JP2018099017A

JP2018099017A - 電気モータ

Info

Publication number: JP2018099017A
Application number: JP2017179188A
Authority: JP
Inventors: ブルキイヴァン; Yvan Bourqui
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric SA
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2018-06-21
Also published as: GB201615848D0; CN107834803A; DE102017121494A1; US20180083506A1; GB2553839A

Abstract

【課題】改善された電気コネクタ構成、及び電気モータを組み立てる方法を提供する。【解決手段】電気モータ１０が、ロータ収容部分２０と、ロータ収容部分にあり又はこれに隣接する複数の巻線支持部分とを有するボビン１８と、ロータ収容部分内に収容可能に取付可能なロータと、巻線支持部分に係合可能な複数のコア積層ユニット１４と、ステータ係合部材の１つの外側面の周りに取付可能なステータ巻線３０と、と備える。電気コネクタ４４をも設け、電気コネクタは、コネクタ本体４６と、コネクタ本体と関連する少なくとも１つの電導素子４８とを有し、コネクタ本体は、ボビンのステータ係合部分と一体に形成される。【選択図】図１

Description

[0002] 本発明は、電気モータ、特に必ずしも限定されないが、スターモータとして形成されたステッピングモータに関する。本発明は、さらに、そのような電気モータ用のボビン、及び電気モータを組み立てる方法にも関する。

[0003] ステッピングモータは、段階的に回転する電気モータであり、モータの出力の回転度に関する非常に正確な制御をもたらす。そのようなモータが伝統的に形成される２つの主な方法がある。

[0004] 円筒状のステッピングモータは、同軸に整列されたステータ及びロータを有し、ステータコイル巻線を含むステータはロータを取り囲み、ロータは、ステータに対して回転することができ、ロータから出力を取り出すことができる。そのようなモータは、製造するのは比較的簡単であるが、また容積がかなり多い。

[0005] スターモータは、中心のロータと、ロータの周りに等角的に位置決めされた複数のステータ巻線とを有する。次いで、一般に、ステータ巻線の周りに、単一のコア積層ユニットが収容される。そのような配置により、円筒状のモータと比べて、通常深さが比較的大きいが、比較的小さい設置面積で形成することができる。これは、所定の適用において望ましいことがある。

[0006] 両方のステッピングモータ配置では、モータがそのモータハウジングに挿入されたならば、ステータ巻線は、電気コネクタに個々に接続して、他の電子部品及び／又は電源に接続可能とする必要がある。この電気コネクタは、一般に、プラスチック材料から形成されてそれを貫通する少なくとも１つの伝導体を有する、個別の構成部品として設けられる。電気コネクタは、ステータ巻線と電気通信して、モータに電力を供給しかつこれを制御するために、モータにワイヤーで配線し、又は直接はんだ付けする必要がある。接続が正確に行なわれなければ、このプロセスは、困難でしかも失敗し易い。

[0007] さらに、電気モータをそのハウジングに収納するために、次いで電気コネクタを原位置に取り付ける前に、モータ構成部品を初めに挿入して、最初にロータ及びステータを所定位置に正確に載置する必要がある。多くの場合、完成したモータの大きさが、その潜在的な実用性の最も重要な要因の１つであることを考えると、これは、モータハウジング内へモータを物理的に挿入することができる、ただ一つのやり方であることが多い。

[0008] 本発明は、改善された電気コネクタ構成、及び電気モータを組み立てる方法を提供することによって、これらの問題への解決法を提供しようと努力する。

[0009] 本発明の第１の態様によれば、電気モータが提供され、電気モータは、ロータ収容部分と、ロータ収容部分にあり又はこれに隣接する巻線支持部分とを有するボビンと、ロータ収容部分に回転可能に収容されたロータと、巻線支持部分と係合可能なコア積層ユニットと、巻線支持部分の外側面の周り取付可能なステータ巻線と、コネクタ本体と、コネクタ本体と関連する少なくとも１つの電導素子とを有し、コネクタ本体は、ボビンの巻線支持部分と一体に形成される電気コネクタと、を備える。

[0010] 電気モータのボビンと一体に形成された電気コネクタを提供することによって、モータを動作させるためにステータ巻線を外部電源に電気的に接続する必要を回避することが可能になる。これにより、好都合なことに、モータの電気接続部をモータハウジング内に設置する前に組み立てることが可能になり、それは、モータの組立てを著しく単純化することができる。さらに、モータの組立てに要求される構成部品の総数の他に、要求される接続部の数も同様に減少し、それにより次にモータの製造コストが下がり、接続部中断によるモータの故障の可能性が小さくなる。

