して形成される複数のトゥース（ｔｏｏｔｈ）を有するステータコアと、
    前記ステータトゥースに巻線される複数のコイルと、
    前記複数のコイルの末端が表面に形成されるコイル巻線ガイド溝に沿ってルーティングされ、前記コイル巻線ガイド溝の内壁に突出して形成される振動防止パターンを含むガイド部材と、
    を含むことを特徴とする、モータのステータ。
15. モータハウジングと、
    前記モータハウジング内側に設けられ、ステータコアと前記ステータコアに巻き取られるコイルを含むステータと、
    前記ステータ中心に回転可能に設けられるロータと、
    前記ステータ上側に配置され、前記コイルの一部が上部面に形成されるコイル巻線ガイド溝に沿って巻き取られるガイド部材と、を含み、
    前記コイル巻線ガイド溝の内壁に突出して形成される多数の振動防止パターンが設けられることを特徴とする、モータ。

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