[0011] 電気コネクタのコネクタ本体は、ロータの回転軸線に沿ってロータ収容部分から離間することが好ましい。

[0012] 電気コネクタがロータから軸方向に離間すると、それぞれの巻線支持部分に関連するコア積層ユニットが容易に係合することができるのみならず、コネクタ本体がモータハウジングの内側でモータ全体のための支持体として作用することもでき、それによりロータ及びステータを支持するための別個の枠組みの必要性を減らすことができる。

[0013] 随意的に、巻線支持部分は、ロータ収容部分から延びる部材本体と、部材本体の遠位端にあるエンドキャップとを備えることができ、ステータ巻線は、部材本体の周りに巻付可能であり、その場合、部材本体は、そこを貫通する収容開口を含み、収容開口内に少なくともコア積層ユニットの一部が収容可能である。

[0014] 多数のコア積層ユニットとしてステータにおけるボビンとの係合は、単一のステータを有する既存のスターモータに勝る改善である。これにより、ステータの係合の前にステータ巻線をボビンの周りに巻き付けることが可能になり、それにより次に、電気モータのそのハウジング内に設置する前に、ステータ巻線を電気コネクタに接続するのが可能になる。

[0015] 電気コネクタは、第１の巻線支持部分のうちロータ収容部分に対して最も遠位端に位置決めすることができる。さらに、１つの実施形態では、電気コネクタは、第１の巻線支持部分に係合したとき、コア積層ユニットを越えて突出することができる。随意的に、少なくとも１つの電導素子は、電気コネクタから巻線支持部分の長手方向と平行に延びることができる。

[0016] 電気コネクタを巻線支持部分の最も遠位端に位置決めすることは、電気モータの輪郭に十字架の輪郭の外観を与えることができ、それにより電気コネクタはロータから比較的遠く離れることができ、それにより電気コネクタにおけるモータハウジングの一部との係合を単純化することができ、電気コネクタは、その一部を貫通して向上的に電気構成部品に接続することができる。

[0017] ボビンは、少なくとも１つの別の巻線支持部分、少なくとも１つの別のコア積層ユニット、及び少なくとも１つの別のステータ巻線を含むことが好ましく、その場合、巻線支持部分、及び少なくとも１つの別の巻線支持部分は、ロータ収容部分の周りに等角的に位置決めすることができる。

[0018] 電気モータは、電気コネクタを取り付けていない、複数の別のコア積層ユニットを有するスターモータとして形成されることが好ましい。これにより、最終的に組み立てた電気モータは、接地面積が比較的小さくすることができ、特定の用途、特に例えば動力車の加熱、換気及び空調装置との関連でより有益になる。

[0019] 本発明の第２の態様によれば、アクチュエータが提供され、アクチュエータは、本発明の第１の態様による電気モータと、少なくともボビンを支持するモータハウジングとを備え、ボビンはまた、モータハウジング内に取付可能な少なくとも１つの出力歯車を含む。さらに、ボビンは、モータハウジングに直接取り付けることができ、これに加えて又は代えて、モータハウジングは二部品式筐体とすることができる。

[0020] 電気モータは、比較的小さくできる、そのモータハウジング内へ容易に設置されるように設計でき、それによって小型のアクチュエータを形成する。ボビン上に電気コネクタを予備形成して、結果としてモータハウジングに設置するよりも先に、電気接続部を形成できることにより、電気モータがハウジング内に収容されたならば、どのような接続又ははんだ付け作業の必要性も取り除くことができる。これにより次に、モータハウジングは、よりコンパクトに形成することが可能になる。

[0021] 本発明の第３の態様によれば、電気モータ用のボビンが提供され、ボビンは、ロータ収容部分と、ロータ収容部分にあり又はこれに隣接する巻線支持部分と、コネクタ本体、及びコネクタ本体と関連する少なくとも１つの電導素子を有し、コネクタ本体は巻線支持部分と一体に形成される電気コネクタと、を備える。

[0022] 電気コネクタが一体に形成された特定のボビンを準備することにより、ステータの係合の前でも、電気モータの枠組みを組み立てて電気的に動作可能に形成することが可能になる。電気的に接続する前にボビンに取り付ける必要がある構成部品がより少なくなればより好ましく、その理由は、ステータの係合の前に妨げられていないボビンと相互作用する、より大きな自由度があるためである。

[0023] 本発明の第４の態様によれば、電気モータを組み立てる方法が提供され、方法は、
ａ）好ましくは本発明の第２の態様によるボビンを準備する工程と、
ｂ）巻線支持部分の外側面にステータ巻線を巻き付ける工程と、
ｃ）ステータ巻線を電気コネクタの電導素子に接続して電気的に動作するボビンユニットを形成する工程と、
ｄ）支持部分に複数のコア積層ユニットを係合させ、ロータ収容部分にロータを係合させて電気モータを形成する工程と、を備える。

[0024] この手順により、密閉の準備ができているモータハウジングに十分に電気的に動作可能なユニットが直接導入され、モータ構成要素がモータハウジングへ設置されたならば個別の接続部を設ける必要性をなくすような、電気モータの組立てが可能になる。

[0025] 発明は、以下で、添付図面を参照してより詳しくは説明される。

本発明の第１の態様に従う電気モータの１つの実施形態の斜視図である。図１に示した電気モータのボビンの斜視図である。本発明の第２の態様に従うアクチュエータの１つの実施形態の分解斜視図である。

[0029] 本発明は、以下で、添付図面及び次に続く実施形態を参照してさらに説明される。

[0030] 初めに図１を参照すると、全体を参照番号１０で表す電気モータが示され、電気モータ１０は、ここではスターモータとして形成される。スターモータは、ステータ１２と、ステータ１２に対して回転可能に取り付けたロータ１６とを含む。ロータ１６は、明瞭性のために図１から省略されているが、図３に見ることができる。本実施形態ではスターモータを使用するが、以下に続く本発明は、多種多様の電気モータ、特にステッパモータにおいて活用することができ、加熱、換気及び空調装置で使用する、例えば動力車に設けるようなステップアクチュエータとの関連で特に有益であることは明らかである。

[0031] ステータ１２は、ボビン１８と、ボビン１８の周りに巻き付く複数の巻線３０と、ボビン１８に取り付けたコア積層ユニット１４とを含む。ボビン１８は、内部にロータ１６が収容可能であり、使用時に回転可能な中心のロータ収容部分２０と、ロータ収容部分２０から延びてロータ収容部分２０に関して等角的に位置決めされた複数の巻線支持部分２２ａ、２２ｂとを有する。ボビン１８の詳細は図２に見ることができる。

[0032] 各巻線支持部分２２ａ、２２ｂは、好ましくは細長い部材本体２４を備え、部材本体２４は、ロータ収容部分２０から離れるように半径方向に延びて、エンドキャップ２６で終端する。エンドキャップ２６は、部材本体２４の周りが少なくとも部分的に盛り上がって横方向に延びて、部材本体２４の外側面２８に対して肩部を定める。ステータ巻線３０は、各巻線支持部分２２ａ、２２ｂの外側面２８に巻き付けることができ、エンドキャップ２６は、各巻線支持部分２２ａ、２２ｂの外側面２８からステータ巻線３０が外れることを防止する。エンドキャップ２６の正確な形状は、ボビン１８を、図３に示すモータハウジング３２内の載置部分と係合させる必要性によって決定することができ、図３は、電気モータ１０を組み込むアクチュエータ１００を示す。

[0033] 描いた実施形態では、各々の部材本体２４は、２つの平行で離間した本体部分３４から形成され、本体部分３４は、関連するエンドキャップ２６内の収容開口３６と併せて、部材本体２４内にコア積層ユニット貯蔵所３８を定める。

[0034] ステータ１２は、ここでは３つの結合したアームを有して形成された複数の分離したコア積層ユニット１４から形成されることが好ましく、３つの結合アームは、外側ステータアーム４０及び中心ステータアーム４２を含み、各外側ステータアーム４０は、その端部が好ましくはロータ収容部分２０の曲率と一致するように形成され、中心ステータアーム４２は、そのそれぞれの巻線支持部分２２ａ、２２ｂ上の所定位置にコア積層ユニット１４を保持するために、コア積層ユニット貯蔵所３８内に収容可能である。

[0035] 一方の巻線支持部分２２ａに電気コネクタ４４を設け、電気コネクタ４４は、コネクタ本体４６と、そこから延びる少なくとも１つの電導素子４８とを有する。ここでは、電気コネクタ４４は、雄係合コネクタとして形成され、電導素子４８は、コネクタ本体４６を通って対応するコネクタ端子５２に延びる、６本の突出ピン５０として形成される。もちろん雌係合コネクタを含めて、任意の適切な形態の電気コネクタを設けることができる。

[0036] 電気コネクタ４４は、ボビン１８と一体に形成され、この場合、ボビン１８を取り付けた巻線支持部分２２ａのエンドキャップ２６から延びている。電気コネクタ４４は、巻線支持部分２２ａ、２２ｂの平面内のみならず、ロータ１６の回転軸線と平行な方向でも、ロータ収容部分２０から離間する。これにより、ボビン１８の高さが増加し、電気コネクタ４４は、モータハウジング３２の内側のボビン１８全体のための足又は支持体として作用することができる。

[0037] 収容開口３６を盛り上げて電気コネクタ４４を載せることにより、コア積層ユニット１４は、対応する巻線支持部分２２ａに係合可能となり、難なくそれに係合される。電気コネクタ４４はまた、巻線支持部分２２ａの長手方向においてエンドキャップ２６の最も遠位部分を越えて突出することができ、例えば、上方から見たとき、ピン５０がエンドキャップ２６から外側に突出して、ボビン１８全体に細長い十字形の輪郭を与える。

[0038] 一般的な配置では、電気モータ１０は、複数の歯車５８と一緒に、上側ハウジング部分５４及び下側ハウジング部分５６を有する二部品式モータハウジング３２内に入れ、歯車５８は、歯車列内に配置されて電気モータ１０のロータ１６に接続された出力歯車６０に係合する。モータハウジング３２は、歯車列の出力部６４が通過して突出できる１つの開口部６２と、電気コネクタが通過してアクセスできる別の開口部６６とを有する。

[0039] 電気モータ１０を組み立てるために、ユーザーは、最初に、ステータ巻線３０を巻線支持部分２２ａ、２２ｂの周りに配置して、ステータ巻線３０を巻線支持部分２２ａ、２２ｂのそれぞれの外側面２８の周りにきつく巻き付ける必要がある。次いで、ステータ巻線３０は、必要に応じてコネクタ端子５２に接続して、例えば電気コネクタ４４を介して通常の方法で、制御回路類又は電源への接続が可能になる。ステータ巻線３０が電気コネクタ４４に接続されれば、次いで、単一の電気的に動作するボビンユニットが形成される。それ故、この組立方法は、電気構成部品を、モータハウジング３２へ挿入後に、電気モータ１０にはんだ付けし又は接続する必要性を取り除き、なぜなら、全ての必要な機能は、電気的に動作するボビンユニットに組み込まれるからである。

[0040] 電気的に動作するボビンユニットが形成されれば、ステータ１２は、コア積層ユニット１４を巻線支持部分１４へ導入することによって、ボビン１８の周りに組み立てることができる。実施形態では、これは、外側のステータアーム４０をステータ巻線３０の周りに収容可能な状態で、中央のステータアーム４４を巻線支持部分２２ａ、２２ｂのステータ収容貯蔵所へ導入することにより達成される。そうするために、ステータ部分１４は、巻線支持部分２２ａ、２２ｂにその長手方向に導入される。次いで、ロータ１６もロータ収容部分２０に挿入して、電気モータ１０のコア部品を形成することができる。

[0041] 次いで、電気モータ１０は、モータハウジング３２内へ挿入することができ、その場合、ボビン１８は、モータハウジング３２の基部上に直接載せることができる。次いで、複数の歯車５８を挿入し、モータハウジング３２を閉じて内部構成部品を所定位置に密封することができる。モータハウジング３２がボビン１８に嵌るように作成されたと仮定すると、電気コネクタ４４は、電気モータ１０を外部部品に向上的に接続するために所定位置にある。

[0042] この配置により、電気モータ１０は、モータハウジング３２内に挿入する前に、その電気的動作部を予め組み立てることができ、有利なことに、ステップアクチュエータ１００を組み立てるとき、確実に電気モータ１０の電導性部分の組立てが非常に単純化される。

[0043] 上述した電気モータは、４つの巻線支持部分を活用しているが、ステータ部分が回転対称であると仮定すれば、ステータ部分の任意の適切なスター構成でも設けることができ、すなわち３つのステータ部分を持つ配置が比較的一般的であり、よりコンパクトな電気モータが得られることを理解されたい。

[0044] それ故、電気モータが提供され、電気モータは、上面に電気コネクタが接続されたボビンを有し、電気コネクタはボビンと一体に形成することが可能である。この配置により、電気モータ、特にスターモータ配置に関する組立てが大幅に単純化され、その理由は、ボビンをモータハウジングに挿入する前に、全ての電気接続部を形成できるからである。さらに、電気コネクタをボビンとともに形成することによって、電気モータは、単純かつ丈夫なユニットとして設け、そうでなければ相互接続される、構成部品間の失敗の可能性を小さくできる。

[0045] それ故、本発明の実施形態の技術的解決策は、以上に明確にかつ完全に説明された。説明した実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく、ほんの一部に過ぎないことは明らかである。当業者は、様々な実施形態の技術的特徴を様々に組み合わせて、実際的な要求を満たすことができる。本発明の実施形態に基づいて、当業者によって創造的な努力を払わずに得られる他の実施形態も、本発明の範囲内に属する。

１０電気モータ
１２ステータ
１４コア積層ユニット
１８ボビン
２０ロータ収容部分
３０巻線
４０外側ステータアーム
４２中心ステータアーム
４４電気コネクタ
４６コネクタ本体
４８電導素子
５０突出ピン

Claims

電気モータであって、
ロータ収容部分と、前記ロータ収容部分にあり又はこれに隣接する、第１の巻線支持部分及び少なくとも１つの第２の巻線支持部分とを有するボビンと、
前記ロータ収容部分内に回転可能に収容されたロータと、
前記第１の巻線支持部分及び前記第２の巻線支持部分にそれぞれ取り付けた複数のコア積層ユニットと、
前記第１の巻線支持部分及び前記第２の巻線支持部分の周りにそれぞれ取り付けた複数の巻線と、
コネクタ本体と、前記コネクタ本体と関連する少なくとも１つの電導素子とを有し、前記コネクタ本体は、前記ボビンの前記第１の巻線支持部分と一体に形成される電気コネクタと、を備えることを特徴とする電気モータ。
前記電気コネクタの前記コネクタ本体は、前記ロータの回転軸線に沿って前記ロータ収容部分から離間する、請求項１に記載の電気モータ。
前記第１の巻線支持部分及び前記第２の巻線支持部分の各々は、前記ロータ収容部分から延びる部材本体と、前記部材本体の遠位端にあるエンドキャップとを備え、前記ステータ巻線は、前記第１の巻線支持部分及び前記第２の巻線支持部分の前記部材本体の周りに対応して巻き付ける、請求項１又は２に記載の電気モータ。
前記部材本体は、これを貫通する収容開口を備え、前記収容開口内に、前記コア積層ユニットの対応する１つが少なくとも部分的に収容可能である、請求項３に記載の電気モータ。
前記電気コネクタは、前記第１の巻線支持部分のうち前記ロータ収容部分に対して最も遠位端に位置決めされる、請求項１〜４の何れか１つに記載の電気モータ。
前記電気コネクタは、前記第１の巻線支持部分に係合したとき、前記コア積層ユニットを越えて突出する、請求項１〜５の何れか１つに記載の電気モータ。
前記少なくとも１つの電導素子は、前記電気コネクタから前記第１の巻線支持部分の長手方向と平行に延びる、請求項１〜６の何れか１つに記載の電気モータ。
前記第１の巻線支持部分及び前記第２の巻線支持部分は、前記ロータ収容部分の周りに等しい角度で位置決めされる、請求項１に記載の電気モータ。
電気モータ用のボビンであって、
ロータ収容部分と、
前記ロータ収容部分にあり又はこれに隣接する複数の巻線支持部分と、
コネクタ本体と、前記コネクタ本体と関連する少なくとも１つの電導素子とを有し、前記コネクタ本体は、前記巻線支持部分の１つと一体に形成される電気コネクタと、を備えることを特徴とするボビン。
電気モータを組み立てる方法であって、
ａ）請求項９に記載のボビンを準備する工程と、
ｂ）前記巻線支持部分の外側面に、対応して、複数のステータ巻線を巻き付ける工程と、
ｃ）前記ステータ巻線を前記電気コネクタの前記電導素子に接続して電気的に動作するボビンを形成する工程と、
ｄ）前記支持部分に複数のコア積層ユニットを係合させ、前記ロータ収容部分にロータを係合させて、電気モータを形成する工程と、を備えることを特徴とする方法。